KR101744719B1

KR101744719B1 - 클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법

Info

Publication number: KR101744719B1
Application number: KR1020150161023A
Authority: KR
Inventors: 김민효; 노진원
Original assignee: 현대오트론 주식회사
Priority date: 2015-11-17
Filing date: 2015-11-17
Publication date: 2017-06-09
Also published as: DE102016222461B4; DE102016222461A1; CN106838302B; CN106838302A; US20170138420A1; US9970492B2; KR20170057896A

Abstract

본 발명은 클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법에 관한 것으로, 제어부가 제1 토크 영역 및 제2 토크 영역에서 클러치의 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이를 각기 검출하는 단계, 상기 제어부가 상기 제1 토크 영역에서의 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제1 기준값 이상인지 판단하는 단계, 상기 제1 토크 영역에서의 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제1 기준값 이상이면, 상기 제어부가 상기 제2 토크 영역에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제3 기준값 이하인지 판단하는 단계, 및 상기 제2 토크 영역에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제3 기준값 이하이면, 상기 제어부가 토크-스트로크 커브의 기울기를 증가하는 방향으로 보정하는 단계를 포함한다.

Description

클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법{T-S CURVE CORRECTING METHOD FOR CLUTCH SYSTEM}

본 발명은 클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저 토크 및 고 토크에서 실제 포지션과 토크-스트로크 상의 포지션의 차이 값에 기초하여 토크-스트로크 커브를 보정하여 슬립 발생을 방지할 수 있도록 하는 클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법에 관한 것이다.

일반적으로 엔진의 동력을 전달하는 변속기에 있어서, 변속기 부품 중 하나인 클러치는 기어가 맞물린 구동축을 엔진에 붙여 동력을 전달시키거나 엔진에서 구동축을 분리해 동력을 단절시키는 역할을 한다.

엔진의 토크를 클러치가 전달하기 위해서는 솔레노이드나 모터 등의 액추에이터에 의해 클러치의 위치를 변형시키는데, 클러치의 이동거리에 따른 클러치 전달 토크 용량을 T-S(Torque-Stroke) 커브라고 하고, T-S 커브는 마모, 열변형, 차량 편차에 의해 학습을 해야만 정확한 클러치 이동거리에 따른 클러치 전달 토크를 예측할 수 있다.

한편 듀얼 클러치 변속기(DCT : Dual Clutch Transmission)의 클러치 제어 시 클러치 토크와 스트로크의 관계(즉, T-S 커브)를 정확히 알아야 실제로 인풋(Input)으로 들어오는 엔진 토크를 클러치에 온전히 전달할 수 있다.

참고로 상기 듀얼 클러치 변속기(DCT : Dual Clutch Transmission)는 종래 단판 클러치 변속기 시스템과 달리 2조의 클러치로 구성되어 있으며, 두 개의 입력 샤프트(즉, 회전운동 또는 직선왕복운동에 의해 떨어져 있는 곳에 동력을 전달하는 막대 모양의 축)와 한 개의 출력 샤프트로 연결되어 있다.

그리고 엔진은 클러치(즉, 축과 축을 접속하거나 차단하는 데에 사용되며, 엔진의 동력을 잠시 끊거나 이어주는 일종의 축이음 장치로서, 속도 변경을 위한 기어 바꿈 시 사용됨)에 의해 상기 입력 샤프트와 연결되고, 상기 입력 샤프트는 기어에 의해 출력 샤프트와 연결된 후 바퀴(휠)에 동력을 전달한다.

일반적인 7속 DCT(듀얼 클러치 변속기)의 경우, 제1 입력 샤프트에는 홀수단(1, 3, 5, 7) 기어가 연결되어 있고, 기어 단을 엔진과 붙이는 제1 클러치가 있다. 그리고 제2 입력 샤프트에는 후진 및 짝수단(R, 2, 4, 6) 기어가 연결되어 있고, 기어 단을 엔진과 붙이는 제2 클러치가 있다.

이에 따라 차량이 제1 입력 샤프트와 홀수단 기어에 의해 출력 샤프트로 연결되어 주행하던 중 제2 입력 샤프트의 짝수단 기어를 인가하고 제1 클러치의 토크를 해제함과 동시에 제2 클러치의 토크를 상승시키면 변속이 수행된다. 여기서 체결(또는 결합)되는 클러치(예 : 제2 클러치)가 온고잉 클러치가 되고 체결이 해제되는 클러치(예 : 제1 클러치)가 오프고잉 클러치가 된다.

상기와 같은 듀얼 클러치 변속기(DCT)를 제어하는데 있어서 필수적인 것들은, 도 1에 도시된 바와 같이, 클러치 단속을 담당하는 클러치 액츄에이터(110)와, 변속기의 쉬프트포크를 제어하여 실제 기어변속을 수행하는 변속장치(120) 및 이러한 변속장치(120)를 차속 및 스로틀밸브 개도 등에 따라 제어하는 제어부(130)가 있다.

여기서, 상기 변속장치(120)에는, 단순히 기어 변속을 시켜주는 것뿐만 아니라, 홀수단과 짝수단으로 나뉘어지는 두 변속계통에 각각 속하는 변속단을 하나씩 동시에 치합시켜 두고 두 클러치의 체결 및 해제상태의 전환만으로 변속이 이루어질 수 있도록 하는 프리셀렉트 기능이 갖추어져야만 한다.

또한, 동일 변속계통에 속하는 두 변속단이 동시에 치합되지 못하도록 변속에 관여하지 않는 동일 변속계통의 변속러그를 중립상태로 유지하는 액티브 인터록 기능이 갖추어져야 한다. 물론, 상기 변속장치(120)는 상기한 바와 같은 기본적인 기능을 간단한 구성 및 구조로 제공할 수 있어야 하고, 그 내구성이 확보되어야 함은 물론 안정되고 확실한 작동성을 확보할 수 있어야 한다.

한편 상기 듀얼 클러치 변속기(DCT)는 클러치 제어 시 클러치토크와 스트로크의 관계(T-S 커브)를 정확히 알아야 실제로 입력(Input)되는 엔진 토크를 클러치에 온전히 전달할 수 있다. 만약 T-S 커브 상에서 특정 스트로크에 정상값 이상의 클러치토크가 매칭되면 과한 직결 충격이 발생되고, 이와 반대로 정상값 이하의 클러치토크가 인가되면 엔진이 런업(Run-Up)되는 문제점이 발생한다.

또한 초기에 T-S 커브가 정확히 매칭되었다고 하더라도 클러치의 마모나 열변형, 양산 편차 등에 따라 T-S 커브가 실제와는 달라지게 되고, 이에 따른 변속 시스템(또는 클러치 시스템)의 이상(예 : 슬립이나 변속 충격의 발생)을 방지하기 위해서 저 토크 및 고 토크에서 실제 포지션과 토크-스트로크 상의 포지션의 차이 값을 판단하여 토크-스트로크 커브의 기울기를 증가 또는 감소하는 방향으로 적절하게 보정할 필요가 있다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2015-0070901호(2015.06.25.공개, DCT의 클러치 특성 보정방법)에 개시되어 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 저 토크 및 고 토크에서 실제 포지션과 토크-스트로크 상의 포지션의 차이 값에 기초하여 토크-스트로크 커브를 보정하여 슬립이나 변속 충격 발생을 방지할 수 있도록 하는 클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 또한 본 발명은 저 토크 및 고 토크에서 실제 포지션과 토크-스트로크 상의 포지션의 차이 값을 판단하여 토크-스트로크 커브의 기울기를 보정함으로써 슬립이나 변속 충격 발생을 방지할 수 있도록 하는 클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법은, 제어부가 제1 토크 영역 및 제2 토크 영역에서 클러치의 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이를 각기 검출하는 단계; 상기 제어부가 상기 제1 토크 영역에서의 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제1 기준값 이상인지 판단하는 단계; 상기 제1 토크 영역에서의 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제1 기준값 이상이면, 상기 제어부가 상기 제2 토크 영역에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제3 기준값 이하인지 판단하는 단계; 및 상기 제2 토크 영역에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제3 기준값 이하이면, 상기 제어부가 토크-스트로크 커브의 기울기를 증가하는 방향으로 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 제1 토크 영역에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제1 기준값 이상이 아니면, 상기 제어부가 상기 제1 토크 영역에서의 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제2 기준값 이하인지 판단하는 단계; 상기 제1 토크 영역에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제2 기준값 이하이면, 상기 제어부가 상기 제2 토크 영역에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제4 기준값 이상인지 판단하는 단계; 및 상기 제2 토크 영역에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제4 기준값 이상이면, 상기 제어부가 토크-스트로크 커브의 기울기를 감소하는 방향으로 보정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 토크 영역은, 전체 토크 영역에서 미리 설정된 저 토크 영역과 고 토크 영역 중 저 토크 영역에 해당하고, 상기 제2 토크 영역은 고 토크 영역에 해당하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 토크 영역에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이를 비교하기 위한 기준값으로서, 제1 기준값과 제2 기준값을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제1 기준값과 제2 기준값은, 제1 토크 영역에서 동일한 값으로 설정될 수 있음을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제2 토크 영역에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이를 비교하기 위한 기준값으로서, 제3 기준값과 제4 기준값을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 제3 기준값과 제4 기준값은, 제2 토크 영역에서 동일한 값으로 설정될 수 있음을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법은 저 토크 및 고 토크에서 실제 포지션과 토크-스트로크 상의 포지션의 차이 값에 기초하여 토크-스트로크 커브를 보정하여 슬립이나 변속 충격 발생을 방지할 수 있도록 한다. 또한 본 발명은 저 토크 및 고 토크에서 실제 포지션과 토크-스트로크 상의 포지션의 차이 값을 판단하여 토크-스트로크 커브의 기울기를 보정함으로써 슬립이나 변속 충격 발생을 방지할 수 있도록 한다.

도 1은 일반적인 듀얼 클러치 변속기 제어 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법의 일 실시예를 설명한다.

이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 실시예는, 자동차 엔진의 동력을 전달하는 변속기에서 동력을 전달시키거나 차단시키는 클러치가 공냉 방식으로 이루어져 있기 때문에 온도 특성이 부정확하고, 클러치의 위치를 모터로 제어하는 건식 클러치 시스템에 있어서, 더 구체적으로 저 토크 및 고 토크에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브(즉, 클러치 전달 가능 토크와 클러치 위치의 상관관계를 나타내는 커브) 상의 포지션의 차이 값을 판단하여 토크-스트로크 커브(T-S 커브)의 기울기를 증가 또는 감소하는 방향으로 보정하는 방법을 제공한다.

참고로 습식 변속기의 경우에는 솔레노이드의 위치를 증가시켜 클러치토크로 환산하지만, 건식 변속기(예 : DCT)의 경우에는 모터를 주로 사용하기 때문에 상기 모터의 위치(즉, 스트로크(Stroke))를 증가시켜 클러치토크로 환산한다.

즉, 모터의 위치(s)(즉, 스트로크)가 증가하면서 클러치판을 밀게 되어 힘(F)이 발생되는데 여기에 마찰계수(μ)가 곱해져 클러치판에 가해지는 토크(t), 즉, T-S 커브 특성이 정해진다.

이에 따라 목표 클러치토크를 만족시키기 위해 목표 모터 위치가 계산되고, 이것이 T-S 커브로 환산되어 TCU(자동변속기 제어기)가 목표 모터 위치를 제어함으로써 클러치토크를 상승시키게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 듀얼 클러치 변속기를 제어하는 제어부(130)는 저 토크 및 고 토크에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브(즉, 클러치 전달 가능 토크와 클러치 위치의 상관관계를 나타내는 커브) 상의 포지션의 차이 값을 판단하여 토크-스트로크 커브(T-S 커브)의 기울기를 증가 또는 감소하는 방향으로 보정하는 방법을 제공한다.

도 2를 참조하면, 제어부(130)는 미리 설정된 저 토크 영역(즉, 제1 토크 영역)에서 클러치의 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이를 검출한다(S101).

또한 상기 제어부(130)는 미리 설정된 고 토크 영역(즉, 제2 토크 영역)에서 클러치의 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이를 검출한다(S102).

여기서 상기 저 토크 영역(즉, 제1 토크 영역)은 실시예에 따라서 다르게 설정될 수 있다. 아울러 상기 저 토크 영역(즉, 제1 토크 영역)의 상대적인 개념으로서, 고 토크 영역(즉, 제2 토크 영역)이 설정될 수 있다. 또한 상기 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이는 같은 토크 지점에서의 실제 스트로크에서 커브상의 스트로크를 뺀 값을 의미한다.

상기 저 토크 영역(즉, 제1 토크 영역)과 고 토크 영역(즉, 제2 토크 영역)은 전체 토크 영역을 양분하여 설정될 수 있으며, 또는 전체 토크 영역 중 중간 영역(노멀 영역)을 중심으로 그 양측에 저 토크 영역(즉, 제1 토크 영역)과 고 토크 영역(즉, 제2 토크 영역)이 설정될 수도 있다.

편의상 본 실시예에서는 전체 토크 영역을 저 토크 영역(즉, 제1 토크 영역)과 고 토크 영역(즉, 제2 토크 영역)으로 양분하여 설정된 것으로 가정하여 설명한다.

상기와 같이 저 토크 영역(즉, 제1 토크 영역)에서 클러치의 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 검출되면(S101), 상기 제어부(130)는 상기 저 토크 영역(제1 토크 영역)에서 포지션의 차이(즉, 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이)가 제1 기준값 이상인지 판단한다(S103).

상기 저 토크 영역(제1 토크 영역)에서 포지션의 차이(즉, 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이)가 제1 기준값 이상이면(S103의 예), 상기 제어부(130)는 상기 고 토크 영역(제2 토크 영역)에서 포지션의 차이(즉, 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이)가 제3 기준값 이하인지 판단한다(S104).

상기 고 토크 영역(제2 토크 영역)에서 포지션의 차이(즉, 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이)가 제3 기준값 이하이면(S104의 예), 상기 제어부(130)는 토크-스트로크 커브의 기울기가 증가하는 방향으로 보정한다(S105). 상기 기울기는 상기 토크-스트로크 커브에서 토크 변화에 대한 스트로크 변화 기울기를 의미한다.

한편, 상기 저 토크 영역(제1 토크 영역)에서 포지션의 차이(즉, 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이)가 제1 기준값 이상이 아니면(S103의 아니오), 상기 제어부(130)는 상기 저 토크 영역(제1 토크 영역)에서 포지션의 차이(즉, 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이)가 제2 기준값 이하인지 판단한다(S106).

여기서 상기 제1 기준값과 제2 기준값은 저 토크 영역(제1 토크 영역)에서의 포지션의 차이(즉, 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이)를 비교하기 위한 기준값이며, 실시예에 따라서 상기 제1 기준값과 제2 기준값은 동일한 값으로 설정될 수도 있다.

다음, 상기 저 토크 영역(제1 토크 영역)에서 포지션의 차이(즉, 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이)가 제2 기준값 이하이면(S106의 예), 상기 제어부(130)는 상기 고 토크 영역(제2 토크 영역)에서 포지션의 차이(즉, 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이)가 제4 기준값 이상인지 판단한다(S107).

상기 고 토크 영역(제2 토크 영역)에서 포지션의 차이(즉, 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이)가 제4 기준값 이상이면(S107의 예), 상기 제어부(130)는 토크-스트로크 커브의 기울기가 감소하는 방향으로 보정한다(S108).

여기서 상기 제3 기준값과 제4 기준값은 고 토크 영역(제2 토크 영역)에서의 포지션의 차이(즉, 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이)를 비교하기 위한 기준값이며, 실시예에 따라서 상기 제3 기준값과 제4 기준값은 동일한 값으로 설정될 수도 있다.

상기와 같이 본 실시예는 클러치의 저 토크 및 고 토크에서 실제 포지션과 토크-스트로크 상의 포지션의 차이 값을 판단하여 토크-스트로크 커브의 기울기를 보정함으로써 슬립이나 변속 충격 발생을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

110 : 액츄에이터
120 : 변속장치
130 : 제어부

Claims

제어부가 제1 토크 영역 및 제2 토크 영역에서 클러치의 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이를 각기 검출하는 단계;
상기 제어부가 상기 제1 토크 영역에서의 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제1 기준값 이상인지 판단하는 단계;
상기 제1 토크 영역에서의 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제1 기준값 이상이면, 상기 제어부가 상기 제2 토크 영역에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제3 기준값 이하인지 판단하는 단계;
상기 제2 토크 영역에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제3 기준값 이하이면, 상기 제어부가 토크-스트로크 커브의 기울기를 증가하는 방향으로 보정하는 단계; 및
상기 제1 토크 영역에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제1 기준값 이상이 아니고, 상기 제1 토크 영역에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제2 기준값 이하이면서, 상기 제2 토크 영역에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이가 제4 기준값 이상이면, 상기 제어부가 토크-스트로크 커브의 기울기를 감소하는 방향으로 보정하는 단계;를 포함하되,
상기 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이는 같은 토크 지점에서의 실제 스트로크에서 커브상의 스트로크를 뺀 값을 의미하며,
상기 기울기는 토크 변화에 대한 스트로크 변화 기울기를 의미하는 것을 특징으로 하는 클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 제1 토크 영역은, 전체 토크 영역에서 미리 설정된 저 토크 영역과 고 토크 영역 중 저 토크 영역에 해당하고, 상기 제2 토크 영역은 고 토크 영역에 해당하는 것을 특징으로 하는 클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제1 토크 영역에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이를 비교하기 위한 기준값으로서, 상기 제1 기준값 이외에 추가로 제2 기준값을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법.
제 4항에 있어서, 상기 제1 기준값과 제2 기준값은,
제1 토크 영역에서 동일한 값으로 설정될 수 있음을 특징으로 하는 클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법.
제 1항에 있어서,
상기 제2 토크 영역에서 실제 포지션과 토크-스트로크 커브상의 포지션의 차이를 비교하기 위한 기준값으로서, 제3 기준값 이외에 제4 기준값을 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법.
제 6항에 있어서, 상기 제3 기준값과 제4 기준값은,
제2 토크 영역에서 동일한 값으로 설정될 수 있음을 특징으로 하는 클러치의 토크-스트로크 커브 보정 방법.