KR20160032630A - 터치 포인트 학습 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 클러치의 터치 포인트를 학습하기 위한 방법은, 변속단이 중립단에 있는지 확인하고, 중립단에 있는 경우 터치 포인트 학습을 개시하는 단계; 모터를 초기 위치로 이동 시키는 단계; 클러치 세트로부터 받는 힘과 동일한 크기의 힘을 출력하도록 임계전류값의 전류를 상기 모터에 제공하는 단계; 상기 모터에 제공하는 전류를 점차적으로 증가 시키는 단계; 상기 임계전류값의 기울기를 확인하는 단계; 및 상기 임계전류값의 기울기가 소정 비율 이상으로 증가하는 시점을 터치 포인트로 결정하는 단계를 포함한다.

Description

터치 포인트 학습 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR LEARNING TOUCH POINT}

본 발명은 터치 포인트 학습 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보다 상세하게는 DCT 시스템을 구비한 차량의 정차 상태에서 클러치 액츄에이터 모터에 공급하는 전류의 변화를 통해 터치 포인트를 학습하기 위한 기술에 관한 것이다.

듀얼 클러치 트랜스미션(Dual Clutch Transmission, 이하 DCT) 시스템은 2개의 클러치를 구비하고, 클러치 액츄에이터(Clutch Actuator)를 통해 2개의 클러치가 각각 홀수단 및 짝수단에서 연결되어 엔진의 동력을 전달 또는 차단하도록 구성한다. DCT 시스템을 사용하게 되면, 일반적인 자동 변속 시스템에 비해 엔진의 출력 토크가 단절되는 시간을 줄임과 동시에 토크 컨버터의 제거로 인해 연비 효율을 증가 시킬 수 있는 효과가 있다.

건식 클러치(Dry clutch, 또는 마찰 클러치)를 사용하는 DCT 시스템에서 터치 포인트(Touch point)는 클러치가 실제로 접촉하기 시작하여 마찰력이 발생하기 시작하는 위치를 의미하며, 키스 포인트(Kiss point), 제로 포인트(Zero point) 등으로 정의될 수도 있다. 건식 클러치는 마찰에 의해 엔진의 동력을 전달하므로, 그 특성 상 마모 또는 열에 의해 클러치의 특성이 발생할 수 있으며, 통상적으로 DCT 시스템은 각 클러치에 대한 터치 포인트를 주기적으로 학습하여 변속 제어에 적용하고 있다.

종래의 경우, 엔진 회전수, 클러치 회전 수, 엔진 토크 등 파워 트레인(powertrain)의 관점에서 입력되는 값들의 조합을 통해 터치 포인트를 학습 하였다. 종래 기술에 따라, 이와 같은 파워 트레인 측의 입력값 들을 확인하기 위해서는 차량이 반드시 주행 가능한 상태, 즉 엔진 아이들링(engine idling) 상태에 있어야 하며, 차량의 시동이 꺼져 있는 등 주행 가능하지 않은 상태에서는 터치 포인트의 학습이 불가능 하였다.

이에 본 발명에서는 클러치 액츄에이터의 기능을 수행하는 모터에 제공되는 전류의 변화를 통해 클러치 터치 포인트의 학습이 가능한 방법을 제안한다.

한편, 상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

본 발명의 목적은, 차량이 주행하지 않은 상태에서 클러치 액츄에이터 모터에 공급하는 전류에 따라 클러치의 터치 포인트를 학습할 수 있는 터치 포인트 학습 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 클러치의 터치 포인트를 학습하기 위한 방법에 있어서, 변속단이 중립단에 있는지 확인하고, 중립단에 있는 경우 터치 포인트 학습을 개시하는 단계; 모터를 초기 위치로 이동 시키는 단계; 클러치 세트로부터 받는 힘과 동일한 크기의 힘을 출력하도록 임계전류값의 전류를 상기 모터에 제공하는 단계; 상기 모터에 제공하는 전류를 점차적으로 증가 시키는 단계; 상기 임계전류값의 기울기를 확인하는 단계; 및 상기 임계전류값의 기울기가 소정 비율 이상으로 증가하는 시점을 터치 포인트로 결정하는 단계를 포함하는 방법에 의해서 달성될 수 있다.

여기서, 상기 임계전류값은 상기 클러치 세트에 마련된 탄성부재의 탄성력에 의해 전달되는 힘을 지지하여 상기 모터의 회전이 정지할 수 있는 크기의 출력토크에 대응하는 전류값일 수 있다.

여기서, 상기 클러치 세트는, 평행하게 배치되는 엔진 측 플레이트 및 변속기 측 플레이트; 상기 엔진 측 플레이트 및 변속기 측 플레이트 사이에 평행하게 마련되는 제1마찰재 및 제2마찰재; 상기 엔진 측 플레이트 및 변속기 측 플레이트를 탄성 지지하는 클러치 리턴 스프링 및 상기 제1마찰재 및 제2마찰재를 탄성 지지하는 클러치 쿠션 스프링을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 엔진 측 플레이트와 상기 제1마찰재와의 간격 및 상기 변속기 측 플레이트와 상기 제2마찰재와의 간격이 감소됨에 따라 상기 임계전류값의 크기가 증가하고, 상기 엔진 측 플레이트와 상기 제1마찰재가 접촉하고, 상기 변속기 측 플레이트와 상기 제2마찰재가 접촉한 시점에서 상기 임계전류값의 기울기가 변화될 수 있다.

또한, 상기 목적은 본 발명에 따라, 클러치의 터치 포인트를 학습하기 위한 장치에 있어서, 현재 차량의 변속단이 중립단에 있는지 확인하는 변속단 확인부; 클러치 세트로부터 받는 힘과 동일한 크기의 힘을 출력하도록 임계전류값의 전류를 모터에 제공하고, 상기 모터에 제공하는 전류를 점차적으로 증가시키는 전류 제어부; 및 상기 임계전류값의 기울기를 확인하고, 상기 임계전류값의 기울기가 소정 비율 이상으로 증가하는 시점을 터치 포인트로 결정하는 터치 포인트 결정부를 포함하는 장치에 의해서 달성될 수도 있다.

여기서, 상기 임계전류값은 상기 클러치 세트에 마련된 탄성부재의 탄성력에 의해 전달되는 힘을 지지하여 상기 모터의 회전이 정지할 수 있는 크기의 출력토크에 대응하는 전류값일 수 있다.

상술한 본 발명에 따르면, 차량이 주행하지 않은 상태에서 클러치 액츄에이터 모터에 공급하는 전류에 따라 클러치의 터치 포인트를 학습할 수 있는 터치 포인트 학습 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 포인트 학습 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 포인트 학습 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속 시스템을 간략히 도시한 것이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 세트의 구성도이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 각 스프링의 영향에 따라 변화하는 값을 도시한 그래프이다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면 외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 포인트 학습 장치(500)의 블록도이다.

도시된 바와 같이, 터치 포인트 학습 장치(500)는 변속단 확인부(510), 전류 제어부(520), 터치 포인트 결정부(530)를 포함하며, 도시된 구성 중 일부가 생략 또는 치환되더라도 본 발명의 사상을 구현함에는 아무런 지장이 없을 것이다.

터치 포인트 학습 장치(500)는 DCT(Dual Clutch Transmission) 시스템 상에 마련될 수 있으며, DCT 시스템은 2개의 클러치를 구비하고, 클러치 액츄에이터(Clutch Actuator)를 통해 2개의 클러치가 각각 홀수단 및 짝수단에서 연결되어 엔진의 동력을 전달 또는 차단하도록 구성된다. 본 명세서 상의 도 2 등에서는 하나의 클러치 세트(100)가 도시되어 있으나, DCT 시스템은 2개의 클러치 세트(100)를 구비할 수 있으며, 각각의 클러치 세트(100)에 대해 터치 포인트를 학습하는 방법이 동일한 바, 이하에서는 하나의 클러치 세트(100)를 기준으로 설명하기로 한다.

터치 포인트 학습 장치(500)는 모터(300)에 공급하는 전류를 제어하고, 소정의 터치 포인트 학습 로직을 구비하며, 터치 포인트 학습 로직에 따라 모터(300)에 임계전류값의 전류를 공급하면서 피드백 제어를 통해 임계전류값의 기울기 변화에 따라 각 클러치의 터치 포인트를 학습할 수 있다. 터치 포인트 학습 장치(500)는 차량의 변속을 제어하는 공지의 변속 제어 유닛(Transmission Control Unit, TCU)로 구현될 수 있다.

공지된 바와 같이, 터치 포인트(touch point)는 클러치가 실제로 접촉하기 시작하여 마찰력이 발생하기 시작하는 위치로써, 엔진의 동력이 변속기 측으로 전달되기 시작하는 시점에 해당한다. 본 발명에 따른 터치 포인트 학습 장치(500)는 클러치 마모 등으로 인해 발생하는 터치 포인트의 변화를 보상하기 위해 터치 포인트의 학습을 수행하며, 종래 기술과 달리 차량이 주행 중이 아닌 상태에서도 모터(300)에 공급하는 전류의 변화를 통해 터치 포인트를 학습할 수 있다.

변속단 확인부(510)는 차량의 변속단이 중립단(N단) 또는 주차단(P단)에 있는지 확인한다. 터치 포인트 학습 장치(500)는 차량의 변속단이 중립단 또는 주차단인 경우에 차량의 주행 여부와 무관하게 터치 포인트 학습 로직을 수행할 수 있다.

터치 포인트 학습 로직이 개시되면, 모터(300)를 초기 위치로 이동 시키는데, 모터(300)의 출력 토크에 의한 힘이 클러치 세트(100)에 전달되지 않는 상태에서 모터 회전자(미도시)의 회전 방향의 위치를 초기 위치로 정의할 수 있다.

전류 제어부(520)는 모터(300)에 공급하는 전류를 제어하는 역할을 수행한다. 전류 제어부(520)가 모터(300)에 공급하는 전류의 크기는 모터(300)의 출력 토크와 비례하며, 모터(300)의 출력 토크의 증가에 따라 후술하는 바와 같이 클러치 세트(100)에 일정한 힘이 가해져 엔진 측 플레이트(111)와 제1마찰재(121)가 접촉하고 변속기 측 플레이트(112)와 제2마찰재(122)가 접촉하게 됨으로써, 엔진의 동력이 클러치를 통해 전달될 수 있다.

전류 제어부(520)는 터치 포인트 학습 로직이 개시되면, 임계전류값의 전류를 모터(300)에 제공한다. 여기서, 임계전류값은 클러치 세트(100)의 탄성력에 의해 전달되는 힘을 지지하여 모터(300)의 회전이 정지할 수 있는 크기의 출력 토크를 내기 위한 전류값으로 정의될 수 있다. 클러치 세트(100)에 마련된 탄성부재의 탄성력에 의한 힘과 모터(300)의 출력 토크에 의한 힘은 서로 반대 방향으로 작용하며, 임계전류값을 모터(300)에 제공하는 경우, 탄성력에 의한 힘과 동일한 크기의 출력 토크를 모터(300)가 냄으로써 클러치 세트(100)의 탄성부재 및 모터(300)가 모두 정지 상태로 유지된다.

전류 제어부(520)는 임계전류값의 전류를 모터(300)에 제공한 상태에서, 모터(300)에 제공하는 전류를 점차적으로 증가 시킨다. 탄성력의 일반 원리에 따라 클러치 세트(100)의 탄성부재가 압축되는 크기에 비례하여 탄성력의 크기가 증가하므로, 클러치 세트(100)에 마련된 탄성부재가 압축될수록 임계전류값의 크기 역시 증가할 수 있다.

전류 제어부(520)는 모터(300)에 제공하는 전류를 점차적으로 증가 시키되, 피드백 제어를 통해 모터(300)를 정지하는 상태로 유지하도록 증가되는 임계전류값을 공급할 수 있다. 이 때, 터치 포인트 학습 장치(500)는 홀 센서(400)의 홀 신호를 통해 모터(300)의 회전 여부를 감지할 수 있으므로, 홀 신호를 이용한 피드백 제어를 통해 모터(300)가 정지 상태를 유지할 수 있는 크기의 전류인 임계전류값을 확인할 수 있다.

이와 같이, 임계전류값은 점차적으로 증가하게 되며, 터치 포인트 결정부(530)는 증가하는 임계전류값의 기울기를 지속적으로 모니터링 한다. 이 후, 터치 포인트 결정부(530)는 임계전류값의 기울기가 소정 비율 이상으로 증가하는 시점을 터치 포인트로 결정할 수 있다.

DCT 시스템의 클러치 세트(100)는 2개의 탄성부재(클러치 리턴 스프링(131) 및 클러치 쿠션 스프링(132))을 포함하며, 터치 포인트에 도달하기 이전에는 클러치 리턴 스프링(131)에 의한 탄성력만이 작용하고, 터치 포인트 이후에 클러치 리턴 스프링(131) 및 클러치 쿠션 스프링(132)에 의한 탄성력이 모두 작용하게 된다. 이에 따라, 클러치 세트(100)에서의 탄성력은 터치 포인트를 중심으로 급격히 증가하고, 임계전류값 역시 급격히 변화하며, 터치 포인트 결정부(530)는 전류 변화를 감지하여 현재의 터치 포인트를 학습할 수 있다.

터치 포인트 학습 장치(500)가 임계전류값의 변화에 따라 터치 포인트를 학습하는 원리에 대해서는 DCT 시스템의 물리적 구성을 도시한 도 3 등을 통해 이하에서 상세히 후술하기로 한다.

터치 포인트 학습 장치(500)에 의해 제어되는 모터(300)는 공지의 BLDC 모터(Brushless DC motor, 300)로 마련될 수 있는데, BLDC 모터는 종래의 DC 모터(Direct Current motor)에서 브러쉬(brush)를 제거한 것으로서, 전기자석으로 구성되는 고정자에 공급되는 전류를 통해 자기력을 형성하고, 자기력에 따라 영구자석을 포함하는 회전자를 회전시키도록 구성되며, 3상 전류를 전류 제어부(520)로부터 공급 받아 소정의 출력 토크를 낼 수 있다.

홀 센서(400)는 BLDC 모터(300)의 회전 위치를 검출하여 터치 포인트 학습 장치(500)에 제공하며, 터치 포인트 학습 장치(500)는 홀 센서(400)로부터 홀 신호를 피드백 받아 모터(300)의 회전을 제어하게 된다.

클러치 세트(100) 내에는 2개의 탄성부재가 마련되어 탄성력에 의한 힘이 모터(300) 측으로 전달되고, 모터(300)의 회전력은 연결부(200)를 통해 수직 운동으로 변화되어 탄성력과 상호 반대방향으로 작용할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 클러치 세트(100)는 평행하게 배치되는 엔진 측 플레이트(111) 및 변속기 측 플레이트(112)와, 엔진 측 플레이트(111) 및 변속기 측 플레이트(112) 사이에 평행하게 마련되는 제1마찰재(121) 및 제2마찰재(122), 엔진 측 플레이트(111) 및 변속기 측 플레이트(112)를 탄성 지지하는 클러치 리턴 스프링(131) 및 제1마찰재(121) 및 제2마찰재(122)를 탄성 지지하는 클러치 쿠션 스프링(132)을 포함할 수 있다.

엔진 측 플레이트(111)와 평행하게 변속기 측 플레이트(112)가 마련된다. 엔진 측 플레이트(111)와 변속기 측 플레이트(112)의 사이에는 클러치 리턴 스프링(131)이 마련되어, 엔진 측 플레이트(111)와 반대 방향의 탄성력으로 변속기 측 플레이트(112)를 밀 수 있는 구성이다.

제1마찰재(121) 및 제2마찰재(122)는 엔진 측 플레이트(111)와 변속기 측 플레이트(112) 사이에 마련되며, 가로 및 세로의 길이는 엔진 측 플레이트(111) 및 변속기 측 플레이트(112)보다 짧은 것이 바람직하다. 제1마찰재(121) 및 제2마찰재(122) 사이에는 클러치 쿠션 스프링(132)이 마련되어 제1마찰재(121) 및 제2마찰재(122)가 서로 이격 되는 방향으로 밀 수 있다.

터치 포인트 학습 장치(500)는 클러치 액츄에이터(Clutch Actuator)인 모터(300)를 제어하는데, 클러치 쿠션 스프링(132)의 압축량을 조절함으로써 마찰력의 변화를 만들 수 있으며, 이 마찰력의 변화가 클러치가 전달할 수 있는 토크의 변화로 나타난다.

클러치 세트(100)는 연결부(200)의 연결바(210)와 접촉하여 모터(300)의 출력 토크에 따른 힘을 전달 받을 수 있으며, 이에 따라 클러치 리턴 스프링(131) 및 클러치 쿠션 스프링(132)에 의한 탄성력의 반대 방향의 힘을 받을 수 있다.

모터(300)의 회전에 따라 변속기 측 플레이트(112)를 통해 힘이 전달되면, 클러치 리턴 스프링(131)이 압축되어 특정한 순간에 변속기 측 플레이트(112)는 제2마찰재(122)와 접촉하게 되고, 제1마찰재(121)는 엔진 측 플레이트(111)와 접촉하게 된다. 이 때, 접촉하는 시점이 클러치의 터치 포인트에 해당하며, 터치 포인트 이후에 엔진의 동력이 전달될 수 있다. 클러치 세트(100)가 가압되어 터치 포인트를 결정하는 보다 상세한 형태에 대해서는 이 후 도 4a 및 4b를 통해 설명하기로 한다.

연결부(200)는 도시된 바와 같이, 연결바(210), 래크(220), 지지축(230)으로 구성될 수 있다.

연결바(210)의 일측은 클러치 세트(100)의 변속기 측 플레이트(112)와 접촉하고, 반대편 일측은 힌지(hinge) 결합되어 래크(220)의 이동에 따라 회절 가능하도록 마련될 수 있다.

지지축(230)은 고정된 상태로 마련되며, 연결바(210)는 지지축(230)과 접촉 상태를 유지한다.

래크(220)(rack)의 일측은 연결바(210)와 힌지 결합되고, 반대편 일측은 모터(300)의 피니언(310)과 접촉된다. 모터(300)의 피니언(310)과 접촉하는 부분에는 모터(300)의 피니언(310)과 맞물릴 수 있는 톱니가 형성될 수 있으며, 이에 따라 피니언(310)의 회전 운동을 래크(220)가 수직 운동으로 변환할 수 있다.

모터(300)의 회전력이 래크(220)에 의해 수직력으로 변화되어 도 3 상에서 우측 방향으로 힘을 줄 수 있으며, 래크(220)의 우측 방향의 힘에 따라 연결바(210)는 고정된 지지축(230)을 지지하여 좌측 방향으로 힘을 가하게 되어, 클러치 세트(100)의 탄성력의 반대방향으로 변속기 측 플레이트(112)를 가압할 수 있다. 즉, 모터(300)의 출력 토크와 클러치 세트(100)의 클러치 리턴 스프링(131) 및 클러치 쿠션 스프링(132)의 탄성력은 서로 반대 방향으로 작용되며, 전술한 바와 같이 전류 제어부(520)가 임계전류값을 모터(300)에 공급하는 경우, 힘의 균형에 따라 클러치 세트(100) 및 모터(300)가 정지 상태를 유지할 수 있다.

이하에서는 도 4a 및 4b를 통해 모터(300)의 회전으로 인해 힘이 전달될 때 클러치 세트(100)의 변화에 대해 설명하기로 한다.

도 4a는 엔진 측 플레이트(111)와 제1마찰재(121)가 거리 a만큼 이격 되고, 변속기 측 플레이트(112)와 제2마찰재(122)가 거리 b만큼 이격 되어, 정지하고 있는 상태를 도시하고 있다. 도 4a은 각 마찰재와 플레이트가 접촉하지 않아 엔진의 동력이 전달되지 않은 상태, 즉 클러치 해제 상태에 해당한다. 이 경우에는 변속기 측 플레이트(112)가 제2마찰재(122)와 접촉하지 않은 상태이므로, 클러치 리턴 스프링(131)에 의한 탄성력만이 작용하고, 클러치 쿠션 스프링(132)의 탄성력은 0으로 유지된다.

앞서 설명한 바와 같이, 전류 제어부(520)는 터치 포인트 학습 로직이 실행되면, 일정한 임계전류값의 전류를 모터(300)에 제공한다. 여기서, 임계전류값은 클러치 세트(100)의 탄성력에 의해 전달되는 힘을 지지하여 모터(300)의 회전이 정지할 수 있는 크기의 출력 토크를 내기 위한 전류값으로 정의될 수 있다.

이 후, 전류 제어부(520)는 모터(300)에 제공하는 전류를 점차적으로 증가 시키는데, 모터(300)의 출력 토크가 증가함에 따라 연결부(200)는 더 큰 힘으로 변속기 측 플레이트(112)를 가압하고, 상기 간격 a 및 b는 점차 감소될 수 있다.

한편, 탄성력의 일반 원리에 따라 탄성부재가 압축되는 크기에 비례하여 탄성력의 크기가 증가하므로, 클러치 세트(100)에 마련된 탄성부재가 압축될수록 임계전류값의 크기 역시 증가할 수 있으며, 전류 제어부(520)는 홀 신호를 이용한 피드백 제어를 통해 임계전류값의 전류를 공급할 수 있다.

모터(300)의 출력 토크가 증가하여 연결바(210)가 변속기 측 플레이트(112)를 더 큰 크기로 가압하게 되면, 간격 a, b가 점차 감소하여, 특정한 순간에 도 4b에 도시된 바와 같이, 엔진 측 플레이트(111)와 제1마찰재(121)가 접촉하고, 변속기 측 플레이트(112)와 제2마찰재(122)가 접촉하게 되는데, 이 시점이 클러치의 터치 포인트에 해당한다. 즉, 마찰이 발생함으로 인해 엔진의 동력이 전달되기 시작한다.

도 4a는 클러치 세트(100)에서 모터(300)의 출력 토크 증가에 의한 변속기 측 플레이트(112)의 이동과 이에 따라 발생하는 탄성력의 크기의 관계를 도시하고 있다.

터치 포인트 시점 이전에는 엔진 측 플레이트(111)와 제1마찰재(121)의 간격(a) 및 변속기 측 플레이트(112)와 제2마찰재(122)의 간격(b)만큼 서로 이격 되어 있으므로, 클러치 리턴 스프링(131)에 의한 탄성력(Kr)만이 작용한다. 이 때, 변속기 측 플레이트(112)와 엔진 측 플레이트(111)의 간격이 감소(x가 증가)함에 따라 탄성력은 그에 비례하여 증가하게 된다.

이 후, 터치 포인트 시점, 즉 상기 간격 a 및 b가 0이 되면, 제1마찰재(121)와 제2마찰재(122) 사이에 마련된 클러치 쿠션 스프링(132)에 의한 탄성력이 발생하는 바, 도시된 바와 같이, 탄성력은 터치 포인트(a+b=0인 시점)부터 그 기울기가 갑자기 상승하게 된다.

도 5b는 변속기 측 플레이트(112)의 이동과 모터(300)가 공급하는 임계전류값의 크기의 관계를 도시하고 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 임계전류값은 모터(300)를 정지상태로 유지하기 위한 전류값이며, 모터(300)가 정지 상태로 유지되기 위해서는 모터(300)의 출력 토크가 반대 방향에 해당하는 클러치 세트(100)의 탄성력에 의한 힘과 동일한 크기일 것이 요구된다. 또한, 전류 제어부(520)가 모터(300)에 공급하는 전류와 모터(300)의 출력 토크가 비례하는 관계이므로, 도 4a와 마찬가지로 터치 포인트를 기점으로 모터(300)가 공급하는 전류의 기울기가 갑자기 상승하게 된다.

터치 포인트 결정부(530)는 이와 같이 임계전류값의 기울기가 변화하는 시점을 확인하고, 이 시점을 클러치 세트(100)의 터치 포인트로 결정할 수 있다. 즉, 터치 포인트 학습 장치(500)는 차량의 주행과 무관하게 임의로 모터(300)에 임계전류값을 공급하고, 홀 센서(400)의 홀 신호를 이용한 피드백 제어에 따라 모터(300)를 정지 상태로 유지하면서 임계전류값을 서서히 증가 시켜, 그 기울기가 변화하는 시점을 터치 포인트로 결정할 수 있다.

상술한 본 발명에 따르면, 차량이 주행하지 않는 상태, 즉 엔진 토크, 엔진 회전수, 클러치 회전수 등 파워트레인(powertrain) 측의 상태를 모르는 상황에서도, 클러치 액츄에이터인 모터를 강제 구동하고 공급 전류의 변화에 의해 터치 포인트를 학습할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 포인트 학습 방법의 흐름도이다.

도시된 방법은 앞서 도 1을 통해 설명한 터치 포인트 학습 장치(500)에 의해 수행될 수 있으며, 터치 포인트 학습 장치를 포함하는 DCT 시스템의 구성은 도 3을 통해 설명한 바와 같다. 이하에서는 전술한 바 있는 기술적 특징과 동일한 사항에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.

터치 포인트 학습 장치는 먼저 모터의 동작 가능 상태를 확인한다(S11).

모터가 동작 가능한 경우, 현재 변속단이 중립단(N단) 또는 주차단(P단) 있는 지 확인한다(D12). 여기서, 차량의 변속단이 중립단 또는 주차단인 경우에 터치 포인트 학습 장치는 터치 포인트 학습을 개시하며, 모터를 초기 위치로 이동 시킨다(S13). 이 때, 모터의 초기 위치는 모터의 출력 토크에 의한 힘이 클러치 세트에 전달되지 않는 상태에서 모터 회전자의 회전 방향의 위치로 정의될 수 있다.

터치 포인트 학습 장치는 임계전류값의 전류를 모터에 제공한다(S14). 앞서 설명한 바와 같이, 임계전류값은 클러치 세트의 탄성력에 의해 전달되는 힘을 지지하여 모터의 회전이 정지할 수 있는 크기의 출력 토크를 내기 위한 전류값으로 정의될 수 있다. 클러치 세트에 마련된 탄성부재의 탄성력에 의한 힘과 모터의 출력 토크에 의한 힘은 서로 반대 방향으로 작용하며, 임계전류값을 모터에 제공하는 경우, 탄성력에 의한 힘과 동일한 크기의 출력 토크를 모터가 냄으로써 클러치 세트의 탄성부재 및 모터가 모두 정지 상태로 유지될 수 있다.

이 후, 터치 포인트 학습 장치는 임계전류값의 전류를 모터에 제공한 상태에서, 모터에 제공하는 전류를 점차적으로 증가 시킨다(S15). 이 때, 터치 포인트 학습 장치는 모터에 제공하는 전류를 점차적으로 증가 시키되, 피드백 제어를 통해 모터를 정지하는 상태로 유지하도록 증가되는 임계전류값을 공급할 수 있다. 여기서, 터치 포인트 학습 장치는 홀 센서의 홀 신호를 통해 모터의 회전 여부를 감지할 수 있으므로, 홀 신호를 이용한 피드백 제어를 통해 모터가 정지 상태를 유지할 수 있는 크기의 전류인 임계전류값을 확인할 수 있다.

이와 같이, 임계전류값은 점차적으로 증가하게 되며, 터치 포인트 학습장치는 증가하는 임계전류값의 기울기를 지속적으로 모니터링 한다.

이 후, 터치 포인트 결정부는 임계전류값의 기울기가 소정 비율(α) 이상으로 증가하는 시점을 확인하고(S16), 해당 시점을 클러치의 터치 포인트로 결정할 수 있다(S17).

DCT 시스템의 클러치 세트는 2개의 탄성부재(클러치 리턴 스프링 및 클러치 쿠션 스프링)을 포함하며, 터치 포인트에 도달하기 이전에는 클러치 리턴 스프링에 의한 탄성력만이 작용하고, 터치 포인트 이후에 클러치 리턴 스프링 및 클러치 쿠션 스프링에 의한 탄성력이 모두 작용하게 된다. 이에 따라, 클러치 세트에서의 탄성력은 터치 포인트를 중심으로 급격히 증가하고, 임계전류값 역시 급격히 변화하며, 터치 포인트 학습 장치는 전류 변화를 감지하여 현재의 터치 포인트를 학습할 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 터치 포인트 학습 방법은, 각종 연산 처리 장치를 통해 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램을 통해 구현될 수 있다. 해당 컴퓨터 프로그램은 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있으며, 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.

또한, 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로써 판독 가능한 기록 매체에 수록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100: 클러치 세트
111: 엔진 측 플레이트
112: 변속기 측 플레이트
121: 제1마찰재
122: 제2마찰재
131: 클러치 리턴 스프링
132: 클러치 쿠션 스프링
200: 연결부
210: 연결바
220: 래크
230: 지지축
300: 모터
310: 피니언
400: 홀 센서
500: 터치 포인트 학습 장치
510: 변속단 확인부
520: 전류 제어부
530: 터치 포인트 결정부

Claims (6)

1. 클러치의 터치 포인트를 학습하기 위한 방법에 있어서,
   변속단이 중립단에 있는지 확인하고, 중립단에 있는 경우 터치 포인트 학습을 개시하는 단계;
   모터를 초기 위치로 이동 시키는 단계;
   클러치 세트로부터 받는 힘과 동일한 크기의 힘을 출력하도록 임계전류값의 전류를 상기 모터에 제공하는 단계;
   상기 모터에 제공하는 전류를 점차적으로 증가 시키는 단계;
   상기 임계전류값의 기울기를 확인하는 단계; 및
   상기 임계전류값의 기울기가 소정 비율 이상으로 증가하는 시점을 터치 포인트로 결정하는 단계를 포함하는 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 임계전류값은 상기 클러치 세트에 마련된 탄성부재의 탄성력에 의해 전달되는 힘을 지지하여 상기 모터의 회전이 정지할 수 있는 크기의 출력토크에 대응하는 전류값인 것을 특징으로 하는 방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 클러치 세트는,
   평행하게 배치되는 엔진 측 플레이트 및 변속기 측 플레이트;
   상기 엔진 측 플레이트 및 변속기 측 플레이트 사이에 평행하게 마련되는 제1마찰재 및 제2마찰재;
   상기 엔진 측 플레이트 및 변속기 측 플레이트를 탄성 지지하는 클러치 리턴 스프링 및 상기 제1마찰재 및 제2마찰재를 탄성 지지하는 클러치 쿠션 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 엔진 측 플레이트와 상기 제1마찰재와의 간격 및 상기 변속기 측 플레이트와 상기 제2마찰재와의 간격이 감소됨에 따라 상기 임계전류값의 크기가 증가하고,
   상기 엔진 측 플레이트와 상기 제1마찰재가 접촉하고, 상기 변속기 측 플레이트와 상기 제2마찰재가 접촉한 시점에서 상기 임계전류값의 기울기가 변화되는 것을 특징으로 하는 방법.
   
5. 클러치의 터치 포인트를 학습하기 위한 장치에 있어서,
   현재 차량의 변속단이 중립단에 있는지 확인하는 변속단 확인부;
   클러치 세트로부터 받는 힘과 동일한 크기의 힘을 출력하도록 임계전류값의 전류를 모터에 제공하고, 상기 모터에 제공하는 전류를 점차적으로 증가시키는 전류 제어부; 및
   상기 임계전류값의 기울기를 확인하고, 상기 임계전류값의 기울기가 소정 비율 이상으로 증가하는 시점을 터치 포인트로 결정하는 터치 포인트 결정부를 포함하는 장치.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 임계전류값은 상기 클러치 세트에 마련된 탄성부재의 탄성력에 의해 전달되는 힘을 지지하여 상기 모터의 회전이 정지할 수 있는 크기의 출력토크에 대응하는 전류값인 것을 특징으로 하는 장치.
   

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