KR101080799B1 - 듀얼 클러치 변속기 차량의 크리프 토크 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 듀얼 클러치 변속기 차량의 크리프 제어 실행 과정에서 해방 상태에 있는 클러치가 결합되는 경우 엔진 출력토크를 보상 제어하여 엔진의 안정성을 제공하도록 하는 것이다.
본 발명은 크리프 제어에서 해방상태의 클러치 결합이 검출되고 클러치 결합으로 결정되는 목표토크가 현재 제어되는 운전요구토크와 엔진최대토크를 초과하며, 엔진회전수가 목표회전수 미만이면 엔진 출력토크를 보정하여 크리프 토크를 보상한다.

Description

듀얼 클러치 변속기 차량의 크리프 토크 제어장치 및 방법{APPARATUS FOR CREEP TORQUE CONTROLLING OF DUAL CLUTCH TRANSMISSION IN VEHICLE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 듀얼 클러치 변속기가 적용되는 차량에 관한 것으로, 보다 상세하게는 어느 하나의 클러치가 결합되어 크리프(Creep) 제어가 실행되는 과정에서 해방 상태에 있는 다른 하나의 클러치가 결합되는 경우 엔진 출력토크를 보상 제어하여 엔진의 안정성을 제공하도록 하는 듀얼 클러치 변속기 차량의 크리프 토크 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

듀얼 클러치 변속기(Dual Clutch Transmission : DCT)는 자동화 수동변속기로, 변속기내의 2개의 클러치를 포함하여 엔진으로부터 입력되는 동력을 2개의 클러치를 이용하여 어느 하나의 입력축에 선택적으로 전달하고, 2개의 입력축 상에 배치되는 기어의 변속비를 조정하여 파워 트레인으로 동력을 출력시킨다.

듀얼 클러치 변속기는 습식방식과 건식방식으로 구분되는데, 건식방식은 전기모터식 기어 액추에이터를 이용하여 주행단의 기어 치합과 비 주행단의 기어치합(Pre-Selection)을 실행하고, 전기모터식 클러치 액추에이터를 이용하여 변속기 내부에 구성되는 클러치 결합 및 슬립을 실행한다.

듀얼 클러치 변속기는 5단 이상의 고단 변속기를 컴팩트하게 구현하기 위하여 2개의 클러치와 변속기내의 치합장치를 컨트롤러로 제어함으로써, 운전자의 수동적인 변속이 불필요하게 하는 ASG(Automated Shift Gear)로 구현된다.

도 1은 일반적인 듀얼 클러치 변속기의 일 실시예를 도시한 도면이다.

도시된 바와 같이, 듀얼 클러치 변속기는 엔진동력단속수단, 입력수단, 동력전달수단, 역진수단, 출력수단을 포함하여 이루어진다.

상기 엔진동력단속수단은 2개의 클러치(C1)(C2)를 포함하여 이루어지며, 상기 제1,2클러치(C1)(C2)는 메인 입력축(2)과, 상기 메인 입력축(2)과 동일축선상에 배치되는 제1,2입력축(4)(6)으로 형성되는 입력수단 사이에 개재되어 엔진(ENG)의 회전동력이 메인 입력축(2)을 통해 선택적으로 입력수단인 상기 제1,2입력축(4)(6)에 전달될 수 있도록 하는 동력단속 기능을 수행하게 된다.

상기 제1,2 클러치(C1)(C2)는 자동 변속기에서와 같이 미도시한 트랜스밋션 제어유닛에 의해 제어되는 유압 제어시스템으로부터 공급되는 유압에 의하여 제어된다.

상기 입력수단은 상기 메인 입력축(2)과 동일축 선상에 배치되고, 상기 제1클러치(C1)를 통해 메인 입력축(2)과 가변적으로 연결되는 제1입력축(4)과, 중공축으로 이루어져 상기 제1입력축(4)의 외주측에 상호 회전간섭 없이 중첩 배치되는 제2입력축(6)을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 제1입력축(4)에는 제1,3,5속 입력기어(G1)(G3)(G5)가 상호 소정의 간격을 두고 배치되고, 이들 입력기어는 상기 제2입력축(6)을 관통한 후측 부분에 위치하며, 중간부분에 제1속 입력기어(G1)을 두고, 전측에는 제3속 입력기어(G3), 후측에는 제5속 입력기어(G5)가 배치된다.

그리고 상기 제2입력축(6)에는 제2,4,6속 입력기어(G2)(G4)(G6)가 상호 소정의 간격을 두고 배치되고, 이들 입력기어는 전측으로부터 제2,4,6속 입력기어(G2)(G4)(G6)의 순으로 배치된다.

이에 따라 제1클러치(C1)가 작동하면 제1입력축(4)이 회전하면서 제1,3,5속 입력기어(G1)(G3)(G5)를 구동시키고, 제2클러치(C2)가 작동하면 제2입력축(6)이 회전하면서 제2,4,6속 입력기어(G2)(G4)(G6)를 구동시키게 된다.

상기 입력수단의 각 입력기어로부터 동력을 전달받아 변속을 행한 후 출력하는 동력전달수단의 전체적인 구성은 상기 제1,2입력축(4)(6)과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제1,2동력 전달축(8)(10)과, 제1,3속 기어(D1)(D3)를 포함하는 제1싱크로나이저 기구(S1)와, 제2,4속 기어(D2)(D4)를 포함하는 제2싱크로나이저 기구(S2)와, 제5속 기어(D5)를 포함하는 제3싱크로나이저 기구(S3)와, 제6속 및 후진 기어(D6)(R)를 포함하는 제4싱크로나이저 기구(S4)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1동력 전달축(8)은 전측으로부터 제2싱크로나이저 기구(S2)와 제1싱크로나이저 기구(S1)가 배치되어, 제2,4속 기어(D2)(D4)는 입력수단의 제2,4속 입력기어(G2)(G4)와 치합되며, 제1,3속 기어(D1)(D3)는 입력수단의 제1,3속 입력기어(G1)(G3)와 치합된다.

또한, 상기 제1동력 전달축(8) 후단부에는 제1트랜스퍼 드라이브 기어(12)가 일체로 장착되어 출력수단인 트랜스퍼 드리븐 기어(14)와 치합되어 제1동력 전달축(8)의 회전 동력을 전달하게 된다.

그리고 제2동력 전달축(10)은 전측으로부터 제4싱크로나이저 기구(S4)와 제3싱크로나이저 기구(S3)가 배치되어, 제6속기어(D6)는 입력수단의 제6속 입력기어(G6)와 치합되며, 제5속 기어(D5)는 입력수단의 제5속 입력기어(G5)와 치합된다.

또한, 상기 제2동력 전달축(10) 후단부에는 제2트랜스퍼 드라이브 기어(16)가 일체로 장착되어 출력수단인 트랜스퍼 드리븐 기어(14)와 치합되어 제2 동력 전달축(10)의 회전 동력을 전달하게 된다.

상기 제1,2,3,4싱크로나이저 기구(S1∼S4)는 일반적인 수동 변속기의 적용되는 것과 동일한 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략하며, 상기 제1,2,3,4싱크로나이저 기구(S1∼S4)에 적용되는 각각의 슬리이브(18)(20)(22)(24)는 미도시된 별도의 액추에이터를 구비하여 트랜스밋션 제어유닛에 의하여 구동된다.

상기에서 액추에이터는 전기모터로 구동되는 방식 혹은 유압 제어시스템에 의해 구동되는 방식이 적용된다.

상기 역진수단은 입력수단과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 후진 아이들 축(26)과, 후진 아이들 축(26)의 후측에 배치되어 제1속 입력기어(G1)와 치합되는 제1아이들 기어(28)와, 후진 아이들 축(26)의 전단부에 배치되어 후진 기어(R)와 치합되는 제2아이들 기어(30)를 포함한다.

이에 따라 제1입력축(4)이 구동되면 이의 동력에 의하여 항시 회전상태를 유지하다가 제4싱크로나이저 기구(S4)의 슬리이브(24)가 후진 기어(R)측과 연결되면 제2동력 전달축(10)을 전진과는 반대방향으로 회전시킴으로써, 역진 운전이 가능하도록 한다.

상기 출력수단인 트랜스퍼 드리븐 기어(14)에서 전달받은 회전동력은 출력축(32)을 통해 미도시한 디프렌셜 등을 통해 구동륜까지 전달됨으로써, 차량의 구동이 가능하게 되는 것이다.

상기한 구조 및 기능을 갖는 듀얼 클러치 변속기가 적용되는 차량은 어느 하나의 클러치가 작동되어 엔진의 동력을 정상적으로 전달하고, 브레이크 페달이 작동되지 않는 조건이며 가속페달센서(APS)로부터 변위가 검출되지 않는 상황에서 엔진의 아이들 동력을 이용하여 차량을 발진시킴과 동시에 대략 3~4KPH의 차속으로 주행을 유지하는 크리프 제어가 실행된다.

이때, 상기 크리프 제어는 변속기의 목표 출력속도와 실제 출력속도의 차이에 따른 피드백 제어로 실행된다.

그러나, 상기와 같이 크리프 제어가 실행되는 과정에서 해방상태에 있는 다른 하나의 클러치가 결합하여 차기 변속을 위해 비주행단 기어치합(Pre-selection)을 유지하는 입력축과 엔진을 연결하는 경우 클러치 토크의 상승으로 인하여 엔진에 급격한 부하로 작용한다.

따라서, 첨부된 도 2에 도시된 바와 같이 엔진회전수의 급격한 드롭(△RPM)이 발생하며, 이에 따라 엔진 및 변속기에 진동(f)을 유발시키므로 승차감을 저하시키고, 운행에 위화감을 발생시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 듀얼 클러치 변속기가 적용되는 차량에서 하나의 클러치가 결합되어 크리프 제어가 실행되는 과정에서 비주행단 기어 치압을 유지하는 입력축을 해방상태에 있던 다른 하나의 클러치가 결합되는 경우 엔진 출력토크를 보상 제어하여 크리프 제어에서 엔진의 안정성을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 엔진과 제1입력축의 동력 연결을 단속하는 제1클러치와 엔진과 제2입력축의 동력 연결을 단속하는 제2클러치를 포함하는 듀얼 클러치 변속기 차량에 있어서,

크리프 제어에서 해방상태의 클러치 결합이 검출되고, 클러치 결합에 따른 목표토크가 현재의 운전요구토크를 초과하며, 엔진의 최대토크가 목표토크 미만이면 엔진제어부에 크리프 토크 보상을 요청하는 변속제어부; 상기 변속제어부와 CAN 통신으로 접속되어 제어정보를 공유하며, 변속제어부의 크리프 토크 보상 요청에 따라 엔진 출력토크를 보상하는 엔진제어부를 포함하는 듀얼 클러치 변속기 차량의 크리프 토크 제어장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 듀얼 클러치 변속기 차량에 있어서, 크리프 제어에서 해방상태의 클러치 결합이 검출되는지 판단하는 과정; 해방상태의 클러치 결합이면 크리프 토크 보상이 필요한지 판단하는 과정; 크리프 토크 보상이 필요한 상태이면 엔진 출력토크를 보정하여 크리프 토크를 보상하는 과정을 포함하는 듀얼 클러치 변속기 차량의 크리프 토크 제어방법을 제공한다.

이와 같은 본 발명은 듀얼 크러치 변속기가 적용되는 차량의 크리프 제어에서 해방상태의 다른 클러치가 결합되는 경우 엔진의 출력 토크를 보상함으로써, 발진 제어에 안정성을 확보하고 엔진 및 변속기에서의 진동 발생이 억제되어 운전성 및 상품성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 듀얼 클러치 변속기의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 듀얼 클러치 변속기 적용 차량에서 크리프 쇼크를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기 차량의 크리프 토크 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기 차량의 크리프 토크 제어절차를 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기 차량의 크리프 토크 제어결과를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 클러치 변속기 차량의 크리프 토크 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명은 변속단검출부(101)와 차속검출부(102), 가속페달검출부(103), 엔진회전수검출부(104), 변속제어부(105), 제1클러치 액추에이터(106), 제2클러치 액추에이터(107) 및 엔진제어부(108)를 포함한다.

변속단검출부(101)는 운전자가 선택하는 시프트 레버(Shift Lever)의 위치를 검출하여 그에 대한 정보를 변속제어부(105)에 제공한다.

차속검출부(102)는 변속기의 출력축 회전수로부터 현재의 주행 차속을 검출하여 그에 대한 정보를 변속제어부(105)에 제공한다.

가속페달검출부(103)는 운전자가 구동하는 가속페달의 변위를 검출하여 그에 대한 정보를 변속제어부(105)에 제공한다.

엔진회전수검출부(104)는 크랭크 축 센서 혹은 캠 축 센서로 구성될 수 있으며, 엔진의 회전수를 검출하여 그에 대한 정보를 변속제어부(105)에 제공한다.

변속제어부(105)는 크리프 제어에서 해방상태를 유지하는 다른 하나의 클러치가 결합되어 차기 변속을 위해 비주행단의 기어치합(Pre-selection)을 유지하는 입력축과 엔진 동력을 연결하는 경우 클러치 결합에 따른 목표토크를 결정하고, 목표토크가 현재의 운전요구토크를 초과하며 엔진의 최대토크가 목표토크 미만이면 엔진제어부(107)에 크리프 토크 보상을 요청하여 엔진의 출력토크를 보상함으로써 엔진회전수를 안정되게 유지하여 준다.

상기 크리프 제어는 시프트 레버가 주행 변속단 혹은 후진 변속단을 선택하고 있고, 도시되지 않은 브레이크 페달이 작동되지 않는 브레이크 페달 스위치가 오프 상태이며, 가속페달이 작동되지 않는 상태이고, 차속이 크리프 차속을 만족하는 조건이다.

제1클러치 액추에이터(106)는 전기 혹은 유압에 의해 작동되며, 변속제어부(105)에서 인가되는 제어신호에 따라 대응되는 클러치, 예를 들어 제1클러치를 결합 혹은 해방시켜 홀수 변속단이 연결되는 제1입력축과 엔진의 동력을 연결 혹은 차단한다.

제2클러치 액추에이터(107)는 전기 혹은 유압에 의해 작동되며, 변속제어부(105)에서 인가되는 제어신호에 따라 대응되는 클러치, 예를 들어 제2클러치를 결합 혹은 해방시켜 짝수 변속단이 연결되는 제2입력축과 엔진의 동력을 연결 혹은 차단한다.

엔진제어부(108)는 변속제어부(105)와 CAN 통신으로 접속되어 각종 제어정보를 공유하며, 변속제어부(105)로부터 해방상태를 유지하던 클러치의 결합에 따른 엔진 출력토크의 보상이 요구되는 경우 공기량 보상 및 연료량 보상을 통해 엔진의 출력토크를 보상한다.

전술한 바와 같은 기능이 포함되는 본 발명에 따른 듀얼 클러치 변속기 차량에서 크리프 토크를 안정되게 제어하는 동작에 대하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 듀얼 클러치 변속기 차량이 엔진 시동 온을 유지하고 있는 상태에서 변속제어부(105)는 시프트 레버로 선택되는 변속단, 주행 차속, 가속페달의 변위, 엔진 회전수, 브레이크 페달의 변위 등을 포함하는 제반적인 운전정보를 검출하여(S101), 크리프 제어인지를 판단한다(S102).

상기 크리프 제어는 시프트 레버의 위치가 주행 변속단 혹은 후진 변속단을 선택하고 있고, 브레이크 페달 스위치가 오프 상태이며, 가속페달이 작동되지 않는 상태이고, 차속이 크리프 차속을 만족하는 조건이다.

상기 S102에서 크리프 제어가 아니면 현재의 운전조건을 유지하고, 크리프 제어로 판정되면 변속제어부(105)는 제1클러치 액추에이터(106) 혹은 제2클러치 액추에이터(107) 중 어느 하나의 클러치를 결합시켜 엔진의 동력이 제1입력축 혹은 제2입력축에 전달되도록 함으로써, 크리프 제어를 유지한다.

이때, 다른 하나의 클러치 액추에이터는 작동 오프되어 해방상태를 유지하므로 다른 입력축과 엔진의 동력 연결을 차단한다.

상기와 같이 크리프 제어가 유지되는 상태에서 해방 상태에 있는 다른 하나의 클러치 액추에이터가 결합되어 엔진의 출력과 입력축을 연결하는지를 판단한다(S103).

상기 S103에서 해방상태에 있던 클러치가 결합되어 엔진의 출력과 입력축이 연결되면 클러치의 결합에 따른 목표 토크를 결정하고(S104), 결정된 목표토크와 현재의 운전요구토크를 비교하여 목표토크가 운전요구토크를 초과하고 있는지를 판단한다(S105).

상기 S105에서 목표토크가 운전요구토크를 초과하지 않으면 현재의 운전조건을 유지하고, 목표토크가 운전요구토크를 초과하는 것으로 판정되면 현재 제어되고 있는 엔진의 최대토크를 검출한 다음(S106) 상기 S104에서 결정된 목표토크와 비교하여 목표토크가 엔진의 최대토크를 초과하는 상태인지를 판단한다(S107).

상기 S107에서 목표토크가 엔진의 최대토크를 초과하는 상태이면 엔진회전수와 해방 상태의 클러치 결합에 따른 목표 엔진회전수를 비교하여 목표회전수가 엔진회전수를 초과하는 상태인지를 판단한다(S108).

상기 S108에서 목표회전수가 엔진회전수를 초과하는 상태이면 변속제어부(105)는 CAN통신으로 연결되는 엔진제어부(108)에 크리프 토크 보상을 요구한다(S109).

이에 따라 엔진제어부(108)는 변속제어부(105)의 크리프 토크 보상요구에 따라 공기량 및 연료량을 보정을 동시에 적용하거나 어느 하나만을 적용하여 해방상태에 있는 클러치의 결합에 따른 엔진출력토크를 보상한다(S110).

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 엔진출력토크가 D에서 C로 보상됨에 따라 엔진회전수(B)는 목표회전수(A)를 추종하게 되어 엔진의 회전수를 드롭이 발생되지 않도록 안정되게 유지함으로써, 운전성을 향상시키고, 안정된 엔진 출력토크가 확보되어 진동이 발생되지 않음으로써, 승차감과 운전성을 제공한다.

101 : 변속단 검출부 102 : 차속검출부
103 : 가속페달검출부 104 : 엔진회전수검출부
105 : 변속제어부 106 : 제1클러치 액추에이터
107 : 제2클러치 액추에이터 108 : 엔진제어부

Claims (5)

1. 엔진과 제1입력축의 동력 연결을 단속하는 제1클러치와 엔진과 제2입력축의 동력 연결을 단속하는 제2클러치를 포함하는 듀얼 클러치 변속기 차량에 있어서,
   크리프 제어에서 해방상태의 클러치 결합이 검출되고, 클러치 결합에 따른 목표토크가 현재의 운전요구토크를 초과하며, 엔진의 최대토크가 목표토크 미만이면 엔진제어부에 크리프 토크 보상을 요청하는 변속제어부;
   상기 변속제어부와 CAN 통신으로 접속되어 제어정보를 공유하며, 변속제어부의 크리프 토크 보상 요청에 따라 엔진 출력토크를 보상하는 엔진제어부;
   를 포함하는 듀얼 클러치 변속기 차량의 크리프 토크 제어장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 엔진제어부는 크리프 토크 보상 요청에 따라 공기량 보정과 연료량 보정을 동시에 적용하거나 어느 하나만을 적용하여 엔진 출력토크를 보상하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기 차량의 크리프 토크 제어장치.
3. 듀얼 클러치 변속기 차량에 있어서,
   크리프 제어에서 해방상태의 클러치 결합이 검출되는지 판단하는 과정;
   해방상태의 클러치 결합이면 크리프 토크 보상이 필요한지 판단하는 과정;
   크리프 토크 보상이 필요한 상태이면 엔진 출력토크를 보정하여 크리프 토크를 보상하는 과정;
   을 포함하는 듀얼 클러치 변속기 차량의 크리프 토크 제어방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 크리프 토크 보상은,
   해방상태의 클러치 결합으로 결정되는 목표토크가 현재 제어되는 운전요구토크와 엔진최대토크를 초과하고, 엔진회전수가 목표회전수 미만인 경우에 실행되는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기 차량의 크리프 토크 제어방법.
5. 제3항에 있어서,
   상기 크리프 토크 보상은,
   연료량 보정과 공기량 보정을 동시에 수행하거나 어느 하나만의 실행으로 엔진 출력토크를 보정하는 것을 특징으로 하는 듀얼 클러치 변속기 차량의 크리프 토크 제어방법.

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