KR20100089223A - 차량용 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어 방법 - Google Patents

차량용 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어 방법 Download PDF

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Abstract

변속 시 프리 셀렉션(preselection) 방식을 채택하여 토크 전달 효율과 변속감을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어 방법이 개시되어 있다. 이러한 본 발명은, 변속단 검출 센서 및 차속 센서 및 가속 페달을 누름 정도를 감지하는 가속 센서를 통해 현재 변속단 신호와 차속 신호 및 가속 신호를 검출하는 제1 단계; 상기 차속 신호 및 변속단 신호 및 가속 신호를 근거로 다음 변속단에 대한 프리 셀렉션을 할 것인 지를 판단하는 제2 단계; 및 상기 프리 셀렉션하고 변속단 정보를 근거로 주행 상태에서 중립 상태로 변속 중인 경우 제1 클러치 및 제2 클러치를 해방 제어한 후 이전 변속 기어값과 이전 프리 셀렉션 변속 기어값에 기어를 동기시키는 제3 단계를 포함한다.
자동차, 듀얼 댐퍼 클러치, 중립 상태, 프리 셀렉션

Description

차량용 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING TRANSMISSION OF DUAL CLUTCH TRANSMISSION OF VEHICLE}
본 발명은 듀얼 클러치 변속기에서 변속 시간을 단축하고자 한 방안에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 중립 상태인 경우 이전 변속단 기어값 및 이전 프리 셀렉션 변속 기어값으로 기어를 동기하여 변속 시간을 단축할 수 있도록 한 차량의 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어 방법에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 듀얼 클러치 변속기는 자동 변속기내의 2개의 클러치를 포함하는 포함하는 것으로서, 엔진으로부터 입력되는 회전력을 2개의 클러치를 이용하여 2개의 입력축에 선택적으로 전달하고, 상기 2개의 입력축 상에 배치되는 기어의 기어비에 따라 변속을 행한 후 출력하게 되는 것이다.
이러한 듀얼 클러치 변속기는 5단 이상의 고단 변속기를 컴팩트하게 구현하기 위하여 시도되고 있는 것으로서, 2개의 클러치와, 변속기 내의 동기 치합장치를 컨트롤러에 의해 제어함으로써, 운전자의 수동적인 변속이 불필요하게 하는 ASG(Automated Shift Gear)로 구현되고 있다.
상기와 같은 듀얼 클러치 변속기의 일 예를 살펴보면, 도 1에서와 같이, 엔 진 동력단속수단, 입력수단, 동력 전달수단, 역진수단, 출력수단을 포함하여 이루어진다.
상기에서 엔진 동력 단속수단은 2개의 클러치(C1)(C2)를 포함하여 이루어지며, 상기 제1, 2 클러치(C1)(C2)는 메인 입력축(2)과, 상기 메인 입력축(2)과 동일축선상에 배치되는 제1, 2 입력축(4)(6)으로 형성되는 입력수단 사이에 개재되어 엔진(ENG)의 회전동력이 메인 입력축(2)을 통해 선택적으로 입력수단인 상기 제1, 2 입력축(4)(6)에 전달될 수 있도록 하는 동력 단속 기능을 수행하게 된다.
물론 상기의 제1, 2 클러치(C1)(C2)는 자동 변속기에서와 같이 미도시한 트랜스밋션 제어유닛에 의해 제어되는 유압 제어시스템으로부터 공급되는 유압에 의하여 제어된다.
그리고 상기 입력수단은 상기 메인 입력축(2)과 동일축선상에 배치되고, 상기 제1 클러치(C1)를 통해 메인 입력축(2)과 가변적으로 연결되는 제1 입력축(4)과, 중공축으로 이루어져 상기 제1 입력축(4)의 외주측에 상호 회전 간섭없이 중첩 배치되는 제2 입력축(6)을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 제1 입력축(4)에는 제1, 3, 5속 입력기어(G1)(G3)(G5)가 상호 소정의 간격을 두고 배치되는데, 이들 기어는 상기 제2 입력축(6)을 관통한 후측부분에 위치하며, 중간부분에 제1속 입력기어(G1)을 두고, 전측에는 제3속 입력기어(G3), 후측에는 제5속 입력기어(G5)가 배치된다.
그리고 상기 제2 입력축(6)에는 제2, 4, 6속 입력기어(G2)(G4)(G6)가 상호 소정의 간격을 두고 배치되는데, 이들 기어는 전측으로 부터 제2, 4, 6 속 입력기 어(G2)(G4)(G6) 순으로 배치된다.
이에 따라 제1 클러치(C1)가 작동하면 제1 입력축(4)이 회전하면서 제1, 3, 5속 입력기어(G1)(G3)(G5)를 구동시키고, 제2 클러치(C2)가 작동하면 제2 입력축(6)이 회전하면서 제2, 4, 6속 입력기어(G2)(G4)(G6)를 구동시키게 된다.
상기 입력수단의 각 입력기어로부터 동력을 전달받아 변속을 행한 후 출력하는 상기 동력전달수단의 전체적인 구성은 상기 제1, 2 입력축(4)(6)과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 제1,2 동력 전달축(8)(10)과, 제1, 3속 기어(D1)(D3)를 포함하는 제1 싱크로나이저 기구(S1)와, 제2,4속 기어(D2)(D4)를 포함하는 제2 싱크로나이저 기구(S2)와, 제5속 기어(D5)를 포함하는 제3 싱크로나이저 기구(S3)와, 제6속 및 후진 기어(D6)(R)를 포함하는 제 4 싱크로 나이저 기구(S4)를 포함하여 이루어진다.
상기에서 제1 동력 전달축(8)은 전측으로부터 제2 싱크로나이저 기구(S2)와 제1 싱크로나이저 기구(S1)가 배치되어, 상기 제2, 4속 기어(D2)(D4)는 입력수단의 제2, 4속 입력기어(G2)(G4)와 치합되며, 상기 제1, 3속 기어(D1)(D3)는 상기 입력수단의 제1, 3속 입력기어(G1)(G3)와 치합된다.
또한, 상기 제1 동력 전달축(8) 후단부에는 제1 트랜스퍼 드라이브 기어(12)가 일체로 장착되어 출력수단인 트랜스퍼 드리븐 기어(14)와 치합되어 제1 동력 전달축(8)의 회전 동력을 전달하게 된다.
그리고 제2 동력 전달축(10)은 전측으로부터 제4 싱크로나이저 기구(S4)와 제3 싱크로나이저 기구(S3)가 배치되어, 제6속 기어(D6)는 입력수단의 제6속 입력 기어(G6)와 치합되며, 상기 제5속 기어(D5)는 상기 입력수단의 제5속 입력기어(G5)와 치합된다.
또한, 상기 제2 동력 전달축(10) 후단부에는 제2 트랜스퍼 드라이브 기어(16)가 일체로 장착되어 출력수단인 상기 트랜스퍼 드리븐 기어(14)와 치합되어 제2 동력 전달축(10)의 회전 동력을 전달하게 된다.
상기 제1,2,3,4의 싱크로나이저 기구(S1 ∼ S4)는 일반적인 수동 변속기의 적용되는 것과 동일한 공지의 구성이므로 상세한 설명은 생략하며, 상기 제1,2,3,4의 싱크로나이저 기구(S1 ∼ S4)에 적용되는 각각의 슬리이브(18)(20)(22)(24)는 미도시된 별도의 액튜에이터를 구비하여 트랜스밋션 제어유닛에 의하여 구동시킬 수 있도록 한다.
상기에서 액튜에이터는 전기모터로 구동되는 방식과, 유압 제어시스템에 의한 구동방식등이 포함된다.
그리고 역진수단은 입력수단과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 후진 아이들 축(26)과, 상기 후진 아이들 축(26)의 후측에 배치되어 상기 제1속 입력기어(G1)와 치합되는 제1 아이들 기어(28)와, 상기 후진 아이들 축(26)의 전단부에 배치되어 후진 기어(R)와 치합되는 제2 아이들 기어(30)를 포함하여 이루어진다.
그리고 역진수단은 입력수단과 일정간격을 두고 평행하게 배치되는 후진 아이들 축(26)과, 상기 후진 아이들 축(26)의 후측에 배치되어 상기 제1속 입력기어(G1)와 치합되는 제1 아이들 기어(28)와, 상기 후진 아이들 축(26)의 전단부에 배치되어 후진 기어(R)와 치합되는 제2 아이들 기어(30)를 포함하여 이루어진다.
이에 따라 제1 입력축(4)이 구동되면 이의 동력에 의하여 항시 회전상태를 유지하다가 제4 싱크로나이저 기구(S4)의 슬리이브(24)가 후진 기어(R)측과 연결되면 제2 동력 전달축(10)을 전진과는 반대방향으로 회전시킴으로써, 역진 운전이 가능하도록 한다.
그리고 상기 출력수단인 트랜스퍼 드리븐 기어(14)에서 전달받은 회전동력은 출력축(32)을 통해 미도시한 디프렌셜등을 통해 구동륜까지 전달됨으로써, 차량의 구동이 가능하게 되는 것이다.
상기와 같은 듀얼 클러치 변속기에 있어서는 수동 변속기내에 2개 이상의 클러치 기구를 구비하여 선택적으로 2개의 입력축에 전달하고, 이 2개의 입력축상에 배치되는 변속기어들의 기어비를 이용하여 변속 후 출력할 수 있도록 구성되고, 변속이 자동으로 이루어지는 것이다.
이에 따라 각 변속단에 적용되는 싱크로나이저 기구를 제어하는 액튜에이터에 부담이 적게 걸리면서도 원할한 변속이 이루어지도록 함으로써, 변속감을 향상시킬 수 있는 변속 제어가 요구된다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량의 중립 상태에서 프리 셀렉션(preselection) 방식을 채택하여 중립 변속 중인 경우 이전 변속 기어값 및 이전 프리 셀렉션 변속 기어값으로 미리 기어를 동기시키고, 중립 상태에서 차속 신호 및 가속 신호를 근거로 다음 변속단 에 대한 변속 기어값 및 프리 셀렉션 변속 기어값으로 다음 변속단의 기어를 동기하여 프리 셀렉션함에 따라 변속 시간이 단축하여 변속감을 향상시킬 수 있는 차량의 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어 방법을 제공하고자 함에 있다.
상기의 목적을 실현하기 위하여 본 발명은,
자동차의 듀얼 클러치 변속기를 변속 제어하되,
차량이 중립 변속 중인 경우 이전 변속 기어값 및 이전 프리 셀렉션 변속 기어값으로 프리 셀렉션(pre-selection)을 실시하고, 중립 상태에서 차속 신호 및 가속 페달로부터 공급되는 가속 신호 및 현재 변속단 신호를 근거로 다음 변속단의 변속 기어값 및 프리 셀렉션 변속 기어값으로 다음 변속단의 기어를 동기시켜 프리 셀렉션을 실행하는 차량용 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어 방법을 제공하고,
상기 방법은,
변속단 검출 센서 및 차속 센서 및 가속 페달을 누름 정도를 감지하는 가속 센서를 통해 현재 변속단 신호와 차속 신호 및 가속 신호를 검출하는 제1 단계;
상기 차속 신호 및 변속단 신호 및 가속 신호를 근거로 다음 변속단에 대한 프리 셀렉션을 할 것인 지를 판단하는 제2 단계; 및
상기 프리 셀렉션을 선택하고 변속단 정보를 근거로 주행 상태에서 중립 상태로 변속 중인 경우 제1 클러치 및 제2 클러치를 해방 제어한 후 이전 변속 기어값과 이전 프리 셀렉션 변속 기어값에 기어를 동기시키는 제3 단계를 포함하고,
상기 방법은,
자동차의 중립 상태에서 차속 및 가속 정보에 따라 변속 기어 값 및 프리 셀렉션 변속 기어값을 설정하고 연산된 변속 기어값 및 프리 셀렉션 변속 기어값으로 다음 변속단의 기어를 동기시켜 프리 셀렉션하는 제4 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 제4 단계는,
현재 변속단 신호를 근거로 다음 변속단에 대응되는 변속 기어값이 업데이트되었는 지를 판단하는 단계; 및
판단 결과 변속 기어값이 업데이트된 경우 다음 프리 셀렉션 변속 기어값으로 기어를 동기시켜 프리 셀렉션하는 단계를 포함하고,
또한, 상기 제4 단계는,
상기 변속 기어값이 업데이트되지 아니한 경우 프리 셀렉션 변속 기어값이 업데이트되었는 지를 판단하고, 상기 프리 셀렉션 변속 기어값이 업데이트한 경우 다음 변속단의 프리 셀렉션 변속단으로 기어를 동기하여 프리 셀렉션하는 단계를 더 포함하며,
그에 더하여, 상기 제4 단계는,
상기 프리 셀렉션 변속 기어값이 업데이트되지 아니한 경우 현재 프리 셀렉션 변속 기어값으로 기어를 동기하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 차량의 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어 방법은, 차량이 중립 상태인 경우 이전 변속 기어값 및 이전 프리 셀렉션 변속 기어값으로 프리 셀렉 션(pre-selection)을 실시하고, 주행 중인 경우 차속 및 가속 페달로부터 공급되는 가속 정보를 근거로 연산된 다음 변속단의 변속 기어값 및 프리 셀렉션 변속 기어값으로 프로 셀렉션을 실행함에 따라 변속 시간을 단축할 수 있는 효과를 얻는다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 의한 구성을 보인 도면으로서, 본 발명에 따른 듀얼 클러치 변속기의 전반적인 작동을 제어하는 자동차는, 변속단 검출 센서(11)로부터 공급되는 변속단 정보, 가속 페달(12)로부터 공급되는 가속 신호, 및 차속 센서(13)로부터 공급되는 차속 정보가 변속 제어부(TCU)에 공급되면, 상기 TCU는 현재 변속단에 대응하는 싱크로나이즈 기구를 제어하여 해당 변속단의 기어와 동기되도록 프리 셀렉션하는 것이다.
예를 들어 1속 변속단으로 주행하는 중 2속으로 변속을 행하는 경우 제2 싱크로나이즈 기구(S2)를 제어하여 제2속 기어(D2)와 동기되도록 프리 셀렉션하는 것이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 변속 라인을 보인 도이고, 변속 라인에 의거하여 변속 실행된다. 여기서, 실선은 정상적인 변속 기어단을 나타내고 점선은 프리 셀렉션 변속 기어단을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 변속 제어 방법에 대한 작동 흐름도로서, 우선, 상기 TCU는 단계(101)를 통해 자동차의 주행 중 변속단 검출 센서(11)로부터 공급되는 변속단 정보를 수신하여 단계(103)를 통해 주행 상태에서 중립 상태로 변속 중인 지를 판단한다.
상기 단계(103)의 판단 결과 주행 상태에서 중립 상태로 변속 중인 경우 해당 변속단의 기어가 상기 싱크로나이즈 기구의 제어를 통해 이전 변속 기어값과 이전 프리 셀렉션 변속 기어값에 동기된다(단계 105).
그러나, 상기 단계(103)의 판단 결과 주행 상태에서 중립 상태로 변속 중이 아닌 경우 상기 TCU는 중립 상태로 판정하여 이어 차속 신호 및 가속 신호 및 변속단 정보를 수집하며(단계 107), 이어 수신된 차속 신호 및 가속 신호 및 현재 변속단 정보를 근거로 다음 변속단의 변속 기어값 및 프리 셀렉션 변속 기어값을 연산한다.
즉, 상기 TC는 단계(109)를 통해 차속 신호 및 가속 신호 및 현재 변속단 정보를 근거로 현재 변속단에서 변속 기어값이 업데이트되었는 지를 판단하고, 변속 기어값이 업데이트된 경우 다음 프리 셀렉션 변속 기어값에 싱크로나이즈 기구 제어를 통해 기어가 동기된다(단계 111).
그러나, 상기 단계(109)를 통해 현재 변속 기어단에서 변속 기어값이 업데이트되지 아니한 경우 상기 TCU는 단계(113)를 통해 프리 셀렉션 변속 기어값이 업데 이트되었는 지를 판단하고, 상기 단계(113)의 판단 결과 프리 셀렉션 기어값이 업데이트된 경우 상기 단계(111)로 진행한다
한편, 상기 단계(113)에서 현재 프리 셀렉션 변속 기어값이 업데이트되지 아니한 경우 상기 TCU는 단계(115)를 통해 현재 프리 셀레션 변속 기어값을 유지한다.
여기서, 상기 변속 기어값 및 프리 셀렉션 변속 기어값을 연산하는 과정을 현재 3 단 주행 중 4단 변속 기어값으로 프리셀렉션한 후 중립 상태로 변속되는 경우를 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.
상기 단계(101)를 통해 수신된 자동차의 변속단 정보가 3단 주행 상태와 4단 변속 기어값의 프리 셀렉션한 상태에서 중립 상태로 변속 중인 경우 상기 제1 클러치(C1) 및 제2 클러치(C2)는 모두 해방된다.
따라서, 이전 변속 기어값은 3단(D3) 및 이전 프리 셀렉션 변속 기어값은 4 설정되므로, 싱크로나이즈 기구(S2) 제어를 통해 제4속 기어(D4)에 동기된다.
이어 상기 차속 신호 및 가속 신호에 따라 도 3의 A 구간에서 B 구간으로 변속 요구되면 정상적인 변속 라인에 의거하여 변속단은 3단-4단으로 변속이 실행되는데, 이때 상기 단계(103)를 통해 연산된 이전 변속 기어값은 3 에서 4로 업데이트된다.
따라서, 상기 단계(111)를 통해 프리 셀렉션 변속 기어값은 변속 라인에 의해 다음 프리 셀렉션 변속단인 3으로 설정된다. 즉, 상기 다음 프리 셀렉션 변속 기어값으로 제3 싱크로나이즈 기구(S1)를 통해 제3속 기어(D3)에 동기된 상태로 프 리 셀렉션하게 된다.
이어 변속단 신호 및 차속 신호 및 가속 신호에 의거하여 변속 라인의 B 구간에서 C 구간으로 이어 C 구간에서 D 구간으로 변속 구간이 순차 이동하는 경우 현재 기어 변속단이 4단이고, 변속 기어값이 4이므로 제3속 기어(D3)에 유지되고, 이러한 변속 기어값이 4로 유지되므로 프리 셀렉션 변속 기어값 역시 3로 유지되므로, 제3속 기어(D3)에 동기된 상태로 유지된다.
그런, 차속 신호 및 가속 신호에 의거하여 변속 구간이 변속 라인의 D 구간에서 E 구간으로 이동하는 경우 현재 변속단이 4단이고 변속 기어값이 4이고, 프리 셀렉션 변속 기어값은 3에서 5단으로 변속되므로, 다음 프리 셀렉션 변속 기어값은 5로 설정되므로 제3 싱크로나이즈 기구(S3)의 제어에 따라 제5속 기어(D5)에 동기되어 프리 셀렉션하게 된다.
즉, 주행 상태에서 중립 상태로 변경 후 변속 중인 경우 이전 기어 변속값 및 이전 프리 셀렉션 기어 변속값에 대응되는 기어에 동기하고, 또한, 중립 상태에서 차속 신호 및 가속 신호 및 변속 중인 현재 변속단을 근거로 변속 기어값을 설정하고, 설정된 변속 기어값을 근거로 다음 변속단의 프리 셀렉션 변속 기어값을 결정하며, 결정된 다음 플리 셀렉션 변속 기어값의 기어를 동기시켜 프리 셀렉션함에 따라 변속 시간을 단축할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 일반적인 듀얼 클러치 변속기의 구성을 보인 도이다.
도 2는 본 발명에 의한 구성을 보인 도이다.
도 3은 본 발명에 의한 변속 라인을 보인 도이다.
도 4는 본 발명에 따른 듀얼 클러치 변속기의 변속 과정을 보인 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
11 : 변속단 검출 센서
12 : 가속 센서
13 : 차속 센서

Claims (5)

  1. 변속단 검출 센서 및 차속 센서 및 가속 페달을 누름 정도를 감지하는 가속 센서를 통해 현재 변속단 신호와 차속 신호 및 가속 신호를 검출하는 제1 단계;
    상기 차속 신호 및 변속단 신호 및 가속 신호를 근거로 다음 변속단에 대한 프리 셀렉션을 할 것인 지를 판단하는 제2 단계; 및
    상기 프리 셀렉션하고 변속단 정보를 근거로 주행 상태에서 중립 상태로 변속 중인 경우 제1 클러치 및 제2 클러치를 해방 제어한 후 이전 변속 기어값과 이전 프리 셀렉션 변속 기어값에 기어를 동기시키는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 방법은,
    자동차의 중립 상태에서 차속 및 가속 정보에 따라 변속 기어 값 및 프리 셀렉션 변속 기어값을 설정하고 연산된 변속 기어값 및 프리 셀렉션 변속 기어값으로 다음 변속단의 기어를 동기시켜 프리 셀렉션하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 제4 단계는,
    현재 변속단 신호를 근거로 다음 변속단에 대응되는 변속 기어값이 업데이트되었는 지를 판단하는 단계; 및
    판단 결과 변속 기어값이 업데이트된 경우 다음 프리 셀렉션 변속 기어값으로 기어를 동기시켜 프리 셀렉션하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 제4 단계는,
    상기 변속 기어값이 업데이트되지 아니한 경우 프리 셀렉션 변속 기어값이 업데이트되었는 지를 판단하고, 상기 프리 셀렉션 변속 기어값이 업데이트한 경우 다음 변속단의 프리 셀렉션 변속단으로 기어를 동기하여 프리 셀렉션하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제4 단계는,
    상기 프리 셀렉션 변속 기어값이 업데이트되지 아니한 경우 현재 프리 셀렉션 변속 기어값으로 기어를 동기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 듀얼 클러치 변속기의 변속 제어 방법.
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