KR20210126211A - Control method for dog clutch engagement of vehicle - Google Patents

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KR20210126211A
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위준범
박인석
한수림
박용석
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현대자동차주식회사
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Abstract

The present invention relates to a control method for engaging a dog clutch of a vehicle. The main object of the present invention is to provide a control method capable of improving the response performance of a dog clutch mounted on a vehicle and minimizing an impact when the dog clutch is engaged. To achieve the above object, disclosed is a method of engaging a dog clutch of a vehicle, comprising: a step of performing control for speed synchronization at both ends of a clutch when there is a request to engage a dog clutch in a vehicle in which the dog clutch for selectively connecting or blocking power is disposed between a drive system component and a driving wheel of the vehicle; a step of attempting to engage the dog clutch by performing control for engaging the dog clutch after speed synchronization; a step of determining whether the dog clutch is normally engaged after attempting to engage the dog clutch; a step of determining a target synchronization speed by using the vehicle speed and vehicle acceleration detected by a sensor when it is determined that baulking, which is in the non-engaged state of the dog clutch, has occurred; a step of performing control for speed synchronization at both ends of the clutch using the determined target synchronization speed; and a step of retrying the dog clutch engagement by controlling the dog clutch engagement after speed synchronization.

Description

차량의 도그 클러치 체결 방법{Control method for dog clutch engagement of vehicle}FIELD OF THE INVENTION

본 발명은 차량의 도그 클러치 체결 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량에 장착된 도그 클러치의 응답 성능을 향상시킬 수 있고, 도그 클러치의 체결시 충격을 최소화할 수 있는 체결 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of fastening a dog clutch for a vehicle, and more particularly, to a fastening method capable of improving response performance of a dog clutch mounted on a vehicle and minimizing an impact when the dog clutch is engaged.

일반적으로 차량의 마찰 클러치는 유압에 의해 형성된 마찰력을 이용하여 동력을 전달하지만, 도그 클러치(dog clutch)는 클러치 양단 사이의 치간 맞물림을 통해 동력을 전달하므로 유압을 필요로 하지 않는다.In general, a friction clutch of a vehicle transmits power using a friction force formed by hydraulic pressure, but a dog clutch transmits power through interdental engagement between both ends of the clutch and thus does not require hydraulic pressure.

그러나, 도그 클러치는 유체에 의한 완충 작용을 기대할 수 없으므로 체결시 발생하는 충격이 크다는 단점이 있고, 이에 체결시 충격을 줄일 수 있는 제어 전략이 필요하다. However, since the dog clutch cannot expect a buffer action by the fluid, it has a disadvantage in that the shock generated during fastening is large, and thus a control strategy capable of reducing the shock during fastening is required.

도그 클러치의 체결은 치와 치 사이가 마찰 없이 정확히 맞물림이 이루어져 치합된 상태를 의미하고, 만약 치와 치 사이가 맞물리지 않고 맞닿은 미체결 상태이면 이를 보킹(baulking)이라 한다.The coupling of the dog clutch refers to a state in which teeth are accurately engaged without friction, and in a meshed state.

도크 클러치에서 치와 치가 서로 맞물리지 않고 맞닿아 있는 미체결 상태에서는 클러치 양단의 속도 차이로 인해 치와 치 사이의 슬립 및 마찰이 발생하고, 이후 마찰력에 의해 클러치 양단의 속도 차이가 감소하여 치합 상태가 될 때까지 시간이 소요되므로 클러치 체결의 응답 성능이 크게 저하된다.In the dock clutch, when the teeth and teeth are not engaged and are in contact with each other, slip and friction occurs between the teeth due to the speed difference at both ends of the clutch. Since it takes time to complete, the response performance of clutch engagement is greatly reduced.

종래에는 보킹이 발생하면 체결력을 유지하면서 클러치 한쪽에 미소 토크를 가해주어 강제로 속도 차이를 발생시키고, 이를 통해 치와 치 사이를 치합시켜 보킹을 해제한 뒤 체결하는 제어 방법이 이용되었다. Conventionally, when balking occurs, a small torque is applied to one side of the clutch while maintaining the fastening force to forcibly generate a speed difference, and through this, a control method in which teeth are engaged to release baling and then fasten is used.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 차량에 장착된 도그 클러치의 응답 성능을 향상시킬 수 있고, 도그 클러치의 체결시 충격을 최소화할 수 있는 도그 클러치 체결 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been created to solve the above problems, and it is possible to improve the response performance of the dog clutch mounted on the vehicle, and to provide a method for fastening the dog clutch that can minimize the impact when the dog clutch is fastened. There is a purpose.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 차량의 구동계 부품과 구동륜 사이에 동력을 선택적으로 연결하거나 차단하기 위한 도그 클러치가 배치된 차량에서, 도그 클러치 체결 요구가 있는 경우, 클러치 양단의 속도 동기화를 위한 제어를 수행하는 단계; 속도 동기화 후 도그 클러치 체결을 위한 제어를 실시하여 도그 클러치 체결을 시도하는 단계; 도그 클러치 체결 시도 후 도그 클러치 정상 체결 여부를 판단하는 단계; 도그 클러치의 미체결 상태인 보킹이 발생한 것으로 판단한 경우, 센서에 의해 검출된 차량 속도와 차량 가속도를 이용하여 목표 동기화 속도를 결정하는 단계; 상기 결정된 목표 동기화 속도를 이용하여 클러치 양단의 속도 동기화를 위한 제어를 수행하는 단계; 및 속도 동기화 후 도그 클러치 체결을 위한 제어를 실시하여 도그 클러치 체결을 재시도하는 단계를 포함하는 차량의 도그 클러치 체결 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, according to an embodiment of the present invention, in a vehicle in which a dog clutch for selectively connecting or blocking power between a drive system component of the vehicle and a driving wheel is disposed, when there is a request to engage the dog clutch, the clutch performing control for speed synchronization of both ends; attempting to engage the dog clutch by performing a control for engaging the dog clutch after speed synchronization; determining whether the dog clutch is normally engaged after attempting to engage the dog clutch; determining a target synchronization speed by using the vehicle speed and vehicle acceleration detected by the sensor when it is determined that balking, which is the non-engagement state of the dog clutch, has occurred; performing control for speed synchronization of both ends of the clutch using the determined target synchronization speed; and performing control for fastening the dog clutch after speed synchronization to retry the fastening of the dog clutch.

이로써, 본 발명에 따른 차량의 도그 클러치 체결 방법에 의하면, 도그 클러치의 체결 과정 중 보킹이 발생한 경우, 클러치 양단을 정해진 간격으로 떨어뜨린 뒤 차량 속도와 차량 가속도를 기반으로 하여 목표 동기화 속도를 연산하고, 연산된 목표 동기화 속도를 이용하여 클러치 양단의 속도 동기화를 수행한 뒤 도그 클러치의 체결을 재시도하는 방법이 이용됨으로써, 도그 클러치의 체결시 충격을 줄일 수 있고, 도그 클러치의 응답 성능이 향상되는 효과가 있다.Thus, according to the method for fastening the dog clutch of a vehicle according to the present invention, when baling occurs during the fastening process of the dog clutch, the both ends of the clutch are dropped at a predetermined interval, and the target synchronization speed is calculated based on the vehicle speed and the vehicle acceleration. , a method of synchronizing the speed of both ends of the clutch using the calculated target synchronization speed and then retrying the engagement of the dog clutch is used, thereby reducing the shock when the dog clutch is engaged and improving the response performance of the dog clutch It works.

도 1은 본 발명에 따른 도그 클러치 체결 방법이 적용될 수 있는 차량의 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 예시된 차량의 파워트레인 구성과 배치 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 도그 클러치 체결 과정을 수행하는 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 공지의 도그 클러치에서 입력축 기어와 허브, 슬리브를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 도그 클러치 체결 과정을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 도그 클러치 체결 과정에서 클러치 상태를 단계별로 나타낸 도면이다.1 is a view showing an example of a vehicle to which a dog clutch fastening method according to the present invention can be applied.
FIG. 2 is a view showing the configuration and arrangement of a power train of the vehicle illustrated in FIG. 1 .
3 is a view showing the configuration of a system for performing the dog clutch fastening process according to the present invention.
4 is a view for explaining an input shaft gear, a hub, and a sleeve in a known dog clutch.
5 is a flowchart illustrating a process of fastening the dog clutch according to the present invention.
6 is a view showing the clutch state step by step in the process of fastening the dog clutch according to the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the embodiments of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.When a part "includes" a certain component throughout the specification, this means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 발명은 차량의 도그 클러치 체결 방법으로서, 차량에 장착된 도그 클러치의 응답 성능을 향상시킬 수 있고, 도그 클러치의 체결시 충격을 최소화할 수 있는 체결 방법을 제공하고자 하는 것이다.An object of the present invention is to provide a fastening method capable of improving response performance of a dog clutch mounted on a vehicle and minimizing an impact when the dog clutch is fastened as a method of fastening a dog clutch for a vehicle.

이를 위해, 본 발명에서는 차량 속도와 차량 가속도를 기반으로 목표 동기화 속도를 연산한 뒤 상기 연산된 목표 동기화 속도를 이용하여 도그 클러치를 체결하는 방법이 이용된다.To this end, in the present invention, a method of calculating a target synchronization speed based on the vehicle speed and the vehicle acceleration and then engaging the dog clutch using the calculated target synchronization speed is used.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 도그 클러치(디스커넥터)를 구비한 공지의 차량 구성에 대해 먼저 간단히 설명하기로 한다.Hereinafter, a configuration of a known vehicle having a dog clutch (disconnector) will be briefly described in order to facilitate understanding of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 도그 클러치 체결 방법이 적용될 수 있는 차량의 예를 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 예시된 차량의 파워트레인 구성과 배치 상태를 나타낸 도면이다. 1 is a view showing an example of a vehicle to which a method of fastening a dog clutch according to the present invention can be applied, and FIG. 2 is a view showing the configuration and arrangement of a powertrain of the vehicle illustrated in FIG. 1 .

본 발명에 따른 도그 클러치 체결 방법은 배터리 전력으로 모터를 구동하여 주행하는 전기자동차에 적용될 수 있는 것이다.The dog clutch fastening method according to the present invention can be applied to an electric vehicle that runs by driving a motor with battery power.

보다 상세하게는, 본 발명에 따른 도그 클러치 체결 방법은 전륜(1)과 후륜(7)의 구동을 위한 독립 구동모터(2,8)가 장착된 4륜 구동(Four Wheel Drive, 4WD) 전기자동차에 적용될 수 있는 것이다.More specifically, the dog clutch fastening method according to the present invention is a four wheel drive (4WD) electric vehicle equipped with independent drive motors 2 and 8 for driving the front wheel 1 and the rear wheel 7 that can be applied to

도 1을 참조하면, 전륜(1)을 구동하기 위한 전륜 구동모터('전륜 모터')(2)와 후륜(7)을 구동하기 위한 후륜 구동모터('후륜 모터')(8)가 4륜 구동 전기자동차에 탑재되어 있음을 볼 수 있다.Referring to FIG. 1 , a front-wheel drive motor ('front-wheel motor') 2 for driving the front wheel 1 and a rear-wheel drive motor ('rear-wheel motor') 8 for driving the rear wheel 7 are four wheels. It can be seen that it is mounted on a driving electric vehicle.

이러한 4륜 구동 전기자동차는 4륜 구동(4WD)과 2륜 구동(2WD) 중 어느 하나의 모드로 주행할 수 있고, 차량에서 2륜 구동시 사용하지 않는 구동모터와 구동륜은 미리 정해져 있게 된다.Such a four-wheel drive electric vehicle can be driven in any one mode of a four-wheel drive (4WD) and a two-wheel drive (2WD), and a driving motor and driving wheels that are not used in the two-wheel drive in the vehicle are predetermined.

전륜(1) 및 후륜(7)을 위한 독립적인 구동모터(2,8)가 적용된 4륜 구동 전기자동차에서, 2륜 구동시 사용하지 않는 구동륜을 보조구동륜이라 한다면, 보조구동륜 미사용시에는(즉, 2WD로 주행시에는) 보조구동륜(1)으로부터 감속기(3)에 역구동력이 전달되면서 드래그 손실(drag loss)이 발생할 수 있다.In a four-wheel drive electric vehicle to which independent drive motors 2 and 8 for the front wheel 1 and rear wheel 7 are applied, if a driving wheel that is not used in two-wheel drive is referred to as an auxiliary drive wheel, when the auxiliary drive wheel is not used (i.e. , when driving in 2WD), a drag loss may occur as a reverse driving force is transmitted from the auxiliary driving wheel 1 to the reducer 3 .

따라서, 2륜 구동시 보조구동륜에서 역구동력을 차단하여 드래그 손실을 방지하여야 하는데, 이를 위해 보조구동륜(1)의 구동축(5)에 디스커넥터(disconnector)(6)가 설치될 수 있다.Accordingly, it is necessary to prevent drag loss by blocking the reverse driving force from the auxiliary driving wheel during two-wheel driving. For this purpose, a disconnector 6 may be installed on the driving shaft 5 of the auxiliary driving wheel 1 .

디스커넥터가 설치된 차량에서, 4륜 구동시에는 디스커넥터(6)가 구동축(5)에서 동력 전달 가능하도록 체결되고, 2륜 구동시에는 디스커넥터(6)가 구동축(5)에서 동력을 차단하도록 해제된다.In a vehicle in which the disconnector is installed, the disconnector 6 is fastened to transmit power from the drive shaft 5 when the four-wheel drive is driven, and the disconnector 6 blocks the power from the drive shaft 5 when the two-wheel drive is driven is released

이와 같이 디스커넥터(6)를 선택적으로 체결하거나 해제함으로써 구동축(5)에서의 동력 전달을 단속(斷續)할 수 있고, 이때 디스커넥터(6)가 보조구동륜(1)과 감속기(3) 등 나머지 구동계 부품 사이를 동력 전달 가능하게 연결하거나 차단하게 된다.In this way, by selectively fastening or releasing the disconnector 6, power transmission from the drive shaft 5 can be intermittent (斷續). It connects or cuts off the power transmission between the remaining drivetrain components.

여기서, 구동계 부품은 차량 구동을 위해 구동력을 생성하거나 전달하는 부품을 의미한다.Here, the drive system component means a component that generates or transmits a driving force for driving a vehicle.

이러한 디스커넥터(6)가 본 발명에서의 도그 클러치로 구현될 수 있는 것이며, 도 1은 전륜 디스커넥터(6)가 적용된 전기자동차를 예시한 것으로, 보조구동륜이 전륜(1)이고, 이 전륜(1)과 디퍼렌셜(4) 사이의 구동축(5)에 디스커넥터(6)로서 도그 클러치가 설치될 수 있다.This disconnector 6 can be implemented as a dog clutch in the present invention, and FIG. 1 exemplifies an electric vehicle to which the front wheel disconnector 6 is applied. The auxiliary driving wheel is the front wheel 1, and the front wheel ( A dog clutch may be installed as a disconnector 6 on the drive shaft 5 between 1) and the differential 4 .

물론, 보조구동륜이 후륜이 될 수 있고, 이때 후륜과 디퍼렌셜 사이의 구동축에 도그 클러치가 설치될 수 있다.Of course, the auxiliary driving wheel may be the rear wheel, and in this case, a dog clutch may be installed on the driving shaft between the rear wheel and the differential.

도 1의 (a)는 2륜 구동(후륜 구동)시 전륜 디스커넥터(도그 클러치)(6)를 해제한 상태를 나타내고, (b)는 4륜 구동시 전륜 디스커넥터(도그 클러치)(6)를 체결한 상태를 나타낸다. 1 (a) shows a state in which the front wheel disconnector (dog clutch) 6 is released during two-wheel drive (rear-wheel drive), (b) is a front wheel disconnector (dog clutch) 6 during four-wheel drive indicates the state of being connected.

도 2를 참조하면, 구동모터(2)와 감속기(3), 디퍼렌셜(4), 디스커넥터(도그 클러치)(6), 차륜(1) 등 구동계 부품의 연결 및 배치 상태를 볼 수 있고, 여기서 차륜(1)은 보조구동륜이다.Referring to FIG. 2 , it is possible to see the connection and arrangement state of drive system parts such as the drive motor 2 and the reducer 3 , the differential 4 , the disconnector (dog clutch) 6 and the wheel 1 , where The wheel 1 is an auxiliary driving wheel.

이하, 본 발명에 따른 도그 클러치 체결 방법에 대해 상술하기로 한다. Hereinafter, the dog clutch fastening method according to the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명에 따른 도그 클러치 체결 과정을 수행하는 시스템의 구성을 나타낸 도면으로, 전기자동차에서 구동모터(2)는 주행시 높은 속도로 구동되는데, 구동모터(2)에 연결된 감속기(3)에 의해 구동모터의 속도가 차량 주행에 적당한 속도로 감속되고, 감속기(3)에서 감속된 회전력이 디퍼렌셜(4)을 통해 구동축(5)에 전달됨으로써 차량이 주행하게 된다.3 is a view showing the configuration of a system for performing the dog clutch fastening process according to the present invention. In an electric vehicle, the driving motor 2 is driven at a high speed while driving. Accordingly, the speed of the driving motor is reduced to a speed suitable for vehicle driving, and the rotational force decelerated by the reducer 3 is transmitted to the driving shaft 5 through the differential 4, thereby driving the vehicle.

본 발명이 적용되는 전기자동차에서 도그 클러치(6)는 감속기(3)와 구동륜(1) 사이, 구체적으로는 디퍼렌셜(4)과 구동륜(1) 사이의 구동축(5)에 설치될 수 있는데, 클러치 입력축과 출력축 사이에서 동력 전달을 단속(斷續)하는 구성요소들을 포함한다.In the electric vehicle to which the present invention is applied, the dog clutch 6 may be installed on the drive shaft 5 between the speed reducer 3 and the driving wheel 1, specifically, the differential 4 and the driving wheel 1, the clutch It includes components that intermittently transmit power between the input shaft and the output shaft.

이때, 도그 클러치(6)의 입력축은 감속기(3)의 동력을 전달받게 되고, 도그 클러치(6)의 출력축은 입력축으로부터 전달받은 동력을 구동륜(1)으로 전달하게 된다.At this time, the input shaft of the dog clutch 6 receives the power of the speed reducer 3 , and the output shaft of the dog clutch 6 transmits the power received from the input shaft to the driving wheels 1 .

본 발명이 적용되는 전기자동차에서 도그 클러치의 장치 구성은 공지의 구성과 비교하여 차이가 없다.In the electric vehicle to which the present invention is applied, the device configuration of the dog clutch is not different from the known configuration.

도 4는 공지의 도그 클러치(6)에서 입력축 기어(13)와 허브(14), 슬리브(12)를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a view for explaining the input shaft gear 13, the hub 14, and the sleeve 12 in the known dog clutch (6).

도시된 바와 같이, 도그 클러치(6)는 입력축에 일체로 회전되도록 구비된 입력축 기어(13), 출력축에 일체로 회전되도록 구비된 허브(14), 그리고 허브(14)에 축 방향 슬라이드 이동 가능하면서 일체로 회전되도록 결합된 슬리브(12)를 포함한다.As shown, the dog clutch 6 is an input shaft gear 13 provided to rotate integrally with the input shaft, a hub 14 provided to rotate integrally with an output shaft, and an axial sliding movement on the hub 14. and a sleeve 12 coupled to rotate integrally.

이와 함께, 도그 클러치(6)는 도 3에 나타낸 바와 같이 슬리브(12)를 상기 입력축 기어(13)에 치합되거나 치합 해제되도록 허브(14)에서 축 방향 슬라이드 이동시키는 클러치 구동장치(9)를 포함한다.In addition, the dog clutch 6 includes a clutch driving device 9 for axially sliding the sleeve 12 from the hub 14 to engage or disengage from the input shaft gear 13 as shown in FIG. 3 . do.

여기서, 클러치 구동장치(9)의 구성에 대해서는 통상의 기술자에게 이미 알려져 있는 공지의 기술 사항이므로 도면에 상세히 예시하지는 않았으나, 일례로 클러치 모터(10)의 회전력을 스크류 및 이에 나사 체결된 전후진 요소 등을 통해 직진 이동력으로 변환하여 포크(11)를 전후진 이동시킴으로써 이 포크(11)가 결합되어 있는 슬리브(12)를 축 방향 슬라이드 이동시키도록 한 구성이 될 수 있다. Here, the configuration of the clutch driving device 9 is not illustrated in detail in the drawings because it is a known technical matter already known to those skilled in the art. The fork 11 may be configured to slide in an axial direction by converting the fork 11 back and forth by converting it into a straight movement force through the fork 11 and the sleeve 12 to which the fork 11 is coupled.

또한, 도시된 전기자동차에서는 차량 제어기(Vehicle Control Unit, VCU)(20)가 요구 토크에 따라 토크 지령을 결정하여 출력하고, 모터 제어기(Motor Control Unit, MCU)(30)가 차량 제어기(20)로부터 수신된 토크 지령에 따라 인버터(도시하지 않음)를 통해 구동모터(2)를 구동 및 제어하게 된다.In addition, in the illustrated electric vehicle, a vehicle control unit (VCU) 20 determines and outputs a torque command according to a required torque, and a motor controller (Motor Control Unit, MCU) 30 uses the vehicle controller 20 . The driving motor 2 is driven and controlled through an inverter (not shown) according to the torque command received from the .

또한, 본 발명에서 제어기가 도그 클러치(6)의 체결 및 해제 작동을 제어하는데, 여기서 도그 클러치(6)의 체결 및 해제 작동을 제어하는 주 제어기는 도 3에 나타낸 바와 같이 차량 제어기(20)일 수 있다.Further, in the present invention, the controller controls the engagement and disengagement operations of the dog clutch 6, wherein the main controller controlling the engagement and disengagement operations of the dog clutch 6 is the vehicle controller 20 as shown in FIG. can

즉, 본 발명에서 차량 제어기(20)는 도그 클러치(6)의 작동을 제어하는 주 제어기가 되는 것으로서, 차량 제어기(20)는 도그 클러치(6)의 체결 또는 해제를 위한 제어신호를 출력하게 된다.That is, in the present invention, the vehicle controller 20 is a main controller that controls the operation of the dog clutch 6 , and the vehicle controller 20 outputs a control signal for engaging or disengaging the dog clutch 6 . .

이로써, 차량 제어기(20)가 출력하는 제어신호에 따라 클러치 구동장치(9), 구체적으로는 클러치 구동장치(9) 중 액추에이터인 클러치 모터(10)의 작동이 제어되고, 이 클러치 모터(10)의 작동이 제어됨에 따라 슬리브(12)가 입력축 기어(13)와 허브(14) 사이에서 축 방향 슬라이드 이동되면서 도그 클러치(6)의 체결 또는 해제가 이루어지게 된다.Accordingly, according to the control signal output from the vehicle controller 20 , the operation of the clutch driving device 9 , specifically, the clutch motor 10 , which is an actuator among the clutch driving devices 9 , is controlled, and the clutch motor 10 . As the operation is controlled, the sleeve 12 slides between the input shaft gear 13 and the hub 14 in the axial direction to engage or disengage the dog clutch 6 .

또한, 본 발명에서 도그 클러치(6)의 작동을 제어하는 주 제어기, 즉 상기 차량 제어기(20)는 후술하는 바와 같이 목표 동기화 속도 연산을 위해 종가속도 센서(41)의 신호로부터 차량 가속도 정보를 실시간으로 취득하고, 동시에 휠속 센서(42)의 신호로부터 휠 속도(wheel speed) 및 차량 속도(vehicle speed) 정보를 실시간으로 취득한다.In addition, in the present invention, the main controller controlling the operation of the dog clutch 6, that is, the vehicle controller 20, receives vehicle acceleration information from the signal of the longitudinal acceleration sensor 41 in real time to calculate the target synchronization speed as will be described later. , and at the same time, wheel speed and vehicle speed information are acquired from the signal of the wheel speed sensor 42 in real time.

그 밖에 차량 제어기(20)는 클러치 모터(10)에서 측정 및 수집되는 홀 카운트(hall count) 정보와 모터 인가 전류에 기초하여 도그 클러치(6)의 정상 체결 여부를 판단할 수 있다. In addition, the vehicle controller 20 may determine whether the dog clutch 6 is normally engaged based on hall count information measured and collected by the clutch motor 10 and the motor applied current.

여기서, 홀 카운트는 클러치 모터(10)의 회전각을 판단하기 위한 척도가 되는 것으로서, 홀 센서(미도시)를 통해 측정되는 값이다.Here, the hall count serves as a measure for determining the rotation angle of the clutch motor 10 and is a value measured through a hall sensor (not shown).

보킹 상황에서는 도그 클러치(6) 양단의 치합이 이루어지지 않아 체결 과정 중에 클러치 모터(10)가 체결 방향으로 힘을 가하더라도 슬리브(12)가 더 이상 이동하지 못하는 현상이 나타난다.In the baling situation, since both ends of the dog clutch 6 do not engage, even if the clutch motor 10 applies force in the fastening direction during the fastening process, the sleeve 12 cannot move any more.

클러치 모터(10)의 특성에 따라 전류를 인가해야 클러치 모터(10)가 도그 클러치(6)의 체결 방향으로 힘을 생성하여 인가할 수 있는데, 슬리브(12)가 이동하지 못하는 것은 홀 카운트의 변화가 없는 것으로 판단할 수 있고, 모터 전류가 인가되고 있음에도 홀 카운트 변화가 없고 슬리브가 이동하지 못한다는 것은 도그 클러치(6) 양단의 치합이 이루어지 않은 보킹 상태인 것으로 판단할 수 있다.When a current is applied according to the characteristics of the clutch motor 10, the clutch motor 10 can generate and apply a force in the fastening direction of the dog clutch 6, but the failure of the sleeve 12 to move is a change in the hall count. It can be determined that there is no , and that the hole count does not change and the sleeve does not move even though the motor current is applied can be determined as a baling state in which both ends of the dog clutch 6 do not engage.

이와 같이 본 발명에서 차량 제어기(20)는 홀 카운트 정보와 모터 인가 전류로부터 도그 클러치(6)의 정상 체결 및 보킹 여부를 판단할 수 있게 된다.As described above, in the present invention, the vehicle controller 20 can determine whether the dog clutch 6 is normally engaged or baled from the hall count information and the motor applied current.

도 5는 본 발명에 따른 도그 클러치 체결 과정을 나타내는 순서도로서, 본 발명에 따른 도그 클러치 체결 과정은 상술한 바와 같이 차량 제어기와 모터 제어기 등 복수 개의 제어기가 협조 제어하여 수행할 수 있으나, 통합된 하나의 제어요소가 수행할 수도 있으며, 이하의 설명에서는 상기 복수 개의 제어기 또는 상기 통합된 하나의 제어요소를 제어기라 통칭하기로 한다.5 is a flowchart illustrating a process of engaging the dog clutch according to the present invention. The process of engaging the dog clutch according to the present invention may be performed by cooperatively controlling a plurality of controllers, such as a vehicle controller and a motor controller, as described above, but the integrated one may be performed by a control element of , and in the following description, the plurality of controllers or the one integrated control element will be collectively referred to as a controller.

먼저, 제어기는 차량에서 수집되는 정보로부터 도그 클러치 체결 요구가 있는지를 판단하고(S11), 도그 클러치 체결 요구가 있는 경우 도그 클러치 체결을 위한 후속 제어 과정을 진행한다.First, the controller determines whether there is a request to engage the dog clutch based on information collected from the vehicle (S11), and if there is a request to engage the dog clutch, a subsequent control process for engaging the dog clutch is performed.

도 6은 본 발명에 따른 도그 클러치 체결 과정에서 클러치 상태를 단계별로 나타낸 도면이다.6 is a view showing the clutch state step by step in the process of fastening the dog clutch according to the present invention.

먼저, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 도그 클러치(6)가 해제된 상태이고, 도그 클러치(6)의 입력축이 정지된 상태(입력축 기어 회전속도 = 0rpm), 그리고 슬리브(12)와 허브(14)가 일체로 회전되고 있는 상태에서, 도그 클러치 체결 요구가 있을 수 있다.First, as shown in FIG. 6 (a), the dog clutch 6 is released, the input shaft of the dog clutch 6 is stopped (input shaft gear rotation speed = 0 rpm), and the sleeve 12 and With the hub 14 being rotated integrally, there may be a request to engage the dog clutch.

이때, 제어기는 클러치 양단의 회전속도, 즉 입력축 기어(13)의 회전속도와 슬리브(12)/허브(14)의 회전속도를 동기화하기 위한 제어를 실시하며(S12), 속도 동기화를 위해 구동모터(2)의 속도를 제어한다.At this time, the controller performs control to synchronize the rotational speed of both ends of the clutch, that is, the rotational speed of the input shaft gear 13 and the rotational speed of the sleeve 12/hub 14 (S12), and the driving motor for speed synchronization (2) to control the speed.

속도 동기화 제어시, 제어기는 '슬리브/허브의 회전속도 - 옵셋 속도'를 목표 동기화 속도로 하여 구동모터(2)의 속도를 제어한다.In speed synchronization control, the controller controls the speed of the driving motor 2 by setting 'rotation speed of sleeve/hub - offset speed' as the target synchronization speed.

여기서, 슬리브/허브의 회전속도는 도그 클러치(6)의 출력 측에 연결된 차륜의 회전속도, 즉 휠 속도와 같으며, 이 속도 정보는 휠속 센서(42)의 신호로부터 얻어질 수 있다.Here, the rotation speed of the sleeve/hub is equal to the rotation speed of the wheel connected to the output side of the dog clutch 6 , that is, the wheel speed, and this speed information can be obtained from the signal of the wheel speed sensor 42 .

또한, 옵셋 속도는 제어기에 미리 정해지는 속도로서, 클러치 양단의 속도 차이가 약간 존재할 때 클러치 체결 확률이 더 높아지므로, 이를 고려하여 제어기에 옵셋 속도가 미리 설정되어 이용된다.In addition, the offset speed is a speed predetermined by the controller, and since the clutch engagement probability becomes higher when there is a slight speed difference between the clutch ends, the offset speed is preset in the controller and used in consideration of this.

여기서, 클러치 양단의 속도 차이(Δω)는 입력축과 출력축의 속도 차이를 의미하고, 세부적으로는 입력축 기어(13)와 슬리브(12)/허브(14)의 속도 차이를 의미한다. Here, the speed difference Δω at both ends of the clutch means the speed difference between the input shaft and the output shaft, and specifically means the speed difference between the input shaft gear 13 and the sleeve 12/hub 14 .

결국, 속도 동기화 제어에 의해 입력축 기어(13)의 회전속도가 목표 동기화 속도에 도달하게 되면, 즉 클러치 양단의 속도 차이(입력축 기어와 슬리브/허브의 속도 차이, Δω)가 옵셋 속도(x) 이내가 되면(S13, 도 6의 (b) 참조), 제어기는 속도 동기화가 이루어진 것으로 판단하여 도그 클러치(6)를 체결하기 위한 제어신호를 출력한다(S14).As a result, when the rotational speed of the input shaft gear 13 reaches the target synchronization speed by the speed synchronization control, that is, the speed difference between the clutch ends (the speed difference between the input shaft gear and the sleeve/hub, Δω) is within the offset speed (x) (S13, refer to (b) of FIG. 6), the controller determines that the speed synchronization has been achieved and outputs a control signal for engaging the dog clutch 6 (S14).

이로써, 제어기가 출력하는 제어신호에 의해 클러치 모터(10)의 구동이 제어되는데, 이때 슬리브(12)를 입력축 기어(13)에 치합되는 방향으로 이동시키도록 클러치 모터(10)가 구동함으로써 도그 클러치(6)의 체결을 시도하게 된다.Accordingly, the driving of the clutch motor 10 is controlled by the control signal output from the controller. At this time, the clutch motor 10 is driven so as to move the sleeve 12 in the direction meshed with the input shaft gear 13, thereby driving the dog clutch. (6) is attempted.

이어 제어기는 클러치 모터(10)에서 측정 및 수집되는 홀 카운트(hall count) 정보와 모터 인가 전류에 기초하여 도그 클러치(6)의 정상 체결 및 보킹 발생 여부를 판단한다(S15).Then, the controller determines whether the dog clutch 6 is normally engaged or balking has occurred based on hall count information measured and collected by the clutch motor 10 and the motor applied current (S15).

여기서, 클러치 양단 간 치합이 이루어져 도그 클러치 체결 상태가 됨을 판단한 경우(S16) 도그 클러치 체결을 위한 제어 로직은 종료된다. Here, when it is determined that the engagement between both ends of the clutch is made and the dog clutch is in the engaged state (S16), the control logic for engaging the dog clutch is terminated.

반면, 클러치 양단(입력축 기어와 슬리브) 간 치합이 이루어지지 않고 미체결 상태가 일정시간 동안 지속되어 보킹이 발생한 것으로 판단한 경우(도 6의 (c) 상태임), 제어기가 클러치 모터(10)의 구동을 제어하여 슬리브(12)를 입력축 기어(13)으로부터 일정 거리 후퇴시키고(S17,S18, 도 6의 (d) 상태임), 이후 차량 가속도와 차량 속도 정보에 기초하여 목표 동기화 속도를 연산한다(S19).On the other hand, when it is determined that balking has occurred because meshing between both ends of the clutch (input shaft gear and sleeve) is not achieved and the non-tightening state continues for a certain period of time (state (c) of FIG. 6 ), the controller controls the By controlling the drive, the sleeve 12 is retracted by a certain distance from the input shaft gear 13 (S17, S18, in the state of FIG. 6 (d)), and then the target synchronization speed is calculated based on the vehicle acceleration and vehicle speed information. (S19).

이때, 제어기에서 목표 동기화 속도 계산하기 위해 하기 식 1이 이용될 수 있다.In this case, Equation 1 below may be used to calculate the target synchronization speed in the controller.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, ωtarget은 목표 동기화 속도이고, Vvehicle은 차량 속도이며, a는 차량 가속도, Δt는 체결 재시도 소요시간, Rt는 타이어 동반경, ωoffset은 옵셋 속도를 각각 나타낸다. Here, ω target is the target synchronization speed, V vehicle is the vehicle speed, a is the vehicle acceleration, Δt is the fastening retry time required, R t is the tire diameter, and ω offset is the offset speed, respectively.

차량 속도(Vvehicle)는 휠속 센서(42)의 신호로부터 실시간으로 취득되는 정보이고, 차량 가속도(a)는 종가속도 센서(41)의 신호로부터 실시간으로 취득되는 정보이며, 타이어 동반경(Rt)은 차량 고유값으로 제어기에 미리 정해지는 값이다.The vehicle speed V vehicle is information acquired in real time from the signal of the wheel speed sensor 42 , the vehicle acceleration a is information acquired in real time from the signal of the longitudinal acceleration sensor 41 , and the tire companion diameter R t ) is a value predetermined by the controller as a vehicle-specific value.

또한, 옵셋 속도(ωoffset) 역시 제어기에 미리 정해지는 값이며, 체결 재시도 소요시간(Δt)도 미리 정해진 값으로 제어기에 저장되어 이용될 수 있다.In addition, the offset speed ω offset is also a value predetermined in the controller, and the fastening retry required time Δt may also be stored in the controller as a predetermined value and used.

예를 들면, 차량 속도가 60km/h이고, 차량 가속도가 10m/sec2이며, 체결 재시도 소요시간이 50ms, 타이어 동반경이 0.3m, 옵셋 속도가 30rpm이라면, 목표 동기화 속도(ωtarget)는 아래와 같이 계산될 수 있다.For example, if the vehicle speed is 60 km/h, the vehicle acceleration is 10 m/sec 2 , the fastening retry time is 50 ms, the tire diameter is 0.3 m, and the offset speed is 30 rpm, the target synchronization speed (ω target ) is as follows can be calculated together.

Figure pat00002
Figure pat00002

1 One

상기와 같이 목표 동기화 속도(ωtarget)가 결정되고 나면(S20), 제어기는 구동모터(2)의 속도를 제어하여 입력축 기어(13)의 회전속도가 목표 동기화 속도(ωtarget)에 도달하도록 하는 속도 동기화 제어를 실시한다(S12).After the target synchronization speed ω target is determined as described above (S20), the controller controls the speed of the drive motor 2 so that the rotation speed of the input shaft gear 13 reaches the target synchronization speed ω target . Speed synchronization control is performed (S12).

결국, 속도 동기화 제어에 의해 입력축 기어(12)의 회전속도가 목표 동기화 속도(ωtarget)에 도달하게 되면, 즉 클러치 양단의 속도 차이(입력축 기어와 슬리브/허브의 속도 차이, Δω)가 옵셋 속도(ωoffset=x) 이내가 되면(S13, 도 6의 (e) 참조), 제어기는 속도 동기화가 이루어진 것으로 판단하여 다시 도그 클러치(6)를 체결하기 위한 제어신호를 출력한다(S14).After all, when the rotational speed of the input shaft gear 12 reaches the target synchronization speed (ω target ) by the speed synchronization control, that is, the speed difference between the clutch ends (the speed difference between the input shaft gear and the sleeve/hub, Δω) is the offset speed (ω offset = x) (S13, refer to (e) of FIG. 6), the controller determines that the speed synchronization has been achieved and outputs a control signal for engaging the dog clutch 6 again (S14).

이로써, 제어기가 출력하는 제어신호에 의해 클러치 모터(10)의 구동이 제어되고, 클러치 모터(10)에 의해 슬리브(12)가 이동되어 도그 클러치(6)의 체결을 재시도하게 된다.Accordingly, the driving of the clutch motor 10 is controlled by the control signal output from the controller, and the sleeve 12 is moved by the clutch motor 10 to retry the fastening of the dog clutch 6 .

이어 제어기는 클러치 모터(10)에서 측정 및 수집되는 홀 카운트(hall count) 정보와 모터 인가 전류에 기초하여 도그 클러치의 정상 체결 여부를 판단하고(S15), 이때 다시 보킹이 발생한 것으로 판단한 경우(도 6의 (c) 상태), 슬리브 후퇴 제어, 목표 동기화 속도 연산, 속도 동기화 제어, 도그 클러치의 체결 재시도의 과정을 다시 반복한다.Then, the controller determines whether the dog clutch is normally engaged based on the hall count information measured and collected by the clutch motor 10 and the motor applied current (S15), and when it is determined that balking has occurred again (Fig. Step 6 (c)), sleeve retraction control, target synchronization speed calculation, speed synchronization control, and dog clutch engagement retry are repeated again.

하지만, S15 단계에서 클러치 양단 간 치합이 이루어져 도그 클러치 체결 상태가 됨을 판단한 경우 도그 클러치 체결을 위한 제어 로직은 종료되고, 이후 도그 클러치(6)의 체결 상태에서 입력축 기어(13)와 슬리브(12)/허브(14)는 같은 속도로 회전하게 된다(S16, 도 6의 (f) 참조).However, when it is determined in step S15 that engagement between both ends of the clutch is achieved and the dog clutch is in the engaged state, the control logic for engaging the dog clutch is terminated, and thereafter, in the engaged state of the dog clutch 6, the input shaft gear 13 and the sleeve 12 / The hub 14 is rotated at the same speed (S16, see Fig. 6 (f)).

이와 같이 하여, 본 발명에서는 도그 클러치의 체결 과정 중 보킹이 발생한 경우, 클러치 양단을 정해진 간격으로 떨어뜨린 뒤 차량 속도와 차량 가속도를 기반으로 하여 목표 동기화 속도를 연산하고, 연산된 목표 동기화 속도를 이용하여 클러치 양단의 속도 동기화를 수행한 뒤 도그 클러치의 체결을 재시도하는 방법이 이용됨으로써, 도그 클러치의 체결시 충격을 줄일 수 있고, 도그 클러치의 응답 성능이 향상될 수 있다.In this way, in the present invention, when baling occurs during the fastening process of the dog clutch, both ends of the clutch are dropped at a predetermined interval, and then the target synchronization speed is calculated based on the vehicle speed and the vehicle acceleration, and the calculated target synchronization speed is used. Thus, the method of retrying the fastening of the dog clutch after performing the speed synchronization of both ends of the clutch is used, thereby reducing the shock when the dog clutch is engaged, and improving the response performance of the dog clutch.

이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.Although the embodiment of the present invention has been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims Also included in the scope of the present invention.

1: 전륜 2: 전륜 구동모터
3 : 감속기 4 : 디퍼렌셜
5 : 구동축 6 : 디스커넥터(도그 클러치)
7 : 후륜 8 : 후륜 구동모터
9 : 클러치 구동장치 10 : 클러치 모터
11 : 포크 12 : 슬리브
13 : 입력축 기어 14 : 허브
20 : 차량 제어기 30 : 모터 제어기
41 : 종가속도 센서 42 : 휠속 센서1: Front wheel 2: Front wheel drive motor
3: Reducer 4: Differential
5: drive shaft 6: disconnector (dog clutch)
7: rear wheel 8: rear wheel drive motor
9: clutch driving device 10: clutch motor
11: fork 12: sleeve
13: input shaft gear 14: hub
20: vehicle controller 30: motor controller
41: longitudinal acceleration sensor 42: wheel speed sensor

Claims (6)

차량의 구동계 부품과 구동륜 사이에 동력을 선택적으로 연결하거나 차단하기 위한 도그 클러치가 배치된 차량에서, 도그 클러치 체결 요구가 있는 경우, 클러치 양단의 속도 동기화를 위한 제어를 수행하는 단계;
속도 동기화 후 도그 클러치 체결을 위한 제어를 실시하여 도그 클러치 체결을 시도하는 단계;
도그 클러치 체결 시도 후 도그 클러치 정상 체결 여부를 판단하는 단계;
도그 클러치의 미체결 상태인 보킹이 발생한 것으로 판단한 경우, 센서에 의해 검출된 차량 속도와 차량 가속도를 이용하여 목표 동기화 속도를 결정하는 단계;
상기 결정된 목표 동기화 속도를 이용하여 클러치 양단의 속도 동기화를 위한 제어를 수행하는 단계; 및
속도 동기화 후 도그 클러치 체결을 위한 제어를 실시하여 도그 클러치 체결을 재시도하는 단계를 포함하는 차량의 도그 클러치 체결 방법.
performing control for speed synchronization of both ends of the clutch when there is a request for engaging the dog clutch in a vehicle in which a dog clutch for selectively connecting or blocking power is disposed between a drive system component of the vehicle and a driving wheel;
attempting to engage the dog clutch by performing control for engaging the dog clutch after speed synchronization;
determining whether the dog clutch is normally engaged after attempting to engage the dog clutch;
determining a target synchronization speed by using the vehicle speed and vehicle acceleration detected by the sensor when it is determined that balking, which is the non-engagement state of the dog clutch, has occurred;
performing control for speed synchronization of both ends of the clutch using the determined target synchronization speed; and
A method of fastening a dog clutch in a vehicle, comprising the step of retrying fastening of the dog clutch by controlling for fastening of the dog clutch after speed synchronization.
 청구항 1에 있어서,
상기 차량은 전륜 구동모터와 후륜 구동모터를 구비한 4륜 구동 전기자동차인 것을 특징으로 하는 차량의 도그 클러치 체결 방법.
The method according to claim 1,
The vehicle is a dog clutch fastening method of a vehicle, characterized in that the four-wheel drive electric vehicle having a front-wheel drive motor and a rear-wheel drive motor.
 청구항 2에 있어서,
상기 도그 클러치에 의해 동력이 선택적으로 연결되거나 차단되는 구동륜은, 차량의 2륜 구동시 구동모터의 동력이 차단되는 보조구동륜으로서, 상기 차량의 전륜과 후륜 중 하나인 것을 특징으로 하는 차량의 도그 클러치 체결 방법.
3. The method according to claim 2,
The driving wheel to which power is selectively connected or blocked by the dog clutch is an auxiliary driving wheel to which power of the driving motor is cut off when the vehicle is two-wheeled, and is one of a front wheel and a rear wheel of the vehicle. fastening method.
 청구항 1에 있어서,
상기 도그 클러치는 상기 차량의 구동계 부품 중 디퍼렌셜과 구동륜 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 도그 클러치 체결 방법.
The method according to claim 1,
The dog clutch fastening method of a vehicle, characterized in that the dog clutch is disposed between a differential and a driving wheel among the driving system components of the vehicle.
 청구항 1에 있어서,
상기 목표 동기화 속도는 하기 식 1에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 차량의 도그 클러치 체결 방법.
식 1:
Figure pat00003


여기서, ωtarget은 목표 동기화 속도, Vvehicle은 차량 속도, a는 차량 가속도, Δt는 체결 재시도 소요시간, Rt는 타이어 동반경, ωoffset은 옵셋 속도이고, Rt, ωoffset, Δt는 미리 정해지는 값임.
The method according to claim 1,
The target synchronization speed is calculated by Equation 1 below.
Equation 1:
Figure pat00003


where ω target is the target synchronization speed, V vehicle is the vehicle speed, a is the vehicle acceleration, Δt is the fastening retry time required, R t is the tire diameter, ω offset is the offset speed, R t , ω offset , Δt are It is a predetermined value.
 청구항 1에 있어서,
상기 도그 클러치 체결을 위한 제어시, 도그 클러치에서 출력축의 허브와 일체로 회전되는 슬리브를 입력축 기어에 치합되는 방향으로 이동시키도록 클러치 모터의 구동을 제어하고,
상기 도그 클러치의 보킹이 발생한 것으로 판단한 경우, 도그 클러치의 슬리브를 입력축 기어로부터 정해진 거리만큼 후퇴 이동시키도록 클러치 모터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 도그 클러체 체결 방법.


The method according to claim 1,
When controlling for fastening the dog clutch, the dog clutch controls the driving of the clutch motor to move the sleeve rotated integrally with the hub of the output shaft in a direction meshing with the input shaft gear,
and controlling the driving of the clutch motor to move the sleeve of the dog clutch backward by a predetermined distance from the input shaft gear when it is determined that baling of the dog clutch has occurred.
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