KR100528944B1 - 서보 클러치의 제어 시스템 - Google Patents

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슈빈텍크리스티안
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 차량의 구동열 제어 시스템으로, 차량 엔진, 변속기, 배열된 서보 클러치로 이루어진다. 변속기 변속을 위해 제어 유닛로 제어되는 서보 부재의 결합 및 결합 해제로 클러치의 개폐를 수행한다. 클러치 입력 모멘트로 나타나는 모멘트 변수를 파악한다. 파악된 모멘트 변수에 따라 적어도 결합 해제가 되도록 제어 유닛을 설계한다. 본원의 요지는 파악된 모멘트 변수에 의해 적어도 클러치의 결합 해제 가속도 및/또는 결합 해제 속도가 조정되는 것이다.

Description

서보 클러치의 제어 시스템 {CONTROL SYSTEM FOR SERVO CLUTCH}
본 발명에 따른 시스템은 청구 범위 제1항 또는 제8항의 전제부의 특징을 갖는 서보 클러치에 관한 것이다.
그러한 자동 클러치 또는 서보 클러치는 예를 들어 독일 특허 제195 40 921호(국제 공개 공보 97/17552호와 대응)에 개시되어 있다. 그러한 서보 클러치에서는 클러치의 개방 및 폐쇄가 서보 구동을 통해 작동된다. 서보 클러치는 전자 제어 유닛과 관련되어 자동 출발 작동을 제공하며 또는 서보 작동식 절환 변속기와 함께 전자동 변속기를 제공한다. 이러한 자동 변속기의 변속 절환 과정은 운전자의 영향없이 행해지므로, 절환 시간과 안락성에 대한 요구가 증대되고 있다. 지금까지 알려진 방법은 클러치의 결합 해제가 경사도를 갖도록 제어된다.
본 발명의 목적은 가능한 짧은 절환 시간과 매우 높은 절환 안락성의 관점에서 공지된 클러치 제어를 개선하는 데 있다.
상기의 목적은 청구 범위 제1항 및 제8항의 특징으로 달성된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 차량의 구동열에서 차량 엔진 및 변속기와 함께 배열된 서보 클러치의 제어를 위한 시스템에 관한 것이다. 변속비의 절환을 행하도록 제어 유닛에 의해 제어되는 조절 부재의 결합 해제 및 결합에 의해 클러치의 개폐가 행해진다. 또한 클러치 입력 모멘트를 나타내는 모멘트 변수가 검출된다. 검출된 모멘트 변수에 따라 적어도 결합 해제가 행해지도록 제어 유닛을 설계한다. 본 발명의 핵심은 적어도 검출된 모멘트 변수에 따라 클러치의 결합 해제 가속도 및/또는 결합 해제 속도가 제어되는 데 있다.
본 발명의 기본 구상은 클러치를 하나 이상의 연속적인 시간 불변의 경사면을 따라 개방하는 것이 아니라, 클러치를 시스템이 허용 가능한 정도로 빠르게 개방하는 것이다. 그러나, 기본적으로 클러치가 가능한 한 빨리 개방되면, 이는 높은 엔진 모멘트 및/또는 차체에 안정되게 현가된 엔진에서 안락성의 손실을 발생시킨다. 안락성 문제는 우선 빠른 클러치 개방을 통해 야기되는 급작스런 견인력의 손실로 인해서가 아니고, 엔진의 자유 모멘트에 의한 차량 전방부의 침하 및 이로써 발생되는 엔진 서스펜션의 비틀림으로 인해 발생된다. 현재의 엔진 모멘트 또는 클러치 입력 모멘트에 적응되는 클러치의 결합 해제를 통해, 클러치는 빠르고 안락하게 개방될 수 있다.
특히, 적어도 검출된 모멘트 변수에 따라 적어도 클러치의 결합 해제 가속도 및/또는 결합 해제 속도에 대한 설정값이 결정된다. 그 후 클러치의 결합 해제 속도 또는 클러치 결합 해제 가속도는 결정된 설정값으로 조정된다.
특히 이점을 갖는 본 발명의 실시예에서, 검출된 모멘트 변수가 사전 설정된 임계값과 비교된다. 이러한 비교에 따라 클러치는 최대 속도 및/또는 최대 가속도로 결합 해제되고 또는 검출된 모멘트 변수에 따라 결합 해제 속도 및/또는 결합 해제 가속도가 조정된다. 특히, 검출된 모멘트 변수가 임계값 이하일 경우에는, 클러치는 최대 속도와 최대 가속도로 결합 해제된다. 검출된 모멘트 변수가 임계값 이상일 경우에는, 클러치가 검출된 모멘트 변수에 따라 결합 해제된다.
임계값은 적어도 모멘트 주행 상태를 나타내는 주행 상태 변수 및/또는 차량 변수 및/또는 차량 엔진 종속 변수에 따라 적어도 사전 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 클러치의 결합 해제 속도 및/또는 결합 해제 가속도는 적어도 현재 주행 상태를 나타내는 주행 상태 변수 및/또는 차량 변수 및/또는 차량 엔진 종속 변수에 따라 사전 설정될 수 있다. 특히 비선형 클러치 특성을 나타내는 변수가 고려된다.
상기 두 구성에 의해, 짧은 절환 시간(클러치의 보다 빠른 개방)과 높은 절환 안락성(클러치의 보다 느린 개방) 사이의 절충이 각각의 차량 사양(예를 들면, 엔진 서스펜션, 차량 기하학) 및 차량 환경(예를 들면, 운전자의 가속 요구, 커브 주행, 경사 주행, 브레이크 작동)에 적응된다. 그러므로, 예를 들면, 운전자가 강한 가속(예를 들면, 킥다운 절환)을 원할 시, 높은 절환 안락성에 비해 짧은 절환 시간이 매우 중요하게 된다.
현재 주행 상태를 나타내는 주행 상태 변수를 결정하도록, 차량의 운전자에 의해 조작되는 주행 페달의 위치가 평가할 수 있다.
다른 바람직한 형태는 종속항에 포함된다.
다음에 서술된 실시예에 따라 본 발명은 명확하게 설명될 것이다.
도1에서 도면 부호(10)는 차량 엔진을 나타내고, 그 출력축은 서보 클러치의 플라이휠(1101)과 연결된다. 구동면에는 서보 클러치가 변속기(12)에 제공된다. 엔진은 지시 엔진 출력 모멘트(Mmot,ind)를 포함한다. 손실 모멘트(예를 들면, 마찰, 엔진 보조 시스템)를 제외한 엔진에서 연소에 의해 생긴 연소 모멘트를 지시 엔진 출력 모멘트(Mmot,ind)로 나타낸다. 이로써 지시 엔진 출력 모멘트(Mmot,ind)는 클러치 입력 모멘트에 상응한다. 따라서 상기 지시 엔진 출력 모멘트(Mmot,ind)가 결정될 수 있다. 도1에 도시된 실시예와 같이, 지시 엔진 출력 모멘트를 나타내는 값(Mmot,ind)이 엔진 제어 장치(101)에 존재한다면, 이 값은 제어 유닛(13)으로 전달된다. 또한, 경로 센서(1106)를 통해 검출된 클러치의 실질 결합 경로(S)는 제어 유닛(13)으로 제공된다.
또한 센서(102)에 의해 검출된 엔진 회전수(Nmot), 변속기 입력 회전수(Nge)에 상응하는 센서(1107)에 의해 검출된 클러치 구동 회전수(Nka)가 제어 유닛(13)에서 입력 변수로서 존재한다. 본 발명에서 이러한 센서가 바람직하지만, 본 발명에 대한 전제 조건은 아니다. 이 외에, 차량 페달(14)의 위치(α), 실제 변속비(ⅰ) 및 변속기 출력 회전수(Nga,ist)가 제어 유닛(13)으로 제공된다. 그러나, 변속비(ⅰ)는 일반적으로 제어 유닛(13) 내에 존재한다.
입력 신호에 따라, 제어 유닛(13)은 클러치를 제어하기 위한 신호(St)에 의해 서보 모터(1105)를 제어하고, 본 발명의 핵심의 관점에서, 입력 신호로서 지시 엔진 모멘트의 처리는 중요하다. 또한, 엔진 회전수를 위한 설정값(Nmot,sol) 및/또는 엔진 출력 모멘트에 대한 설정값(Mmot,soll)은 차량 엔진(10) 또는 제어 유닛(101)으로 각각 제공된다. 클러치의 위치는 경로 센서(1106)에 의해 실제 신호(Sist)로써 검사될 수 있다. 엔진 회전수는 회전수 센서(102)에 의해 결정되고, 이러한 신호는 일반적으로 엔진 제어 장치(101) 내에 존재하고, 제어 유닛(13)에 의해 제공될 수 있다.
도1에 예시적인 구성으로 도시된 클러치는 플라이휠(1101), 클러치 디스크(1110), 압력 플레이드(1111), 서스펜션 요소(디스크 스프링, 1102) 및 결합 해제 베어링(1112)으로 이루어진다. 슬라이드 작동에서 클러치에 의해 전달되는 회전 모멘트, 클러치 모멘트는 특히 디스크 스프링(1102)의 바이어스에 의해 주어진다. 또한 디스크 스프링(1102)의 바이어스는 본 실시예에서 랙(rack, 1104)으로 형성된 클러치 연결부의 결합 해제 경로(S)에 따른다. 랙(1104)은 서보 모터(1105)의 출력축에 의해 작동된다. 클러치의 일반 작동에서는 경로(S), 말하자면 결합 경로는 설정값(Ssoll)에 따라 제어 회로(도2 참조)에 의해 제어된다. 이로써 클러치 모멘트는 설정값(Ssoll)에 의해 제어되게 한다.
서보 클러치의 조작 변수로서 결합값(S)이 도1에 도시된 반면, 서보 모터(1105)의 회전 각도 또는 디스크 스프링(1102) 상의 힘이 조작 변수로 명백히 사용될 수 있다. 클러치와 제어 요소 사이에서 개재 절환되는 유압 회로에서, 조작 변수로 유압 시스템 내의 압력이 사용된다. 따라서 변수(S)는 일반적으로 슬라이딩 작동에서 클러치 모멘트에 대한 조작 변수를 나타낸다.
도2는 본 발명에 대해 특히 중요한 제어 유닛(13)의 일부를 나타낸다.
블록(131)에서는 클러치의 결합 해제 가속도 에 대한 설정값 (Ssoll)이 지시 엔진 모멘트 (Mmot,ind) 또는 클러치 입력 모멘트에 따라 실질적으로 결정된다. 이후의 상세한 방법이 도3에 도시된 플로우 차트에 나타난다.
블록(132)에서 검출된 절환 신호(Sh)는 지시 엔진 모멘트(Mmot,ind)와 동시에 블록(131)으로 제공된다. 변속기 절환 신호(Sh)의 검출을 위해, 블록(132)에서 차량 페달 위치(α) 및 차량 속도 또는 변속기 출력 속도(Nga,ist)로부터 언제 변속기 기어 절환이 행해져야 하는 지가 일반적으로 결정된다. 또한 차량 페달 위치 (α) 및 다른 신호가 블록(131)으로 제공될 수 있다.
블록(131)에서 검출된 클러치의 결합 해제 가속도에 대한 설정값(asoll)은 결합 해제 경로에 대한 설정값(Ssoll)으로 블록(133)에서 두 번 적분된다. 그 후, 제어 블록(134)에서 실제값이 설정값으로 제어되도록, 실제적인 실제값(Sist)을 갖는 설정값(Ssoll) 및 제어 신호(St)가 형성된다.
도3은 실시예에 따른 본 발명의 플로우 차트를 나타낸다. 시작 단계(301) 다음에 단계(302)에서 예를 들면, 상술된 절환 신호(Sh)를 사용함으로써 클러치가 개방되어야 하는 지를 묻는다. 그렇지 않다면, 종료 단계(309)로 바로 간다.
클러치가 개방되어야 한다면, 단계(303)에서는 임계값(SW)이 결정된다. 이러한 결정은 차량 변수 및/또는 차량 엔진 종속 변수에 따라 우선 행해진다. 이로써, 엔진 서스펜션의 특성이 실질적으로 입력된다. 이로부터, 차량의 구동 모멘트 상태에 따라 임계값(SW)이 결정된다. 예를 들면, 차량 페달 위치 또는 시간적 변화로부터 운전자가 강한 가속을 원하는 지 또는 차량이 커브 주행, 경사 주행 또는 브레이크 작동을 수행하는 지가 결정된다. 예를 들면, 운전자가 강한 가속을 원할 시(예를 들면, 킥다운 절환) 높은 절환 안락성에 비해 짧은 절환 시간이 매우 중요하게 된다. 이러한 경우, 운전자가 강한 가속을 원하지 않는 것으로 판단되는 경우보다 높은 임계값(SW)이 선택된다.
단계(304)에서는 지시 엔진 모멘트에 대한 실제값(Mmot,ind)이 입력된다. 그 후, 단계(305)에서는 실제값(Mmot,ind)이 임계값(SW)과 비교된다.
지시 엔진 모멘트 또는 클러치 입력 모멘트가 임계값(SW)을 초과하지 않는다면, 이는 블록(308)에서 클러치가 제한적으로 가능한 정도로 빠르게 결합 해제 또는 개방되는 것을 의미한다. 이러한 경우, 빠른 클러치 개방에 따라 발생된 차량 전방부의 침하는 엔진에서 자유롭게 생기는 모멘트와 이로 인해 발생되는 서스펜션 내의 비틀림에 의해 크지 않게 되어, 수용할 수 있는 안락성 손실로 된다.
그러나 지시 엔진 모멘트 또는 클러치 입력 모멘트가 임계값(SW)을 초과한다면, 이는 단계(308)에서 클러치가 제한적으로 최대로 가능한 정도보다 느리게 결합 해제 또는 개방되는 것을 의미한다. 이러한 경우, 매우 빠른 클러치 개방에 따라 발생된 차량 전방부의 침하는 엔진에서 자유롭게 생기는 모멘트와 이로써 발생되는 엔진 서스펜션의 비틀림에 의해 크게 되어, 수용할 수 없는 안락성 손실로 된다.
이러한 경우, 차량 변수 및/또는 차량 엔진 종속 변수에 따라 상술된 임계값(SW)이 결정된 바와 마찬가지로, 단계(306)에서는 결합 해제 가속도에 대한 설정값 (Ssoll)이 결정된다. 또한, 엔진 서스펜션의 특성 및 클러치의 비선형 특성이 입력된다. 또한, 차량의 현재 주행 상태에 따라 설정값(asoll)이 선택될 수 있다. 또한, 예를 들면, 차량 페달 위치 또는 그 시간적인 변화로부터 운전자가 강한 가속을 원하는 지 또는 차량이 모멘트 커브 주행, 경사 주행 또는 브레이크 작동을 수행하는 지를 결정한다. 예를 들면, 운전자가 강한 가속을 원할 시(예를 들면, 킥다운 절환), 높은 안락성에 비해 짧은 절환 시간이 매우 중요하다. 따라서 이러한 경우, 다른 경우보다 높은 개방 가속도(asoll)가 선택되어야 한다. 마찬가지로, 예를 들면, 높은 부하 하에서 경사 상향 주행 동안, 높은 개방 가속도와 이로써 평지에서 주행 시보다 더 짧은 절환 시간(견인력 분리)이 가능하다.
이 후, 블록(307)에서는 하류에 놓인 제어기(134)를 통해서 또는 블록(133)에서 이중 적분을 통해 설정값 (asoll)이 제어된다. 결합 해제 가속도에 대한 설정값(asoll) 대신에 결합 해제 속도에 대한 설정값이 사전 설정될 수 있다. 이 경우 블록(133)에서는 단지 한번만 적분된다.
종료 단계(309) 이후에 도3에서와 나타난 바와 같은 공정이 새롭게 계속된다.
도3에 도시된 공정은 절환 과정 중 지속적으로 계속되고, 높은 엔진 모멘트에도 불구하고, 최초 절환 과정 중 사전 설정된 결합 해제 가속도가 최대 가능 값 이하로 작동되고, 엔진 모멘트가 충분히 작게 되자마자, 개방 과정에 따라 최대 가능 값을 제어하는 것이다.
본 발명에 따라, 클러치의 개방 속도와 이로써 전달될 모멘트는 결정된 구배를 넘지 않게된다. 이는 설정값(asoll)으로 제어함으로써 달성된다. 허용 구배와 이로 인해 설정값 (asoll)은 클러치의 개방 중에 변경된다. 상술한 바와 같이, 클러치의 비선형성과 마찬가지로 엔진, 서스팬션 및 주행 상태를 특성화하는 다양한 인자는 설정값(asoll) 내에 입력된다. 예를 들면, 모멘트 임계값[SW, 블록(305)]의 미달 또는 Vmax의 달성 이후에, 제한적으로 최고 속도로 클러치가 개방되는 데, 이는 운전자가 전달되는 모멘트 감소를 전혀 감지하지 못하기 때문이다.
본 발명에 따른 클러치 개방은 엔진 제어에서 목표하는 트랙션 컨트롤 시스템(TCS)을 통해, 예를 들면, 엔진 회전수(Nmot,soll) 및/또는 엔진 모멘트(Mmot,soll)의 사전 설정을 통해 도움을 받는다. 그러나, 트랙션 컨트롤 시스템(TCS)은 본 발명에 따른 클러치 제어를 위해 필수적인 것은 아니다.
본 발명에 따르면 가능한 짧은 절환 시간으로 높은 안락성 제공하는 클러치를 제공하는 것이다.
도1은 본 발명에 따른 차량의 구동열의 개략도.
도2는 도1의 제어 유닛의 블록도.
도3은 본 발명에 따른 플로우 차트.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 엔진
12: 변속기
13: 제어 유닛
14: 주행 페달

Claims (10)

  1. 제어 유닛(13)에 의해 제어되는 조절 부재(1105)의 결합 해제 및 결합에 의해 클러치의 개방 및 폐쇄가 변속비의 절환을 위해 행해지는, 엔진(10) 및 변속기(12)와 함께, 차량의 구동열 내에 배열된 서보 클러치를 제어하기 위한 방법이며,
    클러치 입력 모멘트를 나타내는 모멘트 변수(Mmot,ind)가 검출되고, 상기 검출된 모멘트 변수(Mmot,ind)에 따라 적어도 결합 해제가 행해지도록 제어 유닛(13)이 설계되는 방법에 있어서,
    적어도 검출된 모멘트 변수(Mmot,ind)에 따라 클러치의 결합 해제 가속도 및/또는 결합 해제 속도가 조정되도록 제어 유닛(13)이 설계되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 검출된 모멘트 변수(Mmot,ind)에 따라 적어도 클러치의 결합 해제 가속도 및/또는 클러치의 결합 해제 속도에 대한 설정값(asoll)이 결정되고, 클러치의 결합 해제 속도 또는 결합 해제 가속도가 검출된 설정값으로 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 검출된 모멘트 변수(Mmot,ind)가 사전 설정된 임계값(SW)과 비교되고, 이 비교에 따라 클러치가 최대 속도(Vmax) 및/또는 최대 가속도로 결합 해제되고 또는 검출된 모멘트 변수(Mmot,ind)에 따라 결합 해제 속도 및/또는 결합 해제 가속도가 제어되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 검출된 모멘트 변수(Mmot,ind)가 임계값(SW) 보다 작을 경우, 클러치가 최대 속도(Vmax) 및/또는 최대 가속도로 결합 해제되고, 검출된 모멘트 변수(Mmot,ind)가 임계값(SW) 보다 클 경우, 검출된 모멘트 변수에 따라 클러치가 결합 해제되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 임계값(SW)이 적어도 현재 주행 상태를 나타내는 주행 상태 변수 및/또는 차량 변수 및/또는 엔진 종속 변수에 따라 적어도 사전 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 클러치의 결합 해제 속도 및/또는 결합 해제 가속도가 적어도 현재 주행 상태를 나타내는 주행 상태 변수 및/또는 차량 변수 및/또는 엔진 변수, 특히 비선형의 클러치 특성을 나타내는 변수에 따라 사전 설정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 현재 주행 상태를 나타내는 주행 상태 변수를 결정하기 위해, 적어도 차량의 운전자에 의해 조작될 수 있는 주행 페달(14)의 위치(α)가 평가되고, 그리고/또는 주행 상태 변수는 주행 상태로서, 예를 들면 경사 주행, 커브 주행 또는 브레이크 작동이 존재하는 지를 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제어 유닛(13)에 의해 제어되는 출력 제어 유닛(1105)의 결합 해제 및 결합에 의해 클러치의 개방 및 폐쇄가 변속기의 변속비의 절환을 위해 행해지는, 엔진(10) 및 변속기(12)와 함께, 차량의 구동열 내에 배열된 서보 클러치를 제어하기 위한 장치이며,
    클러치 입력 모멘트를 나타내는 모멘트 변수(Mmot,ind)를 검출하는 수단이 제공되고, 상기 검출된 모멘트 변수(Mmot,ind)에 따라 적어도 결합 해제가 행해지도록 제어 유닛(13)이 설계되는 장치에 있어서,
    적어도 검출된 모멘트 변수(Mmot,ind)에 따라 클러치의 결합 해제 가속도 및/또는 결합 해제 속도가 조정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 적어도 검출된 모멘트 변수(Mmot,ind)에 따라 적어도 클러치의 결합 해제 가속도 및/또는 클러치의 결합 해제 속도에 대한 설정값(asoll)이 결정되고, 클러치의 결합 해제 속도 또는 결합 해제 가속도가 검출된 설정값으로 조정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제8항에 있어서, 검출된 모멘트 변수(Mmot,ind)가 사전 설정된 임계값(SW)과 비교되고, 이 비교에 따라 클러치가 최대 속도(Vmax) 및/또는 최대 가속도로 결합 해제되고 또는 검출된 모멘트 변수(Mmot,ind)에 따라 결합 해제 속도 및/또는 결합 해제 가속도가 조정되는 것을 특징으로 하는 장치.
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