KR100656934B1 - 자동화 클러치의 제어 시스템 - Google Patents

자동화 클러치의 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동화 클러치의 제어 시스템에 관한 것으로서, 특히 리니어 액추에이터를 이용하여 릴리스 포크를 작동시키되 상기 리니어 액추에이터의 위치를 위치센서로 이용하여 측정하며, ECU에 의해 상기 리니어 액추에이터를 제어하는 자동차용 자동화 클러치의 제어 시스템에 관한 것이다.
클러치, 변속기, 리니어 액추에이터, 위치센서

Description

자동화 클러치의 제어 시스템 { AUTO CLUTCH CONTROL SYSTEM }
도 1은 종래의 일반적인 수동 변속기용 클러치의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 개략적으로 도시한 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 엔진, 110 : 플라이휠,
120 : 클러치본체, 130 : 릴리스포크,
140 : 리니어 액추에이터, 150 : 스프링,
160 : 위치센서, 170 : ECU.
본 발명은 자동화 클러치의 제어 시스템에 관한 것으로서, 특히 리니어 액추에이터를 이용하여 릴리스 포크를 작동시키되 상기 리니어 액추에이터의 위치를 위치센서로 이용하여 측정하며, ECU에 의해 상기 리니어 액추에이터를 제어하는 자동차용 자동화 클러치의 제어 시스템에 관한 것이다.
자동차용 클러치는 자동차의 엔진과 변속기사이에 장착되어 엔진의 회전력을 구동바퀴에 전달하거나 차단하는 역할을 하는 것으로서, 엔진 시동시에는 무부하 상태로 하고 관성운전을 위하여 엔진의 동력을 일시정지 시키거나 변속시 동력을 차단하여 보다 원활한 변속동작이 가능하도록 하는 것이다.
이러한 클러치는 플라이휠과 클러치판의 마찰력에 의하여 엔진의 동력을 전달하는 마찰클러치와, 건조한 클러치판이 플라이휠과 접촉되어 엔진동력을 전달하는 건식클러치, 압력판과 클러치판이 각각 1개씩 설치되어 동력을 전달하는 간단한 구조의 단판클러치, 클러치판과 압력판을 각각 2개씩과 3개씩을 설치하여 출력이 큰 자동차에 적용되는 복판클러치, 다수개의 구동판과 피동판을 설치하여 자동변속기차량의 프론트와 리어클러치에 사용되는 다판클러치 및 오일속에서 클러치판을 접속시켜 동력을 전달하는 습식클러치로 그 종류가 구분된다.
도 1은 종래의 일반적인 수동 변속기용 클러치의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 클러치(10)는 엔진의 플라이휠에 장착되는 클러치커버(11)와 상기 클러치커버(11)의 내측에 클러치디스크(12)와 압력판, 클러치스프링, 릴리스레버 등으로 구성되는 클러치본체(16)와; 릴리스포크(17)와 릴리스실린더(18) 및 운전석의 클러치 페달과 연결되는 마스터실린더(19)를 포함하는 조작기구(20)로 구성된다.(공개특허공보 공개번호 특2001-001027참조)
상기와 같은 클러치(10)의 작동은 동력전달 상태시에는 압력판이 클러치스프링에 의하여 클러치판을 밀고 있으나, 동력 차단시에는 클러치 페달을 밟음으로서 릴리스포크(17)에 의해 릴리스베어링이 릴리스레버의 선단을 눌러 릴리스레버의 지렛대작동에 의하여 압력판과 클러치판이 플라이휠로부터 이격되고, 이로 인하여 플라이휠과 클러치판 및 압력판의 마찰면에 틈새가 발생하므로 동력전달이 이루어지 지 않게 되는 것이다.
클러치의 자세한 구조는 공개실용신안공보 출원번호 20-1998-0019461, 등록특허공보 공고번호 특0118982 또는 등록특허공보 등록번호 10-0352223 등에 자세히 기재되어 있다.
그러나 이러한 종래 수동 변속기용 자동차 클러치의 제어 시스템은 기어 변속시마다 클러치 조작을 위한 클러치 페달을 밟아주어야만 하는 불편함이 있다.
또한, 클러치의 경화 및 경년변화와 관계없이 운전자의 감각에 의하여 변속을 수행하게 되므로, 최적화된 변속을 할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 클러치 페달 없이 ECU에 의해 자동적으로 클러치 작동이 가능한 자동화 클러치의 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 자동화 클러치의 제어 시스템은 기계 마찰식 클러치본체와; 상기 클러치본체와 연결되는 릴리스 포크와; 상기 릴리스 포크에 일측이 연결되는 리니어 액추에이터와; 상기 리니어 액추에이터의 위치를 측정하는 위치센서와; 상기 리니어 액추에이터를 제어하는 ECU를 포함하여 이루어진다.
상기 리니어 액추에이터의 타측에는 스프링이 설치된다.
상기 ECU에는 상기 위치센서에 의한 데이터와 엔진회전수(RPM)에 따라 이에 해당되는 클러치판의 이론 토크 값이 설정되어 있고, 상기 위치센서에 의한 데이터와 엔진회전수에 따른 이론 토크 값과; 상기 클러치판에 작용하는 실제 토크 값을 비교하여 클러치의 오동작 여부를 검출하도록 한다.
또한, 상기 ECU에는 변속레버의 위치에 대한 데이터가 입력되도록 함이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 기계 마찰식 클러치본체(120)와 릴리스 포크(130)와 리니어 액추에이터(140)와 위치센서(160)와 ECU(170) 등으로 구성된다.
상기 기계 마찰식 클러치본체(120)는 클러치판(미도시), 압력판(미도시), 클러치스프링(미도시), 클러치레버(미도시), 클러치커버(미도시) 등으로 이루어지며, 이는 종래의 클러치본체와 구조가 동일한 바, 자세한 설명은 생략한다.
상기 릴리스포크(130)는 상기 클러치본체(120)에 연결되는 것으로써, 이 또한 종래의 것과 동일한 바, 자세한 설명은 생략한다.
상기 리니어 액추에이터(140)는 일측이 상기 릴리스 포크(130)에 연결되고, 타측에는 스프링(150)이 설치된다.
상기 위치센서(160)는 상기 리니어 액추에이터(140)의 위치를 측정하는 센서로써, 상기 ECU(170)와 연결되어 있다.
상기 ECU(170)는 상기 리니어 액추에이터(140)를 포함하여 시스템 전체를 제어하는 제어유닛으로써, 이는 상기 위치센서(160)에 의해 측정된 데이터 즉 리니어 액추에이터(140)의 위치값, 엔진회전수(RPM), 차량속도, 변속레버의 위치 등을 이용하여 상기 리니어 액추에이터(140)의 이동을 제어한다.
미설명한 식별번호 100은 엔진이다.
이하, 상술한 구성으로 이루어진 본원발명의 실시예의 작동에 대하여 알아본다.
먼저, 클러치 페달이 없는 수동 변속기에 사용되는 경우를 알아본다.
운전자가 변속레버를 이동시키기 시작하면 예를 들어 1단에서 2단으로 이동시키기 시작하면, 위치센서(160)는 상기 리니어 액추에이터(140)의 위치를 측정한다.
그리고, 상기 ECU(170)에서는 RPM, 차량속도, 변속레버의 위치 등을 입력받아 상기 리니어 액추에이터(140)에 전원을 인가하여 상기 리니어 액추에이터(140)를 스프링(150)방향으로 이동시킨다.
상기 리니어 액추에이터(140)의 이동에 의해 상기 릴리스 포크(130)와 클러치판은 플라이휠(110)로부터 떨어지게 되어 상기 클러치판은 엔진의 회전력으로부터 해방된다.
여기까지의 모든 동작은 상기 변환레버가 아직 2단으로 완전히 이동하기 전에 모두 수행되어야 한다.
상기 변환레버가 2단으로 완전히 이동하면, 그에 따라 변속기의 기어(미도 시)가 변환된다.
상기 변속기의 기어가 변환되면, 상기 ECU(170)는 상기 위치센서(160)로부터 상기 리니어 액추에이터(140)의 위치를 파악한 후에 상기 리니어 액추에이터(140)에 가해지는 전원을 차단한다.
전원의 차단에 의해 상기 리니어 액추에이터(140)는 스프링(150)의 탄성력에 의해 상기 릴리스 포크(130)를 밀어 상기 클러치판과 상기 플라이휠(110)이 서로 접하도록 한다.
이때, 상기 위치센서(160)는 상기 리니어 액추에이터(140)의 위치를 다시 측정하게 된다.
상기 ECU(170)에는 상기 위치센서(160)에 의한 데이터(즉 상기 리니어 액추에이터(140)의 위치값)와 엔진회전수(RPM) 등에 따른 클러치판의 이론 토크 값이 미리 프로그램화 되어있다.
이때, 상기 ECU에는 변속레버의 위치에 대한 데이터까지 포함하여 클러치판의 이론 토크 값을 미리 프로그램화할 수 있다.
상기 ECU(170)는 상기 위치센서(160)에 의한 데이터, 엔진회전수 및 변속레버의 위치에 따른 이론 토크 값과; 상기 클러치판에 작용하는 실제 토크 값을 비교하여 클러치의 오동작 여부를 검출한다.
오동작 여부의 검출은 부저, 램프 등을 통하여 운전자에게 알릴 수 있다.
또한, 상기 ECU(170)는 상기 이론 토크 값과 상기 실제 토크 값의 차이에 해당되는 만큼 상기 리니어 액추에이터(140)를 이동시킴으로써 수정동작을 취할 수도 있다.
상기 클러치판에 작용하는 실제 토크 값은 토크센서를 장착하여 용이하게 구할 수 있다.
한편, 상기 위치센서(160)에 의한 측정값, 엔진회전수, 변속레버의 위치에 해당하는 이론 속도와 실제 차량의 속도를 검출하여 이를 상호 비교하여 클러치의 오동작 여부를 검출할 수도 있다.
그리고, 상기 변속기가 수동이 아닌 자동변속기인 경우에도 적용이 가능하다.
이때에는, 상기 변속레버가 'D(drive)'의 위치에 있으면 ECU가 RPM, 차속 등을 입력받아 상기 리니어 액추에이터(140)를 작동시켜 클러치가 플라이휠로부터 분리/연결되도록 하고, 그에 따라 변속 액추에이터에 의해 변속기의 기어가 자동적으로 변환되도록 한다.
자동 변속기에 관해서는 공개실용신안공보 공개번호 20-1998-041947, 등록특허공보 등록번호 10-360651등에 잘 나타나 있다.
본 발명인 자동화 클러치의 제어 시스템은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 자동화 클러치의 제어 시스템에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 기존의 수동변속기와 같은 높은 효율을 지니면서 자동변속기의 편 리함을 갖추었다.
첫째, 리니어 액추에이터를 이용함으로써, 별도의 기어 어셈블리 필요 없어 구조가 간결해지고 정밀한 클러치 제어를 할 수 있다.
둘째, 리니어 액추에이터의 타측에 스프링을 설치함으로써, 클러치판을 풀라이휠로부터 분리시킬 경우에만 리니어 액추에이터가 동작하게 되어 리니어 액추에이터의 불필요한 작동이 없어져 에너지 소모를 줄일 수 있다.
셋째, 위치센서 등에 의한 이론 토크 값과 실제 토크 값을 비교하여 클러치의 오동작 여부를 검출할 수 있다.

Claims (4)

  1. 클러치본체가 플라이휠에 접촉 또는 분리되어 변속기의 기어를 변환시키는 클러치의 제어 시스템에 있어서,
    기계 마찰식 클러치본체와;
    상기 클러치본체와 연결되는 릴리스 포크와;
    상기 릴리스 포크에 일측이 연결되는 리니어 액추에이터와;
    상기 리니어 액추에이터의 위치를 측정하는 위치센서와;
    상기 리니어 액추에이터를 제어하는 ECU를 포함하여 이루어지되,
    상기 ECU는,
    상기 위치센서에서 측정한 리니어 액추에이터의 위치값과, 엔진회전수와, 차량속도, 변속레버의 위치를 이용하여, 변속레버의 위치가 변경되기 시작하면 상기 리니어 액추에이터에 전원을 인가하여 이동시켜 상기 클러치본체를 플라이휠로부터 떨어지게 하여 변속기의 기어를 변환시키고,
    상기 변속기의 기어가 변환되면, 상기 리니어 액추에이터를 원위치로 이동시켜 상기 클러치본체를 플라이휠과 서로 접하도록 하는 것을 특징으로 하는 자동화 클러치의 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 리니어 액추에이터의 타측에는 스프링이 설치되는 것을 특징으로 하는 자동화 클러치의 제어 시스템.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 ECU에는 상기 위치센서에 의한 데이터와 엔진회전수(RPM)에 따라 이에 해당되는 클러치판의 이론 토크 값이 설정되어 있고,
    상기 위치센서에 의한 데이터와 엔진회전수에 따른 이론 토크 값과; 상기 클러치판에 작용하는 실제 토크 값을 비교하여 클러치의 오동작 여부를 검출하는 것을 특징으로 하는 자동화 클러치의 제어 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 ECU에는 변속레버의 위치에 대한 데이터가 입력되는 것을 특징으로 하는 자동화 클러치의 제어 시스템.
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