KR100969031B1 - 발진클러치의 보호방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가혹조건에서의 과도 슬립에 의한 발진클러치의 소손을 방지하기 위하여, 발진클러치의 냉각성능을 고려한 등가 온도를 추정하고, 추정한 등가 온도가 임계 온도를 초과하면 발진클러치 보호 동작을 실행하여 발진클러치의 소손을 방지하는 발진클러치의 보호방법에 관한 것이다.

발진클러치, 등가 대류 열전달 계수, 등가 온도, 마찰 온도, 냉각 온도

Description

발진클러치의 보호방법{Protecting Method For a Starting Clutch}

본 발명은 발진클러치의 보호에 관한 것으로, 가혹조건에서의 과도 슬립에 의한 발진클러치의 소손을 방지하기 위하여, 발진클러치의 등가 온도를 추정하고, 추정한 등가 온도가 임계 온도를 초과하면 발진클러치 보호 동작을 실행하여 발진클러치의 소손을 방지하는 발진클러치의 보호방법에 관한 것이다.

자동 변속기 차량에서 변속 멤버 제어를 위해 사용되는 클러치의 온도는 마찰재의 최대 마찰 열에너지가 고려된다. 이때, 마찰재의 최대 마찰 에너지는 최대 전달 토크, 구성 요소들의 상대 회전수, 유압 제어에 따른 변속 시간 등에 의하여 계산된다. 그리고, 종래의 클러치 보호 로직은 변속 시 발생할 수 있는 마찰재의 최대 마찰 열에너지로부터 계산된 온도가 클러치 임계 온도를 초과하지 못하도록 마찰재 플레이트의 두께를 조절하여 클러치의 열용량을 확보함으로써 클러치를 보호한다.

한편, 발진클러치를 구비하는 자동 변속기 차량에서 발진클러치의 온도는 마찰재 플레이트를 통과하여 비산되는 오일의 온도를 감지하는 온도 센서를 이용하여 감지되고, 온도 센서가 감지한 온도가 임계 온도를 초과하면, 발진클러치는 종래의 클러치 보호 로직에 의하여 보호된다. 하지만, 온도 센서를 이용한 발진클러치의 온도는 발진클러치의 슬립(Slip)이나 락(Lock) 시 발진클러치의 마찰면을 지나가는 오일의 양이 적어 효과적으로 검출되기가 어렵다. 그리고, 종래의 클러치 보호 로직은 1회 변속 시 발생하는 최대 마찰 열에너지를 이용하여 클러치를 보호하는데, 발진클러치는 그 특성상 연속 슬립이나 반복 슬립을 하기 때문에 누적된 온도를 검출해야 하지만, 종래의 클러치 보호 로직은 발진클러치의 특성에 따른 냉각을 고려하지 않아 발진클러치의 온도를 효과적으로 계산하지 못하여 발진클러치를 보호하기 어렵다는 문제점이 있다. 이러한 이유로, 현재까지 발진클러치의 특성에 따른 온도를 바탕으로 한 발진클러치의 보호 로직이 없는 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 냉각을 고려하여 발진클러치의 등가 온도를 추정하고, 추정한 등가 온도가 미리 설정된 임계 온도를 초과하면 발진클러치 보호 동작을 실행하여 발진클러치의 소손을 방지하는 발진클러치의 보호방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 발진클러치의 보호방법은 발진클러치의 마찰 온도를 계산하는 제1 단계와; 상기 발진클러치의 냉각 온도를 계산하는 제2 단계와; 상기 발진클러치의 마찰 온도와 상기 발진클러치의 냉각 온도를 감산하여 발진클러치의 등가 온도를 추정하는 제3 단계와; 상기 발진클러치의 등가 온도가 미리 설정된 임계 온도를 초과하면 발진클러치 보호 동작을 실시하는 제4 단계를 포함한다.

상기 발진클러치의 보호방법은 상기 발진클러치의 전달 토크를 계산하는 단계와; 엔진 속도와 인풋 샤프트 속도의 차인 상대속도를 계산하는 단계와; 상기 발진클러치의 전달 토크, 상기 상대속도 및 상기 발진클러치의 슬립 제어시간을 곱하여 마찰재 플레이트의 마찰 열에너지를 계산하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1 단계 내지 제4 단계는 상기 단계들의 실행한 후에 실시한다.

상기 제1 단계는, 발열 효율과 상기 마찰재 플레이트의 마찰 열에너지를 곱 하는 제1-1 단계와; 상기 마찰재 플레이트의 질량과 상기 마찰재 플레이트의 비열을 곱하는 상기 제1-2 단계와; 상기 제1-1 단계의 결과를 상기 제1-2 단계의 결과로 나누는 제1-3 단계와; 유온 센서가 감지한 온도와 상기 제1-3 단계의 결과를 가산하는 단계를 포함한다.

상기 제2 단계는, 상기 발진클러치의 이전 마찰 온도와 유온 센서가 감지한 온도의 차를 계산하는 단계와; 상기 발진클러치의 이전 마찰 온도와 상기 유온 센서가 감지한 온도의 차, 등가 대류 열전달 계수 및 슬립 제어시간을 곱하는 단계를 포함한다.

상기 등가 대류 열전달 계수는, 실험을 통하여 상기 냉각유량과 듀티에 대한 함수로 얻는다.

상기 냉각유량에 대한 함수는,

β = a × (냉각유량)^{w/ Duty} + b × (냉각유량)^{x/ Duty}

+ c × (냉각유량)^{y/ Duty} + d × (냉각유량)^{z/ Duty} + e

여기서, a 내지 e, w 내지 z는 실험으로 얻어지는 상수, 냉각유량은 발진클러치 면으로 솔레노이드 밸브에 의해 강제적으로 분사되는 냉각유량, Duty는 냉각유량을 제어하는 솔레노이드 밸브에 가해지는 전류 On/Off 비율이다.

상기 발진클러치 보호 동작은, 상기 발진클러치를 냉각시키는 동작, 강제적으로 상기 발진클러치의 슬립시간을 단축시키는 동작, 강제로 상기 발진클러치를 해제시키는 동작을 포함한다.

본 발명의 실시 예에 따른 발진클러치의 보호방법은 발진클러치의 등가 온도를 추정하고, 추정한 등가 온도가 임계 온도를 초과하면 발진클러치 보호 동작을 실행함으로써 발진클러치의 소손을 방지할 수 있다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발진클러치의 보호방법을 나타내는 순서도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 발진클러치의 보호방법은 발진클러치의 전달 토크(Tor(t))를 수학식 1을 이용하여 계산한다(S12).

Tor(t) = Rm × F_tot × n × 2 × 마찰계수

여기서, R_m은 유효반경, F_tot는 피스톤력, n은 마찰재의 갯수

그리고, 본 발명의 발진클러치의 보호방법은 엔진 속도와 인풋 샤프트(Input shaft) 속도의 차인 상대속도(△ω(t))를 계산한다(S14).

이어서, S12 단계에서 계산한 발진클러치의 전달 토크(Tor(t))와, S14 단계 에서 계산한 상대속도(△ω(t))와 하기 수학식 2를 이용하여 마찰재 플레이트의 마찰 열에너지(E(t))를 계산한다(S16).

E(t) = Tor(t) × △ω(t) × △t

여기서, △t는 발진클러치의 슬립 제어시간

그리고, S16 단계에서 계산한 마찰재의 마찰 열에너지(E(t))와 유온(Automatic Transmission Fluid; ATF) 센서가 감지한 온도(T_ATF(t))와 하기 수학식 3을 이용하여 발진클러치의 마찰 온도(T_heat(t))를 계산한다(S18).

T_heat(t) = T_ATF(t) + α × E(t) / (m × C_p)

여기서, α는 발열 효율, m은 플레이트 질량, C_p는 마찰재 플레이트의 비열

그리고, 상기 S18 단계에서 계산한 발진클러치의 마찰 온도(T_heat(t)), 유온 센서가 감지한 온도(T_ATF(t))와 냉각유량을 변수로 실험을 통하여 냉각유량과 듀티 비율(Duty ratio)에 대한 함수로 얻은 등가 대류 열전달 계수 β를 이용하여 수학식 4를 이용하여 발진클러치의 냉각 온도(T_cool(t))를 계산한다(S20).

T_cool(t) = β × (T_heat(t-1) - T_ATF(t)) × △t_s

여기서, △t_s는 제어기의 제어주기 혹은 계산주기이다.

그리고, 등가 대류 열전달 계수 β는 냉각유량을 변수로 실험을 통하여 냉각유량 및 듀티 비율에 대한 함수로 하기 수학식 5와 같이 계산한다.

β = a × (냉각유량)^{w/ Duty} + b × (냉각유량)^{x/ Duty}

+ c × (냉각유량)^{y/ Duty} + d × (냉각유량)^{z/ Duty} + e

여기서, a 내지 e, w 내지 z는 실험으로 얻어지는 상수, 냉각유량은 발진클러치 면으로 솔레노이드 밸브에 의해 강제적으로 분사되는 냉각유량, Duty는 냉각유량을 제어하는 솔레노이드 밸브에 가해지는 전류 On/Off 비율이다.

이어서, S18 단계에서 계산한 발진클러치의 마찰 온도(T_heat(t))와, S20 단계에서 계산한 발진클러치의 냉각 온도(T_cool(t))를 감산하여 수학식 6과 같이 발진클러치 등가 온도(T_{clutch _ equal}(t))를 계산한다(S22).

T_{clutch _ equal}(t) = T_heat(t) - T_cool(t)

본 발명의 발진클러치의 보호방법은 S22 단계에서 발진클러치의 등가 온도(T_{clutch _ equal}(t))를 추정하면 발진클러치의 등가 온도(T_{clutch _ equal}(t))가 임계 온도를 초과하는가를 판단하고(S24), 발진클러치의 등가 온도(T_{clutch _ equal}(t))가 임계 온도를 초과하면 발진클러치 보호 동작을 실시한다(S26). 발진클러치 보호 동작은 발진클러치를 냉각시키는 동작, 강제적으로 발진클러치의 슬립시간을 단축시키는 동작, 강제로 발진클러치를 해제시키는 동작 등이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 발진클러치의 보호방법을 나타내는 순서도이다.

Claims (7)

1. 발진클러치의 마찰 온도를 계산하는 제1 단계와;

   상기 발진클러치의 냉각 온도를 계산하는 제2 단계와;

   상기 발진클러치의 마찰 온도와 상기 발진클러치의 냉각 온도를 감산하여 발진클러치의 등가 온도를 추정하는 제3 단계와;

   상기 발진클러치의 등가 온도가 미리 설정된 임계 온도를 초과하면 발진클러치 보호 동작을 실시하는 제4 단계를 포함하되,

   상기 제1 단계는,

   발열 효율과 마찰재 플레이트의 마찰 열에너지를 곱하는 제1-1 단계와;

   상기 마찰재 플레이트의 질량과 상기 마찰재 플레이트의 비열을 곱하는 제1-2 단계와;

   상기 제1-1 단계의 결과를 상기 제1-2 단계의 결과로 나누는 제1-3 단계와;

   유온 센서가 감지한 온도와 상기 제1-3 단계의 결과를 가산하여 상기 발진클러치의 마찰 온도를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발진클러치의 보호방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 발진클러치의 전달 토크를 계산하는 단계와;

   엔진 속도와 인풋 샤프트 속도의 차인 상대속도를 계산하는 단계와;

   상기 발진클러치의 전달 토크, 상기 상대속도 및 상기 발진클러치의 슬립 제어시간을 곱하여 상기 마찰재 플레이트의 마찰 열에너지를 계산하는 단계를 더 포함하며,

   상기 제1 단계 내지 제4 단계는 상기 단계들의 실행한 후에 실시하는 것을 특징으로 하는 발진클러치의 보호방법.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2 단계는,

   상기 발진클러치의 이전 마찰 온도와 상기 유온 센서가 감지한 온도의 차를 계산하는 단계와;

   상기 발진클러치의 이전 마찰 온도와 상기 유온 센서가 감지한 온도의 차, 등가 대류 열전달 계수 및 슬립 제어시간을 곱하여 상기 발진클러치의 냉각 온도를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발진클러치의 보호방법.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 등가 대류 열전달 계수는,

   실험을 통하여 냉각유량과 듀티에 대한 함수로 얻는 것을 특징으로 하는 발진클러치의 보호방법.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 냉각유량에 대한 함수는,

   β = a × (냉각유량)^{w/ Duty} + b × (냉각유량)^{x/ Duty}

   + c × (냉각유량)^{y/ Duty} + d × (냉각유량)^{z/ Duty} + e

   여기서, a 내지 e, w 내지 z는 실험으로 얻어지는 상수, 냉각유량은 발진클러치 면으로 솔레노이드 밸브에 의해 강제적으로 분사되는 냉각유량, Duty는 냉각유량을 제어하는 솔레노이드 밸브에 가해지는 전류 On/Off 비율

   인 것을 특징으로 하는 발진클러치의 보호방법.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 발진클러치 보호 동작은,

   상기 발진클러치를 냉각시키는 동작, 강제적으로 상기 발진클러치의 슬립시간을 단축시키는 동작, 강제로 상기 발진클러치를 해제시키는 동작 중에 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 발진클러치의 보호방법.

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