KR101165556B1 - 습식 다판 클러치 마모 보정 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 습식 다판 클러치 내의 마찰판의 마모 발생 시의 유압 특성 변화를 보정하여 동력전달시의 이상현상(쇼크발생, 클러치 소착, 동력손실 발생 등)을 방지할 수 있는 습식 다판 클러치 마모 보정 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

습식 다판 클러치 마모 보정 제어 시스템 {Wear Compensation Control System for Multi-Wet Clutch}
본 발명은 습식 다판 클러치 마모 보정 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 습식 다판 클러치 내의 마찰판의 마모 발생 시의 유압 특성 변화를 보정하여 동력전달시의 이상현상(쇼크발생, 클러치 소착, 동력손실 발생 등)을 방지할 수 있는 습식 다판 클러치 마모 보정 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 습식 다판 클러치는 엔진 출력축과 변속기 등 동력전달계 입력축 사이에 위치하여, 회전 동력을 변속기 등 동력전달계에 전달하거나 차단하는 역할을 하는 장치이다. 예를 들면, 다판 습식 클러치는 레버나 스위치의 조작에 따라 콘트롤러의 제어로 동력 전달과 차단 동작을 수행하며, 이에 따라 동력전달계의 전후진 변속, 주변속 변속, PTO(Power Take Off) 동력 전달 등이 이루어질 수 있다.
그런데, 습식 다판 클러치는 마찰판(friction plate)과 세퍼레이터판(separator plate)의 밀착과 분리로 동력 전달과 차단 동작을 수행하고, 마찰판의 마모가 발생을 하게 되면 마찰판과 세퍼레이터판의 밀착되는 시간이 증가하게 되어서 동력 전달에 이상현상이 발생될 수 있다. 습식 다판 클러치의 마찰판의 마모가 발생되면 클러치에 작용하는 유압 특성이 달라지게 되고, 이러한 현상으로 인하여 동력전달 시 의도했던 동력전달 특성을 가질 수 없게 된다. 즉, 과다한 슬립에 의한 클러치 소착, 동력 전달 시간의 지연에 의한 과도한 부하에 의한 기계 부하 가중 등이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 마찰판에 마모가 발생이 되더라도 클러치 소착과 기계 부하를 줄이고 동력전달이 안정적으로 유지될 수 있도록 하기 위하여, 습식 다판 클러치에 적용이 되는 유압과 출력축의 회전수를 감지하여서 클러치 마찰판의 마모 정도를 확인하여 클러치의 마찰판과 세퍼레이터판의 결합시간이 보정될 수 있도록 유압을 조절해 주기 위한 습식 다판 클러치 마모 보정 제어 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
하기하는 '발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'에서 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 여기서, 먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 본 발명의 일면에 따라, 마찰판(friction plate)과 세퍼레이터판(separator plate)의 밀착과 분리로 입력 회전 동력을 동력전달계 입력축으로 전달 및 차단 동작을 수행하는 습식 다판 클러치의 마모 보정 제어 시스템은, 전기적 제어 신호에 따라 상기 마찰판과 상기 세퍼레이터판 간의 밀착과 분리를 위한 피스톤의 운동을 위한 유압을 제공하는 솔레노이드 밸브; 상기 솔레노이드 밸브와 상기 클러치 사이의 상기 유압 제공을 위한 유로의 유압을 감지하는 압력 센서; 상기 동력전달계 입력축의 회전수를 감지하는 회전수 감지 센서; 및 사용자의 조작에 따라 상기 동력전달계 입력축으로 상기 회전 동력의 전달 또는 차단을 위한 상기 솔레노이드 밸브의 제어 신호를 발생하고, 일정 시간 범위에서 상기 압력 센서가 감지하는 유압 및 상기 회전수 감지 센서가 감지하는 회전수가 상기 회전 동력의 전달을 위한 제어 신호의 발생 시점으로부터 일정 유압 및 회전수에 도달하는 시간을 측정하여 상기 솔레노이드 밸브가 제공하는 상기 유압을 조절하는 제어부를 포함한다.
상기 제어부는, 기준 회전수 도달 시간과 측정한 상기 회전수의 도달 시간의 차이(Er1)를 계산하며, 기준 유압 도달 시간과 측정한 상기 유압의 도달 시간의 차이(Er2)를 계산하고, 상기 Er1과 상기 Er2에 상응하는 제어신호를 발생하여 상기 솔레노이드 밸브의 밸브 개폐량을 조절할 수 있다.
상기 제어부는 상기 Er2가 0보다 작으면 상기 Er2의 절대값에 비례하도록 계산한 밸브 개폐 보정량을 기준 밸브 개폐량에 더한 만큼 상기 솔레노이드 밸브의 밸브 개폐량이 조절되도록 제어 신호를 발생할 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 일면에 따라, 마찰판(friction plate)과 세퍼레이터판(separator plate)의 밀착과 분리로 입력 회전 동력을 동력전달계 입력축으로 전달 및 차단 동작을 수행하는 습식 다판 클러치의 마모 보정 제어 방법은, 전기적 제어 신호에 따라 상기 마찰판과 상기 세퍼레이터판 간의 밀착과 분리를 위한 피스톤의 운동을 위한 유압을 제공하는 솔레노이드 밸브와, 상기 클러치 사이의 상기 유압 제공을 위한 유로의 유압을 감지하기 위해 압력 센서를 설치하는 단계; 상기 동력전달계 입력축의 회전수를 감지하기 위해 회전수 감지 센서를 설치하는 단계; 상기 압력 센서가 감지하는 유압 및 상기 회전수 감지 센서가 감지하는 회전수가 상기 회전 동력의 전달을 위한 제어 신호의 발생 시점으로부터 일정 유압 및 회전수에 도달하는 시간을 측정하는 단계; 및 측정한 상기 일정 유압 및 회전수에 도달하는 시간에 기초하여 상기 솔레노이드 밸브가 제공하는 상기 유압을 조절하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 습식 다판 클러치 마모 보정 제어 시스템 및 방법에 따르면, 습식 다판 클러치 내의 마찰판의 마모가 발생이 되더라도, 클러치의 유압 변화와 출력축의 회전수에 따른 마찰판과 세퍼레이터판의 밀착 시간을 자동 조절하여 줌으로써 동력전달 시의 클러치 소착, 동력 전달 지연 발생에 의한 기계 부하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 습식 다판 클러치의 마모 보정 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 습식 다판 클러치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 습식 다판 클러치의 마모 보정 제어 시스템의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일시시예에 따른 습식 다판 클러치의 마모 보정 제어 시스템을 적용할 때의 유압 클러치의 유압 변화에 대한 그래프이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 습식 다판 클러치의 마모 보정 제어 시스템(100)을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 습식 다판 클러치의 마모 보정 제어 시스템(100)은, 제어부(110), 압력센서(111), 회전수 감지 센서(112), 솔레노이드 밸브(120)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 습식 다판 클러치의 마모 보정 제어 시스템(100)은, 엔진에 연결되어 회전 동력을 갖는 출력축(각종 차량의 크랭크축 등)과 변속기로의 동력 전달이나, PTO(Power Take Off) 동력 전달 등을 위한 동력전달계 입력축 사이에 위치한 습식 다판 클러치의 마모 보정 제어를 위한 시스템으로서, 도 2와 같이, 습식 다판 클러치는 마찰판(friction plate)과 세퍼레이터판(separator plate)의 밀착과 분리로 엔진 출력축에서 입력되는 회전 동력을 동력전달계 입력축으로 전달 및 차단 동작을 수행한다.
솔레노이드 밸브(120)는 전기적 제어 신호에 따라 클러치의 마찰판과 세퍼레이터판 간의 밀착과 분리를 위한 피스톤의 운동을 위한 유압을 제공한다. 솔레노이드 밸브(120)는 유압을 위한 오일 펌프를 갖는 유압 공급 장치(도시되지 않음)와 연결될 수 있으며 제어부(110)의 전기적 제어 신호에 따라 밸브 개폐량을 조절하여 클러치의 피스톤으로 제공되는 유압을 조절한다.
제어부(110)는 사용자의 레버 또는 스위치 조작에 따라 동력전달계 입력축으로 위와 같은 엔진 출력축의 회전 동력의 전달 또는 차단을 위한 솔레노이드 밸브(120)의 제어 신호를 발생할 수 있다. 예를 들어, 회전 동력의 전달을 위한 제어 신호에 따라, 솔레노이드 밸브(120)의 솔레노이드에 인가되는 전류값(또는 전압)을 조절할 수 있고, 이에 따라 솔레노이드 밸브(120)가 해당 밸브 개폐량만 만큼 밸브를 조절하면, 도 2와 같이, 유로를 따라 인가되는 유압이 클러치의 피스톤에 압력을 가하며, 이에 따라 서로 자유 회전 하던 마찰판과 세퍼레이터판이 조금씩 밀착하여 일체형으로 완전 밀착함에 따라 엔진 출력축에서 입력되는 회전 동력을 동력전달계 입력축으로 전달할 수 있다. 예를 들어, 엔진 출력축의 회전에 따라 플라이휠에 결합된 다수의 마찰판이 같이 회전할 수 있으며, 세퍼레이터판은 마찰판과 밀착 또는 분리로 이에 결합된 동력전달계 입력축이 회전 또는 정지할 수 있다.
특히, 본 발명에서는 이와 같은 습식 다판 클러치의 운용 중 마찰판에 마모가 발생이 되더라도 클러치 소착, 쇼크발생, 기계 부하에 따른 동력손실 발생 등 이상 현상을 줄이고 동력전달이 안정적으로 유지될 수 있도록 하기 위하여, 습식 다판 클러치에 적용이 되는 유압과 동력전달계 입력축의 회전수를 감지하여서 클러치 마찰판의 마모 정도를 확인하여 클러치의 마찰판과 세퍼레이터판의 결합시간이 보정될 수 있도록 유압을 조절해 줄 수 있도록 하였다.
이를 위하여, 압력 센서(111)가 솔레노이드 밸브(120)와 클러치 사이의 유압 제공을 위한 유로에 설치되어 유로에 흐르는 유압을 감지한다. 회전수 감지 센서(112)는 동력전달계 입력축의 회전수를 감지한다.
제어부(110)는 시스템(100)의 전반적인 제어를 담당하는 프로세서에 해당하며, 사용자의 레버 또는 스위치 조작에 따라 동력전달계 입력축으로 위와 같은 엔진 출력축의 회전 동력의 전달 또는 차단을 위한 솔레노이드 밸브(120)의 제어 신호를 발생하고, 기타 솔레노이드 밸브(120), 압력센서(111), 회전수 감지 센서(112) 등의 제어에 필요한 신호를 인가하고 피드백받을 수 있다. 특히, 제어부(110)는 일정 시간 범위에서 압력 센서(111)가 감지하는 유압 및 회전수 감지 센서(112)가 감지하는 회전수가 위와 같은 회전 동력의 전달을 위한 제어 신호의 발생 시점으로부터 일정 유압 및 회전수에 도달하는 시간을 측정하여 솔레노이드 밸브(120)가 제공하는 유압을 조절함으로써, 마찰판의 마모로 인해 느려진 일정 유압/회전수의 도달시간이 빨라지도록 제어할 수 있다.
이하 도 3의 흐름도를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 습식 다판 클러치의 마모 보정 제어 시스템(100)의 동작을 좀 더 자세히 설명한다.
예를 들어, 동력전달계 입력축으로 입력축으로 위와 같은 엔진 출력축의 회전 동력을 전달하기 위하여 사용자가 레버 또는 스위치를 조작하면, 제어부(110)는 솔레노이드 밸브(120)를 제어하기 위한 제어 신호를 발생하여 솔레노이드 밸브(120)가 밸브 개폐량을 조절하도록 함으로써, 유로를 따라 인가되는 유압이 클러치의 피스톤에 압력을 가하게 하고, 이에 따라 서로 자유 회전 하던 마찰판과 세퍼레이터판이 밀착함에 따라 엔진 출력축에서 입력되는 회전 동력을 동력전달계 입력축으로 전달되도록 할 수 있다.
이때, 솔레노이드 밸브(120)와 클러치 사이의 유압 제공을 위한 유로에 설치된 압력 센서(111)가 유로에 흐르는 유압(Op)을 감지하며, 동력전달계 입력축의 회전수를 감지하도록 설치된 회전수 감지 센서(112)가 동력전달계 입력축의 회전수(Or)를 감지한다. 제어부(110)는 이와 같이 압력 센서(111)가 감지하는 유압(Op)과 회전수 감지 센서(112)가 감지하는 회전수(Or)를 전달받는다(S10).
이에 따라 제어부(110)는 위와 같은 동력전달계 입력축으로 회전 동력의 전달을 위해 솔레노이드 밸브(120)를 제어하기 위한 제어 신호를 발생한 시점으로부터 하기하는 바와 같이 일정 시간 범위(예, 일정 유압/회전수의 도달 시간 측정 시간 이상)에서 압력 센서(111)가 감지하는 유압 및 회전수 감지 센서(112)가 감지하는 회전수가 일정 유압 및 회전수에 도달하는 시간(Opm/Or_m)을 측정하여 솔레노이드 밸브(120)가 제공하는 유압을 조절함으로써, 마찰판의 마모로 인해 느려진 일정 유압/회전수의 도달시간이 빨라지도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(110)는 미리 설정한 기준 회전수 도달 시간(Or_s)과 회전수 감지 센서(112)의 회전수 출력을 기초로 측정한 동력전달계 입력축의 기준 회전수까지의 회전수의 도달 시간(Or_m)의 차이(Er1)를 계산할 수 있고, 미리 설정한 기준 유압 도달 시간(Ops)과 압력 센서(111)의 유압 출력을 기초로 측정한 유압의 기준 유압까지의 도달 시간(Opm)의 차이(Er2)를 계산할 수 있다(S20).
이에 따라 제어부(110)는 위와 같은 Er1과 Er2를 반영한 제어신호를 발생하여 솔레노이드 밸브(120)의 밸브 개폐량을 조절하게 된다. 예를 들어, Er1과 Er2가 모두 0보다 크면, 마찰판의 마모 정도가 일정 기준치 이하인 것으로 판단하여 보정을 하지 않으며(S30), 이때 Er2가 0보다 작으면(Er1은 기준 회전수 도달 시간(Or_s)의 설정값에 따라 0보다 클 수 있음) 측정한 유압의 기준 유압까지의 도달 시간(Opm)이 기준 유압 도달 시간(Ops) 보다 커진 경우에 해당하여 솔레노이드 밸브(120)의 밸브 개폐량의 조절을 결정하게 된다(S40).
예를 들어, 도 4와 같이, 동력전달계 입력축으로 동력 전달을 위한 솔레노이드 밸브(120)를 제어하기 위한 제어 신호를 발생한 시점으로부터 서서히 클러치의 피스톤에 가해지는 유압이 증가하다가 일정 기준 유압 도달 시간(Ops) 이후에는 유압이 급격히 상승하여 해당 압력으로 마찰판과 세퍼레이터판이 밀착함으로써 동력전달계 입력축으로 동력을 전달할 수 있게 되지만, 클러치의 마찰판의 마모로 이러한 유압이 줄어들면 그만큼 측정한 유압의 기준 유압까지의 도달 시간(Opm)이 길어지며, 측정한 동력전달계 입력축의 기준 회전수까지의 회전수의 도달 시간(Or_m)도 길어지게 된다.
따라서, 제어부(110)는 위와 같이 Er2가 0보다 작으면, Er2의 절대값에 비례하도록 계산한 밸브 개폐 보정량(Opva)을 기준 밸브 개폐량(Opvc)에 더한 만큼 솔레노이드 밸브(120)의 밸브 개폐량이 조절되도록 제어 신호를 발생함으로써, 솔레노이드 밸브(120)가 이전의 기준 밸브 개폐량(Opvc) 보다 밸브 개폐 보정량(Opva) 만큼 더 밸브 개폐량을 증가시키도록 하여 측정한 유압의 기준 유압까지의 도달 시간(Opm)이 기준 유압 도달 시간(Ops) 보다 작아지도록 할 수 있다(S50). 위와 같은 Er2가 0보다 크고, Er1가 0보다 작은 경우는 클러치의 마찰판의 단순한 마모가 아닐 때 발생할 수 있으며, 이때 제어부(110)의 제어에 의해 디스플레이 수단이나 스피커로 소정 경고 알람을 출력할 수 있고, 이에 따라 엔진 또는 클러치의 가동을 중지하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
제어부(110)
압력센서(111)
회전수 감지 센서(112)
솔레노이드 밸브(120)

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 마찰판(friction plate)과 세퍼레이터판(separator plate)의 밀착과 분리로 입력 회전 동력을 동력전달계 입력축으로 전달 및 차단 동작을 수행하는 습식 다판 클러치의 마모 보정 제어 시스템에 있어서,
    전기적 제어 신호에 따라 상기 마찰판과 상기 세퍼레이터판 간의 밀착과 분리를 위한 피스톤의 운동을 위한 유압을 제공하는 솔레노이드 밸브; 상기 솔레노이드 밸브와 상기 클러치 사이의 상기 유압 제공을 위한 유로의 유압을 감지하는 압력 센서; 상기 동력전달계 입력축의 회전수를 감지하는 회전수 감지 센서; 및
    사용자의 조작에 따라 상기 동력전달계 입력축으로 상기 회전 동력의 전달 또는 차단을 위한 상기 솔레노이드 밸브의 제어 신호를 발생하고, 일정 시간 범위에서 상기 압력 센서가 감지하는 유압 및 상기 회전수 감지 센서가 감지하는 회전수가 상기 회전 동력의 전달을 위한 제어 신호의 발생 시점으로부터 일정 유압 및 회전수에 도달하는 시간을 측정하여 상기 솔레노이드 밸브가 제공하는 상기 유압을 조절하는 제어부를 포함하며;
    상기 제어부는, 기준 회전수 도달 시간과 측정한 상기 회전수의 도달 시간의 차이(Er1)를 계산하며, 기준 유압 도달 시간과 측정한 상기 유압의 도달 시간의 차이(Er2)를 계산하고, 상기 Er1과 상기 Er2에 상응하는 제어신호를 발생하여 상기 솔레노이드 밸브의 밸브 개폐량을 조절하는 것을 특징으로 하는 습식 다판 클러치 마모 보정 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 Er2가 0보다 작으면 상기 Er2의 절대값에 비례하도록 계산한 밸브 개폐 보정량을 기준 밸브 개폐량에 더한 만큼 상기 솔레노이드 밸브의 밸브 개폐량이 조절되도록 제어 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 습식 다판 클러치 마모 보정 제어 시스템.
  4. 삭제
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