KR101784150B1 - 총륜구동 차량의 클러치 수명 판단방법 및 장치 - Google Patents

총륜구동 차량의 클러치 수명 판단방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전륜 및 후륜 간의 회전속도 차이에 의한 클러치의 슬립시, 클러치슬립량과 클러치전달토크에 대한 함수에 의해 클러치의 손상도를 누적하여 구하는 손상도 확보단계; 상기 누적하여 구해진 손상도와 해당 클러치 기준손상도의 차이와, 상기 클러치를 회전시키는 입력축회전수 및 상기 클러치 기준수명회전수에 대한 함수에 의해 상기 클러치의 현재 수명을 예측하는 수명 예측단계;를 포함하여 구성되는 총륜구동 차량의 클러치 수명 판단방법 및 장치가 소개된다.

Description

총륜구동 차량의 클러치 수명 판단방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING CLUTCH DURABILITY OF ALL WHEEL DRIVE VEHICLE}
본 발명은 총륜구동 차량의 클러치에 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 클러치슬립량과 클러치전달토크를 통해 클러치의 손상도를 도출하고, 가감된 손상도값을 클러치 내구수명의 연산에 반영함으로써, 클러치의 수명을 정확하게 예측하도록 한 총륜구동 차량의 클러치 수명 판단방법 및 장치에 관한 것이다.
차량의 총륜구동방식은 전/후 차축이 모두 구동되는 방식으로, 크게 두 가지로 나뉠 수 있다.
즉, 1개의 차축만 상시 구동시키고, 나머지 차축은 필요한 경우에만 구동력을 전달하는 절환식 총륜구동이 있으며, 모든 차륜이 기관의 구동력에 의해 상시 구동되는 상시 총륜구동이 있다.
한편, 온디멘드형 총륜구동 시스템에서 클러치의 수명은 동력전달계 수명과 일치하도록 설계되는 것이 보통이나, 실제 사용영역에서는 사용 부하에 따라 클처치의 손상 정도가 달라지게 됨으로써, 설계된 수명보다 클러치의 수명이 짧아질 수도 있게 된다.
즉, 클러치의 슬립량 및 전달토크가 클러치의 내구설계 기준보다 과도한 경우, 클러치의 수명이 설계된 내구수명보다 10~15% 정도 줄어들게 되는데, 이는 실제 차량의 주행 중 발생되는 돌발적인 상황을 모두 반영하지 못하게 되는바, 클러치의 실제 수명을 정확하게 인지하게 어려운 문제가 있고, 특히 클러치의 내구한계를 벗어나 주행을 계속하는 경우, 클러치의 파손 위험이 있는 것은 물론 총륜구동 시스템에서 동력전달 성능이 저하되는 문제도 있다.
한편, 종래에 한국 공개특허공보 공개번호 10-2005-0091717호의 "4륜구동차량 구동 트레인의 전환가능한 클러치의 제어 방법"이 소개된바 있다.
그러나, 상기한 종래 기술에 의해서는 클러치의 수명을 정확하게 예측하는 것이 어려운 문제가 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2005-0091717 A
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 클러치슬립량과 클러치전달토크를 통해 클러치의 손상도를 도출하고, 가감된 손상도값을 클러치 내구수명의 연산에 반영함으로써, 클러치의 수명을 정확하게 예측하도록 한 총륜구동 차량의 클러치 수명 판단방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 전륜 및 후륜 간의 회전속도 차이에 의한 클러치의 슬립시, 클러치슬립량과 클러치전달토크에 대한 함수에 의해 클러치의 손상도를 누적하여 구하는 손상도 확보단계; 상기 누적하여 구해진 손상도와 해당 클러치 기준손상도의 차이와, 상기 클러치를 회전시키는 입력축회전수 및 상기 클러치 기준수명회전수에 대한 함수에 의해 상기 클러치의 현재 수명을 예측하는 수명 예측단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 손상도 확보단계에서는, 상기 클러치의 슬립 발생시, 단위 시간당 클러치슬립량에 대한 단위 시간당 클러치전달토크를 곱하여 손상도를 구하고, 상기 손상도를 계속해서 누적하여 누적된 손상도를 구할 수 있다.
상기 수명 예측단계에서는, 상기 누적된 손상도에서 해당 클러치 기준손상도를 가감하여 손상도 차이값을 구하고, 상기 손상도 차이값과 상기 입력축회전수를 곱하며, 상기 곱한 값을 클러치 기준수명회전수에서 감산하여 상기 클러치의 수명을 판단할 수 있다.
상기 수명 예측단계에서, 상기 손상도 차이값과 상기 입력축회전수를 곱한 값이 클러치 기준수명회전수에 도달하는 경우, 클러치 교환경고를 발생시킬 수 있다.
상기 수명 예측단계에서, 상기 누적된 손상도가 100%에 도달하는 경우, 상기 입력축회전수에 관계없이 클러치 교환경고를 발생시킬 수 있다.
상기 클러치 기준수명회전수는, 신품 클러치에 해당하는 기준수명회전수일 수 있다.
본 발명의 구성은, 전륜 및 후륜 간의 회전속도 차이에 의한 클러치의 슬립시, 클러치슬립량과 클러치전달토크에 대한 함수에 의해 클러치의 손상도를 누적하여 구하며, 상기 누적하여 구해진 손상도와 해당 클러치 기준손상도의 차이와, 상기 클러치를 회전시키는 입력축회전수 및 상기 클러치 기준수명회전수에 대한 함수에 의해 상기 클러치의 현재 수명을 예측하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 클러치의 기준손상도보다 더 크거나 작은 누적 손상도에 대해서 클러치의 내구수명에서 가감하여 클러치의 수명을 예측하게 됨으로써, 클러치의 실제 내구수명을 보다 정확하게 인지하게 되고, 이로 인해 클러치의 파손 위험을 방지하는 것은 물론, 총륜구동시스템에서의 동력전달성능을 향상시키게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 클러치 수명 판단방법의 흐름을 설명하기 위한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 클러치 수명 판단방법의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 총륜구동 차량의 클러치 수명 판단방법은 크게, 손상도 확보단계(S10)와, 수명 예측단계(S20)를 포함하여 구성된다.
도 1을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 전륜 및 후륜 간의 회전속도 차이에 의한 클러치의 슬립시, 클러치슬립량과 클러치전달토크에 대한 함수에 의해 클러치의 손상도를 누적하여 구하는 손상도 확보단계(S10); 상기 누적하여 구해진 손상도와 해당 클러치 기준손상도의 차이와, 상기 클러치를 회전시키는 입력축회전수 및 상기 클러치 기준수명회전수에 대한 함수에 의해 상기 클러치의 현재 수명을 예측하는 수명 예측단계(S20);를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 클러치의 슬립 발생시마다 클러치전달토크를 고려하여 손상도를 구하고, 이처럼 구해진 손상도를 지속적으로 누적하여 현재 클러치의 누적된 손상도를 구한다.
따라서, 미리 설정된 클러치의 기준손상도보다 더 크거나 작은 손상도에 대해서 클러치의 내구수명에서 가감하여 클러치의 수명을 예측하게 됨으로써, 클러치의 실제 내구수명을 보다 정확하게 인지하게 되고, 이로 인해 클러치의 파손 위험을 방지하는 것은 물론, 총륜구동시스템에서의 동력전달성능을 향상시키게 되는 것이다.
본 발명에서, 상기 손상도 확보단계(S10)에서는, 상기 클러치의 슬립 발생시, 단위 시간당 클러치슬립량에 대한 단위 시간당 클러치전달토크를 곱하여 손상도를 구하고, 상기 손상도를 계속해서 누적하여 누적된 손상도를 구할 수 있다.
즉, 클러치 손상도 = 단위 시간당 클러치슬립량 * 단위 시간당 클러치전달토크
에 의해 구해지며, 상기와 같이 구해진 클러치 손상도를 슬립 발생시마다 계속해서 누적하여 실시간 손상도를 구하는 것이다.
여기서, 본 발명에서는 클러치슬립량과 클러치전달토크의 다양한 상황조건 별로 내구시험을 수행하여 각 상황별 손상도 데이터를 미리 확보함으로써, 해당 클러치의 단위 시간당 클러치슬립량과 단위 시간당 클러치전달토크를 곱해진 값이 상기 데이터를 통해 손상도로 변환될 수 있는 것이다.
또한, 상기 기준손상도는 클러치의 내구거리를 일정조건(슬립속도, 전달토크 등)에서 시험을 통하여 검증하면서 도출해낼 수 있는 것으로, 상기 시험을 통해 도출된 수치를 손상도로 변환하여 설정될 수 있을 것이며, 이 외에도 다양한 방식을 통해 기준손상도를 설정할 수 있을 것이다.
즉, 기설정된 기준손상도와 실시간 측정되는 누적 손상도를 서로 비교하여, 기준손상도에 비해 누적 손상도가 크거나 작은 경우, 손상도를 가산 또는 감산하여 사용하게 됨으로써, 클러치의 사용상황이 클러치 수명 예측에 적극적으로 반영되는바, 클러치의 실제 내구수명을 보다 정확하게 인지할 수 있게 된다.
본 발명에서, 상기 수명 예측단계(S20)에서는, 상기 누적된 손상도에서 해당 클러치 기준손상도를 가감하여 손상도 차이값을 구하고, 상기 손상도 차이값과 상기 입력축회전수를 곱하며, 상기 곱한 값을 클러치 기준수명회전수에서 감산하여 상기 클러치의 수명을 판단할 수 있다.
즉, 클러치 수명 = 클러치 기준수명회전수 - {(실시간 누적 손상도 - 기준손상도) * 입력축회전수}
로 구할 수 있다.
여기서, 상기 클러치 기준수명회전수는, 신품 클러치에 해당하는 기준수명회전수로서 클러치별로 설정되는 값이며, 상기 입력축회전수는 엔진으로부터 동력이 전달되어 클러치를 회전시킨 입력축의 총 회전수이다.
구체적으로, 상기 수명 예측단계(S20)에서는, 상기 손상도 차이값과 상기 입력축회전수를 곱한 값이 클러치 기준수명회전수에 도달하는 경우, 클러치의 내구한계에 도달한 것으로 판단하여 클러치 교환경고를 발생시킨다.
반면, 상기 손상도 차이값과 상기 입력축회전수를 곱한 값이 클러치 기준수명회전수에 미치지 못하는 경우, 클러치 내구한계에 미치지 못한 것으로 판단하게 되는 것이다.
즉, 상기 입력축회전수와 클러치 기준수명회전수의 회전수를 비교하여 클러치의 내구한계를 판단시, 클러치의 실제 사용상황이 반영된 손상도 차이값을 추가하여 반영함으로써, 클러치의 내구수명을 보다 정확하게 예측하게 되고, 이로 인해 클러치의 교환시기를 보다 정확하게 판단할 수 있게 된다.
다만, 상기 수명 예측단계(S20)에서, 상기 누적된 손상도가 100%에 도달하는 경우, 상기 입력축회전수에 관계없이 클러치 교환경고를 발생시킬 수 있다.
즉, 클러치의 슬립 발생시, 클러치전달토크가 과도하게 상승하는 특정 상황의 경우, 클러치의 손상도가 급격하게 상승하여 누적 손상도가 100%가 되면, 주행에 사용된 입력축회전수가 작아, 상기한 계산에 의해 클러치 기준수명회전수에 도달하지 못하게 되더라도, 클러치는 이미 내구한계에 도달된 것으로 판단하여 클러치의 교환경고를 발생시키게 되는 것이다.
한편, 본 발명은, 전륜 및 후륜 간의 회전속도 차이에 의한 클러치의 슬립시, 클러치슬립량과 클러치전달토크에 대한 함수에 의해 클러치의 손상도를 누적하여 구하며, 상기 누적하여 구해진 손상도와 해당 클러치 기준손상도의 차이와, 상기 클러치를 회전시키는 입력축회전수 및 상기 클러치 기준수명회전수에 대한 함수에 의해 상기 클러치의 현재 수명을 예측하는 제어부;를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 제어부는 ECU일 수 있는 것으로, 상기 제어부에서의 연산을 통해 상기 클러치의 수명을 예측할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
S10 : 손상도 확보단계 S20 : 수명 예측단계

Claims (7)

  1. 전륜 및 후륜 간의 회전속도 차이에 의한 클러치의 슬립시, 클러치슬립량과 클러치전달토크에 대한 함수에 의해 클러치의 손상도를 누적하여 구하는 손상도 확보단계;
    상기 누적하여 구해진 손상도와 해당 클러치 기준손상도의 차이와, 상기 클러치를 회전시키는 입력축회전수 및 클러치 기준수명회전수에 대한 함수에 의해 상기 클러치의 현재 수명을 예측하는 수명 예측단계;를 포함하고,
    상기 수명 예측단계에서는,
    상기 누적된 손상도에서 해당 클러치 기준손상도를 가감하여 손상도 차이값을 구하고, 상기 손상도 차이값과 상기 입력축회전수를 곱하며, 상기 곱한 값을 클러치 기준수명회전수에서 감산하는 하기의 수식으로 상기 클러치의 수명을 판단하는 것을 특징으로 하는 총륜구동 차량의 클러치 수명 판단방법.
    클러치 수명 = 클러치 기준수명회전수 - {(실시간 누적 손상도 - 기준손상도) * 입력축회전수}
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 손상도 확보단계에서는,
    상기 클러치의 슬립 발생시, 단위 시간당 클러치슬립량에 대한 단위 시간당 클러치전달토크를 곱하여 손상도를 구하고, 상기 손상도를 계속해서 누적하여 누적된 손상도를 구하는 것을 특징으로 하는 총륜구동 차량의 클러치 수명 판단방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 수명 예측단계에서, 상기 손상도 차이값과 상기 입력축회전수를 곱한 값이 클러치 기준수명회전수에 도달하는 경우, 클러치 교환경고를 발생시키는 것을 특징으로 하는 총륜구동 차량의 클러치 수명 판단방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 수명 예측단계에서, 상기 누적된 손상도가 100%에 도달하는 경우, 상기 입력축회전수에 관계없이 클러치 교환경고를 발생시키는 것을 특징으로 하는 총륜구동 차량의 클러치 수명 판단방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 클러치 기준수명회전수는, 신품 클러치에 해당하는 기준수명회전수인 것을 특징으로 하는 총륜구동 차량의 클러치 수명 판단방법.
  7. 전륜 및 후륜 간의 회전속도 차이에 의한 클러치의 슬립시, 클러치슬립량과 클러치전달토크에 대한 함수에 의해 클러치의 손상도를 누적하여 구하며, 상기 누적하여 구해진 손상도와 해당 클러치 기준손상도의 차이와, 상기 클러치를 회전시키는 입력축회전수 및 클러치 기준수명회전수에 대한 함수에 의해 상기 클러치의 현재 수명을 예측하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 누적된 손상도에서 해당 클러치 기준손상도를 가감하여 손상도 차이값을 구하고, 상기 손상도 차이값과 상기 입력축회전수를 곱하며, 상기 곱한 값을 클러치 기준수명회전수에서 감산하는 하기의 수식으로 상기 클러치의 수명을 판단하는 것을 특징으로 하는 총륜구동 차량의 클러치 수명 판단장치.
    클러치 수명 = 클러치 기준수명회전수 - {(실시간 누적 손상도 - 기준손상도) * 입력축회전수}
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