KR101824675B1 - 클러치 고착 진단 방법 및 장치 - Google Patents

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콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
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Abstract

본 발명은 클러치 고착 진단 방법 및 장치에 관한 것으로서, 제어부가, 엔진으로부터 변속기로 공급되는 동력을 단속하는 클러치의 체결을 위한 설정 범위로 클러치를 위치시키기 위해 클러치 엑추에이팅 모터를 구동시키는 단계, 제어부가, 구동되는 클러치 엑추에이팅 모터의 동작 전류를 피드백 받는 단계, 및 클러치가 설정 범위에 위치한 경우로서 피드백 받은 동작 전류의 크기가 미리 설정된 기준치 미만인 경우, 제어부가 클러치에 고착이 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

클러치 고착 진단 방법 및 장치{METHOD FOR DIAGNOSING CLUTCH STUCK AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은 클러치 고착 진단 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 변속기에 장착되는 클러치의 동작을 제어할 수 없는 클러치의 고착을 진단하기 위한 클러치 고착 진단 방법 및 장치에 관한 것이다.
변속기는 차량 등에 탑재되어 엔진 또는 모터와 같은 회전력 발생 수단을 통해 적절한 크기의 회전속도 및 토크를 발생시키기 위한 장치를 의미한다. 이러한 변속기는 운전자의 매뉴얼 조작에 따라 변속이 수행되는 수동 변속기, 및 차속 또는 엔진 부하에 따라 자동으로 변속이 수행되는 자동 변속기로 대변될 수 있으며, 현재는 자동 변속기가 널리 사용되고 있는 추세이다.
이러한 자동 변속기 중 하나로, 두 개의 동력 전달 클러치가 구비된 더블 클러치 변속기(Double Clutch Transmission, DCT)가 개발되어 있다. 더블 클러치 변속기는 엔진으로부터 입력되는 회전력을 두 개의 클러치를 이용하여 두 개의 입력측으로 선택적으로 전달하고, 두 개의 입력측 상에 배치되는 기어의 회전력을 이용하여 변속 후 출력하게 되는 구조를 기반으로 두 개의 클러치가 번갈아 사용되면서 변속이 이루어지기 때문에 변속시에도 동력의 단절이 거의 일어나지 않는 장점을 갖는다.
한편, 이러한 자동 변속기에 있어서, 그 내부에 장착되는 클러치가 체결된 상태로 고정되어 그 동작을 제어할 수 없는 '클러치 고착' 문제가 발생할 수 있다. 이를 테면, 차량이 아이들(idle) 상태에 있는 경우와 같이 클러치가 완전 해제(fully dis-engaged)된 상태여야 하는 상황임에도 변속기 입력축 회전속도가 엔진 회전속도와 유사한 값으로 검출되는 경우에는 클러치가 고착된 상태일 가능성이 있으며, 클러치의 고착 상태에서 차량의 아이들 상태가 해제되어 기어가 체결되는 경우, 차량의 급발진으로 인한 대형 사고를 유발할 가능성이 존재한다.
또한, 종래에는 클러치의 고착 상태를 엔진 시동 이후에만 판단할 수 밖에 없어 클러치 고착에 대한 사후적 조치만이 가능하였던 문제점이 존재하였으며, 이에 따라 클러치 고착을 사전적으로 진단하여 사고를 예방하기 위한 시스템이 요청되고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0089221(2010.08.12 공개)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 변속기에 장착되는 클러치의 고착을 진단하여 사고를 방지하되, 엔진 시동 이후뿐만 아니라 엔진 시동 전에도 클러치 고착을 진단함으로써 클러치 고착에 따른 사고 발생 가능성을 사전에 차단하기 위한 클러치 고착 진단 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 클러치 고착 진단 방법은, 제어부가, 엔진으로부터 변속기로 공급되는 동력을 단속하는 클러치의 체결을 위한 설정 범위로 상기 클러치를 위치시키기 위해 클러치 엑추에이팅 모터를 구동시키는 단계, 상기 제어부가, 상기 구동되는 클러치 엑추에이팅 모터의 동작 전류를 피드백 받는 단계, 및 상기 클러치가 상기 설정 범위에 위치한 경우로서 상기 피드백 받은 동작 전류의 크기가 미리 설정된 기준치 미만인 경우, 상기 제어부가 상기 클러치에 고착이 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 기준치는, 상기 클러치에 고착이 발생하지 않은 정상 상태에서 상기 클러치를 상기 설정 범위로 위치시키기 위해 필요한 상기 클러치 엑추에이팅 모터의 동작 전류 크기인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 클러치 고착 진단 장치는, 엔진으로부터 변속기로 공급되는 동력을 단속하는 클러치, 상기 클러치의 체결 및 해제를 제어하는 클러치 엑추에이팅 모터, 및 상기 클러치의 체결을 위한 설정 범위로 상기 클러치를 위치시키기 위해 상기 클러치 엑추에이팅 모터를 구동시키고, 상기 구동되는 클러치 엑추에이팅 모터의 동작 전류를 피드백 받으며, 상기 클러치가 상기 설정 범위에 위치한 경우로서 상기 피드백 받은 동작 전류의 크기가 미리 설정된 기준치 미만인 경우, 상기 클러치에 고착이 발생한 것으로 판단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 기준치는, 상기 클러치에 고착이 발생하지 않은 정상 상태에서 상기 클러치를 상기 설정 범위로 위치시키기 위해 필요한 상기 클러치 엑추에이팅 모터의 동작 전류 크기인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 클러치는 듀얼 클러치 변속기(DCT: Dual Clutch Transmission)에 탑재되는 듀얼 클러치인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 클러치의 고착 상태를 조기에 진단하여 클러치 고착에 따른 사고를 사전에 방지할 수 있고, 클러치 고착을 진단하기 위한 별도의 추가적인 부품 없이 클러치 엑추에이팅 모터의 동작 전류를 피드백 받아 클러치 고착을 진단하는 고착 진단 로직만을 적용함으로써 보다 경제적이고 실효적으로 클러치 고착을 진단할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 고착 진단 장치를 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 고착 진단 장치에서 클러치 결합 및 해제 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 고착 진단 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 고착 진단 방법에서 클러치의 위치 및 클러치 엑추에이팅 모터의 동작 전류 간의 관계를 도시한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 클러치 고착 진단 방법 및 장치의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 고착 진단 장치를 설명하기 위한 블록구성도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 고착 진단 장치에서 클러치 결합 및 해제 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 고착 진단 장치는 클러치(10), 클러치 엑추에이팅 모터(20) 및 제어부(30)를 포함할 수 있고, 클러치(10)는 가압 부재(11), 탄성 부재(13), 압력판(15), 클러치 디스크(17) 및 플라이 휠(19)을 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 클러치(10)는 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 듀얼 클러치 변속기에 탑재되는 듀얼 클러치를 예시로서 설명하지만 이에 한정되지 않으며, 자동 변속기 및 무단 변속기 등의 다양한 변속기에 탑재되는 클러치로 구현될 수도 있다.
클러치(10)는 엔진으로부터 변속기로 공급되는 동력을 단속할 수 있다. 이를 위해 클러치(10)는 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 가압 부재(11), 탄성 부재(13), 압력판(15), 클러치 디스크(17) 및 플라이 휠(19)을 포함할 수 있다. 가압 부재(11)는 릴리스 베어링(Release Bearing) 또는 스러스트 베어링(Thrust Bearing)으로 구현될 수 있고, 탄성 부재(13)는 다이어프램 스프링(Diaphragm Spring)으로 구현될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
클러치 엑추에이팅 모터(20)는 후술할 제어부(30)에 의해 제어되어 클러치(10)의 체결 및 해제를 제어할 수 있으며, 제어부(30)는 별도의 모터 구동 드라이버(미도시)를 통해 클러치 엑추에이팅 모터(20)의 구동을 제어할 수 있다. 클러치 엑추에이팅 모터(20)는 스크류 샤프트(Screw Shaft), 스크류 넛(Screw Nut)을 통해 가압 부재(11)와 기계적으로 연결된 구조로 설계될 수 있으며, 이에 따라 클러치 엑추에이팅 모터(20)의 회전 운동이 직선 운동으로 변환되어 가압 부재(11)를 가압할 수 있다.
상기와 같은 클러치(10) 및 클러치 엑추에이팅 모터(20)의 구성에 기초하여 클러치(10)의 체결 및 해제 동작을 도 2 및 도 3을 참조하여 간략히 설명한다.
도 2는 클러치 엑추에이팅 모터(20)가 오프되어 클러치(10)가 해제된 상태를 도시하고 있다. 제어부(30)가 클러치 엑추에이팅 모터(20)를 구동시키는 경우, 스크류 샤프트 및 스크류 넛을 통해 클러치 엑추에이팅 모터(20)의 회전 운동이 직선 운동으로 변환되어 가압 부재(11)를 가압하게 되며, 가압 부재(11)에 의해 탄성 부재(13) 및 압력판(15)이 일방향으로 가압되어 클러치 디스크(17) 및 플라이 휠(19)이 결합됨으로써 클러치(10)가 체결된다. 도 3은 클러치 엑추에이팅 모터(20)가 구동되어 클러치(10)가 체결된 상태를 도시하고 있다. 본 실시예는 가압 부재(11) 및 탄성 부재(13)를 가압하여 클러치(10)를 설정 범위로 위치시키기 위해 요구되는 클러치 엑추에이팅 모터(20)의 동작 전류를 기반으로 클러치(10)의 고착을 진단하는 것을 특징으로 하며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.
제어부(30)가 클러치 엑추에이팅 모터(20)를 오프시키는 경우, 탄성력에 의해 탄성 부재(13)가 원상태로 복귀하여 클러치 디스크(17) 및 플라이 휠(19)이 이격됨으로써 클러치(10)가 해제된다.
한편, 본 실시예에서는 듀얼 클러치 변속기를 예시로 설명하여 클러치 엑추에이팅 모터(20)의 구동 시 클러치(10)가 체결되고 클러치 엑추에이팅 모터(20)의 오프시 클러치(10)가 해제되는 구성으로 설명하였으나, 실시예에 따라서는 클러치 엑추에이팅 모터(20)의 구동에 따른 클러치(10)의 체결 및 해제가 본 실시예에 따른 동작과 반대로 수행되도록 구현될 수도 있다.
본 실시예는 전술한 클러치(10)의 정상 동작 과정에서 발생할 수 있는 클러치(10)의 고착을 진단하는 것을 그 특징적 구성으로 하며, 이하에서는 클러치(10)의 고착을 진단하는 구성을 제어부(30)의 동작을 중심으로 구체적으로 설명한다.
제어부(30)는 클러치(10)의 체결을 위한 설정 범위로 클러치(10)를 위치시키기 위해 클러치 엑추에이팅 모터(20)를 구동시키고, 구동되는 클러치 엑추에이팅 모터(20)의 동작 전류를 피드백 받으며, 클러치(10)가 설정 범위에 위치한 경우로서 피드백 받은 동작 전류의 크기가 미리 설정된 기준치 미만인 경우, 클러치(10)에 고착이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
이때, 기준치는 클러치(10)에 고착이 발생하지 않은 정상 상태에서 클러치(10)를 설정 범위로 위치시키기 위해 필요한 클러치 엑추에이팅 모터(20)의 동작 전류 크기를 의미하며, 실험적 결과에 기초하여 다양하게 설계되어 제어부(30)에 미리 설정되어 있을 수 있다.
이하에서는 제어부(30)가 클러치(10)의 고착을 진단하는 과정을 도 4 및 도 5를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 고착 진단 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 고착 진단 방법에서 클러치의 위치 및 클러치 엑추에이팅 모터의 동작 전류 간의 관계를 도시한 예시도이다.
도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 클러치 고착 진단 방법을 설명하면, 먼저 제어부(30)는 클러치(10)의 체결을 위한 설정 범위로 클러치(10)를 위치시키기 위해 클러치 엑추에이팅 모터(20)를 구동시킨다(S10). 여기서 설정 범위는 클러치(10)의 고착을 진단하기 위해 클러치(10)를 위치시키기 위한 목표 위치를 의미하고, 설계자의 실험적 결과에 기초하여 다양하게 설계되어 제어부(30)에 미리 설정될 수 있으며, 특정 임계값을 미리 설정하여 상기 특정 임계값 이상의 위치로 클러치(10)를 위치시키는 실시예로 구현될 수 있다.
이어서, 제어부(30)는 구동되는 클러치 엑추에이팅 모터(20)의 동작 전류를 피드백 받는다(S20).
이어서, 제어부(30)는 클러치(10)가 설정 범위에 위치한 경우로서 S20 단계에서 피드백 받은 동작 전류의 크기가 미리 설정된 기준치 미만인 경우(S30), 클러치(10)에 고착이 발생한 것으로 판단하고(S40), 그 외의 경우에는 클러치(10)가 정상 상태인 것으로 판단한다(S50). 기준치는 클러치(10)에 고착이 발생하지 않은 정상 상태에서 클러치(10)를 설정 범위로 위치시키기 위해 필요한 클러치 엑추에이팅 모터(20)의 동작 전류 크기를 의미하며, 실험적 결과에 기초하여 다양하게 설계되어 제어부(30)에 미리 설정되어 있을 수 있다.
구체적으로, 클러치(10)가 정상 상태에 있는 경우, 클러치(10)를 체결시키기 위한 목표 위치가 증가할수록 탄성 부재(13)의 반력(Reaction Force)이 증가하기 때문에(훅(Hook)의 법칙), 클러치(10)를 체결시키기 위한 목표 위치 및 클러치 엑추에이팅 모터(20)의 동작 전류의 크기는 도 5에 도시된 것과 같이 비례적인 관계에 있다. 반면, 클러치(10)가 고착 상태에 있는 경우, 탄성 부재(13)의 반력은 클러치 엑추에이팅 모터(20)의 동작 전류에 영향을 미치지 않으며, 따라서 S10 단계 및 S20 단계에서 구동되는 클러치 엑추에이팅 모터(20)는 외부의 부하, 즉 탄성 부재(13)의 반력이 미치지 않는 상태에서 구동되기 때문에 그 동작 전류는 탄성 부재(13)의 반력이 미치는 정상 상태에서의 클러치 엑추에이팅 모터(20)의 동작 전류보다 작은 값을 갖게 된다.
이에 따라, 본 실시예에서는 클러치(10)를 설정 범위로 위치시키기 위해 요구되는 클러치 엑추에이팅 모터(20)의 동작 전류 크기를 기준치로 미리 설정해 두고, 클러치(10)를 설정 범위로 위치시키는 과정에서 클러치 엑추에이팅 모터(20)로부터 동작 전류를 피드백 받아 그 크기가 기준치 미만이면 클러치 엑추에이팅 모터(20)가 탄성 부재(13)의 반력을 받지 않고 동작하고 있는 것으로 판단할 수 있으므로 클러치(10)에 고착이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
한편, 본 실시예의 제어부(30)는 클러치(10)에 고착이 발생한 것으로 판단한 경우, 클러스터 유닛 상의 디스플레이 또는 스피커 등을 통해 운전자에게 클러치(10)의 보수가 필요함을 시청각적으로 경고할 수 있다.
전술한 것과 같이 본 실시예에 따른 클러치(10)는 듀얼 클러치 변속기에 탑재되는 듀얼 클러치로 구현될 수 있다. 이에 따라 본 실시예에 따른 클러치 고착 진단 방법은 체결 상태에 있는 클러치 및 해제 상태에 있는 클러치 모두에 대하여 그 고착을 진단하기 위해 적용될 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 클러치 고착 진단 방법은 엔진의 시동 ON 및 OFF와 무관하게 클러치 엑추에이팅 모터(20)의 동작 전류를 이용하는 방식을 이용하여 클러치(10)의 고착을 진단함으로써, 엔진 시동 이후뿐만 아니라 엔진 시동 이전이라도 클러치(10)의 고착 상태를 검출할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 클러치의 고착 상태를 조기에 진단하여 클러치 고착에 따른 사고를 사전에 방지할 수 있고, 클러치 고착을 진단하기 위한 별도의 추가적인 부품 없이 클러치 엑추에이팅 모터의 동작 전류를 피드백 받아 클러치 고착을 진단하는 고착 진단 로직만을 적용함으로써 보다 경제적이고 실효적으로 클러치 고착을 진단할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 클러치
11: 가압 부재
13: 탄성 부재
15: 압력판
17: 클러치 디스크
19: 플라이 휠
20: 클러치 엑추에이팅 모터
30: 제어부

Claims (5)

  1. 제어부가, 엔진으로부터 변속기로 공급되는 동력을 단속하는 클러치의 체결을 위한 설정 범위로 상기 클러치를 위치시키기 위해 클러치 엑추에이팅 모터를 구동시키는 단계;
    상기 제어부가, 상기 구동되는 클러치 엑추에이팅 모터의 동작 전류를 피드백 받는 단계; 및
    상기 클러치가 상기 설정 범위에 위치한 경우로서 상기 피드백 받은 동작 전류의 크기가 미리 설정된 기준치 미만인 경우, 상기 제어부가 상기 클러치에 고착이 발생한 것으로 판단하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 클러치는, 가압 부재, 탄성 부재, 압력판, 클러치 디스크 및 플라이 휠을 포함하고,
    상기 클러치는, 상기 클러치 엑추에이팅 모터의 구동에 의해 가압되는 상기 가압 부재에 의해 상기 탄성 부재 및 상기 압력판이 일방향으로 가압되어 상기 클러치 디스크 및 상기 플라이 휠이 결합됨으로써 체결되고,
    상기 클러치는, 상기 클러치 엑추에이팅 모터가 오프됨에 따라 탄성력에 의해 상기 탄성 부재가 원상태로 복귀하여 상기 클러치 디스크 및 상기 플라이 휠이 이격됨으로써 해제되고,
    상기 기준치는, 상기 클러치에 고착이 발생하지 않아 상기 클러치의 체결 시 상기 클러치 엑추에이팅 모터에 상기 탄성 부재의 반력이 미치는 정상 상태에서 상기 클러치를 상기 설정 범위로 위치시키기 위해 필요한 상기 클러치 엑추에이팅 모터의 동작 전류 크기이고,
    상기 판단하는 단계에서, 상기 제어부는,
    상기 피드백 받은 동작 전류의 크기가 상기 기준치 미만인 경우, 상기 클러치의 체결 시 상기 클러치 엑추에이팅 모터에 상기 탄성 부재의 반력이 미치지 않는 것으로 판단하여 상기 클러치에 고착이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 클러치 고착 진단 방법.
  2. 삭제
  3. 엔진으로부터 변속기로 공급되는 동력을 단속하는 클러치;
    상기 클러치의 체결 및 해제를 제어하는 클러치 엑추에이팅 모터; 및
    상기 클러치의 체결을 위한 설정 범위로 상기 클러치를 위치시키기 위해 상기 클러치 엑추에이팅 모터를 구동시키고, 상기 구동되는 클러치 엑추에이팅 모터의 동작 전류를 피드백 받으며, 상기 클러치가 상기 설정 범위에 위치한 경우로서 상기 피드백 받은 동작 전류의 크기가 미리 설정된 기준치 미만인 경우, 상기 클러치에 고착이 발생한 것으로 판단하는 제어부;
    를 포함하되,
    상기 클러치는, 가압 부재, 탄성 부재, 압력판, 클러치 디스크 및 플라이 휠을 포함하고,
    상기 클러치는, 상기 클러치 엑추에이팅 모터의 구동에 의해 가압되는 상기 가압 부재에 의해 상기 탄성 부재 및 상기 압력판이 일방향으로 가압되어 상기 클러치 디스크 및 상기 플라이 휠이 결합됨으로써 체결되고,
    상기 클러치는, 상기 클러치 엑추에이팅 모터가 오프됨에 따라 탄성력에 의해 상기 탄성 부재가 원상태로 복귀하여 상기 클러치 디스크 및 상기 플라이 휠이 이격됨으로써 해제되고,
    상기 기준치는, 상기 클러치에 고착이 발생하지 않아 상기 클러치의 체결 시 상기 클러치 엑추에이팅 모터에 상기 탄성 부재의 반력이 미치는 정상 상태에서 상기 클러치를 상기 설정 범위로 위치시키기 위해 필요한 상기 클러치 엑추에이팅 모터의 동작 전류 크기이고,
    상기 제어부는, 상기 피드백 받은 동작 전류의 크기가 상기 기준치 미만인 경우, 상기 클러치의 체결 시 상기 클러치 엑추에이팅 모터에 상기 탄성 부재의 반력이 미치지 않는 것으로 판단하여 상기 클러치에 고착이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 클러치 고착 진단 장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 클러치는 듀얼 클러치 변속기(DCT: Dual Clutch Transmission)에 탑재되는 듀얼 클러치인 것을 특징으로 하는 클러치 고착 진단 장치.
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