KR102631945B1 - 차량 전동 체인을 보호하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1 운동학적 체인(5)과 제2 운동학적 체인(6) 사이에 배치된 클러치(3)를 포함하는 차량(1)을 위한 전달 체인(2)을 통해 토크를 전달하기 위한 방법에 관한 것으로서, 상기 클러치(3)의 개방 상태에서 상기 전달 체인(2)의 사용 상황은 상기 전달 체인(2)의 적어도 하나의 제1 상태 변수를 적어도 하나의 검출 임계값(detection threshold)과 비교함으로써 결정되고, 상기 제2 전달 체인(6)의 제2 상태 변수는 상기 제2 상태 변수가 상기 비교의 결과에 따른 제한 값(limit value)보다 작거나 동일하게 되는 방식으로 조절된다.

Description

차량 전동 체인을 보호하기 위한 방법

본 발명은, 특히 차량에서, 구동 트레인(drivetrain)의 요소들을 보호하기 위한 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 기계적 동력-전달 구동 트레인은, 예를 들어 연소 엔진과 같은 기계적 동력원에 의해, 동력을 공급하도록 의도된 제1 전달 시퀀스(first transmission sequence)를, 예를 들어 차량의 구동 바퀴들에 연결된 기어박스를 포함하는, 기계적 동력을 소비하도록 의도된 제2 전달 시퀀스에 연결하는 클러치를 포함한다.

그러나, 구동 트레인의 사용의 특정한 상황에서, 제1 전달 시퀀스는 그 구동 역할을 수행할 수 없을 수 있다.

이러한 사용의 상황(context of use)은 사용의 예외적인 상황 중에 직면할 수 있다.

사용의 예외적인 상황의 일 예는 엔진을 시동시키시 위해 필요한 최소 충전량 아래로 방전된 차량의 전기 배터리에 기인한다.

그러면, 차량에 제공된 시동 시스템은 엔진 작동을 얻을 수 없다. 그러면, 운전자는 일반적으로 차량을 경사로에서 아래쪽으로 밀거나 또는 다른 차량을 사용하여 견임함으로써 소위 "범프 시동(bump start)"을 수행하기를 원한다. 이에 따라, 차량이 이동할 때, 바퀴들로부터 엔진으로, 즉 제2 전달 시퀀스로부터 제1 전달 시퀀스를 향해 전달되는, 차량에 의해 축적된 운동 에너지를 사용하여 엔진이 강제로 시동된다. 그러나, 이러한 방법은 임의의 차량 시동 파라미터들에 대한 제어가 없기 때문에 구동 트레인을 많은 오류들에 노출시킨다. 특히, 운전자가 적합하지 않은 기어에 맞물리게 하고, 클러치를 너무 빨리 해제하며, 특히 차량이 경사면에서 아래쪽으로 구동될 때, 차량에 너무 많은 운동 에너지를 공급하려고 시도할 수 있는 위험이 있다.

차량의 속도 때문에, 토크가 클러치의 폐쇄를 채택할 때 충격과 충돌이 구동 트레인으로 전달된다. 적합하지 않은 시동 방법은 전달 시퀀스들에 연결된 요소들과, 노크-온 효과(knock-on effect)를 통해, 차량 구동 트레인의 임의의 요소, 특히 클러치, 서스펜션, 변속기 샤프트, 등의 조기 파손 및 마모를 초래한다.

구동 트레인을 보존하기 위해 고정 임계값(threshold)에 따라 발생된 토크를, 특히 예외적인 상황들에서, 제한하기 위해 제어 장치에 의해 제어되는 클러치를 포함하며 모니터링 장치를 구비하는 자동 기어박스를 보호하기 위한 방법들은 알려져 있다.

그럼에도 불구하고, 수동, 반자동 또는 자동 클러치를 갖춘 구동 트레인들은 사용의 상황을 평가할 수 있는 모니터링 시스템들과 이와 연관된 신속한 예측 보호 방법을 구비하지 않는다.

따라서, 본 발명의 목적은, 특히 사용의 예외적인 상황 중에 클러치의 입력 측에서 토크 또는 회전 속도를 감소시키기 위해 차량의 속도를 조절함으로써, 그리고 구동 트레인의 요소들이 파괴되거나 손상되는 것을 방지하기 위해 예측 방식으로, 클러치 결합 시점에 구동 트레인을 통해 전달되는 토크의 최대값을 조절함으로써, 수동, 반자동 또는 자동 클러치와 관련된 단점들을 완화시키는 것이다.

전술한 바에 비추어, 본 발명의 주제는 제1 전달 시퀀스(transmission sequence)와 제2 전달 시퀀스 사이에 배치된 클러치를 포함하는 차량의 구동 트레인(drivetrain)을 통해 토크를 전달하기 위한 방법으로서, 상기 클러치의 개방 상태에서 상기 구동 트레인의 사용의 상황(context of use)은 상기 구동 트레인의 적어도 제1 상태 변수를 적어도 하나의 검출 임계값(detection threshold)과 비교함으로써 결정되고, 상기 제2 전달 시퀀스의 제2 상태 변수는 상기 제2 상태 변수가 상기 비교의 결과에 따른 제한 값(limit value)보다 작거나 동일하게 되는 방식으로 조절된다.

바람직하게는, 상기 제1 전달 시퀀스는 추진 유닛을 포함한다.

유리하게는, 상기 제1 상태 변수는 상기 추진 유닛의 속도를 포함한다. 사용 상황은 엔진의 속도가 엔진의 속도를 위한 최소값을 포함하는 검출 임계값보다 낮을 때 결정된다.

일 실시예에 따르면, 상기 제2 상태 변수는 상기 제2 전달 시퀀스의 구성요소에 가해진 제동에 의해 조절된다.

일 실시예에서, 상기 제1 전달 시퀀스로 검출 토크 값을 포함하는 검출 임계값보다 높은 유효 동적 토크(effective dynamic torque)를 전달하기 쉬운 경우에, 상기 제2 전달 시퀀스의 속도가 조절되며, 상기 제1 상태 변수는, 상기 제2 전달 시퀀스에 연결된 기어박스 내의 맞물린 기어와 함께 상기 클러치의 폐쇄를 통해 유효 동적 토크를 포함한다.

유리하게는, 상기 유효 동적 토크의 값은 상기 제2 전달 시퀀스의 구동에 의해 발생된 유효 동적 토크의 값과 상기 클러치에서의 마찰 토크의, 시간에 대한, 도함수(derivative)로 곱해진 상기 제1 전달 시퀀스의 관성의 값을 합산함으로써 계산되고, 상기 제한 값은 상기 차량의 측정된 속도에 따라 맵(map)으로부터 추출된, 유효 동적 토크를 위한 최대 허용 값을 안전 계수(factor of safety)로 곱함으로써 결정되며, 상기 유효 동적 토크의, 시간에 대한, 도함수가 계산된다.

상기 제1 상태 변수는 선택된 기어비(gear ratio)를 더 포함할 수 있으며, 상기 차량은 후진 기어비가 선택된 경우에 제동될 수 있다.

바람직하게는, 상기 클러치는 상기 클러치 폐쇄를 조절하기 위한 수단을 포함하며, 상기 제2 상태 변수의 조절에 뒤이어 상기 클러치가 점진적으로 폐쇄된다.

유리하게는, 상기 제1 상태 변수는 수평면에 대한 차량의 경사 각도를 포함하며, 상기 각도는 경사 각도 검출 임계값과 비교된다.

본 발명은 또한 방법과 관련되며, 여기서 상기 제1 상태 변수는, 상기 클러치가 폐쇄된 때, 상기 제1 및 제2 전달 시퀀스들의 회전 속도들의 차이의 절대값을 계산하고 뒤이어 상기 차이를 미리 결정된 길이의 시간에 걸친 미끄러짐(slip)에 대한 임계값과 비교함으로써 상기 클러치와 연관된 마모의 상태를 포함한다.

본 발명은 첨부된 도면들에 의해 도시된 비제한적인 예들을 통한 다수의 실시예들의 상세한 설명으로부터 더 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 동력-전달 구동 트레인을 포함하는 차량을 개략적으로 도시하며;
도 2는 본 발명에 따른 토크 전달 장치의 실행의 일 예를 도시한다.

도 1을 참조하면, 클러치(3)를 포함하는 동력-전달 구동 트레인(2)을 포함하는 차량(1)이 도시된다.

제1 실시예에서, 상기 클러치(3)는 운전자에 의해 인간-기계 인터페이스, 예를 들어 클러치 페달(4)을 통해 수동으로 작동된다.

제2 실시예에서, 상기 클러치(3)는 자동 또는 반자동 제어 시스템에 의해 작동된다.

상기 동력-전달 구동 트레인은 기계적 동력을 제공 또는 소비할 수 있는 제1 전달 시퀀스(transmission sequence)(5)와 제2 전달 시퀀스(6), 및 전자 제어 유닛(7)을 포함한다.

상기 전자 제어 유닛(7)은 물리적 측정 센서들과 원격 또는 전용 시스템 간 통신 네트워크 사이의 연결을 설립한다. 상기 전자 제어 유닛(7)은 예를 들어 프로세서를 포함하는 자동차용 컴퓨터로 형성된 컴퓨터(7)를 포함한다.

상기 제1 전달 시퀀스(5)는 엔진(8), 예를 들어 연소 엔진(8), 전달 요소들(transmission elements)(9), 및 제1 전달 샤프트(11)에 연결된 부속품들(accessories)(10)을 포함한다.

상기 엔진 부속품들(10)은 공기-조화 압축기와 교류 발전기를 포함할 수 있다. 상기 전달 요소들(9)과 부속품들(10)은 상기 제1 전달 샤프트(11)에 의해 구동되는 방식으로 전환될 수 있다.

상기 전달 요소들(9)은 크랭크 샤프트를 포함하고 특히 단계적으로 감소하는(stepdown) 기어비(gear ratio)들을 가진 다양한 구동 트레인 요소들, 예컨대 벨트들 또는 기어들을 제공한다. 상기 전달 요소들(9)은 엔진이 작동될 때 상기 엔진(8)으로부터 유래하거나 또는 엔진이 작동하지 않을 때 바퀴들(R1, R2)로부터 유래한 토크를 상기 제1 전달 샤프트(11)를 통해 전달한다.

물론, 상기 제1 전달 시퀀스(5)는 전달 요소들(9)로서의 역할을 하는 하나 이상의 요소들을 포함할 수 있다.

상기 컴퓨터(7)는 버스(bus)(12)를 통해 엔진(8)을 작동시킨다.

상기 제1 전달 샤프트(11)에 장착된 요소들은 전달 요소들(9), 엔진 부속품들(10), 및 엔진(8)을 포함한다. 상기 제1 전달 샤프트(11)에 대한 이 요소들의 관성모멘트는 컴퓨터(7) 내에 저장됨으로써, 컴퓨터(7)는 유효 동적 토크(effective dynamic torque)와 시간에 대한 엔진(8)의 속도의 도함수에 의해 곱해진 제1 전달 시퀀스의 관성의 값의 합과 동일한 유효 동적 토크를 결정하기 위해 전달 요소들(9)의 전환 상태(switching status)에 따라 제1 전달 시퀀스(5)의 관성모멘트를 결정한다.

상기 통신 버스(communication bus)(12)는, 기어박스 내의 기어의 결합에 관련하여, 차량(1)의 속도와 기어박스(14)의 상태가 컴퓨터(7)에 알려지도록 차량(1)의 다른 구성요소들에 연결된다.

상기 통신 버스(12)는 예를 들어 CAN 버스이다.

상기 제2 기계적 동력 전달 시퀀스(6)는 제2 전달 샤프트(13)에 장착된 기계적-동력 소비 장치를 포함한다.

상기 기계적-동력 소비 장치는 차량(1)의 바퀴들(R1, R2)을 구동시키는 기어박스(14)를 포함한다.

제1 실시예에서, 상기 기어박스(14)는 수동 기어박스이다.

제2 실시예에서, 상기 기어박스(14)는 자동 또는 반자동 기어박스이다.

회전-속도 센서(15)는 제2 전달 샤프트(13)의 회전 속도를 측정하고 그 회전 속도를 컴퓨터(7)로 전송하기 위해 제2 전달 샤프트(13)에 장착된다.

상기 클러치(3)가 폐쇄 위치에 있을 때, 엔진(8)에 의해 발생된 기계적 동력이 기어박스(14)로 전달되도록 상기 제1 전달 시퀀스(5)의 제1 전달 샤프트(11)는 클러치(3)의 입력 측에 연결되고 상기 제2 전달 시퀀스(6)의 제2 전달 샤프트(13)는 클러치(3)의 출력 측에 연결된다.

상기 클러치 페달(4)을 위한 위치 센서(16)는 페달(4)의 위치를 컴퓨터(7)로 전달한다.

상기 센서(16)에 의해 등록된 위치 값이 폐쇄 임계값(closure threshold)보다 높은 경우에, 상기 컴퓨터(7)는 클러치(3)가 개방된 것으로 간주한다. 그렇지 않은 경우에, 상기 클러치(3)는 폐쇄된 것으로 간주된다.

상기 폐쇄 임계값은 클러치(3)의 유형에 따라 경험적으로 결정된다.

하나의 사용 상황에서, 운전 중 차량에서 엔진(8)이 꺼질 수 있다. 그러면, 바퀴들(R1, R2)은, 제2 전달 시퀀스(6)로부터, 운동 에너지와, 제1 전달 시퀀스(5)의 회전 속도 및 토크를 공급하는, 제1 전달 샤프트(11)의 각각의 요소의 관성 성분과 연관된 관성 토크를 전달하며, 이는 클러치(3)의 폐쇄 시에 유효할 것이다. 상기 클러치(3)의 폐쇄 시에, 바퀴들(R1, R2)의 회전에 의해 공급되는 토크와 관성 토크(inertial torque)를 결합한 충격 토크(impact torque)가 시스템을 통해 이동한다.

차량(1)에 의해 획득된 운동 에너지는, 클러치(3)를 통한 결합의 점진성(progressivity)의 결여는 매우 짧은 시간 동안에 에너지를 전달하기 때문에, 차량(1)의 속도가 높은 경우 그리고 클러치가 수동 클러치인 경우 클러치(3)의 제어되지 않은 폐쇄가 있을 때 제2 전달 시퀀스(6)를 통해 특히 상당한 충격 토크로 변환된다.

차량(1)의 속도가 너무 높은 경우에, 신속한 폐쇄는 예를 들어 전달 시퀀스들의 요소들, 동력 유닛 장착부들, 토크-흡수 연결 로드들 또는 기계적 타이밍 시스템(벨트, 텐셔너(tensioner), 체인, 등)의 비틀림 또는 파손을 초래하는 위험을 수반한다.

반대로, 클러치(3)가 맞물리는데(또는 결합되는데) 소비된 시간이 더 길수록, 관성 토크는 더 낮아진다. 따라서, 전달되는 토크는 구동 트레인(2)에 대해 허용되는 제한들에 따라 결정된다.

제1 실시예에서, 수동 기어박스(14)의 경우에, 클러치(3)의 폐쇄는 수동으로 제어된다. 예외적인 상황에서, 운전자는 돌발적으로 클러치 제어 페달(4)을 놓을 수 있다. 그러면, 대략 100 밀리초 내에 구동 트레인의 폐쇄와 제2 전달 시퀀스로부터 제1 전달 시퀀스로의 바퀴들(R1, R2)에 의한 토크의 공급은 차량(1)의 속도가 너무 빠른 경우에 손상을 초래하기 쉬우며 차량의 갑작스럽고 제어되지 않은 제동을 초래하는 충격 토크를 발생시키며, 이는 운전자에게 위험할 수 있다.

제2 실시예에서, 반자동 또는 자동 기어박스(14)의 경우에, 클러치(3)의 폐쇄는 예를 들어 컴퓨터(7)에 의해 제어되고 운전자에 의존하지 않으며, 이는 점진적인 폐쇄가 보장될 수 있다는 것을 의미한다.

상기 동력-전달 구동 트레인(2)은, 마모에 의해 약화되기 때문에 구동 트레인에서 가장 약한 요소가 되기 쉬운 구동 트레인(2)의 요소의 마모의 파라미터를 측정하는 적어도 하나의 마모 센서(17)를 더 포함한다. 예를 들어, 상기 마모 센서(17)는 클러치(3)의 마찰 디스크들의 마찰 라이닝의 온도를 측정한다. 이 경우에 상기 마모 센서(17)는 마찰 라이닝 내부에 원격으로 작동하는 온도 프로브를 포함한다.

상기 전달 시퀀스의 요소들과 엔진 부품들은 실제로 허용되는 토크를 가지며, 이 허용 토크를 넘으면 이들 중 적어도 하나, 가장 약한 요소가 충격 토크에 의해 손상된다.

전달 가능한 토크의 최대 값은 구동 트레인(2)의 요소들의 구성에 따라 본질적으로 알려지거나, 또는 클러치(3)가 개방된 때 구동 트레인(2)의 요소들의 마모 상태에 따라 컴퓨터(7)에 의해 정기적으로 결정된다.

상기 컴퓨터(7)는 구동 트레인(2)이 받아들일 수 있는 최대의 돌발적인 충격 토크를 기록한 "CAT(component impact torque)" 맵(map)을 포함한다. 상기 맵은 클러치(3)에 폐쇄에 의해 구동 트레인(2)으로 전달될 수 있는 최대 토크를 주어진 속도와 연관시키며, CAT 맵을 수정할 수 있다.

상기 엔진(8)과 전달 요소들(9)은 통신 버스(12)를 통해 컴퓨터(9)와 통신함으로써, 엔진(8)에 의해 발생된 실질적인 동적 토크, 엔진(8)의 속도 및 최대 허용 충격 토크가 컴퓨터(7)에게 알려진다.

상기 컴퓨터(7), 속도 센서(15), 위치 센서(16) 및 마모 센서(17)는 동력-전달 구동 트레인을 통해 토크를 전달하기 위한 장치에 통합되며, 상기 컴퓨터(7)는 차량(1)의 상태에 따라 그리고 구동 트레인(2)의, 특히 제1 전달 시퀀스(5)의, 적어도 제1 상태 변수를 적어도 하나의 검출 임계값(detection threshold)과 비교함으로써 동력-전달 구동 트레인(2)의 사용 상황의 유형을 결정하고, 상기 컴퓨터(7)는 제2 전달 시퀀스(6)의 제2 상태 변수가 차량(1)의 속도에 따라 미리 결정된 값보다 작거나 동일하게 되는 방식으로 제2 상태 변수를 조절한다.

상기 검출 임계값 또는 임계값들은 컴퓨터(7) 내에 기록된다.

상기 차량(1)은 정상 상태 또는 사용의 예외적인 상황의 상태 있다. 차량(1)이 사용의 예외적인 상황인 것으로 간주되는지 여부에 따라, 상기 미리 결정된 값은 CAT 맵으로부터 추출되거나 또는 컴퓨터(7)에 의해 저장된 고정 값이다.

이것은 엔진(8), 전달 요소들(9)과 엔진 부속품들(10), 속도 센서(15), 위치 센서(16) 및 마모 센서(17)와 통신할 수 있는 임의의 장치일 수 있다.

추가적으로, 상기 장치는 유효 동적 토크를 계산하기 위해 관성을 저장하고 계산할 수 있으며, 구동 트레인(2)의, 예를 들어 제1 전달 시퀀스(5)의 적어도 제1 상태 변수를 적어도 하나의 검출 임계값과 비교함으로써 클러치(3)의 상태에 따라 동력-전달 구동 트레인의 사용의 예외적인 상황의 유형을 결정하기 위해 CAT 맵을 저장하고 수정할 수 있다.

더욱이, 상기 장치는 제1 전달 시퀀스(3)의 제2 상태 변수를, 제2 전달 시퀀스(3)의 제2 상태 변수가 구동 트레인(3)을 구성하는, 부하를 받는(loaded) 기계적 요소들의 성질과 가능한 마모 상태에 따라 미리 결정된 값보다 작거나 동일하도록 조절할 수 있다. 상기 구동 트레인(2)의 폐쇄 시에 부하를 받는 기계적 요소들의 성질과 마모 거동은 차량(1)의 설계로부터 알려져 있다. 예를 들어, 각각의 요소에 대해, 최대로 허용되는 돌발적인 충격 토크는 경험과 설계-단계 디지털 모델링으로부터 본 기술 분야의 기술자에 의해 알려져 있다.

도 2는 토크 전달 장치의 실행의 일 예를 도시한다.

실행은 단계(20)로 시작될 수 있으며, 이 단계(20)에서 차량(1)은 정상인 것으로 간주될 수 있는 사용 상황인 것으로 간주된다. 그 다음에, 상기 전달 장치는 차량(1)이 엔진 작동 또는 꺼짐에 의해 주차되거나 운전 중일 수 있는 소위 정상적인 사용 방법(normal strategy of use)을 채택한다. 상기 클러치가 개방된 경우에, 상기 제2 전달 시퀀스(6)는 엔진(8)으로부터 기계적 동력을 받지 않는다. 상기 클러치의 입력 측에 공급된 동적 토크는 엔진(8)에 의해 공급되는 토크와 제1 전달 시퀀스에 연결된 요소들(8, 9, 10, 11)의 관성 토크의 합과 동일하다.

상기 토크 전달 장치는, 단계들(D1 내지 D7)을 통해, "범프 시동(bump start)" 유형의, 예외적인 것으로 간주될 수 있는 동력-전달 구동 트레인(2)의 사용의 상황을 검출하도록 구성될 수 있다.

단계(30)는 제2 전달 샤프트(13)를 통과하는 토크가 구동 트레인(2)의 요소들이 받아들일 수 있는 토크보다 크지 않은지를 확인하기 위해 상태 변수들을 계산하는 단계이다.

단계(40)는 단계(30)에서 계산된 파라미터들을 미리 정의된 보호 임계값들과 비교한다.

단계들(411, 412, 413, 421)은 구동 트레인(2)을 보호하기 위한 방법들을 적용하는 단계이다.

상기 제1 상태 변수는 유효 동적 토크를 포함하고 제2 상태 변수는 차량(1)의 속도를 포함한다.

상기 장치가 동력-전달 구동 트레인(2)의 사용의 예외적인 상황을 검출하는 단계들(D1 내지 D7) 중에, 상기 컴퓨터(7)는, 예를 들어 제1 단계(D1) 중에, 차량(1)에 장착되며 요청받게 될 모든 센서들(15, 16, 17)이 작동하는지 여부를 결정하도록 구성될 수 있다. 적절한 경우에, 단계(D1)는 단계(D2)로 이어진다.

요청받은 센서들(15, 16, 17) 중 하나에 잘못이 검출된 경우에(단계 D1), 단계(211) 중에 약화된 모드(downgraded mode)가 선언된다.

단계(211)의 약화 모드는 차량(1)의 계기판에 오류 신호의 표시와 같은 정보의 발행으로 이어진다(단계 212).

단계(212)는 단계(20)로 되돌아간다. 따라서, 약화 모드는 방법으로부터 나오는 것으로 이어진다. 센서에 결함이 있는 경우에, 구동 트레인(2)의 사용 상황이 어떤 것이든 운전자는 보조받지 않는다.

상기 제1 검출 단계(D1)는 규칙적인 시간 간격으로, 예를 들어 매 10밀리초마다 반복된다.

단계(D2)는 엔진(8)이 정지되거나 또는 회전-속도 임계값 아래인지를 확인하는 단계이다. 적절한 경우에, 단계(D2)는 단계(D3)로 이어지며, 그렇지 않으면 단계(20)로 되돌아간다.

단계(D3)는 차량(1)의 경사도(inclination)를 구성하는 상태 변수의 값을 확인하기 위해 센서(17)를 사용하는 단계이다. 예를 들어, 가속도계(17)는 차량(1)의 경사도를 측정하고 수평면에 대해 고려된 임계 각도와 비교한다.

일 실시예에서, 차량(1)이 경사지지 않았을 때 방법이 시행되는 경우에, 예를 들어 고장난 차량(1)이 평평한 지면 위에서 다른 차량(1)에 의해 견인되는 경우에, 상기 임계 각도는 실질적으로 0도의 각도인 것으로 정의될 수 있다.

유리하게는, 임계 각도는 실질적으로 5도로 정의될 수 있다. 차량(1)이 임계 각도를 넘어서 경사진 경우, 충분히 경사진 것으로 간주되며 방법은 단계(D4)로 이어지며, 그렇지 않으면 단계(20)로 되돌아간다.

단계(D4)는 가속도계(17)를 가진 센서에 의해 경사로의 방향에 대한 차량(1)의 방향을 확인하는 단계이다. 만약 차량(1)의 전방이 내리막을 가리킬 경우에, 단계(D4)는 단계(D5)로 이어지며, 그렇지 않으면 단계(20)로 되돌아간다.

단계(D5)는 맞물렸을 수 있는 기어와, 클러치(3)가 개방 또는 폐쇄되었는지를 결정하는 단계이다. 운전자가 전진 기어비, 예를 들어 기어박스(14) 내의 제3 기어를 선택하고 클러치(3)를 개방한 경우에, 단계(D5)는 단계(D6)로 이어진다.

대조적으로, 예를 들어 클러치 페달(4)의 해제를 통해, 클러치(3)가 폐쇄된 경우에, 단계(D5)는 단계(20)로 되돌아간다.

더욱이, 기어박스(14) 내에서 후진 기어에 대응되는 기어비가 선택된 경우에, 단계(D5)는 단계(251)로 이어진다.

단계(251)는, 예를 들어 차량(1)의 계기판상의 디스플레이에, 운전자에게 후진 기어가 선택되거나 맞물렸다는 것을 나타내는 경보 메시지를 방출하는 단계이다.

단계(251)는 단계(252)로 이어지며, 단계(252)는 차량(1)의 감속을 위한 설정값을 예를 들어 실질적으로 대략 시속 5 킬로미터로 수립하는 단계이다.

단계(253) 중에, 단계(252)에서의 설정값은 차량(1)을 감속시키기 위해 적용된다. 이 설정값은 예를 들어 바퀴들(R1, R2)의 일정한 제동에 의해 적용될 수 있으며, 이에 의해 차량(1)의 속도를 실질적으로 시속 5 킬로미터로 제한한다. 따라서, 맞물린 후진 기어로 시동할 때 차량(1)의 후진 속도가 높아지게 되는 위험이 감소된다.

단계(D6)는, 예를 들어 핸드브레이크와 페달-작동 브레이크를 해제함으로써, 차량(1)에 장착된 제동 장치가 작동되지 않는 것을 확인하는 단계이다. 그러면, 운전자가 모든 제동 시스템들을 풀어놓았기 때문에, 차량(1)이 단순히 주차되지 않고 운전자가 차량(1)을 운전 중으로 설정한 것으로 결정한다. 더욱이, 클러치 센서(16)는 운전자가 클러치 페달(4)을 눌러서 클러치(3)를 개방하고 있다는 것을 검출할 수 있다. 적절한 경우에, 단계(D6)는 단계(D7)로 이어지며, 그렇지 않으면 단계(20)로 되돌아간다.

단계(D7)는 차량(1)이 운전 중인 것을 확인하는 단계이다. 예를 들어, 가속도계를 포함하고 제2 전달 시퀀스(6)에 배치된 속도 센서(15)는 차량(1)의 0이 아닌 속도를 측정하도록 구성된다. 이런 방식으로, 단계(D7) 중에 운전자가 "범프 시동" 방법을 실행하는 것과 차량(1)이 전방 경사로에서 속도를 얻을 준비가 되어 있다는 것이 검출될 수 있다. 적절한 경우에, 단계(D7)에서 결정된 사용 상황은 단계(30)로 이어지며, 그렇지 않으면, 단계(20)로 되돌아간다.

단계들(D1 내지 D7)은 규칙적인 간격으로, 예를 들어 매 10 밀리초마다 계속해서 수행된다.

단계(30)에서, 클러치(3)는 개방 상태에 있으며, 차량은 운전 중이고 기어는 기어박스(14) 내에서 맞물려 있고, 구동 트레인(2)은 단계들(D1 내지 D7)에 의해 결정된 사용의 상황일 때, 컴퓨터(7)는 클러치(3)의 폐쇄가 검출 토크 값을 포함하는 검출 임계값보다 더 높은 유효 동적 토크를 전달할 것인지를 결정하기 위해 제2 전달 시퀀스(6)의 회전 속도를 결정한다.

유효 동적 토크의 값은 제2 전달 시퀀스(6)의 구동에 의해 발생된 유효 동적 토크의 값과 클러치의 마찰 토크의, 시간에 대한, 도함수에 의해 곱해진 제1 전달 시퀀스(5)의 관성의 값을 합산함으로써 계산된다.

제한 값은 유효 동적 토크를 위한 최대 허용값을 안전 계수로 곱함으로써 결정되며, 유효 동적 토크의, 시간에 대한, 도함수가 계산된다.

단계(30) 중에 실시간으로 계산된 유효 동적 토크의, 시간에 대한, 도함수는, 단계(40) 중에, 임계값과 비교된다.

상기 컴퓨터(7)는 단계(30)로부터의 계산 데이터를, 구동 트레인(2)을 위해 특별히 사전-수립되고, 차량(1)의 측정된 속도에 따른 유효 동적 토크의 또는 시간에 대한 유효 동적 토크의 도함수의, 클러치에서 허용되는, 최대값을 포함하는 CAT 맵에 조회한다.

따라서, 상기 컴퓨터(7)는 차량(1)의 속도를 결정하며, 유효 동적 토크의 값을 계산하고, 실시간으로 측정된 차량 속도에 따른 유효 동적 토크의 값을 참조하여 CAT 맵에 조회한다.

상기 컴퓨터(7)는 0 내지 100% 사이에 포함되는, 예를 들어 80%인 안전 계수에 의해 곱해진 유효 동적 토크의 값과 동일한 제한 값을 결정하고, 유효 동적 토크의, 시간에 대한, 도함수를 계산한다. 유리하게는, 이 안전 계수는 실시간으로 조절될 수 있다. 예를 들어, 안전 계수는 실시간으로 계산된, 차량(1)의 질량을 감안할 수 있다.

단계(C1) 중에, 안전 계수에 의해 조절된, 유효 동적 토크의 도함수는 임계값과 비교된다. 그러면, 이는, 심지어 클러치 페달(4)을 가능한 한 갑자기 놓으면서도, 운전자가 클러치(3)를 안전하게 폐쇄할 수 있는 차량(1)의 속도를 결정한다. 이는 잘못된 사용(poor usage)의 가장 불리한 시나리오를 나타낸다.

유효 동적 토크의, 시간에 대한, 도함수의 학습은, 차량(1)이 클러치에 대해 잠재적으로 파괴적인 충격 토크의 경향이 있는 위험한 속도의 크기를 회복하는 경향의 실시간 확인을 제공한다.

유효 동적 토크의 도함수가 유효 동적 토크 도함수 임계값을 포함하는 검출 임계값보다 높은 경우에, 방법은 단계(411)로 이어진다. 그렇지 않으면, 단계(40)로 되돌아간다.

허용 가능한 유효 동적 토크 도함수 임계값은 구동 트레인(2)의 최적화 중에 교정되며, 유효 동적 토크의 도함수가 상기 임계값보다 높을 때, 구동 트레인(2)을 통과하는 토크는, 매우 짧은 기간 내에, 구동 트레인(2)에 결합된 기계적 구성요소들을 손상시킬 수 있다.

전달될 수 있는 토크에 대한 최대값은 클러치(3)의 설계와 최적화 중에 결정되며 특히 차량(1)의 속도와 질량에 의존한다.

유효 동적 토크의 도함수가 상기 임계값을 초과하지 않는 한, 단계(C1)는 단계(40)로 되돌아가고, 그렇지 않으면 단계(C1)는 단계(411)로 이어진다.

단계(411) 중에, 보호 방법이 시행된다. 상황에 적합한 속도 조절 설정값이 결정된다. 단계(411)는 단계(412)로 이어진다.

단계(412) 중에, 단계(411)에서 결정된 속도 조절 설정값이 적용된다.

상기 컴퓨터(7)는 제2 전달 시퀀스의 요소의, 예를 들어 바퀴들(R1, R2)의 속도를 제어함으로써 유효 동적 토크를 제한 값 아래로 또는 제한 값과 동일하게 유지하도록 조절한다.

예를 들어, 상기 차량의 속도가 너무 높은 경우에 제어된 제동이 차량(1)의 네 개의 바퀴들(R1, R2)이 가해지거나 또는 단계(40)의 결과에 따라 차량(1)의 속도가 증가될 수 있는 경우에 제동이 가해지지 않는다. 제동을 비활성화시키기 위한 임계값은 구동 트레인(2)의 최적화 중에 결정된다. 또한, 차량(1)의 제어의 상실을 방지하기 위해, 이 제동 중에 바퀴들이 완전히 잠기지 않도록 보장하는 것도 가능하다.

따라서, 차량(1)의 속도는 실질적으로 대략 단계(30) 중에 계산된 속도로 조절된다. 단계(412)는 단계(413)로 이어진다.

단계(413) 중에, 운전자는 클러치(3)를 폐쇄함으로써 엔진(8)을 시동시키려고 시도할 수 있다. 클러치 페달(4)을 놓아야 한다는 것을 나타내기 위해, 예를 들어 계기판에, 메시지가 승객에게 보내질 수 있다. 단계(413)는 단계(C2)로 이어진다.

단계(C2) 중에, 기어박스(14)가 수동 기어박스인 경우에, 단계(C2)는 엔진(8)이 시동되었는지를 살펴보는 단계(D2)로 직접 되돌아가며, 적절한 경우에, 단계(20)로 되돌아간다.

다른 한편, 기어박스(14)가 반자동 또는 자동 기어박스인 경우에, 단계(C2)는 우선적으로 단계(D2)로 되돌아가는 단계(421)로 이어진다. 단계(421) 중에, 클러치 페달(4)은 운전자에 의해 놓여지며, 클러치는 이 유형의 기어박스(14)를 구비한 조절 장치에 의해 점진적으로 폐쇄된다. 클러치(3)의 폐쇄 중에, 클러치(3)를 제어하기 위한 알고리즘들은 특히 충격 없이 또는 장기적인 미끄러짐 없이 엔진(8)의 샤프트(11)를 제2 전달 시퀀스(6)의 일차 샤프트(13)와 동기화시킬 수 있을 필요가 있다.

CAT 맵은 구동 트레인(2)의 마모 상태에 따라 업데이트될 수 있다. 이는 전달되는 토크의 값을 조절하고 충격 토크를 비활성화 임계값보다 아래로 최소화할 목적으로 클러치(3)의 마모의 변화가 추정되도록 허용한다. 예를 들어, 유효 동적 토크가 제한 값 아래로 떨어지자 마자, 컴퓨터(7) 내부의 계수기(counter)가, 매우 짧은 미리 결정된 길이의 시간동안, 예를 들어 30 밀리초동안, 개시됨으로써, 측정들의 각각의 업데이트에서, 유효 동적 토크가 제한 값보다 높거나 또는 동일한 경우에, 미리 결정된 길이의 시간동안 계수기는 증가된다. 미리 결정된 길이의 시간의 끝에서, 계수기의 값이 비활성화 임계값보다 낮은 경우에, 조절은 정지되고 상기 방법은 단계(20)로 되돌아간다.

계수기의 사용의 수에 대응되는, 주어진 마모의 정도에서, 전달 가능한 토크의 값이 최소 토크 값보다 아래일 때, 운전자는 클러치(3)에 유지보수가 요구된다는 사실을 경고 받는다.

이 방식으로, 토크 전달 장치는 클러치(3)의 입력 측의 토크를 실시간으로 평가하며, 클러치(3)의 능력에 따라 그리고 차량(1)의 속도에 따라 구동 트레인(2)을 보호하기 위한 방법을 채택한다.

토크 전달 장치를 설치하기 위한 추가적인 물리적 수단은 요구되지 않는다.

토크 전달 장치를 실행하기 위한 요구되는 데이터는 데이터 버스(bus)에서 그리고 차량(1)에 장착된 센서들(15, 16, 17)을 통해 이용 가능하다.

전달 장치는 사용의 예외적인 상황을 평가하고 확인해주며 예측 방식으로 기어박스(3)의 입력측의 토크를 관리함으로써, 구동 트레인(2), 특히 클러치(3)는 조기에 악화되지 않는다.

이러한 방식으로, 돌발적이거나 또는 부적절한 부하에도 불구하고 전달 시퀀스들(5, 6)의 기계적 완전성을 보장하는 것을 가능하게 한다.

Claims (9)

1. 제1 전달 시퀀스(transmission sequence)(5)와 제2 전달 시퀀스(6) 사이에 배치된 클러치(3)를 포함하는 차량(1)의 구동 트레인(drivetrain)(2)을 통해 토크를 전달하기 위한 방법으로서,
   상기 클러치(3)의 개방 상태에서 상기 구동 트레인(2)의 사용의 상황(context of use)은 상기 구동 트레인(2)의 적어도 제1 상태 변수를 적어도 하나의 검출 임계값(detection threshold)과 비교함으로써 결정되고, 상기 제2 전달 시퀀스(6)의 제2 상태 변수는 상기 제2 상태 변수가 상기 비교의 결과에 따른 제한 값(limit value)보다 작거나 동일하게 되는 방식으로 조절되며,
   상기 제1 전달 시퀀스(5)로 검출 토크 값을 포함하는 검출 임계값보다 높은 유효 동적 토크(effective dynamic torque)를 전달하기 쉬운 경우에, 상기 제2 전달 시퀀스(6)를 구동시키는 속도가 조절되며, 상기 제1 상태 변수는, 상기 제2 전달 시퀀스(6)에 연결된 기어박스(14) 내의 맞물린 기어와 함께 상기 클러치(3)의 폐쇄를 통해 유효 동적 토크를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 전달 시퀀스(5)는 추진 유닛(8)을 포함하는, 방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 상태 변수는 상기 추진 유닛(8)의 속도를 포함하며, 사용 상황은 엔진(8)의 속도가 엔진(8)의 속도를 위한 최소값을 포함하는 검출 임계값보다 낮을 때 결정되는, 방법.
4. 전기한 항들 중 어느 한 항으로 특징지어진 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서,
   상기 제2 상태 변수는 상기 제2 전달 시퀀스(6)의 구성요소에 가해진 제동에 의해 조절되는, 방법.
5. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유효 동적 토크의 값은 상기 제2 전달 시퀀스(6)의 구동에 의해 발생된 유효 동적 토크의 값과 상기 클러치에서의 마찰 토크의, 시간에 대한, 도함수(derivative)로 곱해진 상기 제1 전달 시퀀스(5)의 관성의 값을 합산함으로써 계산되고, 상기 제한 값은 상기 차량(1)의 측정된 속도에 따라 맵(map)(CAT)으로부터 추출된, 유효 동적 토크를 위한 최대 허용 값을 안전 계수(factor of safety)로 곱함으로써 결정되며, 상기 유효 동적 토크의, 시간에 대한, 도함수가 계산되는, 방법.
6. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 상태 변수는 선택된 기어비(gear ratio)를 포함하고, 상기 차량은 후진 기어비가 선택된 경우에 제동되는, 방법.
7. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 클러치(3)는 상기 클러치(3)의 폐쇄를 조절하기 위한 수단을 포함하며, 상기 제2 상태 변수의 조절에 뒤이어 상기 클러치(3)가 점진적으로 폐쇄되는, 방법.
8. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 상태 변수는 수평면에 대한 차량(1)의 경사 각도를 포함하며, 상기 각도는 경사 각도 검출 임계값과 비교되는, 방법.
9. 전기한 항들 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 상태 변수는, 상기 클러치(3)가 폐쇄된 때, 상기 제1 및 제2 전달 시퀀스들(5, 6)의 회전 속도들의 차이의 절대값을 계산하고 뒤이어 상기 차이를 미리 결정된 길이의 시간에 걸친 미끄러짐(slip)에 대한 임계값과 비교함으로써 상기 클러치(3)와 연관된 마모의 상태를 포함하는, 방법.

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