KR19980042635A - 자동차의 서행 운동을 조절하는 장치 및 방법 - Google Patents

자동차의 서행 운동을 조절하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

자동차의 파워트레인은 액터를 통하여 제어 유닛에 의해 작동되는 자동 클러치를 포함한다. 상기 제어 유닛은, 엔진의 여러 부분, 브레이크와 변속기로부터 발생한 신호를 받아들인다; 이 신호는 처리되고 액터를 통하여 클러치에 전달되어서, 자동차가 저속 운행을 수행할 때, 클러치 작동점의 이동/클러치, 변속기, 엔진의 다른 매개 변수의 변동에 관계없이 자동차가 정상적인 저속 운행을 하도록 일부 연결된 상태로 전달된 토크는 엔진 토크에 적절한 상관 관계를 갖는다. 브레이크가 걸려있지 않고 가스 페달을 밟지 않았으며 엔진이 가동되고 있을 때 자동차의 저속 운동은 시작된다; 이 저속 운행은 변속기의 기어를 바꾸어줌을 따라 개시된다.

Description

자동차의 서행 운동을 조절하는 장치 및 방법
발명은 차량 특히 차량의 파워트레인(power train)에서의 개선에 관한 것이다. 특히 발명은 다수의 기어로 전이가능한 변속기 시스템의 입력 부품에 토크를 전달할 수 있는 자동 토크전달 시스템(마찰 클러치 같은)에 원동기(내연기관)가 토크를 전달하는 형식의 파워트레인에 관련한다. 그런 특징의 파워트레인은 자동 토크전달 시스템을 작동하는 장치, 신호수신과 신호전달제어 유니트와 제어 유니트에서 온 신호에 대해(마찰 클러치의 연결 범위 같은) 토크전달 시스템의 상태를 변화시키기 위한 작동장치를 포함한다. 제어유니트는 하나이상의 센서, 전기회로 또는 다른 신호발생 및 전달장치를 포함하는 감지장치에서 신호를 수신하고 그런 제어유니트는 원동기의 토크(Mmot)를 확실히 하는 장치와 원동기에 의해 전달된 토크의 상승과 강하로 자동 시스템에 의해 전달된 토크(Mk)의 상응과 강하를 비교하도록 하는 장치를 실현한다.
상기 개략적인 특징은 파워트레인은 공개된 독일특허출원 제 40 11 850, 44 26 260 과 195 04 847 호에 공지된다. 모든 미국특허와 특허된 미국특허 출원 뿐만 아니라 해당하는 것의 공지사항을 이 명세서에 언급한다. 이 명세서와 동일한 모든 외국특허와 특허출원이 참고로 인용된다.
상기 언급한 독일특허 출원에서 공개된 형식의 파워트레인은 원동기(연소기관과 에너지 저장장치 또는 전기모터를 갖춘 하이브리드(hybrid) 시스템 또는 내연기관)를 포함한다. 원동기는 수동 또는 자동으로 전이가능한 변속기 시스템에 토크를 전달할 수 있는 자동 토크전달 시스템의 입력부품에 토크를 전달할 수 있다. 토크전달 시스템(마찰 클러치)의 상태는 자동 토크전달 시스템을 직접 또는 간접적으로 조절하도록 하는 작동장치(액터)와 제어유니트를 포함하는 작동장치에 의해 제어된다. 즉 작동장치는 완전연결 또는 완전분리 또는 다수의 부분적으로 연결상태 중 하나이게 한다. 자동 토크전달 시스템의 출력부품은 자동변속기를 특정기어로 자동으로 선택 또는 전이하도록 하는 하나이상의 액터와 협동하는 수동 전이 가능한 다단 감속기어 또는 자동 변속기의 형태로 토크를 변속기에 전달한다.
상기 개략적인 특징의 파워트레인을 구현한 차량이 자동 토크전달 시스템의 계획된 연결의 결과로써 크리핑(creeping) 또는 크롤링(crawling) 운동을 수행한다면 결과운동이 다소 예견할 수 없다(갑자기 움직이거나 너무 빠른 것 같은). 일반적으로 많은 실례에서, 그런 크롤링 운동은 특성곡선에 따라 자동 토크전달 시스템의 토크를 선택함으로써 수행되고 결과적인 크롤링 운동의 볼 예측성은 자동 토크전달 시스템(마찰 클러치)의 작동점을 전이 즉 완전 분리상태에서 연결상태로 조정하는 동안 자동 토크전달 시스템이 토크를 전달하기 시작할 때 정확한 위치 또는 설정의 전이에 기여한다.
차량의 크롤링 또는 크리핑 운동을 개시할 목적으로 자동 클러치의 연결이 완전 분리 상태에서 클러치의 조정범위를 조정, 즉 조정의 고정치 또는 범위를 선택함으로써 실현되면 크롤링 또는 크리핑 토크는 차량이 크롤링 운동을 수행하기 시작하고 진행하는 비율의 결과로써(차량이 크롤링 운동을 수행하는 상황 같은)여러 인자의 함수로써 변해서 원하거나 고려하거나 일상적인 비율(보다 빠르거나 늦은)에서 벗어난다.
다른 한편으로, 차량이 작동자에 의해 예측한 형식과 비율로 크롤링 운동으로 크롤(crawl)하고 진행된다. 즉 차량이 가능한(작동자, 승객 모두에게) 안락하고 예측할 수 있고 동종의 크롤링 운동을 수행할 수 있다면 바람직하다. 즉, 작동자 뿐만 아니라 승객은 차량의 크롤링 운동을 할 때마다 예측가능하고 불변의 감각을 기대할 수 있다. 그래서 차량의 전체 수명동안 크롤링 운동을 수행하고 안락한 개시를 보장하기 위해 파워트레인의 능력을 고양할 급박한 필요성이 있다.
발명의 목적은 예측가능하고 안락한 크롤링 또는 크리핑 운동을 보장하는 새롭고 개선된 파워트레인을 갖춘 차량을 제공하는 것이다.
발명의 다른 목적은 크롤링, 크리핑 션팅(shunting)과 유사운동을 개시 및 수행하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.
또다른 목적은 자동 토크전달 시스템(마찰클러치)의 작동점이 파워트레인 또는 차량의 수명동안 완화될지라도 차량의 예측가능한 크롤링 운동의 새롭고 개선된 방법을 제공하는 것이다.
발명의 추가목적은 크롤링 운동이 필요하거나 이유가 있어서 작동자에 의해 선택될 때마다 차량의 작동자는 예측가능하고 불변의 크롤링 운동을 예기하는 방식으로 구성되고 조립되고 작동되는 파워트레인을 제공하는 것이다.
발명의 다른 목적은 상기 개략적인 파워트레인에서 사용될 수 있는 자동 토크전달 시스템을 위한 간단하고 소형이고 신뢰할 수 있는 작동장치를 제공하는 것이다.
발명의 다른 목적은 간단하고 효율적인 방식으로 차량의 크롤링시 차량의 작동자와 승객에 안락함을 향상시키는 파워트레인을 제공한다.
발명의 다른 목적은 상기 개략적인 특성의 파워트레인을 구현하는 차량을 제공하는 것이다.
발명의 추가적인 목적은 장기간 견딜 수 있고 작동이 매우 신뢰할만하고 광범위한 마모가 없는 파워트레인을 제공하는 것이다.
발명의 또다른 목적은 상기 개략적인 파워트레인에서 사용하기 위한 제어 유니트와 액터의 새롭고 개선된 조합을 제공하는 것이다.
발명의 특징은 차량에 배치되고(내연기관 같은) 원동기, (중립, 후진, 전방기어같은) 다수의 상이한 기어로(수동 또는 자동으로) 전이할 수 있는 변속기 시스템, 변속기 시스템이 여러기어중 하나에 있고 토크전달 시스템이 부분적으로 연결된 상태중 하나를 취할 때 차량의 크롤링 또는 크리핑 운동이 일어나는 비율로 토크의 전달을 위한 부분적으로 연결된 상태 뿐만 아니라 분리상태와 연결상태를 취하도록 작동할 수 있는 자동 토크전달 시스템(마찰클러치), 반복적으로 지정된 크롤링 운동을 보장하기 위해 제어유니트에서 온 신호에 대해 지정된 비율로 토크의 전달을 위한 자동 토크전달 시스템을 작동하기 위한(하나이상의 액터같은) 장치와 신호 수용 및 신호전달 제어유니트를 포함하는 자동 토크전달 시스템을 작동시키는 장치를 포함하는 파워트레인의 설비에 있다.
앞서 언급한 액터는 자동 토크 전달 시스템의 가동 입력 부품(레버 또는 베어링 또는 로드(rod) 또는 축같은)을 위한 (전기모터 또는 유압식 모터) 적어도 하나의 구동 장치를 포함한다.
발명의 다른 특징은 차량에 통합되고 연료 소비하는 변속 변하는 토크 전달 원동기(내연기관), 차량의 속도에 영향을 미치도록 연결가능한 (차량 브레이크 또는 주차 브레이크 같은) 적어도 하나의 브레이크, 원동기에 에너지 허용을 조절하도록 작동할 수 있는 (가속 페달 같은) 부재, (후진기어 또는 다수의 전방기어를 포함하는) 다수의 기어로 전이할 수 있는 (수동 또는 자동) 변속기, 부분적으로 연결 상태 뿐만 아니라 연결 및 분리 상태를 취하도록 작동할 수 있는 (마찰클러치 같은) 자동 토크 전달 시스템, 제어 유니트에서의 신호에 대해 토크 전달 시스템을 작동시키기 위한 (적어도 하나의 액터 같은) 장치와 신호 수용, 처리와 전달 제어 유니트를 포함하는 토크 전달 시스템을 작동시키는 장치와 원동기 또는 토크 전달 시스템에 의해 전달된 토크의 변화와 에너지 허용 조절 부재의 상태, 브레이크의 상태를 나타내는 신호를 제어 유니트에 전달하기 위한 장치를 포함하는 파워트레인의 설비에 있다. 제어 유니트는 원동기에 의해 전달된 토크와 토크 전달 시스템에 전달된 토크를 비교하기 위한 장치를 포함하고 이를 위해서 적어도 하나의 브레이크의 분리 상태와 에너지 허용 조절 부재의 비작동 상태에서 토크 전달 시스템은 제 1 수치에서 제 2 수치로 토크 전달 시스템에 의해 전달되는 토크의 변화를 갖는 (전방 및 후진) 기어중 하나로 변속기의 전이에 대해 차량이 크롤링 또는 크리핑하는 부분적으로 연결된 상태중 하나를 취한다. (a) 원동기의 토크와 (b) 원동기에 의해 전달된 토크의 상승중 하나는 토크전달시스템에 의해 전달된 토크가 제 2 수치와 근사할 때 지정된 수치에 근사하다.
적어도 하나의 액터는 토크전달시스템의 가동 입력 부품을 위한 (전기 모터 또는 유압모터 같은) 적어도 하나의 구동 유니트를 포함한다.
제어 유니트에 신호를 전달하기 위한 장치는 원동기를 위한 전자 회로를 포함하고 필요하다면 미끄럼 막이 조절 시스템을 위한 회로 또는 앤티블럭(antiblock) 시스템을 위한 회로를 포함할 수 있다.
제 1 수치에서 제 2 수치로 자동토크 전달 시스템에 의해 전달된 토크의 앞서 언급한 변화는 토크의 상승을 포함한다.
제어유니트로 신호를 전달하기 위한 장치는 다음 방식으로 원동기에 의해 전달된 토크의 상승을 확실히 하는 장치를 포함한다: (부분적으로 연결된) 상태의 토크 전달 시스템을 가정하기 전에 원동기의 제 1 토크(Mmot1)를 결정하고, 차량이 크롤링하는 동안 원동기의 제 2 토크(Mmot2)를 결정하고 차이(Mmot2 - Mmot1)를 결정한다. 그런 차이에 해당하는 신호는 제어 유니트에 전달된다.
제어 유니트에 신호를 전달하는 장치는 자동토크전달 시스템이 지정된 상태, 앞서 언급한 분리 상태를 취하는 동안 원동기에 의해 전달되는 토크를 확인하거나 결정하기 위한 장치를 포함한다.
또, 신호를 전달하기 위한 장치는 원동기에 의해 전달된 토크를 시간의 함수로써 반복적으로 결정하거나 확인하기 위한 장치를 포함한다. 제어 유니트에 신호를 전달하기 위한 장치는 여러 기어중 하나로 변속기를 전이하는 동안 원동기에 의해 전달된 특정 토크를 나타내는 신호를 제어 유니트에 전달, 결정 또는 확인하기 위한 장치를 포함한다. 파워트레인의 제어 유니트는 지정된 수치(Mdiff)와 앞서 언급한 특정 토크를 비교하기 위한 장치를 포함하고 파워트레인의 작동장치는 특정토크가 지정된 수치(Mdiff)에 근사할 때 자동토크전달 시스템의 상태에서 자동 변화를 방지하기 위한 장치를 포함한다.
제어 유니트에 신호를 전달하기 위한 장치는 여러 기어중 하나로 변속기의 전이하기 전에 자동 토크 전달 시스템으로 원동기에 의해 전달된 토크를 나타내는 제 1 및 2 신호를 제어 유니트에 확인과 전달하기 위한 장치를 포함한다. 파워트레인의 제어 유니트는 제 1 및 제 2 신호 사이의 차이를 나타내는 제 3 신호를 발생시키고 지정된 수치(Mdiff)를 나타내는 제 4 신호의 특성과 제 3 신호의 특성을 비교하기 위한 장치를 포함하고, 작동장치는 제 3 신호의 특성이 지정된 수치(Mdiff)를 나타내는 제 4 신호의 특성에 근사할 때 자동 토크 전달 시스템의 상태에서 자동 변화를 방지하기 위한 장치를 포함한다.
제어 유니트에 신호를 전달하기 위한 장치는 토크 전달 시스템이 실제로 분리되는 동안 하나의 기어로 변속기의 전이전에 원동기에 의해 전달된 토크를 나타내는 제 1 신호를 제어 유니트에 확인하고 전달하는 장치와 차량이 크롤링하는 동안 원동기에 의해 전달된 토크를 나타내는 제 2 신호를 제어 유니트에 확인하고 전달하기 위한 장치를 포함한다. 파워트레인에서 작동장치의 작동 장치는 토크 전달 시스템에 의해 전달가능한 토크를 전달하기 위해 토크 전달 시스템의 상태를 변화시키기 위한 장치를 포함하고 제어 유니트는 제 1 및 제 2 신호 사이의 차이를 확인하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 작동장치는 (a) 제 2 신호에 의해 나타나는 원동기 토크와 (b) 미리 선택가능한 초기치 이상의 제 1 및 제 2 신호 사이 지정된 차이의 상승중 하나에 대해 미리 선택가능한 수치(영을 포함)에 의해 토크 전달 시스템의 연결 범위 감소 또는 토크 전달 시스템의 상태에서 변화를 방지하도록 작동된다.
제어 유니트에 신호를 전달하기 위한 장치는 원동기에 의해 전달된 토크의 변동율로 변하는 변수를 감지 즉 원동기에 의해 전달된 토크의 변화를 간접적으로 확인하기 위한 장치를 포함한다. 이 목적을 위해, 신호를 전달하기 위한 신호는 원동기에 의해 전달된 토크를 나타내는 신호를 발생시키는 전기 또는 전자 회로를 포함한다.
원동기에 의해 전달된 토크를 확인하기 위한 장치를 구현하는 방식으로 제어 유니트를 설계할 수 있다.
또 제어 유니트에 신호를 전달하기 위한 장치는 원동기에 의해 전달된 토크를 나타내는 신호를 위한 데이터 버스(data bus)를 포함한다.
원동기에 허용된 에너지의 공급을 조절하는 부재는 다수의 위치를 갖는 (회전가능하거나 누를 수 있는 가속페달 같은) 가동 부재를 포함하고, 제어 유니트에 신호를 전달하기 위한 장치는 (a) 원동기의 회전요소(크랭크샤프트 또는 캠샤프트)의 RPM, (b) 원동기의 트로틀 밸브의 가동부품(회전플랩)의 위치, (c) 에너지 공급 조절 부재의 위치, (d) 원동기의 실린더로 주입된 연료의 형태로 에너지의 양, (e) 연료 주입 시기, (f) 단위시간당 앞서 언급한 회전 부품(크랭크샤프트 또는 캠샤프트 같은)의 RPM 변화를 포함하는 원동기의 다수의 변수중 하나를 기초로 원동기에 의해 전달된 토크를 확인하는 장치를 포함한다.
제어 장치는 원동기에 의해 전달되는 토크에 관한 정보, 복원할 수 있는 정보를 위한 하나이상의 메모리를 포함할 수 있다.
또 제어 유니트는 자동 토크 전달 시스템 또는 원동기에 의해 전달된 토크의 변화를 나타내는 신호를 발생시키기 위한 장치를 포함한다.
이미 언급한 것처럼, 작동장치와 제어장치는 원동기 또는 자동 토크 전달 시스템에 의해 전달된 토크의 변화를 나타내는 신호를 비교하기 위한 장치를 포함한다.
제어유니트와 자동 토크 전달 시스템 사이 작동장치중 적어도 하나의 액터는 자동토크전달 시스템의 입력부품에 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다.
작동장치의 작동장치는 적어도 하나의 기능에 의존해서 자동토크전달 시스템의 상태를 선택하도록 설계된다. 적어도 하나의 기능은 (a) 시간 (b) 원동기에 의해 전달된 토크 (c) 원동기의 회전부품(크랭크샤프트 또는 캠샤프트)의 RPM과 (d) 차량의 속도중 하나의 기능이다.
적어도 하나의 기능은 시간의 지정된 간격내에서 시간의 함수이다. 예를 들면, 작동 장치는 제 1 간격동안 시간의 제 1 함수, 제 2 간격동안 시간의 제 2 함수에 의존해서 자동 토크 전달 시스템의 상황을 선택하도록 배치된다. 선호되는 실시예에서, 작동장치는 제 1 간격동안 분리상태에서 선택가능한 부분적으로 연결된 상태로 토크 전달 시스템의 상태를 변화시키고 제 2 간격동안 선택가능한 부분적으로 연결된 상태에서 상이한 상태로 토크 전달 시스템의 상태를 변화시키도록 배치된다.
대안으로, 작동장치는 앞서 언급한 제 1 간격동안 분리상태에서 부분적으로 연결된 제 1 상태, 제 1 상태보다 보다 잘 알려진 연결의 제 2 상태로 토크 전달 시스템의 상태를 변화시키도록 배치되고; 제 2 상태는 지정된 수치가 (a) 원동기에 전달된 토크 (b) 원동기에 의해 전달된 제 1 및 제 2 토크 사이의 차이중 하나에 의해 취해질 때 도달된다. 그런 파워트레인의 작동장치는 분리 상태로 토크 전달 시스템을 조절해서 제 2 상태를 도달하자마자 토크 전달 시스템에 의해 전달된 토크의 크기를 감소시키도록 배치된다. 또한 작동장치가 분리상태로 토크 전달 시스템을 조절해서 제 2 상태를 도달하자마자 토크 전달 시스템에 의해 전달된 토크의 크기를 지정된 수치로 감소시키도록 배치된다.
작동장치는 선형함수 2차함수와 지수함수를 포함하는 다수의 시간함수중 하나에 의존해서 자동 토크 전달 시스템의 상태를 선택할 수 있다. 또, 작동 장치의 작동장치는 제 1 시간 간격동안에 제 1 속도 제 2 시간간격 동안에 제 2 속도로 토크 전달 시스템의 상태를 변화시킬 수 있다. 제어 유니트는 차량의 크롤링 운동을 종료하고 시간의 함수로써 분리상태로 토크 전달 시스템의 상태를 변화시키기 위한 장치를 포함한다. 예를 들면, 차량의 크롤링 운동을 종료하기 위한 장치는 브레이크의 연결에 반응할 수 있다. 분리 상태로 자동 토크 전달 시스템의 상태를 변화시키기 위한 장치는 제 1 시간간격동안 토크를 전달하기 위해 토크 전달 시스템의 능력을 감소시키고 제 2 시간간격동안 미리 선택가능한 수치로 토크를 전달하기 위해 토크 전달 시스템의 능력을 감소시키도록 배치된다. 미리 선택가능한 수치는 0 이거나 0에 가깝다.
작동장치는 토크 전달 시스템에 의해 전달되는 토크와 가동 부품의 이동 범위 사이의 관계를 나타내는 특성곡선의 함수로써 토크 전달 시스템의 가동 부품의 운동 범위를 제어함으로써 토크 전달 시스템의 상태를 조절하기 위한 장치를 포함한다.
작동장치는 낮은 제 1 토크에서 차량이 선택가능한 속도로 구동되는 높은 제 2 토크로 토크 전달 시스템에 의해 전달되는 토크를 제어하기 위한 장치를 포함한다.
또, 작동장치는 낮은 제 1 토크에서 원동기에 의해 전달된 토크가 미리 선택가능한 수치를 취하는 높은 제 2 토크로 토크 전달 시스템에 의해 전달된 토크를 제어하기 위한 장치를 포함한다.
또한, 작동장치는 낮은 제 1 토크에서 원동기에 의해 전달된 토크가 미리 선택가능한 수치에 의해 증가되는 높은 제 2 토크로 자동 토크 전달 시스템에 의해 전달된 토크를 제어하기 위한 장치를 포함한다.
발명의 다른 특징은 차량에 사용되는 파워트레인의 설비에 있고 에너지 소비하는 변속 변화는 토크 전달 원동기, 차량의 속도에 영향을 주기 위해 연결가능한 적어도 하나의 브레이크, 원동기에 에너지의 허용을 제어하도록 작동하는 부재, 다수의 기어로 전이가능한 변속기, 부분적으로 연결된 상태 뿐만 아니라 연결 및 분리 상태를 취하도록 작동할 수 있는 자동 토크 전달 시스템, 신호 수용, 처리와 전달 제어 유니트를 포함하는 토크 전달 시스템을 작동하기 위한 장치와 제어 유니트에서 온 신호에 대해 토크 전달 시스템을 작동하기 위한 장치와 토크 전달 시스템의 분리되고 부분적으로 연결상태로 원동기에 의해 전달된 토크와 에너지 허용 조절부재의 상태를 나타내는 신호를 제어유니트에 전달하기 위한 장치를 포함한다. 제어 유니트는 에너지 허용 제어 부재의 작동상태와 브레이크의 분리 상태에서 제 1 수치에서 토크 전달 시스템이 부분적으로 연결된 상태와 분리상태에서 원동기에 의해 전달된 토크사이의 차이가 미리 선택가능한 수치일 때 도달하는 제 2 수치로 토크 전달 시스템에 의해 전달된 토크의 상승으로 여러 기어중 하나로 변속기의 전이에 대해 차량이 크롤링 또는 크리핑하는 다수의 부분적으로 연결된 상태중 하나를 토크 전달 시스템이 취하게 하는 장치를 포함한다.
작동장치는 전기모터, 공압 또는 유압 모터 또는 다른 모터의 형태로 구동 유니트를 갖는 적어도 하나의 액터를 포함한다. 자동 토크 전달 시스템은 마찰클러치 같은 클러치를 포함하고 제어유니트에 신호를 전달하기 위한 장치는 원동기를 위한 전자 또는 다른 회로를 포함한다.
발명의 다른 특징은 다수의 부분적으로 연결된 상태 뿐만 아니라 연결 및 분리상태와 차량의 파워트레인에 설치된 자동 토크 전달 시스템(마찰클러치)의 상태를 변화시키는 방법에 있고 파워트레인은 토크 전달 원동기, 다수의 기어로 전이가능한 변속기, 제어 유니트에서 온 신호에 대해 토크 전달 시스템의 상태 변화에 영향을 주는 작동장치와 신호 수용과 신호 전달 제어 유니트를 갖는 토크 전달 시스템을 작동하기 위한 장치, 원동기에 의해 전달된 토크를 나타내는 제 1 신호와 한편으로 토크 전달 시스템에 의해 전달된 토크 Mk1, Mk2를 변화시키고 다른 한편으로 원동기에 의해 전달된 토크를 변화시키는 것 사이의 차를 나타내는 제 2 신호를 제어유니트에 전달하기 위한 장치를 포함한다.
개선된 방법은
(1) 토크 전달 시스템의 분리상태에서 원동기에 의해 전달된 토크 Mmot1을 확인하고;
(2) 차량브레이크 또는 브레이크가 분리되고 가속페달이 작동되지 않는 동안 제 1 수치에서 제 2 수치로 토크 전달 시스템에 의해 전달된 토크의 부수적 상승하는 부분적으로 연결된 상태로 토크 전달 시스템의 상태에서 변화에 대해 차량의 크롤링 또는 크리핑 운동에 영향을 미치는 기어로 변속기를 전이하고;
(3) 기어로 변속기의 전이동안 원동기의 토크 Mmot2를 확인하고;
(4) 원동기에 의해 전달된 토크를 상승시키고;
(5) 차이(Mk2 - Mk1)를 차이(Mmot2 - Mmot1)와 비교하고;
(6) Mmot2 - Mmot1 과 Mmot2 중 하나가 미리 선택가능한 수치와 일치할 때까지 Mk2를 상승시키는 단계를 포함한다. (Mmot2 - Mmot1) 또는 Mmot2가 약 5 내지 50Nm, 8 내지 20Nm, 약 10Nm의 범위일 수 있다.
Mk2의 수치는 5 내지 50Nm, 10 내지 40Nm, 약 10Nm의 범위일 수 있다.
발명의 특성으로써 여겨지는 새로운 특징은 청구항에서 설명된다. 파워트레인의 구성, 조립, 설치, 작동 방법에 대해 파워트레인은 도면과 함께 실시예의 설명에 따라 잘 이해될 것이다.
도 1 은 발명의 한 형태를 구현한 파워트레인을 포함하는 차량의 평면도, 부분적인 단면도이다.
도 2 는 수정된 파워트레인의 평면도이다.
도 3 은 개선된 방법의 실시예 단계를 나타내는 블록 선도이다.
도 4 는 수정된 방법의 단계를 나타내는 블록 선도이다.
도 5 는 개선된 방법의 제 3 실시예의 단계를 나타내는 블록 선도이다.
도 6 은 개선된 방법의 제 4 실시예를 나타내는 블록 선도이다.
도 7 은 차량의 원동기에 의해 전달된 토크, 원동기에 자동 토크전달 시스템에 의해 전달된 토크사이, 원동기의 RPM 과 변속기의 입력 부품의 RPM 사이의 제 1 관계를 나타내는 곡선이 있는 좌표계이다.
도 8 은 원동기의 회전속도와 변속기의 입력 부품사이 뿐만 아니라 원동기의 토크와 자동 토크전달 시스템 사이의 상이한 관계를 나타내는 곡선이 있는 제 2 좌표계이다.
* 부호설명
1 ... 자동차 2, 100 ... 원동기
3, 102 ... 토크 전달장치 4, 103 ... 변속기
5 ... 출력축 6, 105 ... 액슬
7 ... 입력부 8 ... 출력부
9 ... 도관 10 ... 종실린더
11 ... 주 실린더 12 ... 액터의 구동 유닛
13, 107 ... 제어유닛
14, 15, 16, 19a, 19b, 30, 31, 41 ... 센서
20 ... 레버 40 ... 브레이크 작동 페달
50, 160 ... 전자회로 104 ... 차동 장치
도 1 은 모터 또는 내연 엔진과 같은 토크 전달 원동기(2)를 포함하는 파워 트레인으로 이루어진 자동차(1)의 부품을 나타내었다. 원동기는 마찰 클러치와 같은 자동 토크 전달 장치(3)의 입력부(3d)에 토크 Mmot를 전달할 수 있고, 차례로 토크 Mk를 수동 또는 자동 변속기(4)의 입력부에 전달할 수 있다. 클러치(3)는 원동기(2)와 변속기(4) 사이에 동력 이동부에 설치되고, 변속기의 출력 샤프트(5)는 회전 운동을 피동휠(6a)에 전달하는 피동 액슬(6)을 위한 차동 장치를 구동한다.
기술된 마찰 클러치(3)는, 프리드만 등에 의해 출원된 회전 구동부 및 피동 유닛 사이의 전달력을 위한 장치라는 제목의 1995년 1월 3일자 미국 특허 제 5,377,796 에 기술된 토크 컨버터, 다판 클러치, 자분 클러치나 유압 토크 컨버터의 로크업 클러치나 바이패스로 대체될 수 있다.
자동차(1)의 파워 트레인에 내장된 변속기(4)는 수동 변속이 가능한 변속기이다; 그러나, 클러치(3)는 엔진(2) 및 클러치(3) 뿐만 아니라 자동 변속기에 공유된 제어 유닛으로부터 신호를 수신하는 하나 이상의 액터에 의해 작동되는 자동 변속기와 결합될 수 있다. 수동 변속기(4)가 자동 변속기로 대체된다면, 변속기가 하나 이상의 전기 모터, 유압식 모터 및 다른 적합한 구동 유닛에 의해 다른 기어로 변속될 때 견인력이 방해를 받으며 작동될 수 있다. 그러나 견인력의 방해없이 다른 기어로 변속하도록 만들어진 자동 변속기를 적용할 수 있다; 이 변속기는 다단 유성 기어조합으로 작동된다.
또, 무한 변속기를 이용할 수 있는데, 예를 들면 1992년 12월 8일에 특허 사정된 프리드만에 의해 출원된 파워트레인에 대한 미국 특허 제 5,169,365 에서 기술된 유형의 변속기를 이용할 수도 있다. 또, 자동 변속기는 마찰 클러치나 그 밖의 토크 전달 장치 앞에 파워 트레인에 설치될 수 있고, 토크 전달 시스템은 시동 클러치, 방향 전환 클러치 또는 설정된 방식으로 정확하게 계획된 토크를 전달할 수 있는 안전 클러치로 사용될 수 있다. 또, 토크 전달 장치는 건식 마찰 클러치나 유압 매체에서 작동하는 습식 마찰 클러치를 이용할 수 있다. 또 유압 토크 컨버터로 이루어진 토크 전달 장치를 이용할 수 있다.
도 1 에 나타낸 마찰 클러치(3)는 엔진의 회전 출력부(예; 캠샤프트 또는 크랭크샤프트)로부터 토크를 받아들이는 입력부(7), 변속기(4)와 결합된 출력부(8)를 포함한다. 특히, 클러치(3)가 일부 연결되었을 때 클러치 스프링(3c)(예; 다이어프램 스프링)에 의해 엔진(2)의 출력 요소상의 플라이휠(3d)에 대해 기울어진 클러치 판(3a)을 클러치(3)는 포함하므로, 압력판(3b)은 압력판(3b)과 플라이휠(3d) 사이에 놓인 클러치 판(3a)상의 인접한 마찰 라이닝에 대해 지지될 수 있다.
클러치(3)를 일부 또는 전체 분리하는 장치는 클러치 액츄에이터(13b)로 부터 전달된 운동을 수용하는 레버(20)에 의해 클러치의 축방향으로 움직일 수 있는 베어링(3e)을 포함하는데 이때 클러치의 상태는 완전히 연결된 상태에서 일부 연결 상태를 경유해 완전히 분리된 상태로 전환될 수 있다.
클러치(3)는 클러치 판(3a)의 마찰 라이닝상의 마모를 보상하기 위해서 자동조절하는 형태로 만들어질 수 있다. 예를 들어 마찰 라이닝상의 마모를 자동 보상하는 장치는 Reik 등에 의해 출원되고 1995년 4월 25일자로 특허사정된 미국 특허 제 5,409,091, 자동 조절가능한 마찰 클러치에서 기술된 방식으로 작동할 수 있다.
클러치 연결/분리 장치의 레버(20)를 위한 액터(13b)는 신호를 수신하고 클러치 작동 장치의 일부를 형성하는 제어 유닛(13)에 신호를 전달할 수 있고 하나 이상의 센서(14, 15, 16, 19a, 19b, 30, 31, 41), 전자 장치, 그 밖의 회로(50) 등을 포함하는 모니터 장치로부터 신호를 받아들일 수 있다. 상기 제어유닛(13)은 액터(13b)의 구성 부품을 한정할 수 있는 하우징에 내장된 전자 부품(13a)을 포함한다. 도 1 에서는 제어유닛(13)의 하우징이, 부품(13a), 액터(13b)의 구동 유닛(12), 센서(14)에 의해 감지되는 속도를 가지는 적어도 하나의 회전 성분을 포함하는 기어 조합 및, 레버(20)와 액터(13b)의 기어 조합 사이의 운동 전달 연결부의 유압 주 실린더(11)를 수용한다. 상기 연결부는 도관(9)에 의해 주 실린더(11)와 연결된 종속 실린더(10)를 포함한다.
본 발명에 따르면 분리된 하우징에 액터(13b)를 설치할 수 있고 하나 이상의 신호 전달 전도체에 의해 제어 유닛(13)과 액터를 연결할 수도 있다. 제어 유닛(13)은 액터(13b)의 구동 유닛(12)을 위한 제어 및 조절 전자장치(13a)와 동력 전자 장치를 포함한다. 도 1 에 나타낸 구조체가 여기에서 가장 선호되는데 왜냐하면 아주 많은 성분들을 단일 하우징내에 수용할 수 있기 때문이다. 센서(14)에 의해 감지된 기어조합은 링크 트레인을 통한 직접 방식 또는 그 밖의 다른 적합한 방식으로 운동을 주 실린더(11)에 전달할 수 있는 스퍼어 기어 조합, 베벨 기어 조합 및 워엄 기어조합으로 이루어질 수 있다.
센서(14)의 기능은 제어유닛(13)의 전자 부품(13a)에 액터(13b) 기어조합의 가동성 부품의 위치/속도 및/ 가속도에 비례하는 신호를 전달하는 것이다. 즉 이 신호들은 전술한 기어조합의 적어도 하나의 매개변수를 나타내어서 주 실린더(11)의 상태를 알 수 있다. 주 실린더(11) 피스톤(11a)의 축방향 위치 및 축방향 운동 크기는 레버(20)의 각 위치를 결정하여서 자동 마찰 클러치(3)의 결합도를 알 수 있다. 액터(13b) 기어조합과 클러치(3) 상태(결합도)를 전환하는 장치의 레버(20) 사이의 결합부(9-11)는 센서(14)에 의해 감지된 기어조합을 통하여 구동 유닛(12)으로부터 운동을 수용하는 유압식 또는 기계식 연결부로 대체될 수 있다. 또, 전술한 대로, 액터(13b)의 전기 모터(12)는 제어 유닛(13)의 전자 부품(13a)으로부터 발생한 신호에 응하는 유압식 또는 다른 적합한 구동 유닛으로 대체될 수 있다. 또, 클러치(3)의 상태를 바꾸기 위한 장치의 구성 성분 또는 레버(20)의 각위치를 선택하는 기능을 가지는 자기 액터 및 제어 유닛을 포함하도록 자동 마찰 클러치(3)를 위한 작동 장치를 만들 수 있다.
이 기술분야에서 공지된 것처럼, 상기 미국 특허 제 5,409,091 에 기술된 것처럼, 클러치(3)에 의한 토크 전달은 클러치의 상태, 즉 플라이휠(3d)과 압력판(3b) 및, 플라이휠과 클러치판(3a)의 마찰 라이닝 사이의 연결 정도를 바꾸어줌으로써 조절될 수 있다. 레버(20)는 액터(13b)의 구동 유닛(12)에 의해 종속 실린더(10)의 피스톤 로드(10a)를 축방향으로 움직여줌에 따라 베어링(3e)의 축방향 위치를 바꿀 수 있는 포크로 이루어진다. 압력판(3b)이 두 단부 위치(완전히 연결된 위치와 완전히 분리된 위치) 및 클러치의 상이한 일부 연결 상태에 해당하는 다수의 중간 위치 사이에서 움직일 수 있는 한, 레버(20)는 중심에 놓인 클러치 분리 요소로 대체될 수 있다. 클러치 판(3a)이 플라이휠(3d)과 압력판(3b)에 대해 미끄럼 운동하는 정도는 베어링(3e)의 선택된 축방향 위치, 즉 압력판(3b)에 가해지는 클러치 스프링(3c)의 선택된 바이어스에 따라 바뀐다.
선택된 클러치 토크 Mk가 엔진(2)의 주요 토크 Mmot를 초과하도록 클러치(3)는 조립되고 작동될 수 있다. 클러치 토크 Mk가 엔진 토크 Mmot를 초과한다면, 파워 트레인은 엔진에서 변속기(4) 또는 피동휠(6a)로 전달되는 토크의 불규칙성을 감쇠시킬 수 있다.
전술한 대로, 제어 유닛(13)은 센서, 스위치, 전자 회로 등의 형태인 부품을 포함하는 모니터 장치로부터 신호를 받아들일 수 있고 이 신호는 감지되고 기억되거나 클러치(3)의 최적 상태를 선택하기 위해 액터(13b)에 전달하기 전에 처리될 수 있다. 엔진(2)이 작동중이거나 자동차(1)가 작동될 때 모니터 장치의 여러 성분들은 제어 유닛(13)으로 신호를 전달할 수 있도록 만들어진다.
모니터 장치중 일부는 제어 유닛(13)이나 엔진(2)을 위한 전자 회로(50), 기존의 ABS를 위한 전자 회로 및 ASR을 위한 전자회로와 같은 다른 유닛과 결합될 수 있다. 모니터 장치의 부품은 회전부분의 회전 속도(RPM), 부하 레버(30)의 위치, 엔진(2) 용 스로틀 밸브 요소의 위치, 변속기(4)의 선택된 기어, 변속기를 다른 기어로 변속하려는 자동차(1) 운전자의 의도를 나타내는 신호를 전달하도록 설정된다.
상기 센서(14)는 액터(13b)의 인접한 기어조합 부분을 모니터한다. 센서(15)는 엔진(2)을 위한 스로틀 밸브의 가동성 밸브 요소의 위치를 나타내는 신호를 전달한다. 센서(16)는 엔진(2)의 회전 부분의 RPM을 나타내는 신호를 전달하고, 센서(17)는 액슬(6)과 차륜(6a)을 위한 차동 장치 가동성 부분의 속도, 예를 들면 차륜 RPM과 자동차(1) 속도를 나타내는 신호를 전달하는 타코미터 발생기로 구성된다.
열거된 모든 센서들은 액터(13b)의 작동을 위해, 즉 클러치(3) 상태를 선택, 제어 및 조절하기 위해서 신호를 관찰하고 처리하는 제어 유닛(13)에 신호를 전달한다.
변속기(4)는, 변속기(4)를 특정 기어로 변속하도록 자동차(1) 운전자에 의해 조종될 수 있는 레버(18)를 구비하고 있다. 센서(19b)는 변속기(4)를 중립, 후진 및 전진 기어와 같은 특정 기어로 변속하려는 운전자의 의도를 나타내는 신호를 전달하도록 만들어진다. 센서(19a)는 특정기어로 변속하려는 운전자의 의도 및 선택된 기어를 나타내는 신호를 전달할 수 있다. 예를 들어 센서(19a 또는 19b)가 변속기(4)를 특정 기어로 변속하려는 운전자의 의도를 나타내는 신호를 전달하도록 만들어진다면 변속기를 어떤 기어로 변속하기 위해 운전자에 의해 가해진 힘의 방향 및 크기에 감응하도록 만들어질 수 있다.
또는 센서(19a, 19b)는 변속기(4) 또는 외부에 설치된 가동성 부분이나 변속 레버(18)가 놓인 거리 및 위치, 변속기의 관련 매개변수를 나타내는 운동 속도, 운동 방향 및 운동량과 위치를 감지하도록 만들어질 수 있다. 변속기(4)를 이전에 선택된 기어에서 변속시키거나 새로이 선택된 기어로 변속하려는 자동차(1) 운전자의 의도를 인지하기 위해서 센서(19a, 19b)로부터 발생한 신호를 평가하도록 만들어질 수 있다.
일반적으로 제어 유닛(13)은 전술한 모든 센서 및 모니터 장치의 다른 성분으로부터 신호를 받아들이고 클러치(3)의 상태가 엔진(2)에서 클러치를 경유해 변속기(4)로 토크를 전달하는 방식에 대해 최적 상태로 불변하게 선택될 수 있도록 신호를 처리한다.
모니터 장치의 구성 성분에서 받아들인 신호는, 제어 유닛(13)이 작동점을 근거로 클러치(3) 상태를 선택할 수 있도록 한다. 즉 액터(13b)의 작동을 제어하도록 한다. 제어 유닛(13)에서 발생한 신호는 액터(13b)의 구동 유닛(12)의 작동을 조절하기 위해서 사용된다. 하드웨어나 소프트웨어 형태인 제어 프로그램은 입력신호를 평가하고 처리하거나 입력 신호를 서로 비교하여 구동 유닛(12)에 전달되는 출력 신호의 특성을 결정하도록 제어 유닛(13)내에서 실행된다.
본 발명의 선호되는 실시예에 따르면, 제어 유닛(13)은 토크 결정 부분, 미끄럼운동 설정부 및 작동 상태 설정부로 이루어진다. 또, 제어 유닛(13)은 신호의 교환 및 변속을 위한 유닛에 결합될 수 있다. 일부 또는 전체 센서에 의해 처리된 입력 신호가 엔진(2)에 의해 전달된 토크 Mmot, 변속기(4)의 순간 기어 및, 클러치 판(3a)의 마찰라이닝과 플라이휠(3d)의 마찰면 사이의 미끄럼 운동량, 마찰라이닝과 압력판(3b) 사이의 미끄럼 운동량을 결정하도록 만들어질 수 있게 상기 유닛은 하드웨어나 소프트웨어 형태로 제어 프로그램을 통하여 실행될 수 있다. 다시 말해서, 제어 유닛(13)은 자동차(1)와 파워트레인의 실제 작동 상태를 인지하고 선택할 수 있다.
센서(19a, 19b)는, 제어 유닛(13)이 변속기(4)의 실제 기어상태를 인지하기 위해서 이용된다. 전술한 대로, 센서(19a, 19b)는 적용된 힘의 방향, 크기 및 위치 또는 변속기(4) 가동부 또는 기어 변속 레버(18)의 운동 속도를 감지할 수 있다.
도 1 에 나타낸 센서(31)는 엔진(2)에 공급되는 에너지(가스)를 조절하는 장치, 즉 가스 페달(30)의 위치를 감지한다. 가스 페달(30)에서 또다른 센서(32)는 아이들링 검출기의 기능을 가진다; 예를 들면, 센서(32)는 페달(30)을 밟았을 때만 작동되는 스위치를 포함한다. 즉 센서(32)는 가스 페달(30)의 상태를 나타내는 디지탈 정보원이다. 한편 센서(31)는 가스 페달(30)의 또다른 운동 및 압축 정도를 감지하도록 만들어질 수 있다.
도 1 은 또한 브레이크의 사용 여부를 나타내는 신호를 발생시키는 역할을 하는 스위치(41)에 의해 감지된 브레이크 작동 페달(40)을 나타낸다. 브레이크 작동 부재(40)의 위치는 하나 이상의 센서(41)에 의해 감지될 수 있다; 예를 들어 제 1 센서는 페달로 작동되는 자동차 브레이크를 위해 구비될 수 있고 분리된 제 2 센서는 주차 브레이크를 위해 구비될 수 있다. 모니터 장치의 부품(41)은 부재(40)에 의해 제어된 브레이크의 작동 여부를 간단하게 나타내는 디지탈 스위치 유형의 센서를 포함할 수 있다. 또 브레이크가 작동되거나, 브레이크의 작동이 방해를 받을 때 다른 신호를 발생시키는 램프와 같은, 신호 발생 장치를 센서(41)는 포함한다. 그러나, 브레이크 작동 정도 및 브레이크의 작동 여부를 나타낼 수 있는 전위차계, 즉 아날로그 센서(41)를 적용할 수 있다. 아날로그 센서는 시각적으로 또는 그 밖의 다른 방법에 의해 감지할 수 있는 신호 발생 장치를 작동시키도록 만들어진다.
자동차(1)를 작동 상태로 두기 위해서 아주 저속으로 움직이는 자동차를 가속시키기 위해서, 즉 설정된 자동차 가속을 개시하도록, 운전자는 제어 유닛(13)과 액터(13b)를 포함하는 작동 장치를 통하여 자동 클러치(3)를 연결하는 가스 페달(30)만 작동시킨다. 따라서, 센서(31)는 자동차(1)의 가감속에 대한 운전자의 의도를 반영하는 제어유닛(13)으로 감지되는 신호를 전달한다. 가스페달(30)의 작동과 센서(31)에 의한 대응하는 신호 전달은, 액터(13b)를 통한 자동 클러치(3)의 대응하는 조절을 보장하도록 제어 유닛(13)에 의해 처리되는 매개변수이다.
제어 유닛(13)은, 엔진(2) 회전 부품의 RPM에 따라, 특성곡선을 기초로 또는 기정의 함수에 따라 클러치(3)의 상태(연결정도) 변화를 조절할 수 있다. 특성 곡선에 의해 엔진의 RPM이나 엔진 토크 Mmot와 같은 다른 매개변수에 대한 의존도를 파악하는 것이 유리하다.
예를 들어, 자동차(1)가 정지부에서 가속된다면 또는 일정 각도 α로 가스 페달(30)을 회전시키거나 밟음으로써 저속으로 움직인다면, 엔진(2)의 전자 회로(50)는 센서(31, 32)로부터 적합한 신호를 받아들이고 적합한 회전 속도 및 엔진의 토크 Mmot를 선택한다. 센서(31, 32)는, 가스 페달(30)의 선택된 위치(각 α)에 따라, 선택된 엔진 토크 Mmot와 선택된 클러치 토크 Mk 사이에서 정적 평형 상태를 만들기 위해 하나 이상의 특성 부분에 따라, 자동 마찰 클러치(3)를 위한 적절한 토크 Mk를 액터(13b)가 선택할 수 있도록 하는 제어 유닛(13)에 하나 이상의 신호를 전달한다. 클러치(3)는 차동장치 및 액슬(6)을 통하여 차륜(6a)을 회전시키는 변속기(4)를 구동한다. 시동 RPM 함수로써 시동 토크 사이의 함수 관계는 특성 시동 곡선으로 나타낼 것이다. 가스 페달(30)의 각도 α는 스로틀 밸브의 가동성 밸브 요소의 위치에 비례한다.
전자 회로(50)는 연료 주입비율, 연료 주입 기간의 지속, 스로틀 밸브의 가동성 밸브 요소의 위치(각) 및 다른 매개변수를 조절함으로써 엔진(2)의 토크 Mmot를 결정한다. 이 회로(50)는 제어 유닛(13)이나 파워 트레인의 다른 부분에 연결될 수 있다. 예를 들어, 회로(50)는 입력 신호에 따라 엔진(2)의 실제 토크 Mmot를 결정하는 장치를 포함할 수 있다. 엔진의 캠샤프트 또는 크랭크샤프트의 RPM, 스로틀 밸브의 가동성 밸브 요소의 위치 및 그 밖의 다른 매개변수에 따라 엔진(2)의 최적 토크 Mmot를 회로(50)가 결정하고 결정된 토크 Mmot를 나타내는 신호를 다른 부분(예; 전자 부품(13a))에 전달하도록 배치될 수 있다.
도 2 는 승용차, 밴 또는 트럭과 같은 차의 파워 트레인을 나타낸다. 이 파워트레인은 내연 엔진과 같은 원동기(100), 클러치(102)로부터 토크를 수용하는 입력요소를 가지는 자동 변속 장치(103), 엔진(100)의 회전 출력 요소로부터 토크를 수용하는 자동 토크 전달 장치(102), 변속기(103)에 의해 구동되는 차동장치(104), 차동장치(104)에 의해 구동된 액슬(105) 및, 액슬(105)로부터 토크를 수용하는 피동륜(106)으로 이루어진다.
클러치(102)는 클러치의 다른 부품을 지지하고 엔진(100)의 출력부에서 토크를 수용하는 입력 요소(102a)를 포함한다. 이것은 플라이휠(102a)의 일부를 형성하고 직접 부착되는 시동 기어(102b)(예, 스퍼어 기어), 플라이휠(102a)과 회전하고 동축을 이루는 하우징 또는 덮개(102e), 회전할 수 있고 하우징(102e)의 내부에서 축방향으로 움직일 수 있는 압력판(102d) 및, 클러치(102)가 일부 연결되었을 때 클러치 판(102d)에 대해 지지하기 위해서 하우징(102e)에 대해 반작용하고 피벗식으로 장착된 클러치 스프링(102f)을 포함한다; 여기에서, 압력판(102d)은 클러치 판(102d)상에서 일련의 마찰 라이닝에 대해 지지되고 다른 세트의 마찰 라이닝을 플라이휠(102a)의 인접한 마찰 표면에 대해 민다. 클러치 판(102d)은 댐퍼, 예를 들어 Huber에 의해 출원된 U.S 특허 No 5,161,660 의 다수의 댐퍼를 포함한 클러치판에 나타낸 유형의 댐퍼를 구비할 수 있다.
자동 마찰 클러치(102)의 상태는 중심에 놓인 축방향으로 움직일 수 있는 분리 부재(109)에 의해 가동될 수 있는 축방향으로 움직이는 베어링(110)에 의해 바뀐다. 베어링(110)은 압력판(102d)상에서 스프링(102f)의 바이어스를 바꾸도록 클러치 스프링(102f)의 일부를 형성하는 방사상으로 내부로 뻗어있는 설형부의 자유 단부를 누른다. 분리 부재(109)는 도 1 에 나타낸 도관(9)과 실린더(10, 11)를 포함하는 유압식 장치에 의해 작동될 수 있다.
클러치(102)는 푸시(push) 타입 클러치이다. 즉 그것은 플라이휠(102a)을 향해 베어링(110)을 눌러줌으로써 분리될 수 있다. 그러나 이런 푸시-타입 클러치는 풀(pull)-타입 클러치로 대체될 수 있는데 클러치가 Mk = 0인 분리 상태에 있도록 클러치 스프링 부분을 형성하는 설형부는 플라이휠에서 이격되어 움직여야 한다.
번호(108)는 자동 변속기(103)를 작동하기 위한 장치의 액터를 나타낸다. 액터(108)의 구동 유닛은 변속기(103)의 하나 이상의 내부부품, 즉 기어 변속 슬리브, 하나 이상의 기어 변속 로드 또는 중심 기어 변속 샤프트에 운동을 전달할 수 있다. 도 2 에 나타낸 변속기(103)는 정해진 연속과정으로 선택된 기어로 변속할 수 있거나 이전의 활성 기어 상태에서 새로이 선택된 다른 기어 상태로 직접 변속할 수 있는 유형이다.
자동 변속기(103)의 액터(108)와 자동 클러치(102) 분리부재(109), 사이의 연결부는 유압식 또는 기계식 연결부로 구성될 수 있다.
자동 클러치(102)와 자동 변속기(103)를 작동하는 장치는 신호 전달 장치(112)에 의해 액터(108)에 연결된 제어 유닛(107)으로 이루어진다. 추가 전도체(113, 114, 115)는 제어 유닛(107)에서 또는 제어 유닛으로 신호를 전달하기 위해서 구비된다. 전도체(114)는 제어 유닛(107)에 신호를 전달하는데 사용될 수 있고, 전도체(113)는 제어 유닛(107)에 의해 처리된 신호를 전달할 수 있다. 전도체(115)는 제어 유닛(107)과 하나이상의 전자 유닛 또는 도 2 에 나타낸 파워트레인의 다른 부품 사이의 연결부를 만들 수 있는 데이터 버스를 포함한다.
도 2 는, 페달 또는 레버(122)의 위치, 즉 엔진(100)의 연료 주입 비율을 나타내는 신호를 전도체(115)를 통하여 전달하는 역할을 하는 센서(123)와 공동작용하는 부하 레버(122)(예; 가스 페달)를 나타낸다. 브레이크 작동 부재(120)는 자동차 브레이크/주차 브레이크의 상태를 나타내는 신호를, 케이블과 같은 전도체(115)를 통하여 전달하는 적어도 하나의 센서(121)와 연결된다. 브레이크 작동부재(120)는 브레이크 페달이거나 수동 레버 또는 핸들이다. 상기 단일 센서(121)는 브레이크의 작동 여부를 나타내는 신호를 전달하도록 만들어진 디지털 센서로 이루어진다. 또, 센서(121)는 연결된 브레이크의 위치 및 상태를 나타내는 시각 또는 그 밖의 감각으로 인지할 수 있는 신호를 발생시키기 위한 램프와 같은 장치를 포함한다. 예를 들어, 분리된 램프는 페달로 작동되는 자동차 브레이크와 수동 주차 브레이크의 상태를 나타내기 위해서 구비된다.
또, 센서(121)는 브레이크 작동 부재(120)의 회전 및 압착 정도를 나타내는 신호를 전달하는 기능을 가지는, 전위차계와 같은 아날로그 센서로 이루어진다. 이 아날로그 센서는 자동차 운전자를 위해 시각 또는 그 밖의 감각으로 인지할 수 있는 신호를 발생시키기 위한 장치를 포함한다.
도 2 의 파워 트레인은 자동 변속기(103) 대신에 수동 변속 장치를 포함한다. 도 1 의 자동차(1)에 내장된 파워트레인과 함께 설명된 대로, 클러치(102)와 도 2 에 나타낸 파워 트레인(102)의 차동 장치(104) 사이의 변속기는 무한 변속 장치 또는 그 밖의 다른 적합한 수동 변속 장치로 구성된다.
엔진(100)의 RPM은 시간의 함수뿐만 아니라 엔진 회전 부품의 RPM 및 엔진 토크 Mmot의 함수로써, 스로틀 밸브의 가동성 밸브 요소의 위치 함수로써 선택될 수 있다.
엔진(100)의 전자회로(160)는 엔진 RPM 및 엔진 토크 Mmot를 선택한다. 또, 전자 회로(160)는 엔진의 특정 매개변수를 근거로 실제 엔진 토크를 파악하도록 만들어질 수 있다. 장치(160)는 ASR, 견인력 제어 장치, ABS의 제어 유닛(150)뿐만 아니라 액터(108)의 제어 유닛(107)과 연결된다.
도 3 에 나타낸 블록선도(200)는 본원 발명의 방법에 따라 자동차에 내장된 파워 트레인의 작동을 제어하고 조절하는 방법, 즉 자동차의 저속 운동을 조절하는 방법을 나타낸다. 블록(201)은 저속 운동이 시작되는 것을 나타낸다. 브레이크가 연결되지 않고, 변속기(4, 103)는 기어가 걸려있으며, 엔진(2, 100)은 가동되고 있고 가스 페달(30, 122)은 작동되지 않을 때 이 운동이 시작될 수 있다. 제어 유닛(13, 107)이 자동차의 상태를 개략적으로 파악했을 때 저속운동이 개시된다.
저속 운동이 실제로 시작되기 전에, 클러치(3, 102)는 분리되어 있고 (도 3 의 블록선도 200에서 블록 202 참조), 클러치에 의해 전달된 토크 Mk의 크기는 영(0)이다. 블록 203은, Mk가 영(0)에 접근하고 브레이크가 분리되어 있고 엔진이 작동하고 있을 때 엔진 토크 Mmot1을 결정하는 단계를 나타낸다. 블록 204는 마찰 클러치의 토크 Mk(연결량)의 전달을 증가시키는 단계이다; 클러치는 일부 연결되어 있다. 다음 블록 205는 클러치가 일부 연결된 후 엔진 토크 Mmot2를 인지하는 단계를 나타내고, 블록 206은 Mmot2와 Mmot1의 차이를 제어유닛(13이나 107)에 의해 결정한다. 다음 블록(206)은 Mmot2와 Mmot1의 차이와 설정된 비교치 Mdiff를 비교하는 단계를 나타낸다. 예를 들어 블록 206에서 비교는 Mmot2와 Mmot1의 차이가 Mdiff보다 큰지 아닌지를 나타내어야 한다.
만약 Mmot2와 Mmot1의 차이가 Mdiff보다 크다면, 일부 연결된 클러치에 의해 전달될 수 있는 토크 Mk는, 자동차가 저속 운동을 하기에 충분하다는 것을 나타낸다. 저속 운동의 실행으로 기대되는 기간을 경과한 후에 상기 루틴은 207에서 종료된다. Mmot2와 Mmot1의 차이가 Mdiff보다 작다면, 클러치의 연결도는 증가되고 (Mk 증가), 단계 205, 206이 반복된다.
엔진 토크 Mmot는 저속 운동 토크를 나타내는 것으로써, 엔진의 무부하 상태의 조절에 의해, 종속될 수 있다. 따라서, 클러치가 일부 연결되어 있는 동안 무부하 상태를 조절함으로써 엔진에 가해지는 부하는 증가하고 무부하 상태의 조절은 증가된 부하량에 대응하는 정도로 엔진 토크를 증가시킨다.
도 4 에 나타낸 블록선도 220은 본원 발명에 따른 다른 방법의 단계들을 나타낸다. 블록 221은, 도 3 의 블록선도 200에서 블록 201과 연계해서 나타낸 환경하에서 저속 운동의 개시를 보여준다. 블록 222는, 클러치가 분리되어 있는 동안 클러치에 의해 전달된 토크 크기가 아주 작을 때 엔진 토크 Mmot1을 인지하는 단계를 나타낸다. 다음 단계(블록 223)는 클러치 토크 Mk를 증가시키는 단계, 즉 영(0)에서 어떤 값 또는 낮은 값에서 높은 값으로 증가시키는 단계를 나타내고, 블록 224는 바뀐 엔진 토크 Mmot2, 즉 클러치(3, 102)가 일부 연결되어있을 때 엔진(2, 100)에 의해 전달된 토크 Mmot2를 결정한다.
블록 225는 엔진 토크 Mmot2와 Mmot1 사이의 차이를 나타내고 Mmot2와 Mmot1의 차이와 Mdiff를 비교하는 단계를 나타낸다. 또, 블록 225 단계에서는 Mmot2와 Mmot1의 차이가 토크의 설정된 안정치를 초과했는지 아닌지를 결정한다. 예로, Msicher와 비교는 Mmot2 - Mmot1가 Mdiff보다 큰지 결정한 후에 실행될 수 있다. 제 1 비교에서 Mmot2와 Mmot1의 차이가 Mdiff보다 크다고 나타낸다면, 다음 비교에서는 Mmot2와 Mmot1의 차이가 Msicher보다 작은지 아닌지, 또 Mmot2가 Msicher보다 작은지 아닌지를 결정할 수 있다. Mmot2와 Mmot1의 차이가 Mdiff보다 크던 작던지 관계없이, 전술한 비교 (즉 Mmot2 - Mmot1 Mdiff, Mmot2 - Mmot1 Msicher 및 Mmot2 Msicher)를 수행하도록 제어 유닛(13, 107)은 만들어질 수 있다.
예로, Msicher은 20∼50Nm 사이에서 선택될 수 있고, 저속 운동을 위해 선택된 토크는 3∼20Nm의 영역에서 선택될 수 있지만 7∼15Nm 정도가 선호된다.
도 4 의 블록선도 220에 나타낸 블록 225는, 안정 토크의 세가지 상이한 값(Msicher1, Msicher2 및 Msicher3)으로 작동할 수 있음을 나타낸다. 제 1 비교(Mmot2와 Mmot1의 차이 및 Mdiff와 비교)에서 음(-)의 값을 갖는다면/ 제 2 비교(Mmot2와 Mmot1의 차이 및 Msicher1의 비교)가 음(-)의 값을 갖는다면/ 제 3 비교(Mmot2와 Msicher2의 비교)가 음(-)의 값을 갖는다면, 제 4 비교(Mmot2와 Msicher3의 비교)에서 음의 값을 갖는다면, 다음 단계에서 클러치는 연결되어서 (블록 223) 클러치(3, 102)에 의해 전달될 수 있는 토크 Mk를 증가시킨다.
제 1 비교에서 양(+)의 값을 갖는다면, 클러치의 상태는 변하지 않고 유지될 수 있다. Mmot2와 Mmot1의 차이가 임계치에 도달했을 때, 클러치 토크 Mk가 가수 또는 계수와 같은 설정치에 의해 바뀌도록 제어 유닛(13, 107)을 만들 수 있다.
상기 비교중 적어도 하나에서 양(+)의 값을 갖는다면, 클러치 토크 Mk는 변하지 않고 유지될 수 있고 일정한 정도로 감소되거나 영(0)으로 감소될 수 있다 (블록 226 참조). 블록 227은 이 루틴의 종결을 나타낸다. 상기 연속 단계는 각각의 기본 주기동안 실행될 수 있다.
도 5 는 블록선도 250을 나타낸다. 최상단 블록 251은 초기 발생 신호에 따른 저속 운동의 시작을 나타내는 부분으로 도 3 의 블록선도 200의 블록 201에 대응한다. 다음 단계(블록 252)에서는 클러치(3, 102)가 연결되고, 그후 엔진 토크 Mmot를 선택한다(블록 253). 다음 단계(블록 255)에서는 기준치 WERT와 선택된 엔진 토크 Mmot를 비교한다. Mmot가 WERT보다 작다면 단계(252)가 반복된다. 즉 클러치의 연결은 증가한다. 한편 Mmot가 WERT보다 크다면 클러치는 일부 분리되고 (블록 255) 클러치 토크 Mk는 감소되고 클러치 상태 및 토크 Mk는 변하지 않고 유지된다. 실제 기본 주기에 대한 과정은 256에서 종료된다.
도 6 에서는, 저속 운동의 개시와 다른 연속 단계를 나타내는 블록들을 포함하는 블록선도(280)를 보여준다. 이 과정은 도 3 의 블록선도(200)에서 블록(201)에 대응하는 블록(281)에서 개시된다. 다음 블록 282는, 클러치가 분리되어 있을 때 엔진 토크 Mmot1 및 엔진 RPM nmot1을 파악하는 단계를 나타낸다. 블록 282로 나타낸 단계 이전에 Mmot1과 nmot1을 알 수 있고 필요할 때 저장된 정보가 복구될 수 있게 제어 유닛(13, 107)의 기억장치에 정보를 저장할 수 있다. 클러치가 분리되어 있을 때, 클러치가 전혀 토크를 전달하고 엔진 토크의 값이 평균값일 때 엔진 토크 Mmot1과 엔진 RPM nmot1을 알 수 있다. 이것은 기억 장치가 연속 실행되도록 하고 평균 엔진 토크값을 보정하고 이 단계에서 엔진 RPM 값을 이용할 수 있도록 한다.
필터가 이용된다면, PT1 필터를 적용할 수 있다. 그후 클러치가 연결되어서 토크 Mk를 전달한다면, 엔진 토크의 최종 측정값은 기억장치에 저장되어 유지되고 정보 판독에 활용할 수 있다. 엔진 RPM 값은 아이들링 RPM 값 LLDRZ이다.
도 6 의 블록선도 280에서 블록 283은 클러치의 일부 결합 상태 및 클러치에 의해 전달될 수 있는 토크를 나타낸다. 다음 단계(블록 284)에서는, 클러치가 일부 연결되었을 때 엔진 토크 Mmot2를 측정하고, 그 다음 단계(블록 285)는 엔진 RPM nmot2의 설정 단계이다.
블록 286은, Mmot2와 Mmot1의 차이를 구하고 이 차이와 Mdiff를 비교하는 단계이다. 만약 Mmot2와 Mmot1의 차이가 Mdiff보다 작다면 블록 283∼286의 단계가 반복되지만 클러치의 연결, 즉 토크를 전달하는 클러치 능력은 향상된다. 블록 286에서 이루어진 비교에서 Mmot2와 Mmot1의 차이가 Mdiff보다 크다면 다음 단계에서는 nmot2와 LLDRZ + WERT를 비교하고, 즉 LLDRZ와 WERT의 합계로 나타낸 임계치와 비교한다. 또, 블록 287에서는 nmot2가 WERT 값에 의해 LLDRZ를 초과하는지 확인하기 위해서 nmot2와 LLDRZ를 비교한다.
블록 287로 나타낸 단계에서 Mmot2와 Mmot1의 차이가 Mdiff보다 크고 nmot2가 LLDRZ와 WERT의 합계보다 크다고 나타낸다면, 클러치의 연결량은 증가된다. 한편 Mmot2와 Mmot1의 차이가 Mdiff를 초과하지만 nmot2가 LLDRZ와 WERT의 합계보다 작다면, 클러치 토크는 일정하게 유지되고 기본 사이클이 종료되었을 때 상기 처리 과정은 289에서 끝난다. 일정 조건하에서 블록 284로 나타낸 단계를 종결할 수 있다.
본원에서 사용된 것처럼, 클러치 토크 또는 자동 토크 전달 장치에 의해 전달할 수 있는 토크라는 용어는, 클러치(3, 102)에 의해 전달될 수 있고 액터(13b, 108)에 의해 선택될 수 있고 일정한 때에 클러치에 의해 전달할 수 있는 최대 토크이고, 엔진(2, 100)에 의해 전달되는 토크 Mmot에 독립적인 토크 Mk를 나타낸다. 증가한 엔진 토크에 독립적인 클러치 토크의 설정에 따라, 기정된 토크 Mk는 클러치의 작동점에 관계없이 전달될 수 있도록 보장해 준다. 즉 작동 상태가 완전히 분리된 상태에서 완전히 연결된 상태로 액터(13b, 108)에 의해 바뀌는 동안 클러치가 토크 전달을 시작할 때 클러치의 정확한 연결 위치에 관계없이 토크 Mk가 전달될 수 있도록 보장한다. 이것은 작동점 이외의 자동클러치의 특성 변화에도 유효하다. 이것은, 제어 유닛(13, 107)과 액터(13b, 108)를 포함하는 작동장치가 자동 클러치에 대해 항상 일부 연결된 상태를 취하도록 보장해 주는데 여기에서 자동차 저속 운동의 특성은 작동점의 이동, 파워 트레인의 전체 유효 수명동안 원동기 및 클러치의 다른 특성의 변화에 의해 영향을 받지 않고 일정하게 유지된다.
엔진(2, 100)을 위한 아이들링 조절기는, 엔진이 무부하 상태일 때(즉, 가스 페달 30, 122을 밟지 않고 있을 때), 엔진의 토크 Mmot는 자동차에 작용하는 부하의 증가에 비례하는 값만큼 증가될 수 있다. 이 부하는 제어된 클러치 토크 Mk이다. 즉 토크 Mmot는 선택된 클러치 토크 Mk의 함수로써 증가한다.
개선된 파워트레인은, 자동차의 바람직한 저속 운동을 달성하도록 선택된 클러치 토크 Mk는 엔진 토크 Mmot 및 Mmot의 증가량에 적절히 종속되도록 보장한다. 이것은, 저속 운동이 다양한 상황하에서 이루어질지라도, 즉 파워트레인의 하나 이상의 부품의 조절 및 작동 상태와 단계가 다를 때 저속 운동이 이루어질지라도 저속 운동을 하는 동안 토크가 변하지 않고 유지되도록 보장한다. Mmot의 증가가 Mmot2와 Mmot1의 차이에 의해 결정된다면 유리한데 여기에서 Mmot1은 저속 운동을 시작하기 전의 엔진 토크를 나타내고 Mmot2는 저속 운동이 개시될 때, 즉 변속기(4, 103)를 전진 기어로 변속할 때 원동기 토크를 나타낸다.
클러치가 분리되어 있고 브레이크는 걸려있지 않고 가스 페달을 밟지 않았을 때 엔진 토크 Mmot1을 확인할 수 있도록 파워트레인은 만들어질 수 있다. 클러치는 변속기를 변속할 때 일부 연결된다. 즉 감지된 엔진 토크 Mmot2가 엔진 토크 Mmot1에 대한 설정치에 도달하지 않는 한 클러치는 제 1 값에서 제 2 값으로 토크 Mk를 증가시키는 상태를 취한다.
브레이크가 걸려, 저속 운동이 종료된다면, 클러치 토크 Mk는 시간의 함수로써 설정치로 감소될 수 있다. 토크 Mk는 Mmot2와 Mmot1의 차이가 영(0)인 설정치로 감소될 수 있다. 또 클러치가 작동점으로부터 정해진 거리에 놓인 점 또는 작동점에 해당하는 일부 연결 상태를 취하도록 토크 Mk는 감소될 수 있다. Mk의 실제값이 동일한 속도로, 주어진 시간 간격내에서, 작동점에 따라 다른 속도로 감소되도록 토크 Mk의 감소는 1단 또는 다단 램프에 의해 달성될 수 있다. 토크 Mk가 작동점에 따라 상이하게 감소된다면 엔진 RPM nmot, 엔진 토크 Mmot, 자동차 속도 및, 토크 Mk 감소 비율 또는 감소 속도를 결정하는 값과 같은 다른 매개변수에 의존한다.
클러치에 의해 전달될 수 있는 최대 허용 토크 및 엔진 토크 Mmot의 최대 증가에 도달하지 않을지라도 기설정된 차량 속도를 초과하지 않도록 토크 Mk를 조절할 수 있어서 유리하다. 이것은, 자동차의 속도 조절된 저속 운동이 자동 토크 전달 장치를 구비한 파워 트레인으로 이루어질 수 있도록 보장한다. 이 목적은 차륜의 RPM 및 다른 정보를 기초로 자동차 속도를 확인하는 장치로서 제어 유닛을 사용함으로써 쉽게 달성될 수 있다; 자동차 속도를 나타내는 신호는 저속 운동을 하는 동안 차량 속도를 나타내는 기설정치와 비교된다. 예로, 저속운동시에 자동차의 속도가 전달가능한 토크를 제어하거나 조절함으로써 제어된다면, 자동차 실제 속도가 설정 속도 이하로 유지되기만 하면 최대 엔진 토크 Mmot 및 최대 클러치 토크 Mk의 한계를 알 수 있다.
저속 운동시에 클러치 토크 Mk 값을 증가시킴으로써, 아이들링 조절기는 엔진 토크 Mmot의 값을 증가시켜서 자동차 속도를 증가시킨다. 전술한 세가지 값(Mk, Mmot 및 자동차 속도)은, 자동차 속도, 전달가능한 Mk, Mmot, Mmot의 증가에 대해 최대 또는 최적 상태가 존재하도록 처리될 수 있다. 적어도 하나의 최대값에 도달한다면, 토크 Mk는 일정하게 유지되거나 영(0)으로 감소될 수 있다.
도 7 은 좌표계를 나타내는데 여기에서 토크 M은 세로 좌표를 따라 나타내고 시간 t는 가로 좌표를 따라 나타내었다. 곡선(301)은 엔진 토크 Mmot의 진행을 나타내는데, 전달 가능한 클러치 토크 Mk의 움직임은 곡선 302에 나타내었고, 엔진 RPM nmot의 진행은 곡선 303에 나타내었고, 변속기 입력 RPM nget의 움직임은 304에 나타내었는데, 이것은 모두 시간에 따라 바뀐다.
영(0)에서 t1으로 일정 시간이 경과하기 전에 자동차의 저속 운동은 전혀 존재하지 않는다; t1에서 클러치(곡선 302)에 의해 전달할 수 있는 토크 Mk가 증가되고, 엔진 토크 Mmot(곡선 301)도 증가된다.
저속 운동이 개시될 때 엔진 토크 Mmot를 증가시키는 것이 선호된다; 아이들링 속도 조절기가 클러치의 일부 연결로 인해 발생된 부하에 의해 엔진 토크를 증가시키는 값과 일치하는 값으로 엔진 토크는 증가될 수 있다. 독일 특허 출원 제 196 21 106 을 참조할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 엔진에 가해지는 부하가 증가될 때 아이들링 조절기에 의해 저속운동이 시작될 때 엔진 토크 Mmot의 제어된 증가를 일으키지 않는 것은 유리하다.
t1과 t2 사이의 기간동안, 엔진 토크 사이의 Mmot와 Mmot1의 차이는 Mdiff보다 작다. 동일한 기간동안 (t1과 t2 사이), 선택된 클러치 토크 Mk는 증가한다(곡선 302 참조). t2와 t3 사이의 기간동안, Mmot와 Mmot1의 차이는 Mdiff보다 크고 클러치 토크 Mk는 부가적 증가된다. t3와 t4 사이의 기간동안 Mmot와 Mmot1의 차이가 Mdiff보다 작고, 클러치 토크 Mk의 크기는 또다시 증가된다.
t4와 t5 사이의 기간동안 클러치 토크 Mk (곡선 302)는 증가되지 않는다. 왜냐하면 Mmot와 Mmot1의 차이는 Mdiff보다 크기 때문이다. t5와 t6 사이의 기간동안 Mmot와 Mmot1의 차이는 Mdiff보다 작고 전달가능한 클러치 토크 Mk (곡선 302)는 증가된다. t6에서 시작될 때 클러치 토크 Mk의 추가 증가는 발생하지 않는다.
곡선 303은, 엔진 토크가 최대값으로 증가하고 t1과 t4 사이의 기간동안 엔진 RPM nmot가 최대값에 도달하는 것을 나타낸다. 아이들링 조절기에 의해 엔진 토크가 증가된다면, t1과 t4 사이에서 엔진 RPM은 약간 감소된다.
도 7 의 좌표계는, 변속 RPM nget (곡선 304)이 t5에서 증가하기 시작하는 것을 보여준다. t5에서 클러치에 의해 전달될 수 있는 토크와 전달된 엔진 토크는 자동차를 작동 상태로 유지하기에 충분하다. 동기점은 t7 너머로 도달되고 엔진 RPM nmot는 변속기 RPM nget에 접근한다.
클러치(3, 102)에 의해 전달될 수 있는 선택된 토크 Mk는, Mmot와 Mmot1의 차이가 Mdiff보다 작을 때 증가한다. 한편, 토크 Mmot가 Mdiff와 Mmot1의 합계를 초과할 때 클러치에 의해 전달될 수 있는 토크는 증가하지 않는다.
도 8 의 좌표계(400)에서 토크 M은 세로 좌표를 따라 나타내었고 시간 t는 가로 좌표를 따라 나타내었다. 곡선(401)은 엔진 토크 Mmot의 변화를 나타내고, 곡선(402)은 전달가능한 클러치 토크 Mk의 변화를 나타내고, 곡선(403)은 엔진 RPM nmot의 변화를 나타내며, 곡선(404)은 변속기 RPM nget의 변화를 나타내는데 이것은 모두 시간 t에 따라 바뀐다.
t1이 될 때까지 저속 운동은 발생하지 않는다; 클러치에 의해 전달될 수 있는 토크 Mk (곡선 402)가 증가하고 엔진 토크 Mmot (곡선 401)이 증가할 때 t1에서 상기 저속 운동이 시작된다.
t1과 t2 사이의 기간동안, Mmot와 Mmot1의 차이가 Mdiff보다 작고 선택된 전달가능한 클러치 토크 Mk (곡선 402)는 증가한다. t2에서, Mmot와 Mmot1의 차이는 Mdiff를 초과하고 클러치 토크 Mk (곡선 402)는 시간 t3까지 계속 증가한다. t3와 t4 사이에서 토크 Mk는 증가하지 않는다. 엔진 RPM nmot이 아이들링 RPM과 △의 합계를 초과한 후에 Mk는 다시 증가하는 것을 알 수 있다. 여기에서, 전달가능한 클러치 토크 Mk는 다시 증가하기 시작한다. t3와 t4 사이에서 Mmot와 Mmot1의 차이가 Mdiff를 초과하고, 클러치 토크 Mk (곡선 402)는 계속 증가하지 않는다. 그러나 t4와 t5 사이에서 Mmot와 Mmot1의 차이는 Mdiff보다 작고, 토크 Mk (곡선 402)는 다시 증가한다. t5 이후의 기간동안 Mk의 크기는 일정하게 유지된다.
엔진 RPM nmot를 나타내는 곡선 403은, 엔진 RPM이 정점까지 증가하고 엔진 토크 Mmot의 제어된 증가가 정점에 도달하는 것을 나타낸다.
도 8 은, 변속기 RPM nget가 t4에서 증가하기 시작하는 것을 보여준다. 여기에서 클러치에 의해 전달될 수 있는 토크 Mk와 전달된 엔진 토크 Mmot (곡선 401)은 자동차를 작동 상태로 유지하기에 충분하다.
Mmot와 Mmot1의 차이가 Mdiff보다 작거나 Mmot와 Mmot1의 차이가 Mdiff보다 크고 nmot가 LLDRZ와 WERT의 합계보다 클 때 클러치에 의해 전달될 수 있는 토크 Mk는 증가한다. 전술한 대로, LLDRZ는, 엔진의 아이들링 RPM과 WERT는 20/min과 200/min 사이의 설정값이라는 것을 나타낸다.
엔진 토크 Mmot를 인지하는 장치 및 토크 Mk의 증감을 엔진 토크 Mmot의 증감과 비교하는 장치는, 전기 작동 자동 클러치(3, 102)를 움직이는 장치의 제어 유닛(13, 107) 및 전자 엔진 회로(50, 160)에 통합될 수 있다.
하기 특허 출원을 참고할 수 있다:
PCT/DE 95/01861 and PCT/DE 96/01242, DE 146 16 055, DE 196 37 001, DE 196 36 005, DE 196 22 572, DE 196 02 421, DE 195 47 082, DE 196 22 643, DE 196 09 924, DE 196 02 874, DE 196 09 957, DE 196 11 147, DE 196 31 726, DE 196 45 358, DE 196 22 641, DE 196 24 008, DE 196 25 950, DE 196 32 946, DE 196 29 969, DE 196 28 199, DE 42 39 289, DE 196 21 123, DE 196 08, 454, DE 195 04 487 과 DE 196 23 484.
본원 출원인은, 이중에서 자동 토크 전달 장치 및 자동 변속기와 같은 변속기의 작동 방법을 설명한다.
부가 설명없이도, 상기 기술한 바에 따라 본 발명을 충분히 이해할 수 있고 종래 기술의 일반적인 특징 및 본원 발명에 따른 자동차 저속 운동을 조절하는 방법의 특징을 모두 가지면서 여러 가지 적용을 쉽게 할 수 있다. 또 첨부된 청구항 범위내에서 모든 응용이 이루어질 수 있다.

Claims (52)

  1. 원동기; 다수의 상이한 기어로 변속할 수 있는 변속 장치; 상기 변속 장치가 여러 기어중 하나에 연결되어 있고 상기 토크 전달 장치는 일부 연결된 상태를 취할 때 자동차의 저속 운동을 일으키는 비율로 토크를 전달하기 위해 일부 연결된 상태뿐만 아니라 완전히 연결된 상태 및 완전히 분리된 상태를 취하도록 작동할 수 있는 자동 토크 전달 장치; 및 신호 수신 및 신호 전달 제어 유닛을 포함하는 자동장치를 작동하기 위한 장치와 자동차의 저속 운동을 반복적으로 시행하도록 상기 제어 유닛으로부터 발생하는 신호에 응하여 전술한 비율로 토크를 전달하기 위한 자동 장치를 작동하는 장치로 구성된 자동차의 파워 트레인.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 자동 토크 전달 장치는 마찰 클러치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  3. 제 1 항에 있어서, 액츄에이터는 자동 토크 전달 장치의 가동성 입력부를 위한 적어도 하나의 구동 유닛을 가지는 적어도 하나의 액터를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  4. 에너지 소비, 변속 가변 토크 전달 원동기; 자동차의 속도에 영향을 미치도록 연결할 수 있는 적어도 하나의 브레이크; 원동기에 주입되는 에너지 양을 조절할 수 있는 부재; 다수의 기어로 변속할 수 있는 변속기; 일부 연결된 상태뿐만 아니라 완전히 연결된 상태 및 완전히 분리된 상태를 취하도록 작동할 수 있는 자동 토크 전달 장치; 신호 수신, 처리 및 전달 제어 유닛을 포함하는 장치를 작동하기 위한 장치와 제어 유닛에서 발생한 신호에 감응하여 장치를 작동하기 위한 장치; 적어도 하나의 브레이크의 상태, 상기 부재의 상태 및 원동기에 의해 전달된 토크의 변화를 나타내는 신호를 제어 유닛에 전달하기 위한 장치로 이루어진 자동차의 파워트레인에서, 상기 제어 유닛은, 적어도 하나의 브레이크가 분리된 상태에 있고 상기 부재가 비작동 상태일 때, 장치가 다수의 일부 연결된 상태중 하나를 취하도록 유도하고 원동기에 의해 전달된 토크와 전술한 장치에 의해 전달된 토크를 비교하는 장치를 포함하는데 여기에서 자동차는 변속기를 상기 기어중 하나로 변속했을 때 저속 운동을 수행하고 토크는 제 1 값에서 제 2 값으로, 즉 (a) 원동기의 토크 및 (b) 상기 장치에 의해 전달된 토크가 제 2 값에 접근했을 때 설정치로 접근하는 원동기에 의해 전달된 토크로 변하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 자동 토크 전달 장치는 클러치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  6. 제 4 항에 있어서, 토크 전달 장치를 작동하는 장치는 토크 전달 장치의 가동성 입력부를 위한 적어도 하나의 구동 유닛을 포함하는 적어도 하나의 액터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  7. 제 4 항에 있어서, 신호 전달 장치는 원동기를 위한 전자 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  8. 제 4 항에 있어서, 제 1 값에서 제 2 값으로 상기 장치에 의해 전달된 토크 변화는 토크의 증가를 수반하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  9. 제 4 항에 있어서, 신호 전달 장치는 Dmot2와 Dmot1의 차이를 나타내는 신호를 제어 유닛에 전달하기 위한 장치를 포함하는데 Dmot1은 전술한 장치에 의해 일부 연결된 상태를 취하기 전에 원동기에 의해 전달된 제 1 토크이고 Dmot2는, 자동차가 저속 운동을 하는 동안 원동기에 의해 전달된 제 2 토크인 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  10. 제 4 항에 있어서, 상기 장치가 분리되어 있는 동안 신호 전달 장치는 원동기에 의해 전달된 토크를 확인하고 결정하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  11. 제 4 항에 있어서, 신호 전달 장치는 원동기에 의해 전달된 토크를 시간의 함수로써, 반복적으로 확인하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  12. 제 4 항에 있어서, 신호 전달 장치는 적어도 하나의 기어로 변속기를 변속하는 동안 원동기에 의해 전달된 특정 토크를 나타내는 신호를 제어 유닛에 전달하고 확인하기 위한 장치를 포함하고, 상기 제어 유닛은 설정된 값과 특정 토크를 비교하는 장치를 포함하고 특정 토크가 설정치에 접근했을 때 상기 장치의 상태에서 자동 변화를 방지하기 위한 장치를 작동 장치가 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  13. 제 4 항에 있어서, 신호 전달 장치는 적어도 하나의 기어로 변속기를 변속하는 동안 또는 변속하기 전에 원동기에 의해 상기 장치에 전달된 토크를 각각 나타내는 제 1, 제 2 신호를 제어 유닛에 전달하고 확인하기 위한 장치를 포함하고, 상기 제어 유닛은 제 1, 제 2 신호 사이의 차이를 나타내는 제 3 신호를 발생시키고 제 3 신호의 특정값과 설정치를 나타내는 제 4 신호의 특정값을 비교하는 장치를 포함하고, 제 3 신호의 특정값이 제 4 신호에 접근했을 때 상기 장치의 상태에서 자동 변화를 방지하기 위한 장치를 액츄에이터가 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  14. 제 4 항에 있어서, 신호 전달 장치는, 상기 장치가 분리되어 있는 동안 변속기를 변속하기 전에 원동기에 의해 전달된 토크를 나타내는 제 1 신호를 제어 유닛에 전달하고 확인하기 위한 장치와 자동차가 저속 운행을 하고 있는 동안 원동기에 의해 전달된 토크를 나타내는 제 2 신호를 제어 유닛에 전달하고 확인하기 위한 장치를 포함하고, 액츄에이터는 이 장치에 의해 전달할 수 있는 토크를 증가시키기 위해서 장치의 상태를 바꾸는 장치를 포함하고, 제어 유닛은 제 1 신호와 제 2 신호 사이의 차이를 확인하기 위한 장치로 구성되고 상기 액츄에이터는 (a) 제 2 신호로 나타낸 원동기 토크의 증가 및 (b) 임계치를 초과한 제 1, 제 2 신호 차이의 증가중 하나에 따라 영(0)을 포함한 설정값에 의해 상기 장치의 연결 정도를 감소시키도록 또는 상기 장치의 상태 변화를 방지하도록 작동하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  15. 제 4 항에 있어서, 상기 신호 전달 장치는 원동기에 의해 전달된 토크의 변화를 간접적으로 확인하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  16. 제 4 항에 있어서, 상기 신호 전달 장치는 원동기에 의해 전달된 토크를 나타내는 신호를 제어 유닛에 전달하도록 배치된 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  17. 제 4 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 원동기에 의해 전달된 토크를 확인하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  18. 제 4 항에 있어서, 상기 신호 전달 장치는 원동기에 의해 전달된 토크를 나타내는 신호를 위한 데이터 버스를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  19. 제 4 항에 있어서, 상기 부재는 다수의 위치를 가지는 가동성 부재이고, 상기 신호 전달 장치는, 원동기 회전 성분의 RPM, 원동기 스로틀 밸브의 가동부의 위치, 상기 부재의 위치, 원동기 실린더로 주입되는 연료의 형태인 에너지 양, 연료 주입시간 및, 시간당 회전 성분의 RPM 변화에 따라 원동기에 의해 전달된 토크를 확인하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  20. 제 4 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 원동기에 의해 전달된 토크에 관한 복구가능한 정보를 위한 적어도 하나의 기억 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  21. 제 4 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 원동기와 전술한 장치에 의해 전달된 토크의 변화를 나타내는 신호를 발생시키기 위한 장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  22. 제 4 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 원동기와 상기 장치에 의해 전달된 토크의 변화를 나타내는 신호를 비교하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  23. 제 4 항에 있어서, 액츄에이터는 상기 장치와 결합된 적어도 하나의 액터를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  24. 제 4 항에 있어서, 액츄에이터는 적어도 하나의 함수에 따라 상기 장치의 상태를 선택하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  25. 제 24 항에 있어서, 적어도 하나의 함수는 (a) 시간, (b) 원동기에 의해 전달된 토크, (c) 원동기 회전부의 RPM 및, (d) 자동차의 속도 함수인 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  26. 제 24 항에 있어서, 적어도 하나의 함수는 일정 시간 간격내에 시간 함수인 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  27. 제 4 항에 있어서, 액츄에이터는 제 1 시간동안 시간의 제 1 함수에 종속되고 제 2 시간동안 시간의 제 2 함수에 종속된 상기 장치의 상태를 선택하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  28. 제 27 항에 있어서, 액츄에이터는 제 1 시간동안 분리된 상태에서 일부 연결된 상태로 상기 장치의 상태를 바꾸도록, 제 2 시간동안 일부 연결된 상태에서 다른 상태로 바꾸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  29. 제 27 항에 있어서, 액츄에이터는 제 1 기간동안 분리된 상태에서 일부 연결된 제 1 상태로 장치의 상태를 바꾸고 제 1 상태보다 좀더 강하게 연결된 제 2 상태로 장치의 상태를 바꾸도록 배치되고, 설정된 값이 (a) 원동기에 의해 전달된 토크와 (b) 원동기에 의해 전달된 제 1 토크와 제 2 토크 사이의 차이중 하나에 의해 정해질 때 제 2 상태에 도달되는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 작동 장치는 분리된 상태로 상기 장치를 조절하도록 배치되어서 제 2 상태에 도달했을 때 상기 장치에 의해 전달된 토크의 크기를 감소시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  31. 제 29 항에 있어서, 작동 장치는 분리된 상태로 상기 장치를 조절하도록 배치되어서 제 2 상태에 도달했을 때 상기 장치에 의해 전달된 토크의 크기를 설정된 값으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  32. 제 4 항에 있어서, 상기 작동 장치는 (a) 직선 함수, (b) 스퀘어 함수, (c) 지수 함수를 포함하는 시간 함수중 적어도 하나에 따라 상기 장치의 상태를 선택하도록 작동 장치가 배치되는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  33. 제 4 항에 있어서, 상기 액츄에이터는 제 1 기간 동안 제 1 속도로 장치의 상태를 바꾸도록 배치되고 제 2 기간 동안 제 2 속도로 장치의 상태를 바꾸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  34. 제 4 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 자동차의 저속 운동을 종결시키고 시간함수에 따라 분리된 상태로 장치의 상태를 바꾸기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 저속 운동 종결 장치는 브레이크의 연결에 감응하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  36. 제 34 항에 있어서, 분리된 상태로 장치의 상태를 바꾸는 장치는 제 1 기간동안 토크를 전달할 수 있는 장치의 능력을 감소시키고 제 2 기간동안 설정치로 토크를 전달하는 장치의 능력을 감소시키도록 배치되는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  37. 제 36 항에 있어서, 상기 설정치는 영(0)에 접근하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  38. 제 4 항에 있어서, 액츄에이터는 전술한 장치에 의해 전달할 수 있는 토크와 가동부의 운동량 사이의 관계를 나타내는 특성 곡선의 함수로서 장치 가동부의 운동량을 제어함으로써 상기 장치의 조절하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  39. 제 4 항에 있어서, 액츄에이터는 낮은 제 1 토크에서 높은 제 2 토크로 전술한 장치에 의해 전달된 토크를 제어하기 위한 장치를 포함하는데 여기에서 자동차는 설정된 속도로 구동되는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  40. 제 4 항에 있어서, 액츄에이터는 낮은 제 1 토크에서 높은 제 2 토크로 전술한 장치에 의해 전달된 토크를 제어하기 위한 장치를 포함하는데 여기에서 원동기에 의해 전달된 토크는 설정치를 가지는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  41. 제 4 항에 있어서, 액츄에이터는 낮은 제 1 토크에서 높은 제 2 토크로 전술한 장치에 의해 전달된 토크를 제어하기 위한 장치를 포함하는데 여기에서 원동기에 의해 전달된 토크는 설정치를 가지는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  42. 에너지 소비, 변속 가변 토크 전달 원동기; 자동차의 속도에 영향을 미치도록 연결할 수 있는 적어도 하나의 브레이크; 원동기에 주입되는 에너지 양을 조절할 수 있는 부재; 다수의 기어로 변속할 수 있는 변속기; 일부 연결된 상태뿐만 아니라 완전히 연결된 상태 및 완전히 분리된 상태를 취하도록 작동할 수 있는 자동 토크 전달 장치; 신호 수신, 처리 및 전달 제어 유닛을 포함하는 장치를 작동하기 위한 장치와 제어 유닛에서 발생한 신호에 감응하여 장치를 작동하기 위한 장치; 일부 연결된 상태 및 분리된 상태에서 원동기에 의해 전달된 토크와 상기 부재의 상태를 나타내는 신호를 제어 유닛에 전달하기 위한 장치로 이루어진 자동차의 파워트레인에서, 상기 제어 유닛은, 적어도 하나의 브레이크가 분리된 상태에 있고 상기 부재가 비작동 상태일 때, 장치가 다수의 일부 연결된 상태중 하나를 취하도록 유도하는 장치를 포함하는데 여기에서 자동차는 변속기를 상기 기어중 하나로 변속했을 때 저속 운동을 수행하고 토크는 제 1 값에서, 적어도 하나의 일부 연결된 상태와 분리된 상태에서 원동기에 의해 전달된 토크 사이의 차이가 설정된 값을 취할 때의 제 2 값으로 증가되는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  43. 제 42 항에 있어서, 상기 액츄에이터는 적어도 하나의 액터를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  44. 제 42 항에 있어서, 상기 자동 토크 전달 장치는 클러치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  45. 제 42 항에 있어서, 상기 신호 전달 장치는 원동기를 위한 전자 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 파워트레인.
  46. 자동 토크 전달 장치는 연결 상태와 분리된 상태 및 다수의 일부 연결된 상태를 가지고 자동차의 파워트레인에 설치되는데 여기에서 파워트레인은, 토크 전달 원동기, 다수의 기어로 변속할 수 있는 변속기, 신호 수신 및 신호 전달 제어 유닛을 포함하는 토크 전달 장치를 작동하는 장치, 제어 유닛으로부터 발생한 신호에 감응하여 토크 전달 장치의 상태를 바꾸도록 배치된 액츄에이터 및, 가변 토크 Mk1과 토크 전달 장치에 의해 전달된 Mk2 사이의 차이 및 다른 한편으로는 원동기에 의해 전달된 가변 토크 사이의 차이를 나타내는 제 2 신호와 원동기에 의해 전달된 토크를 나타내는 제 1 신호를 제어 유닛에 전달하기 위한 장치로 이루어지고,
    토크 전달 장치의 분리된 상태에서 원동기에 의해 전달된 토크 Mmot1을 확인하는 단계;
    각각의 자동차 브레이크가 걸려있지 않고 가스 페달에 부하가 가해지지 않았을 때 제 1 값에서 제 2 값으로 토크 전달 장치에 의해 전달된 토크가 증가하고 토크 전달 장치의 상태 변화에 따라 일부 연결된 상태로 자동차의 저속 운행을 일으키기 위해서 변속기의 기어를 바꾸는 단계;
    변속기의 기어를 바꾸는 동안 원동기의 토크 Mmot2를 확인하는 단계;
    원동기에 의해 전달된 토크를 증가시키는 단계;
    Mk2와 Mk1의 차와 Mmot2와 Mmot1의 차를 비교하는 단계;
    Mmot2와 Mmot1의 차와 Mmot2중 하나가 설정된 토크에 일치할 때까지 Mk2를 증가시키는 단계로 이루어진, 자동 토크 전달 장치의 상태를 바꾸는 방법.
  47. 제 46 항에 있어서, Mmot2와 Mmot1의 차와 Mmot2는 약 5-50Nm 사이의 영역에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제 47 항에 있어서, 상기 영역은 약 8-20Nm 사이에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제 46 항에 있어서, Mmot2와 Mmot1의 차와 Mmot2는 약 10Nm인 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 제 46 항에 있어서, Mk2는 약 5-50Nm 사이의 영역에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 제 50 항에 있어서, 상기 영역은 약 10-40Nm인 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제 46 항에 있어서, Mk2는 약 30Nm인 것을 특징으로 하는 방법.
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