KR20020077505A - 클러치를 자동으로 작동시키기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구동 트레인에서 클러치를 자동으로 작동시키기 위한 장치를 갖는 기어박스 및 구동모터로 구성된 자동차와 제어 방법에 관련된다. 상기 방법을 따르면, 만약 기어비가 문턱값보다 작고 구동페달의 작동은 0이 아니며 문턱값보다 작으면 경고수단은 운전자가 잘못 사용하고 있음을 경고한다.

Description

클러치를 자동으로 작동시키기 위한 장치 및 방법{METHOD AND DEVICE FOR THE AUTOMATED ACTUATION OF A CLUTCH}
자동으로 작동되는 이러한 종류의 클러치의 장치 및 방법은 DE 44 26 260 혹은 DE 195 07 847에 공지되어 있다. 이러한 종류의 자동 클러치 시스템으로 클러치의 작동이 액츄에이터로 자동으로 수행되며 클러치 페달은 필요없게 된다. 이러한 종류의 자동 클러치가 장착된 자동차의 운전자는 가속페달 같은 것으로 자동 클러치를 작동시킬 수가 있다.
도로가 경사졌을 때 구동 페달을 약간 작동시키며 클러치를 연결시켜 자동차를 움직이지 않도록 할 수 있는데, 구동페달을 작동시켜 제어부를 통해 클러치에 의해 전달되는 토크가 아래쪽 방향의 힘에 대해서 경사로에 자동차를 움직이지 않도록 고정시키기에 충분하기 때문이다. 또한 구동페달을 약간만 작동시켜 운전하는 것이 가능한데 이로인해 클러치는 오랫동안 저속으로 미끄러지게 된다.
저속의 미끄러짐 상태 혹은 자동차가 오랫동안 언덕에서 움직이지 않거나 여러번 반복적으로 멈추는 현상이 오랫동안 계속될 경우 클러치가 빨리 닳게 된다.또한 일반적으로 운전자는 클러치의 마모에 대한 지식이 없다는 것이 문제점이다.
본 발명은 구동모터와 기어박스가 장착된 자동차의 구동 트레인에서 클러치를 자동으로 작동시키기 위한 방법과 이러한 목적의 장치에 관련된다.
도 1은 기어구동장치, 구동 트레인을 갖는 자동차를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명을 따르는 방법의 실시예를 도시한 블록 다이아그램.
* 부호 설명 *
1 : 자동차2 :구동모터
4 : 클러치6 : 기어박스
8 : 카던축10 : 차동기
12 : 휠14 : 구동페달 작동
16 : 센서18 : 제어유닛
22 : 쓰로틀 밸브24 : 냉각수 온도센서
44 : 전자제어유닛48,50 : 액츄에이터
본 발명의 목적은 경사나 미끄러짐 상태라 오래되는 경우 같이 클러치가 부분적으로 연결될 때 자동차에 위험하게 멈추는 것을 감지하고 운전자에게 클러치의 수명이 다되었거나 수리할 필요가 있음을 알리기 위한 것이다.
본 발명을 따라서 구동모터와 트랜스미션, 전자제어유닛으로 클러치를 자동으로 작동시키기 위한 장치, 클러치를 작동시키는 액츄에이터, 구동모터를 제어하기 위한 구동페달이 장착된 자동차의 구동 트레인에서 클러치를 자동으로 작동시키기 위한 방법은 다음 단계를 따른다.
- 문턱값(threshold value) 보다 작거나 0인 트랜스미션 속력 n을 측정.
- 미리 정해질 수 있는 문턱값 보다 작거나 0이 아닌 구동페달 작동 거리 x를 측정.
- 이러한 조건하에서 잘못 이용하고 있는 상태나 수리를 위해 운전자에게 경고를 줌.
미리 정해질 수 있는 문턱값보다 작거나 0인 트랜스미션 속력과 미리 정해질 수 있는 문턱값보다 작지만 0이 아닌 정해진 작동범위 내에서 운전자에 한 부분에 대해서 구동되는 구동 페달의 전체적인 조합을 통해 언덕에서 정지한 상태나 클러치가 미끄러지는 자동차의 매우 낮은 속력이 감지된다. 경고 혹은 교정수단이 작동될 수 있다.
본 발명을 따르면 그 목적은 다음 단계를 수행하여 달성된다.
- 문턱값보다 큰 미끄럼을 감지.
- 미리 정해질 수 있는 문턱값 보다 작지만 0이 아닌 구동 페달 작동 길이 x를 측정.
- 이러한 조건 하에서 운전자에게 잘못 작동하고 있는 상태를 알려주기 위해 경고를 줌.
전술된 미끄러짐(slip)의 정의는 기어박스 속력과 엔진 속력 사이의 차이를 의미하는데, 엔진속력은 엔진속력센서로 결정되고 기어박스 속력은 기어박스 센서나 휠 속력을 연산하여 결정된다. 문턱값 보다 큰 미끄럼 상태는 주어진 엔진속력 하에서 미끄러지는 클러치의 구동속력이 매우 낮아서 클러치가 마모된다는 것을 의미한다. 미끄럼에 대한 문턱값은 약 300 1/min에서 700 1/min, 선호적으로 500 1/min가 되므로, 기어박스 속력과 엔진속력 사이의 차이가 문턱값을 넘을 때 다른 조건들이 존재한다면 경고수단 이나 교정수단(remedying measure)이 제어된다. 미끄럼에 대한 문턱값이 엔진의 아이들링 속력 값보다 낮을 경우가 더 바람직하다.
본 발명의 또 다른 개념을 따르면 그 목적은 다음 단계를 수행함으로써 달성된다.
- 문턱값보다 큰 기어박스 속력 n을 측정.
- 미리 정해질 수 있는 문턱값 보다 낮지만 0이 아닌 구동페달 측정치 x를 감지.
- 이러한 조건하에서 운전자에게 잘못 사용하고 있음을 알리도록 경고수단을 사용.
본 발명을 따르면 구동페달을 작동시키기 위해서 미리 정해질 수 있는 문턱값보다 작고 0보다 큰 범위가 제공되는 것이 당연하다. 그러므로 경고수단을 작동시키는 것이 바람직하지 않기 때문에 가속페달이 작동되지 않거나 클러치에 연결되지 않는 것이 바람직하다. 또한 풀 스로틀(full throttle)을 방지하는 것이 바람직한데 운전자가 최대 구동페달을 작동시키기 때문에 풀 쓰로틀 상태에서 경고가 적당하지 않기 때문이다.
따라서 본 발명을 따르는 구동페달의 작동은 3%<x<75% 범위에 있는 것이 바람직하다.
그러므로 기어박스 속력 n은 미리 정해질 수 있는 문턱값 보다 커서 약 500 1/min가 되는 것이 바람직하다. 특히 기어박스 속력의 문턱값이 구동모터의 아이들링속력 이하가 되는 것이 바람직하다.
그러므로 구동페달 작동의 측정치 x 는 구동페달 센서로 검출될 수 있는 것이 바람직하다.
또한 0이 아닌 구동페달 작동 x는 아이들링 스위치로 감지될 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명을 따르면, 기어박스 속력 센서로 속력이 결정되는 것이 바람직하다. 또한 속력은 기어박스 변속비를 고려하고 필요할 경우 구동트레인 변속비를 고려하여 휠속력 센서로 결정되는 것이 바람직하다.
본 발명을 따르면, 미끄럼은 엔진속력 및 기어박스 속력 값으로부터 엔진속력과 기어박스 속력 사이의 차이로 결정되는 것이 바람직하다. 그러므로 엔진속력은 엔진속력 센서 및 기어박스 속력 혹은 기어박스 센서로 결정되거나 기어박스의 변속비와 구동트레인 변속비로 휠 속력으로 결정될 수 있다.
본 발명을 따르면, 경고수단은 동일한 필요조건이 존재할 때 즉각적으로 작동되는 것이 바람직하다. 또한 경고 수단은 동일한 필요조건이 존재할 때 대기시간이 경과된 후에 작동하는 것이 바람직하다. 요구되는 동일 조건하에서 경고수단이 작동하는 것이 바람직한데, 클러치 온도는 문턱값 이상으로 상승한다. DE 196 02 006가 본 출원에서 참고로 인용되었다.
본 발명을 따르는 경고수단은 경고등이 들어오거나 경고등이 깜빡이거나 하는 광학적인 표시기의 제어를 통해 작동한다.
경고수단은 경고음 같은 소리신호를 발생시키는 방법으로 작동될 수 있다.
또한 경고수단이나 교정수단은 클러치가 연결되었을 때 작동하는 것이 바람직하다. 구동 트레인이 진동하도록 클러치가 최소한 부분적으로 떨어졌다 붙였다하는 것을 통해 작동된다.
본 발명은 또한 전술된 방법을 수행하기 위한 자동 클러치를 위한 장치에 관련된다.
본 발명의 실시예는 도면을 참고로 좀더 자세히 설명될 것이다.
도 1은 기어박스(6), 클러치(4), 구동모터(2)를 갖는 구동 트레인이 장착된 자동차(1)를 도시한다. 자동차의 휠(12)은 카던축(cardan shaft)(8) 및 차동기(differential)(10)를 통해 구동된다. 블록 다이아그램 같이 센서(62) 및 제어장치(18,44)로 구성된 선택 레버 같은 변속비 선택장치(60)가 있다. 클러치는 연결된 상태에서 자동으로 작동하기 위해 장치(100)에 의해 제어된다. 이것은 최소한 클러치를 작동시키기 위한 액츄에이터(46) 및 액츄에이터를 작동시키기 위한 전자제어유닛(44)을 포함한다. 기어박스(6)는 기어선택 같이 자동으로 작동하기 위해 장치(101)로 제어된다. 이것은 기어박스를 작동시키기 위한 액츄에이터(48,50) 및 최소한 하나의 액츄에이터를 제어하기 위한 전자제어유닛(44)을 포함한다.
제어유닛(18,44)은 하나의 유닛으로 구성되거나 구조적이나 기능적으로 분리될 수 있다. 그러므로 제어유닛(18)은 구동페달 작동을 통해 구동모터(2)를 제어한다.
만약 제어장치(18,44)가 구조적, 기능적으로 분리된다면 CAN Bus(54)나 다른데이터 교환을 위한 다른 전자적 연결장치를 통해 서로 연결된다.
기어박스의 변속비를 변환시키기 위한 장치는 최소한 액츄에이터(48,50) 및 제어유닛으로 구성되고, 변속비는 액츄에이터를 제어하여 변할 수 있다.
제어장치의 영역(44)은 클러치(2)의 변속상태와 기어박스(6)의 변속비를 나타내는 신호뿐만 아니라 출력속도에 대한 센서(52) 그리고 변속선택장치(50)의 센서(61)로부터 나오는 신호를 수신한다.
제어장치의 영역(18)은 쓰로틀 밸브(30)를 조절하여 내연기관(2)을 제어한다. 신호는 흡기 파이프 압력을 위한 센서(26), 냉각수 온도 센서(24), 엔진속력에 대한 센서(28), 쓰로틀 밸브(22)를 셋팅하기 위한 센서(20), 구동페달 작동(14)을 위한 센서(16)로부터 수신된다. 또한 아이들링 스위치(102)는 구동페달이 작동되는지 여부를 감지하기 위해 제공된다.
기어박스 속력 센서(103) 혹은 휠 속력센서(10)는 자동차의 속력이나 상응하는 기어박스의 속력을 측정하기 위해 사용될 수 있다.
소리 경고신호가 스피커(105)로 발생된다. 또한 광학신호는 경고등(106)이나 발광기어표시 같은 다른 표시장치로 발생된다.
마찬가지로 클러치는 경고표시로써 맥동운동을 하게되며, 구동 트레인에서 진동이 발생하여 운전자가 불편함을 느끼게 된다.
교정수단으로써 클러치가 고의로 연결되어 운전자가 구동페달을 작동을 변환시키고 클러치에 부하가 걸리지 않도록 브레이크를 작동시킨다.
추가적인 실시예를 따라서 온도가 180℃~220℃ 정도인 부분적으로 연결된 클러치로 언덕에서 정지된 것이 감지되었을 때 경고가 작동되지 않는 것이 바람직하다. 만약 클러치 온도가 약 3-5초간 미리 정해질 수 있는 대기시간이 지난 후에 온도가 올라간다면, 기어표시장치(106)에 불이 들어오기 시작한다. 약 300℃의 문턱온도 이상에서 클러치가 연결된다. 이것은 3-5초의 대기시간이 지난 후에 천천히 발생되며, 약 350℃로 높은 문턱온도 이상이 된다면 대기시간 없이 즉시 발생된다. 소리경고신호는 문턱온도 이상에서 제어된다.
도 2는 본 발명을 따르는 방법의 실시예를 설명하기 위한 블록 다이아그램(200)을 도시한다. 블록(201)에서 본 발명을 따르는 방법이 시작된다. 블록(202)에서 아이들링 스위치(idling switch)가 0인지에 대해서 묻고 있는데, 다시말해 구동페달이 약간이라도 작동되었는지, 구동페달의 페달값이 미리 정해질 수 있는 문턱값 이하인지, 기어박스 속력 조건이 존재하는지를 물어본다. 기어박스 속력비 조건은 전술된 사항에 따라서 기어박스 속력이 0이 되거나, 500* 1/min정도의 문턱값 보다 크거나, 미끄럼이 500* 1/min 정도의 문턱값 보다 클 수 있다. 아이들링 스위치에 신호를 보내는 대신에 페달값이 0보다 큰지를 물어볼 수 있다.
만약 블록(202)에서 물어본 조건이 존재한다면 블록(203)에서 경고 혹은 교정수단이 다음과 같이 클러치를 보호하기 위해 제어된다.
- 클러치 연결 같은 맞물림.
- 클러치의 맥동작용을 통한 심한 진동을 제어
- 삑소리 같은 소리신호를 발생시키는 음향경고.
- 경고등이나 기어표시 같은 광학신호를 발생시키는 광학경고.
전술된 설명을 따라서 보호 혹은 경고수단은 대기시간의 경과 및 특정한 클러치 온도초과에 관련된다. 클러치 온도를 측정하는 것은 DE 196 02 006에 나와있다.
상기 방법은 블록(204)에서 끝나며 블록(201)에서 제어루프(control loop) 같은 새로운 제어 인터럽트(control interrupt)가 복원된다. 클러치에 걸리는 부하가 너무 높은데 대해서 교정수단으로써 관련된 조건하에서 클러치가 서서히 연결되는 것이 바람직하다. 그러므로 클러치를 차단하는 속도는 기어박스에서 연결되는 기어에 의존한다. 높은 기어일 때 차단속도가 낮게 설정되는 것이 바람직하다. 또한 차단속도는 자동차의 속도 및 클러치 온도에 의존한다. 예를들어 클러치 온도가 높으면 차단속도는 클러치 온도가 낮을 때보다 높다. 예를들어 자동차의 속력이 높으면 차단속도는 낮은 차단속도보다 높다. 차단속도는 자동차의 변수에 의존한다.
경고 혹은 교정수단이 시작하기 전의 대기기시간은 자동차의 변수에 의존한다. 예를들어 대기시간은 클러치 온도가 낮을 때 보자 높은 클러치 온도에서 짧다. 대기시간은 또한 낮은 기어에서 보다 높은 기어에서 짧다.
대기시간 혹은 차단속도의 차량 변수에 대한 종속성(dependence)은 수학함수 혹은 특성값(characteristic value)으로 발생된다. 예를 들어 클러치 온도가 200℃인 대기시간은 약 8초가 되고 300℃에서는 4초가 되며, 이러한 온도의 대기시간의 선형종속성(linear dependence)은 이러한 값들 사이에 존재하게 된다.
본 특허출원의 특허 청구항이 넓은 범위의 특허보호를 받기 위해 제안되었다. 출원인은 상세설명과 도면에 대해서 공지된 청구항에 대한 권리를 갖는다.
종속항에 사용된 참고사항은 각각의 관련된 종속항의 특징을 통해 독립항의 주제에 관련된다. 이것들은 종속항의 특징에 대해서 독립적인 보호가 필요없다는 의미가 아니다.
이러한 종속항들의 주제가 현재까지 알려진 종래의 기술에 대해서 독립적이고 적합한 발명성을 나타내기 때문에, 출원인은 독립항의 주제를 권리로 삼거나 부분적인 권리를 청구한다. 이것은 또한 선행 청구항의 주제에 대해 독립적인 설계를 갖는 독립적인 발명을 포함한다.
상기 실시예들은 본 발명에 국한되지 않는다. 여러 가지 변형이 본 발명의 범위 내에서 가능하다. 일반적인 설명과 실시예와 관련되어 설명된 요소들이나 개별적인 특징, 공정단계들이 조합되어 새로운 특징을 만들수가 있다.

Claims (16)

  1. 구동모터 및 기어박스, 전자제어유닛을 작은 자동클러치 장치 및 클러치를 작동시키기 위한 액츄에이터, 구동모터를 제어하기 위한 구동페달로 구비된 자동차의 구동 트레인에서 클러치를 자동으로 작동시키기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    - 문턱값 보다 작거나 0인 기어박스 속력 n을 측정하고,
    - 미리 정해질 수 있는 문턱값보다 작지만 0이 아닌 구동 페달 작동 측정치 x를 검출하고,
    - 이러한 조건하에서 운전자에게 경고를 주는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 구동모터 및 기어박스, 전자제어유닛을 작은 자동클러치 장치 및 클러치를 작동시키기 위한 액츄에이터, 구동모터를 제어하기 위한 구동페달로 구비된 자동차의 구동 트레인에서 클러치를 자동으로 작동시키기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    - 문턱값보다 큰 미끄럼을 감지하고,
    - 미리 정해질 수 있는 문턱값보다 작지만 0이 아닌 구동페달 작동 측정치 x를 검출하고,
    - 이러한 조건 하에서 운전자에게 잘못된 사용에 대해 경고를 주는 단계로구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 구동모터 및 기어박스, 전자제어유닛을 작은 자동클러치 장치 및 클러치를 작동시키기 위한 액츄에이터, 구동모터를 제어하기 위한 구동페달로 구비된 자동차의 구동 트레인에서 클러치를 자동으로 작동시키기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    - 문턱값 보다 큰 기어속력 n을 측정,
    - 미리 정해질 수 있는 문턱값보다 작지만 0이 아닌 구동페달 측정치 x를 검출하고,
    - 이러한 조건 하에서 운전자에게 잘못된 사용에 대해서 경고를 주는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1,2 혹은 3 항에 있어서, 구동페달 작동의 페달값 x는 구동페달 센서로 감지될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1,2 혹은 3 항에 있어서, 0이 아닌 구동페달 작동 x는 아이들링 스위치로 감지될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 혹은 3 항에 있어서, 속력은 기어박스 속력 센서로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 혹은 3 항에 있어서, 속력은 변속비를 고려하고 필요시 구동 트레인의 변속비를 고려하여 휠속력 센서로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 2 항에 있어서, 미끄럼은 엔진속력 및 기어박스 속력 값으로부터 엔진속력 및 기어속력 사이의 차이로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1,2 혹은 3 항에 있어서, 경고수단은 동일 필요조건 발생 직후 작동하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1,2 혹은 3 항에 있어서, 경고수단은 동일 필요조건 발생 후 대시시간이 경과한 후에만 작동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1,2 혹은 3 항에 있어서, 경고수단은 동일 필요조건 발생 후 그리고 클러치 온도가 문턱값 이상으로 올라갈 때만 작동하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1,2 혹은 3 항에 있어서, 초기 경고수단을 작동시키는 것은 경고등을 켜거나 발광시키거나 기어표시 같은 광학 디스플레이를 제어하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1,2 혹은 3 항에 있어서, 경고수단은 경고음 같은 소리신호를 발생시켜 작동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1,2 혹은 3 항에 있어서, 경고수단은 클러치가 연결됨으로 작동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1,2 혹은 3 항에 있어서, 경고수단은 구동트레인이 맥동하도록 클러치의 제어된 부분적 연결 및 해제를 통해 작동하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 1 항 내지 12 항에 있어서, 상기 방법을 수행하는 자동 클러치 장치를 특징으로 하는 장치.
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