KR20030038698A - 클러치 작동 장치 및 클러치 파라미터를 검출하는 방법 - Google Patents

클러치 작동 장치 및 클러치 파라미터를 검출하는 방법 Download PDF

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프페이페르안드레스
자게르토마스
브란드트마틴
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룩라멜렌운트쿠플룽스바우베타일리궁스카게
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Abstract

본 발명은 클러치 작동 장치와 클러치 파라미터를 검출하는 방법에 관한 것이다. 클러치 작동 장치는 특히 자동차의 드라이브 트레인에 사용하기 위한 클러치 작동 장치로서, 작동 부재의 작동을 위한 전동식 클러치 액추에이터 그리고 클러치 내에 포함된, 클러치 스프링의 힘에 대해 움직일 수 있고 클러치를 연결 위치(closed position)로부터 개방 위치(opened position)로 전환시키기 위한 부품으로 작동 부재의 운동을 전달하는 전달장치(혹은 트랜스미션 장치)를 구비하며, 상기 전달 장치 장치는 작동 부재의 운동으로 인해 클러치가 연결 위치로부터 변위되지 않는 제 1 영역 및 작동 부재의 운동으로 인해 클러치가 변위되는 제 2 영역을 가지고, 상기 제 1 영역 내에 제공되는 기계식 릴리스 섹션을 포함한다. 본 발명은 또한 연결위치, 작동력 및 클러치의 온도를 검출하는 방법을 제공한다.

Description

클러치 작동 장치 및 클러치 파라미터를 검출하는 방법{CLUTCH ACTUATION DEVICE AND METHODS FOR DETERMINING CLUTCH PARAMETERS}
안락감이 증대될 뿐만 아니라 자동차 연비도 감소될 수 있다는 이유에서 자동 클러치의 사용이 점차 증가되고 있다.
도 9는 자동 클러치가 장착된 자동차의 드라이브 트레인의 블록회로도의 일 예를 보여준다. 드라이브 트레인은 내연기관(2), 클러치(4) 및 기어(6)를 포함하며, 상기 기어로부터 도시되지 않은 구동 휠로 구동 샤프트가 안내된다. 기어(6)는 예컨대 자동화된 수동 기어이거나 무단 가변 변속기를 구비한 원추형 풀리 벨트 구동 기어(cone pulley belt drive gear)이다. 기어(6)의 작동 내지는 시프팅을 위해, 선택입력 장치(10)로부터 셀렉터 레버(12)를 이용하여 본래 공지된 방식으로 제어 장치(14)에 의해 제어될 수 있는 조정 장치(9)가 사용된다. 선택입력 장치는 다른 방식으로, 예컨대 전형적인 시프트 레버(H-링크 레버) 또는 시프트 업 및 시프트 다운을 위한 팁핑 위치(Tippstellung)를 갖춘 레버로도 형성될 수 있다. 클러치(4)는 예컨대 유압식, 전기식, 전기유압식 또는 공지된 다른 특수한 방식으로 설계된 작동 장치(16)를 구비한 본래 공지된 설계방식의 마찰원판 클러치이다.
경우에 따라 드라이브 트레인 내에 포함되는 센서들, 예컨대 엔진(2)의 흡입압을 검출하기 위한 압력 센서(18), 엔진 크랭프 샤프트의 회전수(nM)를 검출하기 위한 회전수 센서(20), 가속 페달(24)의 위치(α)를 검출하기 위한 센서(22), 셀렉터 레버(12)의 위치를 검출하기 위한 센서(28), 및 구동 샤프트(2)의 회전수를 검출하기 위한 추가 회전수 센서(28)가 제어 장치(14)의 입력에 연결된다.
본래 공지되어 있는 방식으로 부속 메모리(29)를 갖춘 마이크로프로세서를 포함하는 제어 장치(14) 내에는, 엔진(2)의 부하를 조정하기 위한 부하 조정 부재(30), 클러치(4) 작동 장치(16) 및 기어(6) 조정 장치(9)와 같은 작동기들을 제어하는 성능 특성 및 프로그램이 저장되어 있다. 각각의 작동기들은 그들의 위치가 제어 장치(14) 내에서 직접, 예컨대 스텝 모터로서 공지되는 방식으로, 또는 클러치의 위치에 관련된 파라미터를 검출하기 위한 위치 지시기(32)와 같은 추가 위치 지시기가 제공될 수 있는 방식으로 설계될 수 있다.
전술한 장치의 구조 및 기능은 본래 공지되어 있는 것이기 때문에 상세히 설명하지는 않기로 한다. 가속 페달(24)을 통해 전달되는 주행 요구 및 셀렉터 레버(12)를 통해 전달되는, 주행 프로그램 또는 주행 방향에 대한 요구에 따라 부하 조정 부재(30), 작동 장치(16) 및 조정 장치(9)가 센서로부터 전송되는 신호들을 근거로 상호 매칭되는 방식으로 작동됨에 따라서 안락한 및/또는 경제적인 주행이 제공된다.
클러치(4)의 작동을 위해 예컨대 제어 장치(14)의 메모리 내에 특성곡선이 저장되어 있는데, 이 특성곡선은 클러치(4)로부터 각각 전달될 토크를 근거로 하여 작동 장치(16)에 의해 설정된 클러치(4)의 규정 위치를 결정한다. 작동 장치의 에너지 소비 및 클러치 마모의 조절 품질 때문에, 각각 전달될 수 있는 클러치 토크는 반드시 필요한 만큼의 값만 가져야 한다. 전달될 필요 토크는 주행 요구 내지는 가속 페달(24)의 위치, 그리고 예컨대 센서(18)에 의해 검출된 내연기관(2)의 부하 및 경우에 따라 엔진(2) 회전수 등과 같은 추가의 작동 파라미터들로부터 제시된다.
산출되어 전달될 회전 토크에 따라 작동 장치(16)에 의해 움직이는 클러치 조정 부재의 규정 거리를 제시하는, 제어 장치(14) 내에 저장된 특성곡선은 안락한 주행 및 부드러운 기어전환(shifting)에 결정적인 영향을 미친다. 특성곡선은, 예컨대 온도 변동으로 인해, 단기간에 변하고, 클러치의 수명이 경과됨에 따라, 예컨대 마모로 인해 장기간에 걸쳐서 변한다. 따라서 상기 특성곡선은 사전 설정된 작동 조건들이 존재하는 경우 매우 상이한 전략에 따라 지속적으로 검사되고, 적절한 제어 파라미터들이 적응된다.
도 10은 작동 장치(10)의 일 실시예를 세부적으로 나타낸 도면이다.
유압액으로 채워진 마스터 실린더(36) 내에서는 기어 휠(41)의 내접기어와 맞물리는 외접 기어를 가진 샤프트(40)를 포함하는 피스톤(38)이 작용하며, 상기기어 휠은 다시 제어 장치(14)(도 4)에 의해 제어되는 전동기(43)의 헬리컬 기어(42)의 외접기어와 맞물린다. 상기 전동기는 적절한 설계방식이면 무엇이든 가능하고, 예컨대 PWM-신호에 의해 제어된다. 전동기는 스텝 모터인 것이 바람직하다. 마스터 실린더(36)는 라인(45)을 통해 서지 탱크(도시되지 않음)와 연결되는 흡입구(44)를 갖고 있다. 실린더의 압력 챔버(46)로부터 리드되어 나오는 라인(48)은 피스톤(52)이 내부에서 작용하는 슬레이브 실린더(50)로 통하며, 상기 피스톤은 피스톤 로드를 통해 예컨대 조정 부재를 형성하는 클러치의 릴리스 레버(54)에 연결된다. 일반적으로 흡입 위치라고 말하는 위치(A)를 지나면 도 4에 따라 압력 챔버(46) 내에서 피스톤(38)에 의해 우측으로 클러치 작동을 위한 압력이 발생한다.
위치 검출을 위해 예컨대 기어 휠(41)에 공지된 구조를 가진 증분식 위치 지시기(32)가 제공되는데, 이 위치 지시기(32)는 자신을 지나치며 움직이는 기어 휠(41)의 기어들의 수를 세어 상응하는 임펄스를 제어 장치(14)에 전달한다. 상기 임펄스의 수는 마스터 피스톤(38)의 변위에 대한 직접적인 척도이거나, 또는 마스터 피스톤(38)이 도 9에 따라 흡입 위치(A)의 우측에 위치하는 경우에는 릴리스 레버(54)의 운동에 대한 직접적인 척도이다.
소위 흡입 과정에서, 바람직하게는 도시되지 않은 체크 밸브에 통합되는 마스터 피스톤(38)의 좌측이 초과압에서 개방됨에 따라 흡입 위치(A)를 통과할 때까지 좌측으로 움직이며, 피스톤 (38)과 (52) 사이에 있는 유압 경로가 라인(45)과 연결되어 상용 압력 상태로 된다. 유압 경로의 이러한 상용 압력 상태에서는 릴리스 레버가 완전히 닫힌 상태 내지는 클러치 폐쇄 상태에 상응하는 상태를 취한다. 이어서 마스터 실린더(38)가 전동기(42)에 의해 우측으로 움직이면, 마스터 피스톤(38)이 흡입 위치(A)를 지나는 순간에 릴리스 레버(54)의 작동이 개시된다. 이러한 마스터 피스톤(38)의 위치는 매우 다양한 방식으로 검출될 수 있는데, 이 때 위치 지시기(32)의 그때 마다의 계수 상태는 연결 위치(closed position)로서 제어 장치(14) 내에 저장된다.
전체적으로 도 10에 따른 작동 장치는 마스터 피스톤(38)의 위치로부터 시작하여 흡입 위치의 좌측으로 동력을 전달하는 장치를 나타내며, 여기서 작동 부재로서 작용하는 마스터 피스톤이 도 11에 따라 흡입 위치(A)의 좌측에 놓인 영역(1)에서는 거의 일정한 적은 힘(K)으로 움직일 수 있고, 흡입구를 지나면, 즉 흡입 위치(A)의 우측에서는 클러치의 개방을 위해 도시되지 않은 클러치 연결 스프링의 힘에 대해 증가하는 힘(K)으로 움직일 수 있다. 도시된 예에서는 클러치의 선형 힘-거리-특성곡선이 채택되었다.
이와 같이 특정 클러치 위치, 바람직하게는 완전히 연결된 클러치 위치에 상응하는 전이부를 포함하는 2 개의 상이한 영역을 가진 클러치 작동 장치의 설계는, 전술한 것처럼, 사전 설정된 클러치 위치를 확실하게 알려준다는 큰 장점을 갖는다.
본 발명은 특히 자동차의 드라이브 트레인 내에 사용하기 위한 클러치 작동 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 클러치의 연결 위치(closed position)를 검출하는 방법, 클러치의 작동력을 검출하는 방법 및 클러치 액추에이터의 온도를 검출하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 클러치용 작동장치의 제1실시예를 나타낸 도이다.
도 2는 도 1과 다르게 변형된 작동 장치를 나타낸 도이다.
도 3은 클러치용 작동 부재의 힘-거리-특성곡선의 그래프이다.
도 4는 클러치 작동을 위한 액추에이터의 전압-거리-특성곡선의 그래프이다.
도 5는 클러치 작동을 위한 액추에이터의 회전수-거리-특성곡선의 그래프이다.
도 6 및 도 7은 클러치 작동력의 검출을 설명하기 위한 곡선의 그래프이다.
도 8은 전동기의 일련의 회전수-회전 토크-특성곡선의 그래프이다.
도 9는 부속 제어 장치를 구비한 자동차의 본래 공지되어 있는 드라이브 트레인의 원리도이다.
도 10은 유압 경로를 구비한 클러치 작동 장치를 나타낸 도이다.
도 11은 도 10에 따른 작동 장치의 힘-거리-특성곡선의 그래프이다.
본 발명의 목적은, 본래 공지되어 있는 전술한, 흡입구를 구비한 유압 경로를 이용하지 않고도 제 1 영역 내에서 전동식 클러치 액추에이터에 의해 작동되는작동 부재의 작동으로 인해 클러치의 변위, 예컨대 클러치의 개방 방향으로의 변위가 일어나지 않는, 2 개의 영역을 가진 클러치 작동 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 2 개의 작동 영역을 가진 클러치 작동 장치의 장점이 바람직하게 이용될 수 있게 하는 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적에 있어서 클러치 작동 장치와 관련된 부분은 청구항 1의 특징들에 의해 달성된다. 청구항 1에 따르면 본 발명에 따른 장치는 기계식 릴리스 섹션(mechanical release section)을 구비한 전달 장치(혹은 트랜스미션 장치)를 포함하는데, 상기 릴리스 섹션은 상기 릴리스 섹션에 의해 작동 부재의 작동과 클러치의 실제 변위 또는 작동 사이의 가능한 “간극”이 제 1 영역 내에 제공됨으로써 제 1 영역과 제 2 영역 사이의 전이부에 도달하면 클러치의 독자적인 작동 또는 변위가 시작되도록 하는 방식으로 설계된다.
청구항 2의 특징들에 의해, 먼저 제 1 영역 동안 작동 부재가 정해진 힘-거리-특성곡선에 따라 작동되고, 상기 힘-거리-특성곡선에는 제 2 영역의 또 다른 힘-거리-특성곡선이 이어진다.
본 발명의 목적에 있어서 이와 관련된 부분이 달성될 수 있도록 하는 방법들이 각각 방법 청구항 3, 10 및 11에 기술되어 있다.
청구항 3은 클러치의 연결 위치를 검출하기 위한 바람직한 한 방법에 관해 기술하고 있다. 여기서는 검출된 파라미터가 상이한 방식을 가질 수 있는데, 예컨대 클러치 액추에이터 자체에서 측정된 파라미터이거나, 전달 장치 내부 또는 클러치 자체에서 측정되는 파라미터일 수 있다.
청구항 4의 특징들에 의해 연결 위치 검출의 정확도가 더 높아진다.
청구항 5 및 청구항 6에 따르면 본 발명에 따른 방법이 유압 경로 및 흡입구를 구비한 전달 장치에서도 사용될 수 있다.
청구항 7에 따르면 제 1 영역의 적어도 일부 및 제 2 영역의 적어도 일부를 지나는 동안 검출된 파라미터가 바람직하게는 클러치 액추에이터의 작동 파라미터이다. 이 때 예컨대, 클러치 액추에이터가 작동 부재를 일정한 속도로 움직이면 클러치 액추에이터의 전력 소비가 검출될 수 있고, 또는 클러치 액추에이터가 일정한 전력을 소비하면서 구동되면 변위 속도가 검출될 수 있다.
청구항 8의 특징들에 의해 예컨대 자동차의 만족스럽지 못한 크리프 특성에서 나타나는 최초 시동 에러가 방지될 수 있다. 자동차의 운행 중단시 말하자면 종래의 클러치에 보통 존재하는 다이어프램 스프링 텅이 명확하지 않은 정지 위치(약 1mm의 밴드폭)를 취한다. 그로 인해 제어 장치에 잘못 저장된 클러치의 크리프 위치로부터 출발하여 클러치의 맞물림 지점(獨: Greifpunkt, 英: engagement point)에 도달되고, 이 때 연결 위치와 맞물림 위치(獨: Greifstellung, 英: engagement position) 사이의 간격이 저장되면, 클러치의 잘못된 맞물림 위치가 나타나고, 그 결과 자동차가 절대로 크리프되지 않거나 엔진 시동이 꺼질 수 있다. 엔진 시동이 걸린 직후에 제 1 영역과 제 2 영역 사이의 전이 지점에 도달되어 검출된 클러치의 연결 위치가 최신의 연결 위치로서 저장되면, 크리프 에러가 발생하지 않는다. 엔진 시동이 걸린 직후 및 클러치가 최초로 맞물림 위치로 이동되기 전에 클러치의 연결 위치가 흡입구를 포함하는 유압 경로를 가짐에 따라, 상기 연결 위치가 흡입 주기에서 측정될 수 있다. 엔진은 브레이크가 작동되고 클러치가 완전히 개방되었을 때, 또는 브레이크가 작동되고 중립 기어가 넣어지고, 클러치가 완전히 연결되었을 때 스타팅될 수 있으며, 이 때 전자의 경우에는 클러치가 연결되기 전에 중립 기어로 시프팅되어야 한다.
청구항 9의 특징들에 의해, 자동차가 구동되는 동안 항상 반복적으로 일어나는 엔진의 상응하는 구동 단계에서 흡입 주기가 실행됨으로써 유압 경로 액체의 가열에 따른 영향 및 그에 기인하는 맞물림 지점의 이동이 보상될 수 있다는 장점이 얻어진다.
청구항 10은 클러치의 작동력을 검출하기 위한 바람직한 방법에 관해 기술하고 있다.
청구항 11은 클러치 액추에이터의 온도를 검출하기 위한 방법을 기술하고 있다.
전동식으로 작동되는 모든 종류의 클러치에 적용될 수 있는 본 발명은 하기에 개략적인 도면을 참고로 예시를 통해 더 상세하게 설명된다.
하기의 설명은 각각 예컨대 도 9에 따른 드라이브 트레인에 포함되고 상이한 전달장치와 상호 접속하에 엔진, 바람직하게는 전동기에 의해 구동되는 클러치에 의한 것이다.
도 1은 통합 조정되지 않는 기계식 전달 경로의 제 1 실시예를 나타낸 도이다. 클러치 액추에이터(56), 예컨대 전동기는 릴리스 포크(60)와 관절이음 방식으로 연결되는 플런저(58)를 직선으로 움직이며, 상기 릴리스 포크(60)는 다시 클러치(4)의 릴리스 베어링(62)에 관절이음 방식으로 연결된다. 릴리스 베어링(62)은 직선으로 움직이고, 도시된 위치에서 클러치의 다이어프램 스프링 텅들(64)의 간격 내에 배치되며, 상기 다이어프램 스프링 텅(64)이 도 1에 따라 좌측으로 움직이면 도시된 상태에서 완전히 맞물려있던 크러치가 개방된다. 동적 할당은, 릴리스 베어링(62)이 다이어프램 스프링 텅(64)으로부터 일정 간격을 두고 배치되는 위치로 움직일 수 있음으로써, 클러치 액추에이터(56)가 작동되면 정지 위치(영점)로부터먼저 릴리스 베어링(62)이 약하게 좌측으로 움직인 다음, 다이어프램 스프링의 저항에 대해 클러치가 개방되는 방식으로 이루어진다. 이러한 방식으로 도 10과 유사한, 릴리스 베어링(62)의 힘-거리 곡선이 제공되어 있다.
도 2는 작동 장치의 일 변형예를 나타낸 도이다. 이 변형예는, 릴리스 포크(60)가 2 개의 아암을 가진 레버이고 릴리스 베어링(62)은 다이어프램 스프링 텅(64)의 힘보다 훨씬 더 약한 힘을 가진 프리로드 스프링(70)에 의해 상기 다이어프램 스프링 텅(64)으로 밀려진다는 점에서 도 1의 실시예와 구별된다. 플런저(58)는 액추에이터(56)의 시작 위치에서 느슨하게 처져있는 버팀줄(68)에 의해 릴리스 포크(60)와 연결되어 있다. 도 2에 따른 실시예에 의해서도 플런저(58)가 "s"로 표시된 화살표의 방향으로 변위되는 것에 대해 도 10에 따른 힘-거리-특성곡선이 제공된다는 것을 쉽게 이해할 수 있다.
액추에이터의 운동학적 형태 및 보상 스프링(compensating spring)의 실현으로 인해 플런저(58)의 변위에 대한 다양한 힘-거리-특성곡선이 구현될 수 있다.
도 3에 도시된 힘-거리-특성곡선에서, 영역 1에서는 힘이 조정 거리에 따라 단지 미세한 차이를 나타내며, 클러치가 변위되는 영역 2에서는 먼저 클러치가 점차 개방되면 힘이 급격하게 증가했다가 최대값을 통과한 후 클러치가 완전히 개방될 때까지 감소하고, 클러치가 맞물리면 히스테리시스를 갖는 동일한 기본 파형에서 영역 1의 상태로 되돌아간다. 이러한 특성곡선의 파형은 예컨대 도 1의 장치에 릴리스 포크(60)와 하우징에 고정된 지지대 사이에서 작용하는, 파선으로 표시되어 있는 스프링(72)이 삽입됨으로써 구현될 수 있다. 영역 1의 직선 파형에 겹쳐지는, 도 2의 구부러진 특성곡선 파형은 다이어프램 스프링의 적절한 설계를 통해 구현된다.
a) 연결 위치 검출
영역 1이 영역 2로 이어지는 지점이며 클러치의 연결 위치에 상응하는 위치 “P"(도 10의 위치 ”A"에 상응함)는 상기 두 영역에서 상이하게 나타나는 특성곡선 내지는 비율로 인해 정확하게 검출될 수 있다. 도 10에 따른 실시예에서는 예컨대 압력 상승을 알려주는 압력 센서를 압력 챔버(46)에 설치하거나 센서를 사용하여 릴리스 레버(54)의 스윙을 검출하는 것이 가능하다. 위치 지시기(32)(도 9)의 각각 관련된 위치가 제어 장치(14) 내에 저장될 수 있기 때문에 클러치의 연결 위치가 액추에이터의 회전 위치의 형태로 정확하게 공지된다.
바람직하게는 전동기 또는 액추에이터(56)의 작동 파라미터가 직접 측정됨으로써 위치 “P"가 검출될 수 있다. 예컨대 과도(transient) 과정시 전동기의 관성이 산출되는 경우 전동기의 각각의 회전수 행태 및 전압 행태로부터 힘에 상응하는 현재 부하 토크가 산출될 수 있다.
전동기가 일정한 회전수로 구동되는 경우, 도 3에 따른 특성곡선에 있어서 전동기를 구동시키는 전압(U)의 행태는 도 4에 따라 나타난다. 이 때 작동 방향은 도 4에 도시된 화살표에 상응한다. 전압(U)이 꺾이는 지점은 제어 장치(14)에 의해 검출될 수 있고, 그 꺾이는 지점에서 전동기가 갖는 회전 위치가 연결 위치(P)로서 저장된다.
도 5는 전동기가 일정한 전압으로 구동되고 상기 전동기의 회전수(n)가 검출되는 경우의 상황을 나타낸 그래프이다. 곡선 I는 전동기가 비교적 높은 전압으로 구동되는 경우를 나타내며, 이 때 회전수-거리-특성곡선에서 꺾임 지점이 급격하게 휘어진다. 그에 비해 곡선 II은 전압이 낮은 상황을 나타내며, 상기 곡선 II에서는 위치 "P"의 꺾임 부분이 훨씬 점진적으로 형성되어 있다.
도 10에 따른 장치(피스톤(38)이 위치 "A"에 배치되는 방식으로 전동기(43)가 조정됨)에서도 마찬가지로 도 4 및 도 5의 원리에 따라 클러치의 연결 위치가 검출될 수 있는데, 이 때 클러치가 연결 방향으로 작동되면 엔진에 의해 제공되는 회전 토크가 위치 "A"에서 급격히 변동된다.
특히 영역 1에서 액추에이터에 의해 야기되는 힘이, 도 10에 따른 유압 경로에서와 같이 너무 작으면, 영역 1과 영역 2 사이의 전이부가 놓이는 영역에서 영역 1로부터 영역 2 방향으로의 운동 또는 그 반대 방향으로의 운동에 사전 설정된 진폭 또는 사전 설정된 회전 토크를 갖는 진동 또는 요동 운동이 중첩되는 방식으로 상기 액추에이터가 작동되는 것이 바람직하다. 사전 설정된 회전 토크로 진동하는 주기동안 또는 운동 반응 주기동안 액추에이터의 전력 소비량으로부터 위치 "A"(도 10) 또는 “P"(도 3)가 정확하게 검출될 수 있다.
자동차가 구동되는 중에 운전자가 감지하지 못하는 상태에서, 예컨대 자동차가 정차 상태에 있고 아무 기어도 넣어지지 않았을 때(獨: bei eingelegtem Nullgang) 클러치가 연결 위치로부터 적어도 부분적으로 개방되는 위치로 작동될 수 있는 경우에는 언제나 클러치의 연결 위치가 검출될 수 있는 클러치의 작동 주기가 삽입될 수 있다. 이 때 추가로 운전자에 의해 또는 ABS 시스템에 의해 브레이크가 작동될 수 있고, 또는 기어가 넣어지지 않은 상태에서 자동차가 주행하는 경우나 작은 구동 토크로 구동되는 자동차의 경우에는 단시간이라도 자동차 안정화 시스템(vehicle stabilizing systems)에 의해 브레이크가 작동될 수 있다.
시동시 또는 시프팅시 클러치의 맞물림 지점에 신속하게 도달되어야 하기 때문에 클러치의 연결 위치 내지는 클러치 작동의 시작점 또는 초기점을 정확하게 아는 것이 중요하며, 그럼으로써 클러치의 연결 위치와 클러치의 맞물림 지점(사전 설정된 작은 회전 토크가 전달되는 클러치 위치) 사이의 간격이 제어 장치(14)에 저장됨에 따라 연결 위치가 알려진 상태에서 액추에이터의 적절한 제어를 통해 맞물림 지점에 즉시 도달될 수 있다. 맞물림 지점과 연결 위치 사이의 간격은 예컨대 설정 손실(獨: Setzverlust)이나 열에 의해 기인하는 매우 다양한 영향에 의해 변하기 때문에, 클러치의 연결 위치뿐만 아니라 맞물림 지점도 업데이팅되어야 한다.
맞물림 지점 적응 이후에 초기점 적응 내지는 연결 위치 적응이 불가능한 경우, 먼저 맞물림 지점과 연결 위치 사이의 간격이 일정한 것으로 가정될 수 있고, 제어 장치(14) 내에 저장된 연결 위치는 상기 연결 위치가 다시 업데이팅되고 경우에 따라 상기 간격이 수정될 때까지 맞물림 지점의 업데이팅시 상기 맞물림 지점의 변위에 상응하게 변위될 수 있다. 그와 반대로, 연결 위치가 업데이팅된 후에 맞물림 지점의 업데이팅이 불가능한 경우에는 먼저 맞물림 지점이 업데이팅된 연결 위치에 상응하게 변위된 다음에 업데이팅될 수 있으며, 그런 후에 경우에 따라서 맞물림 지점과 연결 위치의 간격도 업데이팅된다.
b) 작동력 측정
많은 적용 분야에 있어서, 시프트 특성 및/또는 스타팅 특성에 영향을 주는 변위 속도를 전동기의 적절한 제어를 통해 유지시킬 수 있기 위해서는 클러치의 작동력을 아는 것이 바람직하다. 또한 작동력이 변동된다는 것은 클러치에 결함이 있음을 암시한다.
예컨대 도 3 및 도 11에서처럼, 2 개의 상이한 영역을 갖는 힘-거리-특성곡선에서는 먼저 영역 1 에서 요구되는 작동력 내지는 변위에 필요한 엔진 회전 토크가 엔진의 관련 작동 파라미터의 측정을 통해 검출된 다음, 영역 2에서 관련 작동 파라미터가 검출됨으로써, 영역 1에서 알려진 힘 및 영역 1에서의 작동 파라미터와 영역 2에서의 작동 파라미터 사이의 관계로부터 영역 2에서의 힘이 추론되는 방식으로 작동력이 검출될 수 있다. 일반적으로 클러치의 사용 시간동안 영역 1에서의 작동력은 크게 변하지 않기 때문에, 영역 2에서의 작동력이 비교적 정확하게 측정될 수 있다. 따라서 영역 1에서의 힘이 절대적으로 측정되어야 하는 것은 아니며, 영역 1과 영역 2의 작동 파라미터들의 관계 변동으로부터 영역 2에서의 상대적인 힘 변동이 추론될 수 있다.
클러치의 작동력을 검출하기 위한 검사 루틴의 한 예를 도 6 및 도 7을 참고로 하여 설명한다. 상기 도면들은 각각의 조정 방향(화살표)과 함께 조정 거리(s)에 따른 전동기(56)의 전압을 도시하고 있다.
- 매우 작은 토크로 주행되거나, 기어가 중립 위치에 있는 작동 상태에서는 클러치가 최대 복귀력(도 3)을 넘어서 완전히 개방된다.
- 상기 클러치가 완전히 연결되고(영역 1을 통과), 이 때 전동기가 일정한 속도로 구동되면, 전압(U)은 도입된 힘의 척도가 된다. 영역 1의 통과를 위해 (한 방향으로 또는 다른 방향으로 인가되는 전압(U)이 "U1"으로서 저장된다(도 6).
- 영역 1이 우측으로 통과된 후 영역 2가 다시 일정한 속도로 최대 복귀력을 넘어선다. 상기 운동 중에 발생한 최대 전기가 전압(Umax)이 검출 및 저장된다(도 7).
- 이어서 최대 복귀력(Fmax)이 하기의 공식에 따라 영역 1에서의 알려진 보상력(F1)(compensating force), 최대 복귀력 위치에서의 보상력(Fsmax) 그리고 저장된 전압을 이용하여 계산된다.
Fmax = (Umax/U1) × F1 + Fsmax
과도적(transient) 검출 방법도 가능한데, 이 경우 관성으로 인한 동적 성분이 산출된다. 전술한 또는 작동력과 보상력의 비교를 통한 유사한 작동 검출 방법들은 특히 바람직한 오버트래블(overtravel) 조절식 클러치(자동 조절식이 아님)의 경우에 중요하다. 전반적으로 변하지 않는 보상력과 작동력의 비교를 통해 클러치의 마모 상태 및 그에 따라 바람직한 조정의 필수 조건의 검출될 수 있다. 조정 필수 조건은 작동력이 사전 설정된 정도만큼 증가되는 경우에 주어진다.
c) 온도 측정
여러 적용 목적에 있어서, 클러치를 작동시키는 전동기의 온도를 아는 것이 바람직하다. 예컨대 전동기의 최대 회전 토크는 온도의 영향을 받고 그에 따라 클러치 변위를 위한 최대 힘도 온도의 영향을 받기 때문에, 엔진의 부하 조정 부재의작동과 경우에 따라 기어 작동의 상호 작용에서 고려되는 클러치 변위 속도가 제한된다.
전동기의 온도는 전압-회전수 곡선을 근거로 하여 측정되는데, 이 전압-회전수 곡선은 엔진이 전반적으로 일정한 반응(특성)을 나타내는 보상 스프링에 반해서만 동작되는 영역 1의 통과시 측정되며, 상기 전압-회전수 곡선은 전동기의 저장된 온도 의존적 특성도와 비교된다.
도 8은 각각 기준 전압(URef)에서 엔진 토크(M)에 대한 회전수(n)의 의존도를 보여주는, 상이한 온도(T)에 대한 다수의 특성 곡선들(K)이 도시되어 있다.
전동기의 온도는 다음과 같이 측정될 수 있다.:
- 먼저 클러치가 완전히 연결된다. 그런 다음 작고 일정한 사전설정 회전수(nTest)로 영역 1이 통과된다.
- 액추에이터의 작동점, 즉 전기자 전압(UTest)이 측정되고, 이 때 관련 토크(MTest)가 보상 스프링에 의해 구조적으로 사전 설정된다.
- 전압(UTest)에서 검출된 검사 작동점(MTest)으로부터 예컨대 가능한 최대 전압인 기준 전압(URef)에 알맞은 기준 작동점(MRef)이 다음 공식에 따라 측정된다.:
MRef= (URef/UTest) × MTest
nRef= (URef/UTest) × nTest
- 측정된 기준 작동점은 도 8의 특성도에 기입된다. 관련 특성곡선이 클러치가 최대 전기자 전압에서 작동될 수 있게 하는 엔진 온도를 제시한다.
예를 들어 설명한 장치들 및 방법들은 다양한 방식으로 변형될 수 있다. 클러치는 운동학적 반전에 있어서 비작동 상태에서 개방되는 클러치일 수 있다. 액추에이터가 반드시 전동기일 필요는 없다. 유압식, 압축공기식 또는 다른 어떤 방식도 가능하다. 센서 장착도 다른 방식으로 구현될 수 있다.
본 출원서와 함께 제출된 특허 청구항은 포괄적인 특허권 보호의 획득을 위한 선례가 없는 작성 제안이다. 출원인 측은 지금까지 명세서 및/또는 도면에만 공개된 추가의 특징 조합을 청구하는 것을 보류하고 있다.
종속항에서 사용된 재인용은 독립 청구항의 대상을 각각의 종속항의 특징들을 통해 추가로 설명함을 가리키는 것이며, 재인용된 종속항의 특징 조합의 독립적이고 구체적인 특허권의 획득을 포기하는 것을 의미하지는 않는다.
종속항의 대상은 종래 기술의 관점에서 우선권일에 독자적이고 독립적인 발명을 형성할 수 있기 때문에, 출원인은 독립 청구항의 대상을 위한 발명 및 분할 선언을 보류하고 있다. 또한 상기 종속항의 대상은 선행 종속항의 대상에 종속되지 않는 형태를 가진 독립적인 발명을 형성할 수 있다.
본 발명은 명세서의 실시예에 제한되는 것은 아니다. 오히려 본 명세서의 범주 내에서 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 특히 상기와 같은 변형물, 구성 요소 및 조합물 및/또는 재료들은 예컨대 일반적인 명세서와 실시예 및 청구항에 기술되고 도면에 제시되는 특징들이나 요소들 또는 공정 단계들과 연관된 개별적인 재료의 조합 또는 변형을 통해 매우 독창적이고, 조합 가능한 특징들을 통해 새로운 대상 또는 새로운 공정단계 내지는 공정 단계 시퀀스를 도출시키며, 또한 이들은 대체로 제조 방법, 검사 방법 및 작업 방법에 연관된다.

Claims (11)

  1. 특히 자동차의 드라이브 트레인에 사용하기 위한 클러치 작동 장치로서, 작동 부재의 작동을 위한 전동식 클러치 액추에이터 그리고 클러치 내에 포함된, 클러치 스프링의 힘에 대해 움직일 수 있고 클러치를 연결 위치(closed position)로부터 개방 위치(opened position)로 전환시키기 위한 부품으로 작동 부재의 운동을 전달하는 전달 장치를 구비하며, 상기 전달 장치는 작동 부재의 운동으로 인해 클러치가 연결 위치로부터 변위되지 않는 제 1 영역 및 작동 부재의 운동으로 인해 클러치가 변위되는 제 2 영역을 가지고, 상기 제 1 영역 내에 제공되는 기계식 릴리스 섹션을 포함하는 클러치 작동 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 제 1 힘-거리-특성곡선에 상응하게 상기 제 1 영역에서의 작동 부재의 운동을 야기하는 보상 스프링 장치를 포함하고, 상기 제 1 힘-거리-특성곡선은 제 2 영역에서 클러치 변위의 힘-거리-특성곡선에 중첩되는 클러치 작동 장치.
  3. 작동 부재를 작동시키기 위한 전동식 클러치 액추에이터를 구비한, 특히 제 1항 또는 제 2항에 따른 작동 장치에 의해 작동되는 클러치의 연결 위치를 측정하기 위한 방법으로서, 상기 작동 부재는 전달 장치를 통해 클러치 내에 포함되어 있고 클러치 스프링의 힘에 대해 움직일 수 있는, 클러치를 연결 위치로부터 개방 위치로 변위시키기 위한 부품과 연결되며, 상기 전달 장치는 작동 부재의 운동으로 인해 클러치가 연결 위치로부터 변위되지 않는 제 1 영역 및 작동 부재의 운동으로 인해 클러치가 변위되는 제 2 영역을 가지며, 상기 방법에서는 최소한 제 1 영역과 제 2 영역 사이의 전이 영역이 통과되고, 상기 제 1 영역으로부터 제 2 영역으로의 전이부에서는 미리 정해진 방식으로 변동되는 파라미터가 검출되며, 상기 파라미터가 미리 정해진 방식으로 변동되는 위치가 연결 위치로서 평가되도록 상기 클러치 액추에이터가 작동되는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 클러치 액추에이터의 작동에 작동 행정에 비해 더 작은 진폭을 가진 진동이 도입되는 방법.
  5. 제 1항, 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 전달 장치가 흡입 보어를 가진 유압 경로를 포함하고, 상기 클러치의 연결 위치(closed position)가 흡입 주기를 통해 측정되는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 파라미터로서 흐름방향으로 볼 때 상기 흡입 보어의 아래쪽 유압이 검출되는 방법.
  7. 제 3항에 있어서, 검출된 상기 파라미터가 클러치 액추에이터의 적어도 하나의 작동 파라미터인 방법.
  8. 제 3항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 제어 유닛이 스위치 온된 직후 상기 클러치에 의해 드라이브 트레인에 연결되는 스타팅(시동)이전, 그리고 클러치가 처음으로 개방되기 전 및 이어서 클러치가 연결되기 이전의 상기 클러치의 연결위치가 상기 클러치의 맞물림 지점으로 이동될때까지 실시되는 방법.
  9. 제 5항에 있어서, 상기 연결 위치는 엔진이 구동중이고 자동차는 정지 상태에 있고 브레이크가 작동되고 있을 때 및 경우에 따라 기어가 중립에 넣어진 상태에서 작동 시스템에 의해 단시간에 측정되는 방법.
  10. 작동 부재를 작동시키기 위한 전동식 클러치 액추에이터를 구비한, 특히 제 1항 또는 제 2항에 따른 작동 장치에 의해 작동되는 클러치의 연결 위치를 측정하기 위한 방법으로서, 상기 작동 부재는 전달 장치를 통해 클러치 내에 포함되어 있고 클러치 스프링의 힘에 대해 움직일 수 있는, 클러치를 연결 위치로부터 개방 위치로 변위시키기 위한 부품과 연결되며, 상기 전달 장치는 작동 부재의 운동으로 인해 클러치가 연결 위치로부터 변위되지 않는 제 1 영역 및 작동 부재의 운동으로 인해 클러치가 변위되는 제 2 영역을 가지며, 상기 제 1 영역에서의 작동 부재의 힘-거리-특성곡선은 상기 제 2 영역에서의 작동 부재의 힘-거리-특성곡선과 상이하며, 상기 방법에서는 제 1 영역의 적어도 일부가 통과되는 동안 클러치 액추에이터에 의해 야기되는 이미 알려진 힘에 상응하는 클러치 액추에이터의 작동 파라미터가 측정되고, 제 2 영역의 적어도 일부가 통과되는 동안 클러치 액추에이터에 의해 야기되는 이미 알려진 힘에 상응하는 클러치 액추에이터의 작동 파라미터가 측정되고, 상기 이미 알려진 힘과 측정된 작동 파라미터로부터 작동력이 결정되는 방법.
  11. 클러치를 작동시키기 위한 클러치 액추에이터, 특히 전동식 클러치 액추에이터의 온도를 측정하기 위한 방법으로서, 상기 클러치 액추에이터는 전달 장치를 통해 클러치 내에 포함되어 있고 클러치 스프링의 힘에 대해 움직일 수 있는, 클러치를 연결 위치로부터 개방 위치로 변위시키기 위한 부품과 연결되는 작동 부재를 작동시키며, 상기 전달 장치는 작동 부재의 운동으로 인해 클러치가 연결 위치로부터 변위되지 않는 제 1 영역 및 작동 부재의 운동으로 인해 클러치가 변위되는 제 2 영역을 가지며, 상기 제 1 영역에서의 작동 부재의 힘-거리-특성곡선은 상기 제 2 영역에서의 작동 부재의 힘-거리-특성곡선과 상이하며, 상기 방법에서는 제 1 영역의 적어도 일부가 통과되는 동안 클러치 액추에이터의 온도에 따라 좌우되는, 상기 클러치 액추에이터의 적어도 하나의 작동 파라미터가 측정되어 상기 작동 파라미터의 온도 의존성에 있어서 저장된 작동 파라미터와 비교되며, 측정된 작동 파라미터와 일치하는 저장된 작동 파라미터의 온도가 클러치 액추에이터의 온도로서 획득되는 방법.
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