KR20040044444A - 클러치의 안티 슬립 제어 방법 - Google Patents

클러치의 안티 슬립 제어 방법 Download PDF

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KR20040044444A
KR20040044444A KR10-2004-7002274A KR20047002274A KR20040044444A KR 20040044444 A KR20040044444 A KR 20040044444A KR 20047002274 A KR20047002274 A KR 20047002274A KR 20040044444 A KR20040044444 A KR 20040044444A
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KR10-2004-7002274A
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오라프 웨르네르
토르스텐 크라우세
쿠페르그라우스
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룩라멜렌운트쿠플룽스바우베타일리궁스카게
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Abstract

본 발명은 자동차의 엔진과 트랜스미션 사이에 장착된 자동 마찰 클러치의 슬립을 자동으로 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 클러치는 위치 설정 신호에 의해 정해진 위치로 클러치를 조정하는 클러치 조정 포지셔닝 드라이브를 구비하고 있다. 본 발명에 따르면, 클러치 입력 속도 및 클러치 출력 속도가 속도 센서의 의해 검출되고, 상기 속도들(슬립 속도)의 차에 따라 위치 설정 신호가 발생된다. 슬립 속도는 사전 설정된 설정 슬립값과 일치하며, 전달된 클러치 토크를 위한 조작 변수로서 사용된다. 상기 클러치 토크 대신 또는 상기 클러치 토크에 추가로 엔진 토크가 클러치 조작 변수로서 사용된다.

Description

클러치의 안티 슬립 제어 방법{ANTI-SLIP CONTROL METHOD FOR A CLUTCH}
클러치는 위치 설정 신호에 의해 정해진 위치로 클러치를 조정하는 클러치 조정 포지셔닝 드라이브를 포함하고 있다. 이러한 클러치 조정을 위해 속도 센서에 의해 클러치 입력 속도 및 클러치 출력 속도가 검출되고, 상기 속도들(슬립 속도)의 차에 따라 슬립이 사전 설정된 설정 슬립과 일치하는 방식으로 위치 설정 신호가 발생한다.
전술한 방식의 제어 방법 및 그러한 제어 방법을 수행하기 위한 장치가 종래 기술에 공지되어 있다. DE 42 41 995 A1에는 동력 흐름으로 볼 때 자동차의 구동 모터의 후방에 설치된 마찰 클러치의 클러치 슬립을 조정하기 위한 방법 및 장치가 공개되어 있다. 구동 엔진의 작동점에 따라 클러치 슬립의 설정값 특성도로부터 형성되는 조작 변수가 클러치 슬립을 조정할 수 있는 클러치 조종 부재에 직접 작용한다.
EP 0 494 608 B1에도 역시 자동차의 엔진과 트랜스미션 사이에 설치된 자동 마찰 클러치의 슬립을 조정하기 위한 장치 및 방법이 공지되어 있다. 이 장치는 위치 설정 신호를 기초로 하여 클러치를 상기 위치 설정 신호에 의해 정해진 위치로 조정하는 포지셔닝 드라이브를 포함한다. 상기 장치는 또한 클러치 입력 속도와 클러치 회전 속도를 검출하는 센서 및 현재 속도차가 미리 정해진 설정 속도차와 같도록 현재 검출된 속도차를 기초로 하여 위치 설정 신호를 발생시키는 슬립 조정 장치를 포함한다. 또한 상기 장치의 특징은 슬립 조정 장치에 클러치 특성곡선 메모리가 할당된다는 점이다. 상기 클러치 특성곡선 메모리는 클러치에 의해 설정 위치에 전달된 토크를 나타내는 데이터들을 기초로 하는 특성곡선의 형태로 위치 설정 신호를 저장한다. 클러치 특성곡선 메모리는 토크 측정 장치에 의해 검출된 현재 엔진 토크의 값에 상응하게 위치 설정 신호를 발생시킨다. 슬립 조정 장치는 그러한 클러치 특성곡선 메모리의 위치 설정 신호를 상기 슬립 조정 장치의 조정기에 의해 발생한, 위치 설정 신호 발생용 조정 성분에 중첩시킨다. 이러한 방법 및 장치를 통해 높은 조정 품질을 가진 클러치 슬립이 유지될 수 있다.
그 밖에도 DE 36 24 755 A1으로부터 자동차의 드라이브 트레인 내에서 발생하는 비틀림 진동 및 그로 인한 소음을 줄이기 위한 방법이 공지되어 있다. 엔진과 트랜스미션 사이에 설치된 마찰 클러치는 고체 전달음(structure-borne noise)의 레벨을 기초로 하여 슬립을 제어하는 설정값 발생기를 포함하는 슬립 조정 회로에 의해 제어된다. 슬립은 고체 전달음 레벨이 상승하면 증가되는 방식으로 제어된다. 슬립의 최대값은 엔진 속도를 기초로 하여 제한되고, 이 때 최대값은 엔진 속도가 증가함에 따라 0까지 감소된다.
자동차의 드라이브 트레인에 엔진 진동이 전달되지 않도록 하기 위해, -앞에서 이미 설명한 것처럼- 자동 클러치를 구비한 차량의 경우에는 슬립이 적게 발생하는 특정 속도 범위에서 클러치가 구동된다. 그렇게 하여 달성된 진동 감쇠로 인해 주행 안정성이 현저히 증가된다. 그러나 이를 위해서는 클러치에서의 속도차가 비교적 정확하게 설정되어야 한다. 즉, 슬립이 너무 크면 에너지 유입 및 마모가 증가되고, 슬립이 너무 작으면 클러치가 붙게 되어 주행 안정성이 감소된다. 이러한 방식의 슬립 조정은 원칙적으로 자동 클러치의 작동을 전제로 한다. 인용한 종래 기술에 따르면, 그러한 방식의 슬립 조정은 전달 가능한 클러치 토크가 조정되는 것으로, 다시 말해 클러치의 포지셔닝 드라이브에 작용하는 조작 변수에 의해 상기 클러치가 어느 정도 개방되거나 폐쇄되는 것으로 대체된다. 그러나 조작 변수의 개입이 이루어지면, 클러치의 출력 토크 또는 차량에 작용하는 입력 토크도 조정되고, 이는 운전자로 하여금 불편함을 느끼게 할 수 있고 주행 안정감을 감소시킨다.
본 발명은 자동차의 엔진과 트랜스미션 사이에 배치되고, 클러치 입력 속도와 클러치 출력 속도의 차에 의해 제어되는 클러치의 슬립을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적은, 조작 변수로서 일정한 클러치 토크 또는 일정한 기울기로 변하면서 전달 될 수 있는 클러치 토크에서 슬립 속도가 조정될 수 있도록, 단 그로 인해 입력 토크가 변동된 것을 운전자가 알아차리지 못하도록, 도입부에 언급한 방식의 방법을 개선하는 것이다.
상기 목적은 클러치의 조작 변수로서 전달될 수 있는, 속도차에 의해 조정된 클러치 토크 대신 또는 상기 클러치 토크를 보완하여 엔진 토크가 클러치용 조작변수로 사용됨으로써 달성된다.
이와 같이, 클러치를 위치 설정 신호에 의해 정해진 위치로 조정하는 포지셔닝 드라이브를 구비하고 있고 자동차의 엔진과 트랜스미션 사이에 배치된 자동 마찰 클러치의 슬립을 자동 조정하기 위한 방법에서는, 클러치 입력 속도 및 클러치 출력 속도가 속도 센서에 의해 검출되고, 상기 속도들(슬립 속도)의 차에 따라 슬립 속도가 사전 설정된 설정 슬립값과 일치하도록 위치 설정 신호가 발생된다. 이 때 엔진은 발생한 토크를 위한 제어 가능 조절 장치를 가지며, 상기 조절 장치는 발생한 토크가 미리 정해진 설정 토크값과 일치하도록 엔진을 조정하거나 제어할 수 있다. 위치 설정 신호에 추가로 또는 위치 설정 신호 대신 슬립값을 기초로 하는 토크 설정 신호가 발생되어 토크 조정 장치에 공급됨에 따라, 현재 슬립값이 미리 정해진 설정 슬립과 같아진다.
상기 방법의 실시예에서는 액셀러레이터의 위치 및 엔진의 현재 작동 상태로부터 엔진에 대한 운전자의 실제 요구 토크가 결정되고, 이러한 요구 토크는 클러치의 조작 변수로서, 전달될 수 있는 클러치 토크가 요구 토크로 조정되고 그에 상응하게 변화되도록, 슬립을 조정한다.
바람직하게는 조정된 클러치 토크의 조작 변수가 갑작스런 토크 변동, 저주파 진동, 운전자가 의도하지 않은 최소 요구 토크의 변동에 대해 필터링된다. 이는 슬립을 계산하기 위한 속도 및 토크가 시간에 따라 평균된 값으로 나타남으로써 아주 짧은 시간의 속도 및 토크의 변동이 시간에 따른 평균에 의해 필터링되거나 평활화되는 방식으로 수행된다.
본 발명의 개선예에서는 클러치에서 엔진의 현재 구동 상태에 상응하는 슬립이 조정되고 상기 슬립이 일정하게 유지되도록 현재 엔진 토크가 조정된다.
본 발명의 장점은, 클러치 토크가 일정한 상태에서 또는 클러치 토크가 일정한 속도로 변화하면서 전달되는 상태에서 슬립이 조정될 수 있고, 운전자는 입력 토크의 변동을 감지하지 못한다는 것이다. 엔진 토크용 조정 장치는 제어 가능한 자동 조작 스로틀 밸브 또는 엔진 점화 장치일 수 있다. 이러한 장치가 장착된 엔진은 본 발명의 범주에서 전기 제어가 가능한 엔진으로 표시되어 있다.
액셀러레이터(가스 페달)의 위치 및 엔진의 현재 구동 상태, 즉 스로틀 밸브의 위치 및 엔진 속도로부터 실제 운전자 요구 토크가 측정되고, 이는 예컨대 저장된 특성도에 의해서도 이루어질 수 있다. 어쨌든 일반적으로 상기 토크는 엔진 제어 장치 내에서 온라인으로 계산되고, 그 결과에 따라 엔진이 조정된다. 상기 토크는 토크 설정 신호로서 제어 장치에 전달된다. 이제 본 발명에 따른 슬립 조정이 시작되면, 전달될 클러치 토크가 운전자 요구 토크로 조정되어 그에 상응하게 변경된다. 이러한 클러치 토크의 조정은, 이미 설명한 것처럼, 갑작스런 토크 변동, 저주파 진동 또는 운전자가 의도하지 않은 것으로 짐작되는 최소 요구 토크의 변동을 저지하기 위해, 추가로 선택되어 필터링될 수 있다. 이를 위해 공지된 방식으로 시간에 따라 평균된 속도값이 슬립값의 계산 및 토크의 변경을 위해 사용된다. 그와 동시에, 엔진 토크가 예컨대 스로틀 밸브의 위치를 상응하게 변동시키는 조정 장치를 통해 및/또는 점화 각도의 변동에 의해 조정되며, 이 조정은 전술한 작동 상태에서 필요한, 전자 제어 장치 내에 표 형태로 저장될 수 있는 슬립이 조정되어 일정하게 유지되는 방식으로 이루어진다. 엔진 속도의 변동이 충분히 작게 유지됨으로써 운전자가 그러한 변동을 감지하지 못한다면, 특히 바람직한 실시예에서는 배기가스가 최소가 되도록 실제 엔진 토크가 조정될 수 있다. 따라서 내연기관에서 예컨대 엔진 개입(engine intervention)이 신속하게 이루어지기 위해서는 통상 점화 시기가 조정되어야 하며, 이는 배기 특성을 악화시킬 수 있다. 슬립 속도의 변동이 일어나지 않은 것으로 인정될 수 있는 경우에는, (더 느린) 스로틀 밸브에 의해 배기 특성이 최적화되도록 개입이 구현될 수 있다. 상기 값은 예비 시험에서 측정되어 다른 매개변수들에 대한 (상기 값의) 의존도와 함께 전자 제어 장치 내에 표 형태로 저장될 수 있다. 또 다른 한 바람직한 프로세스에서는, 전달될 클러치 토크가 운전자 요구 토크보다 낮은 값으로 조정된다. 토크차는 예컨대 약 10 Nm 또는 1 미만의 계수(factor), 즉 약 0.93 내지 0.96, 특히 0.95로 고정된 값을 초과할 수 있고, 상기 값은 조정될 더 작은 클러치 토크에 도달될 수 있도록 운전자 요구 토크와 곱해진다. 그렇게 하여 감소된 값은 이어서 토크 설정 신호로서 제어 장치에 제공된다. 이러한 프로세스의 장점은, 제어 장치가 엔진 토크를 운전자 요구 토크보다 더 높게 증가시킬 필요가 없고, 토크 감소만 수행되면 된다는 것이다. 토크의 감소로 인해 엔진 속도나 엔진 토크가 너무 높아질 위험이 없기 때문에 엔진 제어 장치로의 개입에 대한 특별한 보호 장치가 필요없게 된다. 토크 설정 신호가 운전자 요구 토크보다 낮은 값으로 감소되는 것은 점화 각도의 개입을 통해서도 구현될 수 있다. 점화 각도가 조정됨으로써 통상 엔진 토크의 감소만 구현되는 경우, 반대로 점화 각도의 수정을 통해 엔진 토크가 다시 증가될 수도 있다. 이러한 프로세스의 장점은, 점화 각도 개입의 매우 높은 역동성에 의해 엔진 토크 및 슬립 속도가 매우 빠르게 제어될 수 있다. 그러나 점화 각도 개입은 상황에 따라 배기 품질을 현저히 악화시키기 때문에, 점화 각도 개입이 진행되는 동안 엔진 토크의 감소는 바람직하게 짧은 주기로 제한되어야 하며, 이 때 주행 상태에 따라 역동성이 높은 제어 신호가 필요하다. 또한 자기 점화 원리에 따른 엔진(디젤 엔진)의 경우 본 발명의 범주에서 토크 상승이 수행되는 것이 바람직하며, 그 상승값은 엔진의 연기 제한값에 상응하는 토크 미만으로 유지되어야 한다. 또한 슬립 조정된 클러치가 예컨대 클러치의 토크 증가를 위해 일시적인 엔진 개입과 함께 구동되는 것은 특히 자기 점화시 바람직할 수 있다. 이 경우 클러치의 슬립 속도가 너무 작게 조정됨으로써 클러치가 거의 붙을 정도가 되면, 엔진 토크의 증가를 위한 시간에 따라 제한되는 신속한 엔진 개입에 의해 이러한 상황이 회피될 수 있다. 이러한 상황은 특히 엔진 개입 및 그로 인한 엔진 토크의 변동이 클러치 조정 속도보다 더 빠른 경우에 발생할 수 있다.
이와 관련하여 DE 40 11 850 A1, DE 44 26 260 A1, DE 197 45 677 A1 및 EP 1 010 606 A1에 적절한 센서 및 작동 수단들을 구비한 전자 조정 장치 또는 전자 제어 장치 및 자동 클러치와 트랜스미션을 구비한 자동차에서의 적절한 제어 또는 조정 방법이 명확하게 나와있다.
클러치를 조정하는 포지셔닝 드라이브를 구비한, 자동차의 엔진과 트랜스미션 사이에 배치된 자동 마찰 클러치의 슬립을 자동 조정하기 위한 방법에서는, 클러치가 위치 설정 신호에 의해 정해진 위치로 조정된다. 클러치 입력 속도 및 클러치 출력 속도가 속도 센서에 의해 검출되고, 상기 속도들의 차, 소위 슬립 속도에 따라 슬립이 사전 설정된 설정 슬립값과 일치하도록 위치 설정 신호가 발생된다. 이 때 엔진은 발생한 토크를 위한 제어 가능 조절 장치에 의해 발생한 토크가 미리 정해진 설정 토크값과 일치하도록 제어될 수 있다. 위치 설정 신호에 추가로 또는 위치 설정 신호 대신 슬립값을 기초로 하는 토크 설정 신호가 발생되어 토크 조정 장치에 공급됨에 따라, 현재 슬립값이 미리 정해진 설정 슬립과 같아진다.
슬립을 제어하기 위해서는 일반적으로 프로그래밍 가능한 전자 제어 유닛이 제공되는데, 상기 전자 제어 유닛은 엔진 속도 및/또는 트랜스미션 및/또는 타코 샤프트(tacho shaft) 및/또는 휠 및/또는 계획된 기어단 및/또는 넣어진 기어단을 검출하기 위한 수단과 연결되어 있는 입력부들 그리고 전기적으로 제어될 수 있는 클러치 장치 및 전기적으로 제어될 수 있는 엔진에 제어 신호를 전송하는 출력부들을 포함한다.
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 분할선언을 보류하고 있다. 또한 상기 종속항의 대상은 선행 종속항의 대상에 종속되지 않는 형태를 가진 독립적인 발명을 형성할 수 있다.
본 발명이 명세서의 실시예들에 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 (9)

  1. 자동차의 엔진과 트랜스미션 사이에 배치되어 클러치 입력 속도와 클러치 출력 속도의 속도차에 의해 조정되는 클러치의 슬립을 제어하기 위한 방법에 있어서, 상기 속도차에 의해 클러치의 조작 변수로서 전달되도록 조정된 클러치 토크 대신, 또는 상기 클러치 토크에 추가로 엔진 토크가 클러치 조작 변수로서 사용되는 것을 특징으로 하는, 클러치 슬립 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 액셀러레이터의 위치 및 엔진의 현재 작동 상태로부터 엔진에 대한 운전자의 실제 요구 토크가 결정되고, 이러한 요구 토크는 클러치의 조작 변수로서, 전달될 클러치 토크가 상기 요구 토크로 조정되고 그에 상응하게 변화되도록 슬립을 조정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 조정된 클러치 토크의 조작 변수는 갑작스런 토크 변동, 저주파 진동, 운전자가 의도하지 않은 최소 요구 토크의 변동에 대해 필터링되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클러치에서 엔진의 현재 구동 상태에 상응하는 슬립이 조정되고 상기 슬립이 일정하게 유지되도록 현재 엔진 토크가 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 엔진 속도가 사전 설정된 속도 임계값, 바람직하게는 100 rpm보다 작거나 같은 경우 배기 가스가 최소가 되도록 실제 엔진 토크가 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 전달될 클러치 토크는 현재 엔진 구동 상태에서의 운전자 요구 토크에 비해 조정 가능한 임의의 고정값 또는 조정 가능한 임의의 계수(factor)만큼 감소되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 요구 토크에 비해 감소된 클러치 토크의 값은 10 내지 15 Nm인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 운전자 요구 토크에 비해 감소된 클러치 토크의 계수는 0.93 내지 0.96인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 엔진 토크는 점화 각도의 아주 빠른 순간 변동에 의해 감소되고, 그 결과 전달되는 클러치 속도를 감소시키기 위해 클러치의 슬립 속도가 상응하게 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
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