KR20040048400A - 진동감쇠 제어식 동력전달장치 - Google Patents

진동감쇠 제어식 동력전달장치 Download PDF

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KR20040048400A
KR20040048400A KR10-2004-7002571A KR20047002571A KR20040048400A KR 20040048400 A KR20040048400 A KR 20040048400A KR 20047002571 A KR20047002571 A KR 20047002571A KR 20040048400 A KR20040048400 A KR 20040048400A
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vibration
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스테판 윈켈만
보리스 세레브렌니코브
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룩라멜렌운트쿠플룽스바우베타일리궁스카게
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Abstract

본 발명은 구동유닛; 적어도 하나의 변속기 입력축과 적어도 하나의 구동휠에 연결된 적어도 하나의 변속기 출력축을 포함하는 변속기; 및 상기의 적어도 하나의 변속기 입력축과 상기 구동유닛의 구동축 사이에 장치되어 있는 자동 작동식 마찰클러치;로 구성되어 있는 동력전달장치에 관한 것이다. 상기 마찰클러치의 접속차단 및 접속과정은 제어장치를 이용하여 적어도 상기 변속기 입력축의 속도와 적어도 하나의 구동휠의 속도를 검출하는 센서장치의 신호들에 따라서 제어되며, 동시에 토크 전달부 내에서 발생하는 진동은 상기 마찰클러치의 마찰면에 의해 감쇠되고, 변속기 출력컴포넌트의 속도(n(R))와 상기 변속기 출력축의 속도(n(G))로부터 구해진 변수(VS)가 상기 진동을 감쇠하기 위한 제어파라미터로서 이용된다.

Description

진동감쇠 제어식 동력전달장치{REGULATED DRIVETRAIN FOR DAMPING OUT VIBRATION}
상기의 장치가 선행기술이 된 지는 이미 오래이다. 통상 자동으로 작동되는 마찰클러치는 예컨대 유압식, 공압식 혹은 전자기계식 원리에 따라 기능하는 액추에이터(actuator)를 이용하여 작동된다. 또한 전동기를 이용하여 작동되는 마스터실린더에 의해 가압되는 유압식 슬레이브 실린더도 공지되어 있다. 이러한 경우 상기의 액추에이터는 구동축 또는 변속기 입력축의 회전축을 따라 적어도 릴리스 베어링(release bearing)의 중간에 연결되어서 그에 상응하게 설계되어 있는 작동수단의 회전운동을 야기하고, 이때 축방향으로 작용하는 에너지 어큐뮬레이터, 예컨대 다이아프램 스프링(diaphragm spring) 상에 축방향으로 영향을 미친다. 상기 다이아프램 스프링은, 변속기 입력축과 스플라인(spline)방식으로 연결되고 마찰라이닝(friction lining)들을 구비한 클러치디스크를, 구동유닛의 구동축과 스플라인 방식으로 연결되는 클러치 압력판의 마찰 물림면 쪽의 축방향으로 비틀려지게(distort) 한다. 그럼으로써 구동유닛, 예컨대 크랭크축을 구비한 내연기관의 토크를 변속기 입력축 상에 전달하는 마찰결합이 발생한다. 변속기 내 대응하는 변속 후에, 전달된 토크는 변속기 출력축과 차동기어를 통해 구동휠들을 구동시킨다. 이러한 경우 변속기는 상이한 변속단수들을 가지는 수동 변환식 변속기이거나 혹은 액추에이터를 이용한 자동 작동식 변속기이다.
특히 클러치의 슬립위상에서 토크를 전달할 시에, 다시 말해 구동축과 변속기 입력축간 회전속도의 차이가 있을 시에, 컴포넌트 편향, 동력전달장치의 축방향 진동, 마찰라이닝 특성 등에 근거하여 이른바 저더(judder)가 발생할 수 있다. 이러한 저더는, 클러치 압력판의 대응 마찰면에 클러치디스크의 마찰라이닝이 일시적으로 부착되고 이어서 정적 마찰이 풀리는 현상을 보이는 이른바 부착-미끄럼(stick-slip) 효과가 발생하는 것을 말한다. 그로 인해 동력전달장치 내에, 그리고 그 외에 차량 전체적으로도 주행의 쾌적성(comfort)과 자동차 내 상이한 컴포넌트들의 부착성에 부정적으로 간섭하는 소위 저더진동(judder vibration)이 발생한다.
본 발명은 해당하는 구동축(drive shaft)을 구비한 구동유닛(drive unit); 적어도 하나의 변속기 입력축(gearbox input shaft)을 구비한 변속기(gearbox); 및 상기 변속기의 출력축과 연결되어 있는 적어도 하나의 구동휠(driving wheel); 뿐 아니라 상기 구동유닛과 상기 변속기 사이에 장치되어 있는 자동 작동식 마찰클러치(friction clutch);로 구성되어 있는 동력전달장치에 관한 것이다.
도1은 본 발명에 따른 동력전달장치를 구비하고 있는 자동차를 나타내는 개략도이다.
도2는 저더를 측정하기 위한 다이아그램이다.
본 발명은 상기의 저더진동을 감쇠시키고, 주행의 쾌적성을 증가시키고/시키거나 동력전달장치의 안정성을 개선하는 것을 그 목적으로 한다. 또한 자동 작동식 클러치의 제어를 개선하는 것도 그 목적이 된다.
상기 목적은 구동유닛; 적어도 하나의 변속기 입력축, 및 적어도 하나의 구동휠과 상호작용하는 적어도 하나의 변속기 출력축을 구비한 변속기; 상기의 적어도 하나의 변속기 입력축과 상기의 구동유닛의 구동축 사이에 장치되는 자동 작동식 마찰클러치;로 구성되어 있는 동력전달장치에 의해 해결된다. 상기 마찰클러치의 접속과정 및 접속차단과정은 제어장치를 이용하여, 적어도, 변속기 입력축의 속도 및 적어도 하나의 구동휠의 속도를 검출하는 센서장치의 신호들에 따라서, 제어되고, 토크전달부 내 발생하는 진동은, 변속기 출력축의 속도, 예컨대 적어도 하나의 구동휠의 속도, 혹은 변속기 출력축의 속도, 및 변속기 입력축의 속도로부터 형성된 파라미터가 상기 진동을 감쇠시키기 위한 제어파라미터로서 이용되면서, 마찰클러치의 마찰면에 의해 감쇠된다.
본 발명의 의미에서, 상기 구동유닛은 바람직하게는 크랭크축을 구비한 내연기관으로 구성될 수 있으며, 더욱이 터빈과 기타 자동차의 구동용으로 적합한 장치 또한 이용될 수 있다. 변속기는 바람직하게는 고정된 변속단수를 가지는 변속단계(gear step)를 형성하기 위한 다수의 기어쌍들을 구비하고 있는 변속기로서 설계되어 있고, 상기 기어쌍들은 변속기 입력축과 변속기 출력축 사이에 섭동이 가능한 방식으로 배치되어 있으며, 그럼으로써 대응하는 기어비를 가지는 각각의변속단수로 변속될 수 있다. 이러한 유형의 변속기는 수동으로, 예컨대 시프트 레버와 대응하는 변속제어 링키지(gear control linkage)를 이용하여 변속될 수 있으며, 동시에 기계장치, 예컨대 시프트 거터(shift gutter)를 선택하여 변속하기 위한 시프트 레버를 통해 대응하는 변속이 실행될 수 있다. 대체되는 방법에서 변속기는 순차적으로 기어 실렉터 드럼(gear selector drum)이나 드로 키(draw key)를 이용하여 작동될 수 있다. 수동의 작동수단은 대응하는 변속기 액추에이터에 의해 대체될 수 있으며, 그럼으로써 전자동 변속기가 실현된다. 또한 자명한 사실로서, 상기 변속기는 다수의 변속기 입력축들 및/또는 변속기 출력축들을 포함할 수 있으며, 그럼으로써 대응하는 실시예에서 한편으론 2개의 변속기 입력축을 구비한 트윈클러치 변속기(twin-clutch gearbox)가 설계될 수 있으며, 동시에 각각의 변속기 입력축은 저더를 감쇠시키기 위한 대응하는 가능한 방법을 이용할 수 있는 클러치를 사용할 수 있다. 이러한 경우 보다 상세하게는 클러치를 통해 차량이 구동되도록 하는 기어쌍이 접속되어 있는 반면 그 다음의 기어비는 또 다른 변속기 입력축 상에서 이미 섭동될 수 있는 이른바 트윈클러치 변속기를 실례로 들 수 있다. 자명한 사실로서, 본 발명의 사고에 따라 저더를 감쇠하기 위한 장치는 또한 토크컨버터와 컨버터 로크업 클러치(converter lock-up clutch) 및/또는 유체클러치를 구비한 자동 변속기의 경우에 바람직할 수 있으며, 동시에 이와 연관된 저더의 정의는 습식 클러치에서의 미끄럼-부착 효과 또한 포함한다. 이러한 의미의 변속기로서는 분기형 및 비분기형 벨트식 무단변속기(CVT), 자동변속기, 토로이달 변속기(toroidal transmission), 하모닉 드라이브 변속기(harmonic-drivetransmission) 및 동력분기형(power-branched) 변속기가 바람직할 수 있다.
마찰클러치는 본 발명에 따라서, 회전축을 따라 축방향으로 작용하며 액추에이터에 의해 구동되는 작동부재가, 스플라인 방식으로 구동유닛의 구동축과 연결된 압력판과, 스플라인 방식으로 변속기 입력축과 연결된 클러치디스크의 비틀림(distortion)에 영향을 미치면서, 자동으로 작동된다. 클러치디스크와 압력판 사이의 비틀림은 통상의 방식으로 축방향으로 작용하는 에너지 어큐뮬레이터를 이용하여 이루어진다. 상기 에너지 어큐뮬레이터의 작동은, 예컨대, 액추에이터와 릴리스 베어링 사이에 필요한 운동학적 보조장치, 예컨대 릴리스 베어링에 영향을 미치며 변속기 입력축의 동심에 혹은 그 변속기 입력축에 대해 평행하게 배치되는 슬레이브 실린더와 적어도 하나의 릴리스 베어링를 포함하는 작동부재가 중간에 연결된 상태에서, 액추에이터에 의해 제어된다. 이때 상기 슬레이브 실린더는 전기 액추에이터에 의해 작동되는 마스터실린더를 포함하는 유압라인들을 통해 가압된다. 이러한 점에서 모든 형식의 클러치 작동, 예컨대 압착식(compressed), 견인식(pulled), 밀착식(pressed) 또는 조임식(tightened) 클러치 방법이 포함된다. 이러한 상이한 유형의 기능방식은 다이아프램 스프링과 같이 축방향으로 작용하는 에너지 어큐뮬레이터의 각각의 장치로부터 제공되고, 동시에 각각 상기 에너지 어큐뮬레이터가 이완된 상태에서 개방되거나 접속되는 클러치 위치가 생성될 수 있고, 이러한 위치는 각각 커플링장치, 예컨대 다이아프램 스프링 설부(tongue)에 압착 또는 견인함으로써, 즉 이와 관련하여 대응하는 (접속 또는 개방된) 위치로 에너지 어큐뮬레이터를 압착 또는 견인함으로써 제공될 수 있다. 액추에이터는,예컨대 대응하는 압력공급장치에 의해, 예컨대 펌프에 의해, 제어장치를 통해 제어되는 방식으로 압력이 인가되는 유압식 슬레이브 실린더일 수 있다. 이에 대체되는 방법에서 상기 슬레이브 실린더는 제어장치를 이용하여 제어되는 전동기에 의해 작동되는 마스터실린더에 의해 가압될 수 있다. 추가의 바람직한 대체되는 장치로 공기유압식 또는 공압식 마스터/슬레이브실린더 유닛이 사용될 수 있다. 특히 바람직하기로는 대응하는 토크 컨버터 변속기를 통해 로터(rotor)의 회전운동을 축방향 운동으로 전환하고, 이러한 축방향 운동을 이용하여 클러치를 접속하고 접속차단 시키는 전동기의 이용 또한 가능하다. 자명한 사실로서, 일방향으로 향하는 액추에이터의 압축력 또는 작동력은, 대응하는 역압수단(counter pressure means) 및 보상수단(compensating means)에 의해, 예컨대 축방향으로 작용하는 에너지 어큐뮬레이터나 다이아프램 스프링의 복원력에 의해 반전될 수 있으며, 그럼으로써 액추에이터의 추가적 출력은 감소되거나 무시될 수 있게 된다. 이에 대체되는 방법으로, 액추에이터, 보다 상세하게는 전기식 액추에이터는 축방향의 양방향으로, 클러치를 작동시키기 위한 커플링 수단과 견고하게 연결될 수 있으며, 그럼으로써 상기 액추에이터는 출력을 소모하면서도 양방향으로 효과적으로 작동할 수 있다.
본 발명의 사고에 따라 동력전달장치는, 동력전달장치의 신호들을 제어장치에 전달할 수 있는 상이한 센서장치들을 포함하고 있다. 이때 상기 제어장치는 동력전달장치를 제어하기 위해 대응하는 신호들을 평가한다. 예를 들어 마찰클러치의 저더를 식별하기 위해 상이한 신호들이 함께 처리될 수 있다. 제어장치가 상기 신호들을 처리함으로써 저더가 존재하는 것을 식별하게 되면, 대응하는 제어신호는, 보정하는 방식으로 저더를 감쇠하기 위해, 예컨대 보상하기 위해 액추에이터에 전달된다. 예를 들어 이와 관련하여 바람직하기로는 구동축의 속도와 변속기 입력축의 속도를 함께 처리하고 상기 두 축의 속도차이와 관련하여 분석할 수 있다. 이러한 경우 대응하는 신호평가에 의해 저더를 특징 짓는 구동축 방향 의미의 진동, 즉 슬립과, 구동유닛의 회전 주기적변동성(rotary cyclic irregularity)으로부터 야기되어 회전방향으로 중첩되는 진동간의 구분이 이루어질 수 있다. 만약 상기의 두 진동유형들이 상호간에 분리되고, 예컨대 전형적인(typical) 회전 주기적변동성이 회전속도, 구동유닛에 대한 부하요구(load requirement), 및 예컨대 온도와 같은 구동유닛의 추가의 특성 파라미터 뿐 아니라, 점화각도, 스로틀밸브 위치 등과 같은 내연기관의 제어파라미터에 따라서 보상되면서, 상기 슬립이 고려된다면, 저더의 진동형성은 시간에 따라 분석될 수 있고, 액추에이터는 그에 상응하게 저더를 보상하도록 제어될 수 있다.
특히 바람직하기로는 적어도 하나의 구동휠의 속도와 결부하여 변속기 입력축의 속도의 센서신호들을 평가할 수 있다. 이때 변속기 입력축의 속도는 속도센서를 이용하여 측정될 수 있으며, 바람직한 방법에서는 상기 구동휠의 속도에 대해 안티로크 브레이킹 시스템의 속도센서가 이용된다. 분석 후에 놀라운 점으로는, 구동휠의 속도(n(R))와 변속기 입력축의 속도(n(G))로부터 구해지는 변수(VS)가 형성되면서, 상기 두 속도신호들의 차이를 구함으로써 저더가 검출될 수 있다는 것이다. 상기 변수(VS)는 직접 또는 간접적으로 클러치디스크의 마찰면과 클러치의 압력판의 표면압력에 대한 제어파라미터로서 이용될 수 있다. 이때 상기 변수(VS)는특히 바람직하기로는 하기의 공식으로서 도시되며:
VS = n(G) - n(R)*F(i),
동시에 상기 계수 F(i)는 바로 맞물린 변속단계의 기어비를 나타낸다.
또한 본 발명의 사고에 따라, 운전자 또는 주행상황의 대응하는 부하요구에 대해 그에 상응하는 구동유닛으로부터 출력되어질 토크가 저더 발생 시에 변수(VS)에 따르는 값만큼 변조되고, 그럼으로써 실제로 클러치를 통해 전달된 토크에 대해 보정된 토크(M(korr))가 하기 식에 따라 생성되면서, 클러치를 통해 전달된 토크가 제어될 수 있다:
M(korr) = M -(n(G) -n(R)*F(i))*K,
상기 보정계수(K)는, 차량에 따라 혹은, 경우에 따라서는 상황에 따라 제어장치 내에서, 예컨대 도표값의 형태 또는 계산알고리즘으로써 사전 지정될 수 있는 이른바 적용파라미터(application parameter)를 나타낸다. K<0인 경우 저더의 감쇠가 발생한다.
자명한 사실로서, 상기 저더의 보상은 시간에 따르는 제어로서 이루어진다는 것이다. 다시 말해, 신호의 검출과, 예컨대 보정된 토크와 같은 보정변수의 전환은 상기 저더의 주파수보다 보다 빠르게 이루어져야 한다. 저더에 대한 전형적인 주파수(typical frequency), 다시 말해 압력판의 마찰면에 대한 마찰라이닝의 부착과 뒤이은 마찰라이닝의 접속차단 간 시간에 따른 시퀀스는 대개 20Hz 이하이며, 대개의 경우 전형적으로 10~12Hz이다. 이때 통상 클러치 다이아프램이라고 불리는클러치 액추에이터는 자신의 제어와 관련하여 바람직하게는 적어도 상기의 동일한 주파수로써 혹은 보다 빠르게 제어될 수 있다. 이러한 점에서 보정된 토크(M(korr))의 설정은, 상기의 주파수영역에서 실제로 진행되는 거리를 사전 지정된 설정거리로 할당하는 이상적인 할당을 더 이상 강제적으로 포함하여서는 안 되는 액추에이터의 축방향 변위(axial displacement)에 의해 이루어진다. 상기 액추에이터의 보정은, 실제로 진행되는 필요한 작동거리를 달성할 수 있도록, 저더 주파수 및/또는 저더 진폭에 따라서 설정거리(set distance)의 대응하는 보상이 사전 지정되는 방식으로, 이루어질 수 있다. 저더 진동을 최적으로 감쇠하기 위해, 액추에이터는 자신의 작동거리와 관련하여 상기 저더 진동의 진폭에 상반되게 반응하는데, 다시 말해 클러치의 압력판에 클러치디스크가 부착되는 경우에 표면압력은 액추에이터에 의해 철회되고, 클러치디스크가 접속 차단될 시에는 그에 상응하게 강화된다. 이때 주지할 사항으로, 검출된 저더 신호와 설정되어질 표면압력 또는 설정되고 고려되어질 보정된 토크(M(korr))사이에는, 제어장치에서 그에 상응하게 고려되어야 하는 위상변위(phase displacement)가 발생할 수 있다는 점이다.
전체적인 클러치 제어방법을 간소화하기 위해, 바람직하기로는 오직 저더에 대해 특히 발생할 수 있는 클러치 제어의 위상에서만, 예컨대 클러치의 슬립위상동안에만 저더의 검출을 적용할 수 있다. 이러한 슬립위상은 동력전달장치 내에서 이용되는 센서신호들의 대응하는 평가시에, 예컨대 구동축과 변속기 입력축 사이의 속도 차이를 측정함으로써 검출될 수 있다. 또한 바람직하기로는 차량의 속도가 감속될 시에, 차량이 거의 제로(0)의 속도에 도달했다는 점에서, 저더의 감쇠를 차단할 수 있다.
본 발명은 도1과 도2에 따라 보다 상세하게 설명된다.
도1은 실례에 따라 본 발명이 특히 바람직하게 적용될 수 있는 차량(1)을 개략적으로 도시하고 있다. 클러치(4)는 본 실시예에서 구동엔진(2)과 변속기장치(6) 사이의 동력흐름부(power flow) 내에 배치되어 있다; 실제적으로 상기 구동엔진(2)과 클러치(4) 사이에 분리된 플라이휠 매스(flywheel mass)가 배치되어 있으며, 상기 플라이휠 매스의 분할 매스들(dividing masses)은, 스프링 댐퍼 장치가 중간에 배치된 상태에서, 상호간에 대립하여 비틀려질 수 있으며, 그럼으로써 실제로 특히 동력전달장치의 진동기술상 특성이 개선된다. 바람직하기로는 본 발명은 회전충격을 수용하거나 안정화시키기 위한 감쇠장치 또는 회전충격을 보상하기 위한 장치 또는 진동을 감소시키는 장치 또는 진동을 감쇠하기 위한 장치와 조합되어 있다. 상기 장치들은 특히 본원의 출원인의 공개공보 DE OS 34 18 671, DE OS 34 11 092, DE OS 34 11 239, DE OS 36 30 398, DE OS 36 28 774 및 DE OS37 21 712에 기술되어 있는 것과 같으며, 상기 공개공보의 공개사항은 또한 본 출원의 공개내용에 속한다.
차량(1)은 본원에서 Otto-엔진 또는 디젤엔진과 같이 내연기관으로서 기술되는, 크랭크축(68)을 구비한 구동엔진(2)에 의해 구동된다; 또 다른 실시예에서 구동은 또한 하이브리드 구동방식으로, 즉 전동기방식 또는 유압모터방식으로 이루어질 수 있다. 클러치(4)는 도시한 실시예에서 마찰클러치이며, 이 클러치를 이용하여 구동엔진(2)은 특히 주행을 개시하거나 혹은 변속과정을 실행하기 위해 변속장치(6)로부터 분리될 수 있다. 클러치를 접속하거나 접속 차단함으로써, 클러치 상태를 통해 접속되고, 슬립되고, 접속차단되면서 그에 상응하게 해당하는 만큼의 토크가 전달된다. 이와 관련하여, 고정판(clamping plate)과 압력판(두 부재 모두가 압력판으로서 명명된다)은 상호간에 대립하여 상대적으로 축방향으로 변위되면서, 중간에 접속되어 (오직 개략적으로 도시된) 변속기 입력축(69)과 스플라인 방식으로 연결된 마찰디스크를 해당하는 만큼 함께 회전시킨다. 클러치로서 설계된 클러치(4)는 바람직하게는 자기재조정(self-readjusting) 타입이다. 다시 말해 마찰라이닝의 마모는, 극미하면서도 일정한 접속차단력(disengaging force)이 보장되는 방식으로, 보상된다. 바람직하기로는 본 발명은, 특히 본원의 출원인의 공개공보 DE OS 42 39 291, DE OS 42 39 289 및 DE OS 43 06 505에 기술되어 있는 것과 같은 마찰클러치와 조합되어 있으며, 상기 공개공보의 공개사항은 본 출원의 공개내용에 속한다.
변속기 출력축(8)을 이용하여서는 차량(1)의 휠들(12)이 차동기어(10)를 통해 구동된다. 구동되는 휠들(12)에는 휠속도센서(60, 61)가 피팅되어 있으며, 동시에 경우에 따라서 또한, 휠들(12)의 속도에 상응하게 각각의 신호를 생성하는 오직 하나의 휠속도센서(60 또는 61)만이 제공될 수도 있다; 추가되거나 대체되는 방법에서 동력전달장치의 또 다른 적합한 위치, 예컨대 상기 축(8)에 변속기 출력속도를 측정하기 위해 센서(52)가 장치된다. 변속기 입력속도는, 본원에서는 직접적으로 변속기 입력축(69)에 배치되어 있으며, 또 다른 실시예에서는 또 다른 위치에 장치될 수 있는 추가의 센서(67)를 이용하여 측정될 수 있거나, 혹은 구동엔진속도로부터, 클러치가 완전하게 접속되어 있을 시에, 대응하는 간섭변수, 예컨대 비틀림 진동, 회전 주기적 변동성 등을 고려 및 보상하면서, 측정될 수 있다. 맞물린 변속단수의 기어비는, 예컨대 엔진속도와 변속기 입력축 속도 내지 변속기 출력축 속도 혹은 휠속도를 측정하기 위한 센서들을 이용하여, 혹은 특히 자동식 클러치 및/또는 경우에 따라 자동식 변속기에 대한 작동 메카니즘을 제어하기 위한 센서들의 정보를 통해, 예컨대 변속기 전방 및 후방의 회전속도를 비교함으로써 검출될 수 있다.
바람직하게는 압착되고, 또 다른 실시예에서는 그에 상응하게 견인되는 방식으로 설계될 수도 있는 마찰클러치(4)의 작동은 본원에서는 클러치 액추에이터와 같은 작동장치(46: actuating device)를 이용하여 이루어진다. 변속기(6)를 작동시키기 위해, 2개의 액추에이터(48, 50)를 포함하는 작동장치가 제공되어 있으며, 상기 액추에이터들 중 하나는 선택작동을, 다른 하나는 변속작동을 실시한다. 상기 클러치 액추에이터(46)는 전자유압식 시스템으로서 설계되어 있으며, 동시에 접속운동 내지 접속차단운동은 전기구동장치, 예컨대 전기식 직류모터를 이용하여 생성되고, 유압경로를 통해 접속차단시스템(disengaging system) 상에 전달된다. 상기 변속기 액추에이터들(48, 50)은 전기식 구동장치로서, 예컨대 전기식 직류모터로서 설계되어 있으며, 변속기(6) 내에서 이동되고 기어비를 고정시키기 위해 작동되는 부재들과 운동학적(kinematic)으로 연결되어 있다. 또 다른 실시에에서, 특히 큰 작동력이 요구될 때에, 매우 바람직하기로는 유압식 작동시스템이 장치될 수도 있다.
상기 클러치(4) 및 변속기(6)의 제어는 목적에 적합하게 클러치 액추에이터(46)와 구조상 하나의 유닛을 형성하는 제어장치(44)에 의해 이루어지며, 동시에 또 다른 실시예에서도 또한 바람직하기로는 상기 제어장치를 차량 내 또 다른 위치에 장치할 수도 있다. 클러치(4) 및 변속기(6)의 작동은 자동의 작동모드에서 상기 제어장치(44)에 의해 자동으로 이루어질 수 있거나, 혹은 수동의 작동모드에서는 시프트 레버와 같은 운전자입력장치(70)를 이용한 운전자 입력에 의해 이루어질 수 있으며, 동시에 상기 입력사항은 센서(71)를 이용하여 검출된다. 자동 작동모드에서 변속단수 전환은 상기 제어장치(44)에 할당된 메모리 내에 저장되어 있는 특성곡선에 따라 액추에이터들(46, 48, 50)의 대응하는 제어에 의해 실행된다. 적어도 하나의 특성곡선에 의해 고정된 다수의 주행프로그램들이 제공되어 있으며, 그 프로그램들 중에서 운전자는, 구동엔진(2)이 출력 최적화되어 구동되는 스포티 주행프로그램, 구동엔진(2)이 연비 최적화되어 구동되는 이코노미-프로그램 혹은 차량(1)이 주행안정성에 최적화되어 구동되는 겨울-프로그램과 같은프로그램을 선택할 수 있으며; 또한 기술한 실시예에서 특성곡선들은, 적응하는 방식으로, 예컨대 운전자의 거동 및/또는 기타 도로마찰, 외부 온도 등과 같은 한계조건에 적응될 수 있다.
제어장치(18)는 혼합기 공급 또는 조성에 영향을 미치면서 상기 구동엔진(2)을 제어하며, 동시에 도에는 대표적으로 스로틀밸브(22)가 도시되어 있다. 상기 스로틀밸브의 개방각도는 각도센서(20)를 이용하여 검출되고, 그 신호는 상기 제어장치(18)에서 이용된다. 구동엔진 제어에 대한 또 다른 실시예에서, 상기 제어장치(18)는, 구동엔진이 내연기관일 경우, 대응하는 신호를 이용하며, 그 신호에 따라 혼합기 조성 및/또는 공급되는 량이 측정될 수 있다; 목적에 적합한 방식으로 기존의 산소센서의 신호 또한 이용된다. 또한 상기 제어장치(18)에서는 본 실시예에서 운전자에 의해 작동되며 그 위치는 센서(16)를 이용하여 검출되는 부하레버(14)의 신호, 엔진구동축에 피팅되어 있는 엔진속도센서(28)에 의해 생성되는 엔진속도에 대한 신호, 흡입관 압력센서(26)의 신호, 및 냉각수온도센서(24)의 신호가 이용된다.
상기 제어장치들(18, 44)은 구조 및/또는 기능상 분리되어 있는 부분영역 내에 설계될 수 있으며, 이런 경우 목적에 적합하게는 예컨대 CAN-버스(54) 또는 기타 전기적 결선을 이용하면서 데이터교환을 위해 상호간에 연결되어 있다. 그러나 또한 바람직한 경우로는 제어장치들의 영역들을 집중시킬 수도 있는데, 특히 그 이유는 기능들을 반드시 명확하게 할당할 수 있는 것이 아니지만, 상호작용은 필요하기 때문이다. 특히 변속단수 전환의 측정된 위상동안 상기 제어장치(44)는 속도및/또는 토크와 관련하여 상기 구동엔진(2)을 제어할 수 있다.
상기 클러치 액추에이터(46) 뿐 아니라 상기 변속기 액추에이터들(48, 50)은 신호를 생성하며, 그 신호로부터 적어도 상기 제어장치(44)에서 이용되는 작동위치가 유도될 수 있다. 위치측정은 본원에서는 액추에이터 내부에서 이루어지며, 동시에 기준점과 관련하여 작동위치를 측정하는 증분방식 인코더(incremental encoder)가 이용된다. 그러나 또 다른 실시예에서 바람직하기로는 센서를 액추에이터 외부에 배치하고/하거나 절대적인 위치측정을 예컨대 포텐쇼미터를 이용하여 실시할 수 있다. 작동위치의 측정은, 클러치 액추에이터와 관련하여, 특히 결과에 따라 클러치(4)의 물림점(grip point)이 측정된 접속경로와 그로 인한 작동위치에 할당될 수 있기 때문에, 매우 중요하다. 바람직하게는 상기 클러치(4)의 물림점은 작동 개시 시에 그리고 작동이 이루어지는 동안, 특히 클러치 마모, 클러치 온도 등과 같은 파라미터들에 따라서, 반복해서 새로이 측정된다. 변속기 작동위치의 측정은 맞물린 기어비의 측정을 고려할 때 중요한 요소이다.
또한 상기 제어장치(44)에서는 구동되지 않는 휠들(65, 66)의 휠속도센서들(62, 63)의 신호가 이용된다. 차량속도를 측정하기 위해, 대략 코너링 주행 시 속도차이를 조정하기 위해, 상기 휠속도센서들(62, 63) 또는 휠속도센서들(60, 61)의 평균값을 고려하는 점이 중요할 수 있다. 속도신호들을 이용하여 차량속도가 측정되고, 그 외에도 슬립 검출 또한 실행될 수 있다. 도에서 제어장치들의 출력 배선들은 실선으로, 입력 배선들은 파선으로 도시되어 있다. 제어장치에 대한 상기 센서들(61, 62, 63)의 연결부는 오직 윤곽으로만 표시되어 있다.
마찰클러치(4)에서 발생하는 저더는 엔진속도센서(28)의 속도와 변속기 입력축(69)의 속도센서(67)를 평가함으로써 이루어질 수 있다. 이러한 경우 회전 주기적 변동성에 의한 진동 및 클러치(4)의 슬립은 완전히 접속되지 않은 상태에서 보상되어야 한다. 추가적으로 상기와 같은 보상을 위해, 저장된 특성도 및 센서데이터와 같은 엔진제어의 신호 및 정보 뿐 아니라, 작동거리, 작동진동, 작동부하, 예컨대 전기식 액추에이터를 사용하는 경우의 작동전류의 정보, 및 센서신호, 변속단수 정보, 변속기 입력축 속도, 변속기 출력축 속도, 휠속도와 같은 변속기 제어의 정보 등이 고려될 수 있다.
클러치(4)의 저더를 검출하고 감쇠하는데 특히 바람직한 경우로는, 변속기 입력축(69)의 속도와 구동휠(12) 방향의 변속기 이후의 속도를 평가하는 것이다. 이때 변속기 이후의 속도는 휠속도센서들(60, 61) 중 어느 하나로부터 측정될 수 있고, 동시에 신호를 평균화하기 위해 상기 두 센서들을 조합하는 것 또한 마찬가지로 바람직할 수 있다. 출력축(8)에 있는 별도의 센서(52)가 이용된다면, 휠속도센서들 대신에 상기 센서(52) 또한 평가될 수 있다. 실험에서, 특히 변속기(6) 전방 및 후방의 속도의 차이를 구함으로써 저더가 검출되고 심지어 정량적으로 주파수와 진폭과 관련하여 평가될 수 있음을 알 수 있었다. 센서들(67, 52) 또는 센서들(60, 61)의 신호는, 바람직하게는 저더의 주파수보다 빠른 대응하는 검출속도로써 제어장치(44)에 전달되어 평가된다. 슬립이 존재할 시에 클러치가 변속기(6)에 전달하게 되는, 저더를 감쇠시키는 새로운 설정토크가 산출되어, 액추에이터(46)의 작동거리로 전환된다. 그러므로 상기 액추에이터(46)는 저더의 주파수 및 진폭에따라서 변조되는 방식으로 작동될 수 있다. 확인된 바에 따르면, 전기식 액추에이터를 이용할 시에 감쇠품질은 로터의 관성질량모멘트와 전동기 회전자의 가속 품질에 따르며, 그럼으로써 매우 바람직하기로는 전기식 액추에이터를 전동기로서 사용하고, 상기 전동기는 전자공학적으로 정류되고, 그럼으로써 바람직하게는 적은 공간과 더불어, 로터 내 권선틀(coil former)이 포기될 수 있기 때문에 로터의 적은 관성질량모멘트가 제공될 수 있다.
도2는 2-분할식 다이아그램을 도시하고 있다. 상기 다이아그램에서 분할도(a)에는 변속기 입력축(69)의 속도에 대한 시간에 따른 파형(101)과 휠속도센서들(60, 61)의 속도에 대한 시간에 따른 파형(102)이 도시되어 있으며, 동시에 상기 파형(102)은 실제로 설정된 변속기 기어비와 곱한 값이다. 상이한 파형들로부터 산출된 두 곡선들(101, 102)의 차이(VS)에 대한 시간에 따른 흐름파형(103)이 분할도(b)에 도시되어 있다. 저더가 조정될 시에, 영역(101a)에서는 곡선(101)의 곡선파형이 분명하게 변화함을 알 수 있다. 그러므로 곡선(102)의 파형은 변속기 컴포넌트의 감쇠작용에 의해 상기 곡선파형과 일치하지 않으며, 그럼으로써 대응하는 시간의 영역에서 차이를 구하면, 슬립 발생 시에 그에 상응하게 높은 상승부(103a)가 나타난다. 곡선(103)의 시간에 따른 파형은, 저더에 따라 보정되어지고 클러치(4)에 의해 전달되어야 하는 설정토크의 계산에 포함되고, 그럼으로써 상기 설정토크의 전달을 위해 클러치 액추에이터(46)는 그에 상응하게 변조된다. 자명한 사실로서, 계산알고리즘에는 계산공학 및/또는 전자공학 방식의 필터기능이 보충될 수 있으며, 저더의 감쇠는 바람직하게는 평균화된 기본신호(103b)에반하여 한계값의 초과에 따라서 활성화되고, 동시에 한계값으로서 기본신호의 몇 배가 결정될 수 있고, 기본값은 실제로 자동차의 실제 작동상황에 따라 검출되거나 혹은 메모리 내에 고정되어 저장되어 있을 수 있다.
본 출원으로써 제출된 특허청구항들은 지속적인 특허보호를 달성하기 위해 선결(prejudice)을 포함하지 않는 방식(方式)화에 관한 시사(suggestions concerning the draft)이다. 본 출원인은 지금까지 명세서 및/또는 도면에서만 공개된 특징의 조합물을 청구하는 것을 계속해서 유보한다.
종속항들에 적용되는 재귀적 관계는 각각의 종속항의 특징들을 통해 주요청구항의 대상을 추가로 형성하는 것을 지시한다; 이러한 재귀적 관계가, 재귀적으로 관련되는 종속항들의 특징 조합물에 대한 독립적 대상의 보호를 달성하는 것을 포기하는 것으로서 간주되어서는 안 된다.
종속항의 대상들은 선행기술과 관련하여 우선일(priority day)에 특유의 독립적 발명을 형성할 수 있기 때문에, 본 출원인은, 상기 대상들을 종속항들 또는 분할명세서의 대상으로 하는 것을 유보한다. 또한 상기 대상들은 선행하는 종속항들의 대상과는 무관한 형성예를 포함하는 독립적인 발명내용을 포함할 수 있다.
실시예들은 발명을 국한하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 오히려 본 공개의 범주에서 무수히 많은 변경 및 수정이 가능하며, 보다 상세하게는 예컨대 일반적인 명세서 및 실시예들 뿐 아니라 청구항들에 기술되고 도면에 포함되는 특징 내지 부재들 혹은 절차단계와 결부하여 몇 가지를 조합하거나 변형함으로써 당업자가 발명 목적의 해결을 고려하여 발췌할 수 있으며, 또한 제조방법, 검사 및 작업방법에 관련하여서는 조합 가능한 특징들을 통해 새로운 대상 또는 새로운 절차단계 내지 그 절차단계의 순서가 유도되는 그러한 변형예, 부재들 및 조합물 및/또는 재료들의 변경 및 수정이 가능하다.

Claims (11)

  1. 동력전달장치로서,
    구동유닛; 적어도 하나의 변속기 입력축과 적어도 하나의 구동휠과 상호 작용하는 방식으로 연결되어 있는 적어도 하나의 변속기 출력축을 구비한 변속기; 그리고 상기의 적어도 하나의 변속기 입력축과 상기 구동유닛의 구동축 사이에 장치되어 있는 자동 작동식 마찰클러치;로 구성되어 있으며,
    상기 마찰클러치의 접속차단 및 접속과정은 제어장치를 이용하여, 적어도 상기 변속기 입력축의 속도와 적어도 하나의 구동휠의 속도를 검출하는 센서장치의 신호들에 따라서, 제어되며,
    동시에 토크전달부 내에서 발생하는 진동은 마찰클러치의 마찰면에 의해 감쇠되는 상기의 동력전달장치에 있어서,
    변속기 출력컴포넌트의 속도(n(R))와 변속기 입력축의 속도(n(G))으로부터 구해진 변수(VS)가 상기 진동을 감쇠하기 위한 제어파라미터로서 이용되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변수(VS)는 마찰면 상호간의 표면압력에 대한 제어파라미터로서 이용되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변수(VS)는 변속기 입력축의 속도(n(G))와적어도 하나의 구동휠의 속도(n(R))에 대해 하기와 같은 관계식을 이루며, 동시에 상기 구동휠의 속도는 변속기 내에서 형성된 기어비(i)를 보상하는 계수(F(i))만큼 보정되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
    VS = n(G) - n(R)*F(i)
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 마찰클러치를 통해 전달되어질 토크(M)는 어느 정도의 값만큼 변조되고, 그럼으로써 상기 변수(VS)에 따라서 보정된 토크(M(korr))는 보정계수(K)를 고려하면서 하기의 관계식으로써 구해지는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
    M(korr) = M - (n(G) - n(R)*F(i))*K
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면압력은 회전축에 대해 대체로 축방향으로 작동될 수 있는 액추에이터에 의해 변조되는 동력/변위-체계(power/displacement-system)를 이용하여 설정되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기의 보정된 토크(M(korr))의 제어를 위한 액추에이터의 사전 지정된 작동거리는 진동의 주파수 및 진폭에 따라서 보정되는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  7. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 진동의 감쇠는 마찰클러치의 슬립위상동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  8. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 평균의 진폭이 사전 지정된 한계값을 초과했을 시에 진동의 감쇠가 이루어지는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액추에이터는 진동의 진폭에 대해 역방향 운동을 실시하는 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  10. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변속기 출력컴포넌트의 속도는 적어도 하나의 구동휠의 속도인 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변속기 출력컴포넌트의 속도는 상기 변속기 출력축의 속도인 것을 특징으로 하는 동력전달장치.
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