KR20100007783A - 클러치 유닛 보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 파워 트레인용 클러치 유닛을 보정하는 방법에 관한 것으로, 상기 클러치 유닛은 입력 요소로부터 출력 요소로의 제어 가능한 토크 전달을 위한 하나 이상의 마찰 클러치와, 마찰 클러치를 구동하기 위한 액츄에이터를 포함한다. 클러치 유닛은 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 사전 설정된 의존도를 기술하는 사전 설정된 특성곡선을 기초로 제어된다. 클러치 유닛의 보정을 위해, 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 실제 의존도가 산출된다. 사전 설정된 특성곡선은 적어도 2개의 특성곡선 섹션으로 분할되고, 적응된 특성곡선을 얻기 위해, 상기 특성곡선 섹션들 각각에 대해 상기 특성곡선의 기울기 보정값이 산출됨으로써 상기 특성곡선이 실제 의존도에 적응된다. 상기 기울기 보정값들은 클러치 유닛에 할당된다.

클러치 유닛, 마찰 클러치, 액츄에이터, 특성곡선, 기울기 보정값

Description

클러치 유닛 보정 방법 {METHOD FOR CALIBRATING CLUTCH UNIT}

본 발명은 차량 파워 트레인용 클러치 유닛을 보정하는 방법에 관한 것이다. 클러치 유닛은 클러치 유닛의 입력 요소로부터 출력 요소로의 제어 가능한 토크 전달을 위한 하나 이상의 마찰 클러치와, 마찰 클러치를 구동하기 위한 액츄에이터를 포함하고, 사전 설정된 특성곡선을 기초로 제어되며, 상기 특성곡선은 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 사전 설정된 의존도를 나타낸다.

이러한 클러치 유닛은 예컨대 차량의 1차축 및/또는 2차축으로 구동 토크를 제어 가능하게 전달하기 위한 전륜 구동기가 장착된 차량의 트랜스퍼 케이스(transfer case) 내에 사용된다. 이른바 '토크 온 디맨드(torque-on-demand)' 트랜스퍼 케이스의 경우, 1차축의 휠들은 상시 구동되는 반면, 2차축의 휠들로는 전술한 클러치 유닛을 이용하여 구동 토크의 가변 부분이 선택적으로 전달될 수 있다. 트랜스퍼 케이스는, 차량 종방향으로의 구동 토크의 분배를 설정하기 위해 클러치 유닛이 디퍼렌셜 록(differential lock)에 할당되는 제어 가능 센터 디퍼렌셜(center differential)로도 설계될 수 있다. 전술한 유형의 클러치 유닛은, 상시 구동 앞차축을 구비한 차량에서 구동 토크의 일부가 뒷차축으로 전달되게 하는 토크 전달 장치에도 사용될 수 있으며, 이 경우 상기 유닛은 앞차축 디퍼렌셜 또는 뒷차축 디퍼렌셜에 배치된다. 이러한 상이한 적용예들 및 구성들이 US 7,111,716 B2로부터 공지되어 있다.

도입부에 언급한 유형의 클러치 유닛은 예컨대 차축 디퍼렌셜의 디퍼렌셜 록을 위해 또는 차축 디퍼렌셜의 토크 전달 장치[이른바 토크 벡터링(torque vectoring)]에서 차량 횡방향으로도 작용할 수 있다. 전술한 모든 경우, 클러치 유닛은 회전성 입력 요소(예: 입력 샤프트)와 회전성 출력 요소(예: 출력 샤프트)를, 특히 구동 토크의 전달을 위해, 마찰 결합식으로 서로 연결할 수 있다. 그 대안으로, 특히 제동 토크를 전달하기 위해, 고정형 입력 요소 또는 고정형 출력 요소를 구비한 브레이크로서 클러치 유닛이 구성될 수 있다.

전술한 클러치 유닛의 적용에들에서는 클러치 유닛이 동력 흐름 방향을 기준으로 파워 트레인의 주 변속기 뒤에 (즉, 수동 또는 자동 변속기 또는 CVT 변속기 뒤에) 배치된다. 클러치 토크, 즉 마찰 클러치로부터 전달되는 토크는 일반적으로 각각의 주행 상황에 따라 가변적으로 조정된다. 즉, 예컨대 주행 상황 또는 주변 영향(예: 구동 휠들의 슬립을 야기하는 미끄러운 도로면)에 좌우될 수 있는 주행 다이내믹 요건에 따라 클러치 유닛으로부터 전달될 토크가 변동한다. 이를 위해서는 마찰 클러치의 맞물림 제어뿐 아니라 정확히 조정된 클러치 토크를 이용한 더 느린 구동도 종종 요구된다.

클러치 유닛은 마찰 클러치 및 상기 마찰 클러치를 구동하기 위한 액츄에이터를 포함한다. 마찰 클러치는 일반적으로 다판 클러치, 즉 멀티 디스크 클러치이 다. 액츄에이터는 전동기를 포함할 수 있다. 액츄에이터는 추가로, 전동기의 전동기 축의 회전 운동을 변환하기 위한 변속 장치를 포함할 수 있다. 또한, 액츄에이터는 액츄에이터(예: 전동기 축 또는 변속 부재)의 회전 운동을 마찰 클러치(예: 압력 피스톤)의 병진 운동으로 전환하기 위한 전환 장치를 포함할 수 있다. 그 대안으로, 예컨대 전자기식, 유압식 또는 전동 유압식 액츄에이터가 제공될 수도 있다.

도입부에 언급한 유형의 클러치 유닛 및 그러한 클러치 유닛을 보정하기 위한 방법이 WO 2003/025422 A1(US 7,032,733 B2에 대응됨)으로부터 공지되어 있으며, 그 내용은 본 출원서의 공개 내용에 포함된다. WO 2003/025422 A1에 정확하게 기술되어 있듯이, 특정 요구 클러치 토크의 조정을 위해 반드시 (측정된 실제 클러치 토크를 제어 변수로 하여) 직접 토크 제어 제어가 제공될 필요가 없으며, 클러치 유닛의 적절한 보정에 의해, 액츄에이터의 위치 제어를 거쳐 마찰 클러치의 제어가 구현될 수 있다. 즉, 전달될 요구 토크의 조정을 위해 예컨대 전동기의 회전각 또는 그 밖의 액츄에이터 위치 변수가 제어 변수로서 사용되고, 요구 클러치 토크에 상응하는 값으로 조정된다. 이를 위해, 경험적 방법으로(empirically) 클러치 토크/액츄에이터 위치 의존도가 산출되어, 특성곡선으로서 예컨대 테이블(룩업 테이블, LUT) 또는 함수(즉, 계산 규칙)의 형태로 저장된다. 상기 의존도에 따라 특정 토크 요구에 대해 액츄에이터의 관련 위치 변수(예: 회전각)의 상응하는 설정값이 결정되고 조정된다.

상기 특성곡선은 각각의 클러치 유닛 및 토크 전달 장치에 대해 공장측에서 (생산 최종 조립 라인) 개별적으로 산출될 수 있다. 이 경우, 특성곡선에 의해 기술된 클러치 토크/액츄에이터 제어 변수 의존도가 실제 클러치 토크/액츄에이터 제어 변수 의존도와 최대한 정확하게 일치하게 된다. 원칙적으로 그 결과, 실제 클러치 토크/액츄에이터 제어 변수 의존도에 따라 각각의 클러치 유닛에 대한 특성곡선의 거동이 결정되어 저장될 수 있다. 그러나 이는 높은 계산 비용 및 메모리 용량을 필요로 한다. 일련의 클러치 유닛들 간 결합 특성의 차이는 보통 비교적 아주 작기 때문에, 완전한 특성곡선이 작성되는 것이 아니라, 구조적 유형이 동일한 전체 클러치 유닛들에 대해 일관적으로 제공된 특성곡선(기본 특성곡선)이 적절하게 변경될 수 있다. 예를 들면 특성곡선의 기울기가 변경될 수 있는데, 이 경우 변경된 기울기에 대한 개별 값만 클러치 유닛에 할당되어 상응하게 저장된다.

메모리 요구 용량의 추가 감소를 위해, 산출된 변경 값에 따라 각각의 클러치 유닛이 복수의 이산 그룹들로 분류될 수 있다. 이러한 프로세스를 분류(classification)라 칭한다. 산출된 기울기 또는 관련 보정값은 예컨대 클러치 유닛 내 비휘발성 메모리에 저장될 수 있다. 그 대안으로, 각각의 클러치 유닛에 할당된 전기 회로 장치를 이용하여 분류가 수행될 수도 있다. 예를 들어, 클러치 유닛은 코딩 플러그를 구비할 수 있고, 이 코딩 플러그의 회로 배선은 보정값과 연관된다. 이러한 유형의 코딩 플러그의 예가 WO 2005/009797 A1(US 7,129,716 B2에 대응됨)에 공개되어 있다.

그러나 사전 설정된 기본 특성곡선의 변경을 이용한 분류는 여러 적용 경우들에서 너무 대략적이고 부정확할 수 있다. 특히 실제 클러치 토크/액츄에이터 제 어 변수 의존도가 기본 특성곡선과 현저한 차이를 보일 경우, 특성곡선 기울기의 변경으로 인해 불일치점들이 충분히 제거될 수 없어서 클러치 유닛의 요구된 조정 정확도가 달성되지 못하게 될 수 있다.

따라서 본 발명의 과제는, 계산 비용 및 메모리 용량의 과도한 증가를 수반하지 않으면서 조정 정확도가 상승하도록, 전술한 유형의 클러치 유닛의 보정을 개선하는 것이다.

상기 과제는 청구항 제1항의 특징들을 갖는 보정 방법에 의해, 그리고 특히 하기의 단계들을 통해 해결된다.

- 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 실제 의존도를 산출하는 단계;

- 사전 설정된 특성곡선을 적어도 2개의 특성곡선 섹션으로 분할하는 단계;

- 적응된 특성곡선을 얻기 위해, 상기 특성곡선 섹션들 각각에 대해 특성곡선의 기울기 보정값을 산출함으로써 사전 설정된 특성곡선을 실제 의존도에 적응시키는 단계; 및

- 상기 기울기 보정값들을 클러치 유닛에 할당하는 단계.

즉, 본 발명에 따르면 상기와 같이 산출된, 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 실제 의존도에 따라 특성곡선의 기울기가 섹션별로 변경됨으로써, 실제 클러치 토크/액츄에이터 제어 변수 의존도와 균일한 편차를 갖는 특정 영역에 대해 독립적인 적응이 가능하다. 이로써 실제 조건들이 특성곡선들에 의해 더 정확하게 도시될 수 있으면서도, 메모리 요구량은 크게 증가하지 않는다.

공장측에서 클러치 유닛의 개별 특성곡선의 산출 시 예컨대, 클러치 토크가 높은 영역에서는 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 의존도가 전 반적으로 사전 설정된 특성곡선의 거동을 따르는 반면, 클러치 토크가 낮은 영역에서는 현저한 편차가 나타난다. 이러한 상황은 본 발명에 따라, 클러치 토크가 높은 영역에서는 사전 설정된 특성곡선의 기울기를 아주 약간만 변경하거나 전혀 변경하지 않고, 클러치 토크가 낮은 영역에서는 사전 설정된 특성곡선의 기울기를 상대적으로 크게 변경함으로써, 간단하게 관리될 수 있다. 적응된 특성곡선은 균등한 기울기 변경에 의한 것보다 실제 클러치 토크/액츄에이터 제어 변수 의존도에 훨씬 더 정확하게 매칭된다. 그럼에도 적응된 특성곡선은 기본 특성곡선에 기반하며 예컨대 2개의 기울기 보정값이 산출되어 클러치 유닛에 할당되기 때문에, 메모리 용량 문제는 발생하지 않는다.

따라서 본 발명에 따른 방법을 통해, 전체 작동 영역에 걸쳐서 보정할 클러치 유닛의 높은 조정 정확도가 달성될 수 있다.

상술한 액츄에이터 제어 변수는 특히 액츄에이터 위치 변수(예: 회전각)이다. 그 대안으로, 액츄에이터 제어 변수를 예컨대 유압으로 나타낼 수 있다.

산출된 기울기 보정값은 특히 사전 설정된 특성곡선을 위한 보정 계수로서 클러치 유닛에 할당될 수 있다. 이 경우, 특성곡선의 각 섹션 별 기울기에 예컨대 간단하게 관련 보정 계수를 곱하면 적응된 특성곡선이 획득된다.

바람직하게는 적응된 특성곡선이 연속 거동을 보이는 방식으로 개별 특성곡선 섹션을 위한 기울기 보정값들이 산출된다. 그로 인해 클러치 유닛의 구동 중 의도치 않은 갑작스러운 제어 과정이 방지된다.

사전설정된 특성곡선 - 즉, 상술한 기본 특성곡선- 은 바람직하게 클러치 유 닛과 연결된 제어 장치 내에 저장되는데, 이때 산출된 기울기 보정값들은 제어 장치에 할당되어 있거나 할당될 비휘발성 메모리에 저장된다. 상기 할당은 예컨대 전기적 연결을 통해 이루어질 수 있다. 그럼으로써 바람직하게 특정 구조형의 모든 클러치 유닛에 대해 동일한 사전 설정된 특성곡선이 제어 장치 내에 저장되고, 그 결과 제어 장치들은 클러치 유닛들과 별개로 균일하게 제조될 수 있다. 개별 보정 정보를 지닌 기울기 보정값들은, 완전하게 장착된 클러치 유닛에서 제어 장치에 의해 판독될 수 있는 별도의 메모리에 저장된다. 이 메모리는 개별 보정값만 수용해야 하므로, 상응하게 작게 설계될 수 있다.

예컨대 비휘발성 메모리는 부가 장치로서 형성된 제어 장치 내부에 제공될 수 있다. 비휘발성 메모리는 보정과 관련하여 추가 매개변수 세트, 예컨대 하기에 기술되는 것처럼 오프셋 보정값, 특성곡선 섹션의 수 또는 그 위치를 수용하도록 설계될 수도 있다. 그 대안으로, 클러치 유닛에 고정 연결된 코딩 플러그가 할당될 수 있으며, 상기 코딩 플러그의 회로 배선은 기울기 보정값들과 사전설정된 상관관계를 갖는다.

한 바람직한 실시예에 따라, 각각의 기울기 보정값이 (또는 하기에 더 상세히 설명되는 오프셋 보정값도) 사전 설정된 복수의 분류값 그룹으로부터 선택될 수 있다. 달리 말하면, 다양한 기울기 보정값들(및/또는 오프셋 보정값들)의 가능한 복수의 그룹이 결정될 수 있고, 이들 중 하나가 각각의 특성곡선 섹션에 대해 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 산출된 실제 의존도를 토대로 선택된다. 이로써 메모리 요구가 더욱 감소할 수 있다.

특성곡선 섹션의 수도 마찬가지로 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 산출된 실제 의존도에 따라 결정되어, 적응된 섹션 수로서 클러치 유닛에 할당될 수 있다. 이로써 예컨대 사전 설정된 특성곡선과 클러치 특성의 편차가 작거나 비교적 균일한 경우 불필요한 세분화가 생략될 수 있기 때문에, 특성곡선의 매우 효과적인 적응이 가능해진다. 개별 "전환점"에서는 예컨대 사전 설정된 특성곡선이 2개의 섹션으로 분할되면 충분할 수 있다. 그 대안으로, 계산 비용을 최소화하기 위해 특성곡선 섹션의 수가 사전에 고정 설정될 수도 있다.

그 대안으로 또는 추가로, 유사한 방식으로 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 산출된 실제 의존도에 따라 특성곡선 섹션들의 각각의 경계 위치가 결정되어, 적응된 섹션 경계로서 클러치 유닛에 할당할 수 있다. 이로써 제조된 각 클러치 유닛에 대한 개별 섹션 분할이 가능해진다. 그 대안으로, 계산 비용을 최소화하기 위해 섹션 경계가 사전에 고정 설정될 수도 있다. 예컨대 특성곡선이 등간격으로 분할될 수 있다. 기본적으로 상기 분할은 적용 경우별로 클러치 토크 축을 따라 또는 액츄에이터 제어 변수 축을 따라 수행될 수 있다.

추가로, 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 산출된 실제 의존도를 토대로 사전 설정된 특성곡선의 오프셋 보정값도 결정될 수 있다. 이로써 특성곡선의 기울기만 변동하는 것이 아니라 곡선 전체가 좌표축을 따라 이동할 수 있기 때문에, 적응 정확도가 더욱 증가한다. 오프셋 보정값의 결정은 기울기 보정값의 산출 이전 또는 이후에 수행될 수 있다.

바람직하게는 전체 특성곡선에 대해 오프셋 보정값이 균일하게 결정된다. 그럼으로써 특성곡선의 연속 거동을 조건으로 하여 특성곡선의 섹션별 적응이 달성될 수 있다.

사전 설정된 특성곡선, 즉 상술한 기본 특성곡선은 한 바람직한 실시예에 따라 다수의 값 쌍들에 의해 결정되는데, 이때 각각의 특성곡선 섹션에 적어도 3개의 값 쌍이 할당된다. 그럼으로써 기본 특성곡선이 높은 정확도로 결정된다. 특성곡선의 개별 적응 시, 각 특성곡선 섹션에 대해 마지막으로 높은 정확도로 결정된 기본 특성곡선의 곡률 변형이 실시된다. 따라서 각각의 클러치 유닛에 대해 (상응하는 개수의 값 쌍을 가진) 적응된 특성곡선을 완전히 새로 저장하지 않아도 된다. 상술한 기울기 보정값을 사용하면, 섹션별로 수행되는 특성곡선 선형화에 비해 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 실제 의존도에의 더 정확한 적응이 달성되는 장점이 제공된다.

액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 실제 의존도의 산출은, 액츄에이터가 서로 상이한 2개 이상의 액츄에이터 제어 변수 값으로 세팅되고, 전달된 각 클러치 토크가 측정 기술적으로 검출됨으로써 수행될 수 있다. 제조된 클러치 유닛은 공급되기 전에 통상 검사대에서 조정 단계를 거친다. 이때, 액츄에이터 제어 변수의 다수의 값 쌍과, 실제 클러치 특성을 나타내는 관련 클러치 토크가 산출될 수 있다. 더 많은 값 쌍이 산출될수록, 섹션 분할 및 기울기 보정이 더 정확하게 수행될 수 있다. 클러치 유닛의 정식 구동 시와는 달리, 1회의 공장측 특성곡선 결정 시에는 전달된 클러치 토크를 직접 높은 정확도로 측정하는 문제가 나타나지 않는다.

충분히 정확한 특성곡선 적응을 구현하기 위해, 바람직하게는 특성곡선이 적어도 3개의 특성곡선 섹션으로 분할된다.

사전설정된 특성곡선의 개별 섹션들로의 분할은 토크 의존도의 예상 가변성과 관련한 각각의 프리세팅에 준하며, 특히 경험적 지식에 근거할 수 있다. 예컨대, 제1 특성곡선 섹션은 0Nm 내지 100Nm의 클러치 토크에 상응하게, 그 다음 특성곡선 섹션은 100Nm 내지 400Nm의 클러치 토크에 상응하며, 그 다음 특성곡선 섹션은 400Nm 내지 750Nm의 클러치 토크에 상응한다.

본 발명에 따른 클러치 유닛 및 토크 전달 장치는, 전술한 것처럼 차량 파워 트레인을 따라 토크를 전달하기 위해 상이한 구성으로 사용될 수 있다. 하기에서는 도면들을 참고로 "토크 온 디맨드" 트랜스퍼 케이스와 관련한 예시로만 본 발명을 설명한다.

본 발명을 통해, 계산 비용 및 메모리 용량의 과도한 증가를 수반하지 않으면서 조정 정확도가 상승하도록, 전술한 유형의 클러치 유닛의 보정을 개선할 수 있다.

도 1에는 시프터블 전륜구동 차량의 파워 트레인이 개략적으로 도시되어 있다. 엔진(11)에 의해 발생한 구동 토크는 주 변속기(13)(수동 변속기 또는 자동 변속기)를 통해 트랜스퍼 케이스(15)에 전달된다. 트랜스퍼 케이스(15)의 제1 출력측은 카르단샤프트(17)를 통해 뒷차축 디퍼렌셜 기어(19)와 연결된다. 그로 인해 뒷차축(23)의 휠들(21)이 상시 구동된다. 따라서 뒷차축(23)은 차량의 1차축을 형성한다. 트랜스퍼 케이스의 제2 출력측은 카르단샤프트(25)를 통해 앞차축 디퍼렌셜 기어(27)와 연결된다. 그로 인해 엔진(11) 구동 토크의 일부가 선택적으로 앞차축(31)의 휠들(29)로 전달될 수 있다. 따라서 앞차축(31)은 차량의 2차축을 형성한다.

또한, 도 1에는 차량 다이내믹 제어 유닛(33)이 도시되어 있다. 이 유닛은 뒷차축(23)의 휠들(21)과 앞차축(31)의 휠들(29)에 할당된 휠 회전수 센서들(35, 37)과 연결된다. 차량 다이내믹 제어 유닛(33)은 예컨대 요 센서(yaw sensor)와 같은 추가 센서들(39)과도 연결된다. 센서들(35, 37, 39)의 신호들에 따라 차량 다이내믹 제어 유닛(33)이 제어 신호를 발생시키고, 이 제어 신호는 차량의 양 차축(23, 31) 간의 소정의 구동 토크 분할비의 세팅을 위해 트랜스퍼 케이스(15)의 (도 1에는 도시되지 않은) 제어 장치에 공급된다. 상기 제어 신호는 특히 클러치 토크의 설정값, 즉 트랜스퍼 케이스(15)의 클러치 유닛을 위한 요구 토크량이다.

도 2는 도 1에 따른 트랜스퍼 케이스의 개략적 횡단면도이다. 트랜스퍼 케이스(15)는 입력 샤프트(41)와, 제1 출력 샤프트(43)와, 제2 출력 샤프트(45)를 포함한다. 제1 출력 샤프트(43)는 입력 샤프트(41)에 동축으로 놓이고 상기 입력 샤프트와 회전 불가능하게 - 바람직하게는 일체로 - 형성된다. 제2 출력 샤프트(45)는 입력 샤프트(41)에 대해 평행하게 오프셋되어 배치된다.

트랜스퍼 케이스(15)는 마찰 클러치(49) 및 액츄에이터(51)를 구비한 클러치 유닛(47)을 포함한다. 마찰 클러치(49)는, 입력 샤프트(41) 및 제1 출력 샤프트(43)와 회전 불가능하게 연결되며 복수의 클러치 디스크를 갖는 클러치 하우 징(53)을 포함한다. 마찰 클러치(49)는 또한, 클러치 하우징(53) 내 디스크들에 서로 교호식으로 맞물리는 복수의 클러치 디스크들을 가진, 회전 가능하게 지지된 클러치 허브(55)를 포함한다. 클러치 허브(55)는 체인 드라이브(59)의 구동 기어휠(57)과 회전 불가능하게 연결된다. 체인 드라이브(59)의 피동 기어휠(61)은 제2 출력 샤프트(45)와 회전 불가능하게 연결된다. 체인 드라이브(59) 대신, 예컨대 전술한 기어휠들(57, 61) 사이에 중간 기어휠을 구비한 휠 드라이브가 제공될 수 있다.

마찰 클러치(49)의 맞물림 방향으로 액츄에이터(51)가 작동함으로써, 입력 샤프트(41)를 통해 트랜스퍼 케이스(15)로 유도된 구동 토크의 증가분이 제2 출력 샤프트(45)로 전달될 수 있다.

도 3에는 도 2에 따른 트랜스퍼 케이스(15)의 횡단면도가 세부적으로 도시되어 있다. 특히 액츄에이터(51)는 입력 샤프트(41) 및 제1 출력 샤프트(43)의 회전축(A)을 기준으로 회전 가능하게 장착된 서포트 링(63)과 조정 링(65)을 포함한다. 서포트 링(63)은 축 베어링을 통해 구동 기어휠(57)에 축방향으로 지지된다. 그에 반해 조정 링(65)은 축방향으로 변위 가능하게 지지된다. 서포트 링(63)과 조정 링(65)은 서로 대면해 있는 측면에 각각 복수의 볼 그루브(67 및 69)를 포함한다. 상기 볼 그루브들은 축(A)을 기준으로 원주 방향으로, 그리고 법 평면(normal plane)을 기준으로 축(A)에 대해 원주 방향으로 램프 형태로 기울어지도록 연장된다. 즉, 볼 그루브들(67, 69)은 원주 방향으로 변동하는 깊이를 갖는다. 서포트 링(63)의 볼 그루브(67)와 조정 링(65)의 볼 그루브(69)는 각각 서로 마주보도록 놓이며, 관련 볼(71)을 둘러싼다. 서포트 링(63)과 조정 링(65)이 서로에 대해 상대 회전을 함으로써 조정 링(65)이 축방향으로 변위되는데, 이때 조정 링(65)은 축 베어링을 통해 마찰 클러치(49)의 압착 링(73)과 상호작용한다. 압착 링(73)은 디스크 스프링 장치(75)를 이용하여 마찰 클러치(49)의 맞물림 해제 방향으로 예압된다.

서포트 링(63)과 조정 링(65)에는 개별 작동 레버(77 및 79)가 형성되어 있다. 각 레버(77, 79)의 자유 단부에는 개별 롤(81 및 83)이 회전 가능하게 장착된다. 이 롤들(81, 83)을 통해 작동 레버(77, 79)가 축(C)을 기준으로 회전할 수 있는 제어 디스크(89)의 양 단부면(85, 87)과 상호작용한다. 상기 단부면들(85, 87)은 축(C)에 대한 법 평면을 기준으로 원주방향으로 기울어진 연장부를 갖는다. 즉, 제어 디스크(89)의 횡단면이 쐐기형으로 형성된다. 따라서 제어 디스크(89)가 회전하면 작동 레버(77, 79)가 가위 형태로 움직일 수 있으며, 그 결과 서포트 링(63)과 조정 링(65)이 상대 회전을 하게 된다. 제어 디스크(89)는 일체로 형성된 스플라인 부속물(91)을 갖는다. 이를 통해 제어 디스크(89)는 전동기 및 상기 전동기에 할당된 감속기어와 구동 연결 상태에 놓일 수 있다(도 3에는 도시되지 않음).

그럼으로써 전술한 전동기의 적절한 제어를 통해 제어 디스크(89)가 회전 운동을 하도록 구동될 수 있으며, 그 결과 작동 레버들(77, 79)이 상대 스윙 운동을 한다. 그로 인해 유발된 서포트 링(63)과 조정 링(65)의 상대 회전은 조정 링(65)의 축방향 운동을 야기한다. 그럼으로써 압착 링(73)이 마찰 클러치(49)의 맞물림 을 또는 - 디스크 스프링 장치(75)의 지원 하에 - 마찰 클러치(49)의 맞물림 해제를 야기한다.

도 4에는 도 2 및 도 3에 따른 액츄에이터(51)의 개략도가 도시되어 있다. 액츄에이터(51)는 전기자 축(95)을 구비한 제어 가능 전동기(93)와, 웜기어(99) 및 웜휠(101)을 구비한 감속 기어(97)와, 전환 장치(103)를 포함한다. 전환 장치(103)에 의해서는 감속 기어(97)의 출력 샤프트(105)의 회전 운동이 압착 링(73)(도 3)의 병진 운동, 즉 직선 운동으로 전환된다. 상기 전환 장치(103)는 제어 디스크(89)와, 서포트 링(63)과, 작동 레버들(77, 79)을 구비한 조정 링(65)과, 도 3에 따른 볼들(71)을 포함한다. 전동기(93)의 전기자 축(95)에는 예컨대 증분 센서로서 설계된 센서(197)가 배치된다. 도 4에 도시된 것처럼, 상기 센서(107)는 선택적으로 출력 샤프트(105)에 센서(107')로서 배치될 수도 있다.

상기 센서(107)는 액츄에이터 위치값에 상응하는 신호를 발생시킨다. 이는 도시된 실시예에서 전기자 축(95)의 회전각 실제값(α')에 해당한다. 이 신호(α')는 트랜스퍼 케이스(15)의 제어 장치(109)에 공급된다. 제어 장치(109)는 차량 주행 다이내믹 제어 유닛(33)(도 1)으로부터 토크 요구(M), 즉 클러치 토크의 설정값도 공급받는다. 제어 장치(109)는 제어 장치(109)의 비휘발성 메모리(113) 내에 저장되어 있는 클러치 토크/회전각 특성곡선(111)으로부터 토크 요구(M)에 따라 회전각 설정값(α)을 산출한다. 회전각 설정값(α)과 회전각 실제값(α') 사이의 편차에 따라, 제어 장치(109)는 전동기(93)용 제어 신호를 발생시켜 마찰 클러치(49)(도 2 및 도 3)가 상응하게 조정되도록 한다. 따라서 제어 장치(109)는 위 치 제어기로서 작용한다.

상기 클러치 토크/회전각 특성곡선(111)은 특정 유형의 클러치 유닛(47)에 대해 경험적으로 산출된 평균 클러치 토크/회전각 의존도에 근거한다. 따라서 제어 장치(109)의 메모리(113) 내에 저장된 상기 특성곡선(111)이 기본 특성곡선을 형성한다. 물론, 평균값들에 근거하는 사전설정된 특성곡선(111)과 허용오차에 기인한 실제 클러치 특성곡선의 개별 편차를 보상하기 위해, 제조된 모든 트랜스퍼 케이스(15)가 공장측에서 조정된다. 이 경우, 각 트랜스퍼 케이스(15) 및 클러치 유닛(47)의 실제 토크 전달 거동에 상기 특성곡선(111)이 적응되며, 이는 하기에서 도 5 및 도 6과 관련하여 예시로서 설명된다.

도 5에 따라, 단계 S1에서는 전동기(93)의 회전각에 대한 전달된 클러치 토크의 실제 의존도가 산출된다. 이를 위해, 전동기(93)가 연달아 복수의 상이한 회전각으로 조정되고, 조정된 각각의 회전각에 대해 전달된 클러치 토크가 측정된다. 그 결과로 얻은 값 쌍들이 사전 설정된 특성곡선(111)과 비교된다. 단계 S2에서는 사전설정된 특성곡선(111)이 도 6에 따라 복수의, 예컨대 3개의 섹션(111A, 111B, 111C)으로 분할된다. 값 쌍들을 특성곡선(111)과 비교하고, 특성곡선(111)을 3개의 섹션(111A, 111B, 111C)으로 분할하는 작업은 검사대 조작자에 의해 모니터에 표시된 그래프를 토대로 수행될 수 있다. 그 대안으로, 상기 분할은 컴퓨터의 지원으로, 따라서 완전 자동화 방식으로 수행될 수도 있다. 전술한 3개의 섹션(111A, 111B, 111C) 대신 다른 개수의 섹션이 제공될 수도 있다. 특성곡선 섹션의 개수는 필요에 따라, 즉 가변적으로 선택될 수 있다.

단계 S3에서는 특성곡선 섹션(111A, 111B, 111C) 각각이 분류된다. 즉, 특성곡선 섹션(111A, 111B, 111C) 각각에 대해 기울기 보정값이 산출된다. 기울기 보정값은, 각 섹션에서의 기울기 보정값에 의한 변경에 따라 특성곡선(111)이 상기 섹션의 산출된 실제 값 쌍들에 최대한 잘 적응되도록 선택된다. 이어서 단계 S4에서는 특성곡선(111)에 대한 오프셋 보정값이 결정된다. 사전설정된 특성곡선(111), 특성곡선 섹션(111A, 111B, 111C)에 대한 3개의 기울기 보정값 및 오프셋 보정값에 의해, 보정될 클러치 유닛(47)에 적응된 특성곡선(111')이 정의된다. 상기 적응된 특성곡선(111')은 클러치 유닛(47)에 할당되고, 이때 기울기 보정값들 및 오프셋 보정값은 비휘발성 메모리에 저장된다(단계 S5).

클러치 유닛(47)은 분류가 수행된 후에 공급되어, 제어 장치(109)와 연결된다. 클러치 유닛(47)의 제어를 위해 먼저 제어 장치(109)의 메모리(113) 내에 저장된 사전설정된 특성곡선(111)이 호출된다. 제어 장치(109)는 전술한 클러치 장치(47)의 상기 비휘발성 메모리와 통신하여 기울기 보정값들 및 오프셋 보정값을 호출할 수 있다. 예컨대 상기 비휘발성 메모리가 제어 장치와 전기적으로 연결될 수 있거나, 또는 상기 비휘발성 메모리가 제어 장치(109)의 메모리(113)의 일부를 형성한다. 사전설정된 특성곡선(111) 및 호출된 보정값들에 근거하여, 제어 장치(109)는 클러치 장치(47)의 제어를 위해 최종적으로 제공되는 적응된 특성곡선(111')을 고려한다.

기울기 보정값 및 오프셋 보정값을 이용한 특성곡선의 적응 시, 클러치 토크의 설정값에 관련 특성곡선 섹션에 연관된 기울기 보정값을 곱하여 클러치 토크의 변경된 설정값을 산출하는 과정이 기본적으로 수행될 수 있으며, 이때 특성곡선(111)에 따라 클러치 토크의 변경된 설정값의 함수로서 회전각의 임시 설정값이 산출되고, 회전각의 임시 설정값에 오프셋 보정값이 가산되어 회전각의 설정값이 산출된다. 이러한 과정에서, 저장되어있던 사전설정된 특성곡선(111) 자체는 변하지 않고 유지되는데, 이는 특성곡선(111)에 할당된 2개의 매개변수만 업데이트되기 때문이다. 이러한 방식으로, 상응하는 계산 비용 및 메모리 비용을 수반하는 특성곡선(111)의 완전한 재작성이 방지된다. 기울기 보정값은 1보다 더 작을 수도 있으며, 따라서 곱셈이 나눗셈과 등가 개념이 된다. 마찬가지로, 오프셋 보정값이 음수일 수 있으므로 가산이 감산과 등가 개념이 된다.

하기에서는 도 6을 참고로 특성곡선(111)의 적응에 대하여 더 상세히 설명한다. 도시된 그래프에는, 전동기(93)의 회전각에 대한 전송된 클러치 토크의 사전설정된 의존도를 나타내는 사전설정된 특성곡선(111)의 예가 임의의 단위 및 임의의 영교차점으로써 도시되어 있다. 일련의 측정을 토대로, 특정 클러치 유닛(47)에 대해 전동기(93)의 주어진 회전각에서 실제 클러치 토크에 대한 복수의 보정점들이 산출되었다(흑색 점으로 표시되어 있음). 그래프에서 볼 수 있듯이, 특성곡선(111)은 그 기울기만 변경되어서는 보정점들의 세트에 제대로 적응될 수 없다. 개별 특성곡선 섹션(111A, 111B, 111C)에 대해 각각 기울기가 변경되고, 클러치 토크 축에 평행하게 오프셋되어야 특성곡선(111)은 보정점들과 충분히 정확하게 일치하는 특징을 가진 적응된 특성곡선(111')으로 전환될 수 있다. 이때, 적응된 특성곡선(111')이 독자적인 변수로서 발생하거나 저장될 필요는 없다. 3개의 특성곡선 섹션(111A, 111B, 111C)에 대한 기울기 보정값 및 균일한 오프셋 보정값이 저장되어, 제어 시 상술한 방식으로 고려되는 것으로 충분하다.

본 발명이 마찰 클러치를 전동기계식으로 구동하는 트랜스퍼 케이스에서 특히 바람직하게 사용되긴 하나, 전술한 실시예에만 제한되는 것은 아니다. 도입부에서 언급했듯이, 차량 파워 트레인 내에 존재하는 다른 장치들도 가능하다. 또한, 액츄에이터(51)는 앞에서 도면들과 관련하여 설명한 것과 다르게 설계될 수 있다. 예컨대 다른 유형의 감속 기어(97) 또는 다른 유형의 전환 장치(103)가 제공될 수 있다. 도시한 마찰 클러치(49)의 전동기계식 구동 대신 예컨대 전자기식, 유압식 또는 전동유압식 구동도 제공될 수 있다.

도 1은 차량 파워 트레인의 개략도이다.

도 2는 트랜스퍼 케이스의 개략도이다.

도 3은 도 2에 따른 트랜스퍼 케이스의 횡단면도이다.

도 4는 클러치 액츄에이터의 개략도이다.

도 5는 분류 방법의 흐름도이다.

도 6은 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 의존도를 기술하기 위한 사전 설정된 특성곡선과 적응된 특성곡선의 예를 도시한 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11: 엔진, 13: 주 변속기, 15: 트랜스퍼 케이스, 17: 카르단샤프트, 19: 뒷차축 디퍼렌셜 기어, 21: 휠, 23: 뒷차축, 25: 카르단샤프트, 27: 앞차축 디퍼렌셜 기어, 29: 휠, 31: 앞차축, 33: 주행 다이내믹 제어 유닛, 35: 휠 회전수 센서, 37: 휠 회전수 센서, 39: 센서, 41: 입력 샤프트, 43: 출력 샤프트, 45: 제2 출력 샤프트, 47: 클러치 유닛, 49: 마찰 클러치, 51: 액츄에이터, 53: 클러치 하우징, 55: 클러치 허브, 57: 구동 기어휠, 59: 체인 드라이브, 61: 피동 기어휠, 63: 서포트 링, 65: 조정 링, 67: 볼 그루브, 69: 볼 그루브, 71: 볼, 73: 압착 링, 75: 디스크 스프링 장치, 77: 작동 레버, 79: 작동 레버, 81: 롤, 83: 롤, 85: 단부면, 87: 단부면, 89: 제어 디스크, 91: 스플라인 부속물, 93: 전동기, 95: 전기자 축, 97: 감속 기어, 99: 웜기어, 101: 웜휠, 103: 전환 장치, 105: 출력 샤프트, 107: 센서, 107': 센서, 109: 제어 장치, 111: 사전설정된 클러치 토크/회전각 특성곡 선, 111A: 특성곡선 섹션, 111B: 특성곡선 섹션, 111C: 특성곡선 섹션, 111': 적응된 클러치 토크/회전각 특성곡선, 113: 메모리, A: 회전축, B: 회전축, C: 회전축

Claims (12)

1. 차량 파워 트레인용 클러치 유닛(47)을 보정하는 방법으로서,

   상기 클러치 유닛(47)은 입력 요소(41)로부터 출력 요소(45)로의 제어 가능한 토크 전달을 위한 하나 이상의 마찰 클러치(49)와, 마찰 클러치(49)를 구동하기 위한 액츄에이터(51)를 포함하고, 상기 클러치 유닛(47)은 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 사전 설정된 의존도를 기술하는 사전 설정된 특성곡선(111)을 기초로 제어되며,

   상기 방법은,

   - 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 실제 의존도를 산출하는 단계;

   - 사전 설정된 특성곡선(111)을 적어도 2개의 특성곡선 섹션으로 분할하는 단계;

   - 적응된 특성곡선(111')을 얻기 위해, 상기 특성곡선 섹션들 각각에 대해 사전 설정된 특성곡선(111)의 기울기 보정값을 산출함으로써 상기 특성곡선(111)을 실제 의존도에 적응시키는 단계; 및

   - 상기 기울기 보정값들을 클러치 유닛(47)에 할당하는 단계를 포함하는, 차량 파워 트레인용 클러치 유닛의 보정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 클러치 유닛(47)에 기울기 보정값들이 사전 설정된 특 성곡선(111)을 위한 보정 계수로서 할당되는 것을 특징으로 하는 차량 파워 트레인용 클러치 유닛의 보정 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 적응된 특성곡선(111')이 연속 거동을 보이는 방식으로 개별 특성곡선 섹션을 위한 기울기 보정값들이 산출되는 것을 특징으로 하는 차량 파워 트레인용 클러치 유닛의 보정 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 사전설정된 특성곡선(111)은 클러치 유닛과 연결된 제어 장치 내에 저장되고, 산출된 기울기 보정값들이 상기 제어 장치에 할당되어 있거나 할당될 비휘발성 메모리에 저장되는 것을 특징으로 하는 차량 파워 트레인용 클러치 유닛의 보정 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 기울기 보정값이 사전 설정된 복수의 분류값 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 차량 파워 트레인용 클러치 유닛의 보정 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 특성곡선 섹션의 수도 마찬가지로 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 산출된 실제 의존도에 따라 결정되어, 적응된 섹션 수로서 클러치 유닛(47)에 할당되는 것을 특징으로 하는 차량 파워 트레인용 클러치 유닛의 보정 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 특성곡선 섹션들의 각각의 경계 위치도 마찬가지로 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 산출된 실제 의존도에 따라 결정되어, 적응된 섹션 경계로서 클러치 유닛(47)에 할당되는 것을 특징으로 하는 차량 파워 트레인용 클러치 유닛의 보정 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 산출된 실제 의존도를 토대로 사전 설정된 특성곡선(111)의 오프셋 보정값이 추가로 결정되는 것을 특징으로 하는 차량 파워 트레인용 클러치 유닛의 보정 방법.
9. 제8항에 있어서, 오프셋 보정값은 전체 특성곡선(111)에 대해 균일하게 결정되는 것을 특징으로 하는 차량 파워 트레인용 클러치 유닛의 보정 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 사전설정된 특성곡선(111)은 다수의 값 쌍들에 의해 결정되고, 각각의 특성곡선 섹션에 적어도 3개의 값 쌍이 할당되는 것을 특징으로 하는 차량 파워 트레인용 클러치 유닛의 보정 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 액츄에이터 제어 변수에 대한 전달된 클러치 토크의 실제 의존도의 산출은, 액츄에이터가 서로 상이한 2개 이상 의 액츄에이터 제어 변수 값으로 세팅되고, 전달된 각 클러치 토크가 측정 기술적으로 검출됨으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 차량 파워 트레인용 클러치 유닛의 보정 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 특성곡선(111)은 적어도 3개의 특성곡선 섹션으로 분할되는 것을 특징으로 하는 차량 파워 트레인용 클러치 유닛의 보정 방법.

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