KR20120115266A - 자동 마찰 클러치의 개회로 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 엔진과 변속기 사이의 자동차 파워 트레인 내에 배치된 자동 마찰 클러치의 개회로 제어 방법에 관한 것이며, 이러한 자동 마찰 클러치는 개회로 제어 장치에 의해 개회로 제어된 액츄에이터에 의해 경로가 개회로 제어된 상태로 작동하고, 마찰 클러치가 체결된 경우 최대 클러치 토크를 전달하며, 최대 클러치 토크를 미달할 때는 엔진으로부터 제공된 엔진 토크가 감소하고 최대 클러치 토크가 상승할 때는 재상승한다. 감소된 엔진 토크의 재형성을 가능한 조기에 시작할 때 향상된 클러치 보호를 달성하기 위해, 감소된 전달 가능한 클러치 토크를 확인한 이후 엔진 토크는 감소된 전달 가능한 클러치 토크에 겨우 상응하는 감소된 엔진 토크로 제한되고, 사전 설정된 제1 시간 간격이 경과된 이후에는 최대로 전달 가능한 클러치 토크에 상응하는 엔진 토크로 재상승하며, 이때 감소된 전달 가능한 클러치 토크를 새롭게 확인한 경우, 엔진 토크는 더 긴 제2 시간 간격에 의해 제한된다.

Description

자동 마찰 클러치의 개회로 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING AN AUTOMATED FRICTION CLUTCH}

본 발명은 엔진과 변속기 사이의 자동차 파워 트레인 내에 배치된 자동 마찰 클러치의 개회로 제어 방법에 관한 것이며, 이러한 자동 마찰 클러치는 개회로 제어 장치에 의해 개회로 제어된 액츄에이터에 의해 경로가 개회로 제어된 상태로 작동하고, 마찰 클러치가 체결된 경우 최대 클러치 토크를 전달하며, 최대 클러치 토크를 미달할 때는 엔진으로부터 제공된 엔진 토크가 감소하고 최대 클러치 토크가 상승할 때는 재상승한다.

자동차 파워 트레인 내의 자동 마찰 클러치 및 이러한 자동 마찰 클러치의 개회로 제어 방법은 공지되어 있다. 특히 경사로에서의 작동시 그리고/또는 트레일러 작동시의 높은 부하에 의해, 최대의 토크 전달 성능을 초과하는 일이 야기될 수 있다. 이에 따라, 마찰 클러치의 가열과 마찰 라이닝의 파손이 발생하므로, 보호 수단이 없는 자동차는 결국 고장을 일으키게 된다. 또한, 클러치 레버에 축방향 부하가 가해짐으로써 클러치 토크의 증가가 달성되는 가압 체결된 마찰 클러치에서의 부품 허용 오차는 너무 낮은 가압력을 제공할 수 있거나, 마찰 라이닝 및/또는 이러한 마찰 라이닝의 상대 마찰면의 너무 낮은 마찰 계수, 즉 마찰 클러치의 너무 낮은 토크 전달 성능을 야기할 수 있다. 특히 마찰 라이닝이 가열되면, 마찰 라이닝의 파괴 이외에 마찰 계수의 감소를 유발하며, 이때 마찰 라이닝을 조심해서 다루면 파괴로부터 보호할 수 있다.

따라서, 마찰 클러치, 특히 클러치 디스크의 마찰 라이닝이 과열되는 것을 방지하기 위해, 다양한 조치들이 취해져 왔다. 이와 같이, 마찰 클러치가 가압 개방되는 경우에, 운전자에게 마찰 클러치의 상태에 대한 주의를 불러일으키고 마찰 클러치를 냉각하기 위해 마찰 클러치는 사전 설정된 온도 한계를 초과할 때 개방되거나 체결된다.

추가로 가능한 조치는 엔진 토크를 제한하는 것인데, 이는 극단적인 경우에 엔진의 정지를 야기할 수 있다. 이 경우, 엔진 토크의 제한은 DE 197 52 276 A1호에 나타난 바와 같이, 사전 설정된 주행 상황에서, 예를 들어 시동 과정 동안 엔진 회전수를 모니터링함으로써 실행된다. 회전수를 초과하면, 엔진 토크는 사전 설정된 값으로 제한되고, 이러한 제한은 회전수에 미달하면 다시 취소된다. 이는 토크 제한과 이러한 토크 제한의 취소 사이의 불편한 변경을 야기할 수 있다.

DE 10 2009 014 467 A1호에는 자동 마찰 클러치를 위한 보호 전략이 공지되어 있다. 이 경우, 마찰 클러치가 슬립될 때, 엔진 토크는 더 높은 요구 토크가 운전자로부터 요구될 때까지 감소한다. 새로운 폐회로 제어 루프를 통과하고, 필요한 경우 운전자에게 경고가 통지된다. 이 경우, 마찰 클러치를 보호하기 위한 운전자 요구 토크와는 무관하게 엔진 토크를 의도한 대로 감소시키는 것은 불가능하다. 예를 들어 운전자가 감소된 엔진 토크보다 더 높은 운전자 요구 토크를 지속적으로 요구하는 경우, 이러한 상황이 구현될 수 없을 때 운전자에게 경고가 통지될 수는 있지만, 운전자 요구 토크가 감소된 엔진 토크 미만에 머무는 경우, 이러한 토크는 재차 자동으로 상승하지 않으므로, 더 높은 엔진 토크가 갑자기 요구되는 경우에 운전자 요구 토크의 재형성 또는 상승이 신속하게 도입되지는 않는다. 또한, 제한된 엔진 토크보다 운전자 요구 토크가 더 낮을 때 엔진 토크를 제한하기 위한 루틴은 일시 중지되고, 감소하는 전달 가능한 클러치 토크에 의한 마찰 클러치의 가열을 재차 야기할 수 있는 새로운 슬립 폐회로 제어가 활성화된다.

이러한 방법들은 현재 작동 상태에서 예를 들어 상승된 작동 온도, 오염 등에 의해, 최대로 전달 가능한 토크에 비해 제한된 토크만을 전달할 수 있는 마찰 클러치가 기능 성능의 검사를 통해 추가로 부정적인 영향을 받으며, 부분적으로 추가 손상을 입는다는 점이 공통적이다. 따라서, 마찰 클러치를 효과적으로 보호하고, 항상 마찰 클러치의 슬립을 발생시키고 마찰 클러치의 에러 상태를 더욱 악화시키는 새로운 검사 루틴을 회피하기 위해, 더 낮은 전달 가능 토크와 이에 따른 제한된 엔진 토크를 갖는 공지된 에러 상태[페이딩(fading)]는 필요한 경우 내연 기관이 정지할 때까지 유지되어야 한다. 이는 운전자에게 있어 쾌적성 상실과 결부되는데, 이는 마찰 클러치가 이미 자신의 최대 토크를 재차 전달할 수 있음에도 불구하고 운전자가 내연 기관의 출력 일부를 생략해야 하기 때문이다.

따라서, 본 발명의 목적은 마찰 클러치를 보호하기 위한 개선된 방법을 제시하는 것이다.

상기 목적은 엔진과 변속기 사이의 자동차 파워 트레인 내에 배치된 자동 마찰 클러치의 개회로 제어 방법에 의해 달성되고, 이러한 자동 마찰 클러치는 개회로 제어 장치에 의해 개회로 제어된 액츄에이터에 의해 경로가 개회로 제어된 상태로 작동하고, 마찰 클러치가 체결된 경우 최대 클러치 토크를 전달하며, 이때, 감소된 전달 가능한 클러치 토크를 확인한 이후 엔진 토크는 감소된 전달 가능한 클러치 토크에 겨우 상응하는 감소된 엔진 토크로 제한되고, 사전 설정된 제1 시간 간격이 경과된 이후에는 최대로 전달 가능한 클러치 토크에 상응하는 엔진 토크로 재상승함으로써, 최대 클러치 토크를 미달할 때는 엔진으로부터 제공된 엔진 토크가 감소하고 최대 클러치 토크가 상승할 때는 재상승하며, 이때 감소된 전달 가능한 클러치 토크를 새롭게 확인한 경우, 엔진 토크는 더 긴 제2 시간 간격에 의해 제한된다.

이 경우, 제1 시간 간격은 과열된 마찰 클러치가 재냉각되면 마찰 클러치의 정상적인 전달 특성이 재달성되도록 설정된다. 상응하는 시간 간격은 차량별로 특유한 값을 가지며 기후와 파워 트레인의 구조적 설계에 좌우된다. 실현 가능한 변수로서, 예를 들어 3분 내지 10분의 시간 간격이 바람직한 것으로 입증되었다. 제1 시간 간격이 경과된 이후에는 최초 엔진 토크 또는, 최초 엔진 토크에 아직 상응하지 않는 상승한 엔진 토크가 인가될 수 있다. 이어서, 마찰 클러치가 슬립 없이 지속적으로 작동 준비 상태가 되는 경우, 아직 완전히 상승하지 않은 엔진 토크에서 이러한 엔진 토크는 전달 가능한 최초 클러치 토크에 장애 없이 적응될 수 있고, 루틴은 종료될 수 있다. 슬립이 여전히 발생하거나 새로이 발생하는 경우, 예를 들어 바람직하지 않은 주변 조건에 의해 마찰 클러치가 아직 충분히 냉각되지 않을 때, 제2 시간 간격은 감소된 엔진 토크의 적용을 재개할 수 있다. 제2 시간 간격은 예를 들어 제1 시간 간격의 길이의 두 배에 대략 상응하고 마찰 클러치의 확실한 냉각을 보장할 수 있다.

제2 시간 간격이 경과된 이후에 마찰 클러치에 여전히 슬립이 일어나는 경우, 마찰 클러치가 경우에 따라 다른 결함을 가진다는 사실이 경험적으로 밝혀져 있고, 엔진 토크는 감소된 전달 가능한 클러치 토크에 겨우 상응하는 감소된 엔진 토크로 지속적으로, 그러나 적어도 내연 기관이 바로 다음에 정지할 때까지 제한된다. 운전자에게 상응하는 경고가 전송될 수 있다. 또한, 엔진 토크가 각각 자동으로 변화할 때, 즉 이러한 엔진 토크의 제한 또는 제한 취소시에 운전자에게 경고 또는 적어도 주행 정보가 청각적으로, 시각적으로 그리고/또는 운전자가 인식할 수 있는 다른 방식으로 통지될 수 있다. 그러나, 운전자에게 감당 못할 정도로 많은 상기 유형의 경고 또는 지시를 제공하지 않기 위해, 바람직하게는 예를 들어 엔진 토크가 줄어들어 추월 과정이 더 이상 가능하지 않거나 마찰 클러치가 손상되어 이러한 마찰 클러치가 금방이라도 고장이 날 것 같을 때 작동 안전성에 결정적인 영향을 미치는 경고만이 전송된다. 상기 유형의 상태들은 예를 들어 절대적으로 제한된 엔진 토크를 위한 임계값, 엔진 토크의 점진적인 특성, 최대 엔진 토크와 감소된 엔진 토크의 비율 및/또는 이와 유사한 수단을 통해 확인될 수 있다.

이러한 마찰 클러치는 가압 체결되거나 견인 체결되는 마찰 클러치일 수 있으며, 이러한 마찰 클러치는 인장력이 완화된 상태에서 개방되고, 하우징에 지지되는 클러치 레버, 예를 들어 디스크 스프링 또는 레버 스프링에 의해 가압 체결된다. 가압 체결되는 마찰 클러치는 추가의 마찰 클러치와 함께, 이중 클러치 변속기로서 형성된 변속기를 위한 이중 클러치로 통합될 수 있다. 대안적으로, 가압 개방되거나 견인 개방되는 마찰 클러치일 수 있으며, 이러한 마찰 클러치는 액츄에이터에 의해 작동되지 않은 상태에서 체결되고, 액츄에이터에 의해 축방향 힘이 적용됨으로써 개방된다.

액츄에이터는, 유체 정역학식으로 작동하고, 예를 들어 변속기 입력 샤프트에 동심으로 배치되어 마스터 실린더에 의해 작동하는 슬레이브 실린더이거나, 유압식, 유체 정역학식, 또는 전기식으로 작동하는 릴리즈 레버를 통해 클러치 하우징 외부로부터 작동하는 복귀 장치이거나, 레버 액츄에이터일 수 있으며, 이러한 레버 액츄에이터에서는 전동기에 의해 운동하는 스핀들에 의해, 레버와 기초판 사이에서 지지되는 롤러가 레버의 축방향 변위를 실행하고, 이러한 레버는 맞물림 베어링의 삽입 하에 클러치 레버에 영향을 미친다. 이러한 액츄에이터는 개회로 제어 장치에 의해 개회로 제어된다. 개회로 제어 장치 내에서는 마찰 클러치의 맞물림 경로와 이러한 맞물림 경로와 결부된 전달 성능 사이의 상응하는 클러치 특성 곡선 또는, 공식으로서 저장된 상호 연관성이 존재할 수 있으며, 이들은 마찰 클러치의 온도와, 마모 상태와, 재료별 특유의 변수에 따라 보정되고 지속적으로 매칭될 수 있다.

액츄에이터에 의해 영향을 받는 클러치 레버의 레버 첨부는 클러치 레버에 의해 축방향으로 영향을 받는 압력판과 고정된 배압판 사이에 배치된 클러치 디스크의 마찰 라이닝들을 경로가 개회로 제어된 상태로 맞물리게 하는 액츄에이터에 의해 축방향으로 변위된다. 이 경우, 액츄에이터와 이에 따른 레버 첨부의 축방향으로 맞물리는 경로는 경로에 좌우되는 클러치 토크를 제공하며, 사전 설정된 경로 임계값을 초과할 때 최대 클러치 토크가 달성된다. 부족한 가압력, 예를 들어 온도 상승에 의해 저하된 마찰 계수에 의해 또는 다른 영향 인자에 의해 마찰 클러치의 전달 성능이 저하되고, 레버 첨부의 경로에 추가로 영향을 미침으로써 실행되는 가압력에 의해 압력판이 더 많은 영향을 받는 것을 통해 보상될 수 없는 원하지 않는 슬립이 경로 임계값의 액츄에이터 경로에서 발생하는 경우, 내연 기관의 엔진 토크는 이러한 조건에서 슬립이 없는 마찰 클러치의 결합 상태에 실질적으로 상응하는 사전 설정된 값으로 감소한다.

이를 위해, 제시된 방식으로 엔진 토크는 원하지 않는 슬립에 따라, 여전히 유지되는 최대 클러치 토크에 매칭된다. 이 경우, 바람직한 방식으로 슬립은 개회로 제어 장치 내에서, 예를 들어 마찬가지로 변속기의 변속비 및 나타난 휠 회전수로부터 측정될 수 있는 관련 마찰 클러치의 변속기 입력 샤프트 회전수와 엔진 회전수의 차이로부터 연산된다. 바람직하게 개회로 제어 장치 내에서는 슬립 폐회로 제어가 실행된다. 이러한 슬립 폐회로 제어에 의해서는, 클러치 변조가 실행됨으로써, 즉 액츄에이터 경로가 확대되거나 축소됨으로써, 예를 들어 분당 50회 회전에 이르는 미세 슬립으로 폐회로 제어된다. 가압력이 충분하지 않을 때는 슬립의 감소를 위해, 액츄에이터를 통한 마찰 클러치의 추가 접속이 더 이상 실행될 수 없다. 따라서, 슬립을 위한 사전 설정된 변수의 초과시에 엔진 토크는 제1 시간 간격의 지속 시간 동안 감소한다. 이 경우, 이러한 변수는 별도의 아날로그 라인 또는 디지털 라인에 의해, 즉 CAN 버스와 같은 데이터 네트워크를 통해 또는 텔레메트리에 의해 엔진 개회로 제어 장치로 바로 전달될 수 있고, 엔진 토크에 영향을 미치는 매개 변수, 예를 들어 스로틀 밸브 위치, 점화각 및/또는 캠 각도를 개회로 제어하기 위해 사용될 수 있다.

Claims (3)

1. 엔진과 변속기 사이의 자동차 파워 트레인 내에 배치된 자동 마찰 클러치의 개회로 제어 방법이며, 상기 자동 마찰 클러치는 개회로 제어 장치에 의해 개회로 제어된 액츄에이터에 의해 경로가 개회로 제어된 상태로 작동하고, 마찰 클러치가 체결된 경우 최대 클러치 토크를 전달하며, 최대 클러치 토크를 미달할 때는 엔진으로부터 제공된 엔진 토크가 감소하고 최대 클러치 토크가 상승할 때는 재상승하는, 자동 마찰 클러치의 개회로 제어 방법에 있어서,
   감소된 전달 가능한 클러치 토크를 확인한 이후 엔진 토크는 감소된 전달 가능한 클러치 토크에 겨우 상응하는 감소된 엔진 토크로 제한되고, 사전 설정된 제1 시간 간격이 경과된 이후에는 최대로 전달 가능한 클러치 토크에 상응하는 엔진 토크로 재상승하며, 이때 감소된 전달 가능한 클러치 토크를 새롭게 확인한 경우, 엔진 토크는 제1 시간 간격보다 더 긴 제2 시간 간격의 지속 시간 동안 제한되는 것을 특징으로 하는, 자동 마찰 클러치의 개회로 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 감소된 전달 가능한 클러치 토크를 확인한 이후, 제2 시간 간격이 경과된 이후에 엔진 토크는 내연 기관이 정지할 때까지, 감소된 전달 가능한 클러치 토크에 겨우 상응하는 감소된 엔진 토크로 제한되는 특징으로 하는, 자동 마찰 클러치의 개회로 제어 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 엔진 토크가 변화할 때는 자동차의 운전자에게 정보가 제공되는 것을 특징으로 하는, 자동 마찰 클러치의 개회로 제어 방법.