KR20130048845A - 자동화 수동 변속기 차량의 클러치 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동화 수동 변속기 차량의 클러치 제어 방법에 관한 것으로서, 자동화 수동 변속기(AMT)가 탑재된 차량에서 차량 출발시의 클러치 결합 과정 동안 클러치 부스터의 푸쉬로드 위치 및 클러치 디스크의 위치를 정확한 슬립 시작 위치로 제어하여 차량을 출발시킬 수 있는 클러치 제어 방법을 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위하여, 자동화 수동 변속기가 탑재된 차량에서 차량 출발을 위한 변속레버의 조작 후 기준치 이상의 액셀페달 작동이 검출되는지 판단하는 과정; 기준치 이상의 액셀페달 작동이 검출되면 클러치 부스터의 푸쉬로드 위치를 이전 세팅된 슬립 시작 위치로 제어하는 과정; 변속기 기어 회전이 검출되는지 판단하는 과정; 및 변속기 기어 회전이 검출되는 시점의 푸쉬로드 위치를 차량 출발시의 새로운 슬립 시작 위치로 갱신하는 과정을 포함하는 자동화 수동 변속기의 클러치 제어 방법이 개시된다.

Description

자동화 수동 변속기 차량의 클러치 제어 방법{Clutch control method of automated manual transmission vehicle}

본 발명은 클러치 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동화 수동 변속기(AMT)가 탑재된 차량의 클러치 결합 과정에서 클러치 디스크를 정확한 슬립 시작 위치로 제어할 수 있는 클러치 제어 방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 자동차의 동력원으로 사용되고 있는 내연기관, 즉 가솔린이나 디젤 엔진은 부하가 걸린 상태에서는 시동될 수 없고, 또한 변속기 기어의 변환시에도 엔진을 무부하 상태로 만들어줄 필요가 있다.

이에 수동 변속기가 탑재된 차량에서 엔진과 수동 변속기 사이에는 엔진 시동과 변속시에 변속기로 전달되는 엔진 동력을 선택적으로 단속(斷續)하는 클러치가 개재된다.

이러한 클러치는 엔진의 플라이 휠과 변속기 입력축 사이에 구성되어 실질적으로 엔진 동력의 단속 작동을 실시하는 클러치 어셈블리와, 상기 클러치 어셈블리를 작동시키기 위한 클러치 조작기구를 포함하여 이루어진다.

클러치 어셈블리는 도 1에 나타낸 바와 같이 구성되는데, 그 구성을 살펴보면, 릴리스 포크(18)에 의해 전, 후진 동작되는 릴리스 베어링(release bearing)(11)과, 상기 렐리스 베어링(11)에 의해 중앙부분이 가압되는 다이어프램(diaphragm)(12)과, 상기 다이어프램(12)의 가압 정도에 따라 전, 후진 작동하는 프레셔 플레이트(pressure plate)(13)와, 상기 프레셔 플레이트(13)의 전, 후진 동작에 따라 플라이 휠(2)에 압착되거나 이격되면서 플라이 휠(2)의 회전동력을 선택적으로 변속기 입력축(3)에 전달하는 클러치 디스크(14)를 포함하여 이루어진다.

상기와 같은 클러치 어셈블리에 있어서, 다이어프램(12)과 프레셔 플레이트(13)는 플라이 휠(2)에 고정되어 있는 클러치 커버(15)에 고정 배치되어 엔진이 시동되면 항시 회전되고, 클러치 디스크(14)는 변속기 입력축(3)에 스플라인 결합된다.

이에 따라, 통상의 수동 변속기 차량에서 클러치 페달이 밟히지 않은 상태에서는, 렐리스 베어링(11)이 다이어프램(12)을 가압하지 않음으로써, 다이어프램(12)의 탄성력에 의해 프레셔 플레이트(13)가 클러치 디스크(14)를 플라이 휠(2)에 밀착시켜, 엔진 동력이 변속기 입력축(3)을 통해 변속기로 입력된다.

상기와는 반대로 운전자가 클러치 페달을 밟게 되면, 렐리스 베어링(11)이 다이어프램(12)의 중앙부분을 가압하여 플레셔 플레이트(13)를 후퇴시킴으로써, 클러치 디스크(14)를 플라이 휠(2)로부터 분리시켜 동력 전달을 차단하게 된다.

이와 같은 클러치 어셈블리에 있어서, 클러치 디스크(14)는 양 측면, 즉 플라이 휠(2)과 플레셔 플레이트(13)와 직접 마찰되는 면에 미끄러짐 없이 엔진 동력이 원활하게 전달될 수 있도록 적절한 마찰계수를 가지면서 내마모성과 내열성이 뛰어난 재질의 클러치 디스크 페이싱(facing)이 부착된다.

그리고, 통상의 수동 변속기가 탑재된 차량에서 클러치 조작기구의 구성을 살펴보면, 운전자가 조작하는 클러치 페달과, 상기 클러치 페달의 조작에 의해 유압을 발생시키는 마스터 실린더와, 상기 마스터 실린더로부터 유압을 전달받아 작동되는 릴리스 실린더와, 상기 릴리스 실린더에 의하여 작동되는 릴리스 포크를 포함하여 이루어진다.

여기서, 릴리스 포크는 그 중간부가 클러치 하우징에 힌지 고정되어, 일단부는 렐리스 베어링에 연결되고, 타단부는 릴리스 실린더와 연결된 장착 구조를 가진다.

이에 운전자가 클러치 페달을 조작할 경우, 마스터 실린더가 유압을 형성하여 릴리스 실린더에 공급하고, 이때 릴리스 실린더가 릴리스 포크를 회전키는 바, 릴리스 포크의 회전에 의해 렐리스 베어링이 다이어프램의 중앙부분을 가압하도록 작동된다.

한편, 최근 들어 수동 변속기는 그 조작의 어려움 때문에 사용이 점차 줄어드는 추세인데 반하여, 자동화 수동 변속기(Automated Manual Transmission; AMT)의 사용이 점차 늘어나는 추세이다.

자동화 수동 변속기는 운전자가 조작하게 되는 클러치 페달 없이 변속기 제어기(Transmission Control Unit; TCU)가 클러치를 전자동으로 제어하는 시스템 구성을 가진다.

도 1은 대형 트럭이나 버스 등의 상용 차량에서 사용되는 클러치(1)를 도시한 것으로서, 대형의 상용 차량에서는 릴리스 포크(18)를 작동시키기 위한 공압식 릴리스 실린더, 즉 공압식 클러치 부스터(clutch booster)(16)를 사용하며, 이 클러치 부스터(16)는 공기가 공급되거나 배기(drain)됨에 따라 전, 후진 동작되는 푸쉬로드(17)를 가진다.

상기 푸쉬로드(17)는 릴리스 포크(18)와 연결되어, 클러치 부스터(16)에 공기가 공급될 경우 이동하여(도면상 우측으로 이동) 릴리스 포크(18)를 회전시키고, 이때 릴리스 포크(18)에 의해 렐리스 베어링(11)이 다이어프램(12)의 중앙부분을 가압하게 되면서, 플레셔 플레이트(13)의 후퇴 → 플라이 휠(2)과 클러치 디스크(14)의 분리 → 동력 전달의 차단이 이루어지게 된다.

반면, 차량 출발시 변속레버의 조작이 완료되어 클러치 부스터(16)에서 공기가 일부 배기(drain)되도록 하면, 푸쉬로드(17)가 위와 반대로 이동되면서(도면상 좌측으로 이동) 릴리스 포크(18)를 반대로 회전시키고, 이때 플라이 휠(2)과 클러치 디스크(14) 간의 슬립이 이루어지는 바, 슬립 시작 후 반클러치 구간 동안 차량이 부드럽게 출발할 수 있게 된다.

이후 엔진의 회전수와 변속기의 회전수(변속기 입력축의 회전수)가 같아지면 클러치 부스터(16)에서 공기를 완전히 배기하게 된다(air full drain).

상기와 같이 클러치 부스터(16)에서 공기를 완전히 배기한 상태는 클러치 디스크(14)가 슬립 없이 플라이 휠(2)에 밀착된 상태로, 엔진 동력이 변속기 입력축(3)을 통해 변속기로 입력되는 상태가 된다.

이와 같이 클러치 부스터(16)의 공기 공급과 배기는 푸쉬로드(17)의 전, 후진 위치를 제어하기 위한 중요한 요소가 되며, 공기 공급 및 배기 제어에 의한 푸쉬로드의 전, 후진 위치에 따라 클러치 결합(engage), 클러치 슬립(slip), 클러치 해제(disengage)가 결정된다.

상기 클러치 부스터(16)에서의 공기 공급과 배기 제어는 변속기 제어기(TCU)에서 인가되는 전기적인 신호에 의해 도시하지 않은 클러치 컨트롤 밸브가 제어됨으로써 이루어지는데, 엔진 시동 후 차량 출발을 위해 변속레버가 작동되면, 변속기 제어기가 클러치 컨트롤 밸브를 제어하여 클러치 부스터(16)에 공기를 공급함으로써, 푸쉬로드(17)를 이동시키고, 이를 통해 클러치 해제 상태가 되도록 한다.

또한 변속이 완료된 상태에서는 변속기 제어기가 클러치 컨트롤 밸브를 제어하여 클러치 부스터(16)의 공기를 일부 배기함으로써, 푸쉬로드(17)를 반대로 이동시켜 클러치 디스크(14)의 슬립을 유도하고, 이를 통해 차량의 부드러운 출발을 유도하게 된다.

또한 공기의 배기량을 조절하면서 엔진의 회전수와 변속기의 회전수(변속기 입력축의 회전수)를 비교하다가 엔진의 회전수와 변속기의 회전수가 같아지게 되면, 변속기 제어기가 클러치 컨트롤 밸브를 제어하여 클러치 부스터(16)의 공기를 완전히 배기함으로써 클러치 결합 상태가 되도록 한다.

도 2는 자동화 수동 변속기(이하 AMT라 칭함)가 탑재된 차량에서 차량 시동 후 변속레버가 조작되어 차량 출발 및 운행이 이루어지기까지 종래의 클러치 제어 방법을 나타내는 순서도로서, 이를 참조하여 종래의 클러치 제어 과정을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, AMT가 탑재된 차량에서 클러치 부스터(16)에는 푸쉬로드(17)의 위치를 검출하기 위한 트래블 센서(travel sensor)(도시하지 않음)가 구비되어 있는데, 트래블 센서의 출력신호(푸쉬로드 위치 검출신호)는 클러치의 단속 작동을 제어하는 제어기, 즉 변속기 제어기(TCU)에 입력된다.

이에 변속기 제어기는 트래블 센서의 출력신호로부터 푸쉬로드(17), 릴리스 포크(18), 렐리스 베어링(11), 다이어프램(12), 프레셔 플레이트(13), 클러치 디스크(14)의 기계적인 움직임을 인식할 수 있으며, 또한 디스크의 마모, 디스크 쿠션 스프링의 열화에 의한 변형량 등으로 인한 푸쉬로드 초기 위치 및 스트로크 변화에 대처할 수 있게 된다.

도 2에서, 운전자가 시동을 걸기 위하여 시동키를 먼저 2단 조작할 경우, 변속기 제어기는 시동키 2단 입력을 검출한 뒤 클러치 컨트롤 밸브를 통해 클러치 부스터(16)에 공기를 공급하고(S11,S12), 트래블 센서의 신호를 인식하게 된다.

이때, 변속기 제어기는 클러치 부스터(16)에 공기를 공급하여 푸쉬로드(17)를 끝까지 최대 이동시킴으로써 기어 중립 상태가 되도록 한 뒤, 다시 클러치 컨트롤 밸브를 제어하여 클러치 부스터(16)에서 공기를 배기함으로써 푸쉬로드(17)를 제로 스트로크(zero stroke) 위치로 이동시킨다.

이 과정에서 변속기 제어기는 트래블 센서의 검출신호로부터 푸쉬로드(17)가 끝까지 이동된 최대 스트로크 위치와 역으로 이동된 제로 스트로크 위치를 인식하여 기억하게 되는데, 이후 제로 스트로크 위치를 기준으로 하여 클러치 제어를 수행한다.

즉, 변속기 제어기가 클러치 부스터(16)에 공기를 공급한 상태에서 트래블 센서를 통해 검출된 푸쉬로드(17)의 최대 스트로크 위치를 인식하여 기억하고(S12,S13), 이어 클러치 부스터(16)에서 공기를 빼내어 푸쉬로드(17)가 제로 스트로크 위치로 복귀되면 트래블 센서를 통해 검출된 이때의 푸쉬로드 위치(제로 스트로크 위치)를 인식하여 기억하게 된다(S14,S15).

또한 상기와 같이 인식된 푸쉬로드(17)의 제로 스트로크 위치를 100% 기준으로 하여, 공기를 공급한 40% 스트로크 위치를 풀(full) 스트로크 위치로, 공기를 일부 배기한 50% 스트로크 위치를 출발 대기 위치로, 공기를 좀더 배기한 56% 스트로크 위치를 클러치 슬립이 시작되는 슬립 시작 위치로 세팅된다.

이렇게 차량 출발시마다 푸쉬로드의 최대 스트로크 위치 및 제로 스트로크 위치를 인식 및 기억하고, 제로 스트로크 위치를 기준으로 풀 스트로크 위치, 출발 대기 위치, 슬립 시작 위치를 세팅하게 된다.

이어 운전자가 시동키를 스타트(start)로 조작하여 엔진을 시동한 후(S16) 차량 출발을 위해 변속레버를 D단 조작하게 되면, 변속레버의 D단 조작됨에 따른 신호가 변속기 제어기로 수신되고(S17), 이에 변속기 제어기는 클러치 부스터(16)에 공기를 공급하여 푸쉬로드(17)를 풀 스트로크 위치(40% 스트로크 위치)까지 이동시키는 바(S18), 이에 클러치 디스크(14)가 플라이 휠(2)로부터 분리되면서 변속기로 엔진 동력이 전달되지 못하고 차단된다.

이어 변속기 제어기가 변속기 내 센서로부터 기어 결합이 완료됨을 나타내는 변속완료신호를 수신받게 되면(S19), 공기를 배기하여 세팅된 출발 대기 위치(50% 스트로크 위치)로 푸쉬로드(17)의 위치를 제어하며, 이에 클러치는 출발 대기 상태로 있게 된다(S20).

이어 운전자가 액셀페달을 기준치(예, 6%) 이상으로 밟아주게 되면, 변속기 제어기가 액셀페달의 위치를 검출하는 APS(Accelerator Position Sensor)의 신호로부터 기준치 이상을 인지하여(S21), 클러치 부스터(16)의 공기를 배기해줌으로써 푸쉬로드(17)를 세팅된 슬립 시작 위치(56% 스트로크 위치)로 이동시키고(S22), 이로써 클러치 슬립이 시작되게 된다.

이후 공기의 배기량을 조절하면서 엔진의 회전수와 변속기 입력축의 회전수를 비교하는데(S27,S28), 액셀페달의 위치와 엔진의 회전수에 따라 공기를 조금씩 배기하여 푸쉬로드(17)의 위치를 조절함으로써 반클러치 상태의 디스크 슬립을 통하여 부드러운 차량 출발이 이루어지도록 한다.

이후 엔진 회전수와 변속기 입력축의 회전수가 같아지면, 공기를 완전히 배기하여 디스크 슬립 없이 엔진 동력이 변속기 입력축(3)을 통해 변속기로 입력되는 클러치 결합 상태로의 변환을 완료하고, 이후 클러치 결합 상태에서의 차량 운행이 이루어지게 된다(S29,S30).

도 3은 AMT이 탑재된 차량에서 차량 출발시 클러치 제어신호를 나타내는 도면으로서, 클러치 부스터(16)의 공기가 배기된 상태로 푸쉬로드(17)의 위치가 100% 스트로크 위치(트래블 센서를 통해 검출된 제로 스트로크 위치)에 있을 때 클러치 디스크(14)가 플라이 휠(2)에 연결되어 있다가(클러치 결합 상태), 변속기 제어기가 변속레버 조작에 따른 신호(변속명령신호)를 인식하게 되면, 변속이 이루어질 수 있도록 공기를 클러치 부스터(16)로 공급하여 40% 풀 스트로크 상태까지 푸쉬로드(17)를 이동시키는 바, 이에 엔진 동력의 전달이 차단되는 클러치 해제 상태(디스크 결합 해제)가 된다.

이후 변속기 제어기가 기어 결합 완료 신호, 즉 변속완료신호를 입력받아 변속 완료 상태를 인식하게 되면, 공기를 배기하여 50% 스트로크 상태인 출발 대기 위치로 푸쉬로드(17)를 이동시키고, 이후 운전자가 액셀페달을 기준치(예, 액셀페달 작동량 6%) 이상으로 가압함을 인식하게 되면, 세팅된 56%(이는 고정값임) 스트로크 상태의 슬립 시작 위치까지 푸쉬로드(17)를 이동시키게 된다.

이때부터 엔진의 회전수와 변속기 입력축의 회전수를 비교하면서 푸쉬로드(17)의 위치를 조정하는 바, 클러치 디스크 슬립이 이루어지는 반클러치 구간 동안 부드러운 차량 출발이 이루어지도록 한다.

한편, 자동화 수동 변속기가 탑재된 차량에서 상술한 클러치 제어 방법이 가지는 문제점을 설명하면 다음과 같다.

클러치 디스크에는 공지된 바와 같이 디스크 페이싱(facing) 사이에 웨이브형상의 쿠션 스프링을 설치하며, 이 쿠션 스프링에 의해 차량 출발시 및 변속시 동력 차단/전달될 때의 충격감이 저감됨 동시에 클러치 플라이 휠-디스크-변속기를 통한 동력 전달이 이루어진다.

그런데 상기 쿠션 스프링은 품질/재료/강성 등으로 인해 제품 편차가 발생할 수밖에 없으며, 따라서 상, 하한치 규제를 하는 것이 일반적이다.

예컨대, 대형 클러치의 경우 클러치 디스크의 쿠션량을 0.52 ~ 0.82 mm 차이로 규제하고 있는데, 이 클러치 디스크의 쿠션량은 클러치 디스크의 두께를 좌우하며, 일반 수동 변속기 차량의 차량 출발시에 클러치 페달의 인게이지 트래블(engage travel)량, 특히 디스크 슬립이 개시되기까지 클러치 페달을 해제해야 하는 양(클러치 페달을 떼어놓는 양)을 좌우하게 된다.

그러나, 일반 수동 변속기 차량인 경우 운전자가 클러치 페달을 떼어놓는 조작 과정에서 운전자가 알아서 조작을 조절하여 부드러운 출발을 할 수 있지만, AMT의 경우에는 클러치 쿠션량에 의한 출발점 조정을 할 수 없다.

즉, 디스크 쿠션량의 차이가 클러치 해제 후 디스크와 플라이 휠이 인게이지되는 시점의 차이를 유발하게 되는데, 예를 들어, 쿠션량 차이(0.82 - 0.52 = 0.3 mm)에 의한 클러치 부스터 푸쉬로드의 위치는 릴리스 포크 비 등을 고려하면 약 2.5 mm의 위치 차이를 일으킨다.

다시 말해, 쿠션량 0.52 mm인 디스크는 0.82 mm인 디스크보다 인게이지 위치가 푸쉬로드 기준 2.5 mm 더 뒤로 밀려 있는 상태가 되고(이해를 위해 클러치 페달이 있는 경우에는 페달을 밟았다가 더 많이 떼어야 출발이 된다는 의미임), 그 위치 차이를 일반 수동 변속기인 경우는 운전자가 알아서 조작하여 해결하게 되지만, AMT는 그 위치 인식을 할 수 없어 미리 세팅된 명령에 의해 움직이므로 운행시의 문제점이 발생할 수 있다.

차량의 출발시점은 디스크와 플라이 휠이 닿기 시작하는 시점이 아니고(이때에는 클러치 슬립이 시작되고 동력 전달이 시작됨) 디스크의 쿠션 스프링이 약 40% 정도 압축되는 시점이다.

즉, 쿠션 스프링 편차 0.3 mm의 40%인 0.12 mm에 해당하는 출발점 차이가 발생할 수 있다는 뜻이 되며(클러치 디스크의 쿠션량에 따라 차량의 출발점이 변경됨), 이 시점부터 변속기 기어는 회전을 하기 시작한다(변속기 회전수 > 0).

또한 대형 트럭의 경우 공차 상태(예, 공차 무게 13 ton)와 적차 상태(예, 적차 무게 40 ton)에서 클러치의 출발점이 틀릴 수 있는데, 공차 상태에서는 40% 수준에 출발하지만 적차 상태에서는 70% 수준에 출발하게 된다.

예를 들어, 쿠션량 0.82 mm인 디스크 장착 차량인 경우에는 공차 상태에서는 0.82 mm의 40% 수준인 0.33 mm에 출발하지만, 적차 상태에서는 0.57 mm 수준에서 출발하게 되는 것이다.

그리고, 푸쉬로드 위치의 차이 2.5 mm는 푸쉬로드 스트로크가 25 mm 정도 되는 것을 감안하면 10%에 해당하는 큰 수치이다.

또한 차량 운행을 어느 정도 한 이후(대형 트럭의 경우 통상 15 ~ 20만 km 운행한 이후)에는 디스크 슬립에 의한 열로 인하여 쿠션 스프링의 특성이 변하여 연성이 된다.

예를 들면, 쿠션량 0.52 mm의 클러치 디스크의 출발시의 쿠션 스프링 압축량이 0.52 mm의 60%인 0.31 mm시점이라면, 운행을 어느 정도 한 이후에는 쿠션 스프링의 특성 변화에 의해 70% 수준인 0.42 mm가 압축되어야만 출발이 가능하다.

즉, 그만큼 클러치 출발점이 뒤로 밀린다는 뜻이 된다(일반 수동 변속기 차량인 경우 클러치 페달을 많이 떼어야 한다는 뜻).

그리고, 종래에는 출발시 차량 급출발 경향이 간혹 발생하는 문제점(쿠션량이 상한치에 가까울 때), 제동시 제동 완료되는 시점에 디스크 분리(Disengage)가 완전히 되지 않아 차가 부드득 거리면서 정지하는 문제점, 짐 적재 상태로 언덕길을 출발할 때 차량이 뒤로 밀리는 문제점(쿠션량이 하한치에 가까울 때)이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 자동화 수동 변속기(AMT)가 탑재된 차량에서 차량 출발시의 클러치 결합 과정 동안 클러치 부스터의 푸쉬로드 위치 및 클러치 디스크의 위치를 정확한 슬립 시작 위치로 제어하여 차량을 출발시킬 수 있는 클러치 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 자동화 수동 변속기가 탑재된 차량에서 차량 출발을 위한 변속레버의 조작 후 기준치 이상의 액셀페달 작동이 검출되는지 판단하는 과정; 기준치 이상의 액셀페달 작동이 검출되면 클러치 부스터의 푸쉬로드 위치를 이전 세팅된 슬립 시작 위치로 제어하는 과정; 변속기 기어 회전이 검출되는지 판단하는 과정; 및 변속기 기어 회전이 검출되는 시점의 푸쉬로드 위치를 차량 출발시의 새로운 슬립 시작 위치로 갱신하는 과정을 포함하는 자동화 수동 변속기의 클러치 제어 방법을 제공한다.

이러한 본 발명은, 차기 출발 과정에서 기준치 이상의 액셀페달 작동이 검출되면 푸쉬로드의 위치를 이전의 갱신된 슬립 시작 위치로 제어하여 클러치 디스크의 슬립이 시작되도록 하고, 이후 출발시마다 상기한 푸쉬로드의 위치 제어 및 슬립 시작 위치의 갱신 과정을 반복하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 클러치 제어 방법에 의하면, 출발시마다 클러치의 슬립 시작 위치를 변속기 기어 회전이 검출되는 위치로 갱신하고, 차기 출발시에 갱신된 위치를 기준으로 정확한 시점에서 클러치 슬립 시작을 제어하므로, 클러치 디스크의 마모, 변형, 열화, 특성 변화 등의 다양한 상황 및 적차/공차 상태에서도 최적의 출발점위치에서 차량을 출발시킬 수 있게 된다.

이를 통해 차량의 부드러운 출발, 급출발 방지, 언덕길 출발시 차량의 후방 밀림 방지, 제동시 부드러운 정지 등이 가능해지고, 반클러치의 사용이 줄어 디스크 수명이 증대될 수 있는 이점이 있게 된다.

도 1은 클러치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 자동화 수동 변속기가 탑재된 차량에서 차량 시동 후 출발 및 운행이 이루어지기까지 종래의 클러치 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 AMT이 탑재된 차량에서 차량 출발시 클러치 제어신호를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 클러치 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 자동화 수동 변속기(AMT)가 탑재된 차량에서 차량 출발시의 클러치 결합 과정 동안 클러치 부스터의 푸쉬로드 위치 및 클러치 디스크의 위치를 정확한 슬립 시작 위치로 제어하여 차량을 출발시킬 수 있는 클러치 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

전술한 바와 같이, 종래의 경우에는 차량 출발을 위해 운전자가 엔진 시동 후 변속레버의 조작을 완료하면, 변속기 제어기가 클러치 부스터의 푸쉬로드 위치를 처음 세팅된 출발 대기 위치(예, 50% 스트로크 위치)로 제어한 뒤, 액셀페달의 작동량이 기준치(예, APS 6%) 이상이 될 경우 세팅된 슬립 시작 위치(예, 56% 스트로크 위치)로 제어하여 차량의 출발이 이루어지도록 하였다.

여기서, 56%는 미리 설정되는 고정값으로, 푸쉬로드의 슬립 시작 위치를 고정된 값으로 세팅하여 제어할 경우 디스크 쿠션량에 따라 디스크 결합/해제 지점이 달라질 수 있고, 디스크의 제조 편차, 쿠션 스프링 변형, 공차/적차 상태에서의 차량 출발지점이 달라질 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 매 시동시마다 변속기의 기어(변속기 입력축)가 회전하기 시작하는 시점의 위치를 슬립 시작 위치로 기억한 뒤, 기억된 위치를 차기 시동시 차량의 출발시점, 즉 클러치 디스크의 슬립이 개시되는 푸쉬로드의 슬립 시작 위치로 사용하여 제어하는 것에 주된 특징이 있는 것이다.

이때, 변속기 제어기는 푸쉬로드의 위치를 검출하기 위한 트래블 센서와, 변속기 입력축의 회전수를 검출하기 위한 회전수검출부의 신호로부터 변속기 입력축이 회전하기 시작하는 시점(= 변속기 기어가 회전하기 시작하는 시점)의 푸쉬로드 위치를 검출하고, 이 푸쉬로드 위치를 기억한 후 차기 시동시에 기준치 이상의 액셀페달 위치가 입력될 경우 기억된 위치로 푸쉬로드가 이동되도록 클러치 부스터의 공기를 배기하여 디스크 슬립 및 차량 출발이 개시되도록 한다.

이러한 본 발명의 제어 방법은, 자동화 수동 변속기가 탑재된 차량에서 차량 출발을 위한 변속레버의 조작 후 기준치 이상의 액셀페달 작동이 검출되는지 판단하는 과정; 기준치 이상의 액셀페달 작동이 검출되면 클러치 부스터의 푸쉬로드 위치를 이전 세팅된 슬립 시작 위치로 제어하는 과정; 변속기 기어 회전이 검출되는지 판단하는 과정; 및 변속기 기어 회전이 검출되는 시점의 푸쉬로드 위치를 차량 출발시의 새로운 슬립 시작 위치로 갱신하는 과정을 포함하여 이루어지며, 도면을 참조하여 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 제어 과정을 나타내는 순서도로서, 먼저 차량 제작 직후의 시동 및 출발시 제어 과정은 기억된 슬립 시작 위치가 없는 상태이므로 종래와 동일한 과정으로 클러치 제어가 수행된다.

즉, 최대 스트로크 위치 및 제로 스트로크 위치를 검출하고, 제로 스트로크 위치를 기준으로 풀 스트로크 위치, 출발 대기 위치, 슬립 시작 위치를 세팅한 후, 변속레버 작동시에는 푸쉬로드의 위치를 풀 스트로크 위치로, 변속 완료 후에는 푸쉬로드의 위치를 출발 대기 위치로, 기준치 이상의 액셀페달 작동시에는 푸쉬로드의 위치를 슬립 시작 위치로 제어하는 과정이 수행되는 것이다.

보다 상세히 설명하면, 운전자가 시동을 걸기 위하여 시동키를 2단 조작할 경우(S11), 변속기 제어기는 시동키 2단 입력을 검출하여 클러치 컨트롤 밸브를 통해 클러치 부스터에 공기를 공급하고, 트래블 센서의 신호를 인식하게 된다.

이때, 변속기 제어기는 클러치 부스터에 공기를 공급하여 푸쉬로드를 끝까지 최대 이동시킴으로써 기어 중립 상태가 되도록 한 뒤, 다시 클러치 컨트롤 밸브를 제어하여 클러치 부스터에서 공기를 배기함으로써 푸쉬로드를 제로 스트로크(zero stroke) 위치로 이동시킨다.

이 과정에서 변속기 제어기는 트래블 센서의 검출신호로부터 푸쉬로드가 끝까지 이동된 최대 스트로크 위치와 역으로 이동된 제로 스트로크 위치를 인식하여 기억하게 되는데, 이후 제로 스트로크 위치를 기준으로 하여 클러치 제어를 수행한다.

즉, 변속기 제어기가 클러치 부스터에 공기를 공급한 상태에서 트래블 센서를 통해 검출된 푸쉬로드의 최대 스트로크 위치를 인식하여 기억하고(S12,S13), 이어 클러치 부스터에서 공기를 빼내어 푸쉬로드가 제로 스트로크 위치로 복귀되면 트래블 센서를 통해 검출된 이때의 푸쉬로드 위치(제로 스트로크 위치)를 인식하여 기억하게 된다(S14,S15).

또한 상기와 같이 인식된 푸쉬로드의 제로 스트로크 위치를 100% 기준으로 하여, 공기를 공급한 40% 스트로크 위치를 풀(full) 스트로크 위치로, 공기를 일부 배기한 50% 스트로크 위치를 출발 대기 위치로, 공기를 좀더 배기한 56% 스트로크 위치를 클러치 슬립이 시작되는 슬립 시작 위치로 세팅된다.

이렇게 차량 제작 직후 최초 출발시에 푸쉬로드의 최대 스트로크 위치 및 제로 스트로크 위치를 인식 및 기억하고, 제로 스트로크 위치를 기준으로 풀 스트로크 위치, 출발 대기 위치, 슬립 시작 위치를 세팅하게 된다.

이어 운전자가 시동키를 스타트(start)로 조작하여 엔진을 시동한 후(S16) 차량 출발을 위해 변속레버를 D단 조작하게 되면, 변속레버의 D단 조작됨에 따른 신호가 변속기 제어기로 수신되고(S17), 이에 변속기 제어기는 클러치 부스터에 공기를 공급하여 푸쉬로드를 풀 스트로크 위치(40% 스트로크 위치)까지 이동시키는 바, 이에 클러치 디스크가 플라이 휠로부터 분리되면서 변속기로 엔진 동력이 전달되지 못하고 차단된다(S18).

이어 변속기 제어기가 변속기 내 센서로부터 기어 결합이 완료됨을 나타내는 변속완료신호를 수신받게 되면(S19), 공기를 배기하여 세팅된 출발 대기 위치(50% 스트로크 위치)로 푸쉬로드의 위치를 제어하며, 이에 클러치는 출발 대기 상태로 있게 된다(S20).

이어 운전자가 액셀페달을 기준치(예, 6%) 이상으로 밟아주게 되면, 변속기 제어기가 액셀페달의 위치를 검출하는 APS(Accelerator Position Sensor)의 신호로부터 기준치 이상을 인지하여(S21), 클러치 부스터의 공기를 배기해줌으로써 푸쉬로드를 세팅된 슬립 시작 위치(56% 스트로크 위치)로 이동시키고(S22), 이로써 클러치 슬립이 시작되게 된다.

이때, 변속기 제어기가 회전수검출부의 신호로부터 변속기 입력축의 회전수를 파악하게 되며(S23,S24), 회전수검출부의 신호로부터 변속기 입력축의 회전이 검출되면(회전수 > 0), 트래블 센서를 통해 검출된 이때의 푸쉬로드 위치를 슬립 시작 위치로 기억하게 된다(S25,S26).

또한 공기의 배기량을 조절하면서 엔진의 회전수(엔진 제어기로부터 전송되는 값이 될 수 있음)와 변속기 입력축의 회전수를 비교하는데(S27,S28), 액셀페달의 위치와 엔진의 회전수에 따라 공기를 조금씩 배기하여 푸쉬로드의 위치를 조절함으로써 반클러치 상태의 디스크 슬립을 통하여 부드러운 차량 출발이 이루어지도록 한다.

이후 엔진 회전수와 변속기 입력축의 회전수가 같아지면, 공기를 완전히 배기하여 디스크 슬립 없이 엔진 동력이 변속기 입력축을 통해 변속기로 입력되는 클러치 결합 상태로의 변환을 완료하고, 이후 클러치 결합 상태에서의 차량 운행이 이루어지게 된다(S29,S30).

한편, 최초 운행 후 시동이 오프되고 난 뒤(S31), 차기 차량 시동 및 출발 과정에서는 동일한 과정으로 풀 스트로크 위치 및 출발 대기 위치의 세팅과 세팅 값으로의 푸쉬로드 위치 제어가 수행되나, 슬립 시작 위치에 대해서는 이전의 시동 및 출발 과정에서 기억된 값을 사용하여 푸쉬로드의 위치 제어가 수행된다.

즉, 56% 스트로크 위치 대신, 이전의 시동 및 출발 과정에서 변속기 입력축이 회전하기 시작하는 시점에 기억된 푸쉬로드의 위치가 슬립 시작 위치로 세팅되어, 푸쉬로드의 위치가 기억된 슬립 시작 위치로 제어되도록 공기를 배기하게 되는 것이다(S22').

이와 같이 푸쉬로드의 위치가 기억된 슬립 시작 위치로 제어되고 나면, 회전수검출부의 신호로부터 변속기 입력축의 회전이 검출되는(회전수 > 0) 푸쉬로드의 위치를 새로운 슬립 시작 위치로 기억하게 된다(S24,S25,S26).

이어 기존과 마찬가지로 액셀페달의 위치와 엔진의 회전수에 따라 공기를 조금씩 배기하여 푸쉬로드의 위치를 조절함으로써 반클러치 상태의 디스크 슬립을 통하여 부드러운 차량 출발이 이루어지도록 한 뒤, 엔진 회전수와 변속기 입력축의 회전수가 같아지면 공기를 완전히 배기하여 클러치 결합을 완료하고(S27~S30), 이후 클러치 결합 상태에서의 차량 운행이 이루어지도록 한다(S31).

이후 상술한 바와 같이 시동 및 출발시마다 새로이 갱신된 슬립 시작 위치를 사용하여 클러치 슬립 및 차량 출발이 이루어지도록 하는데, 매 시동시마다 차기 시동을 위한 슬립 시작 위치를 변속기 입력축이 회전하기 시작하는 시점(변속기 입력축의 회전수 > 0인 시점)의 푸쉬로드 위치로 갱신하는 과정을 거치는 바, 이전 시동 및 출발시 갱신된 슬립 시작 위치로 푸쉬로드의 위치를 제어하여 정확한 위치에서 클러치 슬립 및 차량 출발이 이루어질 수 있도록 한다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는 바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

1 : 클러치 2 : 플라이 휠
3 : 변속기 입력축 11 : 릴리스 베어링
12 : 다이어프램 13 : 프레셔 플레이트
14 : 클러치 디스크 15 : 클러치 커버
16 : 클러치 부스터 17 : 푸쉬로드
18 : 릴리스 포크

Claims (2)

1. 자동화 수동 변속기가 탑재된 차량에서 차량 출발을 위한 변속레버의 조작 후 기준치 이상의 액셀페달 작동이 검출되는지 판단하는 과정;
   기준치 이상의 액셀페달 작동이 검출되면 클러치 부스터의 푸쉬로드 위치를 이전 세팅된 슬립 시작 위치로 제어하는 과정;
   변속기 기어 회전이 검출되는지 판단하는 과정; 및
   변속기 기어 회전이 검출되는 시점의 푸쉬로드 위치를 차량 출발시의 새로운 슬립 시작 위치로 갱신하는 과정;
   을 포함하는 자동화 수동 변속기의 클러치 제어 방법
   
2. 청구항 1에 있어서,
   차기 출발 과정에서 기준치 이상의 액셀페달 작동이 검출되면 푸쉬로드의 위치를 이전의 갱신된 슬립 시작 위치로 제어하여 클러치 디스크의 슬립이 시작되도록 하고,
   이후 출발시마다 상기한 푸쉬로드의 위치 제어 및 슬립 시작 위치의 갱신 과정을 반복하는 것을 특징으로 하는 자동화 수동 변속기의 클러치 제어 방법.

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