KR20150070015A - 마찰 클러치의 적응 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동화 마찰 클러치(14)를 적응시키기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 상기 방법에서는 엔진 회전수의 특성곡선이 기록되고 평가된다.

Description

마찰 클러치의 적응 방법{METHOD FOR ADAPTING A FRICTION CLUTCH}

본 발명은 자동화 마찰 클러치를 적응시키기 위한 방법, 그리고 이 방법을 실행하기 위한 장치, 컴퓨터 및 제어 장치에 관한 것이다.

클러치는 2개의 샤프트를 강성으로, 탄성으로, 가동성으로, 또는 분리 가능하게 연결하기 위한 기계 요소이다. 클러치를 통해 제공되는 연결에 의해, 두 샤프트 간에 토크를 전달할 수 있다. 자동차에서는, 출발 시 연결이 형성될 때, 그리고 기어단 변경 후 연결이 재형성될 때 두 샤프트 간 회전수 차가 슬립을 통해 극복될 수 있는 마찰 클러치가 이용된다.

자동화 마찰 클러치는 일반적으로, 예컨대 엔진 제어 유닛과 같은 전자 제어 유닛에 의해 제어되는 액추에이터를 이용하여 작동된다. 클러치와 내연기관의 조정은 통상적으로 토크 레벨에서 수행되며, 다시 말해 상위 제어는, 주행 모드의 최적의 쾌적한 진행을 보장하기 위해, 관여하는 컴포넌트들, 요컨대 클러치 및 내연기관의 특정 토크를 요구한다. 이 경우, 클러치 액추에이터의 제어를 위한 인터페이스는 세부화된 클러치 모델을 형성한다. 상기 클러치 모델의 역할은, 예컨대 온도, 회전수, 마모 등과 같은 모든 주어진 한계 조건들 하에서 항상 클러치 액추에이터를 위해 각각 올바른 목표값을 생성함으로써 클러치가 원하는 목표 토크를 설정하게 하는 것이다.

통상적으로 클러치 특성곡선은 클러치 모델의 기초를 형성하며, 다시 말하면 전달되는 토크에 대해 액추에이터 제어 변수의 할당, 예컨대 종래의 건식 마찰 클러치의 경우 다이어프램 스프링 핑거 위치의 할당, 또는 종래의 습식 마찰 클러치의 경우에는 작동 압력의 할당이 수행된다. 그러나 이런 특성곡선은 정적이지 않다. 특성곡선 보정보다 나은 한 중요한 장점은 이른바 적응(adaptation) 내지 조정을 통해 형성된다. 이 경우, 모델의 매개변수들은 작동 동안 전체 거동들로써 검증되고 경우에 따라 보정된다.

중요 매개변수 중 하나는 예컨대 이른바 접촉점(contact point)이다. 이는 클러치가 토크를 전달하기 시작하는 지점을 지칭한다. 상기 접촉점에서 출발하여, 클러치가 아직은 즉각 토크를 전달하지 않는 제로 토크점, 즉 이른바 키스 포인트(Kiss Point)가 결정될 수 있다. 접촉점을 결정할 때, 이제 상기 접촉점이 존재하는 액추에이터의 제어 변수가 결정된다. 이로부터, 키스 포인트가 산출될 수 있다. 따라서, 아직은 즉각 토크가 클러치를 통해 전달되지 않는 액추에이터를 위한 제어 변수가 생성된다.

공보 DE 10 2013 208 256 A1호로부터 공지된, 제어 장치에 의해 제어되는 액추에이터를 이용하여 작동되는 자동화 마찰 클러치를 적응시키기 위한 방법에서는, 마찰 클러치의 접촉점을 나타내는, 액추에이터를 제어하기 위한 값이 결정되는 학습 과정이 수행된다. 이 경우, 학습 과정의 범주에서 마찰 클러치가 작동되고, 엔진 회전수의 특성곡선이 기록되며, 이를 토대로 기울기가 계산되고, 상기 접촉점을 대표하는 값을 결정하기 위해 하나 이상의 계산된 기울기가 평가된다.

상기 독일 공보에 기술된 방법은, 경우에 따라 세일링(sailing) 내지 스타트/스톱 세일링과 결부되어, 차량이 운전중인 점을 요구하는, 보통의 주행 모드의 평범한 주행 상황과 관련된다.

예컨대 차량 조립 공장에서 또는 정비 상황에서 클러치의 최초 작동 개시 시에는 이러한 평범한 주행 상황에 통상 도달할 수 없는데, 그 이유는 작동 개시의 결핍으로 인해 그러한 주행 상황을 수반하는 차량 작동이 전혀 불가능하거나, 장소상의 조건으로 인해 상응하게 차량이 움직일 수 없기 때문이다.

상기 독일 공보에 언급된, 차량 정지 동안의 엔진 코스팅(engine coasting)의 활용이 실제로 어려운 이유는, 500 내지 800rpm의 공회전 회전수에서, 엔진 정지에 도달될 때까지 적응을 위해 가용한 시간은 매우 짧기 때문이다.

이러한 배경에서 청구항 제1항에 따른 방법 및 청구항 제11항에 따른 장치를 제안한다. 실시예들은 종속 청구항들 및 기술 내용을 참조한다.

제안하는 방법에서는, 마찰 클러치를 통해 적응 토크를 가해짐으로써 엔진 회전수가 명백하게 변동하는 것을 관찰할 수 있다. 이 경우, 일 실시예에서 엔진은 마찰 클러치에 의한 부하에 따라 더 강하게, 또는 더 약하게 감속된다. 엔진 회전수에 대한 부하의 작용은 회전수의 추적을 통해 검출되고 평가된다.

마찰 클러치의 탈착 운동은, 클러치의 클러치 플레이트들 상호간에 서로를 향해, 또는 서로 멀어지도록 움직이는 것을 의미한다. 마찰 클러치의 맞물림이란, 처음에 개방된 클러치의 점진적인 체결을 의미하며, 이러한 체결 시 클러치는 여러 맞물림 위치들을 취한다. 따라서 마찰 클러치는 목표한 바대로 맞물리고, 이러는 동안 제어 장치는 신호, 이 경우 엔진 회전수를 수신하며, 상기 회전수에 대한 값들의 거동을 토대로 경우에 따라 하나 이상의 기울기를 계산하고, 접촉점에 도달하였는지를 확인하기 위해 상기 기울기를 평가한다. 맞물림 해제는, 클러치 플레이트들이 서로 멀어지도록 운동됨에 따라 클러치가 개방되는 과정을 기술한다. 따라서 여기서 탈착이란 개념은 맞물림 또는 맞물림 해제를 의미한다.

따라서 예컨대 조립 라인 끝에서 또는 정비 시 차량이 정지해 있는 상태에서 클러치 시스템의 최초 작동 개시가 가능하다. 이 경우, 적응을 위한 상응하는 한계 조건들이 "인위적으로" 수반되거나 지원된다.

공보 DE 10 2013 208 256 A1호에 설명되어 있듯이, 엔진 정지 시까지 엔진 코스팅 단계가 이용되는 것이 아니라, 회전수 상한값에서 시작하여 엔진 공회전 제어의 시작 시까지 회전수 범위가 이용되는 방법이 기술된다. 상기 회전수 범위는 목표한 바대로 기술한 방법을 통해 설정되고 적응에 이용된다.

따라서 엔진 코스팅 중 적응을 제공하는 공지된 방법이 보충되며, 그럼으로써 적응은 더 많은 시간 동안 제공됨에 따라 더 빈번하게 유효한 적응이 수행될 수 있다.

유념할 사항은, 공회전 회전수 이상에서 적응을 가능하게 하기 위해서는, 상기 공회전 회전수가 내연기관이 작동 중일 때 진단 테스터(diagnosis tester)를 통해, 또는 제어 장치 내에 저장된 절차를 통해 스캐닝 테스트와 유사하게 접촉점 적응을 위해 필요한 상위 회전수 레벨로 상승한다는 점이다. 이런 점이 달성되면, 상응하는 테스터 명령을 통해 회전수 상승은 종료되고, 내연기관은 코스팅 모드로 전환되며, 적응 시퀀스가 시작된다. 회전수 상승의 시작 전에, 그리고/또는 적응 시퀀스의 시작 전에, 예컨대 클러치가 개방되고, 내연기관 회전수가 적응을 위해 충분히 높으며, 기어가 넣어져 있고, 풋 브레이크가 작동되며, 엔진이 미점화된 상태와 같은, 접촉점 적응의 실행을 위한 한계 조건들이 유지되는지가 검사되어야 한다.

상기 시퀀스는 일 실시예에서, 한 번 시작된 후에는 완전 자동으로 실행되고, 경우에 따라 예컨대 적응 결과를 검증하기 위해 여러 번 반복될 수도 있다.

한 대안적 실시예에서, 진단 테스터를 통한 엔진 회전수의 자동 상승을 원하지 않는 경우, 가속 페달을 통해 엔진 회전수를 상승시킬 수도 있다. 이는 경우에 따라 진단 테스터 측의 안내를 통해, 또는 차량 디스플레이를 통한 안내에 의해서도 실행될 수 있다.

여기에 기술되는 방법은, 후속하는 엔진 정지를 수반하는 엔진 코스팅을 위한 미점화 상태가 적응에 적합한 상승한 공회전 회전수에서 시작되게 한다. 이 경우 적응을 위해 가용한 시간은, 일반적으로 통상적인 회전수에서보다 두 배 이상 더 길며, 그럼으로써 적응의 견고성은 분명히 증대된다.

상승을 위해 필요한 회전수 레벨은 예컨대 하기와 같이 차량 및 주행 상황에 따라 특화된 다양한 매개변수들로부터 도출된다.

1. 엔진 코스팅의 회전수 기울기, 내부 마찰, 부속품들.

높은 기울기, 다시 말해 부속품들의 높은 마찰 내지 높은 부하는, 적응기간이 변함없이 유지될 수 있도록 하기 위해 상대적으로 더 높은 회전수 레벨을 요구한다.

2. 자동화 클러치 시스템 내지 마찰 클러치의 동적 거동. 다시 말하면 엔진 코스팅 동안 적응 토크가 설정될 수 있어야 한다.

클러치 시스템의 동적 거동이 적은 경우, 접촉 토크를 설정하기 위해, 또는 그 반대로 설정된 접촉 토크에서 출발하여 파워 트레인을 개방하기 위해, 더 많은 시간이 소요된다. 조정 과정에 들어가는 더 많은 시간은 적응 기간의 증가에 반영되며, 이는 더욱 높은 회전수 레벨에 의해 보상되어야 한다.

3. 회전수 검출의 시간별 분해능. 다시 말하면 변동은 확실하게 검출될 수 있어야 한다. 예: 복수의 측정값에 대한 필터링.

회전수 측정값들의 시간별 분해능이 낮은 경우, 회전수 변동을 확실히 검출하여 평가할 수 있도록 하기 위해, 측정 간격들이 연장된다. 연장된 측정 간격들은 연장된 적응기간 및 그에 따라 마찬가지로 상승한 회전수 레벨도 필요로 한다.

또 다른 한 실시예에서, 회전수는 고정된 높은 회전수로, 예컨대 엔진 최대 회전수로 상승한다. 또 다른 한 실시예에서는, 확실한 검출을 위해 필요한 회전수 레벨까지만 상승한다.

본 발명의 추가 장점들 및 구성들은 상세한 설명 및 첨부한 도면들을 참조한다.

추가 양태에서, 본 발명은 전술한 방법들 중 하나의 모든 단계를 실행하도록 구성되는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.

추가 양태에서, 본 발명은 상기 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 기계 판독 가능 저장 매체에 관한 것이다.

추가 양태에서, 본 발명은 전술한 방법들 중 하나의 방법의 모든 단계를 실행하도록 구성된 제어 장치(24)에 관한 것이다.

도 1은 자동차의 파워 트레인의 개략도이다.
도 2는 전술한 방법의 한 가능한 시퀀스를 나타낸 흐름도이다.
도 3은 신호 특성곡선들의 그래프이다.
도 4는 클러치 토크의 특성곡선의 그래프이다.

본 발명은 실시예들을 토대로 도면들에 개략적으로 도시되며, 하기에서 도면들을 참조하여 상세히 기술된다.

도 1에는, 도면 부호 10으로 표시되어 있는, 자동차의 파워 트레인이 도시되어 있다. 도면에는, 내연기관(12), 마찰 클러치(14), 변속기(16), 및 구동되는 휠들(18)이 도시되어 있다. 따라서 마찰 클러치(14)에 의해 파워 트레인(10)이 분리되고 체결될 수 있다. 이는 마찰 클러치(14)의 탈착을 통해, 다시 말해 맞물림 또는 맞물림 해제를 통해 수행된다. 이 경우, 마찰 클러치(14)의 클러치 플레이트들(20)은 서로를 향해, 또는 서로 멀어지는 방향으로 움직인다. 이를 위해, 다시금 제어 장치(24), 예컨대 엔진 제어 유닛에 의해 제어되는 액추에이터(22)가 이용된다. 이를 위해 제어 신호가 이용된다. 한편, 제안한 방법의 경우, 마찰 클러치(14)의 접촉점에 도달되는, 상기 제어 신호의 값 또는 변수가 산출되며, 다시 말해 마찰 클러치가 바로 토크를 전달하는, 제어 신호의 값이 산출된다. 이로부터 키스 포인트도 유도된다.

마찰 클러치(14)의 탈착은 클러치 플레이트들(20) 상호 간의 운동, 다시 말해 서로를 향하거나 서로 멀어지는 운동을 의미한다. 맞물림 시에는 클러치 플레이트들(20)이 서로를 향해 움직이고, 맞물림 해제 시에는 클러치 플레이트들이 서로 멀어진다.

도 2에는, 전술한 방법의 한 가능한 시퀀스가 흐름도로 도시되어 있다.

시작 상태라고도 지칭되는 제1 단계(30)에서, 한계 조건들이 충족되는지의 여부가 검사된다. 한계 조건들의 예:

- 클러치가 개방되어 있음.

- 후속하는 회전수 상승을 고려하여 적응을 실행하기에 엔진 회전수가 충분히 높음.

- 기어단이 넣어져 있음.

- 풋 브레이크가 작동되고 있음.

- 엔진 미점화.

그 밖에도, 가능하다면 부속품들은 접속되어 있지 않도록 또는 접속되지 않도록 유념해야 한다.

한계 조건들이 충족되면, 다음 단계 32에서, 회전수 상한값에 도달될 때까지 엔진의 회전수의 상승이 수행된다. 후속하여 다음 단계 34에서는 회전수가 계속 감소하는 실질적인 학습 과정이 시작되며, 이때 엔진은 자신의 내부 마찰 토크로 인해 감속된다. 그 다음, 단계 36에서 클러치가 맞물리며, 이는 탐색이라 지칭된다. 이 경우, 회전수의 특성곡선이 모니터링된다. 예컨대 정기적인 시간 간격으로 회전수 특성곡선의 기울기들이 계산된다.

이 경우, 탐색은 목표값 램프(ramp)에 걸쳐 제한될 수 있다. 그 밖에도, 목표값 램프의 기울기는 변속단에 따라 결정된다. 또한, 목표값 램프의 기울기는 각각의 주행 상황에 따라 결정될 수 있는데, 그 이유는 특정 상황에서 적응을 실행하기 위해 상대적으로 더 높은 적응 안전성이 요구되거나, 많은 상황에서 더 적은 시간이 존재하기 때문이다. 목표값 램프는, 액추에이터 트래블의 특성곡선과 그에 따른 액추에이터 제어 신호의 특성곡선이 근사될 수 있는 특성곡선을 나타낸다. 원칙적으로 본원의 방법을 가능한 빠르게 실행하려는 점이 추구된다.

그 밖에도, 목표값 램프의 기울기는 회전수의 레벨 또는 회전수 편차(rotary speed difference)의 레벨에 따라 좌우되는 것, 다시 말해 엔진이 대략 0rpm, 공회전 등인 것이 바람직하다. 이는 작동 조건에 따라 결정된다.

또한, 목표값 램프의 기울기는, 최대한 정확한 값들을 공급하기 위해 또는 상응하는 편의를 보장하기 위해, 적응 과정 동안 변동될 수 있다.

다음 단계 38에서 엔진 회전수의 분명한 변동이 관찰되면, 다시 말하면 엔진이 상대적으로 더 강하게, 또는 더 약하게 감속되면, 클러치는 토크를 전달하고 있다는 점이 추론된다. 존재하는 측정 스캔 값들을 통해 분명한 접촉점과 경우에 따른 키스 포인트가 산출된다.

따라서 제안한 방법은, 학습 과정 내지 적응이 실행되는 검사 상태가 능동적으로 수반되는 것을 특징으로 한다. 이는 처음에 회전수 상승을 통해 수행된다.

도 3에는, 예컨대 세일링 중에, 또는 작동 개시될 때 접촉점 적응을 설명하기 위한 신호 특성곡선들이 도시되어 있다. 여기서 곡선(40)은 접촉점 적응이 수반되지 않는 회전수의 예상 특성곡선을 재현한 것이고, 곡선(42)은 접촉점 적응을 수반하여 측정되는 회전수 특성곡선을 재현한 것이다. 신호(44)는, 차량이 세일링 모드의 상태에 있는지의 여부를 지시한다. 추가 특성곡선(46)은 회전수의 기울기를 도시하고, 곡선(48)은 클러치로부터 전달되는 토크를 도시한다.

세일링의 시작은 화살표(50)로 표시되어 있고, 클러치의 맞물림 시작점은 화살표(52)로 지시되며, 액추에이터 속도의 감소는 화살표(54)로 지시되어 있다. 접촉점은 화살표(56)로 지시되어 있다.

양방향 화살표(60)는, 클러치가 확실히 개방된 경우 회전수의 기울기가 구해질 수 있는 시간을 지시한다. 양방향 화살표(62)는, 클러치가 서서히 체결되는 시간을 지시한다. 현재 회전수 기울기와 곡선(40) 상에서 계산되는 기울기의 차로부터, 전달되는 클러치 토크가 계산된다.

따라서 접촉점은 곡선(42)에서, 또는 곡선(46)에서 산출된다.

도 4에는, 클러치 토크(80)의 특성곡선이 가로좌표(82) 상의 액추에이터 트래블에 걸쳐 표시되어 있다. 도면에서 알 수 있듯이, 지점(84)부터 비로소 클러치 토크가 상승한다. 이 지점(84)에서 클러치로부터 전달되는 토크는 여전히 0이다. 상기 지점(84)을 키스 포인트라 지칭한다. 표시된 제2 지점(86)은 클러치 토크가 측정되거나 검출될 수 있게 되는 시점으로서, 액추에이터 트래블을 지칭한다. 상기 제2 지점(86)은 접촉점에 상응한다.

본원의 방법의 실행 시 이제 액추에이터 제어 변수가 변동함에 따라, 액추에이터 트래블이 가로좌표(82)를 따라서 변동한다. 이는 화살표(88)로 표시되어 있다. 이러는 동안, 회전수가 기록되고 회전수의 하나 이상의, 일반적으로는 복수의 기울기가 산출될 수 있다. 이로부터 기울기 특성곡선도 결정될 수 있다. 기울기가 예컨대 양일 때 기울기의 유의적인 변동이 발생하는 즉시, 클러치 토크가 0보다 크다는 점, 다시 말하면 클러치가 토크를 전달하고 그로 인해 접촉점에 도달된 점이 추론된다. 그 다음, 상기 접촉점에서, 키스 포인트가 산출될 수 있으며, 이는 기울기가 아직 유의적인 변동을 즉각적으로 지시하지 않는 지점이다.

제어 변수와 그에 따른 액추에이터 트래블은 연속적으로, 또는 단계적으로 변동될 수 있다. 이 경우, 액추에이터 트래블은 목표값 램프에 근접할 수 있다. 또한, 액추에이터 트래블은 상기 목표값 램프를 초과하지 않을 수도 있다.

Claims (14)

1. 제어 장치(24)에 의해 제어된 액추에이터(22)를 이용하여 작동되는 자동화 마찰 클러치(14)를 적응시키기 위한 방법이며,
   마찰 클러치(14)의 접촉점을 나타내는, 액추에이터(22)를 제어하기 위한 값이 결정되는 학습 과정이 수행되고, 학습 과정의 범주에서 마찰 클러치(14)는 탐색 중에 탈착 운동을 하며, 학습 과정을 시작하기 위해 엔진 회전수가 상승하고, 이어서 엔진 회전수의 특성곡선이 기록되며, 상기 접촉점을 대표하는 값을 결정하기 위해 상기 특성곡선이 평가되는, 자동화 마찰 클러치의 적응 방법.
2. 제1항에 있어서, 학습 과정을 시작하기 전에 한계 조건들이 검사되는, 자동화 마찰 클러치의 적응 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 회전수의 특성곡선으로부터, 평가된 하나 이상의 기울기가 산출되는, 자동화 마찰 클러치의 적응 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방법은 마찰 클러치(14)의 최초 작동 개시 시 수행되는, 자동화 마찰 클러치의 적응 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 엔진 회전수가 학습 과정의 시작 전에 회전수 상한값으로 상승함으로써, 상기 회전수 상한값에서부터 엔진 작동 제어의 시작 시까지 적응에 이용될 회전수 범위가 설정되는, 자동화 마찰 클러치의 적응 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 회전수 상한값은 엔진 코스팅의 회전수 기울기를 고려하여 결정되는, 자동화 마찰 클러치의 적응 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 회전수 상한값은 마찰 클러치(14)의 동적 거동을 고려하여 결정되는, 자동화 마찰 클러치의 적응 방법.
8. 제5항에 있어서, 상기 회전수 상한값은 회전수 검출의 시간별 분해능을 고려하여 결정되는, 자동화 마찰 클러치의 적응 방법.
9. 제5항에 있어서, 회전수 상한값으로서 고정 회전수가 사용되는, 자동화 마찰 클러치의 적응 방법.
10. 제5항에 있어서, 회전수 상한값으로서 최대 엔진 회전수가 사용되는, 자동화 마찰 클러치의 적응 방법.
11. 마찰 클러치(14)를 제어하기 위한 제어 장치(24) 및 액추에이터(22)를 포함하며, 마찰 클러치(14)를 적응시키기 위한, 제1항 또는 제2항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치이며,
    상기 제어 장치(24)는, 내연기관(12)의 회전수의 특성곡선을 기록하고 이를 토대로 마찰 클러치(14)의 접촉점을 결정하도록 형성되는, 마찰 클러치의 적응 장치.
12. 계산 부재에서 실행될 때 제1항 또는 제2항에 따른 방법의 모든 단계를 실행시키도록 구성된, 기계 판독 가능한 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
13. 제1항 또는 제2항에 따른 방법의 모든 단계를 실행하도록 구성된 제어 장치(24).
14. 제12항에 따른 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 기계 판독 가능 저장 매체.

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