KR20160080203A - 사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법 - Google Patents

Abstract

사륜구동 차량에서 전륜과 후륜으로 배분되는 동력의 분배 비율에 따라 제공되는 공급압에 의해 다판 클러치의 출력측이 목표 회전속도에 도달하는 시간에 대한 응답 특성과 압력실 내부로 전달되는 작동압이 목표 압력에 도달하는 시간에 대한 응답 특성을 기반으로 하여 마찰재의 마모에 의한 이상 유무와 공급압 제공부에 대한 이상 유무를 각각 정확하게 판단할 수 있는 다판 클러치의 이상 판정방법을 개시한다.
전술한 사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법은 사륜구동 차량의 다판 클러치에 제공되는 공급압을 검출하는 단계, 상기 공급압을 기준으로 상기 다판 클러치의 출력축 회전속도가 목표 회전속도에 도달하는 시간을 검출하는 단계, 상기 목표 회전속도에 도달하는 시간을 매개로 마찰재의 마모를 예비 판정하는 단계, 상기 다판 클러치의 피스톤에 인가되는 작동압을 검출하는 단계, 상기 공급압을 기준으로 상기 작동압이 목표 압력에 도달하는 시간을 검출하는 단계, 및 상기 목표 압력에 도달하는 시간을 매개로 공급압 제공부의 이상 유무를 판단하는 단계를 포함한다.

Description

사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법{Method for deciding abnormal state of multiple disc clutch in four wheel drive vehicle}

본 발명은 사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동력의 분배 비율에 따라 제공되는 공급압에 의해 다판 클러치의 출력측이 목표 회전속도에 도달하기까지 소요되는 시간에 대한 응답 특성과 압력실 내부로 전달되는 작동압이 목표 압력에 도달하기까지 소요되는 시간에 대한 응답 특성을 기반으로 하여 마찰재와 공급압 제공부에 대한 이상 유무를 각각 판단할 수 있게 하는 사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법에 관한 것이다.

일반적으로 다판 클러치는 자동 변속기의 유성기어장치 중에서 특정의 작동요소를 입력축과 연결시키거나 변속기의 케이스에 대해 선택적으로 구속시켜 동력의 전달 경로를 가변적으로 조절하는 데 사용된다. 또한, 다판 클러치는 사륜구동 차량에서 엔진으로부터 제공되는 동력을 주행 상황에 알맞게 전륜과 후륜으로 배분하는 역할을 수행한다.

이를 위해 다판 클러치는 적어도 2개의 회전요소(축부재 또는 유성기어의 작동요소와 연결되는 회전부재)에 대해 각각 스플라인 결합된 상태에서 상호 접촉 가능하게 배치되는 플레이트와 디스크, 상기 플레이트와 디스크에 작동압을 제공하는 피스톤, 및 상기 피스톤을 수용하는 압력실 등을 포함하는 구성으로 이루어진다. 또한, 다판 클러치의 플레이트와 디스크 중에서 적어도 하나의 요소에는 체결시 마찰력을 증대시키기 위한 목적으로 마찰재를 접착하게 된다.

이에 따라, 다판 클러치의 마찰재는 마찰력을 기반으로 하는 동력의 전달 효율을 결정하는 데 직접적인 요소로 작용하기 때문에 마모에 따른 이상 유무를 수시로 체크해야 함과 동시에 적정의 교체 시기를 정확하게 파악하는 것이 중요한 관리 항목으로 선정될 수밖에 없다.

일례로, 공개특허 제10-1998-043903호에 개시된 자동차용 클러치디스크 마모 경보장치는 클러치 이상상태를 경보하는 표시부(1), 변속기의 현재 변속비를 검지하는 변속비 검지수단(10), 엔진의 출력축에 설치되어 엔진의 출력 회전수를 검출하는 엔진 회전수 검출센서(2), 변속기 출력축에 설치되어 클러치를 매개로 전달되고 변속기에 의해 변속된 추진축의 회전수를 검출하는 추진축 회전수 검출센서(9), 추진축 회전수 검출센서(9)의 검출값과 변속비 검지수단(10)의 검지값으로부터 변속기 입력축의 회전수를 연산하고 그 결과를 엔진 회전수 검출센서(2)의 검출값과 비교 연산하여 동력전달비를 구하고, 이 동력전달비를 사전에 설정된 기준치와 비교하여 동력전달비가 사전에 구분 설정된 기준치에 미달되면 표시부(1)를 온하도록 제어하는 전자제어장치(4)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

그러나 상기와 같은 종래 자동차용 클러치디스크 마모 경보장치는 클러치 디스크의 마모 상태를 검지하여 위험상태에까지 이르게 되면 외부로 표시하여 차량의 안정성을 높일 수 있는 효과를 제공할 수 있으나, 마모 상태를 검출하기 위한 구성이 변속비와 엔진 회전수 및 추진축 회전수에 국한되는 것이므로, 정확한 마모의 시점을 판단하는 데 많은 어려움을 초래하게 된다.

또한, 일본공개특허 특개2013-53735호의 마찰 클러치 장치는 액추에이터의 구동에 따른 압력 플레이트의 이동 스트로크의 정도를 검출하여 마찰재의 마모량에 따른 간극을 조절하고, 클러치의 계합동작의 불량시 이동 스트로크의 양에 대한 변화에 기초하여 동작불량의 원인을 액추에이터의 고장 또는 마모조정기구의 고장 중 어느 것에 해당하는 지를 판단할 수 있는 구성을 개시하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래 마찰 클러치 장치에서도 압력 플레이트의 이동 스트로크를 기반으로 마찰재의 마모량을 판단하고 그에 따른 간극을 조절할 수 있는 구성만을 개시하고 있으므로, 보다 정확한 마모 상태를 검출하는 데 한계가 있게 된다.

대한민국 공개특허 제10-1998-043903호 자동차용 클러치디스크 마모 경보장치 일본공개특허 특개2013-53735호의 마찰 클러치 장치

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 감안하여 안출된 것으로, 사륜구동 차량에서 전륜과 후륜으로 배분되는 동력의 분배 비율에 따라 제공되는 공급압에 의해 다판 클러치의 출력측이 목표 회전속도에 도달하는 시간에 대한 응답 특성과 압력실 내부로 전달되는 작동압이 목표 압력에 도달하는 시간에 대한 응답 특성을 기반으로 하여 마찰재의 마모에 의한 이상 유무와 공급압 제공부에 대한 이상 유무를 각각 정확하게 판단할 수 있도록 하는 사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 사륜구동 차량의 다판 클러치에 제공되는 공급압을 검출하는 단계, 상기 공급압을 기준으로 상기 다판 클러치의 출력축 회전속도가 목표 회전속도에 도달하는 시간을 검출하는 단계, 상기 목표 회전속도에 도달하는 시간을 매개로 마찰재의 마모를 예비 판정하는 단계, 상기 다판 클러치의 피스톤에 인가되는 작동압을 검출하는 단계, 상기 공급압을 기준으로 상기 작동압이 목표 압력에 도달하는 시간을 검출하는 단계, 및 상기 목표 압력에 도달하는 시간을 매개로 공급압 제공부의 이상 유무를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 목표 회전속도와 상기 목표 압력은 각각 다판 클러치의 압력실로 제공되는 공급압에 따라 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 목표 회전속도에 도달하는 시간이 비정상이고, 상기 목표 압력에 도달하는 시간이 정상이면, 상기 다판 클러치의 마찰재 마모를 판단하고 이를 외부로 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 공급압 대비 상기 목표 회전속도에 도달하기까지의 지연시간을 기준으로 마찰재의 마모 정도를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 목표 회전속도에 도달하는 시간이 비정상이고, 상기 목표 압력에 도달하는 시간이 비정상이면, 공급압 제공부의 이상으로 판단하고 이를 외부로 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 목표 회전속도에 도달하는 시간이 정상이면, 시스템의 정상상태를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법은 주행 중 전륜과 후륜으로 배분되는 동력의 분배 비율에 따라 설정되어 제공되는 공급압에 의해, 다판 클러치의 출력축 회전속도가 목표 회전속도에 도달하기까지 소요되는 시간에 대한 응답 특성을 기반으로 하여 다판 클러치의 마찰재에 대한 마모 상태 및 교체 시기를 예상할 수 있게 되고, 다판 클러치의 압력실 내부로 제공되는 공급압이 목표 압력에 도달하기까지 소요되는 시간에 대한 응답 특성을 기반으로 하여 공급압 제공부의 이상 유무를 판단할 수 있게 되는 효과를 제공하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법은 다판 클러치의 출력축 회전속도에 대한 응답 특성과 다판 클러치의 압력실로 공급압의 제공에 대한 응답 특성을 기반으로 하여 마찰재의 마모와 교체 시기를 판단함과 동시에 공급압 제공부의 이상 유무를 정확하게 판단할 수 있으므로, 시스템의 신뢰도를 안정적으로 보장함과 동시에 정비 및 부품의 교체 시점을 정확하게 파악하여 부품의 유지 보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 다판 클러치의 주요 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법을 설명하는 플로우챠트이다.
도 3은 다판 클러치의 압력실로 제공되는 공급압 대비 출력축의 회전속도가 목표 회전속도에 도달하는 응답 시간을 기반으로 하여 마찰재의 마모 상태를 정상 또는 비정상의 상태로 판단하는 데 기준이 되는 그래프이다.
도 4는 다판 클러치의 압력실로 제공되는 공급압 대비 실제 압력실 내부로 인가되는 작동압을 기반으로 하여 공급압 제공부의 이상 유무를 판단하는 데 기준이 되는 그래프이다.

이하, 본 발명에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 다판 클러치의 주요 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조로 하면, 다판 클러치는 서로 다른 2개의 축부재 사이에서 동력의 분배 비율에 따라 가변적으로 조절되어 제공되는 공급압에 의한 마찰 작용을 기반으로 하여 동력의 전달을 구현하는 기계요소에 해당한다.

예컨대, 다판 클러치를 구성하는 2개의 축부재는 입력축(10)과 출력축(12)로 구분될 수 있고, 상기 입력축(10)과 상기 출력축(12)은 각각에 대해 스플라인 결합으로 고정되고 상호 교번적으로 배치되어 접촉 가능하게 설치되는 플레이트와 디스크를 포함하는 마찰요소(14)를 구비한다.

또한, 다판 클러치는 상기 마찰요소(14)에 작동압을 제공하기 위한 피스톤(16)과 이를 수용하는 압력실(미도시), 상기 압력실에 제공되는 작동압을 검출하는 압력센서(18), 및 상기 출력축(12)의 회전속도를 검출하는 속도센서(20)를 더 포함하여 구성된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법을 설명하는 플로우 챠트이다. 도 2를 참조로 하면, 본 발명의 실시예에 따른 사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법은 다음과 같다.

시스템의 측정값을 초기화하는 단계(S10)는 이상 유무를 판단하기 위한 제어의 개시가 이루어지면, 이전 시점에 측정된 각종 입력 데이터를 초기화하는 과정에 해당한다.

시스템의 응답 시간을 비교하는 단계(S12)는 다판 클러치에 제공되는 공급압을 검출하는 과정으로, 상기 압력센서(18)를 이용하여 다판 클러치의 압력실로 제공되는 공급압을 검출하여 구현된다. 이 과정에서 제어부는 도 3에 도시된 그래프에서와 같이, 다판 클러치의 압력실로 제공되는 공급압 대비 상기 출력축(12)의 회전속도가 목표 회전속도에 도달하기까지 소요되는 응답 시간의 측정값을 기반으로 하여 마찰재의 마모 상태를 정상 또는 비정상의 상태로 예비 판정할 수 있게 된다.

즉, 다판 클러치의 압력실로 제공되는 정상상태의 공급압을 기준으로 상기 출력축(12)에서 상기 속도센서(20)를 매개로 검출되는 회전속도가 정상적인 목표 회전속도(초기 설정값)에 도달할 때까지 소요되는 응답 시간이 정상이면 마찰재가 정상상태인 것으로 예상할 수 있게 되고, 응답 시간이 그 보다 지연되면 마찰재가 마모된 비정상의 상태인 것으로 예상할 수 있게 된다. 이 경우, 상기 출력축(12)에 대한 목표 회전속도(초기 설정값)는 동력의 분배 비율에 따라 결정되는 공급압의 크기에 의해 가변적으로 설정된다.

이어, 시스템의 응답 시간을 비교하는 과정에서 마찰재의 마모를 예상하게 되면, 상기 압력센서(18)의 응답성을 비교하는 단계(S14)를 수행하게 된다. 상기 압력센서(18)의 응답 시간을 비교하는 단계(S14)는 다판 클러치의 압력실을 통해 상기 피스톤(16)에 인가되는 작동압의 검출을 통해 이루어진다.

즉, 도 4에 도시된 그래프에서와 같이, 다판 클러치의 압력실에 설치되는 압력센서(18)로부터 측정되는 압력값이 정상적인 목표 압력(초기 설정값)에 도달할 때까지 소요되는 응답 시간이 정상이면 공급압 제공부(압력원의 공급계통에 해당)가 정상상태인 것으로 판단하게 되고, 응답 시간이 그 보다 지연되면 공급압 제공부에 문제가 예상되는 비정상적인 징후의 발생 상태인 것으로 판단하게 된다. 이 경우, 상기 압력센서(18)에 의해 측정되는 목표 압력(초기 설정값)은 동력의 분배 비율에 따라 결정되는 공급압의 크기에 의해 가변적으로 설정된다.

이어, 압력센서(18)의 응답 시간을 비교하는 과정에서 공급압 제공부가 정상상태인 것으로 판단되면, 다판 클러치의 마찰요소(14)에 결합된 마찰재가 마모된 비정상의 상태임을 정확하게 판정할 수 있게 되고, 이 과정에서 상기 속도센서(20)로부터 검출되는 회전속도가 정상적인 목표 회전속도에 도달할 때까지 소요되는 응답 시간의 지연 정도에 근거하여 마찰재의 마모 정도를 비례적으로 추정할 수 있게 된다.(S16) 이어, 제어부는 다판 클러치의 마찰재에 대한 마모상태와 그 정도를 외부로 출력하게 된다.(S18)

한편, 상기 압력센서(18)의 응답 시간을 비교하는 단계(S14)에서 공급압 제공부에 문제가 있는 것으로 판정되면, 제어부는 공급압 제공부의 이상상태를 판단하고 이를 외부로 출력하게 된다.(S20)

또한, 상기 시스템의 응답 시간을 비교하는 단계(S12)에서 마찰재의 마모 상태가 정상의 상태라고 판단되면, 제어부는 시스템의 상태를 정상임을 외부로 출력하게 되고(S22), 이러한 일련의 제어의 과정은 다판 클러치의 작동이 이루어지는 동안에 회전속도와 압력값의 지속적인 검출을 통해 반복된다.

따라서 본 발명에 따른 사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법은 입력축(10)과 출력축(12)으로 배분되는 동력의 분배 비율에 따라 설정되어 제공되는 공급압에 의해, 다판 클러치의 출력축(12) 회전속도가 목표 회전속도에 도달하기까지 소요되는 시간에 대한 응답 특성을 기반으로 하여 다판 클러치의 마찰재에 대한 마모 상태 및 교체 시기를 예비적으로 판정할 수 있게 되고, 다판 클러치의 압력실 내부로 제공되는 공급압이 목표 압력에 도달하기까지 소요되는 시간에 대한 응답 특성을 기반으로 하여 공급압 제공부의 이상 유무를 판단함과 더불어 마찰재에 대한 마모 상태 및 교체 시기를 보다 정확하게 판정할 수 있게 된다.

이 결과, 본 발명은 다판 클러치의 출력축 회전속도에 대한 응답 특성과 다판 클러치의 압력실로 공급압의 제공에 대한 응답 특성을 기반으로 하여 마찰재의 마모와 교체 시기를 판단함과 동시에 공급압 제공부의 이상 유무를 정확하게 판단할 수 있으므로, 시스템에 대한 신뢰도를 향상시킴과 동시에 다판 클러치의 마찰재에 대한 정비와 교체 시기에 대한 정확한 예상을 통해 부품의 유지 보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

10-입력축 12-출력축
14-마찰요소 16-피스톤
18-압력센서 20-속도센서

Claims (6)

1. 사륜구동 차량의 다판 클러치에 제공되는 공급압을 검출하는 단계;
   상기 공급압을 기준으로 상기 다판 클러치의 출력축 회전속도가 목표 회전속도에 도달하는 시간을 검출하는 단계;
   상기 목표 회전속도에 도달하는 시간을 매개로 마찰재의 마모를 예비 판정하는 단계;
   상기 다판 클러치의 피스톤에 인가되는 작동압을 검출하는 단계;
   상기 공급압을 기준으로 상기 작동압이 목표 압력에 도달하는 시간을 검출하는 단계; 및
   상기 목표 압력에 도달하는 시간을 매개로 공급압 제공부의 이상 유무를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 목표 회전속도와 상기 목표 압력은 각각 다판 클러치의 압력실로 제공되는 공급압에 따라 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 목표 회전속도에 도달하는 시간이 비정상이고, 상기 목표 압력에 도달하는 시간이 정상이면, 상기 다판 클러치의 마찰재 마모를 판단하고 이를 외부로 출력하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 공급압 대비 상기 목표 회전속도에 도달하기까지의 지연시간을 기준으로 마찰재의 마모 정도를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 목표 회전속도에 도달하는 시간이 비정상이고, 상기 목표 압력에 도달하는 시간이 비정상이면, 공급압 제공부의 이상으로 판단하고 이를 외부로 출력하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 목표 회전속도에 도달하는 시간이 정상이면, 시스템의 정상상태를 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 다판 클러치의 이상 판정방법.
   

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