KR20170042692A - 바람직하게 자동차를 위한 클러치 작동 시스템용 클러치 액추에이터 장치의 보호 방법 - Google Patents

바람직하게 자동차를 위한 클러치 작동 시스템용 클러치 액추에이터 장치의 보호 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 바람직하게는 자동차를 위한 클러치 작동 시스템용 클러치 액추에이터 장치의 보호 방법에 관한 것으로서, 상기 클러치 액추에이터 장치는 클러치 액추에이터 장치 중 마스터 실린더(13)의 제1 피스톤(18)이 전기 모터에 의해 조절되고 이에 의해 정유압 구간(14)을 통한 클러치(4)의 작동을 위해 슬레이브 실린더(15)의 제2 피스톤(16)이 이동함으로써 자동 폐쇄형 분리 클러치(4)를 제어하고 제2 피스톤(16)의 최대 이동 경로는 정지부에 의해 제한된다. 클러치 액추에이터 장치가 조작 오류에 의해 파괴되지 않는 것이 보장되는 방법의 경우, 내구성이 없는 정지부가 사용되고, 이때 제2 피스톤(16)이 기계적 정지부에 대한 설정된 간격 값만큼 감소된 정지 경로를 이동했다면, 상기 정지부는 작동된 것으로 간주되고, 이동한 정지 경로에 따라 정유압 클러치 액추에이터(12)의 최대 위치가 규정된다.

Description

바람직하게 자동차를 위한 클러치 작동 시스템용 클러치 액추에이터 장치의 보호 방법{METHOD FOR PROTECTING THE ACTUATOR TECHNOLOGY OF A CLUTCH ACTUATING SYSTEM, PREFERABLY FOR A MOTOR VEHICLE}
본 발명은, 바람직하게는 자동차를 위한 클러치 작동 시스템용 클러치 액추에이터 장치의 보호 방법에 관한 것으로서, 상기 클러치 액추에이터 장치는 클러치 액추에이터 장치 중 마스터 실린더의 제1 피스톤이 전기 모터에 의해 조절되고 이에 의해 정유압 구간을 통한 클러치의 작동을 위해 슬레이브 실린더의 제2 피스톤이 이동함으로써 자동 폐쇄형 분리 클러치를 제어하고, 제2 피스톤의 최대 이동 경로는 정지부에 의해 제한된다.
DE 10 2012 218 255 A1으로부터 정유압 액추에이터를 구비한 클러치의 제어 방법이 공지되어 있는데, 상기 정유압 액추에이터는 마스터 실린더의 피스톤을 축 방향으로 이동시키기 위해 회전되는 나사 스핀들을 포함하며, 피스톤에 의해 이동된 경로는 센서 유닛에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 검출된다.
비작동형 폐쇄 클러치라고도 지칭되는 자동 폐쇄형 클러치가 정유압 클러치 액추에이터와 조합되어 사용되는 경우, 클러치는 정유압 구간을 통해 작동된다. 이 경우 마스터 실린더의 피스톤은 전기 모터에 의해 구동되어 시스템 내의 유압액을 통해 슬레이브 실린더 내의 제2 피스톤을 작동시킨다. 슬레이브 실린더의 제2 피스톤은 레버 스프링의 피크에 작용하고, 레버 스프링은 클러치 플레이트의 작동 시 클러치 디스크로부터 떼어져서 클러치를 통한 클러치 토크의 전달을 중단시킨다. 비작동 상태에서는 예압된 레버 스트링이 클러치를 폐쇄한다.
클러치 패달을 통해 작동되는 종래의 클러치와는 반대로, 정유압 클러치 액추에이터의 측정 가능한 경로와 슬레이브 실린더의 피스톤의 경로 사이의 변환비는 매우 작다. 따라서, 정유압 클러치 액추에이터의 위치 설정 시의 오류들은 직접 슬레이브 실린더의 피스톤에 전달된다. 이러한 상황은, 정유압 클러치 액추에이터의 경로 검출 자체가 수동 작동 시스템의 경우보다 훨씬 더 큰, 매우 큰 공차를 갖는 것에 의해 더욱 강화된다. 정유압 클러치 액추에이터의 대부분의 공차는 절대 경로 센서의 조립 상태의 정확도와 관련이 있다.
정유압 클러치 액추에이터의 규정된 위치에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 슬레이브 실린더의 피스톤 위치의 큰 부정확성이 나타난다. 클러치를 확실하게 개방시키기 위해서는, 클러치 액추에이터 장치의 개별 부품들의 기하 구조에 의해 나타나는, 예를 들어 피스톤 면적 공차, 마찰 편차, 정유압 액추에이터의 절대값 센서 오류, 새로운 상태 등과 같은 모든 가능한 공차를 고려하여 정유압 클러치 액추에이터(HCA)의 특정 경로가 이동되어야 한다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 슬레이브 실린더의 피스톤 행정이 예를 들어 6.3 mm인 경우, 13.3 mm의 정유압 클러치 액추에이터(HCA)의 위치가 이동되어야 한다. 한편 정유압 클러치 액추에이터(HCA)가 13.3 mm의 경로를 이동하면, 슬레이브 실린더에서 조절 구간은 10.8 mm가 된다. 반면, 조립 공간에 따라 슬레이브 실린더의 최대 행정은 9.6 mm로 제한된다. 그러나, 클러치를 확실한 개방 위치로 이동시키기 위해서는, 최대로 허용되는 슬레이브 실린더의 피스톤 이동 경로의 공차 편차로 인해 정유압 클러치 액추에이터(HCA)의 경로를 통해 10.8 mm의 경로에 이르기까지 초과될 수 있다. 최대로 허용되는 슬레이브 실린더의 행정이 초과되면, 유압액이 유출되고 시스템이 파괴됨으로써, 클러치 작동이 더 이상 불가능하다.
본 발명의 과제는, 공차, 부품 편차 및 제한된 정지 검출 횟수에도 불구하고 클러치의 구성 부품이 손상되지 않고 유지되는 클러치 액추에이터 장치의 보호 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따라, 내구성이 없는 정지부가 사용되고, 이때 슬레이브 실린더의 제2 피스톤이 정지부에 대한 설정된 간격 값만큼 감소된 정지 경로를 이동했다면, 상기 정지부는 작동된 것으로 간주되고, 이동한 정지 경로에 따라 정유압 클러치 액추에이터의 최대 위치가 규정됨으로써 해결된다. 또한, 내구성이 없는 정지부의 의미는 슬레이브 실린더의 전체 작동 수명을 위해 설계되지 않은 정지부로 이해되어야 한다. 따라서, 슬레이브 실린더 내의 정지부는 클러치 및 정유압 클러치 액추에이터를 포함하는 대부분의 시스템에 의해 작동되지 않는 것이 보장된다. 부족한 작동을 통해 슬레이브 실린더가 손상되는 것이 신뢰성 있게 방지된다. 내구성이 없는 정지부에 따라 정유압 클러치 액추에이터의 최대 위치를 결정함으로써, 슬레이브 실린더의 이러한 위치에서 클러치가 확실하게 개방되어 결과적으로 클러치 토크가 전혀 전달되지 않는 것이 보장된다.
바람직하게, 클러치 액추에이터 장치는 제2 피스톤의 정지 경로를 성공적으로 검출할 때까지 작동되고, 제2 피스톤의 정지 경로를 성공적으로 검출하면, 상기 최대 위치보다 더 작은 정유압 클러치 액추에이터의 제1 위치에 도달된 것으로 간주되며, 여기서 클러치는 확실히 개방된다. 이 경우에 정유압 클러치 액추에이터의 최대 위치가 확실히 이동되지 않기 때문에, 설정된 최대 행정을 지나쳐 슬레이브 실린더를 작동시켜서 시스템을 파괴하는 힘도 적용되지 않는다.
일 구성예에서, 슬레이브 실린더의 제2 피스톤의 정지 경로 검출이 없으면, 정유압 클러치 액추에이터의 최대 위치는 설정된 값만큼 감소된다. 따라서, 정유압 클러치 액추에이터가 취하는 위치로 인해 클러치가 항상 확실하게 개방되고 슬레이브 실린더의 최대 행정은 초과되지 않는 것이 보장된다.
일 변형예에서, 정유압 클러치 액추에이터의 최대 위치의 결정은 슬레이브 실린더의 제2 피스톤의 정지 경로를 검출하는 경로 센서의 공차에 따라 이루어진다. 이 경우, 개별 시스템 유닛들의 공차만 고려되는 것이 아니라, 동시에 측정 센서 장치의 공차도 고려됨으로써, 결과적으로 클러치 액추에이터 장치의 오류가 있는 작동이 확실하게 방지된다.
일 개선예에서, 정유압 클러치 액추에이터의 최대 위치 및/또는 내구성이 없는 정지부의 설정은 클러치를 포함하는 변속기의 제조 라인 종반부 검사 중에 이루어진다. 제조 라인 종반부 검사 중에 클러치 시스템은 제안된 방법으로 인해 정유압 클러치 액추에이터의 최대 위치뿐만 아니라 내구성이 없는 정지부의 위치를 학습하며, 이들 위치는 자동차에서 변속기의 작동 중에 자동차의 수명에 걸쳐 사용된다.
일 실시예에서, 라인 종반부 검사의 범주에서 접촉점 매칭이 실행되고, 정유압 클러치 액추에이터의 준비점이 규정되며, 상기 준비점에서 클러치는 개방된 것으로 간주된다. 이러한 설정으로 인해, 라인 종반부 검사 중에 실행되는 루틴이 신뢰성 있게 처리될 수 있다.
바람직하게, 정유압 클러치 액추에이터의 준비점은 정유압 클러치 액추에이터의 최대 위치보다 작다. x mm의 공차 + 접촉점을 나타내는 준비점은 클러치가 다른 작동을 위해 개방된 것으로 규정되는 것을 제시한다. 이러한 접촉점과 그에 따른 준비점이 자동차의 작동 중 클러치 제어에서 중요한 파라미터이기 때문에, 클러치 액추에이터 장치의 손상을 방지하기 위해, 상기 준비점은 정유압 클러치 액추에이터의 최대 위치를 지나서 위치해서는 안된다.
일 변형예에서, 클러치로서 하이브리드 차량의 구동 트레인의 분리 클러치가 사용된다. 이 경우, 정유압 클러치 액추에이터의 위치 설정 시 슬레이브 실린더의 피스톤에 전달될 수 있는 오류가 최소화된다.
본 발명은 수많은 실시형태를 허용한다. 그 중 하나의 실시형태는 도면에 도시된 도면들에 의해 이하에서 더 상세하게 설명된다.
도 1은 하이브리드 차량의 구동 트레인의 원리도이다.
도 2는 하이브리드 차량에서 클러치 작동 시스템의 원리도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 정유압 클러치 액추에이터를 구비한 클러치의 변속비 편차를 도시한 그래프이다.
도 1에는 하이브리드 차량의 구동 트레인(1)의 원리도가 도시되어 있다. 상기 구동 트레인(1)은 연소 엔진(2)과 전기 모터(3)를 포함한다. 연소 엔진(2)과 전기 모터(3) 사이에는 연소 엔진(2)의 후방에 직접 분리 클러치(4)가 배치된다. 연소 엔진(2)과 분리 클러치(4)는 크랭크 샤프트(5)를 통해 서로 연결된다. 전기 모터(3)는 회전 가능한 로터(6)와, 고정되어 있는 스테이터(7)를 갖는다. 분리 클러치(4)의 출력 샤프트(8)는, 도시되지 않은 클러치 부재, 예를 들어 제2 클러치 또는 토크 컨버터를 포함하는 변속기(9)와 연결되고, 상기 클러치 부재는 전기 모터(3)와 변속기(9) 사이에 배치된다. 변속기(9)는 연소 엔진(2) 및/또는 전기 모터(3)에 의해 생성된 토크를 하이브리드 차량의 구동 휠(10)에 전달한다. 이 경우, 분리 클러치(4)와 변속기(9)는 변속기 시스템(11)을 형성하고, 이때 분리 클러치(4)는 정유압 클러치 액추에이터(12)에 의해 제어된다.
도 2에는 분리 클러치(4)의 작동을 위한 정유압 클러치 액추에이터(12)가 개략적으로 도시되어 있다. 정유압 클러치 액추에이터(12)는 압력 라인으로도 지칭되는 유압 라인(14)을 통해 슬레이브 실린더(15)와 연결되어 있는 마스터 실린더(13)를 포함한다. 슬레이브 실린더(15) 내에는, 릴리즈 베어링(17)이 중간 연결되면서 분리 클러치(4)를 작동시키는 슬레이브 피스톤(16)이 축 방향으로 운동 가능하게 지지된다. 마스터 실린더(13) 내에는 마스터 피스톤(18)이 축 방향으로 운동 가능하게 지지된다. 마스터 피스톤(18)으로부터 피스톤 로드(19)가 시작되며, 상기 피스톤 로드는 마스터 피스톤(18)과 함께 마스터 실린더(13)의 종 방향 연장부에서 병진 운동 가능하다. 마스터 실린더(13)의 피스톤 로드(19)는 나사 스핀들(20)을 통해 전기 모터식 액추에이터(21)와 결합된다. 전기 모터식 액추에이터(21)는 전기 모터(22)와 분석 유닛(23)을 포함한다. 이 경우 나사 스핀들(20)은 전기 모터(22)의 회전을 피스톤 로드(19) 또는 마스터 피스톤(18)의 종 방향 운동으로 전환시킨다. 마스터 실린더(13)에 평행하게 제2 경로 센서 장치(24)가 배치되는 반면, 슬레이브 실린더(15)에서 슬레이브 피스톤(16)의 변위는 제2 경로 센서 장치(25)가 검출한다.
또한, 분리 클러치(4)가 비작동 폐쇄 클러치(자동 폐쇄형 클러치)인 것을 전제로 한다. 분리 클러치(4)를 포함하는 이러한 변속기 시스템(11)을 제조하는 경우, 변속기 시스템(11)은 라인 종반부 검사를 받게 되는데, 여기서 슬레이브 실린더(15)의 슬레이브 피스톤(16)에 대해서뿐 아니라 정유압 클러치 액추에이터(12)가 최대로 이동해도 되는 경로에 대해서도 정지부가 학습되어, 이로써 클러치 액추에이터 장치의 파괴가 방지된다. 이 경우, 검사대에서는 검사될 변속기 시스템(11)에 대해 작동 행정이 실행되며, 이때 정유압 클러치 액추에이터(12)는, 마스터 실린더(13)의 마스터 피스톤(18)의 운동을 통해, 유압액에 의해 슬레이브 실린더(15)의 슬레이브 피스톤(16)에 전달되는 설정된 위치를 취하게 되고, 이때 슬레이브 피스톤도 마찬가지로 상응하는 위치를 취한다. 상이한 변속기 시스템(11)의 공차로 인해, 변속기 시스템(11)의 일 부품은 정지부에 도달하는 반면, 변속기 시스템(11)의 타 부품은 상기 정부에 도달하지 않는 것이 발생하게 된다. 이러한 폭넓은 편차에서도 변속기 시스템(11)의 구성 부품들의 파괴가 방지되는 것을 보장하기 위해, 두 가지 전략이 구별된다. 두 전략에 모두에 내구성이 없는 정지부가 사용되는데, 이는 상기 정지부가 단지 제한된 수의 작동 행정만을 견디도록 기계적으로 구성된 것을 의미한다. 한편, 내구성이 없는 정지부는 작동 수명에 걸쳐 필요한 변속기 시스템(11)의 백반 번의 작동을 유지할 수가 없다. 내구성이 없는 정지부의 경우, 경로 센서 장치(25)에 의해 검출되는 것인 설정된 간격 값만큼 정지 위치가 감소되고 이 설정된 간격 값이 슬레이브 실린더(15)의 제2 슬레이브 피스톤(16)을 통해 도달되면, 정지부는 도달된 것으로 간주되도록, 슬레이브 실린더(15)의 슬레이브 피스톤(16)의 검출할 정지 경로가 설정된다.
변속기 시스템(11)의 작동 중 이러한 설정 간격 값이 경로 센서 장치(25)를 통해 성공적으로 검출되는 경우, 이러한 작동 행정에 의해 분리 클러치(4)의 상태가 확실히 개방되도록 보장되는 것을 의미한다. 즉, 슬레이브 실린더(15)를 통해 분리 클러치(4)가 손상 없이 신뢰성 있게 개방되는 위치를 정유압 클러치 액추에이터(12)의 마스터 실린더(13)가 취하는 것을 의미한다. 이러한 관측은, 분리 클러치(4)를 작동시키는 다이어프램 스프링 경로 및 정지력이 설정된 공차 내에 있다는 것을 전제로 한다. 이러한 설계로부터, 예를 들어 확실히 개방된 분리 클러치(4)에 대한 최소 간격 값이 1 mm이고, 이는 슬레이브 실린더(15)의 제2 슬레이브 피스톤(16)이 작동 행정 시 이동하는 검출할 정지 경로가 원래의 기계적 정지부 전방 1 mm에서 종료한다는 것을 의미한다.
정유압 클러치 액추에이터(12)의 최대 위치의 규정을 위해, 마스터 실린더(13)의 마스터 피스톤(18)의 경로를 검출하는 경로 센서 장치(24)의 공차가 추가로 고려된다. 이 경우, 상기 최대 위치는 슬레이브 실린더(15)의 정지 경로에 상응하는데, 상기 정지 경로는 슬레이브 실린더(15)의 정지 위치보다 0.5 mm 작다. 따라서, 자동 폐쇄형 분리 클러치(4)가 이러한 정유압 클러치 액추에이터(12)의 규정된 경로에서 충분히 개방됨으로써, 라인 종반부 검사 루틴이 실행되는 것이 보장된다. 동시에, 슬레이브 피스톤의 정지부는 새로운 작동 개시 중에, 예를 들어 구성 부품 교체 시 점검 중에 한 번 시동될 수 있는 가능성이 열린다.
정지부 및 정유압 클러치 액추에이터(12)의 최대 위치 설정의 제2 가능성은, 슬레이브 실린더(15)의 슬레이브 피스톤(16)이 규정된 정지 경로를 실행하지 않아서, 이러한 경로가 검출될 수 없다는 전제 조건하에 관측된다. 이 경우, 정지력은 문제가 없지만 다이어프램 스프링 경로는 문제가 되는 것으로부터 출발한다. 이러한 경우 각각의 변속기 시스템(11)은, 정유압 클러치 액추에이터(12)가 분리 클러치(4)를 확실하게 개방하는 것에 더하여, 경로 센서 장치(24)의 공차도 재차 고려되는 규정된 추가 경로를 이동하는 것을 전제로 하는 작동 행정으로 검사대에서 작동한다. 설정된 정지 경로를 이동하지 않는 변속기 시스템(11)의 경우, 정유압 클러치 액추에이터(12)의 최대 위치는 이동된 작동 행정에 대해 0.5 mm만큼 제한된다.
상술된 두 가능성의 경우, 분리 클러치(4)는 각각 충분히 작동되기 때문에, 정지부의 요건 및 허용된 다이어프램 스프링 경로가 고려된다. 정유압 클러치 액추에이터(12)의 최대 위치는 이제 정지부와 동일하게 학습되어 변속기 시스템(11)에 저장되고 자동차의 작동 중에 분리 클러치(4)의 시동 시에 사용되고, 슬레이브 실린더(15)의 작동 수명에 걸쳐 클러치 액추에이터 장치의 손상 또는 파괴가 방지된다.
정유압 클러치 액추에이터(12)의 최대 위치 및 학습된 정지 경로로부터, 라인 종반부 검사 중에 접촉점 매칭이 실행되며, 여기서 분리 클러치(4)가 클러치 토크를 전달하기 시작하는 결정된 접촉점에 따라, 분리 클러치(4)가 신뢰성 있게 개방되어 결과적으로 클러치 토크를 전혀 전달하지 않는 준비점이 규정된다. 이러한 준비점은 접촉점 + x mm로 합산된다.
분리 클러치(4) 및 슬레이브 실린더(15)에 내구성이 없는 정지부를 사용함으로써, 각각의 작동 시 정지부가 검출되지는 않지만 한편으로 클러치 액추에이터 장치가 손상으로부터 보호되고 다른 한편으로 분리 클러치(4)가 충분히 가압 개방되는 분리 클러치(4)의 제어 전략이 선택된다.
1 구동 트레인
2 연소 엔진
3 전기 모터
4 분리 클러치
5 크랭크 샤프트
6 로터
7 스테이터
8 출력 샤프트
9 변속기
10 구동 휠
11 변속기 시스템
12 정유압 클러치 액추에이터
13 마스터 실린더
14 유압 라인
15 슬레이브 실린더
16 슬레이브 피스톤
17 릴리즈 베어링
18 마스터 피스톤
19 피스톤 로드
20 나사 스핀들
21 전기 모터식 액추에이터
22 전기 모터
23 분석 유닛
24 경로 센서 장치
25 경로 센서 장치

Claims (8)

  1. 바람직하게 자동차를 위한 클러치 작동 시스템용 클러치 액추에이터 장치의 보호 방법으로서, 상기 클러치 액추에이터 장치는 클러치 액추에이터 장치 중 마스터 실린더(13)의 제1 피스톤(18)이 전기 모터에 의해 조절되고 이에 의해 정유압 구간(14)을 통한 클러치(4)의 작동을 위해 슬레이브 실린더(15)의 제2 피스톤(16)이 이동함으로써 자동 폐쇄형 분리 클러치(4)를 제어하고, 이때 제2 피스톤(16)의 최대 이동 경로는 정지부에 의해 제한되는, 클러치 액추에이터 장치의 보호 방법에 있어서,
    내구성이 없는 정지부가 사용되고, 이때 제2 피스톤(16)이 기계적 정지부에 대한 설정된 간격 값만큼 감소된 정지 경로를 이동했다면, 상기 정지부는 작동된 것으로 간주되고, 이동한 정지 경로에 따라 정유압 클러치 액추에이터(12)의 최대 위치가 규정되는 것을 특징으로 하는, 클러치 액추에이터 장치의 보호 방법.
  2. 제1항에 있어서, 클러치 액추에이터 장치는 제2 피스톤(16)의 정지 경로를 성공적으로 검출할 때까지 작동되고, 제2 피스톤의 정지 경로를 성공적으로 검출하면, 상기 최대 위치보다 더 작은 정유압 클러치 액추에이터(12)의 제1 위치에 도달된 것으로 간주되며, 여기서 클러치(4)는 확실히 개방된 것을 특징으로 하는, 클러치 액추에이터 장치의 보호 방법.
  3. 제2항에 있어서, 슬레이브 실린더(15)의 제2 피스톤(16)의 정지 경로 검출이 없으면, 정유압 클러치 액추에이터(12)의 최대 위치는 설정된 값만큼 감소되는 것을 특징으로 하는, 클러치 액추에이터 장치의 보호 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 정유압 클러치 액추에이터(12)의 최대 위치의 결정은 슬레이브 실린더(15)의 제2 피스톤(16)의 정지 경로를 검출하는 경로 센서 장치(25)의 공차에 따라 이루어지는 것을 특징으로 하는, 클러치 액추에이터 장치의 보호 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 정유압 클러치 액추에이터(12)의 최대 위치 및/또는 내구성이 없는 정지부의 설정은 클러치(4)를 포함하는 변속기(9)의 제조 라인 종반부 검사 중에 이루어지는 것을 특징으로 하는, 클러치 액추에이터 장치의 보호 방법.
  6. 제5항에 있어서, 라인 종반부 검사의 범주에서 접촉점 매칭이 실행되고, 정유압 클러치 액추에이터(12)의 준비점이 규정되며, 상기 준비점에서 클러치(4)는 개방된 것으로 간주되는 것을 특징으로 하는, 클러치 액추에이터 장치의 보호 방법.
  7. 제6항에 있어서, 정유압 클러치 액추에이터(12)의 준비점은 정유압 클러치 액추에이터의 최대 위치보다 작은 것을 특징으로 하는, 클러치 액추에이터 장치의 보호 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 클러치로서 하이브리드 차량의 구동 트레인(1)의 분리 클러치(4)가 사용되는 것을 특징으로 하는, 클러치 액추에이터 장치의 보호 방법.
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