KR100505077B1 - 차량의주행안정장치 - Google Patents

Abstract

전동모터(7)의 출력토오크에 의해 좌우종동륜 사이의 차회전을 발생하는 차회전발생장치(5)에 관한 것으로서, 차량의 주행상태가 파워오프상태이거나 슬립각(θ)이 소정치(θs)를 초과했을 때, 좌우브레이크(9)의 독립적인 작동에 의해 슬립각(θ)을 감소시키는 요모멘트가 발생한다. 슬립각(θ)이 소정치(θs) 이하일 때, 차회전발생장치(5)는 슬립각을 감소시키는 요모멘트를 발생한다.

Description

차량의 주행안정장치

본 발명은 전후륜의 일방을 엔진으로 구동시키는 구동륜으로 하고, 타방을 종동륜으로 하는 차량에 탑재하는 주행안정장치에 관한 것이다.

종래, 이와 같은 주행안정장치로서 차량의 슬립각, 즉 차량의 진행방향에 대한 차량의 경사를 검출하고, 슬립각에 따라 차량의 좌우의 브레이크를 개별적으로 작동시켜 좌우의 제동력차에 의해 슬립각을 감소시키는 요모멘트(yawing moment)를 발생시켜, 차량의 경사를 수정하여 주행안정성을 향상시키도록 한 것이 알려져 있다.

상기 종래기술에 있어서는 액셀러레이터 페달을 밟아서 구동륜을 엔진에 의해 적극구동하는 파워온상태에서의 주행시에 있어서도, 차량의 슬립각에 따라서 브레이크가 작동되므로 브레이크의 부하가 커지고 내구성이 악화함과 동시에 차량 전체로서 감속력이 작용하여 가속시의 승차감이 악화하는 결점이 있다.

본 발명은 이상의 점을 감안하여 파워온상태에서 브레이크를 작동시키지 않고 차량의 경사를 수정할 수 있도록 한 주행안정장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에서는 전후륜의 일방을 엔진에 의해 구동되는 구동륜으로 하고, 타방을 종동륜으로 하는 차량에 탑재하는 주행안정장치에 있어서, 전동모터의 출력토오크에 의해 좌우의 종동륜에 차회전을 발생시키는 차회전(差回轉)발생장치와, 차량의 슬립각을 검출하는 수단과, 차량의 구동상태가 엔진에 의해 구동륜을 적극구동하는 파워온상태와, 엔진에 의한 구동륜의 적극구동을 정지하는 파워오프상태의 어느 상태에 있는지를 판별하는 수단과, 차량의 슬립각에 따라 그 슬립각을 감소시키는 요모멘트가 발생되도록 파워오프상태에서의 차량의 좌우의 브레이크를 개별적으로 작동시키고, 파워온상태에서는 상기 차회전발생장치를 작동시키는 제어수단을 구비한다.

차회전발생장치를 작동시키면 전동모터의 출력토오크에 의해 좌우 일방의 종동륜에 이것을 증속하는 구동력이, 타방의 종동륜에 이것을 감속하는 제동력이 작용하여 차량에 요모멘트가 발생한다. 그리고, 파워온상태에서는 차회전발생장치의 작동으로 슬립각을 감소시키는 요모멘트를 발생시켜 차량의 경사를 수정할 수 있으므로 브레이크에 무리한 힘이 가해지지 않고, 내구성의 악화가 방지된다. 또, 일측의 종동륜에 작용하는 제동력이 타측의 종동륜에 작용하는 구동력에 의해 소거되고, 종동륜 전체로서 제동력은 작동하지 않고, 가속시의 승차감이 악화하지 않게 된다.

또, 차량의 경량화를 위해서는 전동모터로서 대형의 것을 이용할 수 없고, 차회전발생장치로 발생할 수 있는 요모멘트에는 한계가 있다. 그러므로 슬립각이 커지면 차회전발생장치로 차량의 경사를 수정하는 것은 곤란해진다. 따라서, 파워온상태에서도 차량의 슬립각이 소정치 이상일 때에는 좌우브레이크의 개별작동에 의해 요모멘트를 발생시키도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 엔진(1)에 의해 변속기(2)를 개재하여 좌우전륜(3L)(3R)을 구동하는 전륜구동차량을 도시한 것으로서, 종동륜인 좌우후륜(4L)(4R) 사이에는 차회전발생장치(5)가 배치되어 있다.

차회전발생장치(5)는, 도2에 도시한 바와 같이, 좌우 한 쌍의 차동기어(6L)(6R)와, 스타트모터 등으로 사용되는 소형의 DC브러시모터로 이루어지는 전동모터(7)를 구비하고 있다.

각 차동기어(6L)(6R)는 차동기어케이스(6a)에 베벨기어로 이루어지는 좌우 한 쌍의 사이드기어(6b)(6c)와 양 사이드기어(6b)(6c)에 치합하는 피니언(6d)을 축지지하여 이루어지는 베벨기어식 차동장치로 구성되어 있다. 양 차동기어(6L)(6R)의 축방향 내측의 제1사이드기어(6b)(6b)는 서로 연결되어 있다. 그리고, 양 차동기어(6L)(6R)의 일측 예를들면 우측의 차동기어(6R)의 차동기어케이스(6a)에 전동모터(7)를 연결하고, 그 차동기어(6R)의 축방향외측의 제2사이드기어(6c)에 우후륜(4R)을 연결하고 있다. 좌측의 차동기어(6L)의 차동기어케이스(6a)는 차회전발생장치(5)의 케이싱(5a)에 고정되어 있다. 좌후륜(4L)은 차동기어(6L)의 축방향내측의 제1사이드기어(6b)와 축방향외측의 제2사이드기어(6c)에 절환수단(8)을 개재하여 선택적으로 연결되어 있다. 절환수단(8)은 좌후륜(4L)에 연결되는 축방향으로 진퇴운동이 가능한 가동도그(8a)와, 좌측의 차동기어(6L)의 제1사이드기어(6b)와 제2사이드기어(6c)에 각각 설치된 고정도그(8b)(8c)로 구성되어 있고, 솔레노이드(8d)에 의해 가동도그(8a)를 진퇴시켜 양 고정도그(8b)(8c)에 선택적으로 결합시키도록 하고 있다.

좌후륜(4L)을 좌측의 차동기어(6L)의 제1사이드기어(6b)에 연결하면 좌후륜(4L)이 우측의 차동기어(6R)의 제1사이드기어(6b)에 직결된 상태가 되고, 전동모터(7)에 의해 우측의 차동기어(6R)의 차동기어케이스(6a)를 회전시키면 좌우후륜(6L)(6R)이 서로 동일방향으로 회전구동된다.

좌후륜(4L)을 좌측의 차동기어(6L)의 제2사이드기어(6c)에 연결하면, 제1사이드기어(6b)가 좌후륜(4L)과 등속도로 반대방향으로 회전하고, 좌우후륜(4L)(4R)이 등속도로 회전하고 있는 한 우측의 차동기어(6R)의 차동기어케이스(6a)는 회전하지 않는다. 그리고, 전동모터(7)에 의해 우측의 차동기어(6R)의 차동기어케이스(6a)를 정회전시키면 그 차동기어(6R)의 제2사이드기어(6c)가 제1사이드기어(6b)에 대하여 증속회전되어 우후륜(4R)이 좌후륜(4L)보다도 증속되고, 전동모터(7)의 출력토오크가 우후륜(4R)에 구동력, 좌후륜(4L)에 제동력으로서 전달되어 좌측에의 요모멘트가 발생한다. 또, 전동모터(7)에 의해 우측의 차동기어(6R)의 차동기어케이스(6a)를 역회전시키면 그 차동기어(6R)의 제1사이드기어(6b)가 제2사이드기어(6c)에 대하여 증속회전되어 좌후륜(4L)이 우후륜(4R)보다도 증속되고, 전동모터(7)의 출력토오크가 좌후륜(4L)에 구동력, 우후륜(4R)에 제동력으로 전달되어 우측에의 요모멘트가 발생한다.

차량에는 각 차륜(3L)(3R)(4L)(4R)의 브레이크를 제어하는 제어부(10a)와, 차회전발생장치(5)의 전동모터(7)와 절환수단(8)을 제어하는 제어부(10b)를 가지는 컨트롤러(10)가 탑재되어 있다. 이 컨트롤러(10)는 좌우전륜(3L)(3R)의 회전속도를 검출하는 센서(11L)(11R), 좌우후륜(4L)(4R)의 회전속도를 검출하는 센서(12L)(12R), 브레이크페달을 밟음에 의해 온하는 브레이크스위치(13), 액셀러레이터스위치(14), 변속기(2)가 중립상태인가 아닌가를 검출하는 중립스위치(15), 조향각센서(16), 및 요레이트(yaw rate)센서(17)로부터의 신호를 입력받아서, 이하와 같은 발진보조제어, 선회보조제어 및 주행안정제어를 실행한다.

발진보조제어는 절환수단(8)을 좌측의 차동기어(6L)의 제1사이드기어(6b)에 좌후륜(4L)을 연결하는 상태로 하여 전동모터(7)를 정회전 또는 역회전함으로써 좌우후륜(4L)(4R)을 동시에 정회전 또는 역회전시켜 전진 또는 후진의 발진을 보조하는 것이고, 브레이크스위치(13)가 오프, 액셀러레이터스위치(14)가 온, 변속기(2)가 비중립상태, 차속(후륜속도)이 소정치 이하인 4개의 조건이 성립했을 때, 발진시로 판단하고, 이 상태에서 전륜(3L)(3R)이 슬립하여 전륜속도와 후륜속도와의 차이가 소정치 이상이 되었을 때 실행된다. 그리고, 발진후에는 절환수단(8)을 좌측의 차동기어(6L)의 제2사이드기어(6c)에 좌후륜(4L)을 연결하는 상태로 절환유지하고, 전동모터(7)의 구동을 일단 정지한다.

선회보조제어는 차량의 선회시에 실행되는 것으로 좌우후륜(4L)(4R) 중 외륜측의 후륜이 증속되도록 전동모터(7)를 구동하고, 외륜측에 구동력, 내륜측에 제동력을 부여하여 선회방향에의 요모멘트를 발생시켜 선회를 보조한다.

주행안정제어는 차량이 그 진행방향에 대하여 도 3에 도시한 바와 같이 경사상태가 되었을 때 실행되는 것으로, 그 제어내용은 도 4에 도시되어 있고, 이하 이에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 차량의 슬립각(θ)이 소정치(θs) 이상인가 아닌가를 판별한다(S1). 슬립각(θ)은 차속과 조향각으로부터 산정되는 차량의 기준 요레이트와 요레이트센서(17)에 의해 검출되는 실제의 요레이트와의 비교에 의해 산출된다.

θ<θs 이면 액셀페달의 밟음에 의해 액셀러레이터스위치(14)가 온되어 있는가 아닌가, 즉 차량의 구동상태가 엔진(1)이 전륜(3L)(3R)을 적극구동하는 파워온상태인가 아닌가를 판별한다(S2). 액셀러레이터스위치(14)가 오프이면, 즉 엔진(1)에 의한 전륜(3L)(3R)의 적극구동을 정지하는 파워오프상태이면 슬립각(θ)을 감소시키는 요모멘트가 발생되도록 좌우 브레이크(9)를 개별적으로 작동시킨다(S3). 즉, 슬립각(θ)이 좌측에의 경사를 나타내고 있으면 우측의 전후양륜(3R)(4R)의 브레이크(9)를 작동시키고, 슬립각(θ)이 우측에의 경사를 나타내고 있으면 좌측의 전후양륜(3L)(4L)의 브레이크(9)를 작동시킨다. 또, θ≥θs의 경우에도 좌우브레이크(9)를 개별적으로 작동시킨다.

θ<θs 이고, 또 파워온상태이면, 차회전발생장치(5)를 작동시켜 슬립각(θ)을 감소시키는 요모멘트를 발생시킨다. 즉, 슬립각(θ)이 좌측에의 경사를 나타내고 있으면 전동모터(7)를 역회전방향으로 구동하고, 좌후륜(4L)을 증속시켜 우측에의 요모멘트를 발생시키고, 슬립각(θ)이 우측에의 경사를 나타내고 있으면 전동모터(7)를 정회전방향으로 구동시켜 우후륜(4R)을 증속시켜 좌측에의 요모멘트를 발생시킨다.

이와 같이, 파워온상태에서는 θ≥θs가 되지 않는 한 차회전발생장치(5)에 의해 차량의 경사가 수정되므로, 파워온상태에 있어서 브레이크(9)가 작동되는 빈도는 극히 작아지고, 브레이크(9)의 내구성이 악화하지 않게 된다.

차회전발생장치(5)는 상기 실시예의 것에 한정되지 않고, 예를들면, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 좌우 한 쌍의 차동기어(6L)(6R)와 좌우 한 쌍의 전동모터(7L)(7R)를 구비한 것으로 구성할 수도 있다.

각 차동기어(6L)(6R)는 썬기어(60), 링기어(61), 그 양 기어(60)(61)에 치합하는 플래니터리 피니언(62)을 회전가능하게 지지하는 캐리어(63)를 가지는 유성치차식 차동기어로 구성되어 있고, 좌우의 차동기어(6L)(6R)의 캐리어(63)(63)에 각각 좌우후륜(4L)(4R)을 연결함과 동시에 좌우의 차동기어(6L)(6R)의 썬기어(60)(60)에 좌우의 전동모터(7L)(7R)를 연결하고 있다. 또, 좌우의 차동기어(6L)(6R)의 링기어(61)(61)끼리를 연결하고, 이 링기어(61)의 회전을 구속하는 브레이크수단(80)을 설치하고 있다. 브레이크수단(80)은 링기어(61)에 대하여 회전이 방지되고, 축방향으로의 진퇴가 가능한 가동도그(80a)와, 차회전발생장치(5)의 케이싱(5a)에 고정된 고정도그(80b)로 구성되어 있고, 가동도그(80a)를 솔레노이드(80c)에 의해 진퇴시켜 고정도그(80b)에 결합 및 이탈시켜 링기어(61)의 구속 및 해제를 실행하도록 하고 있다.

브레이크수단(80)을 온하여 링기어(61)를 구속하면, 링기어(61)가 반력수용부재로서 기능하고, 좌우의 전동모터(7L)(7R)의 정회전 또는 역회전에 의한 좌우의 차동기어(6L)(6R)의 썬기어(60)(60)의 정회전 또는 역회전에 의해 양 차동기어(6L)(6R)의 캐리어(63)(63)가 정회전 또는 역회전되고, 좌우후륜(4L)(4R)이 서로 동일방향으로 회전구동된다.

브레이크수단(80)을 오프하여 링기어(61)의 구속을 해제한 상태에서 양 전동모터(7L)(7R)를 서로 반대방향, 예를들면, 좌측의 전동모터(7L)를 정회전방향, 우측의 전동모터(7R)를 역회전방향으로 구동하면, 좌측 차동기어(6L)의 썬기어(60)가 정회전되어 그 캐리어(63)가 링기어(61)에 대하여 정회전되고, 우측 차동기어(6R)의 썬기어(60)가 역회전되어 그 캐리어(63)가 링기어(61)에 대하여 역회전된다. 그러므로, 링기어(61)의 회전속도를 기준으로 하여 좌측 차동기어(6L)의 캐리어(63), 즉 좌후륜(4L)이 증속되고, 우측 차동기어(6R)의 캐리어(63), 즉 우후륜(4R)이 감속된다. 그 결과, 좌후륜(4L)에 구동력, 우후륜(4R)에 제동력이 부여되어 우측에의 요모멘트가 발생한다. 또, 좌측의 전동모터(7L)를 역회전시키고, 우측의 전동모터(7R)를 정회전시키면, 좌후륜(4L)에 제동력, 우후륜(4R)에 구동력이 부여되어 좌측에의 요모멘트가 발생한다.

이와 같이, 상기 컨트롤러(10)와 동일한 컨트롤러를 이용하여 상기 실시예와 동일하게 발진보조제어, 선회보조제어 및 주행안정제어를 행할 수 있다.

또, 도 2의 실시예의 절환수단(8)을 생략하여 좌후륜(4L)을 좌측의 차동기어(6L)의 제2사이드기어(6c)에 상시 연결하고, 또 도 5의 실시예의 브레이크수단(80)을 생략하여 링기어(81)를 상시 구속해제상태로 하고, 선회보조제어와 주행안정제어만을 행하도록 하는 것도 가능하다.

이상, 후륜(4L)(4R)을 종동륜으로 하는 전륜구동차량에 대해서 설명하였으나, 전륜을 종동륜으로 하는 후륜구동차량에도 동일하게 본 발명을 적용할 수 있다.

이상의 설명으로부터 명확한 바와 같이, 본 발명에 의하면 파워온상태에서의 브레이크의 작동빈도가 작아지고, 주행안정제어에 의한 브레이크의 내구성의 악화를 방지할 수 있음과 동시에 가속시의 승차감의 악화도 방지할 수 있다.

전술한 주행안정장치는 전술한 모든 목적에 부합하고, 광범위한 상업적 용도에서의 장점을 가지고 있음이 명백하다.

이상은 본 발명의 일실시예에 대한 설명에 불과한 것으로서, 당업자는 본 발명이 그 발명사상의 범위 내에서 다양하게 변경될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 권리범위는 청구범위와 같다.

도 1은 본 발명의 주행안정장치의 일례의 골격도;

도 2는 차회전발생장치의 구조를 보이는 골격도;

도 3은 슬립각 발생상태를 보이는 도식도;

도 4는 주행안정제어의 제어내용을 보이는 흐름도; 및

도 5는 차회전발생장치의 타실시예를 보이는 골격도.

Claims (2)

1. 전후륜의 일방을 엔진(1)에 의해 구동되는 구동륜으로 하고, 타방을 종동륜으로 하는 차량에 탑재하는 주행안정장치에 있어서,

   전동모터(7)의 출력토오크에 의해 좌우의 종동륜에 차회전(差回轉; difference rotation)을 발생시키는 차회전발생장치(5)와,

   차량의 슬립각을 검출하는 수단과,

   차량의 구동상태가 엔진(1)에 의해 구동륜을 적극 구동하는 파워온상태와, 엔진에 의한 구동륜의 적극 구동을 정지하는 파워오프상태의 어느 상태에 있는지를 판별하는 수단과,

   차량의 슬립각(θ)에 따라 그 슬립각(θ)을 감소시키는 요모멘트(yawing moment)가 발생되도록 파워오프상태에서의 차량의 좌우의 브레이크(9)를 개별적으로 작동시키고, 파워온상태에서는 상기 차회전발생장치(5)를 작동시키는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 차량의 주행안정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어수단(10)은 파워온상태에서도 차량의 슬립각(θ)이 소정치(θs) 이상일 때에는 좌우 브레이크(9)의 개별 작동에 의해 요모멘트를 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 주행안정장치.