KR100725706B1 - 4륜 구동 제어 시스템 및 장치 - Google Patents

4륜 구동 제어 시스템 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 4륜 구동 제어 시스템을 개시한다. 즉, 엔진으로부터 구동력을 전달받아, 솔레노이드 밸브의 조절 상태에 따라 설정된 소정의 기어단을 통해 변속된 구동력을 출력하는 변속기(Transmission); 상기 변속기로부터 상기 변속된 구동력을 전달받아 자동차의 후륜을 구동시키는 후륜 구동축; 상기 변속기로부터 상기 변속된 구동력을 전달받아 자동차의 전륜을 구동시키는 전륜 구동축; 상기 변속기로부터 상기 변속된 구동력을 전달받아, 내장된 모터의 조작을 통해 상기 후륜 구동축 및 전륜 구동축에 선택적으로 제공하는 트랜스퍼 케이스(TC:Transfer Case); 및 상기 변속기의 기아단 조절을 위한 제 1 제어신호를 출력하며, 동시에 운전자의 4륜 구동 조작에 따라, 상기 트랜스퍼 케이스의 동작 제어를 위한 제 2 제어신호를 출력하는 변속기 제어 유닛(TCU:Transmission Control Unit);를 포함함으로써, 시스템 구성시 트랜스퍼 케이스 제어 유닛의 배제에 따른 제조 원가 및 조립에 소요되는 공임 절감 효과를 기대할 수 있다.
트랜스퍼 케이스 제어 유닛(TCCU:Transfer Case Control Unit), 변속기 제어 유닛(TCU:Transmission Control Unit)

Description

4륜 구동 제어 시스템 및 장치{CONTROLLING SYSTEM AND APPARATUS FOR FOUR WHEEL DRIVE}
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면 들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래 기술에 따른 4륜 구동 제어 시스템의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 4륜 구동 제어 시스템의 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 변속기 제어 유닛의 개략적인 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100: 엔진 200: 변속기(Transmission)
300: 후륜 구동축 310: 후륜
400: 전륜 구동축 410: 전륜
500: 트랜스퍼 케이스(TC:Transfer Case)
600: 변속기 제어 유닛(TCU:Transmission Control Unit)
610: 솔레노이드 밸브 구동 IC 620: 모터 구동 IC
630: 마이크로 콘트롤러 640: 메모리
본 발명은 4륜 구동 제어 시스템 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동변속기 제어 유닛을 통해 구동력 제어를 위한 트랜스퍼 케이스의 동작을 제어하는 4륜 구동 제어 시스템 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 엔진에서 발생된 동력을 구동바퀴로 전달하는 방식에 따라 2륜 구동차량과 4륜 구동차량으로 구분될 수 있다. 여기서, 상기 2륜 구동차량은 실제 구동력을 발휘하는 구동륜의 위치 즉, 후륜 또는 전륜에 따라 FR(Front engine Rear drive) 형식과, FF(Front engine Front drive) 형식으로 구분된다. 아울러, 상기 4륜 구동차량은 차량의 엔진에서 발생된 동력을 전륜과 후륜에 모두 전달하여 모든 차륜을 구동함으로써, 젖은 빗길이나 눈길 또는 빙판길을 주행하는 동안 차량의 안정성과, 자갈도로나 불규칙도로와 같은 오프로드에서 차량의 주행성능을 높여주는 방식을 말한다.
이와 관련하여, 도 1에는 종래의 4륜 구동 제어 시스템의 일례를 도시한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 4륜 구동 제어 시스템은, 엔진(10)으로부터 생성된 구동력을 변속기(20) 상의 적절한 기어단을 통해 변속시키며, 변속된 구동력을 트랜스퍼 케이스(30)를 경유시켜 후륜 구동축(40)에 전달함으로써, 후륜(41)을 구동시킨다. 아울러, 운전자가 4륜 구동 버튼을 작동시키면, 트랜스퍼 케이스(30)를 통해, 구동력을 전륜 구동축(50)으로 분배시킴으로써, 전륜(51)을 포함 하는 모든 차륜을 구동시킨다. 이때, 전륜 및 후륜의 구동력은 커플링(31)에 의해 1/2로 동일하게 분배된다.
그러나, 상술한 종래의 4륜 구동 제어 시스템은, 상기 트랜스퍼 케이스(30)의 동작 제어를 위한 트랜스퍼 케이스 제어 유닛(TCCU, 60)을 반드시 구비해야만 한다. 여기서, 상기 트랜스퍼 케이스 제어 유닛(60)은, 별도의 전원, 마이크로 컨트롤러, 및 모터 제어 IC 등을 포함하는 다양한 부품과 이를 구동 하기 위한 프로그램으로 구성되며 이로 인해, 시스템 구성시 제조 원가 및 조립에 소요되는 공임을 증가시키는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같이 선행 기술에 내재 되었던 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로, 본 발명의 목적은, 자동차의 구동력 제어를 위한 트랜스퍼 케이스의 동작 제어를 자동변속기 제어 유닛을 통해 구현하는 4륜 구동 제어 시스템 및 장치를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일면에 따라, 4륜 구동 제어 시스템이 제공되며: 이 시스템은, 엔진으로부터 구동력을 전달받아, 솔레노이드 밸브의 조절 상태에 따라 설정된 소정의 기어단을 통해 변속된 구동력을 출력하는 변속기(Transmission); 상기 변속기로부터 상기 변속된 구동력을 전달받아 자동차의 후륜을 구동시키는 후륜 구동축; 상기 변속기로부터 상기 변속된 구동력을 전달받아 자동차의 전륜을 구동시키는 전륜 구동축; 상기 소정의 기어단을 통해 변 속된 구동력을 상기 변속기로부터 전달받아, 내장된 모터의 조작을 통해 상기 후륜 구동축 및 전륜 구동축에 선택적으로 제공하는 트랜스퍼 케이스(TC:Transfer Case); 및 상기 변속기의 기아단 조절을 위한 제 1 제어신호를 출력하며, 동시에 운전자의 4륜 구동 조작에 따라, 상기 트랜스퍼 케이스의 동작 제어를 위한 제 2 제어신호를 출력하는 변속기 제어 유닛(TCU:Transmission Control Unit);를 포함한다.
상기 구성에서, 상기 변속기 제어 유닛은, 상기 제 1 제어신호를 통해 상기 변속기에 내장된 솔레노이드 밸브를 조절하여 상기 기아단을 변경한다.
상기 구성에서, 상기 변속기 제어 유닛은, 상기 제 2 제어신호를 통해 상기 트랜스퍼 케이스에 내장된 모터를 제어하여, 상기 변속기로부터 전달되는 구동력을 상기 후륜 구동축 및 전륜 구동축에 선택적으로 제공한다.
상기 구성에서, 상기 변속기 제어 유닛은, 상기 제 1 제어신호를 출력하는 솔레노이드 밸브 구동 IC; 상기 제 2 제어신호를 출력하는 모터 구동 IC; 상기 솔레노이드 밸브 구동 IC 및 모터 구동 IC의 동작 제어를 위한 마이크로 콘트롤러; 및 상기 제 1 제어신호 및 제 2 제어신호의 생성을 위한 프로그램을 저장하는 메모리;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일면에 따라, 4륜 구동 제어 장치가 제공되며: 이 장치는, 변속기(Transmission)의 기아단 변경을 위해 상기 변속기에 내장된 솔레노이드 밸브를 조절하기 위한 제 1 제어신호를 출력하는 솔레노이드 밸브 구동 IC; 트랜스퍼 케이스(TC:Transfer Case)의 구동력 제어를 위해 상기 트랜스퍼 케이스에 내장 된 모터를 제어하기 위한 제 2 제어신호를 출력하는 모터 구동 IC; 상기 솔레노이드 밸드 구동 IC 및 모터 구동 IC의 동작을 제어하기 위한 마이크로 콘트롤러; 및 상기 제 1 제어신호 및 제 2 제어신호 생성을 위한 프로그램을 저장하는 메모리;를 포함한다.
(실시예)
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상술하기로 한다.
도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 4륜 구동 제어 시스템의 개략적인 구성도를 도시한다.
도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 4륜 구동 제어 시스템은, 구동력을 생성하는 엔진(100); 엔진(100)으로부터 생성된 구동력을 전달받아 소정의 기어단을 통해 변속된 구동력을 출력하는 변속기(Transmission,200); 변속기(200)로부터 변속된 구동력을 제공받아, 자동차의 후륜(310)에 전달하는 후륜 구동축(300); 변속기(200)로부터 변속된 구동력을 전달받아 자동차의 전륜(410)을 구동시키는 전륜 구동축(400); 변속기(200)로부터 변속된 구동력을 전달받아, 상기 후륜 구동축(300) 및 전륜 구동축(400)에 선택적으로 제공하는 트랜스퍼 케이스(TC:Transfer Case,500); 및 상기 변속기(200) 및 트랜스퍼 케이스(500)의 동작 제어를 위한 변속기 제어 유닛(TCU:Transmission Control Unit,600);을 포함하는 구성을 갖는다.
상기 변속기(200)는, 엔진(100)으로부터 구동력을 전달받아, 솔레노이드 밸 브의 조절(도시안됨) 상태에 따라 설정된 소정의 기어단을 통해 변속된 구동력을 출력한다.
상기 트랜스퍼 케이스(500)는 변속기(200)로부터 변속된 구동력을 전달받아, 내장된 모터(도시안됨)의 조작을 통해 상기 후륜 구동축(300) 및 전륜 구동축(400)에 선택적으로 제공함으로써, 자동차의 2륜 구동 또는 4륜 구동을 조정한다. 즉, 트랜스퍼 케이스(500)는, 변속기(200)로부터 제공되는 변속된 구동력을 후륜 구동축(300)에 전달함으로써, 후륜(310) 만을 구동시켜, 자동차를 2륜으로 구동시킨다. 한편, 운전자가 4륜 동작 버튼을 작동시키면, 트랜스퍼 케이스(500)는 후륜 구동축(300)으로만 전달되는 구동력을 전륜 구동측(400)으로 분배하여 전달시킴으로써, 자동차의 모든 차륜이 구동되는 4륜 구동으로 전환시킨다.
상기 변속기 제어 유닛(600)은, 변속기(200)의 기아단 조절을 위한 제 1 제어신호를 출력하며, 동시에 운전자의 4륜 구동 조작에 따라, 상기 트랜스퍼 케이스(500)의 동작 제어를 위한 제 2 제어신호를 출력한다. 여기서, 상기 제 1 제어신호는, 상기 변속기(200)에 내장된 솔레노이드 밸브를 조절하여 상기 기아단을 변경하기 위한 신호이며, 상기 제 2 제어신호는, 상기 트랜스퍼 케이스(500)에 내장된 모터를 제어하여, 상기 변속기로부터 전달되는 구동력을 상기 후륜 구동축 및 전륜 구동축에 선택적으로 제공하기 위한 신호이다.
상술한 동작을 구현하기 위한 변속기 제어 유닛(600)의 구조를 도 3을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
즉, 변속기 제어 유닛(600)은, 변속기(200)의 기아단 변경을 위해 상기 변속 기에 내장된 솔레노이드 밸브를 조절하기 위한 제 1 제어신호를 출력하는 솔레노이드 밸브 구동 IC(610); 트랜스퍼 케이스(TC:Transfer Case)의 구동력 제어를 위해 상기 트랜스퍼 케이스(500)에 내장된 모터를 제어하기 위한 제 2 제어신호를 출력하는 모터 구동 IC(620); 상기 솔레노이드 밸브 구동 IC(610) 및 모터 구동 IC(620)를 포함하는 전반적인 하드웨어를 제어하기 위한 마이크로 콘트롤러(630); 및 변속기 제어 유닛(600)의 동작 구현을 위한 프로그램이 저장되는 메모리(640);를 포함하는 구성을 갖는다. 여기서, 도면상의 미설명 부호 '650'은 변속기 제어 유닛(600)을 구성하는 하드웨어에 일정 전원을 공급하기 위한 전원 IC를 나타내며, '660'은 사용자 인터페이스 및 차량을 구성하는 제어 유닛들과의 인터페이스를 위한 통신 IC를 나타낸다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 4륜 구동 제어 시스템은, 기존의 4륜 구동 제어 시스템의 필수 구성요소인 트랜스퍼 케이스의 구동력 제어를 위한 트랜스퍼 케이스 제어 유닛(TCCU)을 시스템에서 삭제하고, 해당 기능을 변속기를 제어하기 위한 변속기 제어 유닛에 추가하는 구성을 갖는다. 다시 말해, 본 발명의 실시예에 따른 4륜 구동 제어 시스템은, 통상적으로 자동차의 변속기와 가까운 곳에 배치되는 트랜스퍼 케이스 제어 유닛을 시스템에서 배제시키고, 트랜스퍼 케이스 제어 유닛과 구성요소가 거의 일치하는 변속기 제어 유닛 상에, 트랜스퍼 케이스에 내장된 모터를 구동시키기 위한 모터 구동IC 만을 추가시킴으로써, 소프트웨어 즉, 트랜스퍼 케이스 및 변속기를 동시에 제어하기 위한 프로그램의 업그레이드만으로, 시스템 구성에 있어서의 제조 원가 절감 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 4륜 구동 제어 시스템은, 변속기 제어를 실시하는 변속기 제어 유닛(TCU:Transmission Control Unit)에 트랜스퍼 케이스의 구동력 제어를 겸하도록 구성함으로써, 시스템 구성시 트랜스퍼 케이스 제어 유닛의 배제에 따른 제조 원가 및 조립에 소요되는 공임 절감 효과를 기대할 수 있다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

Claims (5)

  1. 엔진으로부터 구동력을 전달받아, 솔레노이드 밸브의 조절 상태에 따라 설정된 소정의 기어단을 통해 변속된 구동력을 출력하는 변속기(Transmission);
    상기 변속기로부터 상기 변속된 구동력을 전달받아 자동차의 후륜을 구동시키는 후륜 구동축;
    상기 변속기로부터 상기 변속된 구동력을 전달받아 자동차의 전륜을 구동시키는 전륜 구동축;
    상기 변속기로부터 상기 변속된 구동력을 전달받아, 내장된 모터의 조작을 통해 상기 후륜 구동축 및 전륜 구동축에 선택적으로 제공하는 트랜스퍼 케이스(TC:Transfer Case); 및
    상기 변속기의 기아단 조절을 위한 제 1 제어신호를 출력하며, 운전자의 선택에 따라, 상기 트랜스퍼 케이스의 동작 제어를 위한 제 2 제어신호를 출력하는 변속기 제어 유닛(TCU:Transmission Control Unit);를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 변속기 제어 유닛은,
    상기 제 1 제어신호를 통해 상기 변속기에 내장된 솔레노이드 밸브를 조절하여 상기 기아단을 변경하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 변속기 제어 유닛은,
    상기 제 2 제어신호를 통해 상기 트랜스퍼 케이스에 내장된 모터를 제어하여, 상기 변속기로부터 전달되는 구동력을 상기 후륜 구동축 및 전륜 구동축에 선택적으로 제공하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 변속기 제어 유닛은,
    상기 제 1 제어신호를 출력하는 솔레노이드 밸브 구동 IC;
    상기 제 2 제어신호를 출력하는 모터 구동 IC;
    상기 솔레노이드 밸브 구동 IC 및 모터 구동 IC를 제어하기 위한 마이크로 콘트롤러; 및
    상기 제 1 제어신호 및 제 2 제어신호의 생성을 위한 프로그램을 저장하는 메모리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동 제어 시스템.
  5. 변속기(Transmission)의 기아단 변경을 위해 상기 변속기에 내장된 솔레노이드 밸브를 조절하기 위한 제 1 제어신호를 출력하는 솔레노이드 밸브 구동 IC;
    트랜스퍼 케이스(TC:Transfer Case)의 구동력 제어를 위해 상기 트랜스퍼 케이스에 내장된 모터를 제어하기 위한 제 2 제어신호를 출력하는 모터 구동 IC;
    상기 솔레노이드 밸드 구동 IC 및 모터 구동 IC를 제어하기 위한 마이크로 콘트롤러; 및
    상기 제 1 제어신호 및 제 2 제어신호를 생성하기 위한 프로그램이 저장되는 메모리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동 제어 장치.
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