KR100749240B1 - 사륜구동 차량의 트랜스퍼모터 엔코더 패턴 및트랜스퍼모터의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트랜스퍼모터의 회전수를 상승시켜서 4H모드와 4L모드 사이의 전환이 더욱 원활하게 구현될 수 있도록 하면서도, 트랜스퍼모터의 정지 제어가 정확하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 안정되고 원활한 트랜스퍼의 작동성을 확보할 수 있도록 한다.

Description

사륜구동 차량의 트랜스퍼모터 엔코더 패턴 및 트랜스퍼모터의 제어방법{motor encoder pattern and control method thereof for a 4 wheel drive vehicle}

도 1은 본 발명이 적용되는 사륜구동 차량의 트랜스퍼를 도시한 도면,

도 2는 종래 기술에 의한 트랜스퍼모터 엔코더 패턴을 도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 트랜스퍼모터 엔코더 패턴을 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 작동을 설명하는 도면,

도 5는 본 발명의 엔코더 패턴을 직선적으로 표현하면서 제어듀티의 변화를 함께 나타낸 도면,

도 6은 4L모드에서 4H모드로 전환하는 동안의 시간에 따른 트랜스퍼모터 제어듀티를 나타낸 그래프,

도 7은 4H모드에서 4L모드로 전환하는 동안의 시간에 따른 트랜스퍼모터 제어듀티를 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1; 4H섹터 3; 4L섹터

5; 중간섹터 7; L-H정지신호영역

9; H-L정지신호영역 11; L-H정지제어영역

13; H-L정지제어영역 15; 순수중간영역

17; 브러쉬유니트

본 발명은 사륜구동 차량의 트랜스퍼모터 엔코더 패턴 및 트랜스퍼모터의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 트랜스퍼모터의 정지 동작을 정확하게 구현할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 트랜스퍼의 단면을 표시한 것으로서, 변속기로부터 입력축(500)으로 들어온 회전력은 유성기어세트(502)를 통하여 출력축(504)으로 전달되어 후륜으로 전달되고, 상기 출력축(504)으로 공급된 회전력은 싱크로기구(506)와 체인(508)을 통하여 전륜으로 전달되는 상태가 전환되며, 상기 유성기어세트(502)의 선기어와 캐리어에 선택적으로 치합되는 리덕션허브(510)에 의해 4H모드와 4L모드의 구동상태를 전환하도록 되어 있다.

상기 리덕션허브(510)는 트랜스퍼모터(512)에 의해 직선 이동하는 쉬프트포크(514)에 의해 유성기어세트(502)의 선기어에 치합되면 4H모드, 캐리어에 치합되면 4L모드가 되며, 이와 같은 4H모드와 4L모드를 전환하기 위한 상기 트랜스퍼모터(512)의 제어에 사용되는 엔코더(516)의 내부에는 도 2에 도시된 바와 같은 엔코더플레이트가 구비되어 있어서, 컨트롤러가 상기 엔코더플레이트를 이용하여 상기 트랜스퍼모터(512)를 제어하도록 되어 있다.

물론, 상기 엔코더플레이트에는 전기적 통전상태가 조합된 엔코더 패턴이 구비되어 있고, 이 엔코더 패턴에는 다수의 브러쉬로 이루어진 브러쉬유니트가 접촉되어 엔코더플레이트가 상기 브러쉬유니트에 대하여 회전된 상대각도에 따라 상기 엔코더 패턴에 의해 다른 신호가 출력되도록 되어 있고, 컨트롤러는 이를 통하여 상기 트랜스퍼모터(512)의 회전상태를 파악할 수 있도록 되어 있다.

상기한 바와 같은 트랜스퍼모터(512)는 실험 결과 구동속도가 빠를수록 상기 리덕션허브(510)의 움직임이 개선되어 상기 4H모드와 4L모드 사이의 변속성이 좋아진다. 그러나 상기 트랜스퍼모터(512)의 회전수를 상승시키는 경우 관성에 의해 정지제어가 잘 이루어지지 못하는 현상이 발생한다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 4H모드에서 4L모드로 전환될 때 엔코더 패턴이 브러쉬유니트와 만나도록 정지해야 하는 부분은 A인데 실제로는 관성에 의해 B에서 정지하고, 4L모드에서 4H모드로 전환될 때 엔코더 패턴이 브러쉬유니트와 만나도록 정지해야 하는 부분은 C인데 실제로는 관성에 의해 D에서 정지하게 되는 것이다.

따라서, 컨트롤러에 의한 상기 트랜스퍼모터(512)의 적절한 제어가 이루어지지 못하게 된다.

또한, 상기한 바와 같이 고속으로 트랜스퍼모터(512)가 회전하다가 당초 설계된 정지지점을 통과하여 정지하게 되면, 트랜스퍼모터(512)의 회전력을 상기 쉬프트포크(514)로 전달하는 기어들 사이에 끼임 현상이 발생되어 원활한 트랜스퍼의 작동을 기대하기 어려워지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 트랜스퍼모터의 회전수를 상승시켜서 4H모드와 4L모드 사이의 전환이 더욱 원활하게 구현될 수 있도록 하면서도, 트랜스퍼모터의 정지 제어가 정확하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 안정되고 원활한 트랜스퍼의 작동성을 확보할 수 있도록 한 사륜구동 차량의 트랜스퍼모터 엔코더 패턴 및 트랜스퍼모터의 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 사륜구동 차량의 트랜스퍼모터 엔코더 패턴은

원판상에 반경방향으로 배치된 복수의 도체영역의 존부에 따라 규정되는 상태가 원판의 회전에 의해 원주방향으로 변화되어 트랜스퍼모터의 회전상태를 반영하는 트랜스퍼모터의 엔코더 패턴에 있어서;

트랜스퍼의 4H모드를 나타내는 4H섹터와;

트랜스퍼의 4L모드를 나타내는 4L섹터와;

상기 4H섹터와 4L섹터 사이를 이루는 중간섹터와;

상기 4H섹터에 인접한 상기 중간섹터 영역 내에 구비되어 트랜스퍼모터의 제어듀티를 저감시키는 시작점을 표시하도록 된 L-H정지신호영역과;

상기 4L섹터에 인접한 상기 중간섹터 영역 내에 구비되어 트랜스퍼모터의 제어듀티를 저감시키는 시작점을 표시하도록 된 H-L정지신호영역;

을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기의 엔코더 패턴에 의한 트랜스퍼모터의 제어방법은

4L모드에서 4H모드로 전환하는 도중에 상기 L-H정지신호영역이 검출되면 트랜스퍼모터의 제어듀티를 저감시키고, 4H섹터가 검출되면 트랜스퍼모터의 제어듀티를 0%로 하며;

4H모드에서 4L모드로 전환하는 도중에 상기 H-L정지신호영역이 검출되면 트랜스퍼모터의 제어듀티를 저감시키고, 4L섹터가 검출되면 트랜스퍼모터의 제어듀티를 0%로 하는 것을

포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 3을 참조하면, 본 발명 실시예는 원판상에 반경방향으로 배치된 복수의 도체영역의 존부에 따라 규정되는 상태가 원판의 회전에 의해 원주방향으로 변화되어 트랜스퍼모터의 회전상태를 반영하는 트랜스퍼모터의 엔코더 패턴에 있어서; 트랜스퍼의 4H모드를 나타내는 4H섹터(1)와; 트랜스퍼의 4L모드를 나타내는 4L섹터(3)와; 상기 4H섹터(1)와 4L섹터(3) 사이를 이루는 중간섹터(5)와; 상기 4H섹터(1)에 인접한 상기 중간섹터(5) 영역 내에 구비되어 트랜스퍼모터의 제어듀티를 저감시키는 시작점을 표시하도록 된 L-H정지신호영역(7)과; 상기 4L섹터(3)에 인접한 상기 중간섹터(5) 영역 내에 구비되어 트랜스퍼모터의 제어듀티를 저감시키는 시작 점을 표시하도록 된 H-L정지신호영역(9)을 포함하여 구성된다.

상기 중간섹터(5)는 180° 내지 220°의 범위를 가지며, 상기 L-H정지신호영역(7)은 상기 4H섹터(1)로부터 10° 내지 25° 떨어진 곳에 위치하며, 상기 H-L정지신호영역(9)은 상기 4L섹터(3)로부터 10° 내지 25° 떨어진 곳에 위치하는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 상기 중간섹터(5)는 184.5°이고, 상기 L-H정지신호영역(7)은 상기 4H섹터(1)로부터 15° 떨어진 곳에 위치하며, 상기 H-L정지신호영역(9)은 상기 4L섹터(3)로부터 15° 떨어진 곳에 위치하도록 하였다.

상기 L-H정지신호영역(7)과 H-L정지신호영역(9)은 상기 일정한 패턴의 중간영역 내에 5°내외의 도체영역으로 구현되는 것이 바람직한 바, 본 실시예에서는 상기 L-H정지신호영역(7)과 H-L정지신호영역(9)을 각각 5°로 설정하였다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 중간영역의 최외곽 원주 부분을 이루는 트랙상에 5°의 범위를 가지는 도체영역을 추가하여 상기 L-H정지신호영역(7)과 H-L정지신호영역(9)을 구현한 것이다.

따라서, 상기 L-H정지신호영역(7)과 H-L정지신호영역(9)에 의해 상기 중간영역은 상기 L-H정지신호영역(7)과 4H섹터(1) 사이의 L-H정지제어영역(11)과, H-L정지신호영역(9)과 4L섹터(3) 사이의 H-L정지제어영역(13) 및 L-H정지신호영역(7)과 H-L정지신호영역(9) 사이의 순수중간영역(15)의 3부분으로 구분된다.

참고로, 상기 순수중간영역(15)의 내부에도 최외곽 원주 부분을 이루는 트랙상에 2곳의 부분적인 도체부분이 있는데, 이는 본 발명과 무관하므로 설명을 생 략한다.

상기한 바와 같이 구성된 엔코더 패턴은 도 4와 같이 브러쉬유니트(17)에 의해 반경방향의 복수의 도체영역의 존부에 따라 규정되는 상태가 0과 1의 조합으로 이루어진 코드가 되어 컨트롤러에 입력되며, 상기 브러쉬유니트(17)에 대하여 상기 엔코더 패턴이 회동함에 의해 상기 컨트롤러에 입력되는 코드는 변화되고, 상기 엔코더 패턴은 트랜스퍼모터와 연동하여 회동되므로, 결과적으로 상기 엔코더 패턴이 상기 브러쉬유니트(17)에 대하여 회동하면서 트랜스퍼모터의 회전상태를 컨트롤러에 알려주게 된다.

도 4에서 엔코더 패턴이 시계방향으로 회동되어 브러쉬유니트(17)가 접촉된 부분이 1의 위치에서 2의 위치로 변화되는 과정은 4L모드에서 4H모드로 전환되는 것을 의미하며, 반대로 반시계방향으로 회동되어 2의 위치에서 1의 위치로 변화되는 과정은 4H모드에서 4L모드로 전환되는 과정을 의미한다.

상기한 바와 같은 엔코더 패턴에 의한 트랜스퍼모터의 제어방법을 살펴보면, 엔코더 패턴이 시계방향으로 회동되어 4L모드에서 4H모드로 전환하는 도중에 상기 L-H정지신호영역(7)이 브러쉬유니트(17)에 의해 검출되면 컨트롤러는 트랜스퍼모터의 제어듀티를 저감시키고, 4H섹터(1)가 검출되면 트랜스퍼모터의 제어듀티를 0%로 하여 트랜스퍼모터가 설계상의 정확한 위치에서 정지하도록 한다.

즉, 트랜스퍼모터의 회전수를 종래보다 빠르게 제어하면서도, 상기 L-H정지신호영역(7)이 브러쉬유니트(17)에 의해 검출되면 컨트롤러는 도 5와 6에 도시된 바와 같이 트랜스퍼모터의 제어듀티를 저감시켜서 트랜스퍼모터의 회전속도를 일차적으로 떨어뜨려서 트랜스퍼모터의 회전관성력을 저감시키고, 4H섹터(1)가 검출되면 비로소 트랜스퍼모터의 제어듀티를 0%로 하여 즉시 트랜스퍼모터의 정지가 이루어짐으로써, 원하는 위치에서 트랜스퍼모터가 정확하게 정지될 수 있도록 한 것이다.

물론, 반대로 4H모드에서 4L모드로 전환하는 도중에 상기 H-L정지신호영역(9)이 검출되면 컨트롤러는 트랜스퍼모터의 제어듀티를 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 저감시키고, 4L섹터(3)가 검출되면 트랜스퍼모터의 제어듀티를 0%로 하여 상기한 바와 같이 트랜스퍼모터의 회전관성을 일차적으로 저감시킨 후 충분한 시간이 소요된 상태에서 트랜스퍼모터를 최종적으로 정지시킬 수 있도록 함으로써, 트랜스퍼모터의 정확한 제어가 이루어질 수 있도록 한다.

참고로, 상기 도 6과 도 7의 제어듀티의 그래프가 위상이 반대로 된 이유는 트랜스퍼모터의 회전방향이 역전되는 것이 반영되었기 때문이며, 도 5는 엔코더 패턴을 직선적으로 표현하면서 제어듀티의 변화를 함께 나타낸 것이다.

본 실시예에서 컨트롤러는 상기 L-H정지신호영역(7)이 검출되거나 H-L정지신호영역(9)이 검출되면 트랜스퍼모터의 제어듀티를 50% 이하로 저감시켜 트랜스퍼모터의 회전속도를 충분히 떨어뜨릴 수 있도록 하였다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 트랜스퍼모터의 회전수를 상승시켜서 4H모드와 4L모드 사이의 전환이 더욱 원활하게 구현될 수 있도록 하면서도, 트랜스퍼모 터의 정지 제어가 정확하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 안정되고 원활한 트랜스퍼의 작동성을 확보할 수 있도록 한다.

Claims (5)

1. 원판상에 반경방향으로 배치된 복수의 도체영역의 존부에 따라 규정되는 상태가 원판의 회전에 의해 원주방향으로 변화되어 트랜스퍼모터의 회전상태를 반영하는 트랜스퍼모터의 엔코더 패턴에 있어서;

   트랜스퍼의 4H모드를 나타내는 4H섹터와;

   트랜스퍼의 4L모드를 나타내는 4L섹터와;

   상기 4H섹터와 4L섹터 사이를 이루는 중간섹터와;

   상기 4H섹터에 인접한 상기 중간섹터 영역 내에 구비되어 트랜스퍼모터의 제어듀티를 저감시키는 시작점을 표시하도록 된 L-H정지신호영역과;

   상기 4L섹터에 인접한 상기 중간섹터 영역 내에 구비되어 트랜스퍼모터의 제어듀티를 저감시키는 시작점을 표시하도록 된 H-L정지신호영역;

   을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량의 트랜스퍼모터 엔코더 패턴.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 중간섹터는 180° 내지 220°의 범위를 가지며;

   상기 L-H정지신호영역은 상기 4H섹터로부터 10° 내지 25° 떨어진 곳에 위치하며;

   상기 H-L정지신호영역은 상기 4L섹터로부터 10° 내지 25° 떨어진 곳에 위 치하는 것

   을 특징으로 하는 사륜구동 차량의 트랜스퍼모터 엔코더 패턴.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 L-H정지신호영역과 H-L정지신호영역은 상기 일정한 패턴의 중간영역 내에 5°내외의 도체영역으로 구현되고;

   상기 중간영역은 상기 L-H정지신호영역과 4H섹터 사이의 L-H정지제어영역과, H-L정지신호영역과 4L섹터 사이의 H-L정지제어영역 및 L-H정지신호영역과 H-L정지신호영역 사이의 순수중간영역의 3부분으로 구분되는 것

   을 특징으로 하는 사륜구동 차량의 트랜스퍼모터 엔코더 패턴.
4. 청구항 1의 엔코더 패턴에 의한 트랜스퍼모터의 제어방법은

   4L모드에서 4H모드로 전환하는 도중에 상기 L-H정지신호영역이 검출되면 트랜스퍼모터의 제어듀티를 저감시키고, 4H섹터가 검출되면 트랜스퍼모터의 제어듀티를 0%로 하며;

   4H모드에서 4L모드로 전환하는 도중에 상기 H-L정지신호영역이 검출되면 트랜스퍼모터의 제어듀티를 저감시키고, 4L섹터가 검출되면 트랜스퍼모터의 제어듀티를 0%로 하는 것을

   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량의 트랜스퍼모터의 제어방법.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 L-H정지신호영역이 검출되거나 H-L정지신호영역이 검출되면 트랜스퍼모터의 제어듀티를 50% 이하로 저감시키는 것

   을 특징으로 하는 사륜구동 차량의 트랜스퍼모터의 제어방법.

Images