KR101234645B1 - 드라이브 샤프트 보호장치 및 방법 - Google Patents

드라이브 샤프트 보호장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 후진상태에서 풀 조타(Full Turn)이고 변속기의 스톨(Stall)발생 조건이면 엔진의 출력토크를 저감 제어하여 드라이브 샤프트에 가역적인 토크가 인가되지 않도록 하는 드라이브 샤프트 보호장치 및 방법이 개시된다.
본 발명은 트랙션제어부는 운전정보를 검출하여 후진 주행이고 풀 조타의 상태인지 판단하는 과정, 후진 주행이고 풀 조타의 상태이면 차속 및 엔진 회전수가 변속기의 스톨 발생조건을 만족하는지 판단하는 과정, 변속기의 스톨 발생조건을 만족하면 네트워크로 연결되는 엔진제어부에 토크 저감을 요청하여 엔진의 출력토크를 저감 제어하는 과정을 포함한다.

Description

드라이브 샤프트 보호장치 및 방법{DRIVE SHAFT PROTECTIION SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 차량의 드라이브 샤프트(Drive Shaft) 보호장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 더 상세하게는 후진상태에서 풀 조타(Full Turn)이고 변속기의 스톨(Stall)발생 조건이면 엔진의 출력토크를 저감 제어하여 드라이브 샤프트에 가역적인 토크가 인가되지 않도록 하는 드라이브 샤프트 보호장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 제동력을 발생시키는 과정에서 엔진의 토크가 높게 출력되면 제동력과 드라이브 샤프트의 꺽임각으로 야기되는 구동토크의 2차 모멘트에 의해 서스펜션 부품에 걸리는 반력으로 컴플라이언스 효과에 의해 스티어양이 증대되며, 결과적으로 조인트의 절각을 증대시키게 된다.
특히, 풀 조타를 유지하고 후진하는 상태에서 브레이크 페달과 가속페달을 동시에 밟아 제동력과 높은 엔진 출력이 동시에 발생되는 경우 드라이브 샤프트에 가역적인 토크가 인가되어 "드드득" 하는 소음을 발생시켜 불안정감을 유발시키고, 심한 경우 샤시계의 변형을 발생시켜 드라이브 샤프트의 파손 및 조인트의 파손을 유발시키는 문제점이 발생된다.
예를 들어, 드라이브 샤프트의 구동 상용 절각이 46.5°로 설정되고 있으나 서스펜션 지오메트리(Geometry)에 의해 46.5°이상의 절각이 발생되어 변속기의 스톨시 드라이브 샤프트를 파손시키는 문제가 발생하고 있다.
따라서, 고절각에 강도를 유지하기 위해 조인트 사이즈를 원래 사이즈 대비 2 그레이드(Grade) 상향시켜 적용하고 있으며, 또한 별도로 서스펜션 지오메트리가 틀어지지 않도록 너클 혹은 로워암 위치에 스토퍼를 적용하여 개선하고 있다.
그러나, 이러한 방법은 원가 및 중량 부담을 발생시키는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 개선하기 위한 본 발명의 목적은 후진상태에서 풀 조타가 실행되고, 변속기의 스톨 발생 조건이면 검출되면 엔진의 출력토크를 저감 제어하여 드라이브 샤프트의 안정된 보호를 제공하기 위한 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 특징에 따르면, 시프트 레버로 선택된 변속단, 조향각, 차속, 엔진 RPM을 포함하는 차량정보를 트랙션제어부에 제공하는 차량상태검출부; 차량상태검출부에서 제공되는 정보를 분석하여 후진 주행의 풀 조타 상태이며 변속기가 스톨 발생조건이면 엔진제어부에 토크 저감을 요청하는 트랙션제어부; 상기 트랙션제어부의 토크 저감 요청에 따라 엔진의 출력 토크를 일정량 저감시켜 드라이브 샤프트에 인가되는 가역적인 토크를 해방시키는 엔진제어부를 포함하는 드라이브 샤프트 보호장치가 제공된다.
상기 차량상태검출부는 시프트 레버로 선택되는 변속단을 검출하는 변속단검출부; 스티어링 휠로 조타되는 조향각을 검출하는 조향각 검출부; 변속기의 출력축 회전수로부터 주행차속을 검출하는 차속검출부; 엔진의 회전수를 검출하는 RPM검출부를 포함할 수 있다.
상기 트랙션제어부에 설정되는 변속기의 스톨 발생조건은 엔진변수, 변속기 변수로 차속이 설정된 속도 미만이고, 엔진 회전수가 설정된 RPM을 초과하는 조건으로 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 트랙션제어부는 운전정보를 검출하여 후진 주행이고 풀 조타의 상태인지 판단하는 과정; 후진 주행이고 풀 조타의 상태이면 차속 및 엔진 회전수가 변속기의 스톨 발생조건을 만족하는지 판단하는 과정; 변속기의 스톨 발생조건을 만족하면 네트워크로 연결되는 엔진제어부에 토크 저감을 요청하여 엔진의 출력토크를 저감 제어하는 과정을 포함하는 드라이브 샤프트 보호방법이 제공된다.
상기 변속기의 스톨 발생조건은 차속이 설정 차속미만이고, 엔진 회전수가 설정된 RPM을 초과하는 조건으로 설정될 수 있다.
상기 엔진의 출력 토크 저감제어로 드라이브 샤프트에 인가되는 가역적인 토크를 해방시킬 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따르면 차량의 레이아웃 및 특성을 그대로 유지한 상태에서 엔진 출력토크의 저감 제어로 드라이브 샤프트의 내구성을 향상시킴으로써, 원가 절감을 제공하는 효과가 있다.
또한, 차량의 정적, 동적 특성 변경이 발생되지 않고, 파워 트레인의 변경이 없기 때문에 차량의 가속특성 및 터보특성이 그대로 유지되어 차량의 상품성 및 안정성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드라이브 샤프트 보호장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 드라이브 샤프트 보호절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드라이브 샤프트 보호장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 드라이브 샤프트 보호장치는, 차량상태정보검출부(10)와 트랙션제어부(20) 및 엔진제어부(40)를 포함한다.
차량상태검출부(10)는 시프트 레버의 위치인 변속단의 정보, 스티어링 휠로 조타되는 조향각의 정보, 차속에 대한 정보, 엔진 회전수에 대한 정보를 검출하여 트랙션제어부(20)에 제공한다.
상기 차량상태검출부(10)는 시프트 레버(Shift)로 선택되는 변속단을 검출하는 변속단검출부(11)와 스티어링 휠로 조타되는 조향각을 검출하는 조향각 검출부(12), 변속기의 출력축 회전수로부터 주행 차속을 검출하는 차속검출부(13), 크랭크 각 센서 혹은 캠 각 센서로 구성될 수 있으며 엔진의 회전수를 검출하는 RPM검출부(14)를 포함한다.
트랙션제어부(20)는 차량상태검출부(10)에서 제공되는 정보를 분석하여 변속단이 후진주행단의 선택이고, 조향각이 풀 조타의 상태이며 변속기의 스톨 발생조건이면 네트워크로 연결된 엔진제어부(30)에 토크 저감을 요청한다.
따라서, 엔진제어부(30)의 토크 저감 제어에 의해 드라이브 샤프트에 인가되는 가역적인 물리적 토크가 해제되어 드라이브 샤프트를 안정되게 보호할 수 있다.
상기 변속기의 스톨은 토크 컨버터에 엔진의 동력이 입력되어 회전되고 있으나 터빈의 회전수가 제로(Zero)이거나 그에 상응하는 모든 조건을 의미한다.
상기 변속기의 스톨 발생조건은 스톨을 발생시킬 수 있는 모든 엔진변수, 변속기 변수의 함수로 표현될 수 있다.
예를 들어, 엔진 RPM, 차속, 토크 컨버터비, 토크 컨버터 RPM, 변속기 용량비, 토크비, 속도비 등의 변수들에 대한 조건함수의 정의로 표현될 수 있다.
상기 변속기의 스톨 발생조건은 브레이크 페달의 작동으로 차속이 설정된 속도, 예를 들어 2KPH 미만이고, 가속페달의 작동으로 엔진 RPM이 설정된 RPM, 예를 들어 2000RPM을 초과하는 고부하이다.
엔진제어부(30)는 네트워크로 연결되는 트랙션제어부(20)의 토크 저감 요청에 따라 엔진의 출력 토크를 일정량 저감시켜 드라이브 샤프트에 가역적인 토크가 인가되지 않도록 한다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하여 구성되는 본 발명의 동작은 다음과 같이 실행된다.
본 발명이 적용되는 차량이 운행되는 상태에서(S101) 트랙션제어부(20)는 변속단검출부(11)로부터 운전자가 시프트 레버로 선택하는 변속단을 검출하여(S102) 후진 변속단의 선택인지를 판단한다(S103).
상기 S103의 판단에서 후진 변속단의 선택이 아니면 트랙션제어부(20)는 네트워크로 연결되는 엔진제어부(30)에 정상 제어를 요청하여 현재의 운전조건에 따른 엔진 출력토크로 제어될 수 있도록 한다(S111).
상기 S103의 판단에서 후진 변속단의 선택으로 판단되면 통상적으로 스티어링 컬럼에 장착되는 조향각검출부(12)에서 제공되는 조향각을 검출하여(S104) 스티어링 휠의 풀 조타 인지를 판단한다(S105).
상기 조향각의 풀 조타의 판정은 예를 들어 조향각이 37°이상으로 검출되는 조건으로 설정될 수 있으며, 이는 소프트웨어의 설계에 따라 변경될 수 있다.
상기 S105의 판단에서 스티어링 휠의 풀 조타로 판단되지 않으면 트랙션제어부(20)는 네트워크로 연결되는 엔진제어부(30)에 정상 제어를 요청하여 현재의 운전조건에 따른 엔진 출력토크로 제어될 수 있도록 한다(S111).
그러나, 상기 S105의 판단에서 스티어링 휠의 풀 조타로 판단되면 차속과 엔진 RPM, 가속페달의 변위, 브레이크 페달의 작동 여부 등을 포함하는 차량상태정보를 검출한다(S106).
이후, 검출되는 차량상태정보를 분석하여 변속기의 스톨 발생조건을 만족하는지 판단한다(S107).
상기 변속기의 스톨 발생조건은 브레이크 페달의 작동으로 차속이 설정된 기준차속, 예를 들어 2KPH 미만이고 가속페달의 작동으로 엔진 회전수가 설정된 RPM, 예를 들어 2000RPM을 초과하는 고부하의 조건으로 설정할 수 있다.
상기 차속 및 엔진 회전수조건은 소프트웨어의 설계에 따라 변경될 수 있다.
상기 S107의 판단에서 변속기의 스톨 발생조건이 아니면 트랙션제어부(20)는 네트워크로 연결되는 엔진제어부(30)에 정상 제어를 요청하여 현재의 운전조건에 따른 엔진 출력토크로 제어될 수 있도록 한다(S111).
상기 S107의 판단에서 변속기의 스톨 발생조건을 만족하면 트랙션제어부(20)는 드라이브 샤프트에서 가역적인 토크가 발생되는 상태로 판정한다(S108).
따라서, 트랙션제어부(20)는 드라이브 샤프트에 가역적인 토크가 인가되는 것을 방지하기 위하여 네트워크로 연결되는 엔진제어부(20)에 구동토크 저감을 요청한다(S109).
이에 따라 엔진제어부(30)는 구동토크 저감 요청에 따라 엔진의 출력토크를 일정량 저감 제어하여 드라이브 샤프트에 인가되는 가역적인 토크(스트레스)를 해방시킴으로써, 드라이브 샤프트가 파손되는 것을 방지하여 준다(S109).
이상의 실시예에서는 트랙션제어부에 드라이브 샤프트를 보호하는 기능을 추가하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정하지 않고 MDPS(Motor Driven Power Steering)제어기 혹은 ESC 등의 제어기에 포함할 수 있으므로, 이에 대한 기술도 본 발명의 범위에 포함된다.
이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 추가, 삭제 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 포함된다고 할 것이다.
11 : 변속단검출부 12 : 조향각검출부
13 : 차속검출부 14 : RPM검출부
20 : 트랙션제어부 30 : 엔진제어부

Claims (6)

  1. 시프트 레버로 선택된 변속단, 조향각, 차속, 엔진 RPM을 포함하는 차량정보를 트랙션제어부에 제공하는 차량상태검출부;
    엔진의 출력토크를 제어하는 엔진제어부;
    를 포함하고,
    차량상태검출부에서 제공되는 정보를 분석하여 변속단의 정보가 후진 주행으로 판단되고, 조향각의 정보가 풀 조타 상태이며, 차속이 설정된 속도 미만이고, 엔진회전수가 설정된 RPM을 초과하는 변속기의 스톨 발생조건이면 상기 엔진제어부에 토크 저감을 요청하는 트랙션제어부;
    를 포함하며,
    상기 엔진제어부는 상기 트랙션제어부의 토크 저감 요청에 따라 엔진의 출력 토크를 일정량 저감시켜 드라이브 샤프트에 인가되는 토크를 저감시키는 것을 특징으로 하는 드라이브 샤프트 보호장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 트랙션제어부는 운전정보를 검출하여 후진 주행이고 풀 조타의 상태인지 판단하는 과정;
    후진 주행이고 풀 조타의 상태이면 차속이 설정 차속 미만이고, 엔진 회전수가 설정된 RPM을 초과하는 변속기의 스톨 발생조건을 만족하는지 판단하는 과정;
    변속기의 스톨 발생조건을 만족하면 네트워크로 연결되는 엔진제어부를 통해 엔진의 출력 토크를 저감 제어하여 드라이브 샤프트에 인가되는 토크를 저감시키는 과정;
    을 포함하는 드라이브 샤프트 보호방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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