KR101423428B1 - 4wd차량의 주행모드 전환장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 4WD 차량의 주행모드 전환장치 및 방법에 관한 것으로, 4WD 주행모드에서 코너 선회시 차량에 부착된 센서들로부터 차량속도와 스티어링 휠을 감지하여 자동으로 2WD 주행모드로 전환시키고, 자동 전환이 불가능한 경우에도 경고 램프를 점등시키고 스티어링 휠의 변경 범위를 강제 제어하여 TCB 현상을 방지할 수 있다.

Description

4WD차량의 주행모드 전환장치 및 방법{Apparatus for transferred the running mode of the 4-Wheel-Drive vehicles and Method thereof}
본 발명은 4WD 차량의 주행모드 전환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 4WD 주행모드에서 코너 선회시 차량속도와 스티어링 휠을 감지하여 자동으로 2WD 주행모드로 전환시켜 TCB(Tight Corner Braking) 현상을 방지하는 4WD 차량의 주행모드 전환장치 및 방법에 관한 것이다.
4WD(Wheel-Drive) 차량은 엔진의 구동토크를 주행상황에 따라 전륜 및 후륜으로 적절하게 분배하여 구동시키는 것으로, 눈길이나 빙판길 등의 미끄러운 도로, 모래땅이나 가파른 언덕, 진흙길 등 큰 구동력이 필요로 하는 다양한 노면 상태에 따라 구동 타이어와 도로면의 슬립을 최소화하여 주행 안전성을 제공한다.
파트 타임(Part Time) 4WD는 가장 초기 단계의 4WD로 운전자의 쉬프트 레버 조작에 의하여 2WD 모드와 4WD를 수동으로 변경할 수 있다.
또한, EST(Electric Shift Transfer)는 기계식 파트 타임에 대해 전자식 파트 타임 4WD로, 쉬프트 레버로 2WD와 4WD를 선택하는 것이 아니고 운전석 앞에 있는 버튼을 누르면 전자식으로 2WD와 4WD를 전환해주는 시스템이다.
수동식 레버로 전환하거나 또는 버튼을 눌러 전환하거나 2WD와 4WD를 운전자가 판단하여 전환하는 방식을 통 털어 파트 타임(Part Time) 4WD라고 한다.
이와 같은 파트 타임 4WD는, 4WD 주행모드에서 급격한 코너 선회시 발생하는 TCB 현상을 방지할 수 없다. 여기서, TCB현상이란 포장도로에서 저속 풀턴(FULL TURN) 선회 주행시 멈칫멈칫 거리며 차량의 울컥거림과 이음이 발생하는 현상을 말한다.
대한민국 공개특허공보 공개번호 특1999-004025호에는 4륜 구동차용 풀 타임 4WD 용 트랜스퍼 입, 출력 샤프트구조가 개시되어 있다.
풀 타임(Full Time) 4WD는 파트 타임 4WD에 비해 상시 4WD인 것을 풀타임 4WD라고 한다. 풀타임 4WD는 항시 4WD 상태이고 주행 조건에 따라 앞쪽과 뒤쪽에 대한 구동력 분배를 자동으로 한다.
그러나, 이와 같은 종래의 4WD 차량은 4WD 모드에서 2WD 모드로 자동 전환이 불가능한 경우가 발생할 수 있는데, 이와 같이 4WD 모드에서 2WD 모드로 자동 전환이 불가능한 경우, 별 다른 제어 방법을 제공하지 못하여 코너 선회시 발생하는 TCB 현상을 방지할 수 없는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허공보 공개번호 특1999-004025호(1999년01월15일)
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 4WD 주행모드에서 코너 선회시 차량속도와 스티어링 휠을 감지하여 자동으로 2WD 주행모드로 전환시키고, 자동 전환이 불가능한 경우에도 경고 램프를 점등시키고 스티어링 휠의 변경 범위를 강제 제어하여 TCB 현상을 방지하는 4WD 차량의 주행모드 전환장치 및 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 4WD 차량의 주행모드 전환장치는, 차량속도를 감지하는 차량속도 감지부; 스티어링 휠의 변경 각도를 감지하는 스티어링 휠 감지부; 상기 차량속도 및 스티어링 휠의 변경 각도에 따라 TCB 발생조건인가를 판단하고, 상기 판단 결과, TCB 발생조건인 경우 4WD 주행모드를 2WD 주행모드로 전환하는 제어신호를 출력하며, 2WD 전환이 불가능한 경우 경고 램프를 점등시키고 스티어링 휠의 변경 범위를 강제 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어신호에 따라 4WD 주행모드를 2WD 주행모드로 전환하는 2WD/4WD 구동부; 및 상기 제어부의 제어에 따라 스티어링 휠의 변경 범위를 강제 제어하는 스티어링 휠 제어부를 포함한다.
상기 제어부는; 상기 스티어링 휠 감지부로부터 스티어링 휠의 조작 상태를 감지하여 기준값 이상의 각도가 감지될 경우 상기 스티어링 휠의 강제 제어 모드를 해제할 수 있다.
상기 제어부는; 상기 차량속도 및 스티어링 휠의 변경 각도를 미리 저장된 각각의 기준값과 비교하여 기준값을 초과할 경우에 상기 TCB 발생조건으로 판단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 4WD 차량의 주행모드 전환방법은, 차량속도를 감지하는 단계; 스티어링 휠의 변경 각도를 감지하는 단계; 상기 차량속도 및 스티어링 휠의 변경 각도에 따라 TCB 발생조건인가를 판단하는 단계; 상기 판단 결과, TCB 발생조건인 경우 4WD 주행모드를 2WD 주행모드로 전환하는 단계; 및 상기 단계에서 2WD 전환이 불가능한 경우 경고 램프를 점등시키고 스티어링 휠의 변경 범위를 강제 제어하는 단계;를 포함한다.
상기 스티어링 휠의 조작 상태를 감지하여 기준값 이상의 각도가 감지될 경우 상기 스티어링 휠의 강제 제어 모드를 해제하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 TCB 발생조건인가를 판단하는 단계는; 상기 차량속도 및 스티어링 휠의 변경 각도를 미리 저장된 각각의 기준값과 비교하여 기준값을 초과할 경우에 상기 TCB 발생조건으로 판단할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 4WD 차량의 주행모드 전환장치 및 방법에 의하면, 4WD 주행모드에서 코너 선회시 차량에 부착된 센서들로부터 차량속도와 스티어링 휠을 감지하여 자동으로 2WD 주행모드로 전환시키고, 자동 전환이 불가능한 경우에도 경고 램프를 점등시키고 스티어링 휠의 변경 범위를 강제 제어하여 TCB 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 4WD 차량의 주행모드 전환장치를 나타낸 제어 블록도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 4WD 차량의 주행모드 전환방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명은 다양한 변형 및 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 4WD 차량의 주행모드 전환장치를 나타낸 제어 블록도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 4WD 차량의 주행모드 전환장치는, 차량속도 감지부(10), 스티어링 휠 감지부(20), 제어부(30), 경고 램프(40), 2WD/4WD 구동부(50) 및 스티어링 휠 제어부(60)를 포함한다.
차량속도 감지부(10)는 차량속도를 감지한다.
본 발명의 차량속도 감지부(10)는 자동차의 속도를 측정하기 위한 통상의 차량속도 센서( vehicle speed sensor)가 적용될 수 있다. 
차량속도 센서에는 기계식과 전기식이 있는데 전자는 오직 속도계에만 쓰이는데 대하여 후자는 속도계와 전자장치 양쪽에 사용되고 있다. 기계식에서는 트랜스미션의 출력축의 회전을 플렉시블한 축에 의해 속도계의 구동축까지 전달하여 지침을 움직인다. 전기식에서는 전자 픽업, 홀 소자, 리드 스위치, 자기 저항소자 등을 이용하여 트랜스미션 출력 축의 회전을 검출하고 있다. 위의 센서는 모두 바퀴 속도에 대응한 속도를 검출하고 있어서 바퀴가 록 되거나 슬립하고 있을 경우에는 차체의 속도가 다른 값을 나타낸다. 따라서 최근에는 실제 차체의 속도를 검출하기 위해서 레이저나 초음파를 이용하여 대지(對地)속도를 측정하는 것도 시도되고 있다.
스티어링 휠 감지부(20)는 스티어링 휠의 변경 각도를 감지한다.
본 발명의 스티어링 휠 감지부(20)는 통상의 스티어링 센서(steering sensor)가 적용될 수 있다. 스티어링 센서는 조향 속의 회전 방향과 회전 양을 검출할 수 있다. 이 센서는 조향 축에 압입된 슬릿 판(slot plate)과 칼럼 튜브에 장치된 2∼3조의 포트 인터럽터로 구성된 것과, 컨비 SW에 슬릿 판과 포트 인터럽터가 내장된 것이 있다. 슬릿 판이 회전하여 포트 인터럽터의 빛을 차광하다 말다 하면서 신호를 낸다.
제어부(30)는 차량속도 감지부(10), 스티어링 휠 감지부(20)로부터 감지된 상기 차량속도 및 스티어링 휠의 변경 각도에 따라 TCB 발생조건인가를 판단하고, 상기 판단 결과, TCB 발생조건인 경우 4WD 주행모드를 2WD 주행모드로 전환하는 제어신호를 출력하며, 2WD 전환이 불가능한 경우 경고 램프를 점등시키고 스티어링 휠의 변경 범위를 강제 제어한다.
본 발명의 상기 제어부(30)는 차량을 제어하기 위한 차량 제어 컴퓨터로 저장부를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 차량 제어 컴퓨터는, 주 제어 연산을 담당하는 CPU부, 트레인버스 및 주변기기와 통신하는 통신부, 입출력을 제어하는 입출력부로 구성될 수 있으며, 제어지령 및 자체 프로그램에 의해 차량의 기기와 장치를 제어 및 감시한다.
상기 제어부(30)는; 상기 차량속도 및 스티어링 휠의 변경 각도를 미리 저장된 각각의 기준값과 비교하여 기준값을 초과할 경우에 상기 TCB 발생조건으로 판단할 수 있다.
따라서, 2WD/4WD 구동부(50)는 상기 제어부의 제어신호에 따라 4WD 주행모드를 2WD 주행모드로 자동 전환시킨다.
아울러, 스티어링 휠 제어부(60)는 상기 제어부의 제어에 따라 스티어링 휠의 변경 범위를 강제 제어한다. 이때, 차선을 이탈하지 않는 범위 내에서 선회 각도를 최소화할 수 있도록 스티어링 휠을 자동 제어한다.
한편, 상기 제어부(30)는; 상기 스티어링 휠 감지부(20)로부터 스티어링 휠의 조작 상태를 감지하여 기준값 이상의 각도가 감지될 경우 상기 스티어링 휠의 강제 제어 모드를 해제할 수 있다.
즉, 자동 제어 이상의 각도로 스티어링 휠의 움직임이 감지되면 운전자에 의한 조작으로 간주하는 경우나 자동 변환 조건이 해제에 따라 자동 제어 또한 해제된다.
따라서, 4WD 주행모드에서 코너 선회시 차량에 부착된 센서들로부터 차량속도와 스티어링 휠을 감지하여 자동으로 2WD 주행모드로 전환시키고, 자동 전환이 불가능한 경우에도 경고 램프를 점등시키고 스티어링 휠의 변경 범위를 강제 제어하여 TCB 현상을 방지할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 4WD 차량의 주행모드 전환방법을 나타낸 순서도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 4WD 차량의 주행모드 전환방법은, 먼저, 4WD 모드로 주행하는 상태에서, 차량속도를 감지하는 단계를 수행한다(S101~S102). 이와 함께, 스티어링 휠의 변경 각도를 감지하는 단계를 수행한다(S103).
이후, 상기 차량속도 및 스티어링 휠의 변경 각도에 따라 TCB 발생조건인가를 판단하는 단계를 수행한다(S104).
여기서, 상기 TCB 발생조건인가를 판단하는 단계(S104)는; 상기 차량속도 및 스티어링 휠의 변경 각도를 미리 저장된 각각의 기준값과 비교하여 기준값을 초과할 경우에 상기 TCB 발생조건으로 판단할 수 있다.
이후, 상기 판단 결과, TCB 발생조건인 경우 4WD 주행모드를 2WD 주행모드로 전환하는 단계를 수행한다(S105).
또한, 상기 단계에서 2WD 전환이 불가능한 경우 경고 램프를 점등시키고 스티어링 휠의 변경 범위를 강제 제어하는 단계;를 수행한다(S106~S108).
또한, 상기 스티어링 휠의 조작 상태를 감지하여 기준값 이상의 각도가 감지될 경우 상기 스티어링 휠의 강제 제어 모드를 해제하는 단계를 수행한다(S109~S110).
따라서, 4WD 주행모드에서 코너 선회시 차량에 부착된 센서들로부터 차량속도와 스티어링 휠을 감지하여 자동으로 2WD 주행모드로 전환시키고, 자동 전환이 불가능한 경우에도 경고 램프를 점등시키고 스티어링 휠의 변경 범위를 강제 제어하여 TCB 현상을 방지할 수 있다.
본 명세서에 기재된 본 발명의 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 관한 것이고, 발명의 기술적 사상을 모두 포괄하는 것은 아니므로, 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 권리범위 내에 있게 된다.
10 : 차량속도 감지부 20 : 스티어링 휠 감지부
30 : 제어부 40 : 경고 램프
50 : 2WD/4WD 구동부 60 : 스티어링 휠 제어부

Claims (6)

  1. 차량속도를 감지하는 차량속도 감지부;
    스티어링 휠의 변경 각도를 감지하는 스티어링 휠 감지부;
    상기 차량속도 및 스티어링 휠의 변경 각도에 따라 TCB 발생조건인가를 판단하고, 상기 판단 결과, TCB 발생조건인 경우 4WD 주행모드를 2WD 주행모드로 전환하는 제어신호를 출력하며, 2WD 전환이 불가능한 경우 경고 램프를 점등시키고 스티어링 휠의 변경 범위를 강제 제어하는 제어부;
    상기 제어부의 제어신호에 따라 4WD 주행모드를 2WD 주행모드로 전환하는 2WD/4WD 구동부; 및
    상기 제어부의 제어에 따라 스티어링 휠의 변경 범위를 강제 제어하는 스티어링 휠 제어부;
    를 포함하는 4WD 차량의 주행모드 전환장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는;
    상기 스티어링 휠 감지부로부터 스티어링 휠의 조작 상태를 감지하여 기준값 이상의 각도가 감지될 경우 상기 스티어링 휠의 강제 제어 모드를 해제하는 4WD 차량의 주행모드 전환장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는;
    상기 차량속도 및 스티어링 휠의 변경 각도를 미리 저장된 각각의 기준값과 비교하여 기준값을 초과할 경우에 상기 TCB 발생조건으로 판단하는 4WD 차량의 주행모드 전환장치.
  4. 차량속도를 감지하는 단계;
    스티어링 휠의 변경 각도를 감지하는 단계;
    상기 차량속도 및 스티어링 휠의 변경 각도에 따라 TCB 발생조건인가를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과, TCB 발생조건인 경우 4WD 주행모드를 2WD 주행모드로 전환하는 단계; 및
    상기 단계에서 2WD 전환이 불가능한 경우 경고 램프를 점등시키고 스티어링 휠의 변경 범위를 강제 제어하는 단계;
    를 포함하는 4WD 차량의 주행모드 전환방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 스티어링 휠의 조작 상태를 감지하여 기준값 이상의 각도가 감지될 경우 상기 스티어링 휠의 강제 제어 모드를 해제하는 단계를 더 포함하는 4WD 차량의 주행모드 전환방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 TCB 발생조건인가를 판단하는 단계는;
    상기 차량속도 및 스티어링 휠의 변경 각도를 미리 저장된 각각의 기준값과 비교하여 기준값을 초과할 경우에 상기 TCB 발생조건으로 판단하는 4WD 차량의 주행모드 전환방법.
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