KR102245172B1 - 차량 트랜스퍼 케이스의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량의 변속기에 입력되는 입력축과, 상기 입력축에 연결되어 상기 차량의 후륜으로 동력을 인출하는 출력축 및 상기 출력축의 외주면에 구비되어 구동 캠의 회전에 의해 직선으로 왕복 이동되고, 상기 구동 캠의 회전에 따라 유성 기어 세트의 선 기어 또는 유성 캐리어에 치합되는 슬리브를 포함하는 트랜스퍼 케이스(transfer case)의 제어 방법에 있어서, 중립 신호에 따라 상기 슬리브를 상기 유성 캐리어에 치합시키는 단계와, 상기 유성 캐리어에 치합된 상기 슬리브를 상기 선 기어 방향으로 직선 이동시키는 단계 및 상기 구동 캠의 회전 각도가 일정 각도에 도달하기 전에 상기 구동 캠의 회전을 정지시키는 단계를 포함하고, 상기 구동 캠의 회전이 정지되면, 상기 슬리브는 상기 선 기어와 상기 유성 캐리어 사이에 위치되고, 상기 선 기어 또는 상기 유성 캐리어와 치합되지 않는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 케이스의 제어 방법을 제공한다.

Description

차량 트랜스퍼 케이스의 제어 방법{Control Method of Vehicle Transfer Case}

본 발명은 차량 트랜스퍼 케이스 제어 방법에 관한 것으로, 상세하게는 4륜 구동 모드에서 차량 구동 불능시 차량이 중립 상태가 되도록 하여 비상시 차량의 견인이 가능하도록 하는 차량 트랜스퍼 케이스의 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 4륜 구동(4WD; Four Wheel Drive) 방식의 자동차용 동력 전달장치는 연료의 연소 작용에 기초하여 구동력을 발생하는 엔진, 주행 상태에 따라 기어비를 다단으로 조절하는 변속기, 및 변속기를 통해 전달된 구동력을 전륜과 후륜으로 각각 배분하고 또한 고속과 저속의 2단 변속비로 조절하는 일종의 보조 변속기에 해당하는 트랜스퍼 케이스(Transfer case)를 구비한다.

이와 같은 구성의 4륜 구동장치는 트랜스퍼 케이스의 형식, 즉 동력 전달계통의 방식에 따라 선택식 4륜 구동(Part time) 방식과 상시 4륜 구동(Full time) 방식으로 크게 구분할 수 있다. 먼저, 선택식 4륜 구동 방식은 주행 상황에 따른 운전자의 판단으로부터 이루어지는 일련의 조작을 통해 엔진에서 발생된 구동력을 전체 차륜에 대해 선택적으로 제공하는 것이다. 또한, 상시 4륜 구동 방식은 엔진에서 발생된 구동력을 전체 차륜에 대해 항상 제공하는 것으로, 전/후륜의 속도 차이에 기초하여 적절한 구동력의 분배를 도모하게 된다.

종래, 싱크로 타입의 전기식 시프트 트랜스퍼 케이스(EST; Electric Shift Transfer case)는 공개특허공보 제10-2012-0079568호에 개시된 바와 같이, 변속기의 출력축으로부터 제공된 구동력을 후륜에 국한하여 출력하는 2륜 구동 모드(2WD)를 비롯하여, 전륜과 후륜으로 동시에 제공하는 4륜 고속 및 저속구동 모드(4WD High, 4WD Low)로의 전환을 가능하게 한다.

한편 FR 차량의 특성상 구동계 문제로 견인을 해야 하는 경우 2륜 구동 모드(2WD)여야 하며, 만일 4WD 모드라면 상차 견인을 하거나 프로펠러 샤프트를 분리하여 동력 차단 후 구속 견인을 해야 한다. 하지만 ABS 센서 고장과 같은 다른 시스템 문제로 인해 EST 동작 불가 시 차량 견인이 불가능하게 되는 문제점이 있다.

공개특허공보 제10-2012-0079568호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 슬리브 기어가 유성 기어세트의 기어와 치합되지 않는 특정 구간을 이용하여 차량의 중립 상태를 만듬으로써 비상 시 차량 견인이 가능하도록 하는 차량 트랜스퍼 케이스의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량의 변속기에 입력되는 입력축과, 상기 입력축에 연결되어 상기 차량의 후륜으로 동력을 인출하는 출력축 및 상기 출력축의 외주면에 구비되어 구동 캠의 회전에 의해 직선으로 왕복 이동되고, 상기 구동 캠의 회전에 따라 유성 기어 세트의 선 기어 또는 유성 캐리어에 치합되는 슬리브를 포함하는 트랜스퍼 케이스(transfer case)의 제어 방법에 있어서, 중립 신호에 따라 상기 슬리브를 상기 유성 캐리어에 치합시키는 단계와, 상기 유성 캐리어에 치합된 상기 슬리브를 상기 선 기어 방향으로 직선 이동시키는 단계 및 상기 구동 캠의 회전 각도가 일정 각도에 도달하기 전에 상기 구동 캠의 회전을 정지시키는 단계를 포함하고, 상기 구동 캠의 회전이 정지되면, 상기 슬리브는 상기 선 기어와 상기 유성 캐리어 사이에 위치되고, 상기 선 기어 또는 상기 유성 캐리어와 치합되지 않는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 케이스의 제어 방법을 제공한다.

바람직하게는, 상기 슬리브를 상기 선 기어 방향으로 직선 이동시킬 때, 상기 구동 캠의 출력을 낮추는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 구동 캠은 상기 트랜스퍼 케이스 외부의 제어부로부터 신호를 받아 작동하는 구동모터에 의해 회전되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 슬리브가 상기 유성 기어 세트의 선 기어와 치합되면 상기 차량은 2륜 구동 모드(2WD) 또는 4륜 고속 구동모드(4WD High)로 동작되고, 상기 슬리브가 상기 유성 기어 세트의 유성 캐리어와 치합되면 상기 차량은 4륜 저속 구동모드(4WD Low)로 동작되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 4WD 구동 모드에서 슬리브 기어가 유성 기어세트의 기어와 치합되지 않는 특정 구간을 이용하여 중립 상태를 만듬으로써 4WD 구동 모드에서도 비상 시 차량 견인이 가능한 효과가 있다.

도 1은 차량 2WD High, 4WD High 주행모드에서의 트랜스퍼 케이스의 일부를 나타낸 도면이다.
도 2는 차량 4WD Low 주행모드에서의 트랜스퍼 케이스의 일부를 나타낸 도면이다.
도 3은 구동 캠 시프트 그루브 프로파일(Cam shift groove profile)을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스퍼 케이스의 중립 상태시 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 캠의 시프트 각도별 주행 모드 변화를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 차량 2WD High, 4WD High 주행모드에서의 트랜스퍼 케이스(100)의 일부를 나타낸 도면이고, 도 2는 차량 4WD Low 주행모드에서의 트랜스퍼 케이스(100)의 일부를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스퍼 케이스(100, transfer case)는,

차량의 변속기(미도시)에 입력되어 엔진(미도시)의 회전력을 전달받는 입력축(10)과, 입력축(10)에 연결되어 차량의 후륜으로 동력을 인출하는 출력축(20) 및 출력축(20)의 외주면에 구비되어 구동 캠(미도시)의 회전에 의해 직선으로 왕복 이동되고, 구동 캠의 회전에 따라 유성 기어 세트(40)의 선 기어(60) 또는 유성 캐리어(70)에 치합되는 슬리브(30, sleeve)를 포함할 수 있다.

슬리브(30)는 4WD High/4WD Low 주행모드 전환용 슬리브일 수 있고, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 슬리브(30)의 일측은 구동 포크(50)와 결합되며, 구동 캠의 회전에 따라 구동 포크(50)가 작동되어 슬리브(30)를 직선으로 왕복 이동시킬 수 있다. 이 때, 구동 캠은 트랜스퍼 케이스(100) 외부의 제어부(미도시)로부터 신호를 받아 작동하는 구동모터(미도시)에 의해 회전될 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이 슬리브(30)가 유성 기어 세트(40)의 선 기어(60)와 치합되면 차량은 2륜 구동 모드(2WD) 또는 4륜 고속 구동모드(4WD High)로 동작되고, 도 2에 도시된 바와 같이 슬리브(30)가 유성 기어 세트(40)의 유성 캐리어(70)와 치합되면 차량은 4륜 저속 구동모드(4WD Low)로 동작될 수 있다.

도 3은 구동 캠 시프트 그루브 프로파일(Cam shift groove profile)을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스퍼 케이스(100)의 중립 상태시 상태를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 캠의 시프트 각도별 주행 모드 변화를 나타낸 도면이다.

전술한 바와 같이 FR 차량의 특성상 구동계 문제로 견인을 해야 하는 경우 2륜 구동 모드(2WD)여야 하며, 만일 4륜 구동 모드(4WD)라면 상차 견인을 하거나 프로펠러 샤프트를 분리하여 동력 차단 후 구속 견인을 해야 하는데, 차량이 4륜 구동 모드(4WD)인 상태에서 ABS 센서 고장과 같은 다른 시스템 문제로 인해 EST 동작 불가 시 차량 견인이 불가능하게 되는 문제점이 있다.

도 3을 참조하면, 구동 캠의 회전 각도에 따라 슬리브(30)의 변위가 도시되는데, 예를 들어 구동 캠의 회전 각도가 261°일 때, 전술한 유성 기어 세트(40)의 유성 캐리어(70)와 치합되기 시작할 수 있다. 따라서, 챠량의 트랜스퍼 케이스(100)를 중립상태로 변경하기 위해서는 구동 캠이 유성 기어 세트(40)의 유성 캐리어(70) 또는 선 기어(60)와 치합되는 각도 범위 이전에 구동 캠의 회전을 정지시킬 필요가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스퍼 케이스(100)의 제어 방법은, 차량이 4륜 구동 모드(4WD)인 상태에서 ABS 센서 등 다른 제동 시스템이 작동하지 않는 경우에 작동될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스퍼 케이스(100)의 제어 방법은, 트랜스퍼 케이스(100)를 중립상태로 변경하기 위해 트랜스퍼 케이스(100) 외부의 제어부로부터 중립 신호를 입력받고, 중립 신호에 따라 슬리브(30)를 유성 캐리어(70)에 강제적으로 치합시키는 단계와,

유성 캐리어(70)에 치합된 슬리브(30)를 선 기어(60) 방향으로 직선 이동시키는 단계와, 구동 캠의 회전 각도가 일정 각도(선 기어(60)에 치합되기 위해 구동 캠이 회전되어야 하는 최소 각도)에 도달하기 전에 구동 캠의 회전을 정지시키는 단계를 포함할 수 있다.

이 때 구동 캠의 회전은, 제어부가 구동 캠의 회전 각도가 일정 각도에 도달하였음을 감지하면 구동 모터의 회전을 정지시킴으로서 정지될 수 있다. 예를 들어, 구동 모터는 구동 캠의 회전 각도가 도 5에 도시된 ZONE 10 각도 범위에서 ZONE 9 각도 범위로 진입하는 순간 정지될 수 있고, 이에 따라 구동 캠의 회전도 정지될 수 있다.

또한, 슬리브(30)를 선 기어(70) 방향으로 직선 이동시킬 때, 제어부를 통해 구동 캠의 출력을 낮춤으로써(예를 들어 정상 작동 출력의 50%로 제어), 구동 캠의 트랜스퍼 케이스(100)의 중립 상태에 해당되는 각도 범위에 정밀하게 들어갈 수 있도록 제어할 수 있다.

상기 단계에 따라 구동 캠의 회전이 정지되면, 도 4에 도시된 바와 같이 슬리브(30)는 선 기어(60)와 유성 캐리어(70) 사이에 위치될 수 있으며, 슬리브(30)는 선 기어(60) 또는 유성 캐리어(70)와 치합되지 않는다.

그러므로 도 4에 도시된 상태에서, 전술한 트랜스퍼 케이스(100)는 변속기로부터 전달되는 동력을 출력축(20)을 통해 차량의 후륜으로 전달이 불가능한 중립 상태가 될 수 있다.

상기와 같은 구성에 의해 차량이 4륜 구동 모드(4WD)인 상태에서 ABS 센서 등과 같이 다른 제동 시스템이 작동 불능이 되더라도 트랜스퍼 케이스(100)를 중립 상태로 만듬으로써 4WD 구동 모드에서도 비상 시 차량 견인이 가능한 효과가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 트랜스퍼 케이스
10 : 입력축
20 : 출력축
30 : 슬리브
40 : 유성기어세트
50 : 구동 포크
60 : 선기어
70 : 유성 캐리어

Claims (4)

1. 차량의 변속기에 입력되는 입력축과, 상기 입력축에 연결되어 상기 차량의 후륜으로 동력을 인출하는 출력축 및 상기 출력축의 외주면에 구비되어 구동 캠의 회전에 의해 직선으로 왕복 이동되고, 상기 구동 캠의 회전에 따라 유성 기어 세트의 선 기어 또는 유성 캐리어에 치합되는 슬리브를 포함하는 트랜스퍼 케이스(transfer case)의 제어 방법에 있어서,
   중립 신호에 따라 상기 슬리브를 상기 유성 캐리어에 치합시키는 단계;
   상기 유성 캐리어에 치합된 상기 슬리브를 상기 선 기어 방향으로 직선 이동시키는 단계; 및
   상기 구동 캠의 회전 각도가 상기 슬리브가 상기 선 기어에 치합되는 각도에 도달하기 전에 상기 구동 캠의 회전을 정지시키는 단계;를 포함하고,
   상기 구동 캠의 회전이 정지되면, 상기 슬리브는 상기 선 기어와 상기 유성 캐리어 사이에 위치되고, 상기 선 기어 또는 상기 유성 캐리어와 치합되지 않는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 케이스의 제어 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 슬리브를 상기 선 기어 방향으로 직선 이동시킬 때, 상기 구동 캠의 출력을 낮추는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 케이스의 제어 방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 구동 캠은 상기 트랜스퍼 케이스 외부의 제어부로부터 신호를 받아 작동하는 구동모터에 의해 회전되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 케이스의 제어 방법.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 슬리브가 상기 유성 기어 세트의 선 기어와 치합되면 상기 차량은 2륜 구동 모드(2WD) 또는 4륜 고속 구동모드(4WD High)로 동작되고,
   상기 슬리브가 상기 유성 기어 세트의 유성 캐리어와 치합되면 상기 차량은 4륜 저속 구동모드(4WD Low)로 동작되는 것을 특징으로 하는 트랜스퍼 케이스의 제어 방법.
   
   

Images