KR102251702B1 - 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법 및 시스템 - Google Patents

사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법 및 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102251702B1
KR102251702B1 KR1020200019867A KR20200019867A KR102251702B1 KR 102251702 B1 KR102251702 B1 KR 102251702B1 KR 1020200019867 A KR1020200019867 A KR 1020200019867A KR 20200019867 A KR20200019867 A KR 20200019867A KR 102251702 B1 KR102251702 B1 KR 102251702B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sleeve
fastening
wheel drive
clutch gear
fastened
Prior art date
Application number
KR1020200019867A
Other languages
English (en)
Inventor
이한빛
Original Assignee
현대위아(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대위아(주) filed Critical 현대위아(주)
Priority to KR1020200019867A priority Critical patent/KR102251702B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102251702B1 publication Critical patent/KR102251702B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/119—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of all-wheel-driveline means, e.g. transfer gears or clutches for dividing torque between front and rear axle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/34—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/02—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of driveline clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/182—Selecting between different operative modes, e.g. comfort and performance modes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
    • B60W50/08—Interaction between the driver and the control system
    • B60W50/14—Means for informing the driver, warning the driver or prompting a driver intervention
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2300/00—Indexing codes relating to the type of vehicle
    • B60W2300/18—Four-wheel drive vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2300/00—Purposes or special features of road vehicle drive control systems
    • B60Y2300/18—Propelling the vehicle
    • B60Y2300/182—Selecting between different operative modes, e.g. comfort and performance modes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/82—Four wheel drive systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Arrangement And Mounting Of Devices That Control Transmission Of Motive Force (AREA)

Abstract

본 발명은 2륜구동모드에서 4륜구동모드로 전환 명령시, 슬리브의 초기위치에서 클러치기어에 체결되는 방향으로 슬리브를 이동시키는 과정에서 슬리브가 체결직전위치에 도달시 클러치기어에 체결되는 체결방향으로 슬리브를 전류제어하여 이동시키고, 전류제어 과정에서 슬리브의 위치가 변화하여 체결가능범위 내에 위치시 클러치기어에 체결되는 체결방향으로 슬리브를 속도제어하여 이동시키며, 슬리브가 클러치기어에 체결되는 방향 끝부분에 도달시, 슬리브의 위치를 체결위치로 이동시켜 슬리브의 체결을 완료하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법 및 시스템이 소개된다.

Description

사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING DISCONNECTER OF FOUR-WHEEL DRIVE SYSTEM}
본 발명은 슬리브의 이동량 제어를 통해 구동모드를 전환하여 체결작동의 신뢰도를 향상시키고, 모드 전환과정에서 발생 가능한 부품 손상 및 소음 발생 원인을 감소시키는 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법 및 시스템에 관한 것이다.
차량의 사륜구동(Four Wheel Drive : 4WD)시스템은 전/후 차축이 모두 구동되는 방식으로, 1개의 차축만 상시 구동시키고 나머지 차축은 필요한 경우에만 구동력을 전달하는 절환식 총륜구동과, 모든 차륜이 기관의 구동력에 의해 상시 구동되는 상시 총륜구동으로 구분이 된다.
그리고, 4륜구동모드에서는 차량의 주행상태를 반영하는 정보에 따라 제어명령값이 결정되고, 결정된 제어명령값에 의해 전륜 및 후륜으로 전달되는 구동력이 배분되어 결정이 된다.
아울러, 전륜 구동(FF) 차량에서 4륜구동모드를 구현하기 위한 장치로서, 엔진 및 변속기의 구동력을 후륜으로 전달시키는 PTU(Power Transfer Unit)와, PTU에 의해 전달되는 구동력을 자동 제어하여 후륜에 적절하게 분배하는 커플링이 설치될 수 있고, 이 장치들을 제어하여 4륜구동모드를 구현할 수 있게 된다.
한편, 도 1은 차량의 후륜 동력전달부에서 2륜구동모드와 4륜구동모드를 전환하는 디스커넥터장치로서, 모터의 작동을 통해 클러치포크(1)를 축방향으로 움직이면 슬리브(2)가 이동된다. 이에, 슬리브(2)의 이동에 따라 슬리브의 기어치가 클러치기어(3)에 치합되어 허브기어(4)와 클러치기어(3)에 함께 체결되는 상태가 되면, 2륜구동모드에서 4륜구동모드로 전환된다.
이때에, 슬리브와 클러치기어 간의 체결과정에서 회전속도가 다른 두 기어를 연결하기 위해 스프링 구조가 적용될 수 있다.
예컨대, 액추에이터의 작동을 통해 슬리브를 클러치기어에 체결시, 슬리브의 기어치와 클러치기어의 기어치 간의 위치 오류에 의해 블록킹이 발생하는 경우, 슬리브를 클러치기어를 향해 미는 방향으로 스프링이 예압되고, 이어서 두 기어치 간의 속도차에 의해 블록킹이 해제되는 순간 스프링의 예압에 의해 슬리브가 클러치기어에 체결된다.
다만, 스프링의 예압에 의해 슬리브가 빠르게 이동하여 클러치기어에 부딪혀 강한 충격력과 충격소음이 발생하게 되고, 또한 블록킹 상황에서도 스프링 예압에 의해 지속적으로 슬리브와 클러치기어의 마찰이 일어나므로 기어의 마모가 발생하는 문제가 있다.
또한, 이 같은 스프링의 예압으로 인해 사륜 및 2륜구동모드로의 전환 명령 시점과, 실제 전환 작동이 이루어지는 시점 간의 시간 딜레이가 발생하게 되는 문제도 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-1787261 B KR 10-2014-0013414 A KR 10-2016-0038333 A KR 10-1820437 B
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 슬리브의 이동량 제어를 통해 구동모드를 전환하여 체결작동의 신뢰도를 향상시키고, 모드 전환과정에서 발생 가능한 부품 손상 및 소음 발생 원인을 감소시키는 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법 및 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 액추에이터모터의 작동을 통해 클러치기어에 체결되는 방향으로 슬리브를 이동하거나 클러치기어에서 해제되는 방향으로 슬리브를 이동하여 2륜구동모드와 4륜구동모드를 상호 전환하는 사륜구동 차량의 디스커넥터장치로서, 컨트롤러가, 2륜구동모드에서 4륜구동모드로 전환 명령시, 슬리브의 초기위치에서 클러치기어에 체결되는 방향으로 슬리브가 이동이 되도록 제어하는 초기이동단계; 컨트롤러가, 슬리브가 클러치기어에 체결되기 직전인 체결직전위치에 도달시, 클러치기어에 체결되는 체결방향으로 슬리브를 전류제어하여 이동시키는 체결시작단계; 컨트롤러가, 상기 전류제어 과정에서 슬리브의 위치가 변화함에 따라 체결직전위치에서 클러치기어의 체결방향에 위치한 체결가능범위 내에 위치하는 경우, 클러치기어에 체결되는 체결방향으로 슬리브를 속도제어하여 이동시키는 실체결단계; 및 컨트롤러가, 상기 슬리브가 클러치기어에 체결되는 체결방향 끝부분에 도달시, 슬리브의 위치를 체결방향과 반대되는 해제방향으로 이격된 체결위치로 이동시켜 슬리브의 체결을 완료하는 체결완료단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 초기이동단계에서, 슬리브가 체결직전위치에 도달하여 멈추도록 위치제어할 수 있다.
상기 초기이동단계에서, 모드 전환 명령 이 후 슬리브가 이동하기까지 소요된 응답시작시간이 기준시간 이내인지 더 판단하고; 응답시작시간이 기준시간 이내인 경우, 슬리브의 체결오류 발생을 경고할 수 있다.
상기 체결시작단계에 의한 전류제어 과정에서 슬리브의 위치가 기준시간 이상 변화가 없는 경우, 체결실패횟수를 카운팅하고; 체결실패횟수가 소정횟수 이하시, 전류제어를 재실시하며; 체결실패횟수가 소정횟수 초과시, 슬리브를 초기위치로 이동시킨 후 슬리브의 체결이 실패했음을 경고할 수 있다.
상기 체결완료단계에서는, 슬리브의 현재 위치가 체결위치를 포함하는 체결위치범위 내에 위치하는지 판단하고; 슬리브의 현재 위치가 체결위치범위 내에 포함되지 않은 경우, 모드전환 명령 이 후 슬리브가 현재 위치에 도달하기까지 소요된 응답작동시간이 기준시간을 초과하는지 더 판단하며; 응답작동시간이 기준시간 초과시, 슬리브의 체결오류 발생을 경고할 수 있다.
차량의 이그니션 온시, 속도제어를 통해 슬리브가 클러치기어에서 해제되는 방향으로 이동시키는 위치학습시작단계; 상기 슬리브가 클러치기어에서 해제되는 방향의 끝부분에 도달시, 슬리브의 위치를 초기위치로 이동하여 슬리브의 초기위치를 학습하는 위치학습단계;를 포함할 수 있다.
상기 위치학습단계에서는, 슬리브의 현재 위치가 초기위치를 포함하는 초기위치범위 내에 위치하는지 판단하고; 슬리브의 현재 위치가 초기위치범위 내에 위치하지 않는 경우, 슬리브의 위치를 재학습하며; 위치학습횟수가 소정횟수 초과시, 슬리브의 초기위치 학습이 실패했음을 경고할 수 있다.
상기 체결완료단계 이 후, 4륜구동모드에서 2륜구동모드로 전환 명령시, 클러치기어에서 해제되는 방향으로 슬리브를 이동시키는 해제단계: 상기 슬리브가 클러치기어에서 해제되는 해제방향 끝부분에 도달시, 슬리브의 위치를 해제방향 끝부분에서 체결방향으로 소정간격 이격된 초기위치로 이동하여 슬리브의 해제를 완료하는 해제완료단계;를 포함할 수 있다.
상기 해제단계에서, 슬리브가 클러치기어에서 해제되는 과정에서 체결가능범위를 통과하여 벗어나는 경우, 클러치기어에서 해제되는 해제방향으로 슬리브를 속도제어하여 이동시킬 수 있다.
상기 해제단계에서, 모드 전환 명령 이 후 슬리브가 이동하기까지 소요된 응답시작시간이 기준시간 이하인지 더 판단하고; 응답시작시간이 기준시간 초과인 경우, 슬리브의 해제가 실패했음을 경고할 수 있다.
본 발명의 구성은, 액추에이터모터의 작동을 통해 클러치기어에 체결되는 방향으로 슬리브를 이동하거나 클러치기어에서 해제되는 방향으로 슬리브를 이동하여 2륜구동모드와 4륜구동모드를 상호 전환하는 사륜구동 차량의 디스커넥터장치로서, 슬리브의 현재 위치를 검출하는 위치판단부; 2륜구동모드에서 4륜구동모드로 전환시, 슬리브의 초기위치에서 슬리브가 클러치기어에 체결되기 직전인 체결직전위치로 이동하도록 위치제어하는 위치제어기; 슬리브가 체결직전위치에 도달하는 경우, 슬리브가 클러치기어에 체결되는 방향으로 이동하도록 전류제어하는 전류제어기; 상기 전류제어과정에서 슬리브의 위치가 변화함에 따라 체결직전위치에서 클러치기어의 체결방향에 위치한 체결가능범위 내에 위치하는 경우, 슬리브가 클러치기어에 체결되는 방향으로 이동하도록 속도제어하는 속도제어기;를 포함하고, 상기 위치제어기에서는 상기 슬리브가 클러치기어에 체결되는 체결방향 끝부분에 도달시, 슬리브의 위치를 체결방향과 반대되는 해제방향으로 이격된 체결위치로 이동시켜 슬리브의 체결을 완료하는 것을 특징으로 하는 할 수 있다.
상기 위치제어기는 슬리브가 체결직전위치에 도달하여 멈추도록 제어할 수 있다.
상기 모드 전환 명령 이 후 슬리브가 이동하는데 소요된 시간을 검출하여 검출된 시간이 기준시간을 만족하는지 판단하는 응답성판단부;를 포함할 수 있다.
차량의 이그니션 온시, 전류제어기 또는 속도제어기를 통해 슬리브가 클러치기어에서 해제되는 방향의 끝부분으로 이동시킨 후, 슬리브의 위치를 초기위치로 이동하여 슬리브의 초기위치를 학습하는 위치학습부;를 포함할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 2륜구동모드와 4륜구동모드의 전환 작동시, 액추에이터모터의 위치, 전류, 속도제어를 통해 슬리브의 이동량을 적절하게 제어하면서 구동모드를 전환함으로써, 4륜구동모드 전환과정에서 발생하는 슬리브와 클러치기어 간의 타격 및 충격소음 등을 저감시키고, 슬리브 및 구동부품의 파손위험을 감소시키게 되는바, 구동모드 전환작동의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
더불어, 슬리브의 이동범위 내에서 끝부분의 위치 확인을 통해 슬리브의 초기위치를 검출함으로써, 별도의 센서 없이도 슬리브의 절대위치를 검출할 수 있고, 또한 구동모드 전환 작동의 응답성을 확보하는 효과도 있다.
도 1은 사륜구동 차량용 디스커넥터장치를 예시한 도면.
도 2는 본 발명에 적용 가능한 디스커넥터장치의 단면구조를 도시한 도면.
도 3은 도 2의 디스커넥터장치를 이용하여 2륜구동모드에서 4륜구동모드로 전환되는 작동구조를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 디스커넥터장치 제어시스템의 구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 슬리브의 총 이동범위 내에서 구간별로 설정된 주요위치를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 디스커넥터장치의 슬리브 초기위치 학습과정을 도시한 플로우차트.
도 7은 본 발명의 디스커넥터장치에 의해 2륜구동모드에서 4륜구동모드로 전환하는 제어과정을 나타낸 플로우차트.
도 8은 본 발명의 디스커넥터장치에 의해 4륜구동모드에서 2륜구동모드로 전환하는 제어과정을 나타낸 플로우차트.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시 된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 본 발명의 사륜구동 차량용 디스커넥터장치는, 사륜구동 차량의 e-axle 시스템에 적용될 수 있는 것으로, 2륜구동모드와 4륜구동모드로 구동모드를 전환하는 장치이다.
도 2는 본 발명에 적용 가능한 디스커넥터장치의 단면구조를 도시한 도면이고, 도 3은 디스커넥터장치를 이용하여 2륜구동모드에서 4륜구동모드로 전환하는 작동해제시작단계를 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, BLDC모터로 이루어진 액추에이터모터(10)가 볼스크류(12)를 통해 클러치포크(20)와 연결되고, 클러치포크(20)가 슬리브(30)의 외주면 일부를 감싸는 형상으로 결합된다.
그리고, 상기 슬리브(30)의 내주면에 슬리브(30) 기어치가 형성되고, 슬리브(30)의 기어치가 허브기어(50)의 외주면에 스플라인 구조로 결합되어 축방향을 따라 이동된다.
또한, 상기 허브기어(50)와 동축 상에 클러치기어(40)가 상대 회전 가능하게 구비되고, 클러치기어(40)의 기어치가 허브기어(50)의 기어치와 동일 위상을 갖도록 형성되어 슬리브(30)의 기어치가 클러치기어(40)의 기어치에 치합 결합될 수 있다.
이 같은 구조에 따라, 2륜구동모드에서 4륜구동모드로 전환하는 작동관계를 살펴보면, 먼저 2륜구동모드에서는 슬리브(30)가 허브기어(50) 상에만 치합된 위치에 있게 된다.
이 해제시작단계에서 4륜구동모드로 전환하는 경우, 액추에이터모터(10)가 작동되어 볼스크류(12) 구조를 통해 클러치포크(20)가 클러치기어(40)를 향해 이동되고, 클러치포크(20)와 함께 슬리브(30)도 이동된다.
이에, 슬리브(30)의 기어치가 허브기어(50)에 치합되어 있는 해제시작단계에서 클러치기어(40)에도 스플라인 결합구조로 치합됨으로써, 허브기어(50)와 클러치기어(40)의 회전이 슬리브(30)에 의해 동기 회전되어 4륜구동모드를 구현할 수 있게 된다.
참고로, 4륜구동모드에서 2륜구동모드로 전환하는 경우, 액추에이터모터(10)를 작동하여 클러치포크(20)를 허브기어(50) 방향으로 이동하게 되면, 슬리브(30)의 기어치가 클러치기어(40)로부터 체결 해제되면서 2륜구동모드를 구현할 수 있게 된다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어시스템 구성도로서, 위치판단부(110)와, 위치제어기(120)와, 전류제어기(130) 및 속도제어기(140)를 포함하여 구성이 된다. 이들 구성요소들은 컨트롤러(100) 내에 포함되어 구성이 되거나, 각 구성요소들이 개별적인 칩 형태의 컨트롤러(100)를 이루어 구현될 수도 있다.
즉, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 컨트롤러(100)는 차량의 다양한 구성 요소의 동작을 제어하도록 구성된 알고리즘 또는 상기 알고리즘을 재생하는 소프트웨어 명령어에 관한 데이터를 저장하도록 구성된 비휘발성 메모리(도시되지 않음) 및 해당 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 이하에 설명되는 동작을 수행하도록 구성된 프로세서(도시되지 않음)를 통해 구현될 수 있다. 여기서, 메모리 및 프로세서는 개별 칩으로 구현될 수 있다. 대안적으로는, 메모리 및 프로세서는 서로 통합된 단일 칩으로 구현될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 프로세서의 형태를 취할 수 있다.
한편, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어시스템 구성을 살펴보면, 먼저 위치판단부(110)에서는 슬리브(30)의 현재 위치를 검출 및 판단할 수 있다.
바람직하게는, 차량의 이그니션 온시, 액추에이터모터(10)를 작동하여 슬리브(30)를 허브기어(50) 측의 끝부분, 즉 슬리브(30)가 클러치기어(40)에서 해제되는 방향의 끝부분을 확인할 수 있고, 이를 통해 액추에이터모터(10)의 작동에 따라 슬리브(30)가 이동하게 되면 슬리브(30)의 이동거리를 환산하여 슬리브(30)의 현재 위치(절대 위치)를 검출 및 판단할 수 있다.
또한, 상기 위치판단부(110)에는 후술하는 슬리브(30)의 초기위치와, 슬리브(30)의 체결직전위치와, 슬리브(30)의 체결가능범위 및 슬리브(30)의 체결위치가 미리 저장될 수 있고, 이에 기저장된 위치들과 위치판단부(110)에서 판단된 슬리브(30)의 현재 위치를 비교하여 슬리브(30)의 위치가 정상인지 판단할 수 있다.
위치제어기(120)는, 2륜구동모드에서 4륜구동모드로 전환시, 슬리브(30)의 초기위치에서 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 체결되기 직전인 체결직전위치로 이동하도록 액추에이터모터(10)를 위치제어한다.
특히, 상기 위치제어기(120)에 의한 위치 제어를 통해 슬리브(30)가 체결직전위치에 도달하여 멈추도록 제어함으로써, 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 체결되는 과정에서 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 부딪히는 충격과 충격소음을 저감시킬 수 있게 된다.
예컨대, 슬리브(30)의 목표위치가 체결직전위치로 설정된 경우, 액추에이터모터(10)의 위치를 측정하는 홀센서 또는 엔코더 등을 통해 슬리브(30)의 현재 위치를 검출하고, 현재 위치가 체결직전위치에 수렴이 되하도록 액추에이터모터(10)를 피드백 제어하게 된다.
아울러, 상기 위치제어기(120)는 상기 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 체결되는 체결방향 끝부분에 도달시, 슬리브(30)의 위치를 체결방향과 반대되는 해제방향으로 소정간격 이격된 체결위치로 이동시켜 슬리브(30)의 체결을 완료하도록 제어할 수 있다.
여기서, 상기 체결방향 끝부분은 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 체결되는 한쪽 축방향으로 최대한 이동된 위치이고, 해제방향 끝부분은 슬리브(30)가 클러치기어(40)에서 해제되는 반대쪽 축방향으로 최대한 이동된 위치이다.
그리고, 체결위치는 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 체결된 해제시작단계에서 체결방향 끝부분과 소정간격 이격된 위치이다.
전류제어기(130)는, 슬리브(30)가 체결직전위치에 도달하는 경우, 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 체결되는 방향으로 이동하도록 액추에이터모터(10)를 전류제어한다.
예컨대, 액추에이터모터(10)의 작동을 위한 목표전류가 설정되면, 전류센서 등을 통해 액추에이터모터(10)에 흐르는 전류를 측정하고, 측정된 전류가 설정된 목표전류를 추종하도록 액추에이터모터(10)를 피드백 제어한다.
속도제어기(140)는, 상기 전류제어과정에서 슬리브(30)의 위치가 변화함에 따라 체결직전위치에서 클러치기어(40)의 체결방향에 위치한 체결가능범위 내에 위치하는 경우, 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 체결되는 방향으로 이동하도록 액추에이터모터(10)를 속도제어한다.
예컨대, 액추에이터모터(10)의 작동을 위한 목표속도가 설정되면, 홀센서 또는 엔코더 등을 통해 액추에이터의 회전속도를 측정하고, 측정된 회전속도가 설정된 목표속도를 추종하도록 액추에이터모터(10)를 피드백 제어한다.
즉, 상기한 구성에 따르면, 본 발명은 2륜구동모드에서 4륜구동모드로 전환시, 액추에이터모터(10)의 위치, 전류, 속도제어를 통해 슬리브(30)의 이동량을 적절하게 제어하면서 구동모드를 전환함으로써, 4륜구동모드 전환과정에서 발생하는 슬리브(30)와 클러치기어(40) 간의 타격 및 충격소음 등을 저감시키고, 부품의 파손위험을 감소시키게 되는바, 구동모드 전환작동의 신뢰성을 향상시키게 된다.
아울러, 본 발명은 상기 모드 전환 명령 이 후 슬리브(30)가 이동하는데 소요된 시간을 검출하여 검출된 시간이 기준시간을 만족하는지 판단하는 응답성판단부(150)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 응답성판단부(150)는 클러스터 등의 디스플레이부와 연결되어 응답성판단부(150)의 판단 결과를 운전자에게 경고할 수 있다.
즉, 상기 응답성판단부(150)의 판단 결과, 슬리브(30)의 작동시간이 설정된 기준시간 조건을 만족하지 못하는 경우 디스플레이부를 통해 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 체결실패되었거나, 체결오류가 발생했음을 경고할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법은, 컨트롤러(100)의 제어작동을 통해 구현될 수 있는 것으로, 초기이동단계와, 체결시작단계와, 실체결단계 및 체결완료단계를 포함하여 구성이 된다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 초기이동단계에서는, 컨트롤러(100)가 2륜구동모드에서 4륜구동모드로 전환 명령시, 슬리브(30)의 초기위치에서 클러치기어(40)에 체결되는 방향으로 슬리브(30)가 이동이 되도록 제어한다.
체결시작단계에서는, 컨트롤러(100)가 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 체결되기 직전인 체결직전위치에 도달시, 클러치기어(40)에 체결되는 체결방향으로 슬리브(30)를 전류제어하여 이동시킨다.
실체결단계에서는, 컨트롤러(100)가 상기 전류제어 과정에서 슬리브(30)의 위치가 변화함에 따라 체결직전위치에서 클러치기어(40)의 체결방향에 위치한 체결가능범위 내에 위치하는 경우, 클러치기어(40)에 체결되는 체결방향으로 슬리브(30)를 속도제어하여 이동시킨다.
여기서, 상기 체결가능범위는 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 체결되기 시작하는 지점에서부터 체결방향으로 소정거리 이격된 지점까지의 범위일 수 있다.
체결완료단계에서는, 컨트롤러(100)가 상기 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 체결되는 체결방향 끝부분에 도달시, 슬리브(30)의 위치를 체결방향과 반대되는 해제방향으로 이격된 체결위치로 이동시켜 슬리브(30)의 체결을 완료할 수 있다.
여기서, 상기 슬리브(30)가 체결방향 끝부분에 도달했는지 여부를 판단하는 방법으로는, 슬리브(30)의 속도측정값이 속도기준값보다 작거나, 슬리브(30)의 전류측정값이 전류명령값보다 큰 경우, 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 체결되는 방향의 끝부분에 도달한 것으로 판단할 수 있다.
즉, 2륜구동모드에서 4륜구동모드로 전환시, 전환명령 초기에는 위치제어를 통해 슬리브(30)를 원하는 위치에 정확하게 도달하도록 제어하고, 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 체결되기 시작하는 시점에서는 전류제어를 통해 기어 간 체결을 시도함으로써, 블로킹 등에 의해 기어의 체결이 일시적으로 실패하는 상황에서 빠르게 재체결을 시도하는바, 슬리브(30)와 클러치기어(40) 간의 체결 신뢰도를 높이는 것은 물론, 기존 스프링에 의한 체결 충격 발생을 제거하게 된다.
또한, 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 체결이 시작된 후에는 속도제어를 통해 슬리브(30)를 체결함으로써, 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 체결되는 속도를 향상시키게 되고, 이에 2륜구동모드에서 4륜구동모드로의 전환작용이 신속하게 이루어질 수 있게 된다.
더불어, 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 체결된 상태에서는 슬리브(30)의 위치를 체결방향 끝부분에서 해제방향을 향해 소정간격 이격된 체결위치에 위치하도록 제어함으로써, 슬리브(30)가 체결방향 끝부분에 위치한 클러치기어(40)에 밀착된 상태를 유지하는 것을 방지하여 슬리브(30)의 마모를 방지하게 된다.
아울러, 본 발명의 초기이동단계에서는, 슬리브(30)가 체결직전위치에 도달하여 멈추도록 위치제어할 수 있다.
즉, 초기위치에 위치한 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 체결되는 과정에서, 클러치기어(40)에 체결되기 직전에 일시적으로 멈춘 후에 체결함으로써, 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 부딪히는 충격력을 저감하고, 그에 따른 충격소음도 저감할 수 있게 된다.
더불어, 본 발명은 상기 초기이동단계에서, 응답성판단부(150)가 모드 전환 명령 이 후 슬리브(30)가 이동하기까지 소요된 응답시작시간이 기준시간 이내인지 더 판단한다.
이에, 응답시작시간이 기준시간 이내인 경우, 슬리브(30)의 체결오류 발생을 경고할 수 있다.
즉, 2륜구동모드에서 4륜구동모드로의 전환 명령시, 슬리브(30)가 기준시간 이내에 이동하지 못하는 경우, 슬리브(30)의 응답성 스펙 시간을 만족하지 못하는 것으로 판단하여 슬리브(30)의 체결오류가 발생했음을 디스플레이부를 통해 경고할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 체결시작단계에 의한 전류제어 과정에서 슬리브(30)의 위치가 기준시간 이상 변화가 없는 경우, 체결실패횟수를 카운팅한다.
이에, 카운팅된 체결실패횟수가 소정횟수 이하시, 전류제어기(130)를 이용하여 전류제어를 재실시하고, 반면 카운팅된 체결실패횟수가 소정횟수 초과시, 슬리브(30)를 초기위치로 이동시킨 후 슬리브(30)의 체결이 실패했음을 경고할 수 있다.
즉, 체결직전위치에서 액추에이터모터(10)의 전류제어를 통해 클러치기어(40)에 체결되는 방향으로 슬리브(30)에 토크 인가시, 슬리브(30)의 기어치가 클러치기어(40)의 기어치에 걸려지는 블로킹현상 등이 발생하게 되면, 슬리브(30)의 위치가 변하지 않게 된다.
이에 슬리브(30)의 위치가 일정시간 이상 변하지 않는 경우, 카운팅된 체결실패횟수에 따라 전류제어를 해제하고 다시 전류제어를 실시하거나, 또는 슬리브(30)의 체결이 실패했음을 디스플레이부를 통해 경고하게 된다.
계속해서, 상기 체결완료단계에서는, 슬리브(30)의 현재 위치가 체결위치를 포함하는 체결위치범위 내에 위치하는지 판단한다. 여기서, 체결위치범위는 체결위치를 기준으로 체결방향과 해제방향으로 소정의 공차를 포함하는 범위이다.
이에, 슬리브(30)의 현재 위치가 체결위치범위 내에 포함되지 않은 경우, 모드전환 명령 이 후 슬리브(30)가 현재 위치에 도달하기까지 소요된 응답작동시간이 기준시간을 초과하는지 더 판단하고, 응답작동시간이 기준시간 초과시, 슬리브(30)의 체결오류 발생을 경고할 수 있다.
즉, 2륜구동모드에서 4륜구동모드로의 전환 명령시, 슬리브(30)가 초기위치에서 체결위치에 이동하기까지 시간이 기준시간을 초과하는 경우, 슬리브(30)의 응답성 스펙 시간을 만족하지 못하는 것으로 판단하여 슬리브(30)의 체결오류가 발생했음을 디스플레이부를 통해 경고할 수 있다.
한편, 본 발명은 2륜구동모드에서 4륜구동모드로의 전환작동 이전에, 슬리브(30)의 위치를 학습하여 슬리브(30)의 현재위치를 확보할 수 있고, 이는 위치학습시작단계와, 위치학습단계를 거쳐 구현할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 먼저 위치학습시작단계에서는 차량의 이그니션 온시, 속도제어를 통해 슬리브(30)가 클러치기어(40)에서 해제되는 방향으로 이동시킨다.
그리고, 위치학습단계에서는, 상기 슬리브(30)가 클러치기어(40)에서 해제되는 방향의 끝부분에 도달시, 슬리브(30)의 위치를 초기위치로 이동하여 슬리브(30)의 초기위치를 학습하게 된다.
여기서, 상기 슬리브(30)가 클러치기어(40)에서 해제되는 방향 끝부분에 도달했는지 여부를 판단하는 방법으로는, 슬리브(30)의 속도측정값이 속도기준값보다 작거나, 슬리브(30)의 전류측정값이 전류명령값보다 큰 경우, 슬리브(30)가 클러치기어(40)에서 해제되는 방향의 끝부분에 도달한 것으로 판단할 수 있다.
즉, 차량의 시동시, 액추에이터모터(10)를 작동하여 슬리브(30)를 허브기어(50) 측의 끝부분까지 이동시켜 해제방향의 끝부분을 확인 후에, 초기위치로 이동시키게 된다. 이에, 슬리브(30)가 해제방향 끝부분에서 초기위치까지 이동하는 과정에서 슬리브(30)의 이동거리를 환산함으로써, 슬리브(30)의 현재 위치(절대 위치)를 검출할 수 있게 되는바, 슬리브(30)의 초기위치를 학습할 수 있게 된다.
아울러, 상기 위치학습단계에서는, 슬리브(30)의 현재 위치가 초기위치를 포함하는 초기위치범위 내에 위치하는지 판단한다.
판단 결과, 슬리브(30)의 현재 위치가 초기위치범위 내에 위치하지 않는 경우, 슬리브(30)의 초기위치를 재학습하고, 반면 위치학습횟수가 소정횟수 초과시, 슬리브(30)의 초기위치 학습이 실패했음을 경고할 수 있다.
즉, 액추에이터모터(10)의 위치제어를 통해 슬리브(30)가 초기위치에 위치하지 못하는 경우, 슬리브(30)의 초기위치 학습횟수를 카운트하고, 카운트된 위치학습횟수에 따라 초기위치 학습을 재실시하거나, 또는 슬리브(30)의 초기위치 학습이 실패했음을 디스플레이부를 통해 경고하게 된다.
한편, 본 발명은 4륜구동모드에서 2륜구동모드로 전환 명령시, 위치제어 및 속도제어 등을 통해 4륜구동모드를 해제할 수 있고, 이는 해제단계와, 해제완료단계를 거쳐 구현할 수 있다.
도 5 및 도 8을 참조하면, 해제단계에서는 상기 체결완료단계 이 후, 4륜구동모드에서 2륜구동모드로 전환 명령시, 클러치기어(40)에서 해제되는 방향으로 슬리브(30)를 이동시킨다.
해제완료단계에서는, 상기 슬리브(30)가 클러치기어(40)에서 해제되는 해제방향 끝부분에 도달시, 슬리브(30)의 위치를 해제방향 끝부분에서 체결방향으로 소정간격 이격된 초기위치로 이동하여 슬리브(30)의 해제를 완료시킬 수 있다.
즉, 슬리브(30)가 클러치기어(40)에서 해제된 상태에서는 슬리브(30)의 위치를 해제방향 끝부분에서 체결방향을 향해 소정간격 이격된 초기위치에 위치하도록 제어함으로써, 슬리브(30)가 해제방향 끝부분에 위치한 허브기어(50)에 밀착된 상태로 유지되는 것을 방지하여 슬리브(30)의 마모를 방지하게 된다.
아울러, 상기 해제단계에서는, 슬리브(30)가 클러치기어(40)에서 해제되는 과정에서 체결가능범위를 통과하여 벗어나는 경우, 슬리브(30)를 클러치기어(40)에서 해제되는 해제방향으로 속도제어하여 이동시킬 수 있다.
즉, 슬리브(30)가 클러치기어(40)와 충분하게 체결 해제된 후에는 속도제어를 통해 슬리브(30)를 해제함으로써, 슬리브(30)가 클러치기어(40)로부터 해제되는 속도를 향상시키게 되고, 이에 4륜구동모드에서 2륜구동모드로의 전환작용이 보다 신속하게 이루어질 수 있게 된다.
더불어, 본 발명에서는 상기 해제단계에서, 모드 전환 명령 이 후 슬리브(30)가 이동하기까지 소요된 응답시작시간이 기준시간 이내인지 더 판단하고, 응답시작시간이 기준시간 이내인 경우, 슬리브(30)의 해제오류 발생을 경고할 수 있다.
즉, 4륜구동모드에서 2륜구동모드로의 전환 명령시, 슬리브(30)가 기준시간 이내에 이동하지 못하는 경우, 슬리브(30)의 응답성 스펙 시간을 만족하지 못하는 것으로 판단하여 슬리브(30)의 해제오류가 발생했음을 디스플레이부를 통해 경고할 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명에 따른 디스커넥터장치의 슬리브(30) 초기위치 학습과정을 도시한 플로우차트이다.
도면을 참조하여, 슬리브(30)의 초기위치를 학습하는 과정을 살펴보면, 차량의 이그니션온 여부를 판단한다(S10).
S10단계의 판단결과, 차량의 이그니션온시, 액추에이터모터(10)의 속도제어를 통해 슬리브(30)를 클러치기어(40)의 해제방향을 향해 이동시켜 슬리브(30)를 허브기어(50)의 끝부분까지 이동시킨다(S11).
이어서, 액추에이터모터(10)의 속도측정값이 속도기준값보다 작거나, 또는 액추에이터모터(10)의 전류측정값이 전류기준값보다 큰지 판단하고(S12), 판단결과 이들 조건 중 하나의 조건이라도 만족하는 경우, 슬리브(30)가 허브기어(50)의 끝부분에 도달한 것으로 판단한다.
이어서, 액추에이터모터(10)의 위치제어를 통해 슬리브(30)를 기저장된 초기위치로 이동시킨다(S13).
이에, 슬리브(30)의 현재위치가 초기위치에서 소정의 공차가 감안된 초기위치범위 내에 포함되는지 판단한다(S14).
S14단계의 판단결과, 슬리브(30)의 현재위치가 초기위치범위 내에 포함된 경우, 초기위치 학습을 완료한다(S15).
반면, 슬리브(30)의 현재위치가 초기위치범위를 벗어난 경우, 위치학습횟수를 카운트하고, 카운트된 위치학습횟수가 기준횟수 미만인지 판단한다(S16).
S16단계의 판단결과, 카운트된 위치학습횟수가 기준횟수 미만시, S11단계로 이동하여 슬리브(30)의 초기위치 학습을 재실시하고 기준횟수 이상인 경우, 슬리브(30)의 초기위치 학습이 실패했음을 경고하게 된다(S17).
한편, 도 7은 본 발명의 디스커넥터장치에 의해 2륜구동모드에서 4륜구동모드로 전환하는 제어과정을 나타낸 플로우차트이다.
도면을 참조하여, 4륜구동모드로의 전환하는 과정을 살펴보면, 4륜구동모드로 전환하는 명령이 인가되면(S20), 현재 구동모드가 2륜구동모드인지 확인한다(S21).
S21단계의 확인 결과, 2륜구동모드가 아닌 경우, 현재 위치에서 대기한다.
반면, 2륜구동모드인 경우, 액추에이터모터(10)를 위치제어하여 슬리브(30)를 클러치기어(40)에 체결되기 직전에 위치한 체결직전위치로 이동시킨다(S22).
이 과정에서, 슬리브(30)의 이동이 시작되기까지 소요된 시간이 기준시간 이내에 이루어졌는지 판단하고(S23), 판단 결과 기준시간 이내에 이루어진 경우 응답성 스펙 시간을 만족한 것으로 판단한다.
반면, S23단계의 판단 결과 기준시간 이내에 이루어지지 않은 경우, 슬리브(30)의 체결오류가 발생했음을 경고하게 된다(S33).
아울러, 응답성 스펙 시간을 만족한 경우, 슬리브(30)의 현재위치가 체결직전위치에 도달했는지 판단하고, S24단계의 판단 결과 체결직전위치에 도달한 것으로 판단시 액추에이터의 전류제어를 통해 슬리브(30)를 클러치기어(40)에 체결되는 방향으로 이동시킨다(S25).
이에, 슬리브(30)가 클러치기어(40)에 접촉하면서 그 위치가 유지되는 버팅시간이 기준시간 이상 유지되는지 판단하고(S26), 슬리브(30)가 체결방향으로 이동하여 슬리브(30)의 위치변화가 발생하는 경우에는 슬리브(30)의 현재위치가 체결가능범위 내에 진입했는지 판단한다(S27).
이에, 슬리브(30)의 현재위치가 체결가능범위 내에 진입한 경우에는, 슬리브(30)의 실제 체결이 시작됨을 알릴 수 있고, 이어서 액추에이터모터(10)의 속도제어를 통해 슬리브(30)를 클러치기어(40)에 체결되는 방향으로 끝까지 이동시키게 된다(S28).
이때에, 액추에이터모터(10)의 속도측정값이 속도기준값보다 작거나, 또는 액추에이터모터(10)의 전류측정값이 전류기준값보다 큰지 판단하고, 판단결과 이들 조건 중 하나의 조건이라도 만족하는 경우, 슬리브(30)가 클러치기어(40)의 체결방향 끝부분에 도달한 것으로 판단한다.
이어서, 액추에이터모터(10)의 위치제어를 통해 슬리브(30)를 기저장된 체결위치로 이동시킨다(S29).
이에, 슬리브(30)의 현재위치가 체결위치, 바람직하게는 체결위치에서 소정의 공차가 감안된 체결위치범위 내에 포함되는지 판단한다(S34).
S34단계의 판단 결과, 슬리브(30)의 현재위치가 체결위치범위 내에 있는 경우, 슬리브(30)가 현재위치까지 도달하는 데에 소요된 시간이 기준시간 이내에 이루어졌는지 판단하고(S35), 판단 결과 기준시간 내에 이루어진 경우 응답성 스펙 시간을 만족한 것으로 판단하여, 4륜구동모드로의 전환제어를 완료하고 다음 지령을 대기한다.
반면, S26단계의 판단 결과, 슬리브(30)의 위치변화가 기준시간 초과하여 발생하지 않은 경우에는 슬리브(30)의 체결실패횟수를 카운팅한다(S30).
이에, 카운팅된 체결실패횟수가 소정횟수 이하시, S25단계로 이동하여 슬리브(30)의 전류제어를 재실시하고, 소정횟수 초과인 경우 액추에이터모터(10)를 위치제어하여 슬리브(30)를 초기위치로 이동시킨 후(S32), 슬리브(30)의 체결작동이 실패했음을 경고하게 된다(S33).
또한, S34단계의 판단 결과, 슬리브(30)의 현재위치가 체결위치범위 내에 있지 않은 경우, 슬리브(30)의 체결작동에 오류가 있음을 경고하게 된다(S36).
한편, 도 8은 본 발명의 디스커넥터장치에 의해 4륜구동모드에서 2륜구동모드로 전환하는 제어과정을 나타낸 플로우차트이다.
도면을 참조하여, 2륜구동모드로 전환하는 과정을 살펴보면, 4륜구동모드에서 2륜구동모드로 전환하는 명령이 인가되면(S40), 현재 구동모드가 4륜구동모드인지 확인한다(S41).
S41단계의 확인 결과, 4륜구동모드가 아닌 경우, 현재 위치에서 대기한다.
반면, 4륜구동모드인 경우, 액추에이터모터(10)를 위치제어하여 슬리브(30)를 클러치기어(40)에서 해제되는 방향에 위치한 허브기어(50)의 끝부분으로 이동시킨다(S42).
이 과정에서, 슬리브(30)의 현재위치가 체결가능범위를 통과하여 벗어났는지 판단하고(S43), 판단 결과 체결가능범위를 벗어난 것으로 판단시 액추에이터모터(10)를 속도제어로 전환하여 슬리브(30)를 클러치기어(40)에서 해제되는 방향에 위치한 허브기어(50)의 끝부분까지 이동시킨다(S44).
이어서, 슬리브(30)의 현재위치가 허브기어(50)의 끝부분에 도달했는지 판단하고(S45), S45단계의 판단 결과 허브기어(50)의 끝부분에 도달한 것으로 판단시, 액추에이터모터(10)의 위치제어를 통해 슬리브(30)를 기저장된 초기위치로 이동시킨 후, 2륜구동모드로의 전환제어를 완료하고 다음 지령을 대기한다(S46).
이때에, S45단계에서는 액추에이터모터(10)의 속도측정값이 속도기준값보다 작거나, 또는 액추에이터모터(10)의 전류측정값이 전류기준값보다 큰지 판단하고, 판단결과 이들 조건 중 하나의 조건이라도 만족하는 경우, 슬리브(30)가 허브기어(50)의 끝부분에 도달한 것으로 판단한다.
다만, S43단계의 판단 결과, 체결가능범위를 벗어나지 않은 것으로 판단시, 슬리브(30)의 이동이 시작되기까지 소요된 시간이 기준시간 이내에 이루어졌는지 판단하고(S48), 판단 결과 기준시간 이내에 이루어진 경우 응답성 스펙 시간을 만족한 것으로 판단하여 S42단계로 진입하여 슬리브(30)를 계속해서 이동시킨다.
반면, S48단계의 판단 결과 기준시간 이내에 이루어지지 않은 경우, 슬리브(30)의 해제작동이 실패했음을 경고하게 된다(S49).
상술한 바와 같이, 본 발명은 2륜구동모드와 4륜구동모드의 전환 작동시, 액추에이터모터(10)의 위치, 전류, 속도제어를 통해 슬리브(30)의 이동량을 적절하게 제어하면서 구동모드를 전환함으로써, 4륜구동모드 전환과정에서 발생하는 슬리브(30)와 클러치기어(40) 간의 타격 및 충격소음 등을 저감시키고, 슬리브(30) 및 구동부품의 파손위험을 감소시키게 되는바, 구동모드 전환작동의 신뢰성을 향상시키게 된다.
더불어, 슬리브(30)의 이동범위 내에서 끝부분의 위치 확인을 통해 슬리브(30)의 초기위치를 검출함으로써, 별도의 센서 없이도 슬리브(30)의 절대위치를 검출할 수 있고, 또한 구동모드 전환 작동의 응답성을 확보하게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
10 : 액추에이터모터
12 : 볼스크류
20 : 클러치포크
30 : 슬리브
40 : 클러치기어
50 : 허브기어
100 : 컨트롤러
110 : 위치판단부
120 : 위치제어기
130 : 전류제어기
140 : 속도제어기
150 : 응답성판단부

Claims (14)

  1. 액추에이터모터의 작동을 통해 클러치기어에 체결되는 방향으로 슬리브를 이동하거나 클러치기어에서 해제되는 방향으로 슬리브를 이동하여 2륜구동모드와 4륜구동모드를 상호 전환하는 사륜구동 차량의 디스커넥터장치로서,
    컨트롤러가, 2륜구동모드에서 4륜구동모드로 전환 명령시, 슬리브의 초기위치에서 클러치기어에 체결되는 방향으로 슬리브가 이동이 되도록 제어하는 초기이동단계;
    컨트롤러가, 슬리브가 클러치기어에 체결되기 직전인 체결직전위치에 도달시, 클러치기어에 체결되는 체결방향으로 슬리브를 전류제어하여 이동시키는 체결시작단계;
    컨트롤러가, 상기 전류제어 과정에서 슬리브의 위치가 변화함에 따라 체결직전위치에서 클러치기어의 체결방향에 위치한 체결가능범위 내에 위치하는 경우, 클러치기어에 체결되는 체결방향으로 슬리브를 속도제어하여 이동시키는 실체결단계; 및
    컨트롤러가, 상기 슬리브가 클러치기어에 체결되는 체결방향 끝부분에 도달시, 슬리브의 위치를 체결방향과 반대되는 해제방향으로 이격된 체결위치로 이동시켜 슬리브의 체결을 완료하는 체결완료단계;를 포함하는 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 초기이동단계에서, 슬리브가 체결직전위치에 도달하여 멈추도록 위치제어하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 초기이동단계에서,
    모드 전환 명령 이 후 슬리브가 이동하기까지 소요된 응답시작시간이 기준시간 이내인지 더 판단하고;
    응답시작시간이 기준시간 이내인 경우, 슬리브의 체결오류 발생을 경고하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 체결시작단계에 의한 전류제어 과정에서 슬리브의 위치가 기준시간 이상 변화가 없는 경우, 체결실패횟수를 카운팅하고;
    체결실패횟수가 소정횟수 이하시, 전류제어를 재실시하며;
    체결실패횟수가 소정횟수 초과시, 슬리브를 초기위치로 이동시킨 후 슬리브의 체결이 실패했음을 경고하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 체결완료단계에서는,
    슬리브의 현재 위치가 체결위치를 포함하는 체결위치범위 내에 위치하는지 판단하고;
    슬리브의 현재 위치가 체결위치범위 내에 포함되지 않은 경우, 모드전환 명령 이 후 슬리브가 현재 위치에 도달하기까지 소요된 응답작동시간이 기준시간을 초과하는지 더 판단하며;
    응답작동시간이 기준시간 초과시, 슬리브의 체결오류 발생을 경고하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    차량의 이그니션 온시, 속도제어를 통해 슬리브가 클러치기어에서 해제되는 방향으로 이동시키는 위치학습시작단계;
    상기 슬리브가 클러치기어에서 해제되는 방향의 끝부분에 도달시, 슬리브의 위치를 초기위치로 이동하여 슬리브의 초기위치를 학습하는 위치학습단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 위치학습단계에서는,
    슬리브의 현재 위치가 초기위치를 포함하는 초기위치범위 내에 위치하는지 판단하고;
    슬리브의 현재 위치가 초기위치범위 내에 위치하지 않는 경우, 슬리브의 위치를 재학습하며;
    위치학습횟수가 소정횟수 초과시, 슬리브의 초기위치 학습이 실패했음을 경고하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 체결완료단계 이 후, 4륜구동모드에서 2륜구동모드로 전환 명령시, 클러치기어에서 해제되는 방향으로 슬리브를 이동시키는 해제단계:
    상기 슬리브가 클러치기어에서 해제되는 해제방향 끝부분에 도달시, 슬리브의 위치를 해제방향 끝부분에서 체결방향으로 소정간격 이격된 초기위치로 이동하여 슬리브의 해제를 완료하는 해제완료단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 해제단계에서,
    슬리브가 클러치기어에서 해제되는 과정에서 체결가능범위를 통과하여 벗어나는 경우, 클러치기어에서 해제되는 해제방향으로 슬리브를 속도제어하여 이동시키는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 해제단계에서,
    모드 전환 명령 이 후 슬리브가 이동하기까지 소요된 응답시작시간이 기준시간 이내인지 더 판단하고;
    응답시작시간이 기준시간 초과인 경우, 슬리브의 해제가 실패했음을 경고하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법.
  11. 액추에이터모터의 작동을 통해 클러치기어에 체결되는 방향으로 슬리브를 이동하거나 클러치기어에서 해제되는 방향으로 슬리브를 이동하여 2륜구동모드와 4륜구동모드를 상호 전환하는 사륜구동 차량의 디스커넥터장치로서,
    슬리브의 현재 위치를 검출하는 위치판단부;
    2륜구동모드에서 4륜구동모드로 전환 명령시, 슬리브의 초기위치에서 슬리브가 클러치기어에 체결되기 직전인 체결직전위치로 이동하도록 위치제어하는 위치제어기;
    슬리브가 체결직전위치에 도달하는 경우, 슬리브가 클러치기어에 체결되는 방향으로 이동하도록 전류제어하는 전류제어기;
    상기 전류제어과정에서 슬리브의 위치가 변화함에 따라 체결직전위치에서 클러치기어의 체결방향에 위치한 체결가능범위 내에 위치하는 경우, 슬리브가 클러치기어에 체결되는 방향으로 이동하도록 속도제어하는 속도제어기;를 포함하고,
    상기 위치제어기에서는 상기 슬리브가 클러치기어에 체결되는 체결방향 끝부분에 도달시, 슬리브의 위치를 체결방향과 반대되는 해제방향으로 이격된 체결위치로 이동시켜 슬리브의 체결을 완료하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 위치제어기는 슬리브가 체결직전위치에 도달하여 멈추도록 제어하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어시스템.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 모드 전환 명령 이 후 슬리브가 이동하는데 소요된 시간을 검출하여 검출된 시간이 기준시간을 만족하는지 판단하는 응답성판단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어시스템.
  14. 청구항 11에 있어서,
    차량의 이그니션 온시, 전류제어기 또는 속도제어기를 통해 슬리브가 클러치기어에서 해제되는 방향의 끝부분으로 이동시킨 후, 슬리브의 위치를 초기위치로 이동하여 슬리브의 초기위치를 학습하는 위치학습부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어시스템.
KR1020200019867A 2020-02-18 2020-02-18 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법 및 시스템 KR102251702B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200019867A KR102251702B1 (ko) 2020-02-18 2020-02-18 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법 및 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200019867A KR102251702B1 (ko) 2020-02-18 2020-02-18 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법 및 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102251702B1 true KR102251702B1 (ko) 2021-05-14

Family

ID=75915537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200019867A KR102251702B1 (ko) 2020-02-18 2020-02-18 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법 및 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102251702B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11945303B1 (en) 2022-09-15 2024-04-02 Hyundai Motor Company Method of controlling disconnector for vehicle

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0891088A (ja) * 1994-09-21 1996-04-09 Nissan Motor Co Ltd 車両の四輪駆動制御装置
KR20130128170A (ko) * 2012-05-16 2013-11-26 현대위아 주식회사 4륜구동 전기 자동차용 후륜 구동장치
KR20140013414A (ko) 2012-07-23 2014-02-05 현대위아 주식회사 하이브리드 차량용 디스커넥터 장치
KR20160038333A (ko) 2014-09-30 2016-04-07 현대위아 주식회사 4륜구동 차량용 디스커넥트 장치
KR101666135B1 (ko) * 2015-06-30 2016-10-13 현대위아(주) ２ｗｄ 또는 ４ｗｄ 전환을 위한 전자식 구동력 분배장치
KR101787261B1 (ko) 2016-05-31 2017-10-19 현대위아 주식회사 4륜구동 차량의 디스커넥트 제어 장치 및 그 방법
KR101796253B1 (ko) * 2016-07-25 2017-11-13 현대위아(주) 차량용 4륜 구동 전환 시스템
KR101820437B1 (ko) 2017-05-25 2018-01-23 계양전기 주식회사 디스커넥터 타입 클러치용 기어 액츄에이터

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0891088A (ja) * 1994-09-21 1996-04-09 Nissan Motor Co Ltd 車両の四輪駆動制御装置
KR20130128170A (ko) * 2012-05-16 2013-11-26 현대위아 주식회사 4륜구동 전기 자동차용 후륜 구동장치
KR20140013414A (ko) 2012-07-23 2014-02-05 현대위아 주식회사 하이브리드 차량용 디스커넥터 장치
KR20160038333A (ko) 2014-09-30 2016-04-07 현대위아 주식회사 4륜구동 차량용 디스커넥트 장치
KR101666135B1 (ko) * 2015-06-30 2016-10-13 현대위아(주) ２ｗｄ 또는 ４ｗｄ 전환을 위한 전자식 구동력 분배장치
KR101787261B1 (ko) 2016-05-31 2017-10-19 현대위아 주식회사 4륜구동 차량의 디스커넥트 제어 장치 및 그 방법
KR101796253B1 (ko) * 2016-07-25 2017-11-13 현대위아(주) 차량용 4륜 구동 전환 시스템
KR101820437B1 (ko) 2017-05-25 2018-01-23 계양전기 주식회사 디스커넥터 타입 클러치용 기어 액츄에이터

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11945303B1 (en) 2022-09-15 2024-04-02 Hyundai Motor Company Method of controlling disconnector for vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10071628B2 (en) Powertrain for a motor vehicle
US7810605B2 (en) Vehicle steering device and control method for vehicle steering device
US10246121B2 (en) Vehicle steering device
US7308837B2 (en) Automated manual transmission control apparatus
US8220606B2 (en) Dual clutch transmission and method for controlling it
KR101395925B1 (ko) 수동 전자식 변속레버의 보킹 방지 구조
KR102251702B1 (ko) 사륜구동 차량용 디스커넥터장치의 제어방법 및 시스템
JP2005096745A (ja) 車両用操舵装置
JP5151918B2 (ja) シフトセレクトシステム
JP3729015B2 (ja) 車両の操舵装置
US10385935B2 (en) Method for increasing the availability of a hybrid separating clutch in a hybrid drive train of a motor vehicle
US6397696B2 (en) Automatic gear transmission
JP4966839B2 (ja) 歯車変速機の制御方法
JP3682641B2 (ja) 歯車式変速機の自動クラッチ装置
JP3823679B2 (ja) トランスファ装置
JP6859767B2 (ja) 駆動制御装置
JP5757826B2 (ja) クラッチの摩耗自動調整機構の作動不良検出方法
US6382040B1 (en) Method and apparatus for determining the position of a shift rail
JP2600962B2 (ja) エンジン・自動変速機の総合制御装置
JP6313060B2 (ja) ステアバイワイヤ式操舵装置
US8239108B2 (en) Drive line operation method
JP4379250B2 (ja) 車両用操舵装置
JP2578239B2 (ja) 信号処理装置
JP4207332B2 (ja) シフト切替装置
KR20220094814A (ko) 차량의 구동 상태 전환 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant