KR19990021612A - 4륜 구동의 자동 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 4륜 구동 자동 제어 장치 및 방법에 관한 것으로써, 종래에는 4륜 구동의 제어를 운전자가 직접 수동으로 조작하는 불편한 문제점이 있었던 바, 본 발명은 차속(62) 및 트로틀 포지션 센서(64)와 변속단의 신호(66) 및 엔진의 회전수 신호(68)를 입력하는 컨트롤 유니트(10)가 입력되는 신호를 분석하여 이론 차속을 연산하게 하고, 연산된 이론 차속은 실제 차속(62)과 비교하여 일정 차속 이상의 차이가 발생하면 구동 토크가 부족한 것으로 판단하여 2HD 에서 4HD로 변환하기 위한 제어 신호를 출력하게 하고, 오차가 일정 범위 이내일 경우는 4HD의 구동 상태를 해제하기 위한 제어 신호를 출력 할 수 있게 하되, 출력되는 제어 신호는 구동 상태를 제어하기 위한 모터(30)의 정/역회전을 제어 할 수 있게 하고, 트랜스퍼 케이스 내의 클러치 코일(40) 및 허브 솔레노이드(50)를 제어하여 구동 상태가 자동 제어될 수 있게 구성하여 차량의 안정성 및 주파력을 향상하여 상품성을 증대 할 수 있게 하는 4륜 구동의 자동 제어 장치 및 방법이다.

Description

4륜 구동의 자동 제어 장치 및 방법

본 발명은 4륜 구동의 자동 제어 장치 및 방법에 관한 것으로써, 상세하게는 차속 및 트로틀 포지션 센서의 신호와 변속단 및 엔진의 알피엠 신호를 입력하는 컨트롤 유니트가 실제 차속이 이론 차속보다 적은 일정 차속 이하가 되면 구동 토크가 부족한 것으로 판단하여 2륜 구동 상태에서 4륜 구동 상태로 자동 제어할 수 있게 함으로써 종래의 수동 제어 방식을 보다 편리 할 수 있게 한 4륜 구동의 자동 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 4륜 구동(4WD)장치는 엔진의 구동 토크를 전후륜에 분배하는 트랜스퍼 케이스(동력 분배기)에 의해 전후륜을 동시에 구동하는 것으로 눈길이나 빙판길 등에서 미끄러지기 쉬운 도로면이나 모래땅, 가파른 언덕, 진흙탕길 등 큰 구동력을 필요로 하는 경우에 구동력이 전후의 타이어로 분배되기 때문에 구동 타이어와 도로 면과의 슬립이 적어지므로 주행 안정성과 주파성을 향상되게 하는 장치이다.

4륜구동의 경우 타이어가 부담하지 않으면 안되는 구동토크는 FF나 FR 구동륜의 약 절반이 됨으로 이 분량만큼 코너링 포스에 여유가 생겨서 보다 높은 안정성과 한계에 전달하면 슬립율이 커져 코너링 포스의 저하를 가져와 차량의 안정성을 파손하게 된다. 그러나 4륜 구동은 어느 쪽인가의 구동륜으로 구동력이 과대해진 것을 전후륜의 회전수 차이로 판별하여 전후륜으로 구동 토크의 분배를 가감하여 과대한 구동력을 제한할 수 있게 되어 있다.

좋은 길에서는 타이어에 발생할 수 있는 구동력과 코너링 포스가 크기 때문에 보통의 주행을 하고 있는 한 4륜구동과 2륜구동의 차이는 느끼기 어렵지만 다만 출력이 큰 엔진의 탑재차로써 구동력이 타이어의 한계를 넘는 주행을 할 경우에는 눈길과 마찬가지로 4륜 구동과 2륜 구동에서는 그 차이가 발생하게 되어 있다.

4륜 구동을 제어하는 방식에는 파트 타임식과 풀타임식이 있으며, 파트 타임식은 보통 주행은 뒷바퀴에만 구동력을 전달하고, 4륜에 구동력 분배가 필요한 경우에만 앞바퀴에도 구동력을 전달 할 수 있게 함으로써 트랙이나 오프로드 주행차에 많이 사용한다. 풀타임 방식은 앞바퀴와 구동축 중간에 제 3 의 차동장치(센터 디퍼렌셜)를 설치하여 항상 4륜 구동 상태로 주행하는 방식으로, 4륜 구동 방식의 제어는 대부분 기계적으로 이루어지고 있으며 대규모의 전자제어는 없으나 유압 다판 클러치 차동 제한 기구를 갖는 풀 타임 4륜 구동 제어 방식을 주로 사용한다.

그러나, 종래 4륜 구동 차량의 2H/4H 제어는 운전자가 필요에 따라 수동으로 조작하는 구동제어 레버에 의해 제어됨에 따라 레버의 조작을 수동으로만 하여야 하는 불편한 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로써, 트로틀 개도와 현 차속을 입력하는 컨트롤 유니트가 이론 차속과 현차속을 비교하여 일정 차속이하가 되면 구동 토크가 부족한 것으로 판단하여 구동 상태를 2WD - 4WD 자동 제어하게 하고, 비교되는 차속과의 차이가 일정 차속 이상이면 4WD 구동을 해제하여 운전자가 주행중 레버를 불편하게 조작하지 않아도 되는 4륜 구동의 자동 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 종래 4륜 구동이 제어되는 상태를 도시한 개략적인 제어 회로도.

도 2 는 종래 4륜 구동 차량의 드라이브 트레인을 도시한 작용 상태도.

도 3 은 종래 및 본 발명이 적용된 센터 디퍼렌셜 차동 제한 클러치의 작용 상태를 설명하기 위한 작용 설명도.

도 4 는 본 발명이 적용된 4륜 구동 제어장치의 개략적인 제어 회로도.

도 5 는 본 발명의 장치를 제어하기 위한 개략적인 제어 순서도.

도면의 주요 부분에 대한 부호설명

10 : 센터 디퍼렌셜 컨트롤 스위치 20 : (4륜 제어)컨트롤유니트

30 : 모터 40 : 클러치 코일

50 : 허브(HUB) 솔레노이드 60 : 입력 신호

62 : (실제) 차속 64 : 트로틀 포지션 센서(TPS)의 신호

66 : 변속단의 신호 68 : 알피엠 신호(엔진 회전수 신호)

70 : 연산기 80 : 비교기

90 : 구동 방식 결정부 100 : 제어 장치 결정부

110 : 트랜스 미션 120 : 토크 컨버터

130 : 차동 제한 클러치 140 : 트랜스퍼 드라이브 기어

150 : 센터 디퍼렌셜 케이스 160 : 프로펠러 샤프트

170 : 리어디퍼렌셜 180 : 휠(FL,FR,RL,RR)

CW : 2륜구동 - 4륜 구동(시계방향)

CCW : 4륜구동 - 2륜구동(반시계방향)

따라서, 본 발명은 차속 및 트로틀 포지션 센서와 변속단의 신호 및 엔진의 회전수 신호를 입력하는 컨트롤 유니트가 입력되는 신호를 분석하여 이론 차속을 연산하게 하고, 연산된 이론 차속은 실제 차속과 비교하여 일정 차속이상의 차이가 발생하면 구동 토크가 부족한 것으로 판단하여 2HD 에서 4HD로 변환하기 위한 제어 신호를 출력하게 하고, 오차가 일정 범위 이내일 경우는 4HD의 구동 상태를 해제하기 위한 제어 신호를 출력 할 수 있게 하되, 출력되는 제어 신호는 구동 상태를 제어하기 위한 모터의 정/역회전을 제어 할 수 있게 하고, 트랜스퍼 케이스 내의 클러치 코일 및 허브 솔레노이드를 제어하여 구동 상태가 자동 제어될 수 있게 구성하는 것을 그 특징으로 한다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 구성에 대하여 예시한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

예시된 도 4 는 본 발명에 의해 차량의 구동 상태를 자동 제어하는 제어 회로도로써, 특히 차속(62)과 트로틀 포지션 센서(64)와 변속단의 신호(66) 및 엔진의 회전수 신호(68)를 입력하는 컨트롤 유니트(20)가 입력되는 신호를 분석하여 연산기(70)를 통해 이론 차속을 연산하게 한다.

또한, 연산된 연산기(70)의 이론 차속은 비교기(80)를 통해 실제 차속(62)과 비교하게 하여 일정 차속(62)이상의 차이가 발생하면 구동 토크가 부족한 것으로 판단하여 구동 방식을 결정 할 수 있게 한다.

따라서, 상기 컨트롤 유니트(20)는 구동 방식이 결정되면 2HD 에서 4HD로 변환하거나, 변환된 4HD를 해제하기 위해, 해당 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 구분하여 출력할 수 있게 한다.

즉, 구동 상태를 제어하기 위에 모터(30)의 정/역회전을 구분 제어하는 신호를 각각 출력 할 수 있게 하고, 트랜스퍼 케이스 내의 클러치 코일(40) 및 허브 솔레노이드(50)를 제어하여 구동 상태를 자동 제어할 수 있게 구성한다.

예시된 도 5는 본 발명의 장치가 제어되는 상태를 도시한 개략적인 제어 순서도로써, 특히 차속(62) 신호와 트로틀 포지션 센서(64)의 신호와 변속단의 위치 신호(66)와 엔진의 회전수 신호(68)를 입력하는 단계와, 상기 입력된 각각의 신호를 이용하여 이론 차속을 연산하는 단계와, 상기 연산된 이론 차속을 실제 차속(62)과 비교하는 단계와, 상기 비교된 결과로부터 비교 결과값이 일정 범위를 초과하거나 실제차속(62)과 이론 차속이 근접되는 경우를 판단하는 단계와, 상기 판단된 결과에 따라 구동 방식을 결정하여 제어 신호를 출력하는 제어단계가 포함될 수 있게 한다.

상기한 본 발명의 구성에 대한 작용 및 효과는 다음과 같다.

예시된 도 4의 컨트롤 유니트(20)는 입력하는 차속(62) 신호와 트로틀 포지션 센서의 신호와 변속단의 위치 신호 및 엔진의 회전수 신호를 통해 차량의 이론 차속을 연산하여 실제 차속(62)과 비교함으로써 차량의 구동 상태를 판단하여 제어 신호를 출력하는 작용을 한다.

따라서, 컨트롤 유니트(20) 내에 프로세싱된 연산기(70)는 트로틀 포지션 센서의 신호(64)와 변속단의 위치신호(66)와 엔진 알피엠의 신호(68)를 분석하여 이론 차속을 연산하는 작용을 하며, 비교기(80)는 연산된 이론 차속과 실제 차속(62)을 비교하여 차량의 구동 토크가 적절한가를 분별 할 수 있게 하며, 특히 비교된 결과가 일정 범위를 초과 할 경우에는 구동 토크가 부족되는 경우로 판단 할 수 있게 하며, 비교된 결과가 일정 범위이내일 경우 즉, 이론 차속과 실제 차속(62)이 근접되면 4휠의 구동 상태를 해제하는 시기를 판단 할 수 있게 하는 작용을 한다.

따라서, 비교된 결과에 의해 구동 방식을 결정하게 되며, 결정된 구동 방식에 의해 해당 장치를 제어하기 위하여 제어 장치를 결정하게 되며, 결정된 결과에 의해 컨트롤 유니트(20)부터 출력되는 신호는 구동 방식을 변환하기 위한 모터(30)의 정역회전을 제어하고, 동시에 클러치 코일(40)과 허브 솔레노이드(50)를 제어하여 구동 상태를 제어하게 되는 작용을 한다.

이와 같이 본 발명의 장치는 차량의 차속을 이론 차속과 비교하여 구동 토크가 부족되는 경우를 판단하게 되면 차량의 구동 상태를 4휠 상태로 자동/변환하고 실제 차속이 이론 차속에 근접되면 변환된 4휠의 상태를 자동 해제하게 됨으로써 종래의 운전자가 구동 상태를 수동으로 제어하여야 하는 불편 및 번거로움을 해소하여 차량의 안정성 및 주파력을 향상하여 상품의 신뢰성을 증대하게 된다.

Claims (3)

1. 차속 및 트로틀 포지션 센서의 신호와 변속단의 신호 및 엔진의 회전수 신호를 입력하여 차량의 이론 차속을 연산하며 연산된 차속을 실제 차속과 비교하여 구동 토크의 부족 및 적절여부를 판명하여 제어 신호를 출력하는 컨트롤 유니트와, 상기 컨트롤 유니트의 제어 신호에 의해 정역회전 상태가 구별 제어되어 차량의 구동 상태를 제어하는 모터와, 트랜스퍼 케이스내에 설치되어 상기 컨트롤 유니트로부터 출력되는 제어 신호에 의해 제어되는 클러치 코일과, 상기 컨트롤 유니트부터 출력되는 제어 신호에 의해 제어되어 구동 상태를 절환하는 허브 솔레노이드로 구성되어짐을 특징으로 하는 4륜 구동의 자동 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤 유니트는 특히 입력되는 신호를 통해 차량의 이론 차속을 연산하는 연산기와, 연산된 차속을 실제 차속과 비교하는 비교기와, 상기 비교기로부터 비교된 결과가 일정 범위를 초과하는 상태와 실제 차속이 이론 차속에 근접되는 경우를 판단하여 구동 상태를 결정하는 구동 방식 결정부와, 상기 구동 방식 결정부로부터 결정된 신호에 따라 해당 부품을 제어하기 위하여 제어 신호를 출력하는 제어장치 결정부로 프로세싱되어 구성되어짐을 특징으로하는 4륜 구동의 자동 제어 장치.
3. 차속 신호와 트로틀 포지션 센서의 신호와 변속단의 위치 신호와 엔진의 회전수의 신호를 입력하는 단계와, 상기 입력된 각각의 신호를 이용하여 이론 차속을 연산하는 단계와, 상기 연산된 이론 차속을 실제 차속과 비교하는 단계와, 상기 비교된 결과로부터 비교 결과값이 일정 범위를 초과하거나 실제차속과 이론 차속이 근접되는 경우를 판단하는 단계와, 상기 판단된 결과에 따라 구동 방식을 결정하여 제어 신호를 출력하는 제어단계로 구분되어 구성되어짐을 특징으로 하는 4륜 구동의 자동 제어 방법.