KR20150044135A

KR20150044135A - 싱크로 타입의 전기식 시프트 트랜스퍼 케이스의 변속충격 방지장치와 그 제어방법

Info

Publication number: KR20150044135A
Application number: KR20130123127A
Authority: KR
Inventors: 김창엽
Original assignee: 현대다이모스(주)
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2015-04-24

Abstract

싱크로 타입의 전기식 시프트 트랜스퍼 케이스를 탑재한 차량에서 4륜 구동 중 2륜 구동으로 전환할 때 싱크로 기구의 잠김 현상을 조기에 검출하고 2륜 모드로의 전환을 강제적으로 제한할 수 있게 함으로써 싱크로 록에 따른 변속 충격을 미연에 방지함과 더불어 동력 전달계통의 부품에 대한 내구 성능을 보장할 수 있는 싱크로 타입의 전기식 시프트 트랜스퍼 케이스의 변속충격 방지 시스템을 개시한다.
전술한 트랜스퍼 케이스의 변속충격 방지장치는 2/4륜 구동을 선택하기 위한 모드 전환 스위치(31), 2/4륜 구동 모드를 검출하기 위한 위치 센서(33), 차속을 검출하는 차속 센서(35), 및 각 차륜의 속도를 검출하는 전/후륜 속도센서(37)를 갖춘 입력부(30), 상기 입력부(30)로부터 제공된 신호를 기반으로 2/4륜 구동 모드로의 전환을 위한 제어 신호를 출력하는 제어부(40), 및 상기 제어부(40)로부터 출력되는 신호에 의해 2/4륜 구동 모드를 전환하는 구동모터(500)를 갖춘 출력부(50)를 구비한다.

Description

싱크로 타입의 전기식 시프트 트랜스퍼 케이스의 변속충격 방지장치와 그 제어방법{Anti-shock system for shifting synchro type electric shift transfer case and controling method thereof}

본 발명은 트랜스퍼 케이스의 변속충격 방지장치와 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 싱크로 기구에 의한 구동 모드의 전환이 이루어지는 전기식 시프트 트랜스퍼 케이스에 적용되는 것이고, 특히 4륜 구동 중 2륜 모드로 전환시 싱크로 기구에서 발생될 수 있는 잠김 현상에 의한 변속 충격을 방지할 수 있게 하는 싱크로 타입의 전기식 시프트 트랜스퍼 케이스의 변속충격 방지장치와 그 제어방법에 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 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0079568호에 개시된 바와 같이, 변속기의 출력축으로부터 제공된 구동력을 후륜에 국한하여 출력하는 2륜 구동 모드(2H)를 비롯하여, 전륜과 후륜으로 동시에 제공하는 4륜 고속 및 저속구동 모드(4H, 4L)로의 전환을 가능하게 한다.

그런데, 이와 같은 싱크로 타입의 전기식 시프트 트랜스퍼 케이스에서는 마른 포장도로와 같이 마찰력이 큰 노면을 4륜 구동 모드로 주행하다가 전/후륜의 회전반경에 차이가 발생하는 상황을 예상하고 4륜 구동 모드에서 2륜 구동 모드로 변속하면, 회전 속도의 불일치로 인해 싱크로 기구에서 잠김 현상이 발생하게 된다.

즉, 마찰력이 큰 노면에서 4륜 구동 상태에서 코너링을 할 때, 운전자가 타이트 코너 브레이킹(Tight Corner Braking) 상황의 발생을 예상하고 조작 스위치를 2륜 구동 모드로 전환하면, 변속 모터의 구동에 따라 4륜 구동에서 2륜 구동 모드로의 변속이 수반된다. 여기서, 타이트 코너 브레이킹이란 4륜 구동 모드로 주행 중 전/후륜의 회전속도 차이에 의해 브레이크가 걸린 상태와 같이 발생되는 현상에 해당한다.

이러한 모터의 움직임에 따라 캠과 연동하는 2/4륜 전환용 시프트 포크가 4륜 모드의 위치에서 2륜 모드의 위치로 이동하면, 리턴 스프링의 반력에 의해 2/4륜 전환용 시프트 포크가 2/4륜 전환용 슬리브를 4륜 모드의 위치에서 2륜 모드의 위치로 종속적으로 밀게 된다. 이때, 전/후륜의 회전반경 차이로 인해 차속과 전/후륜의 회전 속도는 일치하지 않게 되므로, 2/4륜 전환용 슬리브가 정상적으로 이동하지 못하고 2륜 모드로 변속할 수 없는 싱크로 록 현상이 발생하게 된다.

이와 같은 싱크로 기구의 잠김 현상은 차량이 코너링을 벗어나 직선로를 일정 시간 주행한 다음, 차속과 전/후륜의 회전 속도가 일치하여 록이 서서히 풀리면서 2륜 모드로 변속이 되는 순간, 리턴 스프링에 축적된 반력에 의한 힘과 전/후륜의 회전반경 차이로 인해 뒤틀려진 심한 부하가 구동계통의 축이나 변속기에 전달되어 큰 충격과 함께 소음의 발생으로 귀결된다.

이 결과, 종래 싱크로 타입의 전기식 시프트 트랜스퍼 케이스는 주행 중 코너링 상황에서 4륜 구동의 모드에서 2륜 구동의 모드로 전환시 싱크로 록에 의한 예상하지 못한 충격과 함께 소음을 유발하게 되므로, 이에 대한 개선의 요구가 대두되고 있다.

대한민국 공개특허 제10-2012-0079568호

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 감안하여 안출된 것으로, 싱크로 타입의 전기식 시프트 트랜스퍼 케이스를 탑재한 차량에서 4륜 구동 중 2륜 구동으로 전환할 때 싱크로 기구의 잠김 현상을 조기에 검출하고 2륜 모드로의 전환을 강제적으로 제한할 수 있게 함으로써 싱크로 록에 따른 변속 충격을 미연에 방지함과 더불어 동력 전달계통의 부품에 대한 내구 성능을 보장할 수 있는 싱크로 타입의 전기식 시프트 트랜스퍼 케이스의 변속충격 방지장치와 그 제어방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 싱크로 타입의 트랜스퍼 케이스의 변속충격 방지장치에 있어서, 2/4륜 구동을 선택하기 위한 모드 전환 스위치, 2/4륜 구동 모드를 검출하기 위한 위치 센서, 차속을 검출하는 차속 센서, 및 각 차륜의 속도를 검출하는 전/후륜 속도센서를 갖춘 입력부, 상기 입력부로부터 제공된 신호를 기반으로 2/4륜 구동 모드로의 전환을 위한 제어 신호를 출력하는 제어부, 및 상기 제어부로부터 출력되는 신호에 의해 2/4륜 구동 모드를 전환하는 구동모터를 갖춘 출력부를 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 입력부는 조향각을 검출하는 조향각 센서를 더 포함하고, 상기 위치 센서는 싱크로 기구의 2/4륜 전환용 슬리브의 위치를 검출하도록 설치된다.

본 발명은 싱크로 타입의 트랜스퍼 케이스의 변속 충격을 방지하기 위한 제어방법에 있어서, 4륜 구동모드로의 주행 중 2륜 구동모드로의 전환을 입력받는 단계, 상기 2륜 구동모드로의 전환 신호를 입력받은 다음, 2륜 구동모드로의 진입을 위한 신호를 출력하는 단계, 및 상기 2륜 구동모드로의 진입 신호를 출력한 다음, 싱크로 록의 발생 여부를 판단하는 단계를 포함하고, 상기 싱크로 록의 발생을 판단하는 단계에서 싱크로 록이 검출되면, 싱크로 록이 해소되는 시점까지 2륜 구동모드로의 진입을 강제적으로 제한한다.

본 발명에 있어, 상기 싱크로 록의 발생을 판단하는 단계에서 싱크로 록의 발생을 판단하면, 4륜 구동모드로의 복귀를 위한 신호를 출력하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 있어, 상기 싱크로 록의 발생을 판단하는 단계에서 싱크로 록이 발생하지 않으면, 2륜 구동모드로의 진입을 지속하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 있어, 상기 2륜 구동모드로의 진입을 지속하는 단계 이후에 2륜 구동모드로의 진입에 대한 완료 여부를 판단하는 단계를 더 포함하고, 이 단계에서 2륜 구동모드로의 진입이 완료되지 않으면 2륜 구동모드로의 진입을 위한 제어를 지속한다.

본 발명에 있어, 상기 2륜 구동모드로의 진입을 위한 제어 단계와 상기 싱크로 록의 발생 여부를 판단하는 단계 사이의 시점에서 운전자에 의한 조향 의지를 판단하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 따른 싱크로 타입의 전기식 시프트 트랜스퍼 케이스의 변속충격 방지장치와 그 제어방법은, 마찰계수가 큰 노면에서 4륜 구동의 방식으로 주행을 진행하다가 선회할 경우, 타이트 코너 브레이킹 상황의 발생을 대비하여 구동 모드를 2륜 상태로 전환할 때 싱크로 기구에서 발생할 수 있는 잠김 현상을 조기에 검출하고, 이를 통해 2륜 구동 모드로의 진입을 인위적으로 제한할 수 있게 된다.

이 결과, 본 발명은 4륜 구동 모드에서 2륜 구동 모드로의 전환시 차속과 전/후륜 회전 속도의 불일치로부터 기인하는 싱크로 기구의 잠김 현상이 풀리고 난 다음에 발생하는 변속 충격을 예방할 수 있고, 특히 변속 충격의 발생으로부터 수반되는 동력 전달계통의 부품에 대한 내구 성능의 저하 문제를 보다 적극적으로 해소할 수 있게 된다.

특히, 본 발명은 타이트 코너 브레이킹 상황을 대비하여 2륜 구동 모드로의 전환을 제한하는 일련의 제어에 있어, 조향각에 대한 직접적인 검출을 통해 차속과 전/후륜 회전 속도의 일시적인 불일치에 의한 2륜 모드로의 진입을 제한하는 불필요한 제어를 방지할 수 있으므로, 보다 신뢰성 있는 변속충격 방지 시스템을 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 싱크로 타입 트랜스퍼 케이스의 변속충격 방지 시스템이 적용되는 차량의 구동계통에 대한 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 싱크로 타입 트랜스퍼 케이스의 변속충격 방지 시스템에 대한 전반적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 트랜스퍼 케이스의 세부 구성을 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 싱크로 타입 트랜스퍼 케이스에 있어, 변속 충격을 방지하기 위한 일련의 제어 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 1을 참조로 하면, 본 발명이 적용되는 싱크로 타입의 전기식 시프트 트랜스퍼 케이스(10; 트랜스퍼 케이스로 지칭함)는 엔진(12)을 거쳐 변속기(14)를 통해 출력된 구동력을 전륜측 액슬(16)과 후륜측 액슬(18)에 각각 분배하는 역할을 수행한다.

이를 위해, 상기 트랜스퍼 케이스(10)의 전륜측 출력축은 전륜측 액슬(16)과 전륜 추진축(20)을 매개로 연결되고, 상기 전륜측 액슬(16)과 상기 전륜 추진축(20) 사이의 축이음 부위에는 좌/우측 차륜의 회전속도 차이를 보상하기 위한 전륜 차동장치(22)가 설치된다.

또한, 상기 트랜스퍼 케이스(10)의 후륜측 출력축은 후륜측 액슬(18)과 후륜 추진축(24)을 매개로 연결되고, 상기 후륜측 액슬(18)과 상기 후륜 추진축(24) 사이의 축이음 부위에는 좌/우측 차륜의 회전속도 차이를 보상하기 위한 후륜 차동장치(26)가 설치된다.

도 1과 도 2를 각각 참조로 하면, 본 발명에 따른 싱크로 타입 트랜스퍼 케이스의 변속충격 방지장치는 크게 입력부(30)와 제어부(40) 및 출력부(50)로 구성된다.

먼저, 상기 입력부(30)는 2륜 구동(2H)과 4륜 구동(4H) 및 4륜 저속구동(4L)을 각각 선택하기 위한 모드 전환 스위치(31), 상기 모드 스위치(32)의 전환에 따라 수반되는 싱크로 기구의 2/4륜 구동 위치를 검출하는 위치 센서(33), 주행 중인 차량의 차속을 검출하는 차속 센서(35), 전/후륜의 속도를 각각 개별적으로 검출하는 전/후륜 속도센서(37), 및 조향각의 정도를 검출하는 조향각 센서(39)를 구비한다. 이 경우, 상기 입력부(30)의 각 구성요소는 주행 중 검출된 신호를 상기 제어부(40)에 개별적으로 출력한다.

상기 모드 전환 스위치(31)는 운전석의 대쉬 보드에 설치되어 운전자의 조작에 따라 주행 모드를 2/4륜 구동(2H/4H) 또는 4륜 저속구동(4L) 중에서 어느 하나의 모드로 변경하기 위해 동작되는 절환 스위치에 해당한다.

상기 위치 센서(33)는 상기 트랜스퍼 케이스(10)의 내부에 구비된 싱크로 기구에서 2/4륜 구동을 절환하기 위해 동작되는 2/4륜 전환용 시프트 포크 또는 2/4륜 전환용 슬리브(도 3 참조)의 위치를 검출하여 상기 제어부(40)로 출력할 수 있는 장비로서, 홀 센서 등으로 구현될 수 있다. 예컨대, 상기 위치 센서(33)는 2/4륜 전환용 슬리브의 위치를 검출함에 있어, 4륜 구동 모드(4H)의 위치에서는 설정된 소정의 정격 전압을 출력하고, 2륜 구동 모드(2H)의 위치에서는 설정된 소정의 정격 전압을 출력하지 않도록 구성된다. 상기 차속 센서(35)는 전/후륜(FW, RW)에 개별적으로 설치되어 차륜의 휠 스피드를 검출하는 장비에 해당하고, 상기 조향각 센서(39)는 조향 휠의 회전 각도를 검출하는 장비에 해당한다.

그리고 상기 제어부(40)는 상기 입력부(30)로부터 제공되는 각종 신호를 기반으로 하여 2륜 구동(2H)과 4륜 구동(4H) 및 4륜 저속구동(4L)으로의 제어를 위한 일련의 신호를 출력하는 제어기(41)에 해당한다.

또한, 상기 출력부(50)는 상기 제어부(40)를 통해 제공받은 신호를 기반으로 하여 상기 변속기(14)를 통해 제공된 구동력을 전륜(FW) 또는 후륜(RW)에 적절하게 전달함으로써 2륜 구동(2H)과 4륜 구동(4H) 및 4륜 저속구동(4L) 모드 중 어느 하나의 구동 모드가 선택적으로 구현될 수 있게 하는 일련의 동작을 수행하는 요소에 해당한다. 이와 같은 상기 출력부(50)의 작동요소는 구동 모드 전환부로서 후술되는 구동모터(도 3 참조)로서 구현될 수 있다.

도 3을 참조로 하면, 본 발명이 적용되는 싱크로 타입 트랜스퍼 케이스(10)는 크게 상기 변속기(14)로부터 구동력을 제공받아 상기 후륜 추진축(24)으로 전달하는 후방 출력축(100), 상기 후방 출력축(100)을 통해 제공되는 구동력을 상기 전륜 추진축(20)으로 전달하는 전방 출력축(200), 및 상기 변속기(14)의 출력축(14a)과 상기 후방 출력축(100) 사이의 동력 전달을 등속 전이 또는 감속 전이의 방식으로 조절함과 더불어 상기 후방 출력축(100)과 상기 전방 출력축(200) 사이의 동력 전달을 조절하는 캠(300a)을 갖춘 캠축(300)으로 구성된다.

먼저, 상기 후방 출력축(100)은 상기 변속기(14)의 출력축(14a)과 상기 후방 출력축(100) 사이에서 구동력을 등속 전이 또는 감속 전이의 방식으로 전달하도록 설치되는 유성기어열(110), 상기 후방 출력축(100)에 대해 이동 가능하게 설치되고 상기 유성기어열(110)의 선기어(110a) 또는 캐리어(110b)에 선택적으로 치합되어 구동력의 등속 전이 또는 감속 전이를 조절하는 하이/로우 전환용 슬리브(130), 상기 후방 출력축(100)에 설치되어 구동력을 상기 전방 출력축(200)으로 전달 가능하게 하는 싱크로 기구(150), 상기 후방 출력축(100)에 대해 공회전 가능하게 설치되는 구동 스프라켓(170), 및 상기 싱크로 기구(150)에 대해 이동 가능하게 설치되고 상기 후방 출력축(100)과 상기 구동 스프라켓(170) 사이의 동력 전달을 조절하는 2/4륜 전환용 슬리브(190)를 포함한다. 여기서, 상기 유성기어열(110)의 선기어(110a)는 상기 변속기(14)의 출력축(14a)의 단부에 일체로 형성된다. 이와 달리 상기 선기어(110a)는 상기 출력축(14a)과 일체로 회전 가능한 방식의 구조로도 구현될 수 있다. 즉, 상기 선기어(110a)는 상기 출력축(14a)과 별도로 제작되어 상기 출력축(14a)에 대해 스플라인 결합으로 고정될 수 있다.

또한, 상기 싱크로 타입 트랜스퍼 케이스(10)는 상기 캠축(300)의 회전에 따라 상기 하이/로우 전환용 슬리브(130)의 축방향 이동을 조절하여 상기 유성기어열(110)에 의한 등속 전이 또는 감속 전이를 선택적으로 절환하는 하이/로우 전환용 시프트 포크(310), 상기 캠축(300)의 회전에 따라 상기 2/4륜 전환용 슬리브(190)의 축방향 이동을 조절하여 상기 후방 출력축(100)과 상기 전방 출력축(200) 사이의 동력 전달을 선택적으로 절환하는 2/4륜 전환용 시프트 포크(330), 상기 하이/로우 전환용 시프트 포크(310)와 상기 2/4륜 전환용 시프트 포크(330)를 각각 축방향으로 이동 가능하게 지지하는 고정축(350), 및 상기 고정축(350) 상에서 상기 2/4륜 전환용 시프트 포크(330)를 항상 2륜 구동 모드(2H)의 방향으로 탄력적으로 지지하는 리턴 스프링(370)을 더 포함한다.

이 경우, 상기 하이/로우 전환용 시프트 포크(310)는 상기 캠축(300)의 회전에 따라 상기 고정축(350)의 축방향으로 이동하여 상기 하이/로우 전환용 슬리브(130)에 대해 축방향 이동력을 제공하고, 이를 통해 상기 하이/로우 전환용 시프트 포크(310)는 상기 유성기어열(110)의 선기어(110a) 또는 캐리어(110b)와 선택적으로 치합하여 상기 변속기(14)의 출력축(14a)으로부터 상기 후방 출력축(100)에 전달되는 구동력을 등속 전이 또는 감속 전이의 상태로 조절하는 기능을 수행한다.

아울러, 상기 2/4륜 전환용 시프트 포크(330)는 상기 캠축(300)의 회전에 따라 상기 고정축(350)의 축방향으로 이동하여 상기 2/4륜 전환용 슬리브(190)에 대해 축방향 이동력을 제공하고, 이를 통해 상기 2/4륜 전환용 시프트 포크(330)는 상기 싱크로 기구(150)에 의한 동기 작용을 온/오프 방식으로 전환하여 상기 후방 출력축(100)에 전달되는 구동력을 상기 전방 출력축(200)으로 선택적으로 조절하는 기능을 수행한다.

또한, 상기 전방 출력축(200)은 상기 구동 스프라켓(170)과 벨트 또는 체인을 매개로 동력 전달이 가능한 상태의 종동 스프라켓(210)을 구비한다. 이 경우, 상기 종동 스프라켓(210)은 상기 전방 출력축(200)에 대해 일체로 회전 가능한 방식으로 설치된다. 즉, 상기 전방 출력축(200)에 대한 구동력의 전달은 상기 전방 출력축(200)에 대해 일체로 결합된 종동 스프라켓(210)에 의해 이루어지는 바, 이를 위해 상기 종동 스프라켓(210)은 상기 구동 스프라켓(170)에 대해 벨트 또는 체인을 매개로 동력 전달이 가능한 상태로 연결된다.

또한, 상기 캠축(300)은 상기 제어부(40)로부터 제공되는 신호에 기초하여 상기 캠축(300)의 회전 각도를 조절하는 구동 모드 전환부로서 구동모터(500)를 구비한다. 즉, 상기 캠축(300)에 대한 회전각도 조절에 의한 구동 모드의 전환은 상기 캠축(300)과 인접한 위치로 설치되어 상기 제어부(40)로부터 제공되는 신호에 기초하여 상기 캠축(300)의 회전을 조절하는 구동모터(500)에 의해 이루어진다.

도 4를 참조로 하면, 본 발명에 따른 싱크로 타입 트랜스퍼 케이스에 대한 변속 충격을 방지하기 위한 일련의 제어는 다음과 같이 이루어진다.

4륜 구동모드(4H)로 주행 중 코너링이 이루어질 때, 운전자가 타이트 코너 브레이킹 상황의 발생을 예상하고 모드 전환 스위치(31)를 2륜 구동모드(2H)로 전환하면(S10), 상기 제어부(40)는 상기 모드 전환 스위치(31)를 통해 입력되는 신호를 수신받아 상기 출력부(50)의 구동 모드 전환부에 해당하는 구동모터(500)에 대해 2륜 주행 모드(2H)로의 전환을 위한 일련의 해당 신호를 출력하게 된다.(S12) 이 과정에서, 상기 제어부(40)는 위치 센서(33어부(차속 센서(35), 전/후륜 속도센서(37), 및 조향각 센서(39)를 통해서도 각각의 요소로부터 획득된 정보를 실시간으로 입력받게 된다. 즉, 주행 상황에서 상기 제어부(40)는 상기 입력부(30)의 각 요소로부터 검출되는 각종 신호를 실시간으로 제공받게 된다.

이어, 상기 제어부(40)는 차속 센서(35)와 전/후륜 속도센서(37)를 통해 획득한 정보를 기반으로 차속과 전/후륜 회전속도사이의 불일치로부터 기인하는 싱크로 기구(150)에 대한 잠김(싱크로 록) 여부를 판단하게 된다. 즉, 상기 제어부(40)는 상기 위치 센서(33)를 통해 검출되는 2/4륜 전환용 슬리브(190)의 현재 위치로부터 싱크로 기구(150)에서 잠김 현상의 발생 여부를 더욱 정확하게 판단하게 된다.(S14)

이 과정에서, 상기 제어부(40)는 위치 센서(33)를 통해 획득한 정보를 토대로 2/4륜 전환용 슬리브(190)의 현재 위치가 2륜 모드의 위치로 완전하게 전이되지 못하고 4륜 모드의 위치에 잔류한 상태(싱크로 록의 발생)라고 판단되면, 2륜 구동모드(2H)의 진입을 위해 구동모터(500)의 작동을 지속하는 일련의 제어를 중단하고 4륜 구동모드(4H)로의 복귀를 지령하게 된다.(S16) 즉, 상기 제어부(40)는 싱크로 록 발생의 이상 상황을 검출한 경우, 더 이상 구동모터(500)에 대해 2륜 구동모드(2H)로의 전환을 위한 작동 지령을 하지 않고, 2륜 구동모드(2H)로의 진입을 강제적으로 제한할 수 있는 4륜 구동모드(4H)로의 복귀 지령을 출력함으로써 구동모터(500)를 보호할 수 있게 된다.

또한, 상기 제어부(40)에 의한 구동모터(500)의 복귀 지령은 상기 싱크로 기구(150)의 잠김 여부를 판단하는 과정(S14)에서 잠김 상태가 아니라고 판단될 때, 또는 구동모터(500)의 역구동에 따라 2/4륜 전환용 슬리브(190)가 완전하게 4륜 구동의 위치로 복귀할 때까지 지속된다.

이어, 상기 제어부(40)는 싱크로 기구(150)의 잠김 여부를 판단하는 과정(S14)에서 잠김 상태가 아니라고 판단되면, 상기 구동모터(500)에 대해 2륜 구동모드(2H)로의 전환을 지령하는 작동 신호를 그대로 유지함으로써 보다 신속하게 2륜 구동모드(2H)로의 진입을 허용하게 된다.(S18)

이어, 상기 제어부(40)는 위치 센서(33)를 통해 검출되는 2/4륜 전환용 슬리브(190)의 현재 위치가 2륜 구동모드(2H)라고 판단되면(S20), 변속충격을 방지하기 위한 일련의 제어를 종료하게 된다.

또한, 상기 제어부(40)는 2륜 구동모드(2H)를 판단하는 과정(S20)에서 2륜 구동상태가 아니라고 판단되면, 상기 구동모터(500)에 대한 2륜 구동모드(2H)로의 전환을 위한 작동 신호의 출력을 2륜 구동모드(2H)로의 전환이 완료될 때까지 지속하게 된다.

한편, 상기 제어부(40)는 2륜 구동모드(2H)로의 전환 명령을 출력한 다음(S12), 상기 싱크로 기구(150)에서 잠김 현상의 발생 여부를 판단하는 과정(S14)에서, 보다 바람직하게는 상기 싱크로 기구(150)에 대한 잠김 현상을 판단하기 앞서, 상기 조향각 센서(39)로부터 검출된 입력값을 기 설정된 기준 설정값과 비교하여 현재 시점에서 운전자에 의한 조향 의지가 명백함을 다시 한번 더 정확하게 확인하게 된다.(S12')

이러한 과정은 2륜 구동모드(2H)로 주행 중 운전자에 의한 2륜 구동모드(2H)로의 전환 조작이 이루어질 때, 조향에 의해 야기될 수 있는 타이트 코너 브레이킹 상황의 발생을 대비한 일련의 과정을 통해 변속 충격을 방지할 수 있는 제어를 수행할 것인지, 또는 조향이 아닌 다른 외부적 요인에 의한 차속과 전/후륜 회전속도 사이의 일시적인 불일치를 검출함에 따라 싱크로 록의 발생 여부를 판단하고 2륜 구동모드(2H)로의 진입을 제한 또는 허용하는 일련의 불필요한 제어를 수행할 것인지를 구별하기 위함인 것이다.

즉, 상기 제어부(40)는 조향의 여부를 판단하는 과정(S12')를 통해 운전자의 의지에 의한 조향의 상태일 경우에 한해 싱크로 기구(150)의 잠김 상태를 (S14)한 다음, 싱크로 록의 발생 시에 한해 잠김 현상이 해소되는 시점까지 2륜 구동모드(2H)로의 진입을 제한함으로써 변속 충격을 방지하고자 하는 본연의 목적을 달성할 수 있고, 그 외 다른 외부적 요인에 의해 일시적으로 싱크로 록이 발생할 경우에는 잠김 상태를 판단하는 일련의 과정을 무시하고 그 즉시 2륜 구동모드(2H)로의 진입을 허용함으로써 보다 빠른 제어의 응답성을 구현할 수 있게 된다.

부연하자면, 상기 제어부(40)는 4륜 구동모드(4H)에서 2륜 구동모드(2H)로의 전환 과정에서 상기 조향각 센서(39)를 통해 검출된 현재의 조향각이 설정된 기준값 보다 큰 경우에는 운전자에 의한 조향 의지가 명백하게 있다고 판단하고, 싱크로 록의 발생 여부를 판단하는 후속 과정(S14)으로의 제어를 곧바로 진행하고, 이와 달리 검출된 현재의 조향각이 설정된 기준값 보다 작은 경우에는 운전자에 의한 조향 의지가 명백하게 없다고 판단하고, 2륜 구동모드(2H)로의 진입을 인위적으로 제한하는 일련의 불필요한 제어(S16)의 수반을 원천적으로 차단함으로써 시스템의 신뢰성 및 응답성의 저하에 대한 문제를 보다 적극적으로 해소할 수 있게 된다.

결론적으로, 본 발명은 4륜 구동모드(4H)로의 주행 중 운전자의 의지에 따라 2륜 구동모드(2H)로의 전환 신호가 입력될 경우, 상기 제어부(40)는 명백한 코너링의 상황이라고 판단되고 싱크로 기구(150)의 잠김 현상 발생이 예상될 경우에 한정하여 일시적으로 2륜 구동모드(2H)로의 전환을 중지하고 싱크로 록이 해제될 때까지 2륜 구동모드(2H)로의 진입을 강제적으로 제한함으로써 변속 과정에서 발생할 수 있는 충격을 보다 적극적으로 예방할 수 있게 된다.

예컨대, 상기 제어부(40)는 운전자의 의지에 따라 구동모드를 4륜 상태(4H)에서 2륜 상태(2H)로 전환하는 일련의 제어를 실시함에 있어, 조향각에 대한 직접적인 검출을 통해 진정한 조향 상태라고 판단되면, 싱크로 록의 발생 여부에 따라 2륜 구동모드(2H)로의 진입을 허용 또는 제한하고, 이와 달리 차속과 전/후륜 회전속도의 일시적인 불일치에 의해 진정한 코너링 상황이 아님에도 불구하고 코너링에 따른 타이트 코너 브레이킹 상황의 발생을 예상하고 운전자의 의지와 반하여 2륜 구동모드(2H)로의 진입을 강제적으로 제한하는 불필요한 제어를 방지할 수 있으므로, 본 발명은 보다 신뢰성 있는 변속충격 방지 시스템을 제공할 수 있게 된다.

10-트랜스퍼 케이스 12-엔진
14-변속기 16-전륜 액슬
18-후륜 액슬 20-전륜 추진축
22-전륜 차동장치 24-후륜 추진축
26-후륜 차동장치 30-입력부
31-모드전환 스위치 33-위치센서
35-차속센서 37-속도센서
39-조향각 센서 40-제어부
41-제어기 50-출력부
100-후방 출력축 110-유성기어열
130-하이로우 전환용 슬리브 150-싱크로 기구
170-구동 스프라켓 190-2/4륜 전환용 슬리브
200-전방 출력축 210-종동 스프라켓
300-캠축 310-하이로우 전환용 시프트 포크
330-2/4륜 전환용 시프트 포크 350-고정축
370-리턴 스프링 500-구동모터

Claims

싱크로 타입의 트랜스퍼 케이스의 변속충격 방지장치에 있어서,
2/4륜 구동을 선택하기 위한 모드 전환 스위치(31), 2/4륜 구동 모드를 검출하기 위한 위치 센서(33), 차속을 검출하는 차속 센서(35), 및 각 차륜의 속도를 검출하는 전/후륜 속도센서(37)를 갖춘 입력부(30);
상기 입력부(30)로부터 제공된 신호를 기반으로 2/4륜 구동 모드로의 전환을 위한 제어 신호를 출력하는 제어부(40); 및
상기 제어부(40)로부터 출력되는 신호에 의해 2/4륜 구동 모드를 전환하는 구동모터(500)를 갖춘 출력부(50)를 구비하는 것을 특징으로 하는 싱크로 타입의 트랜스퍼 케이스의 변속충격 방지장치.
청구항 1에 있어서,
상기 입력부(30)는 조향각을 검출하는 조향각 센서(39)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 싱크로 타입의 트랜스퍼 케이스의 변속충격 방지장치.
청구항 1에 있어서,
상기 위치 센서(33)는 싱크로 기구(150)의 2/4륜 전환용 슬리브(190)의 위치를 검출하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 싱크로 타입의 트랜스퍼 케이스의 변속충격 방지장치.
싱크로 타입의 트랜스퍼 케이스의 변속 충격을 방지하기 위한 제어방법에 있어서,
4륜 구동모드(4H)로의 주행 중 2륜 구동모드(2H)로의 전환을 입력받는 단계(S10);
상기 2륜 구동모드(2H)로의 전환 신호를 입력받은 다음, 2륜 구동모드(2H)로의 진입을 위한 신호를 출력하는 단계(S12); 및
상기 2륜 구동모드(2H)로의 진입 신호를 출력한 다음, 싱크로 록의 발생 여부를 판단하는 단계(S14)를 포함하고,
상기 싱크로 록의 발생을 판단하는 단계에서 싱크로 록이 검출되면, 싱크로 록이 해소되는 시점까지 2륜 구동모드(2H)로의 진입을 강제적으로 제한하는 것을 특징으로 하는 싱크로 타입의 트랜스퍼 케이스의 변속 충격을 방지하기 위한 제어방법.
청구항 4에 있어서,
상기 싱크로 록의 발생을 판단하는 단계(S14)에서 싱크로 록의 발생을 판단하면, 4륜 구동모드(4H)로의 복귀를 위한 신호를 출력하는 단계(S16)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 싱크로 타입의 트랜스퍼 케이스의 변속 충격을 방지하기 위한 제어방법.
청구항 4에 있어서,
상기 싱크로 록의 발생을 판단하는 단계(S14)에서 싱크로 록이 발생하지 않으면, 2륜 구동모드(2H)로의 진입을 지속하는 단계(S18)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 싱크로 타입의 트랜스퍼 케이스의 변속 충격을 방지하기 위한 제어방법.
청구항 6에 있어서,
상기 2륜 구동모드(2H)로의 진입을 지속하는 단계(S18) 이후에 2륜 구동모드(2H)로의 진입에 대한 완료 여부를 판단하는 단계(S20)를 더 포함하고, 이 단계에서 2륜 구동모드(2H)로의 진입이 완료되지 않으면 2륜 구동모드(2H)로의 진입을 위한 제어를 지속하는 것을 특징으로 하는 싱크로 타입의 트랜스퍼 케이스의 변속 충격을 방지하기 위한 제어방법.
청구항 4에 있어서,
상기 2륜 구동모드(2H)로의 진입을 위한 제어 단계(S12)와 상기 싱크로 록의 발생 여부를 판단하는 단계(S14) 사이의 시점에서 운전자에 의한 조향 의지를 판단하는 단계(S12')를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 싱크로 타입의 트랜스퍼 케이스의 변속 충격을 방지하기 위한 제어방법.