KR20150129115A - 4륜 구동 절환제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 4륜 구동 절환제어방법에 관한 것으로, 2륜 및 4륜간 절환스위치의 조작여부를 판단하는 단계, 절환스위치의 조작시 차량의 선회여부를 판단하는 단계, 차량이 선회중인 것으로 판명된 경우 절환스위치의 조작 전 구동상태를 유지하고 차량이 직진중인 것으로 판명된 경우 절환스위치의 절환명령을 수행하는 단계를 포함하여, 선회시 2륜 및 4륜간 절환을 불허하여 구동계에 전환충격이 가해지는 것을 방지할 수 있게 된다.

Description

4륜 구동 절환제어장치 및 방법{ A device for controlling a transfer in 4 wheel driving vehicle and method thereof }

본 발명은 4륜 구동 절환제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파트 타임 4륜 구동 차량에서 2륜 및 4륜간 구동 모드의 절환을 제어하는 4륜 구동 절환제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 4륜 구동차량은 전륜과 후륜을 동시에 구동할 수 있도록 하여 비포장도로 및 눈길이나 빗길에서 탁월한 안정성 및 조종성을 가지고 있다. 이 4륜 구동차량은 경제성을 위하여 전륜 또는 후륜만을 구동하다가 필요에 따라 전 후륜을 동시에 구동하기 위하여 동력을 나누어 전후륜으로 전달하도록 구성된다.

이러한 4륜 구동차량의 구동방식에는 항상 4륜으로 구동할 수 있는 풀-타임(Full-time) 방식, 평상시에는 2륜으로 구동하다가 필요시 4륜으로 구동할 수 있는 파트-타임(Part-time) 방식이 있다.

파트타임 방식의 4륜 구동 차량은, 2륜에서 4륜으로 절환하거나 4륜에서 2륜으로 절환하기 위한 구동모드 스위치가 운전자 근처에 구비되고, 필요시에 운전자가 구동모스 스위치를 조작하여 절환하게 된다.

이러한 파트타임 방식의 4륜 구동 차량은 통상 주행 중에 운전자가 구동모드 절환이 필요하다고 판단될 때 구동모드 스위치를 조작하여 구동모드(2륜에서 4륜으로 또는 4륜에서 2륜으로)를 절환하게 된다.

그러나, 차량의 선회중에는 좌우 휠의 속도차에 의해 절환장치의 싱크로가 제대로 치합되지 않고 절환 구동계에 변환충격이 발생하게 되고, 무엇보다도 모드 절환이 실패할 가능성이 큰 문제점이 있었다.

선회중에 무리하게 절환을 시도하게 되면 절환 구동계의 핵심 부품들이 손상되고, 결국 내구성 저하로 부품의 수리 및 교체 비용이 발생하게 되며 차량의 성능에도 악영향을 미치게 된다.

한국 공개특허공보 1999-0052339(1999.07.05)

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 4륜 구동 절환제어장치가 가지는 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 선회시 2륜 및 4륜간 절환을 불허하여 구동계에 전환충격이 가해지는 것을 방지할 수 있는 4륜 구동 절환제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 4륜 구동 절환제어장치는, 차량의 좌우 휠 속도를 검출하는 휠 속도 검출부, 2륜 및 4륜간 구동방식을 전환시키는 절환스위치, 및 상기 절환스위치의 조작여부를 인지하고 상기 휠 속도 검출부로부터 좌우 휠 속도를 수신하여 좌우 휠의 속도차를 산출하며 상기 절환스위치의 조작시 휠의 속도차를 토대로 차량의 선회여부를 판단하고 차량이 선회중인 것으로 판명된 경우 절환스위치의 조작 전 구동상태를 유지하며 차량이 직진중인 것으로 판명된 경우 절환스위치의 절환명령을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 4륜 구동 절환제어장치에 있어서, 상기 제어부는 좌우 휠 속도차를 설정값(Vc)과 비교하고, 좌우 휠 속도차가 설정값 이상인 경우 선회중인 것으로 판단하며, 휠 속도차가 설정값 미만인 경우 차량이 직진중인 것으로 판단할 수 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 4륜 구동 절환제어장치는, 조향각을 검출하는 조향각 검출부, 2륜 및 4륜간 구동방식을 전환시키는 절환스위치, 및 상기 절환스위치의 조작여부를 인지하고 상기 절환스위치의 조작시 상기 조향각 검출부로부터 수신한 조향각에 대한 정보를 토대로 차량의 선회여부를 판단하며 차량이 선회중인 것으로 판명된 경우 절환스위치의 조작 전 구동상태를 유지하고 차량이 직진중인 것으로 판명된 경우 절환스위치의 절환명령을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 4륜 구동 절환제어장치에 있어서, 상기 제어부는 조향각이 설정값 이상인 경우 선회중인 것으로 판단하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 4륜 구동 절환제어장치에 있어서, 상기 제어부는 차량이 선회중인 것으로 판명된 경우 경고신호를 출력하는 것도 가능하다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 4륜 구동 절환제어방법은, 2륜 및 4륜간 절환스위치의 조작여부를 판단하는 단계, 절환스위치의 조작시 차량의 선회여부를 판단하는 단계, 차량이 선회중인 것으로 판명된 경우 절환스위치의 조작 전 구동상태를 유지하고 차량이 직진중인 것으로 판명된 경우 절환스위치의 절환명령을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 4륜 구동 절환제어방법에 있어서, 차량의 선회여부를 판단하는 단계에서는 좌우 휠의 속도차를 비교하여 선회여부를 판단하는 것도 가능하다.

바람직하게는, 좌우 휠 속도차를 설정값(Vc)과 비교하고, 좌우 휠 속도차가 설정값 이상인 경우 선회중인 것으로 판단하며, 휠 속도차가 설정값 미만인 경우 차량이 직진중인 것으로 판단한다.

본 발명의 실시예에 따른 4륜 구동 절환제어방법에 있어서, 차량의 선회여부를 판단하는 단계에서는 조향각에 대한 정보를 토대로 선회여부를 판단하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 4륜 구동 절환제어방법에 있어서, 조향각이 설정값 이상인 경우 선회중인 것으로 판단할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 4륜 구동 절환제어방법에 있어서, 차량이 선회중인 것으로 판명된 경우 경고신호를 출력하는 것도 가능하다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 4륜 구동 절환제어장치에 의하면, 차량의 선회여부를 판단하여 선회시에는 2륜 및 4륜간 절환을 불허함으로써 선회시 무리한 절환에 의해 구동계에 전환충격이 가해지는 것을 방지할 수 있고, 그로 인해 절환에 관여하는 부품들의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 4륜 구동 절환제어장치를 나타낸 구성도,
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 4륜 구동 절환제어장치를 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 4륜 구동 절환제어방법을 나타낸 흐름도,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 4륜 구동 절환제어방법을 나타낸 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 4륜 구동 절환제어장치 및 방법은 차량의 선회여부를 판단하여 절환스위치 절환명령의 수행여부를 결정한다.

차량의 선회여부를 판단함에 있어서 좌우 휠 속도차나 조향각에 대한 정보를 토대로 판단할 수 있으나 이에 한정되지 않고 차량의 선회여부를 판단할 수 있는 한 모두 본 발명의 범주에 포함된다. 이하에서는 좌우 휠 속도차 및 조향각에 대한 정보를 토대로 차량의 선회여부를 판단하는 실시예에 대해 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 4륜 구동 절환제어장치는, 차량의 좌우 휠 속도를 검출하는 휠 속도 검출부(10), 2륜 및 4륜간 구동방식을 전환시키는 절환스위치(20), 및 좌우 휠의 속도차를 토대로 차량의 선회여부를 판단하여 절환스위치의 절환명령 수행여부를 결정하는 제어부(30)를 포함한다.

상기 휠 속도 검출부(10)는 좌측 휠 속도 검출부(11)와 우측 휠 속도 검출부(12)로 구성된다.

상기 좌측 휠 속도 검출부(11) 및 우측 휠 속도 검출부(12)는 차량의 좌측 미 우측 휠의 속도를 각각 검출하여 CAN통신(controller area network)을 통해 제어부(30)로 송출한다.

이때, 상기 제어부(30)는 상기 휠 속도 검출부(10)로부터 좌우 휠 속도를 수신하여 좌우 휠의 속도차를 산출한다.

상기 절환스위치(20)는 2륜 구동모드에서 4륜 구동모드로, 4륜 구동모드에서 2륜 구동모드로 절환시키는 조작스위치로, 통상 핸들의 주위에 구비되어 운전자가 수동으로 조작할 수 있게 된다.

2륜 구동모드로 주행 중 운전자가 상기 절환스위치(20)를 누르게 되면 4륜 구동모드로의 절환명령신호가 제어부(30)로 출력된다. 4륜 구동모드로 절환 후 다시 절환스위치(20)를 누르게 되면 2륜 구동모드로의 절환명령신호가 제어부(30)로 출력된다.

이때, 상기 제어부(30)는 상기 절환스위치(20)로부터 절환명령신호를 수신하여 그 절환스위치(20)의 조작여부를 인지한다.

상기 제어부(30)는 상기 절환스위치(20)로부터 절환명령신호를 수신한 경우, 좌우 휠의 속도차를 토대로 차량의 선회여부를 판단한다. 차량이 선회중인 것으로 판명된 경우, 제어부(30)는 절환스위치(20)의 조작 전 구동상태를 유지하고, 차량이 미선회중인 경우 즉, 직진중인 것으로 판명된 경우, 상기 제어부(30)는 절환스위치(20)의 절환명령을 수행하는 신호를 절환장치(50)로 송출한다.

가령, 2륜 구동모드로 운전중 4륜 구동모드로 전환하고자 하는 경우 상기 제어부(30)가 선회중인 것으로 판단하면 조작 전 구동상태, 즉 2륜 구동모드를 유지하는 명령을 출력하고, 직진중인 것으로 판단하면 4륜 구동모드로 전환하는 신호를 출력한다.

상기 절환장치(50)는 상기 제어부(30)로부터 전기적 명령신호를 수신하여 구동하는 모터나 액츄에이터를 포함하고 있다.

상기 제어부(30)는 좌우 휠 속도차(V_d)를 설정값(V_c)과 비교하고, 좌우 휠 속도차(V_d)가 설정값(V_c) 이상인 경우 선회중인 것으로 판단하며, 휠 속도차(V_d)가 설정값(V_c) 미만인 경우 차량이 직진중인 것으로 판단한다.

좌우 휠 속도차(V_d)는 V_R을 우측 휠 속도, V_L을 좌측 휠 속도라 할 때 아래의 식을 만족시킨다.

좌우 휠 속도차(V_d)는 우측 휠 속도(V_R)와 좌측 휠 속도(V_L)의 차이의 절대값을 우측 휠 속도(V_R)와 좌측 휠 속도(V_L) 중 작은 값으로 나눈 값이다.

위의 식에서 좌측 휠 속도(V_L)가 우측 휠 속도(V_R)보다 클 경우 음(-)의 값을 나타내므로 그 절대값을 구한다. 위 식의 분모로 좌측 휠 속도(V_L)와 우측 휠 속도(V_R) 중 작은 값을 사용하였으나, 두 값 중 큰 값을 사용하더라도 그에 따라 설정값(V_c)을 조정하면 된다.

이와 같이 산출된 좌우 휠 속도차(V_d)는 비율로 나타나고, 좌우 휠 속도차와 비교되는 설정값(V_c)은 2% < V_c < 5% 의 값을 가진다. 여기서, 설정값(V_c)이 5% 이상인 경우에는 모드 절환시 절환 구동계에 악영향을 미칠 정도로 선회하고 있는 상태임에도 미선회상태로 판단할 우려가 있다.

이와 같이 좌우 휠 속도차(V_d)를 상대적인 비율로 산출하는 경우에는 차량의 속도와 무관하게 속도차를 산출할 수 있게 된다. 그럼에도 불구하고 좌우 휠 속도차(V_d)는 우측 휠 속도(V_R)와 좌측 휠 속도(V_L)의 단순한 뺄셈으로 설정하는 것도 가능하다. 이때, 좌우 휠 속도차(V_d)는 속도단위값이고 설정값도 속도단위로 달라지게 된다.

좌우 휠 속도차(V_d)가 설정값(V_c) 이상인 경우 차량의 선회로 인해 좌측 휠과 우측 휠의 속도차가 발생한 것으로 볼 수 있으므로 선회중인 것으로 판단한다. 반면 좌우 휠 속도차(V_d)가 설정값(V_c)보다 작은 경우에는 차량이 직진중인 것으로 판단한다. 여기서, 좌우 휠 속도차(V_d)가 설정값(V_c)보다 작은 경우에는 비록 완전한 직진상태는 아니더라도 직진중인 것으로 판단한다.

상기 제어부(30)는 차량이 선회중인 것으로 판명된 경우, 경고출력부(40)를 통해 외부로 경고신호를 출력한다. 상기 경고출력부(40)는 점멸신호를 출력하는 램프이거나 경고음을 출력하는 스피커도 가능하다. 램프의 경우 경고신호에 의해 점멸함으로써 운전자에게 절환실패를 알리게 된다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 4륜 구동 절환제어장치는, 조향각을 검출하는 조향각 검출부(110), 2륜 및 4륜간 구동방식을 전환시키는 절환스위치(120), 및 차량의 조향각을 토대로 차량의 선회여부를 판단하여 절환스위치의 절환명령 수행여부를 결정하는 제어부(130)를 포함한다.

상기 조향각 검출부(110)는 핸들의 조작에 따른 조향각을 검출하여 CAN통신(controller area network)을 통해 제어부(130)로 송출한다.

상기 조향각 검출부(110)는 스티어링 장치에 구비되어 조향축의 선회각을 측정함으로써 조향각을 검출할 수 있는데, 한국공개특허 제2013-0133735호 등에 다수 개시되어 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 제어부(130)는 상기 조향각 검출부(110)로부터 수신한 조향각에 대한 정보를 토대로 차량의 선회여부를 판단한다. 차량이 선회중인 것으로 판명된 경우, 상기 제어부(130)는 절환스위치(120)의 조작 전 구동상태를 유지하고 차량이 직진중인 것으로 판명된 경우 절환스위치(120)의 절환명령을 수행한다.

상기 제어부(130)는 조향각이 설정값 이상인 경우 선회중인 것으로 판단하고 조작 전 구동모드를 유지하는 명령을 절환장치(150)로 출력하며 경고출력부(140)로 경고신호를 출력한다.

도 1 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 4륜 구동 절환제어방법에 대해 설명한다.

먼저, 운전자가 절환스위치(20)를 조작하면 모드 절환 신호를 인지한다(S10).

상기 S10단계에서 절환스위치(20)의 조작을 인식하면 차량의 선회여부를 판단한다(S20).

상기 차량의 선회여부를 판단하는 단계(S20)에서는 좌우 휠의 속도차(V_d)를 설정값(Vc)과 비교하여 선회여부를 판단한다.

상기 S20단계에서 좌우 휠 속도차(V_d)가 설정값(V_c) 이상인 경우 선회중인 것으로 판단하며, 휠 속도차(V_d)가 설정값(V_c) 미만인 경우 차량이 직진중인 것으로 판단한다.

상기 S20단계에서 차량이 선회중인 것으로 판명된 경우, 모드 절환 전의 구동모드를 유지하고(S30) 경고신호를 출력한다(S40). 반면, 차량이 직진중인 것으로 판명된 경우 절환스위치(20)의 절환명령을 수행하여 구동모드의 절환을 허용한다.

도 2 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 4륜 구동 절환제어방법에 대해 설명한다.

먼저, 운전자가 절환스위치(120)를 조작하면 모드 절환 신호를 인지하고(S110), 차량의 선회여부를 판단한다(S120).

상기 S120단계에서는 조향각에 대한 정보를 토대로 선회여부를 판단한다.

상기 S120단계에서 조향각이 설정값(C) 이상인 경우 선회중인 것으로 판단하고 설정값(C) 미만인 경우 직진중인 것으로 판단한다.

상기 S120단계에서 차량이 선회중인 것으로 판명된 경우, 모드 절환 전의 구동모드를 유지하고(S130) 경고신호를 출력한다(S140). 반면, 차량이 직진중인 것으로 판명된 경우 절환스위치(120)의 절환명령을 수행하여 구동모드의 절환을 허용한다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

10 : 휠 속도 검출부 11 : 좌측 휠 속도 검출부
12 : 우측 휠 속도 검출부 20,120 : 절환스위치
30,130 : 제어부 40,140 : 경고출력부
50,150 : 절환장치 110 : 조향각 검출부

Claims (15)

1. 차량의 좌우 휠 속도를 검출하는 휠 속도 검출부;
   2륜 및 4륜간 구동방식을 전환시키는 절환스위치; 및
   상기 절환스위치의 조작여부를 인지하고, 상기 휠 속도 검출부로부터 좌우 휠 속도를 수신하여 좌우 휠의 속도차를 산출하며, 상기 절환스위치의 조작시 좌우 휠의 속도차를 토대로 차량의 선회여부를 판단하고, 차량이 선회중인 것으로 판명된 경우 절환스위치의 조작 전 구동상태를 유지하며, 차량이 직진중인 것으로 판명된 경우 절환스위치의 절환명령을 수행하는 제어부;를 포함하는 4륜 구동 절환제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
   좌우 휠 속도차(V_d)를 설정값(V_c)과 비교하고, 좌우 휠 속도차가 설정값 이상인 경우 선회중인 것으로 판단하며, 휠 속도차가 설정값 미만인 경우 차량이 직진중인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동 절환제어장치.
3. 제2항에 있어서, 좌우 휠 속도차(V_d)는,
   V_R을 우측 휠 속도, V_L을 좌측 휠 속도라 할 때
   

   

   
   인 것을 특징으로 하는 4륜 구동 절환제어장치.
4. 제3항에 있어서, 좌우 휠 속도차와 비교되는 설정값(V_c)은,
   2% < V_c < 5% 를 만족시키는 것을 특징으로 하는 4륜 구동 절환제어장치.
5. 조향각을 검출하는 조향각 검출부;
   2륜 및 4륜간 구동방식을 전환시키는 절환스위치; 및
   상기 절환스위치의 조작여부를 인지하고, 상기 절환스위치의 조작시 상기 조향각 검출부로부터 수신한 조향각에 대한 정보를 토대로 차량의 선회여부를 판단하며, 차량이 선회중인 것으로 판명된 경우 절환스위치의 조작 전 구동상태를 유지하고, 차량이 직진중인 것으로 판명된 경우 절환스위치의 절환명령을 수행하는 제어부;를 포함하는 4륜 구동 절환제어장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제어부는,
   조향각이 설정값 이상인 경우 선회중인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동 절환제어장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제어부는,
   차량이 선회중인 것으로 판명된 경우, 경고신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동 절환제어장치.
8. 2륜 및 4륜간 절환스위치의 조작여부를 인지하는 단계;
   절환스위치의 조작시 차량의 선회여부를 판단하는 단계; 및
   차량이 선회중인 것으로 판명된 경우 절환스위치의 조작 전 구동상태를 유지하고, 차량이 직진중인 것으로 판명된 경우 절환스위치의 절환명령을 수행하는 단계;를 포함하는 4륜 구동 절환제어방법.
9. 제8항에 있어서, 차량의 선회여부를 판단하는 단계에서는,
   좌우 휠의 속도차를 비교하여 선회여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동 절환제어방법.
10. 제9항에 있어서, 차량의 선회여부를 판단하는 단계에서는,
    좌우 휠 속도차(V_d)를 설정값(V_c)과 비교하고, 좌우 휠 속도차가 설정값 이상인 경우 선회중인 것으로 판단하며, 휠 속도차가 설정값 미만인 경우 차량이 직진중인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동 절환제어방법.
11. 제10항에 있어서, 좌우 휠 속도차(V_d)는,
    V_R을 우측 휠 속도, V_L을 좌측 휠 속도라 할 때
    

    

    
    인 것을 특징으로 하는 4륜 구동 절환제어방법.
12. 제11항에 있어서, 좌우 휠 속도차와 비교되는 설정값(V_c)은,
    2% < V_c < 5% 를 만족시키는 것을 특징으로 하는 4륜 구동 절환제어방법.
13. 제8항에 있어서, 차량의 선회여부를 판단하는 단계에서는,
    조향각에 대한 정보를 토대로 선회여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동 절환제어방법.
14. 제13항에 있어서, 차량의 선회여부를 판단하는 단계에서는,
    조향각이 설정값 이상인 경우 선회중인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동 절환제어방법.
15. 제8항 내지 제14항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    차량이 선회중인 것으로 판명된 경우, 경고신호를 출력하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 구동 절환제어방법.

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