KR20200042597A - Automotive torque vectoring system - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a vehicle torque vectoring system and, more particularly, to a vehicle torque vectoring system which increases handling and traction performance when driving a vehicle, by having a power distribution device on one side of a differential gear device to control the power distribution of left and right wheels. The vehicle torque vectoring system including a ring gear and the differential gear device comprises: the power distribution device formed on one side of the differential gear device to control the power distribution of the left and right wheels; and an insulation operation device which is formed on one side of the power distribution device and operates to be connected to or disconnected from the power distribution device in a driving section which does not require a torque vectoring function.

Description

자동차용 토크 벡터링 시스템{Automotive torque vectoring system}Automotive torque vectoring system

본 발명은 자동차용 토크 벡터링 시스템에 관한 것으로서, 특히 차동기어장치의 일 측에 좌, 우측 바퀴의 동력 분배를 제어하는 동력분배장치를 구비하여 자동차 운행시 핸들링 및 트랙션(traction) 성능을 향상시키는 자동차용 토크 벡터링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a torque vectoring system for automobiles, in particular, a vehicle that improves handling and traction performance when driving a vehicle by having a power distribution device that controls power distribution of left and right wheels on one side of a differential gear device. It relates to a torque vectoring system.

일반적으로 토크 벡터링 시스템(Torque Vectoring System)은 후륜구동(Front engine Rear drive)기반의 4륜구동(4WD)차량에 적용되며, 자동차가 선회할 때 선회 요구의 정보를 검출하여 각각의 바퀴(차륜)에서 필요한 토크를 계산한 다음 각 바퀴의 구동토크를 능동적으로 배분 제어함으로써, 자동차의 발진 성능을 향상시키고 선회시 주행 안정성 및 조정의 안정성을 제공하는 시스템이다.In general, a torque vectoring system is applied to a four-wheel drive (4WD) vehicle based on a front engine rear drive, and when the vehicle turns, it detects the information of the turn request and turns it on each wheel (wheel). It is a system that improves the starting performance of a vehicle and provides driving stability and stability during turning by calculating the required torque and actively controlling the driving torque of each wheel.

자동차가 주행하는 상태에서는 각각 바퀴(차륜)에 걸리는 하중이 가속이나 지오메트리에 따라서 실시간으로 변하여 각 바퀴(차륜)에 목표 구동력을 주더라도 그것이 100% 발휘된다고 할 수 없다.In a state in which the vehicle is running, the load on each wheel (wheel) changes in real time according to acceleration or geometry, and even if the target driving force is applied to each wheel (wheel), it cannot be said to be 100% exerted.

바퀴(차륜)의 구동력 F = W × ax, Wt = F/μ 을 만족하므로, 식에서 알 수 있는 바와 같이 차고(W), 즉 수직 항력이 변하게 되면 해당 차륜의 구동력 한계도 변한다고 할 수 있다.Since the driving force F = W × ax and Wt = F / μ of the wheel (wheel) are satisfied, it can be said that when the height of the vehicle W, that is, the vertical drag force changes, the driving force limit of the wheel also changes.

또한, 자동차가 고속으로 선회하거나 급속하게 발진하는 상태에서는 웨이트 트랜스 폼에 의하여 각 바퀴(차륜)에 걸리는 하중이 급격하게 변화하므로, 구동력을 배분하여 조종 안정성을 높이는 토크 벡터링 제어는 반드시 필요하다.In addition, since the load on each wheel (wheel) is rapidly changed by the weight transformer in a state in which the vehicle is turning at a high speed or rapidly starting, torque vectoring control is necessary to distribute driving force and improve steering stability.

그러나 종래의 자동차 토크 벡터링 시스템은 좌, 우측에 각각의 클러치 팩 및 기어 트레인이 적용되기 때문에 중량과 원가가 상승하는 문제점이 있었다.However, the conventional vehicle torque vectoring system has a problem in that weight and cost increase because each clutch pack and gear train are applied to the left and right sides.

또, 종래의 자동차 토크 벡터링 시스템은 상시 작동 구조를 형성하고 있으므로 필요없는 주행 조건 및 토크 벡터링 모드가 off 되더라도 지속적으로 스핀로스(spin loss)가 발생하여 자동차의 연비저하를 유발시키는 요소로 작용하는 문제점이 있었다.In addition, the conventional automobile torque vectoring system forms an always-on operation structure, and thus, even when unnecessary driving conditions and torque vectoring modes are turned off, spin loss occurs continuously, which acts as a factor that causes a reduction in fuel efficiency of the vehicle. There was.

또한, 종래에는 자동차의 스핀(spin)을 방지하기 위하여 한 개 혹은 두 개의 바퀴에 브레이크를 선택적으로 작용시켜 요 컨트롤(Yaw Control)을 하는 ESC 시스템이 사용되고 있으나, 자동차의 운전특성을 컨트롤 할 수 없고 브레이크를 사용하면 구동력 손실 및 자동차의 속도를 저하시키는 문제점이 있다.In addition, conventionally, in order to prevent the spin of a vehicle, an ESC system that yaw control is used by selectively applying a brake to one or two wheels, but cannot control the driving characteristics of the vehicle. When using a brake, there is a problem that the driving force is lost and the speed of the vehicle is lowered.

특허 제10-1316862호Patent No. 10-1316862

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기어 트레인을 제거하고 트랙션 드라이브(traction drive)를 형성하여 콤팩트(compact)하며 고용량 토크(자동차의 구동력)를 자동차의 좌, 우측 바퀴에 전달하여 자동차의 핸들링과 트랙션 성능을 향상하는 자동차 토크 벡터링 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention was devised to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to remove the gear train and form a traction drive (compact) to compact (compact) and high-capacity torque (driving power of the vehicle) of the vehicle It is to provide a vehicle torque vectoring system that improves handling and traction performance of a vehicle by transmitting to the left and right wheels.

본 발명의 다른 목적은 토크 벡터링 기능이 필요 없을 경우 트랙션 드라이브(traction drive)의 전달 동력을 차단하는 디스커넥터(disconnect) 시스템을 적용하여 스핀 로스(spin loss)를 저감시켜 연비를 향상하는 자동차 토크 벡터링 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is a vehicle torque vectoring that improves fuel efficiency by reducing spin loss by applying a disconnect system that blocks transmission power of a traction drive when torque vectoring is not required. It is to provide a system.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 링기어와, 차동기어장치를 포함하는 자동차용 토크 벡터링 시스템에 있어서, 상기 차동기어장치(differential gear)의 일 측에 형성되어 좌, 우측 바퀴 동력 분배를 제어하는 동력분배장치와; 상기 동력분배장치의 일 측에 형성되어 토크 벡터링 기능이 필요없는 주행 구간에서 상기 동력분배장치와 연결되거나 연결이 해제되도록 동작하는 절연 작동장치; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a torque vectoring system for a vehicle including a ring gear and a differential gear device, and is formed on one side of the differential gear to control power distribution of the left and right wheels. A power distribution device; An insulation operation device formed on one side of the power distribution device and operated to be connected to or disconnected from the power distribution device in a driving section that does not require a torque vectoring function; It characterized in that it comprises a.

상기 동력분배장치는 좌, 우측 바퀴 동력 분배를 위해 인풋 디스크와 리액션 디스크 및 파워롤러를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The power distribution device is characterized in that it comprises an input disk, a reaction disk and a power roller for power distribution of the left and right wheels.

상기 절연 작동장치는 동력분배장치와 연결하거나 연결을 해제하기 위해 아이들 롤러와 탄성체와 아웃풋 디스크 및 구동기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The insulating operation device is characterized by comprising an idle roller, an elastic body, an output disk and a driver to connect or disconnect the power distribution device.

상기 파워롤러에는 파워롤러의 틸팅 동작을 위한 레버가 부가 형성되는 것을 특징으로 한다.The power roller is characterized in that a lever for tilting operation of the power roller is additionally formed.

상기 파워롤러는 일단은 인풋 디스크와 틸팅(tilting) 가능하도록 연결되고 타 일단은 리액션 디스크와 틸팅(tilting) 가능하도록 연결되는 것을 특징으로 한다.The power roller is characterized in that one end is connected to the input disk to be tiltable (tilting) and the other end is connected to the reaction disk to be tiltable (tilting).

상기 아이들롤러는 일단이 리액션 디스크의 타 일면에 연결되고 타 일단은 아웃풋 디스크의 일면에 연결되는 것을 특징으로 한다.The idle roller is characterized in that one end is connected to one side of the reaction disk and the other end is connected to one side of the output disk.

상기 탄성체는 일단 부분이 리액션 디스크의 일면 중앙에 연결되고 타 일단 부분은 아웃풋 디스크의 일면 중앙에 연결되는 것을 특징으로 한다.The elastic body is characterized in that one end is connected to the center of one surface of the reaction disk and the other end is connected to the center of one surface of the output disk.

상기 구동기는 아웃풋 디스크의 일 측면을 통해 연결되어 아웃풋 디스크를 밀거나 당겨 동력분배장치와 연결시키거나 연결을 해제토록 하는 것을 특징으로 한다.The driver is connected through one side of the output disc, and is characterized in that the output disc is pushed or pulled to connect to or disconnect from the power distribution device.

상기 인풋 디스크와 리액션 디스크는 파워롤러가 원활한 틸팅(tilting) 동작을 이루도록 파워롤러가 결합되는 면이 곡면을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 한다.The input disk and the reaction disk are characterized in that the power roller is formed to form a curved surface so that the power roller is coupled to achieve a smooth tilting operation.

상기 아이들롤러는 아웃풋 디스크의 일면과 연결은 결합과 분리 가능하도록 연결되는 것을 특징으로 한다.The idle roller is characterized in that the one side of the output disk and the connection are connected so as to be combined and detachable.

또, 본 발명은 상기 토크 벡터링 시스템을 구비하는 자동차를 더 제공한다.In addition, the present invention further provides an automobile equipped with the torque vectoring system.

이상에서와 같은 본 발명은 트랙션 드라이브를 통해 콤팩트하고 고용량 토크를 좌, 우측 바퀴에 전달하여 자동차의 핸들링과 트랙션 성능을 향상하는 효과가 있다.The present invention as described above has an effect of improving compact handling and traction performance of a vehicle by transmitting compact and high-capacity torque to the left and right wheels through a traction drive.

또, 본 발명은 토크 벡터링 기능이 필요 없는 경우 트랙션 드라이브의 전달 동력을 차단하여 스핀 로스(spin loss)를 줄이고 차량 연비를 향상시키는 효과가 있다.In addition, when the torque vectoring function is not required, the present invention has an effect of cutting off the transmission power of the traction drive to reduce spin loss and improve vehicle fuel efficiency.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 토크 벡터링 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 토크 벡터링 시스템의 사용시 좌측 바퀴 또는 우측 바퀴로 토크가 이동하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 동력분배장치를 토크 벡터링 기능을 위해 우측 바퀴 동력을 증가하도록 동작시킨 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 동작시 구동력이 전달되는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 동력분배장치를 토크 벡터링 기능을 위해 좌측 바퀴 동력을 증가하도록 동작시킨 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 동작시 구동력이 전달되는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연 작동장치를 토크 벡터링 기능 대기 상태로 동작시킨 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연 작동장치를 토크 벡터링 모드 해지 및 토크벡터링 기능 필요 없는 주행 구간 상태로 동작시킨 도면이다.1 is a view schematically showing a torque vectoring system according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing a state in which the torque moves to the left wheel or the right wheel when using the torque vectoring system.
3 is a view showing a state in which the power distribution device according to a preferred embodiment of the present invention is operated to increase the power of the right wheel for the torque vectoring function.
4 is a view schematically showing a state in which the driving force is transmitted during the operation of FIG. 3.
5 is a view showing a state in which the power distribution device according to a preferred embodiment of the present invention is operated to increase the left wheel power for the torque vectoring function.
6 is a view schematically showing a state in which the driving force is transmitted during the operation of FIG. 5.
7 is a view showing the operation of the insulating operation device according to a preferred embodiment of the present invention in a standby state with a torque vectoring function.
8 is a view showing the operation of the insulating operation device according to a preferred embodiment of the present invention in a state in which a torque vectoring mode is canceled and a torque vectoring function is not required.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.Here, components having the same function in all the following drawings are omitted by repeated description using the same reference numerals, and terms to be described later are defined in consideration of the functions in the present invention, which are uniquely used meanings. It should be interpreted as

도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자동차용 토크 벡터링 시스템(100)은 동력분배장치(110)와 절연 작동장치(20)로 대별되어 이루어진다.1 to 8, the vehicle torque vectoring system 100 according to the present invention is made up of a power distribution device 110 and an insulation operation device 20.

상기 동력분배장치(110)는 링기어(130)와 연결되어 연동하면서 자동차의 운행시 좌측바퀴와 우측바퀴의 회전수를 적절히 분배하여 구동시키는 차동기어장치(differential gear)(140)의 일 측에 형성되어 좌, 우측 바퀴에 동력을 분배하는 역할을 한다.The power distribution device 110 is connected to the ring gear 130 and interlocks with one side of the differential gear 140 to properly distribute and drive the rotational speed of the left and right wheels when the vehicle is in operation. It is formed and serves to distribute power to the left and right wheels.

이를 위해 상기 동력분배장치(110)는 좌, 우측 바퀴 동력 분배를 위해 인풋 디스크(111)와 파워롤러(112) 및 리액션 디스크(113)를 포함하여 이루어진다.To this end, the power distribution device 110 includes an input disk 111, a power roller 112 and a reaction disk 113 for power distribution on the left and right wheels.

그리고 상기 파워롤러(112)의 일단은 인풋 디스크(111)와 틸팅(tilting) 가능하도록 연결되고 타 일단은 리액션 디스크(113)와 틸팅(tilting) 가능하도록 연결된다.In addition, one end of the power roller 112 is connected to the input disk 111 to be tiltable, and the other end is connected to the reaction disk 113 to be tiltable.

또, 상기 인풋 디스크(111)와 리액션 디스크(113)는 파워롤러(112)가 원활한 틸팅(tilting) 동작을 이루도록 파워롤러(112)가 결합되는 면이 곡면을 이루도록 형성된다.In addition, the input disk 111 and the reaction disk 113 are formed such that the surface where the power roller 112 is coupled forms a curved surface so that the power roller 112 achieves a smooth tilting operation.

또한, 상기 파워롤러(112)에는 틸팅(tilting) 동작을 위한 레버(112a)가 부가 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the lever 112a for a tilting operation is additionally formed on the power roller 112.

여기서, 상기 레버(112a)는 전동기나 액추에이터와 같은 별도의 동력원(미도시)에 의해 회전동작 가능하도록 제어되는 것이 바람직하다.Here, the lever 112a is preferably controlled to be rotatable by a separate power source (not shown) such as an electric motor or an actuator.

이와 같은 구성의 상기 동력분배장치(110)는 레버(112a)를 회전동작시켜 파워롤러(112)를 기울어지도록 제어함으로써 인풋 디스크(111)와 리액션 디스크(113)의 속도를 조절하여 자동차의 좌측바퀴와 우측바퀴에 동력을 분배하게 된다.The power distribution device 110 having such a configuration controls the tilting of the power roller 112 by rotating the lever 112a to adjust the speed of the input disk 111 and the reaction disk 113 to control the left wheel of the vehicle. And will distribute power to the right wheel.

예컨대, 토크 벡터링 기능을 위해 우측 바퀴의 동력을 증가시킬 경우, 좀 더 구체적으로 설명하면 자동차의 선회시 핸들링 성능을 증대하기 위하여 우측 바퀴(우측 CVJ)의 구동력(TR) 증대가 필요한 경우, 상기 레버(112a)를 시계방향과 반시계방향으로 회전하도록 동작시킨다.For example, when increasing the power of the right wheel for the torque vectoring function, more specifically, when the driving force TR of the right wheel (right CVJ) is needed to increase the handling performance when the vehicle is turning, the lever (112a) is operated to rotate clockwise and counterclockwise.

이에 연동하여 상기 파워롤러(power roller)(112)가 도 3에 도시된 바과 같이 틸팅(tilting)하여 리액션 디스크(reaction disc)(113)의 선속도를 r_2/r_1 비율로 증가시켜서 차동기어의 원리에 의해서 우측 바퀴의 속도를 좌측 바퀴의 속도보다 빠르게 회전시킨다.In conjunction with this, the power roller 112 is tilted as shown in FIG. 3 to increase the linear speed of the reaction disc 113 at a ratio of r_2 / r_1, and the principle of the differential gear By rotating the speed of the right wheel faster than the speed of the left wheel.

여기서, 차동기어의 회전속도 = (우측 바퀴 속도 + 좌측 바퀴 속도)/2 이다.Here, the rotation speed of the differential gear = (right wheel speed + left wheel speed) / 2.

상기의 계산 식에 의해서 차동기어의 회전 속도는 일정하므로 우측 바퀴 속도가 증가하면, 좌측 바퀴 속도는 감속하게 된다.According to the above equation, the rotation speed of the differential gear is constant, so when the right wheel speed increases, the left wheel speed decelerates.

이와 같이, 좌측 바퀴와 우측 바퀴의 속도 차가 발생함에 따라 자동차의 좌측 바퀴와 우측 바퀴의 구동은 우측 바퀴는 드라이빙(driving) 상태, 좌측 바퀴는 브레이킹(braking) 상태가 되어 브레이킹(braking)이 되는 리액션(reaction) 구동력(T_r)이 차동기어장치(140)를 통해서 우측 바퀴로 전달이 되고, 우측 바퀴의 구동력은 증대가 된다.As described above, as the speed difference between the left and right wheels occurs, the driving of the left and right wheels of the vehicle is a reaction in which the right wheel is in a driving state and the left wheel is in a braking state, resulting in braking. (reaction) The driving force (T_r) is transmitted to the right wheel through the differential gear device 140, and the driving force of the right wheel is increased.

상기 차동기어장치(140)에 입력된 구동력(T_i)는 차동기어장치(140)에 의해서 구동력이 우측 바퀴 구동력(T_r)과 좌측 바퀴 구동력(T_l)으로 분리되고, 토크 벡터링에 의해서 발생되는 리액션(reaction) 구동력과 합산되어 좌측 바퀴와 우측 바퀴의 구동력이 변경되어 핸들링 성능을 향상 시킨다.The driving force T_i input to the differential gear device 140 is divided into a right wheel driving force T_r and a left wheel driving force T_l by the differential gear device 140, and a reaction generated by torque vectoring ( reaction) The driving force of the left and right wheels is changed by adding to the driving force, improving the handling performance.

여기서, 자동차의 구동력(=TL+TR)은 좌측 바퀴 구동력(TR)과 우측 바퀴 구동력(TL)이 합산되어 발생된다.Here, the driving force (= TL + TR) of the vehicle is generated by summing the left wheel driving force TR and the right wheel driving force TL.

또한, 토크 벡터링 기능을 위해 좌측 바퀴의 동력을 증가시킬 경우, 좀 더 구체적으로 자동차의 선회시 핸들링 성능을 증대하기 위하여 좌측 바퀴(우측 CVJ)의 구동력(TL)을 증대가 필요할 경우, 앞의 우측 바퀴 구동력 증가의 경우와 반대로 파워롤러(power roller)(112)가 도 5에 도시된 바와 같이 틸팅(tilting)을 하여 리액션 디스크(reaction disc)(113)의 선속도를 r_2/r_1 비율로 감소시켜서 차동 기어의 원리에 의해서 좌측 바퀴의 속도를 우측 바퀴의 속도보다 빠르게 회전시킨다.In addition, when the power of the left wheel is increased for the torque vectoring function, more specifically, when it is necessary to increase the driving force TL of the left wheel (right CVJ) in order to increase the handling performance when turning the vehicle, the front right Contrary to the case of the increase in wheel driving force, the power roller 112 tilts as shown in FIG. 5 to reduce the linear speed of the reaction disc 113 at a ratio of r_2 / r_1. By the principle of differential gear, the speed of the left wheel is rotated faster than the speed of the right wheel.

이와 같이, 좌측 바퀴와 우측 바퀴의 속도 차가 발생함에 따라 자동차의 좌측 바퀴와 우측 바퀴의 구동은 좌측 바퀴는 드라이빙(driving) 상태, 우측 바퀴는 브레이킹(braking) 상태가 되어 브레이킹(braking)이 되는 리액션(reaction) 구동력(T_r)이 차동기어장치(140)를 통해서 좌측 바퀴로 전달이 되고, 좌측 바퀴의 구동력은 증대가 된다.As described above, as the speed difference between the left and right wheels occurs, the driving of the left and right wheels of the vehicle is a reaction in which the left wheel is in a driving state and the right wheel is in a braking state, resulting in braking. (reaction) The driving force (T_r) is transmitted to the left wheel through the differential gear device 140, and the driving force of the left wheel is increased.

상기 차동기어장치(140)에 입력된 구동력(T_i)는 차동기어장치(140)에 의해서 구동력이 우측 바퀴 구동력(T_r)과 좌측 바퀴 구동력(T_l)으로 분리되고, 토크 벡터링에 의해서 발생되는 리액션(reaction) 구동력과 합산되어 좌측 바퀴와 우측 바퀴의 구동력이 변경되어 핸들링 성능을 향상 시킨다.The driving force T_i input to the differential gear device 140 is divided into a right wheel driving force T_r and a left wheel driving force T_l by the differential gear device 140, and a reaction generated by torque vectoring ( reaction) The driving force of the left and right wheels is changed by adding to the driving force, improving the handling performance.

한편, 차동 기어 장치(differential gear)는 자동차가 노면 요철(路面凹凸) 위 전진시나 회전시 서로 다른 바퀴의 회전수를 적절히 분배하여 구동시키는 장치로서, 평탄로 주행시 좌우 구동륜의 회전 저항이 같아 링 기어에 의해 차동 기어에 전달된 회전력은 좌우 사이드 기어에 동일하게 분배된다. 그리고 회전시나 노면 충격 등으로 좌우 구동 바퀴의 회전 저항의 차이가 발생하면, 차동 작용이 일어나 회전 저항이 큰 바퀴는 회전수가 감소되고, 회전 저항이 작은 바퀴는 반대쪽의 감소된 만큼 회전수가 증가된다.On the other hand, the differential gear (differential gear) is a device that properly distributes and drives the number of rotations of different wheels when the vehicle moves forward or rotates on the road surface irregularities. The rotational force transmitted to the differential gears is distributed equally to the left and right side gears. And when the difference in the rotational resistance of the left and right drive wheels occurs during rotation or road impact, the differential action occurs, and the rotational speed of the wheel with a large rotational resistance is reduced, and the rotational speed of a wheel with a small rotational resistance is reduced by the opposite side.

이와 같은 구성의 토크 벡터링 시스템(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 구동 토크(Driving Torque)를 좌측 혹은 우측 바퀴로 이동(Shift)시켜 언더스티어(understeer)와 오버스티어(over steer)를 개선할 수 있다.As illustrated in FIG. 2, the torque vectoring system 100 having such a configuration improves understeer and over steer by shifting the driving torque to the left or right wheel (Shift). can do.

상기 절연 작동장치(120)는 동력분배장치(110)의 일 측에 형성되어 토크 벡터링 기능이 필요없는 주행 구간에서 상기 동력분배장치(110)와 연결되거나 연결이 해제되도록 동작한다.The insulating operation device 120 is formed on one side of the power distribution device 110 and operates to be connected to or disconnected from the power distribution device 110 in a driving section that does not require a torque vectoring function.

이를 위해 상기 절연 작동장치(120)는 동력분배장치(110)와 연결하거나 연결을 해제하기 위해 아이들롤러(121)와 탄성체(122)와 아웃풋 디스크(123) 및 구동기(124)로 이루어진다.To this end, the insulating operation device 120 includes an idle roller 121, an elastic body 122, an output disk 123, and a driver 124 in order to connect or disconnect the power distribution device 110.

상기 아이들롤러(121)는 일단이 상기 동력분배장치(110)의 리액션 디스크(113)의 타 일면에 연결되고 타 일단은 상기 아웃풋 디스크(123)의 일면에 연결된다.The idle roller 121 has one end connected to the other surface of the reaction disk 113 of the power distribution device 110 and the other end is connected to one surface of the output disk 123.

여기서, 상기 아이들롤러(121)는 아웃풋 디스크(123)의 일면과 연결은 결합과 분리 가능하도록 연결된다.Here, the idle roller 121 is connected to one surface of the output disk 123 to be coupled and detachable.

또, 상기 탄성체(122)는 일단 부분이 상기 동력분배장치(110)의 리액션 디스크(113)의 일면 중앙에 연결되고 타 일단 부분은 상기 아웃풋 디스크(123)의 일면중앙에 연결된다.In addition, one end of the elastic body 122 is connected to the center of one surface of the reaction disk 113 of the power distribution unit 110, and the other end of the elastic body 122 is connected to the center of one surface of the output disk 123.

상기 탄성체(122)는 힘을 가해 형태를 변형시켰다가 그 힘을 제거했을 때 원래의 상태로 되돌아오는 탄성을 이용하여 에너지를 흡수하거나 저장할 수 있는 코일스프링(coiled spring)으로 이루어진다.The elastic body 122 is formed of a coiled spring capable of absorbing or storing energy using elasticity that deforms a shape by applying a force and then returns to its original state when the force is removed.

상기 구동기(124)는 아웃풋 디스크(123)의 일 측면을 통해 연결되어 아웃풋 디스크(123)를 밀거나 당겨 동력분배장치(110)와 연결시키거나 연결을 해제토록 한다.The driver 124 is connected through one side of the output disk 123 to push or pull the output disk 123 to connect or disconnect the power distribution device 110.

상기 구동기(124)는 별도 제어기(미도시)의 제어 동작에 연동하여 상기 아웃풋 디스크(123)를 밀거나 당길 수 있는 리니어 전동기(Linear Motor), 볼 스크류, 솔레노이드, 실린더 등으로 형성될 수 있다.The driver 124 may be formed of a linear motor, a ball screw, a solenoid, a cylinder, etc. that can push or pull the output disk 123 in conjunction with a control operation of a separate controller (not shown).

이러한 구성의 상기 절연 작동장치(120)는 상기 구동기(124)의 동작 여부에 따라 동력분배장치(110)와 연결되거나 연결이 해제된다.The insulating operation device 120 having such a configuration is connected to or disconnected from the power distribution device 110 depending on whether the driver 124 is operated.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 토크 벡터링 기능 대기 상태에서는 상기 구동기(disconnect actuator)(124)가 활성화(activate)되어 아웃풋 디스크(output disc)(123)가 탄성체(return spring)(122)를 압축 시키면서 좌측으로 이동하여 동력분배장치(110)와 연결만 되어 있다.In more detail, in the standby state of the torque vectoring function, the disconnect actuator 124 is activated so that the output disc 123 compresses the return spring 122. It moves to the left and is only connected to the power distribution device 110.

이때, 상기 레버(112a)와 파워롤러(112)는 동작시키지 않는다.At this time, the lever 112a and the power roller 112 do not operate.

그리고 토크 벡터링 모드 해지 및 토크 벡터링 기능이 필요 없는 주행 구간에서는 상기 구동기(disconnect actuator)(124)가 비활성화(deactivate)되어 탄성체(122)에 의해서 아웃풋 디스크(output disc)(123)를 우측으로 이동시켜 동력분배장치(110)와 연결을 해제하여 파워롤러(112) 및 아이들롤러(121)의 프리로드(pre load)가 해제되고 스핀 로스(spin loss)를 저감시킨다.In the driving section in which the torque vectoring mode is not canceled and the torque vectoring function is not required, the disconnect actuator 124 is deactivated and the output disc 123 is moved to the right by the elastic body 122. The preload of the power roller 112 and the idle roller 121 is released by releasing the connection with the power distribution device 110, thereby reducing spin loss.

또, 본 발명은 상기 토크 벡터링 시스템을 구비하는 자동차를 더 제공한다.In addition, the present invention further provides an automobile equipped with the torque vectoring system.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.When explaining the operating state of the present invention configured as described above are as follows.

먼저, 본 발명에 따른 토크 벡터링 시스템을 구비한 자동차를 운행하게 되면 자동차에 형성된 별도의 선회정보검출부(미도시)에 의해 조향각과 조향방향, 각 차륜별 속도, 횡가속도, 요레이트, 선회에 따른 차고 변화 등을 검출하여 제어부(미도시)에 제공한다.First, when a vehicle equipped with a torque vectoring system according to the present invention is operated, the steering angle and steering direction, the speed of each wheel, the lateral acceleration, the yaw rate, and the turning by a separate turning information detection unit (not shown) formed in the vehicle It detects a change in the height and provides it to a control unit (not shown).

이때, 상기 제어부(미도시)는 선회정보검출부(미도시)에서 제공되는 조향각과 각 차륜의 속도, 횡가속도를 이용하여 목표 요레이트를 연산하고, 요레이트검출부에서 제공되는 실제 요레이트와 연산된 목표 요레이트를 비교하여 요레이트의 차이가 설정된 기준값 이상인지를 판단한다.At this time, the control unit (not shown) calculates a target yaw rate using the steering angle provided by the turning information detection unit (not shown), the speed of each wheel, and the lateral acceleration, and is calculated from the actual yaw rate provided by the yaw rate detection unit. The target yaw rate is compared to determine whether the yaw rate difference is greater than or equal to a set reference value.

그리고 상기 제어부는 요레이트의 차이가 설정된 기준값 이상이면 언더스티어(understeer) 발생인지 혹은 오버스티어(over steer) 발생인지를 판단한다.In addition, if the difference in yaw rate is greater than or equal to a set reference value, the controller determines whether an understeer or an oversteer occurs.

상기 제어부는 언더스티어(understeer) 발생으로 판단되면 선회 내륜의 토크를 연산하여 각 차륜별 배분 토크를 결정하고, 오버스티어(over steer) 발생으로 판단되면 선회 외륜의 토크를 연산하여 각 차륜별 배분 토크를 결정하며, 또 차륜별 배분토크가 구동 한계토크 보다 크면 각 차륜에 배분되는 토크를 차고 변화로부터 연산한 한계토크로 적용하여 토크 벡터링 시스템(100)에 토크 벡터링 제어값으로 제공한다.The control unit calculates the torque of the turning inner ring when it is determined that understeer is generated, and determines the distribution torque for each wheel, and when it is determined that the oversteer is generated, calculates the torque of the turning outer wheel and distributes torque for each wheel. In addition, when the distribution torque for each wheel is greater than the driving limit torque, the torque distributed to each wheel is applied to the limit torque calculated from the change in the garage to provide the torque vectoring system 100 with a torque vectoring control value.

이에 따라, 본 발명에 따른 토크 벡터링 시스템(100)은 상기 제어부(미도시)에서 인가되는 제어신호에 따라 토크 벡터링 제어를 실행한다.Accordingly, the torque vectoring system 100 according to the present invention performs torque vectoring control according to a control signal applied from the control unit (not shown).

예컨대, 토크 벡터링 기능을 위해 우측 바퀴의 동력을 증가시킬 경우, 상기 레버(112a)를 회전 동작시킨다.For example, when increasing the power of the right wheel for the torque vectoring function, the lever 112a is rotated.

이에 연동하여 상기 파워롤러(power roller)(112)가 도 3에 도시된 바과 같이 틸팅(tilting)하여 리액션 디스크(reaction disc)(113)의 선속도를 r_2/r_1 비율로 증가시켜서 차동기어의 원리에 의해서 우측 바퀴의 속도를 좌측 바퀴의 속도보다 빠르게 회전시킨다.In conjunction with this, the power roller 112 is tilted as shown in FIG. 3 to increase the linear speed of the reaction disc 113 at a ratio of r_2 / r_1, and thus the principle of the differential gear. By rotating the speed of the right wheel faster than the speed of the left wheel.

이때, 좌측 바퀴와 우측 바퀴의 속도 차가 발생함에 따라 자동차의 좌측 바퀴와 우측 바퀴의 구동은 우측 바퀴는 드라이빙(driving) 상태, 좌측 바퀴는 브레이킹(braking) 상태가 되어 브레이킹(braking)이 되는 리액션(reaction) 구동력(T_r)이 차동기어장치(140)를 통해서 우측 바퀴로 전달이 되고, 우측 바퀴의 구동력은 증대가 된다.At this time, as the speed difference between the left wheel and the right wheel occurs, the driving of the left and right wheels of the car is a reaction in which the right wheel is in a driving state, and the left wheel is in a braking state, resulting in braking ( reaction) The driving force (T_r) is transmitted to the right wheel through the differential gear device 140, and the driving force of the right wheel is increased.

또, 토크 벡터링 기능을 위해 좌측 바퀴의 동력을 증가시킬 경우, 앞의 우측 바퀴 구동력 증가의 경우와 반대로 파워롤러(power roller)(112)가 도 5에 도시된 바와 같이 틸팅(tilting)을 하여 리액션 디스크(reaction disc)(113)의 선속도를 r_2/r_1 비율로 감소시켜서 차동 기어의 원리에 의해서 좌측 바퀴의 속도를 우측 바퀴의 속도보다 빠르게 회전시킨다.In addition, when the power of the left wheel is increased for the torque vectoring function, the power roller 112 is reacted by tilting as shown in FIG. 5 as opposed to the case of the increase in the driving power of the front right wheel. The speed of the left wheel is rotated faster than the speed of the right wheel by reducing the linear speed of the reaction disc 113 at a ratio of r_2 / r_1 by the principle of a differential gear.

이때, 좌측 바퀴와 우측 바퀴의 속도 차가 발생함에 따라 자동차의 좌측 바퀴와 우측 바퀴의 구동은 좌측 바퀴는 드라이빙(driving) 상태, 우측 바퀴는 브레이킹(braking) 상태가 되어 브레이킹(braking)이 되는 리액션(reaction) 구동력(T_r)이 차동기어장치(140)를 통해서 좌측 바퀴로 전달이 되고, 좌측 바퀴의 구동력은 증대가 된다.At this time, as the speed difference between the left and right wheels occurs, the driving of the left and right wheels of the vehicle is a driving state in which the left wheel is in a driving state and the right wheel is in a braking state, resulting in braking ( reaction) The driving force (T_r) is transmitted to the left wheel through the differential gear device 140, and the driving force of the left wheel is increased.

따라서, 상기 차동기어장치(140)에 입력된 구동력(T_i)는 차동기어장치(140)에 의해서 구동력이 우측 바퀴 구동력(T_r)과 좌측 바퀴 구동력(T_l)으로 분리되고, 토크 벡터링에 의해서 발생되는 리액션(reaction) 구동력과 합산되어 좌측 바퀴와 우측 바퀴의 구동력이 변경되어 핸들링 성능을 향상 시킨다.Accordingly, the driving force T_i input to the differential gear device 140 is divided into the right wheel driving force T_r and the left wheel driving force T_l by the differential gear device 140, and is generated by torque vectoring. The driving force of the left and right wheels is changed by adding to the reaction driving force to improve handling performance.

또, 본 발명은 토크 벡터링 기근이 필요없는 구간에서는 상기 절연 작동장치(120)를 동작시켜 동력분배장치(110)와 연결하거나 연결을 해제토록 한다.In addition, in the present invention, in the section in which torque vectoring famine is not required, the insulating operation device 120 is operated to connect or disconnect the power distribution device 110.

예컨대, 토크 벡터링 기능 대기 상태에서는 상기 구동기(disconnect actuator)(124)를 활성화(activate)시켜 아웃풋 디스크(output disc)(123)가 탄성체(return spring)(122)를 압축 시키면서 좌측으로 이동하여 동력분배장치(110)와 연결만 되도록 한다.For example, in a standby state of a torque vectoring function, an output disc 123 is moved to the left while compressing the return spring 122 by activating the disconnect actuator 124, thereby distributing power. Only to be connected to the device 110.

이때, 상기 레버(112a)와 파워롤러(112)는 동작시키지 않는다.At this time, the lever 112a and the power roller 112 do not operate.

그리고 토크 벡터링 모드 해지 및 토크 벡터링 기능이 필요 없는 주행 구간에서는 상기 구동기(disconnect actuator)(124)를 비활성화(deactivate)시켜 탄성체(122)에 의해서 아웃풋 디스크(output disc)(123)를 우측으로 이동시켜 동력분배장치(110)와 연결을 해제하여 파워롤러(112) 및 아이들롤러(121)의 프리로드(pre load)가 해제되고 스핀 로스(spin loss)를 저감시킨다.In the driving section in which the torque vectoring mode is not canceled and the torque vectoring function is not required, the output disc 123 is moved to the right by the elastic body 122 by deactivating the disconnect actuator 124. The preload of the power roller 112 and the idle roller 121 is released by releasing the connection with the power distribution device 110, thereby reducing spin loss.

따라서 본 발명은 이와 같은 동작을 이루도록 함으로써 좌, 측 바퀴 동력 분배를 제어하여 자동차의 핸들링과 트랙션 성능을 유지하면서 경량화되고 콤팩트한 구조를 이룰 수 있다.Therefore, the present invention can achieve a light weight and compact structure while maintaining the handling and traction performance of the vehicle by controlling the power distribution of the left and side wheels by making such an operation.

뿐만 아니라, 토크 벡터링 기능이 필요 없는 구간에서는 동력을 단절시켜 스핀 로스를 저감하여 연비 손실을 방지할 수 있는 것이다.In addition, it is possible to prevent fuel consumption loss by reducing the spin loss by cutting off the power in the section where the torque vectoring function is not required.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes to other equivalent embodiments are possible without departing from the spirit of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains.

100 : 토크 벡터링 시스템 110 : 동력분배장치
111 : 인풋 디스크 112 : 파워롤러
112a : 레버 113 : 리액션 디스크
120 : 절연 작동장치 121 : 아이들롤러
122 : 탄성체 123 : 아웃풋 디스크
124 : 구동기 130 : 링기어
140 : 차동기어장치100: torque vectoring system 110: power distribution device
111: input disk 112: power roller
112a: lever 113: reaction disc
120: insulation operation device 121: idle roller
122: elastic body 123: output disc
124: actuator 130: ring gear
140: differential gear device

Claims (11)

링기어와, 차동기어장치를 포함하는 자동차용 토크 벡터링 시스템에 있어서,
상기 차동기어장치(differential gear)의 일 측에 형성되어 좌, 우측 바퀴 동력 분배를 제어하는 동력분배장치와;
상기 동력분배장치의 일 측에 형성되어 토크 벡터링 기능이 필요없는 주행 구간에서 상기 동력분배장치와 연결되거나 연결이 해제되도록 동작하는 절연 작동장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 토크 벡터링 시스템.In a torque vectoring system for automobiles comprising a ring gear and a differential gear device,
A power distribution device formed on one side of the differential gear to control power distribution of the left and right wheels;
An insulation operation device formed on one side of the power distribution device and operated to be connected to or disconnected from the power distribution device in a driving section that does not require a torque vectoring function; Torque vectoring system for a vehicle comprising a. 제1항에 있어서,
상기 동력분배장치는 좌, 우측 바퀴 동력 분배를 위해 인풋 디스크와 리액션 디스크 및 파워롤러를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 토크 벡터링 시스템.According to claim 1,
The power distribution device is a torque vectoring system for a vehicle, characterized in that it comprises an input disk, a reaction disk and a power roller for power distribution on the left and right wheels. 제1항에 있어서,
상기 절연 작동장치는 동력분배장치와 연결하거나 연결을 해제하기 위해 아이들 롤러와 탄성체와 아웃풋 디스크 및 구동기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 토크 벡터링 시스템.According to claim 1,
The insulated actuator is a torque vectoring system for a vehicle, characterized in that it consists of an idle roller, an elastic body, an output disk and a driver to connect or disconnect the power distribution device. 제2항에 있어서,
상기 파워롤러에는 파워롤러의 틸팅 동작을 위한 레버가 부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 토크 벡터링 시스템.According to claim 2,
A torque vectoring system for a vehicle, characterized in that a lever for tilting operation of the power roller is additionally formed on the power roller. 제2항에 있어서,
상기 파워롤러는 일단은 인풋 디스크와 틸팅(tilting) 가능하도록 연결되고 타 일단은 리액션 디스크와 틸팅(tilting) 가능하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차용 토크 벡터링 시스템.According to claim 2,
The power roller is a torque vectoring system for a vehicle, characterized in that one end is connected to the input disk to be tiltable (tilting) and the other end is connected to the reaction disk to be tiltable (tilting). 제3항에 있어서,
상기 아이들롤러는 일단이 리액션 디스크의 타 일면에 연결되고 타 일단은 아웃풋 디스크의 일면에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차용 토크 벡터링 시스템.According to claim 3,
The idle roller is a torque vectoring system for a vehicle, characterized in that one end is connected to one side of the reaction disk and the other end is connected to one side of the output disk. 제3항에 있어서,
상기 탄성체는 일단 부분이 리액션 디스크의 일면 중앙에 연결되고 타 일단 부분은 아웃풋 디스크의 일면 중앙에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차용 토크 벡터링 시스템.According to claim 3,
The elastic body is a torque vectoring system for a vehicle, characterized in that one end is connected to the center of one surface of the reaction disk and the other end is connected to the center of one surface of the output disk. 제3항에 있어서,
상기 구동기는 아웃풋 디스크의 일 측면을 통해 연결되어 아웃풋 디스크를 밀거나 당겨 동력분배장치와 연결시키거나 연결을 해제토록 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 토크 벡터링 시스템.According to claim 3,
The driver is connected through one side of the output disc, the torque vectoring system for a vehicle, characterized in that to push or pull the output disc to connect with or disconnect the power distribution device. 제5항에 있어서,
상기 인풋 디스크와 리액션 디스크는 파워롤러가 원활한 틸팅(tilting) 동작을 이루도록 파워롤러가 결합되는 면이 곡면을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 토크 벡터링 시스템.The method of claim 5,
The input disk and the reaction disk is a torque vectoring system for a vehicle, characterized in that the power roller is formed to form a curved surface to form a smooth tilting operation. 제6항에 있어서,
상기 아이들롤러는 아웃풋 디스크의 일면과 연결은 결합과 분리 가능하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차용 토크 벡터링 시스템.The method of claim 6,
The idle roller is a torque vectoring system for a vehicle, characterized in that the connection with one surface of the output disc is coupled and detachable. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 토크 벡터링 시스템을 구비하는 자동차.An automobile provided with the torque vectoring system according to any one of claims 1 to 10.
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