KR20230172150A - 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치 - Google Patents

사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치에 관한 것으로, 차량에 기설치되어 설정된 기준에 따라 구동력을 분배하는 차량 구동 분배 모듈과, 차량의 롤링, 가감속 및 회전 정보에 따라 주어진 프로그램에 따라 구동력을 분배하는 제어기와, 상기 제어기 또는 차량 구동 분배 모듈의 제어에 따라 각 휠에 구동력을 분배하는 제어 클러치 및 액추에이터를 포함할 수 있다.

Description

사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치{Driving force distribution device for all-wheel drive system}
본 발명은 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 차량의 상태를 확인하여 휠 각각에 분배되는 구동력을 조정할 수 있는 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치에 관한 것이다.
일반적으로 기존의 사륜 구동 차량의 경우, FR 차량이나 FF 차량의 토크 분배장치를 통해 앞바퀴와 뒷바퀴에 전달되는 토크를 제어하고 있다.
전륜 베이스 4WD차량의 문제점은 전륜과 후륜의 분배 즉, 전륜:후륜은 100:0-50:50의 분배률 속에서만 크 토크를 앞바퀴와 뒷바퀴에 분할하여 전달할 수 있다.
즉, 전륜인 앞바퀴에 동력의 전부인 100%의 토크를 할당하여 자동차를 운행할 수 있으며, 필요에 따라서는 뒷바퀴에도 최대 50%의 토크를 할당하여 앞바퀴와 뒷바퀴의 토크 분배율이 50:50인 상태로 운행이 가능하다는 것이다.
또한 후륜 베이스 4WD차량의 문제점은 전륜과 후륜의 분배 즉, 전륜:후륜은 0:100-50:50의 분배률 속에서만 크 토크를 앞바퀴와 뒷바퀴에 분할하여 전달할 수 있다.
즉, 후륜인 뒷바퀴에 동력의 전부인 100%의 토크를 할당하여 자동차를 운행할 수 있으며, 필요에 따라서는 앞바퀴에도 최대 50%의 토크를 할당하여 앞바퀴와 뒷바퀴의 토크 분배율이 50:50인 상태로 운행이 가능하다는 것이다.
이처럼 종래에는 전륜과 후륜에 토크 분배를 수행하고 있지만, 최대 할당할 수 있는 토크가 이미 결정되어 있어, 다양한 상황에 따른 토크 분배가 어려우며, 토크 분배 또한 매우 제한적이라는 한계가 있었다.
아울러 종래의 사륜 구동 장치는 제어장치 자체에 고장이 발생한 경우, 정상적인 구동 배분이 불가능하여, 노면 상태에 적합하지 않은 배분이 이루어질 수 있으며, 따라서 사고가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.
10-1666880B(2016년 10월 11일 등록)
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기존의 사륜 구동 차량에 적용되어 전자식 클러치를 이용하여 구동률 배분이 실시간으로 가능하게 하되, 차량의 상태에 기반하여 최대 분배량의 제한 없이 구동률을 배분할 수 있는 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 외부에서 차량의 구동 분배를 제어할 수 있는 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치를 제공함에 있다.
아울러 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 제어기에 이상이 발생한 경우에도 차량의 기본적인 구동 분배에 의해 구동력이 유지되도록 함으로써, 사고를 방지할 수 있는 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치는, 차량에 기설치되어 설정된 기준에 따라 구동력을 분배하는 차량 구동 분배 모듈과, 차량의 롤링, 가감속 및 회전 정보에 따라 주어진 프로그램에 따라 구동력을 분배하는 제어기와, 상기 제어기 또는 차량 구동 분배 모듈의 제어에 따라 각 휠에 구동력을 분배하는 제어 클러치 및 액추에이터를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 제어기는, 주어진 프로그램에 따라 차량의 롤링, 가감속 및 회전 정보에 부합하는 구동력을 분배하는 제어부와, 상기 제어부의 상태를 점검하는 점검모듈과, 상기 제어부의 제어신호를 변조하여 상기 제어 클러치 및 액추에이터로 제공하는 변조부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 변조부는, 상기 점검모듈에 의해 제어부에 이상이 없는 경우에만 상기 제어부의 제어신호를 변조하며, 제어부에 이상이 있는 경우에는 상기 차량 구동 분배 모듈의 제어신호를 변조할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 변조부는, 상기 제어부의 인에이블신호의 입력이 있는 경우에만 상기 제어부의 제어신호를 변조하며, 상기 제어부 이상에 따라 인에이블신호가 입력되지 않으면, 상기 차량 구동 분배 모듈의 제어신호를 변조할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 외부장치와 통신하는 통신부를 더 포함하여, 상기 외부장치에 의해 상기 제어기의 구동력 분배 비율을 조절할 수 있다.
본 발명은, 기존의 차량에 부가되며, 차량의 상태를 검출하고, 검출 결과에 따라 구동 배분을 수행함으로써, 필요시 차량의 최대 구동 분배량과 무관하게 각 륜에 토크 분배를 함으로써, 보다 극한 상황에서도 구동력 및 접지력을 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 외부에서 무선 통신을 통해 구동력 배분 정도를 조절할 수 있도록 함으로써, 차량의 운행 목적에 적합한 구동력 배분이 가능한 효과가 있다.
아울러 본 발명은 차량 자체의 제어 배선과 부가된 제어기의 제어 배선을 변조하는 변조부에 각각 연결하여 제어기 자체에 이상이 발생하더라도, 차량 자체의 분배 제어에 의해 구동 분배가 이루어지도록 함으로써, 기본적인 구동 배분을 유지할 수 있어 사고 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 도 1에서 제어기의 일실시 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치의 블록 구성도이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면 본 발명은, 차량의 롤링 정도를 검출하는 횡방향 가속도 센서(10)와, 차량의 가감속을 검출하는 종방향 가속도 센서(20)와, 차량의 회전 상태를 검출하는 자이로 센서(30)와, 운전자의 차량 제어 여부를 확인하는 제어 검출부(40)와, 상기 횡방향 가속도 센서(10)와 종방향 가속도 센서(20)의 검출 결과를 수집하고 해석하는 제1마이크로 컨트롤러(50)와, 상기 자이로 센서(30)와 제어 검출부(40)의 데이터를 수집하고 해석하는 제2마이크로 컨트롤러(60)와, 상기 제1마이크로 컨트롤러(50) 및 제2마이크로 컨트롤러(60)에서 해석된 데이터를 이용하여 4륜 구동을 위한 클러치 및 액추에이터(80)를 구동하는 제어기(70)를 포함한다.
상기 제어기(70)는 기존의 차량에 부가적으로 설치되는 것으로 한다.
미설명 부호 90은 기존 차량 자체에 설치되어 구동력 분배를 수행하는 차량 구동 분배 모듈이다.
본 발명은 차량 구동 분배 모듈(90)을 포함하는 사륜 구동 차량에 제어기(70)를 부가하여, 차량 구동 분배 모듈(90)에서 제공하는 기본적인 구동력 분배외에 다양한 센서로부터 검출된 정보에 따라 자유롭게 구동력 분배를 수행할 수 있다.
구체적으로, 제어기(70)는 횡방향 가속도 센서(10), 종방향 가속도 센서(20), 자이로 센서(30)에서 검출된 차량의 롤링 정보, 가감속 정보 및 차량의 회전 상태 정보에 따라 적합한 분배를 수행하도록 설정된다.
이때 제어기(70)는 횡방향 가속도 센서(10), 종방향 가속도 센서(20) 및 자이로 센서(30)에서 검출된 정보에 따라 실시간으로 각 휠에 구동력을 분배하는 것으로 할 수 있다.
구동력의 배분은 전륜과 후륜의 분배 비율 제어일 수 있으며, 4개의 휠 각각에 대한 토크 분배 비율 제어일 수 있다.
또한, 제어기(70)는 제어 검출부(40)에서 검출된 브레이크 페달의 눌림에 대한 정보와 가속 페달의 눌림에 대한 정보를 함께 수신하여, 운전자의 차량 제어 개입이 있는지 확인하여, 결정된 구동력 배분 비율을 보정할 수 있다.
예를 들어 차량의 롤링 발생 상황에서, 운전자의 적극적인 개입이 있으면 제어기(70)는 각 휠에 분배되는 구동력을 운전자의 개입이 없는 상태의 구동력 분배와는 차이가 있도록 분배할 수 있다.
상기 횡방향 가속도 센서(10), 종방향 가속도 센서(20) 및 자이로 센서(30)는 기존 차량에 설치된 센서들을 사용할 수 있으며, 제어기(70)에서 전용으로 사용하는 것을 제어기(70)와 함께 설치한 것일 수 있다.
상기 횡방향 가속도 센서(10)와 종방향 가속도 센서(20)의 검출 결과는 제1마이크로 컨트롤러(50)에 제공되고, 자이로 센서(30)와 제어 검출부(40)의 검출 결과는 제2마이크로 컨트롤러(60)에 제공되어, 제어기(70)에서 수신되는 것으로 도시하고 설명하였으나, 하나의 마이크로 컨트롤러를 사용하여 각 센서의 데이터를 수집하고 해석할 수 있다.
상기 제어기(70)는 주어진 프로그램에 따라 횡방향 가속도 센서(10)에서 검출된 롤링 정보, 종방향 가속도 센서(20)에서 검출된 가감속 정보, 자이로 센서(30)에서 검출된 차량의 회전 정보에 따라 주어진 프로그램을 이용하여 휠에 구동력을 분배하는 제어신호를 출력한다.
이때 제어신호는 제어 클러치 및 액추에이터(80)에 제공되어, 제어 클러치 및 액추에이터(80)에 의해 구동력이 분배되도록 한다.
도 2는 제어기(70)의 일실시 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면 제어기(70)는 주어진 프로그램에 따라 횡방향 가속도 센서(10)에서 검출된 롤링 정보, 종방향 가속도 센서(20)에서 검출된 가감속 정보, 자이로 센서(30)에서 검출된 차량의 회전 정보에 따라 주어진 프로그램을 이용하여 휠에 구동력을 분배하는 제어신호를 출력함과 아울러 인에이블신호(EN)를 출력하는 제어부(71)와, 상기 제어부(71)의 기능 이상 여부를 점검하는 점검모듈(72)과, 상기 제어부(71)의 제어신호 또는 차량 구동 분배 모듈(90)의 제어신호를 변조하여, 상기 제어 클러치 및 액추에이터(80)로 제공하는 변조부(73)를 포함할 수 있다.
제어기(70)의 제어부(71)는 앞서 설명한 바와 같이 주어진 프로그램에 따라 롤링 정보, 가감속 정보, 차량 회전 정보를 주어진 프로그램에 따라 해석하여, 해석결과에 부합하는 구동력 분배에 대한 제어신호를 출력한다.
이때, 본 발명의 제어기(70)는 기존의 차량에 부가된 새로운 장치이며, 기존의 차량에 설치된 차량 구동 분배 모듈(90)의 제어 클러치 및 액추에이터(80) 구동 제어신호를 차단한다.
이를 위하여 제어부(71)는 제어신호와 함께 인에이블신호(EN)를 출력하며, 인에이블신호(EN)에 따라 변조부(73)는 제어부(71)의 제어신호를 변조하여 제어 클러치 및 액추에이터(80)에 제공한다.
만약 인에이블신호(EN)의 입력이 없으면, 변조부(73)는 차량 구동 분배 모듈(90)의 제어신호를 변조하여 제어 클러치 및 액추에이터(80)로 제공한다.
상기 제어부(71)의 인에이블신호(EN)는 점검모듈(72)을 통한 제어부(71)의 자가 점검 결과 이상이 없는 경우에 출력되는 신호인 것으로 한다.
따라서, 제어부(71)에 이상이 발생한 경우에는, 인에이블신호(EN)의 출력이 없으며, 변조부(73)는 차량 구동 분배 모듈(90)의 제어신호를 변조하여 제어 클러치 및 액추에이터(80)로 제공하게 된다.
이와 같은 구성은 본 발명의 제어기(70)에 고장이 발생한 경우에도, 차량 자체에 설치된 차량 구동 분배 모듈(90)을 이용하여 구동력의 분배가 가능하도록 함으로써, 최소한의 구동력 분배 확보가 가능하게 된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치의 블록 구성도이다.
도 3을 참조하면 본 발명은 외부 장치(100)와 통신하는 통신부(74)를 더 포함할 수 있다.
상기 통신부(74)는 무선 또는 유선 통신이 가능한 통신모듈이며, 외부 장치와 통신하여 제어기(70)에서 사용하는 프로그램을 수정 및 변경할 수 있도록 할 수 있다.
즉, 사용자는 차량의 운행 조건 등을 고려하여 임의로 프로그램을 수정하여, 구동력 분배 비율을 조정할 수 있다.
예를 들어 짐을 많이 싣는 경우에는 후륜측 분배량을 증가시킬 수 있으며, 반대의 경우에는 전륜측 분배량을 증가시킬 수 있는 등, 사용자가 차량의 운행 조건에 따라 외부장치를 이용하여 다양하게 구동력 분배량을 조절할 수 있다.
또한, 눈길이나 빗길 등 노면 조건에 따라 구동력 분배량을 임의로 조절할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10:횡방향 가속도 센서 20:종방향 가속도 센서
20:자이로 센서 40:제어 검출부
50:제1마이크로 컨트롤유닛 60:제2마이크로 컨트롤 유닛
70:제어기 71:제어부
72:점검모듈 73:변조부
74:통신부 80:제어 클러치 및 액추에이터
90:차량 구동 분배 모듈

Claims (5)

  1. 차량에 기설치되어 설정된 기준에 따라 구동력을 분배하는 차량 구동 분배 모듈;
    차량의 롤링, 가감속 및 회전 정보에 따라 주어진 프로그램에 따라 구동력을 분배하는 제어기; 및
    상기 제어기 또는 차량 구동 분배 모듈의 제어에 따라 각 휠에 구동력을 분배하는 제어 클러치 및 액추에이터를 포함하는 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    주어진 프로그램에 따라 차량의 롤링, 가감속 및 회전 정보에 부합하는 구동력을 분배하는 제어부;
    상기 제어부의 상태를 점검하는 점검모듈; 및
    상기 제어부의 제어신호를 변조하여 상기 제어 클러치 및 액추에이터로 제공하는 변조부를 포함하는 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 변조부는,
    상기 점검모듈에 의해 제어부에 이상이 없는 경우에만 상기 제어부의 제어신호를 변조하며,
    제어부에 이상이 있는 경우에는 상기 차량 구동 분배 모듈의 제어신호를 변조하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 변조부는,
    상기 제어부의 인에이블신호의 입력이 있는 경우에만 상기 제어부의 제어신호를 변조하며,
    상기 제어부 이상에 따라 인에이블신호가 입력되지 않으면, 상기 차량 구동 분배 모듈의 제어신호를 변조하는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    외부장치와 통신하는 통신부를 더 포함하여,
    상기 외부장치에 의해 상기 제어기의 구동력 분배 비율을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 사륜 구동 시스템의 구동 분배 장치.
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