KR100370696B1

KR100370696B1 - 요구부응성차량구동계

Info

Publication number: KR100370696B1
Application number: KR1019940035853A
Authority: KR
Inventors: 워드디.맥긴; 토드엘.퍼톨라; 윌와트슨; 알랜엘.밀러; 드류에이.선드키스트; 로저티.심슨; 다이안케이.덕클로우; 조셉더블유.멕커맨; 단제이.쇼월터
Original assignee: 보그-워너 인코포레이티드
Priority date: 1993-12-23
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 2003-03-19
Also published as: DE69413657T2; US5492194A; DE69413657D1; JPH07205674A; US5605201A; EP0659605A3; KR950017338A; EP0659605A2; EP0659605B1

Abstract

본 발명은 차량의 성능 및 작동상태를 감시하고 차륜으로의 토크전달을 제어하는 요구부응식 차량구동계에 관한 것이며, 그러한 차량구동계는 다수의 속도감지기와 위치감지기들과, 1차 구동축과 2차 구동축과 차동장치 및 차축들을 구동하는 1차 출력축과 2차 출력축을 갖는 트랜스퍼 케이스 및, 마이크로콘트롤러를 포함한다. 또한, 그러한 감지기들은 차량속도감지기와 1차 구동축 속도감지기와 2차 구동축 속도감지기와 브레이크상태 감지기 및 구동라인 상태감지기를 포함한다. 또한 그러한 트랜스퍼 케이스는 2차 디스크팩형 클러치 조립체를 작동시키기 위한 조종장치로서의 기능을 하는 1차 원추형 클러치 조립체를 포함하는 조절식 전자기 클러치를 포함한다 그러한 전자기 클러치는 1차 출력축으로부터 2차 출력축으로 토크를 전달하도록 맞물림이 증가되게 마이크로콘트롤러에 의해 제어된다.

전방구동축이나 후방구동축의 하나의 속도가 차량속도와 기타의 변수, 즉, 휠슬립 존재여부변수에 관련된 예정치에 의한 나머지 하나의 구동축의 속도를 초과할 때는 클러치전류가 점진적으로 증가되어 클러치의 맞물림을 증가시키고 2차 구동축으로 토크가 전달되게 한다, 휠슬립이 예정치 미만으로 감소될 때는 클러치에 대한 전류가 점진적으로 감소된다. 그러한 구동계는 또한 예정치를 조절함으로써 하나 이상의 타이어위치에서 예를 들어 소형 스페어 타이어 등과 같은 다양하고 크기가 다른 타이어를 이용함으로써 생기는 1차 구동축과 2차 구동축간의 속도차를 감지하고 보상한다.

Description

요구부응성 차량구동계

<발명의 배경>

본 발명은 차량의 4륜 구동계(four-wheel vehicle drive system)에 관한 것이며, 특히, 특정 상태를 감지하였을 때 2륜 구동(two-wheel drive)으로부터 4륜구동(four-wheel drive)으로 증분적으로 시프트(incrementally shift)하는 적응성 차량구동계(adaptive vehicle drive system)에 관한 것이다.

차량의 4륜 구동계의 성능상의 우수성은 잘 알려져 있다. 젖은 빗길이나 눈길 또는 빙판길을 주행하는 동안 차량의 안정성(stability)과, 자갈 도로나 불규칙도로에서의 운전 및 제어를 개선하고, 그리고 오프로드(off road)에서 트랙션을 단순하게 유지하면 유익하다는 것을 잘 알고 있다. 4륜 구동계의 다소 바람직스럽지 못하지만 부수적인 속성은 구동라인(drive line)의 마찰(friction)이 커지고 차량중량이 증가함으로 인하여 연료 당 주행거리가 감소한다는 것이다. 그러한 구동라인 마찰의 증가는 차량의 전방 추진축(front propshaft)과 후방 추진축(rear propshaft)을 회전 가능하게 연결시키는 비상시적 4륜 구동계(part time four-wheel drive system)에서 생긴다. 또한, 그러한 차량 중량의 증가는 요구되는 특정상황에서만 간헐적으로 작동하기보다는 상시적으로 맞물려 작동하도록 전방 구동축과 후방 구동축간에 차동장치(differential)를 갖게 4륜 구동계가 설계된 경우에특히 두드러진다.

또한, 전방 추진축과 후방 추진축을 함께 고정시킨 비상시적 4륜 구동계는 직선주행에서는 트랙션 및 안정성의 관점에서 분명한 우수성을 보이지만, 곡선주행시에는 전륜에서의 접지속도(ground speed)와 후륜에서의 접지속도간의 불균형 (disparity)으로 인해 휠 슬립(wheel slip)과 차체의 요동현상(hopping)이 생길 수 있다. 그러므로, 트랜스퍼 케이스(transfer case)의 전방 출력축과 후방 출력축이 곡선주행시에는 상이한 속도로 작동하게 하는 것이 좋다.

다양한 제어 및 토크분배방식(diverse control and torque distribution strategy)을 채택하고 있는 다수의 4륜 구동계가 설계되고 이용되어 왔다. 그러한 다양한 방법들은 다음과 같은 미국특허에서 실시되고 있다.

예를 들어, 미국특허 제4,417,641호는 전자기 클러치(electromagnetic clutch)와 조향 감지기(steering sensor)를 갖는 자동식 4륜 구동계(automatic four-wheel drive system)를 기재하고 있다. 조향륜이 예정된 각도보다 크게 선회할 때는 전자기 클러치에 에너지공급이 끊어지고 두개의 구동륜들은 분리된다. 또한, 그러한 구동계는 슬립감지기(slip sensor)를 포함한다.

미국 특허 제4,718,303호는 이 출원의 출원인이 공유하고 있는 것이다. 이 특허는 상시적 4륜 구동계(full time four-wheel drive system)에서의 토크분배를 조절하도록 변화되는 전자기 램프클러치(electromagnetic ramp clutch)를 갖는 트랜스퍼 케이스를 기재하고 있다.

미국 특허 제4,937,750호에서는 마이크로컴퓨터가 전방 차축 속도감지기와후방 차축 속도감지기로부터의 신호들을 비교한다. 양자의 차이가 일정치 이상이면 슬립을 방지하도록 전방 추진축과 후방 추진축을 연결시키기 위해 클러치가 결합된다.

미국 특허 제4,989,686호는 휠슬립탐지기(wheel slip detector)들을 포함하는 상시적 4륜 구동계(full time four-wheel drive system)를 기재하고 있다. 휠슬립탐지기로부터의 출력신호는 어떤 차축이든지 천천히 회전하는 차축에 토크를 전달하는 비례클러치(proportional clutch)를 구동하는데 이용된다. 미국 특허 제 5,002,147호는 전방 차축과 후방 차축간의 토크분할(torque splitting)을 달성하는 4륜 구동계를 기재하고 있다. 그러한 구동계는 4 개의 독립된 차륜속도감지기들뿐만 아니라 조향각 감지기도 이용하고 있다.

미국 특허 제5,060,747호에서는 휠슬립을 표시하는 전륜의 속도와 후륜의 속도간의 차이와 차량속도를 결정하는 수단을 포함하는 차량 토크 분배계를 기재하고 있다. 차량 속도 데이타는 감지된 차륜속도의 차이를 교정하기 위해 이용되며, 그렇게 교정된 값은 클러치 결합 신호를 얻기 위해 이용된다.

미국 특허 제5,090,510호는 전방 구동축과 후방 구동축간에 평행하게 배치된 차동장치와 유압클러치를 갖는 4륜 구동계를 기재하고 있다. 클러치의 맞물림은 전륜과 후륜간의 바람직한 회전속도차를 얻기 위해 차동장치의 작동을 제한한다.

관련된 미국특허들에 대한 이상과 같은 검토는 4륜 구동 차량에서의 토크전달을 제어하고 단점을 극복하기 위한 많은 방법들을 시사한다. 그러므로 4륜 구동차량의 토크전달계를 개선하는 것이 바람직하며 또한 가능하다.

<발명의 개요>

차량의 요구부응성 4륜 구동계(on demand four-wheel vehicle drive system)는 차량의 성능과 작동상태를 모니터링하고 차륜으로의 토크전달(torque delivery)을 제어한다. 그러한 4륜 구동계는 1차 차축(primary axle)을 구동하는 1차 출력축 (Primary output shaft)과 2차 차축(secondary axle)을 구동하는 2차 출력축 (secondary output shaft)을 갖는 트랜스퍼 케이스(transfer case)와 다수의 속도감지기와 위치감지기 및 마이크로콘트롤러(microcontroller)를 포함한다. 속도감지기와 위치감지기는 2차 구동라인(secondary drive line)의 차륜의 회전속도를 감시하는 차량 속도감지기와, 1차 구동라인과 2차 구동라인의 속도를 감지하는 한 쌍의 속도감지기와 드로틀 위치 및 조향각 감지기(throttle position and steering angle sensor)와, 브레이크 및 구동라인 상태감지기(brake and driveline status sensor)를 포함한다. 2차 차축은 로킹허브(locking hub)나 차축 분리부(axle disconnect) 등과 같은 연결부품(coupling component)들을 포함할 것이다.

트랜스퍼 케이스는 1차 출력축으로부터 2차 출력축으로 토크를 선택적으로 전달하는 마이크로콘트롤러에 의해 제어되는 조절식 전자기 클러치 조립체 (modulating electromagnetic clutch assembly)를 포함한다. 그러한 전자기 클러치 조립체는 1차 콘클러치(primary cone clutch)와 토크전달을 수행하는 2차 디스크팩형 클러치(secondary disc pack clutch)를 포함한다. 고속범위와 저속범위 및 중립위치를 갖는 유성기어 조립체(planetary gear assembly) 등과 같은 장치가 트랜스퍼 케이스내에 포함될 수도 있다.

차량을 요구부응성 구동모드에서 작동하면 최소전류(대기전류: minimum current or standby current)가 클러치에 제공됨으로써 클러치의 토크전달을 최소의 수준에서 유지하게 되고, 또한 2차 차축 결합부품(secondary axle engaging component)들을 작동시킬 수 있다. 전방 구동축과 후방 구동축 중 하나의 속도가 차량속도와 휠슬립(wheel slip)의 존재를 나타내는 과속 축의 식별에 관련된 예정치(predetermined value)만큼 다른 하나의 구동축의 속도를 오버런 즉 초과할 때는, 클러치 전류(clutch current)가 증분방식으로 증대되어 클러치의 맞물림 및 2차 구동축으로의 토크전달을 증대시키고, 이는 구동축들간의 속도차와 그에 따른 휠슬림이 상기 예정치 이하로 감소될 때까지 계속된다. 다음에 클러치 전류 및 클러치 맞물림의 점진적 감소가 발생한다. 클러치 전류가 감소됨에 따라 속도차가 상기 예정치를 다시 초과하게 되어 휠슬립이 다시 존재하는 것을 표시하게 되면 클러치 전류가 증대된다. 선택적으로는, 속도차와 휠슬립이 상기 예정치이하에 잔류하면 클러치 전류는 상기 최소전류 및 최소의 토크전달수준으로 복귀할 때까지 감소된다. 클러치는 또한 개방된 기관의 드로틀 위치가 드로틀 위치 감지기에 의해 감지될 때에는 증분방식으로 결합될 수도 있다.

그러한 차량의 요구부응성 구동계는 능동적인 상시적 구동계(active full-time system)일 수도 있으며, 차량 조작자(vehicle operator)에 의해 선택적으로 활성화할 수도 있고, 또는 구동 조건에 의해 자동으로 활성화될 수도 있다. 그러한 구동계는 1차 전륜 구동형이나 1차 후륜 구동형의 어느 것에도 이용될 수 있을 것이다, 클러치는 2차 차축에 대해, 즉, 2차 차측의 차동장치내로 토크를 전달하는동력전달장치(powertrain)의 어느 부분에든지 배치될 수 있을 것이다.

차량속도 이외에도 상기 예정치는 전방 구동축(전방 차축)이나 후방 구동축(후방 차축)의 중 어느 한 쪽이 다른 쪽보다 과속인지의 여부에 의존할 것이며, 또한 예를 들어, 조향각도와 제동상태에도 의존할 것이다. 구동계는 또한 차량에 소형 스페어 타이어 등과 같은 외경이 상이한 타이어들이 혼합 장착됨으로 인한 1차구동라인과 2차 구동라인간의 속도차를 감지하고 보상한다.

본 발명은 기존의 것에 비해 경량이고 소형이며 효율적이고 작동이 원활하며 반응성이 신속하고 차량 핸들링이 강화된 개선된 차량구동계를 제공한다.

그러므로, 본 발명의 목적은 휠슬립에 기인한 구동라인의 속도차의 감지결과에 따라 1차 차축으로부터 2차 차축으로의 토크전달을 증분방식으로 시프트시키고, 그러한 휠슬립이 감지되지 않을 때에는 1차 차축만의 구동으로 증분방식으로 복귀하는 요구 부응성 차량구동계를 제공하려는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 1차 구동수단으로는 전방 차축이나 후방 차축 중 어느 한 차축을 갖고, 휠슬립에 기인하여 감지된 구동라인의 속도차에 따라 구동되는 2차 구동수단으로는 나머지 차축을 갖는 차량에서 사용할 수 있는 요구부응성 차량 구동계를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 휠슬립에 기인하여 감지된 구동라인의 속도차에 따라 자동적으로 활성화시키고 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로 증분방식으로 전환하는(shift) 요구부응성 차량구동계를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 1차 원추형 클러치와 2차 디스크팩형 클러치를 포함하는 조절식 전자기 클러치 조립체를 갖는 요구부응성 차량구동계를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 휠슬립에 기인하여 감지된 구동라인의 속도차에 따라 2륜 구동으로부터 4륜 구동으로 자동적으로 전환되거나 차량 조작자에 의해 수동적으로 활성화할 수 있는 요구부응성 차량구동계를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 트랜스퍼 케이스 내에 고속 및 저속 범위의 유성기어 조립체를 선택적으로 포함하는 요구부응성 차량구동계를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 1차 구동축으로부터 2차 구동축으로의 증분 토크전달을 유발하는 오버런(overrun), 즉, 구동축들간의 속도차의 예정치가 차량속도와 과속 구동축의 식별에 의존하는 요구부응성 차량구동계를 제공하려는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 제 1 외경을 갖는 타이어가 그것과 다른 제 2 외경을 갖는 타이어가 장착된 차량에 장착될 때에 생기는 1차 구동라인의 속도와 2차구동라인의 속도간의 차이를 감지하여 보상하는 요구부응성 차량구동계를 제공하려는 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적과 장점은 첨부도면 및 다음의 실시예 및 선택사양예들에 대한 설명을 보면 명료해질 것이며, 첨부도면에서 유사한 참고부호는 동일한 부품들을 지칭하는 것이다.

양호한 실시예 및 선택사양예의 설명

제 1 도를 보면 전체적으로 참고부호 10으로 지칭된 요구부응성 차량구동계가 도시되어 있다. 요구부응성 차량구동계(10)는 한 쌍의 전방 차축(12)을 갖는 차량에 합체된다. 전방 차축(12)들은 중앙에서 전방 차동장치 (14: front differential)에 연결되어 있다. 전방 차축(12)들의 외측단부(outer end)들은 한쌍의 로킹허브(16: locking hub) 각각에 연결되어 있다, 로킹허브(16)는 진공 작동식(vacuum operated)인 것이 양호하고 진공선(20: vacuum line)들을 통해 전자기밸브(18: solenoid valve)와 서로 유체 흐름이 가능하게 되어 있다. 진공은 적절한 진공원(도시 안됨)에 의해 형성될 수 있을 것이다. 전자기 밸브(18)에 에너지가 가해지면 허브(16)는 전방 차축(12)들을 한 쌍의 전방 타이어휠 조립체(22) 각각에 고정적으로 연결시킨다. 전기작동식 로킹허브나 기계작동식 로킹허브의 어느 것이라도 본 발명에 이용될 수 있다. 또다른 선택사양적인 것으로서, 움직이는 전방 차축(12)들이 전방 차동장치(14)에 배치된 전방 차축 분리부(도시 안됨)와 함께 이용될 수도 있다.

전방 차동장치(14)는 전방(2차) 구동축 또는 전방 추진축(24)에 의해 구동되고, 상기 추진축은 트랜스퍼 케이스(28)의 전방(2차) 출력축(26)에 의해 구동된다. 트랜스퍼 케이스(28)는 두개의 짝을 이룬 부분(two mating sections)으로 금속으로 주조되는 것이 양호하고, 구멍(aperture)과 폐쇄구멍(blind opening)과 지지부와 베어링 수용면(bearing receiving surface) 및 트랜스퍼 케이스(28)의 부품들을 수용하기에 특히 적합한 다른 형태를 포함하는 하우징(30; 제 2도)을 포함한다.

차량의 후방에는 한 쌍의 정렬된 후방 차축(32: aligned rear axle)이 배치되어 있다. 후방 차축(32)의 외측단부는 후방 타이어휠 조립체(34)에 연결되고 그 반대쪽의 단부는 후방 차동장치(36)에 연결되어 구동된다. 그리고, 후방 차동장치(36)는 후방(1차) 구동축 또는 후방 추진축(38)에 의해 구동되며, 상기 추진축은 트랜스퍼 케이스(28)의 후방(1차) 출력축(40)에 의해 구동된다. 앞서 설명한 여러가지의 축들은 종래의 차량 동력전달계통의 실시에 따라 필요한 대로 다수의 유니버설 조인트(universal joint)에 의해 연결된다. 내연기관(42) 등과 같은 원동기 (prime mover)가, 클러치를 갖는 수동식 변속기(manual transmission)나 또는 자동식 변속기(automatic transmission)일 수 있는 종래의 변속기(44)를 구동한다. 어느 경우에도, 변속기(44)는 2개의 상태 센서 또는 스위치(46)를 포함한다. 변속기 (44)가 자동식 변속기이면 스위치(46)는 변속기(44)가 중립위치(neutral)에 있다는 것을 나타내는 신호를 제공한다. 변속기(44)가 수동식 변속기이면 스위치(46)는 클러치가 분리위치(disengaged)에 있다는 것을 나타내는 신호를 제공한다.

제 2 도를 보면, 트랜스퍼 케이스(28)는 이 트랜스퍼 케이스(28)내에 회전이 가능하게 배치된 입력축(50)에 의해 구동되는 유성기어조립체(48: planetary gear assembly)를 포함한다. 입력축(50)은 변속기(44)의 출력축에 연결되어 구동된다. 입력축(50)은 롤러베어링조립체(54: roller bearing assembly)를 수용하고 있는 재진입 보어(52: re-entrant bore)를 형성하고 있다, 다음에, 롤러베어링조립체(54)는 트랜스퍼 케이스(28)의 후방(1차) 출력축(40)의 전방 종단부(56: forward terminus)를 수용하여 회전이 가능하게 지지한다. 제로터 펌프(57; gerotor pump)가 출력축(40)의 둘레에 부착되어 그러한 출력축과 함께 회전하며, 출력축(40)내에서 축방향으로 연장되어 있는 통로(57A)에 대해 가압 윤활유(lubricating fluid under pressure)를 제공하고, 트랜스퍼 케이스(28)의 부품에 대해 윤활유를 분배한다.

지금까지의 설명에서 사용한 "1차" 및 "2차" 라는 용어는, 차량을 1차적으로 추진하는 것과 2차적으로 추진하도록 계획된 요구부응성 차량구동계(10) 등과 같은 차량의 적응성 구동계에서, 샤프트를 구동하는 것을 말한다. 다음의 설명에서, 발명자는, 후방 구동축(38)이 2륜 구동방식에서는 모든 구동토크를 후륜에 전달하고, 여기에서 설명하는 적응성 4륜 구동계에서는 1차 구동수단이 되는 구동계를 설명하고 있다. 그러므로, 구동계(10)에서 후방 구동축(38)은 1차 구동축 또는 1차 추진축(38)이라고 지칭될 것이다. 그것과 반대로, 전방 구동축(24)은 2륜 구동방식에서는 분리되며, 여기에서 설명하는 적응성 4륜 구동방식에서는 구동토크를 전달할 수도 있고 안할 수도 있다. 그러므로, 전방 구동축(24)은 2차 구동축 또는 2차 추진축(24)이라고 지칭될 것이다.

여기에서 설명하는 구동계(10)는 전방 구동축(24)이 1차 구동축이고 후방 구동축(38)이 2차 구동축인 경우를 종래에 지칭하듯이 전륜구동식 차량구동계로 지칭하고 있다. 그것에 관해서는 제 5A도와 제 5B도를 참고하여 설명하고 있다.

이제, 유성기어 조립체(48)에 대하여 살펴보면, 압력축(50)의 외면은 다수의 외부 기어이(58: external teeth)를 형성하고 있으며, 이 외부 기어이는 태양기어 (62)의 내주면(inner circular surface)상에 상호보완적으로 형성된 기어이(60)와 맞물린다, 따라서 태양기어(62)는 입력축(50)과 회전가능하게 연결되어 있다. 태양기어(62)는 그 둘레에 기어이(64)가 형성되어 있다. 태양기어의 기어이(64)와 맞춰진 링기어(68: ring gear)는 내향 기어이(70: inwardly directed gear teeth)를 갖는다. 다수의 피니언 기어(72)들이 동일한 수의 스터브축(74: stub shaft)상에 회전이 가능하게 수용되며, 이 스터브축은 캐리어(76)내에 수용되어 있다. 캐리어 (76)는 입력축(50)에 의해 형성된 외부 기어이(58)에 인접한 표면상에 있는 다수의 내향 기어이(78)를 포함한다. 유성기어 조립체(48)는 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제4,440,042호에 좀더 상세히 설명되어 있다.

축방향으로 활주하는 도그형(dog type) 클러치(84)가 출력축(40)의 둘레에 수용되어 있다. 이 클러치(84)는 다수의 내향 기어이(86)를 형성하고 있고, 그것은 출력축(40)상에 배치된 동일한 수의 외부 기어이(88)와 상호보완적으로 맞물린다. 따라서 도그형 클러치(84)는 출력축(40)과 함께 회전하지만, 출력축(40)을 따라 축 방향으로 활주할 수도 있다. 상기 내향 기어이(86)는 또한 상기 입력축(50)상의 외부 기어이(58)와 상호 보완하기도 한다. 도그형 클러치(84)는 또한 캐리어(76)상에 배치되어 있는 내향 기어이(78)와 상호 보완하기도 하며 그것에 선택적으로 맞물릴 수 있는 외부 기어이(90)를 포함한다.

도그형 클러치(84)는 외부 기어이(58)가 내향 기어이(86)와 연결됨으로써 입력축(50)과 출력축(40)간에 직접 구동력을 제공하게 하는 전방의 제 1 위치(first forward position)와 후방의 제 2 위치(second rear position)의 사이에서 축방향으로 병진운동(translating)할 수 있다. 후방으로 완전히 병진운동된 상기 도그형 클러치(84)는 캐리어(76)를 내향 기어이(78)와 외부 기어이(90)의 맞물림에 의해 출력축(40)에 연결한다. 이러한 위치에서 입력축(50)에 대한 출력축(40)의 속도는 유성기어 조립체(48)의 임의의 기어비에 따라 감속된다. 도그형 클러치(84)는 또한중립위치인 제 3 위치, 즉, 전방의 직접구동위치와 후방의 감속구동위치의 사이에 있는 중간위치(mid-way position)로 이동될 수도 있다. 그러한 중간위치에서 입력축(50)은 출력축(40)으로부터 분리되며 그들 사이에서는 토크전달이 없다.

도그형 클러치(84)의 위치는 이동제어전동기(100: electric shift control moter)에 의해 제어된다, 이동제어전동기(100)는 워엄기어식 구동부(104: worm gear drive)에 의해 구동축(102)을 회전시킨다. 구동축(102)은 트랜스퍼 케이스 (28)의 하우징(30)과 함께 회전할 수 있게 적절히 지지된다. 구동축(102)의 위치는 구동축(102)과 도그형 클러치(84)의 현 위치에 관한 정보를 제공하는 엔코더 조립체(106: encoder assembly)에 의해 감시되고 검출된다.

구동축(102)은 스프링 조립체(110: spring assembly)에 연결된 아암(108)까지 연장되어 있다. 스프링 조립체(110)는 구동축(102)의 둘레에 감겨 있고, 또한, 원통형 캠(114: cylindrical cam)으로부터 축방향으로 연장되어 있는 아암(112)에 의해 맞물려 있다. 스프링 조립체(110)는 이동제어전동기(100)에 의해 지령된 운동과 피동 부품들간의 지체(lag)를 흡수하기 위한 구동축(102)과 원통형 행(114)간의 탄성 커플링(resilient coupling)으로 작용함으로써 이동제어전동기(100)가 그 최종적인 요구위치에 도달하게 한다. 스프링 조립체(110)는 도그형 클러치(84)에 내향 기어이(86)가 입력축(50)의 외부 기어이(58)와 즉시 맞물리지 않거나 도그형 클러치(84)의 외부 기어이(90)가 캐리어(76)의 내향 기어이(78)와 즉시 맞물리지 않는 상황에서 도그형 클러치(84)의 재배치 요구에 대해 원활하고 신속하게 반응하게 한다. 입력축(50)의 회전이 앞서 설명한 클러치의 기어이의 맞물림을 허용할 때에는 스프링 조립체(110)에 저장된 위치에너지가 원통형 캠(114)을 요구되는 위치로 회전시킴으로써 이동을 완료하게 한다.

원통형 캠(114)은 이 캠(114)의 둘레로 약 270° 정도 연장되어 있는 나선형트랙(116: helical track)을 형성하고 있다. 나선형 트랙(116)은 핀캠 종동체(118: pin and cam follower)를 수용하고 있으며, 그것은 포크조립체(120: fork assembly)에 연결되어 병진운동한다. 포크조립체(120)는 고정축(122)상에서 양방향병진운동(bi-directional translation)이 가능하게 지지되어 있고, 도그형 클러치 (84)의 주변과 결합한다, 구동축(102)의 회전은 핀캠종동체(118)를 축방향으로 재배치하며 도그형 클러치(84)를 앞서 설명한 3 개의 위치 중의 하나에 축방향에서 배치한다. 2 중 범위 능력, 즉, 고속범위와 저속범위의 능력을 트랜스퍼 케이스 (28)에 대해 제공하는 도그형 클러치(84)의 메카니즘을 포함하는 유성기어 조립체 (48)는 선택적인 것이며, 요구부응성 구동계(10)는 이러한 부품들이 없이도 완전하게 작동되어 2 중 속도 범위능력을 제공할 수 있다.

이제, 제 2 도와 제 4 도를 보면, 트랜스퍼 케이스(28)는 전자기 클러치 조립체(124)를 포함한다. 그러한 클러치 조립체(124)는 출력축(40)의 둘레에 배치되어 있고 원추형 1차 클러치 조립체(125)와 디스크팩형 2차 클러치 조립체(150)를 포함한다. 1차 클러치 조립체(125)는 스플라인 결합부(128: splined interconnection)에 의해 출력축(40)에 연결된 원형 구동부재(126)를 포함한다. 원형 구동부재(126)는 제 3 도에 보이듯이 나선형 원환제(helical torus)의 경사구역의 형태로 된 원주상에서 이격된 다수의 오목부(l30A)를 포함한다. 오목부(l30A)의각각은 동일한 수의 하중전달구(132: load transferring ball)들 중의 하나를 수용하고 있다.

원형 피동부재(134)는 상기 원형 구동부재(126)에 인접하게 출력축(40)상에 회전이 자유롭게 배치되어 있고 오목부(l30A)와 같은 형태를 형성하는 동일한 수의 대향 오목부(l30B)를 포함한다. 오목부(l30A, l30B)의 경사 측벽들은 램프(ramp) 또는 캠으로서의 기능을 하며, 하중전달구(132)와 협력하여 원형 구동 및 피동부재 (126, 134)들과의 상대회전에 따라 원형 구동 및 피동부재(126, 134)들을 구동한다. 오목부(l30A, l30B)와 하중전달구(132)들은 원형 구동 및 피동부재(126, 134)들의 상대 회전에 따른 축방향 변위를 유발할 수 있는 또다른 유사한 기계요소로 대체될 수 있다. 예들 들어, 보완적 형태를 갖는 원추나선부(complementarily configured conical helix)들에 배치된 테이퍼진 롤러(tapered roller)들이 이용될 수도 있다.

원형 피동부재(134)의 외주는 전자기 코일 하우징(135)에 단단히 부착되어 있다. 코일하우징(135)은 원형이며, U 자형 단면을 이루고 있고, 외향 절두원추형 클러치면(136: external frusto-conical clutch face)을 포함하고 있고, 이 클러치 면은 아마추어(138: armature)상의 내향 절두원추형 클러치면(137)과 대향 관계로 배치되어 있다. 절두원추형 클러치면(136, 137)은 평행하고 보완적 형태를 갖는 것이 양호하다. 그러므로, 양자는 그 회전축에 대해 8° 의 각도로 지향되는 것이 양호하다. 1차 클러치 조립체(125)의 필요한 힘/맞물림의 특성(force/engagement characteristic)에 따라 작게는(얕게는) 약 5° 또는 약 6° 의 접촉각이나 크게는(깊게는) 약 10° 내지 15° 의 접촉각이 이용될 수 있으며, 접촉각이 작을수록 클러치의 맞물림이 강해지고 클수록 약해진다.

제 4 도 및 제 4A 도에 도시되어 있듯이, 코일 하우징(135)의 클러치면(136)은 단일 원추형 윤활홈(139)을 형성한다. 윤활홈(139)은 양호하게는 왼쪽에서 단면이 반원형이며, 클러치면(136) 주위로 대략 4개의 턴(turn)으로 연장한다. 또한 아마추어(138)는 클러치면(137)을 따라 반경방향의 외향으로 경사져서 홈의 내경에서부터 연장되어 있는 다수의, 양호하게는 6 개인 반경방향 윤활홈(140)을 포함한다. 성능과 내구성의 향상을 위해 아마추어(138)의 클러치면(137)은 연질화 처리 (nitro-carburized)될 수 있을 것이다. 상호결합 스플라인(142) 세트들은 디스크팩형 클러치조립체(150)의 하우징과 함께 아마추어(138)를 회전시킨다,

코일 하우징(135)은 3 개의 측면에서 원형의 고정식 전자기 코일(144)을 둘러싼다. 전자기 코일(144)은 펄스폭 변조(PWM: pulse width modulation) 제어부로부터 증분 조절된 수준의 전기에너지가 제공된다. 본 발명에 이용되는 펄스폭 변조 계획은 종래와 같이, 33 헤르쯔 신호의 충격계수(duty cycle)를 증가시키거나 감소시킴으로써 전자기 클러치 조립체(124)의 코일(144)에 대한 평균 전류와 따라서 토크 처리량(torque throughput)을 증가시키거나 감소시킨다. 토크출력을 증가시키거나 감소시키는 것이다. 전자기 클러치 조립체(124)의 증분 결합과 분리를 이루기 위해 또 다른 변조 제어기법이 이용될 수도 있다.

전자기 코일(144)에 전기 에너지를 공급하면 코일 하우징(135)쪽으로 아마추어(138)의 자기인력(magnetic attraction)이 일어난다. 이러한 자기인력은 절두원추형 클러치면(136, 137)들간의 마찰 접촉을 초래한다. 출력축(40)이 2차 출력축 (26)의 회전속도와 같은 회전속도로 회전하는 아마추어(138)와 상이한 속도로 회전할 때, 이러한 마찰 접촉은 출력축(40)으로부터 원형 구동부재(126)와 하중전달구(132)를 통과하여 원형 피동부재(134)로 마찰토크를 전달시킨다. 그렇게 발생된 마찰토크는 하중전달구(132)가 오목부(l30A, l30B)의 램프를 올라타게 하여서 원형구동부재(126)의 축방향 변위를 일으킨다. 원형 구동부재(126)의 축방향 변위는 출력축(40)에 대해 스플라인식으로 결합된 적용판(146: apply plate) 및 아마추어(128)와 적용판(146)간에 배치된 와셔(148)를 2차 디스크팩형 클러치 조립체 (150)를 향해 축방향으로 병진운동시킨다. 압축스프링(151)은 원형 구동부재(126)를 원형 피동부재(134)를 향해 편향시키는 복원력(restoring force)을 제공하고 하중전달구(132)를 오목부(l30A, l30B)의 중앙위치로 복귀시킴으로써 에너지가 끊어졌을 때 전자기 클러치 조립체(124)의 부품들간에 최소의 틈새(clearance)와 최소의 마찰력(friction)을 제공하게 한다.

2차 디스크팩형 클러치 조립체(150)는 다수의 사이끼움식 마찰판(152: interleaved friction plate) 또는 마찰 디스크를 포함한다. 다수의 제 1 디스크 (l52A)는 상호결합 스플라인(154)에 의해 클러치 허브(155)에 연결되어 있으며, 이 허브는 출력축(40)에 연결되어 함께 회전된다. 다수의 제 2 디스크(l52B)는 상호결합 스플라인(158)에 의해 환형 하우징(156)에 대해 연결되어 함께 회전된다.

오목부(l30A, l30B)와 하중전달구(132)의 중요한 설계 고려사항은, 그러한 것들의 디자인의 기하학과, 와셔(148)와 압축스프링(151)의 디자인, 및 클러치 조립체(124)에서의 틈새가 클러치 조립체(124)의 자체적 잠김(self-locking)을 방지하는 것이어야 한다는 점이다. 전자기 클러치 조립체(124)는 자체적으로 잠기지 말아야 하지만 증분 또는 감소되는 단계적 PWM 제어부의 입력에 직접적으로 대응하여 토크 전달을 하고 클러치 디스크(152)의 조절식 조임을 할 수 있어야 한다.

앞서 설명한 전자기 클러치 조립체(124)가 전자기 활성 수단을 구체화하지만, 그것은 증분 제어되는 가압유체나 증분 제어되는 가압공기에 의해 제공되는 유압 작동기나 공기압 작동기에 의해 동일하게 증분(단계적) 방법으로 작동될 수도 있다.

환형 하우징(156)은 출력축(40)의 둘레로 자유롭게 회전하게 배치되며 다수의 상호결합용 돌기 및 오목부(162)에 의해 체인 구동 스프로켓(160: chain drive sprocket)에 연결되어 있다. 체인 구동 스프로켓(160)도 역시 출력축(40)에 회전이 가능하게 배치된다. 전자기 클러치 조립체(124)가 맞물릴 때, 이 클러치는 출력축 (40)으로부터 체인 구동 스프로켓(160)으로 에너지를 전달한다. 구동체인(164)은 체인 구동 스프로켓(160)의 기어이에 수용되며 체인 피동 스프로켓(166)에 맞물려 회전에너지를 전달한다. 체인 피동 스프로켓(166)은 결합 스플라인(168)에 의해 트랜스퍼 케이스(28)의 전방 출력축(26: 2차 출력축)에 연결된다.

트랜스퍼 케이스(28)는 또한 후방 출력축(40: 1차 출력축)에 연결되어 회전하는 톤휠(174: tone wheel)상의 다수의 기어이(172)와의 근접감지관계(proximate sensing relationship)로 배치되어 있는 제 1 홀효과 감지기(170: first Hall effect sensor)를 포함한다. 제 2 홀효과 감지기(176)는 피동 스프로켓(166)상에배치된 톤휠의 다수의 기어이(178)와의 근접감지관계로 배치되어 있다. 양호하게는, 톤휠(174)상의 기어이(172)의 수는 피동 스프로켓(166)의 톤휠상의 기어이 (178)의 수와 동일하므로 동일한 축속도인 경우에는 홀효과 감지기(170, 176)들로부터의 단위시간 당 펄스수가 같아진다. 그렇게 함으로써 축속도에 관한 연산이 간소화하게 하고 그러한 데이타와 연산에 기초를 둔 모든 논리적 결정의 정확성을 향상시킬 수 있다. 피동 스프로켓(166)의 톤휠상의 기어이(178)와 톤휠(174)상의 기어이(172)의 실제적인 개수는 회전속도 및 감지기의 구조에 따라 30 개로부터 40 개 이상 또는 이하로 다양할 것이다. 톤휠상의 기어이가 35 개인 것을 이용하면 홀효과 감지기(170, 176)에 양호한 결과를 제공하며, 그러므로, 현재 선호되는 기어이의 개수이다.

제 1 및 제 2 홀효과 감지기(170, 176)는 각각의 인접한 기어이(172, 178)를 감지하며 전방 구동축(24)의 회전속도와 후방 구동축(38)의 회전속도에 당연하게 대응하는 전방 출력축(26)의 순간적 회전속도와 후방 출력축(40)의 순간적 회전속도를 연산하기 위해 이용될 일련의 펄스를 제공한다. 이러한 회전속도는 휠스핀 (wheel spin) 및 그에 따른 휠슬립을 표시하게 되는 전방 구동축이나 후방 구동축 중의 하나에 대한 나머지 하나의 오버런을 결정할 뿐만 아니라 차량의 속도를 추측하는 데에도 이용될 수 있을 것이다. 홀효과 감지기들은 감지된 기어이가 통과함에 따라 정해진 높은 신호치와 낮은 신호치를 교대로 발생하는 출력신호를 제공하기 때문에 선호된다.

예를 들어, 가변 저항 감지기(variable reluctance sensors) 등과 같은 기타의 감지장치들도 이용될 수 있다. 그러나, 그러한 감지기들은 특히 낮은 축 속도에서는 홀효과 감지기에서 제공되는 바와 같은 명료한 파형(wave form)을 제공하지 못하므로 유용한 데이타를 얻기 위해서는 부가적인 입력조건을 요구한다. 또한, 홀효과 감지기(170, 176) 및 그것들의 각각의 인접한 기어이(172, 178)는 트랜스퍼케이스(28)의 하우징(30)내에 배치되는 것이 양호하지만 1차 구동라인과 2차 구동라인을 따라서 편리한 어느 위치에든지 배치될 수 있다.

선택사양적으로, 제 1 쌍의 홀효과 감지기와 톤휠은 후방(1차) 타이어 휠조립체(34)의 회전을 감지하도록 배치되고 제 2 쌍의 홀효과 감지기와, 톤휠은 전방(2차) 타이어 휠조립체(22)의 회전을 감지하도록 배치될 수 있다. 제 1 쌍의 감지기들의 출력의 평균은 기능상 후방 구동축(38)의 속도에 해당하며, 제 2 쌍의 감지기들의 출력의 평균은 기능상 전방 구동축(24)의 속도에 해당한다.

제 1 도를 다시 보면, 구동계(10)는 다수의 2 위치 가변 감지기(two position and variable sensor)를 포함한다, 여기에서 사용하는 "가변(variable)"이라는 말은 포텐셔미터 등과 같은 아날로그장치 뿐만 아니라 감지된 변수의 적절한 고해상도를 제공하는 펄스 또는 디지털 코드 출력을 갖는 디지털 장치를 말한다. 홀효과 감지기 등과 같은 차량속도 감지기(180)는 차량속도의 보조표시(an auxiliary indication)를 제공하는 전방(2차) 구동륜(22)들 중의 하나에 톤휠과의 감지 관계로 배치된다. 차량이 예를 들어 깊은 눈속에 빠졌을 때에는, 차량속도 감지기(180)는 1차 구동륜이 회전하면서도 차량이 정지하고 있다는 표시를 제공한다. 이러한 상황은 전방 타이어 휠조립체(22)를 향한 높은 토크의 전달중에 맞물려버릴수도 있는 로킹허브(16)에 대한 위험을 제공한다. 이러한 상황에서 구동계(10)는 제 12 도에 도시되고 다음에 설명하는 서브루틴에 따라 단계적으로, 즉, 차례대로, 먼저 로킹허브(16)들의 맞물림이 이루어지고 나서 전기적 클러치 조립체(124)가 맞물린다.

조향각 감지기(182)는 전방 타이어 휠조립체(22)의 각도 위치를 나타내는 신호를 제공한다. 조향각 감지기(182)는 전방 타이어 휠조립체(22)가 앞을 향해 일직선으로 배치되어 있을 때에는 영점(null point)을 갖는 신호를 제공할 것이고 어느 한 측부로 이동될 때에는 증가하는데: 즉, 중앙에서는 영이고, 한 쪽에는 음의 신호를 제공하고, 다른 쪽에는 양의 신호를 제공하거나, 또는 조향 링키지(steering linkage)의 행정(travel)의 한 단부에서는 최소치를 갖고 다른 단부에서는 최대치를 갖는 램프신호(ramp signal)를 제공한다. 선택사양적으로는, 조향각 감지기 (182)는 전방 타이어 휠조립체(22)의 미리 선택된 각도위치에서 논리 신호들을 제공할 수도 있다. 조향각 감지기(182)로부터 나온 정보는 다음에 좀더 상세히 설명될 것이지만 클러치 조립체(124)를 증분 결합시키는 구동축 속도차의 임계치를 조절하기 위해 이용된다.

구동계(10)는 또한 내연기관(42)의 드로틀 링키지(186: throttle linkage)에 연결된 드로틀각 감지기(184: throttle angle sensor)를 포함한다. 드로틀각 감지기(184)는 가변 출력을 제공하거나 또는 아이들(idle), l/4 드로틀(one-quarter throttle), l/2 드로틀(one-half throttle), 또는 3/4 드로틀(three-quarters throttle)과 같이 특정한 드로틀 설정에 도달했거나 초과했음을 지시한다.

또 다른 제어 입력은 다중위치 조작자 선택스위치(188: multiple position, driver selectable switch)에 의해 제공된다. 다중위치 조작자 선택스위치(188)는 다음의 조건들 중의 하나를 요구하는 4 위치를 정하는데: 즉, 도그형 클러치(84)가 캐리어 기어(76)와 기어이(58)의 어느 것의 출력에도 맞물리지 않은 중립 (neutral); 도그형 클러치(84)가 기어이(58)에 맞물려서 트랜스퍼 케이스(28)를 통해 후방(1차) 출력축(40)에 직접 구동을 제공하고 또 요구부응성 구동계(10) 및 전자기 클러치 조립체(124)가 작동하지 않는 2륜 구동(two-wheel drive); 도그형 클러치(84)가 기어이(58)에 맞물려 있고 요구부응성 구동계(10)가 활성화되며 다음에 설명하는 작동단계의 순서에 따라 작동하도록 결합된 요구부응성 구동계(10)에 의한 4륜 구동 하이(four- wheel drive high); 및 도그형 클러치(84)가 낮은 범위의 출력을 제공하게 유성기어 캐리어(76)에 맞물리고 전자기 클러치 조립체(124)는 에너지를 받아서 항상 맞물린 상태로 되어 출력축(40)을 통해 후방(1차) 구동륜(34)에 토크를 제공하고 전방(2차) 출력축(36)을 통해 전륜(22)에 토크를 제공하도록 결합된 요구부응성 구동계(10)에 의한 4륜 구동 로우(four-wheel drive low)와 같은 조건이 있다.

특별한 차량 적용에 적합하다면, 전술한 4륜 구동 일시적 트랜스퍼 케이스와 같은 기능을 하는 종래의 4륜 구동 작동을 제공하기 위해서, 조절식 전자기 클러치를 유성기어 조립체(48)의 고속범위에서 완전히 맞물림시키는 보조 작동모드가 부가되거나 위에서 나열한 작동모드들 중의 하나와 대체될 수 있다.

구동계(10)는 또한 차량 제동시스템이 활성화하여 차량 브레이크 페달이 눌려 있음을 나타내는 두 상태의 논리신호(two state logic signal)를 제공할 때 활성화되는 2위치 브레이크 스위치(190)를 포함한다, 차량의 ABS 제동시스템(ABS braking system)을 장착한 경우에는 그러한 ABS 제동시스템으로부터 ABS가 활성화했다는 것을 나타내는 신호가 제공될 수도 있다. 그러한 ABS 신호는 브레이크 스위치(190)로부터 나오는 신호에 부가되거나 대체될 수 있다.

이제, 제 5A 도를 보면, 요구부응성 구동계(10')의 제 1 선택사양예가 도시되어 있다. 제 1 선택사양예의 구동계(10')는 1차 구동륜이 차량의 전륜이고 로킹허브가 제거되어 있으며 전자기 클러치 조립체(124)가 후방 차축 차동장치 하우징으로 재배치(relocate)되어 있는 것을 제외하고는 제 1 도에 도시된 구동계(10)와 유사하다. 감지기들 중의 일부의 위치도 변경되었다.

따라서 그러한 구동계(10')는 전방 타이어 휠조립체(22')의 각각의 쌍에 대해 한 쪽 단부에서 연결되고 다른 쪽의 단부에서 전방(1차) 차동장치(14')에 작동상 연결된 한 쌍의 전방(1차) 차축(12')을 포함한다. 전방(1차) 구동축(24')은 트랜스액슬(25 : transaxle)의 전방(1차) 출력으로부터 전방 차동장치(14')를 구동한다.

차량 후방에는 각각의 후방(2차) 타이어 휠조립체(34')의 각각의 쌍에 이 차축의 외측 단부에서 연결된 한 쌍의 후방 차축(32')이 배치된다. 후방 차축(32')의 내측 단부는 후방 차동장치(36')와 연결된다. 후방(2차) 구동축(38')이 트랜스액슬 (25)의 후방(2차) 출력부와 연결되고, 전자기 클러치 조립체(124')를 통해 후방 차동장치(36')를 구동한다. 전자기 클러치 조립체(124')의 출력부는 후방 차동장치(36')에 스터브 축(37)에 의해 연결된다, 트랜스액슬(25)은 후방 구동축(38')에 대한 직각 구동을 포함한다. 횡방향으로 장착된 내연기관(42')이 트랜스액슬(25)을 구동한다.

감지기 중에는 또한 전방(1차) 구동축(24')의 속도를 감지하는 제 1 홀효과 감지기(170')가 있다, 제 2 홀효과 감지기(176')는 후방 차동장치(36')와 전자기 클러치 조립체(124')의 출력부의 사이에 배치된 축(shaft)의 속도를 감지한다. 제 3 홀효과 감지기(180')는 후방(2차) 타이어 휠조립체(34')들 중의 하나의 회전속도를 감지함으로써 차량 속도를 정확히 표시한다. 따라서, 제 1 선택사양예의 구동 계(10')는, 특히, 여러 가지 구동라인의 형태, 즉, 1차 전륜구동에 상기 구동계 (10)를 채용가능하다는 것을 보여준다. 또한, 전자기 클러치 조립체(124')는 트랜스퍼 케이스(28)로부터 이동되어 후방 차동장치(36')의 하우징내에 배치될 수 있다.

이제, 제 5B 도를 보면, 제 2 선택사양예의 요구부응성 차량구동계(10")가 도시되어 있다. 제 2 선택사양예의 구동계(10")도 제 1 도에 도시된 구동계(10)와 유사하며, 1차 구동륜이 차량의 전륜이라는 점에서 제 1 선택사양예의 구동계(10')와 유사하다. 전자기 클러치 조립체(124")는 트랜스액슬(25)의 후방에 인접하게 차량의 전방에 배치되어 있다. 감지기들 중의 일부의 위치는 다시 변경되었다.

따라서, 제 2 선택사양예의 구동계(10")는 한 쪽 단부들이 전방 타이어 휠조집체(22")의 각각의 쌍에 연결되어 있고 다른 쪽의 단부들은 전방(1차) 차동장치 (14")에 작동상 연결되어 있는 한 쌍의 전방(1차) 차축(12")을 포함한다. 전방(1차) 구동축(24")은 트랜스액슬(25)의 출력으로부터 전방 차동장치(14")를 구동한다.

차량의 후방에는 외측 단부들이 후방(2차) 타이어 휠조립체(34")의 각각의 쌍에 연결된 한 쌍의 후방 차축(32")이 배치되어 있다. 후방 차축(32")의 내측 단부들이 차축 분리부(35: axle disconnect)에 의해 후방 차동장치(36")에 선택적으로 맞물린다. 후방(2차) 구동축(38")은 전자기 클러치 조립체(124")의 출력에 의해 구동된다. 횡방향으로 설치된 내연기관(42")이 트랜스액슬(25)을 구동하며, 그 다음에 이 트랜스액슬은 전자기 클러치 조립체(124")의 입력부를 구동한다.

감지기들 중에는 전방(1차) 구동축(24")의 속도를 감지하는 제 1 홀효과 감지기(170")가 있다. 제 2 홀효과 감지기(176")는 후방 차동장치(36")와 전자기 클러치 조립체(124")의 출력부간에 배치된 2차 구동축(38")의 속도를 감지한다. 제 3 홀효과 감지기(180")는 후방(2차) 타이어 휠조립체(34")들 중의 하나의 회전속도를 감지함으로써 차량 속도를 정확히 지시한다. 또한, 제 2 선택사양예의 구동계(10")는 여러 가지의 구동라인의 형태, 즉, 전자기 클러치 조립체(124")가 트랜스 액슬(25)에 인접해서 배치되고 차축 분리부(35)가 후방 차동장치(36")에 배치되어 있는 1차 전륜구동형태에 상기 구동계(10)를 채용 가능하다는 것을 보여준다.

앞서 설명한 부품들의 배치관계가 모두 본 발명의 범위에서 다르게 조합될 수도 있다. 즉, 제 5B 도에 보이듯이 차동장치의 하우징내의 차축 분리부는 양호한 실시예의 구동계(10)에서처럼 트랜스퍼 케이스(28)의 하우징(30)내에 전자기 클러치 조립체(124)가 배치되는 구동계에 이용될 수도 있다. 또는, 예를 들어, 양호한실시예의 구동계(10)의 로킹허브(16)들이 제 1 선택사양예의 구동계(10')의 후방(2차) 타이어 휠조립체(34')에 이용될 수도 있다,

이제, 제 6 도를 보면, 엔코딩 조립체(106)의 엔코딩휠(192: encoding wheel)이 도시되어 있다 엔코딩휠(192)은 절연물질로 제조되고 중앙배치식 부싱 (194)을 포함하며, 이 부싱은 양호하게 비대칭적 구멍(asymmetrical opening)을 형성하며, 비대칭으로 보완하는 구동축(102)상의 정위치에 엔코딩휠(192)을 맞추기 위한 고정나사(도시 안됨)나 열쇠구멍(keyway: 도시 안됨)을 포함할 수도 있다. 엔코딩휠(192)은 불규칙하면서도 일반적으로 아치형인 다수의 전기접점(196)들을 포함하며, 이 접점들은 동심적이며 일반적으로 원형인 궤도(track)에 배치되어 있다. 주어진 어떤 트랙에서의 전기접점(196)은 개방영역(절연영역)에 의해 분리되어 있다. 양호하게는, 최내측에 있는 한 쌍의 와이퍼접점(198)이 낮은 논리회로전 압원(low logic voltage source)에 연결된다. 그러나, 그 접점들은 다른 어떤 적절한 전압원에 연결될 수도 있다. 외부군의 4 개의 와이퍼접점(198)은 각각의 궤도(196)와 정렬된다. 엔코딩휠(192)이 270° 를 회전함에 따라 상기 외부군의 4 개의 와이퍼접점(198)은 4 비트 그레이 코드(four bit Gray code)를 포함하는 신호들을 수용한다. 4 비트 그레이 코드는 0 내지 F 까지의 16진법 값(hexidecimal values)을 정하며, 그러한 16진법 값은 엔코딩휠(192)과 구동축(102)의 구별섹터 (distinct sector)를 나타낸다. 그렇게 함으로써 약 270° 이상 회전한 구동축 (102)의 위치는 엔코더 조립체(106)에 의해 제공되는 그레이 코드 데이타를 읽음으로써 양호한 정확도로 결정될 수 있다.

다음의 표 1 은 접점(198)에 의해 판독된 16진법 값과 엔코딩휠(192)의 위치들을 나타낸다. 제 6 도에 도시된 전기접점(196)의 특정 패턴은 도그 클러치(84)의 중립, 고속 및 저속 위치에 인접한 곳에서는 개선된 각도 해상력을 제공하고 중간위치(intermediate position)에서는 저감된 각도 해상력을 제공한다.

이러한 신호들은 모두 마이크로콘트롤러(200)에 제공된다. 마이크로콘트롤러 (200)는 차량내의 편리한 위치의 어디에든지 배치될 수 있으며 또는 트랜스퍼 케이스(28)의 하우징(30)내에 배치되어 보호될 수 있다. 마이크로콘트롤러(200)는 구별된 사이클 주기(distinct cycle times)들을 갖는 4 개의 내부 루프(four internal loops)들과 함께 작용하는 인터럽트 피동 프로그램(interrupt driven program)을 이용한다. LOOP1으로 지정된 제 1 소형 후프(first minor loop)는 변위제어 전동기(100)의 운동 방향을 가리키는 루틴(routine)을 포함한다. 새로운 LOOP1은 매 4.12 밀리초마다 시작된다. LOOP2라고 지정된 제 2 루프(second loop)는, 홀효과 감지기(170, 176, 180)들을 감시하는 루틴, 차량속도를 연산하는 루틴, 로킹허브(16)들을 제어하는 루틴, 상이한(혼합된) 직경의 차량 타이어들을 사용하는 것에기인하는 1차 구동축과 2차 구동축간의 속도비의 값을 알아내는 루틴, 전자기 클러치 조립체(124)를 유효하게 하거나 작동시키거나 무효화하는 루틴, 및 스위치(188)로부터 새로운 명령을 수용하는 루틴을 포함한다. LOOP2 루틴의 실행은 매 20.5 밀리초마다 시작한다.

제 3 의 상당히 긴 루프는 매 200 밀리초마다 시작하며 LOOP2로 지정된다. LOOP3는 전체적인 구동계(10)의 상태와 작동조건을 감시하는 루틴, 및 차량운전자에게 정보를 제공하는 것인 제 1 도에 도시된 다수의 계기판 표시등(dashboard indicator light)과 표시부(display)(202)들을 구동하는 루틴을 포함한다. 마지막으로, 마이크로콘트롤러(200)는 LOOP4로 지정된 제 4 루프를 포함하며, 이 루프는 매 2000 밀리초마다(즉, 2 초마다) 실행을 시작한다. LOOP4는 여러 가지의 진단활동에 관련된 루틴들을 포함하고 거기에 관련된 표시를 한다. LOOP4로부터의 일정한 진단활동은 또한 다수의 계기판 표시등(202)에 의해 차량의 운전자에게 제공된다.

이러한 루프들의 사이끼움식 작동(interleaved operation)은 제 7 도에 도시되어 있다. 매 4.12 밀리초마다 LOOP1 이 거기에 포함된 루틴의 실행을 시작한다. LOOP1의 5번째 실행시마다, 즉, 매 20.5 밀리초마다 LOOP1의 루틴들이 완료된 후에 LOOP2의 루틴의 실행이 시작된다. 이러한 사이클은 200 밀리초가 경과하기까지 지속되며, 그 때에 LOOP1과 LOOP2가 완료된 후에 LOOP3가 시작된다. 마지막으로, 2초가 지난 후에 LOOP1과 LOOP2 및 LOOP3의 완료 후에 LOOP4가 실행을 시작할 것이다. 주어진 루프 실행 사이클 주기에 따른 하위 루프(낮은 숫자가 붙은 루프 : lower numbered loop)의 실행시작 전에 완료되지 않은 모든 상위 루프(higher numberedloop)들은 "인터럽트 피동(interrupt driven)"이라는 명칭대로 하위 루프의 사이클 시작시간에 따라 인터럽트될 것이다.

이제, 제 9A 도를 보면, 실시간 인터럽트 실행부(executive)는 실시간 인터럽트 서비스 루틴을 시작하는 초기단계 204A에서 시작한다, 인터럽트 실행부(204)는 이어서 처리단계 204B로 이동하며, 거기에서는, 차기 루프를 위한 실시간 인터럽트 실행부를 작동할 수 있게 한다. 처리단계 204B로부터 인터럽트 실행부(204)는 판단단계 204C로 가며, 거기에서는, LOOP1과 그 소속루틴이 작동중인지의 여부를 질문한다. LOOP1이 작동중이 아니면 인터럽트 실행부(204)는 판단단계 204C에서 아니오로 진행하고, LOOP1이 작동한다는 표시를 제공하는 처리단계 204D로 들어가며, L00PI의 루틴을 실행하는 처리단계 204E로 이동한다. LOOP1의 실행이 완료될 때 처리단계 204E가 활동하며, 인터럽트 실행부(204)는 LOOPI이 아직 작동하지 않는다는 표시를 하는 처리단계 204F로 이동하고, 그리고 판단단계 2044G로 이동한다. 판단단계 204G는 LOOP2의 루틴과 서브루틴을 실행할 시간인지를 결정한다. 그 결정이 아니오(not)인 경우에는 인터럽트 실행부(204)는 판단단계 204G의 "아니오"로 진행하고, LOOP2 계시기(timer)를 감소시키는 처리단계 204H로 들어간다. 그러나 LOOP2 를 실행할 시간인 경우에는 판단단계 204G로부터 "예"로 진행하고, 인터럽트 실행부(204)는 LOOP2가 작동중인지를 질문하는 판단단계 204I로 이동한다. LOOP2가 작동중이 아니면 판단단계 204I로부터 "아니오"로 진행하고, 인터럽트 실행부(204)는 LOOP1이 작동중인지를 질문하는 판단단계 204J로 이동한다. 만일 LOOP1이 작동중이 아니면 판단단계 204J로부터 "아니오"로 진행하고, 인터럽트 실행부(204)는 LOOP2가 작동중인지를 표시하는 처리단계 204K로 이동한다. 이어서, 처리단계 204L이 실행되어 LOOP2 계시기를 리셋시킨다. 판단단계 204I로 돌아가서 LOOP2가 작동중이면, 그러한 판단단계 204I로부터 "예"로 진행한다. 마찬가지로, LOOP1이 작동중이면 판단단계 204J로부터 "예"로 진행한다.

이제, 제 9A 도와 제 9B 도를 보면, 상기 양쪽의 경우에서 인터럽트 실행부(204)는 LOOP3를 실행할 시간인지를 질문하는 판단단계 204M으로 이동한다. LOOP2계시기가 처리단계 204L에서 리셋된 후에 인터럽트 실행부(204)는 이용가능한 시간이 있다면 처리단계 204N에서 LOOP2의 루틴과 서브루틴의 실행을 명령한다. LOOP2의 루틴과 서브루틴의 완료 또는 그러한 LOOP2의 실행을 완료하기 위해 이용가능한 시간의 종료시에는, 처리단계 204P가 LOOP2가 더 이상 작동중이 아니라는 표시를 제공한다, 처리단계 204P로부터 인터럽트 실행부(204)는 판단단계 204M으로 이동한다. LOOP2 계시기를 점진적으로 감소시키는 처리단계 204H의 완료시에, 인터럽트 실행부(204)도 역시 앞서 설명했듯이 LOOP3의 루틴과 서브루틴을 실행할 시간인지를 질문하는 판단단계 204M으로 들어간다. LOOP3를 실행할 시간이 아니면, 판단단계 204M로부터 "아니오"로 진행하고, 인터럽트 실행부(204)는 LOOP3 계시기를 점진적으로 감소시키는 처리단계 204Q로 들어간다. LOOP3의 루틴과 서브루틴을 실행할 시간이면, 판단단계 204M로부터 "예"로 진행하고, 인터럽트 실행부(204)는 LOOP3가 작동중인지를 질문하는 판단단계 204R로 이동한다. LOOP3가 작동중이 아니면, 판단단계 204R로부터 "아니오"로 진행하고, 인터럽트 실행부(204)는 LOOP2가 작동중인지를 질문하는 판단단계 204S로 이동한다. LOOP2가 작동중이 아니면 판단단계 204S로부터 "아니오"로 진행하고, 인터럽트 실행부(204)는 판단단계 204T로 이동하여 LOOP1이 작동중인지를 질문한다. 결정이 부정(not)이면 인터럽트 실행부 (204)는 처리단계 204U로 이동하여 LOOP3가 작동중이라는 표시를 제공한다.

이제, 제 9B도와 제 9C도를 보고 판단단계 204R로 되돌아가면, LOOP3가 작동중이면 판단단계 204R로부터 "예"로 진행하고 판단단계 204V로 이동한다. 마찬가지로, 판단단계 204S가 LOOP2가 작동중이라는 것을 결정하면 "예"로 진행하고, 인터럽트 실행부(204)는 판단단계 204V로 이동한다. 마지막으로, LOOP1이 작동중인 경우에는 판단단계 204T로부터 "예"로 진행하고, 인터럽트 실행부(204)는 판단단계 204V로 이동한다.

제 9B 도에 도시된 처리단계 204U의 완료시에, 인터럽트 실행부(204)는 처리단계 204W로 이동하여 LOOP3 계시기를 리셋시킨다. 그리고, 인터럽트 실행부(204)는 LOOP4 계시기를 점진적으로 감소시키는 처리단계 204X로 들어가며, 이용가능한 시간이 있다면, LOOP3의 루틴과 서브루틴을 실행하는 처리단계 204Y로 들어간다. LOOP3의 루틴과 서부루틴의 완료시나 그것을 완료하기 위해 이용할 수 있는 시간의 종료시에는, 인터럽트 실행부(204)는 LOOP3가 더 이상 작동중이 아니라는 표시를 제공하는 처리단계 204Z로 이동한다. 그리고, 인터럽트 실행부(204)는 판단단계 204V로 이동한다. 판단단계 204V는 LOOP3 계시기를 점진적으로 감소시키는 처리단계 204Q의 출력측으로부터 도달될 수도 있다.

판단단계 204V는 LOOP4의 루틴과 서브루틴을 실행할 시간인지를 결정한다. 그러한 결정이 긍정이면 판단단계 204V로부터 "예"로 진행하고, 인터럽트실행부(204)는 LOOP4 계시기를 리셋시키는 처리단계 206A로 들어가고, 이어서, 4 개의 루프 중의 어느 것이 현재 작동중인지의 여부를 결정하는 판단단계 206B로 들어간다. 루프들 중의 어느 것이 작동중인 경우에는 판단단계 206B로부터 "예"로 진행하고, 인터럽트 실행부(204)는 다른 루프가 시작되기 전에 현재의 작동중인 루프를 종료시키게 하는 처리단계 206C로 이동한다. 처리단계 206C가 완료될 때 인터럽트 실행부(204)는 단계 206D에서 인더럽트로부터 복귀한다.

판단단계 206B로 복귀해서, 어떤 루프가 작동중에 있으면 판단단계 206B로부터 "아니오"로 진행하고, 인터럽트 실행부(204)는 LOOP4가 작동중이라는 표시를 하는 처리단계 206E로 들어간 후에, 이용가능한 시간이 있다면 LOOP4의 루틴과 서브루틴을 실행하는 처리단계 206F로 이동한다. LOOP4의 루틴과 서브루틴 또는 시간이 허용하는 한 많은 루틴과 서브루틴들의 완료시에, 인터럽트 실행부(204)는 LOOP4가 더 이상 작동중이 아니라는 것을 표시하는 처리단계 206G로 이동하고, 이어서, 단계 206D에서 인터럽트로부터 복귀한다. 마지막으로, 판단단계 204V로 돌아가서 LOOP4의 실행을 위한 시간이 없으면, 판단단계 204V로부터 "아니오"로 진행하고, 인터럽트 실행부(204)도 역시 단계 206D에서 인터럽트로부터 복귀한다.

이제, 제 10 도를 보면 LOOP2에서 나타나는 제 1루틴(210)은 차량속도의 판독(reading)과 연산(computation)에 관한 것이다. 그러한 차량속도에 관한 제 1 루틴(210)은 홀효과 감지기(170, 176)와 차량속도 감지기(180), 및 중립스위치(46)와 조향각 감지기(182)와 드로틀각 감지기(184)와 피동선택 스위치(188: driven selectable switch) 및 브레이크 스위치(190)를 포함하는 기타의 모든 감지기들에의해 제공된 신호들을 판독하는 초기단계(212)에서 시작한다. 보다 느리게 회전하는 출력축과 구동축(전방 출력축(26)과 전방 구동축(24)이나 후방 출력축(40)과 후방 구동축(38))에 관련된 홀효과 감지기에 의해 제공되는 신호는 차량의 속도를 추측하기 위해 이용된다. 그러므로, 후방 출력축(40)과 후방 구동축(38)이 좀더 천천히 회전하면, 홀효과 감지기(107)는 차량속도를 추측하기 위해 이용되는 신호를 제공한다. 한편, 전방 출력축(26)과 전방 구동축(24)이 좀더 천천히 회전하면 홀효과 감지기(176)는 차량속도를 추측하기 위해 이용되는 신호를 제공한다.

그 후에 제 1 루틴(210)은 홀효과 감지기 즉, 출력축과 구동축을 좀더 천천히 회전시키는 것에 관련된 감지기(170 또는 176)에 의해 제공된 신호로부터 차량속도를 결정하는 처리단계(214)로 이동한다. 그리고, 제 1 루틴(210)은 전자기 클러치 조립체(124)를 제어하는 서브루틴(240 : 제 l2A 도와 제 l2B 도에 도시)을 수행하는 처리단계 2l6로 이동한다. 그러한 처리단계 216의 완료시에 제 1 루틴(210)은 판단단계 217로 이동한다. 판단단계 217은 전자기 클러치 조립체(124)의 PWM 듀티 사이클이 적어도 5 초동안 15% 또는 그 이상이었는지를 결정한다. 결정이 긍정이면, 타이어크기가 잘못 맞춰진 채로 차량이 작동하고 있을 가능성이 있으며 제 1 루틴은 판단단계 217로부터 "예"로 진행하고, 제 11 도에 도시된 학습루틴(230)으로 이동한다.

필요한 것은 오직 학습루틴(230)에 관련된 판단단계 217이 20.5 밀리초 LOOP2에 배치되는 것뿐이므로, 그 도시된 위치는 예시적인 것이며, 판단단계 217은 LOOP2 내의 다른 어떤 유사한 위치로 이동될 수도 있다. 전자기 클러치 조립체(124)의 PWM 듀티 사이클이 적어도 5 초동안 15% 또는 그 이상에 있지 않았다면, 판단단계 217로부터 "아니오"로 진행하고, 제 1 루틴(210)은 변위제어 전동기(100)를 위한 마이크로콘트롤러(200)의 다른 입력치와 루틴들에 의해 제공되는 명령을 실행하는 또다른 처리단계 218로 이동한다. 마지막으로, 제 1 루틴(210)은 선택스위치(188)가 2륜 구동위치에 있을 경우에 요구부응성 구동계(10)를 무효화하는 제 4 처리단계(220)로 이동한다. 이러한 무효 모드는 절대적(absolute)인 것이며 요구부응성 작동에서 4륜 구동 고속 또는 저속에서 활성화하도록 선택스위치(188)가 이동되기까지 지속된다. 처리단계 220의 완료시에 제 1 루틴(2l0)은 구동계로 복귀한다.

이제, 제 11 도를 보면, LOOP2에서 나타나는 학습루틴(230)은 후방 구동축 (38)과 전방 구동축(24)간의 일정비율의 속도 부등성(constant ratio speed disparity)을 감지하고 보상한다. 여기에서 사용되는 "일정비율의 속도 부등성"이란 용어는 1차 구동라인과 2차 구동라인 사이의 속도비가 1 : 1 이 아닌 장기간, 즉, 지속적으로 일정한 회전 속도비를 지칭하며, 그것은 차량에 장착된 하나 이상의 타이어들이 다른 타이어와 서로 상이한 외경을 가짐에 따라 정상적으로, 즉, 양호한 견인 조건하에서 상이한 직경의 타이어들이 제각각의 속도로 회전함으로써 1차 구동축의 속도와 2차 구동축의 속도간에 일정한 비율의 속도부등성이 생기는 경우에 발생한다. 이러한 일정비율의 속도부등성은 일반적으로 소형 스페어 타이어 (compact spare)를 이용하는 경우에 생긴다. 물론, 그러한 상황은 하나의 차축에 한 쌍의 과대 또는 과소한 크기를 갖는 타이어가 이용되고 다른 하나의 차축에는한 쌍의 표준 크기의 타이어나 상이한 크기의 타이어가 이용될 경우에도 생길 것이다. 그러나, 차량에 장착된 다양한 크기의 타이어들이 차동장치의 속도 평균화 작용에 의해 그러한 부등적 타이어 회전속도들을 무효화(nullifying)하게 설치되는 경우에는 그렇지 않을 것이며, 그러한 상황은, 예를 들어, 상이한 외경을 갖는 두장의 타이어들이 분리되어 각각의 쌍의 타이어 중의 하나가 전방 차축과 후방 차축에 설치되는 경우에 생길 것이다.

소형 스페어 타이어를 이용하는 것에 관해서, 67.3 cm의 공칭 외경을 갖는 타이어가 장착된 차량의 후방 타이어 휠조립체(34)들 중의 하나가 57.2 cm의 공칭 외경을 갖는 소형 스페어 타이어로 교체되면, 소형 스페어 타이어는 기타의 타이어들보다 1.177 배만큼 더 빠르게 회전할 것이다. 후방 차동장치(36)의 평균화 작용이 가해지는 경우에, 후방 구동축(38)은 전방 구동축(34)보다 1.089배만큼 더 빠르게 회전할 것이다. 그러므로, 전방 구동축(24)이 100rpm으로 회전하고 있으면 후방 구동축(38)은 108.9rpm으로 회전할 것이다. 위와 같음에도 불구하고, 마이크로콘트롤러(200) 및 그것에 관련된 루틴과 서브루틴들이 속도의 비율이 아니라 1차 구동라인과 2차 구동라인 사이의 속도차(델타)에 관하여 작용하기 때문에, 학습루틴 (230)은 차량 속도의 범위내에서 전방 구동축(24)과 후방 구동축(38)간의 속도차를 감지하여 그러한 속도차가 전체적인 제어상황(the overall control scheme)에 대한 관련성을 갖게 한다.

학습루틴(230)은 그러한 학습루틴(230)이 완료되었는지를 결정하는 판단단계 232A에서 시작된다. 학습루틴(230)이 완료되었으면, 판단단계 232A로부터 "예"로진행하고, 학습루틴(230)은 구동계로 복귀한다. 학습이 완료되지 않았으면, 판단단계 232A로부터 "아니오"로 진행하고, 학습루틴(230)은 학습이 현재 진행중인지를 질문하는 판단단계 232B로 들어간다.

학습이 진행중이 아니라고 결정되면 판단단계 232B로부터 "아니오"로 진행하고, 학습루틴(230)은 판단단계 232C로 이동한다 판단단계 232C는 1차 구동축(38)과 관련된 홀효과 감지기(170)나 전륜(22) 등과 같이 2차 구동륜들 중의 하나의 회전속도를 감지하는 홀효과 감지기(180 : 차량속도 감지기)에 의해 감지되는 바와 같은 현재의 차량속도에 관하여 질문한다. 감지된 차량의 속도가 로킹허브(16)가 맞물릴 수 있는 최대속도보다 작은 경우에는, 판단단계 232C로부터 "예"로 진행하고, 학습루틴(230)은 학습이 진행중임을 나타내는 처리단계 232D로 이동하고, 이어서, 학습한 속도델타, 즉, 속도차의 등록치(register value)가 0(zero)과 같게 설정하는 처리단계 232E로 이동한다. 감지된 차량속도가 로킹허브(16)가 맞물릴 수 있는 속도보다 작지 않은 경우에는, 즉, 그러한 속도보다 큰 경우에는, 판단단계 232C로부터 "아니오"로 진행하고, 학습루틴(230)은 다시 바로 앞에서 설명했던 처리단계 232E로 이동한다.

로킹허브(16)의 맞물림의 최대속도는 로킹허브와 차량의 구동 트레인 및 차량 자체의 여러 가지 구성들을 수용하도록 조절될 수 있는 값이다. 시간 당 4㎞의 값이면 적절한 것으로 밝혀졌으며, 시간 당 2 내지 10㎞ 의 범위이면 적응성 구동계의 대부분에 적절한 것으로 여겨진다. 학습루틴(230)이 진행중이라는 것을 표시하고 학습된 속도차를 0(zero)과 같게 설정하는 것에 이어서 학습루틴(230)은 구동계로 복귀한다.

판단단계 232B로 돌아가서, 처리단계 232D가 학습이 진행중이라는 것을 가리키도록 설정되었다면, 판단단계 232B로부터 "예"로 진행하고, 다음에 학습루틴 (230)은 감지된 차량속도가 최소 학습속도보다 낮은지를 질문하는 판단단계 232F로 들어간다. 최소 학습속도는 구동 트레인과 차량 형태 및 기타의 변수들에 의존해서 변할 수도 있다. 학습속도는 이러한 값이 앞서 설명한 변수들에 의존하여 시간당 약 25 내지 75㎞ 의 범위에서 광범위하게 변할지라도 시간당 50㎞의 최소 학습속도이면 여러 가지의 용도에 적절한 것으로 밝혀졌다. 차량속도가 최소 학습속도보다 작다면 판단단계 232F로부터 "예"로 진행하고, 학습루틴(230)은 구동계로 복귀한다.

차량속도가 최소 학습속도보다 작지 않으면, 즉, 최소 학습속도보다 크면, 판단단계 232F로부터 "아니오"로 진행하고, 학습루틴(230)은 판단단계 232G로 들어간다. 판단단계 232G는 또한 앞서 설명한 현재 차량속도를 판독하고 그러한 속도가 최대 학습속도보다 큰지를 결정한다. 최대 학습속도가 시간 당 100㎞ 이면, 많은 용도에 적합한 것으로 밝혀졌다. 그러나, 다양한 차량 형태와 구동 트레인에 있어서의 최적의 성능을 제공하기 위해서는 이러한 값이 다시 조절될 수도 있다. 예를 들어, 이러한 값은 시간 당 50㎞ 내지 150㎞ 의 범위내에서 변할 수 있을 것이며, 이 때 바로 앞에서 설명한 최소 학습속도는 약 2 : 1 의 비율을 유지하는 것이 양호하다.

감지된 차량속도가 최대 학습속도보다 크면, 판단단계 232G로부터 "예"로 진행하고, 학습루틴(230)은 구동계로 복귀한다. 차량속도가 최대 학습속도보다 작다면, 판단단계 232G로부터 "아니오"로 진행하고, 학습루틴(230)은 평균속도차, 즉, 속도 델타를 이전의 평균 속도 델타에 새로운 속도 델타(속도차)를 더한 값과 같게 설정하는 처리단계 232H로 들어간다. 처리단계 232H는, 학습루틴(230)이 반복함에 따라 1차 구동라인과 2차 구동라인간의 속도차로서 감지된 값들을 합하는 장기간의, 즉, 지속적인 평균화 단계이다. 처리단계 232H의 다음에는 학습루틴(230)은 계수등록기(count register)가 1(one)만큼 인덱싱(indexing : 단계적 증가) 하는 처리단계 232I로 들어간다. 이것은 계수등록기에 현재값을 취하고 그것을 1 만큼 증가된 값으로 대체함으로써 이루어진다.

그리고, 학습루틴(230)은 계수등록기의 값을 판독하고 그 현재치가 255와 같은지를 결정하는 판단단계 232J로 이동한다. 결정이 부정이면, 판단단계 232J로부터 "아니오"로 진행하고, 학습루틴(230)은 구동계로 복귀한다. 계수등록기의 값이 255이면, 판단단계 232J로부터 "예"로 진행하고, 학습루틴(230)은 가산처리단계 232H(summing process step)를 통해 기록된 평균 속도 델타들의 합을 256으로 나눈 것과 같게 학습 속도 델타, 즉, 학습 속도차를 연산하는 처리단계 232K로 들어간다. 그리고, 처리단계 232L로 들어가서 학습루틴(230)의 후속작동(subsequent operation)의 준비로서 평균 속도와 계수등록기를 0으로 리셋시킨다. 처리단계 232L 이후에, 판단단계 232M에 도달하여 처리단계 232K에서 연산된 학습 속도 델타가 최소 교정치(calibrated value) 보다 크고 최대 교정치보다 작은지를 결정한다. 실제로, 처리단계 232K는 학습 속도 델타, 즉, 학습 속도차의 연산치를 이용하여야하는지, 아니면, 무시하여야 하는지를 결정한다. 최소 교정치는 구동계와 차량 형태에 의존하여 변할 것이다. 시간 당 5㎞ 의 값이 많은 용도에서 적절한 것이라고 밝혀졌지만, 이러한 값은 약 3 내지 8㎞ 의 범위내에서 변할 수 있다. 마찬가지로, 시간 당 12㎞ 의 최대 교정치가 많은 용도에서 적합한 것으로 밝혀졌지만, 이러한 값은 시간 당 10 내지 l2㎞ 의 범위내에서 변할 수 있다. 교정된 학습 속도 차가 최소 교정치보다 크고 최대 교정치보다 작으면, 판단단계 232M으로부터 "예"로 진행하고, 학습루틴(230)은 완료되며 구동계로 복귀한다. 학습 속도 델타가 최소 교정치보다 작거나 최대 교정치보다 크면, 판단단계 232M으로부터 "아니오"로 진행하고, 처리단계 232N으로 들어가서 학습 속도차, 즉, 학습 속도 델타를 0으로 설정하고 학습루틴(230)은 구동계로 복귀한다.

그렇게 해서, 학습루틴(230)은 차량의 표준 타이어 휠조립체 중의 하나 대신에 소형 스페어 타이어 휠조립체가 장착됨으로 인하여 전방 구동축(24)과 후방 구동축(38)의 사이에서의 비교적 장기간의, 즉, 지속적인 속도차들을 감지하고 평균화하며 교정하는 것이다. 처리단계 232K로부터 분명하듯이, 256개의 샘플을 취하는 것이 양호하다. 그러한 샘플 채취(sampling)는 약 40 내지 50 초 사이에서 이루어진다. 샘플 채취 기간이 길고 짧은 것과 샘플 수의 많고 적음은 정확도의 증감의 필요에 따라 정해질 것임은 당연하다. 400 밀리초 정도로 짧거나 5 분 정도로 긴 샘플 채취 기간도 고려될 수 있다. 학습루틴(230)과 그 보상작용은 바로 다음에 설명하는 주클러치 제어루틴(240)과 직접 대비되는 것이며, 그러한 주클러치 제어루틴(240)은 1차 구동라인(여기에서는, 후방 구동축(38))으로부터 2차 구동라인(여기에서는, 전방 구동축(24))으로 토크를, 임계치를 넘는 휠슬립에 기인한 구동라인들간의 비교적 짧은 기간의, 즉, 일시적인 속도차들에 대응하여 전달하도록 전자기 클러치 조립체(124)를 활성시키는 것이다.

이제 제 l2A 도와 제 l2B 도를 보면, 주클러치 제어루틴(240)은 판단단계 242에서 시작되며, 이 단계에서는 조작자 선택스위치(188)가 요구부응성 위치(on demand position)에 있는지를 결정한다. 그러한 결정이 부정인 경우에는 주클러치제어루틴(240)은 "아니오"로 진행하고, 처리단계 244로 이동하여 토크 램프강하 표시(torque ramp down flag)를 설정한다.

조작자 선택 스위치(188)가 요구부응성 위치에 있으면, 판단단계 242로부터 "예"로 진행하고, 판단단계 246으로 들어가서 초기 동력지연(initial power on delay)이 완료되었는지를 결정한다. 만일, 완료되지 않았으면 판단단계 246으로부터 "아니오"로 진행하고, 처리단계 244로 들어가서 토크 램프강하 표시를 설정한다. 동력지연은 일반적으로 1 초이다. 동력지연이 완료되었으면 판단단계 246으로부터 "예"로 진행하고, 주클러치 재어루턴(240)은 판단단계 248로 들어가서 도그형 클러치(84)의 현위치를 결정하기 위해 엔코더 조립체(106)를 조사한다. 엔코더 조립체(106)의 현위치가 중립위치이면 판단단계 248로부터 "예"로 진행하고, 주클러치 제어루틴(240)은 토크 램프강하 표시를 설정하는 처리단계 244로 이동한다. 엔코더 조립체(106)의 현위치가, 트랜스퍼 케이스(28)의 도그형 클러치(84)가 중립에 있다는 것을 나타내는 중립이면, 판단단계 248로부터 "아니오"로 진행한다.

이제, 제 l2B 도를 보면, 주클러치 제어루틴(240)은 판단단계 250으로 들어가서 마이크로콘트롤러(200)의 소프트웨어 또는 설정이 가능한 기억장치에 질문하여 전자기 클러치 조립체(124)가 트랜스퍼 케이스(28)의 저속기어범위에 완전히 맞물리는 형태가 가능한지를 결정한다. 긍정인 경우에는 판단단계 250으로부터 "예"로 진행하고, 주클러치 제어루틴(240)은 판단단계 252로 들어가서 인코더 조립체 (106)와 트랜스퍼 케이스(28)의 해당 부품들의 현위치가 저속기어인지를 결정한다. 엔코더 조립체(106)의 현위치가 저속기어가 아니면 주클러치 제어루틴(240)으로부터 "아니오"로 진행하고, 처리단계 254로 이동하여 학습루틴(230)으로부터 학습된 속도 델타를 판독하고, 앞서 설명했듯이 좀더 천천히 회전하는 구동축의 속도로부터 추측된 현차량속도를 위한 최대 허용 속도차(휠슬립을 가리킨다)를 결정한다. 엔코더 조립체(106)가 트랜스퍼 케이스(28)의 해당 부품들이 저속기어에 있는 것을 가리키면, 주클러치 제어루틴은 "예"로 진행하고, 제 l2A 도에 도시된 처리단계 278로 이동한다. 처리단계 254는 소프트웨어나 메모리가 전자기 클러치 조립체 (124)가 저속기어에 있을 수 없다고 설정한 것으로 결정한 판단단계 250으로부터의 "아니오'라는 반응에 의해 도달될 수도 있다.

주어진 차량속도를 위한 최대 허용 차륜 속도차(휠슬립을 가리킨다)가 표 11의 섹션 1 의 부분 A 나 B 나 C 또는 D로부터 결정되며, 그것은 그때의 차량의 현 작동상태, 즉, 브레이크 스위치(190)가 활성화했는지와 트랜스퍼 케이스(28)가 고속기어에 있는지 또는 저속기어에 있는지에 대응하는 것이다.

주클러치 제어루틴(240)은 그 후에 드로틀각 보상이 가능한지, 즉, 드로틀각 감지기(184)와 해당 소프트웨어가 작동하고 있는지를 결정하는 판단단계 256으로들어간다. 드로틀각 보상이 가능하다면, 서브루틴인 주클러치 제어루턴(240)은 "예"로 진행하고, 처리단계 258로 들어가서 드로틀각 감지기(184)의 현위치를 판독한다. 드로틀각 감지기(184)는 아날로그장치일 수도 있으며, 또한, 예를 들어 아이들(idle) 내지 25% 이하와, 25% 내지 50% 이하와, 50% 내지 75% 이하, 및 75% 이상 등과 같은 특정범위를 나타내는 신호를 제공할 수도 있다. 이러한 현재 데이터에 따라, 주클러치 제어루틴(240)은 처리단계 260으로 이동하여 표 11의 섹션 2 를 검색해서 드로틀각 감지기(184)의 현위치(순간위치)에 따라 전자기 클러치 조립체 (124)에 제공되기에 적절한 최소 전류를 결정한다. 그리고, 주클러치 제어루틴 (240)은 처리단계 262로 들어가서 드로틀의 현위치에 대응하여 표 11의 섹션 2 에 있는 값에 따라 전자기 클러치 조립체(124)에 공급될 최소 전류 수준을 상승시키거나 강하시키도록 PWM 듀티사이클을 증대시키거나 감소시킨다.

판단단계 256으로 복귀해서, 구동계(10)에서와 소프트웨어에서 드로틀각 보상을 할 수 없다면, 주클러치 제어루틴(240)은 판단단계 256으로부터 "아니오"로 진행하고, 판단단계 264로 이동하여 조향각 보상이 소프트웨어와 구동계(10)에서 가능한지를 결정한다. 부정이면 주클러치 제어루틴(240)은 "아니오"로 진행하고, 판단단계 264 를 빠져나가서 처리단계 262 의 출력과 통합된다. 구동계(10)의 조향각 보상이 가능하면, 주클러치 제어루틴(240)은 "예"로 진행하고, 판단단계 264를 빠져나가서 판단단계 266으로 들어가 차량의 후방(1차) 구동축(38)이 전방(2차) 구동축(24)을 오버런하는지, 즉, 후방 타이어 휠조립체(34)가 전방 타이어 휠조립체 (22)를 오버런하는지를 결정한다. 대답이 긍정적이면, 판단단계 266으로부터 "예"로 진행하고, 주클러치 제어루틴(240)은 처리단계 262의 출력과 판단단계 264의 "아니오"라는 가지에 통합한다. 후방 구동축(38)이 전방 구동축(24)을 오버런하지 않으면, 판단단계 266으로부터 "아니오"로 진행하고, 주클러치 제어루틴(240)은 현재 조향각도를 판독하는 처리단계 268로 들어간다.

앞서 설명했듯이, 조향각이란 조향륜의 각도를 말하며, 조향륜의 회전이 0도 내지 ± 15° 인 경우, 즉, 0 도에서 좌측 또는 우측으로 15° 이내에서 회전하는 경우와, 조향륜의 회전각이 ± 15°내지 ± 30°인 경우, 즉, 조향륜이 좌측으로 15° 내지 30° 나 우측으로 15° 내지 30° 로 회전하는 경우 및, 조향륜의 회전각이 ± 30° 이상, 즉, 조향륜이 좌측 또는 우측으로 30° 이상 회전하는 경우의 3 개의 범위로 나뉜다. 그 후에 주클러치 제어루틴(240)은 구동축(38)의 현재 속도를 판독하는 처리단계 270으로 이동한다. 그 후에, 주클러치 제어루틴(240)은 처리단계 272로 들어가서 표 II 의 섹션 3 에서, 처리단계 270에서 판독한 출력축(40)의 속도와 처리단계 268에서 판독한 현재 조향각 위치에 비추어 최대 허용 추진축 속도차를 조절할 보상을 검색한다. 다음의 처리단계 274 에서, 감지된 조향각에 대응하는 보상치가 최대 허용 구동축 속도차에 첨가된다. 그 후에 주클러치 제어루틴 (240)은 판단단계 276으로 들어가서 구동축간의 속도차가, 바로 앞에서 설명했듯이 주클러치 제어루틴(240)의 여러 단계에 의해 결정되는 최대 허용 구동 속도차와 학습루틴(230)에 의해 결정된 학습 속도차의 합을 초과하는지를 결정한다. 판단단계 276은 어느 것이 비교적 빠른 구동축인지와 후방 구동축(38)과 전방 구동축(24)의 회전속도들간의 차이를 결정한다.

이제, 제 l2A 도와 제 l2B도를 보면, 구동축 속도차 즉 차륜 속도차가 특정한 차량속도 및 기타의 조건들, 즉, 제동이 가해지는지 아닌지와 엔코더 조립체 (106) 및 해당 부품들이 고속범위인지 저속범위인지 등의 조건들에 대한 표 II에 기재된 최대 허용 속도차보다 작으면, 판단단계 276으로부터 "아니오"로 진행하고, 주클러치 제어루틴(240)을 처리단계 244로 복귀해서 토크 램프강하 표시를 설정한다. 속도차가 그때 퍼지는 감지된 선택적 조건들에 대한 허용 속도차보다 크다면, 판단단계 276으로부터 "예"로 진행하고, 주클러치 제어루틴(240)은 치리단계 278로 복귀하여 토크 램프상승 표시를 설정한다. 양 처리단계(244,278)로부터 주클러치 제어루틴(240)은 처리단계 280으로 이동해서 차축 분리와 같은 허브(16) 등의 구조체의 제어를 수행한다.

다음의 표 II는 요구부응성 구동계(10)에 의해 이용되는 6 개의 부분으로 된 색인표이다. 표 II의 섹션 1 은 차륜 속도차의 임계치의 실제치를 제공하며, 그 실제치 미만에서는 구동계(10)가 휠슬립 교정작용을 하지 않으며, 그 실제치 이상에서는 구동계가 휠슬립 교정을 시작한다. 활성화의 임계치는 특정 모드, 즉, 제동이 가해지는지의 여부와 엔코더 조립체(106)와 트랜스퍼 케이스(28)의 해당 부품들이 고속기어인지 저속기어인지 및, 전방 타이어 휠조립체(22)와 전방 구동축(34)이 후방 타이어 휠조립체(34)와 후방 구동축(38)을 얼마나 오버런하는지 또는 후자가 전자를 얼마나 오버런하는지에 따라 차량 속도에 의존한다.

표 II의 섹션 1 의 부분 A는 차량 제동이 없이 유성기어 조립체(48)의 고속(직접 구동) 범위에서 전자기 클러치 조립체(124)의 점진적으로 증가하는 맞물림을위한 전후방 오버런 임계치들을 제공한다. 표 II의 섹션 1 의 부분 B는 차량속도에 의존하지 않고, 차량 제동이 걸린 상태에서 고속범위에서 전자기 클러치 조립체 (124)와의 맞물림의 점진적인 증가를 위한 임계값을 제공한다. 표 II의 섹션 1 의 부분 C 및 부분 D는 차량 제동이 각각 해제되고 인가되는 경우에 있어서, 유성기어 조립체(48)가 저속 범위에 있을 때 전후방 속도 오버런에서의 클러치의 맞물림의 임계치들을 제공한다, 상술한 바와 같이, 여기에서 설명하는 요구 부응성 구동계 (10)는, 후륜을 1차 구동륜으로서 사용하고 전륜을 2차 구동륜으로서 사용하거나 또는 그 반대로 사용하는 차량에서 그 기능을 수행한다. 표 II의 섹션 2 는, 드로틀각 보상 특성이 루틴(240)의 처리단계 256에서 가능해지는 경우에, 전자기 클러치 조립체(124)의 코일(144)의 최소(대기) 전류에 영향을 미치는 드로틀각 보상 데이터를 제공한다. 표 II의 섹션 3 은 조향각 보상 형태가 주클러치 제어루틴(240)의 처리단계 264에서 가능해지는 경우에서의 섹션 1 의 전방 오버런 컬럼에 나타나는 값에 더해지는 조향각 보상치를 제공한다. 그렇게 제공된 값들은 0 내지 15°의 조향각 위치와 15° 내지 30°의 조향각 위치들 사이에 개입된 것이다. 예를들어, 0(zero)인 차량속도와 7.5° 인 조향각에서의 교정은 시간당 1.0㎞ 인 부가적으로 허용되는 전방 오버런으로서 개입(interpolating)될 수 있다. 선택 사양적으로는, 주어진 보상치들은 열거한 조향각들과 다음에 더 큰 열거한 조향각보다 큰 조향각에서 이용될 수도 있다.

차량속도와 차륜속도 및 차륜 슬립이 공통적으로 차량의 실제 성능에 관계되기 때문에, 그것들은 ㎞/시간 의 단위로 표 II에 기재되어 있다. 한편, 홀효과 감지기(170, 176) 등은 거기에 연결된 해당 축(40, 26)의 각각의 회전 속도와, 구동축(38,24)의 각각의 회전 속도를, 단위시간당 펄스수로 감지하며, 상기 단위시간당 펄스수는 단위시간당 회전수, 전통적으로, 초당 회전수나 분당 회전수로 전환된다. 이러한 두개의 측정 상황(measurement schemes)은 물론, 예를 들어, 후방 차동장치 (36)와 전방 차동장치(14)의 상호간섭적 기어비 및 타이어 휠조립체(22,34)의 직경 등과 같은 인자들에 관련된 것이다. 어느 축 속도나 차륜속도(그에 따라 차량속도)이든지 마이크로콘트롤러(200)에서 적절한 수치 인자(numerical factor)를 알아내어 이용함으로써 용이하게 서로 변환될 수 있을 것이다. 그러한 수치 인자들은 적용(application)에 따라 변할 것이다.

표 II

섹션 1

섹션 2

섹션 3

표 II를 보면 전자기 클러치 조립체(124)를 작동시키는 속도차는 전후방의 구동축들 중에서 비교적 빠른 것, 즉, 상대적으로 오버런하는 구동축의 속도에만 관계를 갖는 것임을 알 수 있다. 그러므로, 표 II는 전방을 1차로 한 구동방식과 후방을 1차로 한 구동방식의 어느 것이든지, 즉, 두가지 방식의 차량들 모두에 적용한다.

이제, 제 13 도를 보면, 허브제어루틴(282)은 판단단계 284에서 시작하며, 이 단계에서 1 초 출발지연이 완료되었는지를 알아보기 위해 점검한다. 긍정이면, 판단단계 284로부터 "예"로 진행하고, 서브루틴인 허브제어루틴(282)은 판단단계 286으로 이동하여 조작자 선택 스위치(188)가 여전히 요구부응성 위치에 있는지를 결정하기 위해 점검한다. 부정이면, 판단단계 286으로부터 "아니오"로 진행하고, 허브제어루틴(282)은 처리단계 288로 이동하여 로킹허브(16)나 차축 분리부 등과 같은 기타의 구조체의 에너지공급을 차단한다. 또한, 처리단계 288은 판단단계 284에서 출발지연이 완료되지 않았다고 결정되는 경우에도 도달된다. 그 후에 허브제어루틴(282)은 처리단계 288을 빠져나가서 제 l2A 도에 도시된 주클러치 제어루틴(240)의 처리단계 280으로 복귀한다.

허브제어루틴(282)을 계속해서, 판단단계 286에서의 조작자 선택스위치(188)의 조사에 의해 그것이 여전히 요구부응성 위치에 있는 것으로 결정하면, 판단단계 286으로부터 "예"로 진행하고, 허브제어루틴(282)은 판단단계 290으로 이동해서 해당 전방 타이어 휠조립체(22)의 회전속도가 설정점 속도보다 큰지를 판단하기 위해 전륜(2차) 속도감지기(180)를 조사한다. 상기 설정점 속도는 약 2㎞/시간 인 것이일반적이다. 전륜속도(2차 차륜속도)가 상기 설정점 보다 작아서 차량이 정지상태 (stationary)이며 따라서 달라붙어 있거나(stick) 또는 후방(1차) 구동축(38)과 해당 후방 타이어 휠조립체(34)에 비해 매우 낮은 속도로 이동하고 있는 것을 나타내면, 허브제어루틴(282)은 "아니오"로 진행하여 판단단계 290을 빠져나가서, 처리단계 292로 들어가며, 이 단계에서 우선 로킹허브(16)나 그것과 유사한 차축 분리수단을 작동시키고, 잠시 지체한 후에 전자기 클러치 조립체(124)를 작동시킨다. 로킹허브(16)가 앞서고 전자기 클러치 조립체(124)가 뒤따르는 그러한 단계식, 즉, 순차적 작동은 로킹허브(16)상의 맞물림 충격을 최소화한다. 전륜속도 감지기(180)가 해당 전방 타이어휠 조립체(22)의 속도가 설정점 보다 크다는 것을 나타내면, 판단단계 290으로부터 "예"로 진행하고, 허브제어루틴(282)은 처리단재 294로 들어가서 먼저 전자기 클러치 조립체(124)를 작동시키고 1 초간 휴지(pausing)하여 클러치 조립체(124)와 해당 동력전달장치(power train)의 부품들의 안정화를 허용한다. 그 후에 허브제어루틴(282)은 처리단계 296으로 이동하여 로킹허브(16)나 차축 분리부 등과 같은 유사수단을 활성화시킨다. 로킹허브(16)를 활성화시킨 후, 허브제어루틴(282)은 제 l2A 도에 도시된 주클러치 제어루틴(240)의 처리단계 280으로 복귀한다.

그 후에, 주클러치 제어루틴(240)은 처리단계 300으로 들어가며, 거기에서는 PWM 신호의 듀티 사이클을 증대시킬 수 있고, 그에 따라, 전자기 클러치 조립체(124)에 제공된 평균전류(average electrical current)와, 후방(1차) 출력축(40)과 전방(2차) 출력축(22)간에 제공된 커플링을 증대시킬 수 있다.

처리단계 300은 전자기 클러치 조립체(124)의 램프상승(ramping up)에 관한 서브루틴인 램프상승루틴(302; ramp up routine)을 포괄한다. 램프상승루틴(302)은 제 14 도에 나타나며 판단단계 304에서 시작하고, 거기에서는 클러치 램프상승표시 (clutch ramp up flag)가 주클러치 제어루틴(240)에서 이미 설정되었는지를 결정한다. 설정되지 않았으면, 판단단계 304로부터 "아니오"로 진행하고, 램프상승루틴 (302)은 제 l2A 도에 도시된 처리단계 300에서 주클러치제어 루틴 240으로 복개한다. 클러치 램프상승표시가 설정되었으면, 램프상승루틴(302)은 판단단계 304에서 "예"로 진행하고, 판단단계 306으로 들어가며, 거기에서 램프증가 계수기(ramp increment counter)가 최대치이고, 그에 따라, 전자기 클러치 조립체(124)에 대한 출력동력이 최대치인지를 결정한다.

전자기 클러치 조립체(124)에 대한 PWM 신호는 8 단계나 10 단계 또는 12 단계로 증대되는 것이 일반적일 것이며, 현단계가 램프 계수기에 기록될 것이다. 현재 선호되는 것은 10 단계식의 증가이다. 전자기 클러치 조립체(124)의 코일(144)에 대한 전류의 정격범위(nominal range)는 8% 내지 88%, 즉, 80% 의 차이가 있는 것이므로 10% 씩 증가 또는 감소하는 각 10번의 단계는 클러치 전류에서 8% 씩의 증감이 있을 것임을 나타낸다. 램프 계수기가 최대치에 있으면, 판단단계 306으로부터 "예"로 진행하고, 램프상승루틴(302)은 주클러치 제어루틴(240)의 처리단계 300으로 복귀한다. 램프 계수기가 최대치에 있지 않으면, 램프상승루틴은 "아니오"로 진행하고, 처리단계 308로 들어가서 PWM 출력 레지스터에서의 현재 값에 대해 부가적인 10% 의 듀티 사이클을 증가시키며, 그 후에 처리단계 309로 들어가서 램프 계수기를 하나씩 증가시킨다. 램프상승루틴(302)은 그 후에 처리단계 310으로 이동하여 PWM 출력 레지스터에서의 새로운 듀티 사이클(전류수준; Current level)을 출력하며, 그것은 전자기 클러치 조립체(124)의 코일(148)에 전기에너지를 제공하는 구동회로에 대한 PWM 신호를 정한다. 램프상승루틴(302)은 그 후에 처리단계 300에서 주클러치 제어루틴(240)으로 복귀하며, 주클러치 제어루틴(240)은 처리단계 312로 들어가서 반대작업(converse operation)을 수행한다.

전자기 클러치 조립체(124)의 램프강하(ramp down)는 제 15 도에 보이는 서브루틴인 램프강하루틴(320)에 의해 이루어진다. 램프강하루틴(320)은 판단단계 324에서 시작하며, 거기에서는 주클러치 제어루틴(240)에서 클러치 램프강하표시 (clutch ramp down flag)가 이미 설정되었는지를 결정한다. 설정되어 있지 않으면, 판단단계 324로부터 "아니오"로 진행하고, 램프강하루틴(320)은 제 l2A 도에 도시된 처리단계 312에서 주클러치 제어루틴(240)으로 복귀한다. 클러치 램프강하표시가 설정되어 있으면, 램프강하루틴(320)은 판단단계 324로부터 "예"로 진행하고, 판단단계 326으로 들어가서 전자기 클러치 조립체(124)에 대한 출력이 램프증가 계수기에 의해 결정된 대로 최소치에 있는지를 결정한다. 계수기가 0(zero)에 있으면, 판단단계 326으로부터 "예"로 진행하고, 램프강하루틴(320)은 처리단계327로 들어가서 구동회로가 전자기 클러치 조립체(124)에 대해 최소(8%)의 듀티 사이클 전류를 제공하도록 명령하여 해당 구동라인의 모든 부품들을 대기상태에 유지시킨다. 램프증가 계수기가 0 에 있지 않으면, 램프강하루틴은 "아니오"로 진행하고, 처리단계 328로 들어가며, 거기에서는 출력 전류 레지스터에서의 현재의 듀티 사이클치로부터 10% 감소된다. 램프강하루틴(320)은 그 후에 처리단계 329로 이동해서 램프증가 계수기를 하나씩 감소시키며, 그 후에, 처리단계 330으로 들어가서 레지스터에서의 새로운 전류 수준을 출력하며, 상기 새로운 전류 수준은 전자기 클러치 조립체(124)의 코일에 대해 전기 에너지를 제공하는 구동회로에 대한 PWM 신호를 정한다. 램프강하루틴(320)은 그 후에 처리단계 312에서 주클러치 제어루틴(240)으로 복귀한다.

처리단계 312로의 복귀시에, 주클러치 제어루틴(240)은 마찬가지로 완료되었으며, 또한, 주클러치 제어루틴(240)은 제 10 도에 도시된 LOOP2의 차량속도루틴 (210)의 처리단계 216으로 복귀한다.

전자기 클러치 조립체(124)의 일반적인 작동사이클이 제 8 도에 도시되어 있다. 설명했듯이, 요구부응성 구동계(10)가 활성화되었을 때에는, PWM 신호는 초기화하고, 8%의 최소전류에서, 즉, PWM 신호의 8% 듀티 사이클에서 유지한다. 제 8 도의 실선으로 된 계단선(solid stairstep line)들은 거의 순간적인 구동축 속도차와 표 II의 값들을 초과하는 휠슬립의 상황을 도시하는 것이다. 그러므로, 전자기 클러치 조립체(124)의 코일(148)에 대한 PWM 신호는 약 88% 의 최대 클러치 전류에 이르기까지 30 밀리초마다 10% 씩 증가된다. 구동축 속도차가 표 II에 보이는 적절한 값의 아래로 떨어질 때에는, 코일(148)에 대한 PWM 전류는 10% 씩 감소되어 최소치(대기치)인 8% 전류 수준으로 복귀한다. 제 8 도의 불규칙한 실선(solid irregular line)은 좀더 보편적인 조건을 도시하며, 거기에서 구동축 속도차와 표 II에 나타난 휠슬립의 감지시에 클러치전류를 증가시키거나 감소시키고 전자기 클러치 조립체(124)를 통해 전달되는 토크치를 적정화하여 그러한 슬립을 일시적으로 제거한다. 휠슬립을 나타내는 속도차가 다시 감지될 때에는, 전자기 클러치 조립체 (124)에 대한 전류가 다시 증가된다. 이러한 방식은 변화하는 조건을 감시하고 신속히 대응하는 구동계(10)의 일반적인 작동을 나타내는 것이다.

이제 제 16 도를 보면, LOOP2에서 보이는 제 4 프로그램은 조작자 변경 명령 (operator shift command)에 관한 루틴(340)이다. 조작자 변경 명령루틴(340)은 판단단계 342에 시작하여 이동제어전동기(100)에 대한 구동을 질문한다. 그러한 구동이 활동중이면 조작자 변경명령루틴은 "예"로 진행하여 구동계로 복귀한다. 이동제어전동기(100)가 작동중에 있지 않으면 조작자 변경명령루틴(340)은 "아니오"로 진행하고, 판단단계 344로 이동하여 조작자 선택 스위치(188)상의 중립위치가 선택되었는지를 결정한다. 긍정이면 조작자 변경명령루틴은 "예"로 진행하고, 판단단계 346으로 들어간다. 이 판단단계 346은 조작자 선택 스위치(188)의 예전 위치가 고속기어이었는지를 결정한다. 긍정이면, 조작자 변경명령루틴(340)은 "예"로 진행하고, 처리단계 348로 이동해서 고속기어로부터 중립기어로의 이동을 명령하고 구동계로 복귀한다. 판단단계 346에서의 응답이 부정이면, 조작자 변경명령루틴(340)은 "아니오"로 진행하고, 판단단계 350으로 들어가서 조작자 선택 스위치(188)의 예전의 위치가 중립이었는지를 결정한다. 긍정이면, 조작자 변경명령루틴(340)은 '예"로 진행하여 구동계로 복귀한다. 부정이면, 조작자 변경명령루틴은 "아니오"로 진행하고, 처리단계 352로 이동하여 저속기어로부터 중립으로의 이동을 명령한다. 조작자 변경명령루틴(340)은 그 후에 구동계로 복귀한다.

판단단계 344로 복귀해서 조작자 선택 스위치(188)의 중립위치가 작동중이지 않으면, 조작자 변경명령루틴(340)은 "아니오"로 진행하여 판단단계 358에 도달해서 조작자 선택 스위치(188)가 고속기어위치에 있는지를 결정한다. 조작자 선택 스위치(188)의 4륜 구동식 고속위치가 작동중이지 않으면, 조작자 변경명령루틴(340)은 "아니오"로 진행하여 판단단계 360으로 이동한다. 긍정이면, 조작자 변경명령루틴은 "예"로 진행하여 판단단계 362로 이동한다. 판단단계 360은 조작자 선택 스위치(188)가 저속기어위치에 있는지를 결정한다. 긍정이면, 조작자 변경명령루틴 (340)은 "예"로 진행하여 판단단계 364로 이동한다.

판단단계 362에서 조작자 변경명령루틴(340)을 계속하여, 점검단계가 조작자 선택 스위치(188)와 이동제어전동기(100)의 앞서 명령된, 즉, 예전의 위치가 현재 위치인지를 결정한다. 긍정이면, 조작자 변경명령루틴(340)은 "예"로 진행하고, 판단단계 366으로 이동하여 예전의 위치가 고속기어에 있었는지를 결정한다. 긍정이면, 조작자 변경명령루틴(340)은 "예"로 진행하고, 또다른 작용을 하지 않고 구동계로 복귀한다. 예전의 위치가 고속기어가 아니었으면, 조작자 변경명령루틴은 "아니오"로 진행하고, 판단단계 368로 이동하여 조작자 선택 스위치(188)와 이동제어전동기(100)의 예전의 위치가 중립이었는지를 결정한다. 긍정이면, 조작자 변경명령루틴(340)은 "예"로 진행하고, 처리단계 370으로 들어가서 이동제어전동기(100)와 해당 부품들이 중립으로부터 고속기어로 변경될 것을 명령하고 구동계로 복귀한다. 선택사양적으로는, 조작자 선택 스위치(188)와 이동제어전동기(100)의 예전의 위치가 중립이 아니었다고 결정되면, 조작자 변경명령루틴은 "아니오"로 진행하고,처리단계 372로 이동하여 이동제어전동기(100)와 해당부품들이 저속기어로부터 고속기어로 변경될 것을 명령하고 구동계로 복귀한다.

판단단계 364에서 조작자 변경명령루틴(340)을 계속해서, 조작자 선택 스위치(188)와 이동제어전동기(100)의 예전의 위치가 고속기어이었다면, 조작자 변경명령루틴은 "예"로 진행하고, 처리단계 374로 이동해서 고속기어로부터 저속기어로의 이동을 명령하고 구동계로 복귀한다. 예전의 위치가 고속기어가 아니었으면, 판단단계 364로부터 "아니오"로 진행하고, 판단단계 376으로 들어가서 조작자 선택 스위치(188)와 이동제어전동기(100)의 위치가 중립이었는지를 결정한다. 긍정이면 조작자 변경명령루틴은 "예"로 진행하고, 처리단계 378로 이동하여 이동제어전동기 (100)와 해당부품들의 중립으로부터 저속기어로의 이동을 명령하고 구동계로 복귀한다. 예전의 위치가 중립이었으면, 판단단계 376으로부터 "아니오"로 진행하고, 조작자 변경명령루틴(340)은 구동계로 복귀한다.

이제, 제 17 도를 보면서 LOOP1의 루틴과 서브루틴들을 설명하겠다. LOOP1은 가장 신속한 실행속도(fastest execution rate)를 요구하며 요구부응성 구동계(10)의 적절한 작동을 위해서는 가장 빈번하게 갱신되어야 할 루틴과 서브루틴들을 포함하고 있다. LOOP1은 이동전동기 제어루틴(400: shift motor control routine)을 포함하며, 그 루틴은 운전자 입력 명령들을 수용하며 이동제어전동기(100)의 위치에 관한 모든 조건들을 감시한다. 이동전동기 제어루틴(400)은 어떤 표시부의 섬광표시(display flashing flag)들을 소거하는 초기단계(402)에서 시작된다. 이러한 표시들은 차량의 현속도가 너무 크기 때문에 차단(blocking)되었던 조작자 변경명령요구들, 변속기(44)가 중립위치에 있지 않다는 것을 나타낸 변속기 중립스위치 (46), 또는 브레이크에 제동이 가해지지 않았다는 것을 나타낸 브레이크스위치 (190)로부터 발생할 수도 있다. 그러한 표시들이 소거된 상태에서, 이동전동기 제어루틴(400)은 점화사이클 중지(ignition cycle abort)가 작동중인지를 결정하는 판단단계 404로 진행한다, 이러한 중지 표시(abort indication)는 이동제어전동기 (100)가 새로이 요구되는 위치에 도달하려고 시도했을 경우에 작동중일 것이다. 현재의 구동계(10)에서 선택된 값은 6 이다. 좀더 크거나 작은 중지 사이클 임계치들도 필요에 따라서는 이용될 수 있다. 이동제어전동기(100)가 6 회를 초과해서 새로운 변경명령을 시도했을 경우에는 중지 사이클이 작동중일 것이며 차량 점화계는 이러한 계수기가 0으로 리셋되기 전에 오프(turn off)되어야 한다.

점화 중지 사이클이 작동중이면, 판단단계 404로부터 "예"로 진행하고, 이동전동기 제어루틴은 구동계로 복귀한다. 점화 중지 사이클이 비작동중이면 이동전동기 제어루틴(400)은 "아니오"로 진행하고, 판단단계 406으로 들어가서 이동제어전동기(100)가 현재 작동상태인지의 여부를 질문한다. 긍정이면, 판단단계 406에서 "예"로 진행하고, 이 루틴은 처리단계 422로 이동한다. 이동제어전동기(100)가 작동상태가 아니면, 판단단계 406으로부터 "아니오"로 진행하고, 이동전동기 제어루틴은 판단단계 408로 들어가서 이동제어전동기(100)를 온(turn on)으로 할 것인지의 현재 요구에 대해 결정한다. 그러한 요구가 없으면, 판단단계 408로부터 "아니오"로 진행하고, 이동전동기 제어루틴(400)은 구동계로 복귀한다. 이동제어전동기 (100)를 온으로 할 것을 요구하면, 판단단계 408로부터 "예"로 진행하고, 이동전동기 제어루틴은 판단단계 4l2로 들어가서 이때의 실행되는 이동이 4륜 저속구동 또는 중립간의 이동이 실행되는지를 결정한다. 부정이면, 판단단계 412로부터 "아니오"로 진행하고, 이동전동기 제어루틴(400)은 처리단계 422로 들어간다. 긍정이면, 판단단계 4l2로부터 "예"로 진행하고, 이동전동기 제어루틴은 판단단계 4l4로 이동한다.

판단단계 414는 변속기(44)가 중립에 있는지를 결정하기 위해 변속기 중립스위치(46)를 조사한다. 부정이면 판단단계 414로부터 "아니오"로 진행하고, 이동전동기 제어루틴은 처리단계 516으로 들어간다. 변속기(44)가 중립에 있으면 판단단계 414로부터 "예"로 진행하고, 이동전동기 제어루틴(400)은 판단단계 418로 이동하여 현차량속도가 예정된 최대치를 초과하는지를 알아보기 위해 현차량속도를 예정된 최대치와 비교한다. 긍정이면, 이동전동기 제어루틴은 "예"로 진행하고, 처리단계 416으로 들어간다. 차량속도가 예정된 최대치의 미만이면, 판단단계 418로부터 "아니오"로 진행하고, 이동전동기 제어루틴(400)은 판단단계 420으로 들어가서 브레이크 스위치(190)를 조사한다, 브레이크 스위치(190)가 제동이 가해지지 않는다는 것을 나타내는 오프상태이면, 판단단계 420으로부터 "아니오"로 진행하고, 이동전동기 제어루틴은 처리단계 416으로 이동한다. 처리단계 416은 차량의 변속기 (46)가 중립에 있지 않거나 차량속도가 현재 예정된 최대치를 초과하거나 또는 차량의 제동이 가해지고 있지 않기 때문에 이동이 가능하지 않다는 신호를 계기판 표시등(202)들 중의 하나에 제공한다.

판단단계 420으로 돌아가서, 차량의 제동이 가해지고 있으면, 판단단계 420으로부터 "예"로 진행하고, 이동전동기 제어루틴은 처리단계 422로 들어간다. 처리단계 422는 이동제어전동기(100)에 전류를 제공하는 전계효과 트랜지스터(FET: field effect transistor)들을 구동하는 신호를 제공한다. 이동전동기 제어루틴 (400)은 그 후에 처리단계 422로부터 처리단계 424로 이동해서 이동제어전동기 (100)를 서브루틴인 전동기제어 서브루틴(430)에 따라 계속 구동한다.

그러한 전동기제어 서브루틴(430)은 제 18 도에 도시되어 있다. 전동기제어 서브루틴(430)은 단계 432에서 시작되며, 거기에서는 30 초 이동 삭제표시(thirty second shift cancellation flag)를 소거하고 판단단계 434로 이동해서 이동제어전동기(100)가 제동되고 있는지를 질문한다. 긍정이면, 전동기 제어루틴은 "예"로 진행하고, 처리단계 440으로 들어가서 제 19 도에 보이는 서브루틴인 이동전동기 제동루틴과 합체된다. 이동제어전동기(100)가 제동되고 있지 않으면, 판단단계 434로부터 "아니오"로 진행하고, 전동기 제어루틴은 처리단계 436으로 들어가서 엔코더 조립체(106)에 의해 표시된 이동제어전동기(100)의 현위치를 판독한다. 전동기제어 서브루틴(430)은 그 후에 판단단계 438로 이동하여 엔코더 조립체(106)와 해당부품들의 현위치를 필요한 위치와 비교한다. 그 위치들이 동일하다면, 판단단계 438로부터 "예"로 진행하고, 프로그램은 판단단계 440으로 이동하여 이동제어전동기 (100)를 제동한다.

엔코더 조립체(106)의 위치가 원하는 위치와 일치하지 않는 경우, 판단단계 438에서 "아니오"로 진행하고, 전동기 제어루틴은 이동제어전동기(100)가 작동하였던 시간의 길이를 정하는 타이머를 판독하는 판단단계 442로 들어간다. 이동제어전동기(100)가 작동되어 작동 시간이 예정된 시간을 초과하면, 판단단계 442는 "예"로 진행하고, 전동기제어 서브루틴(430)은 이동제어전동기(100)를 제동하는 처리단계 440으로 들어간다. 이동제어전동기(100)가 작동중이던 시간이 예정된 시간보다 짧은 경우에는, 판단단계 442로부터 "아니오"로 진행하고, 전동기 제어루틴은 제 2 진단적 판단단계 444로 이동해서 이동제어전동기(100)가 예정된 시간을 초과하는 기간동안 스톨전류(stall current)를 끌어들였는지를 결정한다. 긍정이면, 판단단계 444에서 "예"로 진행하고, 처리단계 440으로 들어간다.

이동제어전동기(100)가 예정된 시간을 초과하는 시간동안 스톨전류를 끌어들이지 않았다면, 판단단계 444로부터 "아니오"로 진행하고, 프로그램은 판단단계 446으로 들어가서 엔코더 조립체(106)와 관련부품의 필요한 위치가 고속기어인지를 질문한다. 고속기어가 필요한 위치인 경우에는, 판단단계 446으로부터 "예"로 진행하고, 전동기제어 서브루틴(430)은 판단단계 448로 들어간다. 필요한 위치가 고속기어가 아닌 경우에는, 판단단계 446으로부터 "아니오"로 진행하고, 전동기제어 서브루틴(430)은 판단단계 452로 이동한다.

판단단계 448은 이동제어전동기(100)의 현재의 방향이 시계방향인지를 알아본다. 부정이면, 판단단계 448로부터 "아니오"로 진행하고, 이동전동기제어 서브루틴(430)은 이동제어전동기(100)의 필요한 회전방향이 시계방향으로 설정되는 처리단계 449로 이동하며, 그 후에 처리단계 440으로 진행해서 이동제어전동기(100)를 제동한다. 이동제어전동기(100)의 현재의 방향이 시계방향이면 전동기 제어루틴은 판단단계 448로부터 "예"로 진행하고, 처리단계 450으로 이동하여 이동제어전동기(100)의 지속적인 시계방향운동을 명령한다. 처리단계 450을 빠져나가면, 전동기제어 서브루틴(430)은 제 17 도에 도시된 이동전동기 제어루틴(400)의 처리단계 424로 복귀한다.

이제, 판단단계 452로 돌아가서, 엔코더 조립체(106)와 해당부품들의 필요한 위치가 저속기어인지를 결정한다. 저속기어가 필요한 위치이면 전동기제어 서브루틴(430)은 판단단계 452로부터 "예"로 진행하고, 판단단계 454로 들어간다. 필요한 위치가 저속기어가 아니면, 판단단계 452로부터 "아니오"로 진행하고, 전동기제어 서브루틴(430)은 판단단계 458로 이동한다.

전동기제어 서브루틴(430)이 판단단계 454로 들어가면, 이동제어전동기(100)의 현재의 회전방향의 조사가 수행되어 반시계방향으로 작동중인지를 결정한다. 부정이면, 판단단계 454로부터 "아니오"로 진행하고, 전동기제어 서브루틴(430)은 처리단계 455로 들어가서 이동제어전동기(100)의 필요한 회전방향이 반시계방향이라는 것을 나타내고 처리단계 440으로 진행해서 이동제어전동기(100)를 제동한다. 이동제어전동기(100)가 반시계방향으로 작동중이면, 판단단계 454로부터 "예"로 진행하고, 전동기 제어루틴은 처리단계 456으로 이동하여 이동제어전동기(100)가 반시계방향으로 지속적으로 회전할 것을 명령한다. 처리단계 456으로부터 빠져 나오면, 전동기제어 서브루틴(430)은 제 17 도에 도시된 이동전동기 제어루틴(400)의 처리단계 424로 복귀한다. 판단단계 458에서는 이동제어전동기(100)의 현재의 필요한 방향이 반시계방향인지를 질문한다. 긍정이면, 판단단계 458로부터 "예"로 진행하고, 전동기 제어루틴은 판단단계 454로 복귀한다. 이동제어전동기(100)의 필요한방향이 반시계방향이 아니면, 판단단계 458로부터 "아니오"로 진행하고, 전동기 제어루틴은 판단단계 448로 복귀한다.

이제, 제 19 도를 보면, 전동기제어 서브루틴(430)의 처리단계 440으로부터의 서브루틴인 이동전동기 제동루틴(490)이 판단단계 492에서 시작되며, 이 단계에서는 이동제어전동기(100)가 제동중인지를 결정한다. 부정이면, 이동전동기 제동루틴(490)은 "아니오"로 진행하고, 연속적인 5 단계의 처리단계로 들어가며, 제 1단계인 처리단계 494에서는 현듀티사이클(current duty cycle)동안 이동제어 전동기 (100)의 정각(on time)을 총합(totalling)해온 전동기 정각 계수기(motor on time counter)를 소거한다. 이동전동기 제동루틴(490)은 그 후에 처리단계 496으로 이동해서 전동기가 스톨된 경우에 총스톨시간(total stall time)을 누산한 계수기를 소거한다. 그 후에, 처리단계 498에서는 이동제어전동기(100)가 오프(turn off)되도록 명령받았음을 나타낸다. 처리단계 500은 이동제어전동기(100)에 전기에너지를 차단시키는 명령을 발생시킨다. 이동전동기 제동루틴(490)은 그 후에 처리단계 502로 들어가서 100 밀리초 지연을 종료시킨다. 연속적인 처리단계(494, 496, 498, 500, 502)들은 100 밀리초 지연이 지났을 때 완료되며, 이동전동기 제동루틴은 처리단계 504로 복귀한다. 이동제어전동기(100)를 제동할 것을 명령한 처리단계 504는 판단단계 492의 질문에 대한 "예"라는 대답에 의해서도 들어갈 수 있다. 처리단계 504는 이동제어전동기(100)를 제동하라는 명령을 내린다.

처리단계 504로부터, 이동전동기 제동루틴(490)은 이동제어전동기(100)의 제동표시(braking flag)를 설정하는 처리단계 506으로 이동한다. 이동전동기 제동루틴(490)은 그 후에 판단단계(508)로 들어가서 이동제어전동기(100)의 제동시간이 지났는지를 질문한다, 그 시간이 지나지 않았으면, 이동전동기 제동루틴은 "아니오"로 진행하고, 전동기제어 서브루틴(430)의 처리단계 440으로 복귀한다. 대답이 긍정이면 이동전동기 제동루틴은 "예"로 진행하고, 처리단계 510으로 들어가서 이동제어전동기(100)를 오프시킨다. 이동전동기 제동루틴(490)은 그 후에 처리단계 512로 들어가서 해당하는 루틴 및 서브루틴들에 대해 전동기가 제동중이 아니라는 지시를 한다. 그 후에, 이동전동기 제동루틴은 처리단계 514로 들어가서 전동기제동 계수기를 0으로 설정, 즉, 소거한다. 마지막으로, 이동전동기 제동루틴(490)은 처리단계 516으로 들어가서 브레이크의 위치를 점검하여 또다른 서브루틴인 제 20 도에 도시된 브레이크 전동기 배치루틴(520)으로 분기(branching)한다. 브레이크 전동기 배치루틴(520)이 완료되었을 때, 이동전동기 제동루틴(49)은 전동기 제어 서브루틴(430)의 처리단계 440으로 복귀하며, 그 다음에 이 단계 440에서는 처리단계 424에서 이동전동기 제어루틴(400)으로 복귀한다.

이제, 제 20 도를 보면, 브레이크 전동기 배치루틴(520)이 초기단계 522에서 시작되며, 거기에서는, 제 21 도에 도시된 전동기 위치판독 서브루틴(540)(이하에 설명함)으로부터 엔코더 조립체(106)의 현위치를 판독한다. 엔코더 조립체(106)의 위치와, 그에 따른, 해당부품들의 위치에 관한 현정보가 공급되면, 브레이크 전동기 배치루틴(520)은 판단단계 524로 들어가서 전동기 위치판독 서브루틴(540)과 엔코더 조립체(106)로부터의 데이타를 선택스위치(188)에 의해 선택된 위치와 비교한다. 그러한 위치들이 동일하다면, 브레이크 전동기 배치루틴(520)은 "예"로 진행하고, 처리단계 526으로부터 시작되는 연속적인 처리단계들로 들어가며, 처리단계 526은 갱신작동(update operation)을 하며 엔코더 조립체(106)의 예전의 위치를 현 위치로서 기억장치에 설정한다. 그 후에 처리단계 528로 들어가서 위치오류계수기를 소거, 즉, 0으로 리셋시킨다. 마지막으로, 브레이크 전동기 배치루틴(520)은 처리단계 530으로 들어가서 이동제어전동기(100)의 에너지가 소거되었다는 표시를 마이크로콘트롤러(200)의 또다른 서브루틴들에 대해 제공한다. 브레이크 전동기 배치루틴(520)은 그 후에 이동전동기 제동루틴(490)의 처리단계 516으로 복귀한다.

판단단계 524로 돌아가서, 엔코더 조립체(106)의 필요한 위치 및 현위치가 다르면, 판단단계 524로부터 "아니오"로 진행하고, 브레이크 전동기 배치루틴(520)은 판단단계 532로 들어가서 그 위치의 오류가 최대 프리셋 수치(maximum preset number)를 초과하는지를 결정하기 위해 위치오류계수기를 조사한다. 이 구동계(10)에서는 이러한 값이 6으로 설정되어 있다. 이러한 값이 초과되었다면, 프로그램은 "예"로 진행하고, 처리단계 534로 들어가서 점화사이클 중지표시를 설정한다. 앞서 설명했듯이, 이러한 중지표시는 계기판 표시등(202)들 중의 하나에 표시를 제공하고, 점화스위치가 리셋되기까지는, 즉, 오프되고나서 온시키기까지는 요구부응성 구동계(10)의 또 다른 작동을 방지한다. 위치 오류의 수가 최대치보다 작을 경우에는, 판단단계 532에서 "아니오"로 진행하고, 처리단계 516에서 이동전동기 제동루틴(490)으로 복귀한다.

점화사이클 중지표시가 처리단계 534에서 설정되었을 때에, 브레이크 전동기 제동루틴(520)은 제 2 처리단계 536으로 이동해서 전동기운동 진단실패표시(motormovement diagnostic failure flag)를 설정한다. 그 후에 브레이크 전동기 제동루틴(520)은 최종처리단계 538로 이동하여 필요에 따라 또다른 서브루틴들에 대해 이동제어전동기(100)가 작동중에 있지 않다는 표시를 제공한다. 브레이크 전동기 배치루턴(520)은 그 후에 처리단계 5l6에서 이동전동기 제동루틴(490)으로 복귀한다.

이제, 제 21 도를 보면, 최종서브루틴인 전동기위치 판독루틴(540)이 이동제어전동기(100)의 위치를 엔코더 조립체(106)로부터 제공된 정보를 판독함으로써 알아낸다. 전동기위치 판독루틴(540)은 초기단계 542에서 시작되며, 거기에서는 엔코더 조립체(106)에 의해 제공된 최종 현위치를 엔코더 조립체(106)에 의해 제공된 현재치로 갱신한다. 전동기위치 판독루틴(540)은 처리단계 544로 이동하여 엔코더 조립체(106)를 조사하고 그것으로부터 현위치에 관한 정보를 받는다. 전동기위치 판독루틴(540)은 그 후에 판단단계 546으로 들어가서 엔코더 조립체(106)의 예전의 위치를 최신 판독위치와 비교한다. 그 위치들이 동일하다면, 전동기위치 판독루틴 (540)은 "예"로 진행하여 판단단계 550으로 들어간다. 엔코더 조립체(106)의 최종위치와 최신 판독위치가 동일하지 않으면, 전동기위치 판독루틴(540)은 "아니오"로 진행하여 처리단계 548로 들어가서 앞서 설정된 유효한 엔코더 위치표시를 소거하고 판단단계 550으로 진행한다.

판단단계 550에서 이동제어전동기(100)와 엔코더 조립체(106)의 지시한 위치들이 유효한지를 결정한다. 긍정이면, 프로그램은 "예"로 진행하고, 브레이크 전동기 배치루틴(520)의 초기단계 522로 복귀한다. 이동제어전동기(100)와 엔코더 조립체(106)의 위치들이 유효하지 않으면, 전동기위치 판독루틴(540)은 "아니오"로 진행하고 판단단계 552로 들어간다. 판단단계 552는 표 I에 보이는 값인 공기의 용인된 값들에 대해 엔코더 조립체(106)의 현위치를 점검한다. 그러한 위치가 표 I에 기재되어 있지 않으면, 판단단계 552로부터 "아니오"로 진행하고, 전동기위치 판독루틴(540)은 처리단계 554로 들어가서 엔코더 조립체(106)의 무효위치의 표시를 설정한다. 전동기위치 판독루틴(540)은 그 후에 판단단계 556으로 들어가서 기억장치에 저장된 최대치와 이러한 작동사이클 중에 도달된 무효위치의 수를 비교한다. 최대치가 초과되지 않았으면, 전동기위치 판독루틴(540)은 "아니오"로 진행하고, 초기단계(522)에서 브레이크 전동기 배치루틴(520)으로 복귀한다. 무효위치의 수가 최대치를 초과하였으면, 전동기위치 판독루틴(540)은 "예"로 진행하고, 처리단계 558로 들어가서 전동기운동 중지표시를 설정한다. 마지막으로, 처리단계 560에서 무효위치 계수기를 소거하라는 명령, 즉, 0으로 리셋시키기 위한 명령을 내린다. 처리단계 560에 이어서 전동기위치 판독루틴(540)은 초기단계 522에서 브레이크 전동기 배치루틴(520)으로 복귀한다.

판단단계 552로 돌아가서, 엔코더 조립체(106)의 위치가 표 I에 기재되어 있으면 판단단계 552로부터 "예"로 진행하고, 처리단계 564로 들어가서 엔코더 조립체(106)와 이동제어전동기(100)의 위치가 유효하다는 표시를 발생시킨다. 전동기위치 판독루틴(540)은 그 후에 제 2 처리단계 566으로 들어가서 무효한 엔코더 조립체(106)의 위치 계수기를 소거, 즉, 0으로 리셋시킨다. 다음에, 전동기위치 판독루틴(540)은 판단단계 568로 들어가서 엔코더 조립체(106)가 이동제어전동기(100)의 현위치가 중립위치보다 낮은 위치 또는 중립위치에 있다는 것을 나타내는지를 결정한다. 대답이 긍정이면, 전동기위치 판독루틴(540)은 "예"로 진행하고, 처리단계 570으로 들어가서 이동제어전동기(100)의 회전방향을 시계방향으로 정한다. 대답이 부정이면, 전동기위치 판독루틴(540)은 "아니오"로 진행하고, 처리단계 572로 들어가서 이동제어전동기(100)의 회전방향을 반시계방향으로 명령한다. 어떤 경우이라도, 전동기위치 판독루틴(540)은 완료되며 브레이크 전동기 배치루틴(520)의 초기단계 522로 복귀한다.

앞서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위해 본 발명자들이 고안했던 가장 양호한 실시예에 관한 것이다. 그러나, 4륜 구동계 분야에 숙련된 자에게는 적절한 변화 및 변경이 자명할 터이다. 앞의 설명은 당해 분야에 숙련된 자가 본 발명을 즉시 실시할 수 있게 하려는 것을 의도한 것이므로 제한적인 것이 아니며, 앞서 설명했듯이 적절한 변경도 또한 본 발명의 범위에 포함될 것이고, 그것은 첨부된 특허청구의 범위에 의해서만 제한될 것이다.

제 1 도는 본 발명에 따른 요구부응성(on demand) 차량구동계의 구동부품들과 감지기들의 개략적인 평면도.

제 2 도는 본 발명에 따른 요구부응성 차량구동계의 트랜스퍼 케이스와 전자기 클러치 조립체의 단면도.

제 3 도는 제 2 도의 3 - 3 선에 따라 취해진 것으로서, 전자기 클러치 조립체에 합체된 하나의 클러치볼과 관련된 오목부의 한 단면의 평평한 패턴 전개도.

제 4 도는 본 발명에 따른 요구부응성 차량구동계에서 1차 원추형 클러치와 2차 디스크팩형 클러치를 이용하는 전자기 클러치 조립체의 확대부분단면도.

제 4A 도는 본 발명에 따른 요구부응성 차량구동계에서의 전자기 클러치 조립체의 1차 원추형 클러치의 결합부품들의 확대부분사시도.

제 5A 도는 본 발명에 따른 요구부응성 차량구동계의 선택사양적 제 1 실시예의 개략적 평면도.

제 5B 도는 본 발명에 따른 요구부응성 차량구동계의 선택사양적 제 2 실시예의 개략적 평면도.

제 6 도는 트랜스퍼 케이스의 고속-중립-저속 클러치의 현위치에 관련한 데이타를 제공하기 위해 본 발명에 이용되는 엔코더 조립체의 개략적 평면도.

제 7 도는 본 발명에 따른 마이크로콘트롤러의 인터럽트 구동루틴의 작동의 개략적 설명도.

제 8 도는 본 발명에 따른 전자기 클러치 조립체의 코일에 대해 제공된 증가형 및 감소형 전기에너지의 개략적 설명도.

제 9A 도는 본 발명에 따른 마이크로콘트롤러의 실시간 인터럽트 실행의 작동을 설명하는 순서도의 제 1부분.

제 9B 도는 본 발명에 따른 마이크로콘트롤러의 실시간 인터럽트 실행의 작동을 설명하는 순서도의 제 2부분.

제 9C 도는 본 발명에 따른 마이크로콘트롤러의 실시간 인터럽트 실행의 작동을 설명하는 순서도의 제 3부분.

제 10 도는 구동계를 초기화하고 차량속도를 연산하는 것에 관련된 본 발명에 따른 마이크로콘트롤러의 루틴의 작동을 설명하는 순서도.

제 11 도는 차량에 외경이 상이한(혼합된) 타이어들을 사용함에 따른 1차 구동라인과 2차 구동라인간의 속도차를 알아내고 보상하는 것에 관련된 본 발명에 따른 마이크로콘트롤러의 루틴의 작동을 설명하는 순서도.

제 l2A 도는 조절식 전자기 클러치 조립체의 작동에 관련된 본 발명에 따른 마이크로콘트롤러의 루틴의 작동을 설명하는 순서도의 제 1부분.

제 l2B 도는 조절식 전자기 클러치 조립체의 작동에 관련된 본 발명에 따른마이크로콘트롤러의 루틴의 작동을 설명하는 순서도의 제 2부분.

제 13 도는 로킹허브의 제어에 관련된 본 발명에 따른 마이크로콘트롤러의서브루틴의 작동을 설명하는 순서도.

제 14 도는 전자기 클러치 조립체의 증가력에 관련된 본 발명에 따른 마이크로콘트롤러의 서브루틴의 작동을 설명하는 순서도.

제 15 도는 전자기 클러치 조립체의 증가력에 관련된 본 발명에 따른 마이크 로콘트롤러의 서브루틴의 작동을 설명하는 순서도.

제 16 도는 조작자의 시프트 명령에 관련된 본 발명에 따른 마이크로콘트롤러의 서브루틴의 작동을 설명하는 순서도.

제 17 도는 시프트모터의 제어에 관련된 본 발명에 따른 마이크로콘트롤러의 서브루틴의 작동을 설명하는 순서도.

제 18 도는 시프트모터의 제어에 관련된 본 발명에 따른 마이크로콘트롤러의 서브루틴의 작동을 설명하는 순서도.

제 19 도는 시프트모터의 제동에 관련된 본 발명에 따른 마이크로콘트롤러의 서브루틴의 작동을 설명하는 순서도.

제 20 도는 제동된 시프트모터의 위치에 관련된 본 발명에 따른 마이크로콘트롤러의 서브루틴의 작동을 설명하는 순서도.

제 21 도는 시프트모터의 위치에 관련된 본 발명에 따른 마이크로콘트롤러의 서브루틴의 작동을 설명하는 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 구동계 12 : 전방 차축

14 : 전방 차동장치 16 : 로킹허브(locking hub)

18 : 전자기 밸브 20 : 진공선

22 : 전방 타이어휠 조립체 24 : 전방 구동축

26 : 전방 출력축 28 : 트랜스퍼 케이스

30 : 하우징 32 : 후방 차측

34 : 후방 타이어 휠조립체 36 : 후방 차동장치

38 : 후방 구동축 40 : 후방 출력축

42 : 내연기관 44 : 변속기

46 : 스위치 48 : 유성기어 조립체

50 : 입력축 52 : 재진입공

54 : 롤러베어링 조립체 58, 88, 90 : 외부 기어이

70, 78, 86 : 내향 기어이 62 : 태양기어

72 : 피니언기어 74 : 스터브축

76 : 캐리어 84 : 도그형 클러치

100 : 이동제어전동기 102 : 구동축

110 : 스프링 조립체 114 : 원통형 캠

116 : 나선형 트랙 118 : 핀캠 종동체

120 : 포크 조립체 124 : 전자기 클러치 조립체

135 : 코일하우징 140 : 윤활홈

170, 176 : 홀효과 감지기 180 : 차량속도 감지기

188 : 조작자 선택 스위치 190 : 브레이크 스위치

200 : 마이크로콘트롤러(microcontroller)

Claims

차량의 적응성 4륜 구동계(10 ; 10')에 있어서,

1차 구동륜(34 ; 22')들을 갖는 1차 구동라인(32, 36, 38 ; 12', 14', 24')

2차 구동륜(22 ; 34')들을 갖는 2차 구동라인(12, 14, 24 , 32', 36', 38')

상기 1차 구동라인(32, 36, 38 ; 12', 14', 24')을 구동하기에 적합한 1차 출력부(40 : primary output)와 상기 2차 구동라인(12, 14, 24 ; 32', 36', 38')을 구동하기에 적합한 2차 출력부(26 : secondary output)를 갖는 트랜스퍼 케이스(28)와,

상기 1차 구동라인(32, 36, 38 ; 12', 14', 24')으로부터 2차 구동라인 (12, 14, 24; 32', 36', 38')으로 토크를 선택적으로 전달하는 1차 원추형 클러치(125)와 2차 디스크팩형 클러치(150)를 포함하는 조절식 클러치수단(124)과,

상기 1차 구동라인(32, 36, 38 ; 12', 14', 24')의 회전속도를 감지하는 감지기(170 : 170')와,

상기 2차 구동라인(12, 14, 24 ; 32', 36', 38')의 회전속도를 감지하는 감지기(176 ; 176') 및,

상기 1차 구동라인(32, 36, 38 ; 12', 14', 24')의 회전속도와 상기 2차 구동라인(12, 14, 24 , 32', 36', 38')의 회전속도를 비교하고 그러한 회전속도들간의 차이가 예정치보다 클 때는 상기 조절식 클러치수단(124)을 증분적으로 맞물리게 하는 마이크로콘트롤러(200)를 포함하는 차량의 적응성 4륜 구동계.
제 1 항에 있어서,

상기 회전속도들간의 차이가 예정치보다 작을 때에는 상기 마이크로콘트롤러 (200)는 상기 조절식 클러치수단(124)을 증분적으로 분리하는 차량의 적응성 4륜구동계 .
제 1 항에 있어서,

상기 1차 원추형 클러치(125)가 코일(144)과, 제 1 클러치면(136)을 갖는 코일하우징(135) 및, 마주보는 제 2 클러치면(137)을 갖는 아마추어(138 : armature)를 포함하는 차량의 적응성 4륜 구동계.
제 3 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 클러치면(136, 138)들은 그 회전축에 대해 5° 내지 15°각도의 방위(orienting)를 갖는 차량의 적응성 4륜 구동계.
제 1 항에 있어서,

드로틀의 위치를 표시하는 드로틀 감지기(184)를 부가로 포함하고,

상기 마이크로콘트롤러(200)는 상기 조절식 클러치수단(124)를 증분하기 위해 상기 드로틀 감지기(184)에 반응하는 수단을 포함하는 차량의 적응성 4륜 구동계.
제 1 항에 있어서,

2차 타이어휠조립체(22 ; 34')의 속도를 감지하기 위한 감지기(180 ; 180')와,

2차 구동라인 차축결합수단(16)과 상기 조절식 클러치수단(124 : 124')을 순서대로 결합시키는 결합수단(282)을 부가로 포함하는 차량의 적응성 4륜 구동계.
제 1 항에 있어서,

상기 1차 원추형 클러치(125)는 한 면(136)상에 나선형 윤활홈(139)을 포함하고, 다른 면(137)상에 반경방향의 윤활홈(140)들을 포함하는 차량의 적응성 4륜구동계 .
차량의 적응성 4륜 구동계(10 ; 10')에 있어서,

1차 구동륜(34 ; 22')들을 갖는 1차 구동라인(32, 36, 38 ; 12', 14', 24')

2차 구동륜(22 ; 34')들을 갖는 2차 구동라인(12, 14, 24 ; 32', 36', 38')

상기 1차 구동라인으로부터 2차 구동라인으로 토크를 선택적으로 전달하는 클러치수단(124 ; 124')과,

상기 1차 구동라인(32, 36, 38 , 12', 14', 24')의 회전속도를 감지하는 1차 감지기(170 : 170')와,

상기 2차 구동라인(12, 14, 24 , 32', 36', 38')의 회전속도를 감지하는 2차감지기(176 , 176') 및,

상기 1차 구동라인과 상기 2차 구동라인간의 지속적 속도차(non-transient speed difference)를 결정하고, 상기 1차 구동라인과 상기 2차 구동라인간의 일시적 속도차(transient speed difference)를 결정하며, 일시적 속도차가 상기 지속적 속도차에 의해 조절된 예정치보다 클 때에는 상기 클러치수단을 맞물리게 하는 마이크로콘트롤러(200)를 포함하는 차량의 적응성 4륜 구동계.
제 8 항에 있어서,

다수의 속도차들의 평균이 상기 지속적 속도차를 제공하는 차량의 적응성 4 륜 구동계.
제 8 항에 있어서,

상기 일시적 속도차가 상기 지속적 속도차에 의해 조절된 상기 예정치보다 클 때에는 상기 마이크로콘트롤러(200)가 상기 클러치수단(124 , 124')을 증분적으로 맞물리게 하고,

상기 일시적 속도차가 상기 지속적 속도차에 의해 조절된 상기 예정치보다 작을 때에는 상기 마이크로콘트롤러(200)가 상기 클러치수단(124 ; 124')을 증분적으로 분리하는 차량의 적응성 4륜 구동계,
제 8 항에 있어서,

상기 지속적 속도차가 상기 예정치에 부가되는 차량의 적응성 4륜 구동계.