KR101735451B1 - 차량의 차동 기어 잠금 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

차량의 차동 기어 잠금 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 타이어 공기압 이상 시에 또는 펑크 시에 차동 기어를 잠금으로써 차동 기어에 의한 차량 파손을 방지할 수 있도록 하는 차량의 차동 기어 잠금 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차량의 차동 기어 잠금 시스템은, 차량의 차동 기능에 대해 소정의 차동 제어 신호에 따라 잠금 또는 해제하는 차동 잠금부; 상기 차량의 각 바퀴에 장착된 타이어의 공기압을 감지하는 타이어 감지부; 및 상기 타이어 감지부를 통해 네 바퀴 중 어느 하나의 바퀴에 장착된 타이어의 공기압이 일정값 이하인 것으로 감지된 경우에, 상기 차동 잠금부에 차동 제어 신호를 인가하여 차동 잠금이 실행되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 차동 기어 잠금 시스템 및 그 제어 방법{System for controlling a lock of differential gear in vehicle, and controlling method thereof}
본 발명은 차량의 타이어 공기압 이상 시에 또는 펑크 시에 차동 기어를 잠금으로써 차동 기어에 의한 차량 파손을 방지할 수 있도록 하는 차량의 차동 기어 잠금 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량이 커브를 돌 때 좌,우의 바퀴가 미끄러지지 않고 원할하게 회전하기 위해서는 외측 바퀴가 내측 바퀴보다 빠르고 회전수가 많아야 하며, 요철의 노면을 주행하는 경우에도 좌,우 바퀴의 회전수가 항상 변화하지 않아야 한다.
그러나, 양쪽 바퀴를 동일한 축으로 연결하여 동력을 전달하도록 한 경우에는 이러한 조건을 만족시킬 수 없으므로, 축을 2 개로 분할하여 좌,우 개별로 하여 그 중앙부에 차동 기어를 설치하고 있다. 이러한 차동 기어는 사용되는 기어의 종류에 따라 평기어, 베벨기어 등으로 나누어지며, 베벨기어가 많이 사용된다.
이와 같이 차동 작용은 좌,우 구동바퀴의 회전저항의 차에 따라 일어나며, 바퀴는 통과하는 노면의 길이에 따라 회전하므로 커브를 돌 때 내측바퀴는 외측바퀴보다 저항이 커져 회전수가 감소하여 그 만큼 반대쪽의 바퀴를 가속하게 된다.
그런데, 이러한 차동 기어는 차량이 커브를 돌 경우에 필요한 장치이지만 주행 중에 한쪽의 바퀴가 수렁에 빠졌을 경우에, 빠진 바퀴는 거의 저항을 받지 않고 다른쪽의 바퀴는 노면의 저항을 받게 된다. 따라서, 노면쪽의 바퀴에는 동력이 전달되지 않고, 수렁에 빠진 바퀴가 쓸데없이 공전(slip)하여 차량이 주행할 수 없게 된다.
이러한 경우에는 차동 기어의 작용을 멈추게 하면 수렁을 쉽게 탈출할 수 있으므로 악로의 주행을 빈번히 하는 승용차나 트럭 등에서는 차동 잠금 장치, 혹은 차동 제한 장치 등이 설치되어 있다.
즉, '차동 잠금 장치'란 차량이 험지(진흙 혹은 모래밭)에 빠졌을 경우에 차동기능을 중지시키므로써 좌,우측 바퀴의 구동력을 같게 하여 슬립이 일어나지 않아 험지를 원할히 탈출할 수 있도록 하는 장치이다.
한편, 기존에는 차동 잠금 장치가 있는 차량에서도, 타이어 펑크 사고시 휠 속도차가 감지되거나 운전자가 감지하여 작동시키기 전까지 차동 잠금이 이뤄지지 않아 차량의 구동이 불안정해지는 문제점이 있었다.
한국 공개특허공보 제10-2009-0104123호(공개일: 2009년10월05일, 발명의 명칭 : 차량용 차동 제한 장치의 제어 장치)
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 차량의 타이어 공기압 이상 시에 또는 펑크 시에 차동 기어를 잠금으로써 구동력 손실을 방지 또는 차량 구동 성능 저하를 방지할 수 있도록 하는 차량의 차동 기어 잠금 시스템 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 차량의 차동 기능에 대해 소정의 차동 제어 신호에 따라 잠금 또는 해제하는 차동 잠금부; 상기 차량의 각 바퀴에 장착된 타이어의 공기압을 감지하는 타이어 감지부; 및 상기 타이어 감지부를 통해 네 바퀴 중 어느 하나의 바퀴에 장착된 타이어의 공기압이 일정값 이하인 것으로 감지된 경우에, 상기 차동 잠금부에 차동 제어 신호를 인가하여 차동 잠금이 실행되도록 제어하는 제어부를 포함하는 차량의 차동 기어 잠금 시스템이 제공된다.
또한, 상기 차동 잠금부는, 사용자의 온(ON) 또는 오프(OFF) 스위칭 동작에 따라 상기 차동 기능을 잠금 또는 해제시키기 위한 차동 잠금 스위치를 포함한다.
또한, 상기 차량의 각 바퀴에 장착된 타이어의 회전 속도를 감지하는 차속 감지부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제어부는, 상기 차속 감지부를 통해 네 바퀴 중 어느 하나의 바퀴에 대한 회전 속도가 일정값 이하인 것으로 감지된 경우에, 상기 차동 잠금부에 차동 제어 신호를 인가하여 차동 잠금이 실행되도록 제어할 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 차동 기어 잠금 제어 방법은, 차량의 4 바퀴에 장착된 각 타이어의 공기압을 모니터링하는 단계; 및 상기 타이어의 공기압이 특정값 이하이면, 상기 차량의 차동 잠금을 실행하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 모니터링하는 단계는, 상기 각 타이어에 설치된 TPMS(Tire Pressure Management System) 장치에서 측정된 공기압 값을 전달받는 것이라 할 수 있다.
상기 타이어의 공기압에 대한 판단은, 이전 측정 시점의 공기압 측정 값과 현 측정 시점의 공기압 측정 값의 차이가 소정 기준을 넘는가를 판정하는 방식으로 수행될 수 있다.
상기 차동 잠금의 온(ON) 또는 오프(OFF) 상태를 확인하는 단계; 및 상기 차동 잠금이 오프 상태인 경우에 상기 차량의 차동 잠금을 정지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 확인하는 단계가 수행되기 전에, 상기 차동 잠금에 대한 하드웨어(HW) 또는 소프트웨어(SW)의 차동 잠금 스위치를 운전자의 조작에 따라 오프시키거나, 차동 잠금 금지를 표시하는 값을 플래그나 카운터, 레지스터에 기입하는 방식으로 상기 차동 잠금을 오프시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 차동 잠금을 정지시키는 단계는, 상기 차동 잠금의 동작 경로에 대한 하드웨어적 차단 스위치를 조작하는 방식으로 상기 차동 잠금을 정지시키게 된다.
그리고, 상기 차동 잠금을 실행하는 단계는, 상기 차동 잠금의 동작 경로에 대한 하드웨어적 차단 스위치를 조작하는 방식에 따라 상기 차동 잠금을 실행하게 된다.
본 발명에 의하면, 차량의 타이어 공기압 이상 시에 또는 펑크 시에 차동 기어를 잠금으로써 구동력 손실을 방지하거나 또는 차량 구동 성능 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차동 기어 잠금 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차동 기어 잠금 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차동 기어 잠금 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 차량의 차동 기어 잠금 시스템(100)은, 차동 잠금부(110), 타이어 감지부(120), 제어부(130), 차속 감지부(140) 및 차동잠금 스위치(150)를 포함한다.
차동 잠금부(110)는 차량의 차동 기능에 대해 소정의 차동 제어 신호에 따라 잠금 또는 해제하는 기능을 수행한다. 또한, 차동 잠금부(110)는 차동잠금 스위치(150)의 온(ON) 또는 오프(OFF) 동작에 따라 차동 잠금 또는 차동 해제를 수행할 수 있다. 차동 잠금부(110)의 상세 구성에 대해서는 도 2를 통해 설명한다.
타이어 감지부(120)는 차량의 각 4 바퀴에 장착된 타이어의 공기압을 감지한다. 예를 들면, 타이어 감지부(120)는 각 타이어에 설치된 TPMS(Tire Pressure Management System) 장치를 통해 각 타이어의 공기압을 측정해 공기압 값으로 제어부(130)에 전달한다.
제어부(130)는 타이어 감지부(120)를 통해 네 바퀴 중 어느 하나의 바퀴에 장착된 타이어의 공기압이 일정값 이하인 것으로 감지된 경우에, 차동 잠금부(110)에 차동 제어 신호를 인가하여 차동 잠금이 실행되도록 제어한다.
차속 감지부(140)는 차량의 각 바퀴에 장착된 타이어의 회전 속도를 감지한다.
또한, 제어부(130)는, 차속 감지부(140)를 통해 네 바퀴 중 어느 하나의 바퀴에 대한 회전 속도가 펑크 등으로 인해 일정값 이하인 것으로 감지된 경우에, 차동 잠금부(110)에 차동 제어 신호를 인가하여 차동 잠금이 실행되도록 제어할 수 있다.
한편, 차동 잠금부(110)는, 사용자의 온(ON) 또는 오프(OFF) 스위칭 동작에 따라 차동 기능을 잠금 또는 해제시키기 위한 차동 잠금 스위치(150)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차동 기어 잠금 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 차량의 차동 기어 잠금 시스템(100)은, 차량이 구동되는 중에는 어느 때든 차동 잠금 스위치(150)가 온(ON) 되면 곧바로 차동잠금 솔레노이드(215)가 작동하여 차동 기어가 잠기게 되어 있다.
차동 잠금 스위치(150)가 온(ON) 되면 즉시로 차동잠금 솔레노이드(215)가 작동되어 차동 잠금이 체결될 수 있다.
또는, 기어가 중립이고, 액슬이 저속으로 선택된 경우에 차동 잠금 스위치(150)가 온(ON) 되어야만 차동 잠금이 체결되도록 되어 있다. 즉, 기어가 중립이 아니거나 액슬이 고속 범위로 선택되어 있으면 차동 잠금 스위치(150)가 온(ON) 되어도 차동 잠금장치가 체결되지 않는다.
도 2를 참조하면, 먼저 타이어 감지부(120)에서 차량의 4 바퀴에 장착된 각 타이어의 공기압을 모니터링한다(S210).
즉, 타이어 감지부(120)는, 각 타이어에 설치된 TPMS(Tire Pressure Management System) 장치를 통해 측정한 공기압 값을 제어부(130)에 전달하는 것이다.
이어, 제어부(130)는 타이어의 공기압이 특정값 이하이면(S220-Y), 차량의 차동 잠금을 실행한다(S230).
이때, 차동 잠금을 실행하는 동작은 차동 잠금의 동작 경로에 대한 하드웨어적 차단 스위치를 조작하는 방식에 따라 차동 잠금을 실행할 수 있다.
여기서, 타이어의 공기압에 대한 판단은, 이전 측정 시점의 공기압 측정 값과 현 측정 시점의 공기압 측정 값의 차이가 소정 기준을 넘는가를 판정하는 방식으로 수행할 수 있다.
한편, 차동 잠금을 체결하여 차량이 험지를 탈출하게 되면 차동 잠금을 해제해야 하는데, 본 발명의 실시예에서는 차동 잠금 스위치(150)를 오프(OFF) 한 후 액슬을 일직선 상으로 정열하면 차동 잠금이 해제되고, 동시에 계기판의 램프도 소등된다.
차동 잠금이 오프(OFF) 상태가 되면(S240-Y), 제어부(130)는 차동 잠금의 온(ON) 또는 오프(OFF) 상태를 확인한다(S250).
즉, 제어부(130)는 운전자의 조작에 따라 차동 잠금에 대한 하드웨어(HW) 또는 소프트웨어(SW)의 차동 잠금 스위치를 오프시키거나, 차동 잠금 금지를 표시하는 값을 플래그나 카운터, 레지스터에 기입하는 방식으로 차동 잠금을 오프시킬 수 있다.
이어, 제어부(130)는 차동 잠금이 오프 상태인 경우에 차량의 차동 잠금을 정지시킨다(S260).
이때, 차동 잠금을 정지시키는 동작은 차동 잠금의 동작 경로에 대한 하드웨어적 차단 스위치를 조작하는 방식으로 차동 잠금을 정지시킬 수 있다.
따라서, 차량의 한 쪽 타이어 펑크 시 휠 속도차가 감지되거나 운전자가 감지하여 작동시키지 않아도 TPMS를 통해 타이어의 공기압 저하가 감지되면 자동으로 차동 잠금이 작동하도록 함으로써 차량 구동 성능 저하나 후속 고장이 발생하지 않도록 할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 타이어 공기압 이상 시에 또는 펑크 시에 차동 기어를 잠금으로써 차동 기어에 의한 차량 파손을 방지할 수 있도록 하는 차량의 차동 기어 잠금 시스템 및 그 제어 방법을 실현할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 차동 기어 잠금 시스템 110 : 차동 잠금부
120 : 타이어 감지부 130 : 제어부
140 : 차속 감지부 150 : 차동잠금 스위치

Claims (11)

  1. 차량의 차동 기능에 대해 소정의 차동 제어 신호에 따라 잠금 또는 해제하는 차동 잠금부;
    상기 차량의 각 바퀴에 장착된 타이어의 공기압을 감지하는 타이어 감지부;
    상기 차량의 각 바퀴에 장착된 타이어의 회전 속도를 감지하는 차속 감지부; 및
    상기 타이어 감지부를 통해 네 바퀴 중 어느 하나의 바퀴에 장착된 타이어의 공기압을 감지하여, 이전 측정 시점의 공기압 측정 값과 현 측정 시점의 공기압 측정 값의 차이가 소정 기준을 넘는 것으로 감지된 경우에, 상기 차동 잠금부에 차동 제어 신호를 인가하여 차동 잠금이 실행되도록 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 차동 잠금부는, 사용자의 온(ON) 또는 오프(OFF) 스위칭 동작에 따라 상기 차동 기능을 잠금 또는 해제시키기 위한 차동 잠금 스위치를 포함하며,
    상기 제어부는, 상기 차속 감지부를 통해 네 바퀴 중 어느 하나의 바퀴에 대한 회전 속도가 일정값 이하인 것으로 감지된 경우에, 상기 차동 잠금부에 차동 제어 신호를 인가하여 차동 잠금이 실행되도록 제어하며,
    상기 제어부는, 기어가 중립이고, 액슬이 저속으로 선택된 경우에 상기 차동 잠금 스위치가 온(ON)되어야만 차동 잠금이 체결되도록 하며, 기어가 중립이 아니거나 액슬이 고속 범위로 선택되어 있으면 상기 차동 잠금 스위치가 온(ON)되어도 차동 잠금이 체결되지 않도록 제어하는,
    를 포함하는 차량의 차동 기어 잠금 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 차동 기능에 대해 소정의 차동 제어 신호에 따라 잠금 또는 해제하는 차동 잠금부와, 사용자의 온(ON) 또는 오프(OFF) 스위칭 동작에 따라 상기 차동 기능을 잠금 또는 해제시키기 위한 차동 잠금 스위치를 포함하는 차량의 차동 기어 잠금 해제 방법으로서,
    차량의 4 바퀴에 장착된 각 타이어의 공기압을 모니터링하는 단계;
    상기 차량의 4 바퀴에 장착된 각 타이어의 회전 속도를 감지하는 단계;
    상기 모니터링 된 타이어의 공기압에 대해, 이전 측정 시점의 공기압 측정 값과 현 측정 시점의 공기압 측정 값의 차이가 소정 기준을 넘는 경우에, 상기 차량의 차동 잠금을 실행하는 단계; 및
    차속 감지부를 통해 네 바퀴 중 어느 하나의 바퀴에 대한 회전 속도가 일정값 이하인 것으로 감지된 경우에, 상기 차동 잠금을 실행하는 단계를 포함하고,
    기어가 중립이고, 액슬이 저속으로 선택된 경우에 상기 차동 잠금 스위치가 온(ON)되어야 상기 차동 잠금을 실행하고, 기어가 중립이 아니거나 액슬이 고속 범위로 선택되어 있으면 상기 차동 잠금 스위치가 온(ON)되어도 상기 차동 잠금을 실행하지 않는,
    차량의 차동 기어 잠금 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 모니터링하는 단계는,
    상기 각 타이어에 설치된 TPMS(Tire Pressure Management System) 장치에서 측정된 공기압 값을 전달받는 것을 특징으로 하는 차량의 차동 기어 잠금 제어 방법.
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 차동 잠금의 온(ON) 또는 오프(OFF) 상태를 확인하는 단계; 및
    상기 차동 잠금이 오프 상태인 경우에 상기 차량의 차동 잠금을 정지시키는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 차동 기어 잠금 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 확인하는 단계가 수행되기 전에,
    상기 차동 잠금에 대한 하드웨어(HW) 또는 소프트웨어(SW)의 차동 잠금 스위치를 운전자의 조작에 따라 오프시키거나, 차동 잠금 금지를 표시하는 값을 플래그나 카운터, 레지스터에 기입하는 방식으로 상기 차동 잠금을 오프시키는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 차동 기어 잠금 제어 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 차동 잠금을 정지시키는 단계는,
    상기 차동 잠금의 동작 경로에 대한 하드웨어적 차단 스위치를 조작하는 방식으로 상기 차동 잠금을 정지시키는 것을 특징으로 하는 차량의 차동 기어 잠금 제어 방법.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 차동 잠금을 실행하는 단계는,
    상기 차동 잠금의 동작 경로에 대한 하드웨어적 차단 스위치를 조작하는 방식에 따라 상기 차동 잠금을 실행하는 것을 특징으로 하는 차량의 차동 기어 잠금 제어 방법.
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