KR100280851B1 - 차량의 운전제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 운전제어장치에 관한 것으로서, 차량의 가속을 수행하는 가속스위치(12)와 제동을 수행하는 제동스위치(13), 차량의 조향을 수행하는 조향스위치(14)와 조향방향을 선택하는 조향방향위스위치(16), 차량의 전진주행모드를 선택하는 전진선택스위치(18) 및 차량의 후진주행모드를 선택하는 후진선택스위치(15)등 차량의 운행에 따른 각 기능의 스위치가 구비된 조종간(10); 상기 각 스위치의 입력신호를 받아 차량의 각 센서로부터 입력되는 차량정보에 따라 처리하도록 구비되는 ECU(20); 그리고 상기 ECU(20)의 제어로 선택적으로 작동되며 각각의 고유기능인 가속, 변속, 조향, 제동 등을 수행하도록 하는 제반장치와 연결되어 작동하도록 각각 구비되는 액튜에이터(A1∼A4);를 포함하여 구성된 것이다.

이에 따라 본 발명은 간단한 스위치의 조작으로 대부분의 차량운전에 따른 작동을 수행하게 되므로 운전이 매우 편리하게 되고, 발보다 빠른 손을 이용하게 되어 신속한 대응으로 사고율을 저감시키게 되는 효과가 있으며, 초보운전자 또는 장애인에게도 폭넓게 이용될 수 있는 효과가 있다. 또한 차량뿐 아니라 각종 중장비, 선박 등 다양하게 적용할 수 있다

Description

차량의 운전제어장치

본 발명은 차량의 운전제어장치에 관한 것으로서, 상세하게는 운전자의 발을 사용하지 않고 조종간의 스위치조작만으로 차량 운전에 따른 각종 조작을 간편하게 수행할 수 있도록 함으로써 일반인은 물론 수족이 불편한 장애인에게도 운전의 편의성 및 안전운전을 도모하도록 하는 차량의 운전제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 운전은 엔진의 작동에서부터 가속 및 변속에 따른 주행, 주행방향의 변환, 감속 및 제동 등으로 이루어진다.

먼저 가속은 액셀레이터페달(Accelerator Pedal)의 조작으로 수행되며, 가솔린엔진의 경우에는 혼합기의 흡입량, 디젤엔진에서는 연료의 분사량을 조절함으로써 엔진의 회전수(RPM)를 상향 또는 하향 조정하여 차량의 속도를 변환시킨다.

그리고 변속은 운전석의 일측에 구비된 시프트레버(수동변속기 차량) 또는 셀렉터레버(자동변속기 차량)를 이용하며, 클러치장치로 동력을 연결하거나 일시적으로 분리하는 작동과 함께 변속기(Transmission)를 작동시켜 엔진의 동력을 자동차의 주행상태에 알맞도록 구동축의 회전력과 피동측의 회전속도를 바꾸어 구동바퀴에 전달시킴으로써 수행된다.

또한 주행방향의 변환은 운전석의 전방에 구비된 스티어링휠(Steering Wheel)을 변환시키고자 하는 방향으로 회전시켜 통상 앞차축에 구비된 조향장치를 작동시킴으로써 수행된다. 최근에는 조향장치에 동력원이 구비되어 스티어링휠의 조작력을 보조하도록 된 동력조향장치(Power Steering System)가 제공된 바 있어서 전륜의 접지저항이 큰 대형차량 등도 용이하게 조향할 수 있다.

또한 감속 및 제동은 브레이크페달(Brake Pedal)로 수행되며, 브레이크페달의 조작력을 전달하는 방식에 따라 기계식, 유압식, 공기식 등이 있다. 보통 유압 또는 공기압으로 바퀴의 내부에 있는 브레이크드럼 또는 브레이크디스크에 브레이크패드(또는 슈)를 압착시켜 제동력을 발생하게 된다.

즉, 차량의 운전이란 상기한 각종 장치를 이용하여 원활하게 조작함으로써 가속, 조향, 감속, 제동 등을 상황에 따라 계속적으로 이루어 지게 하는 것이다. 이에 따라 운전자는 액셀레이터페달, 브레이크페달, 클러치페달을 발로 조작하게 되고, 손으로는 스티어링휠과 시프트레버 등을 담당하게 된다.

그러나 이러한 종래의 운전장치는 운전자가 각각 손과 발을 계속적으로 움직여야 하는 것이어서 초보자에게 매우 어렵고 숙달된 운전자의 경우도 장시간 운전에 따른 피곤함이 가중되는 문제점이 있다.

즉 수동변속기 차량의 경우에는 운전자는 한 쪽발(왼발)로는 클러치페달, 다른 쪽(오른발)으로는 브레이크페달 및 액셀레이터페달을 담당하여 계속적으로 조작해야 하며, 양 손으로도 스티어링휠 및 시프트레버 등을 조작함으로써 차량을 운행시킬 수 있게 되는 것이다.

이러한 수동변속기 차량은 클러치페달로 변속시마다 동력을 차단하거나 이어주어야 하므로 운전시 불편함이 있었으며 감각기능과 기술습득에 곤란함이 있는 것이어서 초보운전자 등은 물론 기능이 숙달된 운전자에게도 오작동의 우려가 있었다.

이러한 수동변속기 차량의 문제점을 감안하여 제공된 것이 자동으로 변속을 수행할 수 있는 자동변속기 차량인 바, 이는 클러치페달이 필요없고 자동으로 변속이 가능하게 되므로 운전에 편의성을 향상시킨 것이지만 수동변속기 차량에 비하여 연료소비율이 10% 이상 높으며 공해물질의 배출량이 증가된다는 문제점이 있으며, 단지 클러치페달을 사용하지 않는다는 것 이외에는 편의성이 크게 향상된 것이 아니어서 보다 편리하고 안전하며 경제적인 운전장치가 요구되었다.

따라서 본 발명은 상기한 요구에 부응하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 운전자의 발을 사용하지 않고 손으로 차량 운전에 따른 각종 조작을 간편하게 수행할 수 있도록 함으로써 일반적인 운전자 및 초보운전자에게는 보다 편리한 운전조작을 수행하도록 하고, 수족이 불편한 장애인에게도 운전차량의 선택폭을 넓히도록 하는 등 편의성과 경제성 향상 및 안전운전을 도모하도록 하는 차량의 운전제어장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 차량의 인스트러먼트 패널부 예시도,

도 2는 본 발명의 조종간 구성예시도,

도 3은 본 발명의 구성을 나타낸 블록도,

도 4는 본 발명의 가속 및 변속장치 연결에 따른 구성예시도,

도 5는 본 발명의 조향장치 연결에 따른 구성예시도,

도 6은 본 발명에 따른 조향방향위를 나타내는 계기판의 표시부 예시도,

도 7은 본 발명의 제동장치 연결에 따른 구성예시도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

10 ; 조종간 11 ; 손잡이

12 ; 가속스위치 13 ; 제동스위치

14 ; 조향스위치 15 ; 후진선택스위치

16 ; 조향방향위스위치 17 ; 조향방향표시부

19 ; 작동스위치 20 ; ECU

30 ; 가속장치 40 ; 변속장치

50 ; 조향장치 60 ; 제동장치

D ; 표시부 R ; 기록부

P ; 입력정보수록부

상기한 목적을 이루기 위하여 본 발명은 차량의 가속을 수행하는 가속스위치(12)와 제동을 수행하는 제동스위치(13), 차량의 조향을 수행하는 조향스위치(14)와 조향방향을 선택하는 조향방향위스위치(16), 차량의 전진주행모드를 선택하는 전진선택스위치(18) 및 차량의 후진주행모드를 선택하는 후진선택스위치(15)등 차량의 운행에 따른 각 기능의 스위치가 구비된 조종간(10);

상기 각 스위치의 입력신호를 받아 차량의 각 센서로부터 입력되는 차량정보에 따라 처리하도록 구비되는 ECU(20);

상기 ECU(20)의 제어로 선택적으로 작동되며 각각의 고유기능인 가속, 변속, 조향, 제동 등을 수행하도록 되는 제반장치와 연결되어 작동하도록 각각 구비되는 액튜에이터(A1∼A4);

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 운전제어장치를 제공한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 구성을 살펴보면, 도 1은 본 발명의 적용부로서 차량의 운전석에 있는 인스트러먼트 패널부 예시도이며, 도 2는 조종간(10)만을 확대 도시한 예시도이다.

도시한 바와 같이 본 발명은 운전석에는 종래와 같이 발로 조작하는 페달이 없으며, 대신 조종간(10)에 페달을 대신하여 가속, 변속, 제동, 조향 등의 각 제반장치를 작동하도록 하는 각각의 스위치가 구비된다.

조종간(10)은 에어백(AB)을 구비하고 있으며 좌우로 약간만의 유동이 가능하도록 유격을 가지고 있으며, 이는 조향방향을 선택하기 위한 것이다. 이러한 조종간의 양 손잡이(11)는 좌우 동형으로서, 이에 장착된 각종 스위치도 좌우 동형으로 2 개씩을 구비하지만 설명의 편의를 위하여 각각의 번호를 부여하지 않는다.

스위치에는 차량의 가속을 수행하는 가속스위치(12), 제동을 수행하는 제동스위치(13), 조향을 수행하는 조향스위치(14), 차량의 전진모드를 선택하는 전진선택스위치(18), 차량의 후진모드를 선택하는 후진선택스위치(15)가 구비되어 차량의 제어부인 ECU(Electronic Control Unit)에 연결 구성되며, 이러한 각 스위치는 한정하지 않으나 압력센서를 이용한 스위치를 적용함이 바람직하다. 도면에서 미설명부호 '16'은 조종간의 좌우 유격 이동에 따라 조향방향을 감지하는 조향방향위스위치이다.

도 3은 본 발명의 구성을 블록으로 나타낸 예시도로서, 좌우로 각각 2 개씩 구비된 조향스위치(14), 제동스위치(13), 가속스위치(12), 그리고 전진선택스위치(18) 및 후진선택스위치(15) 등이 ECU(20)에 연결 구성된 것을 나타내었으며, 조향방향위스위치(16)는 2 개의 접점을 구비하여 조종간(10)의 유격에 따라 좌우 중 한 방향을 선택하면 하나의 접점이 접속되도록 구성된다.

그리고 상기 ECU(20)로부터 각 액튜에이터(A1∼A4) 및 각 장치, 즉 가속장치(30), 변속장치(40), 조향장치(50), 제동장치(60)가 연결된 구성이다. 상기 ECU(20)에는 현 차량의 각종 센서로부터 ECU(20)로 입력되는 정보를 표시하도록 하는 계기판의 표시부(D)와, 차량의 운행상황을 시간대별로 기록되는 기록부(R)가 연결 구성된다.

ECU(20)와 연결된 설명부호 'P'는 입력정보수록부로서, 차량의 한정된 코스의 운행정보가 입력되는 것이며 이를 선택 작동시키는 작동스위치(19)가 구비된다.

또한 특별하게 도시하지 않았으나 언급한 바와 같이 상기 ECU(20)에는 차량의 각종 정보, 즉 엔진오일, RPM, 차속, 조향에 따른 정보 등을 제공하는 센서가 연결 구비됨은 물론이다.

이와 같은 본 발명에 있어서 각 장치와의 연결구성을 개별적으로 예시하여 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명의 가속 및 변속장치 연결에 따른 구성예시도로서, 엔진(E)에 연결된 액튜에이터(A1)와 변속기(T)에 연결된 2개의 액튜에이터(A2)를 구비한다.

상기 액튜에이터(A1)는 종래차량에서 운전자가 액셀러레이터페달을 발로 밟는 것과 같은 동작을 수행하도록 하는 것이다. 즉 예컨대 가솔린엔진의 경우 기화기의 드로틀밸브가 개폐되는 작동 등을 수행하도록 하는 것이며, 또한 변속기(T)에 연결된 액튜에이터(A2) 중 하나는 종래차량에서 운전자가 클러치를 밟는 것과 동일한 기능, 즉 유압식의 경우 클러치마스터실린더의 작동을 수행하며 다른 하나는 변속기 시프트레버(셀렉트레버)를 작동하는 것과 동일한 기능을 하도록 하는 것이다.

도면에서 미설명부호 'M1'은 추진축, 'M2'는 구동축이며, 'W'는 바퀴, 'S1', 'S2', 'S3' 는 각각 ECU(20)로 연결되는 RPM감지센서, 차속감지센서, 구동축속도감지센서를 나타낸다.

도 5는 본 발명의 조향장치 연결에 따른 구성예시도로서, 조종간(10)에 설치된 조향스위치(14)에 ECU(20) 및 액튜에이터(A3)가 구비된 것이다. 이러한 액튜에이터(A3)는 조향장치(50)의 조향기어부(51)를 작동할 수 있도록 연결 구비되는 것이며 상기 조향기어부(51)의 작동으로 별도 표기하지 않았으나 조향장치의 피트먼암, 릴레이로드, 타이로드, 너클암, 바퀴에 이르는 동력의 전달이 이루어지게 된다.

즉, 상기 액튜에이터(A3)는 종래 차량에서 운전자가 스티어링휠을 회전시키는 것과 같은 동작을 수행하도록 구성된 것으로 ECU(20)의 신호에 따라 조향을 이룰 수 있도록 구비되는 것이다.

그리고 상기 조종간(10)은 회전되지 않고 방향의 설정을 위한 미세한 작동범위만을 가지며 조향스위치(14)의 가압량에 따라 변환되는 계기판의 조향방향표시부(17)를 구비함으로써 운전자가 이를 인지하여 조향을 수행하게 설정된다. 도면에서 미설명부호 'S4'는 조향방향감지센서로서 별도 연결도시하지 않았으나 감지신호가 ECU(20)에 입력되도록 연결 구성된다.

도 7은 본 발명의 제동장치 연결에 따른 구성예시도로서, 제동장치(60)의 마스터실린더(61)에 액튜에이터(A4)가 연결된 구성이며, 이 액튜에이터(A4) 역시 종래 차량에서 운전자가 브레이크페달을 밟는 것과 동일한 동작, 즉 제동장치의 마스터실린더(61)를 작동시키는 동작을 수행하도록 하는 것이다.

한편 이상의 도 4, 도 5, 도 7에 나타낸 본 발명의 장치는 계기판에 각각의 작동상태를 나타내도록 디스플레이 되는 표시램프 등이 구비되도록 함이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 구성은 가속, 변속, 조향, 제동 등을 조종간(10)의 손잡이(11)에 형성한 각 스위치(12)(13)(14)(15)를 이용하여 수행하게 되므로 작동이 매우 편리하게 되는 것이며, 한편 본 발명에서 각 장치의 각 액튜에이터(A1∼A4) 구성에 있어서는 유압 등을 이용한 일반적인 액튜에이터의 적용이므로 상세한 설명을 생략하였다.

이상과 같은 구성의 본 발명의 작동을 첨부도면을 참고로 살펴보면 다음과 같다.

운전자가 차량을 주행하기 위하여 키를 넣어 전원이 연결되면 각종 차량의 센서로부터의 정보가 ECU(20)에서 점검되어 계기판에 디스플레이되도록 한다. 이같은 시각적 디스플레이 뿐 아니라 본 발명의 계기판에서는 경보음을 내게 구성할 수도 있는 바, 이러한 구성은 일반적인 것이므로 상세히 부가 설명하지 않는다.

그리고 운전자가 가속스위치(12)를 작동시키면 이러한 신호는 도 4에 나타낸 바와 같이 ECU(20)로 전달되고, ECU(20)에서는 여러 센서의 정보를 감안하여 작동의 안전성이 확보될 때, 이에 따라 종래의 액셀러레이터페달을 밟는 것과 같은 작동을 하는 액튜에이터(A1)를 작동시킨다. 즉 상기 액튜에이터(A1)는 기화기의 드로틀밸브의 개폐작동 등을 수행하게됨으로써 차량의 가속을 수행하게 되는 것이다.

또한 변속을 위한 액튜에이터(A2)를 작동시키게 되는 바, 상기 가속스위치(12)의 신호에 따라 작동된 엔진 가속시스템 후에 ECU(20)에 입력 처리된 차량속도의 증감, RPM의 변화, 가속스위치(12), 제동스위치(13) 등의 입력정보에 따라 작동되는 것이다.

이러한 액튜에이터(A2)의 작동은 종래 차량에서 변속기 조작과 클러치페달 조작과 같은 동작을 수행하게 되어 속도에 따른 변속이 이루어지게 되는 것이다.

그리고 운전자가 차량의 방향을 전환하고자 할 때에 조종간(10)을 가고자 하는 방향으로 살짝 틀면 조향방향위스위치(16)에서 좌우 중 한 방향이 설정되어 이러한 정보가 ECU(20)에 입력된다. 그리고 조향스위치(14)를 작동시키면 상기 ECU(20)는 차량의 각종 정보를 참고로 적당한 제어신호를 보내 액튜에이터(A3)를 작동시키게 된다. 이 때 계기판에는 도 6에 나타낸 바와 같은 조향방향표시부(17)에 조향방향위정보와 조향각변환정보가 표시되며, 운전자가 조향스위치(14)를 누르는 가압량에 따라 차량의 조향각도가 표시되게 된다.

즉 조향각도는 도 3에 나타낸 바와 같은 조향방향표시부(17)를 통해 운전자가 인지하여 이에 따라 적정한 조향스위치의 가압을 수행하게 되며, ECU(20)의 제어로 액튜에이터(A3)는 조향기어부(51)를 구동시켜 운전자가 원하는 소정범위의 조향을 수행하게 된다.

제동에 있어서는 도 7에 나타낸 바와 같이, 운전자가 주행 중 제동스위치(13)를 작동시키면 이러한 상황이 ECU(20)에 입력되고 역시 휠속도감지센서(S5)로부터의 휠속도 등 차량의 각종정보를 감안하여 액튜에이터(A4)를 작동시킨다. 상기 액튜에이터(A4)는 유압식 제동시스템이 적용된 차량의 경우 마스터실린더(61)를 작동시키게 되고 이하 제동과정은 일반 차량의 수행과 같다.

만일 운전자가 상기 제동스위치(13)와 가속스위치(12)를 동시에 눌러 작동했을 경우에는 제동스위치(13)가 우선 작동하도록 ECU(20)에 설정함이 바람직하다.

또한 운전자가 차량을 후진을 수행하고자 할 때 후진선택스위치(15)를 선택하면 ECU(20)에서는 변속을 수행하는 액튜에이터(A2)에 이러한 신호를 보내어 후진기어로 설정되게 함으로써 실행되며, 다시 전진모드로 전환할 때는 전진모드스위치(18)를 선택하면 된다.

한편 도 3에 도시된 입력정보수록부(P)에는 차량의 한정된 운행정보, 예컨대 자택의 주차 등에 따른 차량의 반복되는 주행코스 정보를 입력시켜 놓을 수 있도록 하는 것으로, 운전자가 작동스위치(19)를 작동하면 ECU(20)에서 각 액튜에이터(A1 ∼ A4)를 작동시켜 차량이 정해진 코스를 자동으로 주행되도록 할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 운전자가 발을 이용하지 않고 조종간(10)의 손잡이(11)에 구비된 각 스위치를 이용하여 가속, 조향, 감속, 제동 등을 수행할 수 있게 되는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 조종간에 설치한 스위치를 간단하게 조작하여 대부분의 차량운전에 따른 작동을 수행하게 되므로 운전이 매우 편리하게 되고, 발보다 빠른 손의 신속한 대응으로 사고율을 저감시키게 되는 효과가 있으며, 장애인에게도 폭넓게 이용될 수 있는 효과가 있다. 한편 본 발명은 자동차를 예시하여 설명하였으나 이는 중장비, 선박 등 다양하게 적용할 수 있음은 물론이다.

Claims (2)

1. 차량의 가속을 수행하는 가속스위치(12)와 제동을 수행하는 제동스위치(13), 차량의 조향을 수행하는 조향스위치(14)와 조향방향을 선택하는 조향방향위스위치(16), 차량의 전진주행모드를 선택하는 전진선택스위치(18) 및 차량의 후진주행모드를 선택하는 후진선택스위치(15)등 차량의 운행에 따른 각 기능의 스위치가 구비된 조종간(10);

   상기 각 스위치의 입력신호를 받아 차량의 각 센서로부터 입력되는 차량정보에 따라 처리하도록 구비되는 ECU(20);

   상기 ECU(20)의 제어로 선택적으로 작동되며 각각의 고유기능인 가속, 변속, 조향, 제동 등을 수행하도록 되는 제반장치와 연결되어 작동하도록 각각 구비되는 액튜에이터(A1∼A4);

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 운전제어장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 ECU(20)에는 차량의 한정된 코스의 운행정보가 입력되는 입력정보수록부(P) 및 이를 선택 작동시키는 작동스위치(19)가 구비된 것을 특징으로 하는 차량의 운전제어장치.