KR101116328B1 - 유아동용 전동차의 조향장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조향축과 핸들축 간의 연결 구조를 생략함으로써 유아의 조향에 따른 어려움이 해소될 수 있도록 함과 더불어 조향축의 파손에 따른 작동 불능의 문제점이 방지될 수 있도록 하며, 차량의 속도에 따른 조향모터의 속도 조정이 가능하도록 하여 더욱 원활하면서도 안정적인 조향이 이루어질 수 있는 새로운 형태의 유아동용 전동차에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 차체에 좌우 회전 가능하게 설치되는 핸들축 및 이 핸들축의 상단에 구비되면서 탑승자에 의해 조작되는 핸들을 가지는 핸들부; 상기 핸들의 조작에 따른 핸들축의 회전 속도 및 회전 변위를 센싱하여 그 센싱값을 제공하는 핸들 위치 센서부; 상기 핸들축과는 별개로 구성되며, 양 끝단이 두 조향바퀴에 결합된 상태로 좌우 수평 이동되도록 설치되면서 상기 두 조향바퀴를 조향하는 조향축; 상기 두 조향바퀴의 조향을 위해 조향축이 좌우 이동되도록 구동력을 제공하는 조향모터; 일단은 상기 조향모터에 결합되고, 타단은 상기 조향축에 회전 가능하게 연결되어 상기 조향모터의 구동력으로 조향축을 수평 이동시키는 연결로드; 그리고, 상기 핸들 위치 센서부로부터 센싱값을 제공받아 이 센싱값을 토대로 상기 조향모터의 구동속도 및 정역회전을 제어함과 더불어 구동바퀴의 구동을 위한 구동모터의 동작을 제어하도록 구성된 제어부:를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

유아동용 전동차의 조향장치 및 그 제어방법{vehicle steering system for children and operating method thereof}

본 발명은 유아동용 전동차에 관한 것으로써, 더욱 구체적으로는 조향축과 핸들축 간의 연결 구조를 생략함으로써 유아의 조향에 따른 어려움이 해소될 수 있도록 함과 더불어 조향축의 파손에 따른 작동 불능의 문제점이 방지될 수 있도록 하며, 차량의 속도에 따른 조향모터의 속도 조정이 가능하도록 하여 더욱 원활하면서도 안정적인 조향이 이루어질 수 있는 새로운 형태의 유아동용 전동차에 관한 것이다.

일반적으로 유아동용 전동차는 배터리와 모터를 통해 구동되고, 유아동이 직접 핸들을 조작하면서 운전할 수 있는 완구의 일종이다.

물론, 상기한 유아동용 전동차는 무선조종장치가 추가로 구비됨으로써 보호자가 무선조종을 통해서도 전동차의 운행을 제어할 수 있도록 하여 운전 조작이 미숙한 유아동의 안전이 확보될 수 있도록 하고 있다.

그러나, 종래의 유아동용 전동차는 그 탑승 대상이 근력이 부족한 유아동임을 고려할 때 핸들의 조향에 따른 바퀴의 방향 전환이 힘들 수밖에 없었던 문제점이 있었다.

특히, 무선조종장치가 구비되는 유아동용 전동차의 경우 보호자에 의한 조향 제어를 위해 조향축에 조향모터가 추가로 구비된다. 즉, 상기 무선조종장치를 통한 조향 제어가 발생될 경우 상기 조향모터를 구동시킴으로써 조향이 이루어지도록 제어되는 것이다. 하지만, 상기한 조향모터는 수동조작시 핸들축의 회전에는 저항으로 작용됨으로써 상기 유아동에 의한 수동조작시의 핸들 조향이 더욱 어려울 수밖에 없다는 문제점을 가진다.

이와 함께, 종래의 유아동용 전동차는 유아동이 핸들을 과도하게 회전시킨다거나 혹은, 무선조종장치를 이용하여 조향하는 방향과 반대의 방향으로 핸들을 회전(혹은, 조향이 이루어지지 않도록 핸들을 파지한 상태를 유지) 하게 될 경우 상기 핸들축과 조향축 간의 연결 부위에 대한 파손이 발생될 수 있을 뿐 아니라 조향모터의 파손이나 과부하로 인한 화재의 발생 위험이 있다는 단점을 가진다.

또한, 전술한 종래의 유아동용 전동차는 무선조종기 신호의 장단으로 조향모터를 회전시키도록 구성됨에 따라 차량의 좌우 회전후 조향바퀴의 직진 정렬시 바퀴가 정확히 직진을 향하도록 정렬하기가 힘들어 무선조종시에는 차량이 지그재그식으로 운행되는 문제점이 있었다.

또한, 전술한 종래의 유아동용 전동차는 바퀴를 전후 구동시키는 구동모터와 바퀴의 조향 방향을 좌우로 조향시키도록 구동되는 조향모터 간이 그 제어에 있어서 서로 아무런 연관 관계를 갖지 않는다. 이에 따라 전동차의 고속 주행임에도 불구하고 조향이 빨리 진행되어 사고의 위험이 발생될 뿐 아니라 전동차의 저속 주행임에도 불구하고 조향이 느리게 진행되어 조향 반경이 클 수밖에 없다는 문제점을 가진다.

뿐만 아니라, 상기한 구동모터는 두 후방측 바퀴에 각각 개별적으로 제공되어 구동력이 우수하다는 장점을 갖지만 조향시 두 구동모터 모두가 동일한 속도로 구동되기 때문에 회전반경이 클 수밖에 없다는 단점을 가진다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술에 따른 유아동용 전동차의 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 목적은 유아동의 과도한 핸들 조작에도 상관없이 정확한 조향이 이루어질 수 있도록 함과 더불어 핸들축 혹은, 조향축의 파손이나 조향모터의 손상이 방지될 수 있도록 하고, 전동차의 속도에 따라 조향 속도가 달리 이루어질 수 있도록 하여 더욱 안정적인 조향이 가능하며, 조향 방향에 따른 구동모터의 구동 제어를 통해 원활한 조향이 가능하도록 한 새로운 형태의 유아동용 전동차의 조향장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유아동용 전동차의 조향장치는 차체에 좌우 회전 가능하게 설치되는 핸들축 및 이 핸들축의 상단에 구비되면서 탑승자에 의해 조작되는 핸들을 가지는 핸들부; 상기 핸들의 조작에 따른 핸들축의 회전 속도 및 회전 변위를 센싱하여 그 센싱값을 제공하는 핸들 위치 센서부; 상기 핸들축과는 별개로 구성되며, 양 끝단이 두 조향바퀴에 결합된 상태로 좌우 수평 이동 가능하게 설치되면서 상기 두 조향바퀴를 조향하는 조향축; 상기 두 조향바퀴의 조향을 위해 조향축이 좌우 이동되도록 구동력을 제공하는 조향모터; 일단은 상기 조향모터에 결합되고, 타단은 상기 조향축에 회전 가능하게 연결되어 상기 조향모터의 구동력으로 조향축을 수평 이동시키는 연결로드; 그리고, 상기 핸들 위치 센서부로부터 센싱값을 제공받아 이 센싱값을 토대로 상기 조향모터의 구동속도 및 정역회전을 제어함과 더불어 구동바퀴의 구동을 위한 구동모터의 동작을 제어하도록 구성된 제어부:를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

여기서, 상기 핸들 위치 센서부는 차체에 설치되면서 상기 핸들축이 관통되는 링 형상으로 형성되며, 상기 센서 뭉치의 내주면에는 그 원주 방향을 따라 복수의 위치 감지센서가 설치된 센서 뭉치와, 상기 핸들축의 둘레면 중 상기 센서 뭉치를 관통하는 부위에 설치되면서 상기 각 위치 감지센서에 의해 위치가 감지되는 감지부재를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 조향축의 인접 부위에 설치되면서 상기 조향축의 좌우 이동에 따른 위치 변화를 검출하여 제어부로 제공하는 복수의 위치 감지센서와, 상기 연결로드 중 상기 조향축과의 결합이 이루어지는 부위에는 상기 연결로드의 위치 검출을 위한 감지부재를 포함하는 조향축 위치 센서부가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 핸들축에는 상기 핸들에 대한 회전력의 해제시 상기 핸들축이 최초의 설정된 위치로 복귀되도록 하는 복원부재가 더 구비됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동모터는 두 개로 제공되어 두 구동바퀴에 각각 축결합된 상태로 상기 제어부의 제어를 받아 서로 동일한 속도로 혹은, 서로 상이한 속도로 구동될 수 있도록 구성됨을 특징으로 한다.

그리고, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유아동용 전동차의 조향 제어방법은 핸들 위치 센서부로부터 핸들축의 회전방향과 회전속도 및 회전변위에 대한 센싱값과, 전동차의 주행속도 대한 정보와, 무선조종장치로부터의 제어신호를 제공받아 지속적으로 확인하는 센싱단계; 상기 전동차의 주행속도와, 핸들 위치 센서부로부터 수신된 센싱값 혹은, 무선조종장치로부터의 제어신호를 기초로 한 조향모터의 구동속도와 회전수 및 회전방향을 결정하는 결정단계; 그리고, 상기 결정된 구동속도와 회전수 및 회전방향에 따라 조향모터의 동작을 제어하는 제어단계:를 포함하여 진행됨을 특징으로 한다.

여기서, 상기 결정단계에서 결정되는 조향모터의 구동속도는 상기 전동차의 주행속도를 우선적으로 고려하여 결정됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 센싱단계를 통해 확인된 핸들축의 회전방향과 회전속도 및 회전변위에 대한 센싱값을 토대로 두 구동바퀴를 구동하는 두 구동모터의 구동속도를 제어하는 구동모터 제어단계가 더 포함되어 진행됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동모터 제어단계는 상기 조향모터의 회전방향에 따라 두 구동모터 간의 구동속도가 서로 달리 이루어지도록 제어됨을 특징으로 한다.

이상에서와 같은 본 발명에 따른 유아동용 전동차의 조향장치 및 그 제어방법은 핸들축과 조향축이 서로 분리된 상태이기 때문에 유아동에 의한 조향이 쉽게 이루어질 수 있다는 효과를 가진다.

특히, 상기한 효과로 인해 과도한 핸들 조작에 의한 핸들축과 조향축 간의 연결 부위가 파손되는 종래의 문제점이 완전히 방지될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 유아동용 전동차의 조향장치 및 그 제어방법은 전동차의 주행속도에 따라 조향 변위가 달리 제어됨에 따라 안정적인 조향이 가능하며, 유아동의 안전 사고를 미연에 방지할 수 있게 된 효과를 가진다.

뿐만 아니라, 전동차의 조향 방향에 따라 두 구동모터의 구동이 달리 제어될 수 있도록 함으로써 더욱 원활한 조향이 이루어질 수 있게 된 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유아동용 전동차의 내부 구조를 설명하기 위해 나타낸 개략적인 구성도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유아동용 전동차의 조향장치 중 핸들부의 구조를 설명하기 위해 나타낸 개략적인 상태도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유아동용 전동차의 조향장치에 대한 최초 상태의 핸들 위치 센서부를 설명하기 위해 나타낸 구성도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유아동용 전동차의 조향장치에 대한 동작 상태를 설명하기 위해 나타낸 개략적인 구성도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유아동용 전동차의 조향장치에 대한 동작 상태의 핸들 위치 센서부를 설명하기 위해 나타낸 구성도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유아동용 전동차의 조향장치에 대한 조향 제어 중 핸들의 회전속도에 따른 조향모터의 속도 변화를 설명하기 위해 나타낸 그래프
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유아동용 전동차의 조향장치에 대한 조향 제어 중 전동차의 주행속도에 따른 조향모터의 속도 변화를 설명하기 위해 나타낸 그래프
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유아동용 전동차의 조향장치에 대한 조향 제어 중 조향 변위에 따른 두 구동모터의 회전수 변화를 설명하기 위해 나타낸 그래프
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유아동용 전동차의 조향장치에 대한 조향 제어 중 무선조종장치의 제어신호 입력 시간에 따른 조향모터의 제어 관계에 대한 일 예를 설명하기 위해 나타낸 표

이하, 본 발명의 유아동용 전동차의 조향장치 및 그 제어방법에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한다.

설명에 앞서, 본 발명에 따른 유아동용 전동차는 한 쌍의 조향바퀴(11,12)와 한 쌍의 구동바퀴(13,14)가 구름 가능하게 설치되는 차체(10)와, 이 차체(10)에 구비되면서 상기 조향바퀴(11,12)를 조향하는 조향장치 및 상기 구동바퀴(13,14)를 구동하는 구동모터(21,22)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 한 쌍의 조향바퀴(11,12)는 상기 차체(10)의 전방 양측에 각각 구름 가능하게 설치되고, 상기 한 쌍의 구동바퀴(13,14)는 상기 차체(10)의 후방 양측에 각각 구름 가능하게 설치된다.

이러한 유아동용 전동차 중 본 발명의 실시예에 따른 조향장치는 크게 핸들부(100)와, 핸들 위치 센서부(200)와, 조향축(300)과, 조향모터(400)와, 연결로드(500) 및 제어부(600)를 포함하여 구성되며, 특히 상기 조향축(300)은 핸들부(100)의 핸들축(110)과는 어떠한 연결 구조가 없이 별개로 구성되면서 제어부(600)에 의한 동작 제어를 받도록 구성됨을 그 특징으로 한다.

이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 핸들부(100)는 조향의 수동 조작을 위해 차체(10)에 제공되는 일련의 구성이다.

이러한 핸들부(100)는 첨부된 도 2와 같이 핸들축(110)과 핸들(120)을 포함하여 구성되며, 상기 핸들축(110)은 상기 차체(10)에 좌우 회전 가능하게 설치되며, 상기 핸들(120)은 상기 핸들축(110)의 상단에 설치되면서 탑승자에 의한 조작이 이루어지도록 구성된다.

특히, 상기 핸들축(110)에는 상기 핸들(120)에 대한 회전력의 해제시 상기 핸들축(110)이 최초의 설정된 위치(정위치)로 복귀되도록 하는 복원부재(130)가 더 구비된다. 이때, 상기 복원부재(130)는 다양하게 이루어질 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 도시된 바와 같이 상기한 복원부재(130)가 코일 스프링으로 형성됨을 그 예로 한다.

다음으로, 상기 핸들 위치 센서부(200)는 전술된 핸들(120)의 조작에 따른 핸들축(110)의 회전 속도 및 회전 변위를 센싱하는 일련의 구성이다.

상기한 핸들 위치 센서부(200)는 첨부된 도 2 내지 도 4와 같이 센서 뭉치(210) 및 감지부재(220)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 센서 뭉치(210)는 상기 차체(10)에 고정 설치되면서 상기 핸들축(110)이 관통되는 링 형상으로 형성되며, 상기 센서 뭉치(210)에는 그 원주 방향을 따라 복수의 위치 감지센서(211)가 설치된다.

이와 함께, 상기 감지부재(220)는 상기 각 위치 감지센서(211)에 의해 위치가 감지될 수 있도록 하는 일련의 구성으로써, 예컨대, 마그네트나 홀센서 등이 될 수 있으며, 상기 핸들축(110)의 둘레면 중 상기 센서 뭉치(210)를 관통하는 부위에 설치된다.

즉, 상기와 같은 핸들 위치 센서부(200)는 핸들(120)의 조작에 따른 핸들축(110)의 회전시 이 핸들축(110)의 회전에 따른 감지부재(220)의 이동 속도 및 위치를 토대로 상기 핸들축의 변위 및 회전 속도를 감지하여 후술될 제어부로 제공하는 역할을 수행하게 된다. 이때, 상기 감지부재(220)의 이동 속도에 대한 확인은 상기 감지부재(220)가 각 위치 감지센서(211)들을 순차적으로 지나가는 시간(간격)을 측정함으로써 가능하다.

다음으로, 상기 조향축(300)은 두 조향바퀴(11,12)를 선택적으로 조향하는 일련의 구성이다.

상기한 바와 같은 조향축(300)은 그의 양 끝단이 상기 두 조향바퀴(11,12)와 각각 링크(310,320)로 결합된 상태로 상기 차체(10) 내에서 좌우 수평 이동 가능하게 설치된다.

다음으로, 상기 조향모터(400)는 상기 두 조향바퀴(11,12)의 조향을 위해 조향축(300)이 좌우 이동되도록 구동력을 제공하는 일련의 구성이고, 상기 연결로드(500)는 상기 조향모터(400)의 구동력을 상기 조향축(300)으로 제공하여 상기 조향축(300)이 수평 이동될 수 있도록 하는 일련의 구성이다.

이때, 상기 조향모터(400)는 정역 회전이 가능한 모터로 구성되며, 차체(10) 내에 설치됨과 더불어 감속기(도시는 생략됨)가 포함되어 구성된다.

이와 함께, 상기 연결로드(500)는 일단이 상기 감속기와 연결된 상태로써 상기 조향모터(400)로부터 구동력을 제공받도록 구성됨과 더불어 타단은 상기 조향축(300)의 중앙측 부위에 회전 가능하게 연결된다.

이때, 상기 조향축(300)은 수평 이동을 수행하는 반면 상기 연결로드(500)는 원운동을 수행함을 고려할 때 상기 연결로드(500)와 상기 조향축(300) 간의 연결부위가 고정된 상태라면 상기 조향축(300)의 수평 이동이 원활히 이루어지지 못한다. 따라서, 상기 연결로드(500)의 끝단인 상기 조향축(300)과의 연결이 이루어지는 부위에는 상기 연결로드(500)의 축 방향을 따라 장공(510)을 형성하여 상기 연결로드(500)와 조향축(300) 간을 결합하는 핀(520)이 유동 가능하게 구성함이 바람직하다.

다음으로, 상기 제어부(600)는 상기 조향모터(400) 및 구동모터(21,22)의 동작을 제어하는 일련의 구성이다.

상기한 제어부(600)는 상기 핸들 위치 센서부(200)로부터 센싱값을 제공받아, 이 센싱값을 토대로 상기 조향모터(200)의 구동속도 및 정역회전을 제어함과 더불어 구동바퀴(13,14)를 구동하는 구동모터(21,22)의 동작을 제어하도록 구성된다.

만일, 유아동용 전동차에 무선조종장치가 추가로 제공될 경우 상기 제어부(600)는 상기 무선조종장치로부터의 제공받는 제어신호를 토대로 조향모터(400)의 구동속도 및 정역회전을 제어함과 더불어 구동바퀴(13,14)를 구동하는 구동모터(21,22)의 동작을 제어하게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 조향축(300)과 상기 연결로드(500) 간의 연결 부위에 조향축 위치 센서부(700)가 더 포함되어 구성됨을 추가로 제시한다.

상기한 조향축 위치 센서부(700)는 상기 조향축(300)의 이동 변위를 정확히 제어하기 위한 일련의 구성으로써, 상기 조향축(300)의 정확한 위치 센싱을 통한 정확한 조향 제어가 이루어질 수 있도록 하게 된다.

이와 같은 조향축 위치 센서부(700)는 복수의 위치 감지센서(710) 및 감지부재(720)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 각 위치 감지센서(710)는 상기 조향축(300)의 인접 부위에 상기 조향축(300)의 이동 방향을 따라 각각 설치되고, 상기 감지부재(720)는 상기 연결로드(500)의 일단인 상기 조향축(300)과의 연결 부위에 구비된다.

즉, 조향모터(400)의 구동에 따라 감속기(상세 도시는 생략됨)를 통한 연결로드(500)의 회전이 이루어지면 상기 연결로드(500)의 끝단에 구비된 감지부재(720)의 위치 변동을 상기 각 위치 감지센서(710)가 센싱함으로써 현재의 조향 위치를 정확히 인지할 수 있게 되고, 이로 인해 조향모터(400)의 계속적인 구동 혹은, 구동중단에 대한 제어부(600)의 제어가 정확히 이루어질 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에서는 유아동용 전동차를 구성하는 구동모터(21,22)가 두 개로 제공되어 두 구동바퀴(13,14)에 각각 축결합된 상태로 상기 제어부(600)의 제어를 받아 서로 동일한 속도 혹은, 서로 상이한 속도로 구동될 수 있도록 구성됨을 추가로 제시한다. 이에 대한 더욱 구체적인 설명은 후술될 작용 설명을 통해 설명하도록 한다.

하기에서는, 전술된 구성을 가지는 본 발명의 실시예에 따른 유아동용 전동차의 조향장치를 이용한 조향 제어방법에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.

먼저, 탑승자가 차체(10)의 탑승석에 탑승한 상태에서 핸들(120)을 조작하게 되면 이 핸들(120)의 조작에 따른 방향으로 핸들축(110)이 회전된다. 이는, 첨부된 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같다.

이렇듯, 핸들축(110)이 회전하게 되면 핸들 위치 센서부(200)를 구성하는 각 위치 감지센서(211)는 상기 핸들축(110)에 설치된 감지부재(220)의 위치를 감지하게 되고, 이로 인해 해당 핸들축(110)이 향하는 방향에 위치된 위치 감지센서(211) 및 상기 감지부재(220)가 경유한 부위에 위치된 각 위치 감지센서(211)는 해당 감지 신호를 제어부(600)로 전달하게 된다.

그리고, 상기한 바와 같이 감지부재(220)의 위치를 감지한 각 위치 감지센서(211)로부터 센싱값을 제공받은 제어부(600)는 최종적으로 감지부재(220)를 감지한 위치 감지센서(211)로부터의 센싱 신호를 통해 해당 핸들축(110)이 회전된 각도를 알 수 있게 됨과 더불어 최초의 위치로부터 각 위치 감지센서(211)를 통과하여 최종적으로 감지부재(220)를 감지한 위치 감지센서(211)에까지 도달된 시간을 통해 회전 속도를 알 수 있게 된다.

또한, 상기한 일련의 과정이 진행되는 도중 상기 제어부(600)는 구동모터(21,22)의 구동속도를 토대로 해당 전동차의 주행속도에 대한 정보를 알 수 있게 된다.

그리고, 전술한 바와 같이 확인된 각 정보들을 기초로 하여 상기 제어부(600)는 조향모터(400)의 구동속도와 회전수 및 회전방향을 결정하게 된다.

이때, 상기 조향모터(400)의 구동속도는 상기 전동차의 주행속도에 대한 정보 및 핸들(120)(혹은, 핸들축)의 회전 속도를 토대로 결정(첨부된 도 6의 그래프 참조)되고, 상기 조향모터(400)의 회전수는 상기 핸들축(110)의 회전 변위를 토대로 결정되며, 상기 회전방향은 최종적으로 감지부재(220)의 위치를 감지한 위치 감지센서(211)의 위치를 토대로 결정된다.

특히, 상기한 바와 같은 조향모터(400)의 구동속도에 대한 결정 과정에서 상기 구동속도는 전동차의 주행속도를 우선적으로 고려하여 결정된다.

즉, 첨부된 도 7의 그래프와 같이 전동차의 주행속도가 기준으로 설정된 속도에 비해 빠를수록 상기 조향모터(400)의 구동속도는 상기 주행속도에 반비례하여 느리도록 결정되며, 전동차의 주행속도가 기준으로 설정된 속도에 비해 느릴수록 조향모터(400)의 구동속도는 상기 주행속도에 반비례하여 빠르도록 결정되는 것이다.

이는, 전동차의 주행속도가 빠름에도 불구하고 빠른 조향 제어가 이루어진다면 급격한 조향이 이루어져 탑승자의 안전 사고에 대한 위험이 발생될 수 있고, 전동차의 주행속도가 느림에도 불구하고 늦은 조향 제어가 이루어진다면 조향을 위한 시간이 느려져서 성능에 따른 불만이 야기될 수 있기 때문이다.

이후, 상기 제어부(600)는 상기와 같이 결정된 구동속도와 회전수 및 회전방향에 따라 조향모터(400)의 동작을 제어하여 조향축(300)이 이동되도록 함으로써 해당 전동차의 조향 제어가 실시간적으로 이루어질 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 전술된 일련의 과정이 진행되는 도중 핸들축(110)의 회전방향과 회전속도 및 회전변위에 대한 센싱값을 토대로 두 구동바퀴(13,14)를 구동하는 두 구동모터(21,22)의 구동속도도 함께 제어될 수 있도록 함을 추가로 제시한다.

이러한 제어는 조향모터(400)의 회전방향에 따라 두 구동모터(21,22) 간의 구동속도가 서로 달리 이루어지게 제어함으로써 조향 반경을 최소화함과 더불어 더욱 원활한 조향이 이루어질 수 있도록 한 것이다.

즉, 첨부된 도 8의 그래프와 같이 전동차를 좌측으로 조향하는 조작이 발생될 경우 이 조향 방향을 확인한 제어부(600)는 좌측 구동바퀴(13)를 구동하는 구동모터(21)의 속도는 직진일 때를 기준으로 설정된 구동모터(21)의 속도에 비해 감소시키는 반면, 우측 구동바퀴(14)를 구동하는 구동모터(22)의 속도는 직진일 때를 기준으로 설정된 구동모터(22)의 속도에 비해 증가시킴으로써 조향 성능을 더욱 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

또한, 전술된 본 발명의 실시예에 따른 유아동용 전동차의 조향장치 및 조향 제어방법에 대한 기술적 특징은 유아동이 직접 조작하는 수동 조작 방식의 유아동용 전동차에만 적용될 수 있는 것은 아니다.

즉, 무선조종장치가 구비된 유아동용 전동차의 경우에도 그 적용이 가능한 것이다.

이의 경우, 제어부(600)는 무선조종장치로부터의 제어신호를 제공받아 지속적으로 확인하고, 이 제어신호가 발생될 경우 해당 제어신호에 따른 전동차의 구동 제어를 수행하면서 해당 전동차의 주행속도 및 조향축 위치 센서부(700)를 통해 제공받는 센싱 신호를 기초로 한 조향모터(400)의 구동속도와 회전수 및 회전방향을 결정하며, 이후, 상기 결정된 구동속도와 회전수 및 회전방향에 따라 조향모터(400)의 동작을 제어하면 된다.

특히, 이러한 무선조종장치로부터의 제어신호를 제공받을 경우에는 첨부된 도 9의 표와 같이 상기 무선조종장치로부터 제공받는 제어신호가 조향을 위한 신호라면 해당 신호의 입력 시간이 길면 길수록 조향 각도가 더욱 커질 수 있도록 조향모터(400)의 회전수가 결정됨이 바람직하다.

즉, 조향을 위한 제어신호의 입력시간이 길다는 것은 조향을 위한 조작이 연속적으로 이루어지고 있다는 의미이며, 이는 급격한 조향을 원한다는 의미로 판단될 수 있기 때문에 제어신호의 입력시간이 길수록 조향 각도가 더욱 커질 수 있도록 하고, 반대로 조향을 위한 제어신호의 입력시간이 짧다면 미세한 조향을 원한다는 의미로 판단하여 조향 각도가 상대적으로 작게 이루어질 수 있게 제어하는 것이다.

물론, 상기한 무선조종장치가 차체에 구비되는 핸들부(100)와 동일한 형태로 구성된다면 전술된 실시예에서의 핸들부(100) 조작에 따른 조향축(300)의 이동 제어 과정과 동일하게 제어됨이 바람직하다.

결국, 전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 유아동용 전동차의 조향장치는 핸들축(110)과 조향축(300)이 서로 분리된 상태이기 때문에 유아동에 의한 조향이 쉽게 이루어질 수 있게 되고, 과도한 핸들 조작에 의한 핸들축(110)과 조향축(300) 간의 연결 부위가 파손되는 종래의 문제점이 완전히 방지될 수 있다는 장점을 가진다.

특히, 전동차의 주행속도에 따라 조향 변위가 달리 제어될 수 있도록 함과 더불어 전동차의 조향 방향에 따라 두 구동모터(21,22)의 구동이 달리 제어될 수 있도록 함으로써 안정적이면서도 원활한 조향이 이루어질 수 있다는 장점을 가진다.

10. 차체 11,12. 조향바퀴
13,14. 구동바퀴 21,22. 구동모터
100. 핸들부 110. 핸들축
120. 핸들 130. 복원부재
200. 핸들 위치 센서부 210. 센서 뭉치
211. 위치 감지센서 220. 감지부재
300. 조향축 310,320. 링크
400. 조향모터 500. 연결로드
510. 장공 520. 핀
600. 제어부 700. 조향축 위치 센서부
710. 위치 감지센서 720. 감지부재

Claims (10)

1. 차체에 좌우 회전 가능하게 설치되는 핸들축 및 이 핸들축의 상단에 구비되면서 탑승자에 의해 조작되는 핸들을 가지는 핸들부;
   상기 핸들의 조작에 따른 핸들축의 회전 속도 및 회전 변위를 센싱하여 그 센싱값을 제공하는 핸들 위치 센서부;
   상기 핸들축과는 별개로 구성되며, 양 끝단이 두 조향바퀴에 결합된 상태로 좌우 수평 이동 가능하게 설치되면서 상기 두 조향바퀴를 조향하는 조향축;
   상기 두 조향바퀴의 조향을 위해 조향축이 좌우 이동되도록 구동력을 제공하는 조향모터;
   일단은 상기 조향모터에 결합되고, 타단은 상기 조향축에 회전 가능하게 연결되어 상기 조향모터의 구동력으로 조향축을 수평 이동시키는 연결로드; 그리고,
   상기 핸들 위치 센서부로부터 센싱값을 제공받아 이 센싱값을 토대로 상기 조향모터의 구동속도 및 정역회전을 제어함과 더불어 구동바퀴의 구동을 위한 구동모터의 동작을 제어하도록 구성된 제어부:를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유아동용 전동차의 조향장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 핸들 위치 센서부는
   차체에 설치되면서 상기 핸들축이 관통되는 링 형상으로 형성되며, 상기 센서 뭉치의 내주면에는 그 원주 방향을 따라 복수의 위치 감지센서가 설치된 센서 뭉치와,
   상기 핸들축의 둘레면 중 상기 센서 뭉치를 관통하는 부위에 설치되면서 상기 각 위치 감지센서에 의해 위치가 감지되는 감지부재를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 유아동용 전동차의 조향장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 조향축의 인접 부위에 설치되면서 상기 조향축의 좌우 이동에 따른 위치 변화를 검출하여 제어부로 제공하는 복수의 위치 감지센서와, 상기 연결로드 중 상기 조향축과의 결합이 이루어지는 부위에 설치되면서 상기 연결로드의 위치 검출을 위한 감지부재를 포함하는 조향축 위치 센서부가 더 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 유아동용 전동차의 조향장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 핸들축에는 상기 핸들에 대한 회전력의 해제시 상기 핸들축이 최초의 설정된 위치로 복귀되도록 하는 복원부재가 더 구비됨을 특징으로 하는 유아동용 전동차의 조향장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 구동모터는 두 개로 제공되어 두 구동바퀴에 각각 축결합된 상태로 상기 제어부의 제어를 받아 서로 동일한 속도로 혹은, 서로 상이한 속도로 구동될 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 유아동용 전동차의 조향장치.
6. 핸들 위치 센서부로부터 핸들축의 회전방향과 회전속도 및 회전변위에 대한 센싱값과, 전동차의 주행속도 대한 정보와, 무선조종장치로부터의 제어신호를 제공받아 지속적으로 확인하는 센싱단계;
   상기 전동차의 주행속도와, 핸들 위치 센서부로부터 수신된 센싱값 혹은, 무선조종장치로부터의 제어신호를 기초로 한 조향모터의 구동속도와 회전수 및 회전방향을 결정하는 결정단계; 그리고,
   상기 결정된 구동속도와 회전수 및 회전방향에 따라 조향모터의 동작을 제어하는 제어단계:를 포함하여 진행됨을 특징으로 하는 유아동용 전동차의 조향 제어방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 결정단계에서 결정되는 조향모터의 구동속도는 상기 전동차의 주행속도를 우선적으로 고려하여 결정됨을 특징으로 하는 유아동용 전동차의 조향 제어방법.
8. 제 6 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 센싱단계를 통해 확인된 핸들축의 회전방향과 회전속도 및 회전변위에 대한 센싱값을 토대로 두 구동바퀴를 구동하는 두 구동모터의 구동속도를 제어하는 구동모터 제어단계가 더 포함되어 진행됨을 특징으로 하는 유아동용 전동차의 조향 제어방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 구동모터 제어단계는 상기 조향모터의 회전방향에 따라 두 구동모터 간의 구동속도가 서로 달리 이루어지도록 제어됨을 특징으로 하는 유아동용 전동차의 조향 제어방법.
10. 제 6 항에 있어서,
    상기 센싱단계 중 무선조종장치로부터 제공받는 제어신호가 조향을 위한 신호일 경우 해당 신호의 입력 시간이 길면 길수록 조향 각도가 더욱 커질 수 있도록 조향모터의 회전수가 결정됨을 특징으로 하는 유아동용 전동차의 조향 제어방법.

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