KR101408522B1 - 위상각 조정 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위상각 조정 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 틸트 기능을 갖는 칼럼을 구비한 조향장치에서 칼럼과 중간축이 이루는 위상각을 조정함으로써, 불가피하게 발생할 수 있는 토크 변화량을 줄여주는 위상각 조정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

Description

위상각 조정 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ADJUSTING PHASE ANGLE}
본 발명은 위상각 조정 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 틸트 기능을 갖는 칼럼을 구비한 조향장치에서 칼럼과 중간축이 이루는 위상각을 조정함으로써, 불가피하게 발생할 수 있는 토크 변화량을 줄여주는 위상각 조정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 전동식 파워 조향장치(MDPS: Motor Driven Steering System) 등과 같은 조향장치는, 조향 휠, 이 조향 휠과 연결되는 칼럼과, 중간축(IMS: Inter Mediate Shaft)과, 칼럼 및 중간축 간의 연결을 위한 유니버설조인트(Universal Joint) 등을 포함한다. 운전자 조작에 따라 조향 휠이 회전하면, 이 회전력이 칼럼(110), 유니버설조인트(120) 및 중간축(130)을 통해 기어박스로 전달되어 조향 기능이 수행된다. 이때, 동력이 전달되는 드라이브 라인은, 통상적인 조향장치에서는 일직선상에 있지 않다. 특히, 칼럼과 중간축은, 일직선상에 놓여있지 않고 일정 각도(이하, "위상각(Phase Angle)"이라 칭함)를 가지고 비틀어져 있다.
한편, 조향장치 중에는, 일 예로서, 틸트 장치를 갖는 칼럼을 구비함으로써, 틸트 기능을 제공하는 조향장치도 있다. 여기서, 틸트 기능을 제공하는 틸트 장치는, 운전자의 틸트 레버(Tilt Lever) 조작을 통해 틸트각(Tilt Angle)을 조절하는 수동식 틸트 장치도 있고, 틸트 센서와 전자 제어 유닛의 제어를 통해 틸트 모터(Tilt Motor)를 구동시켜 틸트각을 조절하는 전동식 틸트 장치도 있다.
또 한편, 조향장치의 성능은, 조향 기능 수행시 이용되는 토크의 변화량, 즉 토크 변화량(Torque Variation)에 크게 영향을 받게 되는데, 이러한 토크 변화량은, 조향장치에서는 동력 전달 라인인 드라이브 라인(Drive Line)이 일직선이 아니므로, 피할 수 없는 한 현상이다. 또한, 조향장치의 성능에 악영향을 끼칠 수 있는 토크 변화량은, 틸트 기능을 제공하는 조향장치에서 틸트 조작이 이루어지지 않은 틸트 중립 상태일 때도 발생하지만, 틸트 조작이 위로 또는 아래로 이루어진 틸트 업(Tilt Up) 상태나 틸트 다운(Tilt Down) 상태에서는, 조향장치의 성능에 큰 영향을 끼칠 수 있는 토크 변화량은 더욱 증가하는 현상을 보이게 된다. 이와 같이, 토크 변화량이 커지게 되면, 토크값의 정확도가 떨어져서 토크값을 이용하는 조향장치의 성능이 크게 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 틸트 기능을 갖는 칼럼을 구비한 조향장치에서 칼럼과 중간축이 이루는 위상각을 조정함으로써, 불가피하게 발생할 수 있는 토크 변화량을 줄여주는 위상각 조정 방법 및 그 장치를 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 발명은, 칼럼의 틸트각을 센싱하는 틸트 센서; 상기 센싱된 틸트각에 기초하여, 상기 칼럼과 중간축이 이루는 위상각을 조정할 조정 위상각을 연산하되, 상기 센싱된 틸트각의 틸트 상태에서 측정된 토크 변화량이 기정의된 일정 범위가 되도록 하는 상기 조정 위상각을 연산하고, 상기 조정 위상각에 대한 정보를 포함하는 위상각 조정 신호를 출력하는 전자 제어 유닛; 및 상기 위상각 조정 신호에 따라, 상기 칼럼과 상기 중간축이 이루는 위상각을 상기 조정 위상각으로 조정하는 위상각 조정 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상각 조정 장치를 제공한다.
다른 측면에서, 본 발명은, 틸트 센서가 칼럼의 틸트각을 센싱하는 틸트각 센싱 단계; 전자 제어 유닛이 상기 센싱된 틸트각에 기초하여, 상기 칼럼과 중간축이 이루는 위상각을 조정할 조정 위상각을 연산하는 조정 위상각 연산 단계; 및 위상각 조정 모터의 구동을 통해, 상기 칼럼과 상기 중간축이 이루는 위상각을 상기 조정 위상각으로 조정하는 위상각 조정 단계를 포함하되, 상기 조정 위상각 연산 단계는, 상기 전자 제어 유닛이 상기 센싱된 틸트각의 틸트 상태에서 측정된 토크 변화량을 입력받아, 상기 입력받은 토크 변화량이 기 정의된 일정 범위가 되도록 하는 상기 조정 위상각을 연산하는 것을 특징으로 하는 위상각 조정 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 틸트 기능을 갖는 칼럼을 구비한 조향장치에서 칼럼과 중간축이 이루는 위상각을 조정함으로써, 불가피하게 발생할 수 있는 토크 변화량을 줄여주는 위상각 조정 방법 및 그 장치를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 틸트 기능을 제공하는 조향장치에 대한 개략적인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상각 조정 장치에 대한 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위상각 조정 장치를 적용한 조향장치를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상각 조정 방법에 대한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 틸트(Tilt) 기능을 제공하는 조향장치(100)에 대한 개략적인 예시도이다.
도 1을 참조하면, 통상의 조향장치(100)는, 조향 휠(Steering Wheel)과 연결되는 칼럼(Column, 110)과, 중간축(IMS: Inter Mediate Shaft, 130)과, 칼럼(110) 및 중간축(130) 간의 연결을 위한 유니버설조인트(Universal Joint, 120) 등을 포함한다. 운전자 조작에 따라 조향 휠이 회전하면, 이 회전의 동력이 칼럼(110), 유니버설조인트(120) 및 중간축(130)을 통해 기어박스로 전달되어 조향 기능이 이루어진다. 이때, 동력이 전달되는 드라이브 라인은 일직선 라인에 있지 않다. 특히, 드라이브 라인에 포함될 수 있는 칼럼(110)과 중간축(130)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 일직선상에 놓여있지 않고 일정 각도(이하, "위상각(Phase Angle)"이라 칭함)를 가지고 비틀어져 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 조향장치(100) 중에는, 일 예로서, 틸트 장치를 갖는 칼럼(110)을 구비함으로써, 틸트 기능을 제공하는 조향장치(100)도 있다. 여기서, 틸트 기능을 제공하는 틸트 장치는, 운전자의 틸트 레버(Tilt Lever) 조작을 통해 틸트각(Tilt Angle)을 조절하는 수동식 틸트 장치도 있고, 틸트 센서와 전자 제어 유닛의 제어를 통해 틸트 모터(Tilt Motor)를 구동시켜 틸트각을 조절하는 전동식 틸트 장치 도 있다. 도 1에 예시적으로 도시된 조향장치(100)는, 틸트 레버(140)를 운전자가 조작하여 틸트각을 조절하는 수동식 틸트 장치가 칼럼(110)에 구비된 조향장치(100)이다.
한편, 조향장치(100)의 성능은, 조향 기능 수행시 이용한 토크의 변화량, 즉 토크 변화량(Torque Variation)에 크게 영향을 받게 된다. 통상적으로, 조향장치(100)에서는 동력 전달 라인인 드라이브 라인(Drive Line)이 일직선이 아니므로, 조향장치(100)의 성능에 큰 영향을 끼칠 수 있는 토크 변화량의 발생은 피할 수 없는 현상이다. 조향장치(100)의 성능에 악영향을 끼칠 수 있는 토크 변화량은, 틸트 기능을 제공하는 조향장치(100)에서 틸트 조작이 이루어지지 않은 틸트 중립 상태일 때도 발생하지만, 틸트 조작이 위로 또는 아래로 이루어진 틸트 업(Tilt Up) 상태나 틸트 다운(Tilt Down) 상태에서는, 조향장치(100)의 성능에 큰 영향을 끼칠 수 있는 토크 변화량은 더욱 증가하는 현상을 보이게 된다. 이와 같이, 틸트 상태와는 무관하게, 토크 변화량이 발생하면, 토크값의 정확도가 떨어져서 토크값을 이용하는 조향장치(100)의 성능이 크게 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명은, 틸트 기능을 갖는 칼럼(110)을 구비한 조향장치(100)에서, 발생할 수 있는 토크 변화량을 줄이기 위하여, 즉, 토크값의 정확도가 어느 정도 보장될 수 있도록 미리 정의된 일정 범위에서 토크값이 존재할 수 있도록 하기 위하여, 칼럼(110)과 중간축(130)이 이루는 위상각을 조정함으로써 토크 변화량을 줄여주는 위상각 조정 방법 및 그 장치를 개시한다.
이하에서는, 위상각 조정 장치를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하고, 이러한 위상각 조정 장치가 제공하는 위상각 조정 방법을 도 4를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 위상각 조정 장치(200)에 대한 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상각 조정 장치(200)는, 칼럼(110)의 틸트각(Tilt Angle)을 센싱하는 틸트 센서(210)와, 센싱된 틸트각에 기초하여, 칼럼(110)과 중간축(130)이 이루는 위상각을 조정할 "조정 위상각"을 연산하고, 연산된 조정 위상각에 대한 정보를 포함하는 위상각 조정 신호를 출력하는 전자 제어 유닛(ECU: Electronic Control Unit, 220)과, 전자 제어 유닛(220)에서 출력된 위상각 조정 신호를 입력받아 입력받은 위상각 조정 신호에 따라, 칼럼(110)과 중간축(130)이 이루는 위상각을 전자 제어 유닛(220)에서 연산되어 위상각 조정 신호로부터 확인할 수 있는 조정 위상각으로 조정하는 위상각 조정 모터(230) 등을 포함한다.
전술한 전자 제어 유닛(220)은, 센싱된 틸트각에 기초하여, 칼럼(110)과 중간축(130)이 이루는 위상각을 조정할 "조정 위상각"을 연산할 때, 센싱된 틸트각의 틸트 상태에서 측정된 토크 변화량을 입력받아, 입력받은 토크 변화량이 기정의된 일정 범위가 되도록 하는 조정 위상각을 연산한다. 이때, 전자 제어 유닛(220)은, 조정 위상각을 연산할 때, 일 예로서, 각 토크 변화량을 특정 위상각으로 대응시킨 대응 테이블 데이터이나, 토크 변화량과 위상각의 관계식 정보를 이용할 수 있다. 예를 들어, 현재, 토크 변화량이 0 내지 최대 15% 값을 가지고 이 토크 변화량을 0~최대 5 % 값을 가지도록 하기 위하여, 토크 변화량이 15%일 때 대응되는 위상각 정보와, 토크 변화량이 5%일 때 대응되는 위상각 정보를 대응 테이블 데이터로 가지고 있다면, 토크 변화량이 0~5% 범위가 되도록 하는 위상각(즉, 조정 위상각)을 찾을 수 있다. 또는 토크 변화량과 위상각의 관계식 정보가 있다면, 이 관계식 정보를 통해 원하는 토크 변화량으로부터 원하는 위상각(즉, 조정 위상각)을 연산할 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이, 전자 제어 유닛(220)에 의해, 토크 변화량이 원하는 일정 범위가 되도록 하는 조정 위상각을 연산한 이후, 위상각 조정 모터(230)는, 칼럼(110)과 중간축(130)을 이루는 현재의 위상각을 연산된 조정 위상각으로 변경(조정)할 수 있다.
위상각 조정 방법의 일 예로서, 위상각 조정 모터(230)는, 전자 제어 유닛(220)에서 출력되고 조정 위상각에 대한 정보를 포함하는 위상각 조정 신호에 따른 위상각 조정 동력을 발생시켜, 중간축(130)을 유니버설조인트(120)의 축B'-B' 를 중심으로 일정 각도 회전시킴으로써, 칼럼(110)과 중간축(130)이 현재 이루고 있는 위상각을 원하는 조정 위상각으로 조정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 위상각 조정을 위한 위상각 조정 동력을 발생시키기 위해 구동되는 위상각 조정 모터(230)는, 일 예로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상각 조정 장치(200)가 적용된 조향장치(300)를 도시한 도 3과 같이, 중간축(130)과 유니버설조인트(120) 사이에 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 위상각 조정 장치(200)가 적용되어 진 조향장치(300)를 도시한 도 3과 같이, 수동식 틸트 장치를 포함하는 경우, 전술한 틸트 센서(210)는, 별도의 위치(도 3의 예시에서는, 틸트 레버(140)를 포함하는 수동식 틸트 장치 근방)에 추가로 구성되어야 한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상각 조정 장치(200)가 적용되어 진 조향장치가 수동식 틸트 장치가 아니라 전동식 틸트 장치를 포함하는 경우, 이 전동식 틸트 장치에 포함된 틸트 센서를 본 발명의 일 실시예에 따른 위상각 조정 장치(200)에 포함된 틸트 센서(210)로 이용할 수 있다.
도 4는, 이상에서 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 위상각 조정 장치(200)가 제공하는 위상각 조정 방법에 대한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 위상각 조정 장치(200)가 제공하는 위상각 조정 방법은, 틸트 센서(210)가 칼럼(110)의 틸트각을 센싱하는 틸트각 센싱 단계(S400)와, 전자 제어 유닛(220)이 틸트 센서(210)를 통해 센싱된 틸트각에 기초하여, 칼럼(110)과 중간축(130)이 이루는 위상각을 조정할 조정 위상각을 연산하는 조정 위상각 연산 단계(S402)와, 위상각 조정 모터(230)의 구동을 통해, 칼럼(110)과 중간축(130)이 이루는 위상각을 연산된 조정 위상각으로 조정하는 위상각 조정 단계(S404) 등을 포함한다.
전술한 조정 위상각 연산 단계(S402)에서는, 전자 제어 유닛(220)이 틸트 센서(210)를 통해 센싱된 틸트각의 틸트 상태에서 측정된 토크 변화량을 입력받아, 입력받은 토크 변화량이 기 정의된 일정 범위가 되도록 조정 위상각을 연산할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 틸트 기능을 갖는 칼럼(110)을 구비한 조향장치에서 칼럼(110)과 중간축(130)이 이루는 위상각을 조정함으로써, 불가피하게 발생할 수 있는 토크 변화량을 줄여주는 위상각 조정 방법 및 그 장치(200)를 제공하는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 300: 조향장치
110: 칼럼
120: 유니버설조인트
130: 중간축
140: 틸트 레버
200: 위상각 조정 장치
210: 틸트 센서
220: 전자 제어 유닛
230: 위상각 조정 모터

Claims (4)

  1. 칼럼의 틸트각을 센싱하는 틸트 센서;
    상기 센싱된 틸트각에 기초하여, 상기 칼럼과 중간축이 이루는 위상각을 조정할 조정 위상각을 연산하되, 상기 센싱된 틸트각의 틸트 상태에서 측정된 토크 변화량이 기정의된 일정 범위가 되도록 하는 상기 조정 위상각을 연산하고, 상기 조정 위상각에 대한 정보를 포함하는 위상각 조정 신호를 출력하는 전자 제어 유닛; 및
    상기 위상각 조정 신호에 따라, 상기 칼럼과 상기 중간축이 이루는 위상각을 상기 조정 위상각으로 조정하는 위상각 조정 모터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위상각 조정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 위상각 조정 모터는,
    상기 위상각 조정 신호에 따른 위상각 조정 동력을 발생시켜 상기 중간축을 일정 각도 회전시킴으로써, 상기 칼럼과 상기 중간축이 이루는 위상각을 상기 조정 위상각으로 조정하는 것을 특징으로 하는 위상각 조정 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 위상각 조정 모터는,
    상기 중간축과 유니버설조인트 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 위상각 조정 장치.
  4. 틸트 센서가 칼럼의 틸트각을 센싱하는 틸트각 센싱 단계;
    전자 제어 유닛이 상기 센싱된 틸트각에 기초하여, 상기 칼럼과 중간축이 이루는 위상각을 조정할 조정 위상각을 연산하는 조정 위상각 연산 단계; 및
    위상각 조정 모터의 구동을 통해, 상기 칼럼과 상기 중간축이 이루는 위상각을 상기 조정 위상각으로 조정하는 위상각 조정 단계
    를 포함하되,
    상기 조정 위상각 연산 단계는,
    상기 전자 제어 유닛이 상기 센싱된 틸트각의 틸트 상태에서 측정된 토크 변화량을 입력받아, 상기 입력받은 토크 변화량이 기 정의된 일정 범위가 되도록 하는 상기 조정 위상각을 연산하는 것을 특징으로 하는 위상각 조정 방법.
KR1020100137788A 2010-12-29 2010-12-29 위상각 조정 방법 및 그 장치 KR101408522B1 (ko)

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