KR101459771B1 - 좌우 독립 및 병렬형 스티어 바이 와이어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 좌우 독립 및 병렬형 스티어 바이 와이어 시스템에 관한 것으로, 조향 응답성이 빠르고 안정적일 뿐만 아니라 정밀한 조향제어가 가능하고, 차륜을 통해 전달되는 외력을 2개의 모터가 동시에 대항하므로 모터의 전력소비와 부품의 파손 가능성을 저하시키고 부품 강도의 요구량도 낮추어서 차량의 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있도록 좌측 차륜과 우측 차륜의 킹핀을 중심으로 각 차륜의 전방과 후방에 각각 배치된 2쌍의 모터와, 상기 각 모터의 구동력을 상기 각 차륜에 전달하도록 상기 각 모터와 차륜을 연결하는 타이로드 및, 스티어링 핸들의 회전방향을 감지하여 스티어링 핸들의 회전방향에 상응되게 각 차륜이 조향되도록 상기 2쌍의 모터를 제어하는 전자제어유니트를 구비하고 있다.

모터, 타이로드, 전자제어유니트

Description

좌우 독립 및 병렬형 스티어 바이 와이어 시스템 {Independent and parrel steer by wire system}

본 발명은 좌우 독립 및 병렬형 스티어 바이 와이어 시스템에 관한 것으로, 특히 전륜의 킹핀을 중심으로 전후에 각각 타이로드를 통해 모터가 연결된 좌우 독립 및 병렬형 스티어 바이 와이어 시스템에 관한 것이다.

차량의 조향장치는 차량의 진행방향을 운전자가 선택하여 조작하는 장치로서 운전자가 직접 조작하는 스티어링 핸들과, 이 스티어링 핸들의 조작방향 및 조작력을 차륜에 전달하는 조향기구 등을 구비한다.

운전자의 스티어링 핸들의 조작력을 보조하여 운전 편의를 제공하기 위해 동력조향장치들도 개발되어 적용되고 있는 데, 이 동력조향장치는 유압을 이용한 유압식과, 유압과 모터의 전동력을 동시에 이용하는 전동유압식, 모터의 전동력만을 이용한 전동식 등이 순차적으로 개발되어 적용되었다.

최근에는 스티어링 핸들과 차륜사이의 스티어링 칼럼이나 유니버설 조인트 혹은 피니언 샤프트와 같은 기계적인 연결장치를 제거하는 대신에 모터와 같은 전동기를 이용하여 차량의 조향이 이루어지도록 하는 스티어 바이 와이어 조향시스템 도 개발되어 적용되고 있으며, 이중에 특히 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템은 좌륜 조향장치와 우륜 조향장치사이에 기계적 연결이 없이 서로 독립적으로 작동하는 시스템으로서 부품과 중량 감소의 이점과 필요시에만 모터구동으로 연비가 향상되는 장점이 있다.

도 1에는 종래 기술에 따른 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 개략적인 구성이 도시되어 있는 바, 즉 좌륜(1)과 우륜(2)에 각각 연결된 타이로드(3)와, 차량의 전후 방향으로 배치된 2개의 모터(M1,M2)와 같은 액츄에이터, 이 액츄에이터와 상기 타이로드(3)를 연결하는 링크(4) 등을 구비하고 있다.

각 차륜을 조향하기 위해 2개의 모터를 사용하는 이유는 어느 하나의 모터가 작동 불능이 될 때에 다른 모터가 작동되게 하는 페일 세이프 기능을 구현하기 위해서이다.

그런데 상기와 같은 종래의 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템에서는 도 2에 도시한 바와 같이 좌륜(1) 혹은 우륜(2)의 차륜에 외력이 역으로 가해져서 상기 링크를 통해 모터에 전달되면, 이 외력에 대항하기 위해 모터(M)가 지속적으로 구동되면서 전력을 소비해야 하므로, 에너지의 소비가 높아서 결국에는 연비가 저하되고, 차륜을 통해 역으로 유입되는 외력에 의해 링크가 로드와 같은 부품이 손상될 우려가 있는 등의 결점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 조향 응답성이 빠르 고 안정적일 뿐만 아니라 정밀한 조향제어가 가능하고, 차륜을 통해 전달되는 외력을 2개의 모터가 동시에 대항하므로 모터의 전력소비와 부품의 파손 가능성을 저하시키고 부품 강도의 요구량도 낮추어서 차량의 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있도록 한 좌우 독립 및 병렬형 스티어 바이 와이어 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 좌측 차륜과 우측 차륜의 킹핀을 중심으로 각 차륜의 전방과 후방에 각각 배치된 2쌍의 모터와, 상기 각 모터의 구동력을 상기 각 차륜에 전달하도록 상기 각 모터와 차륜을 연결하는 타이로드 및, 스티어링 핸들의 회전방향을 감지하여 스티어링 핸들의 회전방향에 상응되게 각 차륜이 조향되도록 상기 2쌍의 모터를 제어하는 전자제어유니트를 구비하고 있다.

바람직하기로는 상기 전자제어유니트는 상기 스티어링 핸들의 회전을 감지해서 좌측 차륜과 우측 차륜의 회전각 연산하고, 이 연산 결과에 상응하는 제어전류를 상기 각 모터에 인가하도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 전자제어유니트는 상기 각 모터에 인가한 제어전류를 상기 스티어링 핸들의 회전각도의 변화가 있을 때까지 지속적으로 유지시키는 것을 특징으로 한다.

상기 전자제어유니트는 상기 스티어링 핸들이 좌측으로 회전될 경우에 좌측 차륜의 전방 모터는 그 스트로크가 증가하는 반면에 후방 모터는 스트로크가 감소하도록 제어하고, 상기 우측 차륜의 전방 모터는 그 스트로크가 감소하는 반면에 후방 모터는 스트로크가 증가하도록 제어하며; 상기 스티어링 핸들이 우측으로 회전될 경우에 좌측 차륜의 전방 모터는 그 스트로크가 감소하는 반면에 후방 모터는 스트로크가 증가하도록 제어하고, 상기 우측 차륜의 전방 모터는 그 스트로크가 증가하는 반면에 후방 모터는 스트로크가 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 좌우 독립 및 병렬형 스티어 바이 와이어 시스템에 의하면, 차륜의 킹핀을 중심으로 전후로 2개의 모터가 병렬로 설치되어, 차륜을 통해 전달되는 외력에 대해 상기 2개의 모터가 동시에 대항함에 따라 모터의 소비전력을 낮추어서 연비를 향상시킴과 더불어 외력에 의한 모터와 그 관련 부품들의 파손 혹은 손상을 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라 부품의 요구 강도를 저하시켜 차량의 중량 및 원가 절감을 도모할 수 있고, 2개의 모터가 동시에 작동하여 차륜의 조향각을 제어함에 따라 운전자의 조향조작에 대한 응답성이 빨라서 신속한 조향이 가능하며, 하나의 모타가 작동 불능이 될 때에 다른 모터로 조향이 가능하므로 페일 세이프 기능도 구현할 수 있으며, 정밀한 조향제어도 가능한 등의 효과가 있다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

도 3에는 본 발명에 따른 좌우 독립 및 병렬형 스티어 바이 와이어 시스템의 구성이 평면도로 도시되어 있는 바, 즉 좌측 차륜(11)의 중심을 기준으로 2개의 모터(M1,M2)가 전후로 배치되어 좌측 차륜(11)과 동력전달이 이루어지도록 연결되고, 우측 차륜(12)의 중심을 기준으로 2개의 모터(M3,m4)가 전후로 배치되어 우측 차 륜(12)과 동력전달이 이루어지도록 연결되어 있다.

도 4에는 상기 모터의 동력을 각 차륜에 전달하기 위해 각 모터와 차륜사이의 연결상태가 평면도로 도시되어 있는 바, 좌측 차륜(11)에 장착된 예컨대 너클(11a)에 킹핀을 중심으로 하여 2개의 타이로드(13)의 일단이 볼조인트(14)를 매개로 연결되고, 상기 타이로드(13)의 타단은 중공형 모터(M1,M2)에 연결되어, 상기 모터(M1,M2)의 구동력이 상기 타이로드를 통해 차륜에 전달되어서 차륜이 차체의 내측 혹은 외측으로 회동하게 된다.

도 5에는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 스티어 바이 와이어 시스템을 이용하여 차량을 조향시킬 때의 작동 상태가 도시되어 있는 바, 즉 운전자가 스티어링 핸들(15)을 예컨대 좌측으로 조향 조작을 하면, 전자제어유니트(ECU)가 이를 감지해서 상기 2개의 모터(M1,M2)에 각각 제어전류를 인가하게 되는 데, 이 때에 좌측 차륜(11)을 중심으로 차량의 전방에 위치한 제1모터(M1)의 스트로크가 증대하도록 제1모터의 구동을 제어하는 반면에 좌측 차륜(11)을 중심으로 차량의 후방에 위치한 제2모터(M1)의 스트로크는 감소하도록 전자제어유니트가 제2모터(M2)를 제어하게 된다.

이에 따라 좌측 차륜(11)은 그 앞부분이 차륜의 중심을 기준으로 차량의 외측으로 회동되게 된다.

한편 우측 차륜의 경우에는 우측 차륜을 중심으로 차량의 전방에 위치한 제3모터(M3)의 스트로크는 감소하도록 제3모터의 구동을 제어하는 반면에 우측 차륜을 중심으로 차량의 후방에 위치한 제4모터(M4)의 스트로크는 증대하도록 전자제어유 니트가 제4모터(M4)를 제어하게 된다.

따라서 좌측 차륜과 우측 차륜은 각각 2개의 모터에 의해 좌회전하도록 제어됨에 따라 차량이 운전자의 의도대로 좌측으로 조향되게 되는 것이다.

상기 전자제어유니트는 스티어링 핸들의 회전을 감지해서 좌륜 및 우륜의 회전각을 각각 연산하고, 이 연산된 결과에 상응하는 제어전류를 각 모터에 인가하여 4개의 모터의 구동을 제어하게 되며, 각 모터에 인가된 제어전류는 스티어링 핸들의 조작 각도가 변화될 때까지 계속해서 유지되게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 구성도,

도 2는 종래 기술에 따른 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템에서 외력이 차륜을 통해 구동모터에 가해지는 설명도,

도 3은 본 발명에 따른 좌우 독립 및 병렬형 스티어 바이 와이어 시스템의 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 좌우 독립 및 병렬형 스티어 바이 와이어 시스템에서 모터와 차륜의 연결상태를 나타내는 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 좌우 독립 및 병렬형 스티어 바이 와이어 시스템에서 차량이 좌측으로 선회할 경우의 작동 설명도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11-좌측 차륜 12-우측 차륜

13-타이로드 14-볼조인트

15-스티어링 핸들

Claims (4)

1. 좌측 차륜과 우측 차륜의 킹핀을 중심으로 각 차륜의 전방과 후방에 각각 배치된 2쌍의 모터와, 상기 각 모터의 구동력을 상기 각 차륜에 전달하도록 상기 각 모터와 차륜을 연결하는 타이로드 및, 스티어링 핸들의 회전방향을 감지하여 스티어링 핸들의 회전방향에 상응되게 각 차륜이 조향되도록 상기 2쌍의 모터를 제어하고,

   상기 스티어링 핸들의 회전을 감지해서 좌측 차륜과 우측 차륜의 회전각 연산하고, 이 연산 결과에 상응하는 제어전류를 상기 각 모터에 인가하도록 하며, 상기 각 모터에 인가한 제어전류를 상기 스티어링 핸들의 회전각도의 변화가 있을 때까지 지속적으로 유지시키도록 제어하는 전자제어유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 좌우 독립 및 병렬형 스티어 바이 와이어 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 전자제어유니트는 상기 스티어링 핸들이 좌측으로 회전될 경우에 좌측 차륜의 전방 모터는 그 스트로크가 증가하는 반면에 후방 모터는 스트로크가 감소하도록 제어하고, 상기 우측 차륜의 전방 모터는 그 스트로크가 감소하는 반면에 후방 모터는 스트로크가 증가하도록 제어하며; 상기 스티어링 핸들이 우측으로 회전될 경우에 좌측 차륜의 전방 모터는 그 스트로크가 감소하는 반면에 후방 모터는 스트로크가 증가하도록 제어하고, 상기 우측 차륜의 전방 모터는 그 스트로크가 증가하는 반면에 후방 모터는 스트로크가 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 좌우 독립 및 병렬형 스티어 바이 와이어 시스템.

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