KR101509801B1 - Independent steer by wire system - Google Patents

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KR101509801B1 KR20090110811A KR20090110811A KR101509801B1 KR 101509801 B1 KR101509801 B1 KR 101509801B1 KR 20090110811 A KR20090110811 A KR 20090110811A KR 20090110811 A KR20090110811 A KR 20090110811A KR 101509801 B1 KR101509801 B1 KR 101509801B1
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황성욱
한민우
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템에 관한 것으로, 좌우측의 차륜을 통해 역으로 외란이 입력되는 경우에는 연결링크(19,20) 및 서로 체결되어 일체화된 상,하부 커플링(31,32)에서 외란을 크게 저감시켜 줄 수 있게 되므로, 에너지 소비를 줄일 수 있게 되고 이를 통해 연비 향상 및 차량의 주행 안정성을 크게 향상시킬 수 있도록 된 것이다.The present invention relates to a left-right independent steering-by-wire system, in which, when disturbance is input through the left and right wheels, the connection links 19 and 20 and the upper and lower couplings 31 and 32, It is possible to greatly reduce the disturbance, so that the energy consumption can be reduced and the fuel economy can be improved and the driving stability of the vehicle can be greatly improved.

또한, 본 발명은 좌우측의 차륜(11,12)으로 동력을 전달하는 랙모터가 상,하부 랙모터(15,16)와 같이 각각 한 개씩만 구성하여도 페일 세이프(fail safe)의 기능을 충실히 구현할 수 있게 됨으로써, 중량 감소 및 원가 절감을 도모할 수 있게 된다.The present invention is also applicable to a case where only one rack motor for transmitting power to the left and right wheels 11 and 12, such as the upper and lower rack motors 15 and 16, As a result, weight reduction and cost reduction can be achieved.

독립, 스티어 바이 와이어, SWB, 외란, 페일 세이프 Independent, Steer By Wire, SWB, Disturbance, Fail Safe

Description

좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템{Independent steer by wire system}Independent steer by wire system < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차륜을 통해 조향모터로 유입되는 외란의 영향을 저감시킬 수 있도록 함과 더불어 페일 세이프(fail safe) 기능 구현이 가능한 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템에 관한 기술이다.[0001] The present invention relates to a left-right stand-alone steer-by-wire system, and more particularly, to a left-right stand-alone steer-by-wire system capable of reducing the influence of disturbance introduced into a steering motor through a wheel, Wire system.

일반적으로, 차량의 스티어링은 차량의 진행방향을 운전자가 선택하여 조작하는 장치로서 운전자가 직접 조작하는 스티어링 휠과, 상기 스티어링 휠의 조작방향 및 조작력을 차륜에 전달하는 조향기구 등을 구비한다.Generally, steering of a vehicle includes a steering wheel directly operated by a driver, and a steering mechanism for transmitting an operating direction and an operating force of the steering wheel to the wheels.

운전자의 스티어링 휠의 조작력을 보조하여 운전 조작의 편의를 제공하기 위해 파워 스티어링이 개발되어 적용되고 있는데, 상기 파워 스티어링은 유압을 이용한 유압식과, 유압과 모터의 전동력을 동시에 이용하는 전동 유압식, 모터의 전동력만을 이용한 전동식 등이 개발되어 적용되었다.[0003] Power steering has been developed and applied in order to assist the operation force of the driver's steering wheel in order to provide convenience of driving operation. The power steering is a hydraulic type using hydraulic pressure, an electric hydraulic type using both hydraulic pressure and motor power, And an electric motor using only a motor was developed and applied.

최근에는 스티어링 휠과 차륜 사이의 스티어링 칼럼이나 유니버설 조인트 혹은 피니언 샤프트와 같은 기계적인 연결장치를 제거하는 대신에 모터와 같은 전동기를 이용하여 차량의 조향이 이루어지도록 하는 스티어 바이 와이어(Steer By Wire; 이하 'SBW'라 함) 시스템이 개발되어 적용되고 있다.[0002] Steer By Wire (hereinafter referred to as " Steer By Wire ") which steers a vehicle by using an electric motor such as a motor instead of removing a mechanical connection device such as a steering column or a universal joint or a pinion shaft between the steering wheel and a wheel 'SBW') system has been developed and applied.

특히, 좌우 독립형 SBW 시스템은 좌륜 조향장치와 우륜 조향장치 사이에 기계적 연결이 없이 서로 독립적으로 작동하는 시스템으로, 부품과 중량 감소의 이점이 있으며 또한 필요시에만 좌륜의 조향모터나 또는 우륜의 조향모터를 선택적으로 구동시킴으로써 연비가 향상되도록 하는 장점이 있다.In particular, the left and right stand-alone SBW systems operate independently of each other without mechanical connection between the left-hand steering system and the right-hand steering system. This system has advantages of reducing parts and weight, So that the fuel consumption can be improved.

도 1에는 종래 기술에 따른 좌우 독립형 SBW 시스템의 개략적인 구성이 도시되어 있는 바, 운전자에 의한 스티어링 휠(1)의 조작력을 보조하기 위해 스티어링 칼럼(2)에는 반력모터(3)가 설치되어 있고, 좌우측의 차륜(4)은 서로 분리되어 독립되면서 타이로드(5) 및 니은(ㄴ)자형 제어레버(6)를 통해 각각의 볼스크루(7)와 연결되어 있으며, 상기 볼스크루(7)는 랙모터(8)의 회전동력을 전달받아서 직선 이동할 수 있도록 상기 랙모터(8)와 연결되어 있다.FIG. 1 shows a schematic configuration of a left and right stand-alone SBW system according to the prior art. In order to assist the operation force of the steering wheel 1 by the driver, a reaction force motor 3 is installed on the steering column 2 And the left and right wheels 4 are separated from each other and are connected to respective ball screws 7 via a tie rod 5 and a needle control lever 6, And is connected to the rack motor 8 so as to receive the rotational power of the rack motor 8 and move linearly.

그리고, 상기 반력모터(3)와 상기 랙모터(8)는 각각 SBW 컨트롤러(9)의 출력단에 접속되어, 상기 SBW 컨트롤러(9)로부터 인가되는 제어신호에 의해 선택적으로 구동하게 된다.The reaction motor 3 and the rack motor 8 are connected to the output terminal of the SBW controller 9 and selectively driven by a control signal applied from the SBW controller 9.

상기 SBW 컨트롤러(9)의 입력단에는 스티어링 휠(1)의 조작에 따른 조향각을 감지하는 조향각 감지센서와, 차속을 감지하는 차속센서와, 범프와 리바운드 양을 감지하는 범프 및 리바운드 감지센서와, 상기 타이로드(5)를 통해 입력되는 부하를 감지하는 로드셀과 같은 부하감지센서가 각각 접속되어 있는 바, 이에 따라 상기 SBW 컨트롤러(9)는 상기 센서들을 통해 유입되는 신호를 감지하여 내부에 프로그램된 로직에 따라 상기 반력모터(3)와 상기 랙모터(8)의 구동을 제어하게 된다.A steering angle sensor for sensing a steering angle according to an operation of the steering wheel 1, a vehicle speed sensor for sensing a vehicle speed, a bump and rebound detection sensor for detecting bump and rebound amount, A load sensor such as a load cell for sensing a load input through the tie rod 5 is connected to the SBW controller 9. Accordingly, the SBW controller 9 senses a signal flowing through the sensors, And controls the driving of the reaction motor 3 and the rack motor 8 according to the control signal.

한편, 상기 랙모터(8)는 좌측과 우측의 볼스크루(7)에 각각 두 개씩 구비되는데, 이는 두 개의 랙모터(8) 중 어느 하나가 작동 불능이 될 경우 다른 하나가 작동함으로써 페일 세이프(fail safe)의 기능을 구현할 수 있도록 하기 위함이다.Two rack motors 8 are provided on the left and right ball screws 7, respectively. When any one of the two rack motors 8 becomes inoperable, the other one operates so that fail safe fail safe function of the system.

상기와 같은 종래의 좌우 독립형 SBW 시스템에서, 좌측의 차륜(4)이나 또는 우측의 차륜(4)으로부터 외란(차량의 중량, 구름 저항, 타이어의 횡력 등)이 역으로 가해지는 경우 상기 외란은 타이로드(5)와 제어레버(6) 및 볼스크루(7)를 통해 랙모터(8)로 전달되는 바, 이에 따라 상기 랙모터(8)는 상기 외란에 의해 역회전하려는 힘을 받게 됨으로써 큰 부하가 걸리게 된다.In the conventional left and right stand-alone SBW system, when the disturbance (weight of the vehicle, rolling resistance, lateral force of the tire, etc.) is applied from the left wheel 4 or the right wheel 4 reversely, The rack motor 8 is transmitted to the rack motor 8 through the rod 5, the control lever 6 and the ball screw 7, .

외란을 감소시킬 목적으로 제어레버(6)의 길이를 길게 형성시킬 수도 있으나, 종래의 좌우 독립형 SBW 시스템은 랙모터(8) 및 볼스크루(7)가 차체의 좌우측에서 차체의 전후방향으로 동력이 전달되게 설치된 구성이기 때문에, 상기 제어레버(6)의 길이를 길게 형성시킬 경우 주변 부품과의 간섭이 발생하여 조향 기능을 수행할 수 없게 된다.The control lever 6 may be formed to have a long length in order to reduce the disturbance. However, in the conventional left and right stand-alone SBW system, the rack motor 8 and the ball screw 7 are not moved in the longitudinal direction of the vehicle body When the control lever 6 is formed to have a long length, it interferes with peripheral components and can not perform the steering function.

따라서, 종래의 좌우 독립형 SBW 시스템은 상기 제어레버(6)의 길이를 길게 형성시킬 수 없는 구성이므로, 외란이 그대로 상기 랙모터(8)로 전달되는 문제점이 있었던 것이다.Accordingly, the conventional left and right independent SBW systems are configured such that the length of the control lever 6 can not be made long, so that the disturbance is transmitted to the rack motor 8 as it is.

상기 외란에 대항하기 위해서는 외란이 작용하는 쪽의 랙모터(8)가 지속적으로 동작해야 하는데, 이로 인해 종래의 좌우 독립형 SBW 시스템은 에너지의 소비가 높아서 결국에는 연비가 저하되고, 차량의 주행 안정성이 저하되는 문제점도 있었다.In order to counteract the disturbance, the rack motor 8 on the side of the disturbance must continuously operate. Therefore, the conventional left and right stand-alone SBW systems consume a large amount of energy, resulting in low fuel efficiency, There was also a problem of deteriorating.

또한, 외란에 대항하기 위해서 랙모터(8)가 지속적으로 동작해야 하므로, 상기 랙모터(8)의 내부 부품이나 볼스크루(7) 및 타이로드(5) 등이 손상될 우려가 있는 등의 문제점도 있었다.In addition, since the rack motor 8 must continuously operate in order to resist the disturbance, the internal components of the rack motor 8, the ball screw 7 and the tie rod 5 may be damaged .

또한, 종래의 좌우 독립형 SBW 시스템은 페일 세이프(fail safe)의 기능 구현을 위해 좌측과 우측의 볼스크루(7)에 랙모터(8)가 각각 두 개씩 구비된 구성인 바, 이로 인해 중량 증가 및 원가 상승의 문제점도 있었다.In addition, the conventional left and right stand-alone SBW systems are configured such that two rack motors 8 are provided on the left and right ball screws 7 for fail-safe function, respectively, There was also a problem of cost increase.

이에 본 발명은 상기한 모든 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 차륜을 통해 조향모터로 외란이 유입될 경우 조향모터를 구동시키지 않더라도 상기 외란을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 함으로써, 상기 조향모터의 소비전력 감소를 통해 차량의 연비를 향상시킬 수 있도록 하고, 이를 통해 차량의 주행 안정성 향상에도 도움을 줄 수 있도록 하는 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to reduce the disturbance effectively without driving the steering motor when the disturbance is introduced into the steering motor through the wheel, The present invention provides a left-right independent steering-by-wire system that can improve the fuel efficiency of a vehicle through the use of the left-right steer-by-wire system.

또한 본 발명은, 좌우측의 조향모터를 각각 한 개씩 구성하더라도 페일 세이프의 기능 구현이 가능하게 됨으로써, 조향모터의 사용 개수를 감축을 통해 원가 절감을 도모할 수 있도록 하는 데에 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to make it possible to realize the fail safe function even if each of the left and right steering motors is constituted by one, thereby reducing the number of uses of the steering motor.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템은, 좌우측 차륜의 중간위치에서 상하방향으로 배치되어 설치되는 상부 랙모 터 및 하부 랙모터와; 상기 상,하부 랙모터로부터 각각 동력을 전달받아 직선 운동하는 볼스크루와 상기 좌우측 차륜의 타이로드를 각각 연결할 수 있도록 차체의 좌우방향으로 배치되어 설치된 연결링크와; 상기 상,하부 랙모터 사이에서 상기 상,하부 랙모터의 동력을 전달받아 회전할 수 있도록 설치됨과 더불어 스티어 바이 와이어 컨트롤러의 제어에 의해 전류를 인가받아서 상기 상,하부 랙모터를 일체로 결합시킬 수 있도록 내부에 코일이 감겨진 전자석 클러치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an independent left-right steer-by-wire system comprising upper and lower rack motors arranged in a vertical direction at an intermediate position of left and right wheels; A connecting link disposed in a left-right direction of the vehicle body so as to connect the tie rods of the left and right wheels with a ball screw that receives power from the upper and lower rack motors and moves rectilinearly; The upper and lower rack motors are installed between the upper and lower rack motors so as to be able to rotate by receiving power from the upper and lower rack motors. In addition, the upper and lower rack motors are integrally joined by receiving a current under the control of the steer- And an electromagnet clutch having a coil wound therein.

본 발명에 의하면, 좌우측의 차륜을 통해 역으로 외란이 입력되는 경우에는 연결링크 및 서로 체결되어 일체화된 상,하부 커플링에서 외란을 크게 저감시켜 줄 수 있게 되므로, 에너지 소비를 줄일 수 있게 되고 이를 통해 연비 향상 및 차량의 주행 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, when the disturbance is input through the right and left wheels in reverse, the disturbance can be greatly reduced in the connection link and the upper and lower coupling integrated with each other, so that the energy consumption can be reduced The fuel economy can be improved and the driving stability of the vehicle can be greatly improved.

또한, 본 발명은 좌우측의 차륜으로 동력을 전달하는 랙모터가 상,하부 랙모터와 같이 각각 한 개씩만 구성하여도 페일 세이프(fail safe)의 기능을 충실히 구현할 수 있게 됨으로써, 중량 감소 및 원가 절감을 도모할 수 있는 효과도 있다.In addition, the present invention can faithfully realize the fail safe function even if only one rack motor, such as the upper and lower rack motors, for transmitting the power to the right and left wheels, is implemented, thereby reducing the weight and reducing the cost There is also an effect that it is possible to plan.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2와 도 3에는 본 발명에 따른 좌우 독립형 SWB 시스템의 구성이 도시되어 있는 바, 운전자에 의한 스티어링 휠(1)의 조작력을 보조하기 위해 스티어링 칼럼(2)에는 반력모터(3)가 설치되고, 좌우측의 차륜(11,12)은 서로 분리되어 독립되 면서 각각 타이로드(13,14)를 구비하고 있다.FIGS. 2 and 3 show the construction of a left and right stand-alone SWB system according to the present invention. In order to assist the driver with the operation force of the steering wheel 1, a reaction force motor 3 is installed on the steering column 2 And left and right wheels 11 and 12 are separated from each other and provided with tie rods 13 and 14, respectively.

상기 좌우측 차륜(11,12)의 대략 중간위치에는 상하방향으로 배치된 상부 랙모터(15) 및 하부 랙모터(16)가 설치되고, 상기 상부 랙모터(15)와 상기 하부 랙모터(16)에는 회전동력을 전달받아서 직선 이동할 수 있는 볼스크루(17,18)가 각각 연결된 상태로 설치되며, 상기 볼스크루(17,18)는 각각의 연결링크(19,20)를 매개로 상기 좌우측 차륜(11,12)의 타이로드(13,14)와 동력전달이 가능한 구성을 갖고 있다.An upper rack motor 15 and a lower rack motor 16 arranged in the vertical direction are provided at approximately intermediate positions of the left and right wheels 11 and 12. The upper rack motor 15 and the lower rack motor 16, And the ball screws 17 and 18 are connected to the left and right wheels 17 and 18 via respective connection links 19 and 20. The ball screws 17 and 18 are connected to the left and right wheels 17 and 18, 14 and the tie rods 13, 14 of the tie rods 11, 12, respectively.

여기서, 상기 좌우측 차륜(11,12)과 상기 타이로드(13,14)의 연결, 상기 타이로드(13,14)와 상기 연결링크(19,20)의 연결, 상기 연결링크(19,20)와 상기 볼스크루(17,18)의 연결은 각각 동력전달이 가능하고 상대 회전이 가능한 조인트(21∼26)을 통해 연결된다.The connection between the tie rods 13 and 14 and the connection links 19 and 20 and between the connection links 19 and 20 can be realized by connecting the left and right wheels 11 and 12 and the tie rods 13 and 14, And the ball screw (17, 18) are connected to each other through joints (21-26) capable of power transmission and relatively rotatable.

또한, 상기 연결링크(19,20)의 중간 절곡부는 상기 연결링크(19,20)의 회전이 가능하도록 차체에 고정되는 회전중심축(27,28)이 결합된다.In addition, the center bending portions of the connecting links 19 and 20 are coupled to the rotational center shafts 27 and 28 fixed to the vehicle body so that the connecting links 19 and 20 can be rotated.

그리고, 상기 반력모터(3)와 상기 상부 랙모터(15) 및 상기 하부 랙모터(16)는 각각 SBW 컨트롤러(29)의 출력단에 접속되어, 상기 SBW 컨트롤러(29)로부터 인가되는 제어신호에 의해 선택적으로 구동하게 된다.The reaction motor 3 and the upper rack motor 15 and the lower rack motor 16 are connected to an output terminal of the SBW controller 29 and are controlled by a control signal applied from the SBW controller 29 And is selectively driven.

상기 SBW 컨트롤러(29)의 입력단에는 스티어링 휠(1)의 조작에 따른 조향각을 감지하는 조향각 감지센서와, 차속을 감지하는 차속센서와, 범프와 리바운드 양을 감지하는 범프 및 리바운드 감지센서와, 상기 타이로드(13,14)를 통해 입력되는 부하를 감지하는 로드셀과 같은 부하감지센서가 각각 접속되어 있는 바, 이에 따라 상기 SBW 컨트롤러(29)는 상기 센서들을 통해 유입되는 신호를 감지하여 내부에 프로그램된 로직에 따라 상기 반력모터(3) 및 상기 상부 랙모터(15)와 상기 하부 랙모터(16)의 구동을 제어하게 된다.A steering angle sensor for sensing a steering angle according to an operation of the steering wheel 1, a vehicle speed sensor for sensing a vehicle speed, a bump and rebound detection sensor for detecting bump and rebound amounts, A load sensor such as a load cell for sensing a load input through the tie rods 13 and 14 is connected to the SBW controller 29. Accordingly, the SBW controller 29 senses a signal flowing through the sensors, And controls the reaction motors 3 and the driving of the upper rack motor 15 and the lower rack motor 16 according to the logic that is generated.

한편, 상기 상,하부 랙모터(15,16) 사이에는 상기 상,하부 랙모터(15,16)의 동력을 전달받아서 회전할 수 있는 전자석 클러치(30)가 설치되는데, 상기 전자석 클러치(30)는 상기 SBW 컨트롤러(29)의 제어에 의해 전류를 인가받아서 상기 상,하부 랙모터(15,16)를 일체로 결합시키는 역할을 하게 된다.An electromagnetic clutch 30 is provided between the upper and lower rack motors 15 and 16 to receive and rotate the power of the upper and lower rack motors 15 and 16. The electromagnetic clutch 30, Under the control of the SBW controller 29, to integrate the upper and lower rack motors 15 and 16 integrally.

즉, 상기 전자석 클러치(30)는 상기 상부 랙모터(15)로부터 돌출 가능한 커플링로드(31a)를 매개로 상기 상부 랙모터(15)의 동력을 전달받아서 회전할 수 있도록 설치됨과 더불어 내부에 코일(31b)이 감겨진 상부 커플링(31)과, 상기 하부 랙모터(16)로부터 돌출 가능한 커플링로드(32a)를 매개로 상기 하부 랙모터(16)의 동력을 전달받아 회전할 수 있도록 설치됨과 더불어 상기 상부 커플링(31)에 마주 대하도록 위치하면서 내부에 코일(32b)이 감겨진 하부 커플링(32)으로 구성된다.That is, the electromagnetic clutch 30 is installed to be able to rotate by receiving the power of the upper rack motor 15 via a coupling rod 31a protrudable from the upper rack motor 15, And a coupling rod 32a protruding from the lower rack motor 16 to receive the power of the lower rack motor 16 and to rotate the lower coupling motor 31 And a lower coupling 32 which is positioned so as to face the upper coupling 31 and in which a coil 32b is wound.

상기 상부 커플링(31)과 상기 하부 커플링(32)은 각각의 코일(31b,32b)로 전류가 인가되지 않으면 전자석이 되지 않기 때문에 도 3과 같이 서로 떨어진 상태로 체결이 이루어지지 않게 되며, 이에 따라 상기 상,하부 랙모터(15,16)는 서로 독립적인 구동을 하게 된다.The upper coupling 31 and the lower coupling 32 are not separated from each other as shown in FIG. 3 because they are not electromagnets unless current is applied to the coils 31b and 32b, Accordingly, the upper and lower rack motors 15 and 16 are driven independently of each other.

하지만, SBW 컨트롤러(29)의 제어에 의해 각각의 코일(31b,32b)로 전류가 인가되면, 상기 상,하부 커플링(31,32)은 전자석이 되면서 도 4와 같이 서로 체결이 이루어지게 되므로, 상기 상,하부 랙모터(15,16)는 일체화되어 함께 구동하게 된 다.However, when a current is applied to each of the coils 31b and 32b under the control of the SBW controller 29, the upper and lower couplings 31 and 32 become electromagnets and are engaged with each other as shown in FIG. 4 And the upper and lower rack motors 15 and 16 are integrated and driven together.

여기서, 상기 상,하부 커플링(31,32)이 전자석이 되면서 서로 체결이 이루어질 때에는 어느 하나의 커플링이 나머지 하나의 커플링 속으로 삽입되면서 마찰력에 의해 서로 체결되어 일체화되게 되는바, 이를 위해 상기 상부 커플링(31)과 상기 하부 커플링(32) 중 어느 하나의 커플링은 마주 대하는 커플링을 향하는 방향으로 갈수록 내경이 점차 증가하도록 형성되고, 나머지 하나의 커플링은 마주 대하는 커플링을 향하는 방향으로 갈수록 외경이 점차 감소하도록 형성된 구조를 갖는다.Here, when the upper and lower couplings 31 and 32 are engaged with each other with the electromagnets being engaged with each other, one of the couplings is inserted into the other coupling and is tightened and integrated with each other by the frictional force. The coupling of any one of the upper coupling 31 and the lower coupling 32 is formed such that the inner diameter gradually increases in a direction toward the opposite coupling and the coupling of the other coupling is opposite to the coupling And the outer diameter gradually decreases toward the direction in which it faces.

본 발명에서는 상기 상부 커플링(31)의 내경(31c)이 상기 하부 커플링(32)을 향하는 방향으로 갈수록 점차 증가하도록 형성된 구조이고, 상기 하부 커플링(32)의 외경(32c)이 상기 상부 커플링(31)을 향하는 방향으로 갈수록 점차 감소하도록 형성된 구조이나, 필요에 따라 서로 반대되는 형상으로 형성될 수도 있음은 물론이다.The inner diameter 31c of the upper coupling 31 gradually increases toward the lower coupling 32 and the outer diameter 32c of the lower coupling 32 increases toward the upper It may be formed in a structure that is gradually reduced toward a direction toward the coupling 31, or may be formed in a shape opposite to each other as needed.

이하, 본 발명 실시예의 작용에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the embodiment of the present invention will be described.

정상 상태에서는 SWB 컨트롤러(29)의 제어에 의해 상부 커플링(31)과 하부 커플링(32)의 코일(31b,32b)로 전류가 인가되지 않기 때문에 상기 상,하부 커플링(31,32)은 전자석이 되지 않으며, 이에 따라 상기 상,하부 커플링(31,32)은 도 3과 같이 서로 떨어진 상태를 유지하게 되므로, 상,하부 랙모터(15,16)는 SWB 컨트롤러(29)의 제어에 의해 서로 독립적인 구동을 하게 된다.The current is not applied to the coils 31b and 32b of the upper coupling 31 and the lower coupling 32 under the control of the SWB controller 29 in the steady state so that the upper and lower couplings 31 and 32, The upper and lower rack motors 15 and 16 are controlled by the control of the SWB controller 29 so that the upper and lower rack motors 15 and 16 are in a state of being separated from each other as shown in FIG. So that they are driven independently of each other.

상기 상,하부 랙모터(15,16)의 독립적인 구동력은 각각 볼스크루(17,18)와 연결링크(19,20) 및 타이로드(13,14)를 통해 좌우측 차륜(11,12)으로 전달됨으로 써, 좌우 독립형 SWB 시스템의 동작을 원할히 수행하게 된다.The independent driving forces of the upper and lower rack motors 15 and 16 are transmitted to the left and right wheels 11 and 12 through the ball screws 17 and 18, the connecting links 19 and 20, and the tie rods 13 and 14, respectively By doing so, it will perform the operation of the left and right stand-alone SWB system smoothly.

그리고, 일례로 상,하부 랙모터(15,16) 중 상부 랙모터(15)가 손상되어 작동 불능 상태가 되면, SWB 컨트롤러(29)의 제어에 의해 상,하부 커플링(31,32)속의 코일(31b,32b)로 전류가 인가되며, 이에 따라 상기 상,하부 커플링(31,32)은 전자석이 되면서 커플링로드(31a,32a)가 도 4에 도시된 화살표와 같이 이동하여 상기 하부 커플링(32)이 상기 상부 커플링(31) 속으로 삽입되는 바, 이에 따라 상기 상,하부 커플링(31,32)은 마찰력에 의해 서로 체결되어 일체화된 구성을 갖게 된다.When the upper rack motor 15 of the upper and lower rack motors 15 and 16 is damaged and becomes inoperable state for example, under the control of the SWB controller 29, The current is applied to the coils 31b and 32b so that the upper and lower couplings 31 and 32 become electromagnets and the coupling rods 31a and 32a move as shown by arrows in FIG. The coupling 32 is inserted into the upper coupling 31 so that the upper and lower couplings 31 and 32 are fastened to each other by a frictional force to have an integrated structure.

상기 상,하부 커플링(31,32)이 전자석이 된 상태로 일체화되어 함께 구동을 하게 되면, 하부 랙모터(16)의 구동력이 상,하부 커플링(31,32)을 통해 상부 랙모터(15)로 전달되어 상기 상부 랙모터(15)가 구동하게 되고, 상기 상,하부 랙모터(15,16)의 구동력은 각각 볼스크루(17,18)와 연결링크(19,20) 및 타이로드(13,14)를 통해 좌우측 차륜(11,12)으로 전달이 이루어지게 된다.The driving force of the lower rack motor 16 is transmitted to the upper rack motor 31 via the upper and lower couplings 31 and 32, 15 to drive the upper rack motor 15 and the driving forces of the upper and lower rack motors 15 and 16 are transmitted to the ball screws 17 and 18 and the connecting links 19 and 20, The left and right wheels 11 and 12 are transmitted through the left and right wheels 13 and 14, respectively.

따라서, 본 발명에 따른 좌우 독립형 SWB 시스템은 상,하부 랙모터(15,16) 중 어느 하나의 랙모터가 손상되어도 페일 세이프(fail safe)의 기능을 충실히 구현할 수 있게 된다.Therefore, the left and right independent SWB system according to the present invention can faithfully realize the fail safe function even if any one of the upper and lower rack motors 15 and 16 is damaged.

이 결과, 본 발명은 좌우측 차륜(11,12)의 구동을 위한 랙모터가 상,하부 랙모터(15,16)와 같이 각각 한 개씩만 구비된 구성이므로, 렉모터를 각각 두 개씩 구성하던 종래에 비해 랙모터의 총 개수를 절반으로 줄일 수 있게 되는 바, 이에 따라 중량 감소와 원가 절감을 도모할 수 있는 장점이 있게 된다.As a result, according to the present invention, since the rack motors for driving the left and right wheels 11 and 12 are provided with only one of the upper and lower rack motors 15 and 16, respectively, The total number of rack motors can be reduced by half, thereby reducing the weight and reducing the cost.

한편, 본 발명에 따른 좌우 독립형 SWB 시스템은 외란에 대해서도 효과적으 로 대응할 수 있는 구성을 갖고 있다.On the other hand, the left and right independent SWB system according to the present invention has a configuration capable of effectively responding to disturbance.

즉, 좌우측의 차륜(11,12)을 통해 외란(차량의 중량, 구름 저항, 타이어의 횡력 등)이 역으로 가해지면, SBW 컨트롤러(29)는 로드셀과 같은 부하감지센서를 통해 신호를 전달받아 외란의 세기를 판단하게 된다.That is, when the disturbance (weight of the vehicle, rolling resistance, lateral force of the tire, etc.) is reversely applied through the left and right wheels 11 and 12, the SBW controller 29 receives a signal through a load sensor such as a load cell The strength of the disturbance is judged.

이때, 외란의 세기가 설정 값 이하로 판단되면, SWB 컨트롤러(29)의 제어에 의해 상부 커플링(31)과 하부 커플링(32)의 코일(31b,32b)로 전류가 인가되지 않게 되며, 이에 따라 상기 상,하부 커플링(31,32)은 도 3과 같이 서로 떨어진 상태를 유지하게 된다.If it is determined that the disturbance is below the predetermined value, current is not applied to the coils 31b and 32b of the upper coupling 31 and the lower coupling 32 under the control of the SWB controller 29, As a result, the upper and lower couplings 31 and 32 are kept apart from each other as shown in FIG.

이럴 경우, 좌우측의 차륜(11,12)을 통해 입력된 외란은 회전중심축(27,28)을 중심으로 회전하는 연결링크(19,20)의 움직임(회전운동)에 의해 상쇄되어 크게 저감되며, 이로 인해 외란에 대항하기 위해서 상부 랙모터(15)나 또는 하부 랙모터(16)를 지속적으로 동작시켜 줄 필요가 없어지게 되므로, 본 발명의 실시예는 에너지의 소비를 줄일 수 있게 되고, 이를 통해 연비 향상 및 차량의 주행 안정성을 크게 향상시킬 수 있게 됨은 물론, 부품의 내구성도 크게 향상시킬 수 있게 된다.In this case, the disturbance inputted through the left and right wheels 11 and 12 is canceled by the movement (rotational motion) of the connecting links 19 and 20 rotating about the rotation center axes 27 and 28, , Thereby eliminating the need to continuously operate the upper rack motor 15 or the lower rack motor 16 to counter the disturbance. Therefore, the embodiment of the present invention can reduce energy consumption, The fuel economy can be improved and the stability of the running of the vehicle can be greatly improved, as well as the durability of parts can be greatly improved.

반면, 외란의 세기가 설정 값 이상으로 판단되면, SWB 컨트롤러(29)의 제어에 의해 상부 커플링(31)과 하부 커플링(32)의 코일(31b,32b)로 전류가 인가되어 상기 상,하부 커플링(31,32)은 도 4와 같이 마찰력에 의해 서로 체결되어 일체화된 구성을 갖게 된다.On the other hand, when the disturbance intensity is determined to be equal to or greater than the preset value, current is applied to the coils 31b and 32b of the upper coupling 31 and the lower coupling 32 under the control of the SWB controller 29, The lower couplings 31 and 32 are fastened to each other by a frictional force as shown in FIG.

이럴 경우, 차륜(11,12)을 통해 입력된 외란은 연결링크(19,20)의 움직임(회전운동)에 의해 1차 상쇄되어 저감되고, 이후에 상,하부 커플링(31,32)의 결합부를 통해 2차 상쇄되어 저감된다.In this case, the disturbance inputted through the wheels 11 and 12 is first canceled and reduced by the movement (rotational motion) of the link links 19 and 20, And is secondarily canceled through the coupling portion to be reduced.

이때에도, 외란을 크게 저감시킬 수 있게 되므로, 외란에 대항하기 위해서 상부 랙모터(15)나 또는 하부 랙모터(16)를 지속적으로 동작시켜 줄 필요가 없으며, 이로 인해 에너지의 소비를 줄일 수 있게 되고, 연비 향상 및 차량의 주행 안정성을 크게 향상시킬 수 있게 됨은 물론, 부품의 내구성도 크게 향상시킬 수 있게 된다.Since the disturbance can be greatly reduced even at this time, there is no need to continuously operate the upper rack motor 15 or the lower rack motor 16 against the disturbance, thereby reducing energy consumption The fuel economy can be improved and the running stability of the vehicle can be greatly improved, and the durability of the parts can be greatly improved.

또한, 본 발명은 볼스크루(17,18)와 좌우측 차륜(11,12)의 타이로드(13,14)를 연결하는 연결링크(19,20)가 차체의 좌우방향으로 배치되어 설치된 구성이므로, 상기 연결링크(19,20)의 길이를 필요에 따라 길게 형성시킬 수 있게 된다.Further, since the connecting links 19 and 20 for connecting the ball screws 17 and 18 and the tie rods 13 and 14 of the left and right wheels 11 and 12 are disposed in the lateral direction of the vehicle body, The length of the connecting links 19 and 20 can be made long as necessary.

상기 연결링크(19,20)의 길이를 길게 형성하더라도 차체 멤버나 기타 주변 부품과의 간섭 발생을 예방할 수 있기 때문에 조향 기능을 충실히 수행하면서 외란 입력시 길이가 늘어난 상기 연결링크(19,20)를 통해 외란을 더욱 많이 감소시킬 수 있는 장점이 있게 된다.Even if the connecting links 19 and 20 are elongated, it is possible to prevent the occurrence of interference with the vehicle body members and other peripheral parts, so that the connecting links 19 and 20, The disturbance can be reduced even more.

도 1은 종래 기술에 따른 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 구성도,FIG. 1 is a configuration diagram of a left and right stand-alone steer-by-wire system according to the prior art,

도 2는 본 발명에 따른 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템의 구성도,FIG. 2 is a configuration diagram of left and right independent type steer-by-wire systems according to the present invention,

도 3은 도 2의 전자식 클러치 구성을 설명하기 위한 도면,Fig. 3 is a view for explaining the electronic clutch configuration of Fig. 2,

도 4는 페일 세이프 기능 구현을 위한 본 발명 구성의 작동 상태도이다.4 is an operational state diagram of the configuration of the present invention for implementing fail-safe function.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art

11,12 - 좌우측 차륜 13,14 - 타이로드11, 12 - left and right wheels 13, 14 - tie rods

15 - 상부 랙모터 16 - 하부 랙모터15 - Upper rack motor 16 - Lower rack motor

17,18 - 볼스크루 19,20 - 연결링크17,18 - Ball screw 19,20 - Connection link

29 - 스티어 바이 와이어 컨트롤러 30 - 전자석 클러치29 - Steer by wire controller 30 - Electromagnet clutch

31 - 상부 커플링 31a,32a - 커플링로드31 - upper coupling 31a, 32a - coupling rod

31b,32b - 코일 32 - 하부 커플링31b, 32b - Coil 32 - Lower coupling

Claims (3)

좌우측 차륜의 중간위치에서 상하방향으로 배치되어 설치되는 상부 랙모터 및 하부 랙모터와;An upper rack motor and a lower rack motor arranged in a vertical direction at an intermediate position of left and right wheels; 상기 상,하부 랙모터로부터 각각 동력을 전달받아 직선 운동하는 볼스크루와 상기 좌우측 차륜의 타이로드를 각각 연결할 수 있도록 차체의 좌우방향으로 배치되어 설치된 연결링크와;A connecting link disposed in a left-right direction of the vehicle body so as to connect the tie rods of the left and right wheels with a ball screw that receives power from the upper and lower rack motors and moves rectilinearly; 상기 상,하부 랙모터 사이에서 상기 상,하부 랙모터의 동력을 전달받아 회전할 수 있도록 설치됨과 더불어 스티어 바이 와이어 컨트롤러의 제어에 의해 전류를 인가받아서 상기 상,하부 랙모터를 일체로 결합시킬 수 있도록 내부에 코일이 감겨진 전자석 클러치를 포함하고, The upper and lower rack motors are installed between the upper and lower rack motors so as to be able to rotate by receiving power from the upper and lower rack motors. In addition, the upper and lower rack motors are integrally joined by receiving a current under the control of the steer- And an electromagnet clutch in which a coil is wound, 상기 전자석 클러치는, 상기 상부 랙모터로부터 돌출 가능한 커플링로드를 매개로 상기 상부 랙모터의 동력을 전달받아서 회전할 수 있도록 설치됨과 더불어 내부에 코일이 감겨진 상부 커플링과;The electromagnetic clutch includes an upper coupling installed inside the upper rack motor to receive power from the upper rack motor via a coupling rod protrudable from the upper rack motor and to rotate the upper rack motor; 상기 하부 랙모터로부터 돌출 가능한 상기 커플링로드를 매개로 상기 하부 랙모터의 동력을 전달받아 회전할 수 있도록 설치됨과 더불어 상기 상부 커플링에 마주 대하도록 위치하면서 내부에 코일이 감겨진 하부 커플링으로 구성되고;And a lower coupling motor which is installed to be able to rotate by receiving the power of the lower rack motor via the coupling rod protruding from the lower rack motor, Configured; 상기 상부 커플링과 상기 하부 커플링은 스티어 바이 와이어 컨트롤러의 제어에 의해 전류가 인가될 때 어느 하나의 상기 커플링이 나머지 하나의 상기 커플링 속으로 삽입되면서 마찰력에 의해 서로 체결되어 일체화되는 것;Wherein the upper coupling and the lower coupling are coupled to each other by a frictional force while one of the couplings is inserted into the other coupling when a current is applied under the control of the steer-by-wire controller; 를 포함하는 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템.Left and right independent steer-by-wire systems. 삭제delete 청구항 1에 있어서, 상기 상부 커플링과 상기 하부 커플링 중 어느 하나의 상기 커플링은 마주 대하는 상기 커플링을 향하는 방향으로 갈수록 내경이 점차 증가하도록 형성되고;2. The coupling according to claim 1, wherein the coupling of either the upper coupling or the lower coupling is formed so that the inner diameter gradually increases in a direction toward the coupling opposite to the coupling; 나머지 하나의 상기 커플링은 마주 대하는 상기 커플링을 향하는 방향으로 갈수록 외경이 점차 감소하도록 형성된 것;And the other one of the couplings is formed such that its outer diameter gradually decreases toward a direction facing the coupling facing the coupling; 을 특징으로 하는 좌우 독립형 스티어 바이 와이어 시스템.Left and right independent steer-by-wire system.
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