KR101734576B1 - 능동형 ｖｒｓ 시스템의 체인 장착 자동 인식 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 능동형 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이트센서를 이용하여 스노우체인의 장착 유무를 자동 인식하면서 조향 기어박스의 조향 스트로크를 자동으로 가변시킬 수 있도록 한 능동형 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 장치 및 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 기존과 같이 별도의 VRS 스위치를 수동으로 온/오프시키지 않고, 타이어에 대한 스노우체인 장착 유무를 자동으로 인식하여 VRS 시스템의 온/오프 작동이 자동으로 이루어지도록 함으로써, 운전자의 스위치 오조작을 미연에 방지할 수 있고, 스위치 삭제에 따른 원가절감 효과를 얻을 수 있도록 한 능동형 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 장치 및 방법을 제공하고자 한 것이다.

Description

능동형 ＶＲＳ 시스템의 체인 장착 자동 인식 방법{Method for snow chain recognition of VRS system}

본 발명은 능동형 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하이트센서를 이용하여 스노우체인의 장착 유무를 자동 인식하면서 조향 기어박스의 조향 스트로크를 자동으로 가변시킬 수 있도록 한 능동형 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 장치 및 방법에 관한 것이다.

능동형 VRS(Variable Rack Stroke system) 시스템은 조향 기어박스의 조향 스트로크를 스노우 체인의 장착 유무에 따라 가변시키는 시스템으로서, 휠베이스와 같은 차량 제원의 변경없이 최소회전반경을 약 0.3~0.5m 감소시켜 U-턴 및 주차시 기동성 및 운전편의성을 증대시켜주는 준다.

이러한 VRS 시스템은 평상시 사용치 않는 스노우체인 장착 공간을 효율적으로 활용하기 위해 고안된 시스템으로서, 체인 미장착시에 체인이 장착되는 공간 만큼 타이어를 더 돌려주어 최소회전반경을 줄여주고, 반대로 체인 장착시에는 VRS 미장착 때와 동일하게 조향 스트로크를 축소시켜 주는 장치이며, 첨부한 도 9에 도시된 바와 같이 기본적으로 온/오프 스위치(31), ECU(30), 스티어링샤프트(33)에 장착되는 액츄에이터(32) 등을 포함하여 구성된다.

VRS 시스템이 탑재된 차량의 일반 주행시(VRS 스위치 OFF 상태)에 VRS 시스템이 미장착 차량보다 확대된 조향스트로크를 가지게 되어, 첨부한 도 10에서 보듯이 U-턴 및 주차시 최소회전반경을 0.3~0.5m 가량 감소시키는 효과를 낸다.

반면, 눈길 주행시 타이어에 스노우체인을 장착했을 경우, 운전자는 VRS 스위치를 온(ON)으로 눌러주어야 확장된 조향 스트로크가 VRS 시스템의 미장착 때와 동일하게 축소됨과 함께 최소회전반경이 0.3~0.5m 가량 늘어나게 되어 체인과 차체 간섭을 방지할 수 있다.

그러나, 운전자가 체인 장착 후에 직접 VRS 스위치를 온(ON) 상태로 눌러줘야 할 뿐만 아니라, 심지어 오너스 매뉴얼에 충분히 명시되어 있음에도 불구하고 VRS 스위치 온(ON) 상태가 최소회전반경을 줄여주는 상태로 잘못 인식하는 고객이 적지 않은 문제점이 있다.

특히, 체인 장착후, VRS 스위치를 온 작동시키지 않는 경우에는 자칫 체인과 차체의 간섭으로 소음 및 진동이 유발되고, 심할 경우 차체 및 체인의 파손으로 이어질 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 기존과 같이 별도의 VRS 스위치를 수동으로 온/오프시키지 않고, 타이어에 대한 스노우체인 장착 유무를 자동으로 인식하여 VRS 시스템의 온/오프 작동이 자동으로 이루어지도록 함으로써, 운전자의 스위치 오조작을 미연에 방지할 수 있고, 스위치 삭제에 따른 원가절감 효과를 얻을 수 있도록 한 능동형 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 구현예는: 타이어의 범프 변화량을 검출할 수 있는 위치에 마운팅수단을 매개로 장착되는 하이트센서와; 하이트센서로부터 얻은 범프량 변화에 따른 전압 패턴을 분석하여 체인 장착 유무를 판정하고, 판정된 결과에 따라 VRS 시스템을 온/오프 제어하는 ECU; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 상기 마운팅수단은: 내측단은 차체에 고정되고 외측단은 하이트센서의 일단부와 힌지 체결되는 브라켓과; 현가장치의 트레일링 암에 하단이 고정되고 상단은 하이트센서의 타단부와 힌지 체결되는 지지암; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는: 차량 주행시 타이어의 범프량 변화에 따라 트레일링 암과 차체 간에 마운팅수단을 매개로 장착된 하이트센서에서 주기적인 전압값을 출력하는 제1단계와; 하이트센서에서 출력된 전압값 패턴을 ECU에 저장된 전압맵의 전압 패턴과 비교하는 제2단계와; 비교 결과, 하이트센서에서 출력된 전압값 패턴과 전압맵의 전압 패턴 간의 상호 일치하는 조건이 만족되면, 스노우체인이 장착된 것으로 판정하는 제3단계와; 스노우체인이 장착된 것으로 판정되면, VRS 시스템이 온으로 작동하는 제4단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동형 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 구현예에서, 상기 제1단계는, 타이어의 범프량 변화에 따라 트레일링 암이 상하로 운동하는 과정과, 트레일링 암과 차체 간에 장착된 마운팅수단이 상하로 변위되는 과정과, 마운팅수단에 장착된 하이트센서에서 마운팅수단의 상하 변위에 따른 전압값을 출력하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 하이트센서에서 출력된 전압값 패턴과 전압맵의 전압 패턴 간의 상호 일치하는 조건은: 타이어 1회전을 1주기로 하여, 각 주기별 3~10mm 범프 변화에 해당하는 전압 패턴 발생위치가 동일한 곳이 최소 4군데 이상, 16군데 이하이어야 하는 제1조건과; 각 주기별 90˚마다 3~10mm 범프 변화에 해당하는 전압 패턴 발생 위치가 동일한 곳이 최소 1군데 이상 4군데 이하이어야 하는 제2조건; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 구현예는 상기 하이트센서에서 출력된 전압값 패턴과 전압맵의 전압 패턴 간의 상호 일치하는 조건이 만족되지 않으면, 스노우체인이 미장착된 것으로 판정하여 VRS 시스템이 오프되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명에 따르면, 타이어에 스노우체인을 장착함에 따라 주행시 타이어가 범프 및 리바운드 운동을 하는 점을 감안하여, 범프 및 리바운드 변위에 따라 전압값을 출력하는 하이트센서를 이용하여 타이어에 대한 스노우체인 장착 유무를 자동으로 인식하는 동시에 VRS 시스템의 온/오프 작동이 자동으로 이루어지도록 함으로써, 운전자의 스위치 오조작을 미연에 방지할 수 있고, 오조작에 따른 차체 및 스노우체인의 파손을 방지할 수 있으며, 또한 운전자가 별도로 VRS 시스템의 스위치를 온/오프시키지 않아도 되므로 편의성을 향상시킬 수 있다.

또한, 기존에 VRS 시스템을 온/오프시키기 위한 스위치를 삭제해도 되므로, 스위치 삭제에 따른 원가절감 효과를 얻을 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 능동형 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 장치의 구성을 설명하는 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 능동형 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 장치의 구성중 하이트센서의 장착 구조를 나타내는 개략도,
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 능동형 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 방법을 설명하는 순서도,
도 6은 본 발명에 따른 능동형 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 장치의 구성중 하이트센서의 전압값 패턴(스노우체인 장착시)을 나타내는 도면,
도 7은 본 발명에 따른 능동형 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 장치의 구성중 하이트센서의 전압값 패턴(스노우체인 미장착시)을 나타내는 도면,
도 8은 스노우체인이 장착된 차량의 범프 변위량 발생을 설명하는 개략도,
도 9 및 도 10은 종래의 능동형 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 장치 및 그 작동원리를 설명하는 개략도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 8의 개념도에 나타낸 바와 같이, 통상 타이어에 스노우체인을 장착하면 체인 두께(10~15mm) 때문에 차량 주행시 타이어가 범프 및 리바운드 운동을 하게 되고, 체인 장작 후 노면 주행시 체인 두께로 인한 타이어 범프량 변화(3~10mm)가 발생하게 된다.

이때, 스노우체인의 형상에 따라 타이어 1회전당 범프 및 리바운드 주기가 결정되는 바, 본 발명에 채택된 통상의 하이트센서(HEIGHT SENSOR)는 범프 및 리바운드 변위에 따라 전압값의 변화를 출력하되, 1mm의 범프 및 리바운드 변화까지 감지할 수 있다.

이에, 본 발명은 하이트센서 출력전압값으로 체인 장착에 따른 타이어의 범프 및 리바운드 운동을 판별하면서 스노우체인 장착 유무를 자동으로 판정할 수 있도록 한 것이다.

즉, 본 발명은 VRS 시스템에 하이트센서를 포함시켜서, 타이어의 범프(BUMP) 변화량에 따라 스노우체인의 장착 유무를 판정하여, 별도의 스위치 조작없이도 조향스트로크를 능동적이며 자동적으로 제어할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

이를 위해, 타이어의 범프 변화량을 검출할 수 있는 위치에 마운팅수단(20)을 매개로 하이트센서(10)가 장착된다.

상기 마운팅수단(20)은 하이트센서(10)를 고정시키는 동시에 하이트센서(10)의 전압값이 패턴을 이후면서 주기적으로 출력되도록 하이트센서(10)에 상하 변위량를 제공하는 역할을 하는 것으로서, 브라켓(22) 및 지지암(26)을 포함하여 구성된다.

보다 상세하게는, 첨부한 도 3에서 보듯이 상기 마운팅수단(20)의 브라켓(22)의 내측단은 차체에 고정되고 외측단은 하이트센서(10)의 일단부와 힌지 체결되고, 상기 지지암(26)의 하단은 현가장치의 트레일링 암(24)에 고정되고, 상단은 하이트센서(10)의 타단부와 힌지 체결된다.

또한, 본 발명에 따른 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 장치는 하이트센서(10)로부터 얻은 타이어의 범프 변화량에 따른 전압 패턴을 분석하여 스노우체인 장착 유무를 판정하고, 판정된 결과에 따라 VRS 시스템을 온/오프 제어하는 ECU(30)를 포함한다.

상기 ECU(30)는 스티어링샤프트(33)에 장착되어 실질적인 조향 스트로크를 제공하는 액츄에이터(32)를 온/오프 제어하기 위한 제어수단(도 1 참조), 또는 조향 스크로크를 제공하는 MDPS(전동식 파워스티어링)의 모터를 온/오프 제어하기 위한 제어수단(도 2 참조)으로 채택될 수 있다.

여기서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 방법을 첨부한 도 4 내지 도 7을 참조로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 차량 주행시 타이어의 범프 및 리바운드가 반복되는 바, 이때의 범프량 변화에 따라 트레일링 암(24)과 차체 간에 마운팅수단(20)을 매개로 장착된 하이트센서(10)에서 주기적인 전압값을 출력하게 된다.

즉, 타이어의 주기적인 범프량 변화에 따라 트레일링 암(24)이 상하로 운동하면, 트레일링 암(24)과 차체 간에 장착된 마운팅수단(20)의 구성중 지지암(26)이 상하로 변위되고, 이때의 상하변위를 브라켓(22)에 장착된 하이트센서(10)에서 검출하면서 주기적이면서 일정한 전압값을 출력하게 된다.

결과적으로, 하이트센서(10)는 타이어의 주기적인 범프량 변위를 검출하면서 주기적이면서 일정한 전압값을 반복 출력하게 된다.

다음으로, 상기 하이트센서(10)의 출력 전압값이 ECU(30)로 전송되면, 사전에 시험을 통해 ECU(30)에 저장된 하이트센서(10)의 전압맵에 따른 전압값과 비교하는 과정이 이루어진다.

즉, ECU(30)에서 하이트센서(10)에서 출력된 전압값 패턴과, ECU(30)에 이미 저장된 전압맵의 전압 패턴을 비교하는 연산을 하게 된다.

비교 결과, 하이트센서(10)에서 출력된 전압값 패턴과 전압맵의 전압 패턴 간의 상호 일치하는 조건이 만족되면, 스노우체인이 장착된 것으로 판정한다.

이때, 상기 하이트센서(10)에서 출력된 전압값 패턴과 전압맵의 전압 패턴 간의 상호 일치하는 조건으로서, 제1 및 제2조건을 만족해야 타이어에 스노우체인이 장착된 것으로 판정한다.

바람직한 구현예로서, 상기 제1조건은 하이트센서(10)에서 출력된 전압값 패턴과 전압맵의 전압 패턴을 비교했을 때, 첨부한 도 6에서 보듯이 타이어 1회전을 1주기로 하여 최소 3주기별 3~10mm 범프 변화에 해당하는 전압 패턴 발생 위치가 동일한 곳이 최소 4군데 이상, 16군데 이하로 규정할 수 있고, 상기 제2조건은 각 주기별 90˚마다 3~10mm 범프 변화에 해당하는 전압 패턴 발생 위치가 동일한 곳이 최소 1군데 이상 4군데 이하로 규정할 수 있다.

이렇게, 제1 및 제2조건을 만족하는 경우, ECU(30)는 타이어에 스노우체인이 장착된 것으로 판정하여, VRS 시스템으로 자동으로 온시킴으로써, 스노우체인 미장착시에 비하여 조향 스트로크가 감소되면서 최소회전반경이 0.3~0.5m 가량 늘어나게 되어, 타이어의 조향시 체인과 차체 간의 간섭을 방지할 수 있다.

반면, 상기 하이트센서(10)에서 출력된 전압값 패턴과 전압맵의 전압 패턴 을 비교한 결과, 첨부한 도 7에 나타낸 스노우체인 미장착시 전압값 패턴과 같이 제1조건 및 제2조건을 만족하지 않으면, ECU(30)는 스노우체인이 미장착된 것으로 판정하여 VRS 시스템을 자동으로 오프시키는 제어를 하게 되고, 이에 U-턴 및 주차시 최소회전반경을 0.3~0.5m 가량 감소시킬 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면 하이트센서를 이용하여 타이어에 대한 스노우체인 장착 유무를 자동으로 인식하는 동시에 VRS 시스템의 온/오프 작동이 자동으로 이루어지도록 함으로써, 운전자의 스위치 오조작을 미연에 방지할 수 있고, 오조작에 따른 차체 및 스노우체인의 파손을 방지할 수 있으며, 또한 운전자가 별도로 VRS 시스템의 스위치를 온/오프시키지 않아도 되므로 편의성을 향상시킬 수 있다.

10 : 하이트센서
20 : 마운팅수단
22 : 브라켓
24 : 트레일링 암
26 : 지지암
30 : ECU

Claims (5)

1. 삭제
2. 차량 주행시 타이어의 범프량 변화에 따라 트레일링 암(24)과 차체 간에 마운팅수단(20)을 매개로 장착된 하이트센서(10)에서 주기적인 전압값을 출력하는 제1단계와;
   하이트센서(10)에서 출력된 전압값 패턴을 ECU(30)에 저장된 전압맵의 전압 패턴과 비교하는 제2단계와;
   비교 결과, 하이트센서(10)에서 출력된 전압값 패턴과 전압맵의 전압 패턴 간의 상호 일치하는 조건이 만족되면, 스노우체인이 장착된 것으로 판정하는 제3단계와;
   스노우체인이 장착된 것으로 판정되면, VRS 시스템이 온으로 작동하는 제4단계;
   를 포함하고,
   상기 하이트센서(10)에서 출력된 전압값 패턴과 전압맵의 전압 패턴 간의 상호 일치하는 조건은:
   타이어 1회전을 1주기로 하여, 각 주기별 3~10mm 범프 변화에 해당하는 전압 패턴 발생위치가 동일한 곳이 최소 4군데 이상, 16군데 이하이어야 하는 제1조건과;
   각 주기별 90˚마다 3~10mm 범프 변화에 해당하는 전압 패턴 발생 위치가 동일한 곳이 최소 1군데 이상 4군데 이하이어야 하는 제2조건;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 방법.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1단계는:
   타이어의 범프량 변화에 따라 트레일링 암(24)이 상하로 운동하는 과정과;
   트레일링 암(24)과 차체 간에 장착된 마운팅수단(20)이 상하로 변위되는 과정과;
   마운팅수단(20)에 장착된 하이트센서(10)에서 마운팅수단(20)의 상하 변위에 따른 전압값을 출력하는 과정;
   으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동형 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 방법.
   
4. 삭제
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 하이트센서(10)에서 출력된 전압값 패턴과 전압맵의 전압 패턴 간의 상호 일치하는 조건이 만족되지 않으면, 스노우체인이 미장착된 것으로 판정하여 VRS 시스템이 오프되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 VRS 시스템의 체인 장착 자동 인식 방법.
   

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