KR101794888B1 - 차량의 태그 차축 조향 시스템 - Google Patents

Abstract

차량의 일반적인 주행 방향에서 차량의 전방 차축 이후에 후속하는 차량의 적어도 하나의 비 구동 휠 태그 차축 조향 시스템은, 시스템의 기능 불량이 발생할 때 차량의 속도가 임계 속도 미만이면, 시스템을 제1 고장-안전 상태로 전환시켜 태그 차축을 캐스터 조향시키고, 시스템의 기능 불량이 발생할 때 차량의 속도 임계 속도를 초과하면, 시스템의 제2 고장-안전 상태에서 차량의 종방향으로 정렬된 고정된 중립 위치로 태그 차축과 그 휠을 잠금으로 유지시키도록 구성되는 보조 유닛(29)를 포함한다.

Description

차량의 태그 차축 조향 시스템{SYSTEM FOR STEERING A TAG AXLE OF A VEHICLE}

본 발명은 첨부된 제1항의 전제부에 따른 시스템으로, 차량의 일반적인 주행 방향에서 전방 차축 이후에 후속하는, 차량의 적어도 하나의 비 구동 휠 태그 차축 조향 시스템, 및 첨부된 독립 방법 청구항의 전제부에 따른 방법에 관한 것이다.

이러한 조향 태그 차축은 차량의 일반적인 주행 방향을 기준으로 차량의 휠 축 사이에서 제1 순서를 제외한 임의의 순서에 배치될 수 있고, 차량은 이러한 두 개 이상의 조향 태그 차축을 구비할 수 있다. 일반적으로 조향 태그 차축은 차량의 구동 차축 전방 및/또는 후방에 배치되지만, 구동 차축을 구비하지 않은 트레일러 차량의 부분에 존재할 수 있다.

일반적으로 조향 태그 차축이 제공되는 차량은 예컨대, 트럭 및 버스와 같은 중장비 차량이고, 따라서, 이하에서 설명되는 본 발명은 중장비 차량에 적용되지만, 이러한 차량에 본 발명이 제한되는 것은 아니다.

예컨대, 우유 차량이 농장 또는 유사한 장소 내에서 구동되어야 하거나 또는 버스가 도시의 좁은 거리에서 섬세한 조작을 수행해야 하는 경우에, 차량의 기동성을 증가시키기 위해 이러한 태그 차축 휠이 느린 차량 속도에서 조향 가능한 점은 유용하고 이로울 수 있다. 그러나, 빠른 차량 속도에서 태그 차축이 조향되지 않는 이유로 안정성 및 연료 소비 면에서 바람직할 수 있고, 빠른 차량 속도에서 시스템은, 태그 차축 휠이 차량의 종방향과 정렬된 고정된 중립 위치를 취하도록 한다. 이러한 이유로, 태그 차축 휠은 전방 차축 휠의 조향 및 차량의 속도에 따라 조향되어, 일반적으로 전방 차축 휠에 대한 태그 차축 휠의 편향은 차량의 속도를 증가시킴으로서 감소되고, 중립 위치에서 잠금을 발생시키는 임계 속도에서 0에 도달한다.

예컨대, 시스템 전체 또는 일부에 전력 공급의 손실, 또는 시스템의 일부 부품 결함과 같이, 이러한 종류의 조향 시스템에서 임의의 기능 불량(malfunction)이 발생하면, 이러한 시스템은 차량의 속도에 관계없이 태그 차축 휠이 중립 위치에서 잠금이 되는 고장-안전 상태로 전환시켜야한다. 이러한 이유로, 시스템에는 비활성화된 장치로 시스템을 고장-안전 상태로 전환시킴으로써 시스템 내에서 기능 불량 발생에 반응하는 장치가 제공된다.

초기에 정의된 종류의 시스템은, 차량의 속도에 관계없이 태그 차축 조향을 해제시킴으로써 고장-안전 상태에 도달하는 실시예의 시스템을 개시한 EP 1 215 104 B1호에 공지되어 있다. 다른 실시예에는 태그 차축 휠을 중심으로 하거나 또는 태그 차축 휠을 연속적으로 조향하는 일반적인 회로의 기능 불량에 반응하는 추가적인 안전 조향 회로가 있다. 인용 문헌에서 설명되는 시스템은 비교적 복잡하며 고가이므로, 기능 불량이 발생하더라도 안전하게 동작하는 간단하고 신뢰성 있는 시스템을 개발하는 것이 바람직하다.

본 발명의 목적은 도입부에서 정의된 종류의 시스템을 제공하는 것이고, 이러한 시스템은 공지된 시스템과 관련하여 적어도 일부의 측면에서 개선된 것이다.

이러한 목적은 첨부된 제1항 특징부의 기능을 수행하는 시스템을 제공함으로써 본 발명에 따라 달성된다.

두 고장-안전 상태에 도달될 수 있고, 태그 차축 조향 시스템의 기능 불량에 반응하여 시스템이 하나의 고장-안전 상태로 전환시키는데 차량의 속도로 결정한다는 점은 매우 안전한 차량 거동을 초래한다. 기능 불량이 발생하면, 태그 차축 휠이 차량의 종방향과 정렬하도록 잠금되는 것이 바람직하며, 기능 불량이 발생할 때 차량의 속도가 임계 속도보다 빠르고, 이미 태그 차축 휠이 정렬되어 있는 경우에 제2 고장-안전 상태에 의해 충족되지만, 차량의 속도가 느리고, 태그 차축 휠의 정렬이 중립 위치와 다르면, 태그 차축은 기능 불량이 발생하더라도 잠금되지 않을 것이고, 대신에 제1 고장-안전 상태에서 캐스터 조향되어 태그 차축이 잘못된 위치에 잠금되는 것, 즉, 차량의 종방향에 대하여 0도가 아닌 다른 각도로 잠금되는 것에 비해 더 나은 차량의 거동을 초래한다. 압력 매체를 저장부에 전달하는 대안적인 피드백 라인에 두 개의 밸브 부재를 연속으로 연결함으로써, 압력 매체 회로는 용이하고 확실하게 두 고장-안전 상태에 도달하는 방식으로 제어된다.

본 발명의 일 실시예에서, 제2 수단은, 스프링 하중에 의해 제2 밸브 부재의 밸브를 끊임없이 개방 위치로 향하도록 구성되는 스프링 부재, 및 시스템이 동작할 때, 스프링 하중에 대응하여 제2 밸브 부재의 밸브를 폐쇄 위치에 유지시키지만, 스프링 하중에 저항하는 것을 중단시킴에 따라 제2 밸브 부재의 밸브가 스프링의 힘에 의해 안정한 개방 위치로 전환될 수 있어 기능 불량의 발생에 반응하도록 구성되는 유지 부재를 포함한다. 따라서, 차량이 임계 속도 미만일 때 발생하는 기능 불량에 응답하여 제1 고장-안전 상태에 도달하도록 하는 제2 밸브 부재의 작동은, 유지 부재가 스프링 힘에 저항하는 것을 중단시킴에 따라 밸브 부재의 밸브가 스프링 부재에 의해 자동적으로 개방 위치로 이동되고, 유지되는 점에서 매우 안전하고, 일 실시예에서, 유지 부재는, 예컨대, 통전 상태일 때 제2 밸브 부재의 밸브를 폐쇄 위치에 유지시키고, 비 통전 상태일 때 스프링 부재에 의해 제2 밸브 부재의 밸브가 개방 위치로 전환되도록 구성되는 전자기 밸브와 같은 전기 동력 부재이다. 따라서, 시스템의 기능 불량이 발생하면, 전기 동력 부재의 통전은 기능 불량에 의해 단절되거나 또는 감소되어서, 이 동력 부재는 비 통전 상태가 되며, 차량이 임계 속도 미만이 될 때, 제1 고장-안전 상태에 도달하는데 필요한 개방 위치에 자동적으로 도달된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 제1 수단은, 차량의 속도가 임계 속도를 초과할 때 제1 밸브 부재의 밸브를 개방 위치에서 폐쇄 위치로 전환시키며, 차량의 속도가 임계 속도 미만일 때 폐쇄 위치에서 개방 위치로 전환시키는 전기적으로 작동되는 동력 부재의 형태를 취하고, 이에 따라, 시스템이 동작할 때, 제1 밸브 부재는 항상 전반적인 차량 속도에서 바람직한 안정한 상태가 되며, 예컨대, 시스템, 전기적으로 작동되는 동력 부재에 전력 공급의 손실과 같이 시스템의 기능 불량이 발생하는 경우에 바람직한 위치에 존재한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 제1 밸브 부재 및/또는 제2 밸브 부재 각각은 평행하게 연결되는 체크 밸브, 및 바이패스 라인을 포함하며, 체크 밸브 및 바이패스 라인을 대안적인 피드백 라인에 개별적으로 연결함으로써 폐쇄 및 개방 위치를 형성할 수 있고, 이에 따라 간단한 방식으로 스티어링 유닛을 비활성화된 동력 장치로, 즉 태그 차축 휠의 활성화된 조향 없이 두 고장-안전 상태로 전환시키는 신뢰성 있는 장치의 작동이 달성된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 시스템은, 펌프가 동력 장치에 의해 구동되지 않을 때 피드백 라인을 폐쇄하기 위해, 파워 실린더의 각각의 피스톤 측으로부터의 일반적인 피드백 라인에 파일럿 밸브 부재를 포함한다. 파워 실린더의 각각의 측으로부터의 일반적인 피드백 라인에서 이러한 파일럿 밸브 부재, 즉, 부하 유지 밸브의 제공은, 동력 장치가 펌프를 구동시키지 않을 때, 심지어, 동력 장치를 끄거나 구동되지 않을 때 압력 매체 라인에서 이러한 압력 펄스가 발생하는 경우에도 태그 차축 휠을 고정된 중립 위치에 유지시키는 것을 보장한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 펌프는 일 방향으로 회전 중에 하나의 피스톤 측에, 반대 방향으로 회전 중에 다른 피스톤 측에 압력 매체를 전달하도록 구성된다. 이는 시스템이 동작할 때 태그 차축의 조향을 달성하는 간단한 방법이다. 따라서, 이러한 조향은 펌프의 방향이 변화함에 따라 회전 방향이 반전될 수 있는 전기 모터를 포함하는 경우에 특히 용이하다.

본 발명의 다른 실시예에서, 펌프는 유압액 형태인 매체를 전달하도록 구성되며, 일반적으로 유압액 형태의 매체는 이러한 종류의 시스템에서 파워 실린더에 공급하는 매체로 가장 적절하다.

본 발명의 다른 실시예에서, 스티어링 유닛은, 시스템이 동작할 때 동력 장치를 사용하여 정렬된 전방 차축 휠과 종방향 사이의 각도에 대하여 차량의 정렬된 태그 차축 휠과 각각 종방향 사이의 각도를 제어하도록 구성되어서, 사전에 정해진 차량 속도에서 적어도 각도 사이의 비율은 연속적으로 또는 순차적으로 감소하고, 임계 속도에서 비율이 0에 도달할 때까지 차량 속도를 증가시킨다.

이 실시예의 추가적인 발전으로, 스티어링 유닛은, 시스템이 동작할 때 동력 장치를 사용하여 차량이 임계 속도 미만인 경우에 정렬된 전방 차축 휠과 종방향 사이의 각도와 차량의 정렬된 태그 차축 휠과 종방향 사이의 각도의 비율이 예컨대, 1:1로 변함없이 유지되도록 구성되며, 사전에 정해진 속도는 15-30km/h, 20-30km/h 또는 25km/h이다. 이는 사전에 정해진 속도까지 최선으로 가능한 기동성을 달성하기 위해, 사전에 정해진 속도까지 태그 차축 휠의 최대 조향을 할 수 있어서 이롭지만, 이후에 임계 속도까지 비율이 점진적으로 감소된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 스티어링 유닛은, 시스템이 동작할 때 동력 장치를 사용하여 차량이 30-50km/h, 35-45km/h 또는 40km/h의 임계 속도를 초과할 때 펌프 구동을 중단시키고, 상기 임계 속도 미만일 때 다시 펌프를 구동시키도록 구성된다. 이러한 임계 속도 값은 예컨대, 트럭 및 버스와 같은 중장비 차량에 유리하다.

본 발명의 다른 실시예에서, 시스템은, 차량의 정렬된 태그 차축 휠과 종방향 사이의 각도를 검출하도록 구성된 부재, 및 차량의 속도가 임계 속도 미만일 때의 오작동의 발생에 반응하여, 이후에 제1 고장-안전 상태로 태그 차축을 캐스터 조향시키며, 밸브 검출 부재를 지속적으로 작동시켜 각도 검출 부재에서의 각도가 0을 나타낼 때 중립 위치에 태그 차축을 잠금하도록 구성되는 잠금 부재를 포함한다. 이는 시스템의 기능 불량이 발생한 이후에도 각도 검출 부재는 지속적으로 작동되어 제1 고장-안전 상태를 추정하는 것을 의미하고, 따라서, 태그 차축 휠이 중립 위치에 도달하는 것이 가능하며, 제1 고장-안전 상태에서 발생하는 캐스터 조향보다 시스템 기능 불량인 경우가 더욱 유리하다.

본 발명의 다른 실시예에서, 시스템은 적어도 두 개의 태그 차축을 조향하도록 구성되어 있고, 세 개 이상의 태그 차축을 조향하도록 구성될 수 있다.

또한, 첨부된 독립 방법 청구항에 따르면, 본 발명은 차량의 적어도 하나의 비 구동 휠 태그 차축 조향 시스템을 시스템 내에 기능 불량이 발생할 때 고장-안전 상태로 전환시키는 방법에 관한 것이되, 태그 차축은 차량의 일반적인 주행 방향에서 전방 차축 이후에 후속한다. 이러한 방법을 적용한 결과 및 이로부터 발생한 이점은 전술한 본 발명의 시스템에 의해 명백하게 나타난다.

또한, 본 발명은 제16항에 나타낸 특징부를 구비한 컴퓨터 프로그램, 제17항에 나타낸 특징부를 구비한 컴퓨터 프로그램 제품, 제18항에 나타낸 특징부를 구비한 전자 제어 유닛, 및 제19항에 따른 차량에 관한 것이다.

다른 이로운 본 발명의 특징 및 장점은 이하의 설명에 나타난다.

예로서 인용된 본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 설명될 것이다.
도 1은 본 발명 유형의 차량의 태그 차축 조향 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 적용할 수 있는 가능한 태그 차축 휠 조향 시스템의 일부를 개략적으로 도시한다.
도 3은 차량이 임계 속도 미만의 속도로 주행하는 동작 상태일 때, 본 발명의 실시예에 따른 시스템의 압력 매체 구성을 도시한다.
도 4는 차량이 임계 속도를 초과하는 속도로 주행하고 태그 차축 휠이 고정된 중립 위치에 있을 때, 도 3에 상당하는 구성을 도시한다.
도 5는 도 3에 상당한 구성으로, 도 3에 도시된 상태에서 시스템의 기능 불량이 발생할 때 제1 고장-안전 상태에서 매체 흐름을 도시한다.
도 6은 도 5에 상당한 구성으로, 도 4에 도시된 상태에서 시스템의 기능 불량이 발생할 때 도달되는 시스템의 제2 고장-안전 상태를 도시한다.
도 7은 도 3에 상당한 구성으로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 시스템의 압력 매체 배치를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 방법을 구현하는 전자 제어 유닛의 구성을 개략적으로 도시한다.

도 1은, 전방 차축(3) 및 차량의 일반적인 주행 방향에서 태그 차축의 전방에 위치되는 구동 후방 차축(4)을 구비한 트럭의 형태인, 차량(2)의 비 구동 휠 태그 차축(1) 조향 시스템을 매우 개략적으로 도시한다. 통상적인 방식으로, 전방 차축(3)이 차량의 스티어링 휠(5)과의 연결에 의해 어떻게 조향될 수 있는지 개략적으로 도시되어 있다. 파워 실린더(6)는, 파워 실린더의 피스톤(7)을 통해 차량의 종 방향(화살표 L)에 대하여 태그 차축 휠(8)의 정렬을 제어하도록 태그 차축(1)에 기계적으로 연결된다. 일반적으로 유압액의 형태인 압력 매체가 태그 차축 휠의 정렬을 제어하기 위해 라인(9)을 통해 어떻게 파워 실린더에 전달될 수 있는지 도시되어 있다. 이러한 매체의 전달은, 차량의 종 방향(L)에 대하여 전방 차축 휠(11)의 정렬, 및 차량의 속도에 대한 차량의 전자 제어 유닛(E)으로부터의 정보에 기초하여 개략적으로 표시된 스티어링 유닛(10)에 의해 제어된다. 이는 차량의 태그 차축 조향 시스템의 일반적인 구조이다.

도 2a 내지 도 2e는 차량 구성의 일부를 도시한 것으로, 화살표(L)는 차량의 일반적인 주행 방향, D는 구동 차축, S는 조향 태그 차축, 및 S₀는 비조향 태그 차축을 나타내며, 이러한 종류의 조향 시스템이 상기 차량에 적용될 수 있다. 도 2a 내지 도 2d는 트럭의 구성을 도시하고, 도 2e는 관절(A)을 구비한 버스의 구성을 도시한다. 이는 본 발명의 조향 시스템에 적용 가능한 다양한 구성의 일부분이다.

도 3은, 상기 휠을 회전시키도록 구성되는 미 도시된 스티어링 암에 피스톤 로드(17)를 연결시킨 결과로서, 피스톤을 이동시켜 태그 차축 휠의 정렬을 변경하기 위해, 모터의 회전 방향을 선택하여 동력 장치 피스톤(7)의 두 개의 대향 측(15, 16) 중 일 측에 오일 컨테이너(14)로부터 압력 하에 유압액을 전달하는 유압 펌프(13)를 구동하도록 구성되는 전기 모터(12)의 형태인 동력 장치를 갖는 본 발명의 시스템을 도시한다(도 1 참조). 저장부(14)에서 피스톤 측(15)으로의 라인 경로는 도면부호 18로 표시되며, 피스톤 측(16)에서의 일반적인 피드백 경로는 도면부호 19로 표시되고, 저장부(14)에서 피스톤 측(16)으로의 라인 경로는 도면부호 20으로 표시되며, 피스톤 측(15)에서 저장부로의 일반적인 피드백 라인은 도면부호 21로 표시된다. 각각의 일반적인 피드백 라인(19, 21)에서, 파일럿 밸브(22, 23)는, 라인 경로(18, 20)에 있는 각각의 지점(24, 25)에서 불충분한 유압액 압력이 있을 때, 즉, 펌프(13)가 전기 모터(12)에 의해 구동되지 않을 때 각각의 라인을 폐쇄하도록 제공된다. 통상적인 방식으로, 피드백 라인에는 평행하게 연결되는 필터(26), 및 필터가 막히는 경우에 개방하도록 구성되는 밸브(27)가 제공된다.

또한, 본 발명의 태그 차축 휠 조향 시스템은, 비활성화된 장치, 즉, 전기 모터가 구동되지 않도록 고장-안전(fail-safe) 상태로 시스템을 전환함으로써 시스템 내의 기능 불량 발생에 응답하도록 구성되는 장치를 포함한다. 이에 따라, 이러한 장치에는, 유압액을 저장부(14)에 전달하며, 동력 장치 피스톤의 양 측(15, 16)에 연결된 대안적인 피드백 라인(28), 및 피드백 라인에 위치되며, 시스템이 동작할 때 보조 유닛이 폐쇄를 유지하도록 구성되는 보조 유닛(29)이 제공된다. 스프링이 장착된 체크 밸브(30, 31)는 피스톤 측에서 대안적인 피드백 라인을 각각의 일반적인 피드백 라인에 연결시킨다.

보조 유닛(29)은 직렬로 연결된 두 개의 밸브 부재(32, 33)를 포함한다. 제1 밸브 부재(33)는 쌍안정이고, 전기적으로 동작되는 두 개의 동력 부재의 형태인 제1 부재(34, 34')가 제공되며, 상기 제1 부재(34, 34')는, 시스템이 작동할 때 차량이 40km/h와 같은 임계 속도 미만일 때의 개방 위치, 및 차량이 임계 속도를 초과할 때의 폐쇄 위치를 포함하는 두 개의 안정 위치 중에서 밸브 부재의 밸브(35)가 차량의 속도에 따라 하나를 추정하도록 구성된다. 이에 따라, 밸브 부재(33)에는 평행하게 연결되는 체크 밸브(36), 및 바이패스 라인(37)이 제공되며, 체크 밸브 및 바이패스 라인을 대안적인 피드백 라인(28)에 개별적으로 연결함으로써 폐쇄 및 개방 위치를 형성할 수 있다. 따라서, 동력 부재(34, 34')는, 차량이 임계 속도를 초과하거나 또는 미만이고, 시스템이 동작할 때 두 개의 안정 위치 사이에서 제1 밸브 부재(33)를 자동적으로 전환시킨다. 따라서, (도 3과 같이) 동력 부재(34')가 활성화되면, 바이패스 라인(37)이 피드백 라인(28)에 연결되도록 전환되고, (도 4와 같이) 동력 부재(34)가 활성화되면, 체크 밸브(36)는 피드백 라인(28)에 삽입된다. 잠금 부재(50)는 (a 및 b로 표시된) 각각의 쌍안정 위치에 제1 밸브 부재(33)를 기계적으로 견고하게 고정하도록 제공되어서, 동력 부재(34, 34')에 공급하는 전력 손실이 있을 때 상기 위치에 유지시킬 수 있다.

제2 밸브 부재(32)에는 전기 동력 부재(38)의 형태인 제2 수단이 제공되며, 상기 제2 수단은 통전 상태일 때 밸브 부재의 밸브(39)를 폐쇄 위치에 유지시키도록 구성되고, 비-통전 상태일 때 스프링 부재(40)가 밸브(39)를 개방 위치로 전환하는 것을 허용하도록 구성된다. 따라서, 스프링 부재(40)는 끊임없이 스프링 하중에 의해 밸브를 개방 위치로 향하도록 구성되며, 전기 동력 부재(38)는 시스템이 동작할 때 스프링 부하에 대응하여 밸브를 폐쇄 위치에 유지하도록 구성된다. 또한, 이러한 밸브 부재는 평행하게 연결되는 체크 밸브(41), 바이패스 라인(37)을 포함하며, 체크 밸브 및 바이패스 라인을 피드백 라인(28)에 개별적으로 연결함으로써 폐쇄 및 개방 위치를 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 시스템의 동작은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명될 것이다. 스티어링 유닛(10)은, 시스템이 동작할 때 전기 모터(12)를 사용하여 정렬된 전방 차축 휠과 종방향 사이의 각도에 대하여 정렬된 태그 차축 휠과 각각 차량의 종방향 사이의 각도, 및 차량의 속도를 제어하도록 구성되어서, 25km/h의 사전에 정해진 속도에서 이러한 각도 사이의 비율은 연속적으로 또는 순차적으로 감소하고, 대략 40km/h의 임계 속도에서 비율이 0에 도달할 때까지 차량 속도를 증가시킨다. 이에 따라, 시스템이 동작할 때 스티어링 유닛은 바람직하게는 차량의 속도가 사전에 정해진 속도 미만인 경우에 전기 모터(12)를 사용하여 정렬된 태그 차축 휠과 차량의 종방향 사이의 각도와 정렬된 전방 차축 휠과 종방향 사이의 각도를 일정한 비율로 유지하도록 구성되어서, 차량의 속도가 느릴 때 태그 차축은 최대 조향성(steerability)을 갖는다. 따라서, 임계 속도에 도달했을 때 스티어링 유닛은 상기 비율이 0이 되도록, 즉, 차량의 속도가 임계 속도를 초과하면 전기 모터의 비활성화가 유지하도록 구성되며, 도 4에서 태그 차축은 중립 위치에 고정된다. 이는, 각각의 지점(24, 25)에 불충분한 압력이 있을 때, 파일럿 밸브 부재(22, 23)가 일반적인 피드백 라인을 폐쇄된 상태로 유지시키는 것을 의미한다. 또한, 대안적인 피드백 라인(28)은 폐쇄되는 위치에서 두 개의 밸브 부재(32, 33)에 의해 폐쇄될 것이다.

도 5는, 차량의 속도가 임계 속도 미만일 때, 즉, 도 3에서 도시된 시스템의 상태에서 예컨대, 전력 공급의 중단 또는 일부 부품의 오작동과 같은 기능 불량이 시스템에서 발생하는 상황을 도시한다. 이러한 상황에서, 전기 모터(12)는 비활성화되지만, 차량의 느린 속도에서 제1 밸브 부재(33)는 안정적인 개방 위치에 있고, 제2 밸브 부재(32)는 전자기 밸브(38)에 전력 공급을 중단하는 때에 스프링 부재(40)에 의해 개방 위치로 전환되기 때문에 대안적인 피드백 라인(28)은 개방될 것이다. 이는 태그 차축 휠이 캐스터 조향되는 것을 의미하는데, 즉, 피스톤(7)이 실린더의 일 측에서 유입되고 다른 측에서 유출되는 유압액에 의해 파워 실린더(6)에서 이동되는 결과로 태그 차축 휠은 차량의 조향을 방해받지 않고 따라간다. 따라서, 태그 차축 휠 조향 시스템의 제1 고장-안전 상태에 도달된다. 도 5는, 차량의 정렬된 태그 차축 휠과 종방향 사이의 각도를 검출하도록 구성되는 부재(43)를 어떻게 포함하는지 매우 개략적으로 도시한다. 시스템은, 차량의 속도가 임계 속도 미만일 때의 오작동의 발생에 반응하여, 이후에 제1 고장-안전 상태로 도 5에 도시된 바와 같이 태그 차축을 캐스터 조향시키며, 밸브 검출 부재(43)를 지속적으로 작동시켜 각도 검출 부재에서의 각도가 0을 나타낼 때 중립 위치에 태그 차축을 잠금하도록 구성되는 잠금 부재를 구비한다. 이 잠금 부재는, 제1 밸브 부재(33)를 도 4에 도시된 위치로 전환시키는 일부 부재, 또는 피스톤 로드(17) 또는 피스톤 로드에 연결되는 부재를 고정 위치에 기계적으로 잠그는 단순한 일부 부품의 형태일 수 있다.

도 6은 차량이 임계 속도를 초과할 때, 즉, 시스템이 도 4와 같이 동작할 때 시스템의 기능 불량이 발생하는 상황을 도시한다. 이 경우에, 제2 밸브 부재(32)는 개방 위치로 전환되지만, 제1 밸브 부재(32)는 안정한 폐쇄 위치에 존재하고, 이를 통해, 이후에 차량 속도에 관계없이 차량의 계속적인 이동 중에, 태그 차축은 중립 위치에서 시스템의 제2 고장-안전 상태로 잠금이 유지되도록 대안적인 피드백 라인(28)의 폐쇄가 유지되는 것이 보장된다.

도 7은, 본 발명의 제2 실시예로서, 유압 펌프(53)가 압력 하에 오일 컨테이너(54)에서 오직 한 방향으로 유압액을 전달할 수 있도록 하는 모터(52) 형태인 동력 장치를 갖는 시스템을 도시한다. 대신에, 유압액을 파워 실린더(6)에 도달시키기 위한 두 개의 대안적인 경로(55, 56)가 존재하고, 각각의 경로에서, 제1 쌍안정 밸브 부재(57, 58)는 제2 밸브 부재(59, 60)와 연속적으로 연결된다. 제1 밸브 부재(57, 58)에는 전기적으로 동작되는 밸브 부재의 형태인 제1 수단(61)이 제공되며, 상기 제1 수단(61)은, 시스템이 동작할 때, 차량의 속도, 즉, 차량의 속도가 임계 속도 미만일 때의 개방 위치, 및 차량의 속도가 임계 속도를 초과할 때의 폐쇄 위치에 따라 제1 밸브 부재의 밸브가 두 안정 위치 중 하나의 위치를 추정하도록 구성된다. 이에 따라, 각각의 밸브 부재(57, 58)에는 평행하게 연결되는 체크 밸브(65, 66), 및 바이패스 라인(67, 68)이 제공되며, 체크 밸브 및 바이패스 라인을 각각의 유동 경로에 개별적으로 연결함으로써 폐쇄 및 개방 위치를 형성할 수 있다.

제2 밸브 부재(59, 60)에는 전기 동력 부재(69, 70)의 형태인 제2 수단이 제공되며, 상기 제2 수단은, 통전 상태일 때, 이러한 밸브 부재의 밸브(71, 72)가 폐쇄 위치 또는 개방 위치에 유지될 수 있도록 구성되며, 비 통전 상태일 때, 스프링 부재(73, 74)가 도 7에 도시된 바와 같이 밸브를 개방 위치로 전환시킬 수 있도록 구성된다. 따라서, 스프링 부재(73, 74)는 도 7에 도시된 바와 같이, 끊임없이 스프링 하중에 의해 밸브를 개방 위치로 향하도록 구성되며, 이하에서 더욱 설명된다.

도 7에 도시된 시스템의 동작이 설명될 것이다. 스티어링 유닛(10)은, 시스템이 동작할 때 모터(52)를 사용하여 정렬된 전방 차축 휠과 종방향 사이의 각도에 대하여 정렬된 태그 차축 휠과 각각 차량의 종방향 사이의 각도, 및 차량의 속도를 제어하도록 구성되어서, 사전에 정해진 차량의 속도에서 이러한 각도 사이의 비율은 연속적으로 또는 순차적으로 감소하고, 임계 속도에서 비율이 0에 도달할 때까지 차량 속도를 증가시킨다. 이러한 조향으로, 스티어링 유닛(10)은, 차량의 속도가 임계 속도 미만일 때 제1 밸브 부재의 전기 동력 부재(69, 70)를 사용하여 경로(55, 56) 중 하나의 경로가 선택되어 유동 방향을 파워 실린더로 결정하도록 구성된다. 제1 밸브 부재(59)는 스프링 부재(73)의 작용에 대해 개방되면, 유압액은 경로(55)를 통해 파워 실린더로 흐른다. 스프링 부재(74)가 제1 밸브 부재(58)에 연결된 피드백 라인(75)을 유지시킴으로써, 이후에 유압액은 제1 밸브 부재(58) 및 제2 밸브 부재(60)를 통해 오일 컨테이너로 흐른다. 오작동이 발생하는 경우에, 스프링 부재(73)는 제2 밸브 부재(59)를 도 7에 도시된 위치로 이동시킬 것이고, 이를 통해 라인(76)이 제1 밸브 부재(57)에 연결된다. 이는 전술한 캐스터 조향의 형태인 시스템의 제1 고장-안전 상태를 나타낸다.

차량의 속도가 임계 속도를 초과하여 증가하면, 전기 동력 부재(61)는, 제1 밸브 부재(57, 58)가 체크 밸브(65, 66)에 연결되도록 함으로써 태그 차축을 중립 위치에서 잠그도록 폐쇄된다. 예컨대, 전력 공급의 중단과 같은 시스템의 기능 불량이 발생하면, 제1 밸브 부재는, 차량이 이후에 임계 속도로 감소하더라도 태그 차축을 중립 위치에서 잠금 상태로 유지시키는 제2 고장-안전 상태로 시스템이 전환되도록 한다.

이러한 본 발명의 실시예에서, 조향 중에 시스템이 동작하면, 두 개의 제2 밸브 부재(59, 60) 중 하나의 밸브 부재는, 압력 매체가 제2 밸브 부재에 연결된 피드백 라인(75, 76)을 통해 파워 실린더에서 컨테이너(54)로 역류하는 것을 방지하는 위치에 항상 존재할 것이고, 상기 피드백 라인은 구체적으로 적용될 수 있는 대안적인 피드백 라인으로 간주된다. 그러나, 제1 고장-안전 상태에서, 이러한 대안적인 피드백 라인은 캐스터 조향을 위해 개방될 것이다. 시스템이 동작할 때 유압액이 경로(55)를 통해 파워 실린더(6)로 전달되면, 유압액은 피드백 라인(75)을 통해 컨테이너(54)로 반환될 것이다. 기능 불량이 발생하면, 시스템은 제1 고장-안전 상태로 전환시키고, 대안적인 피드백 라인(76)을 통해 컨테이너(54)로 유압액이 반환되도록 개방된다. 기능 불량이 발생하기 전에 반대 방향으로 조향하는 중에, 라인(76)은 일반적인 피드백 라인이고, 기능 불량이 발생할 때 대안적인 피드백 라인(75)에 연결된다.

본 발명에 따른 방법을 구현하는 컴퓨터 프로그램 코드는, 예컨대, 차량 시스템의 전자 제어 유닛의 내부 메모리와 같은 컴퓨터의 내부 메모리에서 판독될 수 있는 컴퓨터 프로그램에 적절하게 포함된다. 이러한 컴퓨터 프로그램은, 전자 제어 유닛에 의해 판독될 수 있고, 컴퓨터 프로그램이 저장되어 있는 데이터 저장 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 통해 제공된다. 데이터 저장 매체는 예컨대, CD-ROM 디스크, DVD 디스크 등과 같은 형태의 광학 데이터 저장 매체, 하드 디스크, 디스켓, 카세트 테이프 등과 같은 형태의 자기 데이터 저장 매체, 또는 플래시 메모리 또는 ROM, PROM, EPROM, EEPROM 형태의 메모리이다.

도 8은 컴퓨터 소프트웨어를 실행하기 위해 예컨대, 중앙 처리 유닛(CPU)과 같은 실행 수단(45)을 포함하는 전자 제어 유닛(44)을 매우 개략적으로 도시한다. 실행 수단(45)은 데이터 버스(47)를 통해 예컨대, RAM 타입인 메모리(46)와 통신한다. 또한, 제어 유닛(44)은 예컨대, 플래시 메모리 또는 ROM, PROM, EPROM 또는 EEPROM 타입의 메모리 형태인 데이터 저장 매체(48)를 포함한다. 실행 수단(45)은 데이터 버스(47)를 통해 데이터 저장 매체(48)와 통신한다. 본 발명에 따른 방법을 구현하는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램은 데이터 저장 매체(48)에 저장된다.

본 발명은 전술한 실시예에 제한되지 않고, 수정에 대한 많은 가능성은 첨부된 청구항에서 정의된 본 발명의 범위에 벗어나지 않는다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

예컨대, 다른 종류의 모터와 같이, 전기 모터가 아닌 다른 동력 장치로 펌프를 동작시키는 것이 가능하다. 펌프 회전 방향의 선택 이외의 다른 흐름 유도 수단은 적절하게 구성된 밸브 블록도 가능하다.

도 7에서 도면 부호 65 및 66으로 주어진 것 이외의 다양한 체크 밸브에 대해, 밸브 시트를 위한 기호가 도면에 사용되지만, 본원 명세서에서 이러한 기호는 동일한 기본 원리에 따라 작동하는 유형의 밸브에 대한 가능한 위치로 이해될 것이기 때문에, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되지 않는다.

Claims (19)

1. 차량(2)의 적어도 하나의 비 구동 휠 태그 차축(1) 조향 시스템으로,
   태그 차축(1)은 차량(2)의 일반적인 주행 방향에서 차량의 전방 차축(3) 이후에 후속하며,
   - 파워 실린더(6) 피스톤(7)의 위치를 통해 차량의 종방향(L)에 대하여 태그 차축 휠의 정렬을 제어하도록 태그 차축에 기계적으로 연결되는 파워 실린더(6),
   - 피스톤을 이동시켜 태그 차축 휠(8)의 정렬을 변경하기 위해, 파워 실린더 피스톤의 두 대향 측(15, 16) 중 일 측에 임의로 매체 저장부(14, 54)로부터 압력 하에 매체를 전달하고, 두 대향 측 중 다른 측에서 일반적인 피드백 라인(19, 21, 76, 75)으로 복귀시키도록 구성되는 펌프(13, 53),
   - 펌프를 구동시키도록 구성된 동력 장치(12, 52),
   - 차량의 종방향에 대한 전방 차축 휠(11)의 정렬, 및 차량의 속도에 대한 정보에 기초하여 태그 차축 휠(8)의 정렬을 제어하는 장치를 제어하고, 차량이 임계 속도를 초과할 때, 태그 차축 휠이 상기 종방향으로 정렬되어 있는 고정된 중립 위치를 추정하도록 구성되는 스티어링 유닛(10), 및
   비활성화된 장치(12, 52)로 시스템을 고장-안전 상태로 전환시킴으로써 시스템 내의 기능 불량에 반응하도록 구성되는 장치를 포함하는, 조향 시스템에 있어서,
   상기 장치는, 매체를 저장부(14)에 전달하기 위해 파워 실린더 피스톤(7)의 양 측(15, 16)에 연결되는 대안적인 피드백 라인(28, 75, 76), 및 대안적인 피드백 라인에 위치되며, 시스템이 동작할 때 상기 대안적인 피드백 라인의 폐쇄를 유지하도록 구성되는 보조 유닛(29)을 포함하며, 상기 보조 유닛은, 시스템이 동작할 때 제1 쌍안정 밸브 부재의 밸브(35)가 차량의 속도에 따라 두 안정 위치 중 임의의 위치, 즉, 차량이 임계 속도 미만일 때는 개방 위치, 및 차량이 임계 속도를 초과할 때는 폐쇄 위치를 추정하도록 구성된 제1 수단(34, 61)이 제공되는 제1 쌍안정 밸브 부재(33, 57, 58), 및 시스템 내에 기능 불량이 발생할 때 상기 밸브 부재의 밸브(39, 71, 72)를 폐쇄 위치에서 개방 위치로 전환시키도록 구성된 제2 수단(38, 40, 69, 70)이 제공되는 제2 밸브 부재(32, 59, 60)의 형태로서 직렬로 연결된 두 개의 밸브 부재(32, 33; 57, 59 및 58, 60)를 포함하여, 상기 보조 유닛(29)이, 상기 기능 불량이 발생할 때 차량이 임계 속도 미만이면 제1 고장-안전 상태로서 태그 차축의 캐스터 조향을 위해 매체를 대안적인 피드백 라인(28, 75, 76)에 유도하고, 상기 기능 불량이 발생할 때 차량이 임계 속도를 초과하면 제2 고장-안전 상태로서 태그 차축(1)을 중립 위치에 잠금 상태로 유지시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조향 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 수단은, 스프링 하중에 의해 제2 밸브 부재의 밸브(39, 71, 72)를 끊임없이 개방 위치로 향하도록 구성되는 스프링 부재(40, 73, 74), 및 시스템이 동작할 때, 스프링 하중에 대응하여 제2 밸브 부재의 밸브를 폐쇄 위치에 유지시키지만, 기능 불량이 발생할 때 스프링 하중에 저항하는 것이 중단되어 제2 밸브 부재의 밸브가 스프링의 힘에 의해 안정한 개방 위치로 전환되도록 구성되는 유지 부재(38, 69, 70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 유지 부재는, 통전 상태일 때 제2 밸브 부재의 밸브(39, 71, 72)를 폐쇄 위치에 유지시키고, 비 통전 상태일 때 스프링 부재(40, 73, 74)에 의해 제2 밸브 부재의 밸브가 개방 위치로 전환되도록 구성되는 전자기 밸브(38, 69, 70)인 전기 동력 부재인 것을 특징으로 하는 조향 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 수단은 전기적으로 동작되는 동력 부재(34, 61)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   제1 밸브 부재 및/또는 제2 밸브 부재 각각은 평행하게 연결된 체크 밸브(36, 41), 및 바이패스 라인(37, 42)를 포함하며, 상기 체크 밸브 및 바이패스 라인을 대안적인 피드백 라인(28)에 개별적으로 연결함으로써 폐쇄 및 개방 위치를 형성하는 것을 특징으로 하는 조향 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   펌프(13)가 동력 장치(12)에 의해 구동되지 않을 때 일반적인 피드백 라인을 폐쇄하기 위해, 파워 실린더(6)의 각 피스톤 측(15, 16)으로부터의 일반적인 피드백 라인(19, 21)에 파일럿 밸브 부재(22, 23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 펌프(13)는 일 방향으로 회전할 때에는 하나의 피스톤 측에, 반대 방향으로 회전할 때에는 다른 피스톤 측에 압력 매체를 전달하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조향 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 스티어링 유닛(10)은, 시스템이 동작할 때 동력 장치(12, 52)를 사용하여 정렬된 전방 차축 휠(11)과 종방향 사이의 각도에 대하여 차량의 정렬된 태그 차축 휠과 종방향(L) 사이의 각도를 제어하도록 구성되어서, 적어도 사전에 정해진 차량의 속도에서 이러한 각도 사이의 비율은 연속적으로 또는 순차적으로 감소하고, 임계 속도에서 비율이 0에 도달할 때까지 차량 속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 조향 시스템.
9. 제8항에 있어서,
   상기 스티어링 유닛(10)은, 시스템이 동작할 때 동력 장치(12, 52)를 사용하여 차량이 임계 속도 미만인 경우에 정렬된 전방 차축 휠(11)과 종방향 사이의 각도와 차량의 정렬된 태그 차축 휠(8)과 종방향(L) 사이의 각도의 비율이 1:1로 변함없이 유지되도록 구성되며, 사전에 정해진 속도는 15-30km/h, 20-30km/h 또는 25km/h인 것을 특징으로 하는 조향 시스템.
10. 제8항에 있어서,
    상기 스티어링 유닛(10)은, 시스템이 동작할 때 동력 장치(12, 52)를 사용하여 차량이 30-50km/h, 35-45km/h 또는 40km/h의 임계 속도를 초과할 때 펌프 구동을 중단시키고, 상기 임계 속도 미만일 때 다시 펌프를 구동시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조향 시스템.
11. 제1항에 있어서,
    차량의 정렬된 태그 차축 휠(8)과 종방향(L) 사이의 각도를 검출하도록 구성되는 부재(43)를 포함하며, 시스템은, 차량의 속도가 임계 속도 미만일 때 발생하는 기능 불량에 반응하여, 이후에 제1 고장-안전 상태로 태그 차축을 캐스터 조향시키며, 각도 검출 부재(43)를 지속적으로 작동시켜 각도 검출 부재(43)에서의 각도가 0을 나타낼 때 중립 위치에 태그 차축을 잠금하도록 구성되는 잠금 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 시스템.
12. 시스템 내에 기능 불량이 발생할 때 고장-안전 상태로 차량(2)의 적어도 하나의 비 구동 휠 태그 차축(1) 조향 시스템을 전환시키는 방법으로,
    태그 차축(1)은 차량(2)의 일반적인 주행 방향에서 차량의 전방 차축(3) 이후에 후속하며, 상기 시스템은,
    - 파워 실린더(6) 피스톤(7)의 위치를 통해 차량의 종방향(L)에 대하여 태그 차축 휠의 정렬을 제어하도록 태그 차축에 기계적으로 연결되는 파워 실린더(6),
    - 피스톤을 이동시켜 태그 차축 휠(8)의 정렬을 변경하기 위해, 파워 실린더 피스톤의 두 대향 측(15, 16) 중 일 측에 임의로 매체 저장부(14, 54)로부터 압력 하에 매체를 전달하고, 두 대향 측 중 다른 측에서 일반적인 피드백 라인(19, 21, 76, 75)으로 복귀시키도록 구성되는 펌프(13, 53),
    - 펌프를 구동시키도록 구성된 동력 장치(12, 52),
    - 장치를 사용하여 차량의 종방향에 대한 전방 차축 휠(11)의 정렬, 및 차량의 속도에 대한 정보에 기초하여 태그 차축 휠(8)의 정렬을 제어하고, 차량이 임계 속도를 초과할 때, 태그 차축 휠이 상기 종방향으로 정렬되어 있는 고정된 중립 위치를 추정하도록 구성되는 스티어링 유닛(10), 및
    비활성화된 장치(12, 52)로 시스템을 고장-안전 상태로 전환시킴으로써 시스템 내의 기능 불량에 반응하도록 구성되는 장치를 포함하되, 상기 장치는, 매체를 저장부에 전달하기 위해 파워 실린더 피스톤의 양 측(15, 16)에 연결된 대안적인 피드백 라인(28, 75, 76), 및 피드백 라인에 위치되며, 시스템이 동작할 때 피드백 라인을 폐쇄로 유지하도록 구성된 보조 유닛(29)을 포함하는, 조향 시스템 전환 방법에 있어서,
    시스템의 기능 불량이 발생할 때 차량의 속도가 결정되며, 기능 불량이 발생할 때 차량이 임계 속도 미만이면, 제1 고장-안전 상태로 태그 차축(1)의 캐스터 조향을 위해 대안적인 피드백 라인(28, 75, 76)이 개방되어 매체가 저장부(14, 54)로 복귀되지만, 기능 불량이 발생할 때 차량이 임계 속도를 초과하면, 태그 차축은 제2 고장-안전 상태에서 중립 위치에 잠금되는 것을 특징으로 하는 조향 시스템 전환 방법.
13. 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체로,
    상기 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터의 내부 메모리 내에서 직접적으로 로딩될 수 있고, 차량(2)의 일반적인 주행 방향에서 차량의 전방 차축(3) 이후에 후속하는 차량(2)의 적어도 하나의 비 구동 휠 태그 차축(1) 조향 시스템을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는, 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 있어서,
    상기 시스템은,
    - 파워 실린더(6) 피스톤(7)의 위치를 통해 차량의 종방향(L)에 대하여 태그 차축 휠의 정렬을 제어하도록 태그 차축에 기계적으로 연결되는 파워 실린더(6),
    - 피스톤을 이동시켜 태그 차축 휠(8)의 정렬을 변경하기 위해, 파워 실린더 피스톤의 두 대향 측(15, 16) 중 일 측에 임의로 매체 저장부(14, 54)로부터 압력 하에 매체를 전달하고, 두 대향 측 중 다른 측에서 일반적인 피드백 라인(19, 21, 76, 75)으로 복귀시키도록 구성되는 펌프(13, 53),
    - 펌프를 구동시키도록 구성된 동력 장치(12, 52)로서,
    * 상기 장치(12, 52)를 사용하여 차량의 종방향에 대한 전방 차축 휠(11)의 정렬, 및 차량의 속도에 대한 정보에 기초하여 태그 차축 휠(8)의 정렬을 제어하며, 차량이 임계 속도를 초과할 때, 태그 차축 휠(8)이 상기 종방향으로 정렬되어 있는 고정된 중립 위치를 추정하고,
    * 비활성화된 장치로 시스템을 고장-안전 상태로 전환시킴으로써 시스템 내의 기능 불량에 반응하되, 상기 시스템은, 매체를 저장부(14, 54)에 전달하기 위해 파워 실린더 피스톤의 양 측에 연결되는 대안적인 피드백 라인(28, 75, 76), 및 대안적인 피드백 라인에 위치되며 시스템이 동작할 때 상기 대안적인 피드백 라인의 폐쇄를 유지하도록 구성되는 보조 유닛(29)을 포함하며, 및
    * 차량이 임계 속도 미만인 정보가 있을 때, 제1 고장-안전 상태에서 태그 차축의 캐스터 조향을 위해 대안적인 피드백 라인(28, 75, 76)을 개방시켜 매체가 상기 대안적인 피드백 라인에서 저장부(14, 15)로 이동되도록 하고, 차량이 임계 속도를 초과한다는 정보가 있을 때, 제2 고장-안전 상태에서 태그 차축을 중립 위치에 잠금시켜 시스템의 기능 불량에 반응하도록 구성되는, 동력 장치(12, 52)를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체.
14. 실행 수단(45), 실행 수단에 연결되는 메모리(46), 및 실행 수단에 연결되며, 제13항에 따른 컴퓨터 프로그램의 컴퓨터 프로그램 코드가 저장되어 있는 데이터 저장 매체(48)를 포함하는 차량의 전자 제어 유닛.
15. 버스 또는 트럭인 차량과 같이 바퀴가 달린 차량에 있어서,
    제1항에 따른 시스템이 제공되는 것을 특징으로 하는 차량.
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