KR101911480B1 - 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치 - Google Patents
운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101911480B1 KR101911480B1 KR1020160153907A KR20160153907A KR101911480B1 KR 101911480 B1 KR101911480 B1 KR 101911480B1 KR 1020160153907 A KR1020160153907 A KR 1020160153907A KR 20160153907 A KR20160153907 A KR 20160153907A KR 101911480 B1 KR101911480 B1 KR 101911480B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- steering
- vehicle
- servo motor
- force
- steering wheel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
- G09B9/02—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft
- G09B9/04—Simulators for teaching or training purposes for teaching control of vehicles or other craft for teaching control of land vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D15/00—Steering not otherwise provided for
- B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
- B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
- B62D6/10—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque characterised by means for sensing or determining torque
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
Abstract
본 발명은, 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 스티어링 샤프트에 전해지는 토크를 측정하여 서보 모터의 회전력을 가감함으로써, 사용자 조작력에 따른 스티어링 휠의 회전 속도를 반영할 수 있고, 서보 모터의 회전량을 측정하고 회전량의 반대 방향으로 서보 모터를 구동하며 시뮬레이션상 차량의 속도에 따라 스티어링 휠의 복원력을 가변함으로써 실제 차량의 스티어링 휠 복원력을 유사하게 구현할 수 있고, 스티어링 휠의 조작력과 복원력의 차이만큼 서보 모터를 구동함으로써, 스티어링 휠 복원력에 의한 조작력 변화를 구현할 수 있으며, 노면의 상태 변화, 차량의 종류 또는 얼라인먼트 설정치에 따라 서보 모터의 회전력을 가변함으로써 노면의 상태 및 차량의 상태에 따른 조작력 변화를 구현할 수 있는 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은, 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 스티어링 샤프트에 전해지는 토크를 측정하여 서보 모터의 회전력을 가감함으로써, 사용자 조작력에 따른 스티어링 휠의 회전 속도를 반영할 수 있고, 서보 모터의 회전량을 측정하고 회전량의 반대 방향으로 서보 모터를 구동하며 시뮬레이션상 차량의 속도에 따라 스티어링 휠의 복원력을 가변함으로써 실제 차량의 스티어링 휠 복원력을 유사하게 구현할 수 있고, 스티어링 휠의 조작력과 복원력의 차이만큼 서보 모터를 구동함으로써, 스티어링 휠 복원력에 의한 조작력 변화를 구현할 수 있으며, 노면의 상태 변화, 차량의 종류 또는 얼라인먼트 설정치에 따라 서보 모터의 회전력을 가변함으로써 노면의 상태 및 차량의 상태에 따른 조작력 변화를 구현할 수 있는 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치에 관한 것이다.
차량용 시뮬레이터의 조향 핸들의 제어 방식은 스프링을 사용하는 방식과 상용으로 개발된 게임기용 제품이 있다. 이 경우 일정한 단순 복원력만 존재할 뿐, 차량의 정지시 핸들 조작 변화에 따른 바퀴 변화의 비복원 메커니즘이 구현되지 않고, 또한 차량 주행시 속도에 따른 복원 메커니즘의 구현이 되지 않는 문제가 있었다.
또한, 종래의 차량용 시뮬레이터의 조향 핸들의 경우 눈, 비, 아스팔트, 비포장 등의 노면 상태에서 타이어와 노면의 마찰력 변화에 따른 핸들 조향력이나 복원력의 구현이 불가능한 문제가 있었다.
또한, 종래의 차량용 시뮬레이터의조향 핸들의 경우 차량의 종류, 무게, 얼라인먼트 설정값 등의 정보를 설정할 수 없어, 실제 차량의 주행과 많은 괴리감이 있었다.
따라서, 시뮬레이션상 차량의 속도에 따른 핸들 조향력의 변화, 핸들 복원력의 변화 및 노면 상태, 차량의 상태에 따른 핸들 조향력과 복원력의 변화를 유사하게 구현할 수 있는 시뮬레이터용 조향 장치의 개발이 필요로 하게 되었다.
본 발명은, 스티어링 샤프트에 전해지는 토크를 측정하여 서보 모터의 회전력을 가감함으로써, 사용자 조작력에 따른 스티어링 휠의 회전 속도를 반영할 수 있는 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 서보 모터의 회전량을 측정하고, 회전량의 반대 방향으로 서보 모터를 구동하며, 시뮬레이션상 차량의 속도에 따라 스티어링 휠의 복원력을 가변함으로써 실제 차량의 스티어링 휠 복원력을 유사하게 구현할 수 있는 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 스티어링 휠의 조작력과 복원력의 차이만큼 서보 모터를 구동함으로써, 스티어링 휠 복원력에 의한 조작력 변화를 구현할 수 있는 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 노면의 상태 변화, 차량의 종류 또는 얼라인먼트 설정치에 따라 서보 모터의 회전력을 가변함으로써 노면의 상태 및 차량의 상태에 따른 조작력 변화를 구현할 수 있는 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은, 스티어링 휠; 일단이 상기 스티어링 휠의 후면에 결합되는 스티어링 샤프트; 상기 스티어링 샤프트에 회전력을 제공하는 서보 모터; 상기 서보 모터의 회전력 또는 회전량을 결정하는 서보 드라이브; 상기 스티어링 샤프트의 일측에 장착되어 상기 스티어링 샤프트에 가해지는 회전 방향 외력을 측정하는 토크 센서;를 포함하며, 상기 서보 드라이브는 상기 토크 센서의 측정값을 입력받아 상기 서보 모터의 회전력을 가감한다.
또한, 본 발명의 상기 서보 드라이브는 상기 토크 센서의 측정값이 우회전 방향으로 증가하면 상기 서보 모터의 우측 방향 회전력을 증가시키고, 상기 토크 센서의 측정값이 좌회전 방향으로 증가하면 상기 서보 모터의 좌측 방향 회전력을 증가시킨다.
또한, 본 발명은, 상기 서보 모터의 회전축 일측에 구비되어 상기 서보 모터의 회전량을 측정하는 포지션 센서를 포함한다.
또한, 본 발명의 상기 서보 드라이브는 시뮬레이션상 차량이 이동하면 상기 포지션 센서의 측정값이 초기값이 되도록 상기 서보 모터를 복원 구동시킨다.
또한, 본 발명의 상기 서보 드라이브는 시뮬레이션상 차량의 속도가 증가함에 따라 상기 서보 모터의 복원 구동시 회전력을 증가시킨다.
또한, 본 발명의 상기 서보 드라이브는 상기 토크 센서의 측정값에 의해 계산된 상기 서보 모터의 회전력과 시뮬레이션상 차량의 속도에 의해 계산된 상기 서보 모터의 복원 구동시 회전력의 차이만큼 상기 서보 모터를 구동시킨다.
또한, 본 발명의 상기 서보 드라이브는 시뮬레이션상 차량의 이동 속도가 제로일 때, 상기 토크 센서의 측정값이 우회전 방향 또는 좌회전 방향으로 측정된 후 제로가 되는 순간 상기 서보 모터를 상기 토크 센서의 측정값의 역방향으로 설정 각도 회전시킨다.
또한, 본 발명의 상기 서보 드라이브는 시뮬레이션상 노면의 상태에 따라 설정된 값만큼 상기 서보 모터의 회전력을 가감한다.
또한, 본 발명의 상기 서보 드라이브는 시뮬레이션상 차량의 종류 또는 시뮬레이션상 얼라인먼트 설정치에 따라 설정된 값만큼 상기 서보 모터의 회전력을 가감한다.
또한, 본 발명의 상기 서보 드라이브는 시뮬레이션상 차량의 시동 오프시 상기 토크 센서의 측정값에 따른 상기 서보 모터의 회전량을 감소시킨다.
본 발명은, 스티어링 샤프트에 전해지는 토크를 측정하여 서보 모터의 회전력을 가감함으로써, 사용자 조작력에 따른 스티어링 휠의 회전 속도를 반영할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 서보 모터의 회전량을 측정하고, 회전량의 반대 방향으로 서보 모터를 구동함으로써 스티어링 휠의 복원력을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 시뮬레이션상 차량의 속도에 따라 스티어링 휠의 복원력을 가변함으로써 실제 차량의 스티어링 휠 복원력을 유사하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 스티어링 휠의 조작력과 복원력의 차이만큼 서보 모터를 구동함으로써, 스티어링 휠 복원력에 의한 조작력 변화를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 스티어링 휠의 조작력이 제로가 되는 순간 서보 모터를 역방향으로 회전시킴으로써 노면과 타이어의 마찰에 의한 반발력을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 노면의 상태에 따라 서보 모터의 회전력을 가변함으로써, 노면의 상태 변화에 따른 조작력 변화를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 차량의 종류 또는 얼라인먼트 설정치에 따라 서보 모터의 회전력을 가변함으로써 차량의 상태에 따른 조작력 변화를 구현할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치의 측면도.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치의 분리 사시도.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치의 블럭도.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치의 분리 사시도.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치의 블럭도.
이하에서, 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은, 스티어링 휠(100)과, 일단이 스티어링 휠(100)의 후면에 결합되는 스티어링 샤프트(110)와, 스티어링 샤프트(110)에 구동력을 제공하는 서보 모터(200)와, 서보 모터(200)의 회전력 또는 회전량을 결정하는 서보 드라이브(300), 스티어링 샤프트(110)의 일측에 장착되어 스티어링 샤프트(110)에 가해지는 회전 방향 외력을 측정하는 토크 센서(120)를 포함하여 구성된다.
스티어링 휠(100)은, 일반적인 자동차의 스티어링 휠(100)과 동일하거나 유사한 형태로서, 운전자가 외곽의 링을 잡고 조향 동작을 할 수 있도록 구성된다. 스티어링 휠(100)의 외곽을 형성하는 링은 지지대를 통해 중앙의 브라켓에 연결되며, 브라켓의 후면에 스티어링 샤프트(110)가 결합된다.
스티어링 샤프트(110)는, 스티어링 휠(100)의 후면에 결합되어 서보 모터(200)의 회전력을 스티어링 휠(100)에 제공하는 역할을 하며, 이를 위하여 서보 모터(200)에 직접 연결되거나 또는 유니버셜 조인트(130) 등을 통해 연결된다. 스티어링 샤프트(110)는 외주연 일측 또는 타측 단부에 회전 외력 측정을 위한 토크 센서(120)가 구비된다. 토크 센서(120)가 타측 단부에 결합되는 경우에는 토크 센서(120)와 유니버셜 조인트(130) 또는 토크 센서(120)와 서보 모터(200)의 결합을 위한 별도의 연장축이 구비될 수 있다.
토크 센서(120)는, 스티어링 휠(100)의 회전에 의해 스티어링 샤프트(110)에 회전력이 발생되면 이를 측정하여 서보 드라이브(300)에 제공하는 역할을 하며, 이를 위하여 스티어링 샤프트(110)의 외주연 일측 또는 타측 단부에 구비된다. 이때, 토크 센서(120)가 스티어링 샤프트(110)의 외주연 일측에 구비되는 경우 스티어링 샤프트(110)에는 토크 센서(120)의 장착을 위한 함몰부가 형성될 수 있고, 함몰부의 평평한 함몰면에 토크 센서(120)가 장착되되, 이 경우 토크 센서(120)는 변형 게이지식인 것이 바람직하다. 한편, 토크 센서(120)가 스티어링 샤프트(110)의 단부에 구비되는 경우 토크 센서(120)는 자기변형식, 위상차 검출식 등 공지의 다양한 토크 센서(120)가 활용될 수 있다.
서보 모터(200)는, 스티어링 샤프트(110)에 회전력을 제공하는 역할을 하며, 이를 위하여 스티어링 샤프트(110)와 직접 연결되거나 또는 유니버셜 조인트(130) 등을 통해 연결된다.
서보 모터(200)는 서보 드라이브(300)의 제어에 의해 구동되며, 구동 오차를 최소화하기 위하여 서보 드라이브(300)의 제어 신호 없이 스티어링 샤프트(110)에서 전달되는 외력에 의해서는 회전되지 않는 것이 바람직하다.
서보 모터(200)의 일측에는 서보 모터(200)의 회전축이 얼마만큼 회전하였는지를 측정하는 포지션 센서(210)가 구비된다.
포지션 센서(210)는, 서보 모터(200)의 일측에 구비되어 서보 모터(200)가 얼마만큼 회전하였는지 측정하여 측정값을 서보 드라이브(300)에 제공하는 역할을 한다. 이러한 포지션 센서(210)는 엔코더인 것이 바람직하나 이에 한정하는 것은 아니다.
서보 드라이브(300)는, 서보 모터(200)의 회전량을 결정하여 서보 모터(200)에 구동 신호를 전송하는 역할을 하며, 이를 위하여 토크 센서(120)와 포지션 센서(210)로부터 측정값을 입력받는다.
이러한 서보 드라이브(300)의 동작을 상세히 살펴보면, 우선 서보 드라이브(300)는 토크 센서(120)의 측정값을 입력받아 서보 모터(200)를 구동시킨다. 예를 들어, 토크 센서(120)의 측정값이 우회전 방향이면 서보 모터(200)를 우측 방향으로 회전시키고, 토크 센서(120)의 측정값이 좌회전 방향으면 서보 모터(200)를 좌측 방향으로 회전시킨다. 이때, 토크 센서(120)의 측정값이 증가할수록 서보 모터(200)의 회전력도 증가시키는 것이 바람직하다.
또한, 실제 차량은 스티어링 휠(100)을 돌려 놓은 채 스티어링 휠(100)에서 손을 떼고 출발하거나 또는 주행중 스티어링 휠(100)을 돌린 후 스티어링 휠(100)을 놓으면 스티어링 휠(100)이 초기 위치, 즉, 정위치로 복원된다. 따라서, 본 발명은 이러한 스티어링 휠(100)의 복원력을 구현하기 위하여 서보 모터(200)의 일측에 포지션 센서(210)를 구비하고, 포지션 센서(210)의 측정값을 토대로 서보 드라이브(300)에서 서보 모터(200)를 초기 위치로 복원시키는 구동을 제어한다.
이러한 복원 구동시 서보 드라이브(300)는 포지션 센서(210)의 측정값이 초기값이 되도록 서보 모터(200)를 회전시킨다. 예를 들어, 포지션 센서(210)에 의해 측정된 서보 드라이브(300)의 회전량이 우회전 방향 400도 이면, 서보 드라이브(300)는 서보 모터(200)에 좌회전 방향 400도만큼 회전 신호를 전송하게 되는 것이다.
이때, 실제 차량은 정지시에 스티어링 휠(100)을 돌렸다 놓아도 스티어링 휠(100)이 복원되지 않는다. 따라서, 본 발명에서는 시뮬레이션상 차량이 정지하고 있을 때에는 복원 구동을 시행하지 않는다. 그리고, 시뮬레이션상 차량의 속도가 느릴 때에는 스티어링 휠(100)의 복원 구동력도 약하고, 시뮬레이션상 차량의 속도가 빠를 때에는 스티어링 휠(100)의 복원 구동력도 강하게 제어되는 것이 바람직하다.
한편, 실제 차량의 운전시 유턴 후 직진 차로로 복귀할 때 차량의 운전자는 스티어링 휠(100)을 놓고 구동계에 의해 자연히 복귀되도록 하는 경우도 있으나, 때로는 스티어링 휠(100)을 약간 느슨하게 쥐고 운전하는 경우도 있으며, 또한 때로는 스티어링 휠(100)을 더욱 감아 돌리기도 한다. 이 경우에도 시뮬레이션 장치는 실제 차량의 조작감과 유사한 조작감을 연출해야 하므로, 본 발명의 서보 드라이브(300)는 토크 센서(120)의 측정값에 의해 계산된 서보 모터(200)의 회전력과 시뮬레이션상 차량의 속도에 의해 계산된 서보 모터(200)의 복원 구동시의 회전력의 차이만큼 서보 모터(200)를 구동하게 된다. 즉, 유턴 후 스티어링 휠(100)을 약한 힘으로 회전 방향으로 조작하는 경우 토크 센서(120)에 의한 회전력보다 복원 구동을 위한 회전력이 더 크므로, 서보 모터(200)는 복원 구동을 위한 회전력 방향으로 회전하게 되며, 이때의 회전력은 토크 센서(120)에 의한 회전력만큼을 뺀 값이므로 스티어링 휠(100)이 천천히 회전하게 된다. 이때 사용자는 스티어링 휠(100)의 회전에 의하여 비교적 약한 반발력을 느끼게 된다. 그리고, 반대로 스티어링 휠(100)을 강한 힘으로 회전 방향으로 조작하는 경우에는 토크 센서(120)에 의한 회전력이 복원 구동을 위한 회전력보다 더 크므로, 서보 모터(200)는 스티어링 휠(100)에 가해지는 외력 방향, 즉, 복원 구동을 위한 회전 방향의 역방향으로 회전하게 되며, 이때의 회전력은 복원 구동을 위한 회전력만큼을 뺀 값이므로 스티어링 휠(100)이 천천히 회전하게 된다. 그러나 이때의 사용자는 복원 구동을 위한 회전력을 상쇄할 만큼의 힘을 스티어링 샤프트(110)를 통해 토크 센서(120)에 전달하여야 하므로 비교적 강한 반발력을 느끼게 된다.
이러한 조작 회전력과 복원 회전력의 차이에 의한 제어를 함으로써, 차량이 고속으로 주행할수록 복원 회전력이 커지게 되므로, 스티어링 휠(100)의 조작시 더욱 강한 힘을 주어야 스티어링 휠(100)을 원하는 방향으로 회전시킬 수 있게 되고, 사용자는 고속 주행시 스티어링 휠(100)이 무거워지는 듯한 조작감을 느낄 수 있게 된다.
서보 드라이브(300)는 시뮬레이션상 차량의 시동이 온인지 오프인지 여부에 따라 토크 센서(120)의 측정값에 따른 서보 모터(200)의 회전량을 가감한다. 이 역시 실제 차량의 조작력을 구현하기 위한 구성이며, 실제 차량은 시동 오프시 파워 스티어링이 동작하지 않으므로 스티어링 휠(100)을 돌리기가 매우 어렵다. 따라서, 서보 드라이브(300)는 시뮬레이션상 차량의 시동이 오프 상태이면 토크 센서(120)의 측정값에 따른 서보 모터(200)의 회전량을 감소시키게 된다.
또한, 실제 차량의 경우 차량의 정지시 타이어와 노면 사이의 반발력에 의해 스티어링 휠(100)을 돌렸다 놓으면 스티어링 휠(100)의 조작 방향과 역방향으로 스티어링 휠(100)이 튕기는 듯한 동작을 한다. 따라서 본 발명의 서보 드라이브(300)는 시뮬레이션상 차량의 이동 속도가 제로일 때, 토크 센서(120)의 측정값이 우회전 방향 또는 좌회전 방향으로 측정된 후 제로가 되는 순간 서보 모터(200)를 토크 센서(120)의 측정값의 역방향으로 설정 각도 회전시킨다. 이때, 설정 각도는 시뮬레이션 호스트(400)에 설정된 차량의 종류, 노면의 상태, 서보 모터(200)의 회전량에 의해 가변되며, 설정 범위 내에서는 서보 모터(200)의 회전량만큼 복원시키게 되고, 설정 범위를 벗어난 범위에서는 기 설정된 회전량 만큼만 복원시키게 된다. 즉, 스티어링 휠(100)을 가볍게 당겼다 놓는 경우는 스티어링 휠(100)이 정위치로 복원하게 되고, 스티어링 휠(100)을 반바퀴 또는 한바퀴 등 실제 차량에서도 타이어의 반발에 의해 복원되는 범위를 벗어나는 범위에 대해서는 타이어와 노면의 최대 반발력만큼만 복원하게 되는 것이다.
한편, 서보 드라이브(300)는 시뮬레이션 호스트(400)로부터 차량의 종류, 얼라인먼트 설정치, 노면의 상태 등의 정보를 제공받는다. 실제 차량은 축간 거리, 륜간 거리, 얼라인먼트 설정치, 차량의 무게 등에 의해 스티어링 휠(100) 조작력과 스티어링 휠(100) 복원력이 서로 다르다. 또한, 실제 차량은 마른 노면, 젖은 노면, 빗물이 흐르는 노면, 눈길, 빙판길 등에서 타이어의 마찰력이 서로 달라 스티어링 휠(100) 조작력과 복원력이 다르게 나타난다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 차량의 정보, 노면의 정보에 따라 기 설정된 데이터 테이블에 따라 서보 모터(200)의 회전력을 가감하여 제어한다. 이 중 차량의 정보는 시뮬레이션 시작 전 사용자가 차종별로 선택하거나 또는 각 항목별로 세부 설정이 가능하며, 예를 들어, 1톤 트럭의 적재함에 짐을 가득 실은 경우, 승용차에 5인가족이 탑승한 경우, 얼라인먼트의 캠버, 캐스트, 토우값 등 상세한 설정이 가능하며, 이에 따른 스티어링 휠(100)의 조작력 또는 복원력을 체험할 수 있게 된다.
그리고, 서보 드라이브(300)는 시뮬레이션 호스트(400)로부터 노면의 상태 정보를 실시간으로 전송받는다. 노면의 상태는 마른 상태, 비가 많이 내려 빗물이 흐르는 상태, 비가 그친 후 곳곳에 빗물이 마르지 않은 구간이 존재하는 상태, 눈이 쌓인 상태, 쌓인 눈이 빙판이 된 상태 등 다양한 조건을 설정할 수 있고, 이러한 조건들이 복합적으로 시뮬레이션에 적용될 수 있다. 따라서, 비가 개인 후의 상황을 가정해보면 시뮬레이션상 차량의 주행 중 적당히 마른 노면과 아직 마르지 않아 젖어있는 노면을 수시로 마주하게 되며, 마른 노면에서 젖은 노면으로 진입할 때 서보 모터(200)의 회전력이 가변되어 스티어링 휠(100) 조향력이 변화되는 것을 느낄 수 있게 된다.
또한, 노면의 상태 중 자갈길 또는 도로가 울퉁불퉁한 상태인 경우도 역시 설정 가능한데, 이때에는 서보 모터(200)의 회전력을 가변할 뿐만 아니라, 서보 모터(200)의 회전 도중 서보 모터(200)를 짧게 반복적으로 좌우로 회전시킴으로써 사용자로 하여금 노면의 진동을 느낄 수 있도록 할 수 있다. 물론 이 경우에는 사용자의 조작력에 의한 회전 및 복원 구동에 의한 회전을 거스르지 않는 범위 내에서 진동을 제어하는 것이 바람직하며, 이 역시 시뮬레이션상 차량의 속도에 의해 진동 강도와 진동 주기가 가변된다.
그리고, 노면의 상태에 따라 필요 이상의 조작력이 가해진 경우 시뮬레이션상 차량이 제어를 잃고 미끄러지는 상황이 연출될 수 있는데, 이때 서보 드라이브(300)는 서보 모터(200)의 회전을 멈추게 하여 사용자로 하여금 스티어링 휠(100) 잠김 현상을 체감할 수 있도록 제어한다.
서보 드라이브(300)는 한편, 포지션 센서(210)로부터 입력받은 측정값이 설정값에 도달되면 서보 모터(200)의 구동을 정지시킨다. 실제 차량의 경우 초기 위치로부터 좌측 또는 우측으로 최대한 스티어링 휠(100)을 돌렸을 경우 통상 두바퀴반에서 화물 등 대형차의 경우 세바퀴반이 돌아가게 된다. 따라서, 서보 드라이브(300)는 포지션 센서(210)로부터 입력받은 측정값이 시뮬레이션 호스트(400)에 설정된 해당 차량의 스티어링 휠(100) 최대 회전 범위에 도달되면 서보 모터(200)의 구동을 중지하여 스티어링 휠(100)이 더이상 회전되지 않도록 한다.
상술한 구성으로 이루어진 본 발명은, 스티어링 샤프트(110)에 전해지는 토크를 측정하여 서보 모터(200)의 회전력을 가감함으로써, 사용자 조작력에 따른 스티어링 휠(100)의 회전 속도를 반영할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 서보 모터(200)의 회전량을 측정하고, 회전량의 반대 방향으로 서보 모터(200)를 구동함으로써 스티어링 휠(100)의 복원력을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 시뮬레이션상 차량의 속도에 따라 스티어링 휠(100)의 복원력을 가변함으로써 실제 차량의 스티어링 휠(100) 복원력을 유사하게 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 스티어링 휠(100)의 조작력과 복원력의 차이만큼 서보 모터(200)를 구동함으로써, 스티어링 휠(100) 복원력에 의한 조작력 변화를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 스티어링 휠(100)의 조작력이 제로가 되는 순간 서보 모터(200)를 역방향으로 회전시킴으로써 노면과 타이어의 마찰에 의한 반발력을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 노면의 상태에 따라 서보 모터(200)의 회전력을 가변함으로써, 노면의 상태 변화에 따른 조작력 변화를 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은, 차량의 종류 또는 얼라인먼트 설정치에 따라 서보 모터(200)의 회전력을 가변함으로써 차량의 상태에 따른 조작력 변화를 구현할 수 있는 효과가 있다.
100 : 스티어링 휠
110 : 스티어링 샤프트
120 : 토크 센서
130 : 유니버셜 조인트
200 : 서보 모터
210 : 포지션 센서
300 : 서보 드라이브
400 : 시뮬레이션 호스트
110 : 스티어링 샤프트
120 : 토크 센서
130 : 유니버셜 조인트
200 : 서보 모터
210 : 포지션 센서
300 : 서보 드라이브
400 : 시뮬레이션 호스트
Claims (10)
- 스티어링 휠;
일단이 상기 스티어링 휠의 후면에 결합되는 스티어링 샤프트;
상기 스티어링 샤프트에 회전력을 제공하는 서보 모터;
상기 서보 모터의 회전력 또는 회전량을 결정하는 서보 드라이브;
상기 스티어링 샤프트의 일측에 장착되어 상기 스티어링 샤프트에 가해지는 회전 방향 외력을 측정하는 토크 센서;
상기 서보 모터의 회전축 일측에 구비되어 상기 서보 모터의 회전량을 측정하는 포지션 센서;
를 포함하며,
상기 서보 드라이브는 상기 토크 센서의 측정값을 입력받아 상기 서보 모터의 회전력을 가감하되, 상기 토크 센서의 측정값이 우회전 방향으로 증가하면 상기 서보 모터의 우측 방향 회전력을 증가시키고, 상기 토크 센서의 측정값이 좌회전 방향으로 증가하면 상기 서보 모터의 좌측 방향 회전력을 증가시키며,
또한, 상기 서보 드라이브는 상기 스티어링 휠을 회전시켜 상기 포지션 센서의 측정값이 초기값과 차이가 발생된 채 시뮬레이션상 차량이 이동하면 상기 포지션 센서의 측정값이 초기값이 되도록 상기 서보 모터를 복원 구동시키고, 시뮬레이션상 차량의 속도가 증가함에 따라 상기 서보 모터의 복원 구동시 회전력을 증가시키되, 상기 토크 센서의 측정값에 의해 계산된 상기 서보 모터의 회전력과 시뮬레이션상 차량의 속도에 의해 계산된 상기 서보 모터의 복원 구동시 회전력의 차이만큼 상기 서보 모터를 구동시키며,
또한, 상기 서보 드라이브는 시뮬레이션상 차량의 이동 속도가 제로일 때, 상기 토크 센서의 측정값이 우회전 방향 또는 좌회전 방향으로 측정된 후 제로가 되는 순간 상기 서보 모터를 상기 토크 센서의 측정값의 역방향으로 설정 각도 회전시키는 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 서보 드라이브는 시뮬레이션상 노면의 상태에 따라 설정된 값만큼 상기 서보 모터의 회전력을 가감하는 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 서보 드라이브는 시뮬레이션상 차량의 종류 또는 시뮬레이션상 얼라인먼트 설정치에 따라 설정된 값만큼 상기 서보 모터의 회전력을 가감하는 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치.
- 제 9 항에 있어서,
상기 서보 드라이브는 시뮬레이션상 차량의 시동 오프시 상기 토크 센서의 측정값에 따른 상기 서보 모터의 회전량을 감소시키는 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160153907A KR101911480B1 (ko) | 2016-11-18 | 2016-11-18 | 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160153907A KR101911480B1 (ko) | 2016-11-18 | 2016-11-18 | 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180056105A KR20180056105A (ko) | 2018-05-28 |
| KR101911480B1 true KR101911480B1 (ko) | 2018-10-24 |
Family
ID=62451317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160153907A KR101911480B1 (ko) | 2016-11-18 | 2016-11-18 | 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101911480B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108538142A (zh) * | 2018-06-09 | 2018-09-14 | 深圳市中智仿真科技有限公司 | 一种汽车模拟器方向盘机构 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100391432B1 (ko) * | 2000-12-30 | 2003-07-12 | 현대자동차주식회사 | 조타 필 재현 장치 및 그 방법 |
| JP2005300914A (ja) * | 2004-04-12 | 2005-10-27 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | 車両運転模擬装置の操舵反力発生装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100448361B1 (ko) * | 2001-10-08 | 2004-09-10 | 현대자동차주식회사 | 드라이빙 시뮬레이터 제어장치 |
-
2016
- 2016-11-18 KR KR1020160153907A patent/KR101911480B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100391432B1 (ko) * | 2000-12-30 | 2003-07-12 | 현대자동차주식회사 | 조타 필 재현 장치 및 그 방법 |
| JP2005300914A (ja) * | 2004-04-12 | 2005-10-27 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | 車両運転模擬装置の操舵反力発生装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20180056105A (ko) | 2018-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6476235B2 (ja) | 三輪自動車のための操舵および制御システム | |
| CN102481948B (zh) | 用于在运行期间辅助车辆驾驶员的方法和系统 | |
| KR101370707B1 (ko) | 조향 휠과 피조향 휠 사이에 기계식 연동기를 갖지 않는차량 조향 제어 시스템 | |
| US20070179697A1 (en) | Lane departure warning system and method | |
| CN111108035A (zh) | 用于控制车辆车道保持的方法和系统 | |
| CN110901761B (zh) | 线控转向系统和用于估计线控转向系统的齿条力的方法 | |
| JP5661650B2 (ja) | 車両を操縦する方法及び装置、コンピュータ・プログラム、コンピュータ並びに車両 | |
| JP2012502302A (ja) | 風洞において使用するオートパイロットシステム | |
| US10787192B1 (en) | Steer-by-wire system with multiple steering actuators | |
| KR20070116285A (ko) | 조향 휠과 피조향 휠 사이에 기계식 연동기를 갖지 않는차량 조향 제어 시스템 | |
| JP7260549B2 (ja) | ローカルトルク及び／又は荷重制御ループの使用により透明性を有するアクチュエータを用いたワイヤ操舵パワーステアリングシステム | |
| CN109911000A (zh) | 用于估算车辆的方向盘转矩的方法 | |
| GB2414774A (en) | A vehicle control system | |
| JP2020520457A (ja) | 自動車のダイナモメータ試験に使用される方法およびシステム | |
| US20200262474A1 (en) | Road friction coefficient estimation using steering system signals | |
| CN109415086B (zh) | 进出弯道时具有不同阻尼的线控转向系统 | |
| KR101911480B1 (ko) | 운전자 조종력 피드백 방식의 차량 시뮬레이터 조향 장치 | |
| KR20120097024A (ko) | 자동차의 동역학적 특성을 반영한 전동식 조향장치의 제어방법 | |
| US20240043064A1 (en) | Method of controlling a steering system | |
| US11807291B2 (en) | Steering-rack-force optimised steering sensation of a steer-by-wire motor vehicle steering system | |
| Brennan et al. | A scaled testbed for vehicle control: The IRS | |
| CN110770110B (zh) | 用于对轮胎的扭转弹性释放建模以确定横拉杆力从而管理驻车和驾驶之间的过渡的方法 | |
| JP2008273439A (ja) | 操舵反力制御装置 | |
| Matsunaga et al. | Control of steering-by-wire system of electric vehicle using bilateral control designed by passivity approach | |
| JP4486158B1 (ja) | 操舵装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |