KR102280304B1 - 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비상 상황을 인지한 운전자가 수동조향 조작을 하는 경우 수동우선전환 유닛에 의해 수동조향이 우선적으로 작동되고 자동조향차단 유닛에 의해 자동조향에 의한 유체 흐름이 차단되도록 구성되어 비상 대응이 원활하고 확실하게 이루어질 뿐만 아니라 자동조향해제 유닛에 의해 자동조향이 해제되어 수동조향만이 이루어지도록 구성되어 자동조향 유닛의 이상이나 고장이 발생되는 경우 자동조향에 의한 위험을 사전에 차단할 수 있는 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치는, 작동유체를 공급하는 유압펌프와, 차량의 주행방향으로 변경시키도록 작동유체의 유입과 유출로 구동되는 조향 액츄에이터와, 조향핸들의 조작에 의한 수동조향이 이루어짐에 따라 상기 조향 액츄에이터가 구동되도록 상기 유압펌프로부터 공급된 작동유체의 흐름을 제어하는 수동조향 유닛과, 자율주행 제어부에 의한 자동조향이 이루어짐에 따라 상기 조향 액츄에이터가 구동되도록 상기 유압펌프로부터 공급된 작동유체의 흐름을 제어하는 자동조향 유닛이 구비된 유압식 자율주행 조향 장치에 있어서, 상기 수동조향 유닛의 작동을 감지하는 로드 신호의 여부에 따라 작동되며, 상기 수동조향 유닛의 작동이 정지되어 중립 상태인 경우 상기 유압펌프로부터 공급되는 작동유체가 상기 자동조향 유닛으로 공급되도록 연결하고, 상기 수동조향 유닛의 작동이 감지되는 경우 상기 유압펌프로부터 공급되는 작동유체가 상기 자동조향 유닛으로 흐르지 않도록 차단하는 수동우선전환 유닛이 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치{AUTONOMOUS HYDRAULIC STEERING DIVICE CAPABLE OF EMERGENCY}
본 발명은 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비상 상황을 인지한 운전자가 수동조향 조작을 하는 경우 수동우선전환 유닛에 의해 수동조향이 우선적으로 작동되고 자동조향차단 유닛에 의해 자동조향에 의한 유체 흐름이 차단되도록 구성되어 비상 대응이 원활하고 확실하게 이루어질 뿐만 아니라 자동조향해제 유닛에 의해 자동조향이 해제되어 수동조향만이 이루어지도록 구성되어 자동조향 유닛의 이상이나 고장이 발생되는 경우 자동조향에 의한 위험을 사전에 차단할 수 있는 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치에 관한 것이다.
최근 트랙터, 로더, 지게차, 휠굴삭기, 포장기계, 기타 운송 수단 등과 같은 특수 목적 차량의 경우 운전자가 조향할 때 적은 힘으로 쉽게 조향이 가능하도록 운전자 핸들 조향시 핸들의 회전운동을 유압에 의한 직선운동으로 전환하여 핸들 조향감을 가볍게 해주는 파워 스티어링 유닛 회로(PSU, Power Steering Unit)가 적용된 조향장치가 사용된다.
특수 목적 차량의 경우 미리 예정된 주행 경로를 따라 주행이 이루어지는 경우가 많다. 예를 들면, 트랙터의 경우 경작지의 작업을 위해 미리 예정된 지그 재그 형태의 경로를 따라 주행이 이루어진다. 따라서, 최근 트랙터와 같은 특수 목적 차량에 대한 자율 주행 기술 연구가 심도있게 연구되고 있으며, 실제로 널리 응용되고 있다. 대한민국 공개특허 제10-2017-0108995호(2017.09.27, 농기계 용 자동 조향 시스템의 유압 제어 밸브 조립체) 및 대한민국 공개특허 제10-2013-0139475호(2013.12.23, 트랙터 자율 주행 조향 시스템)에는 자율 주행을 위한 조향 시스템이 개시되어 있다.
이러한, 자율 주행 조향 시스템에서는 대한민국 공개특허 제10-2019-0089735 (2019.07.31, 농업용 작업차량의 유압식 조향장치)에서와 같이 자동조향으로 작업차량의 주행방향을 변경시키는 동안 기설정된 주행경로에 예상치 못한 장애물 발생 등과 같이 비상 상황이 발생되어 운전자가 상기 조향 핸들을 조작하는 경우 자동조향이 수동조향으로 전환되도록 구성된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 자율 주행 조향 시스템에서는 비상시에 운전자가 수동조향을 시도하는 경우 자동조향 유닛 회로에 우선하여 수동조향 유닛 회로로 유압이 공급되도록 구성되어 수동조향이 가능하도록 구성되어 있으나, 단지 자동조향에서 수동조향으로의 전환만 이루어진 상태로 미숙한 수동조향이나 자동조향 유닛의 오작동에 의해 자동조향 유닛에 의한 조향 조작이 발생될 우려를 갖는다.
이러한 자동조향 유닛의 오작동에 의한 위험은 자동조향 유닛 자체의 고장이나 이상에 의해 더욱 커진다.
대한민국 공개특허 제10-2017-0108995호(2017.09.27) : 농기계 용 자동 조향 시스템의 유압 제어 밸브 조립체 대한민국 공개특허 제10-2013-0139475호(2013.12.23) : 트랙터 자율 주행 조향 시스템 대한민국 공개특허 제10-2019-0089735호(2019.07.31) : 농업용 작업차량의 유압식 조향장치
본 발명은 상기와 같은 점을 인식하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 비상 상황을 인지한 운전자가 수동조향 조작을 하는 경우 수동우선전환 유닛에 의해 수동조향이 우선적으로 작동되고 자동조향차단 유닛에 의해 자동조향에 의한 유체 흐름이 차단되도록 구성되어 비상 대응이 원활하고 확실하게 이루어질 뿐만 아니라 자동조향해제 유닛에 의해 자동조향이 해제되어 수동조향만이 이루어지도록 구성되어 자동조향 유닛의 이상이나 고장이 발생되는 경우 자동조향에 의한 위험을 사전에 차단할 수 있는 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 조향우선전환 유닛에 의해 자동조향이나 수동조향이 이루어지는 경우에만 작동 유체가 자동조향 유닛이나 수동조향 유닛으로 흐르도록 구성되어 주행이 이루어지지 않은 경우에는 외부 기기를 연결하여 사용이 가능한 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치는, 작동유체를 공급하는 유압펌프와, 차량의 주행방향으로 변경시키도록 작동유체의 유입과 유출로 구동되는 조향 액츄에이터와, 조향핸들의 조작에 의한 수동조향이 이루어짐에 따라 상기 조향 액츄에이터가 구동되도록 상기 유압펌프로부터 공급된 작동유체의 흐름을 제어하는 수동조향 유닛과, 자율주행 제어부에 의한 자동조향이 이루어짐에 따라 상기 조향 액츄에이터가 구동되도록 상기 유압펌프로부터 공급된 작동유체의 흐름을 제어하는 자동조향 유닛이 구비된 유압식 자율주행 조향 장치에 있어서, 상기 수동조향 유닛의 작동을 감지하는 로드 신호의 여부에 따라 작동되며, 상기 수동조향 유닛의 작동이 정지되어 중립 상태인 경우 상기 유압펌프로부터 공급되는 작동유체가 상기 자동조향 유닛으로 공급되도록 연결하고, 상기 수동조향 유닛의 작동이 감지되는 경우 상기 유압펌프로부터 공급되는 작동유체가 상기 자동조향 유닛으로 흐르지 않도록 차단하는 수동우선전환 유닛이 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치는, 상기 수동조향 유닛의 작동을 감지하는 로드 신호의 여부에 따라 작동되며, 상기 수동조향 유닛의 작동이 정지되어 중립 상태인 경우 자동조향 유닛과 조향 액츄에이터 사이에서 작동유체의 흐름이 이루어도록 연결하고, 상기 수동조향 유닛의 작동이 감지되는 경우 상기 자동조향 유닛과 조향 액츄에이터 사이에서의 작동유체의 흐름을 차단하는 자동조향차단 유닛이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치는, 자동조향 해제 여부를 입력받아 자동조향을 해제하는 명령이 입력되는 경우 상기 유압펌프로부터 공급되는 작동유체가 상기 자동조향 유닛으로 흐르지 않도록 차단하도록 상기 수동우선전환 유닛을 작동시키는 자동조향해제 유닛이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치는, 상기 수동조향 유닛과 자동조향 유닛의 작동을 감지하는 로드 신호의 여부에 따라 작동되며, 상기 수동조향 유닛과 자동조향 유닛 모두의 작동이 정지되어 중립 상태인 경우 상기 유압펌프로부터 공급되는 작동유체가 외부 기기로 공급되도록 연결하고, 상기 수동조향 유닛과 자동조향 유닛 중 어느 하나의 작동이 감지되는 경우 상기 유압펌프로부터 공급되는 작동유체가 상기 수동조향 유닛과 자동조향 유닛으로 공급되도록 연결하는 조향우선전환 유닛이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하여 본 발명에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치는 비상 상황을 인지한 운전자가 수동조향 조작을 하는 경우 수동우선전환 유닛에 의해 수동조향이 우선적으로 작동되고 자동조향차단 유닛에 의해 자동조향에 의한 유체 흐름이 차단되도록 구성되어 비상 대응이 원활하고 확실하게 이루어질 뿐만 아니라 자동조향해제 유닛에 의해 자동조향이 해제되어 수동조향만이 이루어지도록 구성되어 자동조향 유닛의 이상이나 고장이 발생되는 경우 자동조향에 의한 위험을 사전에 차단할 수 있는 장점을 갖는다.
아울러, 본 발명에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치는 조향우선전환 유닛에 의해 자동조향이나 수동조향이 이루어지는 경우에만 작동 유체가 자동조향 유닛이나 수동조향 유닛으로 흐르도록 구성되어 주행이 이루어지지 않은 경우에는 외부 기기를 연결하여 사용이 가능한 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치를 도시한 다이어그램
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치의 유압 회로를 상세하게 도시한 도면
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치의 작동을 개념적으로 도시한 도면
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치의 유압 회로를 도시한 도면
이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치를 도시한 다이어그램이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치의 유압 회로를 상세하게 도시한 도면이며, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치의 작동을 개념적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치의 유압 회로를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치를 도시한 도면이다. 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치는 조향을 위한 조향 액츄에이터(A)로 공급되는 유체의 흐름을 제어하는 수동조향 유닛(110) 및 자동조향 유닛(120)이 병렬로 연결되게 구성된다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치는 유압펌프(P), 조향 액츄에이터(A), 제어부(C), 수동조향 유닛(110), 자동조향 유닛(120), 수동우선전환 유닛(130), 자동조향차단 유닛(140), 자동조향해제 유닛(150) 및 조향우선전환 유닛(160)이 포함되어 구성된다.
상기 수동조향 유닛(110)은 유압펌프(P)로 통하는 입력 포트(pi), 저장 탱크(T)로 통하는 배출 포트(po), 상기 조향 액츄에이터(A)의 좌측 작동 라인(R) 및 우측 작동 라인(L)으로 연결되는 작동 포트(pl,pr), 상기 수동조향 유닛(110)에 의한 조향이 이루어지는 부하가 감지되는 되는 경우 이에 대한 유압신호를 전달하는 제1 로드 시그널 라인(LS1)에 연결되는 제어 출력 포트(pc)를 갖는 비례제어 밸브를 포함하여 구성된다.
상기 수동조향 유닛(110)을 구성하는 비례제어 밸브는 스티어링 휠(S)의 수동 조작으로 스풀이 작동되면서 지로터 유압펌프와 함께 상기 조향 액츄에이터(A)로 공급되는 작동유의 방향과 유량을 제어하게 된다. 또한, 상기 수동조향 유닛(110)이 작동되면 상기 제어 출력 포트(pc)로 제어 신호가 출력되어 상기 수동조향우선전환 유닛(130)의 제어 입력 포트(ps)로 전달되어 상기 수동조향우선전환 유닛(130)이 상기 자동조향 유닛(120)으로의 유체 공급이 차단되도록 전환된다.
도면에는 상기 수동조향 유닛(110)의 제어 출력 포트(pc)로 출력되는 제어 신호가 상기 자동조향해제 유닛(150)으로 입력되어 그 자동조향해제 유닛(150)을 거쳐 상기 수동조향우선전환 유닛(130)으로 이어진 제2 시그널 전달 라인(LS4)을 통해 제어 신호가 전달되도록 구성되어 있다. 그러나, 상기 수동조향 유닛(110)의 제어 출력 포트(pc)로 출력되는 제어 신호는 상기 자동조향해제 유닛(150)을 거치지 않고 상기 수동조향우선전환 유닛(130)의 제어 입력 포트(ps)로 곧바로 전달되도록 구성되어 질 수 있다. 이러한 내용은 도 4에 도시된 실시예로부터 파악된다.
상기 자동조향 유닛(120)은 자율 주행 상태에서 자동 조향을 위해 상기 조향 액츄에이터(A)를 작동시키는 구성이다. 도면을 참조하면, 상기 자동조향 유닛(3)은 제어부(C)에 의해 제어되는 비례제어 밸브가 구비되어 구성된다. 상기 자동조향 유닛(120)을 구성하는 비례제어 밸브는 유압펌프(P)로 통하는 입력 포트(pi), 저장 탱크(T)로 통하는 배출 포트(po), 상기 조향 액츄에이터(A)의 우측 라인(R) 및 좌측 라인(L)으로 연결되는 작동 포트(pl,pr), 상기 자동조향 유닛(120)에 의한 조향이 이루어지는 부하가 감지되는 되는 경우 이에 대한 유압신호를 전달하는 제2 로드 시그널 라인(LS2)에 연결되는 제어 출력 포트(pc)를 갖는다.
상기 수동우선전환 유닛(130)은 상기 수동조향 유닛(110)에 의한 수동 조향 조작이 감지되는 경우 상기 유압펌프(P)에서 상기 자동조향 유닛(120)으로 공급되는 유체의 흐름을 차단하는 구성이다. 도면을 참조하면, 상기 수동우선전환 유닛(130)은 제어 입력 신호의 입력에 따라 상기 유압펌프(P)에서 상기 자동조향 유닛(120)으로 공급되는 유압을 개폐하는 파일럿 밸브로 구성된다. 파일럿 밸브로 구성되는 상기 수동우선전환 유닛(130)은 상기 유압펌프(P)로 이어지는 유체 공급 라인에 연결된 입력 포트(pi)와, 상기 자동조향 유닛(120)의 입력포트(pi)로 이어지는 유체 공급 라인에 연결된 배출포트(po) 및 상기 수동조향 유닛(110)이나 상기 자동주행해제 유닛(150)으로부터 제어 신호를 전달하는 제2 시그널 전달 라인(LS4)에 연결되는 제어 입력 포트(ps)를 갖는다.
상기 수동우선전환 유닛(130)은 상기 수동조향 유닛(110)에 의한 수동 조향 조작이 이루어지지 않는 경우 상기 유압펌프(P)로부터 공급되는 유압을 지속적으로 상기 자동조향 유닛(120)으로 공급하도록 작동되어 자동조향 유닛(120)에 의한 자동조향이 이루어지게 된다. 자동조향이 이루어지는 중이라도 비상 상황이 발생하여 운전자가 조향 핸들(S)을 회전시켜 상기 수동조향 유닛(110)의 비례제어 밸브의 전환이 일방향으로 이루어지는 경우 그 작동에 의한 부하가 감지되는 신호는 상기 제1 로드 시그널 라인(LS1)과 그 제1 로드 시그널 라인(LS1)에 연결된 제2 시그널 전달 라인(LS4)를 통해 상기 수동우선전환 유닛(130)으로 전달되게 되고, 그 제어신호의 입력에 따라 상기 수동우선전환 유닛(130)을 구성하는 파일럿 밸브가 전환되면서 상기 유압펌프(P)로부터 전달되는 유압이 상기 자동조향 유닛(120)으로 전달되지 않도록 차단된다.
상기 자동조향차단 유닛(140)은 상기 수동조향 유닛(110)의 작동을 감지하는 로드 신호 및 상기 자동조향해제 유닛(150)의 전환으로 발생되어 전달되는 제어 신호의 여부에 따라 상기 자동조향 유닛(120)에서 상기 조향 액츄에이터(A)로 공급되는 유압을 개폐하는 구성이다. 상기 자동조향차단 유닛(140)은 제어 신호에 따라 전환되는 파일럿 밸브로 구성되는데, 상기 자동조향 유닛(120)의 작동포트(pl,pr)로 이어지는 유압 라인에 연결되는 입력포트(pi) 및 배출포트(po)와, 상기 좌측 작동 라인(L) 및 우측 작동 라인(R)으로 연결되는 좌우측 작동포트(pl,pr) 및 상기 자동조향해제 유닛(150)를 거쳐 전달되는 제어 신호를 입력받기 위한 제어 입력 포트(ps)를 갖는다.
도면을 참조하면, 상기 자동조향차단 유닛(140)은 상기 수동조향 유닛(110)의 작동이 정지되어 중립 상태인 경우에 개방되면서 상기 자동조향 유닛(120)과 조향 액츄에이터(A) 사이에서 작동유체의 흐름이 이루어지도록 연결한다. 만일 상기 수동조향 유닛(110)이 작동되어 부하가 상기 제1 로드 시그널 라인(LS1)으로 전달되면 그 신호는 상기 자동조향해제 유닛(150)을 거쳐 상기 제2 시그널 전달 라인(LS4)으로 전달되고, 그 제어 신호에 따라 상기 자동조향차단 유닛(140)을 구성하는 파일러 밸브가 전환됨으로써 상기 자동조향 유닛(120)과 조향 액츄에이터(A) 사이에서의 작동유체의 흐름이 차단되게 된다. 또한 운전자가 자동조향을 해제하고자 상기 자동조향해제 유닛(150)을 전환시키면 상기 유압펌프(P)에서 펌핌되는 유체의 압력에 의한 제어 신호가 상기 제2 시그널 전달 라인(LS4)으로 전달되고, 그 제어 신호에 따라 상기 자동조향차단 유닛(140)을 구성하는 파일러 밸브가 전환됨으로써 상기 자동조향 유닛(120)과 조향 액츄에이터(A) 사이에서의 작동유체의 흐름이 차단되게 된다.
상기 자동조향해제 유닛(150)은 운전자가 자동조향을 해제시키고자 하는 경우 자동조향을 해제하도록 조작하는 구성으로 제어밸브에 의해 구성된다. 제어밸브로 구성되는 자동조향해제 유닛(150)은 상기 유압펌프(P)로 이어지는 유압 라인과 연결된 입력포트(Pi)와, 상기 수동조향우선전환 유닛(130) 및 자동조향차단 유닛(140)으로 이어지는 제2 시그널 전달 라인(LS4)으로 연결된 제어 출력 포트(pc)를 갖는다.
운전자가 자율 주행을 해제하고자 상기 자동조향해제 유닛(150)을 구성하는 제어밸브를 전환시키는 경우 상기 유압탱크(P)로부터 공급되는 유압은 입력포트(pi)로 입력되어 제어 출력 포트(pc)를 통해 제어 신호로 전달된다. 그에 따라 상기 자동조향해제 유닛(150)에서 전달된 제어 신호는 제2 시그널 전달 라인(LS4)를 통해 상기 수동우선전환 유닛(120)으로 전달되어 상기 유압펌프(P)로부터 공급되는 작동유체가 상기 자동조향 유닛(120)으로 흐르지 않도록 차단하도록 상기 수동우선전환 유닛(120)을 작동시키게 된다. 또한, 상기 자동조향해제 유닛(150)을 구성하는 제어밸브를 작동시키는 경우 그 제어밸브로부터 발생된 제어 신호는 상기 자동우선전환 유닛(120)으로 전달됨과 동시에 상기 제2 시그널 전달 라인(LS4)를 통해 상기 자동조향차단 유닛(140)으로 전달되어 상기 자동조향차단 유닛(140)을 구성하는 파일러 밸브를 전환시킴으로써 상기 자동조향 유닛(120)과 조향 액츄에이터(A) 사이에서의 작동유체의 흐름을 차단하게 된다.
한편, 상기 수동조향 유닛(110)의 작동에 의해 상기 제1 로드 시그널 라인(LS1)을 통해 제어 신호가 입력되는 경우 그 제어 신호는 상기 자동조향해제 유닛(150)을 거쳐 상기 제2 시그널 전달 라인(LS4)를 통해 제어 신호가 상기 수동우선전환 유닛(130)으로 전달된다. 상기 제2 시그널 전달 라인(LS4)를 통해 제어 신호가 상기 수동우선전환 유닛(130)으로 전달되는 경우에 상기 수동우선전환 유닛(130)이 전환되면서 상기 유압펌프(P)로부터 공급되는 작동유체가 상기 자동조향 유닛(120)으로 흐르지 않게 차단된다. 마찬가지로, 상기 제2 시그널 전달 라인(LS4)를 통해 전달되는 제어 신호는 상기 자동조향차단 유닛(140)으로 전달되는데, 그 제어 신호가 상기 자동조향차단 유닛(140)으로 전달되면 파일러 밸브가 전환됨으로써 상기 자동조향 유닛(120)과 조향 액츄에이터(A) 사이에서의 작동유체의 흐름이 차단되게 된다.
상기 조향우선전환 유닛(160)은 수동조향 유닛(110)과 자동조향 유닛(120)으로 구성되는 스티어링 유압 라인에 우선적으로 유압이 공급되도록 하고, 조향이 이루어지지 않는 경우에 유압이 외부 기기(EF)로 공급되도록 제어하는 구성으로 파일롯 밸브에 의해 구성된다. 도면을 참조하면, 파일럿 밸브로 구성된 조향우선전환 유닛(160)은 입력포트(pi), 2개의 출력포트(po1,po2) 및 제어 입력 포트(ps)를 갖는다. 상기 조향우선전환유닛(160)의 입력포트(pi)는 상기 유압펌프(P)로 이어지는 유압 라인과 연결된다. 상기 조향우선전환 유닛(160)의 2개의 출력포트 중 첫 번째 출력포트(po1)는 수동조향 유닛(110), 수동우선전환 유닛(130) 및 자동조향해제 유닛(150)으로 이어지는 유압 라인과 연결되고, 2개의 출력포트 중 두 번째 출력포트(po2)는 자동조향 및 수동조향이 전혀 이루어지지 않는 상태에 상기 유압펌프(P)로부터 공급되는 유체가 외부 기기(EF)로 공급되도록 외부 기기(EF)로 이어지는 유압 라인에 연결된다. 상기 조향우선전환 유닛(160)의 제어 입력 포트(ps)는 제어 신호를 전달하는 제1 시그널 전달 라인(LS3)과 연결된다.
도면을 참조하면, 상기 조향우선전환 유닛(160)은 상기 수동조향 유닛(110)의 작동 로드를 전달하는 제1 로드 시그널 라인(LS1)과 상기 자동조향 유닛(120)의 작동 로드를 감지하는 제2 로드 시그널 라인(LS2)을 통해 전달되는 제어 신호를 상기 제1 로드 시그널 라인(LS1) 및 제2 로드 시그널 라인(LS2)과 셔틀 밸브(171)로 연결된 제3 로드 시그널 라인(LS3)을 통해 전달받아 전환된다.
상기 수동조향 유닛(110)과 자동조향 유닛(120) 모두의 작동이 정지되어 중립 상태인 경우에는 제1 시그널 전달 라인(LS3)으로 제어 신호가 전달되지 않아 상기 조향우선전환 유닛(160)은 상기 유압펌프(P)로부터 공급되는 작동유체가 외부 기기(EF)로 공급되도록 연결한다. 한편, 상기 수동조향 유닛(110)과 자동조향 유닛(120) 중 어느 하나의 작동이 감지되는 경우 그 신호는 제3 시그널 전달 라인(LS3)을 통해 상기 조향우선전환 유닛(160)으로 전달되게 되고, 그 전달된 제어 신호에 따라 상기 조향우선전환 유닛(160)을 구성하는 파일러 밸브가 전환되면서 상기 유압펌프(P)로부터 공급되는 작동 유체가 상기 수동조향 유닛(110)과 자동조향 유닛(120)으로 공급되게 연결된다.
한편, 도 3a 내지 도 3d에는 본 발명의 일실시예에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치의 작동을 개념적으로 도시한 도면이다.
우선 도 3a는 상기 수동조향 유닛(110) 및 자동조향 유닛(120)에 의한 조향 작동이 이루어지지 않은 상태의 유체 흐름을 도시한 것이다. 도 3a를 참조하면, 상기 수동조향 유닛(110) 및 자동조향 유닛(120)에 의한 조향 작동이 이루어지지 않은 상태에서는 상기 조향우선유닛(160)은 상기 유압펌프(P)에 의해 펌핑되는 유체가 외부 기기(EF)로 공급되는 위치로 전환되며, 그에 따라 상기 유압펌프(P)에 의해 펌핑되는 유체는 두 번째 출력포트(po2)를 통해 외부 기기(EF)로만 흐르게 된다(도 3a에서 적색 점선 화살표 방향).
도 3b는 자동조향 유닛(120)에 의해 자동조향 작동이 이루어지는 상태의 유체 흐름을 도시한 것이다. 제어부(C)는 자동 주행을 위한 자동조향 제어신호를 자동조향 유닛(120)으로 입력하여 자동조향 유닛(120)을 구성하는 비례제어 밸브의 위치를 전환시키게 된다.
도 3b는 상기 조향 액츄에이터(A)의 좌측 작동 라인(L)으로 유압펌프(P)에서 펌핑되는 유체가 공급되도록 상기 자동조향 유닛(120)이 위치 전환된 상태의 예를 도시한 것이다. 도 3b에 도시된 상태를 기준으로 설명하면, 상기 제어부(C)의 자동조향 제어신호에 따라 상기 자동조향 유닛(120)이 작동되면, 상기 자동조향 유닛(120)의 제어 출력 포트(pc)가 연결된 제2 로드 시그널 라인(LS2)을 통해 제어 신호가 출력되어 셔틀밸브(171)와 제1 시그널 전달 라인(LS3)을 통해 조향우선전환 유닛(160)의 제어 입력 포트(ps)로 입력된다(도 3b에서 청색 점선 화살표 방향). 그에 따라 파일럿 밸브로 구성된 상기 조향우선전환 유닛(160)은 위치가 전환되어 유체가 상기 수동조향 유닛(110), 수동우선전환 유닛(130) 및 자동조향해제 유닛(130)으로 공급되게 된다. 상기 수동조향 유닛(110)의 작동이 없어 상기 수동조향우선 유닛(130)과 자동조향차단 유닛(140)은 개방된 상태이므로 상기 수동 조향우선 유닛(130)으로 공급된 유체는 자동조향 유닛(120)과 자동조향차단 유닛(140)을 거쳐 좌측 작동 라인(L)로 공급(도 3b에서 적색 점선 화살표 방향)되어 조향 액츄에이터(A)가 일방향으로 구동된다. 상기 조향 액츄에이터(A)의 일방 이동으로 우측 작동 라인(R)을 거쳐 배출되는 배출유체는 자동조향차단 유닛(140) 및 자동조향 유닛(120)을 순차적으로 거쳐 저장탱크(T)로 배출된다(도 3b에서 녹색 점선 화살표 방향). 한편, 상기 상기 조향우선전환 유닛(160)을 통과하여 공급된 유체는 상기 수동조향 유닛(110) 및 자동조향해제 유닛(150)까지만 흐르게 된다.
도 3c는 자동조향 도중에 장애물의 출현 등과 같이 비상시에 운전자가 조향 핸들을 회전시킴으로써 수동조향이 이루어지는 상태를 도시한 것이다. 운전자의 조향 핸들 조작하면 상기 수동조향 유닛(110)을 구성하는 비례제어 밸브가 작동되게 된다.
도 3c는 상기 조향 액츄에이터(A)의 좌측 작동 라인(L)으로 유압펌프(P)에서 펌핑되는 유체가 공급되도록 상기 수동조향 유닛(110)이 위치 전환된 상태의 예를 도시한 것이다. 도 3c에 도시된 상태를 기준으로 설명하면, 운전자의 조향 핸들 조작에 따라 상기 수동조향 유닛(110)이 작동되면, 상기 수동조향 유닛(110)의 제어 출력 포트(pc)가 연결된 제1 로드 시그널 라인(LS1)을 통해 제어 신호가 출력되어 셔틀밸브(171)와 제1 시그널 전달 라인(LS3)을 통해 조향우선전환 유닛(160)의 제어 입력 포트(ps)로 입력된다. 그에 따라 파일럿 밸브로 구성된 상기 조향우선전환 유닛(160)은 상기 수동조향 유닛(110)으로 유체가 지속적으로 공급되는 방향으로 위치가 전환된다. 동시에 상기 수동조향 유닛(110)이 작동으로 상기 제1 로드 시그널 라인(LS1)을 통해 출력된 제어 신호는 개방된 상태의 자동조향해제 유닛(150)을 거쳐 제2 시그널 전달 라인(LS4)를 통해 상기 수동우선전환 유닛(130) 및 자동조향차단(140) 각각의 제어 입력 포트(ps)로 입력된다. 그에 따라 상기 수동우선전환 유닛(130)은 폐쇄 위치로 전환되어 상기 조향우선전환 유닛(160)을 거쳐 공급되는 유체는 상기 자동조향 유닛(120)으로 공급되지 않고 차단된다. 동시에 상기 자동조향차단 유닛(140) 또한 폐쇄 위치로 전환되어 상기 자동조향 유닛(120)으로부터 공급되는 유체가 상기 작동 라인(L,R)으로 흐르지 않도록 차단하게 된다. 상기 수동우선전환 유닛(130)의 폐쇄위치 전환으로 상기 자동조향 유닛(120)으로 유체가 공급되지 않기 때문에 상기 작동 라인(L,R)로는 유체가 공급되지 않게 되지만 본 발명은 설령 상기 자동조향 유닛(120)의 오작동으로 유체가 공급되더라도 상기 자동조향차단 유닛(140)이 폐쇄 위치로 전환되기 때문에 그 유체가 작동 라인(L,R) 측으로 공급되지 않고 확실하게 차단된다.
한편, 상술한 바와 같이 상기 조향우선전환 유닛(160)의 전환으로 상기 수동조향 유닛(110)으로의 유체 공급은 지속적으로 이루어진다. 그에 따라 상기 수동 조향 유닛(110)으로 공급된 유체는 좌측 작동 라인(L)로 공급(도 3c에서 적색 점선 화살표 방향)되어 조향 액츄에이터(A)가 일방향으로 구동된다. 상기 조향 액츄에이터(A)의 일방 이동으로 우측 작동 라인(R)을 거쳐 배출되는 배출유체는 수동조향 유닛(110)을 거쳐 저장탱크(T)로 배출된다(도 3c에서 녹색 점선 화살표 방향). 한편, 상기 상기 조향우선전환 유닛(160)을 통과하여 자동조향해제 유닛(150)으로 공급된 유체는 상기 자동조향해제 유닛(150)에 의해 차단된다.
마지막으로 도 3d는 운전자가 자동조향이 이루어지지 않도록 상기 자동조향해제 유닛(150)을 조작하여 자동조향을 해제한 상태의 유체 흐름을 도시한 것이다. 도 3d를 참조하면, 상기 자동조향해제 유닛(150)의 전환으로 상기 조향우선전환 유닛(160)을 거쳐 공급된 유압은 상기 자동조향해제 유닛(150)의 입력포트(pi)로 입력되어 제어 출력 포트(pc)를 통해 제어 신호를 제2 시그널 전달 라인(LS4)로 출력한다. 상기 제2 시그널 전달 라인(LS4)로 전달된 제어 신호는 상기 수동우선전환 유닛(130) 및 자동조향차단 유닛(140) 각각의 제어 입력 포트(ps)로 입력되며, 그에 따라 상기 수동우선전환 유닛(130) 및 자동조향차단 유닛(140) 각각은 유압 회로를 차단하는 폐쇄 위치로 전환되어 자동조향이 이루어지지 않게 된다. 이 상태에서는 수동조향이 이루어질 수 있으나, 도면에는 수동조향 유닛(110)이 작동되지 않고 중립인 상태가 도시된 것이다.
도 4에 도시된 다른 실시예에 따른 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치는 수동조향 유닛(210), 자동조향 유닛(220), 수동우선전환 유닛(230), 및 조향우선전환 유닛(260)만이 포함된 것으로 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와는 달리 자동조향차단 유닛과 자동조향해제 유닛을 제외되어 구성된 점에서 차이를 가지고 도 1 및 도 2에 도시된 실시예와 대동소이하다. 도면에는 상기 수동조향 유닛(210)이 비례제어 밸브(211)와 지로터(212)에 의해 구성된 실시예가 도시되어 있다.
도 1 내지 도 2에 도시된 실시예와 마찬가지로 도 4에 도시된 실시예에서 자동 조향은 제어부(C)의 제어에 의해 상기 자동조향 유닛(220)이 작동되면 상기 자동조향 유닛(220)으로부터 제2 로드 시그널 라인(LS2)를 통해 제어 신호가 발생되고, 그 제어 신호는 셔틀밸브(217)와 시그널 전달 라인(LS3)를 통해 상기 조향우선전환 유닛(260)으로 전달된다. 그에 따라 상기 조향우선 유닛(260)은 상기 유압펌프(P)로부터 펌핑되는 유체는 상기 수동우선전환 유닛(230)으로 지속적으로 공급되게 되는 개방 위치로 전환되고, 상기 수동우선전환 유닛(230)은 유압 회로가 연결되도록 개방 위치 상태이므로 상기 수동우선전환 유닛(230)으로 공급된 유체는 상기 자동조향 유닛(220)으로 흐르게 된다.
한편, 운전자가 조향 핸들(S)를 조작함으로써 수동조향 유닛(210)이 작동되면 상기 수동조향 유닛(210)으로부터 제1 로드 시그널 라인(LS1)를 통해 제어 신호가 발생되고, 그 제어 신호는 상기 수동우선전환 유닛(230)으로 입력된다. 그에 따라 상기 수동우선전환 유닛(230)은 유압 회로를 차단하는 폐쇄위치로 전환되어 상기 조향우선전환 유닛(260)을 거쳐 공급되는 유체는 상기 자동조향 유닛(220)으로 흐르지 않고 차단되게 된다. 동시에 제1 로드 시그널 라인(LS1)를 통해 전달된 제어 신호는 셔틀밸브(217)와 시그널 전달 라인(LS3)를 통해 상기 조향우선전환 유닛(260)으로 전달되며, 그에 따라 상기 조향우선전환 유닛(260)은 상기 유압펌프(P)로부터 펌핑되는 유체가 상기 수동조향 유닛(210)으로 지속적으로 공급되도록 하는 개방 위치로 전환된다.
앞에서 설명되고 도면에 도시된 유압식 자율주행 조향 장치는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.
EF 외부 기기
C 제어부
S 조향핸들
P 유압펌프
T 저장 탱크
A 조향 액츄에이터
110 수동조향 유닛
120 자동조향 유닛
130 수동우선전환 유닛
140 자동조향차단 유닛
150 자동조향해제 유닛
160 조향우선전환 유닛
171 셔틀 밸브

Claims (4)

  1. 작동유체를 공급하는 유압펌프와, 차량의 주행방향으로 변경시키도록 작동유체의 유입과 유출로 구동되는 조향 액츄에이터와, 조향핸들의 조작에 의한 수동조향이 이루어짐에 따라 상기 조향 액츄에이터가 구동되도록 상기 유압펌프로부터 공급된 작동유체의 흐름을 제어하는 수동조향 유닛과, 자율주행 제어부에 의한 자동조향이 이루어짐에 따라 상기 조향 액츄에이터가 구동되도록 상기 유압펌프로부터 공급된 작동유체의 흐름을 제어하는 자동조향 유닛이 구비된 유압식 자율주행 조향 장치에 있어서,
    상기 수동조향 유닛의 작동을 감지하는 로드 신호의 여부에 따라 작동되며, 상기 수동조향 유닛의 작동이 정지되어 중립 상태인 경우 상기 유압펌프로부터 공급되는 작동유체가 상기 자동조향 유닛으로 공급되도록 연결하고, 상기 수동조향 유닛의 작동이 감지되는 경우 상기 유압펌프로부터 공급되는 작동유체가 상기 자동조향 유닛으로 흐르지 않도록 차단하는 수동우선전환 유닛이 구비되되,
    상기 수동조향 유닛의 작동을 감지하는 로드 신호의 여부에 따라 작동되며, 상기 수동조향 유닛의 작동이 정지되어 중립 상태인 경우 자동조향 유닛과 조향 액츄에이터 사이에서 작동유체의 흐름이 이루어도록 연결하고, 상기 수동조향 유닛의 작동이 감지되는 경우 상기 자동조향 유닛과 조향 액츄에이터 사이에서의 작동유체의 흐름을 차단하는 자동조향차단 유닛이 더 구비된 것을 특징으로 하는 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    자동조향 해제 여부를 입력받아 자동조향을 해제하는 명령이 입력되는 경우 상기 유압펌프로부터 공급되는 작동유체가 상기 자동조향 유닛으로 흐르지 않도록 차단하도록 상기 수동우선전환 유닛을 작동시키는 자동조향해제 유닛이 더 구비된 것을 특징으로 하는 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 수동조향 유닛과 자동조향 유닛의 작동을 감지하는 로드 신호의 여부에 따라 작동되며, 상기 수동조향 유닛과 자동조향 유닛 모두의 작동이 정지되어 중립 상태인 경우 상기 유압펌프로부터 공급되는 작동유체가 외부 기기로 공급되도록 연결하고, 상기 수동조향 유닛과 자동조향 유닛 중 어느 하나의 작동이 감지되는 경우 상기 유압펌프로부터 공급되는 작동유체가 상기 수동조향 유닛과 자동조향 유닛으로 공급되도록 연결하는 조향우선전환 유닛이 더 구비된 것을 특징으로 하는 비상 대응이 가능한 유압식 자율주행 조향 장치.
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