KR102487319B1 - 변형식 조향 휠, 이를 포함하는 조향 장치 및 그 구동 방법 - Google Patents

변형식 조향 휠, 이를 포함하는 조향 장치 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시는 변형식 조향 휠, 이를 포함하는 조향 장치 및 그 구동 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 주행 모드에 따라 변형 가능한 조향 휠과 이를 포함하는 조향 장치 및 그 구동 방법을 제공하여, 자율주행모드 시, 운전석에 탑승한 탑승자에게 더 넓고 효율적인 공간을 제공할 수 있고, 운전자주행모드에서 운전자가 직접 차량을 편하게 조향할 수 있도록 변형 가능한 조향 휠을 제공할 수 있으며, 운전자가 차량 주행 정보를 쉽게 인식하도록 편의를 제공할 수 있다.

Description

변형식 조향 휠, 이를 포함하는 조향 장치 및 그 구동 방법 {TRANSFORMING STEERING WHEEL AND STEERING APPARATUS INCLUDING THE SAME AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 개시는 변형식 조향 휠, 이를 포함하는 조향 장치 및 그 구동 방법에 관한 것이다.
최근 운전자에게 편의성을 제공하기 위해 자동으로 운전을 수행하는 자율 주행 모드가 차량에 적용되고 있다.
자율 주행 모드에서는 운전자가 운전에 관여하지 않기 때문에 조향 휠이 차량 내부에서 차지하는 공간은 운전자가 운전 이외에 다른 활동을 할 때 움직임이 제한될 수 있다.
이러한 배경에서, 본 개시의 목적은 주행 모드에 따라 변형 가능한 조향 휠과 이를 포함하는 조향 장치 및 그 구동 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 다른 목적은 자율주행모드 시, 운전석에 탑승한 탑승자에게 더 넓고 효율적인 공간을 제공하는 것이다.
본 개시의 또 다른 목적은 운전자주행모드에서 운전자가 직접 차량을 편하게 조향할 수 있도록 변형 가능한 조향 휠을 제공하는 것이다.
본 개시의 또 다른 목적은 운전자가 차량 주행 정보를 쉽게 인식하도록 편의를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 개시는, 일측에 제1 연결홀이 형성되며 반대 측에 제1 그립부가 형성된 제1 그립부재, 제1 연결홀과 대응되는 제2 연결홀이 형성되며 반대 측에 제2 그립부가 형성된 제2 그립부재, 제1 연결홀과 제2 연결홀을 관통하여 제1 그립부재 및 제2 그립부재를 결합해주는 결합축부재와 제1 그립부재, 제2 그립부재 및 결합축부재 중 적어도 하나를 회전시키되, 회전 방향을 달리하여 결합축부재를 중심으로 제1 그립부재와 제2 그립부재가 펼쳐지도록 하거나, 제1 그립부재와 제2 그립부재가 접히도록 하는 컨트롤러를 포함하는 변형식 조향 휠을 제공한다.
다른 측면에서, 본 개시는, 주행모드에 따라 그립부재가 겹쳐지거나 펼쳐지는 형태를 가지는 변형식 조향 휠 및 바퀴와 연결된 랙 바를 포함하되, 변형식 조향 휠은, 일측에 제1 연결홀이 형성되며 반대 측에 제1 그립부가 형성된 제1 그립부재, 제1 연결홀과 대응되는 제2 연결홀이 형성되며 반대 측에 제2 그립부가 형성된 제2 그립부재, 제1 연결홀과 제2 연결홀을 관통하여 제1 그립부재 및 제2 그립부재를 결합해주는 결합축부재와 제1 그립부재, 제2 그립부재 및 결합축부재 중 적어도 하나를 회전시키되, 회전 방향을 달리하여 결합축부재를 중심으로 제1 그립부재와 제2 그립부재가 펼쳐지도록 하거나, 제1 그립부재와 제2 그립부재가 접히도록 하는 컨트롤러를 포함하는 조향 장치를 제공한다.
또 다른 측면에서, 본 개시는, 운전자 주행 모드 또는 자율 주행 모드를 선택하는 단계, 운전자 주행 모드가 선택되면, 제1 그립부재, 제2 그립부재 및 결합축부재 중 적어도 하나를 제1 회전 방향으로 회전시켜 결합축부재를 중심으로 제1 그립부재와 제2 그립부재가 펼쳐지는 단계 및 자율 주행 모드가 선택되면, 제1 그립부재, 제2 그립부재 및 결합축부재 중 적어도 하나를 제2 회전 방향으로 회전시켜 결합축부재를 중심으로 제1 그립부재와 제2 그립부재가 접히는 단계를 포함하는 변형식 조향 장치 구동 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 주행 모드에 따라 변형 가능한 조향 휠과 이를 이용한 조향 장치 및 그 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 자율주행모드 시, 운전석에 탑승한 탑승자에게 더 넓고 효율적인 공간을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 운전자주행모드에서 운전자가 직접 차량을 편하게 조향할 수 있도록 변형 가능한 조향 휠을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 운전자가 차량 주행 정보를 쉽게 인식하도록 편의를 제공할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 조향 장치의 제1 구조를 개략적으로 나타낸 구조도이다.
도 2는 일실시예에 따른 조향 장치의 제2 구조를 개략적으로 나타낸 구조도이다.
도 3은 일실시예에 따른 변형식 조향 휠을 나타낸 도면이다.
도 4는 일실시예의 따른 변형식 조향 장치에 포함된 조향 칼럼과 칼럼구동모터를 나타낸 도면이다.
도 5는 일실시예에 따른 변형식 조향 휠의 회전 동작에 대한 정면도이다.
도 6은 조향 칼럼 및 칼럼구동모터를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 변형식 조향 휠의 회전 동작에 대한 사시도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 변형식 조향 휠에 포함된 액정표시패널의 배치를 나타낸 도면이다.
도 9는 영상표시장치와 제2 그립부재의 결합관계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10은 일실시예에 따른 변형식 조향 장치 구동 방법의 흐름도이다.
도 11은 다른 실시예에 따른 변형식 조향 장치 구동 방법의 흐름도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일실시예에 따른 조향 장치(100)의 제1 구조를 개략적으로 나타낸 구조도이고, 도 2는 일실시예에 따른 조향 장치(100)의 제2 구조를 개략적으로 나타낸 구조도이고, 도 3은 일실시예에 따른 변형식 조향 휠(110)을 나타낸 도면이고, 도 4는 일실시예의 따른 변형식 조향 장치(100)에 포함된 조향 칼럼(330)과 칼럼구동모터(340)를 나타낸 도면이고, 도 5는 일실시예에 따른 변형식 조향 휠(110)의 회전 동작에 대한 정면도이다.
도 1을 참조하면, 일실시예에 따른 조향 장치(100)는, 주행모드에 따라 둘 이상의 그립부재(210, 220)가 겹쳐지거나 펼쳐지는 형태를 가지는 변형식 조향 휠(110), 랙 바(140), 랙 바(140)에 연결된 타이로드(150)와 너클암(160), 너클암(160)에 연결된 바퀴(170) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 조향 제어를 위한 모터(130)가 랙 바(140)에 포함될 수 있다. 모터(130)는 전자 제어 유닛(ECU; Electronic Control Unit, 120)에 의해 구동될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 전자 제어 유닛(ECU)이 변형식 조향 휠(110)의 조향 각도를 감지하고 감지된 조향 각도에 따른 구동 제어 신호를 모터(130)에 전달하여 모터(130)를 구동시킬 수 있다.
일실시예에 따른 조향 장치(100)는, 변형식 조향 휠(110)과 랙 바(140) 사이에 조향축 등과 같은 기계적인 동력 전달 장치에 의한 구조를 포함하는 기계식 조향 장치일 수 있고, 기계적인 동력 전달 장치 대신에 스티어 바이 와이어(Steer By Wire) 기반의 조향 장치일 수 있다. 이하 설명의 편의를 위해 스티어 바이 와이어 기반의 조향 장치로 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
스티어 바이 와이어 기반의 조향 장치는 전자 제어 유닛이 랙 바에 포함된 모터를 구동시키는 구조(제1 구조에 대응)일 수 있고, 전자 제어 유닛이 바퀴 각각에 결합된 액츄에이터를 구동시키는 구조(제2 구조에 대응)일 수 도 있다. 즉, 도 1에 도시된, 일실시예에 따른 스티어 바이 와이어 기반의 조향 장치(100)의 제1 구조는 전자 제어 유닛(120)이 변형식 조향 휠(110)의 조향 정보를 감지하여 랙 바(140)와 연결된 모터(130)를 구동시키기 위한 제어 신호를 모터(130)에 전달한다. 제어 신호에 의해 모터(130)는 회전운동을 한다. 랙 바(140)는 모터(130)의 회전운동에 의해 직선운동을 한다. 랙 바(140)의 직선 운동에 의해 바퀴(170)의 진행방향이 바뀌게 된다. 도 2에 도시된, 일실시예에 따른 스티어 바이 와이어 기반의 조향 장치(100)의 제2 구조는 전자 제어 유닛(120)이 변형식 조향휠(110)의 조향 정보를 감지하여 타이로드(150) 및 너클암(160)에 연결된 액츄에이터(180)를 구동시키기 위한 제어 신호를 액츄에이터(180)에 전달한다.
일실시예에 따른 스티어 바이 와이어 기반의 조향 장치(100)는 운전자의 조향 방향과 반대 방향의 토크를 만드는 반력 모터, 조향각 감지부, 차속 감지부 등을 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 일실시예에 따른 조향 장치(100)에 포함된 변형식 조향 휠(110)은 일측에 제1 연결홀(412)이 형성되며 반대 측에 제1 그립부(211)가 형성된 제1 그립부재(210), 제1 연결홀(412)과 대응되는 제2 연결홀이 형성되며 반대 측에 제2 그립부(221)가 형성된 제2 그립부재(220), 제1 연결홀(412)과 제2 연결홀을 관통하여 제1 그립부재(210) 및 제2 그립부재(220)를 결합해주는 결합축부재(230)와 제1 그립부재(210), 제2 그립부재(220) 및 결합축부재(230) 중 적어도 하나를 회전시키되, 회전 방향을 달리하여 결합축부재(230)를 중심으로 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 펼쳐지도록 하거나, 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 접히도록 하는 컨트롤러(240)를 포함할 수 있다.
제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)의 형태는 타원형 형태의 입체 구조물일 수 있으나, 통상의 핸들 모양(예: 원형)일 수도 있고, 직육면체 또는 원기둥 등 다양한 형태를 가질 수 있어서, 도 2에 도시된 형태에 한정되는 것은 아니다.
제1 연결홀(412)과 제2 연결홀은 서로 모양과 크기가 동일할 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 도시하지 않았으나, 제2 연결홀은 제1 연결홀(412)의 위치와 동일할 수 있다.
제1 그립부(211)와 제2 그립부(221)는 운전자가 직접 손으로 잡고 차량을 조향할 수 있도록 형성되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 곡선을 가지는 개방형 홀일 수 있으나 이에 한정되지 않으며, 운전자가 편하게 잡을 수 있는 구조의 모든 형태를 포함한다.
결합축부재(230)는 일측에 제1 연결홀(412)과 제2 연결홀이 결합될 수 있도록 제1 연결홀(412) 및 제2 연결홀의 모양과 동일한 형상일 수 있다. 결합축부재(230)의 타측에는 모터를 고정하기 위한 모터거치대(231)가 형성될 수 있다. 모터거치대(231)는 제1 그립부재(210) 및 제2 그립부재(220)와 결합되지 않는 부분에 형성될 수 있다. 모터거치대(231)는 모터가 분리되지 않도록 양 끝단에 봉우리 형태일 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 모터거치대(231)는 결합축부재(230)와 일체형이거나 분리 가능한 별개의 부재일 수 있다.
여기서, 결합축부재(230)는 주행모드에 따라 길이가 가변 되는 조향 칼럼(330)과 연결되기 위하여, 일측에 제3 연결홀(232)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 모터거치대(231)가 형성된 위치에 원형 형태의 홀이 형성될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
결합축부재(230)는 변형식 조향 휠(110)과 조향 칼럼(330)이 서로 헛돌지 않도록 제3 연결홀(232)의 내주면에는 돌기가 형성되고, 조향 칼럼의 일부에 홈이 형성될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
컨트롤러(240)는 도 1에 도시된 전자 제어 유닛(ECU; Electronic Control Unit, 120)에 해당할 수 있다. 또한, 컨트롤러(240)는 도 2에 도시된 것과 같이, 차량 내부에 배치된 제어부일 수 있다. 여기서, 제어부는 전자 제어 유닛(ECU)일 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 이하에서, 편의상 컨트롤러(240)는 도 1에 도시된 전자 제어 유닛(120)인 것으로 설명한다.
컨트롤러(240)는 제1 그립부재(210), 제2 그립부재(220) 및 결합축부재(230) 중 적어도 하나를 회전시키되, 회전 방향을 달리하여 결합축부재(230)를 중심으로 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 펼쳐지도록 제어 신호를 제공하거나, 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 접히도록 제어 신호를 제공할 수 있다.
또한, 컨트롤러(240)는 주행모드에 따라, 제1 그립부재(210), 제2 그립부재(220) 및 결합축부재(230) 중 적어도 하나를 회전시키되, 회전 방향을 달리하여 결합축부재(230)를 중심으로 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 펼쳐지도록 하거나, 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 접히도록 할 수 있다.
여기서, 주행모드는 차량이 자동으로 운전하는 자율주행모드이거나 운전자가 직접 수동으로 운전하는 운전자주행모드일 수 있다. 이하에서, 일실시예에 따른 조향 휠(110)과 조향 칼럼(330)의 자세한 동작 방법을 설명한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 그립부재(210), 제2 그립부재(220) 및 결합축부재(230) 중 적어도 하나를 회전시키는 방법은 다양하다. 일례로, 컨트롤러(240)에서 출력된 제어 신호에 따라, 제1 그립부재(210), 제2 그립부재(220) 및 결합축부재(230) 중 적어도 하나를 회전시키는 구동모터(310)를 더 포함할 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 구동모터(310)에 의해 접힌 부채가 펼쳐지는 것처럼 제2 그립부재(220)가 원호를 그리며 이동될 수 있다.
구체적으로, 모터거치대(231)에 구동모터(310)를 구비하고, 구동모터(310)의 제1 회전축(311)에는 제1 피니언 기어(312)를 포함한다. 구동모터(310)는 도 4에 도시된 것처럼 육각기둥 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 그립부재(220)에는 제1 피니언 기어(312)와 맞물리도록 제2 그립부재(220)에 제1 랙 기어(320)가 배치될 수 있다. 제1 랙 기어(320)는 제2 연결홀을 일부 감싸도록 원 형상일 수 있다. 제1 피니언 기어(312)의 형태는 제1 랙 기어(320)와 맞물리는 구조라면 어느 형태라도 가능하다. 제1 랙 기어(320) 양 끝단에는 제2 그립부재(220)의 이동을 멈추게 하는 스토퍼(321)가 형성될 수 있다. 컨트롤러(240)에 의해 구동모터(310)가 구동되면 제1 회전축(311)에 의해 제1 피니언 기어(312)가 회전운동을 하고, 제1 피니언 기어(312)와 맞물린 제1 랙 기어(320)도 움직이게 된다.
여기서, 컨트롤러(240)는 주행모드가 자율주행모드인 경우, 제1 그립부재(210), 제2 그립부재(220) 및 결합축부재(230) 중 적어도 하나를 제1 회전 방향으로 회전시켜, 결합축부재(230)를 중심으로 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 접히도록 하고, 주행모드가 운전자주행모드인 경우, 제1 그립부재(210), 제2 그립부재(220) 및 결합축부재(230) 중 적어도 하나를 제2 회전 방향으로 회전시켜, 결합축부재(230)를 중심으로 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 펼쳐지도록 할 수 있다.
예를 들어, 자율주행모드인 경우, 전술한 바와 같이, 제1 피니언 기어(312)와 제1 랙 기어(320)의 운동에 의해 제2 그립부재(220)는 운전자가 변형식 조향 휠(110)을 바라볼 때, 제1 회전 방향인 반시계 방향으로 회전하여 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 겹쳐지게 된다. 반대로, 운전자주행모드인 경우, 제1 피니언 기어(312)와 제1 랙 기어(320)의 운동에 의해 제2 그립부재(220)는 운전자가 변형식 조향 휠(110)을 바라볼 때, 제2 회전 방향인 시계 방향으로 회전하여 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 펼쳐지게 된다.
여기서, 일실시예에 따른 조향 장치(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 결합축부재(230)와 연결되고 주행모드에 따라 길이가 가변 되는 조향 칼럼(330)과 주행모드에 따라 조향 칼럼(330)의 길이를 가변시키는 칼럼구동모터(340)를 포함할 수 있다.
여기서, 조향 칼럼(330)이 결합축부재(230)에 결합되는 경우, 주행모드가 자율주행모드인 경우 조향 칼럼(330)의 길이는, 주행모드가 운전자주행모드인 경우 조향 칼럼(330)의 길이보다 짧을 수 있다.
조향 칼럼(330)은 외부 칼럼(332)과 외부 칼럼(332) 내부에 삽입된 내부 칼럼(331)을 포함할 수 있다. 외부 칼럼(332)은 차체에 형성된 결합 브라켓(미도시)과 결합되어 고정될 수 있다. 내부 칼럼(331)은 칼럼구동모터(340)의 구동에 의하여 운전자에게 돌출될 수 있도록 축방향으로 이동되거나 크래시 패드(미도시)에 수납되도록 축방향으로 이동되어 수축될 수 있다. 조향 칼럼(330) 동작은 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
칼럼구동모터(340)는 내부 칼럼(331)과 맞물릴 수 있도록 외부 칼럼(332)과 가까이 배치된다. 칼럼구동모터(340)는 컨트롤러(240)에서 출력되는 제어 신호에 의해 구동된다. 칼럼구동모터(340)의 동작은 도 6를 참조하여 상세히 설명한다.
전술한 바에 의하면, 주행 모드에 따라 변형 가능한 조향 휠(110)을 제공하여 운전석에 탑승한 탑승자에게 더 넓고 효율적인 공간을 제공하거나, 운전자가 직접 차량을 편하게 조향할 수 있도록 편의를 제공할 수 있다.
도 6은 조향 칼럼(330) 및 칼럼구동모터(340)를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 조향 칼럼(330)은 내부 칼럼(331)과 외부 칼럼(332) 등을 포함할 수 있다. 내부 칼럼(331)과 외부 칼럼(332)이 서로 헛돌지 않도록 내부 칼럼(331)의 외주면에는 제1 홈(510)이 형성되고, 외부 칼럼(332)의 내주면에는 돌기(미도시)가 형성될 수 있다.
내부 칼럼(331)의 외주면의 일측에는 축방향으로 배치된 제2 랙 기어(521)를 포함할 수 있다. 또한, 축방향으로 기준으로, 내부 칼럼(331)의 길이는 결합축부재(230)에 형성된 제3 연결홀(232)과 결합되기 위해 외부 칼럼(332)의 길이보다 더 길다. 내부 칼럼(331)의 제2 랙 기어(521)는 칼럼구동모터(340)의 제2 피니언 기어(540)와 맞물리도록 형성될 수 있다.
외부 칼럼(332)은 내부 칼럼(331) 일부를 포함할 수 있도록 속이 빈 원통형일 수 있다. 외부 칼럼(332)의 측면에는 내부 칼럼(331)의 제2 랙 기어(521)가 드러나도록 축방향으로 배치되고 개방된 기어결합홀(530)이 있다. 즉, 기어결합홀(530)은 제2 랙 기어(521)의 위치와 대응되고, 칼럼구동모터(340)의 제2 피니언 기어(540)와 맞물리도록 개방될 수 있다. 기어결합홀(530)은 도 5에 도시된 바와 같이 직사각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
칼럼구동모터(340)는 내부 칼럼(331)의 제2 랙 기어(521)와 맞물리는 제2 피니언 기어(540), 제2 피니언 기어(540)를 포함하는 제2 회전축(550)이 형성될 수 있다. 제2 피니언 기어(540)와 제2 랙 기어(521)의 모양은 서로 맞물릴 수 있다면 어떠한 형태든지 가능하다.
제2 피니언 기어(540)는 칼럼구동모터(340)의 구동에 의해 회전운동을 하게 된다. 제2 피니언 기어(540)의 회전운동에 의해 제2 랙 기어(521)는 축방향, 예를 들면 도 5를 기준으로 위(제2 축방향) 또는 아래(제1 축방향)로 직선운동을 하게 된다. 따라서, 외부 칼럼(332)에 포함된 내부 칼럼(331)의 일부가 더 돌출되거나 제자리로 돌아오도록 수축되는 텔레스코픽(Telescopic) 동작을 하게 된다.
여기서, 컨트롤러(240)는 제1 그립부재(210), 제2 그립부재(220) 및 결합축부재(230) 중 적어도 하나를 회전시키며 칼럼구동모터(340)를 구동시킬 수 있다. 전술한 바와 동일한 원리로, 컨트롤러(240)에 의해 회전 방향을 각각 달리하여 결합축부재(230)를 중심으로 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 펼쳐지도록 하거나, 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 접히도록 할 수 있다.
이때, 칼럼구동모터(340)는 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 펼쳐지면서 운전자와 가까워지도록 조향 칼럼(330)이 축방향으로(제2 축방향) 돌출되게 하거나, 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 접히면서 운전자와 멀어지도록 조향 칼럼(330)이 축방향으로(제1 축방향) 수축되도록 할 수 있다.
예를 들면, 전술한 바와 같이, 구동모터(310)의 회전운동에 의해 제2 그립부재(220)가 회전되어 제1 그립부재(210)와 겹쳐지거나 펼쳐지게 되고, 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 펼쳐질 때, 변형식 조향 휠(110)이 운전자에게 돌출되도록 칼럼구동모터(340)의 회전운동에 의해 내부 칼럼(331)이 축방향으로 이동되고, 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 겹쳐질 때, 칼럼구동모터(340)의 회전운동에 의해 내부 칼럼(331)이 외부 칼럼(332)의 내부로 함몰되도록 축방향으로(제1 축방향) 이동될 수 있다.
나아가, 주행모드가 자율주행모드일 때, 결합축부재(230)를 중심으로 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 접히면서 운전자와 멀어지도록 조향 칼럼(330)이 제1 축방향으로 수축될 수 있고, 주행모드가 운전자주행모드일 때, 결합축부재(230)를 중심으로 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(220)가 펼쳐지면서 운전자와 가까워지도록 조향 칼럼(330)이 제2 축방향으로 돌출될 수 있다.
여기서, 일실시예에 따른 조향 장치(100)는 조향 휠(110)과 랙 바(140) 간에 기계적인 동력 전달 장치 대신에, 전자 제어 유닛(120)이 조향 휠(110)의 조향 정보를 감지하여 랙 바(140)와 연결된 모터(130) 또는 타이로드(150) 및 너클암(160)과 연결된 액츄에이터(180)를 구동시키기 위한 제어 신호를 모터(130) 또는 액츄에이터(180)에 전달하고, 모터(130) 또는 액츄에이터(180)에 의해 바퀴(170)의 진행방향이 바뀌는 조향 장치일 수 있다. 즉, 스티어 바이 와이어 기반의 조향 장치일 수 있다.
전술한 바에 의하면, 주행 모드에 따라 변형 가능한 조향 휠(110)을 포함하는 조향 장치(100)를 제공하여 운전석에 탑승한 탑승자에게 더 넓고 효율적인 공간을 제공거나, 운전자가 직접 차량을 편하게 조향할 수 있도록 편의를 제공할 수 있다.
도 7은 다른 실시예에 따른 변형식 조향 휠(600)의 회전 동작에 대한 사시도이고, 도 8는 다른 실시예에 따른 변형식 조향 휠(600)에 포함된 액정표시패널의 배치를 나타낸 도면이고, 도 9는 영상표시장치(610)와 제2 그립부재(630)의 결합관계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9을 참조하면, 다른 실시예에 따른 변형식 조향 휠(600)은 도 3 내지 도 5에 도시된 일실시예에 따른 변형식 조향 휠(110)에 영상표시장치(610)를 더 포함할 수 있다.
영상표시장치(610)는 일단에 제1 연결홀(412) 및 제2 연결홀과 동일한 제4 연결홀(710)이 존재하고, 타단에는 영상표시패널(611)을 포함하며, 제4 연결홀(710)을 둘러싸는 레인홈(720)을 포함할 수 있다.
영상표시패널(611)은 주변 도로 상황, 자차의 상태 등의 주행 정보를 운전자에게 제공할 수 있다. 또한, 영상표시패널(611)은 액정표시패널(LCD), 유기발광표시패널(OLED) 등일 수 있다. 영상표시패널(611)의 형태는 도 6에 도시된 바와 같이 직사각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서 영상표시장치(610)가 제2 그립부재(630)에 맞물려 결합되도록 제2 그립부(631)와 근접한 위치에 단(620)이 형성될 수 있다.
여기서, 단(620)은 영상표시패널(611)이 위치한 곳과 가까운 테두리의 형상과 동일한 입체적 형상일 수 있다. 또한, 단(620)은 제2 그립부(631)을 포함한 제2 그립부재(630)의 일부분이 운전자가 위치한 방향으로 돌출되어 계단식 형상일 수 있다.
영상표시장치(610)는 도 7에 도시된 바와 같이, 별도로 존재할 수 있다. 즉, 다른 실시예에 따른 조향 휠(600)이 운전자 주행모드에서 펼쳐지면, 영상표시장치(610)가 제1 그립부재(640) 및 제2 그립부재(630)와 별개로 가운데 위치할 수 있다. 이러한 구조 이외에도 도시된 도 8에 도시된 바와 같이, 영상표시패널(650)이 제1 그립부재(640)의 일면에 형성될 수 있다. 따라서, 다른 실시예에 따른 조향 휠(600)이 자율주행모드에서 접힌 상태가 되면, 운전자는 제1 그립부재(640)에 포함된 영상표시패널(650)을 통해 영상 정보를 얻을 수 있다.
영상표시장치(610)는 컨트롤러(240)에 의해 회전될 수 있다. 회전 동작은 다양한 방법이 존재하나, 일례로써 도 9을 참조하여 설명한다. 이때, 편의상 운전자가 변형식 조향 휠(110)을 바라보는 방향을 기준으로 하며, 제2 그립부재(630)와 영상표시장치(610)의 배치를 가지고 설명한다.
도 9을 참조하면, 제2 그립부재(630)에 배치된 결합돌기(740)와 영상표시장치(610)에 배치된 레인홈(720)이 서로 결합된다.
레인홈(720)은 도 9에 도시된 바와 같이, 결합돌기(740)가 레인홈(720) 내에서 이동될 수 있도록 원주형태의 홈이 형성된 구조일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 레인홈(720)은 제4 연결홀(710)의 일부를 일정한 간격으로 둘러싸고 제4 연결홀(710)의 중심과 일치되도록 배치된다.
결합돌기(740)는 도 9에 도시된 바와 같이, 레인홈(720)과 결합되도록 레인홈(720)의 구조와 대응되는 형태일 수 있다. 결합돌기(740)는 레인홈(720) 내에서 움직일 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 결합축부재(230)에 영상표시장치(610)와 제2 그립부재(630)가 결합될 때, 영상표시장치(610)의 제4 연결홀(710) 하부에 배치된 레인홈(720)과 제2 그립부재(630)의 제2 연결홀의 하부에 배치된 결합돌기(740)도 함께 결합된다.
예를 들면, 제2 그립부재(630)와 영상표시장치(610)가 겹쳐진 상태에서 결합돌기(740)는 레인홈(720)의 일측, 예를 들어 우측에 위치할 수 있다. 전술한 바와 같이, 도 4에 도시된 구동모터(310)의 구동에 의해 제2 그립부재(630)가 이동, 예를 들어 시계 방향으로 회전운동을 하게 되면 결합돌기(740)도 같이 레인홈(720) 내에서 시계 방향으로 회전운동을 하게 된다. 제2 그립부재(630)가 이동되어 지면과 제2 그립부재(630)의 장축이 수직한 상태일 때 결합부재는 레인홈(720)의 타측, 예를 들어 좌측에 위치될 수 있다. 이후 제2 그립부재(630)가 이동될 때 결합돌기(740)와 레인홈(720)에 결합에 의해 영상표시장치(610)도 함께 이동, 예를 들어 시계방향으로 회전하게 된다. 제2 그립부재(630)의 이동이 완료되면 레인홈(720)은 제4 연결홀(710)의 좌측에 위치하게 되고, 결합돌기(740)는 레인홈(720)의 좌상측에 위치하게 된다. 영상표시장치는 가운데, 예를 들어 지면에 장축이 수직하도록 위치된다.
즉, 도 3 내지 도 4에서 전술한 바와 같은 원리로 제2 그립부재(630)가 이동될 때, 결합돌기(740)가 레인홈(720) 내에서 이동되면서 영상표시장치(610)도 순차적으로 이동되고, 스토퍼(321)에 의해 제2 그립부재(630)의 이동이 완료되면 영상표시장치(610)가 제1 그립부재(210)와 제2 그립부재(630) 사이에 가운데 위치할 수 있다. 예를 들어, 영상표시장치(610)의 장축이 지면과 수직하게 위치하고 영상표시장치(610)의 좌측으로 90도를 이루며 제1 그립부재(640)가 위치하고 영상표시장치(610)의 우측으로 90도를 이루며 제2 그립부재(630)가 위치하여 전체적으로 “ㅗ” 형태와 비슷한 구조일 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 본 개시에 의하면, 운전자가 차량 주행 정보를 쉽게 인식하도록 편의를 제공할 수 있다.
도 10은 일실시예에 따른 조향 장치 구동 방법의 흐름도이고, 도 11은 다른 실시예에 따른 조향 장치 구동 방법의 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 일실시예에 따른 조향 장치의 조향 장치 구동 방법은, 운전자 주행 모드 또는 자율 주행 모드를 선택하는 단계(S100)와, 운전자 주행 모드가 선택되면, 제1 그립부재, 제2 그립부재 및 결합축부재 중 적어도 하나를 제1 회전 방향으로 회전시켜 결합축부재를 중심으로 제1 그립부재와 제2 그립부재가 펼쳐지는 단계(S210)와, 자율 주행 모드가 선택되면, 제1 그립부재, 제2 그립부재 및 결합축부재 중 적어도 하나를 제2 회전 방향으로 회전시켜 결합축부재를 중심으로 제1 그립부재와 제2 그립부재가 접히는 단계(S220) 등을 포함할 수 있다.
운전자주행모드 또는 자율주행모드 선택은 운전자가 차량 내부에 있는 물리적 버튼을 누르거나 전자식 버튼을 터치하여 선택할 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
주행모드에 따라 제1 그립부재와 제2 그립부재가 펼쳐지거나 접히는 동작은 도 3 및 도 4에서 전술한 바와 같은 원리로 동작할 수 있다.
여기서 도 11에 도시된 바와 같이, 운전자주행모드가 선택되면, 조향 칼럼의 길이가 확장되고(S310), 자율주행모드가 선택되면, 조향 칼럼의 길이가 축소되는(S320) 프로세스를 더 수행할 수 있다.
조향 칼럼의 길이가 확장되거나 축소되는 동작은 도 3 내지 도 6에서 전술한 바와 같은 원리로 동작할 수 있다.
도 10 및 도 11에서의 각 단계들의 순서는 설명의 편의를 위한 실시예일뿐, 각 단계들의 순서는 변경될 수 있으며, 각 단계들 사이에 추가적인 단계가 더 포함될 수도 있다. 또는 둘 이상의 단계들이 하나로 통합될 수도 있으며, 하나의 단계가 둘 이상의 단계들로 분리될 수도 있다.
이상에서 설명한 본 개시에 의하면, 주행 모드에 따라 변형 가능한 조향 휠(110)과 이를 포함하는 조향 장치(100) 및 그 구동 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 자율주행모드 시, 운전석에 탑승한 탑승자에게 더 넓고 효율적인 공간을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 운전자주행모드에서 운전자가 직접 차량을 편하게 조향할 수 있도록 변형 가능한 조향 휠을 제공할 수 있다.
또한, 본 개시에 의하면, 운전자가 차량 주행 정보를 쉽게 인식하도록 편의를 제공할 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 변형식 조향 장치 110, 600: 변형식 조향 휠
120: 전자 제어 유닛 130: 모터
140: 랙 바 150: 타이로드
160: 너클암 170: 바퀴
180: 액츄에이터 210, 640: 제1 그립부재
211, 641 : 제1 그립부 220, 630: 제2 그립부재
221, 631: 제2 그립부 230: 결합축부재
231: 모터거치대 232: 제3 연결홀
240: 컨트롤러 310: 구동모터
311: 제1 회전축 312: 제1 피니언 기어
320: 제1 랙 기어 321: 스토퍼
330: 조향 칼럼 331: 내부 칼럼
332: 외부 칼럼 340: 칼럼구동모터
412: 제1 연결홀 510: 제1 홈
521: 제2 랙 기어 530: 기어결합홀
540: 제2 피니언 기어 550: 제2 회전축
610: 영상표시장치 611, 650: 영상표시패널
620: 단 710: 제4 연결홀
720: 레인홈 740: 결합돌기

Claims (16)

  1. 일측에 제1 연결홀이 형성되며 반대 측에 제1 그립부가 형성된 제1 그립부재;
    상기 제1 연결홀과 대응되는 제2 연결홀이 형성되며 반대 측에 제2 그립부가 형성된 제2 그립부재;
    상기 제1 연결홀과 상기 제2 연결홀을 관통하여 상기 제1 그립부재 및 상기 제2 그립부재를 결합해주는 결합축부재; 및
    상기 제1 그립부재, 상기 제2 그립부재 및 상기 결합축부재 중 적어도 하나를 회전시키되, 회전 방향을 달리하여 상기 결합축부재를 중심으로 상기 제1 그립부재와 상기 제2 그립부재가 펼쳐지도록 하거나, 상기 제1 그립부재와 상기 제2 그립부재가 접히도록 하는 컨트롤러를 포함하는 변형식 조향 휠.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    주행모드에 따라, 상기 제1 그립부재, 상기 제2 그립부재 및 상기 결합축부재 중 적어도 하나를 회전시키되, 회전 방향을 달리하여 상기 결합축부재를 중심으로 상기 제1 그립부재와 상기 제2 그립부재가 펼쳐지도록 하거나, 상기 제1 그립부재와 상기 제2 그립부재가 접히도록 하는 변형식 조향 휠.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 주행모드가 자율주행모드인 경우, 상기 제1 그립부재, 상기 제2 그립부재 및 상기 결합축부재 중 적어도 하나를 제1 회전 방향으로 회전시켜, 상기 결합축부재를 중심으로 상기 제1 그립부재와 상기 제2 그립부재가 접히도록 하고,
    상기 주행모드가 운전자주행모드인 경우, 상기 제1 그립부재, 상기 제2 그립부재 및 상기 결합축부재 중 적어도 하나를 제2 회전 방향으로 회전시켜, 상기 결합축부재를 중심으로 상기 제1 그립부재와 상기 제2 그립부재가 펼쳐지도록 하는 변형식 조향 휠.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 결합축부재와 연결되고 주행모드에 따라 길이가 가변 되는 조향 칼럼을 더 포함하는 변형식 조향 휠.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 주행모드가 자율주행모드인 경우 상기 조향 칼럼의 길이는,
    상기 주행모드가 운전자주행모드인 경우 상기 조향 칼럼의 길이보다 짧은 변형식 조향 휠.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조향 칼럼은,
    외주면의 일측에 축방향으로 배치된 랙 기어를 포함하는 내부 칼럼; 및
    상기 랙 기어의 위치와 대응되고, 피니언 기어와 맞물리도록 개방된 기어결합홀이 형성된 외부 칼럼을 더 포함하고,
    상기 주행모드가 자율주행모드인 경우 상기 내부 칼럼이 상기 외부 칼럼의 내부로 함몰되도록 제1 축방향으로 이동되고,
    상기 주행모드가 운전자주행모드인 경우 상기 내부 칼럼이 상기 외부 칼럼 외부로 더 돌출되도록 제2 축방향으로 이동되는 변형식 조향 휠.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러에서 출력된 제어 신호에 따라, 상기 제1 그립부재, 상기 제2 그립부재 및 상기 결합축부재 중 적어도 하나를 회전시키는 구동모터를 더 포함하는 변형식 조향 휠.
  8. 제1항에 있어서,
    영상표시장치를 더 포함하고,
    상기 영상표시장치는 상기 컨트롤러에 의해 회전되는 변형식 조향 휠.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 결합축부재의 일측에 형성되는 모터거치대를 더 포함하고,
    상기 모터거치대는,
    상기 결합축부재와 일체형이거나 분리 가능한 변형식 조향 휠.
  10. 주행모드에 따라 그립부재가 겹쳐지거나 펼쳐지는 형태를 가지는 변형식 조향 휠; 및
    랙 바 또는 바퀴를 직접 조향하는 액츄에이터를 포함하되,
    상기 조향 휠은,
    일측에 제1 연결홀이 형성되며 반대 측에 제1 그립부가 형성된 제1 그립부재;
    상기 제1 연결홀과 대응되는 제2 연결홀이 형성되며 반대 측에 제2 그립부가 형성된 제2 그립부재;
    상기 제1 연결홀과 상기 제2 연결홀을 관통하여 상기 제1 그립부재 및 상기 제2 그립부재를 결합해주는 결합축부재; 및
    상기 제1 그립부재, 상기 제2 그립부재 및 상기 결합축부재 중 적어도 하나를 회전시키되, 회전 방향을 달리하여 상기 결합축부재를 중심으로 상기 제1 그립부재와 상기 제2 그립부재가 펼쳐지도록 하거나, 상기 제1 그립부재와 상기 제2 그립부재가 접히도록 하는 컨트롤러를 포함하는 조향 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 결합축부재와 연결되고 주행모드에 따라 길이가 가변 되는 조향 칼럼과 상기 주행모드에 따라 상기 조향 칼럼의 길이를 가변시키는 칼럼구동모터를 더 포함하는 조향 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 칼럼구동모터는,
    상기 제1 그립부재와 상기 제2 그립부재가 펼쳐지면서 운전자와 가까워지도록 상기 조향 칼럼이 축방향으로 돌출되게 하거나,
    상기 제1 그립부재와 상기 제2 그립부재가 접히면서 운전자와 멀어지도록 상기 조향 칼럼이 축방향으로 수축되도록 하는 조향 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 주행모드가 자율주행모드일 때,
    상기 결합축부재를 중심으로 상기 제1 그립부재와 상기 제2 그립부재가 접히면서 운전자와 멀어지도록 상기 조향 칼럼이 축방향으로 수축되고,
    상기 주행모드가 운전자주행모드일 때,
    상기 결합축부재를 중심으로 상기 제1 그립부재와 상기 제2 그립부재가 펼쳐지면서 운전자와 가까워지도록 상기 조향 칼럼이 축방향으로 돌출되는 조향 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 조향 장치는,
    전자 제어 유닛이 상기 변형식 조향 휠의 조향 정보를 감지하여 상기 랙 바와 연결된 모터를 구동시키기 위한 제어 신호를 상기 모터에 전달하고, 상기 모터에 의해 바퀴의 진행방향이 바뀌는 조향 장치.
  15. 운전자 주행 모드 또는 자율 주행 모드를 선택하는 단계;
    상기 운전자 주행 모드가 선택되면, 제1 그립부재, 제2 그립부재 및 결합축부재 중 적어도 하나를 제1 회전 방향으로 회전시켜 상기 결합축부재를 중심으로 상기 제1 그립부재와 상기 제2 그립부재가 펼쳐지는 단계; 및
    상기 자율 주행 모드가 선택되면, 상기 제1 그립부재, 상기 제2 그립부재 및 상기 결합축부재 중 적어도 하나를 제2 회전 방향으로 회전시켜 상기 결합축부재를 중심으로 상기 제1 그립부재와 상기 제2 그립부재가 접히는 단계를 포함하는 조향 장치 구동 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 운전자 주행 모드가 선택되면, 조향 칼럼의 길이가 확장되고,
    상기 자율 주행 모드가 선택되면, 상기 조향 칼럼의 길이가 축소되는 프로세스를 더 수행하는 조향 장치 구동 방법.
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