KR102504567B1 - 완전 파워 스티어링 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운전자의 회전동력(토크, Torque) 없이도 운전할 수 있는 조향장치로서 전적으로 전동이나 유압에 의해서만 조향력(자동카 바퀴의 방향을 바꾸는 힘)을 발생시키는 조향장치에 관한 것이다. 본 발명은 운전자의 힘(회전동력)이 직접적으로 조향구동장치에 전달되지 않는 대신 운전자 손의 움직임을 고정된 운전대에 설치된 터치센서나 회전엔코더로 감지하여 조향량(자동차 진행 방향의 각도)을 결정하고 이것을 전자회로적인 방법으로 조향구동장치에 전달하여 조향에 필요한 힘이 전적으로 기계에 의해서만 만들어지도록 한다.
본 발명은 전자장치 중심으로 제어가 이루어지는 자율주행 자동차에 적용했을 때 더 효과적이다. 운전대(스티어링 휠)의 회전을 요하지 않으므로 운전대 위에 정보통신기기나 멀티미디어기기를 설치할 수 있고, 자율주행(운전자가 운전을 하지 않음) 시 운전자가 이러한 기기들을 편리하게 사용할 수 있도록 해준다.

Description

완전 파워 스티어링 시스템 및 방법 {Fully Powered Steering System and Method}

본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운전자의 회전동력(토크, Torque) 없이도 운전할 수 있는 조향장치로서 전적으로 전동이나 유압에 의해서만 조향력(자동차 바퀴의 방향을 바꾸기 위한 힘)을 발생시키는 조향장치에 관한 것이다. 본 발명을 자율주행 자동차에 적용했을 때 효과가 더 크다.

파워 스티어링 시스템은 대부분의 자동차에 적용된 상용화 기술로서 특별한 설명을 요하지 않지만, 후술의 편의를 위하여 주요 내용을 아래와 같이 간략히 언급한다.

특허문헌 검색을 통해서 알 수 있듯이, 파워 스티어링 시스템 관련한 매우 많은 특허들이 공개되거나 등록되어 있다. 검색된 수많은 특허 중 예시적으로 몇 개의 특허를 선행기술문헌 항에 나열하였다. 이 특허들은 구조적인 공통점이 있는데 이것을 간략히 설명하자면, 운전자의 회전동력(토크, Torque)을 전달하기 위한 운전대(스티어링 휠), 운전자의 회전동력 정도를 감지하기 위한 토크센서, 운전자의 회전동력을 보조하는 보조동력장치(운전자가 적은 힘으로도 조향을 할 수 있도록 해주는 장치로서 주로 전기 모터가 사용됨), 그리고 보조동력장치를 제어하는 조향구동모터제어장치(Steering Driving Motor Contoller)를 공통으로 가지고 있다.

종래의 파워 스티어링 시스템을 작동 원리 측면에서 간략하게 설명하자면, 운전자의 회전력(운전대를 돌리는 힘)과 보조동력장치의 회전력이 조합되어 최종적으로 조향구동모터제어장치(자동차 바퀴의 진행 방향을 바꾸는 장치)에 전달된다. 즉 다시 말하자면, 종래의 기술은 작기는 하지만 여전히 운전자의 수동 회전력을 요구하고, 이 회전력 정도를 감지하기 위해서 토크센서를 사용하고 있다.

종래 기술은 운전대를 돌리기 위한 회전 축과 토크센서 등을 필요로 하는 복잡한 구조로 인하여, 운전대 위에 전자장치를 설치하는 것이 용이하지 않다. 종래 파워 스티어링 시스템의 경우는 운전대(스티어링 휠)가 반드시 회전해야 하므로 상기 전자장치의 전선 연결이 용이하지 않을 뿐만 아니라 운전대가 회전을 하기 때문에 운전대 위의 전자장치의 방향도 시시각각 바뀌게 된다. 도 2는 본 발명의 하나의 실시 예를 도술 한 것인데, 정보통신기기(200)가 운전대 고정프레임(170) 위에 설치된 것이다. 종래 기술은 운전대의 회전이 필수적이므로 여러 가닥의 전선 연결 측면에서 상기 정보통신기기(200) 설치가 어려울 뿐만 아니라, 운전자가 주행중에 정보통신기기(200)에 표시된 정보를 보는데 불편함을 수반한다. 예를 들어, 계기판 정보, 내비게이션 정보 등이 상기 정보통신기기(200)에 표시되어 있는 경우라면 이것의 회전은 운전자에게 매우 불편함을 초래하게 된다. 도래하고 있는 자율주행 자동차의 경우, 자율주행 중에 운전자가 사용할 수 있는 정보통신기기(각종 차량 상태 정보 표시 및 테블렛, 스마트폰과 유사한 기능 수행)는 매우 유용하지만 종래 파워 스티어링 시스템에 설치하기는 적합지 않다.

[특허문헌 1] 한국 공개특허 10-2016-0098890(공개일자 2016년 8월 19일) [특허문헌 2] 한국 공개특허 10-2017-0065793(공개일자 2017년 6월 14일) [특허문헌 3] 한국 등록특허 10-2174602(등록일자 2020년 10월 30일) [특허문헌 4] 한국 등록특허 10-1630490(등록일자 2016년 6월 8일) [특허문헌 5] 한국 공개특허 10-2020-0009272(공개일자 2020년 1월 30일) [특허문헌 6] 미국 등록특허 US8589027 B2(등록일자 2013년 11월 19일)

본 발명은 운전대 자체는 회전시키지 않고, 운전자의 손이 고정된 운전대의 외곽을 스처 지나가거나 터치스크린 조작(드래깅 Dragging)과 같은 형태로 운전자의 조향 의중을 조향제어장치에 전달하여 전동 혹은 유압에 의해서 바퀴의 방향을 조절할 수 있도록 한다. 결과적으로, 본 발명은 운전자가 가하는 수동 회전력이 필요없는 조향장치가 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 운전대(100) 설치 예를 나타낸 것인데, 도시한 바와 같이 운전대의 회전 축이 필요 없고, 단순한 지지대(500)로 운전대를 차체에 고정할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 본 발명은 상기 언급한 종래 기술의 문제점(운전자의 조향 의중을 기계적으로 전달하고 이 의중을 토크 센서로 감지하여 전기 신호로 바꾼 후 이 신호에 따라 보조 조향동력장치의 출력을 결정하는 복잡한 구조의 문제)을 해결한다.

더 나아가, 본 발명은 자율주행 자동차에 응용하기 적합한 사용자 인터페이스를 제공한다. 자율주행 자동차를 이용하는 운전자는 자율주행이 진행되고 있는 동안 운전으로부터 자유로워지고 정보통신기기(200) 혹은 멀티미디어기기와 같은 것을 사용할 수 있게 된다. 본 발명은 정보통신기기 혹은 멀티미디어기기를 운전대 고정프레임(170) 위에 설치하여 운전자에게 편리함을 제공할 수 있다.

도 1 내지 도 9는 본 발명의 구성 요소들을 도시하거나 혹은 이 것들의 설명을 위한 것들이고, 이하 이 도면들을 참조하여 본 발명을 설명한다. 이 도면들은 설명의 편의를 위해 개별 혹은 인접 구성요소가 연결된 상황을 나타내고, 같은 지시번호는 같은 구성 요소를 의미한다.

본 발명은 운전자의 운전 의중을 전달할 수 있는 운전대(100 혹은 400), 운전대에서 운전자의 손의 이동(운전자의 운전 의중)을 감지할 수 있는 수단(터치센서(160) 혹은 회전엔코더(440)), 운전대 고정프레임(170), 운전대(고정프레임 포함)를 차량 내에 설치하기 위한 고정지지대(500), 조향구동모터제어장치(종래 기술에서 사용된 구성 요소)에 운전자의 회전 의중을 전달하는 운전제어장치(150 혹은 470)로 구성될 수 있다.

운전대(100 혹은 400)는 감지 수단(160 혹은 440)이 부착될 수 있는 구조로 되어 있고, 운전자의 운전 의중을 전달하기 위한 구성 요소의 일부분으로서 원형의 모양을 가지는 것이 일반적이라고 할 수 있으나 반드시 원형일 필요는 없다.

감지 수단(160)은 정정용량 방식의 터치센서이다. 정전용량 방식의 터치센서를 채용한 운전대(100)의 입체도가 도 3이다. 도 3의 (가)는 운전대의 윗면에서 본 입체도이고, (나)는 밑면에서 본 입체도이다. 운전대 덮개(140)의 아래 반을 제거하고 작도하여 내부에 설치된 터치센서 전극들(110, 120, 130)이 보일 수 있게 하였다. 즉 실물 운전대는 덮개(140)으로 전체가 덮여있다. 도 4 내지 도 7도 본 발명의 터치센서를 설명하기 위한 것으로서, 각각 상세 구조도, 전극 연결도, 전자회로도(운전제어장치(150) 포함), 동작설명도이다.

감지 수단(440)은 터치센서(160)와 같은 구실을 하는 것으로서 운전자의 회전 의중을 감지하는 회전엔코더(Rotary Encoder)이다. 본 발명의 범위는 본 문서에 예시된 터치센서(160)와 회전엔코더(440) 이외의 방법(운전대 위의 운전자 손의 움직임 감지)으로 운전자의 회전 의중을 감지하는 것도 포함한다. 회전엔코더(440)를 채용한 운전대(400)의 입체도와 상세 단면도가 도 8에 나타나있다. 회전엔코더(440)와 운전 제어장치(470)의 전자회로는 도 9에 나타나있다.

운전대의 고정프레임(170)은 운전대(100 혹은 400)와 고정지지대(500)를 연결해주는 동시에 정보통신기기(200)와 같은 전자장치의 설치가 가능하게 해주는 프레임이다.

본 발명의 고정지지대(500)는 조향력 전달 축이 있는 종래의 것과 달리 단순한 지지대에 불과하다. 사용자의 편의를 위해서 운전대를 차량 내부의 수납공간으로 밀어 넣을 수 있는 접이식 구조를 가질 수도 있다.

운전제어장치(150 혹은 470)는 운전자의 운전 의중 감지장치(160 혹은 440)로부터 운전자의 회전 의중을 판단할 수 있는 정보를 입력으로 받고, 적절한 신호처리(이득, 필터링, 시간 상수 등의 조절)를 수행한 후 조향구동모터제어장치(종래 파워 스티어링 시스템의 구성요소)에 명령을 전자회로적으로 전달한다.

운전자의 회전력과 보조동력장치(전동 혹은 유압 모터)의 회전력이 조합되어 조향구동장치에 인가되는 종래 파워 스티어링 시스템과 달리, 본 발명은 운전자의 힘을 사용하지 않고 전적으로 전동 혹은 유압에 의해서 자동차의 조향이 가능하므로 운전대 조작이 매우 용이하다.

또한, 종래 기술 대비 운전대 회전축 및 토크 센서가 필요 없으므로 구조가 간단해지고 아울러 운전대 설치의 제약 사항이 줄어든다. 운전대 설치의 제약이 줄어듦으로 인해, 자율주행 중인 자동차에서는 운전대를 접어서 운전자에게 더 많은 공간을 제공할 수 있다.

본 발명의 운전대(100 혹은 400)가 회전하지 않으므로 운전대 위에 정보통신기기 혹은 멀티미디어기기를 설치하기 용이하고, 이러한 설치는 편리한 사용자 인터페이스를 제공한다. 하나의 예로서, 도 2와 같은 정보통신기기(200)를 운전대 위에 설치한 경우에는 각종 계기판 정보, 시간, 온도, 공조기 상태, 내비게이션 정보 등을 하나의 화면에 표시해줄 수 있고, 터치스크린의 인터액티브(Interactive) 사용자 인터페이스도 가능하다.

도 1은 본 발명의 운전대가 설치된 예를 그림으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 예를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 운전대(100)를 입체적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 운전대(100)의 상세 구조를 설명하기 위한 것이다.
도 5는 본 발명의 운전대(100)에 부착되는 터치센서(160)의 전극 연결도이다.
도 6은 본 발명의 터치센서(160)와 운전제어장치(150)의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 터치센서(160)의 동작 설명을 위한 도면이다.
도 8은 본 발명 운전대(400)의 입체도와 구조 설명을 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명 회전엔코더(440)와 운전제어장치(470)의 회로도이다

도 1 내지 도 9를 근간으로 본 발명의 구체적인 내용을 이하에서 설명할 때, 구체적인 설명을 위하여 특정한 예시가 동원되지만 본 발명의 범위가 그 특정한 것에 국한되지 않고 대체할 수 있는 동일 기능의 일반적인 구성 요소까지도 포함한다.

도 1은 본 발명의 운전대가 설치된 예를 그림으로 나타낸 것으로서, 본 발명의 운전대(스티어링 휠)(100 혹은 400)는 회전 축을 요하지 않고, 설치에 제약이 거의 없음을 나타낸다. 굳이 설치의 제약을 언급하자면 운전대를 부착할 수 있는 공간 정도가 제약이라면 제약이고, 고정지지대(500)를 차체에 장착시킬 수 있는 공간만 있으면 된다.

도 2는 본 발명의 기술이 적용된 예를 나타낸 것이다. 도 2로부터 알수 있는 바와 같이, 운전대(스티어링 휠)(100 혹은 400)가 회전할 필요 없으므로 운전대와 연결된 운전대 고정프레임(170) 위에 정보통신기기(200) 혹은 멀티미디어기기의 설치가 용이하고, 이러한 기기들의 사용자 편리성 제공이 가능하다.

도 3 내지 도 9는 운전대(스티어링 휠)(100 혹은 400)가 회전하지 않고, 운전자의 회전 의중을 조향구동장치에 전달하는 과정을 설명하기 위한 것이다. 도 3 내지 도 7은 터치센서를 채용한 운전대(100, 이하 '터치센서 운전대'로 표현)에 관련된 것들이고, 도 8과 도 9는 회전엔코더를 채용한 운전대(400, 이하 '회전엔코더 운전대'로 표현)에 관련된 것들이다. 터치센서 운전대(100)와 회전엔코더 운전대(400)는 예로서 제시된 것이고 이 외의 방법(운전자의 손 움직임 감지하는 제3의 방법)을 사용하는 것도 가능하다.

도 3은 본 발명의 운전대(100)를 입체적으로 나타낸 것이고, 작도의 편의를 위해서 고정프레임(170)과 연결된 부분은 생략되었다. 즉 도 3에 나타나 있지는 않지만 운전대(100)는 고정프레임(170)을 통하여 고정지지대(500)에 연결된다. 도 3의 (가)는 운전대(100)를 윗면에서 바라본 것이고 (나)는 밑면에서 바라본 것이다. 터치전극들(110, 120, 130)은 터치센서(160)의 구성요소들로서, 전기장을 형성할 수 있는 도전성 물질로 만들어진다. 도 3은 터치전극들이 들어나 보이도록 작도하기 위해서 운전대 덮개(140)의 절반가량을 제거한 입체도 이다. 운전대 덮개(140)는 유전 물질을 사용하여 터치전극들 간에 형성된 전기장이 운전대 덮개(140)의 표면까지 올라올 수 있도록 해준다. 세 종류의 터치전극들(110, 120, 130)은 각각 윗면 수신전극, 송신전극, 아랫면 수신전극이다. 이 전극들에 대한 더 상세한 설명은 도 7 설명에서 후술된다.

도 4는 본 발명의 운전대(100)의 상세 구조를 설명하기 위한 것으로서, 도 4의 (나)는 도 3의 (가) 입체도를 투시도로 나타낸 것이고, 도 4의 (가)는 도 4의 (나)에 표시된 선분A 위치의 단면을 나타낸 것이다. 도 4의 (가)를 통해서 터치전극들(110, 120, 130) 간의 상대적 위치를 알 수 있다. 이 전극들에 의한 터치 감지는 도 7 설명에서 후술된다.

도 5는 본 발명의 운전대(100)에 부착되는 터치센서(160)의 전극들이 연결된 상태를 나타낸 도면으로서, 터치전극들(110, 120, 130)과 운전제어장치(150)의 전자회로적 연결을 나타낸다. 도 5의 예에서는 하나의 송신전극(120)과 12개의 윗면 수신전극(110)들, 그리고 또 다른 12개의 밑면 수신전극(130)들이 있다. 일반적으로, 송신전극은 하나가 사용되고, 수신전극들의 개수는 적용 제품에 따라 달라질 수 있다. 수신적극의 개수를 결정하는 인자는 운전대의 크기, 센서의 감도, 조절가능한 최소 조향 각도 등이 있다. 마주하고 있는 송신전극(110)과 수신전극(110 이나 130)이 하나의 정전용량(콘덴서)를 형성한다. 도 5의 예에서는 하나의 공통 송신전극과 24개(윗면 12개 + 밑면 12개)의 수신전극으로 24개의 정전용량을 형성한다. 이 정전용량들은 도 6에서 C1 내지 C24로 표시되어 있고 다만, 도 6에서 작도의 편의를 위해서 C3 내지 C23의 표시는 생략되어있다. 도 5의 (가)는 윗면 터치센서를 나타낸 것이고 도 5의 (나)는 밑면 터치센서를 나타낸 것이다. 도 5의 터치전극들(110, 120, 130)의 상대적인 위치 관계는 도 4의 (나)의 설명에서 이미 설명되었고, 이들이 터치센서로서 동작하는 원리는 도 7의 설명에서 이어진다.

도 6은 본 발명의 터치센서(160)와 운전제어장치(150)의 전자회로도이다. 터치센서(160)는 전술한 터치전극들(110, 120, 130)에 의해서 형성된다. 송신전극(120)과 윗면 수신전극(110)에 의해서 정전용량(마주보고 있는 두 전극에 의해서 형성된 콘덴서) C1 내지 C12가 만들어지고, 송신전극(120)과 밑면 수신전극(130)에의해서 정전용량 C13 내지 C24가 만들어진다. 운전제어장치(150)는 크게 정전용량을 측정하는 터치블록(151 내지 154)과 마이크로컨트롤러(155)로 구성된다. 터치블록은 적분기(151), 멀티플렉서(152), AD변환기(153), 타이밍발생기(154)로 구성된다. 터치블록(151 내지 154)과 마이크로컨트롤러(155)는 통상의 것이지만, 터치센서(160)와 연동함으로써 본 발명의 특징을 만들어낸다. 타이밍발생기(154)에서 구동펄스를 송신전극(터치센서(160)의 정전용량(C1 내지 C24)의 왼쪽 전극)으로 보내면, 이 신호는 터치센서의 각 정전용량(C1 내지 C24)을 거쳐 적분기(151)로 전달된다. 적분기(151)는 정전용량(C1 내지 C24)에 흐르는 전류를 적분하여 정전용량(C1 내지 C24)의 값에 비례하는 전압을 출력한다. 사람의 손이 정전용량(C1 내지 C24) 센서을 접촉하면 정전용량값이 변하는데, 이 변화된 양은 적분기(151)의 출력전압으로 알 수 있다. 정전용량값이 변화는 원리에 대해서는 후술하는 도 7의 설명에서 이어진다. 정전용량값에 비례하는 전압을 디지털값으로 변환하기 위해서 AD변환기(153)를 사용한다. 멀티플렉서(152)는 하나의 AD변환기로 여러 채널의 전압을 순차적으로 디지털로 변환하기 위해서 사용된다. 타이밍발생기(154)는 전술한 구동펄스를 출력하는 타이밍을 기준으로 멀티플렉서의 전환 타이밍과 마이크로컨트롤러(155)가 AD변환값을 읽어갈 타이밍을 만들어 낸다. 마이크로컨트롤러(155)는 AD변환기(153)로부터 입력된 값을 바탕으로 윗면 터치의 중심점과 밑면 터치의 중심점을 구하고, 이 중심점들의 이동을 운전자의 조향 의중으로 조향구동모터제어장치(종래 기술에서도 사용되는 것으로서 도면에 표시되지 않음)에 전달한다. 터치의 중심점을 구하는 방법은 통상적인 것으로서, 터치센서(160)로부터 입력된 여러 개의 신호값들의 무게중심(신호값을 무게, 센서의 위치를 거리로 간주하여 계산한 것)을 구하는 원리를 사용한다.

도 7은 본 발명의 터치센서(160)의 동작 설명을 위한 도면으로서, (가)는 운전대(100) 위를 손가락(310)으로 터치한 상황을; (나)는 운전대(100)을 손(340)으로 쥔(터치한) 상황을 전기적인 관점에서 등가적으로 나타낸 것이다. 인체 저항을 Rh로 나타내면 손가락(330)과 손(340)은 일종의 전극으로 볼 수 있다. (가)는 손가락(330)으로 터치했을 때 전기장의 변화 즉 정전용량의 변화를 나타낸 것으로서, 전기적인 신호가 송신전극(120)과 수신전극(110)에 인가되면 전기장(330)이 형성되는데 이때 손가락(330)으로 터치하게 되면 손가락(330)과 송신전극(120)/수신전극(110) 사이에도 전기장(320)이 형성되고 이것의 결과로 송신전극(120)과 수신전극(110) 사이의 전기장(330)은 줄어든다. 전기장(330)의 감소는 정전용량(C1 내지C12)의 용량값 감소를 의미하는 것이고, 최종적으로는 (가)와 같이 손가락 터치가 있을 때 도 6의 AD변환값이 감소한다. (나)는 운전대(100)를 손(340)으로 쥐어서 터치했을 때 전기장의 변화 즉 정전용량의 변화를 나타낸 것으로서, 터치가 없을 때(손으로 운전대를 쥐지 않았을 때)는 송신전극(120)과 수신전극(130)이 상대적으로 멀리 떨어져 있어서 이들 사이에 전기장이 형성되지 않고 즉 정전용량이 존재하지 않거나 매우 미미한데, 반면 손(340)으로 터치가 이루어진 경우는 손(340)이 제3의 전극 역할을 하게 되어 송신전극(120)과 수신적극(130) 사이에 전기장(350, 360)이 형성되게 되고 이것의 결과로 정전용량값이 증가하여 최종적으로는 (나)와 같이 손으로 쥔 터치가 있을 경우 도 6의 AD변환값이 증가한다.

도 7의 정전용량 변화 설명과 도 6의 마이크로컨트롤러(155)를 포함하는 운전제어장치(150)의 연동 동작을 정리하여 이 문단에서 요약한다. 손가락(310)의 윗면 터치는 각 터치센서(C1 내지 C12)의 AD변환값 감소를 초래하고; 반면 손(340)으로 감싼 밑면 터치는 각 터치센서(C13 내지 C24)의 AD변환값 증가를 초래하고; 마이크로컨트롤러(155)는 AD변환값의 증가 혹은 감소로 손가락 혹은 손의 위치중심을 계산할 수 있게 되고; 이 위치중심의 이동을 바탕으로 계산된 조향량(조향 각도)를 인터페이스(156)를 통하여 조향구동모터제어장치(도면에 표시되지 않은 종래 기술의 구성요소)에 보내어 조향이 이루어지게 한다. 본 발명에서 윗면 터치(손가락만으로도 할 수 있는 터치)와 밑면 터치(운전대를 손으로 쥐었을 때만 가능한 터치)를 별도로 감지할 수 있도록 한 목적은 부주의한 터치에 의해서 원치않는 조향이 발생하지 않도록 방지하는 기능과 편리하게 한 손가락으로 조향을 할 수 있는 기능 둘 다를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 마이크로컨트롤러(155)는 조향의 시작 조건으로 밑면 터치가 있는지 확인하여 운전자가 손으로 운전대를 쥔 상태에서 조향의 시작이 이루어지도록 함으로써 부주의한 손가락 터치에 의해서 조향이 시작되는 것을 방지하고, 이후 연속되는 동작에서는 윗면 터치만 있어도 조향이 계속 이어지도록 하므로써 편리성을 제공한다.

도 8과 도 9는 전술한 본 발명의 터치센서 운전대(100)를 대체할 수 있는 다른 선택 사항으로서 회전엔코더 운전대(400)의 설명을 위한 도면들이다. 터치센서 운전대(100)는 운전자의 조향 의도를 터치의 이동으로 감지하는 반면 회전엔코더 운전대(400)는 회전자(430)의 회전으로 감지한다. 상기 두 운전대들(100, 400)은 조향 의도를 감지하는 방법만 다를 뿐 전반적인 기술 사상도 같고 종래 기술의 운전대의 회전 축이나 토크센서도 필요로 하지 않는다.

도 8은 본 발명의 회전엔코더 운전대(400)의 입체도와 이것의 중요 부분의 단면도를 나타낸다. 도 8의 (가)는 입체도로서, 고정자(410), 회전자(420), 손잡이 돌기(430), 그리고 회전엔코더(440)가 조립된 상태를 나타낸다. 도 8의 (나)는 (가)에 표시된 선분B 위치의 단면을 나타낸 것이다. 고정자(410)는 고정프레임(170)에 연결되어 운전대(400)가 고정될 수 있도록 한다. 운전자가 회전자(420)를 회전시킴으로써 조향 의도를 파워 스티어링 시스템에 전달한다. 운전자의 조작 시 미끄럼 방지용 손잡이 돌기(430)와 포토커플러(도 9의 D1-TR1, D1-TR2)의 빛 차단 및 통과를 결정하는 엔코더광판(Encoder Light Plate)(450)이 회전자(420)에 부착되어 있고, 구슬(460)은 원활한 회전을 위하여 회전자(420)를 떠받친다. 모터 등의 회전 방향 및 속도를 감지하는 일반적인 회전엔코더가 본 발명에도 사용되는데 이러한 엔코더는 회전하는 광판과 회전을 검출하기 위한 포토커플러로 구성된다. 본 발명이 일반적인 엔코더를 사용하지만 엔코더(440)의 배치 위치와 엔코더광판(450)을 회전자(420)에 부착한 것은 본 발명의 특징을 나타내는 요소들이다. 회전자(420)가 회전할 때 엔코더광판(450)은 엔코더(440) 내에 있는 포토TR(도 9의 TR1, TR2)과 포토다이오드(D1, D2) 사이에서 빛의 통과 혹은 차단을 하는 것으로서 회전자(420)의 회전을 검출할 수 있도록 해준다.

도 9는 본 발명 회전엔코더(440)와 운전제어장치(470)의 전자 회로도이다. 회전엔코더(440)은 전형적인 것으로, 회전자(420)가 회전할 때 이것에 부착된 엔코더광판(450)이 빛의 차단과 통과를 결정하여, 시계방향으로 회전할 때는 TR1의 펄스가 TR2의 것보다 시간상으로 앞서게 하고; 반시계방향으로 회전할 때는 TR2의 펄스가 TR1의 것보다 시간상으로 앞서게 한다. 회전검출기(471)는 상기 두 펄스의 시간적 관계를 바탕으로 회전 방향과 속도를 검출하여 이 정보들을 마이크로컨트롤러(473)에 보낸다. 타이밍발생기(472)는 포토다이오드(D1, D2)를 구동하고 회전검출기(471)의 동작 타이밍과 마이크로컨트롤러(473)의 읽기 타이밍을 결정해준다. 회전엔코더 운전대(400)의 마이크로컨트롤러(473)도 터치센서 운전대(100) 마이크로컨트롤러(155)와 마찬가지로, 계산된 조향량(회전자(420)의 회전각도를 바탕으로 계산된 조향 각도)를 인터페이스(474)를 통하여 조향구동모터제어장치(도면에 표시되지 않은 종래 기술의 구성요소)에 전자회로적으로 보내어 조향이 이루어지게 한다.

100: 터치센서 운전대(스티어링 휠)
200: 정보통신기기
300: 운전자의 손
400: 회전엔코더 운전대(스티어링 휠)
500: 운전대 고정지지대
155: 터치센서 운전대용 마이크로컨트롤러
160: 터치센서
170: 운전대 고정프레임
440: 회전엔코더
473: 회전엔코더 운전대용 마이크로컨트롤러

Claims (6)

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2. 자동차와 같이 운전이 필요한 운송장치에서, 회전하지 않고 고정된 운전대(100); 상기 운전대 윗면과 밑면에 터치 송/수신 전극을 설치하여 운전자가 손으로 운전대를 쥐었을 때만 터치가 감지되고, 운전대 상에서 손의 위치를 감지할 수 있는 특징의 터치센서(160); 상기 터치센서로부터 입력된 정보를 바탕으로 운전자 손의 회전량을 계산하고, 상기 회전량을 조향구동장치에 보내는 마이크로컨트롤러(155)로 구성되어 운전자의 힘이 조향장치에 직접적으로 가해질 필요가 없는 완전 파워 스티어링 시스템.
   
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4. 자동차와 같이 운전이 필요한 운송장치에서, 회전하지 않고 고정된 운전대(400); 상기 운전대와 결합 설치된 것으로서, 운전자에 의해 회전되는 회전자(420); 상기 회전자(420)의 회전을 감지할 수 있는 회전엔코더(440); 상기 회전엔코더(440)로부터 입력된 정보를 바탕으로 운전자 손의 회전량을 계산하고, 상기 회전량을 조향구동장치에 보내는 마이크로컨트롤러(473)로 구성되어 운전자의 힘이 조향장치에 직접적으로 가해질 필요가 없는 완전 파워 스티어링 시스템.
   
   
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