KR102644993B1 - 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 실시예들은 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 자동차 조향 장치의 랙바에 서로 길이가 다른 두 마그넷과 각 마그넷에 대향하는 자기 센서를 설치함으로써, 랙바의 위치를 보다 정밀하게 산출할 수 있는 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치 및 방법 {Apparatus and Method for Controlling Rack Bar of Steering Apparatus for Vehicle}

본 개시는 자동차 조향 장치의 랙바의 제어에 관한 것이다.

자동차 조향 장치는 차량의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 차량의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 차량을 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.

자동차 조향 장치 중 랙 피니언 방식 조향 장치에서 랙바는 피니언 기어와 치합하여 회전 운동을 직선 운동으로 전환하여 자동차의 조향 방향을 변경하는 기능을 수행한다. 따라서, 안정적인 조향을 위해서는 랙바의 위치를 정밀하게 획득하고, 운전자의 조작이나 차량의 운행 상태에 따라 요구되는 위치로 랙바를 제어할 필요가 있다.

이에 따라, 자동차의 조향에 대한 보다 정밀하고 안정적인 제어를 위하여, 랙바의 위치 정보를 더욱 정밀하게 획득할 필요 있다.

이러한 배경에서, 본 실시예들의 목적은, 자동차의 조향 장치(steering apparatus)에서 랙바(rack bar)의 위치를 보다 정밀하게 산출하여 자동차의 조향 방향을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.

본 실시예들의 다른 목적은, 하나의 자기 센서가 오작동하는 경우에도 조향 장치에서 랙바의 위치를 산출할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.

일 측면에서, 본 실시예들은, 자동차 조향 장치의 랙바에 설치된 제1 마그넷, 랙바에서 제1 마그넷이 설치된 위치와 반대되는 위치에 설치된 제2 마그넷, 제1 마그넷에 의한 자기를 감지하여 제1 신호를 출력하는 제1 자기 센서 및 제2 마그넷에 의한 자기를 감지하여 제2 신호를 출력하는 제2 자기 센서를 포함하는 감지부 및 제1 신호와 제2 신호를 이용하여 랙바의 변위 값을 산출하고, 산출된 변위 값에 기초하여 랙바를 제어하는 제어부를 포함하는 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치를 제공할 수 있다.

다른 측면에서, 본 실시예들은, 자동차 조향 장치의 랙바에 설치된 제1 마그넷에 의한 자기를 제1 자기 센서에서 감지하여 제1 신호를 출력하는 단계, 랙바에서 제1 마그넷이 설치된 위치와 반대되는 위치에 설치된 제2 마그넷에 의한 자기를 제2 자기 센서에서 감지하여 제2 신호를 출력하는 단계, 제1 신호와 제2 신호를 이용하여 랙바의 변위 값을 산출하는 단계 및 산출된 변위 값에 기초하여 랙바를 제어하는 단계를 포함하는 자동차 조향 장치의 랙바 제어 방법을 제공할 수 있다.

전술한 본 실시예들에 의하면, 자동차 조향 장치의 랙바에 서로 길이가 다른 두 마그넷과 각 마그넷에 대향하는 자기 센서를 설치함으로써, 랙바의 위치를 보다 정밀하게 산출하여 자동차의 조향 방향을 보다 정밀하게 제어할 수 있는 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치 및 방법을 제공하는 효과가 있다.

본 실시예들에 의하면, 하나의 자기 센서가 오작동하는 경우에도 조향 장치에서 랙바의 위치를 산출할 수 있는 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 실시예들에 따른 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치의 블록도이다.
도 2는 본 실시예들에 따른 랙바에 설치된 마그넷 및 자기 센서를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예들에 따른 제1 자기 센서에서 출력된 제1 신호 및 제2 자기 센서에서 출력된 제2 신호를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예들에 따른 버니어 알고리즘을 이용한 랙바의 변위 값 산출을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 실시예들에 따른 오작동 검출부를 더 포함한 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치의 블록도이다.
도 6은 본 실시예들에 따른 자동차 조향 장치의 랙바 제어 방법의 흐름도이다.
도 7은 본 실시예들에 따른 자기 센서의 오작동 판단에 의한 자동차 조향 장치의 랙바 제어 방법의 흐름도이다.

이하, 본 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

또한, 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 본질, 차례, 순서 또는 개수 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 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 실시예들에 따른 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치의 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예들에 따른 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치(100)는, 자동차 조향 장치의 랙바에 설치된 제1 마그넷, 랙바에서 제1 마그넷이 설치된 위치와 반대되는 위치에 설치된 제2 마그넷, 제1 마그넷에 의한 자기를 감지하여 제1 신호를 출력하는 제1 자기 센서 및 제2 마그넷에 의한 자기를 감지하여 제2 신호를 출력하는 제2 자기 센서를 포함하는 감지부(110) 및 제1 신호와 제2 신호를 이용하여 랙바의 변위 값을 산출하고, 산출된 변위 값에 기초하여 랙바를 제어하는 제어부(130)를 포함할 수 있다.

본 실시예들에 따른 랙바 제어 장치(100)는 자동차 전륜의 랙바 또는 자동차 후륜의 랙바를 제어할 수 있다. 즉, 본 실시예들은, 자동차의 전륜의 랙바에만 적용되거나, 전륜 및 후륜의 랙바 모두에 적용되거나, 후륜의 랙바에만 적용될 수 있다.

감지부(100)는 자동차 조향 장치의 랙바(150)에 설치된 제1 마그넷에 의한 자기를 감지하여 제1 신호를 출력하는 제1 자기 센서 및 랙바(150)에서 제1 마그넷이 설치된 위치와 반대되는 위치에 설치된 제2 마그넷에 의한 자기를 감지하여 제2 신호를 출력하는 제2 자기 센서를 포함할 수 있다.

제1 마그넷과 제2 마그넷은 랙바(150)에서 서로 반대되는 위치에 설치될 수 있다. 예를 들어, 제1 마그넷이 랙바(150)의 상부에 설치되는 경우, 제2 마그넷은 랙바(150)의 하부에 설치될 수 있다. 다만, 이는 일 예로서, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 마그넷이 랙바(150)의 전면부에 설치되고, 제2 마그넷이 랙바(150)의 후면부에 설치되는 것과 같이, 서로 반대되는 위치에 설치된다면, 어떠한 위치라도 무방할 수 있다.

제1 자기 센서는 제1 마그넷에 의한 자기를 감지할 수 있다. 일 실시예에 따라, 제1 자기 센서는 홀 IC(hall IC)로 구현될 수 있다. 다만, 이는 일 예로서, 마그넷에 의한 자기를 감지할 수 있는 센서이면 족하고, 특정 센서에 한정되는 것은 아니다.

제1 자기 센서는 제1 마그넷과 대향하는 위치에서 랙 하우징의 외부에 고정될 수 있다. 일 예에 따라, 제1 자기 센서는 랙 하우징의 외면에 설치될 수 있다. 또는, 제1 자기 센서는 랙 하우징과 분리된 상태로 제1 마그넷과 대향하는 위치에 설치될 수 있다.

사용자가 자동차의 조향 방향을 변경하기 위하여 스티어링 휠을 조작하면, 랙바(150)는 변경된 조향 방향에 따라 좌우로 스트로크된다. 랙바(150)의 스트로크에 따라 랙바(150)에 설치된 제1 마그넷도 같이 좌우로 이동하게 된다.

제1 마그넷의 이동에 따라, 제1 자기 센서에서 감지되는 자기장의 세기는 변화하게 된다. 제1 자기 센서는 감지된 자기장의 세기 변화에 따른 제1 신호를 제어부(130)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 자기 센서가 홀 IC인 경우, 홀 효과에 의해, 자기장의 세기에 따라 선형적으로 전압이 출력될 수 있다.

제2 자기 센서는 제2 마그넷에 의한 자기를 감지할 수 있다. 일 실시예에 따라, 제2 자기 센서는 홀 IC(hall IC)로 구현될 수 있다. 다만, 이는 일 예로서, 마그넷에 의한 자기를 감지할 수 있는 센서이면 족하고, 특정 센서에 한정되는 것은 아니다.

제2 자기 센서는 제2 마그넷과 대향하는 위치에서 랙 하우징의 외부에 고정될 수 있다. 일 예에 따라, 제2 자기 센서는 랙 하우징의 외면에 설치될 수 있다. 또는, 제2 자기 센서는 랙 하우징과 분리된 상태로 제2 마그넷과 대향하는 위치에 설치될 수 있다.

사용자가 자동차의 조향 방향을 변경하기 위하여 스티어링 휠을 조작하면, 랙바(150)는 변경된 조향 방향에 따라 좌우로 스트로크된다. 랙바(150)의 스트로크에 따라 랙바(150)에 설치된 제2 마그넷도 같이 좌우로 이동하게 된다.

제2 마그넷의 이동에 따라, 제2 자기 센서에서 감지되는 자기장의 세기는 변화하게 된다. 제2 자기 센서는 감지된 자기장의 세기 변화에 따른 제2 신호를 제어부(130)로 출력할 수 있다. 예를 들어, 제2 자기 센서가 홀 IC인 경우, 홀 효과에 의해, 자기장의 세기에 따라 선형적으로 전압이 출력될 수 있다.

제어부(130)는 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 일 실시예에 따라, 제어부(130)는 조향 방향을 제어하기 위한 일련의 동작을 수행하는 전자 제어 장치(ECU, Electronic Control Unit)로 구현될 수 있다. 제어부(130)는 랙바 제어 장치(100)의 제어 뿐아니라, 차량의 조향을 제어하는 조향 장치의 제어부 역할을 수행하도록 구현될 수 있다.

제어부(130)는 제1 자기 센서에서 출력된 제1 신호 및 제2 자기 센서에서 출력된 제2 신호를 수신할 수 있다. 제어부(130)는 제1 신호 및 제2 신호를 이용하여, 랙바(150)의 현재 위치를 나타내는 변위 값을 산출할 수 있다.

제어부(130)는 사용자의 조작이나 차량의 운행 상태에 따라 요구되는 조향 방향에 대한 정보를 획득할 수 있다. 제어부(130)는 산출된 변위 값에 따른 랙바(150)의 현재 위치를 기준으로 하여, 요구되는 조향 방향으로 자동차가 조향되도록 랙바(150)의 위치를 변경할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 랙바(150)에 치합된 피니언 기어를 회전시키는 모터(170)를 구동하여, 랙바(150)의 위치를 변경할 수 있다.

이하에서는 이와 같이 구성된 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치에서 구현될 수 있는 제어 방법과 관련된 실시 예들에 대해 첨부된 도면을 참조하여 살펴보겠다. 본 개시는 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.

도 2는 본 실시예들에 따른 랙바에 설치된 마그넷 및 자기 센서를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3은 본 실시예들에 따른 제1 자기 센서에서 출력된 제1 신호 및 제2 자기 센서에서 출력된 제2 신호를 나타낸 도면이다. 도 4는 본 실시예들에 따른 버니어 알고리즘을 이용한 랙바의 변위 값 산출을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 자동차 조향 장치의 일부로서, 랙 하우징(210) 내부에 구비된 랙바(200)가 도시되어 있다. 랙바(200)는 자동차의 조향 방향 변경 시 좌우로 스트로크될 수 있다. 본 실시예들의 설명을 명확히 하기 위하여, 공지된 자동차 조향 장치의 다른 구성에 대해서는 도면의 작성 및 설명을 생략하기로 한다.

자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치(100)의 랙바(200)에는 제1 마그넷(221) 및 제2 마그넷(223)이 설치될 수 있다. 제1 마그넷(221)과 제2 마그넷(223)은 랙바(150)에서 서로 반대되는 위치에 설치될 수 있다. 도 2에 도시된 것과 같이, 제1 마그넷(221)이 랙바(150)의 상부에 설치되는 경우, 제2 마그넷(223)은 랙바(150)의 하부에 설치될 수 있다.

본 실시예들에 따라, 제1 마그넷(221) 및 제2 마그넷(223)은 각각 복수의 마그넷들을 포함할 수 있다. 도 2에는 제1 마그넷(221)과 제2 마그넷(223)이 각각 여섯 개로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 마그넷(221) 및 제2 마그넷(223)의 갯수는 필요에 따라 다르게 구현될 수 있다.

제1 마그넷(221)과 제2 마그넷(223)을 각각 하나의 긴 마그넷으로 구현하는 경우, 랙바(200)의 움직임에 따라 자기 센서에서 출력되는 신호의 선형성에 문제가 생겨 출력의 왜곡이 심해질 수 있다. 이러한 왜곡을 방지하기 위하여, 제1 마그넷(221)과 제2 마그넷(223)은 복수 개의 마그넷들이 랙바(200)의 축 방향을 따라 연달아 설치되는 것으로 구현될 수 있다.

제1 자기 센서(231)는 제1 마그넷(221)과 대향하는 위치에서 랙 하우징(210)의 외부에 고정될 수 있다. 제1 자기 센서(231)는 제1 마그넷(221)의 기준 위치에 대향되도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 자동차의 조향 방향이 직진 방향인 경우의 랙바(200)의 위치를 기준으로 하여, 가장 왼쪽의 마그넷과 대향하는 위치에 제1 자기 센서가 설치될 수 있다. 다만, 이는 일 예로서, 제1 마그넷(221)의 기준 위치는 필요에 따라 다르게 설정될 수 있음은 당연할 것이다.

랙바(200)가 왼쪽으로 스트로크된다고 가정한다. 이 경우, 제1 마그넷(221)도 같이 왼쪽으로 이동되므로, 제1 마그넷(221)을 구성하는 복수의 마그넷들은 순차적으로 제1 자기 센서(231)와 대향하게 된다. 즉, 가장 왼쪽의 마그넷이 제1 자기 센서(231)를 지나가는 동안의 자기장의 세기가 제1 자기 센서(231)에서 감지되어 제1 신호로 출력될 수 있다.

이후, 왼쪽에서 두번째의 마그넷이 제1 자기 센서(231)를 지나가는 동안의 자기장의 세기가 제1 자기 센서(231)에서 감지되어 제1 신호로 출력될 수 있다. 이러한 동작은 랙바(200)가 왼쪽으로 스트로크되는 동안 복수의 마그넷들에 대하여 순차적으로 수행될 수 있다.

마찬가지로, 랙바(200)가 다시 오른쪽으로 스트로크되는 경우 현재 대향하고 있는 마그넷에 따른 제1 신호가 출력될 수 있다. 랙바(200)가 계속 스트로크되면 그 왼쪽에 인접한 마그넷에 따른 제1 신호가 출력될 수 있다.

도 2를 참조하면, 제1 마그넷(221)을 이루는 복수의 마그넷의 각각의 길이는 a로 구현되어 있다. 따라서, 제1 자기 센서(231)을 지나가는 각 마그넷의 길이는 a일 수 있다. 도 3을 참조하면, 랙바(200)의 스트로크에 따라 제1 자기 센서(231)에서 출력되는 제1 신호(s1)의 개략적인 형태가 실선으로 도시되어 있다. 제1 자기 센서(231)을 지나가는 각 마그넷의 길이가 a이므로, 제1 신호(s1)는 마그넷의 길이인 a마다 0으로 나타날 수 있다.

제2 자기 센서(233)는 제2 마그넷(223)과 각각 대향하는 위치에서 랙 하우징(210)의 외부에 고정될 수 있다. 제2 자기 센서(233)는 제2 마그넷(223)의 기준 위치에 대향되도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 자동차의 조향 방향이 직진 방향인 경우의 랙바(200)의 위치를 기준으로 하여, 가장 왼쪽의 마그넷과 대향하는 위치에 제2 자기 센서가 설치될 수 있다. 다만, 이는 일 예로서, 제2 마그넷(223)의 기준 위치는 필요에 따라 다르게 설정될 수 있음은 당연할 것이다.

랙바(200)가 왼쪽으로 스트로크된다고 가정한다. 이 경우, 제2 마그넷(223)도 같이 왼쪽으로 이동되므로, 제2 마그넷(223)을 구성하는 복수의 마그넷들은 순차적으로 제2 자기 센서(233)와 대향하게 된다. 즉, 가장 왼쪽의 마그넷이 제2 자기 센서(233)를 지나가는 동안의 자기장의 세기가 제2 자기 센서(233)에서 감지되어 제2 신호로 출력될 수 있다.

이후, 왼쪽에서 두번째의 마그넷이 제2 자기 센서(233)를 지나가는 동안의 자기장의 세기가 제2 자기 센서(233)에서 감지되어 제2 신호로 출력될 수 있다. 이러한 동작은 랙바(200)가 왼쪽으로 스트로크되는 동안 복수의 마그넷들에 대하여 순차적으로 수행될 수 있다.

마찬가지로, 랙바(200)가 다시 오른쪽으로 스트로크되는 경우 현재 대향하고 있는 마그넷에 따른 제2 신호가 출력될 수 있다. 랙바(200)가 계속 스트로크되면 그 왼쪽에 인접한 마그넷에 따른 제2 신호가 출력될 수 있다.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따라, 제2 마그넷의 길이는 제1 마그넷과 다르게 구현될 수 있다. 즉, 마그넷 각각의 길이가 a인 제1 마그넷(221)과 달리, 제2 마그넷(223)을 이루는 복수의 마그넷 각각의 길이는 b로 구현되어 있다. 따라서, 제2 자기 센서(233)을 지나가는 각 마그넷의 길이는 b일 수 있다. 도 3을 참조하면, 랙바(200)의 스트로크에 따라 출력된 제2 신호(s2)의 개략적인 그래프가 점선으로 도시되어 있다. 제2 자기 센서(233)을 지나가는 각 마그넷의 길이가 b이므로, 제2 신호(s2)는 마그넷의 길이인 b마다 0으로 나타날 수 있다.

도 3에 도시된 그래프에서, 제1 신호(s1)와 제2 신호(s2)가 동시에 다시 0이 될 때까지를 한 주기로 가정한다. 제1 신호(s1)는 a마다 0이 되고, 제2 신호(s2)는 b마다 0이 되므로, a와 b의 최소공배수에 해당되는 변위까지가 한 주기로 가정될 수 있다.

가정된 한 주기 내에서 제1 신호(s1)와 제2 신호(s2)는 점차 간격이 벌어지게 되므로, 각 변위에 대한 제1 신호(s1)와 제2 신호(s2)의 출력 값의 세트는 항상 다른 값을 갖게된다. 예를 들어, 도 3에 표시된 점들을 보면, 제1 신호(s1)의 출력 값이 0이 되는 위치에서 제2 신호(s2)의 출력 값이 서로 다른 것을 알 수 있다.

이러한 특성에 기초하여, 제어부(130)는 공지의 버니어 알고리즘(vernier algorithm)을 이용하여 랙바(200)의 변위 값을 산출할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 제1 신호(s1)와 제2 신호(s2)를 입력으로 하는 버니어 알고리즘을 이용하여, 도 4에 도시된 것과 같이, 일정 구간들을 설정하고, 각 구간들에 대한 랙바의 대략적인 위치(rough gain)를 산출하고, 각 구간들에서의 랙바의 상세한 위치(fine gain)의 절대값을 산출할 수 있다.

이후, 제어부(130)는 사용자의 조작이나 차량의 운행 상태에 따라 요구되는 조향 방향에 대한 정보를 획득할 수 있다. 제어부(130)는 산출된 변위 값에 따른 랙바(200)의 현재 위치를 기준으로 하여, 요구되는 조향 방향으로 자동차가 조향되도록 랙바(200)의 위치를 변경할 수 있다.

이에 따르면, 자동차 조향 장치에서 랙바의 위치를 보다 정밀하게 산출하여 자동차의 조향 방향을 더욱 정밀하게 제어할 수 있다. 특히, 자동차의 운행 상태에 따라 랙바가 좌우 방향의 스트로크 이외에 전후 방향 또는 상하 방향으로 흔들리는 경우 등에 있어서, 하나의 마그넷과 자기 센서를 이용하는 것에 비하여, 산출되는 랙바의 위치에 대한 오차를 줄일 수 있다.

도 5는 본 실시예들에 따른 오작동 검출부를 더 포함한 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치의 블록도이다.

도 5를 참조하면, 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치(100)는 제1 신호 및 제2 신호에 기초하여, 제1 자기 센서 및 제2 자기 센서의 오작동 여부를 판단하는 오작동 검출부(190)를 더 포함할 수 있다. 오작동 검출부(190) 이외의 구성은 도 1에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

오작동 검출부(190)는 감지부(110)의 제1 및 제2 자기 센서로부터 제1 및 제2 신호를 각각 수신할 수 있다. 일 예에 따라, 오작동 검출부(190)는 수신된 제1 신호 및 제2 신호의 출력 값이 미리 설정된 기준 범위를 벗어나는지에 따라, 제1 자기 센서 및 제2 자기 센서의 오작동 여부를 검출할 수 있다. 다만, 이는 일 예로서, 오작동 검출은 자기 센서의 오작동을 검출할 수 있다면 특정 방법에 한정되지 않는다.

오작동 검출부(190)는 제1 자기 센서나 제2 자기 센서가 오작동인 것으로 판단되면, 오작동을 알리는 신호를 제어부(130)로 전송할 수 있다. 제어부(130)는 제1 자기 센서 및 제2 자기 센서 중 오작동으로 판단되지 않은 자기 센서에서 출력된 신호를 이용하여 랙바의 변위 값을 산출할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 제1 자기 센서가 오작동이라는 신호를 수신하면, 정상 작동하는 제2 자기 센서에서 감지된 마그넷의 위치 변화에 기초하여, 랙바의 이동에 따른 변위를 산출할 수 있다.

또한, 제어부(130)는 오작동으로 판단된 자기 센서에 대한 경고 알람을 출력하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 자동차에 구비된 디스플레이에 경고 알람을 표시하거나, 자동차에 구비된 스피커를 통하여 경고 음성을 출력할 수 있다. 예를 들어, 제1 자기 센서가 오작동인 경우, 제어부(130)는 제1 자기 센서가 고장이라는 텍스트를 디스플레이에 표시할 수 있다.

제1 자기 센서 및 제2 자기 센서가 모두 오작동인 것으로 판단되면, 제어부(130)는 본 실시예들에 따른 랙바의 변위 값을 산출을 중지하고, 오작동에 대한 경고 알람을 출력할 수 있다.

이에 따르면, 하나의 자기 센서가 오작동하는 경우에도 조향 장치에서 랙바의 위치를 산출할 수 있어, 보다 안정적인 랙바의 제어가 가능할 수 있다.

도 6은 본 실시예들에 따른 자동차 조향 장치의 랙바 제어 방법의 흐름도이다.

본 실시예들에 따른 자동차 조향 장치의 랙바 제어 방법은, 도 1을 참조하여 설명한 랙바 제어 장치(100)에서 구현될 수 있다. 이하 필요한 도면들을 참조하여, 본 실시예들에 따른 랙바의 제어 방법과, 이를 구현하기 위한 랙바 제어 장치(100)의 동작을 상세히 설명하기로 한다.

도 6을 참조하면, 자동차 조향 장치의 랙바에 설치된 제1 마그넷에 의한 자기를 제1 자기 센서에서 감지하여 제1 신호를 출력할 수 있다[S610].

자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치의 랙바에는 제1 마그넷이 설치될 수 있다. 제1 마그넷은 랙바의 축 방향을 따라 인접하여 배치된 복수의 마그넷들로 구현될 수 있다.

제1 자기 센서는 제1 마그넷과 대향하는 위치에서 랙 하우징의 외부에 고정될 수 있다. 제1 자기 센서는 제1 마그넷의 기준 위치에 대향되도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 자동차의 조향 방향이 직진 방향인 경우의 랙바의 위치를 기준으로 하여, 가장 왼쪽의 마그넷과 대향하는 위치에 제1 자기 센서가 설치될 수 있다.

조향 방향의 변경에 따라 랙바가 왼쪽으로 스트로크된다고 가정하면, 제1 마그넷을 구성하는 복수의 마그넷들은 순차적으로 제1 자기 센서와 대향하게 된다. 즉, 복수의 마그넷들이 차례대로 제1 자기 센서를 지나가는 동안의 자기장의 변화가 제1 자기 센서에서 감지되어 제1 신호로 출력될 수 있다.

이후, 랙바(200)가 다시 오른쪽으로 스트로크되면, 제1 마그넷을 구성하는 복수의 마그넷들은 역순으로 제1 자기 센서와 다시 대향하게 된다. 즉, 복수의 마그넷들이 차례대로 제1 자기 센서를 다시 지나가는 동안의 자기장의 변화가 제1 자기 센서에서 감지되어 제1 신호로 출력될 수 있다.

제1 마그넷을 이루는 복수의 마그넷의 각각의 길이가 a인 경우, 제1 신호(s1)의 개략적인 형태는 도 3에 도시된 것과 같이 나타날 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 랙바에서 제1 마그넷이 설치된 위치와 반대되는 위치에 설치된 제2 마그넷에 의한 자기를 제2 자기 센서에서 감지하여 제2 신호를 출력할 수 있다[S620].

제2 마그넷은 랙바에서 제1 마그넷과 서로 반대되는 위치에 설치될 수 있다. 제2 마그넷은 제1 마그넷과 평행하게 랙바의 축 방향을 따라 인접하여 배치된 복수의 마그넷들로 구현될 수 있다.

제2 자기 센서는 제2 마그넷과 대향하는 위치에서 랙 하우징의 외부에 고정될 수 있다. 제2 자기 센서는 제2 마그넷의 기준 위치에 대향되도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 자동차의 조향 방향이 직진 방향인 경우의 랙바의 위치를 기준으로 하여, 가장 왼쪽의 마그넷과 대향하는 위치에 제2 자기 센서가 설치될 수 있다.

조향 방향의 변경에 따라 랙바가 왼쪽으로 스트로크된다고 가정하면, 제2 마그넷을 구성하는 복수의 마그넷들은 순차적으로 제2 자기 센서와 대향하게 된다. 즉, 복수의 마그넷들이 차례대로 제2 자기 센서를 지나가는 동안의 자기장의 변화가 제2 자기 센서에서 감지되어 제2 신호로 출력될 수 있다.

이후, 랙바(200)가 다시 오른쪽으로 스트로크되면, 제2 마그넷을 구성하는 복수의 마그넷들은 역순으로 제2 자기 센서와 다시 대향하게 된다. 즉, 복수의 마그넷들이 차례대로 제2 자기 센서를 다시 지나가는 동안의 자기장의 변화가 제2 자기 센서에서 감지되어 제2 신호로 출력될 수 있다.

제2 마그넷을 이루는 복수의 마그넷의 각각의 길이가 b인 경우, 제2 신호(s2)의 개략적인 형태는 도 3에 도시된 것과 같이 나타날 수 있다.

도 6에서는 단계 S610과 단계 S620의 순서로 도시하였으나, 단계 S610과 단계 S620는 동시에 수행되거나, 또는 순서가 서로 바뀔 수 있다. 단계 S610과 단계 S620가 동시에 수행되지 않는 경우, 랙바 제어 장치(100)는 제1 신호와 제2 신호의 동기화를 위한 별도의 구성을 더 포함할 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 제어부는 제1 신호와 제2 신호를 이용하여 랙바의 변위 값을 산출할 수 있다[S630].

도 3에 도시된 그래프에서, 제1 신호(s1)와 제2 신호(s2)가 동시에 다시 0이 될 때까지를 한 주기로 가정한다. 가정된 한 주기 내에서 제1 신호(s1)와 제2 신호(s2)는 점차 간격이 벌어지게 되므로, 각 변위에 대한 제1 신호(s1)와 제2 신호(s2)의 출력 값의 세트는 항상 다른 값을 갖게된다.

이러한 특성에 기초하여, 제어부는 공지의 버니어 알고리즘을 이용하여 랙바의 변위 값을 산출할 수 있다. 즉, 제어부는 제1 신호(s1)와 제2 신호(s2)를 입력으로 하는 버니어 알고리즘을 이용하여, 일정 구간들에 대한 랙바의 대략적인 위치(rough gain)를 산출하고, 각 구간들에서의 랙바의 상세한 위치(fine gain)의 절대값을 산출할 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 제어부는 산출된 변위 값에 기초하여 랙바를 제어할 수 있다[S640].

제어부는 사용자의 조작이나 차량의 운행 상태에 따라 요구되는 조향 방향에 대한 정보를 획득할 수 있다. 제어부는 산출된 변위 값에 따른 랙바의 현재 위치를 기준으로 하여, 요구되는 조향 방향으로 자동차가 조향되도록 랙바의 위치를 변경할 수 있다.

이에 따르면, 자동차 조향 장치에서 랙바의 위치를 보다 정밀하게 산출하여 자동차의 조향 방향을 더욱 정밀하게 제어할 수 있다.

도 7은 본 실시예들에 따른 자기 센서의 오작동 판단에 의한 자동차 조향 장치의 랙바 제어 방법의 흐름도이다.

도 6의 랙바의 변위 값을 산출하는 단계 S630는, 제1 자기 센서 및 제2 자기 센서의 오작동 여부에 따라 랙바의 변위 값을 다른 방법으로 산출하도록 구현될 수 있다.

도 7을 참조하면, 오작동 검출부는 제1 신호 및 제2 신호에 기초하여 제1 자기 센서 및 제2 자기 센서의 오작동 여부를 판단할 수 있다[S710].

오작동 검출부는 감지부의 제1 및 제2 자기 센서로부터 제1 및 제2 신호를 각각 수신할 수 있다. 일 예에 따라, 오작동 검출부는 수신된 제1 신호 및 제2 신호의 출력 값이 미리 설정된 기준 범위를 벗어나는지에 따라, 제1 자기 센서 및 제2 자기 센서의 오작동 여부를 검출할 수 있다. 다만, 이는 일 예로서, 오작동 검출은 자기 센서의 오작동을 검출할 수 있다면 특정 방법에 한정되지 않는다.

다시 도 7을 참조하면, 자기 센서의 오작동이 없은 경우, 제어부는 제1 신호 및 제2 신호를 이용하여 랙바의 변위 값을 산출할 수 있다[S720].

오작동 검출부로부터 오작동을 알리는 신호가 전송되지 않으면, 제어부는 제1 신호 및 제2 신호를 이용하여 랙바의 변위 값을 산출할 수 있다. 이에 대해서는 도 6의 단계 S630에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로, 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.

다시 도 7을 참조하면, 제1 자기 센서 및 제2 자기 센서 중 어느 하나가 오작동으로 판단되는 경우, 제어부는 오작동으로 판단되지 않은 자기 센서에서 출력된 신호를 이용하여 랙바의 변위 값을 산출할 수 있다[S730].

오작동 검출부는 제1 자기 센서나 제2 자기 센서가 오작동인 것으로 판단되면, 오작동을 알리는 신호를 제어부로 전송할 수 있다. 제어부는 제1 자기 센서 및 제2 자기 센서 중 오작동으로 판단되지 않은 자기 센서에서 출력된 신호를 이용하여 랙바의 변위 값을 산출할 수 있다. 즉, 제어부는 정상 작동하는 자기 센서에서 감지된 마그넷의 위치 변화에 기초하여, 랙바의 이동에 따른 변위를 산출할 수 있다.

다시 도 7을 참조하면, 제어부는 오작동으로 판단된 자기 센서에 대한 경고 알람을 출력하도록 제어할 수 있다[S740].

예를 들어, 제어부(130)는 자동차에 구비된 디스플레이에 경고 알람을 표시하거나, 자동차에 구비된 스피커를 통하여 경고 음성을 출력할 수 있다.

이에 따르면, 하나의 자기 센서가 오작동하는 경우에도 조향 장치에서 랙바의 위치를 산출할 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. 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: 랙바 제어 장치 110: 감지부
130: 제어부 150: 랙바
170: 모터 200: 랙바
210: 랙 하우징 221: 제1 마그넷
223: 제2 마그넷 231: 제1 자기 센서
233: 제2 자기 센서

Claims (8)

1. 자동차 조향 장치의 랙바에 설치된 제1 마그넷, 상기 랙바에서 상기 제1 마그넷이 설치된 위치와 반대되는 위치에 설치된 제2 마그넷, 상기 제1 마그넷에 의한 자기를 감지하여 제1 신호를 출력하는 제1 자기 센서 및 상기 제2 마그넷에 의한 자기를 감지하여 제2 신호를 출력하는 제2 자기 센서를 포함하는 감지부; 및
   상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 이용하여 상기 랙바의 변위 값을 산출하고, 상기 산출된 변위 값에 기초하여 상기 랙바를 제어하는 제어부;
   를 포함하되,
   상기 제1 마그넷 및 상기 제2 마그넷은 각각 복수의 마그넷들을 포함하는 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 마그넷의 길이는 상기 제2 마그넷의 길이와 서로 다른 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 자기 센서는 상기 랙바를 둘러싼 랙 하우징 외부에 상기 제1 마그넷에 대향하여 설치되고,
   상기 제2 자기 센서는 상기 랙 하우징 외부에 상기 제2 마그넷에 대향하여 설치되는 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 입력으로 하는 버니어 알고리즘을 이용하여 상기 랙바의 변위 값을 산출하는 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 기초하여, 상기 제1 자기 센서 및 상기 제2 자기 센서의 오작동 여부를 판단하는 오작동 검출부; 를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 제1 자기 센서 및 상기 제2 자기 센서 중 어느 하나가 오작동으로 판단되는 경우, 오작동으로 판단되지 않은 자기 센서에서 출력된 신호를 이용하여 상기 랙바의 변위 값을 산출하고, 오작동으로 판단된 자기 센서에 대한 경고 알람을 출력하도록 제어하는 자동차 조향 장치의 랙바 제어 장치.
7. 자동차 조향 장치의 랙바에 설치된 제1 마그넷에 의한 자기를 제1 자기 센서에서 감지하여 제1 신호를 출력하는 단계;
   상기 랙바에서 상기 제1 마그넷이 설치된 위치와 반대되는 위치에 설치된 제2 마그넷에 의한 자기를 제2 자기 센서에서 감지하여 제2 신호를 출력하는 단계;
   상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 이용하여 상기 랙바의 변위 값을 산출하는 단계; 및
   상기 산출된 변위 값에 기초하여 상기 랙바를 제어하는 단계;
   를 포함하되,
   상기 제1 마그넷 및 상기 제2 마그넷은 각각 복수의 마그넷들을 포함하는 자동차 조향 장치의 랙바 제어 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 랙바의 변위 값을 산출하는 단계는,
   상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 기초하여, 상기 제1 자기 센서 및 상기 제2 자기 센서의 오작동 여부를 판단하는 단계;
   상기 제1 자기 센서 및 상기 제2 자기 센서 중 어느 하나가 오작동으로 판단되는 경우, 오작동으로 판단되지 않은 자기 센서에서 출력된 신호를 이용하여 상기 랙바의 변위 값을 산출하는 단계; 및
   오작동으로 판단된 자기 센서에 대한 경고 알람을 출력하도록 제어하는 단계;
   를 포함하는 자동차 조향 장치의 랙바 제어 방법.

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