KR20050092949A - 스티어링 휠의 악력감지에 의한 반력조절 스티어 바이와이어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스티어링 휠의 악력감지에 의한 반력조절 스티어 바이 와이어 시스템에 관한 것으로, 스티어 바이 와이어 시스템에서 스티어링 휠에 악력감지센서를 구성하여 운전자에 의하여 조절되어 지는 스티어링 휠의 악력을 감지함으로써 전자제어장치로부터 스티어링 휠의 회전에 따른 반력 토크를 제공하는 반력모터에 가해지는 반력전류값이 조절되도록 제어하는 스티어링 휠의 악력감지에 의한 반력조절 스티어 바이 와이어 시스템에 관한 것이다.

Description

스티어링 휠의 악력감지에 의한 반력조절 스티어 바이 와이어 시스템{Steer-by-wire system for repulsive force control by grasping power sensing of steering wheel}

본 발명은 스티어링 휠의 악력감지에 의한 반력조절 스티어 바이 와이어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스티어 바이 와이어 시스템에서 스티어링 휠에 악력감지센서를 구성하여 운전자에 의하여 조절되어 지는 스티어링 휠의 악력을 감지함으로써 전자제어장치로부터 스티어링 휠의 회전에 따른 반력 토크를 제공하는 반력모터에 가해지는 반력전류값이 조절되도록 제어하는 스티어링 휠의 악력감지에 의한 반력조절 스티어 바이 와이어 시스템에 관한 것이다.

도 1은 종래의 스티어 바이 와이어 시스템을 나타낸 구성도이고, 도 2는 종래의 스티어 바이 와이어 시스템을 나타낸 블럭도이다.

도 1과 도 2는 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 특 2003-0014444(발명의 명칭: 차량용 조향 장치)에 공개된 내용이다.

운전자가 조향을 위해 직접 조작하는 스티어링 휠(2)과, 스티어링 휠(2)의 일측에 설치되어 스티어링 휠(2)의 회전에 따른 반력 토크을 제공하는 반력 모터(4)와, 상기 조향축(6)에 설치되어 조향축(6)을 직선 이동시켜 조향 작용을 행하는 기어박스(8)와, 상기 스티어링 휠(2)의 회전에 따른 토크 변화 및 조타각 그리고 차속을 검출하는 센싱수단과, 상기 센싱 수단으로부터 인가되는 전기신호에 따라 기어 박스(8) 및 반력 모터(4)를 작동시키는 전자제어장치(12)로 구성된다.

상기 반력 모터(4)는 스티어링 휠(2)과 연결되어 같이 회전되는 토션바(14)의 일측에 설치되어 스티어링 휠(2)의 회전과는 반대방향의 힘을 발생시켜 운전자에게 적절한 조향감을 부여한다.

상기 기어 박스(8)는 양측 조향 바퀴와 연결되는 조향축(6)과 연결되어 조향축(6)을 직선 이동시키는 것으로, 조향축(6)과 연결되어 전자제어장치(12)로부터 인가되는 전기 신호에 따라 조향축(6)을 직선 이동시키는 구동모터(16)와, 상기 구동모터의 회전축(18)은 랙(20)과 피니언 기어(22)에 의해 회전운동이 직선 왕복운동으로 변환되어 조향축(6)을 직선 이동시키도록 구성된다.

상기 센싱수단은 스티어링 휠(2)의 조타각을 측정하는 조타각 검출센서(24)와, 상기 토션바(14)의 일측에 설치되어 토션바(14)의 회전에 따른 토크를 검출하는 토크센서(26)와, 차속을 검출하는 차속센서(28)로 구성된다.

그러나 종래의 스티어 바이 와이어 시스템에서는 운전자가 차량을 고속 운행시 아주작은 조향각에도 차체의 거동이 많이 달라져서 미세한 조향각이 핸들에 전달되어 위험해지지 않도록 하기 위한 코너링시 핸들을 꽉 붙잡는 경우에 대하여 반력모터 제어 파라미터로 추가시키지 못하여, 차량이 위험해지는 상황이 발생 할 수 있고 또한 운전자의 의도가 스티어 바이 와이어 시스템에 반영되지 못한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 스티어 바이 와이어 시스템에서 스티어링 휠에 악력감지센서를 구성하여 운전자에 의하여 조절되어 지는 스티어링 휠의 악력을 감지함으로써 전자제어장치로부터 스티어링 휠의 회전에 따른 반력 토크를 제공하는 반력모터에 가해지는 반력전류값이 조절되도록 제어하는 스티어링 휠의 악력감지에 의한 반력조절 스티어 바이 와이어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 스티어링 휠에 가해지는 악력을 검출하는 스티어링 휠 악력감지센서; 상기 스티어링 휠의 조향에 있어 반력 토크를 제공하도록 구동되는 반력모터; 상기 스티어링 휠에 가해지는 악력 변위에 따라 소정의 반력전류값을 상기 반력모터에 출력하도록 상기 악력 변위에 따른 상기 반력전류값이 기 저장된 기억장치; 및 상기 스티어링 휠 악력감지센서로부터 입력되는 악력신호를 입력받아, 상기 악력신호에 대응되는 상기 반력전류값을 상기 기억장치로부터 독출하여 상기 반력모터에 출력하도록 제어하는 전자제어장치를 포함하는 스티어링 휠의 악력감지에 의한 반력조절 스티어 바이 와이어 시스템을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

일반적으로 차량의 조향장치는 운전자가 차륜의 진행방향을 임의로 바꿀 수 있도록 장착되는 장치이다. 여기에서, 조향 휠과 전륜 조향장치 사이의 기계적인 연결이 없이 전기적인 선으로 대체하여 전륜을 조향하는 시스템을 SBW(Steer By Wire) 시스템이라 한다. 이는, 랙바의 기어박스 연결부위에 모터를 체결하여 모터를 통하여 랙바를 구동하도록 하는 시스템이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스티어 바이 와이어 시스템(steer-by-wire system)을 나타낸 블럭도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 휠 악력감지센서의 설치 상태도이다.

도 3을 살펴보면, 엔진의 시동에서 키 스위치(100)를 온(ON)하면 미도시된 배터리로부터, 키 스위치(100)를 거쳐 전자제어장치(ECU : Electric Control Unit)(800)를 포함한 각 부에 소정의 전압이 공급되고, 전자제어장치(800)는 작동을 개시한다.

토크센서(200)는 토션바의 일측에 장착되어 있으며, 스티어링 휠(steering wheel)을 조작했을 때의 토션바의 비틀림 각(조향력에 비례)을 포텐셔미터에 의해 전압 신호로 변환하여 전자제어장치(800)로 출력하는 센서이다

차속센서(300)는 주행하는 차량의 속도를 전자제어장치(800)로 출력하는 센서이다. 구체적으로 차속센서(300)는 아주 낮은 차속으로부터 응답성이나 높은 정밀도가 요구되는 전지 픽업이나 자기저항 소자 타입이 채용될 수 있다.

스티어링 휠 악력감지센서(400)는 운전자가 위험을 인지하였을 때, 스티어링 휠을 본능적으로 꽉 잡게 된다는 점을 고려한 것으로 운전자가 스티어링 휠을 잡는 악력을 검출하여 전자제어장치(800)로 출력하는 센서이다.

운전자의 악력을 측정하는 수단은 도 4에서 도시된 바와 같은 형태로 스티어링 휠에 설치된 스트레인게이지(strain gage)에 의해 측정되며, 검출된 전압신호는 증폭기에 의해 증폭되어 전자제어장치(800)로 출력된다.

기억장치(500)는 스티어링 휠에 가해지는 악력 변위에 따라 소정의 반력전류값을 반력모터(700)에 출력하도록 악력 변위에 따른 반력전류값이 기 저장되어 있다.

나아가, 기억장치(500)에는 차량의 주행 속도 변위에 따라 소정의 반력전류값을 출력하도록 기 저장되어 있고, 또한 차량의 주행 속도 및 토션바의 비틀림 각도에 대한 변위에 따라서 소정의 구동전류값을 출력하도록 기 저장되어 있다.

전자제어장치(800)는 차량의 주행 속도 및 토션바의 비틀림 각도에 대한 변위에 따라 미리 기억장치(500)에 기 저장되어 있는 소정의 구동전류값을 구동모터(600)에 출력하게 된다. 구동모터(600)에 의하여 모터가 구동되어 차량의 주행방향을 조향하게 된다.

전자제어장치(800)는 스티어링 휠에 가해지는 악력 변위에 따라 미리 기억장치(500)에 기 저장되어 소정의 반력전류값을 반력모터(700)에 출력하게 된다.

나아가, 전자제어장치(800)는 차량의 주행 속도 변위에 따라 미리 기억장치(500)에 프로그래밍되어 있는 소정의 반력전류값을 반력모터(700)에 출력할 수 있다.

이와 같이 전자제어장치(800)로부터 반력모터(700)에 출력하는 반력전류값의 제어 파라미터는 차속센서(300)로부터 입력되는 차량의 주행 속도 변위와 스티어링 휠 악력감지센서(400)로부터 입력되는 스티어링 휠 악력 변위가 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 대한 작용 효과를 살펴보기로 한다.

전자제어장치(800)는 운전자의 조향의도를 토션바에 연결된 토크센서(200)에서 출력되는 토크신호를 통하여 감지하고, 주행하고 있는 차량의 주행 속도를 차속센서(300)에서 출력되는 차속신호를 통하여 감지하게 된다.

또한, 전자제어장치(800)는 운전자의 스티어링 휠을 쥐는 악력을 스티어링 휠 악력감지센서(400)에서 출력되는 악력신호를 통하여 감지하게 된다.

전자제어장치(800)에서는 스티어링 휠 악력감지센서(400)를 통하여 입력되는 악력신호를 악력 변위에 따른 반력전류값이 기 저장된 기억장치(500)에 따라 반력모터(700)에 가해질 반력전류값을 독출하게 된다.

여기에서, 전자제어장치(800)에서는 입력되는 악력신호의 크기가 큰 경우 반력모터(700)에 큰 반력전류값을 가하도록 제어함으로써 스티어링 휠에 큰 반력토크를 제공하게 된다. 반대로, 전자제어장치(800)에서는 입력되는 악력신호의 크기가 작은 경우 반력모터(700)에 작은 반력전류값을 가하도록 제어함으로써 스티어링 휠에 작은 반력토크를 제공하게 된다.

나아가, 전자제어장치(800)에서는 차속센서(300)에서 차속신호를 입력받아 차속신호의 변위에 따라 미리 기억장치(500)에 기 저장되어 있는 소정의 반력전류값을 반력모터(700)에 출력하도록 제어할 수 있게 된다.

또한, 전자제어장치(800)는 차량의 주행 속도 및 토션바의 비틀림 각도에 대한 변위에 따라 미리 기억장치(500)에 기 저장되어 있는 소정의 구동전류값을 구동모터(600)에 출력하게 된다.

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같은 본 발명은 스티어링 휠의 악력감지에 의한 반력조절 스티어 바이 와이어 시스템으로서 다음과 같은 효과가 있다.

스티어 바이 와이어 시스템에서 스티어링 휠 악력감지센서에 감지되어지는 악력 변위를 전자제어장치에서 반력모터의 제어 파라미터로 추가시킴으로써, 특히 차량의 고속 운행시에 운전자가 스티어링 휠에 센 악력을 가할 경우 반력모터에 제공되는 반력전류를 크게 할 수 있다. 그럼으로써, 스티어링 휠의 조향에 있어 반력 토크를 크게 하여 미세한 조향각이 스티어링 휠에 전달되지 않도록 함으로써 차량이 위험해지는 상황을 피할 수 있고 운전자의 의도가 전자제어장치에 반영될 수 있게 된다.

도 1은 종래의 스티어 바이 와이어 시스템을 나타낸 구성도,

도 2는 종래의 스티어 바이 와이어 시스템을 나타낸 블럭도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스티어 바이 와이어 시스템을 나타낸 블럭도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스티어링 휠 악력감지센서의 설치 상태도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

100: 키 스위치, 200: 토크센서,

300: 차속센서, 400: 스티어링 휠 악력감지센서,

500: 기억장치, 600: 구동모터,

700: 반력모터, 800: 전자제어장치.

Claims (2)

1. 스티어링 휠에 가해지는 악력을 검출하는 스티어링 휠 악력감지센서;

   상기 스티어링 휠의 조향에 있어 반력 토크를 제공하도록 구동되는 반력모터;

   상기 스티어링 휠에 가해지는 악력 변위에 따라 소정의 반력전류값을 상기 반력모터에 출력하도록 상기 악력 변위에 따른 상기 반력전류값이 기 저장된 기억장치; 및

   상기 스티어링 휠 악력감지센서로부터 입력되는 악력신호를 입력받아, 상기 악력신호에 대응되는 상기 반력전류값을 상기 기억장치로부터 독출하여 상기 반력모터에 출력하도록 제어하는 전자제어장치를 포함하는 스티어링 휠의 악력감지에 의한 반력조절 스티어 바이 와이어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스티어링 휠 악력감지센서는 스트레인 게인지로 이루어진 것을 특징으로 하는 스티어링 휠의 악력감지에 의한 반력조절 스티어 바이 와이어 시스템.