KR20110115802A - Steering apparatus providing manual steering mode, automatic steering mode, and remote steering mode - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따르는 조향장치는, 제1조향축; 상기 제1조향축을 회전시키기 위한 조향모터; 상기 제1조향축에 직접 연결되며, 상기 제1조향축의 회전각을 감지하기 위한 제1조향센서; 상기 제1조향축에 설치되는 제1연결기어; 조향 핸들과 연결되며, 상기 제1조향축과 떨어져 있는 제2조향축; 상기 제2조향축의 회전각을 감지하기 위한 제2조향센서; 상기 제2조향축에 설치되는 제2연결기어; 상기 제1, 2연결기어를 연결하는 제1위치와 상기 제1, 2연결기어의 연결을 해제하는 제2위치 사이에서 이동 가능한 이동기어; 상기 이동기어를 상기 제1, 2위치로 이동시키기 위한 이동기어 구동유닛; 주행 정보를 감지하기 위한 센서유닛; 원격 조향신호를 수신하기 위한 수신기; 상기 제1, 2조향센서, 상기 수신기, 및 상기 센서유닛과 전기적으로 연결되며, 제1수동 조향모드, 제2수동 조향모드, 자동 조향모드, 및 원격 조향모드에 따라 상기 조향모터 및 상기 이동기어 구동유닛을 제어하는 제어유닛; 및 상기 제1조향축의 회전운동을 이용하여 차량 바퀴의 방향을 변경하는 조향 구동유닛;을 포함한다.Steering device according to an embodiment of the present invention, the first steering shaft; A steering motor for rotating the first steering shaft; A first steering sensor connected directly to the first steering shaft and configured to detect a rotation angle of the first steering shaft; A first connecting gear installed on the first steering shaft; A second steering shaft connected to the steering handle and spaced apart from the first steering shaft; A second steering sensor for detecting a rotation angle of the second steering shaft; A second connecting gear installed on the second steering shaft; A movable gear movable between a first position connecting the first and second connection gears and a second position releasing the connection of the first and second connection gears; A moving gear driving unit for moving the moving gear to the first and second positions; A sensor unit for detecting driving information; A receiver for receiving a remote steering signal; The steering motor and the mobile gear are electrically connected to the first and second steering sensors, the receiver, and the sensor unit, according to a first manual steering mode, a second manual steering mode, an automatic steering mode, and a remote steering mode. A control unit for controlling the drive unit; And a steering drive unit configured to change a direction of a vehicle wheel by using a rotational movement of the first steering shaft.

Description

수동 조향모드, 자동 조향모드, 및 원격 조향모드를 제공하는 조향장치{STEERING APPARATUS PROVIDING MANUAL STEERING MODE, AUTOMATIC STEERING MODE, AND REMOTE STEERING MODE}Steering device that provides manual steering mode, automatic steering mode, and remote steering mode {STEERING APPARATUS PROVIDING MANUAL STEERING MODE, AUTOMATIC STEERING MODE, AND REMOTE STEERING MODE}

본 발명은 조향장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수동 조향모드, 자동 조향모드, 및 원격 조향모드를 제공하는 조향장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steering apparatus, and more particularly, to a steering apparatus providing a manual steering mode, an automatic steering mode, and a remote steering mode.

조향장치는 차량의 바퀴를 좌우로 변화시켜서 차량의 진행 방향을 특정 방향으로 변경하는 장치이다. 통상적으로 운전자가 운전석에 있는 조향 핸들을 조작함으로써 차량의 진행 방향이 결정된다.The steering device is a device that changes the traveling direction of the vehicle in a specific direction by changing the wheels of the vehicle from side to side. Typically, the direction of travel of the vehicle is determined by the driver operating the steering wheel in the driver's seat.

최근에는 운전자 없이도 자동으로 움직일 수 있는 무인 차량에 관한 연구가 많이 이루어지고 있다. 무인 차량은 목적지까지의 주행 도로에 대한 정보, 도로 주변의 상황, 및 차량의 주행 상태와 같은 주행정보를 감지하여 자동으로 차량의 진행 방향을 조절할 수 있다. 또는, 운전자가 멀리 떨어져서 원격으로 무인 차량의 진행 방향을 조절할 수도 있다. 이런 무인 자동차의 예는 위험한 환경에서 사용되는 산업용 무인 차량이나 군사용 무인 차량이 될 수 있다.Recently, a lot of researches have been conducted on driverless vehicles that can move automatically without a driver. The unmanned vehicle may automatically adjust driving direction by detecting driving information such as information on a driving road to a destination, a situation around a road, and a driving state of the vehicle. Alternatively, the driver may remotely adjust the driving direction of the driverless vehicle remotely. Examples of such driverless vehicles could be industrial driverless vehicles or military driverless vehicles used in hazardous environments.

그러나 무인 차량을 운전자가 수동으로 조작해야 할 필요성이 발생할 수 있다. 따라서 수동 조향모드, 자동 조향모드, 및 원격 조향모드와 같이 다양한 조향모드를 제공할 수 있으며 안정적인 조향모드의 전환이 가능한 조향장치를 개발할 필요가 있다.However, there may be a need for the driver to manually operate the driverless vehicle. Accordingly, there is a need to develop a steering device capable of providing various steering modes such as manual steering mode, automatic steering mode, and remote steering mode, and capable of switching between stable steering modes.

본 발명에 따라 다양한 조향모드를 제공하고 안정적인 조향모드의 전환이 가능한 조향장치가 개시된다. Disclosed is a steering apparatus which provides various steering modes and enables switching of a stable steering mode.

본 발명의 한 양상에 의하면, 조향장치는 제1조향축; 상기 제1조향축을 회전시키기 위한 조향모터; 상기 제1조향축에 직접 연결되며, 상기 제1조향축의 회전각을 감지하기 위한 제1조향센서; 상기 제1조향축에 설치되는 제1연결기어; 조향 핸들과 연결되며, 상기 제1조향축과 떨어져 있는 제2조향축; 상기 제2조향축의 회전각을 감지하기 위한 제2조향센서; 상기 제2조향축에 설치되는 제2연결기어; 상기 제1, 2연결기어를 연결하는 제1위치와 상기 제1, 2연결기어의 연결을 해제하는 제2위치 사이에서 이동 가능한 이동기어; 상기 이동기어를 상기 제1, 2위치로 이동시키기 위한 이동기어 구동유닛; 주행 정보를 감지하기 위한 센서유닛; 원격 조향신호를 수신하기 위한 수신기; 상기 제1, 2조향센서, 상기 수신기, 및 상기 센서유닛과 전기적으로 연결되며, 제1수동 조향모드, 제2수동 조향모드, 자동 조향모드, 및 원격 조향모드에 따라 상기 조향모터 및 상기 이동기어 구동유닛을 제어하는 제어유닛; 및 상기 제1조향축의 회전운동을 이용하여 차량 바퀴의 방향을 변경하는 조향 구동유닛;을 포함한다.According to an aspect of the invention, the steering apparatus includes a first steering shaft; A steering motor for rotating the first steering shaft; A first steering sensor connected directly to the first steering shaft and configured to detect a rotation angle of the first steering shaft; A first connecting gear installed on the first steering shaft; A second steering shaft connected to the steering handle and spaced apart from the first steering shaft; A second steering sensor for detecting a rotation angle of the second steering shaft; A second connecting gear installed on the second steering shaft; A movable gear movable between a first position connecting the first and second connection gears and a second position releasing the connection of the first and second connection gears; A moving gear driving unit for moving the moving gear to the first and second positions; A sensor unit for detecting driving information; A receiver for receiving a remote steering signal; The steering motor and the mobile gear are electrically connected to the first and second steering sensors, the receiver, and the sensor unit, according to a first manual steering mode, a second manual steering mode, an automatic steering mode, and a remote steering mode. A control unit for controlling the drive unit; And a steering drive unit configured to change a direction of a vehicle wheel by using a rotational movement of the first steering shaft.

상기 제1수동 조향모드에서는, 상기 제어유닛이 상기 이동기어를 상기 제1위치로 이동시키도록 상기 이동기어 구동유닛을 제어하고, 상기 조향모터의 작동을 정지시킬 수 있다.In the first manual steering mode, the control unit may control the moving gear driving unit to move the moving gear to the first position, and stop the operation of the steering motor.

상기 제2수동 조향모드에서는, 상기 제어유닛이 상기 이동기어를 상기 제2위치로 이동시키도록 상기 이동기어 구동유닛을 제어하고, 상기 제2조향센서가 감지한 상기 제2조향축의 회전각에 기초하여 상기 제1조향축을 회전시키도록 상기 조향모터를 제어할 수 있다.In the second manual steering mode, the control unit controls the moving gear driving unit to move the moving gear to the second position, and is based on the rotation angle of the second steering shaft sensed by the second steering sensor. The steering motor may be controlled to rotate the first steering shaft.

상기 제어유닛은 상기 센서유닛이 감지한 상기 주행 정보에 기초하여 상기 제1조향축의 회전각을 조절할 수 있다.The control unit may adjust the rotation angle of the first steering shaft based on the driving information sensed by the sensor unit.

상기 자동 조향모드에서는, 상기 제어유닛이 상기 이동기어를 상기 제2위치로 이동시키도록 상기 이동기어 구동유닛을 제어하고, 상기 센서유닛이 감지한 상기 주행 정보에 기초하여 상기 제1조향축을 회전시키도록 상기 조향모터를 제어할 수 있다.In the automatic steering mode, the control unit controls the moving gear driving unit to move the moving gear to the second position, and rotates the first steering shaft based on the driving information sensed by the sensor unit. To control the steering motor.

상기 원격 조향모드에서는, 상기 제어유닛이 상기 이동기어를 상기 제2위치로 이동시키도록 상기 이동기어 구동유닛을 제어하고, 상기 수신기가 수신한 상기 원격 조향신호에 기초하여 상기 제1조향축을 회전시키도록 상기 조향모터를 제어할 수 있다.In the remote steering mode, the control unit controls the mobile gear driving unit to move the mobile gear to the second position, and rotates the first steering shaft based on the remote steering signal received by the receiver. To control the steering motor.

상기 제1조향축에는 감속기가 설치되며, 상기 제1조향센서, 상기 조향모터, 및 상기 감속기는 하나의 모듈로서 일체로 형성될 수 있다.The first steering shaft is provided with a reduction gear, and the first steering sensor, the steering motor, and the reduction gear may be integrally formed as one module.

상기 조향 구동유닛은, 상기 차량 바퀴와 연결되는 랙바; 및 상기 제1조향축의 회전운동을 상기 랙바의 직선운동으로 전환하는 조향 기어박스;를 포함할 수 있다.The steering drive unit includes a rack bar connected to the vehicle wheel; And a steering gear box for converting the rotational movement of the first steering shaft into a linear movement of the rack bar.

상기 조향장치는, 상기 제1수동 조향모드, 상기 제2수동 조향모드, 상기 자동 조향모드, 및 상기 원격 조향모드 중 어느 하나의 조향모드를 결정하는 조향모드 스위치; 및 상기 조향모드 스위치가 결정한 조향모드를 표시하는 표시유닛;을 더 포함할 수 있다.The steering apparatus includes: a steering mode switch configured to determine any one of the first steering mode, the second manual steering mode, the automatic steering mode, and the remote steering mode; And a display unit displaying a steering mode determined by the steering mode switch.

본 발명의 다른 양상에 의하면, 차량은 전술한 바와 같은 특징을 갖는 조향장치를 포함한다.According to another aspect of the invention, the vehicle comprises a steering apparatus having the features as described above.

도 1은 제1, 2조향축이 연동된 본 발명의 일 실시 예에 따르는 조향장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에서 제1, 2조향축이 분리된 조향장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a steering apparatus according to an embodiment of the present invention in which the first and second steering shafts are interlocked.
FIG. 2 is a schematic diagram of a steering apparatus in which the first and second steering shafts of FIG. 1 are separated.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해 질 것이다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 발명의 이해를 돕기 위하여, 첨부된 도면은 실제 축척대로 도시된 것이 아니라 일부 구성요소의 치수가 과장되게 도시될 수 있다.The invention will become more apparent by describing the preferred embodiment of the invention in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid unnecessarily obscuring the subject matter of the present invention. In addition, in order to facilitate understanding of the invention, the accompanying drawings may not be drawn to scale, but the dimensions of some of the components may be exaggerated.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따르는 조향장치(1)의 개략도이다. 도 1은 제1, 2조향축(10, 20)이 연동되는 경우를 나타내고, 도 2는 제1, 2조향축(10, 20)이 분리된 경우를 나타낸다.1 and 2 are schematic diagrams of a steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. 1 illustrates a case in which the first and second steering shafts 10 and 20 are interlocked, and FIG. 2 illustrates a case in which the first and second steering shafts 10 and 20 are separated.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 조향장치(1)는 제1조향축(10), 제2조향축(20), 조향 구동유닛(30), 이동기어(40), 센서유닛(50), 수신기(60), 조향모드 스위치(70), 표시유닛(80), 및 제어유닛(90)을 포함할 수 있다.1 and 2, the steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is the first steering shaft 10, the second steering shaft 20, the steering drive unit 30, the moving gear 40, a sensor unit 50, a receiver 60, a steering mode switch 70, a display unit 80, and a control unit 90 may be included.

제1조향축(10)의 회전운동은 조향 구동유닛(30)에 의해 직선운동으로 전환되어 차량 바퀴(5)의 방향을 변경한다. 더욱 상세히 설명하자면, 제1조향축(10)의 일단은 조향 구동유닛(30)의 조향 기어박스(31)에 연결된다. 조향 기어박스(31)는 제1조향축(10)의 회전운동을 랙바(32; rack bar)의 직선운동으로 전환한다. 예컨대, 조향 기어박스(31)는 회전운동을 직선운동으로 전환하는 랙과 피니언으로 구성될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 조향 기억박스(31)는 당업자가 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 랙바(32)는 차량 바퀴(5)와 연결되어 있기 때문에, 랙바(32)의 직선운동에 따라 차량 바퀴(5)가 좌측 또는 우측으로 일정각도 선회하여 차량의 진행 방향이 변경된다.The rotational movement of the first steering shaft 10 is converted to a linear movement by the steering drive unit 30 to change the direction of the vehicle wheel 5. In more detail, one end of the first steering shaft 10 is connected to the steering gear box 31 of the steering drive unit 30. The steering gear box 31 converts the rotational movement of the first steering shaft 10 into a linear movement of the rack bar 32. For example, the steering gearbox 31 may be composed of a rack and pinion for converting the rotational movement into a linear movement. However, the present invention is not limited thereto, and the steering memory box 31 may be modified and implemented by those skilled in the art. Since the rack bar 32 is connected to the vehicle wheel 5, the vehicle wheel 5 is rotated at a predetermined angle to the left or the right side according to the linear movement of the rack bar 32 to change the traveling direction of the vehicle.

본 실시 예에서는 조향 구동유닛(30)이 조향 기어박스(31)와 랙바(32)로 구성되는 경우가 설명되었다. 그러나 이에 한정되지 않고 제1조향축(10)의 회전운동을 이용하여 차량 바퀴(5)의 방향을 변경할 수만 있다면, 당업자는 조향 구동유닛(30)을 다양하게 변형하여 실시할 수 있음이 이해되어야 할 것이다. In this embodiment, the case in which the steering drive unit 30 is composed of a steering gear box 31 and a rack bar 32 has been described. However, the present invention is not limited thereto, and if the direction of the vehicle wheel 5 can be changed by using the rotational movement of the first steering shaft 10, a person skilled in the art should understand that the steering drive unit 30 can be variously modified. something to do.

제1조향축(10)의 타단에는 조향모터(11), 감속기(12), 제1조향센서(13)가 설치될 수 있다.The other end of the first steering shaft 10 may be provided with a steering motor 11, a reducer 12, a first steering sensor 13.

조향모터(11)는 감속기(12)를 통해 제1조향축(10)과 연결되며, 제1조향축(10)을 회전시킬 수 있는 구동력을 제공한다.The steering motor 11 is connected to the first steering shaft 10 through the reduction gear 12 and provides a driving force to rotate the first steering shaft 10.

감속기(12)는 일정 기어 비를 갖는 기어들로 구성되어 조향모터(11)의 구동력을 증가시킨다.The reducer 12 is composed of gears having a constant gear ratio to increase the driving force of the steering motor 11.

제1조향센서(13)는 제1조향축(10)과 직접 연결되며, 제1조향축(10)의 회전각을 감지한다. 제1조향센서(13)는 예컨대 포텐셔미터(potentiometer)를 포함할 수 있다. 제1조향센서(13)가 감지한 제1조향축(10)의 회전각은 제어유닛(90)으로 전달된다. 제1조향센서(13)가 제1조향축(10)과 직접 연결되기 때문에, 제1조향축(10)의 회전각이 정확하고 신뢰성 있게 측정될 수 있다.The first steering sensor 13 is directly connected to the first steering shaft 10 and detects a rotation angle of the first steering shaft 10. The first steering sensor 13 may comprise, for example, a potentiometer. The rotation angle of the first steering shaft 10 detected by the first steering sensor 13 is transmitted to the control unit 90. Since the first steering sensor 13 is directly connected to the first steering shaft 10, the rotation angle of the first steering shaft 10 can be measured accurately and reliably.

도 1, 2에 도시된 바와 같이, 조향모터(11), 감속기(12), 및 제1조향센서(13)는 하나의 모듈로서 일체로 형성될 수 있다. 그에 의해 조향모터(11), 감속기(12), 및 제1조향센서(13)의 설치가 간편해 질 수 있으며 조향장치(1)의 소형화가 가능해질 수 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, the steering motor 11, the reducer 12, and the first steering sensor 13 may be integrally formed as one module. Thereby, the installation of the steering motor 11, the reducer 12, and the first steering sensor 13 can be simplified, and the miniaturization of the steering apparatus 1 can be made possible.

제2조향축(20)은 제1조향축(10)과 떨어져 있으며, 제2조향축(20)의 일단에는 조향 핸들(21)이 장착된다. 운전자는 조향 핸들(21)을 조작하여 제2조향축(20)을 회전시킬 수 있다.The second steering shaft 20 is separated from the first steering shaft 10, and a steering wheel 21 is mounted at one end of the second steering shaft 20. The driver may rotate the second steering shaft 20 by manipulating the steering wheel 21.

제2조향센서(23)는 제2조향축(20)에 설치되어서 제2조향축(20)의 회전각을 감지한다. 제2조향센서(23)는 예컨대 포텐셔미터를 포함할 수 있다. 제2조향센서(23)가 감지한 제2조향축(20)의 회전각은 제어유닛(90)으로 전달된다.The second steering sensor 23 is installed on the second steering shaft 20 to detect the rotation angle of the second steering shaft 20. The second steering sensor 23 may, for example, comprise a potentiometer. The rotation angle of the second steering shaft 20 sensed by the second steering sensor 23 is transmitted to the control unit 90.

제1조향축(10)에는 제1연결기어(15)가 설치되며, 제2조향축(10)에는 제1연결기어(15)와 대응되는 위치에 제2연결기어(25)가 설치된다.A first connecting gear 15 is installed in the first steering shaft 10, and a second connecting gear 25 is installed in a position corresponding to the first connecting gear 15 in the second steering shaft 10.

이동기어(40)는 제1, 2연결기어(15, 25)를 연결하는 제1위치와 제1, 2연결기어(15, 25)의 연결을 해제하는 제2위치 사이에서 이동 가능하다. 도 1은 이동기어(40)가 제1위치에 있는 경우를 나타내고, 도 2는 이동기어(40)가 제2위치에 있는 경우를 나타낸다. 도 1과 같이 이동기어(40)가 제1위치에 있으면, 이동기어(40)가 제1, 2연결기어(15, 25)와 치합됨으로써 제1, 2조향축(10, 20)이 연동된다. 따라서 제2조향축(20)이 회전하게 되면 이동기어(40)를 통해 제1조향축(10)도 회전할 수 있다. 도 2와 같이 이동기어(40)가 제2위치에 있으면, 이동기어(40)와 제1, 2연결기어(15, 25)와의 치합이 해제되어 제1, 2조향축(10, 20)이 분리되기 때문에 차량 바퀴(5)의 방향은 오로지 제1조향축(10)에 의해 결정된다.The movable gear 40 is movable between a first position connecting the first and second coupling gears 15 and 25 and a second position releasing the connection of the first and second coupling gears 15 and 25. FIG. 1 shows the case where the moving gear 40 is in the first position, and FIG. 2 shows the case where the moving gear 40 is in the second position. When the moving gear 40 is in the first position as shown in FIG. 1, the first and second steering shafts 10 and 20 are interlocked by engaging the moving gear 40 with the first and second connecting gears 15 and 25. . Therefore, when the second steering shaft 20 rotates, the first steering shaft 10 may also rotate through the moving gear 40. When the moving gear 40 is in the second position as illustrated in FIG. Since it is separated, the direction of the vehicle wheel 5 is determined solely by the first steering shaft 10.

이동기어 구동유닛(41)은 이동기어(40)를 제1, 2위치로 이동시킨다. 이동기어 구동유닛(51)은 기계적 링크 장치, 유압 장치, 솔레노이드, 등등과 같이 이동기어(40)를 이동시킬 수 있는 다양한 구조로 실시될 수 있을 것이다.The moving gear drive unit 41 moves the moving gear 40 to the first and second positions. The moving gear driving unit 51 may be implemented in various structures capable of moving the moving gear 40 such as a mechanical link device, a hydraulic device, a solenoid, and the like.

센서유닛(50)은 주행 정보를 감지한다. 센서유닛(50)이 감지하는 주행정보는 차량의 속도, 차량의 가속도, 차량의 위치, 차선 정보, 차량 전방의 장애물 정보, 등등과 같이 차량을 자동 조향모드로 주행하는데 필요한 모든 정보가 될 수 있다. 따라서 센서유닛(50)은 이러한 주행정보를 감지할 수 있는 다양한 센서들을 포함할 수 있다. 이러한 다양한 센서들의 구체적인 구성은 당업자가 용이하게 이해할 수 있기 때문에 여기서는 상세히 설명하지 않기로 한다. 센서유닛(50)이 감지한 주행 정보는 제어유닛(90)으로 전달된다.The sensor unit 50 detects driving information. The driving information detected by the sensor unit 50 may be all information required for driving the vehicle in the auto steering mode, such as vehicle speed, vehicle acceleration, vehicle location, lane information, obstacle information in front of the vehicle, and the like. . Therefore, the sensor unit 50 may include various sensors capable of detecting such driving information. The detailed configuration of these various sensors will not be described in detail here because those skilled in the art can easily understand. The driving information detected by the sensor unit 50 is transmitted to the control unit 90.

수신기(60)는 운전자가 멀리 떨어져서 차량의 진행 방향을 조정하는 원격 조향모드를 위해 제공된다. 차량에서 멀리 떨어진 위치에서 사용자가 시뮬레이터(100)의 조향 핸들(101)을 조작하면, 제3조향센서(102)가 시뮬레이터(100)의 조향축(103)의 회전각을 감지하고 송신기(104)는 이를 원격 조향신호로서 수신기(60)로 송신한다. 수신기(60)는 송신기(104)가 송신하는 원격 조향신호를 수신하고, 수신된 원격 조향신호는 제어유닛(90)으로 전달된다.The receiver 60 is provided for a remote steering mode in which the driver adjusts the direction of travel of the vehicle at a distance. When the user operates the steering wheel 101 of the simulator 100 at a location far from the vehicle, the third steering sensor 102 detects the rotation angle of the steering shaft 103 of the simulator 100 and transmits the transmitter 104. Transmits it to the receiver 60 as a remote steering signal. The receiver 60 receives a remote steering signal transmitted by the transmitter 104, and the received remote steering signal is transmitted to the control unit 90.

조향모드 스위치(70)는 조향장치(1)의 조향모드를 결정하며, 조향모드 스위치(70)에서 결정된 조향모드는 제어유닛(90)으로 전달된다. 본 발명의 일 실시 예에 따르는 조향장치(1)는 다양한 조향모드를 제공할 수 있으며, 이런 조향모드는 제1수동 조향모드, 제2수동 조향모드, 자동 조향모드, 원격 조향모드를 포함한다. 각각의 조향모드에 대해서는 뒤에서 상세히 설명하기로 한다.The steering mode switch 70 determines the steering mode of the steering apparatus 1, and the steering mode determined by the steering mode switch 70 is transmitted to the control unit 90. The steering apparatus 1 according to an embodiment of the present invention may provide various steering modes, and the steering mode includes a first manual steering mode, a second manual steering mode, an automatic steering mode, and a remote steering mode. Each steering mode will be described later in detail.

표시유닛(80)은 조향모드 스위치(70)가 결정한 조향모드를 표시한다. 운전자가 현재의 조향모드를 알 수 있도록 표시유닛(80)은 예컨대 차량의 대시보드에 위치할 수 있다.The display unit 80 displays the steering mode determined by the steering mode switch 70. The display unit 80 may, for example, be located on the dashboard of the vehicle so that the driver knows the current steering mode.

도 1, 2에서는 도시되지 않았으나, 조향모드 스위치(70)와 표시유닛(80)은 시뮬레이터(100)에도 장착될 수 있다.Although not shown in FIGS. 1 and 2, the steering mode switch 70 and the display unit 80 may be mounted on the simulator 100.

제어유닛(90)은 제1, 2조향센서(13, 23), 센서유닛(50), 수신기(60), 조향모드 스위치(70)와 전기적으로 연결된다. 따라서 제1, 2조향센서(13, 23)가 감지한 제1, 2조향축(10, 20)의 회전각, 센서유닛(60)이 감지한 주행 정보, 수신기(60)가 수신한 원격 조향신호, 조향모드 스위치(70)가 결정한 조향모드가 제어유닛(90)으로 전달된다. 제어유닛(90)은 조향모드 스위치(70)가 결정한 조향모드에 따라 조향모터(11) 및 이동기어 구동유닛(41)을 제어한다. 제어유닛(90)은 차량의 ECU의 일부가 될 수 있으며, 차량의 ECU로부터 분리된 별도의 장치가 될 수 있다.The control unit 90 is electrically connected to the first and second steering sensors 13 and 23, the sensor unit 50, the receiver 60, and the steering mode switch 70. Therefore, the rotation angles of the first and second steering shafts 10 and 20 detected by the first and second steering sensors 13 and 23, the driving information detected by the sensor unit 60, and the remote steering received by the receiver 60. The signal and the steering mode determined by the steering mode switch 70 are transmitted to the control unit 90. The control unit 90 controls the steering motor 11 and the moving gear drive unit 41 according to the steering mode determined by the steering mode switch 70. The control unit 90 may be part of the ECU of the vehicle, and may be a separate device separate from the ECU of the vehicle.

이하, 각각의 조향모드에서 조향장치(1)의 작동관계를 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation relationship of the steering apparatus 1 in each steering mode will be described.

제1수동 조향모드란 제1, 2조향축(10, 20)이 연동된 상태에서 사용자가 조향 핸들(21)을 조작하여 차량 바퀴(5)의 진행 방향을 조절하는 것을 나타낸다. 제1수동 조향모드에서는, 제어유닛(90)이 이동기어(40)를 도 1과 같이 제1위치로 이동시키도록 이동기어 구동유닛(41)을 제어하고, 조향모터(11)의 작동을 정지시킨다. 이동기어(40)가 제1위치에 이동함에 따라, 이동기어(40)는 제1조향축(10)의 제1연결기어(15)와 제2조향축(20)의 제2연결기어(25)와 치합되어 제1, 2조향축(10, 20)이 연동될 수 있다. 조향모터(11)의 작동이 정지되기 때문에, 조향모터(11)는 제1조향축(10)에 아무런 영향을 가하지 않는다. 운전자가가 조향 핸들(21)를 조작하면, 제2조향축(20)이 회전하고 그에 의해 제1조향축(10)이 회전한다. 제1조향축(10)의 회전운동을 이용하여 조향 구동유닛(30)이 차량 바퀴(5)의 진행 방향을 변화시킨다. 이와 같이 제1수동 조향모드는 통상적인 수동 조향장치의 작동과 유사하다.The first manual steering mode indicates that the user controls the traveling direction of the vehicle wheel 5 by manipulating the steering wheel 21 while the first and second steering shafts 10 and 20 are linked. In the first manual steering mode, the control unit 90 controls the moving gear drive unit 41 to move the moving gear 40 to the first position as shown in FIG. 1, and stops the operation of the steering motor 11. Let's do it. As the movable gear 40 moves to the first position, the movable gear 40 is the first connecting gear 15 of the first steering shaft 10 and the second connecting gear 25 of the second steering shaft 20. ) And the first and second steering shafts 10 and 20 may be interlocked with each other. Since the operation of the steering motor 11 is stopped, the steering motor 11 has no influence on the first steering shaft 10. When the driver operates the steering wheel 21, the second steering shaft 20 rotates, thereby rotating the first steering shaft 10. The steering drive unit 30 changes the traveling direction of the vehicle wheel 5 by using the rotational movement of the first steering shaft 10. As such, the first manual steering mode is similar to the operation of a conventional manual steering device.

제2수동 조향모드란 제1, 2조향축(10, 20)이 분리된 상태에서 사용자가 조향 핸들(21)을 조작하여 차량 바퀴(5)의 진행 방향을 조절하는 것을 나타낸다. 제2수동 조향모드에서는, 제어유닛(90)이 이동기어(40)를 도 2과 같이 제2위치로 이동시키도록 이동기어 구동유닛(41)을 제어한다. 따라서 제1, 2조향축(10, 20)은 물리적으로 완전히 분리된다. 운전자가 조향 핸들(21)을 조작하면, 제2조향센서(23)가 제2조향축(20)의 회전각을 감지하고 이를 제어유닛(90)으로 전달한다. 제어유닛(90)은 제2조향축(20)의 회전각에 기초하여 제1조향축(10)을 회전시키도록 조향모터(11)를 제어한다. 제1조향축(10)의 회전운동을 이용하여 조향 구동유닛(30)이 차량 바퀴(5)의 진행 방향을 변화시킨다.The second manual steering mode indicates that the user manipulates the steering wheel 21 to adjust the traveling direction of the vehicle wheel 5 in a state where the first and second steering shafts 10 and 20 are separated. In the second manual steering mode, the control unit 90 controls the moving gear drive unit 41 to move the moving gear 40 to the second position as shown in FIG. Thus, the first and second steering shafts 10 and 20 are physically completely separated. When the driver manipulates the steering wheel 21, the second steering sensor 23 detects a rotation angle of the second steering shaft 20 and transmits it to the control unit 90. The control unit 90 controls the steering motor 11 to rotate the first steering shaft 10 based on the rotation angle of the second steering shaft 20. The steering drive unit 30 changes the traveling direction of the vehicle wheel 5 by using the rotational movement of the first steering shaft 10.

앞선 제1수동 조향모드와는 달리, 제2수동 조향모드에서는 제1, 2조향축(10, 20)이 분리되어 있기 때문에 노면과의 접촉으로 인한 진동이 조향 핸들(21)이 있는 제2조향축(20)으로 전달되지 않는다. 따라서 차량이 매우 거친 길을 주행하더라도 운전자는 안정적으로 조향 핸들(21)을 조작할 수 있는 장점이 있다.Unlike the first manual steering mode described above, in the second manual steering mode, since the first and second steering shafts 10 and 20 are separated, the vibration caused by the contact with the road surface is controlled by the second steering with the steering wheel 21. It is not transmitted to the shaft 20. Therefore, even if the vehicle travels on a very rough road, the driver has an advantage of stably operating the steering wheel 21.

제2수동 조향모드에서는 제2조향축(20)의 회전각과 동일한 회전각으로 제1조향축(10)을 회전시키는 것도 가능하지만, 제어유닛(90)은 센서유닛(50)이 감지한 주행 정보에 기초하여 제1조향축(10)의 회전각을 조절할 수도 있다. 예컨대, 차량이 매우 빠른 속도로 주행할 경우에 차량 바퀴(5)의 진행 방향을 변경한다면, 원심력에 의해 차량이 크게 기울어지거나 전복될 우려가 있다. 이 경우, 제어유닛(90)은 제1조향축(10)의 회전각이 작아지도록 조향모터(11)를 제어할 수 있다. 여기서는 차량의 속도에 대해서만 설명하였지만, 차량의 가속도, 차량의 위치, 차선 정보, 차량 전방의 장애물 정보 등과 같은 다양한 주행 정보에 기초하여 제1조향축(10)의 회전각이 조절될 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이를 위하여 제어유닛(90)은 다양한 주행 정보에 맞는 로직 회로를 가질 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따르면 차량의 안정적인 조향이 가능해진다.In the second manual steering mode, the first steering shaft 10 may be rotated at the same rotation angle as the rotation angle of the second steering shaft 20, but the control unit 90 may detect driving information detected by the sensor unit 50. Based on the rotation angle of the first steering shaft 10 may be adjusted. For example, if the traveling direction of the vehicle wheel 5 is changed when the vehicle is traveling at a very high speed, there is a fear that the vehicle is inclined or rolled over significantly by the centrifugal force. In this case, the control unit 90 may control the steering motor 11 to reduce the rotation angle of the first steering shaft 10. Although only the speed of the vehicle has been described herein, it is understood that the rotation angle of the first steering shaft 10 may be adjusted based on various driving information such as the acceleration of the vehicle, the position of the vehicle, lane information, obstacle information in front of the vehicle, and the like. Should be. To this end, the control unit 90 may have a logic circuit suitable for various driving information. As such, according to an embodiment of the present invention, stable steering of the vehicle is possible.

자동 조향모드란 제1, 2조향축(10, 20)이 분리된 상태에서 제어유닛(90)에 의해 자동으로 차량 바퀴(5)의 진행 방향을 조절하는 것을 나타낸다. 자동 조향모드에서는, 제어유닛(90)이 이동기어(40)를 도 2과 같이 제2위치로 이동시키도록 이동기어 구동유닛(41)을 제어한다. 제어유닛(90)은 센서유닛(50)이 감지한 주행 정보에 기초하여 제1조향축(10)을 회전시키도록 조향모터(11)를 제어한다. 제1조향축(10)의 회전운동을 이용하여 조향 구동유닛(30)이 차량 바퀴(5)의 진행 방향을 변화시킨다. 제어유닛(90)은 다양한 주행 정보에 맞는 로직 회로를 가지기 때문에, 사용자의 조작 없이도 자동으로 차량 바퀴(5)의 진행 방향을 조절할 수 있다.The automatic steering mode indicates that the driving direction of the vehicle wheel 5 is automatically adjusted by the control unit 90 while the first and second steering shafts 10 and 20 are separated. In the automatic steering mode, the control unit 90 controls the moving gear drive unit 41 to move the moving gear 40 to the second position as shown in FIG. The control unit 90 controls the steering motor 11 to rotate the first steering shaft 10 based on the driving information sensed by the sensor unit 50. The steering drive unit 30 changes the traveling direction of the vehicle wheel 5 by using the rotational movement of the first steering shaft 10. Since the control unit 90 has a logic circuit suitable for various driving information, the driving direction of the vehicle wheel 5 can be automatically adjusted without a user's manipulation.

자동 조향모드에서는 제1, 2조향축(10, 20)이 분리되기 때문에 운전자의 아무리 조향 핸들(21)을 조작하더라도 조향 구동유닛(30)과 연결된 제1조향축(10)에는 아무런 영향을 미치지 못한다. 따라서 안정적인 자동 조향이 가능해진다.In the auto steering mode, since the first and second steering shafts 10 and 20 are separated, no matter how the steering wheel 21 of the driver is operated, the first steering shaft 10 connected to the steering driving unit 30 has no effect. can not do it. Therefore, stable automatic steering is possible.

또한, 자동 조향모드에서 제1, 2조향축(10, 20)이 연동된 채로 유지되는 경우에는 제1조향축(10)이 회전함에 따라 제2조향축(20)도 같이 회전하기 때문에 조향모터(11)의 전력이 불필요하게 낭비된다. 그러나 본 실시 예에서는 자동 조향모드에서 제1, 2조향축(10, 20)이 분리되기 때문에 조향모터(11)의 불필요한 전력 낭비를 방지할 수 있다.In addition, in the auto steering mode, when the first and second steering shafts 10 and 20 remain linked, the steering motor 20 also rotates as the first steering shaft 10 rotates. The power of (11) is wasted unnecessary. However, in the present embodiment, since the first and second steering shafts 10 and 20 are separated in the automatic steering mode, unnecessary waste of power of the steering motor 11 can be prevented.

원격 조향모드란 운전자가 차량에서 멀리 떨어진 위치에서 시뮬레이터(100)를 이용하여 차량 바퀴(5)의 진행 방향을 조절하는 것을 나타낸다. 원격 조향모드에서는, 제어유닛(90)이 이동기어(40)를 도 2과 같이 제2위치로 이동시키도록 이동기어 구동유닛(41)을 제어한다. 제어유닛(90)은 수신기(60)가 수신한 원격 조향신호에 기초하여 제1조향축(10)을 회전시키도록 조향모터(11)를 제어한다. 제1조향축(10)의 회전운동을 이용하여 조향 구동유닛(30)이 차량 바퀴(5)의 진행 방향을 변화시킨다. 전술한 바와 같이, 제1, 2조향축(10, 20)이 분리되기 때문에 조향모터(11)의 불필요한 전력 낭비를 방지할 수 있다.The remote steering mode indicates that the driver adjusts the driving direction of the vehicle wheel 5 by using the simulator 100 at a position far from the vehicle. In the remote steering mode, the control unit 90 controls the moving gear drive unit 41 to move the moving gear 40 to the second position as shown in FIG. The control unit 90 controls the steering motor 11 to rotate the first steering shaft 10 based on the remote steering signal received by the receiver 60. The steering drive unit 30 changes the traveling direction of the vehicle wheel 5 by using the rotational movement of the first steering shaft 10. As described above, since the first and second steering shafts 10 and 20 are separated, unnecessary waste of power of the steering motor 11 can be prevented.

앞서 제2수동 조향모드에서 설명한 내용과 유사하게, 시뮬레이터(100)의 조향축(103)의 회전각과 동일한 회전각으로 제1조향축(10)을 회전시키는 것도 가능하지만, 제어유닛(90)은 센서유닛(50)이 감지한 주행 정보에 기초하여 제1조향축(10)의 회전각을 조절할 수도 있다.Similar to the contents described in the second manual steering mode, the first steering shaft 10 may be rotated at the same rotation angle as the rotation angle of the steering shaft 103 of the simulator 100, but the control unit 90 may The rotation angle of the first steering shaft 10 may be adjusted based on the driving information detected by the sensor unit 50.

이와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르는 조향장치(1)는 다양한 조향모드를 제공할 수 있으며, 각 조향모드에 따라 제1, 2조향축(10, 20)의 연동 및 분리가 가능하여 안정적인 조향 성능 및 불필요한 동력낭비를 방지할 수 있다.As described above, the steering apparatus 1 according to the exemplary embodiment of the present invention may provide various steering modes, and the steering of the first and second steering shafts 10 and 20 may be performed in accordance with each steering mode, thereby providing stable steering. Performance and unnecessary waste of power can be prevented.

도 1, 2에는 도시되지 않았으나, 제1, 2조향축(10, 20)을 회전시킬 수 있는 힘을 증가시키기 위하여 유압장치가 추가적으로 설치될 수도 있음이 이해되어야 할 것이다.Although not shown in FIGS. 1 and 2, it should be understood that a hydraulic device may be additionally installed to increase the force capable of rotating the first and second steering shafts 10 and 20.

본 발명은 예시적인 방법으로 설명되었다. 여기서 사용된 용어들은 설명을 위한 것이며, 한정의 의미로 이해되어서는 안 될 것이다. 상기 내용에 따라 본 발명의 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 따로 부가 언급하지 않는 한 본 발명은 청구범위의 범주 내에서 자유로이 실행될 수 있을 것이다.The present invention has been described in an exemplary manner. The terms used herein are for the purpose of description and should not be construed as limiting. Various modifications and variations of the present invention are possible in light of the above teachings. Accordingly, unless otherwise indicated, the invention may be practiced freely within the scope of the claims.

1; 조향장치 10; 제1조향축
11; 조향모터 12; 감속기
13; 제1조향센서 15; 제1연결기어
20; 제2조향축 21; 조향 핸들
23; 제2조향센서 25; 제2연결기어
30; 조향 구동유닛 31; 조향 기어박스
32; 랙바 40; 이동기어
41; 이동기어 구동유닛 50; 센서유닛
60; 수신기 70; 조향모드 스위치
80; 표시유닛 90; 제어유닛
100; 시뮬레이터One; Steering device 10; Article 1 Steering Shaft
11; Steering motor 12; reducer
13; A first steering sensor 15; 1st connection gear
20; Second steering shaft 21; Steering wheel
23; A second steering sensor 25; 2nd connection gear
30; Steering drive unit 31; Steering gearbox
32; Rack bar 40; Moving gear
41; Moving gear driving unit 50; Sensor unit
60; Receiver 70; Steering Mode Switch
80; Display unit 90; The control unit
100; Simulator

Claims (11)

제1조향축;
상기 제1조향축을 회전시키기 위한 조향모터;
상기 제1조향축에 직접 연결되며, 상기 제1조향축의 회전각을 감지하기 위한 제1조향센서;
상기 제1조향축에 설치되는 제1연결기어;
조향 핸들과 연결되며, 상기 제1조향축과 떨어져 있는 제2조향축;
상기 제2조향축의 회전각을 감지하기 위한 제2조향센서;
상기 제2조향축에 설치되는 제2연결기어;
상기 제1, 2연결기어를 연결하는 제1위치와 상기 제1, 2연결기어의 연결을 해제하는 제2위치 사이에서 이동 가능한 이동기어;
상기 이동기어를 상기 제1, 2위치로 이동시키기 위한 이동기어 구동유닛;
주행 정보를 감지하기 위한 센서유닛;
원격 조향신호를 수신하기 위한 수신기;
상기 제1, 2조향센서, 상기 수신기, 및 상기 센서유닛과 전기적으로 연결되며, 제1수동 조향모드, 제2수동 조향모드, 자동 조향모드, 및 원격 조향모드에 따라 상기 조향모터 및 상기 이동기어 구동유닛을 제어하는 제어유닛; 및
상기 제1조향축의 회전운동을 이용하여 차량 바퀴의 방향을 변경하는 조향 구동유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 조향장치.A first steering shaft;
A steering motor for rotating the first steering shaft;
A first steering sensor connected directly to the first steering shaft and configured to detect a rotation angle of the first steering shaft;
A first connecting gear installed on the first steering shaft;
A second steering shaft connected to the steering handle and spaced apart from the first steering shaft;
A second steering sensor for detecting a rotation angle of the second steering shaft;
A second connecting gear installed on the second steering shaft;
A movable gear movable between a first position connecting the first and second connection gears and a second position releasing the connection of the first and second connection gears;
A moving gear driving unit for moving the moving gear to the first and second positions;
A sensor unit for detecting driving information;
A receiver for receiving a remote steering signal;
The steering motor and the mobile gear are electrically connected to the first and second steering sensors, the receiver, and the sensor unit according to a first manual steering mode, a second manual steering mode, an automatic steering mode, and a remote steering mode. A control unit for controlling the drive unit; And
And a steering drive unit for changing the direction of the wheel of the vehicle by using the rotational movement of the first steering shaft. 제1항에 있어서, 상기 제1수동 조향모드에서는,
상기 제어유닛이 상기 이동기어를 상기 제1위치로 이동시키도록 상기 이동기어 구동유닛을 제어하고, 상기 조향모터의 작동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 조향장치.The method of claim 1, wherein in the first manual steering mode,
And the control unit controls the moving gear driving unit to move the moving gear to the first position, and stops the operation of the steering motor. 제1항에 있어서, 상기 제2수동 조향모드에서는,
상기 제어유닛이 상기 이동기어를 상기 제2위치로 이동시키도록 상기 이동기어 구동유닛을 제어하고, 상기 제2조향센서가 감지한 상기 제2조향축의 회전각에 기초하여 상기 제1조향축을 회전시키도록 상기 조향모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 조향장치.The method of claim 1, wherein in the second manual steering mode,
The control unit controls the moving gear driving unit to move the moving gear to the second position, and rotates the first steering shaft based on the rotation angle of the second steering shaft sensed by the second steering sensor. Steering device, characterized in that for controlling the steering motor. 제3항에 있어서,
상기 제어유닛은 상기 센서유닛이 감지한 상기 주행 정보에 기초하여 상기 제1조향축의 회전각을 조절하는 것을 특징으로 하는 조향장치.The method of claim 3,
And the control unit adjusts the rotation angle of the first steering shaft based on the driving information sensed by the sensor unit. 제1항에 있어서, 상기 자동 조향모드에서는,
상기 제어유닛이 상기 이동기어를 상기 제2위치로 이동시키도록 상기 이동기어 구동유닛을 제어하고, 상기 센서유닛이 감지한 상기 주행 정보에 기초하여 상기 제1조향축을 회전시키도록 상기 조향모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 조향장치.The method of claim 1, wherein in the automatic steering mode,
The control unit controls the moving gear driving unit to move the moving gear to the second position, and controls the steering motor to rotate the first steering shaft based on the driving information sensed by the sensor unit. Steering device, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 원격 조향모드에서는,
상기 제어유닛이 상기 이동기어를 상기 제2위치로 이동시키도록 상기 이동기어 구동유닛을 제어하고, 상기 수신기가 수신한 상기 원격 조향신호에 기초하여 상기 제1조향축을 회전시키도록 상기 조향모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 조향장치.The method of claim 1, wherein in the remote steering mode,
The control unit controls the mobile gear driving unit to move the mobile gear to the second position, and controls the steering motor to rotate the first steering shaft based on the remote steering signal received by the receiver. Steering device, characterized in that. 제6항에 있어서,
상기 제어유닛은 상기 센서유닛이 감지한 상기 주행 정보에 기초하여 상기 제1조향축의 회전각을 조절하는 것을 특징으로 하는 조향장치.The method of claim 6,
And the control unit adjusts the rotation angle of the first steering shaft based on the driving information sensed by the sensor unit. 제1항에 있어서,
상기 제1조향축에는 감속기가 설치되며,
상기 제1조향센서, 상기 조향모터, 및 상기 감속기는 하나의 모듈로서 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 조향장치.The method of claim 1,
The reducer is installed in the first steering shaft,
The first steering sensor, the steering motor, and the reducer are formed integrally as a module. 제1항에 있어서, 상기 조향 구동유닛은,
상기 차량 바퀴와 연결되는 랙바; 및
상기 제1조향축의 회전운동을 상기 랙바의 직선운동으로 전환하는 조향 기어박스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향장치.The method of claim 1, wherein the steering drive unit,
A rack bar connected to the vehicle wheel; And
And a steering gear box for converting the rotational movement of the first steering shaft into a linear movement of the rack bar. 제1항에 있어서,
상기 제1수동 조향모드, 상기 제2수동 조향모드, 상기 자동 조향모드, 및 상기 원격 조향모드 중 어느 하나의 조향모드를 결정하는 조향모드 스위치; 및
상기 조향모드 스위치가 결정한 조향모드를 표시하는 표시유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조향장치.The method of claim 1,
A steering mode switch for determining any one of the first manual steering mode, the second manual steering mode, the automatic steering mode, and the remote steering mode; And
And a display unit for displaying a steering mode determined by the steering mode switch. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 조향장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량.Vehicle comprising a steering apparatus of any one of claims 1 to 10.
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