KR20120003198A - 회전반경 제어장치 및 방법 - Google Patents

회전반경 제어장치 및 방법 Download PDF

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이석주
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Abstract

본 발명 후진 주행시 랙 스트로크를 축소 제어하여 드라이브 샤프트 절각이 증대되는 것을 방지하는 회전반경 제어방법이다.
본 발명은 랙 스트로크 가변 제어 스위치의 접점을 검출하는 과정, 스위치의 접점이 작동 오프이면 후진 변속단이 선택되었는지 판단하는 과정, 후진 변속단 선택이면 제동신호와 가속신호가 선택되었는지 판단하는 과정, 후진 변속단 선택에서 제동신호와 가속신호가 검출되면 상기 스위치의 접점 선택에 관계없이 랙 스트로크를 축소시켜 드라이브 샤프트 절각이 증대되는 것을 방지시키는 과정을 포함한다.

Description

회전반경 제어장치 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR VARIABLE RACK STROKE}
본 발명은 회전반경 제어장치 및 방법 관한 것으로, 더욱 상세하게는 후진 주행시 랙 스트로크(Rock Stroke)를 축소 제어하여 드라이브 샤프트(D/SHAFT) 절각이 증대되는 것을 방지하는 회전반경 제어장치 및 그 방법에 관한 것이다.
차량의 조향장치는 운전자가 차륜의 진행방향을 임의적으로 변경할 수 있도록 하는 장치이다.
조향장치는 운전자가 조작하는 조향 휠의 조작력을 조향 컬럼을 통해 전달받아 랙과 피니언으로 이루어진 기어박스를 통해 차륜의 방향을 변화시킴으로써, 운전자가 의도하는 방향으로 차량의 진행방향을 변경시킨다.
조향장치는 조향 시 차륜의 조향각이 크게 되면 회전반경이 작아지므로, 차량의 선회 안정성에 큰 영향을 미치지 않는 한도 내에서 조향 각이 최대로 이루어지도록 설계된다.
이와 같은 조향장치의 기어박스는 운전자의 조향휠 조작에 대하여 직선운동으로 변환해 차륜 방향을 변화시킬 때 이동 스트로크(Stroke)가 설정된 상태까지 움직여 타이어를 회전시키도록 하는 구조를 갖는다.
차량에는 스노우 체인의 장착에 대비하여 여유 공간을 확보하고 있는데, 이 공간은 스노우 체인이 장착되지 않는 평상시에는 사용하지 않는 공간이므로 이 공간까지 타이어를 회전시켜 최소회전반경을 줄이고, 스노우 체인이 장착되는 경우 타이어를 덜 회전시켜 차체에 간섭되지 않도록 스트로크를 제어하는 회전반경 제어장치(Variable Rock Stroke : VRS) 기술이 적용되고 있다.
이와 같이 회전반경 제어장치는 조향 기어박스의 조향 스트로크를 스노우 체인의 장착 유무에 따라 변화시켜 앞바퀴의 최소 회전반경을 줄여 줌으로써 유턴이나 주차 및 저속 선회시 운전 기동성을 향상시켜 운전 편의성을 증대시켜 준다.
또한, 최소 회전반경 축소가 필요하지 않은 소형차에 회전반경 제어장치가 적용되는 경우 차체 및 샤시 부품의 단면을 8 ~ 25% 증대시켜 충돌 및 내구성능 향상 등에 이용 가능하다.
상기 회전반경 제어장치에서 드라이브 샤프트 절각은 타이어의 회전각이 클수록, 그리고 리바운드 양이 클수록 증대된다.
따라서, 회전반경 제어장치는 드라이브 샤프트 절각에 대한 설계조건을 넘지 않아야 한다.
랙 스트로크 증가에 따라 타이어와 주변 부품과의 갭(GAP) 조건을 만족시키더라도 드라이브 샤프트 절각을 만족시키지 못하여 회전반경 제어장치를 적용하지 못하거나 고사양의 부품을 사용하여야 하는 문제점이 발생된다.
특히, 차량의 후진 주행시 풀턴(Full Turn) 상태에서 제동페달과 가속페달을 동시에 밟을 경우 드라이브 샤프트 절각이 최대가 되어 관련 부품들(연결 조인트 등)이 이를 지탱할 수 있는 한계를 넘어선다면 고사양의 부품들을 적용하여야 한다.
이는 차량 제작에 대한 원가상승, 중량상승, 연비저하를 야기하게 되어 가격 경쟁력을 약화시키는 단점을 발생시킨다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 후진 주행시 풀턴 상태에서 제동페달과 가속페달을 동시에 밟음으로써 드라이브 샤프트 절각이 최대가 되는 조건이 발생할 경우 랙 스트로크를 축소 제어하여 드라이브 샤프트 절각이 증대되는 것을 방지하는 회전반경 제어장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 랙 스트로크 가변 제어의 작동 온/오프 선택 신호를 출력하는 스위치; 시프트 레버로 선택되는 변속단 정보를 출력하는 변속단 검출부; 제동에 관한 정보를 출력하는 제동신호 검출부; 엔진 가속정보를 출력하는 가속신호 검출부; 상기 각 검출부의 신호를 분석하여 랙 스트로크 가변 제어를 실행하는 제어부; 제어부의 제어신호에 따라 랙 스트로크를 작동시키는 구동부를 포함하는 회전반경 제어장치를 제공한다.
본 발명에 따르는 제어부는 스위치의 접점이 작동 온이면 랙 스트로크를 축소 제어하여 앞 바퀴의 회전반경을 제한하고, 작동 오프이면 랙 스트로크를 증대 제어할 수 있다.
본 발명에 따르는 제어부는 후진 변속단 선택과 제동신호 및 가속신호가 검출되면 상기 스위치의 접점 선택에 관계없이 랙 스트로크를 축소 제어하여 드라이브 샤프트 절각이 증대되는 것을 방지시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르는, 랙 스트로크 가변 제어 스위치의 접점을 검출하는 과정; 상기 스위치의 접점이 작동 오프이면 후진 변속단이 선택되었는지 판단하는 과정; 후진 변속단이 선택되면 제동신호와 가속신호가 발생했는지 판단하는 과정; 후진 변속단이 선택되고 제동신호와 가속신호가 발생하면 상기 스위치의 접점 선택에 관계없이 랙 스트로크를 축소시켜 드라이브 샤프트 절각이 증대되는 것을 방지시키는 과정을 포함하는 회전반경 제어방법을 제공한다.
이와 같이 본 발명에 따르는 회전반경 제어장치는 후진 변속단이 선택되고 제동신호와 가속신호가 검출되면 스위치의 접점에 관계없이 랙 스트로크를 축소 제어하여 드라이브 샤프트 절각이 증대되는 것을 방지함으로써, 회전반경 제어장치의 운용에 신뢰성 및 안정성이 제공되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전반경 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회전반경 제어절차를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회전반경 제어 결과를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회전반경 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 스위치(10)와 변속단 검출부(20), 제동신호 검출부(30), 가속신호 검출부(40), 제어부(50) 및 구동부(60)를 포함한다.
스위치(10)는 운전자에 의해 접점이 선택되어, 랙 스트로크 가변 제어의 작동 온/오프를 선택하는 신호를 제어부(50)에 인가한다.
변속단 검출부(20)는 운전자가 시프트 레버로 선택하는 변속단의 정보를 검출하여 제어부(50)에 인가한다.
제동신호 검출부(30)는 브레이크 페달의 작동에 따른 차량의 제동에 관한 정보를 검출하여 제어부(50)에 인가한다.
가속신호 검출부(40)는 가속페달의 작동에 따른 엔진 가속정보를 검출하여 제어부(50)에 인가한다.
제어부(50)는 상기 스위치(10)와 변속단 검출부(20), 제동신호 검출부(30) 및 가속신호 검출부(40)에서 인가되는 신호를 분석하여 구동부(40)을 통해 랙 스트로크 가변 제어를 실행한다.
상기 제어부(30)는 스위치(10)의 접점이 작동 온을 검출되면 랙 스트로크를 축소 제어하여 앞 바퀴의 회전반경을 제한함으로써 체인과 차체간의 갭을 확보한다.
상기 제어부(30)는 후진 변속단의 선택으로 검출되고, 제동신호와 가속신호가 검출되면 상기 스위치(10)의 접점 선택에 관계없이 랙 스트로크를 축소 제어하여 후진 주행시 조건에 의해 드라이브 샤프트 절각이 증대되는 것을 방지한다.
구동부(40)은 상기 제어부(30)에서 인가되는 제어신호에 따라 동작되어 랙 스트로크를 가변 제어한다.
상기 구동부(40)는 기계식 혹은 MDPS(Motor Driven Power Steering) 식이 적용될 수 있다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 실시예에 따른 동작은 다음과 같이 실행된다.
제어부(30)는 운전자의 선택정보를 검출하여(S101) 스위치(10)의 접점이 랙 스트로크 가변 제어의 작동 온으로 선택되는지를 판단한다(S102).
상기 S102에서 스위치(10)의 접점이 랙 스트로크 가변제어의 작동 오프 상태이면 스노우 체인이 장착되지 않은 일반 주행상태로 판정하고, 변속단 검출부(20)의 정보를 판독하여(S103) 운전자가 후진 변속단을 선택하였는지 판단한다(S104).
상기S104에서 후진 변속단의 선택이 아니면 구동부(60)를 통해 랙 스트로크를 증대 제어하여 회전 기동성을 향상시켜 준다(S105).
그러나, S104에서 후진 변속단의 선택이면 제동신호 검출부(30) 및 가속신호 검출부(40)의 정보를 분석하여(S106) 후진 변속단이 선택된 상태에서 제동신호와 가속신호가 동시에 검출되는지 판단한다(S107).
상기 S107에서 후진 변속단이 선택된 상태에서 제동신호와 가속신호가 동시에 검출되면 스위치(10)의 접점 선택에 관계없이 구동부(60)를 작동시켜 랙 스트로크 가변 제어를 실행한다(S108).
따라서, 구동부(60)의 작동에 따라 랙 스트로크를 축소시켜(S109) 드라이브 샤프트 절각이 증대되는 것을 방지하여 후진 선회에 안정성을 제공한다(S110).
또한, 상기 S102에서 스노우 체인 장착에 따른 스위치(10)의 접점이 랙 스트로크 가변 제어의 작동 온 선택이면 구동부(60)을 작동시켜 랙 스트로크 가변 제어를 실행한다(S108).
따라서, 구동부(40)의 작동에 따라 랙 스트로크를 축소시켜 앞바퀴의 회전반경을 제한시켜 체인과 차체간의 갭을 확보한다(S106).
또한, 제어부(30)는 구동부(40)을 통해 드라이브 샤프트 절각이 증대되는 것을 방지한다(S107).
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 후진 변속단이 선택되고, 제동신호와 가속신호가 검출되면 스위치(10)의 접점 선택에 관계없이 랙 스트로크를 축소 제어함으로써, 후진 선회에 안정성을 제공한다.
상기한 절차로 운행되는 회전반경 제어장치의 동작을 정리하면 하기의 표 1과 같이 된다.
스위치 차량상태 변속단 위치 랙 스트로크 길이
오프 일반상태 R단 제외 증대
R단 +제동+가속 축소
온 스노우체인 장착 무관 축소
이상에서는 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 추가, 삭제 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10 : 스위치 20 : 변속단 검출부
30 : 제동신호 검출부 40 : 가속신호 검출부
50 : 제어부 60 : 구동부

Claims (6)

  1. 랙 스트로크 가변 제어의 작동 온/오프 선택 신호를 출력하는 스위치;
    시프트 레버로 선택되는 변속단 정보를 출력하는 변속단 검출부;
    제동 여부에 대한 정보를 출력하는 제동신호 검출부;
    가속 여부에 대한 정보를 출력하는 가속신호 검출부;
    스위치정보와 변속단정보, 제동정보, 가속정보에 따라 랙 스트로크 가변 제어를 실행하는 제어부;
    제어부에서 인가되는 제어신호에 따라 랙 스트로크를 작동시키는 구동부;
    을 포함하는 회전반경 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 스위치의 접점이 작동 온이면 랙 스트로크를 축소 제어하여 앞 바퀴의 회전반경을 제한하고, 작동 오프이면 랙 스트로크를 증대 제어하는 것을 특징으로 하는 회전반경 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 후진 변속단 선택이고, 제동신호 및 가속신호가 검출되면 상기 스위치의 접점 선택에 관계없이 랙 스트로크를 축소 제어하여 드라이브 샤프트 절각이 증대되는 것을 방지시키는 것을 특징으로 하는 회전반경 제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 기계식 또는 MDPS식으로 적용되는 것을 특징으로 하는 회전반경 제어장치.
  5. 랙 스트로크 가변 제어 스위치의 접점을 검출하는 과정;
    상기 스위치의 접점이 작동 오프이면 후진 변속단이 선택되었는지 판단하는 과정;
    후진 변속단 선택이면 제동신호와 가속신호가 선택되었는지 판단하는 과정;
    후진 변속단 선택이고, 제동신호와 가속신호가 검출되면 상기 스위치의 접점 선택에 관계없이 랙 스트로크를 축소시켜 드라이브 샤프트 절각이 증대되는 것을 방지시키는 과정;
    을 포함하는 회전반경 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스위치의 접점이 작동 온이면 랙 스트로크를 축소시키고, 스위치의 접점이 오프된 상태에서 후진 변속단 이외의 선택이면 랙 스트로크를 증대 제어하여 회전 반경을 축소시키는 것을 특징으로 하는 회전반경 제어방법.
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