KR20130099441A - 조향 상태 표시 장치 및 조향 상태 표시 방법 - Google Patents

조향 상태 표시 장치 및 조향 상태 표시 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 운송 수단의 조향 상태를 표시하는 장치 및 방법을 제공한다. 조향 상태 표시 장치는 조향 각을 측정하고 조향 각 신호를 출력하는 조향 각 센서, 조향 각 센서로부터 입력된 조향 각 신호에 기초하여 조향 방향을 나타내는 조향 방향 신호 또는 조향 휠의 회전량을 나타내는 조향 휠 회전 신호를 생성하여 출력하는 제어부, 및 조향 방향 신호 또는 조향 휠 회전 신호에 기초하여 조향 방향 또는 조향 휠의 회전량을 표시하는 표시부를 포함한다.

Description

조향 상태 표시 장치 및 조향 상태 표시 방법{Steering State Displaying Device and Steering State Displaying Method}
본 발명은 운송 수단의 조향 상태를 표시하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
차량, 선박, 항공기 등의 운송 수단은 운송 수단의 진행 방향을 결정하기 위한 조향 장치를 구비한다. 일반적으로, 운송 수단은 조향 장치를 제어하기 위해 조향 축에 연결된 조향 휠을 구비하고, 운전자는 조향 휠을 회전시켜서 조향 장치를 제어하고 운송 수단의 진행 방향을 결정한다. 예를 들면, 차량에서 조향 휠의 회전 각도에 따라 차량의 조향 바퀴(예를 들면, 앞바퀴)의 방향이 결정될 수 있고, 선박 또는 항공기에서 조향 휠의 회전 각도에 따라 선박의 키 또는 항공기의 방향타의 방향이 결정될 수 있다.
운전자는 조향 휠의 위치만으로 운송 수단의 진행 방향을 예측할 수 없는 경우가 있을 수 있다.
일 예를 들면, 차량의 조향 휠이 기준 위치로부터 시계 방향으로 2회전, 그리고 반시계 방향으로 2회전 할 수 있는 경우, 차량이 정지하여 운전자가 차량의 진행 방향을 알 수 없을 때, 운전자는 조향 휠의 위치만으로는 차량의 조향 바퀴의 방향을 알 수 없다. 예를 들면, 운전자는 조향 휠이 기준 위치인지, 또는 조향 휠이 기준 위치로부터 시계 방향 또는 반시계 방향으로 1회전 또는 2회전을 한 것인지를 알 수 없고, 따라서 운전자는 차량의 조향 바퀴의 방향을 알 수 없다.
다른 예를 들면, 선박 또는 항공기의 운항 중에도, 선박 또는 항공기의 조향 휠의 위치만으로는 선박의 키 또는 항공기의 방향타의 방향을 알 수 없을 수 있다. 즉, 선박 또는 항공기의 경우, 선박의 키 또는 항공기의 방향타의 방향과 선박 또는 항공기의 진행 방향의 상관 관계는 변할 수 있다. 예를 들면, 선박의 키가 직진 방향으로 설정된 경우에도, 물의 흐름에 따라 선박이 직진하지 않을 수도 있다.
차량의 경우, 조향 바퀴의 방향을 모를 때, 운전자는 차량에서 내려 차량 외부에서 조향 바퀴의 상태를 확인하거나, 창문 밖으로 머리를 내밀어 조향 바퀴의 상태를 확인하거나, 또는 차량을 조금 진행시켜 현재 조향 방향을 식별하여야 한다.
조향 바퀴의 방향을 확인한 경우에도, 운전자는 조향 휠이 기준 위치로부터 얼마나 회전하였는지를 알지 못할 수 있다. 예를 들면, 조향 바퀴의 방향이 좌측을 향한 것을 확인한 경우, 운전자는 조향 바퀴의 방향만으로 조향 휠이 반시계 방향으로 1회전 한 것인지 또는 2회전 한 것인지를 모를 수 있다.
운전자가 현재 조향 상황을 알지 못한 채 정차된 차량을 운행하는 경우 사고 유발 가능성이 커지게 된다. 또한, 주차시와 같이 차량의 전진과 후진을 반복하고 조향 방향을 빈번하게 변경하는 경우 운전자가 원하는 진행 방향과 다르게 차량이 진행할 수 있다.
본 발명은 운전자가 운송 수단의 조향 방향 또는 조향 휠의 회전량을 인지할 수 있도록 하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는, 조향 각을 측정하고 조향 각 신호를 출력하는 조향 각 센서; 상기 조향 각 센서로부터 입력된 상기 조향 각 신호에 기초하여 조향 방향을 나타내는 조향 방향 신호 또는 조향 휠의 회전량을 나타내는 조향 휠 회전 신호를 생성하여 출력하는 제어부; 및 상기 조향 방향 신호 또는 조향 휠 회전 신호에 기초하여 조향 방향 또는 조향 휠의 회전량을 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 상태 표시 장치를 제공한다.
조향 상태 표시 장치는, 조향 보조 동력을 생성하는 모터; 및 상기 모터 축의 회전각을 측정하고 모터 위치 신호를 출력하는 모터 위치 센서를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 조향 각 신호 및 상기 모터 위치 신호에 기초하여 상기 조향 방향 신호를 생성할 수 있다.
상기 표시부는 변속기 상태를 더 표시할 수 있다.
상기 표시부는 상기 조향 방향 또는 조향 휠의 회전량을 나타내는 이미지를 표시할 수 있다. 또는, 상기 표시부는 상기 조향 방향 및 운송 수단의 전진 또는 후진에 기초한 운송 수단의 진행 방향을 나타내는 이미지를 표시할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 조향 각을 측정하고 조향 각 신호를 생성하는 단계; 상기 조향 각 신호에 기초하여 조향 방향을 나타내는 조향 방향 신호 또는 조향 휠의 회전량을 나타내는 조향 휠 회전 신호를 생성하는 단계; 및 상기 조향 방향 신호 또는 조향 휠 회전 신호에 기초하여 조향 방향 또는 조향 휠의 회전량을 표시하는 단계를 포함하는 조향 상태 표시 방법을 제공한다.
조향 상태 표시 방법은 조향 보조 동력을 생성하는 모터에서 모터 축의 회전각을 측정하고 모터 위치 신호를 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 조향 방향 신호를 생성하는 단계는 상기 조향 각 신호 및 상기 모터 위치 신호에 기초하여 상기 조향 방향 신호를 생성할 수 있다.
상기 표시 단계는 변속기 상태를 더 표시할 수 있다.
상기 표시 단계는 상기 조향 방향 또는 조향 휠의 회전량을 나타내는 이미지를 표시할 수 있다. 또는, 상기 표시 단계는 상기 조향 방향 및 운송 수단의 전진 또는 후진에 기초한 운송 수단의 진행 방향을 나타내는 이미지를 표시할 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 운전자는 조향 방향 또는 조향 휠의 회전량을 인지할 수 있다.
도 1은 일 예에 따른 차량 조향 장치의 개략 구성도이다.
도 2는 일 예에 따른 보조 동력 기구의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 상태 표시 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 상태 표시 방법의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 차량용 계기판을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에서 표시부에 표시되는 화면의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에서 표시부에 표시되는 화면의 다른 예를 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 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 본질이나 차례 또는 순서 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 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일 예에 따른 차량 조향 장치의 개략 구성도이다.
도 1을 참조하면, 차량 조향 장치는 조향 휠(101)로부터 양측 조향 바퀴(107)까지 이어지는 조향 계통(100)을 포함한다.
조향 계통(100)은 운전석에 배치되는 조향 휠(101), 일단이 조향 휠(101)에 연결되어 조향 휠과 함께 회전하는 조향 축(102), 랙-피니언 기어(103)를 통해 조향 축(102)의 타단에 연결되는 랙 바(104), 및 타이로드(105) 및 너클암(106)을 통해 랙 바(104)의 양단에 연결된 조향 바퀴(107)를 포함한다.
운전자가 조향 휠(101)을 회전하는 조작을 하면, 조향 축(102)이 회전 운동을 하고, 랙-피니언 기어(103)를 통해 조향 축(102)의 회전 운동이 랙 바(104)의 직선 운동으로 변환되며, 랙 바(104)의 직선 운동에 의해 조향 바퀴(107)를 조향할 수 있다.
또한, 차량 조향 장치는 운전자의 조향 조작을 보조하기 위한 보조 동력 기구를 포함할 수 있다. 도 1에서, 보조 동력 기구는 보조 동력을 발생시키는 모터(126) 및 모터(126)에서 발생한 보조 동력을 조향 축(102)에 전달하는 감속기(127)를 포함할 수 있다.
도 2는 일 예에 따른 보조 동력 기구의 블록도이다.
도 2를 참조하면, 보조 동력 기구(120)는 운전자가 조향 휠(101)에 가하는 토크를 측정하는 토크 센서(121), 차량의 속도를 측정하는 속도 센서(122), 조향 휠(101)이 회전한 각도를 측정하는 조향 각 센서(123), 후술할 모터의 위치를 측정하는 모터 위치 센서(124), 토크 센서(121), 속도 센서(122), 조향 각 센서(123), 모터 위치 센서(124) 등의 센서로부터의 신호를 수신하고 수신한 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하는 전자 제어 장치(Electronic Control Unit, ECU)(125), 전자 제어 장치(125)로부터의 제어 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(126), 및 모터(126)에서 발생한 보조 동력을 조향 축(102)에 전달하는 감속기(127)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 보조 동력 기구(120)는 모터(126)를 포함하는 전동식 보조 동력 조향(Electric Power Steering, EPS) 시스템을 예시로 설명되었지만, 보조 동력 기구(120)는 차량 엔진에 의한 유압을 이용하는 유압식 보조 동력 조향(Hydraulic Power Steering, HPS) 시스템 또는 전기 모터에 의해 구동되는 펌프에 의한 유압을 이용하는 전기-유압 보조 동력 조향(Electro-Hydraulic Power Steering, EHPS) 시스템일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 상태 표시 장치의 블록도이고, 도 4는 도 3에 도시된 조향 상태 표시 장치에서 실행되는 조향 상태 표시 방법의 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 조향 상태 표시 장치(300)는 센서부(301), 제어부(302), 및 표시부(303)를 포함한다.
일 예에서, 센서부(301)는 도 2에 도시된 조향 각 센서(123)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 조향 각 센서(123)는 조향 휠(101)에 위치하여 조향 휠(101)의 회전을 측정하지만, 이에 제한되지 않고, 조향 각 센서(123)는 조향 축(102), 피니언 축(미도시), 랙 바(104) 등에 부착되어 이들의 회전량 또는 이동량을 측정하는 것도 가능하다. 조향 각 센서(123)는 조향 휠(101)의 회전량, 또는 조향 휠(101)의 회전에 따라 조향 축(102), 피니언 축 등의 회전량이나 랙 바(104)의 이동량에 기초하여 조향 휠(101)이 회전한 각도를 측정하고 이를 나타내는 조향 각 신호를 생성 및 출력한다(S401).
또는, 센서부(301)는 도 2에 도시된 모터 위치 센서(124)를 포함할 수 있다. 모터 위치 센서(124)는 모터(126)의 위치를 측정하고 이를 나타내는 모터 위치 신호를 출력할 수 있다. 또는, 센서부(301)는 조향 각 센서(123) 및 모터 위치 센서(124)를 모두 포함하고, 조향 각 센서(123)에서 생성된 조향 각 신호 및 모터 위치 센서(124)에서 생성된 모터 위치 신호가 모두 조향 휠(101)이 회전한 각도 또는 조향 바퀴(109)가 회전한 각도를 추출하기 위해 사용될 수 있다.
일 예에서, 제어부(302)는 도 2에 도시된 전자 제어 장치(125)일 수 있다. 제어부(302)는 조향 각 센서(123)에서 출력된 조향 각 신호 및/또는 모터 위치 센서(124)에서 출력된 모터 위치 신호를 수신하고, 이에 기초하여 조향 방향(조향 바퀴의 방향)을 나타내는 조향 방향 신호 또는 조향 휠의 회전량을 나타내는 조향 휠 회전 신호를 생성하고 이를 표시부(303)로 전달한다(S402).
표시부(303)는 운전자가 시각적으로 정보를 확인할 수 있도록 정보를 표시한다. 표시부(303)는 차량의 계기판, 기타 다른 디스플레이 장치일 수 있다. 표시부(303)는 제어부(302)로부터 조향 방향 신호 또는 조향 휠 회전 신호를 수신하고, 이를 사용자가 인지할 수 있도록 변환하여 조향 방향 또는 조향 휠 회전량을 표시한다(S403).
도 5는 일 예로서 본 발명의 실시예에 따른 표시부를 포함하는 차량의 계기판을 도시한다.
도 5를 참조하면, 계기판(500)은 본 발명의 실시예에 따른 표시부(501), 차량 엔진의 회전 속도(예를 들면, RPM)를 나타내는 회전 속도 표시부(502), 차량의 속도를 표시하는 차량 속도 표시부(503), 차량의 연료 잔량을 나타내는 연료 게이지(504), 차량의 엔진 온도를 표시하는 온도 게이지(505) 등을 포함할 수 있다. 그 밖에, 계기판(500)은 차량의 주행 거리, 차량의 변속기 상태, 안전벨트 경고, 주차 브레이크 경고, 엔진 이상 경고, 연료 부족, 낮은 유압, 낮은 타이어 압력, 연비 등을 표시할 수 있다.
도 6은 표시부(501)에 표시되는 화면의 일 예를 도시한다.
도 6을 참조하면, 표시부(501)에는 조향 방향(조향 바퀴의 방향)을 나타내는 이미지(화살표)(601) 및 조향 휠의 회전량을 나타내는 텍스트(602)가 표시된다. 조향 방향을 나타내는 이미지(601)는 차량이 진행할 것으로 예상되는 방향을 표시할 수 있다.
또한, 표시부(501)는 차량의 변속기 정보에 기초하여 차량이 전진하는 경우(예를 들면, 변속기가 주행(D), 수동 변속(1, 2, 3, ..., 또는 L 등으로 표시될 수 있음)인 경우) 화살표(601)는 전방을 향하고, 차량이 후진하는 경우(예를 들면, 변속기 후진(R)인 경우) 화살표(601)는 후방을 향하도록 표시할 수 있다. 즉, 조향 바퀴의 방향 또는 조향 휠의 회전량이 같은 경우에도 차량 변속기의 전진 또는 후진 상태에 따라 화살표(601)는 다르게 표시될 수 있다. 예를 들면, 조향 휠이 반시계 방향으로 회전한 경우, 차량의 변속기가 전진 상태인 때 화살표(601)는 좌측 전방을 향하고, 차량의 변속기가 후진 상태인 때 화살표(601)는 좌측 후방을 향할 수 있다. 차량의 변속기가 정지 상태인 경우(예를 들면, 주차(P) 또는 중립(N)인 경우), 화살표(601)는 기본값으로서 전방을 향할 수 있다. 또는, 화살표(601)는 이전 차량의 변속기 상태(전진 또는 후진)와 같거나 반대인 상태로 표시될 수 있다.
추가로, 표시부(501)는 차량의 조작에 필요한 다른 정보(예를 들면, 도 6에서 차량의 변속기 상태를 나타내는 정보(603))를 포함하는 것도 가능하다.
도 7은 표시부(501)에 표시되는 화면의 다른 예를 도시하는 도면이다.
도 7을 참조하면, 표시부(501)에는 수평의 바(701)가 표시되고, 바(701) 상에 표시되는 포인트(702)는 조향 휠의 회전에 따라 표시되는 위치가 바(701) 상에서 이동하며, 바(701)의 상측 또는 하측에는 포인트(702)의 위치에 대응되는 조향 휠의 위치를 표시하기 위한 기준 텍스트(703)가 표시된다. 도 7의 예에서, 조향 휠의 위치가 중심일 때, 포인트(702)는 바(701)의 중심에 위치하고, 조향 휠의 회전에 따라 포인트(702)는 바(701)의 다른 곳에 위치할 수 있다.
도 6 및 도 7은 단지 예일 뿐이고, 운전자에게 조향 방향 또는 조향 휠의 회전을 인지시키기 위해 이미지 및/또는 텍스트를 다양한 방식으로 표시할 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 따르면, 운전자는 차 내에서 현재 조향 장치의 위치, 즉 차량의 바퀴의 방향 또는 조향 휠의 회전 위치를 식별할 수 있고, 운전 초보자와 같이 조향 방향 감각이 부족한 운전자들의 불편을 해소하고 사고 위험성을 감소시킬 수 있으며, 조타의 정확성을 향상시킬 수 있다. 또한, 조향 보조 장치를 이용할 때, 운전자가 조타하고자 하는 각도보다 과다하거나 부족한 각도로 조향이 되는 조향 보조 장치의 오작동을 쉽게 파악할 수 있어, 차량의 오버-스티어링(over-steering) 또는 언더-스티어링(under-steering)을 실시간으로 감지할 수 있다.
도 1 내지 도 7을 참조하여, 차량의 경우에 대하여 조향 상태를 표시하는 장치 및 방법을 기술하였다. 그러나, 본 발명은 차량의 경우에 한정되지 않고 선박, 항공기 등을 포함하는 다른 운송 수단에도 적용될 수 있다. 예를 들면, 선박의 경우 표시부는 키의 방향 또는 조향타의 회전 각도를 표시할 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 조향 각을 측정하고 조향 각 신호를 출력하는 조향 각 센서;
    상기 조향 각 센서로부터 입력된 상기 조향 각 신호에 기초하여 조향 방향을 나타내는 조향 방향 신호 또는 조향 휠의 회전량을 나타내는 조향 휠 회전 신호를 생성하여 출력하는 제어부; 및
    상기 조향 방향 신호 또는 조향 휠 회전 신호에 기초하여 조향 방향 또는 조향 휠의 회전량을 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 상태 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    조향 보조 동력을 생성하는 모터; 및
    상기 모터 축의 회전각을 측정하고 모터 위치 신호를 출력하는 모터 위치 센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 조향 각 신호 및 상기 모터 위치 신호에 기초하여 상기 조향 방향 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 조향 상태 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시부는 변속기 상태를 더 표시하는 것을 특징으로 하는 조향 상태 표시 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시부는 상기 조향 방향 또는 조향 휠의 회전량을 나타내는 이미지를 표시하는 것을 특징으로 하는 조향 상태 표시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 표시부는 상기 조향 방향 및 운송 수단의 전진 또는 후진에 기초한 운송 수단의 진행 방향을 나타내는 이미지를 표시하는 것을 특징으로 하는 조향 상태 표시 장치.
  6. 조향 각을 측정하고 조향 각 신호를 생성하는 단계;
    상기 조향 각 신호에 기초하여 조향 방향을 나타내는 조향 방향 신호 또는 조향 휠의 회전량을 나타내는 조향 휠 회전 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 조향 방향 신호 또는 조향 휠 회전 신호에 기초하여 조향 방향 또는 조향 휠의 회전량을 표시하는 단계를 포함하는 조향 상태 표시 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    조향 보조 동력을 생성하는 모터에서 모터 축의 회전각을 측정하고 모터 위치 신호를 생성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 조향 방향 신호를 생성하는 단계는 상기 조향 각 신호 및 상기 모터 위치 신호에 기초하여 상기 조향 방향 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 조향 상태 표시 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 표시 단계는 변속기 상태를 더 표시하는 것을 특징으로 하는 조향 상태 표시 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 표시 단계는 상기 조향 방향 또는 조향 휠의 회전량을 나타내는 이미지를 표시하는 것을 특징으로 하는 조향 상태 표시 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 표시 단계는 상기 조향 방향 및 운송 수단의 전진 또는 후진에 기초한 운송 수단의 진행 방향을 나타내는 이미지를 표시하는 것을 특징으로 하는 조향 상태 표시 방법.
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