KR20130139475A

KR20130139475A - 트랙터 자율 주행 조향 시스템

Info

Publication number: KR20130139475A
Application number: KR1020120062939A
Authority: KR
Inventors: 문희창; 강영선; 김정훈; 김봉상
Original assignee: (주)언맨드솔루션
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2013-12-23

Abstract

본 발명은 트랙터의 자율 주행 조향 시스템에 관한 것으로서, 스티어링휠과 상기 스티어링휠에 결합 된 조향축으로 구성된 조향 유닛과; 상기 조향축 하부에 결합 되어 조향각을 결정하여 스티어링휠을 회전시키는 엠디피에스(MDPS)와; 상기 엠디피에스(MDPS) 하부에 결합 되어 바퀴 조립부에 조립된 조향 실린더에 유압을 공급하며, 유압 펌프의 유압에 의해 상기 조향 실린더가 상기 바퀴를 회전시키는 오비트롤과; 트랙터의 후측에 결합 되어 트랙터의 전체 시스템을 통합적으로 관리하는 제어장치부를; 포함하고 상기 엠디피에스(MDPS)는, 상기 스티어링휠의 회전을 위한 구동력을 제공하는 전동모터와; 상기 제어장치부와 캔(CAN)통신을 통해 조향각 데이터를 송수신하여 상기 전동모터의 구동을 제어하는 이씨유(ECU);를 포함한다.
본 발명에 따르면 트랙터의 자율 주행을 가능하게 하는 효과와 포텐셔미터를 장착하여 보다 정밀한 트랙터의 자율 주행 효과가 있다.

Description

트랙터 자율 주행 조향 시스템{TRACTOR STEERING SYSTEM}

본 발명은 트랙터의 자율 주행 조향 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존 트랙터에 탑재된 유압식 조향 시스템에 엠디피에스(MDPS)를 결합하여 자율 주행이 가능한 트랙터의 조향 시스템에 관한 기술이다.

조향장치는 핸들의 조향에 의해 조향축의 회전운동을 차축의 직선운동으로 바꿔 운전자가 원하는 방향으로 차량 방향을 결정하도록 도와주는 장치이다. 조향장치에는 핸들 조향력을 차축의 직선운동으로 전환하여 방향을 변경하는 일반 기계식 조향장치와 핸들의 회전운동을 유압에 의한 직선운동으로 전환하는 유압식 조향장치로 크게 구분된다.

트랙터와 같은 산업기계 경우 운전자가 조향을 할 때 적은 힘으로 쉽게 조향이 가능하도록 운전자 핸들 조향시 핸들의 회전운동을 유압에 의한 직선운동으로 전환하여 핸들 조향감을 가볍게 해주는 유압식 조향장치를 사용한다.

한편, 트랙터의 조향 시스템과 관련하여 대한민국 공개특허공보 제2006-0030286호(이하, ‘종래기술’이라 함)에는 트랙터의 유압에 의한 동력 조향장치에 대해 제시되어 있지만, 반드시 사람에 의해 운전되어야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 트랙터가 자동으로 트랙터의 방향을 바꿀 수 있는 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 트랙터의 조향 시스템은, 스티어링휠과 상기 스티어링휠에 결합 된 조향축으로 구성된 조향 유닛과; 상기 조향축 하부에 결합 되어 조향각을 결정하여 스티어링휠을 회전시키는 엠디피에스(MDPS)와; 상기 엠디피에스(MDPS) 하부에 결합 되어 바퀴 조립부에 조립된 조향 실린더에 유압을 공급하며, 유압 펌프의 유압에 의해 상기 조향 실린더가 상기 바퀴 조립부를 회전시키는 오비트롤과; 트랙터의 후측에 결합 되어 트랙터의 전체 시스템을 통합적으로 관리하는 제어장치부를; 포함하고 상기 엠디피에스(MDPS)는, 상기 스티어링휠의 회전을 위한 구동력을 제공하는 전동모터와; 상기 제어장치부와 캔(CAN)통신을 통해 조향각 데이터를 송수신하여 상기 전동모터의 구동을 제어하는 이씨유(ECU);를 포함하며, 상기 엠디피에스(MDPS)에 의해 트랙터의 조향각이 자동 제어되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 트랙터 자동 주행 조향 시스템은, 조향 실린더 중심에 설치되며, 트랙터의 실제 조향각을 검출하는 조향각 검출 센서인 포텐셔미터;를 더 포함한다.

또한, 상기 포텐셔미터는, 조향각이 도로 환경에 따라 수시로 변하는 경우 실제 조향각과 제어된 조향각과의 차이를 보상하여 상기 제어장치부에 보상값을 송신하고상기 제어장치부는 보상값을 연산하여 상기 엠디피에스(MDPS)내의 이씨유(ECU)에 전송하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 기존 트랙터의 유압식 조향 시스템에 엠디피에스(MDPS) 결합하여 트랙터의 자율 주행을 가능하게 하는 효과가 있다.

둘째, 포텐셔미터를 장착하여 보다 정밀한 트랙터의 자율 주행 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 트랙터의 조향 시스템 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 트랙터의 조향 시스템 구성을 나타낸 블록도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 트랙터의 조향 시스템 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 트랙터의 조향 시스템 구성을 나타낸 블록도이다.

본 발명에 따른 트랙터의 조향 시스템은 조향 유닛(100), 엠디피에스(200), 오비트롤(300), 포텐셔미터(400), 제어장치부(600)를 포함하여 구비되고 이에 대하여 도1 내지 도2를 참조하여 설명한다.

조향 유닛(100)은 차량의 바퀴를 좌우로 움직이는 원형의 스티어링휠(110)과 스티어링휠(110)의 회전운동을 바퀴(500)에 전달하여 차량이 선회할 수 있도록, 스티어링휠(110)의 중앙부 저면에 결합된 조향축(120)을 포함한다.

엠디피에스(200)는 조향축(120) 하부에 결합 되어, 자동차의 구동을 제어하는 전자제어 장치인 이씨유(220)에 의해 미리 정해진 프로그램의 조향 데이터정보에 따라 조향각을 결정하여 조향축(120)에 회전력 제공한다.

엠디피에스(200)는 전동모터(210)와 이씨유(220)을 포함하며, 전동모터(210)는 엠디피에스(200)의 상부에 결합되고 이씨유(220)는 엠디피에스(200)의 하부에 결합된다.

전동모터(210)는 조향축(120)의 일단에 결합되며, 이씨유(220)로부터 조향 제어신호를 받아 회전을 하며, 전동모터와 조향축(120)을 연결시켜 주는 변환기어에 의해 조향축(120)의 회전을 위한 구동력을 제공한다.

이씨유(220)는 제어장치부(600)와 트랙터 제어를 위한 정보의 통신을 주고 받으며, 필요한 정보를 저장 및 데이터화 시키는 통신 시스템인 캔(CAN)통신을 통해 조향각 데이터를 송수신하여 전동모터(210)에 조향 제어신호를 보내서 전동모터(210)의 회전량을 결정해 준다. 이때, 이씨유(220)는 배터리(700)로부터 전원 공급을 받는다.

오비트롤(300)은 엠디피에스(MDPS) 하부에 결합되고, 조향축(120)에 가해진 회전력에 따라 오비트롤 밸브의 조향 펌프에 의해 조향 실린더(310)로 보내지는 유량을 조절한다. 즉, 오비트롤 밸브의 조향 펌프에 의해 조향 실린더(310)로 보내지는 유량을 통해 조향각을 조절하여 바퀴(500)의 조향을 제어한다.

제어장치부(600)는 트랙터의 변속, 가속, 데이터저장 등 트랙터의 전체 시스템 제어를 담당하는 컨트롤러, 각 시스템에 전원공급을 담당하는 전원단자, 컨트롤러와 각 시스템 간의 통신을 연결해 주는 통신케이블 단자 및 캔(CAN)단자, 운전석에서 시스템의 모드를 변경 및 확인할 수 있는 리모트 컨트롤러의 연결 단자를 포함한다.

여기서, 리모트 컨트롤러는 트랙터의 자율주행 또는 수동주행 모드 선택하는 스위치이다. 리모트 컨트롤러는 전원스위치, 자율주행 또는 수동주행 모드 선택 스위치, 비상정지 버튼, 상태표시창을 포함한다.

또한, 리모트 컨트롤러는 트랙터 운전석에서 현재 트랙터의 주행모드 상태를 확인할 수 있도록 설치된다.

리모트 컨트롤러는 제어장치부(600)와 긴밀히 연결되며 자율주행 모드를 위한 전원을 공급할 것인지 결정할 수 있도록 한다.

또한, 제어장치부(600)는 트랙터의 후측에 결합 되고, 배터리(700)로부터 전원 공급 받아 이씨유(220)와 캔(CAN)통신을 통해 조향각 데이터를 송수신하여 전동모터(210)의 회전량을 결정한다.

포텐셔미터(400)는 조향 실린더(310) 중심에 설치되며, 트랙터의 실제 조향각을 검출하는 조향각 검출 센서이다.

즉, 포텐셔미터(400)는 감지대상물의 직선변위와 회전변위를 전기저항의 변화로 바꾸는 가변저항기를 말한다. 이때, 저항부는 정밀한 권선형 코일로 마련될 수 있지만, 이에 한정되지는 아니하며 이외에 도전성 플라스틱 등도 사용된다.

포텐셔미터(400)는 조향각이 도로 환경에 따라 수시로 변하는 경우 실제 조향각을 감지하여 제어장치부(600)에 실제 조향각을 송신한다.

제어장치부(600)는 포텐셔미터(400)로부터 받은 실제 조향각과 제어된 조향각 차이를 연산하여 상기 엠디피에스(MDPS)내의 이씨유(ECU)에 전송하여 전동모터(210)를 구동시켜 조향축(120)의 회전을 제어한다.

예를 들어, 트랙터가 비포장도로에서 주행시 실제 조향각은 30도, 제어된 조향각은 25도라면 포텐셔미터(400)로부터 측정된 실제 조향각을 제어장치부(600)로 보낸다. 제어장치부(600)는 실제 조향각과 제어된 조향각의 차이인 5도를 연산하여 캔(CAN)통신에 의해 엠디피에스(MDPS)내의 이씨유(ECU)에 전송하여 전동모터(210)를 구동시켜 최종적으로 스티어링휠(110)의 조향각을 제어한다.

결국, 포텐셔미터(400)와 제어장치부(600)의 지속적인 조향각 보상작업으로 트랙터의 자율 주행 및 조향제어의 정밀성이 증대될 수 있다.

이상 전술한 바와 같이, 본 발명은 트랙터의 자율 주행 조향 시스템에 관한 것으로서 트랙터의 자율 주행을 가능하게 하는 효과와 포텐셔미터를 장착하여 보다 정밀한 트랙터의 자율 주행 효과가 있다.

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 보호범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 조향 유닛
110: 스티어링휠
120: 조향축
200: 엠디피에스(MDPS)
210: 전동모터
220: 이씨유(ECU)
300: 오비트롤
310: 조향 실린더
400: 포텐셔미터
500: 바퀴 조립부
600: 제어장치부
700: 배터리

Claims

스티어링휠과 상기 스티어링휠에 결합 된 조향축으로 구성된 조향 유닛과;
상기 조향축 하부에 결합 되어 조향각을 결정하여 스티어링휠을 회전시키는 엠디피에스(MDPS)와;
상기 엠디피에스(MDPS) 하부에 결합 되어 바퀴 조립부에 조립된 조향 실린더에 유압을 공급하며, 유압 펌프의 유압에 의해 상기 조향 실린더가 상기 바퀴 조립부를 회전시키는 오비트롤과;
트랙터의 후측에 결합 되어 트랙터의 전체 시스템을 통합적으로 제어하는 제어장치부를; 포함하고
상기 엠디피에스(MDPS)는,
상기 스티어링휠의 회전을 위한 구동력을 제공하는 전동모터와;
상기 제어장치부와 캔(CAN)통신을 통해 조향각 데이터를 송수신하여 상기 전동모터의 구동을 제어하는 이씨유(ECU);를 포함하며, 상기 엠디피에스(MDPS)에 의해 트랙터의 조향각이 자동 제어되는 것을 특징으로 하는
트랙터 자율 주행 조향 시스템.
제1항에 있어서,
상기 트랙터 자동 주행 조향 시스템은,
조향 실린더 중심에 설치되며, 트랙터의 실제 조향각을 검출하는 조향각 검출 센서인 포텐셔미터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
트랙터 자동 주행 조향 시스템.
제2항에 있어서,
상기 포텐셔미터는,
실제 조향각을 감지하여 상기 제어장치부에 해당정보를 송신하고 상기 제어장치부는 상기 해당정보와 제어된 조향각과의 차이를 연산하여 상기 엠디피에스(MDPS)내의 이씨유(ECU)에 전송하는 것을 특징으로 하는
트랙터 자율 주행 조향 시스템.