KR20150047021A

KR20150047021A - 조향 시스템

Info

Publication number: KR20150047021A
Application number: KR1020130126729A
Authority: KR
Inventors: 김민수; 백종윤; 박진석
Original assignee: 삼성테크윈 주식회사
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2015-05-04
Also published as: WO2015060534A1; US10160486B2; KR102016550B1; US20160264174A1

Abstract

본 발명은 조향 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 측면은, 차체에 연결되도록 설치되는 고정부와, 상기 고정부의 일부가 상대운동 가능하도록 삽입되며, 바퀴가 설치되는 휠부와, 상기 휠부 및 상기 고정부 사이에 설치되어 상기 휠부의 기 설정된 초기 위치로부터 상기 휠부의 오차각을 측정하는 센서부를 포함한다.

Description

조향 시스템{Steering system}

본 발명은 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조향 시스템에 관한 것이다.

조향 시스템은 움직이는 이동물체에 설치되어 이동물체를 원하는 방향으로 전환시키는 장치이다. 예를 들면, 조향 시스템은 자동차에 설치될 수 있으며, 조향 시스템은 이동 로봇에 설치될 수 있다. 이때, 조향 시스템은 자동차 또는 이동 로봇의 방향을 전환시킴으로써 자동차 또는 이동 로봇의 방향을 전환시킬 수 있다.

상기와 같은 조향 시스템은 다양하게 형성될 수 있으며, 일반적으로 외부로부터 작동력을 입력받는 입력부와, 입력부로부터 입력된 작동력에 따라 선형 운동하는 선형운동부 및 선형운동부의 양단에 연결되며, 바퀴가 설치되어 바퀴를 회전시키는 회전부를 구비할 수 있다. 이때, 상기와 같은 조향 시스템의 입력부는 핸들로 구성될 수 있다.

상기와 같은 조향 시스템에서 자동차 또는 이동 로봇의 방향성과 관련하여서 입력부에서 입력된 값에 따라서 바퀴의 각도가 어떻게 회전하는지 확인하는 것이 상당히 중요한 문제이다. 또한, 바퀴 등이 외력에 의하여 초기위치를 벗어난 경우 등은 실측이 어려울 수 있어, 입력부에서 입력한 조향 정도와 실제 바퀴가 회전하는 양과 괴리가 발생할 수 있다.

이러한 일반적인 조향 시스템 및 조향각을 측정하는 기술은 한국공개특허 제2013-0057879호(발명의 명칭 : 조향시스템의 고장 감지장치 및 방법, 출원인 : 현대모비스 주식회사)에 구체적으로 개시되어 있다.

한국공개특허 제2013-0057879호

본 발명의 실시예들은 조향 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면은, 차체에 연결되도록 설치되는 고정부와, 상기 고정부의 일부가 상대운동 가능하도록 삽입되며, 바퀴가 설치되는 휠부와, 상기 휠부 및 상기 고정부 사이에 설치되어 상기 휠부의 기 설정된 초기 위치로부터 상기 휠부의 오차각을 측정하는 센서부를 포함하는 조향 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 상기 휠부는, 상기 고정부와 상대 운동 가능하도록 설치되는 바디부와, 상기 바디부와 결합하여 상기 고정부를 상대 운동 가능하도록 고정시키는 커버부와, 상기 바디부와 연결되며, 상기 바퀴가 설치되는 휠를 구비할 수 있다.

또한, 상기 휠부는, 상기 바디부 및 상기 커버부 중 적어도 하나에 설치되어 상기 휠부의 이동 시 상기 고정부와 선택적으로 접촉하여 상기 휠부의 회전각도를 제한하는 이동제한부를 구비할 수 있다.

또한, 상기 이동제한부는 상기 고정부 측으로 돌출되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 센서부는, 상기 고정부 또는 상기 휠부 중 하나에 설치되는 신호발생부와, 상기 고정부 또는 상기 휠부 중 다른 하나에 설치되며, 상기 신호발생부의 회전각도를 감지하는 신호수신부를 구비할 수 있다.

또한, 외부로부터 조향신호를 입력받는 입력부와, 상기 휠부에 연결되며, 조향력을 생성하여 상기 휠부를 회전시키는 조향구동부와, 상기 조향신호에 근거하여 상기 휠부의 제어조향각을 산출하고, 상기 제어조향각과 상기 센서부에서 측정한 상기 휠부의 오차각을 근거로 상기 휠부의 조향에 필요한 실제조향각을 산출하고, 상기 실제조향각에 따라서 산출된 상기 조향력을 발생시키도록 상기 조향구동부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 고정부는, 상기 차체에 연결되는 연결부와, 상기 연결부에 설치되며, 상기 휠부에 회전 가능하도록 삽입되는 지지프레임을 구비할 수 있다.

또한, 상기 지지프레임과 상기 휠부 사이에 설치되는 부쉬를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 바퀴의 실제 위치를 감지함으로써 입력부로부터 입력된 조향신호에 대응하도록 바퀴를 정확하게 조향시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 시스템을 보여주는 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 조향 시스템의 일부를 나나내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 B 부분을 확대하여 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 바디부와 지지프레임을 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 1의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 조향 시스템의 제어 흐름을 보여주는 블록도이다.
도 7은 도 1에 도시된 조향 시스템의 작동상태를 보여주는 작동도이다.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

하기에서 설명할 조향 시스템은 다양한 장치에 설치될 수 있다. 예를 들면, 조향 시스템은 자동차, 이동 로봇, 특수 목적 차량, 군사장비, 건설장비 등에 설치될 수 있다. 이때, 조향 시스템은 상기에 한정되지 않으며 이동 가능한 모든 장치에 설치될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 조향 시스템이 자동차와 같은 차량에 설치되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조향 시스템(100)을 보여주는 정면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 조향 시스템(100)의 일부를 나나내는 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 B 부분을 확대하여 보여주는 사시도이다. 도 4는 도 3에 도시된 바디부(122)와 지지프레임(112)을 보여주는 사시도이다. 도 5는 도 1의 A-A선을 따라 취한 단면도이다.

도 1 내지 도 5를 참고하면, 조향 시스템(100)은 차체(C)에 연결되도록 설치되는 고정부(110)를 포함할 수 있다. 조향 시스템(100)은 고정부(110)의 일부가 상대운동 가능하도록 설치되며, 바퀴(W)가 설치되는 휠부(120)를 포함할 수 있다.

또한, 조향 시스템(100)은 휠부(120) 및 고정부(110) 사이에 설치되어 휠부(120)의 기 설정된 초기 위치로부터 휠부(120)의 오차각을 측정하는 센서부(130)를 포함할 수 있다. 조향 시스템(100)은 외부로부터 조향신호를 입력받는 입력부(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 입력부는 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 입력부는 핸들 또는 버튼, 패달, 휴대폰과 같은 휴대용 단말기 등을 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 상기 입력부가 핸들을 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

조향 시스템(100)은 휠부(120)에 연결되며, 조향력을 생성하여 휠부(120)를 회전시키는 조향구동부(140)를 포함할 수 있다. 또한, 조향 시스템(100)은 휠부(120)와 연결되며, 휠부(120)에 구동력을 전달하는 구동부(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 조향구동부(140)는 차량을 조향시킬 수 있으며, 상기 구동부는 차량을 전진시키거나 후진시킬 수 있다.

상기와 같은 조향구동부(140)는 상기 입력부를 통하여 입력된 조향신호에 따라서 조향력을 발생시키는 조향력생성부(142)와, 조향력생성부(142)와 휠부(120)를 연결하는 조향로드(141)를 포함할 수 있다. 이때, 조향력생성부(142)는 다양하게 형성될 수 있으며, 예를 들어 조향력생성부(142)는 모터 또는 실린더를 구비할 수 있다. 또한, 조향로드(141)는 휠부(120)와 조향력생성부(142)에 회전 가능하도록 설치될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 조향력생성부(142)가 실린더를 포함하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

상기 구동부는 구동력을 생성하는 구동력생성부(미도시)와, 상기 구동력생성부 및 휠부(120)와 연결되어 구동력을 전달하는 구동력전달부(152)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 구동력생성부는 일반적인 엔진을 포함할 수 있다. 또한, 구동력전달부(152)는 상기 구동력생성부와 연결되어 상기 구동력생성부의 구동부를 전달하는 회전로드(152a)와, 회전로드(152a)와 연결되어 회전로드(152a)의 회전을 휠부(120)로 전달하고, 휠부(120)에 회전 가능하도록 연결되는 전달로드(152b)를 구비할 수 있다. 이때, 전달로드(152b)는 휠부(120)의 운동 시 휠부(120) 또는 회전로드(152a)와의 연결이 단절되는 것을 방지할 수 있다. 상기와 같은 상기 구동부는 일반적인 차량의 구동부와 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 조향 시스템(100)은 상기 입력부로부터 입력되는 조향신호에 근거하여 휠부(120)의 조향각을 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 상기 제어부는 휠부(120)의 위치, 상기 조향신호에 대응하는 제어조향각, 상기 제어조향각으로 휠부(120)를 회전시키기 위하여 필요한 실제조향각을 산출하여 실제조향각에 대응되도록 조향구동부(140)를 제어할 수 있다.

한편, 상기와 같은 고정부(110)는 차체(C)에 연결되는 연결부(111)를 포함할 수 있다. 이때, 연결부(111)는 차체(C) 및 후술할 지지프레임(112)에 회전 가능하도록 연결될 수 있다. 특히 연결부(111)는 차량의 운행 시 바퀴(W)가 상하로 이동 가능하도록 휠부(120)를 차체(C)에 연결할 수 있다.

상기와 같은 연결부(111)에는 바퀴(W)를 통하여 휠부(120)로 전달되는 충격을 흡수하는 서스펜션(160)이 설치될 수 있다. 이때, 서스펜션(160)은 일반적인 로봇 장치 또는 자동차 등에서 바퀴(W)의 충격을 흡수하는 모든 형태의 구조물을 포함할 수 있다.

고정부(110)는 연결부(111)에 설치되며, 휠부(120)에 회전 가능하도록 삽입되는 지지프레임(112)을 포함할 수 있다. 이때, 지지프레임(112)은 후술할 바디부(122)와 커버부(123) 사이에 회전 가능하도록 배치될 수 있다. 상기와 같은 지지프레임(112)은 회전 중심 부분이 둥근 기둥 형태일 수 있다. 또한, 지지프레임(112)은 중앙 부분으로부터 바디부(122) 및 커버부(123)의 외측으로 돌출되어 형성됨으로써 바 형태로 형성될 수 있다.

한편, 휠부(120)는 바퀴(W)가 설치되는 휠(121)을 포함할 수 있다. 이때, 휠(121)은 후술할 바디부(122)와 연결되는 너클(121a), 전달로드(152b)에 연결되며 너클(121a)에 회전 가능하도록 삽입되어 설치되는 인너허브(121b), 너클(121a)에 고정되도록 설치되는 아웃허브(121c) 및 아웃허브(121c)의 외측에 배치되며, 바퀴(W)가 설치되고, 인너허브(121b)의 샤프트의 끝단에 고정되도록 설치되는 허브캡(121d)을 구비할 수 있다. 이때, 인너허브(121b)의 샤프트와 너클(121a) 사이에는 베이렁이 설치될 수 있다. 또한, 허브캡(121d)은 디스크 형태로 형성될 수 있으며, 허브캡(121d)에는 접촉하거나 유압식 등을 이용하여 휠(121)의 회전을 정지시키거나 감속시키는 브레이크 유닛(미도시)이 설치될 수 있다.

휠부(120)는 고정부(110)가 상대 운동 가능하도록 설치되는 바디부(122)를 포함할 수 있다. 이때, 바디부(122)는 휠(121)과 연결되도록 설치될 수 있다. 또한, 바디부(122)에는 지지프레임(112)이 회전 가능하도록 설치될 수 있다.

휠부(120)는 바디부(122)와 결합하여 지지프레임(112)을 결속시키는 커버부(123)를 포함할 수 있다. 이때, 바디부(122)의 일부와 커버부(123) 사이는 일정 정도 이격되어 휠부(120)의 회전 시 바디부(122) 및 커버부(123)가 지지프레임(112)에 걸리는 것을 방지할 수 있다.

휠부(120)는 바디부(122) 또는 커버부(123) 중 적어도 하나에 설치되어 휠부(120)의 이동 시 고정부(110)와 선택적으로 접촉하여 휠부(120)의 회전각도를 제한하는 이동제한부(124)를 구비할 수 있다. 이때, 이동제한부(124)는 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 이동제한부(124)는 바디부(122)와 커버부(123) 사이에 설치되는 바 형태일 수 있다. 또한, 다른 실시예로써 이동제한부(124)는 바디부(122) 또는 커버부(123) 중 하나로부터 바디부(122) 또는 커버부(123) 중 다른 하나로 돌출되도록 형성될 수 있다. 또 다른 실시예로써 이동제한부(124)는 바디부(122) 및 커버부(123)로부터 각각 돌출되어 형성되어 서로 맞닿도록 형성되는 것도 가능하다. 이때, 이동제한부(124)는 상기에 한정되지 않으며, 휠부(120)의 이동 시 휠부(120)의 회전각도를 제한하는 모든 장치 및 구조를 포함할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 이동제한부(124)가 바디부(122)와 일체로 형성되어 바디부(122)로부터 커버부(123)로 돌출되도록 형성되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

상기와 같은 이동제한부(124)는 커버부(123)의 일면과 접촉할 수 있으며, 커버부(123)를 관통하도록 설치되는 볼트 등과 같은 결합부재를 통하여 커버부(123)를 고정시킬 수 있다.

또한, 이동제한부(124)는 휠부(120)의 회전 시 휠부(120)가 일정 각도 범위에서 회전하도록 휠부(120)의 오차각을 제한할 수 있다. 구체적으로 이동제한부(124)는 바디부(122)에 서로 대향하도록 복수개 구비될 수 있다. 예를 들면, 이동제한부(124)는 제 1 이동제한부(124a)와, 제 1 이동제한부(124a)와 대향하도록 바디부(122)에 형성되는 제 2 이동제한부(124b)를 구비할 수 있다.

이때, 제 1 이동제한부(124a)와 제 2 이동제한부(124b)는 서로 동일 또는 유사하게 형성될 수 있으므로 이하에서는 설명의 편의를 위하여 제 1 이동제한부(124a)를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

상기와 같은 제 1 이동제한부(124a)는 지지프레임(112)과 접촉하는 면이 곡면으로 형성될 수 있다. 이때, 지지프레임(112)과 선택적으로 접촉하는 제 1 이동제한부(124a)의 면은 가운데 부분이 인입되도록 형성되며, 전체적으로 갈매기 형상으로 형성될 수 있다.

상기와 같이 형성되는 제 1 이동제한부(124a)와 제 2 이동제한부(124b)는 중앙 부분의 제 1 이동제한부(124a)와 제 2 이동제한부(124b) 사이의 갭(Gap)이 외곽부분의 제 1 이동제한부(124a)와 제 2 이동제한부(124b)의 사이의 갭보다 크게 형성될 수 있다. 이때, 제 1 이동제한부(124a)와 제 2 이동제한부(124b) 사이의 거리는 중앙부분으로부터 바디부(122)의 외면부분으로 올수록 커질 수 있다. 따라서 휠부(120)와 지지프레임(112)이 서로 상대 운동하는 경우 휠부(120)의 회전각도를 일정 범위에서 제한할 수 있다.

한편, 지지프레임(112)과 휠부(120) 사이에는 부쉬(170)가 설치될 수 있다. 특히 부쉬(170)는 지지프레임(112)과 바디부(122) 사이 및 지지프레임(112)과 커버부(123) 사이 중 적어도 하나에 설치될 수 있다. 이때, 부쉬(170)는 지지프레임(112)과 휠부(120)의 상대 운동 시 지지프레임(112)이 바디부(122) 및 커버부(123) 중 적어도 하나와 접촉하여 지지프레임(112)이 마모되는 것을 방지하며, 지지프레임(112)과 바디부(122) 및 커버부(123) 중 적어도 하나 사이의 마찰력을 저감시킬 수 있다.

센서부(130)는 고정부(110) 또는 휠부(120) 중 적어도 하나에 설치되는 신호발생부(131)를 포함할 수 있다. 또한, 센서부(130)는 고정부(110) 또는 휠부(120) 중 다른 하나에 설치되며, 신호발생부(131)의 회전각도를 감지하는 신호수신부(132)를 포함할 수 있다.

이때, 신호발생부(131)와 신호수신부(132)는 고정부(110)와 휠부(120)와 같이 서로 상대 운동할 수 있다. 예를 들면, 신호발생부(131)가 정지한 경우, 신호수신부(132)는 회전할 수 있으며, 신호발생부(131)가 회전하는 경우, 신호수신부(132)는 정지할 수도 있다.

또한, 신호발생부(131)와 신호수신부(132)는 고정부(110)와 휠부(120)의 다양한 위치에 고정될 수 있다. 예를 들면, 신호발생부(131)는 회전하는 바디부(122) 또는 커버부(123)에 설치될 수 있으며, 신호수신부(132)는 지지프레임(112) 또는 연결부(111)에 설치될 수 있다. 물론 신호발생부(131)와 신호수신부(132)는 상기에 한정되지 않으며 서로 반대로 설치되는 것도 가능하다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 신호수신부(132)는 커버부(123)에 설치되며, 신호발생부(131)는 지지프레임(112)에 설치되는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

신호수신부(132)는 커버부(123)에 볼트 등의 결합부재를 통하여 고정되도록 설치될 수 있다. 또한, 신호발생부(131)는 지지프레임(112)에 볼트 등의 결합부재를 통하여 고정되도록 설치될 수 있다. 이때, 신호수신부(132)에는 볼트 등의 결합부재가 삽입되도록 결합부(미도시)가 형성될 수 있다. 볼트 등의 결합부재의 위치를 적절하게 조절 가능하도록 상기 결합부의 내부에는 장공이 형성될 수 있다. 또한, 신호발생부(131)는 지지프레임(112)에 고정되도록 볼트 등의 결합부재가 삽입되는 삽입홀이 형성될 수 있다.

상기와 같은 신호발생부(131)와 신호수신부(132)는 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들면, 신호발생부(131)는 자기력을 생성하여 외부로 방출하고 신호수신부(132)는 자기력을 감지할 수 있다. 또한, 다른 실시예로써 신호발생부(131)는 스위치 형태로 형성되며, 신호수신부(132)는 신호발생부(131)의 회전 시 스위치의 동작 여부를 판별하여 회전각도를 감지할 수 있다. 뿐만 아니라 또 다른 실시예로써 신호발생부(131)는 빛을 외부로 방출할 수 있으며, 신호수신부(132)는 신호발생부(131)에서 방출된 빛을 감지하여 회전 각도를 감지할 수 있다. 이때, 신호발생부(131)와 신호수신부(132)는 상기에 한정되는 것은 아니며 신호발생부(131)와 신호수신부(132)의 상대 운동에 따라서 초기 위치에 대해서 신호발생부(131) 또는 신호수신부(132) 중 하나의 회전 각도를 측정하는 모든 장치 및 모든 구조를 포함할 수 있다.

상기와 같은 신호수신부(132)는 감지된 신호발생부(131)의 회전 각도를 외부로 송출하기 위하여 케이블(L)을 통하여 상기 제어부와 연결될 수 있다. 이때, 신호수신부(132)는 상기와 같이 케이블(L)을 통하여 직접 연결되는 것도 가능하고, 별도의 송수신 모듈(미도시)을 통하여 무선으로 연결되는 것도 가능하다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 신호수신부(132)는 상기 제어부와 케이블(L)을 통하여 연결되는 것을 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

도 6은 도 1에 도시된 조향 시스템(100)의 제어 흐름을 보여주는 블록도이다. 도 7은 도 1에 도시된 조향 시스템(100)의 작동상태를 보여주는 작동도이다. 이하에서는 상기와 동일한 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 6 및 도 7을 참고하면, 차량이 운행을 시작하거나 운행하는 동안 등의 경우 제어부(190)는 조향력생성부(142) 및 구동력생성부(151) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.

이때, 조향 시스템(100)은 차량의 운행 시 입력부(180)를 통하여 입력된 값에 근거하여 조향될 수 있다. 이때, 조향 시스템(100)은 입력부(180) 이외에도 정해진 경로를 따라 이동하는 경우에도 작동할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 입력부(180)를 통하여 조향 시스템(100)이 작동하는 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

상기와 같이 입력부(180)를 통하여 조향신호가 입력되면, 조향신호는 제어부(190)로 전송될 수 있다. 제어부(190)는 상기 조향신호를 전송받아 상기 조향신호에 대응하는 휠부(120)의 제어조향각(θ2)을 산출할 수 있다. 이때, 상기 제어조향각(θ2)은 차량의 진행방향 또는 차량의 전륜의 중심과 후륜의 중심을 잇는 직선에 대해서 휠부(120)가 틀어져야할 각도일 수 있다. 또한, 상기 제어조향각(θ2)은 지지프레임(112)의 수직한 직선에 대하여 허브캡(121d)의 표면에서 수직한 직선이 틀어져야할 각도일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 상기 제어조향각(θ2)은 지지프레임(112)의 수직한 직선에 대하여 허브캡(121d)의 표면에서 수직한 직선이 형성하는 각도인 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

상기 제어조향각은 별도의 수식을 통하여 계산되거나 상기 조향신호에 대응되도록 테이블화된 상태로 제어부(190)에 저장될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 상기 조향신호와 상기 제어조향각은 테이블 형태로 제어부(190)에 저장된 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

상기와 같이 상기 조향신호에 대응하는 상기 제어조향각을 산출하는 동안, 센서부(130)에서는 휠부(120)의 오차각(θ1)을 감지하여 제어부(190)로 전송할 수 있다. 이때, 휠부(120)의 오차각(θ1)은 상기에서 설명한 바와 같이 차량의 진행방향 또는 차량의 전륜의 중심과 후륜의 중심을 잇는 직선에 대해서 휠부(120)가 틀어진 각도일 수 있다. 또한, 휠부(120)의 오차각(θ1)은 상기에서 설명한 바와 같이 지지프레임(112)의 수직한 직선에 대하여 허브캡(121d)의 표면에서 수직한 직선이 현재 형성하는 각도일 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 휠부(120)의 오차각(θ1)은 지지프레임(112)의 수직한 직선에 대하여 허브캡(121d)의 표면에서 수직한 직선이 현재 형성하는 각도인 경우를 중심으로 상세히 설명하기로 한다.

제어부(190)는 상기 제어조향각(θ2)의 산출 및 오차각(θ1)을 통하여 실제조향각(θ3)을 산출할 수 있다. 이때, 실제조향각(θ3)은 상기 제어조향각(θ2) 또는 오차각(θ1)의 산출과 판단과 동일할 수 있다.

상기와 같은 제어조향각(θ2), 오차각(θ1) 및 실제조향각(θ3)은 크기 뿐만 아니라 방향성을 가질 수 있다. 이때, 제어조향각(θ2), 오차각(θ1) 및 실제조향각(θ3)은 지지프레임(112)의 수직한 직선을 중심으로 일방향으로 회전하는 값을 양(+)의 값으로 하고, 상기와 반대 방향으로 회전하는 값을 음(-)의 값으로 할 수 있다.

예를 들면, 제어조향각(θ2), 오차각(θ1) 및 실제조향각(θ3)은 지지프레임(112)의 수직한 직선을 중심으로 시계방향으로 휠부(120)가 틀어져 있는 경우 양의 값이고, 반시계방향으로 휠부(120)가 틀어져 있는 경우 음의 값일 수 있다.

한편, 제어부(190)가 실제조향각(θ3)을 산출하는 방법은 제어조향각(θ2)에 오차각(θ1)를 보조하여 산출할 수 있다. 예를 들면, 제어부(190)는 제어조향각(θ2)과 오차각(θ1)의 차를 구하여 실제조향각(θ3)으로 산출할 수 있다.

구체적으로 차량의 경우 일반적으로 오차각(θ1)은 0도로 세팅되어 사용자에게 전달될 수 있다. 이때, 차량을 사용함으로 인하여 차량의 상태, 지면의 상태 등의 여러 가지 요인으로 인하여 그림 7의 (a) 및 (b)에서 보는 바와 같이 오차각(θ1)이 0도가 아닌 경우일 수 있다.

이때, 상기와 같은 경우 휠부(120)는 회전하게 되고, 초기 위치인 오차각(θ1)이 0도인 경우로부터 일정 각도를 형성할 수 있다. 상기와 같이 휠부(120)가 회전하는 경우 커버부(123)에 고정된 신호수신부(132)는 회전할 수 있다. 반면, 지지프레임(112)에 고정되는 신호발생부(131)는 정지한 상태이므로 신호발생부(131)의 초기 위치가 변함으로써 오차각(θ1)이 측정될 수 있다. 특히 그림 7의 (a)의 경우와 같이 오차각(θ1)이 형성되는 경우 오차각(θ1)은 음의 값을 가질 수 있다.

사용자가 입력부(180)를 사용하여 제어조향각(θ2)을 양의 값을 갖도록 상기 조향신호를 입력하면, 제어부(190)는 오차각(θ1)과 제어조향각(θ2)을 통하여 실제조향각(θ3)을 산출할 수 있다. 이때, 실제조향각(θ3)은 상기 제어조향각(θ2)보다 커질 수 있다.

예를 들면, 오차각(θ1)이 -5도이고 제어조향각(θ2)이 10도인 경우 실제조향각(θ3)은 오차각(θ1)과 제어조향각(θ2)의 차인 15도일 수 있다. 이때, 제어부(190)는 조향력생성부(142)에 10도의 제어조향각(θ2)을 형성하는 조향력보다 큰 15도의 실제조향각(θ3)을 형성하는 조향력을 제공하도록 조향력생성부(142)를 제어할 수 있다.

따라서 조향 시스템(100)은 입력부(180)로부터 입력된 제어조향각(θ2)을 정확하게 차량에 제공함으로써 차량이 원하는 궤도 또는 경로를 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라 조향 시스템(100)은 외력 등에 의하여 휠부(120)의 위치가 어긋난 경우에도 초기 상태와 동등한 조향력을 제공할 수 있다.

한편, 상기와 같은 조향 시스템(100)은 상기와 같이 차량의 조향을 수행하는 동안 과도하게 조향되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로 조향력생성부(142)가 파손되거나 외부 구조의 변경 등으로 인하여 휠부(120)의 회전각도가 과도해지는 경우 지지프레임(112)은 제 1 이동제한부(124a) 및 제 2 이동제한부(124b)에 걸림으로써 휠부(120)의 회전을 방지할 수 있다.

특히 휠부(120)의 회전각도가 제 1 각도 이상 제 2 각도 이하인 경우는 지지프레임(112)은 제 1 이동제한부(124a) 및 제 2 이동제한부(124b) 내에서 바디부(122)와 상대운동할 수 있다. 반면, 휠부(120)의 회전각도가 상기 제 1 각도 미만이 되거나 상기 제 2 각도 이상으로 움직이려는 경우 지지프레임(112)은 제 1 이동제한부(124a) 및 제 2 이동제한부(124b) 중 적어도 하나와 접촉하여 휠부(120)의 회전을 방지할 수 있다.

따라서 조향 시스템(100)은 과도하게 조향이 발생하는 것을 방지함으로써 과도한 조향으로 인하여 사용자가 차량 등으로부터 이탈되거나 차량 등이 전복되는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라 조향 시스템(100)은 차량 등의 자세를 안정화시킬 수 있어 사용자의 안전성 및 편의성을 확보할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

100: 조향 시스템
110: 고정부
111: 연결부
112: 지지프레임
120: 휠부
121a: 너클
121: 휠
122: 바디부
123: 커버부
124: 이동제한부
130: 센서부
131: 신호발생부
132: 신호수신부
140: 조향구동부
151: 구동력생성부
152: 구동력전달부
160: 서스펜션
170: 부쉬
180: 입력부
190: 제어부

Claims

차체에 연결되도록 설치되는 고정부;
상기 고정부의 일부가 상대운동 가능하도록 삽입되며, 바퀴가 설치되는 휠부; 및
상기 휠부 및 상기 고정부 사이에 설치되어 상기 휠부의 기 설정된 초기 위치로부터 상기 휠부의 오차각을 측정하는 센서부;를 포함하는 조향 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 휠부는,
상기 고정부와 상대 운동 가능하도록 설치되는 바디부;
상기 바디부와 결합하여 상기 고정부를 상대 운동 가능하도록 고정시키는 커버부; 및
상기 바디부와 연결되며, 상기 바퀴가 설치되는 휠;를 구비하는 조향 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 휠부는,
상기 바디부 및 상기 커버부 중 적어도 하나에 설치되어 상기 휠부의 이동 시 상기 고정부와 선택적으로 접촉하여 상기 휠부의 회전각도를 제한하는 이동제한부;를 구비하는 조향 시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 이동제한부는 상기 고정부 측으로 돌출되도록 형성되는 조향 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 센서부는,
상기 고정부 또는 상기 휠부 중 하나에 설치되는 신호발생부;
상기 고정부 또는 상기 휠부 중 다른 하나에 설치되며, 상기 신호발생부의 회전각도를 감지하는 신호수신부;를 구비하는 조향 시스템.
제 1 항에 있어서,
외부로부터 조향신호를 입력받는 입력부; 및
상기 휠부에 연결되며, 조향력을 생성하여 상기 휠부를 회전시키는 조향구동부; 및
상기 조향신호에 근거하여 상기 휠부의 제어조향각을 산출하고, 상기 제어조향각과 상기 센서부에서 측정한 상기 휠부의 오차각을 근거로 상기 휠부의 조향에 필요한 실제조향각을 산출하고, 상기 실제조향각에 따라서 산출된 상기 조향력을 발생시키도록 상기 조향구동부를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 조향 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 고정부는,
상기 차체에 연결되는 연결부; 및
상기 연결부에 설치되며, 상기 휠부에 회전 가능하도록 삽입되는 지지프레임;을 구비하는 조향 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 지지프레임과 상기 휠부 사이에 설치되는 부쉬;를 더 포함하는 조향 시스템.