KR20150102317A

KR20150102317A - 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치

Info

Publication number: KR20150102317A
Application number: KR1020140024048A
Authority: KR
Inventors: 양순용; 정찬세; 김현철; 이영현
Original assignee: 울산대학교 산학협력단
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2015-09-07
Also published as: KR101579672B1

Abstract

본 발명은, 무인자동차의 스티어링 컬럼에 연결 결합되며, 구동력을 발생시키는 조향모터, 조향모터에서 발생된 구동력을 스티어링 컬럼으로 전달하여, 스티어링 컬럼을 회전되게 하는 조향링크부, 실린더로드 외측 단부가 무인자동차의 브레이크 페달 상부에 배치되도록 조향모터의 일측에 연결 결합되며, 실린더로드의 이동방향에 따라 브레이크페달을 선택적으로 누르게 되는 브레이킹 실린더, 무인자동차의 주행중 긴급상황이 발생한 경우, 브레이킹 실린더가 작동하도록 제어하는 긴급브레이킹제어부, 브레이크 페달에 인접 배치되도록 설치되며, 무인자동차의 긴급상황 이외의 주행시 브레이크 페달의 작동을 제어하는 주행브레이킹부를 포함하는 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치를 제공한다.
이와 같은, 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치는, 무인자동차의 스티어링 컬럼에 조향모터를 연결 설치된 상태로 조향모터에서 발생된 회전 구동력은 조향링크부를 통해 전달되면서 스티어링 컬럼을 회전시키면서 무인자동차의 조향을 가능하게 함과 더불어, 브레이킹 실린더는 조향모터에 연결 설치된 상태로 브레이킹 제어부에 의해 긴급상황시 작동되면서 무인자동차의 긴급 브레이킹 작동을 가능하게 한다.

Description

무인자동차용 조향 및 브레이킹장치{The integrated device of steering and emergency braking for unmanned vehicle}

본 발명은 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무인자동차의 조향과 더불어 긴급상황시 브레이크를 작동시키는 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치에 관한 것이다.

일반적으로, 무인자동차의 조향은 유압식 조향의 경우 일반적으로 외부에 조향모터를 별도로 장착하여 조향을 제어하게 된다. 근래에는 전동식 조향장치(MDPS)와 같은 기술이 적용되어 유압식 조향이 아닌 전자식 조향시스템이 적용되면서 전동식 조향장치와 같은 기술을 이용하여 조향을 하기도 하지만 초기 연구를 위해 제어의 용이성 때문에 외부 모터를 장착하여 사용되는 경우가 많다.

이러한, 무인자동차의 경우 컴퓨터에 의해 제어가 되므로 외부의 외란이나 프로그램의 발산 등으로 인한 차량의 급가속 및 오작동에 대하여 제어할 수 있는 별도의 장치가 있어야 하며 대부분 브레이크에 모터를 장착하여 사용하게 된다. 그러나, 종래의 이러한 장치들은 브레이크 답력이 높지 않고 시스템의 구조가 복잡하여 긴급 브레이킹 장치 자체의 오작동이 발생되는 문제점이 있다.

이러한, 자동차의 무인운전시스템은 국내공개특허공보 제10-2013-0085235호(2013.07.29)에 제시된다.

본 발명은, 스티어링 컬럼에 조향을 위한 장치를 장착함과 동시에 긴급상황시 바로 브레이크를 작동되게 하는 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 무인자동차의 스티어링 컬럼에 연결 결합되며, 구동력을 발생시키는 조향모터, 상기 조향모터에서 발생된 구동력을 상기 스티어링 컬럼으로 전달하여, 상기 스티어링 컬럼을 회전되게 하는 조향링크부, 실린더로드 외측 단부가 상기 무인자동차의 브레이크 페달 상부에 배치되도록 상기 조향모터의 일측에 연결 결합되며, 상기 실린더로드의 이동방향에 따라 상기 브레이크페달을 선택적으로 누르게 되는 브레이킹 실린더, 상기 무인자동차의 주행중 긴급상황이 발생한 경우, 상기 브레이킹 실린더가 작동하도록 제어하는 긴급브레이킹제어부, 상기 브레이크 페달에 인접 배치되도록 설치되며, 상기 무인자동차의 긴급상황 이외의 주행시 상기 브레이크 페달의 작동을 제어하는 주행브레이킹부를 포함하는 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치를 제공한다.

또한, 상기 조향링크부는, 상기 스티어링 컬럼에 결합 설치되는 조향스프라켓과, 상기 조향모터의 회전축에 결합 설치되는 모터스프라켓 및, 상기 조향스프라켓과 상기 모터스프라켓을 연결하여, 상기 조향모터의 회전축에서 발생된 회전구동력을 상기 스티어링 컬럼으로 전달하여 회전되게 하는 조향벨트를 포함할 수 있다.

또한, 상기 브레이킹 실린더는, 에어실린더 일 수 있다.

또한, 상기 브레이킹제어부는, 상기 브레이킹 실린더와 연결되는 실린더제어부와, 상기 실린더제어부와 연결되어, 상기 브레이킹 실린더가 작동 또는 작동정지되게 하는 온/오프 버튼이 마련된 제어버튼을 포함할 수 있다.

또한, 상기 주행브레이킹부는, 상기 브레이크 페달에 인접하게 설치되는 브레이킹모터와, 상기 브레이킹모터로부터 회전 구동력을 전달받도록 상기 브레이킹모터와 연결되며, 상기 브레이킹모터의 회전방향에 따라 상기 브레이크페달을 선택적으로 누르게 되는 브레이킹링크부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 브레이킹링크부는, 상기 브레이킹모터의 회전축에 연결 결합되는 모터로드와, 상기 브레이크 페달의 로드 부분을 가로지르도록 배치된 상태로 길이방향 단부는 상기 모터로드와 연결되어, 상기 브레이킹모터의 작동에 따라 회전하면서 상기 브레이크 페달을 눌러주는 푸시로드를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치는, 무인자동차의 스티어링 컬럼에 조향모터를 연결 설치된 상태로 조향모터에서 발생된 회전 구동력은 조향링크부를 통해 전달되면서 스티어링 컬럼을 회전시키면서 무인자동차의 조향을 가능하게 함과 더불어, 브레이킹 실린더는 조향모터에 연결 설치된 상태로 브레이킹 제어부에 의해 긴급상황시 작동되면서 무인자동차의 긴급 브레이킹 작동을 가능하게 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치의 설치상태도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 주행브레이킹부의 확대 평면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치의 설치상태도이다. 도 1을 참조하면, 상기 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치는, 조향모터(100), 조향링크부(200), 브레이킹 실린더(300), 브레이킹 제어부(400), 주행 브레이킹부(500)를 구비하고 있다.

상기 조향모터(100)는 무인자동차(도면미도시)의 스티어링 컬럼(10)을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전되게 하면서 조향이 가능하도록 구동력을 발생시킨다. 이러한, 상기 조향모터(100)는 브라켓(110)으로 상기 스티어링 컬럼(10)에 연결 상태로 고정 결합된다. 이때, 상기 조향모터(100)의 회전축(101)은 상기 스티어링 컬럼(10)의 축방향에 수평하게 배치되도록 설치됨으로서, 이후 조향링크부(200)에 의한 구동력 전달이 안정적으로 이루어질 수 있게 된다. 여기서, 상기 조향모터(100)에는 회전축(101)의 회전을 제어할 수 있도록 하는 인버터(Inverter)가 설치될 수도 있음은 물론이다. 이러한, 상기 조향모터(100)는 상기 무인자동차의 전원공급장치와 연결되어, 전원을 공급받으면서 작동하는 것이 바람직하나 이에 한정하지 않고 이후 설명될 브레이킹 실린더(300)의 유압을 공급받아 작동할 수 있음은 물론이다.

상기 조향링크부(200)는 상기 조향모터(100)에서 발생된 회전 구동력을 상기 스티어링 컬럼(10)으로 전달하게 된다. 즉, 상기 조향링크부(200)는 상기 조향모터(100)의 회전축(101) 회전을 상기 스티어링 컬럼(10)으로 전달하면서, 상기 스티어링 컬럼(10)을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하면서 상기 무인자동차의 조향을 가능하게 한다. 이러한, 상기 조향링크부(200)는 조향스프라켓(210), 모터스프라켓(220), 조향벨트(230)를 포함한다.

상기 조향스프라켓(210)은 상기 스티어링 컬럼(10) 외측에 삽입상태로 고정 결합된다. 이러한, 상기 조향스프라켓(210)은 조향벨트(230)로부터 모터스프라켓(220)의 회전력을 전달받아, 상기 스티어링 컬럼(10)을 축회전되게 한다.

상기 모터스프라켓(220)은 상기 조향모터(100)의 회전축(101) 외측에 삽입상태로 고정 결합된다. 이러한, 상기 조향스프라켓(210)은 상기 조향모터(100)의 회전축(101)에 대응되게 회전하면서 상기 조향모터(100)의 회전력을 전달받아, 조향벨트(230)로 전달되게 한다.

상기 조향벨트(230)는 상기 조향스프라켓(210)과 상기 모터스프라켓(220)을 연결하여, 상기 모터스프라켓(220)의 회전 구동력을 상기 조향스프라켓(210)으로 전달되게 한다. 즉, 상기 조향벨트(230)는 상기 조향모터(100)의 회전축(101)에서 발생된 회전구동력에 대응되게 회전하는 모터스프라켓(220)으로부터 회전력을 전달받아, 상기 조향스프라켓(210)으로 전달함으로서, 결과적으로 상기 조향스프라켓(210)의 회전에 대응되게 상기 스티어링 컬럼(10)을 회전되게 한다.

상기 브레이킹 실린더(300)는 실린더로드(301)의 이동방향에 따라 상기 무인장동차의 브레이크페달(20)을 선택적으로 눌러 브레이크를 작동되게 한다. 즉, 상기 브레이킹 실린더(300)는 이후 설명될 브레이킹 제어부(400)의 조작에 의해 작동되면서 실린더로드(301)가 이동하면서 상기 브레이크페달(20)을 눌러줌으로서, 브레이크가 작동되게 한다. 이러한, 상기 브레이킹 실린더(300)는 상기 조향모터(100)의 일측에 브라켓(310)으로 연결상태로 고정 결합된다. 이때, 상기 브레이킹 실린더(300)의 실린더로드(301)는 상기 브레이크페달(20) 상방에 인접하도록 배치되어, 상기 브레킹 실린더(300)의 동작시, 상기 실린더로드(301) 단부가 상기 브레이크페달(20)과 맞닿은 상태로 상기 브레이크페달(20)를 가압하며 눌러주게 된다. 여기서, 상기 브레이킹 실린더(300)는 유압에 의해 동작하는 유압실린더로서, 보다 바람직하게는 공압을 이용한 공압실린더를 사용함으로서 구조를 간단하게 할 수 있음과 더불어 최대 답력으로 최소 시간안에 상기 브레이크페달(20)을 동작되게 할 수 있다. 이때, 상기 무인자동차에는 상기 브레이킹 실린더(300)의 작동을 위한 유압을 공급하도록 펌프가 마련된 유압탱크(도면미도시)가 구비됨은 물론이다.

상기 브레이킹 제어부(400)는 상기 브레이킹 실린더(300)의 작동을 제어한다. 즉, 상기 브레이킹 제어부(400)는 상기 무인자동차의 주행시 긴급상황이 발생할 경우에 상기 브레이킹 실린더(300)를 작동시켜, 상기 무인자동차의 브레이크페달(20)을 동작되게 하면서 브레이킹 작동이 이루어지게 한다. 이러한, 상기 브레이킹 제어부(400)는 상기 브레이킹 실린더(300)를 작동하도록 제어할 수 있게 실린더제어부(410), 제어버튼(420)으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 실린더제어부(410)는 상기 제어버튼(420)과 상기 브레이킹 실린더(300) 사이에 배치된 상태로 상기 제어버튼(420)과 상기 브레이킹 실린더(300)과 연결된다. 이러한, 상기 실린더제어부(410)는 제어버튼(420)의 온(On) 또는 오프(Off) 버튼 작동여부에 따라 상기 브레이킹 실린더(300)를 작동 또는 작동정지되게 한다. 보다 바람직하게 상기 실린더제어부(410)는 상기 브레이킹 실린더(300)에 유압을 공급하는 펌프와 연결되어, 상기 펌프에 의한 상기 브레이킹 실린더(300)의 작동상태를 제어한다. 상기 제어버튼(420)은 상기 실린더제어부(410)와 연결되는데, 상기 제어버튼(420)에는 온(On) 또는 오프(Off) 버튼이 마련되어, 온 또는 오프 동작에 따라 상기 실린더제어부(410)를 통한 상기 브레이킹 실린더(300)의 작동이 제어된다. 즉, 상기 무인자동차의 주행 중 긴급상황 발생에 따른 상기 제어버튼(420)을 온(On)상태가 되도록 누를 경우 상기 브레이킹 실린더(300)로 유압이 공급되면서 실린더로드(301) 단부는 하방으로 이동하면서 상기 브레이크페달(20)을 가압하며 브레이킹 작동이 바로 이루어지게 한다. 이후, 상기 제어버튼(420)을 오프(Off)상태가 되도록 누를 경우 상기 브레이킹 실린더(300)의 실린더로드(301) 단부는 상방으로 이동하면서 상기 브레이크페달(20)을 가압상태에서 해제되게 하면서 브레이킹 작동을 정지되게 한다.

상기 주행브레이킹부(500)는 상기 무인자동차의 긴급상황 이외의 주행시 상기 브레이크 페달의 작동을 제어한다. 이러한, 상기 주행브레이킹부(500)는 작동상태에 따라 상기 브레이크 페달(20)을 선택적으로 동작되게 할 수 있도록 상기 브레이크 페달(20)에 인접 배치되도록 상기 무인자동차에 설치된다. 도 2를 참조하면, 상기 주행브레이킹부(500)는 브레이킹모터(510), 브레이킹링크부(520)를 포함한다.

상기 브레이킹모터(510)는 상기 브레이크 페달(20)을 작동되게 하도록 구동력을 발생시킨다. 이러한, 상기 브레이킹모터(510)는 회전축(511)이 상기 브레이크 페달(20)의 로드(21)에 수직하게 배치된 상태로 상기 브레이크 페달(20)에 인접하게 설치된다. 즉, 상기 브레이킹모터(51)는 브레이킹링크부(520)를 회전하도록 구동력을 발생시켜, 브레이킹링크부(520)가 상기 브레이크 페달(20)의 로드(21) 부분을 가압할 수 있게 한다. 이때, 상기 브레이킹모터(510)는 상기 무인자동차의 제동부 제어부분과 연결되어 작동상태가 조절된다. 여기서, 상기 브레이킹모터(510)는 상기 브레이크 페달(20)의 로드(21)를 중심으로 상호 대향되게 한 쌍의 설치되는 것이 바람직하다.

상기 브레이킹링크부(520)는 상기 브레이킹모터(520)로부터 회전 구동력을 전달받아 회전하면서, 상기 브레이크 페달(20)의 로드(21) 부분을 선택적으로 가압하게 된다. 즉, 상기 브레이킹링크부(520)는 상기 브레이킹모터(510)로부터 회전 구동력을 전달받도록 상기 브레이킹모터(510)의 회전축(511)에 연결 설치된다. 이러한, 상기 브레이킹링크부(520)는 모터로드(521), 푸시로드(522)를 포함한다.

상기 모터로드(521)는 상기 브레이킹모터(510)에서 발생되는 회전 구동력을 전달받는 로드이다. 즉, 상기 모터로드(521)는 상기 브레이킹모터(510)의 회전축(511)에 수직하게 배치된 상태로 길이방향 일단이 상기 브레이킹모터(510)의 회전축(511) 단부에 연결 결합된다. 이러한, 상기 모터로드(521)는 상기 브레이킹모터(510)에서 발생된 회전 구동력을 푸시로드(522)로 전달하게 된다.

상기 푸시로드(522)는 상기 브레이킹모터(510)의 작동에 따라 회전하면서 상기 브레이크 페달(20)의 로드(21) 부분을 하방으로 눌러주면서 상기 무인자동차의 브레이킹 동작이 이루어지게 하는 로드이다. 이러한, 상기 푸시로드(522)는 상기 브레이크 페달(20)의 로드(21) 부분을 상방에서 가로지르도록 배치되며, 길이방향 양단은 각각 상기 모터로드(521) 길이방향 타단에 연결 결합된다. 따라서, 상기 푸시로드(522)는 상기 모터로드(521)로부터 상기 브레이킹모터(510)의 회전 구동력을 전달받아 회전하면서 상기 브레이크 페달(20)의 로드(21) 부분을 하방으로 눌러주게 된다.

이와 같이, 일실시예의 상기 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치는, 상기 무인자동차의 스티어링 컬럼(10)에 상기 조향모터(100)를 연결 설치된 상태로 상기 조향모터(100)에서 발생된 회전 구동력은 상기 조향링크부(200)를 통해 전달되면서 상기 스티어링 컬럼(10)을 회전시키면서 무인자동차의 조향을 가능하게 함과 더불어, 상기 브레이킹 실린더(300)는 상기 조향모터(100)에 연결 설치된 상태로 상기 브레이킹 제어부(400)에 의해 긴급상황시 작동되면서 상기 무인자동차의 긴급 브레이킹 작동을 가능하게 한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 스티어링 컬럼 20: 브레이크페달
100: 조향모터 200: 조향링크부
210: 조향스프라켓 220: 모터스프라켓
230: 조향벨트 300: 브레이킹 실린더
400: 브레이킹 제어부 500: 주행 브레이킹부
510: 브레이킹 모터 520: 브레이킹 링크부

Claims

무인자동차의 스티어링 컬럼에 연결 결합되며, 구동력을 발생시키는 조향모터와;
상기 조향모터에서 발생된 구동력을 상기 스티어링 컬럼으로 전달하여, 상기 스티어링 컬럼을 회전되게 하는 조향링크부와;
실린더로드 외측 단부가 상기 무인자동차의 브레이크 페달 상부에 배치되도록 상기 조향모터의 일측에 연결 결합되며, 상기 실린더로드의 이동방향에 따라 상기 브레이크페달을 선택적으로 누르게 되는 브레이킹 실린더와;
상기 무인자동차의 주행중 긴급상황이 발생한 경우, 상기 브레이킹 실린더가 작동하도록 제어하는 긴급브레이킹제어부; 및,
상기 브레이크 페달에 인접 배치되도록 설치되며, 상기 무인자동차의 긴급상황 이외의 주행시 상기 브레이크 페달의 작동을 제어하는 주행브레이킹부를 포함하는 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조향링크부는,
상기 스티어링 컬럼에 결합 설치되는 조향스프라켓과,
상기 조향모터의 회전축에 결합 설치되는 모터스프라켓 및,
상기 조향스프라켓과 상기 모터스프라켓을 연결하여, 상기 조향모터의 회전축에서 발생된 회전구동력을 상기 스티어링 컬럼으로 전달하여 회전되게 하는 조향벨트를 포함하는 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치.
청구항 1에 있어서,
상기 브레이킹 실린더는, 에어실린더 인 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치.
청구항 1에 있어서,
상기 브레이킹제어부는,
상기 브레이킹 실린더와 연결되는 실린더제어부와,
상기 실린더제어부와 연결되어, 상기 브레이킹 실린더가 작동 또는 작동정지되게 하는 온/오프 버튼이 마련된 제어버튼을 포함하는 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치.
청구항 1에 있어서,
상기 주행브레이킹부는,
상기 브레이크 페달에 인접하게 설치되는 브레이킹모터와,
상기 브레이킹모터로부터 회전 구동력을 전달받도록 상기 브레이킹모터와 연결되며, 상기 브레이킹모터의 회전방향에 따라 상기 브레이크페달을 선택적으로 누르게 되는 브레이킹링크부를 포함하는 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치.
청구항 5에 있어서,
상기 브레이킹링크부는,
상기 브레이킹모터의 회전축에 연결 결합되는 모터로드와,
상기 브레이크 페달의 로드 부분을 가로지르도록 배치된 상태로 길이방향 단부는 상기 모터로드와 연결되어, 상기 브레이킹모터의 작동에 따라 회전하면서 상기 브레이크 페달을 눌러주는 푸시로드를 포함하는 무인자동차용 조향 및 브레이킹장치.