KR20170023658A - 타이로드 보호장치 - Google Patents

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KR20170023658A
KR20170023658A KR1020150119093A KR20150119093A KR20170023658A KR 20170023658 A KR20170023658 A KR 20170023658A KR 1020150119093 A KR1020150119093 A KR 1020150119093A KR 20150119093 A KR20150119093 A KR 20150119093A KR 20170023658 A KR20170023658 A KR 20170023658A
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Abstract

본 발명은 횡방향의 외부충격이 타이어에 입력되어 모터에 발생하는 역기전력을 감지하는 감지부와 모터의 역기전력에 기초하여 타이로드가 좌굴(Buckling)될 위험이 있는지를 판단하는 판단부 및 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면, 타이로드가 횡방향으로 이동하도록 모터에 전류를 입력하는 입력부를 포함하는 타이로드 보호장치에 관한 것이다.

Description

타이로드 보호장치{TIE ROD PROTECTIVE APPARATUS}
본 발명은 타이로드를 보호하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로 조향장치는 자동차의 진행방향을 운전자의 주행의지에 따라 바꾸지 위한 장치로서, 운전자가 직접 회전을 입력하여 조타기, 조향축 및 컬럼 등의 기구로 전달하는 조작기구와, 조향축의 회전을 감속함으로서 조작력을 증대시킴과 동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크기구에 전달하며, 프레임에 고정된 기어기구와, 상기 기어기구의 움직임을 앞바퀴에 전달함과 동시에 좌우 바퀴의 관계위치를 올바르게 유지하는 부분으로 피트먼 암, 드래그 링크, 너클암, 및 타이로드 등으로 구성된 링크 기구로 구성된다.
또한, 조향제어장치는 상기 구성으로 이루어진 조향장치에 대해 운전자가 입력한 회전을 감지하고 감지된 회전에 대응되는 힘을 모터가 보조하여 운전자가 힘들이지 않고 회전을 입력할 수 있게 보조한다.
전술한 바와 같이 조향제어장치가 동작함에 있어서, 차량 타이어가 연석 등의 외부 물체와 충돌하여 횡방향으로 충격이 가해지면, 타이로드에 충격력이 전달된다. 또한, 타이로드 충격력은 볼너트에 의해 모터에 회전력이 전달되고, 이에 발생하는 역기전력에 의해 타이로드의 일단에는 제1 반력이 작용할 수 있다.
뿐만 아니라, 전달된 타이로드 충격력은 피니언기어에 의해 조향각센서의 일단에 회전력이 전달될 수 있다. 이러한 상황에서, 일단과 타단의 비틀림을 감지하여 조향각을 감지하는 조향각센서는 조타기가 타방향(충격력이 가해지는 횡방향의 반대방향으로 조종하는 방향)으로 회전하는 것으로 감지하여 모터에 전류를 입력되어 타이로드의 일단에는 제2 반력이 작용할 수 있다.
즉, 타이로드의 일단에는 제1 반력 및 제2 반력이 작용하며, 타단에는 외부 물체와의 충격에 의한 충격력이 되어, 상기 타이로드는 제1 반력, 제2 반력 및 충격력이 작용한다.
만약, 타이로드에 작용하는 제1 반력, 제2 반력 및 충격력의 합이 타이로드의 좌굴강도보다 크면, 상기 타이로드는 좌굴되는 문제점이 있다.
이러한 배경에서, 본 발명의 목적은, 일 측면에서, 타이로드에 작용하는 제1 반력 및 제2 반력 중 적어도 하나를 완화 또는 제거함으로써 타이로드가 좌굴되는 위험을 감소시킬 수 있는 타이로드 보호 장치를 제공하는 것이다.
일 측면에서, 본 발명은 횡방향의 외부충격이 타이어에 입력되어 모터에 발생하는 역기전력을 감지하는 감지부와 모터의 역기전력에 기초하여 타이로드가 좌굴(Buckling)될 위험이 있는지를 판단하는 판단부 및 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면, 타이로드가 횡방향으로 이동하도록 모터에 전류를 입력하는 입력부를 포함하는 타이로드 보호장치를 제공한다.
다른 일 측면에서, 본 발명은 횡방향의 외부충격이 타이어에 입력되어 모터에 발생하는 역기전력을 감지하는 감지부와 모터의 역기전력에 기초하여 타이로드가 좌굴(Buckling)될 위험이 있는지를 판단하는 판단부 및 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면, 동작중인 조향제어장치를 중단시키는 제어부를 포함하는 타이로드 보호장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 타이로드에 작용하는 제1 반력 및 제2 반력 중 적어도 하나를 완화 또는 제거함으로써 타이로드가 좌굴되는 위험을 감소시킬 수 있다.
도 1은 외부충격이 타이어로부터 입력되는 경우, 타이로드에 발생할 수 있는 반력에 대한 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 외부충격이 타이어로부터 입력되는 경우, 타이로드에 발생할 수 있는 반력에 대한 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 동작을 설명하기 위한 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 동작을 설명하기 위한 다른 일 예를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
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 본질, 차례, 순서 또는 개수 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 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 외부충격이 타이어로부터 입력되는 경우, 타이로드에 발생할 수 있는 반력에 대한 일 예를 도시한 도면이고, 도 2는 외부충격이 타이어로부터 입력되는 경우, 타이로드에 발생할 수 있는 반력에 대한 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일반적인 조향제어장치는 운전자가 조작한 조타기(110)의 회전운동을 조향각센서(120)가 감지하며, 감지된 회전정보에 기초하여 조향모터(130)에 전류를 인가하여 조향모터(130)가 회전력을 생성한다. 이에 따라, 생성된 회전력은 볼너트(Ball Nut, 140)를 통해 타이로드(150)에 전달되어 타이어(160)의 조향각은 제어될 수 있다.
전술한 바와 같이 동작하는 조향제어장치에서 도 1과 같이, 연석 등의 외부 물체와 타이어(160)가 충돌하여 횡방향의 외부충격이 타이어에 입력되면(S1), 입력된 횡방향의 외부충격에 의해 볼너트(140)에 회전하는 힘이 전달되고, 조향모터(130)에 역기전력이 발생하여 볼너트(140)에 전달된 힘과 충돌하는 힘이 발생할 수 있다(S2). 이에 따라, 타이로드(150)의 일단에는 제1 반력이 작용할 수 있다(S3).
즉, 타이로드(150)의 일단에는 S3에 의한 제1 반력이 작용하며, 타단에는 S1에 의한 외부충격에 의한 힘이 작용할 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이 동작하는 조향제어장치는 도 2과 같이, 연석 등의 외부 물체와 타이어(160)가 충돌하여 횡방향의 외부충격이 타이어에 입력되면(S11), 입력된 횡방향의 외부충격에 의해 피니언기어(210)에 일방향으로 회전하는 힘이 전달되고, 조향각센서(120)의 일단이 일방향으로 회전할 수 있다. 이러한 상황에서, 일단과 타단의 비틀림에 기초하여 조향각을 감지하는 조향각센서(120)는 조타기(110)가 일방향과 다른 방향인 타방향으로 동작하는 것으로 감지될 수 있다(S12). 이에 따라, 일반적인 조향제어장치가 타방향으로 감지된 회전정보에 기초하여 조향모터(130)에 전류를 인가하여 회전력을 생성하여(S13), 타이로드(150)의 일단에는 제2 반력이 작용할 수 있다(S14).
즉, 타이로드(150)의 일단에는 S14에 의한 제2 반력이 작용하며, 타단에는 S11에 의한 외부충격에 의한 힘이 작용할 수 있다.
전술한 제1 반력 및 제2 반력을 중복되어 발생할 수 있다. 이러한 경우, 타이로드(150)의 일단에는 제1 반력과 제2 반력의 합이 작용할 수 있으며, 타단에는 외부충격에 의한 힘이 작용한다.
만약 타이로드(150)에 작용한 힘(제1 반력과 제2 반력 및 외부충격에 의한 힘의 합)이 타이로드(150)의 좌굴강도보다 크게 작용하면, 타이로드(150)는 좌굴되는 문제점이 발생할 수 있다.
도 1 및 도 2는 R-EPS를 예시하여 도시하였으나, R-EPS 뿐만 아니라 C-EPS에서도 동일한 문제점이 발생할 수 있다.
이하 도 3 내지 도 10 에서는 이러한 문제점을 방지할 수 있는 본 발명의 타이로드 보호장치에 대해 자세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치(300)는 횡방향의 외부충격이 타이어에 입력되어 모터에 발생하는 역기전력을 감지하는 감지부(310)와 모터의 역기전력에 기초하여 타이로드가 좌굴(Buckling)될 위험이 있는지를 판단하는 판단부(320) 및 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면, 타이로드가 횡방향으로 이동하도록 모터에 전류를 입력하는 입력부(330)를 포함할 수 있다.
일 예를 들어, 감지부(310)는 감지된 모터의 회전수 또는 타이로드의 이송속도에 기초함으로써, 모터에 발생하는 역기전력을 감지할 수 있다.
예를 들어, 모터의 회전수와 모터에 발생하는 역기전력에 대한 실험을 수행하여 미리 제1 상수를 산출하고, 감지부(310)가 산출된 제1 상수와 모터의 회전수를 곱셈 연산하여 모터에 발생하는 역기전력을 감지할 수 있다. 또는, 타이로드의 이송속도와 모터에 발생하는 역기전력에 대한 실험을 수행하여 미리 제2 상수를 산출하고, 감지부(310)가 산출된 제2 상수와 타이로드의 이송속도를 곱셈 연산하여 모터에 발생하는 역기전력을 감지할 수 있다.
이는, 모터에 발생하는 역기전력은 모터의 회전수 및 타이로드의 이송속도와 비례관계가 있음을 기반한 것일 수 있다.
이 외에도, 감지부(310)는 다른 인자(Factor)를 감지하고, 다른 인자와 역기전력과의 메커니즘관계에 기초하여 역기전력을 감지할 수 있다.
판단부(320)는 감지부(310)가 감지한 역기전력에 대한 감지값이 미리 설정된 타이로드를 좌굴시키는 역기전력값보다 크면, 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단할 수 있다. 상기 역기전력값은 타이로드의 좌굴강도가 크면 클수록 큰 값으로 미리 설정될 수 있다.
타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면, 입력부(330)는 타이로드가 외부충격이 발생한 횡방향으로 이동하도록 모터에 전류를 입력할 수 있다. 일 예를 들어, 입력부(330)는 실험을 통해 산출된 전류 입력 시간동안 모터에 전류를 입력할 수 있다.
전술한 바와 같이, 감지부(310)가 횡방향의 외부충격이 타이어에 입력되어 모터에 발생하는 역기전력을 감지하고, 판단부(320)가 타이로드가 좌굴될 위험이 있는지 판단하며, 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면 입력부(330)가 모터에 전류를 입력하여 타이로드가 감지된 외부충격의 횡방향으로 이동하도록 함으로써, 도 1에서 확인한 타이로드의 일단에 작용하는 제1 반력을 완화시킬 수 있다.
이에 따라, 타이로드의 타단에는 상기 외부충격에 대응되는 힘이 작용하고, 상기 타이로드의 일단에는 완화된 제1 반력과 제2 반력이 작용할 수 있다. 즉, 타이로드에 작용하는 힘이 감소됨으로써 타이로드가 좌굴되는 위험을 낮출 수 있다.
또한, 감지부(310)는 차속을 더 감지할 수 있고, 판단부(320)에 의해 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되며 상기 차속에 대한 감지값이 미리 설정된 차속값보다 작은 것으로 판단되면, 입력부(330)는 모터에 전류를 입력하여 타이로드가 감지된 외부충격의 횡방향으로 이동하도록 할 수 있다. 상기 미리 설정된 차속값은 타이어의 조향각이 일부 변경되어도 안전할 수 있는 값으로서, 미리 실험을 통해 산출될 수 있다.
자세히 설명하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치에 의해 타이로드가 횡방향으로 이동되어 차량은 운전자가 원하는 주행각도보다 큰 주행각도 또는 작은 주행각도로 전진할 수 있다. 이는 빠른 차속으로 이동하는 차량의 경우 차선 침범 등의 문제를 야기할 수 있는데, 이를 방지하기 위함일 수 있다.
이하의 도 4 내지 도 5에서는 전술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 동작에 대해 자세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 감지부는 모터에 발생하는 역기전력을 감지할 수 있다(S400).
일 예를 들어, 감지부는 다음 수학식 1 또는 수학식 2를 적용하여 역기전력을 감지할 수 있다.
[수학식 1]
역기전력[V] = 제1 상수[V/RPM] * 모터의 회전수[RPM]
상기 제1 상수는 모터의 회전수와 모터에 발생하는 역기전력에 대한 실험을 수행하여 산출된 값 또는 함수이며, 모터의 회전수는 차량센서 등으로부터 감지된 값임.
[수학식 2]
역기전력[V] = 제2 상수[V*s/m] * 타이로드의 이송속도[m/s]
상기 제2 상수는 타이로드의 이송속도와 모터에 발생하는 역기전력에 대한 실험을 수행하여 산출된 값 또는 함수이며, 타이로드 이송속도는 타이로드가 이동함에 따라 회전하는 기어의 회전값에 기초하여 감지된 값임.
S400 단계가 수행되면, 판단부가 S400 단계에서 감지된 역기전력에 대한 감지값이 타이로드를 좌굴시키는 역기전력값과 비교하여 타이로드가 좌굴될 위험이 있는지 판단한다(S410). 상기 역기전력값은 타이로드의 좌굴강도에 비례하는 값으로서 미리 설정될 수 있으며, 상기 좌굴강도는 타이로드를 구성하는 물질 및 타이로드의 외형 등에 의해 결정될 수 있다.
S410 단계에서 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면(YES), 입력부는 타이로드가 외부충격이 발생한 횡방향으로 이동하도록 모터에 전류를 입력할 수 있다(S420).
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치가 S400 단계 내지 S420 단계를 수행함으로써, 타이로드에 작용하는 힘을 완화시킴으로써 상기 타이로드가 좌굴됨을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 동작을 설명하기 위한 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 감지부는 도 4에 도시한 바와 같이 모터에 발생하는 역기전력을 감지(S400)할 뿐만 아니라, 차속을 더 감지할 수 있다(S500).
일 예를 들어, 감지부는 차량센서를 이용하여 차속을 감지할 수 있으나 이에 제한되지 않고, 어떠한 방법을 사용하여 차속을 감지해도 무방하다.
이후, 판단부가 S400에서 감지된 역기전력에 대한 감지값이 미리 알고 있는 타이로드를 좌굴시키는 역기전력값과 비교하여 타이로드가 좌굴될 위험이 있는지 판단할 수 있다(S410). 상기 역기전력값은 타이로드의 물질 및 타이로드의 외형 등에 의해 결정되는 값으로서, 미리 실험을 수행하여 산출될 수 있다.
S410 단계에서 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면(YES), 판단부는 S500 단계에서 감지된 차속에 대한 감지값이 미리 설정된 차속값보다 작은지 판단한다(S510). 상기 차속값은 차량이 임의 방향(운전자가 원하는 방향이 아닌 방향)으로 주행해도 위험이 발생하지 않을 차속에 대한 값으로서, 다양한 주변환경을 적용한 실험을 통해 산출될 수 있다.
S510 단계에서 차속에 대한 감지값이 미리 설정된 차속값보다 작은 것으로 판단되면(YES), 입력부는 타이로드가 외부충격이 발생한 방향으로 이동하도록 모터에 전류를 입력할 수 있다(S420).
본 발명의 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치가 도 5에 도시한 바와 같이 동작함으로써, 타이로드에 작용할 수 있는 힘을 완화시킬 수 있으며, 이에 따라 타이로드가 좌굴되는 것을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치는 감지부(310), 판단부(320) 및 입력부(330)를 포함하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치(300)에 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면, 동작중인 조향제어장치를 중단시키는 제어부(610)를 더 포함할 수 있다.
일 예를 들어, 제어부(610)는 판단부(320)에서 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면, 조향제어장치에 포함되는 조향각센서의 감지정보를 0으로 제어할 수 있다. 디지털로 동작하는 조향제어장치의 경우, 프로그래밍을 통해 조향각센서의 감지정보를 0으로 제어할 수 있다. 이와 달리, 아날로그로 동작하는 조향제어장치의 경우, 스위치를 사용하여 조향각센서의 출력값을 접지시킴으로써 조향각센서의 감지정보를 0으로 제어할 수 있다.
즉, 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되어 제어부(610)가 동작중인 조향제어장치를 중단시킴으로써, 도 2에서 확인한 타이로드의 일단에 작용할 수 있는 제2 반력을 제거할 수 있다.
이에 따라, 횡방향의 외부충격이 타이어에 입력되면 타이로드 타단에는 상기 외부충격에 대응되는 힘이 작용하고, 상기 타이로드의 일단에는 완화된 제1 반력만이 작용할 수 있다. 즉, 타이로드에 작용하는 힘이 감소됨으로써, 타이로드가 좌굴되는 위험을 낮출 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 감지부가 횡방향의 외부충격이 타이어에 입력되어 모터에 발생하는 역기전력을 감지할 수 있다(S400).
모터에 발생하는 역기전력은 모터의 회전수 또는 타이로드의 이송속도와 비례관계에 있기 때문에, 감지부는 모터의 회전수와 제1 상수를 이용하거나 타이로드의 이송속도와 제2 상수를 이용하여 모터에 발생하는 역기전력을 감지할 수 있다.
상기 제1 상수는 모터의 회전수에 따른 역기전력에 관한 실험을 수행하여 산출할 수 있으며, 상기 제2 상수는 타이로드의 이송속도에 따른 역기전력에 관한 실험을 수행하여 산출될 수 있다.
이후, 판단부가 역기전력에 대한 감지값에 기초하여 타이로드가 좌굴될 위험이 있는지 판단한다(S410).
예를 들어, 역기전력에 대한 감지값이 미리 알고 있는 타이로드를 좌굴시키는 역기전력값보다 크면, 판단부는 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단할 수 있다.
상기 역기전력값은 타이로드의 좌굴강도에 비례하는 값으로서, 타이로드를 구성하는 물질 및 타이로드의 외형에 의해 결정될 수 있으며, 타이로드를 좌굴하는 실험을 수행하여 산출될 수 있다.
S410 단계에서 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면(YES), 제어부가 동작중인 조향제어장치를 중단시킬 수 있다(710).
예를 들어, 제어부는 조향제어장치에 포함되는 조향각센서의 감지정보를 0으로 제어함으로써, 조향제어장치를 중단시킬 수 있다.
자세히 설명하면, 조향제어장치가 디지털로 동작하는 경우, 제어부는 조향각센서의 감지정보를 조향각센서가 센싱한 값과 무관하게 0으로 입력하는 것을 의미할 수 있다. 이와 달리, 조향제어장치가 아날로그로 동작하는 경우, 제어부는 조향각센서의 출력값을 접지시키거나, 조향각센서에 공급되는 전원을 차단하는 것을 의미할 수 있다.
S710 단계가 수행되면, 입력부가 타이로드가 외부충격이 발생한 방향으로 이동하도록 모터에 전류를 입력할 수 있다(S420).
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치는 도시된 7과 같이, 감지부, 판단부, 제어부 및 입력부가 순차적으로 동작할 수도 있지만 이와 달리, 감지부, 판단부, 입력부 및 제어부 순으로 동작할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치(800)는 횡방향의 외부충격이 타이어에 입력되어 모터에 발생하는 역기전력을 감지하는 감지부(810)와 모터의 역기전력에 기초하여 타이로드가 좌굴(Buckling)될 위험이 있는지를 판단하는 판단부(820) 및 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면, 동작중인 조향제어장치를 중단시키는 제어부(830)를 포함할 수 있다.
감지부(810)는 감지된 모터의 회전수 또는 타이로드의 이송속도에 기초함으로써, 모터에 발생하는 역기전력을 감지할 수 있다.
예를 들어, 모터의 회전수와 모터에 발생하는 역기전력에 대한 실험을 수행하여 미리 제1 상수를 산출하고, 감지부(810)가 산출된 제1 상수와 모터의 회전수를 곱셈 연산하여 모터에 발생하는 역기전력을 감지할 수 있다. 또는, 타이로드의 이송속도와 모터에 발생하는 역기전력에 대한 실험을 수행하여 미리 제2 상수를 산출하고, 감지부(810)가 산출된 제2 상수와 타이로드의 이송속도를 곱셈 연산하여 모터에 발생하는 역기전력을 감지할 수 있다.
이는, 모터에 발생하는 역기전력은 모터의 회전수 및 타이로드의 이송속도와 비례관계가 있음을 기반한 것일 수 있다.
이 외에도, 감지부(810)는 다른 인자(Factor)를 감지하고, 다른 인자와 역기전력과의 메커니즘관계에 기초하여 역기전력을 감지할 수 있다.
판단부(820)는 감지부(810)가 감지한 역기전력에 대한 감지값이 미리 설정된 타이로드를 좌굴시키는 역기전력값보다 크면, 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단할 수 있다. 상기 역기전력값은 타이로드의 좌굴강도가 크면 클수록 큰 값으로 설정될 수 있다.
제어부(830)는 판단부(820)에서 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면, 조향제어장치에 포함되는 조향각센서의 감지정보를 0으로 제어할 수 있다. 디지털로 동작하는 조향제어장치의 경우, 프로그래밍을 통해 조향각센서의 감지정보를 0으로 제어할 수 있다. 이와 달리, 아날로그로 동작하는 조향제어장치의 경우, 스위치를 사용하여 조향각센서의 출력값을 접지시킴으로써 조향각센서의 감지정보를 0으로 제어할 수 있다.
즉, 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되어 제어부(830)가 동작중인 조향제어장치를 중단시킴으로써, 도 2에서 확인한 타이로드의 일단에 작용할 수 있는 제2 반력을 제거할 수 있다.
이에 따라, 횡방향의 외부충격이 타이어에 입력되면 타이로드 타단에는 상기 외부충격에 대응되는 힘이 작용하고, 상기 타이로드의 일단에는 제1 반력만이 작용할 수 있다. 즉, 타이로드에 작용하는 힘이 감소됨으로써, 타이로드가 좌굴되는 위험을 낮출 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 동작을 설명하기 위한 일 예를 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 다른 타이로드 보호장치의 감지부가 횡방향의 외부충격이 타이어에 입력되어 모터에 발생하는 역기전력을 감지할 수 있다(S900).
모터에 발생하는 역기전력은 모터의 회전수 또는 타이로드의 이송속도와 비례관계에 있기 때문에, 감지부는 모터의 회전수와 제1 상수를 이용하거나 타이로드의 이송속도와 제2 상수를 이용하여 모터에 발생하는 역기전력을 감지할 수 있다.
상기 제1 상수는 모터의 회전수에 따른 역기전력에 관한 실험을 수행하여 산출할 수 있으며, 상기 제2 상수는 타이로드의 이송속도에 따른 역기전력에 관한 실험을 수행하여 산출될 수 있다.
이후, 판단부가 역기전력에 대한 감지값에 기초하여 타이로드가 좌굴될 위험이 있는지 판단한다(S910).
예를 들어, 역기전력에 대한 감지값이 미리 알고 있는 타이로드를 좌굴시키는 역기전력값보다 크면, 판단부는 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단할 수 있다.
상기 역기전력값은 타이로드의 좌굴강도에 비례하는 값으로서, 타이로드를 구성하는 물질 및 타이로드의 외형에 의해 결정될 수 있으며, 타이로드를 좌굴하는 실험을 수행하여 산출될 수 있다.
S910 단계에서 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면(YES), 제어부가 동작중인 조향제어장치를 중단시킬 수 있다(920).
예를 들어, 제어부는 조향제어장치에 포함되는 조향각센서의 감지정보를 0으로 제어함으로써, 조향제어장치를 중단시킬 수 있다.
자세히 설명하면, 조향제어장치가 디지털로 동작하는 경우, 제어부는 조향각센서의 감지정보를 조향각센서가 센싱한 값과 무관하게 0으로 입력하는 것을 의미할 수 있다. 이와 달리, 조향제어장치가 아날로그로 동작하는 경우, 제어부는 조향각센서의 출력값을 접지시키거나, 조향각센서에 공급되는 전원을 차단하는 것을 의미할 수 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치의 동작을 설명하기 위한 다른 일 예를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시 에에 따른 타이로드 보호장치의 감지부는 도 9에 도시한 바와 같이 모터에 발생하는 역기전력을 감지(S900)할 뿐만 아니라, 차속을 더 감지할 수 있다(S1000).
일 예를 들어, 감지부는 차량센서를 이용하여 차속을 감지할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 어떠한 방법을 사용하여 차속을 감지해도 무방하다.
이후, 판단부가 S900에서 감지된 역기전력에 대한 감지값이 미리 알고 있는 타이로드를 좌굴시키는 역기전력값과 비교하여 타이로드가 좌굴될 위험이 있는지 판단할 수 있다(S910). 상기 역기전력값은 타이로드의 물질 및 타이로드의 외형 등에 의해 결정되는 값으로서, 미리 실험을 수행하여 산출될 수 있다.
S910 단계에서 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면(YES), 판단부는 S1000 단계에서 감지된 차속에 대한 감지값이 미리 설정된 차속값보다 작은지 더 판단한다(S1010). 상기 차속값은 차량이 임의 방향(운전자가 원하는 방향이 아닌 방향)으로 주행해도 위험이 발생하지 않을 차속에 대한 값으로서, 다양한 주변환경을 적용한 실험을 통해 산출될 수 있다.
S1010 단계에서 차속에 대한 감지값이 미리 설정된 차속값보다 작은 것으로 판단되면(YES), 제어부는 동작중인 조향제어장치를 중단시킬 수 있다(S920).
본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 타이로드 보호장치가 도 10에 도시한 바와 같이 동작함으로써, 타이로드에 작용할 수 있는 힘을 완화시킬 수 있으며, 이에 따라 타이로드가 좌굴되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 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 (9)

  1. 횡방향의 외부충격이 타이어에 입력되어 모터에 발생하는 역기전력을 감지하는 감지부;
    상기 모터의 역기전력에 기초하여 타이로드가 좌굴(Buckling)될 위험이 있는지를 판단하는 판단부; 및
    상기 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면, 타이로드가 상기 횡방향으로 이동하도록 상기 모터에 전류를 입력하는 입력부를 포함하는 타이로드 보호장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 감지부는, 차속을 더 감지하고,
    상기 입력부는,
    상기 타이로드가 상기 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되며 상기 차속에 대한 감지값이 미리 설정된 차속값보다 작으면, 상기 타이로드가 상기 횡방향으로 이동하도록 상기 모터에 전류를 입력하는 타이로드 보호장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 모터의 회전수 또는 상기 타이로드의 이송속도에 기초하여 상기 역기전력을 감지하는 것을 특징으로 하는 타이로드 보호장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 타이로드의 좌굴강도에 기초하여 상기 타이로드를 좌굴시키는 역기전력값이 미리 설정되며,
    상기 판단부는,
    상기 역기전력에 대한 감지값이 상기 역기전력값보다 크면, 상기 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단하는 타이로드 보호장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면, 동작중인 조향제어장치를 중단시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 타이로드 보호장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 조향제어장치에 포함되는 조향각센서의 감지정보를 0으로 제어하는 것을 특징으로 하는 타이로드 보호장치.
  7. 횡방향의 외부충격이 타이어에 입력되어 모터에 발생하는 역기전력을 감지하는 감지부;
    상기 모터의 역기전력에 기초하여 타이로드가 좌굴(Buckling)될 위험이 있는지를 판단하는 판단부; 및
    상기 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되면, 동작중인 조향제어장치를 중단시키는 제어부를 포함하는 타이로드 보호장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 조향제어장치에 포함되는 조향각센서의 감지정보를 0으로 제어하는 것을 특징으로 하는 타이로드 보호장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 감지부는, 차속을 더 감지하고,
    상기 제어부는,
    상기 타이로드가 좌굴될 위험이 있는 것으로 판단되며 상기 차속에 대한 감지값이 미리 설정된 차속값보다 작으면, 동작중인 조향제어장치를 중단시키는 타이로드 보호장치.
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