KR20180119762A - 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치 및 그 방법 - Google Patents

사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치 및 그 방법 Download PDF

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KR20180119762A
KR20180119762A KR1020170053305A KR20170053305A KR20180119762A KR 20180119762 A KR20180119762 A KR 20180119762A KR 1020170053305 A KR1020170053305 A KR 1020170053305A KR 20170053305 A KR20170053305 A KR 20170053305A KR 20180119762 A KR20180119762 A KR 20180119762A
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김정후
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Abstract

사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치 및 그 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치는 전동조향장치(EPS)가 고장인지의 여부를 감지하는 고장 감지부; 차량의 전륜을 중심위치로 이동하도록 운전자에게 안내하는 위치 유도부; 및 전륜 능동조향장치(AFS)의 출력을 록킹시키고 후륜 조향장치(RWS)를 활성화하여 조타모드를 후륜 조향모드로 전환하는 모드 전환부;를 포함한다.

Description

사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치 및 그 방법{Apparatus and method for changing steering mode in four wheel steering system}
본 발명은 사륜 조향 시스템에 관한 것으로, 특히, 전동조향장치(EPS)의 고장시 후륜 조향장치(RWS)를 이용하여 조타를 가능하게 하는 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근, 운전자가 조향휠을 조작함에 따라 차량의 전륜에 발생되는 선회력에 대응하여 차량의 후륜에서도 선회력이 발생하게 하여 차로변경, 주차, 고속 선회 시 등에서 차량의 미끄러짐을 방지하게 하는 사륜 조향 시스템을 구비한 차량이 등장하고 있다.
이를 위해 사륜 조향 시스템은 전륜능동조향장치(AFS; Active Front Steering) 및 후륜조향장치(RWS, Rear Wheel Steering) 를 모두 구비한다.
이러한 조향 시스템은 전자제어에 의해 모터를 구동시켜 차량의 속도에 따라 조타력을 서로 다르게 제공하는 전동식 파워 스티어링(EPS, Electric Power Steering) 방식을 채택하고 있다.
이와 같은 사륜 조향 시스템을 구비한 차량에서, 전동조향장치(EPS)가 고장난 경우, 모터에 의한 어시스트가 제공되지 않아 조타력을 무겁게 한다.
이 경우, 어느 정도의 조타는 가능하지만, 운전자가 조타에 많은 힘을 써야 하기 때문에, 운전이 어려워지고, 특히, 여성 운전자나 노약자의 경우 운전이 더운 곤란해지는 문제점이 있다.
KR 10-2014-0148186 A
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 전동조향장치(EPS) 고장시 후륜 조향장치(RWS)를 이용하여 조타를 가능하게 할 수 있는 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 전동조향장치(EPS)가 고장인지의 여부를 감지하는 고장 감지부; 차량의 전륜을 중심위치로 이동하도록 운전자에게 안내하는 위치 유도부; 및 전륜 능동조향장치(AFS)의 출력을 록킹시키고 후륜 조향장치(RWS)를 활성화하여 조타모드를 후륜 조향모드로 전환하는 모드 전환부;를 포함하는 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치가 제공된다.
일 실시예에서, 상기 고장 감지부는 상기 전동조향장치(EPS)의 랙 구동부의 상태에 따라 고장여부를 감지할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 위치 유도부는 상기 전동조향장치(EPS)의 고장 알람 및 상기 차량의 전륜의 현재위치를 표시부로 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 모드 전환부는 상기 전륜 능동조향장치(AFS)의 구동모터가 조향휠의 방향과 반대로 구동하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 모드 전환부는 조향휠 및 상기 전륜 능동조향장치(AFS)의 구동모터의 출력이 상기 전동조향장치(EPS)로 전달되지 않도록 차단할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전동조향장치(EPS)가 고장인지의 여부를 감지하는 단계; 차량의 전륜을 중심위치로 이동하도록 운전자에게 안내하는 단계; 전륜 능동조향장치(AFS)의 출력을 록킹하는 단계; 및 후륜 조향장치(RWS)를 활성화하여 조타모드를 후륜 조향모드로 전환하는 단계;를 포함하는 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 방법이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 감지하는 단계는 상기 전동조향장치(EPS)의 랙 구동부의 상태에 따라 고장여부를 감지할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 안내하는 단계는 상기 전동조향장치(EPS)의 고장 알람 및 상기 차량의 전륜의 현재위치를 표시부로 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 록킹하는 단계는 조향휠 및 상기 전륜 능동조향장치(AFS)의 구동모터의 출력이 상기 전동조향장치(EPS)로 전달되지 않도록 차단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 전환하는 단계는 상기 전륜 능동조향장치(AFS)의 구동모터가 조향휠의 방향과 반대로 구동하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치 및 그 방법은 후륜 조향장치(RWS)를 이용하여 조타를 수행함으로써, 전동조향장치(EPS)가 고장난 경우에도 큰 비용상승 없이 용이한 조타 환경을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 전륜 능동조향장치(AFS)의 구동모터를 이용하여 구동력을 제공함으로써, 조타휠에 의한 조타 무게감을 경감시킬 수 있으므로 여성 운전자나 노약자에게 용이한 조타 환경을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사륜 조향 시스템의 개략적 구성도이다.
도 2는 도 1에서 전륜 구동부의 개략적 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 방법의 순서도이다.
도 5는 후륜 조타모드에서 좌회전 예시를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
도 6은 후륜 조타모드에서 우회전 예시를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치를 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사륜 조향 시스템의 개략적 구성도이고, 도 2는 도 1에서 전륜 구동부의 개략적 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사륜 조향 시스템(1)은 전륜 구동부(10), 후륜 구동부(20) 및 전자제어유닛(30)을 포함한다.
전륜 구동부(10)는 차량의 전륜에 각각 연결되며 조향휠(11)의 조작에 따라 차량의 전륜을 구동할 수 있다. 이러한 전륜 구동부(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 조향휠(11), 조향컬럼(12), 전륜 능동조향장치(13), 및 전동조향장치(EPS) 를 포함한다.
조향휠(11)은 전륜 능동조향장치(13)의 입력축(14)에 연결되어 운전자의 조타 조작을 전륜 능동조향장치(13)로 전달하고, 조향컬럼(12)은 입력축(14)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
전륜 능동조향장치(13)는 전륜 능동조향장치(13) 내의 유성 기어를 구동하기 위한 구동모터(15), 조향휠(11)에 의한 전륜 능동조향장치(13)의 출력을 조향기어부(18)로 전달하는 출력축(16), 조향컬럼(12) 하단에 설치된 조향각 센서(17)를 포함한다.
전동조향장치(EPS)는 조향기어부(18), 랙바(18'), 및 랙 구동부(19)를 포함할 수 있다.
조향기어부(18)는 전륜 능동조향장치(13)의 출력축(16)의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 양측에 연결된 차량의 전륜을 구동하며, 랙-피니언 쌍으로 이루어질 수 있다.
랙 구동부(19)는 조향기어부(18)의 랙바(18')에 연결되어 조향 보조동력을 공급하며, 모터 및 액추에이터를 포함할 수 있다. 후륜 구동부(20)는 차량의 후륜에 각각 연결되며, 전륜 구동부(10)와 독립적으로 조향 기능을 제공하고, 조향휠(11)의 조작에 따라 차량의 후륜을 구동할 수 있다. 이러한 후륜 구동부(20)는 후륜 조향장치(RWS)를 포함한다.
다시 도 1을 참조하면, 전자제어유닛(30)은 운전자에 의해 조작되는 조향휠에 따른 진행 방향 및 차량의 주행 속도에 따른 상이한 조타력을 제공하도록 전륜 구동부(10) 및 후륜 구동부(20)의 구동을 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치의 블록도이다.
조타모드 전환 장치(100)는 고장 감지부(110), 위치 유도부(120) 및 모드 전환부(130)를 포함한다.
고장 감지부(110)는 전동조향장치(EPS)가 고장인지의 여부를 감지할 수 있다. 여기서, 고장 감지부(110)는 전동조향장치(EPS)의 랙 구동부(19)로부터 상태 정보를 입력받고, 그에 따라 고장여부를 감지할 수 있다. 일례로, 고장 감지부(110)는 랙 구동부(19)의 모터가 조향휠(11)의 조작에 따라 미리 정해진 정도로 구동되는지의 여부에 의해 전동조향장치(EPS)의 고장여부를 감지할 수 있다.
위치 유도부(120)는 운전자가 차량의 전륜을 중심위치로 이동하도록 유도할 수 있다. 즉, 위치 유도부(120)는 전동조향장치(EPS)의 고장 알람 및 차량의 전륜의 현재위치를 표시부(40)로 출력하여 운전자에게 안내할 수 있다.
일례로, 위치 유도부(120)는 랙 구동부(19)로부터의 위치 정보를 통하여 차량의 전륜의 현재위치와 중심위치를 표시하여 차량의 전륜이 중심위치로 이동하도록 운전자를 유도할 수 있다.
모드 전환부(130)는 전륜 능동조향장치(13)의 출력을 록킹할 수 있다. 즉, 모드 전환부(130)는 조향휠(11) 및 전륜 능동조향장치(13)의 구동모터(15)의 출력이 전동조향장치(EPS)로 전달되지 않도록 차단할 수 있다.
여기서, 전륜 능동조향장치(13)의 출력의 록킹은 출력축(16)을 물리적으로 고정시킬 수 있는 록킹 장치를 출력축(16)에 구비하거나, 전륜 능동조향장치(13)의 출력축(16)과 조향기어부(18)에 연결되는 중간 샤프트 사이에 분리하도록 구성함으로써 구현될 있다.
또한, 모드 전환부(130)는 후륜 조향장치(RWS)를 활성화하여 조타모드를 후륜 조향모드로 전환할 수 있다. 여기서, 모드 전환부(130)는 전륜 능동조향장치(13)의 구동모터(15)가 운전자 조작에 의한 조향휠(11)의 방향과 반대로 구동하도록 제어할 수 있다. 이와 같이, 조타모드 전환 장치(100)는 전륜 능동조향장치(13)의 구동모터(15)를 이용하여 구동력을 제공함으로써 조향휠(11)의 조타력을 감소시킬 수 있다.
이와 같은 구성에 의해 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치(100)는 전동조향장치(EPS)가 고장난 경우에도 큰 비용상승 없이 용이한 조타 환경을 제공할 수 있고, 조타휠에 의한 조타 무게감을 경감시킬 수 있으므로 여성 운전자나 노약자에게 용이한 조타 환경을 제공할 수 있다.
이하, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 방법을 설명한다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 방법의 순서도이고, 도 5는 후륜 조타모드에서 좌회전 예시를 설명하기 위한 개략적 구성도이며, 도 6은 후륜 조타모드에서 우회전 예시를 설명하기 위한 개략적 구성도이다.
사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 방법(400)은 고장을 감지하는 단계(S410), 차량의 전륜을 중심위치로 유도하는 단계(S420), 전륜 능동조향장치의 출력을 록킹하는 단계(S430), 및 후륜 조향모드로 전환하는 단계(S440)를 포함한다.
보다 상세히 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 전동조향장치(EPS)가 고정인지의 여부를 감지할 수 있다(단계 S410). 여기서, 전동조향장치(EPS)의 랙 구동부(19)로부터 상태 정보를 입력받고, 그에 따라 고장여부를 감지할 수 있다. 일례로, 랙 구동부(19)의 모터가 조향휠(11)의 조작에 따라 미리 정해진 정도로 구동되는지의 여부에 의해 전동조향장치(EPS)의 고장여부를 감지할 수 있다.
다음으로, 운전자가 차량의 전륜을 중심위치로 이동하도록 운전자에게 안내할 수 있다(단계 S420). 여기서, 전동조향장치(EPS)의 고장 알람 및 차량의 전륜의 현재위치를 표시부(40)로 출력하여 운전자가 차량의 전륜을 중심위치로 이동하도록 유도할 수 있다.
일례로, 랙 구동부(19)로부터의 위치 정보를 통하여 차량의 전륜의 현재위치와 중심위치를 표시하여 운전자를 유도할 수 있다. 이와 같이, 운전자를 유도하여 조향휠(11)을 통해 강제로 랙 구동부(19)의 모터를 구동하여 차량의 전륜이 중심위치에 위치하게 할 수 있다. 이는 후륜 조향장치(RWS)를 이용한 조타가 원활하게 되도록 하기 위해 차량의 전륜을 정렬시키는 것이다.
다음으로, 전륜 능동조향장치(13)의 출력을 록킹할 수 있다(단계 S430). 즉, 조향휠(11) 및 전륜 능동조향장치(13)의 구동모터(15)의 출력이 전동조향장치(EPS)로 전달되지 않도록 차단할 수 있다.
여기서, 전륜 능동조향장치(13)의 출력의 록킹은 출력축(16)을 물리적으로 고정시킬 수 있는 록킹 장치를 출력축(16)에 구비하거나, 전륜 능동조향장치(13)의 출력축(16)과 조향기어부(18)에 연결되는 중간 샤프트 사이에 분리하도록 구성함으로써 구현될 있다.
다음으로, 후륜 조향장치(RWS)를 활성화하여 조타모드를 후륜 조향모드로 전환할 수 있다(단계 S440). 여기서, 전륜 능동조향장치(13)의 구동모터(15)가 운전자 조작에 의한 조향휠(11)의 방향과 반대로 구동하도록 제어할 수 있다. 이와 같이, 전륜 능동조향장치(13)의 구동모터(15)를 이용하여 구동력을 제공함으로써 조향휠(11)의 조타력을 감소시킬 수 있다.
이와 같이 조타모드가 후륜 조향모드로 전환된 상태에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 운전자가 차량을 좌측으로 회전하기 위해 조향휠(11)을 좌측으로 돌리면, 전륜 능동조향장치(13)의 구동모터는 반대측으로 구동되고, 차량의 후륜(52)은 우측으로 조타될 수 있다. 즉, 차량의 전륜(51)이 중심위치로 정렬된 상태에서 차량의 후륜(52)의 우측으로 조타됨에 따라 차량은 좌측으로 회전될 수 있다.
이와 반대로, 도 6에 도시된 바와 같이, 운전자가 차량을 우측으로 회전하기 위해 조향휠(11)을 우측으로 돌리면, 전륜 능동조향장치(13)의 구동모터는 반대측으로 구동되고, 차량의 후륜(52)은 좌측으로 조타될 수 있다. 즉, 차량의 전륜(51)이 중심위치로 정렬된 상태에서 차량의 후륜(52)의 좌측으로 조타됨에 따라 차량은 우측으로 회전될 수 있다.
이와 같은 방법에 의해 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 방법(400)은 전동조향장치(EPS)가 고장난 경우에도 큰 비용상승 없이 용이한 조타 환경을 제공할 수 있고, 조타휠에 의한 조타 무게감을 경감시킬 수 있으므로 여성 운전자나 노약자에게 용이한 조타 환경을 제공할 수 있다.
상기와 같은 방법들은 도 1에 도시된 바와 같은 전자제어유닛(30) 및 도 3에 도시된 바와 같은 조타모드 전환 장치(100)에 의해 구현될 수 있고, 특히, 이러한 단계들을 수행하는 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이 경우, 이러한 프로그램들은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다.
이 때, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 판독가능한 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함하며, 예를 들면, ROM, RAM, CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 데이터 저장장치 등일 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
1 : 사륜 조향 시스템 10 : 전륜 구동부
11 : 조향휠 12 : 조향컬럼
13 : 전륜 능동조향장치 14 : 입력축
15 : 구동모터 16 : 출력축
17 : 조향각 센서 18 : 조향기어부
18' : 랙바 19 : 랙 구동부
20 : 후륜 구동부 30 : 전자제어유닛
40 : 표시부 100 : 조타모드 전환 장치
110 : 고장 감지부 120 : 위치 유도부
130 : 모드 전환부

Claims (10)

  1. 전동조향장치(EPS)가 고장인지의 여부를 감지하는 고장 감지부;
    차량의 전륜을 중심위치로 이동하도록 운전자에게 안내하는 위치 유도부; 및
    전륜 능동조향장치(AFS)의 출력을 록킹시키고 후륜 조향장치(RWS)를 활성화하여 조타모드를 후륜 조향모드로 전환하는 모드 전환부;
    를 포함하는 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고장 감지부는 상기 전동조향장치(EPS)의 랙 구동부의 상태에 따라 고장여부를 감지하는 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위치 유도부는 상기 전동조향장치(EPS)의 고장 알람 및 상기 차량의 전륜의 현재위치를 표시부로 출력하는 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모드 전환부는 상기 전륜 능동조향장치(AFS)의 구동모터가 조향휠의 방향과 반대로 구동하도록 제어하는 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모드 전환부는 조향휠 및 상기 전륜 능동조향장치(AFS)의 구동모터의 출력이 상기 전동조향장치(EPS)로 전달되지 않도록 차단하는 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 장치.
  6. 전동조향장치(EPS)가 고장인지의 여부를 감지하는 단계;
    차량의 전륜을 중심위치로 이동하도록 운전자에게 안내하는 단계;
    전륜 능동조향장치(AFS)의 출력을 록킹하는 단계; 및
    후륜 조향장치(RWS)를 활성화하여 조타모드를 후륜 조향모드로 전환하는 단계;
    를 포함하는 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 감지하는 단계는 상기 전동조향장치(EPS)의 랙 구동부의 상태에 따라 고장여부를 감지하는 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 안내하는 단계는 상기 전동조향장치(EPS)의 고장 알람 및 상기 차량의 전륜의 현재위치를 표시부로 출력하는 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 록킹하는 단계는 조향휠 및 상기 전륜 능동조향장치(AFS)의 구동모터의 출력이 상기 전동조향장치(EPS)로 전달되지 않도록 차단하는 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 전환하는 단계는 상기 전륜 능동조향장치(AFS)의 구동모터가 조향휠의 방향과 반대로 구동하도록 제어하는 사륜 조향 시스템의 조타모드 전환 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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