KR20190059236A - 차량의 스티어링 방법 및 스티어링 시스템 - Google Patents

차량의 스티어링 방법 및 스티어링 시스템 Download PDF

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KR20190059236A
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KR1020180143331A
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안톤 오버뮐러
아드리안 미하일레스쿠
페르디난트 하팅거
클라우스 디폴트
마르틴 엔닝
크리슈티안 비덴만
미카엘 오르트레히너
마티아스 레만
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아우디 아게
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Abstract

본 발명은 차량(2)의 스티어링 방법에 관한 것으로, 상기 차량은 스티어링 휠(14)을 가진 스티어링 시스템(12)과 휠들(6, 10)을 가진 전방 차축(4) 및 후방 차축(8)을 포함하고, 상기 차량(2)의 방향은 차량(2)의 운전자에 의해 상기 스티어링 휠(14)의 스티어링 휠 각도가 조절됨으로써 수동으로 조정되고, 이로 인해 상기 차축들(4, 8) 중 적어도 하나의 차축의 상기 휠들(6, 10)에 대해 스티어링 각도가 조절되고, 상기 스티어링 각도는 스티어링 휠 각도에 중첩 각도를 더한 결과이고, 상기 차축들(4, 8) 중 적어도 하나의 차축의 상기 휠들(6, 10)에 대한 자동으로 설정 가능한 스티어링 비에 의해 상기 휠들(6, 10)에 대한 스티어링 각도 대 스티어링 휠 각도의 비가 정해지고, 상기 차량(2)은 반경을 갖는 원형 경로에서 제 1 값의 속도로 곡선(22)으로 주행하고, 이 경우 운전자에 의해 스티어링 휠 각도가 조절되고, 상기 스티어링 시스템(12)에 의해 중첩 각도와 속도의 관계에 대한 특성곡선을 고려하여 속도의 제 1 값에 의존하는 중첩 각도가 자동으로 조절되고, 2개의 가능한 경우 중 적어도 하나의 경우가 고려되며, 스티어링 휠 각도가 일정하게 유지될 때 제 1 경우에 중첩 각도와 스티어링 비는 상기 스티어링 시스템(12)에 의해 일정하게 유지되고, 및/또는 제 2 경우에 스티어링 비는 상기 스티어링 시스템(12)에 의해 속도에 의존해서 자동으로 변동되고, 원형 경로의 반경은 일정하게 유지된다.

Description

차량의 스티어링 방법 및 스티어링 시스템{METHOD AND STEERING SYSTEM FOR STEERING A VEHICLE}
본 발명은 차량의 스티어링을 위한 방법 및 차량의 스티어링 시스템에 관한 것이다.
차량의 주행 거동을 최적화하기 위해, 차량에 스티어링 가능한 후방 차축 및/또는 전방 차축에 대한 중첩 스티어링 장치가 주로 장착된다. 이로써, 차량은 상황에 따라 민첩해지거나 안정화될 수 있고, 스티어링 비가 가변적으로 구성될 수 있다. 전방- 및 후방 차축의 스티어링 비, 즉 전방- 및 후방 차축에 각각 조절되는 휠 스티어링 각도 대 스티어링 휠 각도의 비율은 스티어링 작업, 즉 스티어링 휠 각도와 자체 조정 곡선 반경 사이의 비율에 영향을 미친다.
곡선으로 주행 시, 스티어링 휠 각도가 변함없을 때 곡선 반경이 원치 않게 변하여 운전자에게 스티어링 휠 각도를 수정하는 것, 즉, 스티어링 휠 각도를 줄임으로써 안쪽으로 스티어링 하거나 스티어링 휠 각도를 늘림으로써 바깥쪽으로 스티어링 하는 것이 요구된다. 이는, 적용된 스티어링 작업이 속도에 가변적으로 의존하기 때문이며, 이 경우 고속에서는 스티어링 작업이 더 많아지고 저속에서는 스티어링 작업이 더 줄어든다. 스티어링 작업이 예를 들어 줄어들면, 운전자는 원하는 곡선 반경을 유지하기 위해 바깥쪽으로 스티어링 해야 한다. 물리적 조건에 따라 차량의 속도와 관련하여 후방 차축- 및 중첩 스티어링 장치 없이도 스티어링 작업은 가변적이며, 그 이유는 차량의 횡 가속도의 변화에 의해 예를 들어 자동 스티어링 구배의 변화가 발생하기 때문이다. 이로 인해, 차량의 감속 시 스티어링 작업이 줄어들고 이러한 경우에 운전자는, 원하는 곡선 반경을 유지하기 위해 바깥쪽으로 스티어링해야 한다.
간행물 DE 10 2006 017 406 A1호는 자동차의 적어도 하나의 스티어링 가능한 휠에 대한 소정의 휠 스티어링 각도의 기준으로서 스티어링 휠 각도가 스티어링 핸들에 의해 미리 정해지는, 자동차의 스티어링 시스템을 작동하기 위한 방법을 기술한다.
중첩 스티어링 장치를 작동하기 위한 방법은 간행물 DE 10 2007 000 975 A1호에 제시되어 있다. 이 방법에서, 스티어링 비의 결정 시 주행 속도가 고려될 수 있으므로, 스티어링 비는 주행 속도에 의존해서 변동된다.
간행물 DE 10 2007 053 818 A1호는 가변 변속비로 차량 스티어링 장치를 작동하기 위한 방법을 기술한다. 이 경우, 사전 설정된 스티어링 각도 및 실제로 조절할 조절 각도가 결정되고, 조절 각도와 스티어링 각도의 호환성이 검사된다.
이와 관련해서 본 발명의 과제는, 곡선을 통해 주행할 시 차량의 스티어링 작업을 최소화하는 것이다.
상기 과제는 독립 특허 청구항의 특징들을 포함하는 방법 및 스티어링 시스템에 의해 해결된다. 방법 및 스티어링 시스템의 실시예들은 독립 특허 청구항 및 설명에 제시된다.
본 발명에 따른 방법은, 스티어링 휠을 가진 스티어링 시스템과 휠들을 가진 전방 차축 및 후방 차축을 포함하는 차량, 예를 들어 자동차의 스티어링을 위해 형성된다. 이 경우 차량의 방향은 차량의 운전자에 의해 스티어링 휠의 스티어링 휠 각도가 조절됨으로써 수동으로 조정되고, 이로 인해 및/또는 이 경우 스티어링 시스템에 의해 차축들 중 적어도 하나의 차축의 휠들에 대해 자동으로 스티어링 각도가 조절되고, 상기 스티어링 각도는 스티어링 휠 각도에 중첩 각도를 더한 결과이다. 또한, 차축들 중 적어도 하나의 차축의 휠들에 대한 자동으로 설정 가능한 스티어링 비에 의해 휠들에 대한 스티어링 각도 대 스티어링 휠 각도의 비가 정해진다. 이 방법에서 차량은 반경을 갖는 원형 경로에서 제 1 값의 속도로 곡선으로 주행하고, 이 경우 운전자에 의해 스티어링 휠 각도가 조절된다. 이 경우, 스티어링 시스템은 중첩 각도와 속도의 관계에 대한 특성 곡선을 고려하여 속도의 제 1 값에 의존하는 중첩 각도를 자동으로 조절한다.
또한, 이 방법에서, 가능한 2개의 경우 중 적어도 하나의 경우가 고려되고 및/또는 수행되며, 이 경우 가능한 2개의 경우에 스티어링 휠 각도가 처음에는 일정하게 유지되고 변경되지 않는다. 제 1 경우에 중첩 각도와 스티어링 비는 스티어링 시스템에 의해 일정하게 유지된다. 대안으로서 또는 추가로 제 2 경우에 스티어링 비는 스티어링 시스템에 의해 속도에 의존해서 자동으로 변동되고, 원형 경로의 반경 및 스티어링 작업은 일정하게 유지된다.
실시예에서 제 1 경우에 스티어링 비 및 중첩 각도는, 운전자가 스티어링 휠 각도를 변경할 때까지, 일정하게 유지된다. 또한, 제 1 경우에, 운전자가 스티어링 휠 각도를 변경하면, 중첩 각도의 추가 조절에 의해 원형 경로의 반경이 조정될 수 있다. 제 2 경우에, 스티어링 휠 각도는 일정하게 유지될 수도 있다.
제 2 경우에, 차량이 그 위에서 및/또는 그것을 따라서 곡선을 통과하는 원형 경로의 반경은, 스티어링 휠 각도가 일정하게 유지될 때 스티어링 작업, 즉 스티어링 휠 각도와 곡선 반경 사이의 비가 일정하도록, 중첩 각도의 추가 조절에 의해 조정된다. 즉, 스티어링 비는 자동으로 변경되므로, 스티어링 휠 각도는 계속해서 일정하게 유지될 수 있다.
제 1 경우에, 곡선으로 진입 시 운전자에 의해 조절된 스티어링 휠 각도가 일정하게 유지되어 균일하고 또는 변경되지 않는 한, 스티어링 비는 일정하다. 그와 달리 제 1 경우에, 곡선으로 진입 시 이미 또는 먼저 조절된 스티어링 휠 각도로부터 운전자에 의해 추가로 스티어링 휠 각도가 변경되면, 스티어링 비가 변동되고, 이 경우 원형 경로의 반경은 거의 일정하다. 이로써 제 2 경우에 스티어링 작업은 일정하다.
제 2 경우에 운전자에 의해 조절된 스티어링 휠 각도가 일정하게 유지되는 경우, 적어도 하나의 차축의 휠들에 대한 스티어링 각도 및 중첩 각도는 예를 들어 속도의 값에 맞게 조정된 및/또는 조정될 스티어링 비의 변동에 따라 변경된다. 이 경우, 곡선 경로의 반경은 동일하고 또는 일정할 수 있다.
제 2 경우에, 곡선에 진입 시 운전자에 의해 조절된 스티어링 휠 각도가 추가로 변경되면, 스티어링 비는, 예를 들어 속도에 대한 중첩 각도 및/또는 스티어링 비의 함수적 의존성을 고려하여, 추가로 자동적으로 변동되고 스티어링 휠 각도는 계속해서 일정하게 유지된다.
차량이 속도의 제 1 값으로 주행하고, 곡선으로 주행 시 운전자에 의한 스티어링 휠 각도의 조절에 따라 차량의 방향이 변경되는 것이 제공된다. 이 경우, 속도는 제 1 값으로부터 제 2 값으로 변경되고, 예를 들어 제동 시 감소하거나 가속 시 증가하는 것이 가능하다. 제 1 경우 및/또는 제 2 경우에 차량의 속도가 변하는 경우, 제 2 경우에 스티어링 비는 현재 속도 및/또는 현재 속도의 변화에 대한 스티어링 비의 함수적 의존성을 고려하여 자동으로 변동되는 한편, 제 1 경우에 스티어링 휠 각도가 (운전자에 의해) 일정하게 유지되는 한, 스티어링 비는 일정하게 유지된다. 그러나 제 2 경우에 스티어링 비는 선행기술에 따라 제공된 스티어링 비의 조정과 달리 속도에 대한 스티어링 비의 함수적 의존성을 고려하여 스티어링 작업이 일정하도록 조정되고, 즉 곡선 반경은 스티어링 휠 각도가 일정할 때 본 발명에 따라 자동으로 설정된 스티어링 비에 의해 곡선 주행 시에 작용하는 물리적 힘이 보상됨으로 인해 일정하게 유지된다. 따라서 운전자는 작용하는 물리적 힘의 보상을 위해 스티어링 휠 각도의 변경을 가능한 한 수행하지 않아도 되고, 이로 인해 부담이 경감된다.
실시예에서 스티어링 각도를 조절하기 위해 스티어링 휠 각도에 속도의 제 1 값에 의존하는 중첩 각도가 가산되고, 이 경우 중첩 각도는 속도에 대한 중첩 각도의 의존성을 나타내는 특성곡선에 따라서 양의 값 또는 음의 값을 가질 수 있다.
일반적으로 이 방법은 스티어링 휠 각도의 변경 시에만 및/또는 변경에 따라 운전자에 의해, 즉 특히 곡선 내로 또는 적어도 그것의 경로 내의 커브 구간으로 진입 시에 운전자에 의해 수행된다.
이 경우, 운전자에 의해 현재 조절된, 예를 들어 스티어링 휠의 회전에 의해서도 수동으로 변경되는 각각의 스티어링 휠 각도는 유지되고, 적어도 하나의 차축의 휠들에 대한 스티어링 각도는 먼저 제공된 중첩 각도 및/또는 속도에 맞게 조정된 스티어링 비의 변동에 상응하게 변경되고, 이 경우 스티어링 각도도 스티어링 비 및/또는 중첩 각도의 조정에 의해 변경된 속도에 맞게 조정된다. 이 경우 또한, 스티어링 휠 각도는 운전자에 의해, 즉 스티어링 시스템에 의해서가 아니라 운전자에 의해서만 변경되는 것도 가능하다. 따라서 운전자는 중첩 각도만큼 스티어링 각도의 변동을 적어도 수동으로 감지하지 않는데, 그 이유는 중첩 각도만이 조정되고, 운전자에 의해 현재 조절된 각각의 스티어링 휠 각도는 이 방법에서 영향을 받지 않기 때문이다. 운전자에 의한 스티어링 휠 각도의 변동 시 스티어링 비는 동적으로 변동되어 조정된다. 이 방법은 따라서, 적어도 먼저 0°가 아닌, 즉 0°보다 크거나 작은 각도 위치로 방향의 변경 및 변속 속도의 변경을 위해 운전자에 의해 조절된 스티어링 휠 각도가 일정할 때 수행되고, 이 경우 본 방법과 관련해서 중첩 각도 및 스티어링 각도는 각각의 조절된 스티어링 휠 각도에 맞게 조정되고, 제 1 경우에 중첩 각도는 먼저 조절된 후에 일정하게 유지되는 스티어링 휠 각도 및 스티어링 휠 각도의 조절 시 우세한 속도에 맞게 조정되고, 후속해서 스티어링 휠 각도가 운전자에 의해 변경될 때까지, 속도와 무관하게 일정하게 유지되며, 제 2 경우에 중첩 각도는, 곡선 반경이 일정하도록 따라서 스티어링 휠 각도가 일정할 때 스티어링 작업도 일정하도록 속도에 의존해서 조정된다.
이 방법은 곡선 주행 시, 예를 들어 곡선으로 주행 시 및/또는 곡선을 통해 주행 시, 스티어링 휠 각도가 운전자에 의해 0°가 아닌 각도로 조절될 때 및/또는 예를 들어 0°인 스티어링 휠 각도로부터 변경될 때, 수행된다. 이러한 곡선에서, 운전자에 의해 조절된 스티어링 휠 각도가 규정에 따라 0°보다 크거나 작고 및/또는 변경되면, 차량의 방향도 직선 주행과 달리 변경된다. 직선 주행 시 스티어링 휠 각도는 곡선 주행과 달리 규정에 따라 값 0°로 조절되어 일정하게 유지된다. 따라서, 적어도 하나의 차축의 휠들에 대한 스티어링 각도는 값 0 °로 조절된다.
스티어링 휠 각도는 운전자에 의한 차량의 방향의 변경을 위해 일반적으로 0 °가 아닌 값으로 조절되고 및/또는 변경된다. 적어도 하나의 차축의 휠들에 대한 스티어링 각도는 스티어링 휠 각도 대 스티어링 각도의 비를 규정하는 각각의 설정된 스티어링 비에 의해 주어지고, 이 경우 스티어링 각도는 스티어링 휠 각도에 중첩 각도를 더한 결과이다. 스티어링 휠 각도가 0°로 조절되는 및/또는 조절되어 있는 경우, 각각의 스티어링 각도 및 중첩 각도도 값 0°로 조절되고 및/또는 조절되어 있기 때문에, 차량은 직선 주행을 수행한다. 스티어링 휠 각도의 값 및 중첩 각도를 고려하여 그로부터 얻어지는 적어도 하나의 차축의 휠들에 대한 스티어링 각도는 직선 주행 시의 스티어링 휠 각도, 중첩 각도 및 적어도 하나의 차축의 스티어링 각도에 대한 0°의 값과 각각 편차를 나타낸다.
적어도 하나의 차축의 휠들에 대한 스티어링 비의 변경 또는 조정에 의해 전방 차축의 휠들에 대한 스티어링 비 및/또는 후방 차축의 휠들에 대한 스티어링 비는 현재 속도의 변화에 의존해서 자동으로 변동된다. 또한, 스티어링 각도는 속도에 맞게 조정된 수동으로 조절된 스티어링 휠 각도 및 스티어링 비 및/또는 중첩 각도에 의존해서 마찬가지로 자동으로 속도에 맞게 조정되고, 즉 변경되고 또는 조절된다. 이 경우 중첩 각도는 예를 들어 속도의 제 1 값과 제 2 값 사이의 차이에 의존해서 조절된다.
제 2 경우에 전방 차축의 휠들에 대한 스티어링 비 및/또는 후방 차축의 휠들에 대한 스티어링 비는 차량의 속도의 변화에 의존해서, 예를 들어 제 1 값으로부터 제 2 값으로 자동으로 변동되고, 이 경우 스티어링 휠 각도와 스티어링 작업은 유지된다.
실시예에서, 제동에 의해 속도가 감소하는 경우에, 스티어링 비는 작아지고 그로 인해 스티어링 각도는 중첩 각도의 증가로 인해 자동으로 커진다. 대안으로서 또는 보완적으로, 가속에 의해 속도가 증가하는 경우에, 스티어링 비는 커지고, 그 결과 스티어링 각도는 중첩 각도의 감소로 인해 자동으로 작아진다.
실시예에서, 스티어링 비는 속도에 대한 스티어링 비의 함수적 의존성을 고려하여, 속도의 적어도 하나의 거듭제곱에 비례하여, 예를 들어 속도에 비례하여 및/또는 속도의 제곱에 비례하여 변동된다. 속도에 대한 스티어링 비의 함수적 의존성이 n차 다항식에 해당하면, 속도의 변화 시 스티어링 비는 이러한 n차 다항식에 해당한다.
실시예에서 스티어링 비는 스티어링 각도의 유지 하에 속도의 변동에 따라 자동으로 변동되고 따라서 조정된다.
곡선으로 및/또는 곡선을 통해 차량의 주행 시, 스티어링 휠의 스티어링 휠 각도와 전방 차축의 휠들의 스티어링 각도 사이의 현재 설정된 전방 스티어링 비 및/또는 스티어링 휠의 스티어링 휠 각도와 후방 차축의 휠들의 스티어링 각도 사이의 현재 설정된 후방 스티어링 비가 결정된다. 차량의 속도도 결정되고, 이 경우 전방 스티어링 비와 후방 스티어링 비는 속도에 맞게 조정된다.
속도는 적어도 하나의 속도 조절 부재, 예컨대 가속 페달 및/또는 브레이크 페달을 작동시킴으로써 운전자에 의해 조절되고, 적어도 하나의 속도 조절 부재의 작동 또는 가동의 변경에 의해 변화하며, 예를 들어 가속에 의해 증가하거나 제동에 의해 감소한다. 제 1 경우에 속도의 추가 변화 시 스티어링 비는 일정하게 유지되고, 즉 중첩 각도 및 스티어링 각도는, 운전자가 스티어링 휠 각도를 유지하는 한, 변경되지 않는다.
본 발명에 따른 스티어링 시스템은 스티어링 휠 및 휠들을 가진 전방 차축과 후방 차축을 포함하는 차량의 스티어링을 위해 형성된다. 스티어링 시스템은 스티어링 휠 및 실시예에서 규정에 따라 제어부를 포함한다. 스티어링 휠에 대해 차량의 운전자에 의해 수동으로 조절 가능하고 또는 조절되는 스티어링 휠 각도와 제어부에 의해 자동으로 설정 가능한 스티어링 비에 의존해서, 차축들 중 적어도 하나의 차축의 휠들에 대해 스티어링 각도가 조절 가능하고 또는 조절되며, 이 경우 스티어링 비는 스티어링 각도 대 스티어링 휠 각도의 비를 규정하고 및/또는 정의한다. 또한, 스티어링 각도는 스티어링 휠 각도에 중첩 각도를 더한 결과이다. 제 1 값을 갖는 속도의 상황에서 차량은 반경을 갖는 원형 경로 상의 곡선으로 주행하고, 이 경우 운전자에 의해 스티어링 휠 각도가 조절되는 것이 제공된다. 스티어링 시스템은, 중첩 각도와 속도의 변화의 관계에 대한 특성곡선을 고려하여 속도의 제 1 값에 의존하는 중첩 각도를 자동으로 조절하도록 형성된다. 스티어링 시스템은, 2개의 가능한 경우 중 적어도 하나의 경우를 고려하도록 및/또는 수행하도록 형성된다. 스티어링 시스템은 스티어링 휠 각도가 일정하게 유지될 때 제 1 경우에, 중첩 각도와 스티어링 비를 일정하게 유지하도록 형성되고, 및/또는 제 2 경우에 스티어링 비를 속도에 의존해서 자동으로 변동하도록 및 원형 경로의 반경을 일정하게 유지하도록 형성된다.
제 1 경우에 예를 들어, 스티어링 휠 각도가 일정하게 유지되는 한, 중첩 각도가 일정하게 유지됨으로써, 스티어링 비를 일정하게 유지하는 것이 제공된다. 곡선 반경에 작용하는 물리적 힘의 보상을 위해 운전자에 의해 스티어링 휠 각도가 변경되는 경우에야, 스티어링 각도 또는 중첩 각도도 변경된다. 대안으로서 또는 추가로 스티어링 시스템은 제 2 경우에, 스티어링 비를 연속해서 자동으로 변경하도록 및 작용하는 물리적 힘을 동적으로 저지하여 스티어링 휠 각도를 계속해서 일정하게 유지하도록 형성된다.
스티어링 시스템은 실시예에서 적어도 하나의 액추에이터를 포함하고, 상기 액추에이터는 차축들 중 적어도 하나에 할당되고, 수동으로 조절 가능한 스티어링 휠 각도 및 자동으로 설정 가능한 스티어링 비를 고려하여 적어도 하나의 차축의 휠들에 대한 스티어링 각도를 조절하도록 형성된다.
이 방법에 의해, 곡선 주행 시, 즉 곡선으로 및/또는 곡선을 통해 주행 시, 차량의 방향이 변경되는 경우, 차량의 터닝을 최소화하거나 심지어 억제할 수 있다.
차량의 스티어링 시 운전자에 의해 스티어링 작업이 추진되고, 이 경우 스티어링 작업은 원형 경로의 자체 조정 반경(곡선 반경)과 스티어링 휠 각도 사이의 비를 의미하며, 상기 원형 경로로 및/또는 상기 원형 경로를 따라 차량이 곡선을 통해 주행한다. 또한, 제 1 경우에 운전자에 의한 스티어링 휠 각도의 변화 시에만, 적어도 하나의 차축 상의 스티어링 비, 예를 들어 전방 및/또는 후방 차축의 스티어링 비의 변동이 허용된다. 제 2 경우에 적어도 하나의 스티어링 비, 예를 들어 2개의 차축에 대한 스티어링 비의 조정에 의해 스티어링 작업은 곡선에서 및/또는 곡선을 통한 차량의 주행에 영향을 미치는 고려될 물리적 파라미터로 인해 변경되지 않는다. 이로써, 스티어링 휠 각도가 변함없는 경우에 감속- 또는 가속 과정에서 스티어링 작업은 일정하게 유지되는 것이 달성된다.
각각의 차축, 즉 전방 및 후방 차축에 대한 개별 스티어링 비는 적어도 하나의 휠, 일반적으로 각각의 차축의 2개의 휠의 스티어링 각도 또는 휠 스티어링 각도 대 스티어링 휠 각도의 비로부터 발생한다. 전체적인 스티어링 작업은 곡선에서 및/또는 곡선을 통해 주행 시 차량을 위해 제공되는 원형 경로의 나머지 반경 대 스티어링 휠 각도의 비로부터 얻어진다. 이러한 스티어링 작업은 동일하게 유지된다. 이 경우 적어도 간접적으로 전방 및 후방 차축의 개별 스티어링 비 및 차량의 적어도 하나의 다른 파라미터, 예를 들어 휠 베이스(wheel base)가 고려된다.
방법과 관련해서 제 2 경우에 하기식 (1) 과 (2) 가 이용되고, 상기 식에 의해, 스티어링 휠의 위치가 변함없고 따라서 스티어링 휠 각도가 변함없을 때 곡선으로 및/또는 곡선을 통해 주행 시 차량이 제동할 때, 전방 차축의 중첩 각도의 조정에 의해 스티어링 각도가 어떻게 조정되는지 계산되고, 이 경우 차량이 위치한 및/또는 차량이 곡선 운동을 하는 원형 경로의 반경은 변경되지 않는다.
이 경우 2개의 식(1)과 (2) 는 차량의 하기 물리적 파라미터들을 포함한다:
d_v = 전방 차축의 스티어링 각도,
d_h = 후방 차축의 스티어링 각도,
l = 휠 베이스,
R = 곡선 내로 및/또는 곡선을 통해 차량이 주행할 때, 생기는 원형 경로의 반경,
m_v = 전방 차축의 축 하중,
m_h = 후방 차축의 축 하중,
v = 차량의 속도,
c_v = 전방 차축의 휠들의 슬립 강도,
c_h = 후방 차축의 휠들의 슬립 강도.
따라서, 스티어링 휠의 위치에 의존하는 스티어링 휠 각도(w_lr), 전방 차축의 스티어링 각도(d_v) 및 후방 차축의 스티어링 각도(d_h)가 고려된다. 전방 스티어링 각도(d_v)는 스티어링 휠 각도(w_lr)에 중첩 각도를 더한 결과이고, 이 경우 전방 차축의 휠들에 대해 전방 중첩 각도가 제공될 수 있다. 이런 경우 전방 차축의 휠들에 대해 동적 스티어링이 구현되고, 이 경우 각각의 조절된 스티어링 휠 각도(w_lr)는 예를 들어 스티어링 시스템의 제어부에 의해, 전방 스티어링 휠 각도(d_v)의 중첩 각도를 고려하여 조절된다. 후방 스티어링 휠 각도(d_v)는 스티어링 시스템의 제어부에 의해 조절된다. 중첩 각도는 속도(v) 및 원형 경로의 반경(R)에 의존한다. 각각의 스티어링 비는 스티어링 휠 각도(w_lr)로부터 각각의 ck축의 스티어링 각도(d_v, d_h)에 의해, 즉 전방 스티어링 비(L
Figure pat00001
_v = w_lr/d_v) 및 후방 스티어링 비(L
Figure pat00002
_h = w_lr/d_h)에 의해 얻어진다. 스티어링 작업(L_a = w_lr/R)은 스티어링 휠 각도(w_lr) 대 반경(R)의 비로부터 얻어진다.
d_v = l/R + (m_v/c_v - m_h/c_h) * v2/R + d_h (1)
일정한 스티어링 휠 각도로 곡선 안으로 제동되고 또는 곡선으로 주행 시 제동되어 속도(v)가 감소하는 경우, 파라미터, l, R, m_v, c_v, m_h, c_h 및 d_h는 변경되지 않는다. 전방 차축 또는 전방 휠들의 스티어링 각도(d_v)는 속도(v)의 변화 또는 속도의 제곱(v2)으로부터 얻어진다.
또한, 일정한 스티어링 휠 각도로 곡선 밖으로 가속되고 또는 곡선으로 주행 시 가속되어 속도(v)가 증가하는 경우, 파라미터 l, R, m_v, c_v, m_h, c_h 및 d_h는 변경되지 않는다. 전방 차축 또는 전방 휠들의 스티어링 각도(d_v)는 속도(v)의 변화 또는 속도의 제곱(v2)으로부터 얻어진다.
d_h = -l/R - (m_v/c_v - m_h/c_h) * v2/R + d_v (2)
일정한 스티어링 휠 각도로 곡선 안으로 제동되고 또는 곡선으로 주행 시 제동되어 속도(v)가 감소하는 경우, 파라미터 l, R, m_v, c_v, m_h, c_h 및 d_v는 동일하다. 후방 차축 또는 후방 휠들의 스티어링 각도(d_h)는 속도(v)의 변화 또는 속도의 제곱(v2)으로부터 얻어진다.
또한, 일정한 스티어링 휠 각도로 곡선 밖으로 가속되고 또는 곡선으로 주행 시 가속되어 속도(v)가 증가하는 경우, 파라미터 l, R, m_v, c_v, m_h, c_h 및 d_v는 변경되지 않는다. 후방 차축 또는 후방 휠들의 스티어링 각도(d_h)는 속도(v)의 변화 또는 속도의 제곱(v2)으로부터 얻어진다.
또한, 속도(v)로 반경(R)을 갖는 곡선 경로에서 곡선 주행 시 전체 질량(m)을 갖는 차량에 작용하는 원심력 F_z = m * v2 /R 이 고려될 수 있다. 각각의 스티어링 비(L
Figure pat00003
_v, L
Figure pat00004
_h) 및/또는 스티어링 작업(L_a)은 원심력(F_z)에 비례한다. 차량의 스티어링 시스템은 실시예에서 특히 스티어링 가능한 후방 차축 및/또는 전방 차축에 대한 중첩 스티어링 장치를 포함하고, 이로써 차량은 상황에 따라 민첩해지고 및/또는 안정화될 수 있고, 스티어링 비가 가변적으로 구성될 수 있다. 또한, 전방 및 후방 차축의 스티어리링 비들 즉, 자체 조절 스티어링 각도 또는 전방 및 후방 차축 상의 휠 스티어링 각도 대 스티어링 휠 각도의 비는 스티어링 작업, 즉 스티어링 휠 각도와 차량이 뒤따르는 원형 경로의 자체 조정 반경 사이의 비에 작용하는 것이 고려된다. 스티어링 비들은 속도에 의존하므로, 상기 비들은 제 2 경우에 속도가 변할 때 변동될 수 있다.
예를 들어 곡선으로 주행 시 스티어링 휠 각도가 변함없을 때 운전자가 차량을 제동하면, 차량의 속도는 감소한다. 또한, 제 2 경우에 적어도 하나의 차축에 대한 스티어링 비는 감소한다. 이 경우 차량을 위해 제공된, 곡선 내로 및/또는 곡선을 통과하는 원형 경로의 반경은 스티어링 휠 각도가 변함없을 때 변경되지 않고, 이 경우 운전자는 스티어링 휠 각도를 수정할 것을 요구받지 않는데, 그 이유는 스티어링 각도는 스티어링 비의 변동 또는 조정으로 인해 마찬가지로 자동으로 조정되기 때문이다. 이 방법의 수행 시 적용된 스티어링 작업은 원형 경로의 반경의 유지 하에 일정하고 또는 변경되지 않는다.
본 발명의 다른 장점 및 실시예들은 상세한 설명 및 첨부한 도면에 제시된다.
전술한 및 이하에서 설명될 특징들은 각각의 제시된 조합으로뿐만 아니라, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 다른 조합으로도 또는 자체로도 이용될 수 있음을 분명히 해야 한다.
본 발명은 실시예를 기초로 도면에 개략적으로 도시되며, 도면을 참조하여 개략적으로 및 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법의 실시예의 수행 시, 본 발명에 따른 스티어링 시스템의 실시예를 갖는 차량의 개략도를 도시한 도면.
도 1에 개략적으로 도시된 차량(2)은 전방 휠들(6)을 가진 전방 차축(4)과 후방 휠들(10)을 가진 후방 차축(8)을 포함한다. 스티어링 시스템(12)의 실시예는 스티어링 휠(14), 전방 차축(4)의 휠들(6)의 파라미터로서 스티어링 각도를 조절하기 위한 전방 액추에이터(18), 후방 차축(4)의 휠들(10)의 파라미터로서 스티어링 각도를 조절하기 위한 후방 액추에이터(20), 및 제어부(16)를 포함한다.
차량(2)의 방향은 차량(2)의 운전자에 의한 스티어링 휠(14)의 조작의 영향을 받고, 이 경우 차량(2)의 파라미터로서 스티어링 휠(14)의 스티어링 휠 각도가 조절되고, 예를 들어 변경된다. 스티어링 휠(14)의 각각 현재 조절된 스티어링 휠 각도에 기초해서 액추에이터(18, 20)는 제어부(16)에 의해 제어되고, 이로써 다시 차축(4, 8)과 거기에 배치된 휠들(6, 10)이 스티어링 된다. 이 경우 전방 차축(4)의 휠들(6)에 대해 제어부(16)에 의해 설정된 전방 스티어링 비에 의해 전방 스티어링 각도가 조절되고, 후방 차축(8)의 휠들(10)에 대해 제어부(16)에 의해 설정된 후방 스티어링 비에 의해 후방 스티어링 각도가 조절된다. 이 경우 자동으로 설정되어 제어부(16)에 의해 변경 가능한 각각의 스티어링 비에 의해 각각의 차축(4, 8)의 스티어링 각도 대 스티어링 휠 각도의 의도한 비가 정해지고 또는 규정된다. 차량(2)이 곡선(22)으로 및/또는 곡선을 통해 주행하는 경우, 반경을 갖고 또는 반경에 의해 규정될 수 있는 원형 경로로 차량(2)이 이동한다. 이 경우, 스티어링 각도는 스티어링 휠 각도에 중첩 각도를 더한 결과이고, 상기 중첩 각도는 특성곡선을 고려하여 곡선(22)로 차량이 곡선 운동을 하는 원형 경로의 반경과 차량의 속도에 의존한다.
차량(2)의 스티어링을 위한 방법의 실시예에서, 곡선(22)을 통해 곡선 주행 시 차량(2)의 방향이 변경되는 것이 제공되고, 이 경우 스티어링 휠 각도 및 각각의 스티어링 비와 중첩 각도에 따라 얻어지는, 적어도 하나의 차축(4, 8)의 휠들(6, 10)에 대한 적어도 하나의 스티어링 각도는 0°가 아니고 또는 0°보다 크거나 작고, 및/또는 변경된다. 또한, 각각의 스티어링 각도는 변경된 속도에 맞게 스티어링 비의 조정에 따라 자동으로 속도에 맞게 조정된다.
차량(2)의 방향의 변경 하에 곡선 주행 시 차량(2)의 속도가 추가로 변경되는 경우, 스티어링 비는 속도에 대한 스티어링 비의 함수적 의존성을 고려하여 또한 자동으로 변동되고, 일반적으로 차량(2)의 제동 시 작아지고, 차량(2)의 가속 시 커지며, 이 경우 중첩 각도는, 스티어링 작업이 일정하게 유지되도록 동적으로 조정된다. 그로 인해 제동 시 스티어링 각도는 커지고 가속 시 자동으로 작아지며, 운전자는 터닝하거나 바깥 쪽으로 스티어링하지 않아도 된다.
제 1 경우에 스티어링 비는 일정하게 유지되고, 스티어링 휠 각도가 변경되는 경우에야 스티어링 비도 변동된다. 제 2 경우에 스티어링 비는 자동으로 변동되고, 스티어링 휠 각도는 일정하게 유지된다.

Claims (9)

  1. 차량(2)의 스티어링 방법으로서, 상기 차량은 스티어링 휠(14)을 가진 스티어링 시스템(12)과 휠들(6, 10)을 가진 전방 차축(4) 및 후방 차축(8)을 포함하고, 상기 차량(2)의 방향은 상기 차량(2)의 운전자에 의해 상기 스티어링 휠(14)의 스티어링 휠 각도가 조절됨으로써 수동으로 조정되고, 이로 인해 상기 차축들(4, 8) 중 적어도 하나의 차축의 상기 휠들(6, 10)에 대해 스티어링 각도가 조절되고, 상기 스티어링 각도는 스티어링 휠 각도에 중첩 각도를 더한 결과이고, 상기 차축들(4, 8) 중 적어도 하나의 차축의 상기 휠들(6, 10)에 대한 자동으로 설정 가능한 스티어링 비에 의해 상기 휠들(6, 10)에 대한 스티어링 각도 대 스티어링 휠 각도의 비가 정해지고, 상기 차량(2)은 반경을 갖는 원형 경로에서 제 1 값의 속도로 곡선(22)으로 주행하고, 운전자에 의해 스티어링 휠 각도가 조절되고, 상기 스티어링 시스템(12)에 의해 중첩 각도와 속도의 관계에 대한 특성곡선을 고려하여 속도의 제 1 값에 의존하는 중첩 각도가 자동으로 조절되고, 2개의 가능한 경우 중 적어도 하나의 경우가 고려되며, 스티어링 휠 각도가 일정하게 유지될 때 제 1 경우에 중첩 각도와 스티어링 비는 상기 스티어링 시스템(12)에 의해 일정하게 유지되거나, 또는 제 2 경우에 스티어링 비는 상기 스티어링 시스템(12)에 의해 속도에 의존해서 자동으로 변동되고, 원형 경로의 반경은 일정하게 유지되는 것인 차량의 스티어링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 경우에 운전자가 스티어링 휠 각도를 변경하면, 중첩 각도의 추가 조절에 의해 원형 경로의 반경이 조정되고, 제 2 경우에는 자동으로 조정되며, 스티어링 휠 각도는 일정하게 유지되는 것인 차량의 스티어링 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 1 경우에 운전자에 의해 조절된 스티어링 휠 각도가 일정하게 유지되는 한, 스티어링 비는 일정하고, 제 1 경우에 운전자에 의해 스티어링 휠 각도가 변경되면, 스티어링 비가 변동되며, 원형 경로의 반경은 일정하게 유지되는 것인 차량의 스티어링 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 제 2 경우에 적어도 하나의 차축(4, 8)의 상기 휠들(6, 10)에 대한 중첩 각도는 스티어링 비의 변동에 따라 변경되는 것인 차량의 스티어링 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 속도가 제 1 값으로부터 제 2 값으로 감소하는 것인 차량의 스티어링 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전방 차축(4)의 상기 휠들(6)에 대한 스티어링 비와 상기 후방 차축(8)의 상기 휠들(10)에 대한 스티어링 비 중 하나 이상은 스티어링 휠 각도의 변경에 의해 변동되는 것인 차량의 스티어링 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 속도가 감소하는 경우에, 스티어링 비는 작아지거나, 또는 속도가 증가하는 경우에, 스티어링 비는 커지는 것인 차량의 스티어링 방법.
  8. 차량(2)의 스티어링을 위한 스티어링 시스템으로서, 상기 차량은 스티어링 휠(14) 및 휠들(6, 10)을 가진 전방 차축(4)과 후방 차축(8)을 포함하고, 상기 차량(2)의 방향은 상기 차량(2)의 운전자에 의해 상기 스티어링 휠(14)의 스티어링 휠 각도가 조절됨으로써 수동으로 조정될 수 있고, 상기 스티어링 시스템(12)은, 조절된 스티어링 휠 각도에 의존해서 상기 차축들(4, 8) 중 적어도 하나의 차축의 상기 휠들(6, 10)에 대해 스티어링 각도를 조절하도록 형성되고, 상기 스티어링 각도는 스티어링 휠 각도에 중첩 각도를 더한 결과이고, 상기 차축들(4, 8) 중 적어도 하나의 차축의 상기 휠들(6, 10)에 대해 상기 스티어링 시스템(12)에 의해 자동으로 설정 가능한 스티어링 비는 상기 휠들(6, 10)에 대한 스티어링 각도 대 스티어링 휠 각도의 비를 규정하고, 상기 차량(2)이 제 1 값의 속도로 반경을 갖는 원형 경로 상의 곡선(22)으로 주행하고, 운전자에 의해 스티어링 휠 각도가 조절되면, 상기 스티어링 시스템(12)은, 중첩 각도와 속도의 관계에 대한 특성곡선을 고려하여 속도의 제 1 값에 의존하는 중첩 각도를 자동으로 조절하도록 형성되고, 상기 스티어링 시스템(12)은, 2개의 가능한 경우 중 적어도 하나의 경우를 고려하도록 형성되고, 상기 스티어링 시스템(12)은 스티어링 휠 각도가 일정하게 유지될 때 제 1 경우에, 중첩 각도와 스티어링 비를 일정하게 유지하도록 형성되거나, 또는 제 2 경우에 상기 스티어링 시스템(12)은, 스티어링 비를 속도에 의존해서 자동으로 변동하도록 그리고 원형 경로의 반경을 일정하게 유지하도록 형성되는 것인 스티어링 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 적어도 하나의 액추에이터(18, 20)를 포함하고, 상기 액추에이터는 상기 적어도 하나의 차축(4, 8)에 할당되며 수동으로 조절 가능한 스티어링 휠 각도 및 자동으로 설정 가능한 스티어링 비를 고려하여 상기 적어도 하나의 차축(4, 8)의 상기 휠들(6, 10)에 대한 스티어링 각도를 조절하도록 형성되는 것인 스티어링 시스템.
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