KR20210055176A - 스티어 바이 와이어 시스템 - Google Patents

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KR20210055176A
KR20210055176A KR1020190141340A KR20190141340A KR20210055176A KR 20210055176 A KR20210055176 A KR 20210055176A KR 1020190141340 A KR1020190141340 A KR 1020190141340A KR 20190141340 A KR20190141340 A KR 20190141340A KR 20210055176 A KR20210055176 A KR 20210055176A
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김정수
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명은 스티어 바이 와이어 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 스티어 바이 와이어 시스템은 바퀴의 조향입력을 수행하는 스티어링 휠, 상기 스티어링 휠의 상기 조향입력을 측정할 수 있는 센서부, 상기 센서부에 의해 측정된 조향입력에 기인하여 바퀴의 조향각도를 연산하는 제어부, 상기 제어부에 의해 상기 바퀴에 조향 구동력을 제공하도록 액슬빔에 위치하는 엑츄에이터 어셈블리 및 상기 엑츄에이터 어셈블리와 체결되어 상기 바퀴의 조향각도 변경을 수행하는 타이로드를 포함한다.

Description

스티어 바이 와이어 시스템{System for Steer by Wire}
본 발명은 스티어 바이 와이어 시스템에 관한 것으로, 더 바람직하게, 일체 차축형 차량의 스티어 바이 와이어 조향장치에 관한 것으로, 전자기 엑츄에이터를 이용하여 바퀴의 조향각도를 제어하도록 구성되는 스티어 바이 와이어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 조타력을 발생하는 파워 스티어링 장치는, 핸들의 조작력을 가볍고 원활하게 하면서도 신속한 조향이 가능하도록 하기 위해서 유압을 이용하도록 설계되어 작동된다.
이러한 파워 스티어링 장치는 작은 힘으로 조향조작을 할 수 있으며 조향기어비의 조작력에 관계없이 선정할 수 있으며, 노면의 요철에서 오는 충격을 흡수하여 핸들에 전달되는 것을 방지할 수 있다.
예컨대, 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치(ECU)에서 모터를 구동시켜 저속운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 비상상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하는 전동식 스티어링 장치를 이용하고 있다.
전동식 스티어링 장치는 통상 EHPS(Electro-hydraulic Power Steering)이나 또는 MDPS(Motor Driven Power Steering)가 있으며, 이중 MDPS 시스템은 펌프에서 유압을 형성하여 파워를 어시스트(assist)하는 유압 시스템과 달리 모터의 회전력으로 조향 파워를 어시스트(assist)하는 구조로서, 동력을 발생하는 모터와 이에 연결된 감속기인 웜샤프트(Worm-Shaft)가 스티어링샤프트(Steering-Shaft)와 연결되어 있는 웜휠(Worm Wheel)을 회전시켜 조향력을 어시스트(assist)하게 된다.
그리고 MDPS(Motor Driven Power Steering)중 R-MDPS(랙 어시스트식 전동 파워 스티어링 장치)는 모터에 의한 구동 토크(Torque)를 받아 랙바(Rack Bar)의 축 이동을 구현하는 타입(Type)으로서, 통상 모터의 구동 토크를 벨트와 풀리를 이용하여 전달받아 랙바(Rack Bar)를 축 이동시켜 주게 된다.
최근에는 스티어링 휠과 차량의 구동바퀴의 기계적 연결을 없앤 스티어 바이 와이어 시스템이 제안되고 있다.
스티어 바이 와이어 시스템은 스티어링 휠의 회전 신호를 전자제어유니트(ECU)를 통해 입력받아 구동바퀴에 구동 연결된 모터를 작동시켜 차량을 조향할 수 있다.
이 스티어 바이 와이어 시스템은 스티어링 휠과 구동바퀴 간 기계적인 연결이 없기 때문에, 스티어 바이 와이어 시스템의 고장시 치명적인 사고를 야기할 수밖에 없다.
이에 따라, 비상시 스티어링 휠의 조향력을 구동바퀴에 전달하기 위해, 종래에는 유 조인트 및 클러치를 통한 기계적인 연결 구조를 구현하기도 한다. 예컨대, 평상시에는 전자제어유닛이 운전자의 스티어링 조타각과 토크를 측정한 후 MDPS(Motor Driven Power Steer)를 제어하여 구동바퀴를 조향하고, 비상시에는 클러치가 유조인트와 스티어링 휠의 컬럼을 기계적으로 연결하여 스티어링 휠의 조향력을 구동바퀴에 전달한다.
그러나 이러한 종래 기술의 경우, 스티어 바이 와이어 시스템의 유리한 기능들, 예컨대, 빠른 조향의지의 전달을 통한 차량 응답성의 증대 기능, 스티어링 기어비 차속에 따른 가변 기능, 불필요한 역 입력 방지 기능, 정밀한 조향 기능 및 설치의 자유도 향상 기능 등을 제대로 살리지 못하였다.
또한, 종래 기술의 경우, 차량의 제동시 다이브현상이 발생하여 스프링이 하중을 받아 눌리는 경우, 지오메트리 에러를 유발하는 문제점이 존재하였는바, 제동 쏠림 문제가 발생하였다.
특허문헌1: 대한민국특허출원 2008-0075943호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 액슬빔에 위치하는 전자기 엑츄에이터를 통해 지오메트리 에러가 없는 스티어 바이 와이어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 전자기 엑츄에이터를 구성하는 고정코일 유닛과 이동부간의 전자기적 구동력을 이용하여 바퀴의 조향각도를 조작하는 스티어 바이 와이어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다. 또한 본 발명의 목적들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 스티어 바이 와이어 시스템은 다음과 같은 구성을 포함한다.
본 발명의 실시예에서는, 바퀴의 조향입력을 수행하는 스티어링 휠; 상기 스티어링 휠의 상기 조향입력을 측정할 수 있는 센서부; 상기 센서부에 의해 측정된 조향입력에 기인하여 바퀴의 조향각도를 연산하는 제어부; 상기 제어부에 의해 상기 바퀴에 조향 구동력을 제공하도록 액슬빔에 위치하는 엑츄에이터 어셈블리; 및 상기 엑츄에이터 어셈블리와 체결되어 상기 바퀴의 조향각도 변경을 수행하는 타이로드;를 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템을 제공한다.
또한, 상기 엑츄에이터 어셈블리는, 상기 액슬빔에 위치하는 고정코일 유닛;
상기 바퀴와 상기 타이로드를 통해 체결되고, 상기 고정코일 유닛의 적어도 일부에 위치하여 상기 고정코일 유닛을 따라 이동하도록 구성되는 이동부;를 포함하며, 상기 이동부는 상기 제어부의 조향입력에 대응하여, 상기 고정코일 유닛을 따라 이동하여 상기 바퀴의 조향각도를 변경하도록 구성되는 스티어 바이 와이어 시스템을 제공한다.
또한, 상기 이동부는 영구자석으로 구성되고, 상기 제어부에 조향입력이 인가되는 경우, 상기 고정코일 유닛에 전류를 인가하여 상기 영구자석이 상기 고정코일 유닛을 따라 이동하도록 구성되는 스티어 바이 와이어 시스템을 제공한다.
또한, 상기 이동부는 상기 액슬빔을 따라 이동하도록 상기 액슬빔과 체결되는 가이드부;를 더 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템을 제공한다.
또한, 상기 가이드부와 대응되는 액슬빔에는 상기 이동부의 변위를 측정하도록 구성되는 변위센서;를 더 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템을 제공한다.
또한, 상기 타이로드 끝단에는 바퀴와 체결되도록 구성되는 너클암;을 더 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템을 제공한다.
또한, 상기 너클암에 위치하는 휠각도 센서;를 더 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템을 제공한다.
또한, 상기 조향입력을 측정하도록 구성되는 상기 센서부는, 상기 조향각도를 측정할 수 있는 조향각 센서; 및 조향 토크를 측정할 수 있는 토크 센서;를 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템을 제공한다.
또한, 상기 제어부는 변위센서, 조향각 센서, 토크 센서 및 휠각도 센서의 측정값을 수신하고, 측정된 데이터 중 적어도 하나 이상을 기반으로 운전자의 조향입력에 대응한 바퀴의 조향각도를 산출하도록 구성되는 스티어 바이 와이어 시스템을 제공한다.
또한, 상기 제어부는 상기 변위센서, 상기 조향각 센서 및 상기 토크 센서에 의해 수신된 상기 조향입력에 따라 상기 휠각도 센서에 의해 제어된 바퀴의 조향각도를 측정하고, 바퀴의 조향각도와 상기 조향입력에 따라 상기 제어부에서 산출된 조향각도가 일치하지 않는 경우, 상기 제어부는 조향각도가 산출되는 인자를 보상하도록 구성되는 스티어 바이 와이어 시스템을 제공한다.
본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 전자기 엑츄에이터를 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템을 제공하여 차량의 제동에 의한 지오메트리 에러와 무관한 조향각도를 제공할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 전자기 엑츄에이터를 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템을 제공하여 제동 쏠림을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서, 스티어링 바이 와이어 시스템의 구성도를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 스티어링 바이 와이어 시스템의 전자식 엑츄에이터 구성의 확대도를 도시하고 있다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예로서, 스티어링 바이 와이어 시스템의 좌측 조향시 작동도를 도시하고 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예로서, 스티어링 바이 와이어 시스템의 우측 조향시 작동도를 도시하고 있다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...어셈블리" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 고정코일에 흐르는 전류의 방향과 영구자석에 의해 형성되는 자기장의 방향은 변경될 수 있는바, 이동부에 인가되는 힘이 액슬빔의 좌우 방향으로 인가될 수 있도록 전류가 인가되는 방향 및 자기장이 이루는 방향은 변경될 수 있다.
본 발명은 스티어링 휠(110)을 통해 조향입력이 인가되는 경우, 입력된 조향조작에 대응하여 전자식 엑츄에이터 어셈블리(310, 320)의 동작을 제어하여 타이로드(330)의 구동을 수행하는 스티어 바이 와이어 시스템(100)에 관한 것이다.
도 1에서는 본 발명의 일 실시예로서, 스티어 바이 와이어 시스템(100)의 구성도를 도시하고 있다.
스티어링 휠(110)의 조향입력이 인가되는 경우, 액슬빔(300)에 일체로 위치하는 엑츄에이터 어셈블리(310, 320), 엑츄에이터 어셈블리(310, 320) 양 끝단에 위치하는 타이로드(330) 및 각각의 타이로드(330) 끝단에 위치하여 타단에 바퀴가 장착되는 너클암(340)을 포함한다.
스티어링 휠(110)은 차량의 실내에 위치하여 사용자의 조향입력을 수신하는 대상으로서, 사용자가 스티어링 휠(110)의 회전을 인가하는 경우 제어부(200)는 스티어링 휠(110)의 회전 각도를 기반으로 차량의 조향입력을 감지한다.
제어부(200)는 수신된 조향입력에 대응하여 액슬빔(300)에 일체로 위치하는 전자식 엑츄에이터 어셈블리(310, 320)의 이동부(320)가 액슬빔(300)을 따라 길이 방향으로 이동될 수 있도록 이동부(320)의 구동을 제어한다.
더 바람직하게, 전자식 엑츄에이터 어셈블리(310, 320)는 액슬빔(300)에 고정되어 위치하는 고정코일 유닛(310)을 포함하고, 고정코일 유닛(310)과 이격되어 액슬빔(300)을 따라 길이 방향으로 이동되는 이동부(320)는 영구자석을 포함하도록 구성된다. 따라서, 고정코일 유닛(310) 유닛에 전류가 인가되는 방향에 따라 영구자석을 포함하는 이동부(320)는 액슬빔(300)의 좌우 방향을 따라 이동하도록 구성된다.
즉, 전자기 엑츄에이터 어셈블리(310, 320)는 제어부(200)에 입력된 조향입력에 대응하여 이동부(320)를 액슬빔(300)의 길이 방향으로 이동되도록 고정코일 유닛(310)에 전류를 인가하도록 구성되는바, 제어부(200)는 고정코일 유닛(310)에 전류의 크기를 제어하여 이동부(320)의 길이 방향 이동거리를 제어한다.
이렇게 이동부(320)가 액슬빔(300)을 따라 이동하는 경우, 이동부(320) 양단에 체결되는 타이로드(330)가 이동부(320)와 연동하여 이동되고, 타이로드(330) 끝단에 체결된 바퀴가 제어부(200)에 입력된 조향 각도까지 회전되도록 구성된다.
본 발명의 제어부(200)는 스티어링 휠(110)의 입력 각도를 통해 조향각도를 측정할 수 있으며, 바퀴의 조향을 수행하기 위한 스티어링 휠(110)의 회전에 따른 토크값을 측정할 수 있도록 구성된다.
더 바람직하게, 스티어링 휠(110)와 체결되는 스티어링 컬럼(400)에는 조향각 센서(120)를 포함하고 있으며, 더욱이 조향입력에 따른 토크를 측정할 수 있는 토크 센서(130)를 포함할 수 있다.
제어부(200)는 조향각 센서(120) 또는 토크 센서(130) 중 적어도 하나 이상의 데이터를 수신할 수 있으며, 수신된 데이터를 기반으로 바퀴의 조타각도를 연산하여 전자기 엑츄에이터의 구동을 수행하도록 구성된다.
뿐만 아니라, 본 발명은 액슬빔(300)과 체결되는 이동부(320)의 적어도 일부에 위치하고, 이동부(320)가 이동되는 경우 액슬빔(300)과 체결을 유지하도록 구성되는 가이드부(350)를 포함한다. 또한, 가이드부(350)가 위치하는 액슬빔(300)에는 이동부(320)의 이동거리를 측정할 수 있도록 구성되는 변위센서(360)를 포함한다.
또한, 본 발명은 조향입력에 따라 바퀴의 조향각 변경을 측정할 수 있도록 구성되는 휠각도 센서를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 제어부(200)는 변위센서(360), 조향각 센서(120), 토크 센서(130) 및 휠각도 센서의 측정값을 수신하고, 측정된 데이터 중 적어도 하나 이상을 기반으로 운전자의 조향입력에 대응한 바퀴의 조향각도를 산출하도록 구성될 수 있다.
상기와 같이, 조향각 센서(120), 토크 센서(130), 변위센서(360) 및 휠각도 센서를 포함하는 본 발명의 스티어 바이 와이어 시스템(100)은 조향입력에 따라 측정되는 조향각도 변화, 컬럼(400)에 입력되는 토크값 및 이동부(320)의 이동거리의 데이터를 수신하고, 제어부(200)는 수신된 데이터를 기반으로 바퀴가 이루는 조향각을 산출하도록 구성되며, 제어된 바퀴의 조향각도가 제어부(200)에서 출력된 조향각도와 일치하는지를 휠각도 센서를 통해 판단할 수 있도록 구성된다.
제어부(200)에 의해 실제 구동된 바퀴의 조향각도가 조향입력에 따라 출력된 조향각도와 상이한 경우, 제어부(200)는 수신된 데이터를 기반으로 출력되는 조향각도를 보정하도록 피드백 제어를 수행할 수 있다.
피드백 제어는 고정코일 유닛(310)에 인가되는 전류의 세기를 제어할 수 있으며, 이동부(320)의 변위를 조정할 수 있도록 구성되며, 제어부(200)를 통해 연산되는 연산인자의 보상을 수행하여 스티어링 휠(110)의 조향입력과 실제 바퀴의 조향각도가 일치하도록 제어될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 휠각도 센서는 액슬빔(300) 양끝단과 인접한 영역에 구성되는 너클암(340)에 위치할 수 있도록 구성되는바, 너클암(340)은 타이로드(330)에 의해 이동부(320)와 체결되고, 액슬빔(300)을 기준으로 좌우 회전되도록 구성된다.
더 바람직하게, 너클암(340)은 액슬빔(300)을 기준으로 회전이 가능하도록 구성되는바, 타이로드(330)와 체결되고 이동부(320)의 이동에 따라 액슬빔(300)을 기준으로 시계 또는 반시계 방향으로 회전하여 바퀴의 조향각도를 변경하도록 구성된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 엑츄에이터 어셈블리(310, 320)의 확대도를 도시하고 있다.
액슬빔(300)에 위치하는 엑츄에이터 어셈블리(310, 320)의 경우, 고정코일 유닛(310)과 이동부(320)를 포함하도록 구성되는바, 이동부(320)는 고정코일 유닛(310)을 따라 액슬빔(300)의 길이 방향으로 이동되도록 구성된다.
제어부(200)는 조향입력에 대응하여 이동부(320)를 액슬빔(300)의 길이 방향으로 이동하도록 구성되는바, 고정코일 유닛(310)은 차량에 위치하는 배터리(미도시)와 체결되어 제어부(200)의 요청에 따라 배터리로부터 고정코일 유닛(310)으로 소정의 전류가 인가되어 이동부(320)가 이동되도록 구성된다.
더 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에서는 액슬빔(300)의 후단에 이동부(320)가 위치하는 경우, 스티어링 핸들의 회전 방향과 반대 방향으로 이동되어 타이로드(330) 끝단에 위치하는 너클암(340)이 액슬빔(300)을 중심으로 스티어링 핸들의 회전방향으로 회전되도록 구성된다.
또 다른 실시예에서는 액슬빔(300)의 전단에 이동부(320)가 위치하는 경우 스티어링 핸들의 회전방향과 동일한 방향으로 이동부(320)가 이동되고, 이에 따라 타이로드(330)가 스티어링 핸들과 동일한 회전방향으로 회전되어 바퀴의 조향각도를 갖도록 구동될 수 있다.
즉, 본 발명의 스티어 바이 와이어 시스템(100)에서 이동부(320)는 좌우 방향으로 이동될 수 있도록 구성되는바, 이는 고정코일 유닛(310)에 인가되는 전류의 인가 방향에 따라 제어될 수 있으며, 액슬빔(300)과 이동부(320)의 위치관계에 따라 고정코일 유닛(310)로 인가되는 전류의 인가 방향은 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 액슬빔(300)의 일면이 함몰된 형태를 갖도록 구성되며, 함몰된 일면과 마주하도록 위치하는 이동부(320)를 포함한다. 또한, 함몰된 영역 내측으로 고정코일 유닛(310)이 위치하도록 구성되는바, 단일 코일 다수가 액슬빔(300) 함몰영역 내측에 위치하도록 구성된다.
이동부(320)는 영구자석으로 구성되어 고정코일 유닛(310)에 전류가 인가되는 경우, 액슬빔(300)을 따라 힘이 인가되도록 구성된다. 더 바람직하게, 이동부(320)의 영구자석에 의해 형성되는 자기장과 전류가 흐르는 방향이 이루는 각도가 동일 평면상에 90도로 설정되는 경우, 힘은 평면의 높이 방향으로 인가될 수 있는바, 고정코일 유닛(310)에 전류가 인가되는 방향에 따라 이동부(320)가 액슬빔(300)의 길이 방향으로 이동될 수 있다.
이동부(320)가 액슬빔(300)을 따라 이동되는 경우, 이동부(320)는 액슬빔(300)과 마주하는 적어도 일부에 가이드부(350)를 포함하도록 구성되는바, 이동부(320)의 이동시에도 액슬빔(300)과 이동부(320) 간의 체결상태를 유지할 수 있도록 구성된다.
본 발명의 일 실시예에서 액슬빔(300)과 이동부(320)가 마주하는 이동부(320) 상단에는 가이드부(350)를 포함하여 구성될 수 있으며, 액슬빔(300)에 위치하여 가이드부(350)를 따라 형성되는 변위센서(360)를 포함하도록 구성되는바 제어부(200)가 이동부(320)의 변위를 수신할 수 있도록 구성된다.
이처럼, 본 발명의 엑츄에이터 어셈블리(310, 320)는 차량의 배터리로부터 고정코일 유닛(310)에 전류가 인가되는 경우, 영구자석을 포함하는 이동부(320)가 액슬빔(300)을 따라 좌우 방향으로 이동되어 바퀴와 체결되는 타이로드(330)를 이동시키도록 구성된다.
도 3a에서는 차량의 좌측 조향을 수행하는 경우, 스티어 바이 와이어 시스템(100)의 작동도를 차량의 상부를 기준으로 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 이동부(320)가 액슬빔(300)의 후단에 체결되어 위치되고, 스티어링 휠(110)의 좌측 회전에 따라 조향입력이 인가되는 경우 이동부(320)의 이동관계를 도시하고 있다.
스티어링 휠(110)의 좌측 회전 입력이 인가되는 경우, 제어부(200)는 조향각 센서(120) 및 토크 센서(130)로부터 조향입력을 수신하고, 영구자석을 포함하는 이동부(320)를 차량의 우측으로 이동시키도록 고정코일 유닛(310)에 전류를 인가한다.
즉, 액슬빔(300) 상에 이동부(320)가 차량의 전방을 기준으로 우측으로 이동되는 경우, 이동부(320)의 양단에 각각 체결되는 타이로드(330)가 우측으로 이동하도록 구성되고, 타이로드(330) 끝단에 위치하는 너클암(340)이 액슬빔(300)을 중심으로 시계 반대 방향으로 회전되도록 구성된다. 너클암(340)의 회전에 따라 바퀴는 좌측으로 입력된 조향각도를 갖도록 구성된다.
더 바람직하게, 본 발명의 일 실시예에서는 고정코일 유닛(310)로 인가되는 전류는 도시된 도면상 평면에 수직으로 인입되는 방향으로 인가되도록 구성되고, 이동부(320)의 자기장을 액슬빔(300)을 기준으로 하단에서 상단으로 형성될 수 있는바, 이동부(320)의 가이드부(350)가 액슬빔(300)의 우측으로 이동하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 영구자석에 의해 형성되는 자기장이 도면의 평면의 높이 방향 수직으로 인입되는 방향으로 형성되고 전류가 도면의 상부(차량의 전방)에서 하부(차량의 후방)으로 흐르는 경우 이동부(320)가 액슬빔(300)을 따라 차량의 우측으로 이동되어 바퀴의 좌선회 조향각도를 유지할 수 있다.
도 3b는 도 3a와 반대 방향(우측 조향)으로 조향입력이 인가되는 경우, 차량의 상부 기준으로 작동도를 도시하고 있다.
도 3a와 동일한 구성으로서, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 이동부(320)가 액슬빔(300)의 후단에 체결되어 위치되고, 스티어링 휠(110)의 좌측 회전에 따라 조향입력이 인가되는 경우 이동부(320)의 이동관계를 도시하고 있다.
스티어링 휠(110)의 우측 회전 입력이 인가되는 경우, 제어부(200)는 조향각 센서(120) 및 토크 센서(130)로부터 조향입력을 수신하고, 영구자석을 포함하는 이동부(320)를 차량의 좌측으로 이동시키도록 고정코일 유닛(310)에 전류를 인가한다.
즉, 액슬빔(300) 상에 이동부(320)가 차량의 전방을 기준으로 좌측으로 이동되는 경우, 이동부(320)의 양단에 각각 체결되는 타이로드(330)가 이동부(320)와 일체로 좌측으로 이동하도록 구성되고, 타이로드(330) 끝단에 위치하는 너클암(340)이 액슬빔(300)을 중심으로 시계 방향으로 회전되도록 구성된다. 너클암(340)의 회전에 따라 바퀴는 우측으로 입력된 조향각도를 갖도록 구성된다.
더 바람직하게, 고정코일 유닛(310)로 인가되는 전류는 도시된 도면의 평면상의 수직방향으로 배출되는 방향으로 구성되고, 이동부(320)의 자기장을 액슬빔(300)을 기준으로 하단에서 상단으로 형성될 수 있는바, 이동부(320)의 가이드부(350)가 액슬빔(300)의 좌측으로 이동하도록 구성된다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는 영구자석에 의해 형성되는 자기장이 도면의 평면의 높이 방향 수직으로 인입되는 방향으로 형성되고 전류가 도면의 하부(차량의 전방)에서 상부(차량의 후방)으로 흐르는 경우 이동부(320)가 액슬빔(300)을 따라 차량의 좌측으로 이동되어 바퀴의 우선회 조향각도를 유지할 수 있다.
정리하면, 본 발명의 엑츄에이터 어셈블리(310, 320)는 고정코일 유닛(310)에 인가되는 전류의 방향과 이동부(320)에 위치하는 영구자석의 자기장이 이루는 방향에 따라 이동부(320)에 힘이 인가되도록 구성되는바, 제어부(200)는 사용자의 조향입력을 수신하고, 수신된 조향입력에 대응하여 고정코일 유닛(310)에 전류를 인가하여 이동부(320)가 액슬빔(300)의 길이 방향을 따라 이동되도록 제어를 수행한다.
더욱이, 제어부(200)는 조향각 센서(120), 토크 센서(130) 중 적어도 하나 이상으로부터 수신된 측정값을 대상으로 휠각도 센서를 통해 바퀴의 조향각을 측정하여, 스티어링 휠(110)의 조향입력에 대응된 출력값이 제어부(200)에서 산출된 바퀴의 조향각도와 일치하는지 여부를 판단하고, 서로 다른 경우, 피드백 제어를 수행하여 스티어링 휠(110)의 회전량과 바퀴의 조향각도가 일치하도록 수신된 측정값을 보상하도록 구성된다.
이처럼, 본 발명은 제어부(200)를 통해 스티어링 입력에 대응하여 이동부(320)의 좌우 방향이동을 수행하여 바퀴가 사용자 요청에 대응된 조향각도를 갖도록 엑츄에이터의 제어를 수행하는 스티어 바이 와이어 시스템(100)을 제공한다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 기술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 기술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100: 스티어 바이 와이어 시스템
110: 스티어링 휠
120: 조향각 센서
130: 토크 센서
200: 제어부
300: 액슬빔
310: 고정코일 유닛
320: 이동부
330: 타이로드
340: 너클암
350: 가이드부
360: 변위센서
400: 컬럼

Claims (10)

  1. 바퀴의 조향입력을 수행하는 스티어링 휠;
    상기 스티어링 휠의 상기 조향입력을 측정할 수 있는 센서부;
    상기 센서부에 의해 측정된 조향입력에 기인하여 바퀴의 조향각도를 연산하는 제어부;
    상기 제어부에 의해 상기 바퀴에 조향 구동력을 제공하도록 액슬빔에 위치하는 엑츄에이터 어셈블리; 및
    상기 엑츄에이터 어셈블리와 체결되어 상기 바퀴의 조향각도 변경을 수행하는 타이로드;를 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 엑츄에이터 어셈블리는,
    상기 액슬빔에 위치하는 고정코일 유닛;
    상기 바퀴와 상기 타이로드를 통해 체결되고, 상기 고정코일 유닛과 적어도 일부가 인접하여 위치하며 상기 고정코일 유닛을 따라 이동하도록 구성되는 이동부;를 포함하며,
    상기 이동부는 상기 제어부의 조향입력에 대응하여, 상기 고정코일 유닛을 따라 이동하여 상기 바퀴의 조향각도를 변경하도록 구성되는 스티어 바이 와이어 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 이동부는 영구자석으로 구성되고,
    상기 제어부에 조향입력이 인가되는 경우, 상기 고정코일 유닛에 전류를 인가하여 상기 영구자석이 상기 고정코일 유닛을 따라 이동하도록 구성되는 스티어 바이 와이어 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 이동부는 상기 액슬빔을 따라 이동하도록 상기 액슬빔과 체결되는 가이드부;를 더 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 가이드부와 대응되는 액슬빔에는 상기 이동부의 변위를 측정하도록 구성되는 변위센서;를 더 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 타이로드 끝단에는 바퀴와 체결되도록 구성되는 너클암;을 더 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 너클암에 위치하는 휠각도 센서;를 더 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 조향입력을 측정하도록 구성되는 상기 센서부는,
    상기 조향각도를 측정할 수 있는 조향각 센서; 및
    조향 토크를 측정할 수 있는 토크 센서;를 포함하는 스티어 바이 와이어 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 변위센서, 조향각 센서, 토크 센서 및 휠각도 센서의 측정값을 수신하고, 측정된 데이터 중 적어도 하나 이상을 기반으로 운전자의 조향입력에 대응한 바퀴의 조향각도를 산출하도록 구성되는 스티어 바이 와이어 시스템.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 변위센서, 상기 조향각 센서 및 상기 토크 센서에 의해 수신된 상기 조향입력에 따라 상기 휠각도 센서에 의해 제어된 바퀴의 조향각도를 측정하고, 바퀴의 조향각도와 상기 조향입력에 따라 상기 제어부에서 산출된 조향각도가 일치하지 않는 경우, 상기 제어부는 조향각도가 산출되는 인자를 보상하도록 구성되는 스티어 바이 와이어 시스템.
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