KR20220126904A - Fully Powered Steering System and Method - Google Patents

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KR20220126904A
KR20220126904A KR1020210031210A KR20210031210A KR20220126904A KR 20220126904 A KR20220126904 A KR 20220126904A KR 1020210031210 A KR1020210031210 A KR 1020210031210A KR 20210031210 A KR20210031210 A KR 20210031210A KR 20220126904 A KR20220126904 A KR 20220126904A
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Abstract

The present invention relates to a steering device of a vehicle, and more specifically, to a steering device which can be driven even without a rotational driving force (torque) of the driver. In particular, the present invention relates to a steering device which generates a steering force (the force to change the direction of the wheel of a vehicle) entirely based on the electric power or the hydraulic pressure. According to the present invention, the power of the driver (the rotational driving force) is not directly delivered to a steering driving device, but instead, the movement of the driver's hand can be detected by a touch sensor or a rotational encoder installed at a fixed handle to determine a steering amount (the angle in the advancing direction of the vehicle) before delivering the same to the steering driving device by means of an electronic circuit, such that power required for steering may be generated entirely by machinery. The present invention is more effective when applied to an autonomous vehicle which is controlled based on an electronic device. Because the rotation of a handle (steering wheel) is not required, the info-communications device or a multimedia device can be installed on the handle. Therefore, during autonomous driving (when the driver does not drive), the driver can conveniently use such devices.

Description

완전 파워 스티어링 시스템 및 방법 {Fully Powered Steering System and Method}Fully Powered Steering System and Method}

본 발명은 자동차의 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운전자의 회전동력(토크, Torque) 없이도 운전할 수 있는 조향장치로서 전적으로 전동이나 유압에 의해서만 조향력(자동차 바퀴의 방향을 바꾸기 위한 힘)을 발생시키는 조향장치에 관한 것이다. 본 발명을 자율주행 자동차에 적용했을 때 효과가 더 크다.The present invention relates to a steering device for a vehicle, and more particularly, a steering device that can be driven without a driver's rotational power (torque), and generates a steering force (force to change the direction of a vehicle wheel) solely by electric or hydraulic pressure. It's about the steering system. The effect is greater when the present invention is applied to an autonomous vehicle.

파워 스티어링 시스템은 대부분의 자동차에 적용된 상용화 기술로서 특별한 설명을 요하지 않지만, 후술의 편의를 위하여 주요 내용을 아래와 같이 간략히 언급한다. The power steering system is a commercialized technology applied to most automobiles and does not require a special description, but the main contents are briefly mentioned below for the convenience of the following description.

특허문헌 검색을 통해서 알 수 있듯이, 파워 스티어링 시스템 관련한 매우 많은 특허들이 공개되거나 등록되어 있다. 검색된 수많은 특허 중 예시적으로 몇 개의 특허를 선행기술문헌 항에 나열하였다. 이 특허들은 구조적인 공통점이 있는데 이것을 간략히 설명하자면, 운전자의 회전동력(토크, Torque)을 전달하기 위한 운전대(스티어링 휠), 운전자의 회전동력 정도를 감지하기 위한 토크센서, 운전자의 회전동력을 보조하는 보조동력장치(운전자가 적은 힘으로도 조향을 할 수 있도록 해주는 장치로서 주로 전기 모터가 사용됨), 그리고 보조동력장치를 제어하는 조향구동모터제어장치(Steering Driving Motor Contoller)를 공통으로 가지고 있다. As can be seen through a patent literature search, a very large number of patents related to the power steering system have been published or registered. Among the numerous searched patents, a few patents are listed in the prior art literature section by way of example. These patents have structural commonalities. To briefly explain this, a steering wheel (steering wheel) to transmit the driver's rotational power (torque), a torque sensor to detect the driver's rotational power level, and assisting the driver's rotational power It has in common an auxiliary power device (a device that allows the driver to steer with little force, and an electric motor is mainly used) and a steering driving motor controller that controls the auxiliary power device.

종래의 파워 스티어링 시스템을 작동 원리 측면에서 간략하게 설명하자면, 운전자의 회전력(운전대를 돌리는 힘)과 보조동력장치의 회전력이 조합되어 최종적으로 조향구동모터제어장치(자동차 바퀴의 진행 방향을 바꾸는 장치)에 전달된다. 즉 다시 말하자면, 종래의 기술은 작기는 하지만 여전히 운전자의 수동 회전력을 요구하고, 이 회전력 정도를 감지하기 위해서 토크센서를 사용하고 있다. To briefly describe the conventional power steering system in terms of its operating principle, the driver's rotational force (the force that turns the steering wheel) and the rotational force of the auxiliary power device are combined to finally the steering drive motor control device (the device that changes the direction of the wheels of the vehicle) is transmitted to In other words, the conventional technology, although small, still requires the driver's manual rotational force, and uses a torque sensor to sense the rotational force.

종래 기술은 운전대를 돌리기 위한 회전 축과 토크센서 등을 필요로 하는 복잡한 구조로 인하여, 운전대 위에 전자장치를 설치하는 것이 용이하지 않다. 종래 파워 스티어링 시스템의 경우는 운전대(스티어링 휠)가 반드시 회전해야 하므로 상기 전자장치의 전선 연결이 용이하지 않을 뿐만 아니라 운전대가 회전을 하기 때문에 운전대 위의 전자장치의 방향도 시시각각 바뀌게 된다. 도 2는 본 발명의 하나의 실시 예를 도술 한 것인데, 정보통신기기(200)가 운전대 고정프레임(170) 위에 설치된 것이다. 종래 기술은 운전대의 회전이 필수적이므로 여러 가닥의 전선 연결 측면에서 상기 정보통신기기(200) 설치가 어려울 뿐만 아니라, 운전자가 주행중에 정보통신기기(200)에 표시된 정보를 보는데 불편함을 수반한다. 예를 들어, 계기판 정보, 내비게이션 정보 등이 상기 정보통신기기(200)에 표시되어 있는 경우라면 이것의 회전은 운전자에게 매우 불편함을 초래하게 된다. 도래하고 있는 자율주행 자동차의 경우, 자율주행 중에 운전자가 사용할 수 있는 정보통신기기(각종 차량 상태 정보 표시 및 테블렛, 스마트폰과 유사한 기능 수행)는 매우 유용하지만 종래 파워 스티어링 시스템에 설치하기는 적합지 않다.In the prior art, it is not easy to install the electronic device on the steering wheel due to a complicated structure that requires a rotation shaft and a torque sensor for turning the steering wheel. In the case of the conventional power steering system, since the steering wheel (steering wheel) must rotate, it is not easy to connect the wires of the electronic device, and since the steering wheel rotates, the direction of the electronic device on the steering wheel is changed every moment. 2 is a diagram illustrating one embodiment of the present invention, in which the information communication device 200 is installed on the steering wheel fixed frame 170 . In the prior art, since rotation of the steering wheel is essential, not only is it difficult to install the information communication device 200 in terms of connecting multiple wires, but it is also accompanied by inconvenience for the driver to view the information displayed on the information communication device 200 while driving. For example, if instrument panel information, navigation information, etc. are displayed on the information and communication device 200 , rotation thereof causes very inconvenience to the driver. In the case of the advent of autonomous vehicles, information and communication devices that the driver can use during autonomous driving (displaying various vehicle status information and performing functions similar to tablets and smartphones) are very useful, but are not suitable for installation in conventional power steering systems. not.

[특허문헌 1] 한국 공개특허 10-2016-0098890(공개일자 2016년 8월 19일)[Patent Document 1] Korean Patent Publication No. 10-2016-0098890 (published on August 19, 2016) [특허문헌 2] 한국 공개특허 10-2017-0065793(공개일자 2017년 6월 14일)[Patent Document 2] Korean Patent Publication No. 10-2017-0065793 (published on June 14, 2017) [특허문헌 3] 한국 등록특허 10-2174602(등록일자 2020년 10월 30일)[Patent Document 3] Korean Patent Registration 10-2174602 (Registration Date: October 30, 2020) [특허문헌 4] 한국 등록특허 10-1630490(등록일자 2016년 6월 8일)[Patent Document 4] Korean Patent Registration 10-1630490 (Registration Date June 8, 2016) [특허문헌 5] 한국 공개특허 10-2020-0009272(공개일자 2020년 1월 30일)[Patent Document 5] Korean Patent Publication 10-2020-0009272 (published on January 30, 2020) [특허문헌 6] 미국 등록특허 US8589027 B2(등록일자 2013년 11월 19일)[Patent Document 6] US Registered Patent US8589027 B2 (Registration Date: November 19, 2013)

본 발명은 운전대 자체는 회전시키지 않고, 운전자의 손이 고정된 운전대의 외곽을 스처 지나가거나 터치스크린 조작(드래깅 Dragging)과 같은 형태로 운전자의 조향 의중을 조향제어장치에 전달하여 전동 혹은 유압에 의해서 바퀴의 방향을 조절할 수 있도록 한다. 결과적으로, 본 발명은 운전자가 가하는 수동 회전력이 필요없는 조향장치가 가능하게 한다.The present invention does not rotate the steering wheel itself, but transmits the driver's steering intention to the steering control device in the form of a touch screen manipulation (dragging) or the driver's hand passing through the outside of the fixed steering wheel by electric or hydraulic power. Allows you to adjust the direction of the wheels. Consequently, the present invention enables a steering system that does not require manual rotational force applied by the driver.

도 1은 본 발명의 운전대(100) 설치 예를 나타낸 것인데, 도시한 바와 같이 운전대의 회전 축이 필요 없고, 단순한 지지대(500)로 운전대를 차체에 고정할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 본 발명은 상기 언급한 종래 기술의 문제점(운전자의 조향 의중을 기계적으로 전달하고 이 의중을 토크 센서로 감지하여 전기 신호로 바꾼 후 이 신호에 따라 보조 조향동력장치의 출력을 결정하는 복잡한 구조의 문제)을 해결한다.1 shows an example of installing a steering wheel 100 according to the present invention, as shown, the steering wheel does not need a rotating shaft, and the steering wheel can be fixed to the vehicle body with a simple support 500 . In this way, the present invention solves the problems of the above-mentioned prior art (mechanically transmitting the driver's steering intention, detecting this intention with a torque sensor, converting it into an electric signal, and determining the output of the auxiliary steering power device according to this signal. complex structure problems).

더 나아가, 본 발명은 자율주행 자동차에 응용하기 적합한 사용자 인터페이스를 제공한다. 자율주행 자동차를 이용하는 운전자는 자율주행이 진행되고 있는 동안 운전으로부터 자유로워지고 정보통신기기(200) 혹은 멀티미디어기기와 같은 것을 사용할 수 있게 된다. 본 발명은 정보통신기기 혹은 멀티미디어기기를 운전대 고정프레임(170) 위에 설치하여 운전자에게 편리함을 제공할 수 있다. Furthermore, the present invention provides a user interface suitable for application to an autonomous vehicle. A driver using an autonomous vehicle is freed from driving while autonomous driving is in progress and can use an information communication device 200 or a multimedia device. The present invention can provide convenience to the driver by installing an information communication device or a multimedia device on the steering wheel fixed frame 170 .

도 1 내지 도 9는 본 발명의 구성 요소들을 도시하거나 혹은 이 것들의 설명을 위한 것들이고, 이하 이 도면들을 참조하여 본 발명을 설명한다. 이 도면들은 설명의 편의를 위해 개별 혹은 인접 구성요소가 연결된 상황을 나타내고, 같은 지시번호는 같은 구성 요소를 의미한다.1 to 9 show or are for explanation of components of the present invention, and the present invention will be described below with reference to these drawings. These drawings show a situation in which individual or adjacent components are connected for convenience of description, and like reference numerals mean the same components.

본 발명은 운전자의 운전 의중을 전달할 수 있는 운전대(100 혹은 400), 운전대에서 운전자의 손의 이동(운전자의 운전 의중)을 감지할 수 있는 수단(터치센서(160) 혹은 회전엔코더(440)), 운전대 고정프레임(170), 운전대(고정프레임 포함)를 차량 내에 설치하기 위한 고정지지대(500), 조향구동모터제어장치(종래 기술에서 사용된 구성 요소)에 운전자의 회전 의중을 전달하는 운전제어장치(150 혹은 470)로 구성될 수 있다.The present invention relates to a steering wheel 100 or 400 that can transmit the driver's driving intention, and a means (touch sensor 160 or rotary encoder 440) that can detect the movement of the driver's hand (driver's driving intention) on the steering wheel. , the steering wheel fixed frame 170, the fixed support 500 for installing the steering wheel (including the fixed frame) in the vehicle, and the steering drive motor control device (components used in the prior art) driving control that transmits the driver's intention to rotate It may consist of devices 150 or 470 .

운전대(100 혹은 400)는 감지 수단(160 혹은 440)이 부착될 수 있는 구조로 되어 있고, 운전자의 운전 의중을 전달하기 위한 구성 요소의 일부분으로서 원형의 모양을 가지는 것이 일반적이라고 할 수 있으나 반드시 원형일 필요는 없다.The steering wheel 100 or 400 has a structure to which the sensing means 160 or 440 can be attached, and as a part of a component for conveying the driver's driving intention, it can be generally said to have a circular shape. it doesn't have to be

감지 수단(160)은 정정용량 방식의 터치센서이다. 정전용량 방식의 터치센서를 채용한 운전대(100)의 입체도가 도 3이다. 도 3의 (가)는 운전대의 윗면에서 본 입체도이고, (나)는 밑면에서 본 입체도이다. 운전대 덮개(140)의 아래 반을 제거하고 작도하여 내부에 설치된 터치센서 전극들(110, 120, 130)이 보일 수 있게 하였다. 즉 실물 운전대는 덮개(140)으로 전체가 덮여있다.. 도 4 내지 도 7도 본 발명의 터치센서를 설명하기 위한 것으로서, 각각 상세 구조도, 전극 연결도, 전자회로도(운전제어장치(150) 포함), 동작설명도이다.The sensing means 160 is a capacitive touch sensor. 3 is a three-dimensional view of the steering wheel 100 employing a capacitive touch sensor. Figure 3 (A) is a three-dimensional view seen from the top of the steering wheel, (B) is a three-dimensional view seen from the bottom. The lower half of the steering wheel cover 140 was removed and drawn so that the touch sensor electrodes 110 , 120 , 130 installed therein were visible. That is, the actual steering wheel is entirely covered with the cover 140. FIGS. 4 to 7 are also for explaining the touch sensor of the present invention, respectively, a detailed structure diagram, an electrode connection diagram, and an electronic circuit diagram (operation control device 150) included), and is an operation explanatory diagram.

감지 수단(440)은 터치센서(160)와 같은 구실을 하는 것으로서 운전자의 회전 의중을 감지하는 회전엔코더(Rotary Encoder)이다. 본 발명의 범위는 본 문서에 예시된 터치센서(160)와 회전엔코더(440) 이외의 방법(운전대 위의 운전자 손의 움직임 감지)으로 운전자의 회전 의중을 감지하는 것도 포함한다. 회전엔코더(440)를 채용한 운전대(400)의 입체도와 상세 단면도가 도 8에 나타나있다. 회전엔코더(440)와 운전 제어장치(470)의 전자회로는 도 9에 나타나있다.The sensing means 440 serves as the touch sensor 160 and is a rotary encoder that detects the driver's intention to rotate. The scope of the present invention also includes detecting the driver's intention to rotate by a method other than the touch sensor 160 and the rotation encoder 440 exemplified in this document (detecting the movement of the driver's hand on the steering wheel). A three-dimensional view and a detailed cross-sectional view of the steering wheel 400 employing the rotary encoder 440 are shown in FIG. 8 . The electronic circuits of the rotary encoder 440 and the operation control device 470 are shown in FIG. 9 .

운전대의 고정프레임(170)은 운전대(100 혹은 400)와 고정지지대(500)를 연결해주는 동시에 정보통신기기(200)와 같은 전자장치의 설치가 가능하게 해주는 프레임이다.The fixed frame 170 of the steering wheel is a frame that connects the steering wheel 100 or 400 and the fixed support 500 and enables installation of an electronic device such as the information communication device 200 .

본 발명의 고정지지대(500)는 조향력 전달 축이 있는 종래의 것과 달리 단순한 지지대에 불과하다. 사용자의 편의를 위해서 운전대를 차량 내부의 수납공간으로 밀어 넣을 수 있는 접이식 구조를 가질 수도 있다.The fixed support 500 of the present invention is only a simple support, unlike the conventional one having a steering force transmission shaft. For the convenience of the user, it may have a folding structure in which the steering wheel can be pushed into the storage space inside the vehicle.

운전제어장치(150 혹은 470)는 운전자의 운전 의중 감지장치(160 혹은 440)로부터 운전자의 회전 의중을 판단할 수 있는 정보를 입력으로 받고, 적절한 신호처리(이득, 필터링, 시간 상수 등의 조절)를 수행한 후 조향구동모터제어장치(종래 파워 스티어링 시스템의 구성요소)에 명령을 전자회로적으로 전달한다. The driving control device 150 or 470 receives information for determining the driver's intention to turn from the driver's driving intention detection device 160 or 440 as an input, and performs appropriate signal processing (adjustment of gain, filtering, time constant, etc.) After performing the command, the command is electronically transmitted to the steering drive motor control device (a component of the conventional power steering system).

운전자의 회전력과 보조동력장치(전동 혹은 유압 모터)의 회전력이 조합되어 조향구동장치에 인가되는 종래 파워 스티어링 시스템과 달리, 본 발명은 운전자의 힘을 사용하지 않고 전적으로 전동 혹은 유압에 의해서 자동차의 조향이 가능하므로 운전대 조작이 매우 용이하다. Unlike the conventional power steering system in which the driver's rotational force and the rotational force of the auxiliary power device (electric or hydraulic motor) are combined and applied to the steering drive system, the present invention does not use the driver's force but entirely electric or hydraulic steering of the vehicle. This makes it very easy to operate the steering wheel.

또한, 종래 기술 대비 운전대 회전축 및 토크 센서가 필요 없으므로 구조가 간단해지고 아울러 운전대 설치의 제약 사항이 줄어든다. 운전대 설치의 제약이 줄어듦으로 인해, 자율주행 중인 자동차에서는 운전대를 접어서 운전자에게 더 많은 공간을 제공할 수 있다.In addition, since there is no need for a steering wheel rotation shaft and a torque sensor compared to the prior art, the structure is simplified and restrictions on the installation of the steering wheel are reduced. Reduced steering wheel installation restrictions mean that in autonomous vehicles, the steering wheel can be folded to provide more space for the driver.

본 발명의 운전대(100 혹은 400)가 회전하지 않으므로 운전대 위에 정보통신기기 혹은 멀티미디어기기를 설치하기 용이하고, 이러한 설치는 편리한 사용자 인터페이스를 제공한다. 하나의 예로서, 도 2와 같은 정보통신기기(200)를 운전대 위에 설치한 경우에는 각종 계기판 정보, 시간, 온도, 공조기 상태, 내비게이션 정보 등을 하나의 화면에 표시해줄 수 있고, 터치스크린의 인터액티브(Interactive) 사용자 인터페이스도 가능하다.Since the steering wheel 100 or 400 of the present invention does not rotate, it is easy to install an information communication device or a multimedia device on the steering wheel, and this installation provides a convenient user interface. As an example, when the information communication device 200 as shown in FIG. 2 is installed on the steering wheel, various instrument panel information, time, temperature, air conditioner status, navigation information, etc. may be displayed on a single screen, and the interface of the touch screen may be displayed. An interactive user interface is also possible.

도 1은 본 발명의 운전대가 설치된 예를 그림으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 예를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 운전대(100)를 입체적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 운전대(100)의 상세 구조를 설명하기 위한 것이다.
도 5는 본 발명의 운전대(100)에 부착되는 터치센서(160)의 전극 연결도이다.
도 6은 본 발명의 터치센서(160)와 운전제어장치(150)의 회로도이다.
도 7은 본 발명의 터치센서(160)의 동작 설명을 위한 도면이다.
도 8은 본 발명 운전대(400)의 입체도와 구조 설명을 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명 회전엔코더(440)와 운전제어장치(470)의 회로도이다1 is a diagram illustrating an example in which a steering wheel of the present invention is installed.
2 shows an example to which the technology of the present invention is applied.
3 is a three-dimensional view of the steering wheel 100 of the present invention.
4 is for explaining the detailed structure of the steering wheel 100 of the present invention.
5 is an electrode connection diagram of the touch sensor 160 attached to the steering wheel 100 of the present invention.
6 is a circuit diagram of the touch sensor 160 and the operation control device 150 of the present invention.
7 is a diagram for explaining the operation of the touch sensor 160 of the present invention.
8 is a cross-sectional view for explaining a three-dimensional view and structure of the steering wheel 400 of the present invention.
9 is a circuit diagram of the present invention rotary encoder 440 and operation control device 470

도 1 내지 도 9를 근간으로 본 발명의 구체적인 내용을 이하에서 설명할 때, 구체적인 설명을 위하여 특정한 예시가 동원되지만 본 발명의 범위가 그 특정한 것에 국한되지 않고 대체할 수 있는 동일 기능의 일반적인 구성 요소까지도 포함한다. When the specific content of the present invention is described below based on FIGS. 1 to 9, specific examples are mobilized for the specific description, but the scope of the present invention is not limited to the specific and can be replaced with general components of the same function. including even

도 1은 본 발명의 운전대가 설치된 예를 그림으로 나타낸 것으로서, 본 발명의 운전대(스티어링 휠)(100 혹은 400)는 회전 축을 요하지 않고, 설치에 제약이 거의 없음을 나타낸다. 굳이 설치의 제약을 언급하자면 운전대를 부착할 수 있는 공간 정도가 제약이라면 제약이고, 고정지지대(500)를 차체에 장착시킬 수 있는 공간만 있으면 된다.1 is a diagram illustrating an example in which the steering wheel of the present invention is installed, and the steering wheel (steering wheel) 100 or 400 of the present invention does not require a rotating shaft and shows that there are few restrictions on installation. If it is necessary to mention the limitation of installation, it is a limitation if the degree of space to which the steering wheel can be attached is a limitation, and only a space in which the fixed support 500 can be mounted on the vehicle body is required.

도 2는 본 발명의 기술이 적용된 예를 나타낸 것이다. 도 2로부터 알수 있는 바와 같이, 운전대(스티어링 휠)(100 혹은 400)가 회전할 필요 없으므로 운전대와 연결된 운전대 고정프레임(170) 위에 정보통신기기(200) 혹은 멀티미디어기기의 설치가 용이하고, 이러한 기기들의 사용자 편리성 제공이 가능하다.2 shows an example to which the technology of the present invention is applied. As can be seen from FIG. 2 , since the steering wheel (steering wheel) 100 or 400 does not need to rotate, it is easy to install the information communication device 200 or the multimedia device on the steering wheel fixed frame 170 connected to the steering wheel, such a device user convenience can be provided.

도 3 내지 도 9는 운전대(스티어링 휠)(100 혹은 400)가 회전하지 않고, 운전자의 회전 의중을 조향구동장치에 전달하는 과정을 설명하기 위한 것이다. 도 3 내지 도 7은 터치센서를 채용한 운전대(100, 이하 '터치센서 운전대'로 표현)에 관련된 것들이고, 도 8과 도 9는 회전엔코더를 채용한 운전대(400, 이하 '회전엔코더 운전대'로 표현)에 관련된 것들이다. 터치센서 운전대(100)와 회전엔코더 운전대(400)는 예로서 제시된 것이고 이 외의 방법(운전자의 손 움직임 감지하는 제3의 방법)을 사용하는 것도 가능하다.3 to 9 are for explaining a process in which the steering wheel (steering wheel) 100 or 400 does not rotate and transmits the driver's intention to rotate to the steering drive device. 3 to 7 are related to a steering wheel employing a touch sensor (100, hereinafter referred to as a 'touch sensor steering wheel'), and FIGS. 8 and 9 are a steering wheel employing a rotary encoder (400, hereinafter 'rotational encoder steering wheel'). expressed as ) are related. The touch sensor steering wheel 100 and the rotary encoder steering wheel 400 are presented as examples, and it is also possible to use a method other than this (a third method of detecting the driver's hand movement).

도 3은 본 발명의 운전대(100)를 입체적으로 나타낸 것이고, 작도의 편의를 위해서 고정프레임(170)과 연결된 부분은 생략되었다. 즉 도 3에 나타나 있지는 않지만 운전대(100)는 고정프레임(170)을 통하여 고정지지대(500)에 연결된다. 도 3의 (가)는 운전대(100)를 윗면에서 바라본 것이고 (나)는 밑면에서 바라본 것이다. 터치전극들(110, 120, 130)은 터치센서(160)의 구성요소들로서, 전기장을 형성할 수 있는 도전성 물질로 만들어진다. 도 3은 터치전극들이 들어나 보이도록 작도하기 위해서 운전대 덮개(140)의 절반가량을 제거한 입체도 이다. 운전대 덮개(140)는 유전 물질을 사용하여 터치전극들 간에 형성된 전기장이 운전대 덮개(140)의 표면까지 올라올 수 있도록 해준다. 세 종류의 터치전극들(110, 120, 130)은 각각 윗면 수신전극, 송신전극, 아랫면 수신전극이다. 이 전극들에 대한 더 상세한 설명은 도 7 설명에서 후술된다.3 is a three-dimensional view of the steering wheel 100 of the present invention, and a portion connected to the fixed frame 170 is omitted for convenience of drawing. That is, although not shown in FIG. 3 , the steering wheel 100 is connected to the fixed support 500 through the fixed frame 170 . (A) of FIG. 3 is a view of the steering wheel 100 from the top, and (B) is a view of the steering wheel 100 from the bottom. The touch electrodes 110 , 120 , and 130 are components of the touch sensor 160 , and are made of a conductive material capable of forming an electric field. 3 is a three-dimensional view in which about half of the steering wheel cover 140 is removed in order to construct the touch electrodes to be exposed. The steering wheel cover 140 uses a dielectric material to allow an electric field formed between the touch electrodes to rise to the surface of the steering wheel cover 140 . The three types of touch electrodes 110 , 120 , and 130 are an upper receiving electrode, a transmitting electrode, and a lower receiving electrode, respectively. A more detailed description of these electrodes is given below in the description of FIG. 7 .

도 4는 본 발명의 운전대(100)의 상세 구조를 설명하기 위한 것으로서, 도 4의 (나)는 도 3의 (가) 입체도를 투시도로 나타낸 것이고, 도 4의 (가)는 도 4의 (나)에 표시된 선분A 위치의 단면을 나타낸 것이다. 도 4의 (가)를 통해서 터치전극들(110, 120, 130) 간의 상대적 위치를 알 수 있다. 이 전극들에 의한 터치 감지는 도 7 설명에서 후술된다.4 is for explaining the detailed structure of the steering wheel 100 of the present invention, (b) of FIG. 4 is a perspective view of a stereoscopic view of FIG. 3 (a), and FIG. 4 (a) is a view of FIG. The cross section at the position of segment A indicated in (B) is shown. The relative positions between the touch electrodes 110 , 120 , and 130 can be seen through (A) of FIG. 4 . Touch sensing by these electrodes will be described later in the description of FIG. 7 .

도 5는 본 발명의 운전대(100)에 부착되는 터치센서(160)의 전극들이 연결된 상태를 나타낸 도면으로서, 터치전극들(110, 120, 130)과 운전제어장치(150)의 전자회로적 연결을 나타낸다. 도 5의 예에서는 하나의 송신전극(120)과 12개의 윗면 수신전극(110)들, 그리고 또 다른 12개의 밑면 수신전극(130)들이 있다. 일반적으로, 송신전극은 하나가 사용되고, 수신전극들의 개수는 적용 제품에 따라 달라질 수 있다. 수신적극의 개수를 결정하는 인자는 운전대의 크기, 센서의 감도, 조절가능한 최소 조향 각도 등이 있다. 마주하고 있는 송신전극(110)과 수신전극(110 이나 130)이 하나의 정전용량(콘덴서)를 형성한다. 도 5의 예에서는 하나의 공통 송신전극과 24개(윗면 12개 + 밑면 12개)의 수신전극으로 24개의 정전용량을 형성한다. 이 정전용량들은 도 6에서 C1 내지 C24로 표시되어 있고 다만, 도 6에서 작도의 편의를 위해서 C3 내지 C23의 표시는 생략되어있다. 도 5의 (가)는 윗면 터치센서를 나타낸 것이고 도 5의 (나)는 밑면 터치센서를 나타낸 것이다. 도 5의 터치전극들(110, 120, 130)의 상대적인 위치 관계는 도 4의 (나)의 설명에서 이미 설명되었고, 이들이 터치센서로서 동작하는 원리는 도 7의 설명에서 이어진다.5 is a view showing a state in which the electrodes of the touch sensor 160 attached to the steering wheel 100 of the present invention are connected, and the electronic circuit connection between the touch electrodes 110 , 120 , 130 and the operation control device 150 . indicates In the example of FIG. 5 , there are one transmitting electrode 120 , 12 upper receiving electrodes 110 , and another 12 lower receiving electrodes 130 . In general, one transmitting electrode is used, and the number of receiving electrodes may vary depending on the applied product. Factors that determine the number of receiving poles include the size of the steering wheel, the sensitivity of the sensor, and the minimum adjustable steering angle. The transmitting electrode 110 and the receiving electrode 110 or 130 facing each other form one capacitance (capacitor). In the example of FIG. 5 , 24 capacitances are formed by one common transmitting electrode and 24 receiving electrodes (12 on top + 12 on bottom). These capacitances are indicated by C1 to C24 in FIG. 6 , but the marks C3 to C23 are omitted in FIG. 6 for convenience of drawing. Figure 5 (A) shows the upper surface touch sensor, Figure 5 (B) shows the bottom touch sensor. The relative positional relationship of the touch electrodes 110 , 120 , and 130 of FIG. 5 has already been described in the description of FIG. 4 ( b ), and the principle of their operation as a touch sensor continues with the description of FIG. 7 .

도 6은 본 발명의 터치센서(160)와 운전제어장치(150)의 전자회로도이다. 터치센서(160)는 전술한 터치전극들(110, 120, 130)에 의해서 형성된다. 송신전극(120)과 윗면 수신전극(110)에 의해서 정전용량(마주보고 있는 두 전극에 의해서 형성된 콘덴서) C1 내지 C12가 만들어지고, 송신전극(120)과 밑면 수신전극(130)에의해서 정전용량 C13 내지 C24가 만들어진다. 운전제어장치(150)는 크게 정전용량을 측정하는 터치블록(151 내지 154)과 마이크로컨트롤러(155)로 구성된다. 터치블록은 적분기(151), 멀티플렉서(152), AD변환기(153), 타이밍발생기(154)로 구성된다. 터치블록(151 내지 154)과 마이크로컨트롤러(155)는 통상의 것이지만, 터치센서(160)와 연동함으로써 본 발명의 특징을 만들어낸다. 타이밍발생기(154)에서 구동펄스를 송신전극(터치센서(160)의 정전용량(C1 내지 C24)의 왼쪽 전극)으로 보내면, 이 신호는 터치센서의 각 정전용량(C1 내지 C24)을 거쳐 적분기(151)로 전달된다. 적분기(151)는 정전용량(C1 내지 C24)에 흐르는 전류를 적분하여 정전용량(C1 내지 C24)의 값에 비례하는 전압을 출력한다. 사람의 손이 정전용량(C1 내지 C24) 센서을 접촉하면 정전용량값이 변하는데, 이 변화된 양은 적분기(151)의 출력전압으로 알 수 있다. 정전용량값이 변화는 원리에 대해서는 후술하는 도 7의 설명에서 이어진다. 정전용량값에 비례하는 전압을 디지털값으로 변환하기 위해서 AD변환기(153)를 사용한다. 멀티플렉서(152)는 하나의 AD변환기로 여러 채널의 전압을 순차적으로 디지털로 변환하기 위해서 사용된다. 타이밍발생기(154)는 전술한 구동펄스를 출력하는 타이밍을 기준으로 멀티플렉서의 전환 타이밍과 마이크로컨트롤러(155)가 AD변환값을 읽어갈 타이밍을 만들어 낸다. 마이크로컨트롤러(155)는 AD변환기(153)로부터 입력된 값을 바탕으로 윗면 터치의 중심점과 밑면 터치의 중심점을 구하고, 이 중심점들의 이동을 운전자의 조향 의중으로 조향구동모터제어장치(종래 기술에서도 사용되는 것으로서 도면에 표시되지 않음)에 전달한다. 터치의 중심점을 구하는 방법은 통상적인 것으로서, 터치센서(160)로부터 입력된 여러 개의 신호값들의 무게중심(신호값을 무게, 센서의 위치를 거리로 간주하여 계산한 것)을 구하는 원리를 사용한다.6 is an electronic circuit diagram of the touch sensor 160 and the operation control device 150 of the present invention. The touch sensor 160 is formed by the above-described touch electrodes 110 , 120 , and 130 . Capacitance (capacitor formed by two facing electrodes) C1 to C12 is made by the transmitting electrode 120 and the upper receiving electrode 110, and the capacitance by the transmitting electrode 120 and the lower receiving electrode 130 C13 to C24 are made. The operation control device 150 is largely composed of touch blocks 151 to 154 for measuring capacitance and a microcontroller 155 . The touch block is composed of an integrator 151 , a multiplexer 152 , an AD converter 153 , and a timing generator 154 . The touch blocks 151 to 154 and the microcontroller 155 are common ones, but they create the features of the present invention by interworking with the touch sensor 160 . When the timing generator 154 sends a driving pulse to the transmitting electrode (the left electrode of the capacitances C1 to C24 of the touch sensor 160), this signal passes through the respective capacitances C1 to C24 of the touch sensor to the integrator ( 151). The integrator 151 integrates the current flowing through the capacitances C1 to C24 and outputs a voltage proportional to the values of the capacitances C1 to C24. When a human hand touches the capacitance sensor C1 to C24 , the capacitance value changes, and the changed amount can be recognized by the output voltage of the integrator 151 . The principle of changing the capacitance value will be continued in the description of FIG. 7 to be described later. The AD converter 153 is used to convert the voltage proportional to the capacitance value into a digital value. The multiplexer 152 is used to sequentially convert the voltages of several channels to digital with one AD converter. The timing generator 154 creates the timing for switching the multiplexer and the timing at which the microcontroller 155 reads the AD conversion value based on the timing of outputting the above-described driving pulses. The microcontroller 155 obtains the center point of the upper surface touch and the center point of the lower surface touch based on the value input from the AD converter 153, and the movement of these center points is the driver's steering intention. not shown in the drawing). The method of obtaining the center point of the touch is conventional, and uses the principle of obtaining the center of gravity of several signal values input from the touch sensor 160 (calculated by considering the signal value as the weight and the position of the sensor as the distance). .

도 7은 본 발명의 터치센서(160)의 동작 설명을 위한 도면으로서, (가)는 운전대(100) 위를 손가락(310)으로 터치한 상황을; (나)는 운전대(100)을 손(340)으로 쥔(터치한) 상황을 전기적인 관점에서 등가적으로 나타낸 것이다. 인체 저항을 Rh로 나타내면 손가락(330)과 손(340)은 일종의 전극으로 볼 수 있다. (가)는 손가락(330)으로 터치했을 때 전기장의 변화 즉 정전용량의 변화를 나타낸 것으로서, 전기적인 신호가 송신전극(120)과 수신전극(110)에 인가되면 전기장(330)이 형성되는데 이때 손가락(330)으로 터치하게 되면 손가락(330)과 송신전극(120)/수신전극(110) 사이에도 전기장(320)이 형성되고 이것의 결과로 송신전극(120)과 수신전극(110) 사이의 전기장(330)은 줄어든다. 전기장(330)의 감소는 정전용량(C1 내지C12)의 용량값 감소를 의미하는 것이고, 최종적으로는 (가)와 같이 손가락 터치가 있을 때 도 6의 AD변환값이 감소한다. (나)는 운전대(100)를 손(340)으로 쥐어서 터치했을 때 전기장의 변화 즉 정전용량의 변화를 나타낸 것으로서, 터치가 없을 때(손으로 운전대를 쥐지 않았을 때)는 송신전극(120)과 수신전극(130)이 상대적으로 멀리 떨어져 있어서 이들 사이에 전기장이 형성되지 않고 즉 정전용량이 존재하지 않거나 매우 미미한데, 반면 손(340)으로 터치가 이루어진 경우는 손(340)이 제3의 전극 역할을 하게 되어 송신전극(120)과 수신적극(130) 사이에 전기장(350, 360)이 형성되게 되고 이것의 결과로 정전용량값이 증가하여 최종적으로는 (나)와 같이 손으로 쥔 터치가 있을 경우 도 6의 AD변환값이 증가한다.7 is a view for explaining the operation of the touch sensor 160 of the present invention, (A) is a situation in which the finger 310 on the steering wheel 100 is touched; (B) is an equivalent representation of a situation in which the steering wheel 100 is held (touched) by the hand 340 from an electrical point of view. When the human body resistance is represented by Rh, the finger 330 and the hand 340 can be viewed as a kind of electrode. (A) indicates a change in the electric field, that is, a change in capacitance when touched with a finger 330. When an electric signal is applied to the transmitting electrode 120 and the receiving electrode 110, the electric field 330 is formed. When touched with the finger 330 , an electric field 320 is also formed between the finger 330 and the transmitting electrode 120 / receiving electrode 110 , and as a result of this, an electric field 320 is formed between the transmitting electrode 120 and the receiving electrode 110 . The electric field 330 is reduced. A decrease in the electric field 330 means a decrease in the capacitance value of the capacitances C1 to C12, and finally, the AD conversion value of FIG. 6 decreases when there is a finger touch as shown in (A). (B) shows a change in the electric field, that is, a change in capacitance when the steering wheel 100 is touched with the hand 340, and when there is no touch (when the steering wheel is not held by the hand), the transmission electrode 120 Since the receiving electrode 130 and the receiving electrode 130 are relatively far apart, no electric field is formed between them, that is, the capacitance does not exist or is very insignificant. As an electrode, electric fields 350 and 360 are formed between the transmitting electrode 120 and the receiving electrode 130, and as a result of this, the capacitance value increases, and finally, a hand-held touch as shown in (B). If there is, the AD conversion value of FIG. 6 increases.

도 7의 정전용량 변화 설명과 도 6의 마이크로컨트롤러(155)를 포함하는 운전제어장치(150)의 연동 동작을 정리하여 이 문단에서 요약한다. 손가락(310)의 윗면 터치는 각 터치센서(C1 내지 C12)의 AD변환값 감소를 초래하고; 반면 손(340)으로 감싼 밑면 터치는 각 터치센서(C13 내지 C24)의 AD변환값 증가를 초래하고; 마이크로컨트롤러(155)는 AD변환값의 증가 혹은 감소로 손가락 혹은 손의 위치중심을 계산할 수 있게 되고; 이 위치중심의 이동을 바탕으로 계산된 조향량(조향 각도)를 인터페이스(156)를 통하여 조향구동모터제어장치(도면에 표시되지 않은 종래 기술의 구성요소)에 보내어 조향이 이루어지게 한다. 본 발명에서 윗면 터치(손가락만으로도 할 수 있는 터치)와 밑면 터치(운전대를 손으로 쥐었을 때만 가능한 터치)를 별도로 감지할 수 있도록 한 목적은 부주의한 터치에 의해서 원치않는 조향이 발생하지 않도록 방지하는 기능과 편리하게 한 손가락으로 조향을 할 수 있는 기능 둘 다를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 마이크로컨트롤러(155)는 조향의 시작 조건으로 밑면 터치가 있는지 확인하여 운전자가 손으로 운전대를 쥔 상태에서 조향의 시작이 이루어지도록 함으로써 부주의한 손가락 터치에 의해서 조향이 시작되는 것을 방지하고, 이후 연속되는 동작에서는 윗면 터치만 있어도 조향이 계속 이어지도록 하므로써 편리성을 제공한다. The description of the capacitance change of FIG. 7 and the interlocking operation of the operation control device 150 including the microcontroller 155 of FIG. 6 are summarized in this paragraph. The upper surface touch of the finger 310 causes the AD conversion value of each touch sensor C1 to C12 to decrease; On the other hand, the touch on the underside wrapped by the hand 340 causes an increase in the AD conversion value of each of the touch sensors C13 to C24; The microcontroller 155 can calculate the position center of the finger or hand by increasing or decreasing the AD conversion value; The steering amount (steering angle) calculated based on the movement of the center of position is sent to the steering drive motor control device (components of the prior art not shown in the drawing) through the interface 156 to perform steering. In the present invention, the purpose of separately detecting the upper surface touch (a touch that can be made only with a finger) and the lower surface touch (a touch that is possible only when the steering wheel is held by hand) is to prevent unwanted steering from occurring due to careless touch. It is intended to provide both functionality and the ability to conveniently steer with one finger. The microcontroller 155 of the present invention checks whether there is a touch on the underside as a starting condition of the steering so that the start of steering is made while the driver holds the steering wheel with his hand, thereby preventing the steering from starting by inadvertent finger touch, After that, it provides convenience by allowing the steering to continue even if there is only a touch on the top surface in the subsequent operation.

도 8과 도 9는 전술한 본 발명의 터치센서 운전대(100)를 대체할 수 있는 다른 선택 사항으로서 회전엔코더 운전대(400)의 설명을 위한 도면들이다. 터치센서 운전대(100)는 운전자의 조향 의도를 터치의 이동으로 감지하는 반면 회전엔코더 운전대(400)는 회전자(430)의 회전으로 감지한다. 상기 두 운전대들(100, 400)은 조향 의도를 감지하는 방법만 다를 뿐 전반적인 기술 사상도 같고 종래 기술의 운전대의 회전 축이나 토크센서도 필요로 하지 않는다.8 and 9 are views for explaining the rotary encoder steering wheel 400 as another option that can replace the touch sensor steering wheel 100 of the present invention described above. The touch sensor steering wheel 100 detects the driver's steering intention as a movement of the touch, whereas the rotary encoder steering wheel 400 detects the rotation of the rotor 430 . The two steering wheels 100 and 400 have the same overall technical idea except for the method of detecting the steering intention, and do not require the rotation axis of the steering wheel or the torque sensor of the prior art.

도 8은 본 발명의 회전엔코더 운전대(400)의 입체도와 이것의 중요 부분의 단면도를 나타낸다. 도 8의 (가)는 입체도로서, 고정자(410), 회전자(420), 손잡이 돌기(430), 그리고 회전엔코더(440)가 조립된 상태를 나타낸다. 도 8의 (나)는 (가)에 표시된 선분B 위치의 단면을 나타낸 것이다. 고정자(410)는 고정프레임(170)에 연결되어 운전대(400)가 고정될 수 있도록 한다. 운전자가 회전자(420)를 회전시킴으로써 조향 의도를 파워 스티어링 시스템에 전달한다. 운전자의 조작 시 미끄럼 방지용 손잡이 돌기(430)와 포토커플러(도 9의 D1-TR1, D1-TR2)의 빛 차단 및 통과를 결정하는 엔코더광판(Encoder Light Plate)(450)이 회전자(420)에 부착되어 있고, 구슬(460)은 원활한 회전을 위하여 회전자(420)를 떠받친다. 모터 등의 회전 방향 및 속도를 감지하는 일반적인 회전엔코더가 본 발명에도 사용되는데 이러한 엔코더는 회전하는 광판과 회전을 검출하기 위한 포토커플러로 구성된다. 본 발명이 일반적인 엔코더를 사용하지만 엔코더(440)의 배치 위치와 엔코더광판(450)을 회전자(420)에 부착한 것은 본 발명의 특징을 나타내는 요소들이다. 회전자(420)가 회전할 때 엔코더광판(450)은 엔코더(440) 내에 있는 포토TR(도 9의 TR1, TR2)과 포토다이오드(D1, D2) 사이에서 빛의 통과 혹은 차단을 하는 것으로서 회전자(420)의 회전을 검출할 수 있도록 해준다. 8 shows a three-dimensional view of the rotary encoder steering wheel 400 of the present invention and a cross-sectional view of an important part thereof. 8(A) is a three-dimensional view, and shows a state in which the stator 410, the rotor 420, the handle protrusion 430, and the rotary encoder 440 are assembled. (B) of FIG. 8 shows a cross section of the position of the line segment B indicated in (A). The stator 410 is connected to the fixed frame 170 so that the steering wheel 400 can be fixed. The driver transmits the steering intention to the power steering system by rotating the rotor 420 . An encoder light plate 450 that determines the light blocking and passage of the anti-skid handle protrusion 430 and the photo coupler (D1-TR1, D1-TR2 in FIG. 9) when the driver operates the rotor 420 It is attached to, and the beads 460 support the rotor 420 for smooth rotation. A general rotation encoder for detecting the rotation direction and speed of a motor is also used in the present invention, and this encoder is composed of a rotating light plate and a photocoupler for detecting rotation. Although the present invention uses a general encoder, the arrangement position of the encoder 440 and the attachment of the encoder light plate 450 to the rotor 420 are elements showing the characteristics of the present invention. When the rotor 420 rotates, the encoder light plate 450 rotates between the photo TR (TR1, TR2 in FIG. 9) and the photodiode (D1, D2) in the encoder 440 to pass or block light. It makes it possible to detect the rotation of the electrons 420 .

도 9는 본 발명 회전엔코더(440)와 운전제어장치(470)의 전자 회로도이다. 회전엔코더(440)은 전형적인 것으로, 회전자(420)가 회전할 때 이것에 부착된 엔코더광판(450)이 빛의 차단과 통과를 결정하여, 시계방향으로 회전할 때는 TR1의 펄스가 TR2의 것보다 시간상으로 앞서게 하고; 반시계방향으로 회전할 때는 TR2의 펄스가 TR1의 것보다 시간상으로 앞서게 한다. 회전검출기(471)는 상기 두 펄스의 시간적 관계를 바탕으로 회전 방향과 속도를 검출하여 이 정보들을 마이크로컨트롤러(473)에 보낸다. 타이밍발생기(472)는 포토다이오드(D1, D2)를 구동하고 회전검출기(471)의 동작 타이밍과 마이크로컨트롤러(473)의 읽기 타이밍을 결정해준다. 회전엔코더 운전대(400)의 마이크로컨트롤러(473)도 터치센서 운전대(100) 마이크로컨트롤러(155)와 마찬가지로, 계산된 조향량(회전자(420)의 회전각도를 바탕으로 계산된 조향 각도)를 인터페이스(474)를 통하여 조향구동모터제어장치(도면에 표시되지 않은 종래 기술의 구성요소)에 전자회로적으로 보내어 조향이 이루어지게 한다.9 is an electronic circuit diagram of the rotary encoder 440 and the operation control device 470 of the present invention. The rotary encoder 440 is typical, and when the rotor 420 rotates, the encoder light plate 450 attached to it determines the blocking and passing of light, and when it rotates clockwise, the pulse of TR1 is that of TR2. ahead in time; When rotating counterclockwise, the pulse of TR2 precedes that of TR1 in time. The rotation detector 471 detects the rotation direction and speed based on the temporal relationship between the two pulses and sends the information to the microcontroller 473 . The timing generator 472 drives the photodiodes D1 and D2 and determines the operation timing of the rotation detector 471 and the read timing of the microcontroller 473 . The microcontroller 473 of the rotary encoder steering wheel 400 interfaces with the calculated steering amount (steering angle calculated based on the rotation angle of the rotor 420), similarly to the touch sensor steering wheel 100 microcontroller 155. It is sent electronically to the steering drive motor control device (components of the prior art not shown in the drawing) through (474) to effect the steering.

100: 터치센서 운전대(스티어링 휠)
200: 정보통신기기
300: 운전자의 손
400: 회전엔코더 운전대(스티어링 휠)
500: 운전대 고정지지대
155: 터치센서 운전대용 마이크로컨트롤러
160: 터치센서
170: 운전대 고정프레임
440: 회전엔코더
473: 회전엔코더 운전대용 마이크로컨트롤러100: touch sensor steering wheel (steering wheel)
200: information and communication device
300: driver's hand
400: rotary encoder steering wheel (steering wheel)
500: steering wheel fixed support
155: microcontroller for touch sensor steering wheel
160: touch sensor
170: steering wheel fixed frame
440: rotary encoder
473: microcontroller for rotary encoder steering wheel

Claims (6)

운전이 필요한 자동차 등의 운송장치에서, 운전대(스티어링 휠)가 회전하지 않고; 대신 운전자 손의 회전을 감지하는 수단을 구비하여 손의 회전량을 바탕으로 조향량(바퀴 등의 조향 각도)을 계산하고; 상기 계산된 조향량을 조향구동장치(전동 혹은 유압 모터구동장치)에 전달하여 조향이 이루어지도록 하는 방법.
In a transportation device such as a vehicle that requires driving, the steering wheel (steering wheel) does not rotate; Instead, a means for detecting the rotation of the driver's hand is provided to calculate the steering amount (steering angle of the wheel, etc.) based on the rotation amount of the hand; A method of transmitting the calculated steering amount to a steering driving device (electric or hydraulic motor driving device) to perform steering.
 운전이 필요한 자동차 등의 운송장치에서, 회전하지 않고 고정된 운전대(스티어링 휠)(100); 상기 운전대 윗면과 밑면에 설치된 터치센서(160); 상기 터치센서로부터 입력된 정보를 바탕으로 운전자 손의 회전량을 계산하고, 상기 회전량을 조향구동장치에 보내는 마이크로컨트롤러(155)로 구성되어 운전자의 힘이 조향장치에 직접적으로 가해질 필요가 없는 완전 파워 스티어링 시스템.
In a transportation device such as a vehicle that requires driving, the steering wheel (steering wheel) 100 is fixed without rotating; a touch sensor 160 installed on the upper and lower surfaces of the steering wheel; It is composed of a microcontroller 155 that calculates the amount of rotation of the driver's hand based on the information input from the touch sensor and sends the amount of rotation to the steering drive system, so that the driver's force does not need to be directly applied to the steering system. power steering system.
 청구항 2에서, 터치센서(160)의 윗면 혹은 밑면 센서들 중 어느 하나는 운전대를 손으로 쥐었을 때만 터치신호가 발생하도록 터치전극들(120, 130)의 위치를 결정하고, 이렇게 함으로써 부주의한 손가락 터치에 의해서 조향이 발생하지 않도록 하는 완전 파워 스티어링 시스템.
In claim 2, any one of the top or bottom sensors of the touch sensor 160 determines the positions of the touch electrodes 120 and 130 so that a touch signal is generated only when the steering wheel is gripped by hand, and by doing so, a careless finger Full power steering system that prevents steering by touch.
 운전이 필요한 자동차 등의 운송장치에서, 회전하지 않고 고정된 운전대(스티어링 휠)(400); 상기 운전대와 결합 설치된 것으로서, 운전자에 의해 회전되는 회전자(420); 상기 회전자(420)의 회전을 감지할 수 있는 회전엔코더(440); 상기 회전엔코더(440)로부터 입력된 정보를 바탕으로 운전자 손의 회전량을 계산하고, 상기 회전량을 조향구동장치에 보내는 마이크로컨트롤러(473)로 구성되어 운전자의 힘이 조향장치에 직접적으로 가해질 필요가 없는 완전 파워 스티어링 시스템.
In a transportation device such as a vehicle that requires driving, the steering wheel (steering wheel) 400 is fixed without rotating; a rotor 420 that is installed in combination with the steering wheel and rotated by the driver; a rotation encoder 440 capable of detecting the rotation of the rotor 420; It is composed of a microcontroller 473 that calculates the amount of rotation of the driver's hand based on the information input from the rotation encoder 440 and sends the amount of rotation to the steering drive device so that the driver's force is directly applied to the steering device. Full power steering system without
 청구항 2나 청구항 4에서, 운전대(스티어링 휠)(100 혹은 400)의 회전이 필요 없는 특징의 효과를 살려서 접이식 고정대(500)를 구비하여, 자율주행과 같이 운전을 요하지 않는 상황에서 운전대를 접어둘 수 있는 완전 파워 스티어링 시스템.
In claim 2 or 4, by taking advantage of the effect of not requiring rotation of the steering wheel (steering wheel) 100 or 400, the folding fixture 500 is provided to fold the steering wheel in situations that do not require driving, such as autonomous driving. Fully powered steering system.
 청구항 2나 청구항 4에서, 운전대(스티어링 휠)(100 혹은 400)의 회전이 필요 없는 특징의 효과를 살려서 운전대 고정프레임(170) 위에 계기판 정보 및 내비게애션 정보를 표시할 수 있는 정보통신기기(200)의 설치가 가능한 완전 파워 스티어링 시스템.
The information communication device ( 200) fully power steering system that can be installed.
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100071208A (en) * 2008-12-19 2010-06-29 한국전자통신연구원 Method and apparatus for controlling steering and speed by using handle of automobile
US8589027B2 (en) 2010-12-02 2013-11-19 Furuno Electric Company Limited Steering assist system and method using autopilot device
KR101630490B1 (en) 2009-09-28 2016-06-14 로베르트 보쉬 오토모티브 스티어링 게엠베하 Method for operating an electronic servo steering system of a motor vehicle
KR20160098890A (en) 2015-02-11 2016-08-19 현대모비스 주식회사 Motor Driven Power Steering System and Method for the Vehicles
KR20170065793A (en) 2015-12-04 2017-06-14 현대자동차주식회사 Control apparatus and method of motor driven power steering system
JP2019175208A (en) * 2018-03-29 2019-10-10 株式会社Ｓｕｂａｒｕ Driving support system
KR20200009272A (en) 2018-07-18 2020-01-30 현대자동차주식회사 Apparatus for controlling Motor Driven Power Steering, system having the same and method thereof
KR102075346B1 (en) * 2019-02-13 2020-02-10 주식회사 코모스 Variable steering wheel system and operation method thereof
KR102174602B1 (en) 2019-05-14 2020-11-06 주식회사 만도 Steering apparatus for vehicle

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100071208A (en) * 2008-12-19 2010-06-29 한국전자통신연구원 Method and apparatus for controlling steering and speed by using handle of automobile
KR101630490B1 (en) 2009-09-28 2016-06-14 로베르트 보쉬 오토모티브 스티어링 게엠베하 Method for operating an electronic servo steering system of a motor vehicle
US8589027B2 (en) 2010-12-02 2013-11-19 Furuno Electric Company Limited Steering assist system and method using autopilot device
KR20160098890A (en) 2015-02-11 2016-08-19 현대모비스 주식회사 Motor Driven Power Steering System and Method for the Vehicles
KR20170065793A (en) 2015-12-04 2017-06-14 현대자동차주식회사 Control apparatus and method of motor driven power steering system
JP2019175208A (en) * 2018-03-29 2019-10-10 株式会社Ｓｕｂａｒｕ Driving support system
KR20200009272A (en) 2018-07-18 2020-01-30 현대자동차주식회사 Apparatus for controlling Motor Driven Power Steering, system having the same and method thereof
KR102075346B1 (en) * 2019-02-13 2020-02-10 주식회사 코모스 Variable steering wheel system and operation method thereof
KR102174602B1 (en) 2019-05-14 2020-11-06 주식회사 만도 Steering apparatus for vehicle

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