KR20220132703A

KR20220132703A - 차량 주행용 통합조작장치

Info

Publication number: KR20220132703A
Application number: KR1020210037341A
Authority: KR
Inventors: 정원진
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2022-10-04
Also published as: DE102021209007A1; CN115111355A; US20220305908A1; US11794578B2

Abstract

본 발명은 차량 주행용 통합조작장치에 관한 것으로, 자율주행 차량에 적용되고, 수동운전모드시 차량 운행을 위해 운전자가 직접 조작해서 사용하며, 간편한 조이스틱레버(200)의 조작을 통해 차량의 가속과 감속 및 제동과 조향을 실행할 수 있도록 된 것이다.

Description

차량 주행용 통합조작장치{INTEGRATED CONTROL APPARATUS FOR VEHICLE DRIVING}

본 발명은 차량 주행용 통합조작장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조이스틱레버의 조작을 통해 차량의 가속과 감속 및 제동과 조향을 실행할 수 있는 차량 주행용 통합조작장치에 관한 기술이다.

자율주행 차량은 운전자가 핸들과 가속페달 및 브레이크 등을 직접 조작하지 않아도 스스로 목적지까지 찾아가는 자율주행 기술이 접목된 스마트 차량이다.

자율주행 상황이 보편적으로 실현될 경우 운전자가 직접 운전을 하는 수동운전모드, 및 운전자가 직접 운전을 하지 않고 차량이 스스로 목적지까지 주행하는 자율주행모드를 선택할 수 있다.

한편, 자율주행 중에 긴급 상황이 발생하면 차량의 승객 중 누군가는 차량을 수동으로 직접 조작해야 하며, 이를 위해 차량에는 수동운전모드를 위해 사용자가 조작하는 장치가 마련되어야 한다.

현재의 차량에 구비된 가속 및 제동을 위한 페달장치, 조향을 위한 핸들, 변속을 위한 레버 또는 버튼 등은 각각 독립적으로 구성되어 있고 또한 기능별 고유위치에 개별적으로 설치되어 있어서, 자율주행 중에 운전자가 차량을 긴급하게 수동으로 조작해야 하는 상황에서는 적합하지 않은 단점이 있다.

또한, 현재 차량의 페달장치, 조향핸들, 변속레버 등은 실내공간을 차지하는 영역이 크고 차량의 디자인적 관점에서 제한적 요소가 큰 단점이 있는 바, 따라서 차량의 실내 공간 활용성을 중요시하는 자율주행 차량에서 사용할 수 있는 새로운 개념의 통합조작장치가 필요하다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

대한민국등록특허공보 제10-1166895호

본 발명은, 조이스틱레버의 조작을 통해 차량의 가속과 감속 및 제동과 조향을 실행할 수 있는 차량 주행용 통합조작장치로서, 자율주행 차량에서 사용자가 수동운전모드로 조작시 활용이 가능하고, 사용자가 쉽게 조작할 수 있어서 조작이 편의성 향상을 도모할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량 주행용 통합조작장치는, 차량의 실내공간에 위치하도록 설치된 레버하우징; 상기 레버하우징에 전후좌우 방향으로 회전 가능하게 결합된 조이스틱레버; 및 상기 조이스틱레버에 전후방향으로 회전 가능하게 결합된 완가속레버를 포함하고; 상기 완가속레버의 조작시 차량의 완가속신호가 발생하고; 상기 조이스틱레버의 조작시 차량의 급가속신호, 감속신호, 조향신호 및 제동신호 중 어느 하나의 신호가 발생하는 것을 특징으로 한다.

상기 레버하우징에 좌우방향으로 회전 가능하도록 결합된 조향힌지를 더 포함하고; 상기 조이스틱레버는 조향힌지와 연결되어서 조향힌지와 함께 레버하우징에 대해 좌우방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.

상기 조향힌지에 전후방향으로 회전 가능하도록 결합된 가속힌지를 더 포함하고; 상기 조이스틱레버는 가속힌지와 연결되어서 가속힌지와 함께 조향힌지에 대해 전후방향으로 회전하는 것을 특징으로 한다.

상기 조향힌지와 감속기어를 통해 연결되어서 조이스틱레버의 좌우방향 회전시 작동력 및 반력을 제공하는 모터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 조향힌지의 단부와 모터축의 단부에 각각 결합된 조향센서용 영구자석; 및 상기 조향센서용 영구자석과 대면하도록 레버하우징에 고정되게 설치된 조향센서PCB를 더 포함하고; 상기 조향센서PCB는 조이스틱레버의 좌우방향 회전시 조향센서용 영구자석의 위치변화에 따른 자속의 변화를 인식해서 조향과 관련된 신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.

상기 조이스틱레버에 회전 가능하게 결합되고 완가속레버와 외접기어 형태로 치합된 레버기어; 상기 레버기어에 결합된 제1가속센서용 영구자석; 및 상기 제1가속센서용 영구자석과 대면하도록 조이스틱레버에 고정되게 설치된 가속센서PCB를 더 포함하고; 상기 가속센서PCB는 완가속레버의 회전시 제1가속센서용 영구자석의 위치변화에 따른 자속의 변화를 인식해서 완가속과 관련된 신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.

상기 가속힌지에 결합되고 가속센서PCB와 대면하도록 설치된 제2가속센서용 영구자석을 더 포함하고; 상기 가속센서PCB는 조이스틱레버의 전후방향 회전시 제2가속센서용 영구자석의 위치변화에 따른 자속의 변화를 인식해서 가속과 관련된 신호나 또는 감속과 관련된 신호나 또는 제동과 관련된 신호 중 어느 하나의 신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.

상기 레버하우징에 고정되게 설치되고 모터의 동작을 제어하며 조향센서PCB 및 가속센서PCB의 신호를 전달받아서 차량의 액추에이터로 전송하는 메인PCB;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 조이스틱레버의 하단에 좌우방향으로 결합된 레버핀; 상기 조향힌지에 일단이 회전 가능하게 결합되고 레버핀과 접촉하는 밑면에 물결모양의 그루브가 형성된 캐리어; 및 상기 조향힌지와 캐리어에 양단이 지지되게 설치되어서 레버핀과 그루브의 상시 접촉을 위해 캐리어에 탄성력을 제공하는 캐리어스프링;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 조이스틱레버는 운전자의 좌측 또는 우측에 위치하도록 설치되고; 상기 조이스틱레버를 운전자의 몸쪽으로 당겨서 회전시킬 때에 조이스틱레버가 운전자의 좌측에 위치한 경우이면 우향신호가 발생하고 운전자의 우측에 위치한 경우이면 좌향신호가 발생하는 것을 특징으로 한다.

상기 조이스틱레버는 운전자의 좌측과 우측에 모두 위치하도록 설치되고; 운전자의 좌측에 위치한 조이스틱레버와 우측에 위치한 조이스틱레버는 서로 연동되어 움직이는 것을 특징으로 한다.

상기 레버하우징에 구비된 변속버튼을 더 포함하고; 상기 변속버튼을 운전자가 눌러서 조작할 때에 레버하우징에 설치된 메인PCB는 선택된 변속버튼에 해당하는 변속신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.

상기 조이스틱레버를 중립위치에서 전방으로 밀어서 회전 조작할 때에 차량 가속이 실행되고, 전방 조작력을 해제하면 조이스틱레버는 중립위치로 복귀하면서 감속이 실행되며, 조이스틱레버를 중립위치에서 후방으로 당겨서 회전 조작할 때에 제동이 실행되는 것을 특징으로 한다.

상기 조이스틱레버를 중립위치에서 전방으로 밀어서 회전 조작할 때에 차량의 전방 가속이 실행되고, 전방 조작력을 해제하면 조이스틱레버는 중립위치로 복귀하면서 전방 감속이 실행되며, 조이스틱레버를 중립위치에서 후방으로 당겨서 회전 조작할 때에 후방 가속이 실행되고, 후방 조작력을 해제하면 조이스틱레버는 중립위치로 복귀하면서 후방 감속이 실행되는 것을 특징으로 한다.

상기 조이스틱레버를 중립위치에서 후방으로 당겨서 회전 조작할 때에 후방 가속이 실행되는 경우이면 차량의 제동을 위해 운전자가 조작하는 긴급제동버튼이 레버하우징에 별도로 구비되고; 상기 긴급제동버튼을 운전자가 눌러서 조작할 때에 레버하우징에 설치된 메인PCB는 제동과 관련된 신호를 발생하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량 주행용 통합조작장치는, 자율주행 차량에 적용되고, 수동운전모드시 차량 운행을 위해 운전자가 직접 조작해서 사용하며, 간편한 조이스틱레버의 조작을 통해 차량의 가속과 감속 및 제동과 조향을 실행할 수 있는 구성으로, 사용자가 쉽게 조작할 수 있어서 조작이 편리한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량 주행용 통합조작장치의 사시도,
도 2는 도 1에서 레버하우징이 제거된 상태의 도면,
도 3은 도 2의 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 조향센서용 영구자석과 조향센서PCB를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 제1가속센서용 영구자석과 제2가속센서용 영구자석 및 가속센서PCB를 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명에 따라 조이스틱레버의 하단 일부가 절개된 상태의 도면,
도 7은 본 발명에 따른 조이스틱레버의 조작시 가속과 감속 및 제동이 실행되는 제1실시예를 설명하기 위한 개략적인 작동도,
도 8은 본 발명에 따른 조이스틱레버의 조작시 전방 가속과 후방 가속 및 전방 감속과 후방 감속이 실행되는 제2실시예를 설명하기 위한 개략적인 작동도이다.

본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시 된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 제어부(제어기)는 차량의 다양한 구성 요소의 동작을 제어하도록 구성된 알고리즘 또는 상기 알고리즘을 재생하는 소프트웨어 명령어에 관한 데이터를 저장하도록 구성된 비휘발성 메모리(도시되지 않음) 및 해당 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 이하에 설명되는 동작을 수행하도록 구성된 프로세서(도시되지 않음)를 통해 구현될 수 있다. 여기서, 메모리 및 프로세서는 개별 칩으로 구현될 수 있다. 대안적으로는, 메모리 및 프로세서는 서로 통합된 단일 칩으로 구현될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 프로세서의 형태를 취할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 차량 주행용 통합조작장치에 대해 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 차량 주행용 통합조작장치는 자율주행 차량에 적용되고, 수동운전모드시 차량 운행을 위해 운전자가 직접 조작해서 사용한다.

즉, 본 발명에 따른 차량 주행용 통합조작장치는 도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 차량의 실내공간에 위치하도록 설치된 레버하우징(100); 상기 레버하우징(100)에 전후좌우 방향으로 회전 가능하게 결합된 조이스틱레버(200); 및 상기 조이스틱레버(200)에 전후방향으로 회전 가능하게 결합된 완가속레버(300)를 포함한다.

운전자가 완가속레버(300)를 조작하면 차량의 완가속신호가 발생하고, 운전자가 조이스틱레버(200)를 조작하면 차량의 급가속신호, 감속신호, 조향신호 및 제동신호 중 어느 하나의 신호가 발생한다.

차량의 완가속신호는 후술하는 가속센서PCB가 제1가속센서용 영구자석의 위치변화에 따른 자속의 변화를 인식해서 완가속과 관련된 신호를 발생한다.

차량의 급가속신호, 감속신호, 조향신호 및 제동신호는 후술하는 가속센서PCB가 제2가속센서용 영구자석의 위치변화에 따른 자속의 변화를 인식해서 발생한다.

완가속은 차량의 가속이 서서히 점진적으로 증가하게 진행되는 것을 의미하며, 대략 풀가속의 25% 내지 30% 수준의 가속으로 가속시 미세조정이 가능하다.

조이스틱레버(200)의 조작시 차량의 급가속신호 뿐만 아니라 필요시 중가속신호가 발생할 수 있도록 제어로직을 구성할 수도 있다.

사용자가 조이스틱레버(200)를 한 손으로 잡고 조이스틱레버(200)를 차량의 전후방향 또는 좌우방향으로 회전시켜서 조작한다.

도 2에서 도면부호 C1은 조이스틱레버(200)의 좌우방향 중심축선이고, 도면부호 C2는 조이스틱레버(200)의 전후방향 중심축선이다.

완가속레버(300)에는 레버힌지(310)가 일체로 구비되고, 레버힌지(310)는 조이스틱레버(200)에 전후방향으로 회전 가능하게 결합되며, 따라서 운전자는 조이스틱레버(200)를 잡은 손의 손가락(검지)을 이용해서 완가속레버(300)를 눌러서 조작하고, 완가속레버(300)의 조작시 레버힌지(310)를 중심으로 조이스틱레버(200)에 대해 전후방향으로 회전한다.

레버힌지(310)에는 레버스프링이 구비되고, 레버스프링의 양단은 완가속레버(300)와 조이스틱레버(200)에 지지되어서, 완가속레버(300)로부터 조작력을 해제하면 완가속레버(300)는 레버스프링의 탄성력에 의해 초기위치로 복귀한다.

본 발명에 따른 통합조작장치는 레버하우징(100)에 좌우방향으로 회전 가능하도록 결합된 조향힌지(400), 및 조향힌지(400)에 전후방향으로 회전 가능하도록 결합된 가속힌지(500)를 더 포함한다.

조향힌지(400)는 전후방향으로 배치되고 양단이 레버하우징(100)에 대해 좌우로 회전 가능하게 결합되며, 조향힌지(400)의 전방 상단측에 가속힌지(500)가 좌우로 관통하면서 전후방향으로 회전 가능하게 결합되고, 가속힌지(500)는 조이스틱레버(200)와 일체화를 이루도록 결합된다.

또한, 조이스틱레버(200)에서 가속힌지(500)가 결합된 부위의 아래쪽은 하측 및 후방으로 개구된 홈으로 형성되어서, 이 홈속에 조향힌지(400)의 몸통부가 삽입되고, 조향힌지(400)의 전방단은 조이스틱레버(200)의 전방면을 관통해서 설치된다.

따라서, 조이스틱레버(200)는 가속힌지(500)를 매개로 조향힌지(400)와 연결된 구조이며, 운전자가 조이스틱레버(200)를 한 손으로 잡고 좌우방향으로 조작하면 조이스틱레버(200)는 가속힌지(500) 및 조향힌지(400)와 함께 레버하우징(100)에 대해 좌우방향으로 회전하는 구조가 된다.

또한, 조이스틱레버(200)는 가속힌지(500)와 일체화를 이루도록 결합된 구조로, 운전자가 조이스틱레버(200)를 한 손으로 잡고 전후방향으로 조작하면 조이스틱레버(200)는 가속힌지(500)와 함께 조향힌지(400)에 대해 전후방향으로 회전하는 구조가 된다.

조이스틱레버(200)에서 가속힌지(500)가 결합된 부위의 위쪽에는 완가속레버(300)에 구비된 레버힌지(310)가 조이스틱레버(200)의 내측 공간에 삽입되는 구조로 회전 가능하게 설치되고, 레버힌지(310)와 가속힌지(500)사이에 후술하는 레버기어가 회전 가능하게 설치된다.

본 발명에 따른 통합조작장치는 조향힌지(400)와 감속기어(610)를 통해 연결되어서 조이스틱레버(200)의 좌우방향 회전시 작동력 및 반력을 제공하는 모터(600)를 더 포함한다.

모터는 BLDC 모터(Brushless Direct Current motor)이고, 조이스틱레버(200)의 좌우방향 회전시 정밀조작이 가능하도록 조이스틱레버(200)에 반력을 제공하며, 적절한 텐션을 유지해서 조이스틱레버(200)에게 작동력을 제공하는 역할을 한다.

운전자가 조이스틱레버(200)를 좌우방향으로 조작할 때에 적정한 작동력이 필요한데, 이의 작동력을 모터(600)를 이용해서 구현할 수 있다.

그리고, 조이스틱레버(200)는 차량 타이어의 조향 각도와 비례해서 위치가 제어되어야 하고, 또한 리턴될 때도 타이어의 직진방향으로 복원되는 양과 비례해서 복원되어야 하는 바, 조이스틱레버(200)의 작동각 및 복원각의 제어를 모터(600)로서 구현한 구성인 것이다.

추가로 조이스틱레버(200)의 작동력에 대한 보완 및 중립위치의 명료감을 추가하기 위해서 탄성부재 및 별도의 기구를 추가하여 보완할 수도 있을 것이다.

본 발명에 따른 통합조작장치는 조향힌지(400)의 단부와 모터축(620)의 단부에 각각 결합된 조향센서용 영구자석(710), 및 상기 조향센서용 영구자석(710)과 대면하도록 레버하우징(100)에 고정되게 설치된 조향센서PCB(720, Printed Circuit Board)를 더 포함한다.

조향센서PCB(720)는 조이스틱레버(200)의 좌우방향 회전시 조향센서용 영구자석(710)의 위치변화에 따른 자속의 변화를 인식해서 조향과 관련된 신호를 발생하는 역할을 한다.

조향센서용 영구자석(710)은 2개로 구성되어서 안전성을 위한 페일세이프의 기능 및 강건성을 확보할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 조이스틱레버(200)에 회전 가능하게 결합되고 완가속레버(300)와 외접기어 형태로 치합된 레버기어(730), 상기 레버기어(730)에 결합된 제1가속센서용 영구자석(740), 및 상기 제1가속센서용 영구자석(740)과 대면하도록 조이스틱레버(200)에 고정되게 설치된 가속센서PCB(750)를 더 포함한다.

가속센서PCB(750)는 완가속레버(300)의 회전시 제1가속센서용 영구자석(740)의 위치변화에 따른 자속의 변화를 인식해서 완가속과 관련된 신호를 발생하는 역할을 한다.

레버힌지(310)를 중심으로 회전하는 완가속레버(300)는 회전각이 작아서 레버힌지(310)에 제1가속센서용 영구자석(740)을 설치하면 가속센서PCB(750)가 제1가속센서용 영구자석(740)의 위치변화를 쉽게 인식하지 못할 수 있다.

따라서, 본 발명은 완가속레버(300)의 회전각을 증대시키기 위해 완가속레버(300)와 외접기어 형태로 치합된 레버기어(730)를 구성하고, 레버기어(730)를 조이스틱레버(200)에 회전 가능하게 결합하고, 레버기어(730)에 제1가속센서용 영구자석(740)을 결합해서 가속센서PCB(750)가 제1가속센서용 영구자석(740)의 위치변화를 쉽게 인식할 수 있도록 한 구성이 특징이다.

또한, 본 발명은 가속힌지(500)에 결합되고 가속센서PCB(750)와 대면하도록 설치된 제2가속센서용 영구자석(760)을 더 포함하고, 가속센서PCB(750)는 조이스틱레버(200)의 전후방향 회전시 제2가속센서용 영구자석(760)의 위치변화에 따른 자속의 변화를 인식해서 가속과 관련된 신호나 또는 감속과 관련된 신호나 또는 제동과 관련된 신호 중 어느 하나의 신호를 발생하게 된다.

또한, 본 발명은 레버하우징(100)에 고정되게 설치되고 모터(600)의 동작을 제어하는 메인PCB(770)를 더 포함한다.

메인PCB(770)는 조향센서PCB(720)에서 전달된 조향과 관련된 신호, 가속센서PCB(750)에서 전달된 가속과 관련된 신호, 감속과 관련된 신호, 제동과 관련된 신호를 전달받아서 와이어링을 통해 CAN신호로 차량의 액추에이터로 전송하게 되고, 차량의 액추에이터는 메인PCB(770)에 전송된 신호를 기반으로 동작을 하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 통합조작장치는 조이스틱레버(200)의 하단에 좌우방향으로 결합된 레버핀(810), 상기 조향힌지(400)에 일단이 회전 가능하게 결합되고 레버핀(810)과 접촉하는 밑면에 물결모양의 그루브(821)가 형성된 캐리어(820), 및 상기 조향힌지(400)와 캐리어(820)에 양단이 지지되게 설치되어서 레버핀(810)과 그루브(821)의 상시 접촉을 위해 캐리어(820)에 탄성력을 제공하는 캐리어스프링(830)을 더 포함한다.

레버핀(810)은 조이스틱레버(200)의 하단에 좌우방향으로 관통하면서 조이스틱레버(200)와 일체화를 이루도록 결합된다.

조향힌지(400)의 내부는 빈공간으로 형성되고, 조향힌지(400)의 내부공간은 하측으로 개구되며, 조향힌지(400)의 내부공간에 캐리어(820)와 캐리어스프링(830)이 위치하도록 설치된다.

캐리어(820)의 후방단부는 캐리어축(822)을 매개로 조향힌지(400)에 대해 상하로 회전 가능하게 결합되고, 캐리어(820)의 밑면에는 물결모양의 그루브(821)가 형성되어서 레버핀(810)과 접촉하며, 캐리어스프링(830)은 압축 코일스프링으로 캐리어(820)의 그루브(821)가 레버핀(810)과 항상 접촉상태를 이루도록 캐리어(820)에 탄성력을 제공하는 역할을 한다.

조이스틱레버(200)의 전후방향 회전시 서로 접촉하는 레버핀(810)과 캐리어(820)의 그루브(821) 및 캐리어스프링(830)의 탄성력에 의해 조작감 및 절도감이 부여되고, 특히 캐리어스프링(830)의 탄성력에 의해 조이스틱레버(200)에는 중립위치로 복귀하려는 복귀력이 제공된다.

본 발명에 따라 조이스틱레버(200)는 운전자의 좌측 또는 우측에 위치하도록 설치될 수 있다.

조이스틱레버(200)가 운전자의 좌측에 설치된 경우이면, 운전자가 조이스틱레버(200)를 왼손으로 잡고 운전자의 몸쪽으로 당겨서 회전시킬 때에 우향(우측방향 회전)신호가 발생하고, 반대방향(운전자의 몸에서 멀어지는 방향)으로 밀어서 회전시킬 때에 좌향(좌측방향 회전)신호가 발생한다.

우향신호 또는 좌향신호는 조이스틱레버(200)의 좌우방향 회전시 조향센서PCB(720)가 조향센서용 영구자석(710)의 위치변화에 따른 자속의 변화를 인식해서 발생하게 된다.

반대로, 조이스틱레버(200)가 운전자의 우측에 설치된 경우이면, 운전자가 조이스틱레버(200)를 오른손으로 잡고 운전자의 몸쪽으로 당겨서 회전시킬 때에 좌향(좌측방향 회전)신호가 발생하고, 반대방향(운전자의 몸에서 멀어지는 방향)으로 밀어서 회전시킬 때에 우향(우측방향 회전)신호가 발생한다.

다른 예로, 조이스틱레버(200)는 운전자의 좌측과 우측에 모두 위치하도록 설치된 구성이 될 수 있고, 이럴 경우 운전자는 좌측에 위치한 조이스틱레버(200)만을 조작하거나 또는 우측에 위치한 조이스틱레버(200)만을 조작할 수 있으며, 이때에 운전자가 조작하지 않는 조이스틱레버(200)는 운전자가 조작하는 조이스틱레버(200)와 연동되어 움직이도록 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 통합조작장치는 레버하우징(100)에 구비된 변속버튼(910)을 더 포함하고, 변속버튼(910)은 운전자가 손가락으로 눌러서 조작하는 버튼스위치나 또는 택트스위치(tact switch)로 구성할 수 있으며, R단 버튼, N단 버튼, D단 버튼으로 구성할 수 있다.

운전자가 변속버튼(910)을 눌러서 조작할 때에 레버하우징(100)에 설치된 메인PCB(770)는 선택된 변속버튼에 해당하는 변속신호를 발생하게 된다.

본 발명에 따른 제1실시예는 도 7과 같이 조이스틱레버(200)를 중립위치에서 전방으로 밀어서 회전 조작할 때에 차량 가속이 실행되고, 전방 조작력을 해제하면 조이스틱레버(200)는 중립위치로 복귀하면서 감속이 실행되며, 조이스틱레버(20)를 중립위치에서 후방으로 당겨서 회전 조작할 때에 제동이 실행되도록 구성할 수 있다.

조이스틱레버(200)를 중립위치에서 우측으로 회전시키면 차량의 우향(우측조향)이 실행되고, 좌측으로 회전시키면 좌향(좌측조향)이 실행된다.

본 발명에 따른 제2실시예는 도 8과 같이 조이스틱레버(200)를 중립위치에서 전방으로 밀어서 회전 조작할 때에 차량의 전방 가속이 실행되고, 전방 조작력을 해제하면 조이스틱레버(200)는 중립위치로 복귀하면서 전방 감속이 실행되며, 조이스틱레버(200)를 중립위치에서 후방으로 당겨서 회전 조작할 때에 후방 가속이 실행되고, 후방 조작력을 해제하면 조이스틱레버(200)는 중립위치로 복귀하면서 후방 감속이 실행되도록 구성할 수 있다.

이때에도 조이스틱레버(200)를 중립위치에서 우측으로 회전시키면 차량의 우향(우측조향)이 실행되고, 좌측으로 회전시키면 좌향(좌측조향)이 실행된다.

도 8과 같이 조이스틱레버(200)를 중립위치에서 후방으로 당겨서 회전 조작할 때에 후방 가속이 실행되는 경우이면 차량의 제동을 위해 운전자가 조작하는 긴급제동버튼(920)이 레버하우징(100)에 별도로 구비될 수 있고, 상기 긴급제동버튼(920)을 운전자가 눌러서 조작할 때에 레버하우징(100)에 설치된 메인PCB(770)는 제동과 관련된 신호를 발생하게 된다.

긴급제동버튼(920)대신에 제동을 위한 브레이크페달이 차량에 구비될 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량 주행용 통합조작장치는, 자율주행 차량에 적용되고, 수동운전모드시 차량 운행을 위해 운전자가 직접 조작해서 사용하며, 간편한 조이스틱레버(200)의 조작을 통해 차량의 가속과 감속 및 제동과 조향을 실행할 수 있는 구성으로, 사용자가 쉽게 조작할 수 있어서 조작이 편리한 장점이 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

100 - 레버하우징 200 - 조이스틱레버
300 - 완가속레버 310 - 레버힌지
400 - 조향힌지 500 - 가속힌지
600 - 모터 610 - 감속기어
620 - 모터축 710 - 조향센서용 영구자석
720 - 조향센서PCB 730 - 레버기어
740 - 제1가속센서용 영구자석 750 - 가속센서PCB
760 - 제2가속센서용 영구자석 770 - 메인PCB
810 - 레버핀 820 - 캐리어
821 - 그루브 822 - 캐리어축
830 - 캐리어스프링 910 - 변속버튼
920 - 긴급제동버튼
C1 - 조이스틱레버의 좌우방향 중심축선
C2 - 조이스틱레버의 전후방향 중심축선

Claims

차량의 실내공간에 위치하도록 설치된 레버하우징;
상기 레버하우징에 전후좌우 방향으로 회전 가능하게 결합된 조이스틱레버; 및
상기 조이스틱레버에 전후방향으로 회전 가능하게 결합된 완가속레버를 포함하고;
상기 완가속레버의 조작시 차량의 완가속신호가 발생하고;
상기 조이스틱레버의 조작시 차량의 급가속신호, 감속신호, 조향신호 및 제동신호 중 어느 하나의 신호가 발생하는 것을 특징으로 하는 차량 주행용 통합조작장치.
청구항 1에 있어서,
상기 레버하우징에 좌우방향으로 회전 가능하도록 결합된 조향힌지를 더 포함하고;
상기 조이스틱레버는 조향힌지와 연결되어서 조향힌지와 함께 레버하우징에 대해 좌우방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 차량 주행용 통합조작장치.
청구항 2에 있어서,
상기 조향힌지에 전후방향으로 회전 가능하도록 결합된 가속힌지를 더 포함하고;
상기 조이스틱레버는 가속힌지와 연결되어서 가속힌지와 함께 조향힌지에 대해 전후방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 차량 주행용 통합조작장치.
청구항 3에 있어서,
상기 조향힌지와 감속기어를 통해 연결되어서 조이스틱레버의 좌우방향 회전시 작동력 및 반력을 제공하는 모터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 주행용 통합조작장치.
청구항 4에 있어서,
상기 조향힌지의 단부와 모터축의 단부에 각각 결합된 조향센서용 영구자석; 및
상기 조향센서용 영구자석과 대면하도록 레버하우징에 고정되게 설치된 조향센서PCB를 더 포함하고;
상기 조향센서PCB는 조이스틱레버의 좌우방향 회전시 조향센서용 영구자석의 위치변화에 따른 자속의 변화를 인식해서 조향과 관련된 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 차량 주행용 통합조작장치.
청구항 5에 있어서,
상기 조이스틱레버에 회전 가능하게 결합되고 완가속레버와 외접기어 형태로 치합된 레버기어;
상기 레버기어에 결합된 제1가속센서용 영구자석; 및
상기 제1가속센서용 영구자석과 대면하도록 조이스틱레버에 고정되게 설치된 가속센서PCB를 더 포함하고;
상기 가속센서PCB는 완가속레버의 회전시 제1가속센서용 영구자석의 위치변화에 따른 자속의 변화를 인식해서 완가속과 관련된 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 차량 주행용 통합조작장치.
청구항 6에 있어서,
상기 가속힌지에 결합되고 가속센서PCB와 대면하도록 설치된 제2가속센서용 영구자석을 더 포함하고;
상기 가속센서PCB는 조이스틱레버의 전후방향 회전시 제2가속센서용 영구자석의 위치변화에 따른 자속의 변화를 인식해서 가속과 관련된 신호나 또는 감속과 관련된 신호나 또는 제동과 관련된 신호 중 어느 하나의 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 차량 주행용 통합조작장치.
청구항 7에 있어서,
상기 레버하우징에 고정되게 설치되고 모터의 동작을 제어하며 조향센서PCB 및 가속센서PCB의 신호를 전달받아서 차량의 액추에이터로 전송하는 메인PCB;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 주행용 통합조작장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조이스틱레버의 하단에 좌우방향으로 결합된 레버핀;
상기 조향힌지에 일단이 회전 가능하게 결합되고 레버핀과 접촉하는 밑면에 물결모양의 그루브가 형성된 캐리어; 및
상기 조향힌지와 캐리어에 양단이 지지되게 설치되어서 레버핀과 그루브의 상시 접촉을 위해 캐리어에 탄성력을 제공하는 캐리어스프링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 주행용 통합조작장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조이스틱레버는 운전자의 좌측 또는 우측에 위치하도록 설치되고;
상기 조이스틱레버를 운전자의 몸쪽으로 당겨서 회전시킬 때에 조이스틱레버가 운전자의 좌측에 위치한 경우이면 우향신호가 발생하고 운전자의 우측에 위치한 경우이면 좌향신호가 발생하는 것을 특징으로 하는 차량 주행용 통합조작장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조이스틱레버는 운전자의 좌측과 우측에 모두 위치하도록 설치되고;
운전자의 좌측에 위치한 조이스틱레버와 우측에 위치한 조이스틱레버는 서로 연동되어 움직이는 것을 특징으로 하는 차량 주행용 통합조작장치.
청구항 1에 있어서,
상기 레버하우징에 구비된 변속버튼을 더 포함하고;
상기 변속버튼을 운전자가 눌러서 조작할 때에 레버하우징에 설치된 메인PCB는 선택된 변속버튼에 해당하는 변속신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 차량 주행용 통합조작장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조이스틱레버를 중립위치에서 전방으로 밀어서 회전 조작할 때에 차량 가속이 실행되고, 전방 조작력을 해제하면 조이스틱레버는 중립위치로 복귀하면서 감속이 실행되며, 조이스틱레버를 중립위치에서 후방으로 당겨서 회전 조작할 때에 제동이 실행되는 것을 특징으로 하는 차량 주행용 통합조작장치.
청구항 1에 있어서,
상기 조이스틱레버를 중립위치에서 전방으로 밀어서 회전 조작할 때에 차량의 전방 가속이 실행되고, 전방 조작력을 해제하면 조이스틱레버는 중립위치로 복귀하면서 전방 감속이 실행되며, 조이스틱레버를 중립위치에서 후방으로 당겨서 회전 조작할 때에 후방 가속이 실행되고, 후방 조작력을 해제하면 조이스틱레버는 중립위치로 복귀하면서 후방 감속이 실행되는 것을 특징으로 하는 차량 주행용 통합조작장치.
청구항 14에 있어서,
상기 조이스틱레버를 중립위치에서 후방으로 당겨서 회전 조작할 때에 후방 가속이 실행되는 경우이면 차량의 제동을 위해 운전자가 조작하는 긴급제동버튼이 레버하우징에 별도로 구비되고;
상기 긴급제동버튼을 운전자가 눌러서 조작할 때에 레버하우징에 설치된 메인PCB는 제동과 관련된 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 차량 주행용 통합조작장치.