KR20230024005A - 조향제어장치 및 조향제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 실시예들은 감속기에 포함되는 벨트의 장력 감소 여부를 실시간으로 확인할 수 있고, 벨트의 교체 시기를 운전자에게 알림으로써 벨트에서 발생할 수 있는 품질 문제를 사전에 방지할 수 있는 조향제어장치 및 조향제어방법을 제공할 수 있다.

Description

조향제어장치 및 조향제어방법{STEERING CONTROLLING APPARATUS AND STEERING CONTROLLING METHOD}
본 실시예들은 조향제어장치 및 조향제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 조향장치는 운전자의 스티어링휠의 조작력을 보조하여 운전 조작의 편의를 제공하기 위해 파워스티어링이 개발되어 적용되고 있고, 파워스티어링은 유압을 이용한 유압식과, 유압과 모터의 전동력을 동시에 이용하는 전동 유압식, 모터의 전동력만을 이용한 전동식 등이 개발되어 적용되었다.
최근에는 스티어링휠과 차륜사이의 스티어링 컬럼이나 유니버설 조인트 혹은 피니언 샤프트와 같은 기계적인 연결장치를 제거하는 대신에 모터와 같은 전동기를 이용하여 차량의 조향이 이루어지도록 하는 스티어 바이 와이어(Steer By Wire; SBW)식 조향장치가 개발되어 적용되고 있다.
스티어 바이 와이어식 조향장치에서 모터는 감속기와 연결되고, 모터의 회전력은 감속기를 통해 감속기와 연결된 랙바에 전달되며, 랙바는 좌우로 이동하게 되어 조력(助力)이 발생하게 된다. 감속기는 모터와 결합되는 모터 풀리, 랙바에 구비된 볼너트 외주면에 결합되는 너트 풀리 및 모터 풀리와 너트 풀리를 연결하는 벨트를 포함하여 구성된다. 따라서, 모터의 회전력은 감속기의 벨트를 통해 랙바에 전달되게 된다.
그러나, 벨트를 통해 모터의 회전력을 전달하는 경우, 모터가 회전하면서 발생하는 진동 또는 외부 충격 등에 의하여 모터 풀리와 너트 풀리 사이의 축간 길이가 감소될 수 있다. 이 경우, 벨트는 미리 설정된 장력이 감소되어 길이가 짧아지게 되고, 이에 따라 벨트와 모터 풀리 사이 또는 벨트와 너트 풀리 사이의 치물림 이탈(Tooth jumping)로 인한 모터의 회전력 손실 및 소음이 발생될 수 있다. 따라서, 벨트의 장력 감소 여부를 실시간으로 확인할 수 있고, 벨트의 교체 시기를 운전자에게 알리는 기술 개발이 요구되고 있다.
본 실시예들은 감속기에 포함되는 벨트의 장력 감소 여부를 실시간으로 확인할 수 있고, 벨트의 교체 시기를 운전자에게 알림으로써 벨트에서 발생할 수 있는 품질 문제를 사전에 방지할 수 있는 조향제어장치 및 조향제어방법을 제공할 수 있다.
일 측면에서, 본 실시예들은 모터 풀리와 벨트를 매개로 연결된 너트 풀리를 포함하며, 벨트의 내주면에 슬롯이 구비되고, 벨트의 회전으로 슬롯에 모터 풀리 및 너트 풀리 중 적어도 하나의 기어치의 삽입과 인출이 반복되는 감속기, 너트 풀리와 연결되는 랙바에 구비되어 랙바의 동작 정보를 센싱하는 센서 및 센서로부터 랙바의 동작 정보를 수신하여 속도 정보를 산출하고, 슬롯에 기어치가 삽입 또는 인출되어 발생하는 속도 정보의 변화에 기반하여 벨트의 장력 감소 여부를 판단하는 제어기를 포함하는 조향제어장치를 제공할 수 있다.
다른 측면에서, 본 실시예들은 모터 풀리와 벨트를 매개로 연결된 너트 풀리를 포함하며, 벨트의 내주면에 슬롯이 구비되고, 벨트의 회전으로 슬롯에 모터 풀리 및 너트 풀리 중 적어도 하나의 기어치의 삽입과 인출이 반복되는 감속기를 포함하는 조향제어장치의 조향제어방법에 있어서, 너트 풀리와 연결되는 랙바에 구비된 센서를 통하여 랙바의 동작 정보를 센싱하는 센싱 단계 및 랙바의 동작 정보에 기초하여 속도 정보를 산출하고, 슬롯에 기어치가 삽입 또는 인출되어 발생하는 속도 정보의 변화에 기반하여 벨트의 장력 감소 여부를 판단하는 제어 단계를 포함하는 조향제어방법을 제공할 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 감속기에 포함되는 벨트의 장력 감소 여부를 실시간으로 확인할 수 있고, 벨트의 교체 시기를 운전자에게 알림으로써 벨트에서 발생할 수 있는 품질 문제를 사전에 방지할 수 있는 조향제어장치 및 조향제어방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 의한 조향제어장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 실시예들에 의한 조향제어장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 실시예들에 의한 조향제어장치의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 4 및 도 5는 본 실시예들에 의한 조향제어장치의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 실시예들에 의한 조향제어장치의 일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 7 및 도 8은 본 실시예들에 의한 조향제어장치의 제어기에서 산출되는 속도 정보를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 실시예들에 의한 조향제어방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 실시예들에 의한 조향제어방법의 제어 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 11 및 도 12는 본 실시예들에 의한 조향제어방법의 제어 단계의 일부를 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 의한 조향제어장치를 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예들에 의한 조향제어장치는 조향휠(101)과 연결된 조향축(103)에 앵글센서(107)와 토크센서(105) 등이 구비된다. 앵글센서(107)와 토크센서(105) 등은 운전자의 조향휠(101) 조작을 감지하여 전자제어장치(110)로 전기신호를 송신한다. 전자제어장치(110)는 수신한 전기신호를 기반으로 조향축(103)에 결합되는 조향축모터(109) 및 랙바(111)와 연결되는 모터(115)를 구동하게 되어 있다.
전자제어장치(110)는 앵글센서(107)와 토크센서(105)뿐만 아니라 기타 자동차에 장착된 여러 센서들로부터 수신받는 전기신호에 기반하여 조향축모터(109) 및 모터(115)를 제어한다. 예를 들어, 전자제어장치(110)는 모터 포지션 센서와 각종 레이더, 라이더, 카메라 화상 센서 등으로부터 조향정보를 수신받을 수 있다.
조향축모터(109)는 운전자가 조향휠(101)을 조작할 때 운전자의 조향토크와 반대방향인 반력토크를 조향축(103)에 가하여 운전자의 조향감을 상승시키며, 또는 자율주행 시 조향축(103)을 회전시켜 자동차를 조향할 수도 있다.
모터(115)의 회전력은 감속기(113)에 의해 변환되어 랙바(111)를 축방향으로 슬라이딩시키고, 랙바(111)에는 타이로드(121)와 너클암(123)이 결합되어 랙바(111)가 슬라이딩됨에 따라 바퀴(125)가 조타된다.
이러한 스티어 바이 와이어식 조향장치에 있어서는 조향휠(101)과 바퀴(125) 사이에 기계적인 연결이 없기 때문에, 운전자의 조향휠(101) 조작에 대응되는 만큼 랙바(111)가 슬라이딩되었는지 여부 등을 판단하기 위해서 랙바(111)의 동작 정보를 센싱하는 센서(117)가 랙바(111)에 구비된다.
감속기(113)는 모터(115)와 결합되는 모터 풀리, 랙바(111)에 구비된 볼너트 외주면에 결합되는 너트 풀리 및 모터 풀리와 너트 풀리를 연결하는 벨트를 포함할 수 있으며, 모터(115)의 회전력은 감속기(113)의 벨트를 통해 랙바(111)에 전달되게 된다.
이와 같이, 벨트를 통해 모터(115)의 회전력을 전달하는 경우, 모터(115)가 회전하면서 발생하는 진동 또는 외부 충격 등에 의하여 모터 풀리와 너트 풀리 사이의 축간 길이가 감소될 수 있다. 이 경우, 벨트는 미리 설정된 장력이 감소되어 길이가 짧아지게 되고, 이에 따라 벨트와 모터 풀리 사이 또는 벨트와 너트 풀리 사이의 치물림 이탈(Tooth jumping)로 인한 모터의 회전력 손실 및 소음이 발생될 수 있다. 따라서, 벨트의 장력 감소 여부를 실시간으로 확인하고, 벨트의 교체 시기를 운전자에게 알리는 기술 개발이 요구되고 있다.
도 2는 본 실시예들에 의한 조향제어장치를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예들에 의한 조향제어장치는 모터 풀리와 벨트를 매개로 연결된 너트 풀리를 포함하며, 벨트의 내주면에 슬롯이 구비되고, 벨트의 회전으로 슬롯에 모터 풀리 및 너트 풀리 중 적어도 하나의 기어치의 삽입과 인출이 반복되는 감속기(213)를 포함할 수 있다.
벨트의 내주면에 구비된 슬롯의 폭은 모터 풀리 또는 너트 풀리에 구비되는 기어치의 폭에 따라 달라질 수 있다. 일 예로, 모터 풀리에 구비되는 제1 기어치의 폭은 상기 너트 풀리에 구비되는 제2 기어치의 폭보다 넓으며, 슬롯의 폭은 제1 기어치의 폭과 동일할 수 있다. 다른 예로, 모터 풀리에 구비되는 제1 기어치의 폭은 상기 너트 풀리에 구비되는 제2 기어치의 폭보다 넓으며, 슬롯의 폭은 제2 기어치의 폭과 동일할 수도 있다. 또 다른 예로, 모터 풀리에 구비되는 제1 기어치의 폭은 너트 풀리에 구비되는 제2 기어치의 폭과 동일하며, 슬롯의 폭은 제1 기어치 및 제2 기어치의 폭과 동일할 수도 있다.
슬롯에는 벨트의 회전에 의해 슬롯의 폭과 동일한 기어치의 삽입과 인출이 반복될 수 있다. 예를 들어, 슬롯에는 벨트가 1 회전할 때 마다 제1 기어치 또는 제2 기어치의 삽입과 인출이 반복될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 슬롯에는 벨트가 1 회전할 때 마다 제1 기어치 및 제2 기어치의 삽입과 인출이 반복될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예들에 의한 조향제어장치는 너트 풀리와 연결되는 랙바에 구비되어 랙바의 동작 정보를 센싱하는 센서(217)를 포함할 수 있다.
센서(217)는 랙바의 위치를 센싱하는 위치 센서 또는 랙바의 회전각을 센싱하는 앵글 센서일 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 센서(217)는 속도 센서일 수도 있으며, 랙바의 동작 상태를 센싱할 수 있는 모든 센서를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예들에 의한 조향제어장치는 센서로부터 랙바의 동작 정보를 수신하여 속도 정보를 산출하고, 슬롯에 상기 기어치가 삽입 또는 인출되어 발생하는 속도 정보의 변화에 기반하여 벨트의 장력 감소 여부를 판단하는 제어기(220)를 포함할 수 있다.
제어기(220)는 속도 정보에서 슬롯에 기어치의 삽입 또는 인출로 발생하는 속도 변화 지점 사이의 시간을 추출하고, 시간의 변화에 기초하여 상기 벨트의 장력 감소 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어기(220)는 속도 변화 지점 사이의 추출된 시간이 미리 설정된 기준 시간보다 짧아지면 상기 벨트의 장력이 감소된 것으로 판단할 수 있다. 다른 예로, 제어기(220)는 속도 변화 지점 사이의 추출된 시간이 미리 설정된 한계 시간에 도달하면 운전자에게 경고 메시지를 출력할 수도 있다.
제어기(220)는 도 1에 도시된 전자제어장치(도 1의 110 참조)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 제어기(220)는 별도로 구비될 수도 있다.
본 실시예들에 의한 조향제어장치에 의하면, 감속기에 포함되는 벨트의 장력 감소 여부를 실시간으로 확인할 수 있고, 벨트의 교체 시기를 운전자에게 알림으로써 벨트에서 발생할 수 있는 품질 문제를 사전에 방지할 수 있다.
이하에서는 본 실시예들에 의한 조향제어장치의 보다 다양한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 실시예들에 의한 조향제어장치의 일부를 나타내는 사시도이다. 도 4 및 도 5는 본 실시예들에 의한 조향제어장치의 일부를 나타내는 단면도이다. 도 6은 본 실시예들에 의한 조향제어장치의 일부를 나타내는 분해 사시도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 감속기(113)는 모터(115)의 축에 고정된 모터 풀리(340), 모터 풀리(340)와 벨트(330)를 매개로 연결된 너트 풀리(350)를 포함할 수 있다. 랙바(311)의 외주면에는 볼너트(360)가 구비되고, 볼너트(360)의 외주면에는 너트 풀리(350)가 구비됨으로써, 랙바(311)는 너트 풀리(350)와 연결될 수 있다. 볼너트(360)는 볼을 매개로 랙바(311)와 결합되어 회전하면서 랙바(311)를 하우징(370)의 내측에서 슬라이딩시키게 된다.
이와 같이, 벨트(330)를 통해 모터(115)의 회전력을 전달하는 경우, 모터(115)가 회전하면서 발생하는 진동 또는 외부 충격 등에 의하여 모터 풀리(340)와 너트 풀리(350) 사이의 축간 길이가 감소될 수 있다. 이 경우, 벨트(330)는 미리 설정된 장력이 감소되어 길이가 짧아지게 되고, 이에 따라 벨트(330)와 모터 풀리(340) 사이 또는 벨트(330)와 너트 풀리(350) 사이의 치물림 이탈(Tooth jumping)로 인한 모터(115)의 회전력 손실 및 소음이 발생될 수 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예들에 따른 조향제어장치는 벨트(330)의 내주면에 슬롯(331)이 구비되고, 벨트(330)의 회전으로 슬롯(311)에 모터 풀리(340) 및 너트 풀리(350) 중 적어도 하나의 기어치(341, 351)의 삽입과 인출이 반복되는 것에 기반하여 벨트(330)의 장력 감소 여부를 확인할 수 있다.
도 4를 참조하면, 모터 풀리(340)에 구비되는 제1 기어치(341)의 폭은 너트 풀리(350)에 구비되는 제2 기어치(351)의 폭보다 넓으며, 슬롯(331)의 폭은 제1 기어치(341)의 폭과 동일할 수 있다.
슬롯(331)의 폭은 제1 기어치(341)의 폭과 동일하므로, 제1 기어치(341)는 슬롯(331)에 벨트(330)가 1 회전할 때마다 삽입과 인출이 반복될 수 있다. 반면, 제2 기어치(351)의 폭은 슬롯(331)의 폭보다 좁으므로, 제2 기어치(351)는 슬롯(331)에 삽입 및 인출될 수 없다.
이 경우, 슬롯(331)에 벨트(330)의 회전으로 반복되는 제1 기어치(341)의 삽입과 인출에 기반하여 벨트(330)의 장력 감소 여부를 확인할 수 있다.
도 4는 슬롯(331)의 폭과 제1 기어치(341)의 폭이 동일한 것으로 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 5를 참조하면, 모터 풀리(340)에 구비되는 제1 기어치(341)의 폭은 너트 풀리(350)에 구비되는 제2 기어치(351)의 폭보다 넓으며, 슬롯의 폭(331)은 제2 기어치(351)의 폭과 동일할 수도 있다.
슬롯(331)의 폭은 제2 기어치(351)의 폭과 동일하므로, 제2 기어치(351)는 슬롯(331)에 벨트(330)가 1 회전할 때마다 삽입과 인출이 반복될 수 있다. 반면, 제1 기어치(341)의 폭은 슬롯(331)의 폭보다 넓으므로, 제1 기어치(341)는 슬롯(331)에 삽입 및 인출될 수 없다.
이 경우, 슬롯(331)에 벨트(330)의 회전으로 반복되는 제2 기어치(351)의 삽입과 인출에 기반하여 벨트(330)의 장력 감소 여부를 확인할 수 있다.
도 4 및 도 5는 모터 풀리(340)에 구비되는 제1 기어치(341)의 폭은 너트 풀리(350)에 구비되는 제2 기어치(351)의 폭보다 넓은 것으로 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 6을 참조하면, 모터 풀리(340)에 구비되는 제1 기어치(341)의 폭은 너트 풀리(350)에 구비되는 제2 기어치(351)의 폭과 동일하며, 슬롯(331)의 폭은 제1 기어치(341) 및 제2 기어치(351)의 폭과 동일할 수도 있다.
슬롯(331)의 폭은 제1 기어치(341) 및 제2 기어치(351)의 폭과 동일하므로, 제1 기어치(341) 및 제2 기어치(351)는 슬롯(331)에 벨트(330)가 1 회전할 때마다 삽입과 인출이 반복될 수 있다.
이 경우, 슬롯(331)에 벨트(330)의 회전으로 반복되는 제1 기어치(341) 및 제2 기어치(351) 사이의 삽입과 인출에 기반하여 벨트(330)의 장력 감소 여부를 확인할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 벨트(330)에 구비되는 슬롯(331)이 1개인 것으로 도시하고 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 슬롯(331)은 벨트(330) 내주면에서 일정 간격이 이격된 복수개로 구비될 수도 있다. 이 경우, 각 슬롯(331) 사이에 벨트(의 회전으로 반복되는 기어치(341, 351)의 삽입과 인출에 기반하여 벨트(330)의 장력 감소 여부를 확인할 수도 있다.
다시 도 2 내지 도 6을 참조하면, 너트 풀리(350)와 연결되는 랙바(311)에 구비되어 랙바(311)의 동작 정보를 센싱하는 센서(217)는 랙바(311)의 위치를 센싱하는 위치 센서 또는 랙바(311)의 회전각을 센싱하는 앵글 센서일 수 있다.
위치 센서는 랙바(311)의 상대적인 위치를 센싱할 수 있다. 예를 들어, 위치 센서는 랙바(311)의 슬라이딩되기 전 위치를 기준으로 슬라이딩된 후 위치를 센싱할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 위치 센서는 랙바(311)의 절대적인 위치를 센싱할 수도 있다. 예를 들어, 위치 센서는 랙바(311)의 중립점에서의 위치를 센싱하여 기억하고, 이를 기준으로 랙바(311)의 슬라이딩된 후 위치를 센싱할 수도 있다. 랙바(311)의 중립점에서의 위치는 조향휠(도 1의 101 참조)이 중립 상태일 때 의 위치를 의미할 수 있다.
앵글 센서는 랙바(311)의 상대적인 회전각을 센싱할 수 있다. 예를 들어, 앵글 센서는 랙바(311)의 슬라이딩되기 전 위치를 기준으로 슬라이딩된 후 회전각을 센싱할 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 앵글 센서는 랙바(311)의 절대적인 회전각을 센싱할 수도 있다. 예를 들어, 앵글 센서는 랙바(311)의 중립점에서의 회전각을 센싱하여 기억하고, 이를 기준으로 랙바(311)의 슬라이딩된 후 회전각을 센싱할 수도 있다. 랙바(311)의 중립점에서의 회전각은 조향휠(도 1의 101 참조)이 중립 상태일 때 의 회전각을 의미할 수 있다.
위치 센서 또는 앵글 센서는 1개로 구비될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 위치 센서 또는 앵글 센서는 복수개로 구비될 수도 있으며, 이 경우, 복수의 센서는 랙바(311)로부터 센싱되는 정보의 정확성을 향상시킬 수 있다.
위치 센서 및 앵글 센서는 랙바(311)가 위치 이동 또는 회전각 변화에 소요된 시간을 추가로 센싱할 수 있다. 따라서, 랙바(311)의 동작 정보는 랙바(311)의 위치 또는 랙바(311)의 회전각과 소요 시간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 실시예들에 의한 조향제어장치의 제어기에서 산출되는 속도 정보를 나타내는 그래프이다.
도 7 및 도 8의 그래프는 일정한 수치가 도시되어 있으나, 이는 일 예를 도시한 것이며, 도시된 수치에 제한되지 않는 것으로 해석되어야 한다.
도 7을 참조하면, 제어기는 센서로부터 랙바의 동작 정보를 수신하여 속도 정보를 산출하며, 속도 정보에서 슬롯에 기어치가 삽입 또는 인출되어 발생하는 속도 변화 지점 사이의 시간을 추출하고, 추출된 시간의 변화에 기초하여 벨트의 장력 감소 여부를 판단할 수 있다.
속도 정보는 평균 속도를 기준으로 슬롯에 기어치가 삽입되어 속도가 급격히 감소한 구간 및 슬롯에 기어치가 인출되어 속도가 증가한 구간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
제어기는 속도 정보에서 슬롯에 기어치의 삽입으로 반복되는 최소 속도 지점들을 속도 변화 지점들로 선정하거나, 속도 정보에서 슬롯에 기어치의 인출로 반복되는 최대 속도 지점들을 속도 변화 지점들로 선정할 수 있으며, 연속된 속도 변화 지점 사이의 시간(T)을 추출할 수 있다.
이하에서는, 제어기가 슬롯에 기어치의 삽입으로 반복되는 최소 속도 지점들을 속도 변화 지점들로 선정된 경우로서, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하나, 슬롯에 기어치의 인출로 반복되는 최대 속도 지점들을 속도 변화 지점들로 선정된 경우에도 이하에서의 실시예들이 적용될 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
연속된 속도 변화 지점 사이의 시간(T)이 감소하는 경우, 제어기는 벨트의 장력이 감소한 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 현재 측정된 시간(T)이 이전 측정된 시간(T)보다 짧아지면 벨트의 장력이 감소된 것으로 판단할 수 있다.
다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 제어기는 연속된 속도 변화 지점 사이의 시간(T)이 미리 설정된 기준 시간(TS)보다 짧아지면 벨트의 장력이 감소한 것으로 판단할 수도 있다.
기준 시간(TS)은 벨트에 설정된 장력으로 슬롯과 기어치 사이의 삽입으로 발생하는 속도 변화를 실험적으로 측정하여 설정될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 기준 시간(TS)은 벨트의 최초 회전시 슬롯과 기어치 사이의 삽입으로 발생하는 연속된 속도 변화 지점 사이의 시간(T)이 추출되어 기억됨으로써 설정될 수도 있다.
제어기는 연속된 속도 변화 지점 사이의 시간(T)과 기준 시간(TS)을 비교하여 벨트의 장력이 감소된 것으로 판단될 경우, 설정된 기준 시간(TS)일 때의 벨트의 장력을 기준으로 현재 벨트의 장력이 감소된 정도를 수치화하여 운전자에게 출력할 수도 있다.
도 8을 참조하면, 제어기는 연속된 속도 변화 지점 사이의 시간(T)이 한계 시간(TL)에 도달하면 운전자에게 경고 메시지를 출력할 수 있다.
한계 시간(TL)은 벨트의 장력의 감소로 인하여 벨트의 교체가 필요한 한 시간을 의미할 수 있다.
한계 시간(TL)은 모터 풀리와 너트 풀리 사이에 벨트 장착시 설정되는 장력을 기준으로 기 설정된 장력 감소 비율일 때의 슬롯과 기어치의 삽입으로 발생하는 연속된 속도 변화 지점들 사이의 시간을 실험적으로 측정하여 설정될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 한계 시간(TL)은 도 7에 도시된 기준 시간(TS)을 기준으로 기 설정된 장력 감소 비율일 때의 감소 시간(△T)이 산출되고, 기준 시간(TS)과 감소 시간(△T)의 차이로 설정될 수도 있다.
도 8을 참조하면, 제어기는 연속된 속도 변화 지점 사이의 시간(T)이 한계 시간(TL)에 도달하면 벨트의 교체가 필요한 것으로 판단할 수 있고, 벨트의 교체가 필요하다는 경고 메시지를 운전자에게 출력할 수 있다.
본 실시예들에 의한 조향제어장치는 감속기에 포함되는 벨트의 장력 감소 여부를 실시간으로 확인할 수 있고, 벨트의 교체 시기를 운전자에게 알림으로써 벨트에서 발생할 수 있는 품질 문제를 사전에 방지할 수 있다.
이하에서는 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 조향제어장치에서 수행될 수 있는 조향제어방법에 대해 설명한다. 아래에서의 조향제어방법은 전술한 조향제어장치에 의해 전부 또는 일부 동작이 수행될 수 있다.
도 9는 본 실시예들에 의한 조향제어방법을 나타내는 흐름도이다. 도 10은 본 실시예들에 의한 조향제어방법의 제어 단계를 나타내는 흐름도이다. 도 11 및 도 12는 본 실시예들에 의한 조향제어방법의 제어 단계의 일부를 나타내는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 모터 풀리와 벨트를 매개로 연결된 너트 풀리를 포함하며, 상기 벨트의 내주면에 슬롯이 구비되고, 상기 벨트의 회전으로 상기 슬롯에 상기 모터 풀리 및 상기 너트 풀리 중 적어도 하나의 기어치의 삽입과 인출이 반복되는 감속기를 포함하는 조향제어장치의 조향제어방법에 있어서, 조향제어방법은 너트 풀리와 연결되는 랙바에 구비된 센서를 통하여 랙바의 동작 정보를 센싱하는 센싱 단계를 포함한다(S900).
벨트의 내주면에 구비된 슬롯의 폭은 모터 풀리 또는 너트 풀리에 구비되는 기어치의 폭에 따라 달라질 수 있다. 일 예로, 모터 풀리에 구비되는 제1 기어치의 폭은 상기 너트 풀리에 구비되는 제2 기어치의 폭보다 넓으며, 슬롯의 폭은 제1 기어치의 폭과 동일할 수 있다. 다른 예로, 모터 풀리에 구비되는 제1 기어치의 폭은 상기 너트 풀리에 구비되는 제2 기어치의 폭보다 넓으며, 슬롯의 폭은 제2 기어치의 폭과 동일할 수도 있다. 또 다른 예로, 모터 풀리에 구비되는 제1 기어치의 폭은 너트 풀리에 구비되는 제2 기어치의 폭과 동일하며, 슬롯의 폭은 제1 기어치 및 제2 기어치의 폭과 동일할 수도 있다.
벨트에 구비된 슬롯에는 슬롯의 폭과 동일한 기어치가 벨트의 회전에 의해 삽입과 인출이 반복될 수 있다. 예를 들어, 슬롯에는 벨트가 1 회전할 때 마다 제1 기어치 또는 제2 기어치의 삽입과 인출이 반복될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 슬롯에는 벨트가 1 회전할 때 마다 제1 기어치 및 제2 기어치의 삽입과 인출이 반복될 수도 있다.
센싱 단계에서 센서는 랙바의 위치를 센싱하는 위치 센서 또는 랙바의 회전각을 센싱하는 앵글 센서가 이용될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 센서는 속도 센서일 수도 있으며, 랙바의 동작 상태를 센싱할 수 있는 모든 센서를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 9를 참조하면, 조향제어방법은 랙바의 동작 정보에 기초하여 속도 정보를 산출하고, 슬롯에 기어치가 삽입 또는 인출되어 발생하는 속도 정보의 변화에 기반하여 벨트의 장력 감소 여부를 판단하는 제어 단계를 포함할 수 있다(S910).
도 10을 참조하면, 제어 단계는 센서로부터 랙바의 동작 정보를 수신하여 속도 정보를 산출하는 단계를 포함할 수 있다(S1000). 속도 정보는 평균 속도를 기준으로 슬롯에 기어치가 삽입되어 속도가 급격히 감소한 구간 및 슬롯에 기어치가 인출되어 속도가 증가한 구간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
제어 단계는 속도 정보에서 슬롯에 기어치의 삽입으로 반복되는 최소 속도 지점들을 속도 변화 지점들로 선정하거나, 속도 정보에서 슬롯에 기어치의 인출로 반복되는 최대 속도 지점들을 속도 변화 지점들로 선정할 수 있으며, 연속된 속도 변화 지점 사이의 시간(T)을 추출하는 단계를 포함할 수 있다(S1010).
또한, 제어 단계는 연속된 속도 변화 지점 사이의 시간들을 비교하여 시간 변화를 확인하는 단계를 포함할 수 있다(S1020). 예를 들어, 제어 단계는 현재 측정된 시간과 이전 측정된 시간을 비교하여 시간 변화를 확인할 수 있다.
제어 단계는 시간 변화에 기반하여 벨트의 장력 감소 여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다(S1030). 예를 들어, 제어 단계는 현재 측정된 시간이 이전 측정된 시간보다 짧아지면 벨트의 장력이 감소된 것으로 판단할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제어 단계는 현재 측정된 시간과 이전 측정된 시간을 비교하여 벨트의 장력 감소 여부를 판단할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
도 11을 참조하면, 제어 단계는 연속된 속도 변화 지점 사이의 시간을 추출하고(S1110), 추출 시간을 미리 설정된 기준 시간과 비교하며(S1120), 추출 시간이 기준 시간보다 짧아지면 벨트의 장력이 감소된 것으로 판단할 수 있다(S1130).
기준 시간은 벨트에 설정된 장력으로 슬롯과 기어치 사이의 삽입 또는 인출로 발생하는 속도 변화를 실험적으로 측정하여 설정될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 기준 시간은 벨트의 최초 회전시 슬롯과 기어치 사이의 삽입 또는 인출로 발생하는 연속된 속도 변화 지점 사이의 시간이 추출되어 기억됨으로써 설정될 수도 있다.
제어 단계는 추출 시간과 기준 시간을 비교하여 벨트의 장력이 감소된 것으로 판단될 경우, 설정된 기준 시간일 때의 벨트의 장력을 기준으로 현재 벨트의 장력이 감소된 정도를 수치화하여 운전자에게 출력할 수도 있다.
도 12를 참조하면, 제어 단계는 연속된 속도 변화 지점 사이의 시간을 추출하고(S1210), 추출 시간을 미리 설정된 한계 시간과 비교하며(S1220), 추출 시간이 한계 시간에 도달하면 운전자에게 경고 메시지를 출력할 수 있다(S1230).
한계 시간은 벨트의 장력의 감소로 인하여 벨트의 교체가 필요한 한 시간을 의미할 수 있다.
한계 시간은 모터 풀리와 너트 풀리 사이에 벨트 장착시 설정되는 장력을 기준으로 기 설정된 장력 감소 비율일 때의 슬롯과 기어치의 삽입으로 발생하는 연속된 속도 변화 지점들 사이의 시간을 실험적으로 측정하여 설정될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 한계 시간은 도 11에 도시된 기준 시간을 기준으로 기 설정된 장력 감소 비율일 때의 감소 시간이 산출되고, 기준 시간과 감소 시간의 차이로 설정될 수도 있다.
제어 단계는 연속된 속도 변화 지점 사이의 시간이 한계 시간에 도달하면 벨트의 교체가 필요한 것으로 판단할 수 있고, 벨트의 교체가 필요하다는 경고 메시지를 운전자에게 출력할 수 있다.
본 실시예들에 의한 조향제어방법은 감속기에 포함되는 벨트의 장력 감소 여부를 실시간으로 확인할 수 있고, 벨트의 교체 시기를 운전자에게 알림으로써 벨트에서 발생할 수 있는 품질 문제를 사전에 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술 사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
213: 감속기 217: 센서
220: 제어기 311: 랙바
330: 벨트 331: 슬롯
340: 모터 풀리 341: 제1 기어치
350: 너트 풀리 351: 제2 기어치
TS: 기준 시간 TL: 한계 시간

Claims (15)

  1. 모터 풀리와 벨트를 매개로 연결된 너트 풀리를 포함하며, 상기 벨트의 내주면에 슬롯이 구비되고, 상기 벨트의 회전으로 상기 슬롯에 상기 모터 풀리 및 상기 너트 풀리 중 적어도 하나의 기어치의 삽입과 인출이 반복되는 감속기;
    상기 너트 풀리와 연결되는 랙바에 구비되어 상기 랙바의 동작 정보를 센싱하는 센서; 및
    상기 센서로부터 상기 랙바의 동작 정보를 수신하여 속도 정보를 산출하고, 상기 슬롯에 상기 기어치가 삽입 또는 인출되어 발생하는 상기 속도 정보의 변화에 기반하여 벨트의 장력 감소 여부를 판단하는 제어기를 포함하는 조향제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모터 풀리에 구비되는 제1 기어치의 폭은 상기 너트 풀리에 구비되는 제2 기어치의 폭보다 넓으며,
    상기 슬롯의 폭은 상기 제1 기어치의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 조향제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모터 풀리에 구비되는 제1 기어치의 폭은 상기 너트 풀리에 구비되는 제2 기어치의 폭보다 넓으며,
    상기 슬롯의 폭은 상기 제2 기어치의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 조향제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모터 풀리에 구비되는 제1 기어치의 폭은 상기 너트 풀리에 구비되는 제2 기어치의 폭과 동일하며,
    상기 슬롯의 폭은 상기 제1 기어치 및 상기 제2 기어치의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 조향제어장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 상기 랙바의 위치를 센싱하는 위치 센서 또는 상기 랙바의 회전각을 센싱하는 앵글 센서인 것을 특징으로 하는 조향제어장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 속도 정보에서 연속된 속도 변화 지점 사이의 시간을 추출하고, 상기 시간의 변화에 기초하여 상기 벨트의 장력 감소 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 조향제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 시간이 미리 설정된 기준 시간보다 짧아지면 상기 벨트의 장력이 감소된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 조향제어장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 시간이 미리 설정된 한계 시간에 도달하면 운전자에게 경고 메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는 조향제어장치.
  9. 모터 풀리와 벨트를 매개로 연결된 너트 풀리를 포함하며, 상기 벨트의 내주면에 슬롯이 구비되고, 상기 벨트의 회전으로 상기 슬롯에 상기 모터 풀리 및 상기 너트 풀리 중 적어도 하나의 기어치의 삽입과 인출이 반복되는 감속기를 포함하는 조향제어장치의 조향제어방법에 있어서,
    상기 너트 풀리와 연결되는 랙바에 구비된 센서를 통하여 상기 랙바의 동작 정보를 센싱하는 센싱 단계; 및
    상기 랙바의 동작 정보에 기초하여 속도 정보를 산출하고, 상기 슬롯에 상기 기어치가 삽입 또는 인출되어 발생하는 상기 속도 정보의 변화에 기반하여 벨트의 장력 감소 여부를 판단하는 제어 단계를 포함하는 조향제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 모터 풀리에 구비되는 제1 기어치의 폭은 상기 너트 풀리에 구비되는 제2 기어치의 폭보다 넓으며,
    상기 슬롯의 폭은 상기 제1 기어치의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 조향제어방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 모터 풀리에 구비되는 제1 기어치의 폭은 상기 너트 풀리에 구비되는 제2 기어치의 폭보다 넓으며,
    상기 슬롯의 폭은 상기 제2 기어치의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 조향제어방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 모터 풀리에 구비되는 제1 기어치의 폭은 상기 너트 풀리에 구비되는 제2 기어치의 폭과 동일하며,
    상기 슬롯의 폭은 상기 제1 기어치 및 상기 제2 기어치의 폭과 동일한 것을 특징으로 하는 조향제어방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 제어 단계는 상기 속도 정보에서 연속된 속도 변화 지점 사이의 시간을 추출하고, 상기 시간의 변화에 기초하여 상기 벨트의 장력 감소 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 조향제어방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어 단계는 상기 시간이 미리 설정된 기준 시간보다 짧아지면 상기 벨트의 장력이 감소한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 조향제어방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제어 단계는 상기 시간이 미리 설정된 한계 시간에 도달하면 운전자에게 경고 메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는 조향제어방법.
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