KR20230116397A - 차량의 전자식 조향장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 전자식 조향장치 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명의 차량의 전자식 조향장치는, 랙바에 맞물려 회전되면서 랙바의 이동량을 감지하는 제1 센서; 랙바의 중앙 부위에 장착된 마그넷의 이동량을 감지하는 제2 센서; 및 제1 센서와 제2 센서에 연결된 프로세서;를 포함하고, 프로세서는, 제1 센서와 제2 센서의 입력상태를 판단한 후 제2 센서의 입력신호가 감지된 경우 제2 센서의 입력신호를 센서값으로 입력받고, 제2 센서의 입력신호가 감지되지 않는 경우 제1 센서의 입력신호를 센서값으로 입력받는 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 전자식 조향장치 및 그 제어방법{APPARATUS FOR STEERING BY WIRE OF VEHICLE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 차량의 전자식 조향장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스티어 바이 와이어(Steer By Wire ; SBW) 방식의 전자식 조향장치에서 온 센터 구간 및 그 외 구간에 대해 서로 다른 센서 사양을 적용하여 구간별 정밀도를 다르게 관리하는 차량의 전자식 조향장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 조향장치는 운전자의 스티어링 휠의 조작력을 보조하여 운전 조작의 편의를 제공하기 위해 파워스티어링 시스템이 개발되어 적용되고 있고, 이러한 파워스티어링 시스템은 유압을 이용한 유압식과, 유압과 모터의 전동력을 동시에 이용하는 전동 유압식, 모터의 전동력만을 이용한 전동식 등이 개발되어 적용되었다.

최근에는 조향휠과 차륜사이의 스티어링 컬럼 또는 유니버설 조인트, 피니언 샤프트와 같은 기계적인 연결장치를 제거하고, 랙바에 연결된 모터의 구동을 전기적인 신호로 제어하여 차량의 조향이 이루어지도록 하는 SBW(Steer By Wire) 시스템이 개발되어 적용되고 있다.

이러한 SBW 시스템은, 운전자의 조향 조작을 위한 조향휠, 조향휠의 일측에 설치되어 조향휠의 회전에 따른 반력 토크를 제공하는 반력모터, 랙바와 연결되어 조향 조작을 구현하는 조향모터, 조향각, 차속 및 조향휠의 토크를 검출하기 위한 각 센서, 및 센서로부터 입력되는 전기신호에 따라 조향모터와 반력모터를 구동시키는 ECU를 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 SBW 시스템은 기계적인 연결이 없으므로 차량 충돌시 기구부에 의한 운전자 상해를 감소시킬 수 있고, 기계적 연결 부품 삭감에 따른 차량의 경량화 및 조향 작동시의 불필요한 에너지 소모를 감소시킬 수 있으며, ECU 프로그래밍에 의하여 이상적인 조향 성능 달성이 가능한 장점이 있어, 그 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0007393호(2018.01.23. 공개, SBW 시스템의 조향 제어 장치 및 그 방법)에 개시되어 있다.

이와 같이 SBW 시스템은 기존의 조향시스템이 갖는 기계적 연결구조가 제거됨으로써, 조향계 구성에 따른 레이아웃 자유도를 증가시키고, 연비를 개선하며, 차륜에서 역입력되는 외란을 제거할 수 있는 등의 장점을 갖고 있다.

반면, 이 같은 기계적 연결구조의 단절로 인해 운전자가 필요로 하는 조향정보를 제대로 피드백 받을 수 없는 단점도 있다.

종래의 SBW 시스템에 적용된 조향각 센서(Steering Angle Sensor ; SAS)는 온 센터의 요구 특성을 만족시키기 위해 과다 사양이 적용된 구조를 가진다.

부연하면, 종래에는 조향각 센서의 성능을 구현하기 위해 랙바의 기어부와 접촉되는 웜샤프트 기어부가 랙하우징에 고정되는 구조를 가지며, 웜샤프트 기어부 상단에 축에 별물의 조향각 센서를 고정한 후 센서 전체를 덮는 별물 방수 커버를 가지는 구조로 구성된다.

즉, SBW 시스템이 적용된 종래의 차량용 전자식 조향장치는 시스템 하우징의 형상이 복잡하고, 구성 부품별 조립성이 난해할 뿐만 아니라 과다 사양이 적용되어 기능 및 성능 요구 조건 대비 비 효율적인 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 스티어 바이 와이어(Steer By Wire) 방식의 전자식 조향장치에서 온 센터 구간 및 그 외 구간에 대해 서로 다른 센서 사양을 적용하여 구간별 정밀도를 다르게 관리하는 차량의 전자식 조향장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 차량의 전자식 조향장치는, 랙바에 맞물려 회전되면서 랙바의 이동량을 감지하는 제1 센서; 랙바의 중앙 부위에 장착된 마그넷의 이동량을 감지하는 제2 센서; 및 제1 센서와 제2 센서에 연결된 프로세서;를 포함하고, 프로세서는, 제1 센서와 제2 센서의 입력상태를 판단한 후 제2 센서의 입력신호가 감지된 경우 제2 센서의 입력신호를 센서값으로 입력받고, 제2 센서의 입력신호가 감지되지 않는 경우 제1 센서의 입력신호를 센서값으로 입력받는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제2 센서는, 제1 센서보다 해상도와 정밀도가 높은 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제1 센서는, 중앙부위에 마그넷이 장착된 랙바가 내부에 삽입된 랙하우징에 장착되는 케이스에 장착되어 랙하우징의 길이 방향으로 직선 이동되는 랙바에 맞물려 회전되면서 랙바의 이동량을 감지하고, 제2 센서는, 랙하우징에 장착되어 마그넷의 이동량을 감지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 랙하우징은, 랙바가 관통되는 양단이 개방된 중공의 하우징 몸체부; 하우징 몸체부의 외측면에 형성되고, 케이스 및 제2 센서가 각각 장착되는 하우징 장착부; 및 하우징 장착부에 형성되고, 제1 센서 및 제2 센서가 각각 배치되는 하우징 홀부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 하우징 장착부는, 케이스가 장착되는 제1 하우징 장착부; 및 제2 센서가 장착되는 제2 하우징 장착부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 하우징 홀부는, 제1 센서가 배치되는 제1 하우징 홀부; 및 제2 센서가 배치되는 제2 하우징 홀부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 케이스는, 하부 케이스; 및 하부 케이스를 커버하는 상부 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 하부 케이스는, 상측이 개방된 하부 저장부; 하부 저장부에 형성되고 제1 센서가 회전 가능하도록 지지하는 하부 지지부; 하부 저장부의 일측면에 형성되고 랙하우징과 연통되어 제1 센서를 노출시키는 하부 개방부; 및 하부 저장부의 일측면에서 연장되고 랙하우징과 결합되는 하부 확장부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 상부 케이스는, 하부 저장부를 커버하는 상부 저장부; 상부 저장부에 형성되고, 제1 센서가 회전 가능하도록 지지하는 상부 지지부; 상부 저장부의 일측면에 형성되고, 랙하우징과 연통되어 제1 센서를 노출시키는 상부 개방부; 및 하부 저장부의 일측면에서 연장되고 랙하우징과 결합되는 상부 확장부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제1 센서는, 케이스에 회전 가능하도록 장착되고, 랙바와 맞물려 회전되는 감지 랙부; 감지 랙부에 형성되는 감지 전달부; 케이스에 회전 가능하도록 장착되고, 감지 전달부에 맞물려 회전되는 하나 이상의 감지 기어부; 및 감지 기어부를 감지하는 감지 기판부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제2 센서는, 하우징 장착부에 장착되며, 외측면에 장착홈이 형성된 홀더; 홀더에 형성된 장착홈의 내측에 장착되며, 마그넷을 감지하는 감지 기판부; 및 홀더의 외측면을 커버하는 커버부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제2 센서는, 감지 기판부의 감지 범위 내에서 랙바와 함께 이동되는 마그넷의 위치를 감지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면에 따른 차량용 전자식 조향장치의 제어방법은, 프로세서가 랙바에 맞물려 회전되면서 랙바의 이동량을 감지하는 제1 센서의 입력신호와, 랙바의 중앙 부위에 장착된 마그넷의 이동량을 감지하는 제2 센서의 입력신호를 감지하는 단계; 프로세서가 제2 센서의 입력상태를 판단하는 단계; 프로세서가 제2 센서의 입력상태를 판단한 결과, 제2 센서의 입력신호가 감지된 경우 제2 센서의 입력신호를 센서값으로 입력받는 단계; 및 프로세서가 제2 센서의 입력상태를 판단한 결과, 제2 센서의 입력신호가 감지되지 않는 경우 제1 센서의 입력신호를 센서값으로 입력받는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 제2 센서는, 제1 센서보다 해상도와 정밀도가 높은 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 차량의 전자식 조향장치 및 그 제어방법은 티어 바이 와이어(Steer By Wire) 방식의 전자식 조향장치에서 온 센터 구간 및 그 외 구간에 대해 서로 다른 센서 사양을 적용하여 구간별 정밀도를 다르게 관리함으로써, 온 센터의 위치를 정확하게 파악하면서도 저가향 센서의 적용이 가능할 뿐만 아니라 센서와 랙하우징 조립 공정을 단순화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치를 나타낸 외부 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치를 나타낸 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치에서 제1 센서를 나타낸 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치에서 제1 센서를 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치에서 제2 센서를 나타낸 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치에서 제1 센서와 제2 센서의 입력신호를 나타낸 예시 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치에서 제2 센서의 입력신호를 나타낸 예시 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량의 전자식 조향장치 및 그 제어방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치를 나타낸 외부 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치를 나타낸 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치를 나타낸 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치에서 제1 센서를 나타낸 측면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치에서 제1 센서를 나타낸 평면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치에서 제2 센서를 나타낸 분해 사시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치에서 제1 센서와 제2 센서의 입력신호를 나타낸 예시 그래프이며, 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치에서 제2 센서의 입력신호를 나타낸 예시 그래프이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치를 나타낸 외부 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치를 나타낸 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치는 랙하우징(100), 랙바(200), 케이스(300), 제1 센서(400) 및 제2 센서(500)를 포함하는 구성요소로 이루어지며, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

랙하우징(100)은 차체에 구비된다. 랙하우징(100)은 원통 형상을 하고, 차체에 고정 설치될 수 있다. 랙하우징(100)은 후술하는 케이스(300)와 연통될 수 있다.

랙바(200)는 랙하우징(100)의 내부에 삽입되어 랙하우징(100)의 길이 방향(축 방향)으로 직선 이동 가능하다. 랙바(200)는 랙하우징(100)을 관통하고, 운전석에 배치되는 스티어링휠의 조작에 따라 이동되어 바퀴의 각도를 변경할 수 있다.

그리고, 랙바(200)의 중앙부위에 마그넷(210)이 장착되는데, 부연하면 랙바(200)의 중앙부 상단에 마그넷(210)이 안착된다.

랙바(200)는 구동수단(미도시)에 의해 기어 연결되고, 스티어링휠의 조작에 따라 구동수단이 구동됨에 따라 축 방향으로 이동될 수 있다.

케이스(300)는 랙하우징(100)에 장착된다. 케이스(300)는 랙하우징(100)과 연통되도록 조립될 수 있다.

제1 센서(400)는 케이스(300)에 장착되고, 랙바(200)와 맞물려 회전되고, 랙바(200)의 이동량을 감지한다. 제1 센서(400)는 케이스(300)에 회전 가능하도록 장착되고, 일부가 케이스(300)에서 돌출되어 랙바(200)와 맞물릴 수 있다.

제1 센서(400)와 랙바(200)는 랙-피니언 결합으로 직선 운동이 회전 운동으로 변환될 수 있다. 그리고, 제1 센서(400)는 랙바(200)의 이동량에 대응되는 회전량을 감지할 수 있다. 제1 센서(400)가 측정한 회전량은 제어부에 전송되어 바퀴의 회전 각도를 정밀하게 산출할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 랙하우징(100)은 하우징 몸체부(110)와, 하우징 장착부(120) 및 하우징 홀부(121)를 포함하여 구성될 수 있다.

하우징 몸체부(110)는 랙바(200)가 관통 가능하도록 양단이 개방된 중공의 원통 형상을 할 수 있다. 하우징 몸체부(110)는 외측이 각진 형상을 할 수 있으며, 별도의 고정수단에 의해 차체에 고정될 수 있다.

하우징 장착부(120)는 하우징 몸체부(110)에 형성되고, 케이스(300)가 장착된다. 부연하면, 하우징 장착부(120)는 하우징 몸체부(110)의 외주면 대비 함몰된 홈 형상일 수 있으며, 케이스(300)가 장착되는 제1 하우징 장착부(120a)와, 제1 하우징 장착부(120a)의 상측에 형성되어 제2 센서(500)가 장착되는 제2 하우징 장착부(120b)로 구성될 수 있다.

하우징 홀부(121)는 하우징 장착부(120)에 형성되고, 제1 센서(400)가 배치된다. 부연하면, 하우징 홀부(121)는 제1 센서(400)의 삽입을 유도하고, 하우징 몸체부(110)에 형성되는 홀이 될 수 있다.

하우징 홀부(121)는 제1 하우징 장착부(120a)에 형성된 제1 하우징 홀부(121a)와 제2 하우징 장착부(120b)에 형성된 제2 하우징 홀부(121b)로 구성될 수 있다. 즉, 제1 하우징 홀부(121a)에 제1 센서(400)가 배치된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치에서 케이스를 나타낸 분해 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 케이스(300)는 하부 케이스(310)와 상부 케이스(320)를 포함하여 구성될 수 있다.

하부 케이스(310)는 상측이 개방된 형상을 하고, 상부 케이스(320)는 하부 케이스(310)의 개방된 부분을 커버한다. 상부 케이스(320)와 하부 케이스(310)는 상하로 조립 가능하다. 한편, 하부 케이스(310)와 상부 케이스(320)의 접촉 부위에는 오링 또는 실리콘이 도포되어 이물질 유입을 차단할 수 있다.

하부 케이스(310)는 하부 저장부(311)와, 하부 지지부(312)와, 하부 개방부(313) 및 하부 확장부(314)를 포함하여 구성될 수 있다.

하부 저장부(311)는 상측이 개방된 형상을 한다. 하부 저장부(311)는 하부 저장 바닥부(311a)와, 하부 저장 바닥부(311a)의 가장자리에서 상방으로 연장되는 하부 저장 테두리부(311b)를 포함하여 구성될 수 있다.

하부 지지부(312)는 하부 저장부(311)에 형성되고, 제1 센서(400)가 회전 가능하도록 지지한다. 하부 지지부(312)는 제1 센서(400)의 구조에 따라 하나 이상 형성되어 제1 센서(400)의 회전을 지지할 수 있다. 이때, 하부 지지부(312)에는 회전 저항을 줄이기 위한 베어링이 구비될 수 있다.

하부 개방부(313)는 하부 저장부(311)의 일측면에 형성되고, 랙하우징(100)과 연통되어 제1 센서(400)를 노출시킨다. 하부 개방부(313)는 하부 저장 테두리부(311b)의 전면에 형성되고, 하우징 홀부(121)와 대응되는 형상을 할 수 있다.

하부 확장부(314)는 하부 저장부(311)의 일측면에서 연장되고, 랙하우징(100)과 결합된다. 하부 확장부(314)는 하부 저장부(311)의 전면에서 좌우 양측으로 각각 연장되어 하우징 장착부(120)와 맞대응될 수 있다. 하부 확장부(314)와 하우징 장착부(120)와 조립될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상부 케이스(320)는 상부 저장부(321)와, 상부 지지부(322)와, 상부 개방부(323) 및 상부 확장부(324)를 포함하여 구성될 수 있다.

상부 저장부(321)는 상측이 개방된 형상을 한다. 상부 저장부(321)는 상부 저장 천장부(321a)와, 상부 저장 천장부(321a)의 가장자리에 형성되고 하방으로 연장되는 상부 저장 테두리부(321b)를 포함하여 구성될 수 있다.

상부 지지부(322)는 상부 저장부(321)에 형성되고, 제1 센서(400)가 회전 가능하도록 지지한다. 상부 지지부(322)는 제1 센서(400)의 구조에 따라 하나 이상 형성되어 제1 센서(400)의 회전을 지지할 수 있다. 이때, 상부 지지부(322)에는 회전 저항을 줄이기 위한 베어링이 구비될 수 있다.

상부 개방부(323)는 상부 저장부(321)의 일측면에 형성되고, 랙하우징(100)과 연통되어 제1 센서(400)를 노출시킨다. 상부 개방부(323)는 상부 저장 테두리부(321b)의 전면에 형성되고, 하우징 홀부(121)와 대응되는 형상을 할 수 있다. 이때, 제1 센서(400)는 상부 개방부(323)와 하부 개방부(313)를 통해서 외부로 노출될 수 있다.

한편, 설계에 따라 하부 개방부(313)와 상부 개방부(323) 중 어느 하나를 통해서만 제1 센서(400)가 노출될 수 있다. 이러한 구조에서는 하부 개방부(313)와 상부 개방부(323) 중 다른 하나는 생략될 수 있다.

상부 확장부(324)는 상부 저장부(321)의 일측면에서 연장되고, 랙하우징(100)과 결합된다. 상부 확장부(324)는 상부 저장부(321)의 전면에서 좌우 양측으로 각각 연장되어 하우징 장착부(120)와 맞대응될 수 있다. 상부 확장부(324)와 하우징 장착부(120)와 조립될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치에서 제1 센서를 나타낸 측면도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치에서 제1 센서를 나타낸 평면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제1 센서(400)는 감지 랙부(410)와, 감지 전달부(420)와, 감지 기어부(430) 및 감지 기판부(440)를 포함하여 구성될 수 있다.

감지 랙부(410)는 케이스(300)에 회전 가능하도록 장착되고, 랙바(200)와 맞물려 회전된다. 감지 랙부(410)는 하부 지지부(312)와 상부 지지부(322)에 회전 가능하게 장착된다.

감지 전달부(420)는 감지 랙부(410)에 형성된다. 감지 전달부(420)는 감지 랙부(410)에 축 결합된다. 감지 전달부(420)는 감지 랙부(410)의 회전력을 전달하도록 평기어 형상을 할 수 있다.

하나 이상의 감지 기어부(430)는 케이스(300)에 회전 가능하도록 장착되고, 감지 전달부(420)에 맞물려 회전된다. 감지 기어부(430)는 하나 이상이 배치될 수 있다. 만일 감지 기어부(430)가 2개인 경우, 2개가 감지 전달부(420)에 동시에 맞물릴 수 있다.

그 외, 2개의 감지 기어부(430) 중 어느 하나는 감지 전달부(420)에 맞물리고, 다른 하나는 어느 하나의 감지 기어부(430)에 맞물릴 수 있다. 감지 기어부(430)의 회전축에는 자성체가 내장될 수 있다.

감지 기판부(440)는 감지 기어부(430)를 감지한다. 감지 기판부(440)는 회전되는 감지 기어부(430)의 자성을 감지할 수 있다. 감지 기판부(440)는 2개의 감지 기어부(430)의 상방에 배치되고, 상부 케이스(320)에 장착된다.

한편, 감지 전달부(420)와 감지 기어부(430)의 기어비 조합을 통해 시스템 요구 성능에 따른 센서 출력을 다변화할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치에서 제2 센서를 나타낸 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 2 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제2 센서(500)는 홀더(510), 감지 기판부(520) 및 커버부(530)를 포함하여 구성될 수 있다.

홀더(510)는 하우징 몸체부(110)에 형성된 하우징 장착부(120)에 장착된다. 제2 하우징 장착부(120b)에 홀더(510)가 장착된다.

홀더(510)의 외측면에는 후술하는 감지 기판부(520)가 장착되는 장착홈(511)이 형성된다. 제2 하우징 장착부(120b)에 형성된 제2 하우징 홀부(121b)는 홀더(510)의 삽입을 유도하고, 제2 하우징 홀부(121b)에 감지 기판부(520)가 배치된다.

감지 기판부(520)는 일종의 선형 센서로서, 홀더(510)에 형성된 장착홈(511)의 내측에 장착되며, 랙바(200)에 장착된 마그넷(210)을 감지한다. 즉, 감지 기판부(520)는 랙바(200)의 중앙부위에 장착된 마그넷(210)의 자성을 감지하게 된다.

부연하면, 감지 기판부(520)의 감지 범위 내에서 렉바(200)와 함께 이동되는 마그넷(210)의 위치를 감지한다. 즉, 마그넷(210)의 위치에 따라 감지값이 달라지는데, 감지 기판부(520)에 의해 감지된 마그넷(210)의 위치 정보는 프로세서(600)에 전송되어 바퀴의 정렬 상태를 정밀하게 산출할 수 있는 센서값으로 출력된다.

커버부(530)는 감지 기판부(520)가 장착되는 홀더(510)에 장착되어 홀더(510)의 외측면을 커버한다.

상술한 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치의 조립 및 작동을 설명하면 다음과 같다.

하부 케이스(310)와 상부 케이스(320)를 조립하되, 하부 케이스(310)와 상부 케이스(320) 사이에는 제1 센서(400)가 장착된다. 이때, 감지 전달부(420)가 구비된 감지 랙부(410)와, 감지 전달부(420)에 맞물리는 감지 기어부(430)가 하부 지지부(312)와 상부 지지부(322)에 회전 가능하도록 장착된다.

그리고, 감지 기어부(430)의 회전을 감지하는 감지 기판부(440)가 감지 기어부(430)의 상방에 배치되도록 상부 케이스(320)에 장착된다.

케이스(300)에 제1 센서(400)의 조립이 완료되면, 랙바(200)가 관통되는 랙하우징(100)과 케이스(300)를 조립한다. 이때, 감지 랙부(410)는 케이스(300)에서 노출되고, 하우징 홀부(121)를 통해 하우징 몸체부(110)로 삽입되어 랙바(200)와 맞물린다.

상술한 조립 과정에서, 제1 센서(400)가 장착된 케이스(300)를 모듈화하여 제공할 수 있으며, 제1 센서(400)가 조립된 케이스(300)를 랙하우징(100)과 결합하여 제품화할 수 있다.

그리고, 감지 기판부(520)가 장착된 홀더(510)와, 홀더(510)의 외측면에 장착된 커버부(530)로 이루어진 제2 센서(500)의 조립이 완료되면, 하우징 홀부(121)를 통해 하우징 몸체부(110)로 삽입하여 랙바(200)에 장착된 마그넷(210)과 대응되도록 한다.

상술한 조립 과정에서, 제2 센서(500)를 모듈화하여 제공할 수 있으며, 제2 센서(500)를 랙하우징(100)과 결합하여 제품화할 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 조립이 완료된 상태에서 차량 조향이 필요한 경우 랙바(200)가 직선 이동된다. 이때, 랙바(200)와 맞물린 감지 랙부(410)가 회전되면, 감지 랙부(410)와 연동되어 감지 전달부(420)가 회전되고, 감지 전달부(420)와 맞물린 감지 기어부(430)가 회전된다.

감지 기어부(430)가 회전되면, 제1 센서(400)의 감지 기판부(440)가 감지 기어부(430)의 회전값을 측정하여 전송함으로써, 차량 바퀴의 조향각을 정밀하게 검출할 수 있다.

또한, 랙바(200)의 온 센터 구간에서는 제2 센서(500)의 감지 기판부(520)가 마그넷(210)의 위치를 감지하여 전송함으로써, 온 센터로 복귀 및 유지를 정밀하게 제공할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치는, 제1 센서(400), 제2 센서(500) 및 프로세서(600)를 포함할 수 있다.

여기서, 제1 센서(400)는 랙바(200)에 맞물려 회전되면서 랙바(200)의 이동량을 감지할 수 있다.

제2 센서(500)는 랙바(200)의 중앙 부위에 장착된 마그넷(210)의 이동량을 감지할 수 있다.

이때, 제2 센서(500)는 제1 센서(400)보다 해상도와 정밀도가 높은 것을 사용함으로써 온 센터 구간에서는 그 외 구간보다 높은 해상도와 정밀도로 조향각을 감지할 수 있도록 한다.

프로세서(600)는 제1 센서(400)와 제2 센서(500)에 연결되어, 제1 센서(400)와 제2 센서(500)의 입력상태를 판단한 후 제2 센서(500)의 입력신호가 감지된 경우 제2 센서(500)의 입력신호를 센서값으로 입력받고, 제2 센서(500)의 입력신호가 감지되지 않는 경우 제1 센서(400)의 입력신호를 센서값으로 입력받을 수 있다.

이와 같이 차량의 전자식 조향장치는 랙하우징(100)에 케이스(300)를 조립하되, 랙하우징(100)을 관통하는 랙바(200)와, 케이스(300)에 내장된 제1 센서(400)가 맞물리도록 하고, 제1 센서(400)를 통해 회전을 측정하여 도 8에 도시딘 바와 같이 랙바(200)의 전체 이동구간에 있어서 온-센터 구간을 제외한 구간에 대해서는 정밀도를 완화하여 차량 바퀴의 조향 상태를 감지할 수 있다.

또한, 제2 센서(500)를 통해 랙바(200)의 중앙부위에 장착된 마그넷(210)을 감지하여 차량 바퀴의 직진 정렬 상태가 정밀하게 파악되어 주행 시 온 센터로 복귀 및 유지를 보다 정밀하게 감지할 수 있다.

즉, 도 8에 도시된 바와 같이 랙바(200)의 전체 이동구간에 대해서는 제1 센서(400)의 입력신호를 센서값으로 입력받고, 온 센터 구간에 대해서는 보다 해상도와 정밀도가 높은 제2 센서(500)의 입력신호를 센서값으로 입력받아 조향각을 감지할 수 있다.

한편, 도 9에 도시된 바와 같이 제2 센서(500)로써, 포지션 센서를 사용한 경우에는 제2 센서에서 감지하는 0 ~ 5V의 전압값에 기초하여 온 센터 구간에서의 조향각을 감지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 전자식 조향장치에 따르면, 티어 바이 와이어(Steer By Wire) 방식의 전자식 조향장치에서 온 센터 구간 및 그 외 구간에 대해 서로 다른 센서 사양을 적용하여 구간별 정밀도를 다르게 관리함으로써, 전 영역을 관리하기 위한 센서의 관리 기준을 낮추는 효과가 있으며, 센서 및 마그넷의 관리 기준 또한 감소되고, 구간별 센서 사양 차별화로 저가향 센서의 적용이 가능하여 원가절감 효과를 기대할 수 있다.

또한, 실제 차량에서 중요하게 관리되는 온 센터 구간에 대해서는 기본 차량 운전 및 자율 주행 모드 대응을 위한 직진 정밀 제어용 위치 정보 제공이 가능하며, 센서와 랙하우징 조립 공정을 단순화시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전자식 조향장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 10에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 전자식 조향장치의 제어방법에서는 먼저, 프로세서(600)가 랙바(200)에 맞물려 회전되면서 랙바(200)의 이동량을 감지하는 제1 센서(400)의 입력신호와, 랙바(200)의 중앙 부위에 장착된 마그넷(210)의 이동량을 감지하는 제2 센서(500)의 입력신호를 감지한다(S10).

여기서, 제2 센서(500)는 제1 센서(400)보다 해상도와 정밀도가 높은 것을 사용함으로써 온 센터 구간에서는 그 외 구간보다 높은 해상도와 정밀도로 조향각을 감지할 수 있도록 한다.

S10 단계에서 제1 센서(400)와 제2 센서(500)의 입력신호를 감지하면서 프로세서(600)는 제2 센서(500)의 입력신호가 감지되는지 입력상태를 판단한다(S20).

S20 단계에서 제2 센서(500)의 입력상태를 판단하여 제2 센서(500)의 입력신호가 감지되지 않은 경우, 프로세서(600)는 제1 센서(400)의 입력신호를 조향각 센서값으로 입력받는다(S40).

반면, S20 단계에서 제2 센서(500)의 입력상태를 판단하여 제2 센서(500)의 입력신호가 감지된 경우, 프로세서(600)는 제2 센서(500)의 입력신호를 조향각 센서값으로 입력받는다(S30).

즉, 도 8에 도시된 바와 같이 랙바(200)의 전체 이동구간에 대해서는 제1 센서(400)의 입력신호를 센서값으로 입력받고, 온 센터 구간에 대해서는 보다 해상도와 정밀도가 높은 제2 센서(500)의 입력신호를 센서값으로 입력받아 조향각을 감지할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 차량의 전자식 조향장치의 제어방법에 따르면, 티어 바이 와이어(Steer By Wire) 방식의 전자식 조향장치에서 온 센터 구간 및 그 외 구간에 대해 서로 다른 센서 사양을 적용하여 구간별 정밀도를 다르게 관리함으로써, 전 영역을 관리하기 위한 센서의 관리 기준을 낮추는 효과가 있으며, 센서 및 마그넷의 관리 기준 또한 감소되고, 구간별 센서 사양 차별화로 저가향 센서의 적용이 가능하여 원가절감 효과를 기대할 수 있다.

또한, 실제 차량에서 중요하게 관리되는 온 센터 구간에 대해서는 기본 차량 운전 및 자율 주행 모드 대응을 위한 직진 정밀 제어용 위치 정보 제공이 가능하다.

본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 랙하우징 110 : 하우징 몸체부
120 : 하우징 장착부 120a : 제1 하우징 장착부
120b : 제2 하우징 장착부 121 : 하우징 홀부
121a : 제1 하우징 홀부 121b : 제2 하우징 홀부
200 : 랙바 210 : 마그넷
300 : 케이스 310 : 하부 케이스
311 : 하부 저장부 312 : 하부 지지부
313 : 하부 개방부 314 : 하부 확장부
320 : 상부 케이스 321 : 상부 저장부
322 : 상부 지지부 323 : 상부 개방부
324 : 상부 확장부 400 : 제1 센서
410 : 감지 랙부 420 : 감지 전달부
430 : 감지 기어부 440, 520 : 감지 기판부
500 : 제2 센서 510 : 홀더
511 : 장착홈 530 : 커버부
600 : 프로세서

Claims (14)

1. 랙바에 맞물려 회전되면서 상기 랙바의 이동량을 감지하는 제1 센서;
   상기 랙바의 중앙 부위에 장착된 마그넷의 이동량을 감지하는 제2 센서; 및
   상기 제1 센서와 상기 제2 센서에 연결된 프로세서;를 포함하고,
   상기 프로세서는, 상기 제1 센서와 상기 제2 센서의 입력상태를 판단한 후 상기 제2 센서의 입력신호가 감지된 경우 상기 제2 센서의 입력신호를 센서값으로 입력받고, 상기 제2 센서의 입력신호가 감지되지 않는 경우 상기 제1 센서의 입력신호를 센서값으로 입력받는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 제2 센서는, 상기 제1 센서보다 해상도와 정밀도가 높은 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 제1 센서는, 중앙부위에 상기 마그넷이 장착된 상기 랙바가 내부에 삽입된 랙하우징에 장착되는 케이스에 장착되어 상기 랙하우징의 길이 방향으로 직선 이동되는 상기 랙바에 맞물려 회전되면서 상기 랙바의 이동량을 감지하고,
   상기 제2 센서는, 상기 랙하우징에 장착되어 상기 마그넷의 이동량을 감지하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 랙하우징은,
   상기 랙바가 관통되는 양단이 개방된 중공의 하우징 몸체부;
   상기 하우징 몸체부의 외측면에 형성되고, 상기 케이스 및 상기 제2 센서가 각각 장착되는 하우징 장착부; 및
   상기 하우징 장착부에 형성되고, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서가 각각 배치되는 하우징 홀부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치.
   
5. 제 4항에 있어서, 상기 하우징 장착부는,
   상기 케이스가 장착되는 제1 하우징 장착부; 및
   상기 제2 센서가 장착되는 제2 하우징 장착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치.
   
6. 제 4항에 있어서, 상기 하우징 홀부는,
   상기 제1 센서가 배치되는 제1 하우징 홀부; 및
   상기 제2 센서가 배치되는 제2 하우징 홀부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치.
   
7. 제 3항에 있어서, 상기 케이스는,
   하부 케이스; 및
   상기 하부 케이스를 커버하는 상부 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치.
   
8. 제 7항에 있어서, 상기 하부 케이스는,
   상측이 개방된 하부 저장부;
   상기 하부 저장부에 형성되고 상기 제1 센서가 회전 가능하도록 지지하는 하부 지지부;
   상기 하부 저장부의 일측면에 형성되고 상기 랙하우징과 연통되어 상기 제1 센서를 노출시키는 하부 개방부; 및
   상기 하부 저장부의 일측면에서 연장되고 상기 랙하우징과 결합되는 하부 확장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치.
   
9. 제 8항에 있어서, 상기 상부 케이스는,
   상기 하부 저장부를 커버하는 상부 저장부;
   상기 상부 저장부에 형성되고, 상기 제1 센서가 회전 가능하도록 지지하는 상부 지지부;
   상기 상부 저장부의 일측면에 형성되고, 상기 랙하우징과 연통되어 상기 제1 센서를 노출시키는 상부 개방부; 및
   상기 하부 저장부의 일측면에서 연장되고 상기 랙하우징과 결합되는 상부 확장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치.
   
10. 제 3항에 있어서, 상기 제1 센서는,
    상기 케이스에 회전 가능하도록 장착되고, 상기 랙바와 맞물려 회전되는 감지 랙부;
    상기 감지 랙부에 형성되는 감지 전달부;
    상기 케이스에 회전 가능하도록 장착되고, 상기 감지 전달부에 맞물려 회전되는 하나 이상의 감지 기어부; 및
    상기 감지 기어부를 감지하는 감지 기판부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치.
    
11. 제 4항에 있어서, 상기 제2 센서는,
    상기 하우징 장착부에 장착되며, 외측면에 장착홈이 형성된 홀더;
    상기 홀더에 형성된 상기 장착홈의 내측에 장착되며, 상기 마그넷을 감지하는 감지 기판부; 및
    상기 홀더의 외측면을 커버하는 커버부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치.
    
12. 제 11항에 있어서, 상기 제2 센서는,
    상기 감지 기판부의 감지 범위 내에서 상기 랙바와 함께 이동되는 상기 마그넷의 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치.
    
13. 프로세서가 랙바에 맞물려 회전되면서 상기 랙바의 이동량을 감지하는 제1 센서의 입력신호와, 상기 랙바의 중앙 부위에 장착된 마그넷의 이동량을 감지하는 제2 센서의 입력신호를 감지하는 단계;
    상기 프로세서가 상기 제2 센서의 입력상태를 판단하는 단계;
    상기 프로세서가 상기 제2 센서의 입력상태를 판단한 결과, 상기 제2 센서의 입력신호가 감지된 경우 상기 제2 센서의 입력신호를 센서값으로 입력받는 단계; 및
    상기 프로세서가 상기 제2 센서의 입력상태를 판단한 결과, 상기 제2 센서의 입력신호가 감지되지 않는 경우 상기 제1 센서의 입력신호를 센서값으로 입력받는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치의 제어방법.
    
14. 제 13항에 있어서, 상기 제2 센서는, 상기 제1 센서보다 해상도와 정밀도가 높은 것을 특징으로 하는 차량의 전자식 조향장치의 제어방법.

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