KR20230167950A - 차량용 코너 모듈 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 코너 모듈 장치에 관한 것으로, 차량의 휠에 구동력을 제공하는 구동유닛과, 휠의 회전에 간섭되며 제동력을 발생시키는 제동유닛과, 구동유닛에 연결되고 노면으로부터 상기 휠로 전달되는 충격을 흡수하는 서스펜션유닛 및 서스펜션유닛에 연결되고, 휠의 조향각을 조절하는 조향유닛을 포함하고, 조향유닛은, 프레임모듈에 고정되는 제1조향본체와, 제1조향본체에 조향축을 축으로 회전 가능하게 지지되고 서스펜션유닛과 연결되는 제2조향본체 및 제1조향본체에 설치되어 제2조향본체를 제1조향본체에 대해 상대 회전시키는 조향구동유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 코너 모듈 장치{CORNER MODULE APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 코너 모듈 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동, 제동, 조향, 현가 시스템이 일체형으로 구성되는 차량용 코너 모듈 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전기자동차는 배기가스의 배출이 전혀 없는 친환경 차량을 말하며, 주행을 위한 에너지를 공급하는 고전압 배터리와, 고전압 배터리로부터 출력되는 전력으로부터 회전력을 발생시키는 주행용 모터 등이 탑재되어 있고, 모터의 회전동력이 구동축을 통해 휠로 전달되어 주행이 이루어진다.
최근에는 감속기나 차동기어와 같은 중간 단계의 동력전달장치를 생략할 수 있어 차량의 무게를 감소시킬 수 있고, 동력전달과정에서의 에너지 손실을 저감시킬 수 있는 장점을 고려하여 휠의 내부에 모터를 직접 내설하여 모터의 동력이 휠에 직접 전달하도록 하는 인휠 모터 차량이 각광받고 있으며, 이에 더 나아가 구동 시스템뿐만 아니라 제동, 조향, 현가 시스템이 일체형으로 구성된 휠에 대한 개발 또한 활발하게 이루어지고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0041855호(2019.04.23 공개, 발명의 명칭: 인휠 모터 차량의 조향 시스템)에 개시되어 있다.
본 발명은 차량의 목적에 맞게 휠의 개수 및 배치를 자유롭게 조절할 수 있는 차량용 코너 모듈 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 각각의 휠의 동작을 독립적으로 제어할 수 있는 차량용 코너 모듈 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 차량용 코너 모듈 장치는: 차량의 휠에 구동력을 제공하는 구동유닛; 상기 휠의 회전에 간섭되며 제동력을 발생시키는 제동유닛; 상기 구동유닛에 연결되고, 노면으로부터 상기 휠로 전달되는 충격을 흡수하는 서스펜션유닛; 및 상기 서스펜션유닛에 연결되고, 상기 휠의 조향각을 조절하는 조향유닛;을 포함하고, 상기 조향유닛은, 프레임모듈에 고정되는 제1조향본체; 상기 제1조향본체에 상기 조향축을 축으로 회전 가능하게 지지되고, 상기 서스펜션유닛과 연결되는 제2조향본체; 및 상기 제1조향본체에 설치되어 상기 제2조향본체를 상기 제1조향본체에 대해 상대 회전시키는 조향구동유닛;을 포함한다.
또한, 상기 조향구동유닛은, 상기 제1조향본체에 결합되고, 전원을 인가받아 회전력을 발생시키는 조향액추에이터; 및 상기 조향액추에이터로부터 발생되는 회전력에 연동되어 상기 제2조향본체를 회전시키는 동력전달모듈;을 포함한다.
또한, 상기 동력전달모듈은, 상기 조향액추에이터에 연결되어 회전되는 입력축; 상기 제2조향본체에 연결되고, 상기 입력축과 마주보게 배치되는 출력축; 및 상기 입력축과 상기 출력축 사이에 구비되고, 상기 입력축의 회전력을 상기 출력축으로 전달하는 감속기;를 포함한다.
또한, 상기 입력축과 상기 출력축은 상기 조향축과 나란하게 배치된다.
또한, 상기 조향축은 상기 휠에 대해 상기 차량의 폭 방향 내측으로 소정 각도 경사지게 배치된다.
또한, 상기 입력축과 상기 출력축은 동일 직선상에 배치된다.
또한, 상기 감속기는 변형 파동 기어(strain wave gear)이다.
또한, 상기 감속기는, 상기 제1조향본체에 고정되는 서큘러 스플라인; 상기 입력축과 연결되어 회전되는 웨이브 제너레이터; 및 상기 출력축과 연결되고, 상기 서큘러 스플라인과 맞물리며, 상기 웨이브 제너레이터의 회전에 연동되어 회전되는 플렉스 스플라인;을 포함한다.
또한, 상기 출력축은 상기 입력축의 하측에 배치된다.
또한, 상기 플렉스 스플라인은 일측이 개구된 컵 형상을 갖고, 개구된 측이 상방을 향하도록 배치된다.
또한, 상기 제1조향본체에 대한 상기 제2조향본체의 상대 회전 각도를 감지하는 조향각감지유닛;을 더 포함한다.
또한, 상기 조향각감지유닛은, 서로 상대 회전 가능하게 연결되는 센서링 및 센서바디를 구비하는 조향각 센서; 상기 센서링과 결합되고, 상기 제1조향본체에 고정되는 플러그유닛; 및 상기 센서바디와 결합되고, 상기 제2조향본체에 고정되는 센서하우징;를 포함한다.
또한, 상기 플러그유닛은, 상기 제1조향본체의 하단부 내주면에 결합되는 플러그; 및 상기 플러그와 상기 센서링 사이에 배치되고, 양측이 각각 상기 플러그와 상기 센서링에 결합되는 센서 코어;를 포함한다.
또한, 상기 센서 코어는, 상기 플러그와 상기 센서링의 내부에 삽입되는 코어바디; 상기 코어바디로부터 연장되고, 상기 센서링에 형성된 제1조립홈과 체결되는 제1체결부; 및 상기 코어바디로부터 연장되고, 상기 플러그에 형성된 제2조립홀과 체결되는 제2체결부;를 포함한다.
또한, 상기 제1조향본체와 상기 제2조향본체 사이에 구비되고, 상기 제1조향본체에 대해 상기 제2조향본체를 회전 가능하게 지지하는 베어링유닛;을 더 포함한다.
또한, 상기 베어링유닛은, 중심축을 축으로 회전되는 제1롤러를 구비하는 하나 이상의 제1베어링; 및 상기 제1조향본체의 길이 방향을 따라 상기 제1베어링과 이격되게 배치되고, 중심축을 축으로 회전되는 제2롤러를 구비하는 하나 이상의 제2베어링;을 포함한다.
또한, 상기 제1롤러의 중심축과 상기 제2롤러의 중심축은 서로 교차되게 배치된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 차량의 종류, 목적에 맞게 제1플랫폼과 제2플랫폼의 개수 및 배치를 조절할 수 있음에 따라 설계의 자유도가 향상되며, 다양한 종류의 PBV 차량의 양산이 가능하다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 코너 모듈이 각각의 휠의 동작을 독립적으로 조절할 수 있음에 따라 주행 상태에 적합한 안정적인 주행이 가능하며, 제자리 선회 및 측면 주행 등 조향각의 범위를 보다 넓게 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치를 구비하는 차량의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치를 구비하는 차량의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인플랫폼의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 메인체결부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1코너모듈플랫폼과 제2코너모듈플랫폼의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1코너모듈체결부와 제2코너모듈체결부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈의 설치 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 13은 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 14는 본 발명의 제1실시예에 따른 쇽업소버모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 15는 본 발명의 제1실시예에 따른 조향유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제1실시예에 따른 조향유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 17은 본 발명의 제1실시예에 따른 조향유닛의 구성을 도 16과 다른 시점에서 나타내는 분해사시도이다.
도 18은 본 발명의 제1실시예에 따른 조향각감지유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 19는 본 발명의 제1실시예에 따른 조향각감지유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 20은 본 발명의 제1실시예에 따른 서포트유닛의 설치 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 제1실시예에 따른 서포트유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 22는 본 발명의 제2실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 23은 본 발명의 제2실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 24는 본 발명의 제2실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 25는 본 발명의 제2실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 26은 본 발명의 제2실시예에 따른 구동유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 확대사시도이다.
도 27은 본 발명의 제2실시예에 따른 구동유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 28은 본 발명의 제2실시예에 따른 제1조인트유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 29는 본 발명의 제2실시예에 따른 제2조인트유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 30은 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 31은 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 32는 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 33은 본 발명의 제3실시예에 따른 캠버제어유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 34는 본 발명의 제3실시예에 따른 캠버조절유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 35는 본 발명의 제3실시예에 따른 캠버조절유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 36은 본 발명의 제3실시예에 따른 잠금모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 37은 본 발명의 제3실시예에 따른 잠금모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 분해도이다.
도 38은 본 발명의 제3실시예에 따른 코너모듈에 의해 휠의 캠버각이 중립 상태로 유지되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 39는 본 발명의 제3실시예에 따른 코너모듈에 의해 휠이 음의 캠버각을 갖도록 조절되는 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 40은 본 발명의 제3실시예에 따른 코너모듈에 의해 휠이 양의 캠버각을 갖도록 조절되는 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 41, 도 42는 본 발명의 제3실시예에 따른 잠금모듈의 동작 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 43은 차량이 직진 주행하는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 44는 차량이 선회 주행하는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 45는 차량의 선회 주행 시 휠의 캠버각이 조절되는 과정을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 46, 도 47은 차량의 선회 주행 시 휠의 캠버각이 조절되는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 48은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치를 구비하는 차량의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 49는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1코너모듈플랫폼과 제2코너모듈플랫폼의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 50, 도 51은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1코너모듈연장체결부와 제2코너모듈연장체결부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 52는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치를 구비하는 차량의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 53은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 기능을 설명하기 위한 블록구성도이다.
도 54는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제1 적용(개별 조향 아키텍처)에서 제1 내지 제4 목표각을 산출하는 일련의 과정을 개괄적으로 보인 예시도이다.
도 55는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제1 적용(개별 조향 아키텍처)에서 전륜 조향 모드에서의 제1 내지 제4 목표각을 보인 예시도이다.
도 56, 도 57은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제1 적용(개별 조향 아키텍처)에서 사륜 동상 조향 모드에서의 제1 내지 제4 목표각을 보인 예시도이다.
도 58, 도 59는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제1 적용(개별 조향 아키텍처)에서 사륜 역상 조향 모드에서의 제1 내지 제4 목표각을 보인 예시도이다.
도 60은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제1 적용(개별 조향 아키텍처)에서의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 61 내지 도 64는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제2 적용(개별 조향을 통한 제동 메커니즘)에서 경사로와 차량의 위치 관계를 보인 예시도이다.
도 65 내지 도 67은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제2 적용(개별 조향을 통한 제동 메커니즘)에서 방향각에 따른 각 차륜의 정렬 상태를 보인 예시도이다.
도 68은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제2 적용(개별 조향을 통한 제동 메커니즘)에서의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 69는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제3 적용(직진 주행 성능 개선을 위한 자세 제어 메커니즘)에서 가변 게인이 결정되는 방식을 보인 예시도이다.
도 70은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제3 적용(직진 주행 성능 개선을 위한 자세 제어 메커니즘)에서의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 71은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제4 적용(슬립 해소를 위한 자세 제어 메커니즘)에서의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 72는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제5 적용(목표 궤적 생성 및 추종 제어 메커니즘)에서 거리 정보 및 중심 목표 곡률을 산출하는 과정을 보인 예시도이다.
도 73은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제5 적용(목표 궤적 생성 및 추종 제어 메커니즘)에서 좌륜 목표 곡률 및 우륜 목표 곡률을 산출하는 과정을 보인 예시도이다.
도 74는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제5 적용(목표 궤적 생성 및 추종 제어 메커니즘)에서 목표 조향각을 산출하는 과정을 보인 예시도이다.
도 75는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제5 적용(표 궤적 생성 및 추종 제어 메커니즘)에서 각 차륜의 조향을 독립적으로 제어하는 방식을 보인 블록구성도이다.
도 76은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제5 적용(목표 궤적 생성 및 추종 제어 메커니즘)에서의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 코너 모듈 장치를 구비하는 차량 및 차량용 코너 모듈 장치의 동작방법의 실시예를 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.
또한, 본 명세서에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 접속)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 접속)"되어 있는 경우도 포함한다. 본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(또는 구비)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 "포함(또는 구비)"할 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다. 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 특정 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 그 부호들은 다른 도면을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 특정 도면에 참조 부호가 표시되지 않은 부분이 있더라도, 그 부분은 다른 도면들을 토대로 설명될 수 있다. 또한, 본 출원의 도면들에 포함된 세부 구성요소들의 개수, 형상, 크기 및 크기의 상대적인 차이 등은 이해의 편의를 위해 설정된 것으로서, 실시예들을 제한하지 않으며 다양한 형태로 구현될 수 있다.
Ⅰ. 차량용 코너 모듈 장치를 구비하는 차량의 구조
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치를 구비하는 차량의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치를 구비하는 차량의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치를 구비하는 차량은 차량용 코너 모듈 장치(1), 탑햇(2), 도어부(3)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치(1)는 프레임 모듈(100), 코너 모듈(200)을 포함한다.
프레임 모듈(100)은 차체의 하방에 설치되어 코너 모듈(200), 배터리(400) 및 인버터(500)를 전체적으로 지지한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 프레임 모듈(100)은 메인플랫폼(1100), 제1코너모듈플랫폼(1200A), 제2코너모듈플랫폼(1200B)을 포함한다.
메인플랫폼(1100)은 차체의 하방에 설치되고, 내부에 후술하는 코너 모듈(200)로 전원을 공급하는 배터리(400)가 장착된다. 메인플랫폼(1100)은 배터리(400)로부터 가해지는 하중을 충분히 견딜 수 있도록 금속 등과 같은 높은 강성의 재질로 구비될 수 있다. 배터리(400)의 높이는 메인플랫폼(1100)의 높이보다 낮게 형성된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 메인플랫폼(1100)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 메인플랫폼(1100)은 메인플레이트(1110), 메인휠하우징(1120), 메인체결부(1130)를 포함한다.
메인플레이트(1110)는 메인플랫폼(1100)의 중앙부 외관을 형성하고, 후술하는 메인휠하우징(1120)을 전체적으로 지지한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 메인플레이트(1110)는 지면과 나란하게 배치되는 평판의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 메인플레이트(1110)의 상면에는 배터리(400)가 안착되며, 필요에 따라 인버터(500)가 안착되는 것도 가능하다. 메인플레이트(1110)의 면적은 차체의 크기, 배터리(400)의 크기 등에 따라 다양하게 설계 변경이 가능하다.
메인휠하우징(1120)은 메인플레이트(1110)로부터 연장되고, 코너 모듈(200)이 수용되는 공간을 마련한다. 본 실시예에 따른 메인휠하우징(1120)은 메인플레이트(1110)의 상면으로부터 상방으로 수직하게 연장되는 기둥의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 메인휠하우징(1120)은 메인플레이트(1110)의 모서리 측에 배치되고, 외측면이 개구되어 있도록 형성된다. 예를 들어, 메인휠하우징(1120)은 도 3에 도시된 바와 같이 대략 "ㄱ"자 형태의 단면 형상을 갖고 메인플레이트(1110)의 모서리 상면으로부터 연장될 수 있다. 이에 따라 메인휠하우징(1120)은 내부에 코너 모듈(200)이 수용되는 공간을 마련할 수 있다.
메인휠하우징(1120)의 상단부는 메인플레이트(1110)와 나란하게 배치되는 평판의 형상을 갖도록 형성된다. 이에 따라 메인휠하우징(1120)은 상단부에 후술하는 메인체결부(1130)가 형성될 수 있는 공간을 마련할 수 있다.
메인휠하우징(1120)은 복수개로 구비될 수 있다. 복수개의 메인휠하우징(1120)은 메인플레이트(1110)의 복수개의 모서리 측에 각각 배치될 수 있다.
메인체결부(1130)는 메인플레이트(1110)와 메인휠하우징(1120)에 구비되고, 후술하는 제2플랫폼(1200)과 체결된다.
도 4, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 메인체결부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 메인체결부(1130)는 상부메인체결부(1131), 하부메인체결부(1132)를 포함한다.
본 실시예에 따른 상부메인체결부(1131)는 메인휠하우징(1120)의 외측면으로부터 오목하게 함몰 형성되는 홈의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 상부메인체결부(1131)는 메인휠하우징(1120) 상측면으로부터 하방으로 수직하게 연장된다. 상부메인체결부(1131)는 후술하는 제1코너모듈상부체결부(1231A) 및 제2코너모듈상부체결부(1231B)와 걸림 결합될 수 있도록 계단 형태의 단면 형상을 가질 수 있다. 상부메인체결부(1131)는 후술하는 제1코너모듈플랫폼(1200A) 및 제2코너모듈플랫폼(1200B)과 마주보게 배치되는 메인휠하우징(1120)의 단부에 배치된다. 상부메인체결부(1131)는 복수개로 구비되어 각각의 메인휠하우징(1120)에 개별적으로 구비될 수 있다.
본 실시예에 따른 하부메인체결부(1132)는 메인플레이트(1110)의 외측면으로부터 오목하게 함몰 형성되는 홈의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 하부메인체결부(1132)는 후술하는 제1코너모듈하부체결부(1232A) 및 제2코너모듈하부체결부(1232B)와 걸림 결합될 수 있도록 계단 형태의 단면 형상을 가질 수 있다.
하부메인체결부(1132)는 상부메인체결부(1131)와 반대 방향으로 연장된다. 보다 구체적으로, 하부메인체결부(1132)는 메인플레이트(1110)의 하측면으로부터 상방으로 수직하게 연장된다. 이에 따라 상부메인체결부(1131)와 하부메인체결부(1132)는 후술하는 제1코너모듈체결부(1230A) 및 제2코너모듈체결부(1230B)와 체결 시 제1코너모듈체결부(1230A) 및 제2코너모듈체결부(1230B)가 어느 한 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
하부메인체결부(1132)는 한 쌍으로 구비되어 후술하는 제1코너모듈플랫폼(1200A) 및 제2코너모듈플랫폼(1200B)과 마주보게 배치되는 메인플레이트(1110)의 단부에 각각 배치된다.
제1코너모듈플랫폼(1200A)과 제2코너모듈플랫폼(1200B)은 메인플랫폼(1100)의 양측에 각각 착탈 가능하게 결합된다. 제1코너모듈플랫폼(1200A)과 제2코너모듈플랫폼(1200B)은 하측에 후술하는 코너 모듈(200)이 결합되어 코너 모듈(200)을 지지한다. 제1코너모듈플랫폼(1200A)과 제2코너모듈플랫폼(1200B)은 내부에 코너 모듈(200) 및 배터리(400)로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 코너 모듈(200)로 전달하는 인버터(500)가 장착된다. 인버터(500)의 높이는 제1코너모듈플레이트(1210A)는 제1코너모듈플랫폼(1200A)의 높이보다 낮게 형성된다. 제1코너모듈플랫폼(1200A)과 제2코너모듈플랫폼(1200B)은 코너 모듈(200) 및 배터리(400)로부터 가해지는 하중을 충분히 견딜 수 있도록 금속 등과 같은 높은 강성의 재질로 구비될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1코너모듈플랫폼과 제2코너모듈플랫폼의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 제1코너모듈플랫폼(1200A)은 제1코너모듈플레이트(1210A), 제1코너모듈휠하우징(1220A), 제1코너모듈체결부(1230A)를 포함한다.
제1코너모듈플레이트(1210A)는 제1코너모듈플랫폼(1200A)의 중앙부 외관을 형성하고, 후술하는 제1코너모듈휠하우징(1220A)을 전체적으로 지지한다. 본 실시예에 따른 제1코너모듈플레이트(1210A)는 지면과 나란하게 배치되는 평판의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제1코너모듈플레이트(1210A)의 상면에는 인버터(500)가 안착되며, 필요에 따라 배터리(400)가 안착되는 것도 가능하다. 제1코너모듈플레이트(1210A)의 면적은 메인플레이트(1210), 인버터(500)의 크기 등에 따라 다양하게 설계 변경이 가능하다.
제1코너모듈휠하우징(1220A)은 제1코너모듈플레이트(1210A)로부터 연장되고, 코너 모듈(200)이 수용되는 공간을 마련한다. 본 실시예에 따른 제1코너모듈휠하우징(1220A)은 메인플레이트(1110)의 상면으로부터 상방으로 연장되는 판의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제1코너모듈휠하우징(1220A)은 한 쌍으로 구비되어 제1코너모듈플레이트(1210A)의 폭 방향 단부에 각각 배치될 수 있다.
제1코너모듈휠하우징(1220A)에는 코너 모듈(200)을 지지하는 제1마운팅플레이트(1221A)가 구비된다. 제1마운팅플레이트(1221A)는 제1코너모듈휠하우징(1220A)의 상단부로부터 제1코너모듈플레이트(1210A)의 폭 방향으로 연장되는 평판의 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 제1마운팅플레이트(1221A)는 제1코너모듈플레이트(1210A)와 평행하게 배치된다. 제1마운팅플레이트(1221A)는 하측면이 볼팅 결합 등에 의해 코너 모듈(200)과 착탈 가능하게 결합된다.
이 경우, 제1코너모듈휠하우징(1220A)은 도 6에 도시된 바와 같이 대략 "ㄱ"자 형태의 단면 형상을 갖고 제1코너모듈플레이트(1210A)의 폭 방향 외측으로 연장될 수 있다. 이에 따라 제1코너모듈휠하우징(1220A)은 내부에 코너 모듈(200)이 수용되는 공간을 마련할 수 있다.
제1코너모듈체결부(1230A)는 제1코너모듈플레이트(1210A)와 제1코너모듈휠하우징(1220A)에 구비되고, 메인플레이트(1110)의 일측에 배치되는 메인체결부(1130)과 체결된다. 제1코너모듈체결부(1230A)는 메인플랫폼(1100)과 제1코너모듈플랫폼(1200A)의 조립 시 메인플레이트(1110)의 일측에 배치되는 메인체결부(1130)와 마주보는 위치에 배치된다. 제1코너모듈체결부(1230A)는 제1코너모듈플랫폼(1200A)이 메인플랫폼(1100)과 차량의 길이 방향과 나란한 방향으로 상호 접촉됨에 따라 메인플레이트(1110)의 일측에 배치되는 메인체결부(1130)와 걸림 결합된다. 이에 따라 메인체결부(1130)와 제1코너모듈체결부(1230A)는 메인플랫폼(1100)과 제1코너모듈플랫폼(1200A)의 조립 성능을 향상시킬 수 있다.
도 7, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1코너모듈체결부와 제2코너모듈체결부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1코너모듈체결부(1230A)는 제1코너모듈상부체결부(1231A), 제1코너모듈하부체결부(1232A)를 포함한다.
본 실시예에 따른 제1코너모듈상부체결부(1231A)는 제1코너모듈휠하우징(1220A)의 외측면으로부터 돌출되는 돌기의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1코너모듈상부체결부(1231A)는 제1마운팅플레이트(1221A)의 전방 또는 후방 단부 보다 구체적으로, 메인플랫폼(1100)의 일측 단부와 마주보게 배치되는 단부로부터 수평하게 연장된다. 제1코너모듈상부체결부(1231A)는 제1코너모듈플랫폼(1200A)이 메인플랫폼(1100)과 차량의 길이 방향과 나란한 방향으로 상호 접촉됨에 따라 메인플랫폼(1100)의 일측에 배치되는 상부메인체결부(1131)로 삽입된다. 이 경우, 제1코너모듈상부체결부(1231A)는 메인플랫폼(1100)의 일측에 배치되는 상부메인체결부(1131)와 걸림 결합될 수 있도록 단부가 후크 형태로 절곡되는 형상을 가질 수 있다. 제1코너모듈상부체결부(1231A)는 복수개로 구비되어 각각의 제1코너모듈휠하우징(1220A)에 개별적으로 구비될 수 있다.
본 실시예에 따른 제1코너모듈하부체결부(1232A)는 제1코너모듈플레이트(1210A)의 외측면으로부터 돌출되는 돌기의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1코너모듈하부체결부(1232A)는 제1코너모듈플레이트(1210A) 전방 또는 후방 중 어느 하나의 단부, 보다 구체적으로, 메인플랫폼(1100)의 일측 단부와 마주보게 배치되는 단부로부터 수평하게 연장된다. 제1코너모듈하부체결부(1232A)는 제1코너모듈플랫폼(1200A)이 메인플랫폼(1100)과 차량의 길이 방향과 나란한 방향으로 상호 접촉됨에 따라 메인플랫폼(1100)의 일측에 배치되는 하부메인체결부(1132)로 삽입된다.
제1코너모듈하부체결부(1232A)는 하부메인체결부(1132)와 걸림 결합될 수 있도록 단부가 후크 형태로 절곡되는 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제1코너모듈하부체결부(1232A)의 단부는 제1코너모듈상부체결부(1231A)의 단부와 반대 방향으로 절곡된다. 예를 들어, 제1코너모듈상부체결부(1231A)의 단부는 하방으로 절곡되고, 제1코너모듈하부체결부(1232A)의 단부는 상방으로 절곡될 수 있다. 이에 따라 제1코너모듈상부체결부(1231A)와 제1코너모듈하부체결부(1232A)는 메인체결부(1130)와 체결 시 상부메인체결부(1131)와 하부메인체결부(1132)가 어느 한 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 제2코너모듈플랫폼(1200B)은 제2코너모듈플레이트(1210B), 제2코너모듈휠하우징(1220B), 제2코너모듈체결부(1230B)를 포함한다.
제2코너모듈플레이트(1210B), 제2코너모듈휠하우징(1220B)의 구체적인 형상은 상술한 제1코너모듈플레이트(1210A), 제1코너모듈휠하우징(1220A)과 동일한 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
제2코너모듈체결부(1230B)는 제2코너모듈플레이트(1210B)와 제2코너모듈휠하우징(1220B)에 구비되고, 메인플레이트(1110)의 타측에 배치되는 메인체결부(1130)과 체결된다. 제2코너모듈체결부(1230B)는 메인플랫폼(1100)과 제2코너모듈플랫폼(1200B)의 조립 시 메인플레이트(1110)의 타측에 배치되는 메인체결부(1130)와 마주보는 위치에 배치된다. 제2코너모듈체결부(1230B)는 제2코너모듈플랫폼(1200B)이 메인플랫폼(1100)과 차량의 길이 방향과 나란한 방향으로 상호 접촉됨에 따라 메인플레이트(1110)의 타측에 배치되는 메인체결부(1130)와 걸림 결합된다.
본 실시예에 따른 제2코너모듈체결부(1230B)는 제2코너모듈상부체결부(1231B), 제2코너모듈하부체결부(1232B)를 포함한다.
본 실시예에 따른 제2코너모듈상부체결부(1231B)는 제2코너모듈휠하우징(1220B)의 외측면으로부터 돌출되는 돌기의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2코너모듈상부체결부(1231B)는 제2마운팅플레이트(1221B)의 전방 또는 후방 단부 보다 구체적으로, 메인플랫폼(1100)의 타측 단부와 마주보게 배치되는 단부로부터 수평하게 연장된다. 제2코너모듈상부체결부(1231B)는 제2코너모듈플랫폼(1200B)이 메인플랫폼(1100)과 차량의 길이 방향과 나란한 방향으로 상호 접촉됨에 따라 메인플랫폼(1100)의 일측에 배치되는 상부메인체결부(1131)로 삽입된다. 이 경우, 제2코너모듈상부체결부(1231B)는 메인플랫폼(1100)의 일측에 배치되는 상부메인체결부(1131)와 걸림 결합될 수 있도록 단부가 후크 형태로 절곡되는 형상을 가질 수 있다. 제2코너모듈상부체결부(1231B)는 복수개로 구비되어 각각의 제2코너모듈휠하우징(1220B)에 개별적으로 구비될 수 있다.
본 실시예에 따른 제2코너모듈하부체결부(1232B)는 제2코너모듈플레이트(1210B)의 외측면으로부터 돌출되는 돌기의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2코너모듈하부체결부(1232B)는 제2코너모듈플레이트(1210B) 전방 또는 후방 중 어느 하나의 단부, 보다 구체적으로, 메인플랫폼(1100)의 타측 단부와 마주보게 배치되는 단부로부터 수평하게 연장된다. 제2코너모듈하부체결부(1232B)는 제1코너모듈플랫폼(1200A)이 메인플랫폼(1100)과 차량의 길이 방향과 나란한 방향으로 상호 접촉됨에 따라 메인플랫폼(1100)의 타측에 배치되는 하부메인체결부(1132)로 삽입된다.
제2코너모듈하부체결부(1232B)는 하부메인체결부(1132)와 걸림 결합될 수 있도록 단부가 후크 형태로 절곡되는 형상을 가질 수 있다. 이 경우, 제2코너모듈하부체결부(1232B)의 단부는 제2코너모듈상부체결부(1231B)의 단부와 반대 방향으로 절곡된다. 예를 들어, 제2코너모듈상부체결부(1231B)의 단부는 하방으로 절곡되고, 제2코너모듈하부체결부(1232B)의 단부는 상방으로 절곡될 수 있다. 이에 따라 제2코너모듈상부체결부(1231B)와 제2코너모듈하부체결부(1232B)는 메인체결부(1130)와 체결 시 상부메인체결부(1131)와 하부메인체결부(1132)가 어느 한 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
코너 모듈(200)은 프레임 모듈(100)에 의해 지지되고, 차량의 휠(300)과 연결되어 구동, 제동, 조향, 현가 등의 동작을 전반적으로 수행한다. 코너 모듈(200)은 복수개로 구비되어 각각의 휠(300)에 개별적으로 연결될 수 있다. 복수개의 코너 모듈(200)은 각각의 휠(300)에 대해 구동, 제동, 조향, 현가 등의 동작을 독립적으로 수행할 수 있다. 코너 모듈(200)의 구체적인 실시예에 대해서는 후술하기로 한다.
탑햇(2)은 차량용 코너 모듈 장치(1)의 상부에 장착되고, 내부에 승객의 탑승 공간이 마련된다.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 탑햇(2)은 내부가 비어있고, 하측이 개구된 박스의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 탑햇(2)의 내부에는 좌석, 조작 패널, 테이블 등 탑승자의 목적에 맞는 다양한 물품, 장치 들이 설치될 수 있다. 탑햇(2)은 개구된 하측이 프레임 모듈(100)의 상측, 즉 메인플랫폼(1100), 제1코너모듈플랫폼(1200A) 및 제2코너모듈플랫폼(1200B)의 상측면과 마주보도록 배치된다. 탑햇(2)은 하단부가 메인휠하우징(1120), 제1코너모듈휠하우징(1220A) 및 제2코너모듈휠하우징(1220B)의 상면에 볼팅 결합되어 프레임 모듈(100)에 착탈 가능하게 고정될 수 있다. 탑햇(2)의 면적 및 길이는 프레임 모듈(100)의 면적, 길이 등에 따라 다양하게 설계 변경이 가능하다
도어부(3)는 탑햇(2)에 개폐 가능하게 설치되고, 개방 시 승객이 탑햇(2)의 내부로 탑승할 수 있도록 한다.
본 실시예에 따른 도어부(3)는 제1도어(3a), 제2도어(3b)를 포함한다.
제1도어(3a)는 탑햇(2)의 일측에 개폐 가능하게 설치되고, 메인플랫폼(1100)의 상부에 배치된다. 도 1, 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1도어(3a)는 탑햇(2)의 폭 방향 측면에 개폐 가능하게 설치된다. 제1도어(3a)는 여닫이 방식, 미닫이 방식 등 다양한 방식으로 탑햇(2)에 개폐 가능하게 설치될 수 있다. 제1도어(3a)는 한 쌍으로 구비되어 탑햇(2)의 폭 방향 양측에 각각 개폐 가능하게 설치될 수 있다. 제1도어(3a)의 양단부는 메인플레이트(1110)의 길이 방향을 따라 이격된 한 쌍의 메인휠하우징(1120)의 사이에 배치된다. 제1도어(3a)의 하단부는 메인플레이트(1110)의 상면에 안착된 배터리(400)의 상면과 마주보게 배치된다. 배터리(400)의 높이가 메인플랫폼(1100)의 높이보다 낮게 형성됨에 따라, 제1도어(3a)의 하단부는 지면과 근접하게 배치될 수 있어 승객의 원활한 탑승을 유도할 수 있다.
제2도어(3b)는 탑햇(2)의 타측에 개폐 가능하게 설치되고, 제1코너모듈플랫폼(1200A)과 제2코너모듈플랫폼(1200B) 중 적어도 하나의 상부에 배치된다. 이하에서는 제2도어(3b)가 제1코너모듈플랫폼(1200A)과 제2코너모듈플랫폼(1200B)의 상부 모두에 배치되는 것을 예로 들어 설명하겠으나, 제2도어(3b)는 이러한 사항에 한정되는 것은 아니고, 제1코너모듈플랫폼(1200A)과 제2코너모듈플랫폼(1200B) 중 어느 하나의 상부에만 배치되는 것도 가능하다.
도 1, 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 제2도어(3b)는 한 쌍으로 구비되어 탑햇(2)의 전후 방향 측면에 개폐 가능하게 설치된다. 이에 따라 제2도어(3b)는 제1도어(3a)와 수직한 방향으로 배치될 수 있다. 제2도어(3b)는 여닫이 방식, 미닫이 방식 등 다양한 방식으로 탑햇(2)에 개폐 가능하게 설치될 수 있다. 한 쌍의 제2도어(3b)의 양단부는 각각 한 쌍의 제1코너모듈휠하우징(1220A) 및 제2코너모듈휠하우징(1220B)의 사이에 배치된다. 한 쌍의 제2도어(3b)의 하단부는 각각 제1코너모듈플레이트(1210A) 및 제2코너모듈플레이트(1210B)의 상면에 안착된 인버터(500)의 상면과 마주보게 배치된다. 인버터(500)의 높이가 제1코너모듈플랫폼(1200A)과 제2코너모듈플랫폼(1200B)의 높이보다 낮게 형성됨에 따라, 제2도어(3b)의 하단부는 지면과 근접하게 배치될 수 있어 승객의 원활한 탑승을 유도할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈(200)의 구성을 설명하도록 한다.
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈의 설치 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 11은 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 12는 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 13은 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 9 내지 도 13을 참조하면, 본 실시예에 따른 코너 모듈(200)은 구동유닛(2100), 제동유닛(2200), 서스펜션유닛(2300), 조향유닛(2400), 서포트유닛(2500)을 포함한다.
구동유닛(2100)은 휠(300)에 구동력을 제공하여 휠(300)을 회전시킨다.
본 실시예에 따른 구동유닛(2100)은 인휠 모터(2110), 너클(2120)을 포함한다.
인휠 모터(2110)는 휠(300)의 내측에 설치되고, 회전력을 발생시켜 휠(300)을 회전시킨다. 본 실시예에 따른 인휠 모터(2110)는 휠(300)의 내측에 고정되고, 배터리(400) 등로부터 전원을 인가받아 자계를 형성하는 스테이터와, 휠(300)의 내측에 회전 가능하게 설치되고, 스테이터와의 전자기적 상호작용에 의해 회전되며휠(300)을 회전시키는 로터를 포함하여 구성될 수 있다. 로터는 볼팅 결합 등에 의해 휠(300)과 일체로 연결될 수 있다. 스테이터와 로터는 중심축이 휠(300)의 중심축과 동일선상에 위치하고, 휠(300)의 내측에서 동심원상으로 상호 적층되도록 배치될 수 있다.
너클(2120)은 인휠 모터(2110)와 결합되고, 구동유닛(2100)에 대해 후술하는 제동유닛(2200) 및 서스펜션유닛(2300)을 기계적으로 지지하는 구성으로서 기능한다. 본 실시예에 따른 너클(2120)은 볼팅 결합등에 의해 인휠 모터(2110)의 스테이터에 결합되어 지지될 수 있다. 너클(2120)은 휠베어링 등을 매개로 인휠 모터(2110)의 로터를 회전 가능하게 지지할 수 있다. 너클(2120)은 충분한 강성을 확보하기 위해 금속 계열의 소재를 주물 성형하여 제작될 수 있다. 너클(2120)은 양단부가 각각 휠(300)의 중심축을 기준으로 상하 방향 즉, 지면에 대해 수직한 방향으로 연장되도록 형성된다. 너클(2120)의 구체적인 형상은 도 13에 도시된 형상에 한정되는 것은 아니고, 인휠 모터(2110)에 결합되어 후술하는 제동유닛(2200) 및 서스펜션유닛(2300)을 지지할 수 있는 다양한 형상의 기술 사상 안에서 설계 변경이 가능하다.
제동유닛(2200)은 휠(300)의 회전에 간섭되어 차량에 제동력을 인가하거나 해제한다.
본 실시예에 따른 제동유닛(2200)은 브레이크 디스크(2210), 브레이크 캘리퍼(2220)를 포함한다.
브레이크 디스크(2210)는 휠(300) 또는 인휠 모터(2110)와 연결되고, 휠(300)의 회전에 연동되어 회전된다. 본 실시예에 따른 브레이크 디스크(2210)는 원판 형상을 갖도록 형성되어 휠(300)의 내측에 설치된다. 브레이크 디스크(2210)는 중심축이 휠(300)의 중심축과 동일선상에 위치하도록 배치된다. 브레이크 디스크(2210)는 볼팅 등에 의해 휠(300) 또는 인휠 모터(2110)의 로터와 일체로 연결될 수 있다. 이에 따라 브레이크 디스크(2210)는 휠(300)의 회전 시 휠(300)과 동일한 각속도로 중심축을 축으로 회전될 수 있다. 브레이크 디스크(2210)의 직경은 휠(300)의 직경, 인휠 모터(2110)의 크기 등에 따라 다양하게 설계 변경이 가능하다.
브레이크 캘리퍼(2220)는 차량의 제동 시 브레이크 디스크(2210)를 가압하여 제동력을 인가한다. 본 실시예에 따른 브레이크 캘리퍼(2220)는 브레이크 디스크(2210)와 마주보게 배치되는 브레이크 패드, 너클(2120)에 결합되고, 브레이크 패드를 이동 가능하게 지지하는 캘리퍼 하우징 및 캘리퍼 하우징에 진퇴 이동 가능하게 설치되고, 이동 방향에 따라 브레이크 패드를 브레이크 디스크(2210)로 향해 가압하거나 가압 해제하는 피스톤을 포함하여 구성될 수 있다.
서스펜션유닛(2300)은 너클(2120)과 연결되고, 차량의 주행 시 노면으로부터 전달되는 충격을 흡수한다.
본 실시예에 따른 서스펜션유닛(2300)은 서스펜션암(2310), 쇽업소버모듈(2320)을 포함한다.
서스펜션암(2310)은 너클(2120) 및 후술하는 조향본체(2410), 보다 구체적으로 제2조향본체(2412)에 회전 가능하게 연결되어 휠(300)을 지지한다. 즉, 서스펜션암(2310)은 조향본체(2410)를 매개로 휠(300)을 차체와 연결시킴과 동시에 자체적인 강성에 의해 차량의 주행 중 휠(300)로부터 가해지는 하중을 흡수하며, 휠(300)의 움직임을 조절하는 역할을 수행한다.
본 실시예에 따른 서스펜션암(2310)은 제1암(2311), 제2암(2312)을 포함할 수 있다.
제1암(2311)과 제2암(2312)은 길이 방향이 차량의 폭 방향을 따라 연장되고, 상하 방향으로 상호 이격되어 마주보게 배치된다. 제1암(2311)과 제2암(2312)은 더블위시본 또는 링크암의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제1암(2311)은 양단부가 각각 너클(2120)의 상단부와 제2조향본체(2412)의 내측에 부시, 볼조인트 등을 매개로 회전 가능하게 연결된다. 제2암(2312)은 양단부가 각각 너클(2120)의 하단부와 제2조향본체(2412)의 내측에 부시, 볼조인트 등을 매개로 회전 가능하게 연결된다. 제1암(2311)과 제2암(2312)의 구체적인 형태는 도 13에 도시된 형상에 한정되는 것은 아니고, 너클(2120)의 상단 및 하단에 연결되어 휠(300)을 지지할 수 있는 형상의 기술 사상 안에서 다양한 설계 변경이 가능하다.
쇽업소버모듈(2320)은 서스펜션암(2310)과 조향본체(2410)의 사이에 설치된다. 쇽업소버모듈(2320)은 길이 방향을 따라 신축 가능하게 구비되어 노면으로부터 휠(300)을 통해 서스펜션암(2310)으로 전달되는 충격 또는 진동을 흡수한다. 쇽업소버모듈(2320)은 한 쌍으로 구비되어 조향본체(2410), 보다 구체적으로 제2조향본체(2412)의 양측에 소정 간격 이격되도록 배치될 수 있다. 이에 따라 쇽업소버모듈(2320)은 제2조향본체(2412)의 내측에 연결된 서스펜션암(2310)과 간섭되는 것이 방지될 수 있다. 한 쌍의 쇽업소버모듈(2320)은 휠(300)을 통해 서스펜션암(2310)으로 전달되는 충격을 분산시켜 흡수한다. 이에 따라 쇽업소버모듈(2320)이 하나로 형성되는 경우에 비해 쇽업소버모듈(2320)의 자체적인 높이를 축소킬 수 있고, 코너 모듈(200)의 저상화를 구현할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제1실시예에 따른 쇽업소버모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 9 내지 도 14를 참조하면, 본 실시예에 따른 쇽업소버모듈(2320)은 실린더(2321), 로드(2322), 탄성체(2323)을 포함한다.
실린더(2321)는 쇽업소버모듈(2320)의 일측 외관을 형성하고, 서스펜션암(2310)에 연결된다. 본 실시예에 따른 실린더(2321)는 내부가 비어있고, 일측이 개구된 원통 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 실린더(2321)의 내부에는 오일 등 댐핑기능을 수행할 수 있는 유체가 충진된다. 실린더(2321)는 양단부가 상하로 이격되게 배치된다. 실린더(2321)는 길이 방향이 휠(300)에 대해 차량의 폭 방향 내측을 향해 소정 각도 기울어지게 배치될 수 있다. 이 경우, 실린더(2321)는 길이 방향이 후술하는 조향축(S)과 나란하게 배치될 수 있고, 조향축(S)과는 다른 각도로 기울어지게 배치되는 것도 가능하다. 실린더(2321)는 하단부가 러버 부시 등을 매개로 제2암(2312)의 측면에 회전 가능하게 결합될 수 있다.
로드(2322)는 쇽업소버모듈(2320)의 타측 외관을 형성하고, 조향본체(2410)에 결결된다. 본 실시예에 따른 로드(2322)는 하단부가 실린더(2321)의 상단부로 삽입되고, 실린더(2321)의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동 가능하게 설치되는 막대의 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 로드(2322)는 상단부가 조향본체(2410), 보다 구체적으로 제2조향본체(2412)의 측면에 러버 부시 등을 매개로 회전 가능하게 결합된다. 로드(2322)는 실린더(2321) 내부에 충진된 유체의 압력 및 후술하는 탄성체(2323)의 탄성력에 연동되어 실린더(2321)의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동된다.
탄성체(2323)는 실린더(2321) 및 로드(2322)의 사이에 구비되고, 실린더(2321)에 대해 로드(2322)를 탄성 지지한다. 본 실시예에 따른 탄성체(2323)는 실린더(2321) 및 로드(2322)의 외측면을 감싸도록 배치되고, 길이 방향을 따라 신축 가능한 코일 스프링의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 탄성체(2323)는 양단부가 각각 실린더(2321)에 고정되는 하부 시트(2324) 및 로드(2322)에 고정되는 상부 시트(2325)에 결합되어 지지될 수 있다. 탄성체(2323)는 로드(2322)의 슬라이드 이동 시 압축 또는 인장되며 탄성복원력을 축적하고, 축적된 탄성복원력에 의해 노면으로부터 인가되는 충격을 상쇄시킬 수 있다.
조향유닛(2400)은 서스펜션유닛(2300)에 연결되고, 조향축(S)을 축으로 회전되며 휠(300)의 조향각을 조절한다. 여기서, 조향축(S)은 휠(300)에 대해 기울어진 축으로, 도 2에 도시된 바와 같이 휠(300)로부터 차량의 폭 방향 내측을 향해 소정 각도 경사지게 배치되는 축인 것으로 예시될 수 있다. 이에 따라 조향유닛(2400)은 조향축(S)이 휠(300)과 나란하게 배치되는 경우에 비해 전체적인 높이를 낮출 수 있어 코너 모듈(200)의 저상화를 구현할 수 있다.
도 15는 본 발명의 제1실시예에 따른 조향유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 16은 본 발명의 제1실시예에 따른 조향유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이며, 도 17은 본 발명의 제1실시예에 따른 조향유닛의 구성을 도 16과 다른 시점에서 나타내는 분해사시도이다.
도 15 내지 도 17을 참조하면, 본 실시예에 따른 조향유닛(2400)은 조향본체(2410), 조향구동유닛(2420), 조향각감지유닛(2430)을 포함한다.
조향본체(2410)는 일측이 프레임 모듈(100)에 조향축(S)을 축으로 회전 가능하게 지지되고, 서스펜션유닛(2300)과 연결된다.
본 실시예에 따른 조향본체(2410)는 제1조향본체(2411), 제2조향본체(2412), 베어링유닛(2413)을 포함한다.
제1조향본체(2411)는 조향본체(2410)의 일측 외관을 형성하고, 프레임 모듈(100)에 고정된다. 본 실시예에 따른 제1조향본체(2411)는 상단 및 하단이 개구되고, 하측으로 향할수록 폭이 좁아지게 형성되는 중공형의 통 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제1조향본체(2411)는 중심축이 조향축(S)과 동일 직선상에 위치하도록 배치된다. 이에 따라 제1조향본체(2411)는 휠(300)에 대해 조향축(S)의 각도만큼 기울어지게 배치될 수 있다. 제1조향본체(2411)는 상단부가 볼팅 등에 의해 프레임 모듈(100)에 구비되는 제1마운팅플레이트(1221A) 또는 제2마운팅플레이트(1221B)의 하측면에 착탈 가능하게 고정된다. 이 경우, 제1마운팅플레이트(1221A) 또는 제2마운팅플레이트(1221B)는 도 10에 도시된 바와 같이 제1조향본체(2411)의 상단부와 평행하게 마주보도록 기울어지게 형성될 수 있다. 이와 달리 제1조향본체(2411)는 제1마운팅플레이트(1221A) 또는 제2마운팅플레이트(1221B)가 지면과 평행하게 배치된 경우에도, 중심축이 조향축(S)과 동일한 각도로 기울어짐과 동시에 제1마운팅플레이트(1221A) 또는 제2마운팅플레이트(1221B)에 고정될 수 있도록 상단부의 형태가 다양하게 설계 변경될 수 있다.
제2조향본체(2412)는 조향본체(2410)의 타측 외관을 형성하고, 제1조향본체(2411)에 조향축(S)을 축으로 회전 가능하게 지지된다. 제2조향본체(2412)는 후술하는 조향구동유닛(2420)에 의해 조향축(S)을 축으로 제1조향본체(2411)에 대해 상대 회전된다. 제2조향본체(2412)는 서스펜션유닛(2300)과 연결되어 제1조향본체(2411)에 대한 상대 회전 시, 서스펜션유닛(2300)을 매개로 휠(300)의 조향각을 조절한다.
본 실시예에 따른 제2조향본체(2412)는 길이 방향이 차량의 높이 방향을 따라 상하로 연장된다. 제2조향본체(2412)는 휠(300)과 마주보는 측이 개구되어 있도록 형성된다. 제2조향본체(2412)의 내측에는 상술한 바와 같이 제1암(2311)과 제2암(2312)이 일단부가 회전 가능하게 연결된다. 조향본체(2410)의 양측면에는 한 쌍의 쇽업소버모듈(2320)에 구비되는 로드(2322)의 상단부가 각각 회전 가능하게 연결된다.
제2조향본체(2412)는 상단부가 제1조향본체(2411)에 조향축(S)을 축으로 회전 가능하게 지지된다. 보다 구체적으로, 제2조향본체(2412)의 상단부에는 내부로 제1조향본체(2411)의 하단부가 삽입되는 회전바디(2412a)가 형성된다. 회전바디(2412a)는 상측 및 하측이 개구되고, 내부가 비어있게 형성되는 원통 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 회전바디(2412a)는 중심축이 제1조향본체(2411)의 중심축 및 조향축(S)과 동일 직선상에 위치하도록 배치된다. 회전바디(2412a)는 내주면이 제1조향본체(2411)의 외주면과 소정 간격 이격되게 배치된다. 회전바디(2412a)는 후술하는 베어링유닛(2413)을 매개로 제1조향본체(2411)에 대해 조향축(S)을 축으로 회전 가능하게 지지된다.
베어링유닛(2413)은 제1조향본체(2411)와 제2조향본체(2412), 보다 구체적으로 회전바디(2412a)의 사이에 구비되고, 제1조향본체(2411)에 대해 제2조향본체(2412)를 회전 가능하게 지지한다.
본 실시예에 따른 베어링유닛(2413)은 제1베어링(2413a), 제2베어링(2413c)를 포함한다.
제1베어링(2413a)은 중심축을 축으로 회전되는 제1롤러(2413b)를 구비하는 롤러 베어링으로 예시될 수 있다. 제1베어링(2413a)은 내주면과 외주면이 각각 제1조향본체(2411)의 외주면과 회전바디(2412a)의 내주면에 고정된다. 제1베어링(2413a)은 복수개로 구비되어 제1조향본체(2411)의 둘레면을 따라 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다. 제1베어링(2413a)의 제1롤러(2413b)는 중심축이 제1조향본체(2411)의 중심축 및 조향축(S)에 대해 소정 각도 경사지게 배치될 수 있다.
제2베어링(2413c)은 중심축을 축으로 회전되는 제2롤러(2413d)를 구비하는 롤러 베어링으로 예시될 수 있다. 제2베어링(2413c)은 내주면과 외주면이 각각 제1조향본체(2411)의 외주면과 회전바디(2412a)의 내주면에 고정된다. 제2베어링(2413c)은 복수개로 구비되어 제1조향본체(2411)의 둘레면을 따라 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다. 제2베어링(2413c)은 제1베어링(2413a)과 제1조향본체(2411)의 길이 방향을 따라 상하로 이격되게 배치된다. 예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이 제1베어링(2413a)과 제2베어링(2413c)은 각각 회전바디(2412a)의 상단부 및 하단부 내주면에 고정될 수 있다. 제2베어링(2413c)의 제2롤러(2413d)는 중심축이 제1조향본체(2411)의 중심축 및 조향축(S)에 대해 소정 각도 경사지게 배치될 수 있다. 제2롤러(2413d)는 중심축이 제1롤러(2413b)의 중심축과 서로 교차되게 배치될 수 있다. 이에 따라 제1베어링(2413a)과 제2베어링(2413c)은 제1조향본체(2411)와 제2조향본체(2412)가 휠(300)에 대해 기울어진 조향축(C)을 축으로 상대 회전됨에 따라 발생되는 벤딩 모멘트를 서로 상쇄시킬 수 있다.
조향구동유닛(2420)은 조향본체(2410)에 연결되어 조향본체(2410)를 프레임 모듈(100)에 대해 회전시킨다. 보다 구체적으로, 조향구동유닛(2420)은 제1조향본체(2411)에 설치되고, 자체적인 구동력에 의해 제2조향본체(2412)를 제1조향본체(2411)에 대해 조향축(S)을 축으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 상대 회전시킨다.
본 실시예에 따른 조향구동유닛(2420)은 조향액추에이터(2421), 동력전달모듈(2422)을 포함한다.
조향액추에이터(2421)는 제1조향본체(2411)에 결합되고, 전원을 인가받아 회전력을 발생시킨다. 본 실시예에 따른 조향액추에이터(2421)는 외부로부터 인가되는 전원을 회전력으로 변환하여 출력하는 다양한 종류의 전동 모터로 예시될 수 있다. 조향액추에이터(2421)는 배터리(400)와 전기적으로 연결되어 배터리(400)로부터 전원을 공급받을 수 있다. 조향액추에이터(2421)는 제1조향본체(2411)의 내부로 삽입된다. 조향액추에이터(2421)는 볼팅 등에 의해 제1조향본체(2411)에 착탈 가능하게 고정될 수 있다.
동력전달모듈(2422)은 조향액추에이터(2421)로부터 발생되는 회전력에 연동되어 제2조향본체(2412)를 회전시킨다.
본 실시예에 따른 동력전달모듈(2422)은 입력축(2422a), 출력축(2422b), 감속기(2422c)를 포함한다.
입력축(2422a)은 조향액추에이터(2421)에 연결되어 회전된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 입력축(2422a)은 원형의 단면을 갖는 샤프트의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 입력축(2422a)은 상단부가 조향액추에이터(2421)와 연결되고, 조향액추에이터(2421)로부터 회전력을 전달받아 중심축을 축으로 회전된다. 입력축(2422a)은 중심축이 조향축(S)과 나란하게 배치된다. 보다 구체적으로, 입력축(2422a)은 중심축이 조향축(S)과 동일 직선상에 위치하도록 배치될 수 있다.
출력축(2422b)는 제2조향본체(2412)에 연결되고, 입력축(2422a)과 마주보게 배치된다. 출력축(2422b)은 후술하는 감속기(2422c)를 통해 입력축(2422a)의 회전력을 전달받아 제2조향본체(2412)를 회전시킨다. 본 실시예에 따른 출력축(2422b)는 원형의 단면을 갖는 샤프트의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 출력축(2422b)은 입력축(2422a)의 하측에 배치된다. 출력축(2422b)은 하단부가 후술하는 조향각감지유닛(2430)을 매개로 제2조향본체(2412), 보다 구체적으로 회전바디(2412a)와 간접적으로 연결될 수 있다. 출력축(2422b)은 중심축이 조향축(S)과 나란하게 배치된다. 보다 구체적으로, 출력축(2422b)은 중심축이 조향축(S) 및 입력축(2422a)과 동일 직선상에 위치하도록 배치될 수 있다.
감속기(2422c)는 입력축(2422a)과 출력축(2422b)의 사이에 구비되고, 입력축(2422a)의 회전력을 출력축(2422b)으로 전달한다. 보다 구체적으로, 감속기(2422c)는 입력축(2422a)의 회전 속도를 설정된 감속비로 감속하여 출력축(2422b)으로 전달되는 회전력의 크기를 증폭시키는 구성으로서 기능한다. 본 실시예에 따른 감속기(2422c)는 서큘러 스플라인(2422d), 웨이브 제너레이터(2422e), 플렉스 스플라인(2422f)을 포함하는 변형 파동 기어(strain wave gear)일 수 있다.
서큘러 스플라인(2422d)은 제1조향본체(2411)에 고정되고, 후술하는 플렉스 스플라인(2422f)을 회전 가능하게 지지한다. 본 실시예에 따른 서큘러 스플라인(2422d)은 내주면에 기어치가 형성된 중공형의 링 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 서큘러 스플라인(2422d)은 중심축이 입력축(2422a) 및 출력축(2422b)과 동축상에 위치하도록 배치된다. 서큘러 스플라인(2422d)은 볼팅 결합 등에 의해 제1조향본체(2411)에 고정된다.
웨이브 제너레이터(2422e)는 입력축(2422a)와 연결되어 회전된다. 본 실시예에 따른 웨이브 제너레이터(2422e)는 타원형의 단면을 갖는 캠의 형태로 형성될 수 있다. 서큘러 스플라인(2422d)은 중심축이 입력축(2422a) 및 출력축(2422b)과 동축상에 위치하도록 배치된다. 웨이브 제너레이터(2422e)는 내주면이 스플라인 결합 등을 통해 입력축(2422a)의 외주면에 일체로 연결된다. 웨이브 제너레이터(2422e)는 입력축(2422a)의 회전 시 입력축(2422a)과 동일한 각속도로 회전된다. 웨이브 제너레이터(2422e)는 외주면이 서큘러 스플라인(2422d)의 내주면과 소정 간격 이격되게 배치된다.
플렉스 스플라인(2422f)은 출력축(2422b)과 연결되고, 서큘러 스플라인(2422d)과 맞물려 결합된다. 플렉스 스플라인(2422f)은 변형 가능하게 구비되고, 웨이브 제너레이터(2422e)의 회전에 연동되어 탄성 변형된다. 플렉스 스플라인(2422f)은 웨이브 제너레이터(2422e)에 의한 탄성 변형 시 서큘러 스플라인(2422d)의 내측에서 중심축을 축으로 회전되며 출력축(2422b)을 회전시킨다.
본 실시예에 따른 플렉스 스플라인(2422f)은 일측이 개구된 가요성의 컵 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 플렉스 스플라인(2422f)은 폐쇄된 측이 볼팅 결합 등에 의해 출력축(2422b)과 결합된다. 출력축(2422b)가 입력축(2422a)의 하측에 배치됨에 따라 플렉스 스플라인(2422f)은 개구된 측이 상방을 향하도록 배치된다. 이에 따라 플렉스 스플라인(2422f)은 내부에 수용된 그리스 등 윤활유가 중력에 의해 유출되는 것을 방지할 수 있다. 플렉스 스플라인(2422f)은 개구된 측을 통해 내부로 웨이브 제너레이터(2422e)가 삽입되고, 내주면이 웨이브 제너레이터(2422e)의 외주면에 접촉된다. 플렉스 스플라인(2422f)은 웨이브 제너레이터(2422e)의 회전 시 웨이브 제너레이터(2422e)에 의해 단면이 타원 형태로 탄성 변형된다. 플렉스 스플라인(2422f)의 외주면에는 서큘러 스플라인(2422d)의 내주면에 형성된 기어치와 국부적으로 맞물리는 기어치가 형성된다. 플렉스 스플라인(2422f)은 웨이브 제너레이터(2422e)에 의한 탄성 변형 시, 서큘러 스플라인(2422d)의 내주면 기어치와 부분적으로 맞물린 외주면 기어치 위치가 순차적으로 이동해 가며 중심축을 축으로 회전된다. 이 경우, 플렉스 스플라인(2422f)은 서큘러 스플라인(2422d)의 내측에서 웨이브 제너레이터(2422e)와 반대 방향으로 회전된다.
조향각감지유닛(2430)은 제1조향본체(2411)에 대한 제2조향본체(2412)의 상대 회전 각도를 감지한다. 조향각감지유닛(2430)은 측정된 제2조향본체(2412)의 회전 각도에 관한 데이터를 차량의 ECU 등과 같은 제어장치(예를 들어 후술하는 제어부(20)으로 전달하여 제어장치로 하여금 차량의 롤링 제어나 선회 제어 등을 수행하도록 하도록 한다.
도 18은 본 발명의 제1실시예에 따른 조향각감지유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이고, 도 19는 본 발명의 제1실시예에 따른 조향각감지유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 18, 도 19를 참조하면, 본 실시예에 따른 조향각감지유닛(2430)은 조향각 센서(2431), 플러그유닛(2432), 센서하우징(2433), 센서홀더(2434)를 포함한다.
조향각 센서(2431)는 서로 상대 회전 가능하게 연결되는 센서링(2431a) 및 센서바디(2431b)를 구비하고, 센서링(2431a) 및 센서바디(2431b)의 상대 회전 시 발생되는 자기장의 변화 또는 전기적인 변화를 전기적인 신호의 형태로 출력함으로써 센서링(2431a) 및 센서바디(2431b)의 상대 회전 각도를 감지하는 다양한 종류의 회전각 센서로 예시될 수 있다. 조향각 센서(2431)는 상측면이 회전바디(2412a)의 하단부와 마주보게 배치된다.
본 실시예에 따른 센서링(2431a)은 중공형의 원통 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 센서링(2431a)은 센서바디(2431b)에 중심축을 축으로 회전 가능하게 지지된다. 센서링(2431a)은 상단부가 센서바디(2431b)의 상측으로 돌출된다. 센서링(2431a)에는 센서링(2431a)의 상단부로부터 센서링(2431a)의 길이 방향을 따라 오목하게 함몰 형성되는 제1조립홈(2431c)이 형성된다.
플러그유닛(2432)은 센서링(2431a)과 결합되고, 제1조향본체(2411)에 고정된다. 즉, 플러그유닛(2432)은 제1조향본체(2411)와 제2조향본체(2412)의 상대 회전 시, 센서링(2431a)을 제1조향본체(2411)에 고정시켜 센서링(2431a)의 회전을 제한하는 구성으로서 기능한다.
본 실시예에 따른 플러그유닛(2432)은 플러그(2432a), 센서 코어(2432b)를 포함한다.
플러그(2432a)는 제1조향본체(2411)의 하단부 내주면에 결합된다. 본 실시예에 따른 플러그(2432a)는 대략 중공형의 원통 형상을 갖도록 형성되어 상단부가 제1조향본체(2411)의 하단부를 통해 제1조향본체(2411)의 내부로 삽입된다. 플러그(2432a)의 외주면에는 나사산이 형성되어 제1조향본체(2411)의 하단부 내주면에 나사 결합된다. 플러그(2432a)는 출력축(2422b)보다 큰 직경을 갖도록 형성되어 내주면이 출력축(2422b)의 외주면과 소정 간격 이격되게 배치된다. 플러그(2432a)의 하단부는 플러그(2432a)의 반경 방향 외측으로 연장되어 제1조향본체(2411)의 하단부 가장자리에 접촉된다.
플러그(2432a)에는 플러그(2432a)의 내주면으로부터 플러그(2432a)의 반경 방향으로 오목하게 함몰 형성되는 제2조립홈(2432c)이 형성된다. 제2조립홈(2432c)은 길이 방향이 플러그(2432a)의 길이 방향과 나란한 방향으로 연장될 수 있다.
센서 코어(2432b)는 플러그(2432a)와 센서링(2431a)의 사이에 배치되고, 양측이 각각 플러그(2432a)와 센서링(2431a)에 결합된다. 즉, 센서 코어(2432b)는 플러그(2432a)와 센서링(2431a)을 상호 결합시키기 위한 구성으로서 기능한다.
본 실시예에 따른 센서 코어(2432b)는 코어바디(2432d), 제1체결부(2432e), 제2체결부(2432f)를 포함한다.
코어바디(2432d)는 센서 코어(2432b)의 개략적인 외관을 형성하고, 플러그(2432a)와 센서링(2431a)의 내부에 삽입된다. 본 실시예에 따른 코어바디(2432d)는 대략 원통 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 코어바디(2432d)는 상단부 및 하단부 외주면이 각각 플러그(2432a)와 센서링(2431a)의 내주면과 마주보게 배치된다. 코어바디(2432d)는 플러그(2432a)와 센서링(2431a)의 내부로 원활하게 삽입됨과 동시에 외주면이 플러그(2432a)와 센서링(2431a)의 내주면에 밀착될 수 있도록 탄성 변형 가능하게 형성된다. 이 경우, 코어바디(2432d)에는 코어바디(2432d)를 관통하여 형성되어 코어바디(2432d)의 탄성 변형을 안내하는 복수개의 절개홈(2432g)이 형성될 수 있다.
제1체결부(2432e)는 코어바디(2432d)로부터 연장되고, 센서링(2431a)에 형성된 제1조립홈(2431c)과 체결된다. 본 실시예에 따른 제1체결부(2432e)는 코어바디(2432d)의 외주면으로부터 코어바디(2432d)의 반경 방향으로 돌출되는 돌기의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제1체결부(2432e)는 코어바디(2432d)의 하단부가 센서링(2431a)의 내부로 삽입됨에 따라 제1조립홈(2431c)의 내부로 삽입된다.
제2체결부(2432f)는 코어바디(2432d)로부터 연장되고, 플러그(2432a)에 형성된 제2조립홈(2432c)과 체결된다. 본 실시예에 따른 제2체결부(2432f)는 코어바디(2432d)의 외주면으로부터 코어바디(2432d)의 반경 방향으로 돌출되는 돌기의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제2체결부(2432f)는 코어바디(2432d)의 상단부가 플러그(2432a)의 내부로 삽입됨에 따라 제2조립홈(2432c)의 내부로 삽입된다. 이에 따라 센서 코어(2432b)는 제1체결부(2432e)와 제2체결부(2432f)에 의해 플러그(2432a)와 센서링(2431a)의 상대 회전을 방지할 수 있다.
센서하우징(2433)은 센서바디(2431b)와 결합되고, 제2조향본체(2412)에 고정된다. 즉, 센서하우징(2433)은 센서바디(2431b)를 제2조향본체(2412)에 대해 지지함과 동시에, 제2조향본체(2412)와 함께 회전되며 센서링(2431a)과 센서바디(2431b)의 상대 회전을 유도하는 구성으로서 기능한다. 본 실시예에 따른 센서하우징(2433)은 상측이 개구된 케이스의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 센서하우징(2433)은 내부에 센서바디(2431b)가 안착되고, 볼팅 결합 등에 의해 센서바디(2431b)와 일체로 결합된다. 센서하우징(2433)의 상단부는 볼팅 결합 등에 의해 회전바디(2412a)의 하단부에 일체로 결합된다.
센서홀더(2434)는 출력축(2422b)와 센서하우징(2433)을 상호 연결시켜 출력축(2422b)의 회전력을 제2조향본체(2412)로 전달하기 위한 구성으로서 기능한다.
본 실시예에 따른 센서홀더(2434)는 제1센서홀더(2434a), 제2센서홀더(2434b)를 포함한다.
본 실시예에 따른 제1센서홀더(2434a)는 대략 중공형의 원통 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 제1센서홀더(2434a)는 상단부가 센서하우징(2433)의 하단부를 관통하여 센서링(2431a)의 내부로 삽입된다. 제1센서홀더(2434a)는 내주면이 출력축(2422b)의 외주면에 스플라인 또는 나사 결합되어 출력축(2422b)과 함께 회전된다. 제1센서홀더(2434a)는 외주면이 센서링(2431a)의 내주면과 소정 간격 이격되게 배치된다.
본 실시예에 따른 제2센서홀더(2434b)는 제1센서홀더(2434a)의 하단부로부터 제1센서홀더(2434a)의 반경 방향으로 연장되는 판의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제2센서홀더(2434b)는 제1센서홀더(2434a)가 출력축(2422b)의 외주면에 스플라인 또는 나사 결합됨에 따라 상측면이 센서하우징(2433)의 하측면에 접촉된다. 제2센서홀더(2434b)는 볼팅 결합 등에 의해 센서하우징(2433)의 하측면에 일체로 결합된다.
서포트유닛(2500)은 프레임 모듈(100)로부터 연장되어 조향본체(2410)의 타측을 지지한다. 즉, 서포트유닛(2500)은 외팔보 형태로 상단부가 프레임 모듈(100)에 회전 가능하게 연결된 조향본체(2410)의 하단부를 추가적으로 지지하는 구성으로서 기능한다. 이에 따라 서포트유닛(2500)은 조향유닛(2400)의 자중에 의해 제1마운팅플레이트(1221A) 또는 제2마운팅플레이트(1221B)에 가해지는 하중을 분산시켜 코너링 시 코너 모듈(200)의 구조적 안정성을 보다 향상시킬 수 있다.
도 20은 본 발명의 제1실시예에 따른 서포트유닛의 설치 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 21은 본 발명의 제1실시예에 따른 서포트유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 20, 도 21을 참조하면, 본 실시예에 따른 서포트유닛(2500)은 서포트바디(2510), 제1조인트(2520), 제2조인트(2530)를 포함한다.
서포트바디(2510)는 서포트유닛(2500)의 개략적인 외관을 형성하고, 후술하는 제1조인트(2520), 제2조인트(2530)를 전체적으로 지지한다. 본 실시예에 따른 서포트바디(2510)는 일측이 양갈래로 나뉘어진 "Y" 자 형태를 갖도록 형성되어 조향본체(2410)의 타측, 보다 구체적으로 제2조향본체(2412)의 하측과 마주보게 배치될 수 있다. 서포트바디(2510)는 길이 방향이 차량의 폭 방향과 나란하게 연장된다. 서포트바디(2510)는 조향본체(2410)로부터 가해지는 하중을 견고하게 지탱할 수 있도록 금속 등과 같은 높은 강성의 재질로 형성될 수 있다.
제1조인트(2520)는 서포트바디(2510)의 일측에 결합되고, 프레임 모듈(100)에 연결된다. 즉, 제1조인트(2520)는 서포트바디(2510)의 일측을 프레임 모듈(100)에 대해 연결시키는 구성으로서 기능한다.
본 실시예에 따른 제1조인트(2520)는 외륜, 내륜 및 외륜과 내륜 사이에 설치된 탄성체로 구성되는 러버 부시로 예시될 수 있다. 제1조인트(2520)는 외주면이 서포트바디(2510)의 일단부 내주면에 일체로 결합된다. 이 경우, 제1조인트(2520)는 한 쌍으로 구비되어 양갈래로 나뉘어진 서포트바디(2510)의 일단부에 각각 결합될 수 있다. 제1조인트(2520)는 내주면이 핀 결합 등에 의해 프레임 모듈(100)의 제1코너모듈휠하우징(1220A) 또는 제2코너모듈휠하우징(1220B)의 측면에 연결된다.
제2조인트(2530) 서포트바디(2510)의 타측에 결합되고, 조향본체(2410)의 타측에 연결된다. 즉, 제2조인트(2530)는 서포트바디(2510)의 타측을 조향본체(2410)에 연결시키는 구성으로서 기능한다.
본 실시예에 따른 제1조인트(2520)는 구 형상의 볼이 형성된 볼 스터드와, 볼 스터드의 볼을 다축 회전 가능하게 지지하는 소켓으로 구성되는 볼 조인트로 예시될 수 있다. 제2조인트(2530)는 볼팅 결합등을 통해 단일 갈래로 형성되는 서포트바디(2510)의 타단부에 착탈 가능하게 결합된다. 제2조인트(2530)는 볼 스터드의 단부가 제2조향본체(2412)의 하단부에 일체로 연결되어 서포트바디(2510)에 대해 제2조향본체(2412)의 하단부를 다축 회전 가능하게 지지한다. 이에 따라 제2조인트(2530)는 제2조향본체(2412)로부터 가해지는 하중을 지지함과 동시에 차량의 조향 시 제2조향본체(2412)가 별다른 간섭 없이 원활하게 회전되도록 유도할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제2실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
도 22는 본 발명의 제2실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 23은 본 발명의 제2실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이며, 도 24는 본 발명의 제2실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 25는 본 발명의 제2실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 22 내지 도 25를 참조하면, 본 실시예에 따른 코너 모듈(200)은 구동유닛(2100), 제동유닛(2200), 서스펜션유닛(2300), 조향유닛(2400)을 포함한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 코너 모듈(200)은 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈(200)과 구동유닛(2100)의 세부 구조 및 기능만을 달리하도록 구성된다. 따라서 본 발명의 제2실시예에 따른 코너 모듈(200)의 구성을 설명함에 있어서, 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈(200)과 상이한 구동유닛(2100)에 대해서만 설명하기로 한다. 본 발명의 제2실시예에 따른 코너 모듈(200)의 나머지 구성은 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈(200)에 대한 설명이 그대로 적용될 수 있다.
구동유닛(2100)은 휠(300)에 구동력을 제공하여 휠(300)을 회전시킨다.
도 26은 본 발명의 제2실시예에 따른 구동유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 확대사시도이고, 도 27은 본 발명의 제2실시예에 따른 구동유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 26, 도 27을 참조하면, 본 실시예에 따른 구동유닛(2100)은 너클(2120), 구동모터(2130), 전달샤프트모듈(2140)을 포함한다.
너클(2120)은 휠(300)을 회전 가능하게 지지하는 휠베어링(2121)과 결합된다. 보다 구체적으로, 휠베어링(2121)은 휠(300)의 중심축과 연결되어 회전되는 회전 요소와, 베어링 등을 매개로 회전 요소를 회전 가능하게 지지하는 고정 요소를 포함하고, 너클(2120)은 휠(300)의 내측면과 마주보는 위치에서 휠베어링(2121)의 고정 요소와 결합되어 지지된다. 너클(2120)은 후술하는 제동유닛(2200), 서스펜션유닛(2300)과 연결되어 휠(300) 내측에서 제동유닛(2200)을 지지함과 동시에 휠(300)과 서스펜션유닛(2300)의 기계적인 연결을 제공하는 구성으로서 기능한다. 본 실시예에 따른 너클(2120)은 중앙부에 휠베어링(2121)이 삽입되는 삽입홀이 형성되고, 양단부가 삽입홀을 기준으로 상하 방향으로 연장되도록 형성될 수 있다. 너클(2120)은 볼팅 등에 의해 휠베어링(2121)의 고정 요소에 결합되어 지지될 수 있다. 너클(2120)은 충분한 강성을 확보하기 위해 금속 계열의 소재를 주물 등으로 성형하여 제작될 수 있다.
구동모터(2130)는 휠(300)과 이격되어 배치되고, 구동력을 발생시킨다. 본 실시예에 따른 구동모터(2130)는 배터리(400)로부터 전원을 인가받아 자계를 형성하는 스테이터와, 스테이터와의 전자기적 상호작용에 중심축을 축으로 회전되는 중공형의 로터를 포함하여 구성될 수 있다. 구동모터(2130)는 휠(300)의 내측면으로부터 차량의 폭 방향으로 이격되도록 배치된다. 구동모터(2130)가 휠(300)의 외측에 배치됨에 따라, 휠(300) 내부에 설치되는 제동유닛(2200) 등의 배치 자유도를 향상시킬 수 있고, 좁은 공간에서의 구동모터(2130)의 발열에 의한 시스템의 손상을 방지할 수 있다. 구동모터(2130)는 조향본체(2410) 보다 구체적으로 제2조향본체(2412)의 내측에 결합되어 지지될 수 있다. 이 경우, 구동모터(2130)는 용접, 볼팅 등 다양한 결합 방식에 의해 제2조향본체(2412)의 내측에 결합될 수 있다.
전달샤프트모듈(2140)은 휠(300)과 구동모터(2130)의 사이에 구비되고, 구동모터(2130)로부터 발생되는 구동력을 휠(300)로 전달한다.
본 실시예에 따른 전달샤프트모듈(2140)은 메인샤프트(2150), 제1조인트유닛(2160), 제2조인트유닛(2170)을 포함한다.
메인샤프트(2150)는 양측이 각각 휠베어링(2121) 및 구동모터(2130)와 마주보게 배치된다. 본 실시예에 따른 메인샤프트(2150)는 대략 원형의 단면을 갖는 봉 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 메인샤프트(2150)는 일측(도 27 기준 우측)이 구동모터(2130)와 마주보게 배치되고, 타측(도 27 기준 좌측)이 휠베어링(2121)과 마주보게 배치된다.
제1조인트유닛(2160)은 메인샤프트(2150)의 일측과 구동모터(2130)의 사이에 구비되고, 구동모터(2130)로부터 발생되는 회전력을 메인샤프트(2150)로 전달한다. 제1조인트유닛(2160)은 메인샤프트(2150)의 일측과 구동모터(2130)의 사이에서 각도 조절 가능하게 설치된다. 이에 따라 제1조인트유닛(2160)은 구동모터(2130)와 휠베어링(2121)의 상대 위치 변화에 대응되어 메인샤프트(2150)의 설치 각도를 가변시킬 수 있고, 변경된 설치 각도에서 메인샤프트(2150)를 통한 동력 전달이 원활하게 이루어지도록 유도할 수 있다.
도 28은 본 발명의 제2실시예에 따른 제1조인트유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 27, 도 28을 참조하면, 본 실시예에 따른 제1조인트유닛(2160)은 제1아우터멤버(2161), 제1이너멤버(2162), 저널(2163), 롤러(2164), 제1부트(2166)를 포함한다.
제1아우터멤버(2161)는 제1조인트유닛(2160)의 개략적인 외관을 형성하고, 구동모터(2130)와 연결된다. 본 실시예에 따른 제1아우터멤버(2161)는 일측(도 27 기준 좌측)이 개방된 관 형상을 가질 수 있다. 제1아우터멤버(2161)의 타측은 제1아우터멤버(2161)의 축 방향으로 돌출되어 구동모터(2130)의 내부에 삽입된다. 제1아우터멤버(2161)의 타측 외주면에는 스플라인 치형이 형성되어 구동모터(2130)의 로터 내주면에 스플라인 결합된다. 이에 따라 제1아우터멤버(2161)는 구동모터(2130)로부터 발생되는 회전력에 연동되어 중심축을 축으로 회전될 수 있다.
제1아우터멤버(2161)의 내주면에는 복수개의 트랙(2161a)이 형성된다. 본 실시예에 따른 트랙(2161a)은 제1아우터멤버(2161)의 내주면으로부터 제1아우터멤버(2161)의 반경 방향으로 오목하게 함몰 형성되는 홈의 형태를 가질 수 있다. 트랙(2161a)은 제1아우터멤버(2161)의 길이 방향을 따라 연장된다. 트랙(2161a)은 복수개로 구비되어 제1아우터멤버(2161)의 원주 방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다. 일 예로, 트랙(2161a)은 제1아우터멤버(2161)의 외주면에 3개로 형성되고, 제1아우터멤버(2161)의 반경 방향을 따라 등간격으로 배열될 수 있다.
제1이너멤버(2162)는 메인샤프트(2150)와 연결되고, 제1아우터멤버(2161)의 내부에 각도 조절 가능하게 배치된다. 본 실시예에 따른 제1이너멤버(2162)는 대략 중공형의 링 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제1이너멤버(2162)의 내주면에는 스플라인 치형이 형성되어 메인샤프트(2150)의 일측 단부에 스플라인 결합된다. 이에 따라 제1이너멤버(2162)는 메인샤프트(2150)와 일체로 회전될 수 있다. 제1이너멤버(2162)는 제1아우터멤버(2161)의 내부에 배치되고, 제1아우터멤버(2161)에 대해 축 방향으로 상대 이동 가능함과 동시에 제1아우터멤버(2161)에 대한 절각이 구현될 수 있도록 틸트 가능하게 설치된다.
저널(2163)은 제1이너멤버(2162)로부터 트랙(2161a)을 향해 연장된다. 본 실시예에 따른 저널(2163)은 제1이너멤버(2162)의 외주면으로부터 제1이너멤버(2162)의 반경 방향으로 수직하게 연장되는 원기둥의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 저널(2163)은 복수개로 구비되어 각각의 트랙(2161a)을 향해 개별적으로 연장된다. 복수개의 저널(2163)은 제1이너멤버(2162)의 원주 방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치된다. 복수개의 저널(2163)의 개수 및 간격은 트랙(2161a)의 개수 및 간격에 대응되게 형성된다.
롤러(2164)는 저널(2163)에 회전 가능하게 지지되고, 트랙(2161a)에 구름 접촉된다. 즉, 롤러(2164)는 제1아우터멤버(2161)와 제1이너멤버(2162) 사이의 동력 전달을 매개함과 동시에 제1아우터멤버(2161)에 대해 제1이너멤버(2162)를 슬라이드 이동 및 틸팅 가능하게 지지하는 구성으로서 기능한다. 본 실시예에 따른 롤러(2164)는 대략 중공형의 링 형태를 갖도록 형성된다. 저널(2163)은 롤러(2164)의 중앙부를 관통하여 삽입된다. 롤러(2164)의 내주면은 니들베어링(2165)를 매게로 저널(2163)의 외주면에 회전 가능하게 지지된다. 롤러(2164)의 외주면은 대략 구면 형태를 갖도록 형성되어 트랙(2161a)의 내측면에 구름 접촉된다. 롤러(2164)는 제1아우터멤버(2161)가 구동모터(2130)의 구동력에 의해 중심축을 축으로 회전됨에 따라, 트랙(2161a)과의 접촉 상태를 유지하며 제1이너멤버(2162)를 제1아우터멤버(2161)와 동일한 각속도로 회전시킨다. 롤러(2164)는 트랙(2161a)의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동 가능함과 동시에 트랙(2161a)과 접촉된 상태에서 각도 조절 가능하게 설치되어 제1이너멤버(2162)의 슬라이딩 또는 틸팅 동작 시 제1아우터멤버(2161)에 대해 제1이너멤버(2162)를 안정적으로 지지할 수 있다.
제1부트(2166)는 양측이 각각 메인샤프트(2150) 및 제1아우터멤버(2161)에 결합되어 제1아우터멤버(2161)를 밀폐한다. 즉, 제1부트(2166)는 제1아우터멤버(2161)의 개구된 측을 밀폐하여 제1아우터멤버(2161) 내부의 윤활물질이 유출되거나, 제1아우터멤버(2161)의 내부로 이물질이 유입되는 것을 차단한다. 본 실시예에 따른 제1부트(2166)는 내부가 비어있는 중공형의 관의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제1부트(2166)는 양단부가 각각 제1아우터멤버(2161)의 외주면 및 메인샤프트(2150)의 외주면에 결합된다. 이 경우, 제1부트(2166)의 양단부는 별도의 고정링(미도시) 등에 의해 제1아우터멤버(2161) 및 메인샤프트(2150)의 외주면에 밀착 고정될 수 있다. 제1부트(2166)는 제1이너멤버(2162)의 슬라이딩 및 틸팅 동작에 따른 제1아우터멤버(2161)와 메인샤프트(2150)간의 변위를 흡수할 수 있도록 신축 가능한 가요성의 주름관의 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
제2조인트유닛(2170)은 메인샤프트(2150)의 타측과 휠베어링(2121)의 사이에 구비되고, 메인샤프트(2150)의 회전력을 휠베어링(2121)으로 전달해 휠(300)을 회전시킨다. 제2조인트유닛(2170)은 메인샤프트(2150)의 타측과 휠베어링(2121)의 사이에서 각도 조절 가능하게 설치된다. 이에 따라 제2조인트유닛(2170)은 구동모터(2130)와 휠베어링(2121)의 상대 위치 변화에 대응되어 메인샤프트(2150)의 설치 각도를 가변시킬 수 있고, 변경된 설치 각도에서 메인샤프트(2150)를 통한 동력 전달이 원활하게 이루어지도록 유도할 수 있다.
도 29는 본 발명의 제2실시예에 따른 제2조인트유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 27, 도 29를 참조하면, 본 실시예에 따른 제2조인트유닛(2170)은 따른 제2아우터멤버(2171), 제2이너멤버(2172), 케이지(2173), 볼(2174), 제2부트(2175)를 포함한다.
제2아우터멤버(2171)는 제2조인트유닛(2170)의 개략적인 외관을 형성하고, 휠베어링(2121)과 연결된다. 본 실시예에 따른 제2아우터멤버(2171)는 일측(도 27 기준 우측)이 개방된 관 형상을 가질 수 있다. 제2아우터멤버(2171)의 타측(도 27 기준 좌측)은 제2아우터멤버(2171)의 축 방향으로 돌출되어 휠베어링(2121)의 내부에 삽입된다. 제2아우터멤버(2171)의 타측 외주면에는 스플라인 치형이 형성되어 휠베어링(2121)의 회전 요소의 내주면에 스플라인 결합된다. 이에 따라 제2아우터멤버(2171)는 메인샤프트(2150)의 회전력에 연동되어 중심축을 축으로 휠베어링(2121)의 회전 요소와 함께 회전될 수 있다.
제2아우터멤버(2171)의 내주면에는 복수개의 제1그루브(2171a)가 형성된다. 본 실시예에 따른 제1그루브(2171a)는 제2아우터멤버(2171)의 내주면으로부터 오목하게 함몰 형성되는 홈의 형태를 가질 수 있다. 제1그루브(2171a)는 제2아우터멤버(2171)의 길이 방향을 따라 연장된다. 제1그루브(2171a)는 복수개로 구비되어 제2아우터멤버(2171)의 원주 방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다. 제1그루브(2171a)는 제2아우터멤버(2171)의 중심축과 경사각을 이루도록 배치될 수 있다.
제2이너멤버(2172)는 메인샤프트(2150)와 연결되고, 제2아우터멤버(2171)의 내부에 각도 조절 가능하게 배치된다. 본 실시예에 따른 제2이너멤버(2172)는 대략 중공형의 링 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제2이너멤버(2172)의 내주면에는 스플라인 치형이 형성되어 메인샤프트(2150)의 타측 단부에 스플라인 결합된다. 이에 따라 제2이너멤버(2172)는 메인샤프트(2150)와 일체로 회전될 수 있다. 제2이너멤버(2172)는 제2아우터멤버(2171)의 내부에 배치되고, 제2아우터멤버(2171)에 대한 절각이 구현될 수 있도록 틸팅 가능하게 설치된다.
제2이너멤버(2172)의 외주면에는 복수개의 제2그루브(2172a)가 형성된다. 본 실시예에 따른 제2그루브(2172a)는 제2이너멤버(2172)의 외주면으로부터 오목하게 함몰 형성되는 홈의 형태를 가질 수 있다. 제2그루브(2172a)는 제2이너멤버(2172)의 길이 방향 즉, 축 방향을 따라 연장된다. 제2이너멤버(2172)는 제2이너멤버(2172)의 중심축과 경사각을 이루도록 배치될 수 있다. 제2그루브(2172a)는 복수개로 구비되어 제2이너멤버(2172)의 원주 방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다. 이 경우, 복수개의 제2그루브(2172a)의 개수 및 간격은 제1그루브(2171a)의 개수 및 간격에 대응되게 형성될 수 있다. 복수개의 제2그루브(2172a)는 각각의 제1그루브(2171a)와 개별적으로 마주보게 배치된다.
케이지(2173)는 제2아우터멤버(2171)와 제2이너멤버(2172)의 사이에 배치되고, 후술하는 볼(2174)을 회전 가능하게 지지한다. 즉, 케이지(2173)는 복수개의 볼(2174)이 등속 평면을 유지하며 제2아우터멤버(2171)와 제2이너멤버(2172)의 사이에서 회전될 수 있도록 유도하는 구성으로서 기능한다. 본 실시예에 따른 케이지(2173)는 대략 중공형의 링 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 케이지부(310)는 외주면과 내주면이 각각 제2아우터멤버(2171)의 내주면과 제2이너멤버(2172)의 외주면과 마주보게 배치된다.
케이지(2173)에는 복수개의 수용홀(2173a)이 형성된다. 본 실시예에 따른 수용홀(2173a)은 케이지(2173)의 외주면을 케이지(2173)의 반경 방향으로 수직하게 관통하여 형성되는 홀의 형태를 갖는다. 수용홀(2173a)은 복수개로 구비될 수 있다. 이 경우, 복수개의 수용홀(2173a)은 케이지(2173)의 원주 방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치된다. 수용홀(2173a)의 개수 및 간격은 제1그루브(2171a)의 개수 및 간격에 대응되게 형성될 수 있다.
볼(2174)은 케이지(2173)에 회전 가능하게 지지되고, 양측 둘레가 각각 제1그루브(2171a) 및 제2그루브(2172a)에 구름 접촉된다. 즉, 볼(2174)은 제2아우터멤버(2171)와 제2이너멤버(2172) 사이의 동력 전달을 매개함과 동시에 제2아우터멤버(2171)에 대해 제2이너멤버(2172)를 틸팅 가능하게 지지하는 구성으로서 기능한다. 본 실시예에 따른 볼(2174)은 구 형상을 갖도록 형성되어 수용홀(2173a)의 내부에 삽입된다. 볼(2174)은 복수개로 구비되어 제2이너멤버(2172)의 원주 방향을 따라 이격되게 배치된다. 복수개의 볼(2174)은 각각의 수용홀(2173a)의 내부에 개별적으로 삽입되어 회전 가능하게 지지된다. 볼(2174)은 양측 둘레가 각각 제1그루브(2171a) 및 제2그루브(2172a)의 내부로 삽입되고, 제1그루브(2171a) 및 제2그루브(2172a)의 내측면에 구름 접촉된다.
볼(2174)은 제2아우터멤버(2171)가 메인샤프트(2150)가 중심축을 축으로 회전됨에 따라, 제1그루브(2171a) 및 제2그루브(2172a)와의 접촉 상태를 유지하며 제2아우터멤버(2171)를 제2이너멤버(2172)와 동일한 각속도로 회전시킨다. 볼(2174)은 제1그루브(2171a) 및 제2그루브(2172a)과 접촉된 상태에서 회전되며 제2이너멤버(2172)의 틸팅 동작 시 제2아우터멤버(2171)에 대해 제2이너멤버(2172)를 안정적으로 지지할 수 있다.
제2부트(2175)는 양측이 각각 메인샤프트(2150) 및 제2아우터멤버(2171)에 결합되어 제2아우터멤버(2171) 밀폐한다. 즉, 제2부트(2175)는 제2아우터멤버(2171)의 개구된 측을 밀폐하여 제2아우터멤버(2171) 내부의 윤활물질이 유출되거나, 제2아우터멤버(2171)의 내부로 이물질이 유입되는 것을 차단한다. 본 실시예에 따른 제2부트(2175)는 내부가 비어있는 중공형의 관의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제2부트(2175)는 양단부가 각각 제2아우터멤버(2171)의 외주면 및 메인샤프트(2150)의 외주면에 결합된다. 이 경우, 제2부트(2175)의 양단부는 별도의 고정링(미도시) 등에 의해 제2아우터멤버(2171) 및 메인샤프트(2150)의 외주면에 밀착 고정될 수 있다. 제2부트(2175)는 제2이너멤버(2172)의 틸팅 동작에 따른 제2아우터멤버(2171)와 메인샤프트(2150)간의 변위를 흡수할 수 있도록 신축 가능한 가요성의 주름관의 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈(200)의 구성을 설명하도록 한다.
도 30은 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 31은 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이며, 도 32는 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이며, 도 33은 본 발명의 제3실시예에 따른 캠버제어유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 30 내지 도 33을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈(200)은 구동유닛(2100), 제동유닛(2200), 서스펜션유닛(2300), 조향유닛(2400), 캠버조절유닛(3000), 캠버제어유닛(3001)을 포함한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈(200)은 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈(200)과 캠버조절유닛(3000), 캠버제어유닛(3001)의 세부 구조 및 기능만을 달리하도록 구성된다. 따라서 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈(200)의 구성을 설명함에 있어서, 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈(200)과 상이한 캠버조절유닛(3000), 캠버제어유닛(3001)에 대해서만 설명하기로 한다. 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈(200)의 나머지 구성은 본 발명의 제1실시예에 따른 코너 모듈(200)에 대한 설명이 그대로 적용될 수 있다.
캠버조절유닛(3000)은 제1암(2311) 또는 제2암(2312)을 이동시켜 휠(300)의 캠버각(camber angle)을 조절한다. 이하에서는 캠버조절유닛(3000)이 제1암(2311)을 이동시켜 휠(300)의 캠버각을 조절하는 것을 예로 들어 설명하도록 한다. 그러나 캠버조절유닛(3000)은 이에 한정되는 것은 아니고, 제2암(2312)을 이동시켜 휠(300)의 캠버각을 조절하는 것도 가능하다.
도 34는 본 발명의 제3실시예에 따른 캠버조절유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이고, 도 35는 본 발명의 제3실시예에 따른 캠버조절유닛의 구성을 개략적으로 나타내는 분해사시도이다.
도 33, 도 35를 참조하면, 본 실시예에 따른 캠버조절유닛(3000)은 캠버구동모듈(3100), 링크모듈(3200), 잠금모듈(3300)을 포함한다.
캠버구동모듈(3100)은 조향유닛(2400)에 결합되고, 후술하는 링크모듈(3200)의 동작을 위한 구동력을 발생시킨다.
본 실시예에 따른 캠버구동모듈(3100)은 캠버모터(3110), 모터홀더(3120), 감속모듈(3130)을 포함한다.
캠버모터(3110)는 외부로부터 전원을 인가받아 회전력을 발생시킨다. 본 실시예에 따른 캠버모터(3110)는 차량의 배터리(400) 등으로부터 전원을 인가받아 자계를 형성하는 스테이터와, 스테이터와의 전자기적 상호작용에 의해 회전되며 출력축을 회전시키는 로터를 포함하여 구성되는 다양한 종류의 전동 모터로 예시될 수 있다.
모터홀더(3120)는 조향유닛(2400)에 결합되고, 조향유닛(2400)에 대해 캠버모터(3110) 및 후술하는 스레드로드(3210)를 지지한다. 본 실시예에 따른 모터홀더(3120)는 내부가 비어있는 케이스의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 모터홀더(3120)는 일면이 캠버모터(3110)와 용접 또는 볼팅 등에 의해 일체로 결합된다. 캠버모터(3110)의 출력축은 모터홀더(3120)의 일면을 관통하여 모터홀더(3120)의 내부로 삽입된다.
모터홀더(3120)는 조향본체(2410), 보다 구체적으로 제2조향본체(2412)의 내부에 배치되고, 양측이 제2조향본체(2412)의 내측면에 핀 등을 매개로 회전 가능하게 연결된다. 이 경우, 모터홀더(3120)는 차량의 길이 방향과 나란한 방향을 축으로 회전 가능하게 지지될 수 있다. 모터홀더(3120)는 후술하는 피봇브라켓(3220)의 왕복 이동 시, 조향본체(2410)을 축으로 회전되며 캠버모터(3110) 및 스레드로드(3210)의 설치 각도를 가변시킨다. 이에 따라 모터홀더(3120)는 피봇브라켓(3220)의 왕복 이동 시 발생되는 토크로 인한 캠버모터(3110) 및 스레드로드(3210)의 파손을 방지할 수 있다.
감속모듈(3130)은 모터홀더(3120)의 내부에 설치되고, 캠버모터(3110)로부터 발생되는 회전력을 링크모듈(3200), 보다 구체적으로 스레드로드(3210)로 전달한다.
본 실시예에 따른 감속모듈(3130)은 제1감속기어(3131), 제2감속기어(3132)를 포함한다.
제1감속기어(3131)는 캠버모터(3110)의 출력축과 연결되어 회전된다. 본 실시예에 따른 제1감속기어(3131)는 도 35에 도시된 바와 같이 대략 원통 형상을 갖도록 형성되어 캠버모터(3110)의 출력축에 직접 연결될 수 있다. 이와 달리 제1감속기어(3131)는 별도의 기어 등을 매개로 캠버모터(3110)의 출력축에 간접적으로 연결되는 것도 가능하다.
제2감속기어(3132)는 제1감속기어(3131)와 맞물려 결합되고, 후술하는 스레드로드(3210)와 함께 회전된다. 본 실시예에 따른 제2감속기어(3132)는 도 35에 도시된 바와 같이 대략 링 형상을 갖도록 형성되어 내주면이 스레드로드(3210)의 외주면에 직접 연결될 수 있다. 이와 달리 제2감속기어(3132)는 별도의 기어 등을 매개로 스레드로드(3210)에 간접적으로 연결되는 것도 가능하다.
제1감속기어(3131)와 제2감속기어(3132)는 중심축이 어긋나게 배치된다. 보다 구체적으로, 제1감속기어(3131)와 제2감속기어(3132)는 중심축이 서로 직교하는 상태에서 서로 맞물리는 기어로 예시될 수 있다. 예를 들어, 제1감속기어(3131)는 웜 기어이고, 제2감속기어(3132)는 웜휠로 예시될 수 있다. 이와 달리, 제1감속기어(3131)는 하이포이드 피니언 기어이고, 제2감속기어(3132)는 하이포이드 링 기어로 예시되는 것도 가능하다. 이에 따라, 제1감속기어(3131)와 제2감속기어(3132)는 캠버모터(3110)로부터 스레드로드(3210)로의 회전력 전달은 허용함과 동시에 스레드로드(3210)로부터 캠버모터(3110)로의 회전력 전달은 차단함으로써, 캠버모터(3110)의 동작 중지 시 스레드로드(3210)의 역전 현상을 방지할 수 있다.
링크모듈(3200)은 캠버구동모듈(3100)과 연결되고, 캠버구동모듈(3100)로부터 발생되는 구동력에 연동되어 제1암(2311) 또는 제2암(2312)을 진퇴 이동시키며 휠(300)의 캠버각을 조절한다.
본 실시예에 따른 링크모듈(3200)은 스레드로드(3210), 피봇브라켓(3220)을 포함한다.
스레드로드(3210)는 캠버구동모듈(3100)에 연결되고, 캠버구동모듈(3100)로부터 구동력을 전달받아 중심축을 축으로 회전한다. 본 실시예에 따른 스레드로드(3210)는 대략 원형의 단면을 갖는 막대 형태로 형성될 수 있다. 스레드로드(3210)는 하단부가 모터홀더(3120)의 상면 및 하면을 수직하게 관통하도록 모터홀더(3120)의 내부로 삽입된다. 스레드로드(3210)는 외주면에 일체로 결합된 제2감속기어(3132)가 제1감속기어(3131)와 맞물려 결합됨에 따라 모터홀더(3120)의 내부에서 회전 가능하게 지지된다. 스레드로드(3210)의 외주면에는 스레드로드(3210)의 길이 방향을 따라 나선 형태로 연장되는 나사산이 형성된다.
스레드로드(3210)에는 스레드로드(3210)가 캠버구동모듈(3100) 및 후술하는 피봇브라켓(3220)으로부터 이탈되는 것을 방지하는 스토퍼(3211)가 형성된다. 본 실시예에 따른 스토퍼(3211)는 한 쌍으로 구비되어 스레드로드(3210)의 양단부에 각각 배치된다. 스토퍼(3211)의 직경은 스레드로드(3210)의 직경보다 크게 형성된다. 한 쌍의 스토퍼(3211)는 나사 결합, 끼움 결합 등을 통해 스레드로드(3210)의 양단부에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
한 쌍의 스토퍼(3211) 중 스레드로드(3210)의 하단부에 배치된 스토퍼(3211)는 모터홀더(3120)의 하측면과 마주보게 배치된다. 한 쌍의 스토퍼(3211) 중 스레드로드(3210)의 상단부에 배치된 스토퍼(3211)는 후술하는 피봇브라켓(3220), 보다 구체적으로 제1변환부(3222)의 상측면과 마주보게 배치된다.
피봇브라켓(3220)은 스레드로드(3210)와 연결되고, 스레드로드(3210)의 회전 방향에 따라 왕복 이동된다. 피봇브라켓(3220)은 왕복 이동 시 제1암(2311) 및 상기 제2암(2312) 중 어느 하나를 차량의 폭 방향으로 밀거나 당기며 휠(300)의 캠버각을 조잘한다.
본 실시예에 따른 피봇브라켓(3220)은 피봇바디(3221), 제1변환부(3222), 제2변환부(3223)를 포함한다.
피봇바디(3221)는 피봇브라켓(3220)의 개략적인 외관을 형성하고, 조향유닛(2400)을 축으로 양방향 회전 가능하게 설치된다. 본 실시예에 따른 피봇바디(3221)는 하단부의 폭이 상단부의 폭보다 좁은 부채꼴의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 피봇바디(3221)는 조향본체(2410), 보다 구체적으로 제2조향본체(2412)의 내부에서 스레드로드(3210)의 상단부와 이격되게 배치된다. 피봇바디(3221)는 하단부를 축으로 피봇 동작을 수행할 수 있도록 하단부가 핀 등을 매개로 제2조향본체(2412)에 회전 가능하게 연결된다. 이 경우, 피봇바디(3221)는 모터홀더(3120)와 마찬가지로 차량의 길이 방향과 나란한 방향을 축으로 회전 가능하게 지지될 수 있다.
제1변환부(3222)는 피봇바디(3221)의 일측에 배치되고, 스레드로드(3210)와 연결된다. 제1변환부(3222)는 스레드로드(3210)의 회전 시 스레드로드(3210)의 길이 방향을 따라 직선 이동되며 피봇바디(3221)를 회전시킨다.
본 실시예에 따른 제1변환부(3222)는 제1변환부재(3222a), 제1변환지지부(3222b)를 포함한다.
제1변환부재(3222a)는 제1변환부(3222)의 중앙부 외관을 형성하며, 스레드로드(3210)의 축회전 운동을 피봇바디(3221)의 피봇 운동으로 변환한다. 본 실시예에 따른 제1변환부재(3222a)는 중공형의 원통 형상을 갖도록 형성되어 피봇바디(3221)의 일측(도 35 기준 우측) 내부에 배치된다. 제1변환부재(3222a)는 내주면에 나사산이 형성된다. 제1변환부재(3222a)는 내주면이 스레드로드(3210)의 외주면에 나사 결합된다. 이에 따라 제1변환부재(3222a)는 스레드로드(3210)의 회전 운동 시 스레드로드(3210)의 길이 방향을 따라 직선 왕복 이동될 수 있다.
제1변환지지부(3222b)는 제1변환부재(3222a)로부터 연장되고, 피봇바디(3221)의 일측에 회전 가능하게 연결된다. 본 실시예에 따른 제1변환지지부(3222b)는 제1변환부재(3222a)의 양측으로 연장되는 한 쌍의 원통 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 이 경우, 제1변환지지부(3222b)는 제1변환부재(3222a)의 외측면으로부터 차량의 길이 방향과 나란한 방향으로 연장될 수 있다. 제1변환지지부(3222b)는 피봇바디(3221)의 내측면을 관통하여 피봇바디(3221)에 대해 제1변환부재(3222a)를 상대 회전 가능하게 지지한다. 이에 따라 제1변환지지부(3222b)는 스레드로드(3210)의 회전 운동 시 제1변환부재(3222a)가 스레드로드(3210)와 함께 축회전되지 않고 스레드로드(3210)의 길이 방향을 따라 원활하게 직선 이동되도록 유도할 수 있다.
제2변환부(3223)는 피봇바디(3221)의 타측에 배치되고, 제1암(2311) 또는 제2암(2312)과 연결되어 피봇바디(3221)의 회전력을 제1암(2311) 또는 제2암(2312)으로 전달한다. 제2변환부(3223)는 피봇바디(3221)의 타측에 대해 제1암(2311) 또는 제2암(2312)의 단부를 회전 가능하게 지지함으로써 피봇바디(3221)의 회전 운동을 제1암(2311) 또는 제2암(2312)의 진퇴 운동으로 변환한다.
본 실시예에 따른 제2변환부(3223)는 제1암(2311)의 단부와 피봇바디(3221)의 타측(도 35 기준 좌측)을 관통하는 볼트 형상의 제2변환부재(3223a)와, 제2변환부재(3223a)의 단부에 체결되는 너트 형상의 제2변환지지부(3223b)를 포함할 수 있다. 제2변환부재(3223a)는 차량의 길이 방향과 나란한 방향으로 배치된다.
잠금모듈(3300)은 피봇바디(3221)의 회전에 간섭 가능하게 설치되어 피봇바디(3221)의 회전을 선택적으로 제한한다. 이에 따라 잠금모듈(3300)은 스레드로드(3210), 제1변환부(3222) 등이 파손되어 피봇바디(3221)의 피봇 운동을 제어하기 어려운 경우, 피봇바디(3221)를 설정 각도로 고정시킴으로써 휠(300)의 캠버각이 불필요하게 변경되는 것을 방지할 수 있다.
도 36은 본 발명의 제3실시예에 따른 잠금모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 37은 본 발명의 제3실시예에 따른 잠금모듈의 구성을 개략적으로 나타내는 분해도이다.
도 34 내지 도 37을 참조하면, 본 실시예에 따른 잠금모듈(3300)은 가이드부(3310), 잠금브라켓(3320), 제1잠금부재(3330), 제2잠금부재(3340), 잠금구동모듈(3350)을 포함한다.
가이드부(3310)는 피봇바디(3221)로부터 연장되고, 후술하는 제1잠금부재(3330)와 연결되어 피봇바디(3221)의 회전 운동을 안내한다. 본 실시예에 따른 가이드부(3310)는 피봇바디(3221)의 상단부로부터 피봇바디(3221)의 반경 방향으로 연장되는 판의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 가이드부(3310)는 한 쌍으로 구비되어 피봇바디(3221)의 축 방향으로 소정 간격 이격되게 배치된다.
가이드부(3310)에는 후술하는 제1잠금부재(3330)가 삽입되는 가이드레일(3311)이 형성된다. 본 실시예에 따른 가이드레일(3311)은 피봇바디(3221)의 축 방향을 따라 가이드부(3310)를 관통하여 형성되는 홀의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 가이드레일(3311)은 피봇바디(3221)의 회전 곡률에 대응되는 곡률로 만곡지게 연장된다. 이에 따라 가이드레일(3311)은 피봇바디(3221)의 회전 시 제1잠금부재(3330)가 내부에서 원활하게 이동되도록 유도할 수 있다.
잠금브라켓(3320)은 조향유닛(2400)으로부터 연장되고, 가이드부(3310)와 마주보게 배치된다.
본 실시예에 따른 잠금브라켓(3320)은 제1잠금브라켓(3321), 제2잠금브라켓(3322)을 포함한다.
제1잠금브라켓(3321)은 조향본체(2410), 보다 구체적으로 제2조향본체(2412)로부터 연장되는 판의 형태를 갖도록 형성되어 한 쌍의 가이드부(3310)의 사이에 배치된다. 제1잠금브라켓(3321)은 양측면이 각각 한 쌍의 가이드부(3310)의 내측면과 마주보게 배치된다. 이 경우, 제1잠금브라켓(3321)은 잠금모듈(3300)의 미작동 시 피봇바디(3221)의 회전에 간섭되지 않도록 가이드부(3310)의 내측면과 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다.
제2잠금브라켓(3322)은 조향본체(2410)로부터 연장되는 판의 형태를 갖도록 형성되고, 제1잠금브라켓(3321)과 피봇바디(3221)의 축 방향으로 이격되게 배치된다. 제2잠금브라켓(3322)은 내측면이 가이드부(3310)의 외측면과 마주보게 배치된다. 제2잠금브라켓(3322)은 한 쌍으로 구비되어 내측면이 각각 한 쌍의 가이드부(3310)의 외측면과 마주보게 배치될 수 있다. 이 경우, 제1잠금브라켓(3321)은 잠금모듈(3300)의 미작동 시 피봇바디(3221)의 회전에 간섭되지 않도록 가이드부(3310)의 외측면과 소정 간격 이격되게 배치될 수 있다.
제2잠금브라켓(3322)은 플라스틱 등과 같이 탄성 변형 가능한 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라 제2잠금브라켓(3322)은 후술하는 제1잠금부재(3330)와 제2잠금부재(3340)의 체결력에 의해 가이드부(3310)의 외측면에 밀착되며 마찰력을 발생시킴에 따라 피봇바디(3221)의 회전을 제한할 수 있다.
이 경우, 한 쌍의 가이드부(3310) 또한 플라스틱 등과 같이 탄성 변형 가능한 재질로 형성될 수 있다. 이에 따라 가이드부(3310)는 후술하는 제1잠금부재(3330)와 제2잠금부재(3340)의 체결력에 의해 외측면과 내측면이 각각 제2잠금브라켓(3322)의 내측면과 제1잠금브라켓(3321)의 양측면에 밀착되며 보다 큰 마찰력을 발생시킴에 따라 피봇바디(3221)의 회전을 보다 효과적으로 제한할 수 있다.
제1잠금부재(3330)는 잠금브라켓(3320)을 관통하여 가이드레일(3311)에 삽입된다. 본 실시예에 따른 제1잠금부재(3330)는 외주면에 나사산이 형성되고, 일단부에 헤드가 형성된 볼트의 형상을 가질 수 있다. 제1잠금부재(3330)는 어느 하나의 제2잠금브라켓(3322)을 관통하여 가이드레일(3311)의 내부로 삽입되고, 타단부가 나머지 하나의 제2잠금브라켓(3322)의 외측으로 돌출된다. 제1잠금부재(3330)는 피봇바디(3221)의 회전 시, 가이드부(3310)가 가이드레일(3311)의 길이 방향을 따라 이동되도록 유도함으로써 피봇바디(3221)의 회전을 안내한다.
제2잠금부재(3340)는 제1잠금부재(3330)와 체결 또는 분리되며 잠금브라켓(3320)에 대한 가이드부(3310)의 상대 이동을 제한하거나 허용한다. 본 실시예에 따른 제2잠금부재(3340)는 내주면에 나사산이 형성된 너트의 형상을 가질 수 있다. 제2잠금부재(3340)는 내주면이 제1잠금부재(3330)의 외주면에 나사 결합된다. 제2잠금부재(3340)는 일측으로 회전됨에 따라 잠금브라켓(3320)과 가이드부(3310)를 밀착시킨다. 보다 구체적으로, 제2잠금부재(3340)는 일측으로 회전 시 제1잠금부재(3330)와 체결되며 제2잠금브라켓(3322)에 가압력을 부가하고, 가이드부(3310), 제1잠금브라켓(3321) 및 제2잠금브라켓(3322)을 상호 밀착시킨다. 또한, 제2잠금부재(3340)는 타측으로 회전 시 제1잠금부재(3330)와 분리되며 제2잠금브라켓(3322)에 인가되는 가압력을 해제하고, 가이드부(3310), 제1잠금브라켓(3321) 및 제2잠금브라켓(3322)을 상호 분리시킨다.
잠금구동모듈(3350)은 제1잠금부재(3330) 및 제2잠금부재(3340) 중 어느 하나와 연결되고, 구동력을 발생시켜 제2잠금부재(3340)와 제1잠금부재(3330)의 체결 상태를 조절한다. 이하에서는 잠금구동모듈(3350)이 제2잠금부재(3340)와 연결되는 것을 예로 들어 설명하겠으나, 잠금구동모듈(3350)은 이와 달리 제1잠금부재(3330)와 연결되는 것도 가능하다. 본 실시예에 따른 잠금구동모듈(3350)은 외부로부터 전원을 인가받아 회전력을 발생시키는 전동 모터 등으로 예시될 수 있다. 잠금구동모듈(3350)은 조향본체(2410), 보다 구체적으로, 제2조향본체(2412)에 결합되어 지지될 수 있다. 잠금구동모듈(3350)은 전달기어(미도시) 등을 매개로 출력축이 제2잠금부재(3340)와 연결되어 제2잠금부재(3340)를 중심축을 축으로 회전시킬 수 있다. 이 경우, 제2잠금부재(3340)의 외주면에는 전달기어와 맞물릴 수 있도록 기어치가 형성될 수 있다. 이에 따라 제2잠금부재(3340)는 잠금구동모듈(3350)로부터 발생되는 구동력에 연동되어 제1잠금부재(3330)와 체결 또는 분리될 수 있다.
캠버제어유닛(3001)은 캠버조절유닛(3000)과 연결되고, 캠버조절유닛(3000)의 동작을 전반적으로 제어한다.
즉, 캠버제어유닛(3001)은 차량의 선회 시, 횡가속도로 인한 휠(300)의 기울기를 상쇄시키는 방향으로 휠(300)의 캠버각이 가변되도록 캠버조절유닛(3000), 보다 구체적으로, 캠버구동모듈(3100)의 동작을 제어한다. 이에 따라 캠버제어유닛(3001)은 차량의 선회 시 휠(300)의 접지력을 높혀 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 캠버제어유닛(3001)은 스레드로드(3210), 제1변환부(3222) 등의 파손 여부 등에 따라 피봇바디(3221)의 회전을 선택적으로 제한할 수 있도록 캠버조절유닛(3000), 보다 구체적으로, 잠금모듈(3300)의 동작을 제어한다. 이에 따라 캠버제어유닛(3001)은 스레드로드(3210), 제1변환부(3222)의 파손 등으로 인해 링크모듈(3200)이 정상 기능을 상실한 경우, 휠(300)의 캠버각이 임의로 가변되며 주행안정성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따른 캠버제어유닛(3001)은 사용자 또는 차량의 ECU 등으로부터 입력 신호를 전달받고, 캠버모터(3110) 및 잠금구동모듈(3350)의 온/오프 여부, 캠버모터(3110) 및 잠금구동모듈(3350)로부터 발생되는 구동력의 크기, 방향 등을 조절하는 다양한 종류의 제어 신호를 발생시키는 전자회로, 프로세서 등으로 예시될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈(200)의 동작을 상세하게 설명하도록 한다.
도 38은 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈에 의해 휠의 캠버각이 중립 상태로 유지되는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 39는 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈에 의해 휠이 음의 캠버각을 갖도록 조절되는 동작을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 40은 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈에 의해 휠이 양의 캠버각을 갖도록 조절되는 동작을 개략적으로 나타내는 도면이다.
여기서, 중립의 캠버각은 휠(300)이 지면에 대해 수직하게 기립한 상태를 의미하고, 음의 캠버각은 휠(300)의 상단부가 지면에 대해 차량의 폭 방향 내측으로 기울어진 상태를 의미하며, 음의 캠버각은 휠(300)의 상단부가 지면에 대해 차량의 폭 방향 외측으로 기울어진 상태를 의미한다.
도 38, 도 39를 참조하면, 휠(300)이 음의 캠버각을 갖도록 조절하고자 하는 경우, 캠버제어유닛(3001)은 사용자의 입력 또는 차량의 ECU로부터 입력 신호를 전달받아 캠버구동모듈(3100)의 캠버모터(3110)를 동작시킨다.
스레드로드(3210)는 감속모듈(3130)을 통해 캠버모터(3110)로부터 발생되는 회전력을 전달받고, 중심축을 축으로 시계 방향(도 39 기준)으로 회전된다.
스레드로드(3210)에 나사 결합된 제1변환부재(3222a)는 스레드로드(3210)의 회전에 연동되어 스레드로드(3210)의 길이 방향을 따라 하방으로 이동된다.
제1변환부재(3222a)가 하방으로 이동됨에 따라, 제1변환지지부(3222b)는 피봇바디(3221)의 우측 단부(도 39 기준)를 하방으로 당겨주어 피봇바디(3221)를 시계 방향(도 39 기준)으로 회전시킨다.
제2변환부(3223)는 피봇바디(3221)와 함께 시계 방향으로 회전되고, 제1암(2311)의 단부를 차량의 폭 방향 내측을 향해 당겨준다.
제1암(2311)은 제2변환부(3223)로부터 가해지는 인장력에 의해 차량의 폭 방향 내측을 향해 이동되고, 휠(300)의 상단부는 제1암(2311)의 이동에 의해 차량의 폭 방향 내측으로 기울어지며 음의 캠버각이 형성된다.
도 38, 도 40을 참조하면, 휠(300)이 양의 캠버각을 갖도록 조절하고자 하는 경우, 캠버제어유닛(3001)은 사용자의 입력 또는 차량의 ECU로부터 입력 신호를 전달받아 캠버구동모듈(3100)의 캠버모터(3110)를 동작시킨다.
스레드로드(3210)는 감속모듈(3130)을 통해 캠버모터(3110)로부터 발생되는 회전력을 전달받고, 중심축을 축으로 반시계 방향(도 40 기준)으로 회전된다.
스레드로드(3210)에 나사 결합된 제1변환부재(3222a)는 스레드로드(3210)의 회전에 연동되어 스레드로드(3210)의 길이 방향을 따라 상방으로 이동된다.
제1변환부재(3222a)가 상방으로 이동됨에 따라, 제1변환지지부(3222b)는 피봇바디(3221)의 우측 단부(도 40 기준)를 상방으로 밀어주어 피봇바디(3221)를 반시계 방향(도 40 기준)으로 회전시킨다.
제2변환부(3223)는 피봇바디(3221)와 함께 반시계 방향으로 회전되고, 제1암(2311)의 단부를 차량의 폭 방향 외측을 향해 밀어준다.
제1암(2311)은 제2변환부(3223)로부터 가해지는 가압력에 의해 차량의 폭 방향 외측을 향해 이동되고, 휠(300)의 상단부는 제1암(2311)의 이동에 의해 차량의 폭 방향 외측으로 기울어지며 양의 캠버각이 형성된다.
도 41, 도 42는 본 발명의 제3실시예에 따른 잠금모듈의 동작 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 41, 도 42를 참조하면, 스레드로드(3210) 또는 제1변환부(3222) 등의 파손으로 인해 링크모듈(3200)이 정상 기능을 상실한 경우, 캠버제어유닛(3001)은 사용자 또는 차량의 ECU로부터 입력신호를 전달받아 제2잠금부재(3340)가 제1잠금부재(3330)와 체결되는 방향(도 42 기준 반시계 방향)으로 회전되도록 잠금구동모듈(3350)을 동작시킨다.
제2잠금부재(3340)는 설정 횟수 이상 회전됨에 따라 내측면이 제2잠금브라켓(3322)의 외측면에 접촉되고, 제1잠금부재(3330)와 제2잠금부재(3340)는 한 쌍의 제2잠금브라켓(3322)의 외측면을 가압한다.
한 쌍의 제2잠금브라켓(3322)은 제1잠금부재(3330)와 제2잠금부재(3340)로부터 가해지는 가압력에 의해 변형되며 한 쌍의 가이드부(3310)의 외측면에 각각 밀착된다.
이 경우, 한 쌍의 가이드부(3310) 또한 제2잠금브라켓(3322)으로부터 가해지는 가압력에 의해 변형되며 내측면이 제1잠금브라켓(3321)의 양측면에 각각 밀착된다.
이에 따라 가이드부(3310)와 제1잠금브라켓(3321)의 사이 및 가이드부(3310)와 제2잠금브라켓(3322)의 사이에는 마찰력이 발생되고, 이러한 마찰력은 피봇바디(3221)의 회전력을 상쇄시키며 피봇바디(3221)의 회전을 제한한다.
이후, 부품의 교체 등으로 링크모듈(3200)이 정상 기능을 회복한 경우, 캠버제어유닛(3001)은 잠금모듈(3300)이 상술한 작동과 반대되는 동작을 수행하도록 잠금구동모듈(3350)을 동작시켜 피봇바디(3221)의 회전을 허용한다.
이하에서는 차량의 주행 상황에 대응된 본 발명의 제3실시예에 따른 코너 모듈의 동작을 상세하게 설명하도록 한다.
도 43은 차량이 직진 주행하는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 44는 차량이 선회 주행하는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 45는 차량의 선회 주행 시 휠의 캠버각이 조절되는 과정을 개략적으로 나타내는 순서도이며, 도 46, 도 47은 차량의 선회 주행 시 휠의 캠버각이 조절되는 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
상기 도면에 표시된 (O), (+), (-)의 기호는 각각 휠(300)이 캠버조절유닛(3000)에 의해 중립의 캠버각, 양의 캠버각, 음의 캠버각을 갖도록 조절된다는 것을 의미한다.
도 46을 참조하면, 차량의 직진 주행 시, 조향유닛(2400)은 차체를 축으로 휠(300)을 회전시켜 휠(300)의 조향각과 차량의 진행 방향을 나란하게 정렬시킨다.
캠버제어유닛(3001)은 차량의 ECU 등으로부터 차량의 주행 상태에 대한 정보를 입력받고, 차량이 직진 주행 중인 것으로 판단된 경우 휠(300)의 캠버각이 도 41에 도시된 바와 같이 중립 상태로 유지되도록 캠버조절유닛(3000)을 동작시킨다.
도 38 내지 도 40, 도 44 내지 도 47을 참조하면, 차량의 선회 주행 시, 조향유닛(2400)은 휠(300)의 조향각과 차량의 진행 방향이 소정 각도를 갖도록 차체를 축으로 휠(300)을 회전시킨다.
이에 따라 차체에는 선회 반경 외측으로 횡가속도가 작용하고, 휠(300)은 횡가속도가 작용하는 방향으로 기울어진다. 보다 구체적으로, 도 46에 도시된 바와 같이 차량이 선회하는 경우, 외륜측에 배치된 휠(300)은 양의 캠버각을 갖는 방향으로 기울어지고, 내륜측에 배치된 휠(300)은 음의 캠버각을 갖는 방향으로 기울어진다.
캠버제어유닛(3001)은 차량의 ECU 등으로부터 차량의 주행 상태에 대한 정보를 입력받고, 차량이 선회 주행 중인 것으로 판단된 경우, 외륜측에 배치된 휠(300)과, 내륜측에 배치된 휠(300)의 캠버각을 개별적으로 조절한다.
보다 구체적으로, 캠버제어유닛(3001)은 외륜측에 배치된 휠(300)이 도 39에 도시된 바와 같이 음의 캠버각을 갖도록 캠버조절유닛(3000)을 동작시키고, 내륜측에 배치된 휠(300)이 도 40에 도시된 바와 같이 양의 캠버각을 갖도록 캠버조절유닛(3000)을 동작시킨다.
이에 따라, 차량의 선회 동작 시, 외륜측의 휠(300)과 내륜측의 휠(300)은 각각 캠버조절유닛(3000)에 의해 형성된 음의 캠버각과 양의 캠버각을 통해 횡가속도로 인한 기울기를 상쇄시킴으로써 지면과의 접지 상태를 일정하게 유지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코너 모듈 장치를 구비하는 차량의 구성을 설명하도록 한다.
이 과정에서 설명의 편의를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 코너 모듈 장치를 구비하는 차량과 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 48은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코너 모듈 장치를 구비하는 차량의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 48을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임 모듈(100)은 복수개의 제1코너모듈플랫폼(1200A)과 제2코너모듈플랫폼(1200B)을 포함한다.
복수개의 제1코너모듈플랫폼(1200A)과 제2코너모듈플랫폼(1200B) 구비되고, 각각 메인플랫폼(1100)의 일측과 타측으로부터 차체의 길이 방향을 따라 연장된다.
보다 구체적으로, 이웃한 제1코너모듈플랫폼(1200A)은 메인플랫폼(1100)의 일측으로부터 차체의 길이 방향을 따라 서로 직렬로 연결되고, 이웃한 제2코너모듈플랫폼(1200B)은 메인플랫폼(1100)의 타측으로부터 차체의 길이 방향을 따라 서로 직렬로 연결된다. 이 경우, 복수개의 제1코너모듈플랫폼(1200A)과 제2코너모듈플랫폼(1200B)의 개수는 동일하게 형성될 수 있고, 서로 상이하게 형성되는 것도 가능하다. 이에 따라 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레임 모듈(100)은 차량의 목적에 맞게 메인플랫폼(1100)의 양측으로 코너 모듈(200)의 설치 개수를 자유롭게 확장시킬 수 있다.
도 49는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1코너모듈플랫폼과 제2코너모듈플랫폼의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 49를 참조하면, 본 실시예에 따른 제1코너모듈플랫폼(1200A)과 제2코너모듈플랫폼(1200B)는 각각 제1코너모듈연장체결부(1240A)와 제2코너모듈연장체결부(1240B)를 더 포함한다.
제1코너모듈연장체결부(1240A)는 제1코너모듈플레이트(1210A)와 제1코너모듈휠하우징(1220A)에 구비된다. 제1코너모듈연장체결부(1240A)는 제1코너모듈플랫폼(1200A)에서 제1코너모듈체결부(1230A)의 맞은편에 배치된다. 즉, 제1코너모듈체결부(1230A)와 제1코너모듈연장체결부(1240A)는 각각 제1코너모듈플랫폼(1200A)의 양단에 각각 배치된다.
어느 하나의 제1코너모듈플랫폼(1200A)에 구비되는 제1코너모듈연장체결부(1240A)는 이웃하는 제1코너모듈플랫폼(1200A)에 구비되는 제1코너모듈체결부(1230A)와 착탈 가능하게 결합된다. 보다 구체적으로, 제1코너모듈연장체결부(1240A)는 이웃하는 제1코너모듈플랫폼(1200A)이 차량의 길이 방향과 나란한 방향으로 상호 접촉됨에 따라 제1코너모듈체결부(1230A)와 걸림 결합된다. 이에 따라 직렬로 연장되는 복수개의 제1코너모듈플랫폼(1200A)은 차량의 길이 방향을 따라 순차적으로 상호 연결될 수 있다.
도 50, 도 51은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1코너모듈연장체결부와 제2코너모듈연장체결부의 구성을 개략적으로 나타내는 확대도이다.
도 50, 도 51을 참조하면, 본 실시예에 따른 제1코너모듈연장체결부(1240A)는 제1코너모듈상부연장체결부(1241A), 제1코너모듈하부연장체결부(1242A)를 포함한다.
본 실시예에 따른 제1코너모듈상부연장체결부(1241A)는 제1코너모듈휠하우징(1220A), 보다 구체적으로 제1마운팅플레이트(1221A)의 외측면으로부터 오목하게 함몰 형성되는 홈의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제1코너모듈상부연장체결부(1241A)는 제1코너모듈휠하우징(1220A)의 상측면으로부터 하방으로 수직하게 연장된다. 제1코너모듈상부연장체결부(1241A)는 제1코너모듈휠하우징(1220A)의 전방 또는 후방 중 나머지 하나의 단부 즉, 제1코너모듈상부체결부(1231A)의 반대측에 배치된다. 제1코너모듈상부연장체결부(1241A)는 이웃하는 제1코너모듈플랫폼(1200A)에 구비되는 제1코너모듈상부체결부(1231A)와 걸림 결합될 수 있도록 계단 형태의 단면 형상을 가질 수 있다. 제1코너모듈상부연장체결부(1241A)는 복수개로 구비되어 각각의 제1코너모듈휠하우징(1220A)에 개별적으로 구비될 수 있다.
본 실시예에 따른 제1코너모듈하부연장체결부(1242A)는 제1코너모듈플레이트(1210A)의 외측면으로부터 오목하게 함몰 형성되는 홈의 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
제1코너모듈하부연장체결부(1242A)는 제1코너모듈상부연장체결부(1241A)와 반대 방향으로 연장된다. 보다 구체적으로, 제1코너모듈하부연장체결부(1242A)는 제1코너모듈플레이트(1210A)의 하측면으로부터 상방으로 수직하게 연장된다. 이에 따라 제1코너모듈상부연장체결부(1241A)와 제1코너모듈하부연장체결부(1242A)는 제1코너모듈체결부(1230A)와 체결 시 제1코너모듈체결부(1230A)가 어느 한 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
제1코너모듈하부연장체결부(1242A)는 제1코너모듈플레이트(1210A)의 전방 또는 후방 중 나머지 하나의 단부 즉, 제1코너모듈하부체결부(1232A)의 반대측에 배치된다. 제1코너모듈하부연장체결부(1242A)는 이웃하는 제1코너모듈플랫폼(1200A)에 구비되는 제1코너모듈하부체결부(1232A)와 걸림 결합될 수 있도록 계단 형태의 단면 형상을 가질 수 있다.
제2코너모듈연장체결부(1240B)는 제2코너모듈플레이트(1210B)와 제2코너모듈휠하우징(1220B)에 구비된다. 제2코너모듈연장체결부(1240B)는 제2코너모듈플랫폼(1200B)에서 제2코너모듈체결부(1230B)의 맞은편에 배치된다. 즉, 제2코너모듈체결부(1230B)와 제2코너모듈연장체결부(1240B)는 각각 제2코너모듈플랫폼(1200B)의 양단에 각각 배치된다.
어느 하나의 제2코너모듈플랫폼(1200B)에 구비되는 제2코너모듈연장체결부(1240B)는 이웃하는 제2코너모듈플랫폼(1200B)에 구비되는 제2코너모듈체결부(1230B)와 착탈 가능하게 결합된다. 보다 구체적으로, 제2코너모듈연장체결부(1240B)는 이웃하는 제2코너모듈플랫폼(1200B)이 차량의 길이 방향과 나란한 방향으로 상호 접촉됨에 따라 제2코너모듈체결부(1230B)와 걸림 결합된다. 이에 따라 직렬로 연장되는 복수개의 제2코너모듈플랫폼(1200B)은 차량의 길이 방향을 따라 순차적으로 상호 연결될 수 있다.
본 실시예에 따른 제2코너모듈연장체결부(1240B)는 제2코너모듈상부연장체결부(1241B), 제2코너모듈하부연장체결부(1242B)를 포함한다.
본 실시예에 따른 제2코너모듈상부연장체결부(1241B)는 제2코너모듈휠하우징(1220B), 보다 구체적으로 제2마운팅플레이트(1221B)의 외측면으로부터 오목하게 함몰 형성되는 홈의 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 제2코너모듈상부연장체결부(1241B)는 제2코너모듈휠하우징(1220B)의 상측면으로부터 하방으로 수직하게 연장된다. 제2코너모듈상부연장체결부(1241B)는 제2코너모듈휠하우징(1220B)의 전방 또는 후방 중 나머지 하나의 단부 즉, 제2코너모듈상부체결부(1231B)의 반대측에 배치된다. 제2코너모듈상부연장체결부(1241B)는 이웃하는 제2코너모듈플랫폼(1200B)에 구비되는 제2코너모듈상부체결부(1231B)와 걸림 결합될 수 있도록 계단 형태의 단면 형상을 가질 수 있다. 제2코너모듈상부연장체결부(1241B)는 복수개로 구비되어 각각의 제2코너모듈휠하우징(1220B)에 개별적으로 구비될 수 있다.
본 실시예에 따른 제2코너모듈하부연장체결부(1242B)는 제2코너모듈플레이트(1210B)의 외측면으로부터 오목하게 함몰 형성되는 홈의 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
제2코너모듈하부연장체결부(1242B)는 제2코너모듈상부연장체결부(1241B)와 반대 방향으로 연장된다. 보다 구체적으로, 제2코너모듈하부연장체결부(1242B)는 제2코너모듈플레이트(1210B)의 하측면으로부터 상방으로 수직하게 연장된다. 이에 따라 제2코너모듈상부연장체결부(1241B)와 제2코너모듈하부연장체결부(1242B)는 제2코너모듈체결부(1230B)와 체결 시 제2코너모듈체결부(1230B)가 어느 한 방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
제2코너모듈하부연장체결부(1242B)는 제2코너모듈플레이트(1210B)의 전방 또는 후방 중 나머지 하나의 단부 즉, 제2코너모듈하부체결부(1232B)의 반대측에 배치된다. 제2코너모듈하부연장체결부(1242B)는 이웃하는 제2코너모듈플랫폼(1200B)에 구비되는 제2코너모듈하부체결부(1232B)와 걸림 결합될 수 있도록 계단 형태의 단면 형상을 가질 수 있다.
본 실시예에 따른 제2도어(3b)는 제2도어(3b)는 한 쌍으로 구비되어 탑햇(2)의 전후 방향 측면에 개폐 가능하게 설치된다. 한 쌍의 제2도어(3b)는 각각 복수개의 제1코너모듈플랫폼(1200A)과 제2코너모듈플랫폼(1200B) 중 차체의 길이 방향으로 가장 최외곽에 배치된 제1코너모듈플랫폼(1200A)과 제2코너모듈플랫폼(1200B)의 상부에 배치될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치를 구비하는 차량의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
이 과정에서 설명의 편의를 위해 본 발명의 일 실시예 또는 다른 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치를 구비하는 차량과 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 52는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치를 구비하는 차량의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 52를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치를 구비하는 차량은 메인플랫폼 어셈블리(1000), 제1코너모듈플랫폼(1200A), 제2코너모듈플랫폼(1200B)을 포함한다.
메인플랫폼 어셈블리(1000)는 적어도 2개 이상의 메인플랫폼(1100)과, 메인플랫폼 사이에 배치되는 미들모듈플랫폼(1300)을 포함한다.
이웃하는 메인플랫폼(1100)은 차량의 길이 방향을 따라 소정 간격 이격되게 배치된다. 이 경우, 제1코너모듈플랫폼(1200A)은 복수개의 메인플랫폼(1100) 중 일측(도 52 기준 좌측) 최외곽에 배치된 메인플랫폼(1100)의 일측(도 52 기준 좌측)에 착탈 가능하게 결합되고, 제2코너모듈플랫폼(1200B)은 복수개의 메인플랫폼(1100) 중 타측(도 52 기준 우측) 최외곽에 배치된 메인플랫폼(1100)의 타측(도 52 기준 우측)에 착탈 가능하게 결합된다. 이에 따라 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프레임 모듈(100)은 복수개의 메인플랫폼(1100)을 통해 배터리(400)의 하중을 분산시킬 수 있어 트램, 버스, 트레일러 등 상대적으로 차체의 길이가 긴 차량에도 적용이 가능하다.
미들모듈플랫폼(1300)은 이웃하는 메인플랫폼(1100)의 사이에 배치되어 코너 모듈(200)을 지지하는 제3코너모듈플랫폼(1200C)를 포함한다.
제3코너모듈플랫폼(1200C)은 이웃하는 메인플랫폼(1100)의 사이에서 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 제3코너모듈플랫폼(1200C)이 복수개로 구비되는 경우 복수개의 제3코너모듈플랫폼(1200C)은 차체의 길이 방향을 따라 직렬로 연결될 수 있다. 복수개의 제3코너모듈플랫폼(1200C) 중 최외곽에 배치되는 제3코너모듈플랫폼(1200C)은 이웃하는 메인플랫폼(1100)의 단부 중 제1코너모듈플랫폼(1200A) 및 제2코너모듈플랫폼(1200B)이 결합되지 않은 단부에 착탈 가능하게 결합된다.
제3코너모듈플랫폼(1200C)은 하측에 후술하는 코너 모듈(200)이 결합되어 코너 모듈(200)을 지지한다. 제3코너모듈플랫폼(1200C)은 내부에 코너 모듈(200) 및 배터리(400)로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 코너 모듈(200)로 전달하는 인버터(500)가 장착된다.
본 실시예에 따른 제3코너모듈플랫폼(1200C)은 제3코너모듈플레이트, 제3코너모듈휠하우징, 제3코너모듈체결부를 포함한다.
제3코너모듈플레이트, 제3코너모듈휠하우징, 제3코너모듈체결부, 제3코너모듈연장체결부의 구체적인 형상은 각각 도 49에 도시된 제1코너모듈플레이트(1210A), 제1코너모듈휠하우징(1220A), 제1코너모듈체결부(1230A), 제1코너모듈연장체결부(1240A)의 형상과 동일하게 형성될 수 있다.
한편, 메인플랫폼(1100)의 원활한 결합을 위해 이웃하는 메인플랫폼(1100)의 사이에 배치되는 복수개의 제3코너모듈플랫폼(1200C) 중 어느 한 끝단에 배치되는 제3코너모듈플랫폼(1200C)에 구비되는 제3코너모듈연장체결부의 경우, 제3코너모듈플레이트, 제3코너모듈휠하우징로부터 돌출되는 후크의 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 복수개의 코너 모듈(200)에 구비되는 제1조향본체(2411)는 지지되는 위치에 따라 볼팅 등에 의해 상측면이 각각 제1마운팅플레이트(1221A), 제2마운팅플레이트(1221B) 또는 제3마운팅플레이트의 하측면에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
본 실시예에 따른 탑햇(2)은 개구된 하측이 프레임 모듈(100)의 상측, 즉 메인플랫폼 어셈블리(1000), 제1코너모듈플랫폼(1200A) 및 제2코너모듈플랫폼(1200B)의 상측면과 마주보도록 배치된다. 탑햇(2)은 하단부가 메인휠하우징(1120), 제1코너모듈휠하우징(1220A), 제2코너모듈휠하우징(1220B), 제3코너모듈휠하우징의 상면에 볼팅 결합되어 프레임 모듈(100)에 착탈 가능하게 고정될 수 있다.
본 실시예에 따른 제1도어(3a)는 복수개로 구비되어 탑햇(2)의 길이 방향을 따라 소정 간격 이격되고, 메인플랫폼 어셈블리(1000)에 구비되는 각각의 메인플랫폼(1100)의 상부에 개별적으로 배치될 수 있다.
Ⅱ. 차량용 코너 모듈 장치의 적용(Application)
도 53은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 기능을 설명하기 위한 블록구성도로서, 도 53을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치는 획득 모듈(10), 제어부(20) 및 출력부(30)를 포함한다.
획득 모듈(10)은 제어부(20)가 후술하는 제1 내지 제5 적용을 구현하기 위해 요구되는 제반 정보를 획득하는 모듈로서 기능하며, 도 53에 도시된 것과 같이 지령 조향각 획득부(11), 동역상 비율 획득부(12), 제동 개시 조작 획득부(13), 휠속 획득부(14) 및 차량 정보 획득부(15)를 포함한다. 지령 조향각 획득부(11) 및 동역상 비율 획득부(12)는 제1 적용과 관련되고, 제동 개시 조작 획득부(13)는 제2 적용과 관련되며, 휠속 획득부(14)는 제3 및 제4 적용과 관련되고, 차량 정보 획득부(15)는 제5 적용과 관련된다.
지령 조향각 획득부(11)는 지령 조향각을 획득할 수 있으며, 지령 조향각은 운전자가 조향휠에 대한 조향을 통해 형성한 조향각, 또는 ADAS 시스템으로부터의 조향각 지령에 해당할 수 있다. 이에 따라, 지령 조향각 획득부(11)는 차량에 장착된 조향각 센서, 또는 ADAS 시스템으로부터 출력되는 조향각 지령을 획득하는 별도의 입력 모듈로 구현될 수 있다.
동역상 비율 획득부(12)는 동역상 비율을 획득할 수 있다. 후술하는 제1 적용에서, 동역상 비율은 차량에 대하여 정의되는 바이시클 모델(Bycicle Model)의 전륜 및 후륜 간의 동역상 여부 및 조향각 비율을 나타내는 파라미터로 정의되며, -1 내지 1의 값을 가질 수 있다. 동역상 비율의 부호는 바이시클 모델의 전륜 및 후륜 간의 동역상 여부를 나타내고(예: 양의 값인 경우 동상, 음의 값인 경우 역상), 동역상 비율의 크기는 바이시클 모델의 전륜 및 후륜 간의 조향각 비율을 나타낸다(예: 동역상 비율이 0.5인 경우 전륜 조향각 : 후륜 조향각 = 2 : 1). 동역상 비율은 운전자의 조작에 따라 변경 설정 가능하도록 구성될 수 있다. 이를 위해 동역상 비율 획득부(12)는 차량의 실내에 마련되는 레버 구조(도 54의 예시), 또는 차량의 인스트루먼트 패널에 마련되는 터치 스크린 구조로 구현될 수 있으며, 이에 따라 운전자의 레버 조작 또는 터치 스크린 상의 터치 조작에 의해 동역상 비율의 값이 변경 설정될 수 있다.
제동 개시 조작 획득부(13)는 운전자로부터 차량의 제동 개시 조작을 획득할 수 있다. 후술하는 제2 적용에서 제동이라 함은 차량이 경사로(S)를 이동하는 상태에서의 제동 동작(예: 긴급 제동)과, 경사로(S)상에서 주차 또는 정차된 상태를 유지하기 위한 제동 동작(즉, 파킹 브레이크)을 포함하는 개념에 해당할 수 있다. 다만, 후술하는 것과 같이 제2 적용에서는 차량의 네 개의 차륜의 조향을 독립적으로 제어하는 방식을 통해 제동이 수행되는 점에서, 차량이 경사로(S)를 이동하는 상태에서의 제동 동작이 수행될 경우에는 차량의 자세 안정성을 위해 미리 설정된 저속 영역에서 차량이 이동중일 때 본 실시예의 동작이 적용될 수 있다. 제동 개시 조작 획득부(13)는 차량 내부에 별도 마련된 스위치의 형태로 구현되어, 스위치에 대한 운전자의 조작을 상기한 제동 개시 조작으로서 획득할 수 있다.
휠속 획득부(14)는 차량의 네 개의 차륜 각각의 휠속을 획득할 수 있다. 휠속 획득부(14)는 각 차륜에 장착된 인휠 모터의 회전수를 센싱하는 모터 센서로 구현될 수 있으며, 휠속 획득부(14)에 의해 차량의 좌측 전륜, 우측 전륜, 좌측 후륜, 우측 후륜 각각의 휠속이 획득될 수 있다.
차량 정보 획득부(15)는 차량의 주행 상태 정보 및 주행 환경 정보를 획득할 수 있다. 상기한 주행 상태 정보는 차량의 차속 및 헤딩각을 포함할 수 있고, 주행 환경 정보는 차량의 주변 영상 정보(예: 전방 영상)를 포함할 수 있으며, 이러한 주행 상태 정보 및 주행 환경 정보를 획득하기 위해 차량 정보 획득부(15)는 차량에 장착된 다양한 센서(예: 차량 센서, 자이로 센서, 카메라 센서 등)를 활용할 수 있다. 차량 정보 획득부(15)에 의해 획득된 차량의 주행 상태 정보 및 주행 환경 정보는 후술하는 제5 적용에서 목표 지점까지의 거리 정보, 목표 곡률 및 목표 조향각을 산출하는 과정에 활용될 수 있다.
다음으로, 제어부(20)는 차량의 네 개의 차륜 각각에 대한 개별 구동 토크를 통해 네 개의 차륜의 구동 및 조향을 독립적으로 제어하는 주체로서, 전자 제어 유닛(ECU: Electronic Control Unit), 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit), 프로세서(Processor) 또는 SoC(System on Chip)로 구현될 수 있으며, 운영 체제 또는 어플리케이션을 구동하여 제어부(20)에 연결된 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 제어부(20)는 메모리에 저장된 적어도 하나의 명령을 실행시키고, 그 실행 결과 데이터를 메모리에 저장하도록 구성될 수 있다.
출력부(30)는 차량의 클러스터 또는 차량 내부 특정 위치에 설치된 디스플레이 또는 스피커 등에 해당할 수 있다.
이상의 내용을 바탕으로, 이하에서는 차량용 코너 모듈 장치의 제1 내지 제5 적용과 그 구체적인 동작 방법을 제어부(20)의 동작을 중심으로 설명한다.
1. 제1 적용: 개별 조향 아키텍처
제1 적용에서, 제어부(20)는 지령 조향각 획득부(11)에 의해 획득된 지령 조향각과 동역상 비율 획득부(12)에 의해 획득된 동역상 비율에 기초하여 차량의 좌측 전륜, 우측 전륜, 좌측 후륜, 우측 후륜 각각의 제1 내지 제4 목표각을 산출한 후, 산출된 제1 내지 제4 목표각을 이용하여 차량의 네 개의 차륜의 조향을 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
도 54는 제어부(20)가 제1 내지 제4 목표각을 산출하는 일련의 과정을 개괄적인 예시로 보이고 있다. 도 54를 참조하면, (과정 ①)먼저 제어부(20)는 지령 조향각 획득부(11)에 의해 획득된 지령 조향각(Steering wheel angle)과 동역상 비율 획득부(12)에 의해 획득된 동역상 비율(Lever ratio value)을 입력받을 수 있다. (과정 ②)이어서, 제어부(20)는 지령 조향각으로부터 바이시클 모델의 지령 전륜각(Front wheel heading angle)을 산출할 수 있다. 이 경우, 제어부(20)는 지령 조향각에 미리 설정된 조향 민감도값(Steering Sensitivity)을 곱하여 지령 전륜각을 산출할 수 있으며, 상기의 조향 민감도값은, 이를테면 차량에 적용된 조향 기어비 가변장치의 기어비(TGR: Total Gear Ratio)에 해당할 수 있다. (과정 ③)지령 전륜각이 산출되면, 제어부(20)는 지령 전륜각과 동역상 비율 획득부(12)에 의해 획득된 동역상 비율에 기초하여 바이시클 모델의 지령 후륜각(Rear wheel heading angle)을 산출할 수 있다. (과정 ④)이어서, 제어부(20)는 바이시클 모델을 사륜 차량 모델로 확장하여 차량의 좌측 전륜, 우측 전륜, 좌측 후륜, 우측 후륜 각각의 제1 내지 제4 목표각을 산출할 수 있다.
전술한 과정 중, 제1 내지 제4 목표각을 산출하는 직접적인 과정에 해당하는 과정 ④는 동역상 비율 획득부(12)에 의해 획득된 동역상 비율의 값에 따라 차별적인 방식으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에서 네 개의 차륜의 조향에 대한 제어부(20)의 조향 제어 모드는 동역상 비율의 값에 따라 전륜 조향 모드, 사륜 동상 조향 모드 및 사륜 역상 조향 모드로 구분될 수 있으며, 제어부(20)는 동역상 비율의 값과 그에 따라 결정되는 조향 제어 모드별로 제1 내지 제4 목표각을 차별적인 방식으로 산출할 수 있다. 이하에서는 동역상 비율의 값과 조향 제어 모드에 따라 제1 내지 제4 목표각을 산출하는 과정을 구체적으로 설명한다.
먼저, 전륜 조향 모드는 동역상 비율이 0인 경우의 조향 제어 모드에 해당한다. 즉, 동역상 비율이 0이므로 후륜 조향 제어는 이루어지지 않으며 일반적인 전륜 조향 제어만이 이루어진다. 이 경우, 제어부(20)는 지령 전륜각에 애커만 기하학 모델(Ackerman Geometry Model)을 적용하여 제1 및 제2 목표각을 산출할 수 있으며, 동역상 비율이 0이므로 제3 및 제4 목표각은 차량의 종방향을 지시하는 중립각(즉, 0°)으로 산출할 수 있다. 도 55는 지령 전륜각이 45°인 경우 애커만 기하학 모델에 따른 선회 중심(Center Of Rotation)을 기반으로 제1 및 제2 목표각이 소정 값으로 산출된 예시를 보이고 있다.
다음으로, 사륜 동상 조향 모드는 동역상 비율이 0 초과 1 이하인 경우의 조향 제어 모드에 해당한다. 즉, 동역상 비율이 양의 값을 가지므로 전륜과 후륜이 동상을 갖는 상태에서 각각 독립적으로 제어된다. 사륜 동상 조향 모드에서 제1 내지 제4 목표각은 동역상 비율이 '0 초과 1 미만인 경우'와 '1인 경우' 각각 다른 방식으로 산출된다.
동역상 비율이 0 초과 1 미만인 경우, 제어부(20)는 지령 전륜각에 애커만 기하학 모델을 적용하여 제1 및 제2 목표각을 산출할 수 있다. 그리고, 제어부(20)는 지령 전륜각에 동역상 비율을 적용하여(곱하여) 바이시클 모델의 지령 후륜각을 산출하고, 산출된 지령 후륜각에 애커만 기하학 모델을 적용하여 제3 및 제4 목표각을 산출할 수 있다. 도 56은 지령 전륜각이 45°인 경우로서 동역상 비율이 0.5인 경우 애커만 기하학 모델에 따른 선회 중심을 기반으로 제1 내지 제4 목표각이 소정 값으로 산출된 예시를 보이고 있다.
동역상 비율이 1인 경우, 제어부(20)는 지령 전륜각으로 제1 내지 제4 목표각을 산출할 수 있다. 즉, 동역상 비율이 1인 경우는 애커만 기하학 모델에 따른 선회 중심이 존재하지 않고 전륜 및 후륜이 동상인 상태로 조향각이 동일하게 형성되는 상태를 의미하므로, 제어부(20)는 지령 전륜각으로 제1 내지 제4 목표각을 산출할 수 있다. 도 57은 지령 전륜각이 45°인 경우로서 동역상 비율이 1인 경우 제1 내지 제4 목표각이 지령 전륜각으로 산출된 예시를 보이고 있다.
다음으로, 사륜 역상 조향 모드는 동역상 비율이 -1 이상 0 미만인 경우의 조향 제어 모드에 해당한다. 즉, 동역상 비율이 음의 값을 가지므로 전륜과 후륜이 역상을 갖는 상태에서 각각 독립적으로 제어된다. 사륜 역상 조향 모드에서는 애커만 기하학 모델에 따른 선회 중심이 항상 존재하므로, 제어부(20)는 지령 전륜각에 애커만 기하학 모델을 적용하여 제1 및 제2 목표각을 산출하고, 지령 전륜각에 동역상 비율을 적용하여 산출되는 바이시클 모델의 지령 후륜각에 애커만 기하학 모델을 적용하여 제3 및 제4 목표각을 산출할 수 있다. 도 58은 지령 전륜각이 45°인 경우로서 동역상 비율이 -0.8인 경우, 도 59는 지령 전륜각이 45°인 경우로서 동역상 비율이 -1인 경우 애커만 기하학 모델에 따른 선회 중심을 기반으로 제1 내지 제4 목표각이 소정 값으로 산출된 예시를 보이고 있다.
하기 표 1은 동역상 비율의 값과 조향 제어 모드에 따라 제1 내지 제4 목표각을 산출되는 방식을 나타낸다.
조향 제어 모드 동역상 비율(R) 목표각 산출 방식
전륜 조향 모드 0 제1 및 제2 목표각: 애커만 기하학 모델
제3 및 제4 목표각: 중립각
사륜 동상 조향 모드 0 < R < 1 제1 내지 제4 목표각: 애커만 기하학 모델
R = 1 제1 내지 제4 목표각: 지령 전륜각
사륜 역상 조향 모드 -1 ≤ R < 0 제1 내지 제4 목표각: 애커만 기하학 모델
한편, 전술한 것과 같이 동역상 비율은 운전자의 조작에 따라 변경 설정 가능하도록 구성될 수 있으며, 이에 따라 차량의 주행 과정에서 동역상 비율이 변경됨으로 인해 조향 제어 모드의 급격한 천이가 야기된 경우 차량 타이어의 슬립 내지 차량의 전복이 발생하는 등 차량의 주행 안정성이 저하되는 문제가 나타날 수 있다. 위와 같은 문제를 방지하기 위해, 본 실시예에서 제어부(20)는 동역상 비율의 변경에 의해 조향 제어 모드의 천이가 야기된 경우, 네 개의 차륜의 조향각의 변경 속도를 미리 설정된 제어 속도로 제어함으로써 미리 설정된 과도 시간동안 조향 제어 모드의 천이를 수행할 수 있다. 상기한 제어 속도는 조향 제어 모드의 급격한 천이가 야기되지 않고 차량의 주행 안정성이 확보되는 범위 내에서 충분히 낮은 값을 갖도록 설계자의 실험적 결과에 기초하여 제어부(20)에 미리 설정되어 있을 수 있으며, 상기한 과도 시간도 제어 속도에 대응되는 값으로 제어부(20)에 미리 설정되어 있을 수 있다. 구체적인 예시로서, 차량이 사륜 동상 조향 모드로 주행중인 상태에서 운전자가 동역상 비율을 -0.5로 변경하여 사륜 역상 조향 모드로의 천이가 야기된 경우, 제어부(20)는 현재 후륜의 조향각을 목표각(즉, 사륜 역상 조향 모드에서의 제3 및 제4 목표각)으로 변경하되, 차량의 주행 안정성이 확보될 수 있도록 상기한 제어 속도에 따라 후륜의 조향각을 제3 및 제4 목표각으로 천천히 변경할 수 있다.
도 60은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제1 적용에서의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 60을 참조하여 본 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 동작 방법을 설명하며, 전술한 내용과 중복되는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하고 그 시계열적인 구성을 중심으로 설명한다.
먼저, 지령 조향각 획득부(11)는 지령 조향각을 획득하고(S10a), 동역상 비율 획득부(12)는 차량에 대하여 정의되는 바이시클 모델의 전륜 및 후륜 간의 동역상 여부 및 조향각 비율을 나타내는 동역상 비율을 획득한다(S20a). 동역상 비율은 -1 내지 1의 값을 갖되, 동역상 비율의 부호는 바이시클 모델의 전륜 및 후륜 간의 동역상 여부를 나타내고 동역상 비율의 크기는 바이시클 모델의 전륜 및 후륜 간의 조향각 비율을 나타낸다.
이어서, 제어부(20)는 S10a 단계에서 획득된 지령 조향각으로부터 바이시클 모델의 지령 전륜각을 산출하고, 산출된 지령 전륜각과 S20a 단계에서 획득된 동역상 비율에 기초하여 바이시클 모델의 지령 후륜각을 산출한다(S30a). S30a 단계에서, 제어부(20)는 지령 조향각에 미리 설정된 조향 민감도값(Steering Sensitivity)을 곱하여 지령 전륜각을 산출한다.
이어서, 제어부(20)는 바이시클 모델을 사륜 차량 모델로 확장하여 차량의 좌측 전륜, 우측 전륜, 좌측 후륜, 우측 후륜 각각의 제1 내지 제4 목표각을 산출한다(S40a). S40a 단계에서의 제1 내지 제4 목표각의 산출 방식은 S20a 단계에서 획득된 동역상 비율의 값에 따라 차별적으로 결정되며, 구체적으로 동역상 비율의 값과 그에 따라 결정되는 조향 제어 모드별로 제1 내지 제4 목표각은 차별적인 방식으로 산출된다. 상기한 조향 제어 모드는 동역상 비율이 0인 경우에 해당하는 전륜 조향 모드, 동역상 비율이 0 초과 1 이하인 경우에 해당하는 사륜 동상 조향 모드, 및 동역상 비율이 -1 이상 0 미만인 경우에 해당하는 사륜 역상 조향 모드를 포함한다.
차량의 조향 제어 모드가 전륜 조향 모드인 경우, S40a 단계에서 제어부(20)는 지령 전륜각에 애커만 기하학 모델을 적용하여 제1 및 제2 목표각을 산출하고, 차량의 종방향을 지시하는 중립각으로 제3 및 제4 목표각을 산출한다.
차량의 조향 제어 모드가 동역상 비율이 0 초과 1 미만인 상태에서의 사륜 동상 조향 모드 또는 사륜 역상 조향 모드인 경우, S40a 단계에서 제어부(20)는 (ⅰ)지령 전륜각에 애커만 기하학 모델을 적용하여 제1 및 제2 목표각을 산출하고, (ⅱ)지령 전륜각에 동역상 비율을 적용하여 바이시클 모델의 지령 후륜각을 산출하고, 산출된 지령 후륜각에 애커만 기하학 모델을 적용하여 제3 및 제4 목표각을 산출한다.
차량의 조향 제어 모드가 동역상 비율이 1인 상태에서의 사륜 동상 조향 모드인 경우, S40a 단계에서 제어부(20)는 지령 전륜각으로 제1 내지 제4 목표각을 산출한다.
S40a 단계를 통해 제1 내지 제4 목표각이 산출되면, 제어부(20)는 제1 내지 제4 목표각을 이용하여 차량의 네 개의 차륜의 조향을 각각 독립적으로 제어한다(S50a). 만약 동역상 비율의 변경에 의해 조향 제어 모드의 천이가 야기된 경우, S50a 단계에서 제어부(20)는 네 개의 차륜의 조향각의 변경 속도를 미리 설정된 제어 속도로 제어함으로써 미리 설정된 과도 시간동안 상기 조향 제어 모드의 천이를 수행한다.
제1 적용에 따를 때, 기존의 전륜 조향 방식 또는 후륜 조향 방식(RWS) 대비 네 개의 차륜의 조향에 대한 독립적 제어를 적용하여 그 확장성 및 자유도 측면에서 이점이 있으며, 조향 제어 모드의 천이가 연속성을 갖도록 구현함으로써 차량의 주정차시뿐만 아니라 주행 상태에서도 안전하게 사륜 독립 제어가 수행될 수 있다.
2. 제2 적용: 개별 조향을 통한 제동 메커니즘
제2 적용에서, 제어부(20)는 제동 개시 조작 획득부(13)에 의해 제동 개시 조작이 획득된 경우 차량의 네 개의 차륜의 조향을 독립적으로 제어하여 차량의 제동을 수행할 수 있다.
사륜을 독립적으로 제어하는 구조의 경우, 설계 방식에 따라서는 각 코너 모듈의 제동 브레이크가 제거되고 인휠 모터를 통해 제동을 수행하는 방식이 적용될 수도 있으며, 이 경우 차량의 전원이 오프된 상태에서는 인휠 모터에 대한 제어가 불가능하여 제동 제어가 불가능하기 때문에 새로운 제동 로직이 요구된다. 본 실시예에서는 이러한 사륜 독립 구동 장치의 설계 확장성과 그에 따른 제동 로직의 필요성을 고려하여, 네 개의 차륜의 조향을 독립적으로 제어하여 각 차륜의 정렬 상태를 제어하는 방식으로 차량의 제동을 수행하는 방안을 제시하며, 이하에서 구체적으로 설명한다. 실시예의 이해를 돕기 위해, 경사로(S)상에서 주차 또는 정차된 상태를 유지하기 위한 제동 동작(즉, 파킹 브레이크)을 수행하는 예시로서 설명한다.
본 실시예에서 제어부(20)는 차량이 경사로(S)에 위치한 상태에서 제동 개시 조작 획득부(13)에 의해 제동 개시 조작이 획득된 경우, 경사로(S)의 경사 방향과 차량의 종방향 간의 각도(예각)(본 실시예에서 방향각으로 정의한다)에 따라 차량의 네 개의 차륜의 조향을 독립적으로 제어하여 차량의 제동을 수행할 수 있다. 도 61은 차량이 경사로(S)에 위치한 예시를 보이고 있으며, 도 62 내지 도 64는 도 61의 'A' 방향에서 차량 및 경사로(S)를 바라본 경우 차량의 자세를 보이고 있다(도 62: 방향각 0°, 도 63: 방향각 40°, 도 64: 방향각 80°).
이때, 제어부(20)는 차량의 네 개의 차륜 중 경사로(S)의 하단에 위치한 하단 차륜(DW) 및 경사로(S)의 상단에 위치한 상단 차륜(UW)에 대하여 각각 차별적인 규칙에 따라 각 차륜을 정렬시킬 수 있다. 도 62의 방향각 0°인 상태를 예시로서 설명하면, 경사로(S)의 경사 방향을 기준으로 경사로(S) 하단에 위치한 하단 차륜(DW)에는 상대적으로 큰 하중이 인가되고, 경사로(S) 상단에 위치한 상단 차륜(UW)에는 상대적으로 작은 하중이 인가된다. 따라서, 상대적으로 큰 하중이 인가되는 하단 차륜(DW)은 경사로(S)의 경사 방향으로의 차량의 이동을 제한하기 위한 방향으로 정렬되고, 상대적으로 작은 하중이 인가되는 상단 차륜(UW)은 경사 방향과 수직한 방향으로의 차량의 이동을 제한하기 위한 방향으로 정렬되도록 함이 경사로(S)에서 차량의 종방향 및 횡방향으로의 이동을 억제하고 주정차 상태를 유지하는데 효과적이다.
이에 따라, 하단 차륜(DW) 및 상단 차륜(UW)에 대한 각 조향 제어 규칙을 각각 제1 규칙 및 제2 규칙으로 표기할 때, 제1 규칙은 경사로(S)의 경사 방향으로의 차량의 이동을 제한하기 위한 규칙으로, 그리고 제2 규칙은 경사로(S)의 경사면 상에서 경사 방향과 수직인 방향으로의 차량의 이동을 제한하기 위한 규칙으로 제어부(20)에 미리 정의되어 있을 수 있다.
제1 규칙 및 제2 규칙에 따라 하단 차륜(DW) 및 상단 차륜(UW)을 각각 정렬시키는 과정에 대하여, 방향각이 0°인 경우의 예시를 보이고 있는 도 65를 참조하여 구체적으로 설명한다. 방향각이 0°인 경우, 하단 차륜(DW)은 네 개의 차륜 중 경사로(S)의 하단에 위치한 두 개의 차륜으로 정의되고, 상단 차륜(UW)은 경사로(S)의 상단에 위치한 나머지 두 개의 차륜으로 정의된다(하단 차륜(DW) 및 상단 차륜(UW)은 방향각에 따라 다르게 정의되며, 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다).
하단 차륜(DW) 및 상단 차륜(UW)을 정렬시키기 위한 기준으로서, 본 실시예에서는 차량의 무게 중심(GC)으로부터 경사 방향의 역방향으로 설정 거리만큼 이격된 지점으로 정의되는 기준점을 채용한다. 기준점을 중심으로 하고 차량의 무게 중심(GC)을 지나는 원을 Parking Circle로 정의할 때, 기준점은 CPC(Center of Parking Circle)로 명명될 수 있으며, 각 차륜은 이 기준점(CPC)을 기준으로 정렬되어 경사로(S)에 대하여 차량이 Stable한 상태로 수렴될 수 있다. 상기한 설정 거리는 N*WB로 표현될 수 있으며, 여기서 WB는 전륜축 및 후륜축 간의 거리이고 N은 차량의 경사도에 따라 설정되는 값에 해당한다(예를 들어, 제어부(20)는 경사도가 클수록 더 큰 값을 갖도록 N의 값을 설정할 수 있다. 도 65 내지 도 67에서 N = 1.5). 기준점(CPC)을 정의하는 알고리즘은 제어부(20)에 미리 설정되어 있을 수 있다.
상기와 같이 기준점(CPC)이 정의될 때, 제1 규칙은 기준점(CPC)과 하단 차륜(DW)의 중심점을 연결하는 직선, 및 하단 차륜(DW)의 장축이 수직이 되도록 하단 차륜(DW)을 정렬시키는 규칙으로 정의될 수 있고, 제2 규칙은 기준점(CPC)과 상단 차륜(UW)의 중심점을 연결하는 직선, 및 상단 차륜(UW)의 장축이 동일 선상에 있도록 상단 차륜(UW)을 정렬시키는 규칙으로 정의될 수 있다.
이에 따라, 도 65에 도시된 것과 같이, 제어부(20)는 제1 규칙을 통해 기준점(CPC)과 하단 차륜(DW)의 중심점을 연결하는 직선, 및 하단 차륜(DW)의 장축이 수직이 되도록 하단 차륜(DW)을 정렬시키고, 제2 규칙을 통해 기준점(CPC)과 상단 차륜(UW)의 중심점을 연결하는 직선, 및 상단 차륜(UW)의 장축이 동일 선상에 있도록 상단 차륜(UW)을 정렬시킬 수 있다.
위에서는 하단 차륜(DW)이 네 개의 차륜 중 경사로(S)의 하단에 위치한 두 개의 차륜에 해당하고 상단 차륜(UW)이 경사로(S)의 상단에 위치한 나머지 두 개의 차륜에 해당하는 경우로서 설명하였으며, 앞서 언급한 것과 같이 본 실시예에서 하단 차륜(DW) 및 상단 차륜(UW)은 방향각에 따라 다르게 정의될 수 있다. 이에 앞서 하기와 같이 제1 영역 내지 제3 영역을 정의한다.
- 제1 영역: 0°이상 제1 기준각 미만인 영역
- 제2 영역: 제1 기준각 이상 제2 기준각 미만인 영역
- 제3 영역: 제2 기준각 이상 90°이하인 영역
제1 기준각 및 제2 기준각은 차량의 사양 및 설계자의 실험적 결과에 기초하여 제어부(20)에 미리 설정되어 있을 수 있으며, 예를 들어 제1 기준각은 20°로, 제2 기준각은 70°로 설정되어 있을 수 있다.
이에 따라, 방향각이 제1 영역 또는 제3 영역에 존재하는 경우, 하단 차륜(DW)은 네 개의 차륜 중 경사로(S)의 하단에 위치한 두 개의 차륜으로 정의되고, 상단 차륜(UW)은 경사로(S)의 상단에 위치한 나머지 두 개의 차륜으로 정의될 수 있다. 또한, 방향각이 제2 영역에 존재하는 경우, 하단 차륜(DW)은 네 개의 차륜 중 경사로(S)의 하단에 위치한 세 개의 차륜으로 정의되고, 상단 차륜(UW)은 경사로(S)의 상단에 위치한 나머지 한 개의 차륜으로 정의될 수 있다. 방향각이 제1 영역에 존재하는 경우에 대해서는 도 65를 참조하여 전술하였으므로, 방향각이 제2 영역 및 제3 영역에 존재하는 경우에 대하여 설명한다.
도 63 및 도 66은 방향각이 40°로서 제2 영역에 존재하는 경우의 예시를 보이고 있다. 제어부(20)는 제1 규칙을 통해, 기준점(CPC)과 각 하단 차륜(DW)(즉, 세 개의 하단 차륜(DW))의 중심점을 연결하는 직선, 및 각 하단 차륜(DW)의 장축이 수직이 되도록 각 하단 차륜(DW)을 정렬시킬 수 있다. 또한, 제어부(20)는 제2 규칙을 통해, 기준점(CPC)과 상단 차륜(UW)(즉, 나머지 하나의 상단 차륜(UW))의 중심점을 연결하는 직선, 및 상단 차륜(UW)의 장축이 동일 선상에 있도록 상단 차륜(UW)을 정렬시킬 수 있다.
도 64 및 도 67은 방향각이 80°로서 제3 영역에 존재하는 경우의 예시를 보이고 있다. 제어부(20)는 제1 규칙을 통해, 기준점(CPC)과 각 하단 차륜(DW)(즉, 두 개의 하단 차륜(DW))의 중심점을 연결하는 직선, 및 각 하단 차륜(DW)의 장축이 수직이 되도록 각 하단 차륜(DW)을 정렬시킬 수 있다. 또한, 제어부(20)는 제2 규칙을 통해, 기준점(CPC)과 각 상단 차륜(UW)(즉, 나머지 두 개의 상단 차륜(UW))의 중심점을 연결하는 직선, 및 각 상단 차륜(UW)의 장축이 동일 선상에 있도록 각 상단 차륜(UW)을 정렬시킬 수 있다.
상기와 같은 각 차륜의 조향 제어 및 정렬을 통한 제동을 통해, 경사로(S)에서 차량의 종방향 및 횡방향으로의 이동을 억제하고 주정차 상태를 효과적으로 유지할 수 있다.
도 68은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제2 적용에서의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 68을 참조하여 본 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 동작 방법을 설명하며, 전술한 내용과 중복되는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하고 그 시계열적인 구성을 중심으로 설명한다.
먼저, 제어부(20)는 운전자에 의한 차량의 제동 개시 조작이 획득되었는지 여부를 제동 개시 조작 획득부(13)를 통해 판단한다(S10b).
이어서, 차량이 경사로(S)에 위치한 상태에서 제동 개시 조작이 획득된 경우, 제어부(20)는 경사로(S)의 경사 방향과 차량의 종방향 간의 각도로 정의되는 방향각에 따라 차량의 네 개의 차륜의 조향을 독립적으로 제어하여 차량의 제동을 수행한다(S20b).
S20b 단계에서, 제어부(20)는 차량의 네 개의 차륜 중 경사로(S)의 하단에 위치한 하단 차륜(DW) 및 경사로(S)의 상단에 위치한 상단 차륜(UW)에 대하여 각각 제1 규칙 및 제2 규칙에 따라 각 차륜을 정렬시킨다. 이때, 하단 차륜(DW) 및 상단 차륜(UW)은 방향각에 기초하여 정의될 수 있다. 구체적으로, 방향각이 제1 영역 또는 제3 영역에 존재하는 경우, 하단 차륜(DW)은 차량의 네 개의 차륜 중 경사로(S)의 하단에 위치한 두 개의 차륜으로 정의되고, 상단 차륜(UW)은 경사로(S)의 상단에 위치한 나머지 두 개의 차륜으로 정의될 수 있다. 또한, 방향각이 제2 영역에 존재하는 경우, 하단 차륜(DW)은 차량의 네 개의 차륜 중 경사로(S)의 하단에 위치한 세 개의 차륜으로 정의되고, 상단 차륜(UW)은 경사로(S)의 상단에 위치한 나머지 한 개의 차륜으로 정의될 수 있다.
전술한 제1 규칙은 경사 방향으로의 차량의 이동을 제한하기 위한 규칙으로, 그리고 제2 규칙은 경사로(S)의 경사면 상에서 경사 방향과 수직인 방향으로의 차량의 이동을 제한하기 위한 규칙으로 상기 제어부(20)에 미리 정의되어 있을 수 있다. 구체적으로, 차량의 무게 중심(GC)으로부터 경사 방향의 역방향으로 설정 거리만큼 이격된 지점이 기준점(CPC)으로 정의될 때, 제1 규칙은 기준점(CPC)과 하단 차륜(DW)의 중심점을 연결하는 직선, 및 하단 차륜(DW)의 장축이 수직이 되도록 하단 차륜(DW)을 정렬시키는 규칙으로 정의되고, 제2 규칙은 기준점(CPC)과 상단 차륜(UW)의 중심점을 연결하는 직선, 및 상단 차륜(UW)의 장축이 동일 선상에 있도록 상단 차륜(UW)을 정렬시키는 규칙으로 정의된다. 이에 따라, S20 단계에서 제어부(20)는 제1 규칙을 통해 기준점(CPC)과 하단 차륜(DW)의 중심점을 연결하는 직선, 및 하단 차륜(DW)의 장축이 수직이 되도록 하단 차륜(DW)을 정렬시키고, 제2 규칙을 통해 기준점(CPC)과 상단 차륜(UW)의 중심점을 연결하는 직선, 및 상단 차륜(UW)의 장축이 동일 선상에 있도록 상단 차륜(UW)을 정렬시킨다.
제2 적용에 따를 때, 네 개의 차륜의 조향을 독립적으로 제어하여 각 차륜의 정렬 상태를 제어하는 방식으로 차량의 제동을 수행함으로써, 차량의 전원의 온오프 상태와 무관하게 차량의 제동을 안전하게 수행할 수 있다.
3. 제3 적용: 직진 주행 성능 개선을 위한 자세 제어 메커니즘
기존의 내연기관 구조의 차량의 경우, 엔진 - 드라이브 샤프트 - 디퍼런셜 - 축샤프트를 통해 구동력이 전달되나, 본 실시예가 전제하는 사륜 독립 구동 방식의 경우, 각 차륜이 개별적이고 독립적으로 구동되어 축샤프트가 없기 때문에 각 차륜 간의 속도차가 발생할 수 있다. 이러한 각 차륜 간의 속도차는 차량의 직진 주행 시 차량의 스핀 내지 전복을 유발하는 위험 요소가 되기 때문에, 제3 적용에서는 차량의 기구적 측면 또는 추가 조향적 제어 측면이 아닌, 차륜의 구동 제어적 측면으로 접근하여 차량의 직진 주행 성능을 향상시키는 방안을 제시한다.
이를 위해, 제어부(20)는 휠속 획득부(14)에 의해 획득된 네 개의 휠속을 토대로 차량의 직진 주행 성능 저하를 야기하는 이상 차륜을 검출하고, 검출된 이상 차륜의 휠속에 기초하여 각 휠속 간 편차를 보상하기 위한 보상 파라미터를 산출하며, 산출된 보상 파라미터를 토대로 이상 차륜을 구동하기 위한 목표 구동 토크를 결정한 후, 결정된 목표 구동 토크를 통해 이상 차륜의 구동을 제어할 수 있다. 이하에서는 본 실시예의 구성을 제어부(20)의 동작별로 구체적으로 설명한다.
먼저, 이상 차륜을 검출하는 방식과 관련하여, 제어부(20)는 네 개의 휠속의 제1 평균값을 산출하고, 산출된 제1 평균값과 각 휠속 간의 오차가 미리 설정된 임계값 이상인지 여부를 판단하는 방식으로 이상 차륜을 검출할 수 있다. 차량의 좌측 전륜, 우측 전륜, 좌측 후륜, 우측 후륜의 휠속이 각각 Vfl, Vfr, Vrl, Vrr일 때, 제1 평균값 Vavg는 (Vfl+Vfr+Vrl+Vrr)/4로 표현될 수 있으며, 이상 차륜 검출 방식은 "Vavg - Vi ≥ 임계값, i=fl, fr, rl, rr"의 조건식으로 표현될 수 있다. 예를 들어, 위 조건식을 만족시키는 차륜이 좌측 전륜(fl)에 해당할 때, 이상 차륜은 좌측 전륜으로 특정될 수 있다. 만약, 위 조건식을 만족시키는 차륜이 복수 개일 때 이상 차륜은 복수의 차륜 중 더 낮은 휠속을 갖는 차륜으로 특정될 수 있다. 이에 따라, 이상 차륜은 차량의 직진 주행 시 타 차륜보다 일정치 이상으로 낮은 휠속을 가짐으로 인해 차량의 직진 주행 성능 저하를 야기시키는 차륜으로 특정된다. 한편, 상기한 조건식에서 임계값은 제1 평균값에 따라 다른 값으로 정의될 수 있으며, 예를 들어 제1 평균값이 큰 값을 가질수록 임계값이 더 큰 값을 갖도록 정의함으로써 고속 영역에서는 차량의 주행 안정성을 위해 이상 차륜이 보다 더 강화된 기준에 따라 결정되도록 할 수도 있다.
이상 차륜이 검출되면, 제어부(20)는 검출된 이상 차륜의 휠속에 기초하여 각 휠속 간 편차를 보상하기 위한 보상 파라미터를 산출할 수 있다. 각 휠 속 간 편차를 보상한다 함은 이상 차륜의 구동 토크를 증가 보상함으로써(즉, 이상 차륜의 휠속을 증가시킴으로써) 이상 차륜과 타 차륜 간의 휠속 간 편차를 감소시킴을 의미한다.
이때, 제어부(20)는 이상 차륜을 제외한 세 개의 차륜의 휠속의 제2 평균값을 산출하고, 산출된 제2 평균값과 이상 차륜의 휠속 간의 차이값과, 제2 평균값에 따른 가변 게인을 인자로 하여 보상 파라미터를 산출할 수 있다. 이상 차륜이 좌측 전륜으로 검출된 예시에서, 제2 평균값 Vtarget은 (Vfr+Vrl+Vrr)/3으로 표현될 수 있으며, 보상 파라미터는 α*Vtarget*(Vtarget-Vfl)로 표현될 수 있다. 보상 파라미터의 수식에서 두 번째 텀 Vtarget은 추종 대상이 되는 목표 휠속을, 세 번째 텀 Vtarget-Vfl은 이상 차륜의 휠속과 목표 휠속 간의 편차를 보상 파라미터 산출 과정에 고려하기 위한 텀으로서 기능한다. 첫 번째 텀 α는 가변 게인이며, 보상 파라미터의 크기 스케일링을 위한 스케일링 팩터로서 기능한다.
도 69에 도시된 것과 같이, 가변 게인은 상기한 제2 평균값(Vtarget)이 미리 정의된 중저속 영역(예: 미리 정의된 임계속도(Vth) 이하의 영역)에 위치하는 경우 제2 평균값이 증가할수록 감소되는 값으로 결정되고, 제2 평균값(Vtarget)이 미리 정의된 고속 영역(예: 미리 정의된 임계속도(Vth) 초과의 영역)에 위치하는 경우 미리 정의된 고정값으로 결정될 수 있다. 즉, 목표 휠속으로 기능하는 제2 평균값 Vtarget이 높은 값을 가질수록 이상 차륜의 구동 토크에 보상분으로서 기능하는 보상 파라미터를 더 낮은 값으로 산출함이 현재 차량의 구동 제어 상태에 급격한 변화를 야기하지 않고 차량의 주행 안정성을 확보하는데 적합하고, 만약 제2 평균값 Vtarget이 임계속도를 초과하는 경우에는 보상 파라미터를 하한값(즉, 상기의 고정값)으로 산출함이 차량의 주행 안정성을 유지하는데 적합하기 때문에, 제어부(20)는 도 69에 도시된 것과 같이 제2 평균값에 따라 차별적인 값을 갖도록 보상 파라미터를 산출할 수 있다.
보상 파라미터가 산출되면, 제어부(20)는 산출된 보상 파라미터를 토대로 이상 차륜을 구동하기 위한 목표 구동 토크를 결정할 수 있으며, 이 경우 제어부(20)는 이상 차륜의 구동을 위한 현재 구동 토크(즉, 기존의 구동 토크)에 보상 파라미터를 적용하여 목표 구동 토크를 결정할 수 있다(즉, 목표 구동 토크 = 현재 구동 토크 * 보상 파라미터). 이후, 제어부(20)는 상기와 같이 결정된 목표 구동 토크를 통해 이상 차륜의 구동을 제어할 수 있다. 이상 차륜을 구동하기 위한 구동 토크가 기존 대비 증가 보상됨으로써 차량의 직진 주행 성능이 개선될 수 있다.
한편, 제어부(20)는 목표 구동 토크를 통해 이상 차륜의 구동을 제어하는 상태에서, 네 개의 휠속의 제1 평균값을 재산출하고, 재산출된 제1 평균값과 이상 차륜의 휠속 간 오차가 임계값 이상인 경우 출력부(30)를 통해 알람을 출력할 수도 있다. 즉, 제어부(20)는 재산출된 제1 평균값과 이상 차륜의 휠속 간 오차가 임계값 미만인지 여부를 판단하는 방식으로 차량의 직진 주행 성능이 개선되었는지 여부를 판단할 수 있으며, 전술한 과정을 통해 목표 구동 토크를 산출하고 이상 차륜의 구동을 제어하였음에도 재산출된 제1 평균값과 이상 차륜의 휠속 간 오차가 임계값 이상인 것으로 판단된 경우에는 여전히 각 차륜의 휠속 간 편차가 일정치 이상이어서 차량의 스핀 내지 전복과 같은 위험 요소가 존재하는 상황이므로, 제어부(20)는 출력부(30)를 통해 알람을 출력하여 운전자가 해당 상황을 인지하도록 할 수 있다.
도 70은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제3 적용에서의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 70을 참조하여 본 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 동작 방법을 설명하며, 전술한 내용과 중복되는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하고 그 시계열적인 구성을 중심으로 설명한다.
먼저, 제어부(20)는 휠속 획득부(14)를 통해 차량의 네 개의 휠속을 획득한다(S10c).
이어서, 제어부(20)는 S10c 단계에서 획득된 네 개의 휠속을 토대로 차량의 직진 주행 성능 저하를 야기하는 이상 차륜을 검출한다(S20c). S20c 단계에서, 제어부(20)는 네 개의 휠속의 제1 평균값을 산출하고, 산출된 제1 평균값과 각 휠속 간의 오차가 미리 설정된 임계값 이상인지 여부를 판단하는 방식으로 이상 차륜을 검출한다.
이어서, 제어부(20)는 S20c 단계에서 검출된 이상 차륜의 휠속에 기초하여 각 휠속 간 편차를 보상하기 위한 보상 파라미터를 산출한다(S30c). S30c 단계에서, 제어부(20)는 이상 차륜을 제외한 세 개의 차륜의 휠속의 제2 평균값을 산출하고, 산출된 제2 평균값과 이상 차륜의 휠속 간의 차이값과, 제2 평균값에 따른 가변 게인, 그리고 제2 평균값을 인자로 하여 보상 파라미터를 산출한다. 가변 게인은, 제2 평균값이 미리 정의된 중저속 영역에 위치하는 경우 제2 평균값이 증가할수록 감소되는 값으로 결정되고, 제2 평균값이 미리 정의된 고속 영역에 위치하는 경우 미리 정의된 고정값으로 결정된다.
이어서, 제어부(20)는 S30c 단계에서 산출된 보상 파라미터를 토대로 이상 차륜을 구동하기 위한 목표 구동 토크를 결정하며(S40c), 구체적으로 이상 차륜의 구동을 위한 현재 구동 토크에 보상 파라미터를 적용하여 목표 구동 토크를 결정한다.
이어서, 제어부(20)는 S40c 단계에서 결정된 목표 구동 토크를 통해 이상 차륜의 구동을 제어하며(S50c), 이상 차륜 이외의 타 차륜은 기존의 구동 토크에 따라 제어된다.
이어서, 제어부(20)는 네 개의 휠속의 제1 평균값을 재산출하고, 재산출된 제1 평균값과 이상 차륜의 휠속 간 오차를 임계값과 비교한다(S60c). S60c 단계에서, 재산출된 제1 평균값과 이상 차륜의 휠속 간 오차가 임계값 이상인 것으로 판단된 경우, 제어부(20)는 출력부(30)를 통해 알람을 출력한다(S70c).
제3 적용에 따를 때, 차량의 추가적인 기구 내지 추가적인 조향 제어 없이 차륜에 대한 구동 토크 제어만을 통해 각 휠속 간 편차를 보상함으로써 차량의 직진 주행 성능을 향상시킬 수 있다.
4. 제4 적용: 슬립 해소를 위한 자세 제어 메커니즘
기존의 전륜 구동 차량의 경우, ABS(Anti-lock Brake System), ESP(Electronic Stability Program), ECS(Electronic Controlled Suspension)과 같은 전자 제어 시스템을 통해 차량의 자세 제어가 수행됨에 따라 차량의 배터리 소모가 증가되는 한계가 존재한다. 본 실시예의 경우 사륜 독립 구동 방식을 적용하여 각 차륜의 구동을 독립적으로 제어하기 때문에 종래의 차량의 자세 제어 시스템 대비 각 차륜의 구동 및 조향을 제어하는 방식으로 차량의 자세 제어가 가능하며, 이하에서는 각 차륜의 구동 및 조향을 제어하는 방식으로 차량의 자세 제어를 수행하는 구체적인 구성을 제어부(20)의 동작을 중심으로 설명한다.
제4 적용에서, 제어부(20)는 휠속 획득부(14)에 의해 획득된 각 차륜의 휠속을 토대로 미리 정의된 슬립 조건 충족 여부를 판단하고, 슬립 조건이 충족된 것으로 판단된 경우 각 차륜의 구동 토크를 제어하는 구동 토크 제어를 통해 차량의 자세 제어를 수행할 수 있다.
상기한 슬립 조건은 차륜에 슬립이 발생한 경우로서 차량의 주행 안정성을 위한 자세 제어의 필요 여부를 판단하기 위한 조건에 해당한다. 이 경우, 제어부(20)는 각 차륜의 휠속을 토대로 각 차륜의 슬립율을 산출하고(주지된 것과 같이 각 차륜의 슬립율은 '차속 및 각 휠속 간의 차이'와 '차속'의 비율로서 산출될 수 있다), 산출된 각 차륜의 슬립율 중 최대값을 갖는 최대 슬립율을 결정하며, 결정된 최대 슬립율이 미리 설정된 임계값 이상이면 슬립 조건이 충족된 것으로 판단할 수 있다.
슬립 조건이 충족된 것으로 판단된 경우, 제어부(20)는 전술한 구동 토크 제어를 통해 차량의 자세 제어를 수행할 수 있으며, 이 경우 제어부(20)는 각 차륜의 현재 구동 토크 대비 더 낮은 값을 갖는 목표 구동 토크를 통해 각 차륜의 구동을 제어할 수 있다(목표 구동 토크는 각 차륜의 구동을 위해 현재 인가되고 있는 각 차륜별 현재 구동 토크 중 최소값보다 더 낮은 값으로 결정될 수 있다). 즉, 제어부(20)는 현재 차륜의 슬립 상태를 해소하기 위해 차륜의 구동 토크를 감소시키는 제어를 수행하며, 각 차륜은 동일한 목표 구동 토크를 통해 그 구동이 제어될 수 있다. 이때, 최대 슬립율이 클수록 해당 슬립 상태를 해소하기 위해서는 차륜의 구동 토크를 더 낮은 값으로 감소시킬 필요가 있으므로, 목표 구동 토크는 최대 슬립율이 큰 값을 가질수록 더 작은 값을 갖도록 결정될 수 있으며, 예를 들어 목표 구동 토크 및 최대 슬립율은 음의 선형 관계를 갖도록 제어부(20)에 정의되어 있을 수 있다.
위의 구동 토크 제어를 수행한 후, 제어부(20)는 슬립 조건 충족 여부를 재판단하여 구동 토크 제어를 통해 슬립 상태가 해소되었는지 판단할 수 있다. 만약, 슬립 조건의 충족 상태가 유지되는 것으로 판단된 경우(즉, 슬립 상태가 해소되지 않은 경우), 제어부(20)는 각 차륜의 조향을 제어하는 조향 제어를 후속 수행하여 차량의 자세 제어를 수행할 수 있다.
조향 제어를 수행할 때, 제어부(20)는 최대 슬립율을 갖는 차륜의 횡방향 반대측 두 개의 차륜의 조향을 목표 조향각만큼 변위시키는 방식으로 조향 제어를 수행할 수 있다. 예를 들어, 최대 슬립율을 갖는 차륜이 우측 전륜에 해당하는 경우, 제어부(20)는 좌측 전륜 및 좌측 후륜의 조향을 목표 조향각만큼 변위시키는 방식으로 조향 제어를 수행할 수 있다. 위 예시에서, 좌측 전륜 및 좌측 후륜에 대한 조향 제어는 차량의 제동 효과를 유도하여 우측 전륜의 슬립 상태를 해소하기 위한 것이므로 그 조향 방향은 좌측 또는 우측 중 어느 하나가 될 수 있다. 이때, 최대 슬립율이 클수록 해당 슬립 상태를 해소하기 위해서는 횡방향 반대측 두 개의 차륜의 조향각을 더 크게 형성시킬 필요가 있으므로, 목표 조향각은 최대 슬립율이 큰 값을 가질수록 더 큰 값을 갖도록 결정될 수 있으며, 예를 들어 목표 조향각 및 최대 슬립율은 양의 선형 관계를 갖도록 제어부(20)에 정의되어 있을 수 있다. 횡방향 반대측 두 개의 차륜에 대한 급격한 조향 제어로 인해 차량의 거동이 불안정해지는 현상을 방지하기 위해, 횡방향 반대측 두 개의 차륜의 조향각이 목표 조향각에 도달하기까지의 제어 시간은 설계자의 실험적 결과에 기초하여 충분한 설정 시간으로 선택되어 제어부(20)에 설정되어 있을 수 있다.
도 71은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제4 적용에서의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 71을 참조하여 본 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 동작 방법을 설명하며, 전술한 내용과 중복되는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하고 그 시계열적인 구성을 중심으로 설명한다.
먼저, 제어부(20)는 휠속 획득부(14)를 통해 네 개의 차륜 각각의 휠속을 획득한다(S10d).
이어서, 제어부(20)는 S10d 단계에서 획득된 각 차륜의 휠속을 토대로 미리 정의된 슬립 조건 충족 여부를 판단한다(S20d). S20d 단계에서, 제어부(20)는 각 차륜의 휠속을 토대로 각 차륜의 슬립율을 산출하고, 산출된 각 차륜의 슬립율 중 최대값을 갖는 최대 슬립율을 결정하며, 결정된 최대 슬립율이 미리 설정된 임계값 이상이면 슬립 조건이 충족된 것으로 판단한다.
S20d 단계에서 슬립 조건이 충족된 것으로 판단된 경우, 제어부(20)는 각 차륜의 구동 토크를 제어하는 구동 토크 제어를 통해 차량의 자세 제어를 수행한다(S30d). S30d 단계에서, 제어부(20)는 각 차륜의 현재 구동 토크 대비 더 낮은 값을 갖는 목표 구동 토크를 통해 각 차륜의 구동을 제어하며, 이때 목표 구동 토크는 최대 슬립율이 큰 값을 가질수록 더 작은 값을 갖도록 결정될 수 있다.
S30d 단계 이후, 제어부(20)는 슬립 조건 충족 여부를 재판단한다(S40d).
S40d 단계에서 슬립 조건의 충족 상태가 유지되는 것으로 판단된 경우, 제어부(20)는 각 차륜의 조향을 제어하는 조향 제어를 통해 차량의 자세 제어를 수행한다(S50d). S50d 단계에서, 최대 슬립율을 갖는 차륜의 횡방향 반대측 두 개의 차륜의 조향을 목표 조향각만큼 변위시키며, 이때 목표 조향각은 최대 슬립율이 큰 값을 가질수록 더 큰 값을 갖도록 결정될 수 있다.
S40d 단계 및 S50d 단계는, S40d 단계에서 슬립 조건이 충족되지 않은 것으로 판단될 때까지(즉, 슬립 상태가 해소될 때까지), 미리 정의된 반복 회수 내에서 반복적으로 수행될 수 있다
제4 적용에 따를 때, 종래의 차량의 자세 제어 시스템에 대한 의존성을 제거하고 각 차륜의 구동 및 조향을 제어하는 방식만으로 차량의 자세 제어가 가능하며, 이에 따라 차량의 자세 제어를 위해 요구되는 배터리 소모량을 절감시켜 배터리 가용 용량을 향상시키는 효과가 도출될 수 있다.
5. 제5 적용: 목표 궤적 생성 및 추종 제어 메커니즘
사륜 독립 구동 방식의 경우 각 휠이 상호 기구적으로 연결되어 있지 않기 때문에 각 휠의 조향을 독립적으로 제어해야 하며, 특히 선회 주행 시 차량의 주행 안정성을 확보하기 위해서는 각 휠의 조향 제어에 대한 정량적인 제어 메커니즘이 마련되어야 한다. 이에 따라, 제5 적용에서는 사륜 독립 구동 방식이 적용된 차량이 소정의 곡률을 갖는 곡로를 선회 주행하는 경우(구체적으로는, 설정 속도 미만의 차속으로 저속 선회의 경우로서 각 차륜의 슬립이 발생하지 않는 경우) 각 차륜의 목표 조향각을 차별적으로 산출하여 네 개의 차륜의 조향을 각각 독립적으로 제어하는 방안을 제시한다.
제5 적용에서, 제어부(20)는 전술한 차량 정보 획득부(15)에 의해 획득된 주행 상태 정보 및 주행 환경 정보에 기초하여 차량의 이동 대상이 되는 목표 지점까지의 거리 정보를 산출하고, 목표 지점까지의 목표 궤적의 곡률로 정의되는 목표 곡률을 상기 산출된 거리 정보를 토대로 산출하며, 산출된 목표 곡률을 토대로 차량의 네 개의 차륜 각각의 목표 조향각을 산출한 후, 산출된 각각의 목표 조향각에 따라 네 개의 차륜의 조향을 각각 독립적으로 제어할 수 있다. 이하에서는 본 실시예의 구성을 제어부(20)의 동작별로 구체적으로 설명한다.
먼저, 목표 지점까지의 거리 정보를 산출하는 방식과 관련하여, 제어부(20)는 차량의 차속과, 주변 영상 정보로부터 산출되는 차로 중심(도 72의 ④)으로부터의 차량의 옵셋 거리 및 차로 중심을 기준으로 하는 차로의 곡률 반경을 이용하여(상기한 옵셋 거리 및 차로의 곡률 반경은 주변 영상 정보에 포함된 차선 및 차로에 대한 분석을 통해 산출될 수 있다) 목표 지점까지의 거리 정보를 산출할 수 있으며, 상기한 거리 정보는 차량의 현재 위치(도 72의 C)로부터 목표 지점(도 72의 A)까지의 직선 거리, 종방향 거리 및 횡방향 거리를 포함할 수 있다.
구체적으로, 제어부(20)는 미리 정의된 거리 산출 알고리즘에 차량의 차속을 적용하는 방식으로 상기한 목표 지점까지의 직선 거리를 산출할 수 있다. 여기서, 거리 산출 알고리즘은 차속이 클수록 더 큰 직선 거리가 산출되는 알고리즘으로 제어부(20)에 미리 정의되어 있을 수 있으며, 예를 들어 L = A*Vx + B의 1차식 형태로 정의되어 있을 수 있다(L은 직선 거리, Vx는 차속, A 및 B는 설계자의 실험적 결과에 기초하여 설계된 상수값).
목표 지점까지의 직선 거리가 산출되면, 제어부(20)는 상기한 옵셋 거리, 차량의 헤딩각, 차로의 곡률 반경 및 목표 지점까지의 직선 거리를 이용하여 목표 지점까지의 종방향 거리 및 횡방향 거리를 산출할 수 있다. 도 72를 참조하면 하기 수학식 1이 유도될 수 있다.
수학식 1을 x, y에 대하여 정리하면 하기 수학식 2와 같다.
수학식 1 및 2에서 L, x, y는 각각 목표 지점까지의 직선 거리, 종방향 거리 및 횡방향 거리이고, R은 차로의 곡률 반경이고, ρk는 차로의 곡률(1/R)이고, ε은 옵셋 거리이다.
상기와 같이 목표 지점까지의 거리 정보가 산출되면, 제어부(20)는 산출된 거리 정보를 토대로, 목표 지점까지의 목표 궤적의 곡률로 정의되는 목표 곡률을 산출할 수 있다. 본 실시에에서 목표 곡률은 차량의 중심을 기준으로 하는 목표 궤적(즉, 차량의 중심의 이동 목표 궤적, 도 72 및 도 73의 ①)의 곡률로 정의되는 중심 목표 곡률과, 차량의 좌륜을 기준으로 하는 목표 궤적(즉, 차량의 좌륜의 이동 목표 궤적, 도 73의 ②)의 곡률로 정의되는 좌륜 목표 곡률과, 차량의 우륜을 기준으로 하는 목표 궤적(즉, 차량의 우륜의 이동 목표 궤적, 도 73의 ③)의 곡률로 정의되는 우륜 목표 곡률로 구분될 수 있다. 제어부(20)는 중심 목표 곡률을 우선적으로 산출한 후, 차량의 윤거 정보를 이용하여 중심 목표 곡률을 좌륜 목표 곡률 및 우륜 목표 곡률로 확장할 수 있다.
도 7 및 도 73을 참조하면 중심 목표 곡률은 하기 수학식 3에 따라 산출될 수 있다.
수학식 3에서 Rc는 차량 중심의 이동 목표 궤적의 곡률 반경, φ는 차량의 헤딩각, α는 차량과 목표 지점과의 각도, L은 목표 지점까지의 직선 거리, ρc는 중심 목표 곡률(1/Rc)이다.
중심 목표 곡률이 산출되면, 제어부(20)는 차량의 윤거 정보를 이용하여 중심 목표 곡률로부터 좌륜 목표 곡률 및 우륜 목표 곡률을 산출할 수 있다. 차량이 좌측으로 선회 주행중인 예시를 보이는 도 73을 참조하면, 좌륜 목표 곡률 및 우륜 목표 곡률은 각각 하기 수학식 4 및 5에 따라 산출될 수 있다.
수학식 4에서 RL은 차량 좌륜의 이동 목표 궤적의 곡률 반경, RC는 차량 중심의 이동 목표 궤적의 곡률 반경, wL은 차량 윤거의 절반값(w/2, w는 윤거), ρL은 좌륜 목표 곡률이고, 수학식 5에서 RR은 차량 우륜의 이동 목표 궤적의 곡률 반경, RC는 차량 중심의 이동 목표 궤적의 곡률 반경, wR은 차량 윤거의 절반값(w/2, w는 윤거), ρR은 우륜 목표 곡률이다.
한편, 도 73과 수학식 4 및 5는 차량의 좌측 선회 주행을 예시하여 설명한 것이며, 차량의 우측 선회 주행의 경우에는 선회 내측 차륜 및 선회 외측 차륜이 반대가 되므로 좌측 목표 곡률 및 우측 목표 곡률은 하기 수학식 6에 따라 산출된다.
상기와 같이 좌측 목표 곡률 및 우측 목표 곡률이 산출되면, 제어부(20)는 산출된 각 목표 곡률을 토대로 차량의 네 개의 차륜 각각의 목표 조향각을 산출할 수 있다.
구체적으로, 앞서 산출된 좌측 목표 곡률 및 우측 목표 곡률을 토대로 좌륜 및 우륜의 목표 요레이트는 하기 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.
수학식 7에서 YRdes,L은 좌륜의 목표 요레이트, ρL은 좌륜 목표 곡률, YRdes,R은 우륜의 목표 요레이트, ρR은 우륜 목표 곡률, vx는 차속이다.
도 74는 2 자유도를 갖는 차량 동역학 모델의 예시를 보이고 있으며(편의상 도 74에는 전후 좌륜만을 도시하였다), 도 74의 차량 동역학 모델에 따르면 각 차륜의 슬립각은 하기 수학식 8에 따라 표현될 수 있다.
수학식 8에서 αfl, αfr, αrl, αrr은 각각 좌측 전륜의 슬립각, 우측 전륜의 슬립각, 좌측 후륜의 슬립각, 우측 후륜의 슬립각이고, βcg는 차량 중심의 슬립각이고, vx는 차속이고, lf는 차량의 전륜 축 및 중심(cg) 간의 거리이고, lr은 차량의 후륜 축 및 중심(cg) 간의 거리이고, YRdes,L 및 YRdes,R은 각각 좌륜 및 우륜의 목표 요레이트이고, δfl, δfr, δrl, δrr는 각각 산출 대상이 되는 좌측 전륜의 목표 조향각, 우측 전륜의 목표 조향각, 좌측 후륜의 목표 조향각, 우측 후륜의 목표 조향각이다.
앞서 언급한 것과 같이 본 실시예는 차량의 저속 선회의 경우로서 각 차륜의 슬립이 발생하지 않는 경우를 전제하므로, 수학식 8에서 αfl, αfr, αrl, αrr과 βcg는 0의 값으로 근사화될 수 있으며, 따라서 좌측 전륜의 목표 조향각, 우측 전륜의 목표 조향각, 좌측 후륜의 목표 조향각, 우측 후륜의 목표 조향각은 하기 수학식 9에 따라 산출될 수 있다.
위 경우는 전륜과 후륜의 역상 상태에서의 목표 조향각을 산출하는 과정으로서, 전륜과 후륜의 동상 상태에서의 목표 조향각은 다음의 과정을 통해 산출될 수 있다.
먼저, 동상 상태에서의 차량 동역학 모델은 하기 수학식 10에 따라 표현될 수 있다.
수학식 10에서 β 및 ψ는 각각 차량 중심의 슬립각 및 방향각이고, 행렬 파라미터를 정의하는 각 인자는 하기 표 2를 참조한다.
vx 차속(Vehicle Speed)
m 차량 질량(Vehicle Mass)
I 관성 요 모멘트(Yaw moment of Inertia)
lf 전륜 축과 무게 중심 간의 거리(Distance from front axle to C.G)
lr 후륜 축과 무게 중심 간의 거리(Distance from rear axle to C.G)
Cf 전방 코너링 계수(Front conering coefficient)
Cr 후방 코너링 계수(Rear conering coefficient)
차량의 슬립각이 0인 경우를 전제하므로, 수학식 10의 좌변과 β가 0이 되어 하기 수학식 11이 유도된다.
β= 0인 조건에서 δf 및 δr 간의 관계는 하기 수학식 12와 같이 도출된다.
좌측 전륜의 목표 조향각 및 우측 전륜의 목표 조향각은 앞서 설명한 수학식 9에 따라 산출되며, 좌측 후륜의 목표 조향각 및 우측 후륜의 목표 조향각은 수학식 12와의 관계에 따라 산출된다. 이에 따라, 동상 상태에서, 좌측 전륜의 목표 조향각, 우측 전륜의 목표 조향각, 좌측 후륜의 목표 조향각, 우측 후륜의 목표 조향각은 하기 수학식 13에 따라 산출될 수 있다.
결과적으로, 제어부(20)는 미리 정의된 차량 동역학 모델을 기반으로, 차량의 전륜 축 및 중심 간의 거리와 좌륜 목표 곡률을 이용하여 좌측 전륜의 목표 조향각을 산출하고, 차량의 전륜 축 및 중심 간의 거리와 우륜 목표 곡률을 이용하여 우측 전륜의 목표 조향각을 산출하며, 차량의 후륜 축 및 중심 간의 거리와 좌륜 목표 곡률을 이용하여 좌측 후륜의 목표 조향각을 산출하고, 차량의 후륜 축 및 중심 간의 거리와 우륜 목표 곡률을 이용하여 우측 후륜의 목표 조향각을 산출할 수 있다.
각 차륜의 목표 조향각이 산출되면, 제어부(20)는 산출된 각각의 목표 조향각에 따라 네 개의 차륜의 조향을 각각 독립적으로 제어할 수 있다. 이 경우, 도 75에 도시된 것과 같이 제어부(20)는 각각의 목표 조향각과 현재 차량의 조향각에 대한 피드포워드(FeedForward) 제어(Understeer Gradient) 및 피드백(FeedBack) 제어(PID 제어)를 통해 네 개의 차륜의 구동을 위한 구동 토크를 각각 산출하여 네 개의 차륜의 구동을 제어하는 방식으로 네 개의 차륜의 조향을 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
도 76은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 제5 적용에서의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 76을 참조하여 본 실시예에 따른 차량용 코너 모듈 장치의 동작 방법을 설명하며, 전술한 내용과 중복되는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하고 그 시계열적인 구성을 중심으로 설명한다.
먼저, 제어부(20)는 차량 정보 획득부(15)로부터 차량의 주행 상태 정보 및 주행 환경 정보를 획득한다(S10e). 주행 상태 정보는 차량의 차속 및 헤딩각을 포함할 수 있고, 주행 환경 정보는 차량의 주변 영상 정보(예: 전방 영상)를 포함할 수 있다
이어서, 제어부(20)는 차량의 주행 상태 정보 및 주행 환경 정보에 기초하여 차량의 이동 대상이 되는 목표 지점까지의 거리 정보를 산출한다(S20e). S20e 단계에서, 제어부(20)는 차량의 차속과, 주변 영상 정보로부터 산출되는 차로 중심으로부터의 차량의 옵셋 거리 및 차로 중심을 기준으로 하는 차로의 곡률 반경을 이용하여, 목표 지점까지의 거리 정보로서 차량으로부터 목표 지점까지의 직선 거리, 종방향 거리 및 횡방향 거리를 산출한다.
이어서, 제어부(20)는 목표 지점까지의 목표 궤적의 곡률로 정의되는 목표 곡률을 S20e 단계에서 산출된 거리 정보를 토대로 산출한다(S30e). 목표 곡률은 차량의 중심을 기준으로 하는 목표 궤적(즉, 차량의 중심의 이동 목표 궤적)의 곡률로 정의되는 중심 목표 곡률과, 차량의 좌륜을 기준으로 하는 목표 궤적(즉, 차량의 좌륜의 이동 목표 궤적)의 곡률로 정의되는 좌륜 목표 곡률과, 차량의 우륜을 기준으로 하는 목표 궤적(즉, 차량의 우륜의 이동 목표 궤적)의 곡률로 정의되는 우륜 목표 곡률로 구분될 수 있다. 이에 따라, S30e 단계에서 제어부(20)는 차량으로부터 목표 지점까지의 직선 거리, 종방향 거리, 횡방향 거리, 및 차량의 헤딩각을 이용하여 중심 목표 곡률을 산출한 후, 차량의 윤거 정보를 이용하여 중심 목표 곡률로부터 좌륜 목표 곡률 및 우륜 목표 곡률을 산출한다.
이어서, 제어부(20)는 S30e 단계에서 산출된 목표 곡률을 토대로 차량의 네 개의 차륜 각각의 목표 조향각을 산출한다(S40e). S40e 단계에서, 제어부(20)는 미리 정의된 차량 동역학 모델을 기반으로, 차량의 전륜 축 및 중심 간의 거리와 좌륜 목표 곡률을 이용하여 좌측 전륜의 목표 조향각을 산출하고, 차량의 전륜 축 및 중심 간의 거리와 우륜 목표 곡률을 이용하여 우측 전륜의 목표 조향각을 산출하며, 차량의 후륜 축 및 중심 간의 거리와 좌륜 목표 곡률을 이용하여 좌측 후륜의 목표 조향각을 산출하고, 차량의 후륜 축 및 중심 간의 거리와 우륜 목표 곡률을 이용하여 우측 후륜의 목표 조향각을 산출한다. 이 경우, 제어부(20)는 차량의 각 차륜의 슬립각이 0인 조건에서 네 개의 차륜 각각의 목표 조향각을 산출한다.
이어서, 제어부(20)는 S40e 단계에서 산출된 각각의 목표 조향각에 따라 네 개의 차륜의 조향을 각각 독립적으로 제어한다(S50e). S50e 단계에서, 제어부(20)는 각각의 목표 조향각과 현재 차량의 조향각에 대한 피드포워드 및 피드백 제어를 통해 네 개의 차륜의 구동을 위한 구동 토크를 각각 산출하여 네 개의 차륜의 구동을 제어하는 방식으로 네 개의 차륜의 조향을 각각 독립적으로 제어한다.
제5 적용에 따를 때, 사륜 독립 구동 방식이 적용된 차량의 선회 주행 시 각 차륜의 목표 조향각을 차별적으로 산출하여 네 개의 차륜의 조향을 각각 독립적으로 제어하는 정량적인 제어 메커니즘을 제시함으로써 차량의 선회 주행 성능 및 선회 주행 안정성이 개선될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "부"는 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. "부"는, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, "부"는 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)의 형태로 구현될 수 있다. 또한, 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 프로그래밍가능한 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 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
1 : 차량용 코너 모듈 장치 2 : 탑햇
3 : 도어부 3a : 제1도어
3b : 제2도어 100 : 프레임 모듈
200 : 코너 모듈 300 : 휠
400 : 배터리 500 : 인버터
1000 : 메인플랫폼 어셈블리
1100 : 메인플랫폼 1110 : 메인플레이트
1120 : 메인휠하우징 1130 : 메인체결부
1131 : 상부메인체결부 1132 : 하부메인체결부
1200A : 제1코너모듈플랫폼 1210A : 제1코너모듈플레이트
1220A : 제1코너모듈휠하우징 1221A : 제1마운팅플레이트
1230A : 제1코너모듈체결부 1231A : 제1코너모듈상부체결부
1232A : 제1코너모듈하부체결부 1240A : 제1코너모듈연장체결부
1241A : 제1코너모듈상부연장체결부 1242A : 제1코너모듈하부연장체결부
1200B : 제2코너모듈플랫폼 1210B : 제2코너모듈플레이트
1220B : 제2코너모듈휠하우징 1221B : 제2마운팅플레이트
1230B : 제2코너모듈체결부 1231B : 제2코너모듈상부체결부
1232B : 제2코너모듈하부체결부 1240B : 제2코너모듈연장체결부
1241B : 제2코너모듈상부연장체결부 1242B : 제2코너모듈하부연장체결부
1300 : 미들모듈플랫폼 1200C : 제3코너모듈플랫폼
2100 : 구동유닛 2110 : 인휠 모터
2120 : 너클 2130 : 구동모터
2140 : 전달샤프트모듈 2150 : 메인샤프트
2160 : 제1조인트유닛 2161 : 제1아우터멤버
2161a : 트랙 2162 : 제1이너멤버
2163 : 저널 2164 : 롤러
2165 : 니들베어링 2166 : 제1부트
2170 : 제2조인트유닛 2171 : 제2아우터멤버
2171a : 제1그루브 2172 : 제2이너멤버
2172a : 제2그루브 2173 : 케이지
2173a : 수용홀 2174 : 볼
2175 : 제2부트 2200 : 제동유닛
2210 : 브레이크 디스크 2220 : 브레이크 캘리퍼
2300 : 서스펜션유닛 2310 : 서스펜션암
2311 : 제1암 2312 : 제2암
2320 : 쇽업소버모듈 2321 : 실린더
2322 : 로드 2323 : 탄성체
2324 : 하부 시트 2325 : 상부 시트
2400 : 조향유닛 2410 : 조향본체
2411 : 제1조향본체 2412 : 제2조향본체
2412a : 회전바디 2413 : 베어링유닛
2413a : 제1베어링 2413b : 제1롤러
2413c : 제2베어링 2413d : 제2롤러
2420 : 조향구동유닛 2421 : 조향액추에이터
2422 : 동력전달모듈 2422a : 입력축
2422b : 출력축 2422c : 감속기
2422d : 서큘러 스플라인 2422e : 웨이브 제너레이터
2422f : 플렉스 스플라인 2430 : 조향각감지유닛
2431 : 조향각 센서 2431a : 센서링
2431b : 센서바디 2432: 플러그유닛
2432a : 플러그 2432b: 센서 코어
2433 : 센서하우징 2434 : 센서홀더
2500 : 서포트유닛 2510 : 서포트바디
2520 : 제1조인트 2530 : 제2조인트
3000 : 캠버조절유닛 3001 : 캠버제어유닛
3100 : 캠버구동모듈 3110 : 캠버모터
3120 : 모터홀더 3130 : 감속모듈
3131 : 제1감속기어 3132 : 제2감속기어
3200 : 링크모듈 3210 : 스레드로드
3211 : 스토퍼 3220 : 피봇브라켓
3221 : 피봇바디 3222 : 제1변환부
3222a : 제1변환부재 3222b : 제1변환지지부
3223 : 제2변환부 3223a : 제2변환부재
3223b : 제2변환지지부 3300 : 잠금모듈
3310 : 가이드부 3311 : 가이드레일
3320 : 잠금브라켓 3321 : 제1잠금브라켓
3322 : 제2잠금브라켓 3330 : 제1잠금부재
3340 : 제2잠금부재 3350 : 잠금구동모듈
10 : 획득 모듈 11 : 지령 조향각 획득부
12 : 동역상 비율 획득부 13 : 제동 개시 조작 획득부
14 : 휠속 획득부 15 : 차량 정보 획득부
20 : 제어부 30 : 출력부

Claims (17)

  1. 차량의 휠에 구동력을 제공하는 구동유닛;
    상기 휠의 회전에 간섭되며 제동력을 발생시키는 제동유닛;
    상기 구동유닛에 연결되고, 노면으로부터 상기 휠로 전달되는 충격을 흡수하는 서스펜션유닛; 및
    상기 서스펜션유닛에 연결되고, 상기 휠의 조향각을 조절하는 조향유닛;을 포함하고,
    상기 조향유닛은,
    프레임모듈에 고정되는 제1조향본체;
    상기 제1조향본체에 상기 조향축을 축으로 회전 가능하게 지지되고, 상기 서스펜션유닛과 연결되는 제2조향본체; 및
    상기 제1조향본체에 설치되어 상기 제2조향본체를 상기 제1조향본체에 대해 상대 회전시키는 조향구동유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조향구동유닛은,
    상기 제1조향본체에 결합되고, 전원을 인가받아 회전력을 발생시키는 조향액추에이터; 및
    상기 조향액추에이터로부터 발생되는 회전력에 연동되어 상기 제2조향본체를 회전시키는 동력전달모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 동력전달모듈은,
    상기 조향액추에이터에 연결되어 회전되는 입력축;
    상기 제2조향본체에 연결되고, 상기 입력축과 마주보게 배치되는 출력축; 및
    상기 입력축과 상기 출력축 사이에 구비되고, 상기 입력축의 회전력을 상기 출력축으로 전달하는 감속기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 입력축과 상기 출력축은 상기 조향축과 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 조향축은 상기 휠에 대해 상기 차량의 폭 방향 내측으로 소정 각도 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 입력축과 상기 출력축은 동일 직선상에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 감속기는 변형 파동 기어(strain wave gear)인 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 감속기는,
    상기 제1조향본체에 고정되는 서큘러 스플라인;
    상기 입력축과 연결되어 회전되는 웨이브 제너레이터; 및
    상기 출력축과 연결되고, 상기 서큘러 스플라인과 맞물리며, 상기 웨이브 제너레이터의 회전에 연동되어 회전되는 플렉스 스플라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 출력축은 상기 입력축의 하측에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 플렉스 스플라인은 일측이 개구된 컵 형상을 갖고, 개구된 측이 상방을 향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
  11. 제 3항에 있어서,
    상기 제1조향본체에 대한 상기 제2조향본체의 상대 회전 각도를 감지하는 조향각감지유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 조향각감지유닛은,
    서로 상대 회전 가능하게 연결되는 센서링 및 센서바디를 구비하는 조향각 센서;
    상기 센서링과 결합되고, 상기 제1조향본체에 고정되는 플러그유닛; 및
    상기 센서바디와 결합되고, 상기 제2조향본체에 고정되는 센서하우징;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 플러그유닛은,
    상기 제1조향본체의 하단부 내주면에 결합되는 플러그; 및
    상기 플러그와 상기 센서링 사이에 배치되고, 양측이 각각 상기 플러그와 상기 센서링에 결합되는 센서 코어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 센서 코어는,
    상기 플러그와 상기 센서링의 내부에 삽입되는 코어바디;
    상기 코어바디로부터 연장되고, 상기 센서링에 형성된 제1조립홈과 체결되는 제1체결부; 및
    상기 코어바디로부터 연장되고, 상기 플러그에 형성된 제2조립홀과 체결되는 제2체결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 제1조향본체와 상기 제2조향본체 사이에 구비되고, 상기 제1조향본체에 대해 상기 제2조향본체를 회전 가능하게 지지하는 베어링유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 베어링유닛은,
    중심축을 축으로 회전되는 제1롤러를 구비하는 하나 이상의 제1베어링; 및
    상기 제1조향본체의 길이 방향을 따라 상기 제1베어링과 이격되게 배치되고, 중심축을 축으로 회전되는 제2롤러를 구비하는 하나 이상의 제2베어링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 제1롤러의 중심축과 상기 제2롤러의 중심축은 서로 교차되게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 코너 모듈 장치.
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