KR20240001528A - 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치에 관한 것으로, 차량 선회시 발생하는 원심력에 의한 질량체(30)의 관성과 MR유체(70)의 점도 변화를 이용해서 차량의 광학모듈(20)을 회전시킬 수 있으며, 광학모듈(20)의 회전을 위한 모터 사용을 없앨 수 있게 됨에 따라 내구성 향상과 작동소음을 개선할 수 있도록 된 것이다.

Description

차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치{DYNAMIC BENDING LIGHT APPARATUS FOR VEHICLE}
본 발명은 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 선회시 관성과 유체를 이용해서 차량의 광학모듈을 회전시킬 수 있는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치에 관한 기술이다.
일반적으로 AFLS(Adaptive Front Lighting System)의 헤드램프는 레벨링(Leveling), 스위블링(Swiveling) 및 쉴드(shield) 형상을 제어하여 전방 빔 패턴(Beam Pattern)을 변화시키는 기능을 기본적으로 가지고 있다.
AFLS는 차량 정보(차량의 속도, 조향각, 차량의 기울기 등)를 이용하여 원하는 빛의 조사 거리, 조사 방향, 빔 패턴을 형성함으로써 시가지, 고속도로, 커브길 등의 다양한 형태의 환경에 대해 운전자에게 최적의 주행 환경을 만들어 주게 된다.
최근에는 네비게이션과 연동하여 작동하는 AFLS, 즉 AILS(Active Intelligent Lighting System)가 개발되고 있다.
AILS는 네비게이션 신호 및 차량정보를 이용하여 곡선로 및 교차로 진출입시 예측제어 연산을 통해 야간주행에 적합한 빔 패턴을 제공하는 시스템으로서 운전자에게는 전방 시인성을 향상하고, 대항 차량 운전자 및 보행자에게는 눈부심을 최소화하게 된다.
AILS의 기본적인 동작은 AFLS의 기본 기능인 레벨링(Leveling), 스위블링(Swiveling) 및 쉴드(shield) 형상을 제어하여 빔 패턴(Beam Pattern)을 변화시키는 기능을 포함한다.
즉, AFLS 기능이 순수하게 차량의 정보를 이용한다면, AILS는 네비게이션 신호를 이용하여 현재 차량의 위치와 차량의 진행 방향을 예측하여 예측 제어하는 것이 특징이다.
AILS 및 AFLS의 여러 기능 중 다이나믹 벤딩 라이트(DBL, Dynamic Bending Light) 기능은 곡선로 주행 시 차량의 주행 방향(회전 방향)에 따라 헤드램프를 스위블링하여 주행 방향의 전방에 빛을 조사함으로써 전방 시계를 확보해주는 기능이다.
종래의 DBL 장치는 모터를 이용해서 광학모듈을 회전시키는 방식으로, 모터의 고장이 빈번히 발생하고, 수명이 짧으며, 모터가 고장나면 램프 구조상 램프어셈블리를 전체적으로 교환해주어야 했기에 비용이 과다하게 소요되는 단점이 있다.
또한, 모터를 사용하는 DBL 장치는 모터의 작동소음으로 인해 품질문제가 발생하는 단점도 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
대한민국공개특허공보 10-2015-0017212호
본 발명은, 차량 선회시 질량체의 관성과 MR유체를 이용해서 차량의 광학모듈을 회전시키는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치로서, 광학모듈의 회전을 위한 모터 사용을 없앨 수 있게 됨에 따라 내구성 향상과 수리비용의 절감 및 작동소음을 개선할 수 있고, 디자인 자유도를 높일 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치는, 하우징; 상기 하우징내에 설치되면서 차량의 광학모듈과 연결되고, 차량 선회시의 원심력에 의해 무게중심이 이동함에 따라 광학모듈을 회전시키는 질량체; 상기 하우징을 감싸고, 전원부와 연결되며, 제어부의 제어로 전류가 인가될 때에 자기장을 형성하는 와이어링; 및 상기 하우징내에 충진되고, 와이어링으로 전류 인가시 고형화되어서 질량체의 움직임을 제어하는 MR유체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 질량체의 좌우와 하우징을 연결하도록 설치되고, 차량 선회시의 원심력에 의해 질량체가 이동할 때에 압축 및 인장되며, 차량 선회 후 탄성력으로 질량체를 원위치로 복귀시키는 제1리턴스프링 및 제2리턴스프링;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징은 기밀이 유지되게 밀폐되어서 하우징내에 충진된 MR유체는 외부로의 누유가 방지되는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징의 외부에 광학모듈이 이격되고; 상기 하우징을 관통한 연결로드를 매개로 질량체와 광학모듈이 서로 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 하우징에는 기밀유지를 위한 그로멧이 결합되고; 상기 연결로드는 그로멧을 관통해서 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 연결로드는 지지로드와 연결되고; 상기 지지로드는 베어링을 매개로 지지부와 연결되며; 상기 지지부는 차체에 고정된 것을 특징으로 한다.
상기 베어링은 질량체가 질량체의 중심을 가로방향과 세로방향으로 연장한 X축선 및 Z축선을 기준으로만 회전하도록 질량체의 움직임을 구속시켜 주는 것을 특징으로 한다.
상기 질량체는 방열 성능 향상 및 높은 밀도에 의한 부피 축소에 기여할 수 있도록 구리재질로 형성되면서 외형이 구 형상 또는 다각형 형상 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 질량체는 부력 증대를 위해 내부가 비어있는 중공으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 와이어링은 하우징의 좌우 길이방향 중간지점에서 하우징의 좌측 둘레와 우측 둘레를 각각 감싸는 제1와이어링 및 제2와이어링으로 분리되고; 상기 제1와이어링과 제2와이어링은 제어부에 의해 각각 전류가 인가되는 것을 특징으로 한다.
차량이 직진 중일 때 질량체는 하우징의 중간지점에 위치하고, 제어부의 제어에 의해 제1와이어링과 제2와이어링에는 최대 전류가 인가되고, 질량체를 기준으로 좌우에 위치한 MR유체는 점도가 높아져서 고형화되는 것을 특징으로 한다.
차량이 선회 중일 때 질량체는 원심력이 작용하는 방향으로 이동하고, 제1와이어링과 제2와이어링 중에서 질량체가 이동한 방향의 와이어링은 제어부의 제어에 의해 전류가 인가되지 않고, 전류가 인가되지 않은 와이어링쪽의 MR유체는 점도가 낮게 유지되고, 질량체가 이동한 반대 방향의 와이어링은 제어부의 제어에 의해 전류가 인가되고, 전류가 인가된 와이어링쪽의 MR유체는 점도가 높아져서 고형화되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 차량의 스티어링센서 및 요레이트센서로부터 신호를 전달받아서 제1와이어링 및 제2와이어링으로 각각 전류 인가를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부로 스티어링센서 및 요레이트센서로부터 신호 값이 전달되지 않으면 제어부는 차량이 선회 주행이 아닌 상태 판단해서 제1와이어링 및 제2와이어링으로 최대 전류가 인가되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부로 스티어링센서 및 요레이트센서로부터 신호 값이 전달되면 제어부는 차량이 선회 주행 중인 상태로 판단해서 제1와이어링 또는 제2와이어링 중 어느 하나로 전류가 인가되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부로 스티어링센서의 신호 값이 전달되지 않는 상태에서 요레이트센서의 신호 값이 전달되지 않거나 또는 요레이트센서의 신호 값이 1초(s)당 급격하게 변화하는 값이 전달되면 제어부는 차량이 전복된 상태 또는 사고 후 회전하는 상태 중 어느 하나의 상태로 판단해서 제1와이어링과 제2와이어링으로 각각 최대의 전류가 인가되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1리턴스프링과 제2리턴스프링은 스프링력이 동일해서 차량 선회 후 질량체를 하우징의 중간위치로 복귀시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치는, 차량 선회시 발생하는 원심력에 의한 질량체의 관성과 MR유체의 점도 변화를 이용해서 차량의 광학모듈을 회전시키는 구성으로, 광학모듈의 회전을 위한 모터 사용을 없앨 수 있게 됨에 따라 내구성 향상과 수리비용의 절감 및 작동소음을 개선할 수 있고, 디자인 자유도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 다이나믹 벤딩 라이트 장치는, 자율주행 차량 카메라 인식의 핵심이 되는 시야 확보를 용이하게 함으로써 돌발 상황 대처에 유리한 효과가 있다.
도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치의 사시도,
도 3은 도 1의 측면도,
도 4는 도 1을 우측에서 바라본 도면,
도 5는 본 발명에 따른 질량체의 단면도,
도 6은 본 발명의 그로멧을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 MR유체의 작동제어 구성을 설명하기 위한 개략적인 블록도,
도 8은 본 발명에 따라 좌우 경사가 없는 수평 도로를 차량이 선회 주행하는 상황의 도면,
도 9는 도 8 차량의 DBL 장치 및 광학모듈을 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명에 따라 좌우 경사가 있는 도로를 차량이 선회 주행하는 상황의 도면,
도 11은 도 10 차량의 DBL 장치 및 광학모듈을 설명하기 위한 도면,
도 12 내지 도 13는 본 발명에 따라 사고 발생시 차량의 DBL 장치 및 광학모듈을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit), 하이브리드 제어기(HCU: Hybrid Control Unit) 등의 명칭에 포함된 유닛(Unit) 또는 제어 유닛(Control Unit)은 차량 특정 기능을 제어하는 제어 장치(Controller)의 명명에 널리 사용되는 용어일 뿐, 보편적 기능 유닛(Generic function unit)을 의미하는 것은 아니다.
제어기(Controller)는 담당하는 기능의 제어를 위해 다른 제어기나 센서와 통신하는 통신 장치, 운영체제나 로직 명령어와 입출력 정보 등을 저장하는 메모리 및 담당 기능 제어에 필요한 판단, 연산, 결정 등을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치에 대해 살펴보기로 한다.
본 발명에 따른 차량의 다이나믹 벤딩 라이트(DBL) 장치는 도 1 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 하우징(10); 상기 하우징(10)내에 설치되면서 차량의 광학모듈(20)과 연결되고, 차량 선회시의 원심력에 의해 무게중심이 이동함에 따라 광학모듈을 회전시키는 질량체(30); 상기 하우징(10)을 감싸고, 전원부(40)와 연결되며, 제어부(50)의 제어로 전류가 인가될 때에 자기장을 형성하는 와이어링(60); 및 상기 하우징(10)내에 충진되고, 와이어링(60)으로 전류 인가시 고형화되어서 질량체(30)의 움직임을 제어하는 MR유체(70);를 포함한다.
하우징(10)은 좌우로 연장된 직육면체 형상이고, 내부공간은 외부와의 연결이 차단되도록 기밀이 유지된 구조이며, 이로 인해 하우징(10)내에 충진된 MR유체(70)는 외부로의 누유가 방지되는 구조가 된다.
광학모듈(20)은 차량의 헤드램프에 해당하는 구성으로 차량 전방으로 빛을 조사하여 운전자의 시계를 확보해주는 역할을 한다.
광학모듈(20)은 빛을 생성하는 광원(LED 다이오드, 할로겐 등), 리플렉터(reflector), 렌즈, 히트싱크(heat sink) 등을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 DBL 장치는 질량체(30)의 좌우와 하우징(10)을 연결하도록 설치되고, 차량 선회시의 원심력에 의해 질량체(30)가 이동할 때에 압축 및 인장되며, 차량 선회 후 탄성력으로 질량체(30)를 원위치로 복귀시키는 제1리턴스프링(81) 및 제2리턴스프링(82);을 더 포함한다.
제1리턴스프링(81)은 질량체(30)의 중심부 좌측과 하우징(10)의 내부 좌측면을 연결하는 코일스프링이고, 제2리턴스프링(82)은 질량체(30)의 중심부 우측과 하우징(10)의 내부 우측면을 연결하는 코일스프링이 된다.
질량체(30)는 차량 선회시 발생하는 원심력에 의한 관성에 의해 하우징(10)의 일측(좌측 또는 우측)으로 이동하게 되고, 이때 제1리턴스프링(81)과 제2리턴스프링(82) 중에서 질량체(30)가 이동하는 방향에 위치한 스프링은 압축되고, 반대쪽의 스프링은 인장된다.
차량의 선회가 종료되어 직진 주행을 할 때에는 원심력이 없어지게 되고, 이때에는 압축된 스프링의 복원력에 의해 하우징(10)의 일측으로 이동하였던 질량체(30)는 다시 하우징(30)의 중간위치인 초기위치로 이동하여 복귀하게 된다.
이를 위해 제1리턴스프링(81)과 제2리턴스프링(82)은 스프링력이 동일하여 차량 선회 후 질량체(30)를 하우징(10)의 중간위치로 복귀시키는 역할을 한다.
질량체(30)는 방열 성능 향상 및 높은 밀도에 의한 부피 축소(무게 감소)에 기여할 수 있도록 구리재질로 형성되는 것이 바람직하며, 외형은 구 형상 또는 다각형 형상 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
또한, 질량체(30)는 부력 증대를 위해 내부가 비어있는 중공(31)으로 형성된 것이 바람직하다.
질량체(30)의 부력 증대는 도 10 내지 도 11과 같이 좌우 경사가 있는 도로를 차량이 선회 주행할 때에 원심력에 의한 관성으로 하우징(10)의 일측으로 이동하였던 질량체(30)가 선회 종료 후 제1리턴스프링(81) 또는 제2리턴스프링(82)의 복원력으로 하우징(10)의 중간위치로 복귀할 때에 질량체(30)의 복귀를 도와주는 역할을 한다.
광학모듈(20)은 하우징(10)의 외부에서 이격되게 위치하고, 연결로드(91)는 하우징(10)을 관통하며, 연결로드(91)의 일단(전방단)은 광학모듈(20)과 연결되고, 연결로드(91)의 타단(전방단)은 하우징(10)내에 위치한 질량체(30)와 연결된다.
즉, 하우징(10)의 전방에 광학모듈(20)이 이격되고 위치하고, 광학모듈(20)과 하우징(10)내에 위치한 질량체(30)는 하우징(10)을 관통하는 연결로드(91)를 매개로 연결된 구조가 된다.
하우징(10)에서 연결로드(91)가 관통하는 구멍을 통해 MR유체(70)가 누유되는 것을 방지하기 위해 그로멧(92)이 결합된다.
그로멧(92)은 고무재질의 실링부재로서, 하우징(10)의 구멍에 그로멧(92)이 끼워져서 결합되고, 연결로드(91)가 그로멧(92)을 관통하는 구조가 된다.
그로멧(92)에 의한 실링구조로 하우징(10)의 외부로 MR유체(70)의 누유가 방지된다.
또한, 그로멧(92)의 고무 탄성력은 차량 선회시 질량체(30)가 하우징(10)의일측으로 이동할 때에 연결로드(91)의 회전을 허용하게 되고, 차량의 선회 종료 후 질량체(30)가 제1리턴스프링(81) 또는 제2리턴스프링(82)의 탄성력으로 하우징(10)의 중간위치로 복귀할 때에는 회전하였던 연결로드(91)가 초기위치로 복귀되도록 도와주는 역할을 한다.
수평방향의 연결로드(91)는 수직방향의 지지로드(93)의 상단과 연결되고, 지지로드(93)의 하단은 베어링(94)을 매개로 지지부(95)와 연결되며, 지지부(95)는 차체에 고정되게 설치된다.
지지부(95)는 플레이트 또는 브라켓으로 차체에서 헤드램프가 장착되는 부위에 고정되게 설치되며, 경우에 따라 지지부(95) 자체가 차체가 될 수도 있다.
베어링(94)은 질량체(30)가 질량체(30)의 중심을 가로방향과 세로방향으로 연장한 X축선 및 Z축선을 기준으로만 회전하도록 질량체(30)의 움직임을 구속시켜 주는 역할을 하며, 이를 위해 볼베어링으로 구성될 수 있다.
MR유체(70)가 채워진 하우징(10)의 둘레를 감싸고 제어부(50)에 의해 전류인가가 제어되는 와이어링(60)은 제1와이어링(61) 및 제2와이어링(62)으로 분리된다.
제1와이어링(61)은 하우징(10)의 좌우 길이방향 중간지점에서 하우징(10)의 좌측 둘레를 감싸도록 설치되고, 제2와이어링(62)은 하우징(10)의 좌우 길이방향 중간지점에서 하우징(10)의 우측 둘레를 감싸도록 설치된다.
또한, 제1와이어링(61)과 제2와이어링(62)은 제어부(50)에 의해 각각 전류가 인가되도록 제어된다.
MR유체(70)는 자기 유변 유체(Magneto-Rheological fluid)의 약어이며, 제어부(50)의 제어에 의해 와이어링(60)으로 전류가 인가되어 자기장이 형성되면, 유체상태에서 점도가 증가하여 고형화(고체화)가 되며, MR유체(70)의 고형화를 통해 질량체(30)의 움직임을 잡아주게 되어 질량체(30)의 오버슛을 조절할 수 있게 된다.
제어부(50)는 차량의 스티어링센서(96) 및 요레이트센서(97)로부터 신호를 전달받아서 제1와이어링(61) 및 제2와이어링(62)으로 각각 전류 인가를 제어하게 된다.
도 8은 좌우 경사가 없는 수평 도로를 차량이 선회 주행하는 상황으로, 차량 V1은 선회 전 위치, 차량 V2는 선회 중 위치, 차량 V3은 선회 후 위치이다.
도 9는 도 8 차량의 DBL 장치 및 광학모듈(20)을 도시한 상황으로, (A)는 차량 V1 상태일 때, (B)는 차량 V2 상태일 때, (C)는 차량 V3 상태일 때이다.
도 8의 차량 V1과 V3은 차량 선회 전 및 후의 상황으로, 이때 차량은 직진 주행을 하고, 제어부(50)로 스티어링센서(96) 및 요레이트센서(97)의 신호 값이 전달되지 않게 되며, 이로 인해 제어부(50)는 차량이 선회 주행이 아닌 상태 판단해서 제1와이어링(61) 및 제2와이어링(62)으로 최대 전류가 인가되도록 제어하게 된다.
차량이 직진 중일 때 제1리턴스프링(81)과 제2리턴스프링(82)의 힘의 평형에 의해 질량체(30)는 하우징(10)의 중간지점에 위치하게 되고, 이때 제어부(50)의 제어에 의해 제1와이어링(61)과 제2와이어링(62)에는 최대 전류가 인가되며, 이로 인해 질량체(30)를 기준으로 좌우에 위치한 MR유체(70)는 점도가 높아져서 고형화되고, 광학모듈(20)의 광원에서 발생된 빛은 차량 전방으로 조사되어 운전자의 전방 시계를 확보해주게 된다.
도 8의 차량 V2는 차량이 우선회 중인 상황으로, 이때에는 제어부(50)로 스티어링센서(96) 및 요레이트센서(97)로부터 신호 값이 전달되며, 이로 인해 제어부(50)는 차량이 선회 주행 중인 상태로 판단해서 제1와이어링(61) 또는 제2와이어링(62) 중 어느 하나로 전류가 인가되도록 제어하게 된다.
차량이 선회 중일 때 질량체(30)는 원심력이 작용하는 방향으로 이동하고, 제1와이어링(61)과 제2와이어링(62) 중에서 질량체(30)가 이동한 방향의 와이어링은 제어부(50)의 제어에 의해 전류가 인가되지 않고, 전류가 인가되지 않은 와이어링쪽의 MR유체(70)는 점도가 낮게 유지되고, 질량체(30)가 이동한 반대 방향의 와이어링은 제어부(50)의 제어에 의해 전류가 인가되고, 전류가 인가된 와이어링쪽의 MR유체(70)는 점도가 높아져서 고형화된다.
즉, 차량 V2는 차량이 우선회 중인 상태로, 질량체(30)는 원심력에 의한 관성으로 하우징(10)의 좌측으로 이동하고, 이때 제1리턴스프링(81)은 압축되고 제2리턴스프링(82)은 인장된다.
질량체(30)가 이동한 좌측 방향의 제1와이어링(81)은 제어부(50)의 제어에 의해 전류가 인가되지 않고, 전류가 인가되지 않은 제1와이어링(61)쪽의 MR유체(70)는 점도가 낮게 유지되며, 질량체(30)가 이동한 반대 방향의 제2와이어링(62)은 제어부(50)의 제어에 의해 전류가 인가되고, 전류가 인가된 제2와이어링(62)쪽의 MR유체(70)는 점도가 높아져서 고형화되며, MR유체(70)의 고형화로 질량체(30)의 움직임을 잡아주게 되어 질량체(30)의 오버슛을 조절할 수 있게 된다.
필요에 따라 질량체(30)가 이동한 좌측 방향의 제1와이어링(81)에도 제어부(50)의 제어에 의해 전류가 인가될 수 있고, 이때 제1와이어링(81)으로 인가되는 전류는 제2와이어링(62)으로 인가되는 전류보다 낮은 값이 되고, 이로 인해 제1와이어링(61)쪽의 MR유체(70)는 제2와이어링(62)쪽의 MR유체(70)보다 점도가 낮게 유지되며, 제1와이어링(81)으로 인가되는 전류를 원하는 값으로 조절하여 제1와이어링(61)쪽의 MR유체(70)의 점도를 원하는 점도로 변경할 수 있다.
질량체(30)가 하우징(10)의 좌측으로 이동한 후 위치가 고정됨에 따라 질량체(30)와 연결로드(91)를 매개로 연결된 광학모듈(20)은 우측으로 회전된 상태를 유지하게 되고, 이때 광학모듈(20)의 광원에서 발생된 빛은 차량 선회 방향의 전방으로 조사되어 운전자의 전방 시계를 확보해주게 된다.
차량이 선회 주행을 종료하여 V3 위치에 위치하면 제1와이어링(61) 및 제2와이어링(62)으로 전류가 인가되지 않음에 따라 하우징(10)내의 모든 MR유체(70)는 점도가 낮게 유지되고, 제1리턴스프링(81)과 제2리턴스프링(82)의 힘의 평형에 의해 질량체(30)는 하우징(10)의 중간지점에 위치하게 되며, 이때 광학모듈(20)의 광원에서 발생된 빛은 차량 전방으로 조사되어 운전자의 전방 시계를 확보해주게 된다.
차량이 선회 주행 종료 후 다시 직진 주행을 하면, 제1와이어링(61)과 제2와이어링(62)에는 다시 최대 전류가 인가되어 질량체(30)를 기준으로 좌우에 위치한 MR유체(70)는 점도가 높아져서 고형화되고, 광학모듈(20)의 광원에서 발생된 빛은 차량 전방으로 조사되어 운전자의 전방 시계를 확보해주게 된다.
차량이 좌선회 중일 때 질량체(30) 및 광학모듈(20)의 작동은 우선회 중인 상태의 반대로 동작하며, 동작의 과정은 동일하기에 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 10은 좌우 경사가 있는 도로를 차량이 선회 주행하는 상황으로, 차량 V11는 선회 전 위치, 차량 V12는 선회 중 위치, 차량 V13은 선회 후 위치이다.
도 11은 도 10 차량의 DBL 장치 및 광학모듈(20)을 도시한 상황으로, (D)는 차량 V11 상태일 때, (E)는 차량 V12 상태일 때, (F)는 차량 V13 상태일 때이다.
도 10의 차량 V11과 V13은 차량 선회 전 및 후의 상황으로, 이때 차량은 직진 주행을 하고, 제어부(50)로 스티어링센서(96) 및 요레이트센서(97)의 신호 값이 전달되지 않게 되며, 이로 인해 제어부(50)는 차량이 선회 주행이 아닌 상태 판단해서 제1와이어링(61) 및 제2와이어링(62)으로 최대 전류가 인가되도록 제어하게 된다.
차량이 경사 도로를 직진 중일 때 제1리턴스프링(81)과 제2리턴스프링(82)의 힘의 평형에 의해 질량체(30)는 하우징(10)의 중간지점에 위치하게 되고, 이때 제어부(50)의 제어에 의해 제1와이어링(61)과 제2와이어링(62)에는 최대 전류가 인가되며, 이로 인해 질량체(30)를 기준으로 좌우에 위치한 MR유체(70)는 점도가 높아져서 고형화되고, 광학모듈(20)의 광원에서 발생된 빛은 차량 전방으로 조사되어 운전자의 전방 시계를 확보해주게 된다.
도 10의 차량 V12는 차량이 경사 도로를 우선회 중인 상황으로, 이때에는 제어부(50)로 스티어링센서(96) 및 요레이트센서(97)로부터 신호 값이 전달되며, 이로 인해 제어부(50)는 차량이 선회 주행 중인 상태로 판단해서 제1와이어링(61) 또는 제2와이어링(62) 중 어느 하나로 전류가 인가되도록 제어하게 된다.
차량이 경사 도로를 선회 중일 때 질량체(30)는 원심력이 작용하는 방향으로 이동하고, 제1와이어링(61)과 제2와이어링(62) 중에서 질량체(30)가 이동한 방향의 와이어링은 제어부(50)의 제어에 의해 전류가 인가되지 않고, 전류가 인가되지 않은 와이어링쪽의 MR유체(70)는 점도가 낮게 유지되고, 질량체(30)가 이동한 반대 방향의 와이어링은 제어부(50)의 제어에 의해 전류가 인가되고, 전류가 인가된 와이어링쪽의 MR유체(70)는 점도가 높아져서 고형화된다.
즉, 차량 V12는 차량이 경사 도로를 우선회 중인 상태로, 질량체(30)는 원심력에 의한 관성으로 하우징(10)의 좌측으로 이동하고, 이때 제1리턴스프링(81)은 압축되고 제2리턴스프링(82)은 인장된다.
질량체(30)가 이동한 좌측 방향의 제1와이어링(81)은 제어부(50)의 제어에 의해 전류가 인가되지 않고, 전류가 인가되지 않은 제1와이어링(61)쪽의 MR유체(70)는 점도가 낮게 유지되며, 질량체(30)가 이동한 반대 방향의 제2와이어링(62)은 제어부(50)의 제어에 의해 전류가 인가되고, 전류가 인가된 제2와이어링(62)쪽의 MR유체(70)는 점도가 높아져서 고형화되며, MR유체(70)의 고형화로 질량체(30)의 움직임을 잡아주게 되어 질량체(30)의 오버슛을 조절할 수 있게 된다.
필요에 따라 질량체(30)가 이동한 좌측 방향의 제1와이어링(81)에도 제어부(50)의 제어에 의해 전류가 인가될 수 있고, 이때 제1와이어링(81)으로 인가되는 전류는 제2와이어링(62)으로 인가되는 전류보다 낮은 값이 되고, 이로 인해 제1와이어링(61)쪽의 MR유체(70)는 제2와이어링(62)쪽의 MR유체(70)보다 점도가 낮게 유지되며, 제1와이어링(81)으로 인가되는 전류를 원하는 값으로 조절하여 제1와이어링(61)쪽의 MR유체(70)의 점도를 원하는 점도로 변경할 수 있다.
질량체(30)가 하우징(10)의 좌측으로 이동한 후 위치가 고정됨에 따라 질량체(30)와 연결로드(91)를 매개로 연결된 광학모듈(20)은 우측으로 회전된 상태를 유지하게 되고, 이때 광학모듈(20)의 광원에서 발생된 빛은 차량 선회 방향의 전방으로 조사되어 운전자의 전방 시계를 확보해주게 된다.
차량이 경사 도로의 선회 주행을 종료하여 V13 위치에 위치하면 제1와이어링(61) 및 제2와이어링(62)으로 전류가 인가되지 않음에 따라 하우징(10)내의 모든 MR유체(70)는 점도가 낮게 유지되고, 제1리턴스프링(81)과 제2리턴스프링(82)의 힘의 평형에 의해 질량체(30)는 하우징(10)의 중간지점에 위치하게 되며, 이때 광학모듈(20)의 광원에서 발생된 빛은 차량 전방으로 조사되어 운전자의 전방 시계를 확보해주게 된다.
차량이 선회 주행 종료 후 다시 직진 주행을 하면, 제1와이어링(61)과 제2와이어링(62)에는 다시 최대 전류가 인가되어 질량체(30)를 기준으로 좌우에 위치한 MR유체(70)는 점도가 높아져서 고형화되고, 광학모듈(20)의 광원에서 발생된 빛은 차량 전방으로 조사되어 운전자의 전방 시계를 확보해주게 된다.
차량이 경사 도로를 선회 주행할 때에는 MR유체(70)에 담겨진 질량체(30)의 움직임에 대해 부력을 고려하게 된다.
도 11에서 화살표 A1은 리턴스프링 복원력이고, 화살표 A2는 질량체의 자중cosθ이고, 화살표 A3은 질량체 자중이고, 화살표 A4 횡Gcosθ이고, 화살표 A5는 질량체의 부력cosθ이다.
질량체(30)에 작용하는 힘이 리턴스프링(81,82)의 복원력과 회전 관성에 의한 횡G만 작용하게 만들기 위하여 질량체(30)의 자중(화살표 A2)과 부력(화살표 A5)을 동일하게 적용시킨다.
mg=ρVg
m은 질량체(30)의 자중, g는 중력가속도, ρ는 MR유체(70)의 밀도, V는 질량체(30)의 속도이다.
회전 관성이 광학모듈(20)이 아닌 질량체(30)에서 작용하게 만들기 위하여 질량체(30)의 자중(m)은 광학모듈(20) 자중의 N배수로 설정한다.
질량체(30)의 자중(m)과 MR유체(70)의 밀도(ρ)를 활용해서 질량체(30)의 부피를 구하고, 질량체(30)의 부피를 활용해서 질량체(30)의 크기를 결정한다.
질량체(30)의 크기를 결정하여 질량체(30)의 질량체(30)의 자중(화살표 A2)과 부력(화살표 A5)을 동일하게 적용시킨다.
질량체(30)의 자중cosθ와 부력cosθ가 평형을 이루게 하여 차량 선회 주행시 횡Gcosθ만으로 질량체(30)가 움직이게 되고, 횡Gcosθ에서 θ가 커질수록 MR유체(70)의 점성을 줄여서 질량체(30)의 이동 및 광학모듈(20)의 회전력을 결정하게 된다.
도 12는 사고가 발생한 차량으로, (A)는 전복된 상태이고, (B)는 사고 후 회전 중인 상태이며, 도 13은 도 12 차량의 DBL 장치 및 광학모듈(20)을 도시한 상황이다.
주행 중인 차량이 전복되거나 또는 사고 후 회전하게 되면, 제어부(50)로 스티어링센서(96)의 신호 값이 전달되지 않고, 요레이트센서(97)의 신호 값은 전달되지 않거나 또는 신호 값이 1초(s)당 급격하게 변화하는 값이 전달되며, 이때에 제어부(50)는 차량이 전복된 상태 또는 사고 후 회전하는 상태 중 어느 하나의 상태로 판단하게 되고, 제어부(50)는 제1와이어링(61)과 제2와이어링(62)으로 각각 최대의 전류가 인가되도록 제어하게 된다.
제1와이어링(61)과 제2와이어링(62)으로 각각 최대의 전류가 인가되면, 하우징(10)내의 모든 MR유체(70)는 점도가 증가해서 고형화되며, 이로 인해 하우징(10)내의 질량체(30)의 위치가 고정됨에 따라 광학모듈(20)의 광원에서 발생된 빛은 차량 전방으로 조사되어 운전자의 전방 시계를 확보해주게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 다이나믹 벤딩 라이트 장치는, 차량 선회시 발생하는 원심력에 의한 질량체(30)의 관성과 MR유체(70)의 점도 변화를 이용해서 차량의 광학모듈(20)을 회전시키는 구성으로, 광학모듈(20)의 회전을 위한 모터 사용을 없앨 수 있게 됨에 따라 내구성 향상과 수리비용의 절감 및 작동소음을 개선할 수 있고, 디자인 자유도를 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 다이나믹 벤딩 라이트 장치는, 자율주행 차량 카메라 인식의 핵심이 되는 시야 확보를 용이하게 함으로써 돌발 상황 대처에 유리한 장점이 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 - 하우징 20 - 광학모듈
30 - 질량체 31 - 중공
40 - 전원부 50 - 제어부
60 - 와이어링 70 - MR유체
81 - 제1리턴스프링 82 - 제2리턴스프링
91 - 연결로드 92 - 그로멧
93 - 지지로드 94 - 베어링
95 - 지지부 96 - 스티어링센서
97 - 요레이트센서

Claims (17)

  1. 하우징;
    상기 하우징내에 설치되면서 차량의 광학모듈과 연결되고, 차량 선회시의 원심력에 의해 무게중심이 이동함에 따라 광학모듈을 회전시키는 질량체;
    상기 하우징을 감싸고, 전원부와 연결되며, 제어부의 제어로 전류가 인가될 때에 자기장을 형성하는 와이어링; 및
    상기 하우징내에 충진되고, 와이어링으로 전류 인가시 고형화되어서 질량체의 움직임을 제어하는 MR유체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 질량체의 좌우와 하우징을 연결하도록 설치되고, 차량 선회시의 원심력에 의해 질량체가 이동할 때에 압축 및 인장되며, 차량 선회 후 탄성력으로 질량체를 원위치로 복귀시키는 제1리턴스프링 및 제2리턴스프링;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은 기밀이 유지되게 밀폐되어서 하우징내에 충진된 MR유체는 외부로의 누유가 방지되는 것을 특징으로 하는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징의 외부에 광학모듈이 이격되고;
    상기 하우징을 관통한 연결로드를 매개로 질량체와 광학모듈이 서로 연결된 것을 특징으로 하는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 하우징에는 기밀유지를 위한 그로멧이 결합되고;
    상기 연결로드는 그로멧을 관통해서 설치되는 것을 특징으로 하는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 연결로드는 지지로드와 연결되고;
    상기 지지로드는 베어링을 매개로 지지부와 연결되며;
    상기 지지부는 차체에 고정된 것을 특징으로 하는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 베어링은 질량체가 질량체의 중심을 가로방향과 세로방향으로 연장한 X축선 및 Z축선을 기준으로만 회전하도록 질량체의 움직임을 구속시켜 주는 것을 특징으로 하는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 질량체는 방열 성능 향상 및 높은 밀도에 의한 부피 축소에 기여할 수 있도록 구리재질로 형성되면서 외형이 구 형상 또는 다각형 형상 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 질량체는 부력 증대를 위해 내부가 비어있는 중공으로 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 와이어링은 하우징의 좌우 길이방향 중간지점에서 하우징의 좌측 둘레와 우측 둘레를 각각 감싸는 제1와이어링 및 제2와이어링으로 분리되고;
    상기 제1와이어링과 제2와이어링은 제어부에 의해 각각 전류가 인가되는 것을 특징으로 하는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    차량이 직진 중일 때 질량체는 하우징의 중간지점에 위치하고, 제어부의 제어에 의해 제1와이어링과 제2와이어링에는 최대 전류가 인가되고, 질량체를 기준으로 좌우에 위치한 MR유체는 점도가 높아져서 고형화되는 것을 특징으로 하는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    차량이 선회 중일 때 질량체는 원심력이 작용하는 방향으로 이동하고, 제1와이어링과 제2와이어링 중에서 질량체가 이동한 방향의 와이어링은 제어부의 제어에 의해 전류가 인가되지 않고, 전류가 인가되지 않은 와이어링쪽의 MR유체는 점도가 낮게 유지되고, 질량체가 이동한 반대 방향의 와이어링은 제어부의 제어에 의해 전류가 인가되고, 전류가 인가된 와이어링쪽의 MR유체는 점도가 높아져서 고형화되는 것을 특징으로 하는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 제어부는 차량의 스티어링센서 및 요레이트센서로부터 신호를 전달받아서 제1와이어링 및 제2와이어링으로 각각 전류 인가를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어부로 스티어링센서 및 요레이트센서로부터 신호 값이 전달되지 않으면 제어부는 차량이 선회 주행이 아닌 상태 판단해서 제1와이어링 및 제2와이어링으로 최대 전류가 인가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어부로 스티어링센서 및 요레이트센서로부터 신호 값이 전달되면 제어부는 차량이 선회 주행 중인 상태로 판단해서 제1와이어링 또는 제2와이어링 중 어느 하나로 전류가 인가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어부로 스티어링센서의 신호 값이 전달되지 않는 상태에서 요레이트센서의 신호 값이 전달되지 않거나 또는 요레이트센서의 신호 값이 1초(s)당 급격하게 변화하는 값이 전달되면 제어부는 차량이 전복된 상태 또는 사고 후 회전하는 상태 중 어느 하나의 상태로 판단해서 제1와이어링과 제2와이어링으로 각각 최대의 전류가 인가되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치.
  17. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1리턴스프링과 제2리턴스프링은 스프링력이 동일해서 차량 선회 후 질량체를 하우징의 중간위치로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 차량의 다이나믹 벤딩 라이트 장치.
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