WO2021145697A1 - 스티어 바이 와이어식 조향장치 - Google Patents

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Definitions

  • the present embodiments relate to a steer-by-wire steering system, and more specifically, a steer-by-wire steering system in which the maximum rotation angle of a steering wheel can be easily changed, noise performance is improved, the driver's steering feeling is increased, and the durability of parts is improved. It relates to a wire-type steering system.
  • Steer-by-wire steering system is a kind of electric steering system, and refers to a device that uses electric power to steer a vehicle without mechanical connection such as a steering column or universal joint between the steering wheel and the front wheel steering system.
  • a device for limiting rotation of the steering wheel so that the steering wheel is no longer rotated when the steering wheel is rotated to a predetermined rotation angle is required.
  • the maximum rotation angle of the steering wheel is limited by using a nut coupled to the steering shaft with a screw and sliding in the axial direction when the steering shaft rotates and a stopper provided on both sides of the nut. It is difficult to change the rotation angle, and as the durability progresses, the contact surface of the nut and the stopper may be deformed or the stopper coupling portion may be damaged. There was a problem that the steering feel was lowered.
  • the present embodiments have been devised in the background described above, and relate to a steer-by-wire steering system in which the maximum rotation angle of the steering wheel can be easily changed, noise performance is improved, the driver's steering feeling is increased, and the durability of parts is improved will be.
  • a steering shaft including a wing portion protruding in a radial direction from an outer circumferential surface, a housing space accommodating the wing portion is formed and coupled to the steering shaft, and the housing space is provided with a rheological fluid, the viscosity of the rheological fluid
  • the steer-by-wire steering device comprising an electronic control device that limits the rotation of the steering shaft by solidifying the rheological fluid when the steering angle of the steering shaft reaches the first rotation angle by controlling the steer-by-wire steering device.
  • the maximum rotation angle of the steering wheel may be easily changed, noise performance may be improved, the driver's steering feeling may be increased, and durability of parts may be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a steer-by-wire steering apparatus according to the present embodiments.
  • FIG. 2 is a view showing the operating state of the rheological fluid.
  • 3 to 6 are graphs showing a control method of the steer-by-wire steering system according to the present embodiments.
  • FIG. 7 to 8 are flowcharts illustrating a control method according to a driving mode of the steer-by-wire steering system according to the present embodiments.
  • temporal precedence relationship such as "after”, “after”, “after”, “before”, etc.
  • a flow precedence relationship when a flow precedence relationship is described, it may include a case where it is not continuous unless “immediately” or "directly” is used.
  • the numerical value or the corresponding information may be based on various factors (eg, process factors, internal or external shock, It may be interpreted as including an error range that may be caused by noise, etc.).
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a steer-by-wire steering system according to the present embodiments
  • FIG. 2 is a view showing an operating state of a rheological fluid
  • FIGS. 3 to 6 are control of a steer-by-wire steering system according to the present embodiments 7 to 8 are flowcharts showing a control method according to a driving mode of the steer-by-wire steering system according to the present embodiments.
  • the steering shaft 102 including the wing part 110 protruding in the radial direction from the outer circumferential surface and the accommodation space 121 for accommodating the wing part 110 are formed on the steering shaft 102 .
  • the rheological fluid is coupled to the receiving space 121 and the rheological fluid 130 is provided in the housing 120 and the viscosity of the rheological fluid 130 is controlled, and when the steering angle of the steering shaft 102 reaches the first rotation angle, the rheological fluid
  • the steer-by-wire steering device 100 may be provided, characterized in that it includes an electronic control device 160 that solidifies 130 to limit rotation of the steering shaft 102 .
  • the wing part 110 radially protrudes from the outer circumferential surface of the steering shaft 102 so that both circumferential side surfaces are wide.
  • the figure shows an embodiment in which the wing part 110 is formed in a substantially rectangular shape and provided on both sides in the vertical direction, it may be formed in a different shape or provided in a larger number, and is resisted by the rheological fluid 130 during rotation. Any shape in which this can occur is sufficient.
  • the housing 120 has an accommodating space 121 provided with the rheological fluid 130 , the wing part 110 is accommodated in the accommodating space 121 , and the housing 120 is coupled to the steering shaft 102 .
  • a bearing for supporting the rotation of the steering shaft 102 may be provided at the coupling portion between the housing 120 and the steering shaft 102 , and also for preventing the outflow of the rheological fluid 130 .
  • a seal may be installed.
  • the electronic control device 160 solidifies the rheological fluid 130 to limit the rotation of the steering shaft 102 and the driver no longer rotates the steering wheel 101 . can make it impossible
  • the wing part 110 is rotated in the accommodation space 121.
  • the electronic control device ( 160) solidifies the rheological fluid 130 of the accommodation space 121 to limit the rotation of the wing unit 110 and the steering shaft 102, and the driver cannot rotate the steering wheel 101.
  • the rheological fluid 130 may be an Electro-Rheology Fluid or a Magneto-Rheology Fluid.
  • the electro-rheological fluid is a material that increases in viscosity and solidifies when an electric field is applied, and the magnetorheological fluid is a magnetic field. When this is applied, the viscosity increases and the material solidifies.
  • particles are free to move in a state where no electric field or magnetic field is applied, indicating the properties of a liquid, and when an electric field or magnetic field is applied, the particles are aligned and the viscosity increases. , when the strength of the applied electric or magnetic field increases, even the properties of the solid can be expressed.
  • the rheological fluid 130 is an electric rheological fluid
  • the housing 120 is connected to the electronic control device 160 to apply an electric field to the electric rheological fluid.
  • the electric field applying unit 140 includes, for example, conductors facing each other with an electric rheological fluid therebetween, and as the electronic control device 160 generates a voltage difference in both conductors, the electric field applying unit 140 generates electricity. An electric field can be applied to the rheological fluid.
  • the rheological fluid 130 may be a magnetorheological fluid
  • the housing 120 may include a magnetic field applying unit 150 connected to the electronic control device 160 to apply a magnetic field to the magnetorheological fluid.
  • the magnetic field applying unit 150 includes, for example, a coil surrounding the magnetorheological fluid, and as the electronic control device 160 applies a current to the coil, the magnetic field applying unit 150 applies a magnetic field to the magnetorheological fluid. can do.
  • the electronic control device 160 increases the viscosity of the rheological fluid 130 to a critical viscosity value to solidify it, thereby limiting the driver's manipulation of the steering wheel 101.
  • the rheological fluid 130 is solidified, the operation of the steering wheel 101 is limited, and the first rotation angle is arbitrarily set. Accordingly, the maximum rotation angle of the steering wheel can be easily changed.
  • the maximum rotation angle of the steering wheel is limited by using a nut sliding in the axial direction by rotation of the steering shaft and stoppers provided on both sides of the nut.
  • each part had to be manufactured in different dimensions or the stoppers had to be assembled differently, and there was also a problem in that it was difficult to change the maximum steering angle after assembly.
  • the maximum steering angle can be easily set differently just by changing the first rotation angle, different maximum steering angles can be set for each vehicle type with the same part, and the maximum steering angle can be changed even after assembly.
  • the first rotation angle may be set differently according to the driver's preference, or may be changed in real time according to weather or road surface conditions.
  • the rheological fluid 130 is solidified at the first rotation angle to limit the steering angle, a collision does not occur, and accordingly, noise performance is improved, so that the driver's steering feeling is increased and durability is improved.
  • the electronic controller 160 may set the viscosity of the rheological fluid 130 as a base viscosity value.
  • the base viscosity value has a value smaller than the critical viscosity value, and the electronic control device 160 applies an electric or magnetic field of low intensity to the rheological fluid 130 to set the viscosity of the rheological fluid 130 as the base viscosity value.
  • the electronic control device 160 applies an electric or magnetic field of low intensity to the rheological fluid 130 to set the viscosity of the rheological fluid 130 as the base viscosity value.
  • a reaction force motor is connected to the steering shaft to generate a reaction force torque to increase the driver's steering feeling, and the rheological fluid 130 in a state where the steering angle is smaller than the first rotation angle
  • the electronic control device 160 applies a predetermined current to the electric field applying unit 140 or the magnetic field applying unit 150 to rheological fluid 130 .
  • the viscosity of the fluid 130 is set to the base viscosity value, the resistance applied to the wing part 110 when the steering shaft 102 rotates is increased to increase the steering feel or to assist the output of the reaction force motor.
  • the electronic controller 160 increases the viscosity of the rheological fluid 130 as the steering angle increases. can do it
  • the electronic control device 160 solidifies the rheological fluid 130 at the moment when the steering angle reaches the first rotation angle, but as in the embodiment shown in FIG. 5 , the steering angle is From the moment the second rotation angle is reached, the electronic control device 160 applies a current to the electric field applying unit 140 or the magnetic field applying unit 150, and increases the viscosity of the rheological fluid 130 as the steering angle increases. When the steering angle reaches the first rotation angle, the rheological fluid 130 may be solidified.
  • the resistance applied to the wing part 110 increases, and when the steering angle reaches the first rotation angle, the steering wheel 101 rotation is limited.
  • the difference between the first rotation angle and the second rotation angle may be 10° or more and 20° or less.
  • the second rotation angle may be 340° or more and 350° or less.
  • the difference of 10 ⁇ or more and 20 ⁇ or less is merely exemplary, and just as the first rotation angle can be arbitrarily changed according to the driver's preference, weather, or road surface condition, the second rotation angle can also be arbitrarily changed. The difference between the rotation angle and the second rotation angle is also changeable.
  • the electronic control device 160 sets the viscosity of the rheological fluid 130 as a base viscosity value to feel the driver's steering. It can raise and assist the output of the reaction force motor.
  • the maximum rotation angle of the steering wheel 101 can be set differently.
  • it can be set differently initially for each vehicle type and can be set differently according to the driving mode.
  • the first rotation angle may be determined by the driving mode of the vehicle.
  • the driving mode of the vehicle may include a comfort mode, a sports mode, etc., the driver can arbitrarily set the driving mode of the vehicle, and the electronic control device 160 changes the first rotation angle according to the set driving mode to change the steering wheel ( 101) can be set differently.
  • the comfort mode is a driving mode more suitable for low-speed driving by making the driver's steering wheel feel lighter
  • the sports mode is a driving mode more suitable for high-speed driving because the driver's steering wheel manipulation feeling is heavy.
  • the steering angle of the wheel corresponding to the manipulation of the steering wheel 101 is set to be relatively large in the comfort mode and relatively small in the sport mode. Therefore, in the comfort mode, the maximum rotation angle of the steering wheel 101 is set large and in the sport mode. By setting the maximum rotation angle to be small, the driver's manipulation of the steering wheel 101 can be made easier.
  • the first rotation angle may be set to a first value when the driving mode is the comfort mode, and set to a second value smaller than the first value when the driving mode is the sports mode.
  • the electronic control device 160 receives the initial setting of the driving mode or the driving mode set by the driver and determines the driving mode (S100), and when the driving mode is the comfort mode, sets the first rotation angle as a first value ( S200), and when the driving mode is the sports mode, the first rotation angle is set to a second value smaller than the first value (S300).
  • the first value is set to 450 ⁇ so that the steering wheel 101 can rotate a total of 900 ⁇ in the comfort mode
  • the second value is set to 324 ⁇ so that the steering wheel 101 in the sports mode is a total of 628 ⁇ may be rotatable.
  • the vehicle in addition to the comfort mode and the sport mode, the vehicle may have other modes such as a normal mode (standard mode) and an eco mode.
  • the first rotation angle is set to a third value (S400). and the third value may be set to an appropriate value according to the purpose of the other mode.
  • the value of the first rotation angle may be set to a number corresponding to the number of other modes.
  • the maximum rotation angle can be easily changed according to the driving mode of the vehicle by changing the first rotation angle. It can be set differently.
  • first to third values may also be set differently according to the driver's preference, weather, or road surface condition.
  • the maximum rotation angle of the steering wheel can be easily set and changed, and when the steering wheel reaches the maximum rotation angle, the driver's steering feeling can be increased and durability can be improved.

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Abstract

본 실시예들에 의하면, 조향휠의 최대 회전각을 용이하게 변경할 수 있으며 노이즈 성능이 개선되어 운전자의 조향감이 상승되고 부품의 내구성이 향상될 수 있다.

Description

스티어 바이 와이어식 조향장치
본 실시예들은 스티어 바이 와이어식 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조향휠의 최대 회전각을 용이하게 변경할 수 있으며 노이즈 성능이 개선되어 운전자의 조향감이 상승되고 부품의 내구성이 향상되는 스티어 바이 와이어식 조향장치에 관한 것이다.
스티어 바이 와이어식 조향장치란 일종의 전동식 조향장치로서, 조향휠과 전륜 조향장치 사이에 조향컬럼, 유니버셜 조인트 등 기계적인 연결 없이 전기적인 동력을 이용하여 차량을 조타시키는 장치를 말한다.
이러한 스티어 바이 와이어식 조향장치는 조향축과 바퀴와의 기계적인 연결이 없기 때문에, 조향휠이 소정의 회전각까지 회전되면 조향휠이 더이상 회전되지 못하도록 회전을 제한하는 장치가 필요하다.
종래에는 조향축과 나사로 결합되어 조향축 회전 시 축방향으로 슬라이딩되는 너트 및 너트의 양측에 구비되는 스토퍼를 이용하여 조향휠의 최대 회전각을 제한하였는데, 너트와 스토퍼를 결합한 후에는 조향휠의 최대 회전각을 변경하기 어렵고, 내구가 진행됨에 따라 너트 및 스토퍼의 접촉면에 변형이 발생하거나 스토퍼의 결합부위가 파손될 수 있으며, 조향휠이 최대 회전각 도달할 때 너트와 스토퍼 사이의 충격음에 의해 운전자의 조향감이 저하되는 문제가 있었다.
본 실시예들은 전술한 배경에서 안출된 것으로서, 조향휠의 최대 회전각을 용이하게 변경할 수 있으며 노이즈 성능이 개선되어 운전자의 조향감이 상승되고 부품의 내구성이 향상되는 스티어 바이 와이어식 조향장치에 관한 것이다.
본 실시예들에 의하면, 외주면에서 경방향으로 돌출되는 날개부를 포함하는 조향축, 날개부를 수용하는 수용공간이 형성되며 조향축에 결합되고, 수용공간에는 유변유체가 구비되는 하우징, 유변유체의 점성을 제어하여, 조향축의 조향각이 제 1 회전각에 도달하면 유변유체를 고체화시켜 조향축의 회전을 제한하는 전자제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치가 제공될 수 있다.
본 실시예들에 의하면, 조향휠의 최대 회전각을 용이하게 변경할 수 있으며 노이즈 성능이 개선되어 운전자의 조향감이 상승되고 부품의 내구성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 단면도이다.
도 2는 유변유체의 동작상태를 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 6은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 제어방식을 보여주는 그래프이다.
도 7 내지 도 8은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 주행모드에 따른 제어방식을 보여주는 순서도이다.
이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다. 본 명세서 상에서 언급된 "포함한다", "갖는다", "이루어진다" 등이 사용되는 경우 "~만"이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별한 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다.
구성 요소들의 위치 관계에 대한 설명에 있어서, 둘 이상의 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속" 등이 된다고 기재된 경우, 둘 이상의 구성 요소가 직접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속" 될 수 있지만, 둘 이상의 구성 요소와 다른 구성 요소가 더 "개재"되어 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 여기서, 다른 구성 요소는 서로 "연결", "결합" 또는 "접속" 되는 둘 이상의 구성 요소 중 하나 이상에 포함될 수도 있다.
구성 요소들이나, 동작 방법이나 제작 방법 등과 관련한 시간적 흐름 관계에 대한 설명에 있어서, 예를 들어, "~후에", "~에 이어서", "~다음에", "~전에" 등으로 시간적 선후 관계 또는 흐름적 선후 관계가 설명되는 경우, "바로" 또는 "직접"이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
한편, 구성 요소에 대한 수치 또는 그 대응 정보(예: 레벨 등)가 언급된 경우, 별도의 명시적 기재가 없더라도, 수치 또는 그 대응 정보는 각종 요인(예: 공정상의 요인, 내부 또는 외부 충격, 노이즈 등)에 의해 발생할 수 있는 오차 범위를 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 단면도, 도 2는 유변유체의 동작상태를 보여주는 도면, 도 3 내지 도 6은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 제어방식을 보여주는 그래프, 도 7 내지 도 8은 본 실시예들에 의한 스티어 바이 와이어식 조향장치의 주행모드에 따른 제어방식을 보여주는 순서도이다.
본 실시예들에 의하면, 외주면에서 경방향으로 돌출되는 날개부(110)를 포함하는 조향축(102), 날개부(110)를 수용하는 수용공간(121)이 형성되며 조향축(102)에 결합되고, 수용공간(121)에는 유변유체(130)가 구비되는 하우징(120), 유변유체(130)의 점성을 제어하여, 조향축(102)의 조향각이 제 1 회전각에 도달하면 유변유체(130)를 고체화시켜 조향축(102)의 회전을 제한하는 전자제어장치(160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치(100)가 제공될 수 있다.
도 1을 참고하여 살펴보면, 날개부(110)는 조향축(102)의 외주면에서 경방향으로 돌출되어, 원주방향 양측면이 넓게 형성되어 있다.
도면에는 날개부(110)가 대략 사각형상으로 형성되어 상하방향 양측에 구비되는 실시예가 도시되어 있으나, 다른 형상으로 형성되거나 보다 많은 개수로 구비될 수 있으며, 회전 시 유변유체(130)에 의해 저항이 발생할 수 있는 형상이면 족하다.
하우징(120)에는 유변유체(130)이 구비되는 수용공간(121)이 형성되고, 날개부(110)를 수용공간(121)에 수용하며 하우징(120)은 조향축(102)에 결합된다.
도면에는 도시되지 않았으나, 하우징(120)과 조향축(102)의 결합부위에는 조향축(102)의 회전을 지지하기 위한 베어링이 구비될 수 있으며, 또한 유변유체(130)의 유출을 방지하기 위한 씰(Seal)이 설치될 수 있다.
전자제어장치(160)은 좌측 또는 우측으로의 조향각이 제 1 회전각에 도달하면 유변유체(130)를 고체화시킴으로써, 조향축(102)의 회전을 제한하고 운전자의 더이상 조향휠(101)을 회전시킬 수 없게 할 수 있다.
즉, 운전자의 조향휠(101) 조작에 따라 조향축(102)이 회전될 때 날개부(110)가 수용공간(121)에서 회전되게 되는데, 조향각이 제 1 회전각에 도달하면 전자제어장치(160)가 수용공간(121)의 유변유체(130)를 고체화시켜 날개부(110) 및 조향축(102)의 회전을 제한하고 운전자가 조향휠(101)을 회전시킬 수 없게 되는 것이다.
유변유체(130)는 전기유변유체(Electro-Rheology Fluid) 또는 자기유변유체(Magneto-Rheology Fluid)일 수 있는데, 전기유변유체는 전기장이 인가되면 점성이 증가되며 고체화되는 물질이고 자기유변유체는 자기장이 인가되면 점성이 증가되며 고체화되는 물질이다.
도 2를 참고하여 살펴보면, 전기유변유체 또는 자기유변유체는 전기장 또는 자기장이 인가되지 않은 상태에서는 입자가 자유운동 가능하여 액체의 특성을 나타내고, 전기장 또는 자기장이 인가되면 입자가 정렬되며 점성이 증가하고, 인가되는 전기장 또는 자기장의 세기가 커지면 고체의 특성까지 나타낼 수 있다.
다시 도 1을 참고하여 살펴보면, 유변유체(130)는 전기유변유체이고, 하우징(120)에는 전자제어장치(160)와 연결되어 전기유변유체에 전기장을 인가하는 전기장인가부(140)가 구비될 수 있다.
이러한 전기장인가부(140)는 예를 들어 전기유변유체를 사이에 두고 대향되는 전도체를 포함하여, 전자제어장치(160)가 양 전도체에 전압차를 발생시킴에 따라 전기장인가부(140)가 전기유변유체에 전기장을 인가할 수 있다.
또는, 유변유체(130)는 자기유변유체이고, 하우징(120)에는 전자제어장치(160)와 연결되어 자기유변유체에 자기장을 인가하는 자기장인가부(150)가 구비될 수 있다.
이러한 자기장인가부(150)는 예를 들어 자기유변유체를 둘러싸는 코일을 포함하여, 전자제어장치(160)가 코일에 전류를 인가함에 따라 자기장인가부(150)가 자기유변유체에 자기장을 인가할 수 있다.
도 3을 참고하여 살펴보면, 조향각이 제 1 회전각에 도달하면 전자제어장치(160)가 유변유체(130)의 점성을 임계점성값까지 증가시켜 고체화시킴으로써, 운전자의 조향휠(101) 조작을 제한할 수 있다.
즉, 운전자가 조향휠(101)을 좌측 또는 우측으로 회전시키는 조향각이 제 1 회전각에 도달하면 유변유체(130)가 고체화되며 조향휠(101) 조작이 제한되며, 제 1 회전각을 임의로 설정함에 따라 조향휠의 최대 회전각을 용이하게 변경할 수 있다.
종래의 스티어 바이 와이어식 조향장치에서는 조향축 회전에 의해 축방향으로 슬라이딩되는 너트 및 너트의 양측에 구비되는 스토퍼를 이용하여 조향휠의 최대 회전각을 제한하였는데, 이와 같은 구조에 의하면 차종별로 최대 회전각을 다르게 설정하기 위해서는 각 부품을 다른 치수로 제작하거나 스토퍼의 간격을 다르게 조립하여야 했으며, 또한 조립한 후에는 최대 조향각을 변경하기 어려운 문제가 있었다.
그러나, 본 실시예들에 의하면 제 1 회전각을 변경하는 것만으로도 용이하게 최대 조향각을 다르게 설정할 수 있으므로, 동일한 부품으로 차종별 다른 최대 조향각을 설정할 수 있으며, 조립 후에도 최대 조향각을 변경할 수 있는 것이다.
제 1 회전각은 운전자의 선호도에 따라 다르게 설정되거나, 기상 또는 노면 상태 등에 따라 실시간으로 변경될 수도 있을 것이다.
또한, 종래의 스티어 바이 와이어식 조향장치에서는 최대 조향각에 도달할 때 너트가 스크류에 충돌하며 노이즈가 발생하여 운전자의 조향감을 저하시키고 스토퍼 결합부위가 파손되는 등 내구가 저하되는 문제가 있었다.
그러나, 본 실시예들에 의하면 제 1 회전각에서 유변유체(130)를 고체화시켜 조향각을 제한하므로 충돌이 발생하지 않고, 따라서 노이즈 성능이 개선되어 운전자의 조향감이 상승되고 내구성도 향상되게 된다.
도 4를 참고하여 살펴보면, 전자제어장치(160)는 조향각이 제 1 회전각 보다 작은 경우 유변유체(130)의 점성을 기저점성값으로 설정할 수 있다.
기저점성값은 임계점성값 보다 작은 값을 가지는 것으로서, 전자제어장치(160)가 낮은 세기의 전기장 또는 자기장을 유변유체(130)에 인가하여 유변유체(130)의 점성을 기저점성값으로 설정함에 따라 조향축(102) 회전 시 날개부(110)에 가해지는 저항이 증가되어 운전자의 조향휠(101) 조작이 무거워지며 조향감이 상승될 수 있다.
즉, 스티어 바이 와이어식 조향장치에서는 일반적으로 알려진 바와 같이 조향축에 반력모터가 연결되어 반력토크를 생성함으로써 운전자의 조향감을 상승시키는데, 조향각이 제 1 회전각 보다 작은 상태에서 유변유체(130)의 점성을 기저점성값으로 설정함으로써 반력모터의 출력을 보조할 수 있다.
유변유체(130)에 전기장 또는 자기장이 가해지지 않은 상태에서도 소정의 점성을 가지지만, 전자제어장치(160)가 전기장인가부(140) 또는 자기장인가부(150)에 소정의 전류를 인가하여 유변유체(130)의 점성을 기저점성값으로 설정함으로써 조향축(102) 회전 시 날개부(110)에 가해지는 저항을 상승시켜 조향감을 상승시키거나 반력모터의 출력을 보조할 수 있는 것이다.
도 5를 참고하여 살펴보면, 전자제어장치(160)는 조향각이 제 1 회전각과 제 1 회전각 보다 작은 제 2 회전각 사이의 값을 가질 경우 조향각이 커짐에 따라 유변유체(130)의 점성을 증가시킬 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 실시예에 의하면 조향각이 제 1 회전각에 도달한 순간에 전자제어장치(160)가 유변유체(130)를 고체화시키게 되지만, 도 5에 도시된 실시예와 같이 조향각이 제 2 회전각에 도달한 순간부터 전자제어장치(160)가 전기장인가부(140) 또는 자기장인가부(150)에 전류를 인가하고, 조향각이 커짐에 따라 유변유체(130)의 점성을 증가시켜 조향각이 제 1 회전각에 도달하면 유변유체(130)가 고체화되게 할 수 있다.
따라서, 운전자가 조향휠(101)을 조작하여 조향각이 제 2 회전각 보다 커짐에 따라 날개부(110)에 가해지는 저항이 커지게 되고, 조향각이 제 1 회전각에 도달하면 조향휠(101) 회전이 제한된다.
도 3에서와 같이 순간적으로 유변유체(130)를 고체화시키는 경우 보다, 도 5에서와 같이 점차적으로 유변유체(130)의 점성을 증가시킴으로써 최대 조향각에서 보다 부드럽게 조향휠(101)의 회전을 제한할 수 있고 운전자의 조향감이 상승된다.
또한, 조향축(102) 및 조향휠(101)이 갑자기 멈추는 것을 방지하여, 조향축(102) 뿐만 아니라 주변 부품들의 내구성을 보다 향상시킬 수 있다.
이러한 제 1 회전각과 제 2 회전각의 차이는 10˚이상 20˚이하일 수 있는데, 예를 들어 제 1 회전각이 360˚인 경우 제 2 회전각은 340˚ 이상 350˚ 이하일 수 있다.
다만, 10˚이상 20˚이하의 차이는 예시적인 것일 뿐이며, 운전자의 선호도, 기상 또는 노면 상태 등에 따라 제 1 회전각을 임의로 변경할 수 있는 것과 마찬가지로 제 2 회전각 역시 임의로 변경할 수 있고, 따라서 제 1 회전각과 제 2 회전각의 차이도 변경 가능하다.
도 6을 참고하여 살펴보면, 도 4에 도시된 바와 유사하게, 전자제어장치(160)는 조향각이 제 2 회전각 보다 작은 경우 유변유체(130)의 점성을 기저점성값으로 설정함으로써 운전자의 조향감을 상승시키고 반력모터의 출력을 보조할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 제 1 회전각을 임의로 변경함으로써 조향휠(101)의 최대 회전각을 다르게 설정할 수 있는데, 차종별로 초기에 다르게 설정할 수 있을 뿐만 아니라 주행모드에 따라 다르게 설정할 수 있다.
도 7을 참고하여 살펴보면, 제 1 회전각은 차량의 주행모드에 의해 결정될 수 있다.
차량의 주행모드는 컴포트모드, 스포츠모드 등을 포함할 수 있는데, 운전자는 차량의 주행모드를 임의로 설정할 수 있고 전자제어장치(160)는 설정된 주행모드에 따라 제 1 회전각을 변경하여 조향휠(101)의 최대 회전각을 다르게 설정할 수 있다.
일반적으로 알려진 바와 같이, 컴포트모드는 운전자의 조향휠 조작감을 가볍게 하여 저속주행에 보다 적합한 주행모드이고, 스포츠모드는 운전자의 조향휠 조작감을 무겁게 하여 고속주행에 보다 적합한 주행모드이다.
조향휠(101)의 조작에 대응되는 바퀴의 조타각이 컴포트모드에서는 상대적으로 크고 스포츠모드에서는 상대적으로 작게 설정되는데, 따라서 컴포트모드에서는 조향휠(101)의 최대 회전각을 크게 설정하고 스포트모드에서는 최대 회전각을 작게 설정함으로써 운전자의 조향휠(101) 조작을 보다 용이하게 할 수 있다.
즉, 제 1 회전각은, 주행모드가 컴포트모드일 경우에는 제 1 값으로 설정되고, 주행모드가 스포츠모드일 경우에는 제 1 값 보다 작은 제 2 값으로 설정될 수 있다.
주행모드의 초기설정 또는 운전자가 설정한 주행모드를 전자제어장치(160)가 입력받아 주행모드를 판단(S100)하고, 주행모드가 컴포트모드일 경우에는 제 1 회전각을 제 1 값으로 설정(S200)하고, 주행모드가 스포츠모드일 경우에는 제 1 회전각을 제 1 값 보다 작은 제 2 값으로 설정(S300)하게 된다.
예를 들어, 제 1 값은 450˚으로 설정되어 컴포트모드에서 조향휠(101)은 총 900˚ 회전가능할 수 있으며, 제 2 값은 324˚으로 설정되어 스포츠모드에서 조향휠(101)은 총 628˚ 회전가능할 수 있다.
도 8을 참고하여 살펴보면, 차량에는 컴포트모드, 스포츠모드 이외에도 노멀모드(스탠다드모드), 에코모드 등의 기타모드가 더 있을 수 있는데, 이러한 경우 제 1 회전각을 제 3 값으로 설정(S400)할 수 있으며, 제 3 값은 기타모드의 목적에 따라 적절한 값으로 설정될 수 있을 것이다.
제 1 회전각의 값은 기타모드의 개수에 대응되는 개수로 설정될 수 있다.
전술한 바와 같이 종래의 스티어 바이 와이어식 조향장치에서는 조립한 후에는 최대 회전각의 변경이 어려우나, 본 실시예들에 의하면 제 1 회전각을 변경함으로써 차량의 주행모드에 따라 용이하게 최대 회전각을 달리 설정할 수 있는 것이다.
또한, 제 1 값 내지 제 3 값 역시 운전자의 선호도, 기상 또는 노면 상태 등에 따라 다르게 설정할 수도 있을 것이다.
본 실시예들에 의하면, 조향휠의 최대 회전각을 용이하게 설정하고 변경할 수 있으며 조향휠이 최대 회전각에 도달할 때 운전자의 조향감이 상승되고 내구성이 향상될 수 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 기술 사상의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 또한, 본 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 이러한 실시예에 의하여 본 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
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본 특허출원은 2020년 01월 15일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2020-0005212 호에 대해 미국 특허법 119(a)조 (35 U.S.C § 119(a))에 따라 우선권을 주장하며, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다. 아울러, 본 특허출원은 미국 이외에 국가에 대해서도 위와 동일한 이유로 우선권을 주장하면 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.

Claims (13)

  1. 외주면에서 경방향으로 돌출되는 날개부를 포함하는 조향축;
    상기 날개부를 수용하는 수용공간이 형성되며 상기 조향축에 결합되고, 상기 수용공간에는 유변유체가 구비되는 하우징;
    상기 조향축의 조향각에 기반하여 상기 유변유체의 점성을 제어하는 전자제어장치;
    를 포함하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유변유체는 전기유변유체이고, 상기 하우징에는 상기 전자제어장치와 연결되어 상기 전기유변유체에 전기장을 인가하는 전기장인가부가 구비되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유변유체는 자기유변유체이고, 상기 하우징에는 상기 전자제어장치와 연결되어 상기 자기유변유체에 자기장을 인가하는 자기장인가부가 구비되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자제어장치는, 상기 조향축의 조향각이 제 1 회전각에 도달하는 경우 상기 유변유체의 점성을 증가시켜 상기 조향축의 회전을 제한하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전자제어장치는, 상기 유변유체를 고체화시켜 상기 조향축의 회전을 제한하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 전자제어장치는, 상기 조향각이 상기 제 1 회전각 보다 작은 경우 상기 유변유체의 점성을 기저점성값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 전자제어장치는, 상기 조향각이 상기 제 1 회전각과 상기 제 1 회전각 보다 작은 제 2 회전각의 사이의 값을 가질 경우 상기 조향각이 커짐에 따라 상기 유변유체의 점성을 증가시키는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 회전각과 제 2 회전각의 차이는 10˚이상 20˚이하인 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 전자제어장치는, 상기 조향각이 상기 제 2 회전각 보다 작은 경우 상기 유변유체의 점성을 기저점성값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 회전각은 차량의 주행모드에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 회전각은, 상기 주행모드가 컴포트모드일 경우에는 제 1 값으로 설정되고 상기 주행모드가 스포츠모드일 경우에는 상기 제 1 값 보다 작은 제 2 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 값은 450˚인 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 값은 324˚인 것을 특징으로 하는 스티어 바이 와이어식 조향장치.
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