KR102560927B1 - A integrated steering and braking system for autonomous vehicles - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조향장치와 제동장치가 하나의 어셈블리로 구성되는 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조향장치의 조향력전달부가 삽입 고정되도록 중심부 및 일측면부에 제1장착부와 제2장착부가 형성되어 차체에 고정 설치되는 메인 베이스부재; 상기 제1장착부의 상면에 고정 설치되어 자율주행제어기 또는 하위제어기에서 전달된 제어신호로 조향력을 발생시키는 조향력발생부로부터 회전력을 전달받아 회전이 이루어지도록 상기 제1장착부의 내측으로 삽입 설치되는 구동풀리; 상기 구동풀리와 수평상태가 유지되면서 일정간격 이격된 상태로 상기 제2장착부에 설치되되, 그 중심부에 상하방향으로 스티어링컬럼이 관통 설치되는 종동풀리; 상기 베이스부재의 내측에서 상기 제1장착부와 제2장착부 사이에 수평상태로 관통 설치되어 상기 구동풀리의 회전력을 상기 종동풀리로 전달하는 구동벨트; 상기 베이스부재의 일 측면에 고정 설치되되, 상단부에 제동력발생부가 고정 설치되는 고정편이 돌출 형성된 제동장치 고정베이스; 상기 제동장치 고정베이스의 고정편 일측으로 돌출된 상기 제동력발생부의 출력축에 일단이 결합되고 타단이 브레이크 페달 상면에 위치되어 자율주행제어기 또는 하위제어기에서 전달된 제어신호로 회전동작되는 상기 제동력발생부의 회전에 따라 브레이크 페달을 가압하거나 가압해제하는 브레이크 링크;를 포함한 구성으로 이루어진다.The present invention relates to an integrated steering and braking device for an autonomous vehicle in which a steering device and a braking device are composed of a single assembly, and more particularly, a first mounting portion and a first mounting portion on a center portion and one side portion so that a steering force transmission portion of the steering device is inserted and fixed. a main base member having a second mounting portion formed thereon and fixed to the vehicle body; A driving pulley that is fixedly installed on the upper surface of the first mounting unit and is inserted into the first mounting unit to rotate by receiving rotational force from the steering force generator that generates steering force with a control signal transmitted from an autonomous driving controller or a lower-level controller. ; a driven pulley that is installed in the second mounting part while maintaining a horizontal state with the driving pulley and spaced apart at a predetermined interval, and has a steering column penetrating the central portion in a vertical direction; a drive belt installed through the base member in a horizontal state between the first mounting portion and the second mounting portion to transmit the rotational force of the driving pulley to the driven pulley; a braking device fixing base fixed to one side of the base member and having a protruding fixing piece to which a braking force generating unit is fixedly installed at an upper end; One end is coupled to the output shaft of the braking force generator protruding to one side of the fixing piece of the brake fixing base and the other end is located on the upper surface of the brake pedal, and the rotation of the braking force generator is operated by a control signal transmitted from the autonomous driving controller or lower controller. It consists of a configuration including; a brake link that presses or releases the pressurization of the brake pedal according to.
Description
본 발명은 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자율주행제어기로부터 신호를 수신하여 하위제어기의 명령에 따라 각각의 모터 및 감속기의 회전수에 따라 조향력과 제동력을 발생시키는 조향 및 제동장치가 일체형으로 구성되어 차량내 설치공간의 이용 효율성을 높이고, 사후 유지관리가 편리하도록 하는 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치에 관한 것이다.The present invention relates to an integrated steering and braking device for an autonomous vehicle, and more particularly, receives a signal from an autonomous driving controller and generates steering force and braking force according to the number of rotations of each motor and reducer according to a command of a lower controller. The present invention relates to an integrated steering and braking device for an autonomous vehicle, in which the steering and braking device is configured as an integrated type to increase the efficiency of use of an installation space in the vehicle and to facilitate post-maintenance management.
자동차는 수많은 부품들의 조합으로 이루어진 기술집합체의 제품으로, 자동차 기술의 고도화는 주변 산업기술의 첨단화와 연관성이 매우 높다.An automobile is a product of a set of technologies consisting of a combination of numerous parts, and the advancement of automobile technology is highly related to the advancement of surrounding industrial technologies.
즉, 컴퓨터, S/W, IT, 카메라, 디스플레이, 센서, IoT, 통신 기술 등의 고도화로 인해 자동차 또한 이러한 관련기술의 적용을 통한 안전장치와 편의장치 및 주행장치에 첨단 기술이 적용된 자동차들이 등장하고 있다.In other words, due to the advancement of computers, S/W, IT, cameras, displays, sensors, IoT, and communication technologies, automobiles with advanced technologies applied to safety devices, convenience devices, and driving devices through the application of these related technologies have appeared. are doing
특히, 자동차의 자율주행분야에서는 연관 산업의 발전으로 전통적인 자동차 제조업체 뿐만 아니라 통신 및 소프트웨어 관련 업체들에서도 자율주행자동차의 개발에 많은 관심을 기울이고 있는 실정이다.In particular, in the field of self-driving cars, due to the development of related industries, not only traditional automobile manufacturers but also communication and software-related companies are paying much attention to the development of self-driving cars.
자율주행자동차는 운전자가 운전을 하지 않아도 스스로 움직이는 자동차를 의미하는데, 자율주행자동차는 운전자의 운전을 지원하는 초기 수준에서 시작하여 운전자의 관여가 전혀 필요 없는 완전 자율주행차 수준까지 자동화 레벨에 따라 여러 단계로 구분하고 있다.Self-driving car refers to a car that moves by itself even without a driver driving. Self-driving cars start from the initial level that supports driver's driving to the level of fully autonomous car that does not require driver's involvement at all, depending on the level of automation. It is divided into stages.
자동차산업계 및 각국에서 자동화레벨에 따라 분류하고 있는 자율주행차량의 자동화레벨은 통상 레벨1~레벨5 까지 구분하고 있다.The automation level of self-driving vehicles, which is classified according to the automation level in the automobile industry and each country, is usually classified from level 1 to level 5.
레벨1(Lv1)은 차량의 주행시스템 중 어느 한정된 영역, 차량의 종방향 또는 횡방향 운동제어의 서브테스크(sub-task)를 제어하여 운전자를 지원하는 단계이고, 레벨2(Lv2)는 레벨1(Lv1)을 업그레이드하여 일부 운전자동화를 수행하는 상태를 가리킨다.Level 1 (Lv1) is a step of supporting the driver by controlling a limited area of the vehicle's driving system and a sub-task of longitudinal or lateral motion control of the vehicle, and Level 2 (Lv2) is level 1 It refers to the state of performing some driver automation by upgrading (Lv1).
또한, 레벨3(Lv3)은 차량의 자율주행제어시스템이 모든 동적운전테스크(DDT: Dynamic Driving Task)를 한정영역(ODD: Operational Design Domain)에서 실행하고, 작동연속이 곤란할 경우 시스템의 개입요구 등에 따라 운전자가 관여하는 조건부 운전자동화 상태이다.In addition, in Level 3 (Lv3), the vehicle's autonomous driving control system executes all dynamic driving tasks (DDT: Dynamic Driving Task) in a limited area (ODD: Operational Design Domain), and when it is difficult to continue operation, the system's intervention request, etc. It is a conditional driver automation state in which the driver participates.
또한, 레벨4(Lv4)는 차량의 자율주행제어시스템이 모든 동적운전테스크(DDT: Dynamic Driving Task)를 수행하고, 작동연속이 곤란할 경우의 응답을 한정영역(ODD: Operational Design Domain)에서 실행할 수 있는 고도 운전자동화 상태를 가리킨다.In addition, in Level 4 (Lv4), the vehicle's autonomous driving control system can perform all dynamic driving tasks (DDT) and respond in case of difficulty in continuing operation in a limited area (ODD: Operational Design Domain). Indicates the state of high-altitude driver automation.
마지막으로, 레벨5(Lv5)는 차량의 자율주행제어시스템이 모든 동적운전태스크(DDT: Dynamic Driving Task)를 수행하고, 작동연속이 곤란할 경우의 응답을 무제한으로 실행할 수 있도록 구성되어 완전 운전자동화 상태에 이르는 것을 가리킨다.Lastly, Level 5 (Lv5) is configured so that the vehicle's autonomous driving control system can perform all dynamic driving tasks (DDT) and respond indefinitely when continuous operation is difficult, resulting in a state of complete driver automation. refers to reaching
이와 같이, 자율주행차량의 자동화레벨에 따라 일정 단계별로 구분하고 있으며, 각국의 도로상황이나 각종 법규제 등에 따라 다양한 레벨로 자율주행차량에 관련된 기술들이 개발되면서 세계 각국에서는 자율주행차량의 초기 단계에서부터 고도화 단계에 이르는 다양한 형태의 차량을 개발하여 시험 및 일부 실용화단계에 접어들고 있다.In this way, autonomous vehicles are classified in certain stages according to the automation level, and as technologies related to autonomous vehicles are developed at various levels according to road conditions or various laws and regulations in each country, countries around the world start from the initial stage of autonomous vehicles. We have developed various types of vehicles up to the advanced stage and are entering the stage of testing and some commercialization.
이러한, 자율주행차량은 다양한 단계로 기술개발이 이루어지고 있으며, 특히 운전자가 탑승한 상태에서 자율주행이 이루어지는 경우와 운전자가 탑승하지 않은 무인 상태에서 자율주행이 이루어지고 있는 두 가지 형태로 구분할 수 있으나, 어떠한 상태에서도 차량이 자율주행을 수행하기 위해서는 자율주행에 필요한 주행장치, 조향장치 및 제동장치가 필수적이다.These self-driving vehicles are being developed in various stages. In particular, they can be divided into two types: self-driving with a driver on board and autonomous driving without a driver on board. , In order for a vehicle to perform autonomous driving in any state, a driving device, a steering device, and a braking device necessary for autonomous driving are essential.
자율주행에 관여하는 주행장치, 조향장치 및 제동장치 등은 차량의 자율주행제어시스템이 탑재된 자율주행제어기를 통해 차량 운행이 제어되며, 자율주행제어기에서 하달된 각 장치의 제어명령은 하위제어기를 통해 해당 장치의 동작에 직접 관여하는 최하위 장치로 전달되어 일정한 동작이 발생되도록 함으로써 필요한 주행, 조향 및 제동이 이루어지게 된다.Driving devices, steering devices, and braking devices involved in autonomous driving are controlled by the autonomous driving controller equipped with the vehicle's autonomous driving control system. Through this, it is transmitted to the lowest-order device directly involved in the operation of the corresponding device, so that a certain operation occurs, so that necessary driving, steering, and braking are performed.
차량에 탑재된 자율주행제어기는 차량에 장착된 다양한 전자장치 및 각종 센서모듈들로부터 수집된 정보를 하위제어기를 통해 전달받고, 자율주행제어기는 하위제어기로부터 수신된 각종 정보를 분석, 가공하여 다시 하위제어기로 필요한 자율주행 제어명령을 하달하며, 하위제어기는 그 상위제어기로부터 수신된 명령을 각 장치 및 부속장치로 전달하여 차량의 운행에 필요한 제어가 이루어지도록 하면서 목표지점까지 차량이 안전하게 자율주행이 이루지도록 제어하게 된다.The autonomous driving controller installed in the vehicle receives information collected from various electronic devices and various sensor modules installed in the vehicle through the lower level controller, and the autonomous driving controller analyzes and processes the various information received from the lower level controller and returns it to the lower level. It delivers necessary autonomous driving control commands to the controller, and the lower controller delivers the commands received from the upper controller to each device and accessory device so that the vehicle can safely drive autonomously to the target point while controlling necessary for vehicle operation. will be controlled.
이와같이, 차량의 자율주행에 직접 관여하는 중요 장치들은 운전자가 탑승한 상태에서도 운전자의 개입없이 자율주행명령에 따라 자율주행 제어를 수행하게 되지만, 운전자가 개입할 경우 해당 제어장치는 수동으로 전환되어 운전자 조작모드로 차량 운행이 이루어지게 된다.In this way, the important devices directly involved in the autonomous driving of the vehicle perform autonomous driving control according to the autonomous driving command without the driver's intervention even when the driver is on board, but when the driver intervenes, the corresponding control device is manually switched to The vehicle is operated in the control mode.
따라서, 자율주행차량의 제어기술이 고도화되더라도 운전자가 차량에 탑승한 상태를 가정하여 각 주요장치는 운전자가 제어가능한 수동모드와 자율주행시스템에 의한 자율제어가 가능한 자동모드를 만족할 수 있도록 구성될 필요성이 있어 자율주행차량의 핵심을 이루는 조향 및 제동장치의 구성이 무엇보다 중요하다.Therefore, even if the control technology of self-driving vehicles is advanced, it is necessary to configure each major device to satisfy the manual mode that can be controlled by the driver and the automatic mode that can be autonomously controlled by the autonomous driving system, assuming that the driver is in the vehicle. Therefore, the composition of the steering and braking system, which forms the core of an autonomous vehicle, is of paramount importance.
즉, 특수차량을 제외한 일반 차량의 경우, 운전자가 탑승한 상태를 가정하고 자율주행시스템이 보조적으로 채용되는 형태로 자율주행차량이 개발되고 있기 때문에, 기존에 기본적으로 설계된 차량의 기본 플랫폼 안에서 자율주행제어를 위한 조향장치, 제동장치 등이 적용될 경우, 차량의 제한된 공간안에서 자율주행시스템이 장착되어야 하므로 각 차량에 적합한 자율주행시스템의 최적화가 매우 중요하다.In other words, in the case of general vehicles excluding special vehicles, since autonomous vehicles are being developed in a form in which an autonomous driving system is employed as an auxiliary vehicle assuming a driver is on board, autonomous driving is performed within the basic platform of the previously designed vehicle. Optimization of an autonomous driving system suitable for each vehicle is very important because an autonomous driving system must be installed within a limited space of a vehicle when a steering system and a braking system for control are applied.
하지만, 기존에 자율주행차량에 적용되고 있는 조향장치와 제동장치는 각각 별도의 구성으로 이루어져 제한적인 공간 내에서 차량에 설치되기 때문에 자율주행차량의 설계 및 제조에 많은 어려움이 있었다.However, since the steering system and braking system, which are conventionally applied to autonomous vehicles, are composed of separate components and installed in vehicles within a limited space, there were many difficulties in designing and manufacturing autonomous vehicles.
또한, 각각 별개의 장치로 구성되어 차량에 장착된다 하더라도 사후관리시에 그 정비성이 불편하여 자율주행차량의 상품성이 떨어지는 문제점이 있었다.In addition, even if they are configured as separate devices and installed in a vehicle, maintenance is inconvenient during post-management, and thus, there is a problem in that the marketability of an autonomous vehicle is lowered.
즉, 본 발명은 기존에 개발되고 있는 자율주행차량의 조향장치와 제동장치가 자율주행차량의 제한된 샤시 플랫폼의 공간에 설치가 용이하고, 구성이 간단하면서 사후 유지관리가 용이하도록 함으로써 차량의 상품성을 높일 수 있는 방안을 강구하기 위해 안출하게 되었다.That is, the present invention enables the steering device and braking device of an autonomous vehicle, which are currently being developed, to be easily installed in the limited space of the chassis platform of the autonomous vehicle, have a simple configuration, and facilitate post-maintenance, thereby improving the marketability of the vehicle. I came up with a plan to devise a way to increase it.
본 발명은 종래의 자율주행차량의 단점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 조향장치와 제동장치의 일체화를 통해 구성의 단순화로 차량의 설치 및 조립의 편리성을 높이고, 사후 유지관리가 용이하도록 하는 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.The present invention was made to solve the disadvantages of the conventional self-driving vehicle, in particular, by simplification of the configuration through the integration of the steering device and the braking device to increase the convenience of installation and assembly of the vehicle, and to facilitate post-maintenance. The purpose is to provide an integrated steering and braking system for autonomous vehicles.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치는 조향장치의 조향력전달부가 삽입 고정되도록 중심부 및 일측면부에 제1장착부와 제2장착부가 형성되어 차체에 고정 설치되는 메인 베이스부재; 상기 제1장착부의 상면에 고정 설치되어 자율주행제어기 또는 하위제어기에서 전달된 제어신호로 조향력을 발생시키는 조향력발생부로부터 회전력을 전달받아 회전이 이루어지도록 상기 제1장착부의 내측으로 삽입 설치되는 구동풀리; 상기 구동풀리와 수평상태가 유지되면서 일정간격 이격된 상태로 상기 제2장착부에 설치되되, 그 중심부에 상하방향으로 스티어링컬럼이 관통 설치되는 종동풀리; 상기 베이스부재의 내측에서 상기 제1장착부와 제2장착부 사이에 수평상태로 관통 설치되어 상기 구동풀리의 회전력을 상기 종동풀리로 전달하는 구동벨트; 상기 베이스부재의 일 측면에 고정 설치되되, 상단부에 제동력발생부가 고정 설치되는 고정편이 돌출 형성된 제동장치 고정베이스; 상기 제동장치 고정베이스의 고정편 일측으로 돌출된 상기 제동력발생부의 출력축에 일단이 결합되고 타단이 브레이크 페달 상면에 위치되어 자율주행제어기 또는 하위제어기에서 전달된 제어신호로 회전동작되는 상기 제동력발생부의 회전에 따라 브레이크페달을 가압하거나 가압해제하는 브레이크 링크;를 포함한 구성으로 이루어진다.In order to achieve the above object, the integrated steering and braking device for an autonomous vehicle according to the present invention is fixed to the vehicle body by forming a first mounting portion and a second mounting portion at the center and one side so that the steering force transmission portion of the steering device is inserted and fixed. Main base member to be; A driving pulley that is fixedly installed on the upper surface of the first mounting unit and is inserted into the first mounting unit to rotate by receiving rotational force from the steering force generator that generates steering force with a control signal transmitted from an autonomous driving controller or a lower-level controller. ; a driven pulley that is installed in the second mounting part while maintaining a horizontal state with the driving pulley and spaced apart at a predetermined interval, and has a steering column penetrating the central portion in a vertical direction; a drive belt installed through the base member in a horizontal state between the first mounting portion and the second mounting portion to transmit the rotational force of the driving pulley to the driven pulley; a braking device fixing base fixed to one side of the base member and having a protruding fixing piece to which a braking force generating unit is fixedly installed at an upper end; One end is coupled to the output shaft of the braking force generator protruding to one side of the fixing piece of the brake fixing base and the other end is located on the upper surface of the brake pedal, and the rotation of the braking force generator is operated by a control signal transmitted from the autonomous driving controller or lower controller. It consists of a configuration including; a brake link that presses or releases the pressurization of the brake pedal according to.
또한, 상기 조향력전달부의 구동풀리와 종동풀리의 외주연에는 일정한 피치를 갖는 타이밍기어가 형성되고, 상기 구동벨트의 내주면에는 상기 구동풀리와 종동풀리의 외주면에 형성된 타이밍기어에 결합되는 대응 타이밍기어가 형성되어 조향력발생부에서 전달된 조향력의 세밀한 제어 및 확실한 동력전달이 이루어지도록 구성되며, 상기 조향력발생부의 모터와 유성감속기어는 상기 스티어링컬럼과 평행상태가 유지되게 수직방향으로 설치되는 구조로 이루어진다.In addition, timing gears having a constant pitch are formed on the outer circumferences of the drive pulley and the driven pulley of the steering force transmission unit, and corresponding timing gears coupled to the timing gears formed on the outer circumferential surfaces of the driving pulley and the driven pulley are formed on the inner circumferential surfaces of the drive belt. It is formed to ensure precise control of the steering force transmitted from the steering force generating unit and reliable power transmission, and the motor and planetary reduction gear of the steering force generating unit are installed in a vertical direction so as to maintain a parallel state with the steering column.
또한, 상기 제2장착부는 상기 메인 베이스부재의 일 측면에서 상하로 관통 형성되되, 외측방향으로 개구된 개구부가 형성되어 상기 종동풀리 및 종동풀리와 연결된 스티어링컬럼의 설치와 분리가 용이하도록 구성된다.In addition, the second mounting portion is vertically penetrated from one side surface of the main base member, and an opening opening outward is formed so that the driven pulley and the steering column connected to the driven pulley can be easily installed and separated.
본 발명에 따른 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치는 하나의 메인 베이스부재에 일체로 구성되어 자율주행제어기와 하위제어기를 통해 전달된 조향 및 제동 제어신호에 따라 핸들의 조향과 브레이크의 제동력을 발생, 전달하도록 구성되어 차체의 설치공간성이 뛰어나고, 사후 유지관리 측면에서도 그 정비성이 용이하도록 한다.An integrated steering and braking device for an autonomous vehicle according to the present invention is integrally configured in one main base member and generates steering of a steering wheel and braking force of a brake according to a steering and braking control signal transmitted through an autonomous driving controller and a subordinate controller. However, it is configured to deliver the vehicle body's installation space, and its maintenance is easy in terms of post-maintenance.
또한, 조향장치를 구성하는 조향력 발생부가 조향력 전달부에 연결되는 스티어링컬럼과 평행하게 수직으로 설치되어 공간의 활용성이 뛰어나고, 조향력 전달부를 구성하는 구동풀리와 종동풀리 및 구동벨트가 타이밍기어로 동력전달이 이루어지도록 구성되어 핸들로 전달되는 조향력이 신속하고 확실하게 전달됨으로써 자율주행차량의 정밀한 제어가 가능하도록 한다.In addition, the steering force generation unit constituting the steering device is installed vertically and parallel to the steering column connected to the steering force transmission unit, so space utilization is excellent, and the drive pulley, driven pulley, and drive belt constituting the steering force transmission unit are powered by timing gears. It is configured to be transmitted so that the steering force transmitted to the steering wheel is transmitted quickly and reliably, enabling precise control of the autonomous vehicle.
도 1은 본 발명에 따른 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치에 관여하는 자율주행차량의 주요부 구성블럭도,
도 2 및 도3은 본 발명에 따른 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치의 조립된 상태의 외관사시도,
도 4는 본 발명에 따른 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치의 분리상태도,
도 5는 본 발명에 따른 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치에서 제동장치 부분만 발췌한 분리상태도이다.1 is a block diagram of the main parts of an autonomous vehicle involved in an integrated steering and braking system of an autonomous vehicle according to the present invention;
2 and 3 are external perspective views of an assembled state of an integrated steering and braking device for an autonomous vehicle according to the present invention;
4 is a separated state diagram of an integrated steering and braking device of an autonomous vehicle according to the present invention;
5 is a separated state diagram in which only the braking device part is extracted from the integrated steering and braking device of an autonomous vehicle according to the present invention.
본 발명에 따른 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치는 자율주행레벨의 초기단계에서 고도화단계에 이르는 자율주행차량에 적용 가능하도록 구성된다.An integrated steering and braking device for an autonomous vehicle according to the present invention is configured to be applicable to autonomous vehicles ranging from an early stage of an autonomous driving level to an advanced stage.
또한, 본 발명에 따른 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치는 관제서버와 통신상태가 유지되거나 또는 완전한 자율주행이 가능하도록 구성되어 차량측에 탑재된 자율주행제어기 및 자율주행제어기의 제어명령을 수신한 하위제어기의 제어에 따라 핸들에 조향력을 전달하고 페달에 압력을 가하여 방향전환과 제동이 이루어지도록구성된다.In addition, the integrated steering and braking device of the autonomous vehicle according to the present invention is configured to maintain communication with the control server or to enable complete autonomous driving and receives control commands from the autonomous driving controller and autonomous driving controller mounted on the vehicle side. Under the control of one lower controller, steering force is transmitted to the steering wheel and pressure is applied to the pedal to change direction and brake.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치는 조향장치의 조향력전달부가 삽입 고정 설치되도록 중심부 및 일측면부에 제1장착부와 제2장착부가 형성되어 차체에 고정 설치되는 메인 베이스부재; 상기 제1장착부의 상면에 고정 설치되어 자율주행제어기 또는 하위제어기에서 전달된 제어신호로 회전 동작되는 조향력발생부로부터 회전력을 전달받아 회전이 이루어지도록 상기 메인 베이스부재의 제1장착부 내측으로 삽입 설치되는 구동풀리; 상기 구동풀리와 수평상태가 유지되면서 일정간격 이격된 상태로 상기 메인 베이스부재의 제2장착부에 설치되되, 그 중심부에 상하방향으로 스티어링컬럼이 관통 설치되는 종동풀리; 상기 베이스부재의 내측에서 상기 제1장착부와 제2장착부 사이에 수평상태로 관통 설치되어 상기 구동풀리의 회전력을 상기 종동풀리로 전달하는 구동벨트; 상기 베이스부재의 일 측면에 고정 설치되되, 상단부에 제동력발생부가 고정 설치되는 고정편이 돌출 형성된 제동장치 고정베이스; 상기 제동장치 고정베이스의 고정편 일측으로 돌출된 상기 제동력발생부의 출력축에 일단이 결합되고 타단이 브레이크 페달 상면에 위치되어 자율주행제어기 또는 하위제어기에서 전달된 제어신호로 회전동작되는 상기 제동력발생부의 회전에 따라 브레이크페달을 가압하거나 가압해제하는 브레이크 링크;를 포함하는 구성으로 이루어진다.That is, in the integrated steering and braking device of an autonomous vehicle according to an embodiment of the present invention, a first mounting portion and a second mounting portion are formed in the center and one side portion so that the steering force transmission portion of the steering device is inserted and fixed to the main body. base member; Inserted into the first mounting portion of the main base member to rotate by receiving rotational force from a steering force generating unit that is fixedly installed on the upper surface of the first mounting portion and rotates with a control signal transmitted from an autonomous driving controller or a lower-order controller. drive pulley; A driven pulley installed in the second mounting portion of the main base member while maintaining a horizontal state with the driving pulley and spaced apart at a predetermined interval, and having a steering column penetrating the central portion in the vertical direction; a drive belt installed through the base member in a horizontal state between the first mounting portion and the second mounting portion to transmit the rotational force of the driving pulley to the driven pulley; a braking device fixing base fixed to one side of the base member and having a protruding fixing piece to which a braking force generating unit is fixedly installed at an upper end; One end is coupled to the output shaft of the braking force generator protruding to one side of the fixing piece of the brake fixing base and the other end is located on the upper surface of the brake pedal, and the rotation of the braking force generator is operated by a control signal transmitted from the autonomous driving controller or lower controller. It consists of a configuration including; a brake link that presses or releases the pressurization of the brake pedal according to.
또한, 상기 조향력전달부의 구동풀리와 종동풀리의 외주연에는 일정한 피치를 갖는 타이밍기어가 형성되고, 상기 구동벨트의 내주면에는 상기 구동풀리와 종동풀리의 외주면에 형성된 타이밍기어에 결합되는 대응 타이밍기어가 형성되어 조향력발생부에서 전달된 조향력의 세밀한 제어 및 확실한 동력전달이 이루어지도록 구성되며, 상기 조향력발생부의 모터와 유성감속기어는 상기 스티어링컬럼과 평행상태가 유지되게 수직방향으로 설치되는 공간활용성을 높일 수 있도록 구성된다.In addition, timing gears having a constant pitch are formed on the outer circumferences of the drive pulley and the driven pulley of the steering force transmission unit, and corresponding timing gears coupled to the timing gears formed on the outer circumferential surfaces of the driving pulley and the driven pulley are formed on the inner circumferential surfaces of the drive belt. It is formed to ensure detailed control of the steering force transmitted from the steering force generating unit and reliable power transmission, and the motor and planetary reduction gear of the steering force generating unit are installed in a vertical direction to maintain a parallel state with the steering column to increase space utilization. It is configured so that
이와 더불어, 상기 제2장착부는 상기 메인 베이스부재의 일 측면에서 상하로 관통 형성되되, 외측방향으로 개구된 개구부가 형성되어 상기 종동풀리 및 종동풀리와 연결된 스티어링컬럼의 설치와 분리가 용이하도록 구성된 특징을 갖는다.In addition, the second mounting part is formed to penetrate vertically from one side of the main base member, and has an opening opening outward to facilitate installation and separation of the driven pulley and the steering column connected to the driven pulley. have
상술한 본 발명에 따른 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치는 자율주행차량의 전반적인 운행을 제어하는 자율주행제어기 및 자율주행기에서 하달된 제어명령을 수신하는 하위제어기를 통해 조향 및 제동이 이루어지게 되고, 상기 하위제어기는 차량측에 설치된 각종 센서에서 획득된 차량상태 정보와 주변 정보 등을 수집하여 자율주행제어기로 피드백하게 되고, 자율주행제어기에서는 하위제어기에서 피드백된 정보를 확인하여 조향 및 제동에 필요한 제어신호를 하달하거나 유지하는 일련의 과정이 반복적으로 수행되도록 구성된다.In the above-described integrated steering and braking device for an autonomous vehicle according to the present invention, steering and braking are performed through an autonomous driving controller that controls overall operation of the autonomous vehicle and a sub-controller that receives control commands from the autonomous vehicle. The lower controller collects vehicle state information and surrounding information obtained from various sensors installed on the vehicle side and feeds back to the autonomous driving controller, and the autonomous driving controller checks the information fed back from the lower controller to control steering and braking. A series of processes for delivering or maintaining a necessary control signal is configured to be repeatedly performed.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 용어는 본 발명의 구성에 대한 기능을 고려하여 일반적인 용어 및 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용했으며, 이 경우 그 용어가 가지는 의미는 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의된다.On the other hand, terms used in the detailed description of the present invention are general terms and terms arbitrarily selected by the applicant in consideration of the functions of the configuration of the present invention. defined based on
또한, 상세한 설명에서 사용되는 ‘자율주행차량’은 운전자의 운전을 보조하는 초기단계의 반자율 주행차량에서부터 운전자 개입 없이 완전한 주행이 가능한 고도화 단계의 자율주행차량까지 모두 포함된 의미로 사용된다.In addition, the 'autonomous driving vehicle' used in the detailed description is used in the meaning of including everything from semi-autonomous vehicles in the early stage that assist the driver's driving to advanced autonomous vehicles that can drive completely without driver intervention.
또한, 상세한 설명에서 사용되는 ‘조향장치(steering system)’는 자율주행차량의 자율주행모드에서 차량의 바퀴에 조향력을 발생시키기 위해 자율주행제어기에서 하달된 제어신호에 따라 핸들을 동작시키는 일련의 하드웨어 및 하드웨어와 결합된 소프트웨어를 모두 포함하지만, 본 발명의 상세한 설명 및 도면에서 조향력발생에 직접적으로 관여하는 「조향력발생부」와「조향력전달부」를 지칭하는 의미로 사용된다.In addition, a 'steering system' used in the detailed description is a series of hardware that operates a steering wheel according to a control signal sent from an autonomous driving controller in order to generate a steering force on the wheels of an autonomous vehicle in an autonomous driving mode. and software combined with hardware, but is used in the detailed description and drawings of the present invention to refer to a "steering force generating unit" and a "steering force transmission unit" directly involved in steering force generation.
또한, 상세한 설명에서 사용되는 ‘제동장치(brake system)’는 자율주행차량의 자율주행모드에서 차량의 바퀴에 제동력을 발생시키기 위해 자율주행제어기 또는 하위제어기에서 하달된 제어신호에 따라 브레이크 페달을 동작시키는 일련의 하드웨어와 하드웨어의 제어를 위한 소프트웨어를 모두 포함하지만, 본 발명의 상세한 설명 및 도면에서는 제동력발생에 직접 관여하는 「제동력발생부」와 「제동력전달부」를 지칭하는 의미로 사용된다.In addition, a 'brake system' used in the detailed description operates a brake pedal according to a control signal transmitted from an autonomous driving controller or a subordinate controller in order to generate braking force on the wheels of an autonomous vehicle in an autonomous driving mode. Although it includes both a series of hardware and software for controlling the hardware, it is used in the detailed description and drawings of the present invention to refer to a "braking force generating unit" and a "braking force transmission unit" that are directly involved in generating braking force.
또한, 상세한 설명 가운데에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.In addition, when a certain part of the detailed description "includes" a certain component, this means that it may further include other components, not excluding other components unless otherwise stated.
그리고, 상세한 설명에 기재된 “자율주행 제어기”는 자율주행차량에 설치되어 자율주행차량의 각종 센서모듈로부터 수집된 정보를 저장, 가공, 처리하여 자율주행차량의 주행에 필요한 각종 제어명령을 출력하고, 필요에 따라 원격지의 관제서버와 통신이 이루어지면서 자율주행차량에서 획득되는 각종 정보를 관제서버로 전송하도록 구성된 자율주행자량의 통합 무인제어시스템을 의미한다.In addition, the “autonomous driving controller” described in the detailed description is installed in the autonomous vehicle to store, process, and process information collected from various sensor modules of the autonomous vehicle to output various control commands necessary for driving the autonomous vehicle, It refers to an integrated unmanned control system for autonomous vehicles configured to transmit various information obtained from autonomous vehicles to the control server while communicating with a remote control server as needed.
또한, 상세한 설명에 사용되는 ‘~부’는 특정 기능을 수행하기 위해 하나 이상의 하드웨어 또는 소프트웨어 및 하드웨어와 소프트웨어가 결합된 독립된 장치 또는 설정된 알고리즘을 통해 특정한 결과를 제공하는 단위모듈을 의미한다.In addition, 'to unit' used in the detailed description means an independent device in which one or more hardware or software and hardware and software are combined to perform a specific function, or a unit module that provides a specific result through a set algorithm.
또한, 상세한 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”또는 “결합”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자나 부품, 회로, 기구물 등을 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우를 포함하는 의미로 해석된다.In addition, in the detailed description, when a part is said to be “connected” or “coupled” with another part, this is not only the case where it is “directly connected”, but also other elements, parts, circuits, instruments, etc. It is interpreted as meaning including the case of being “indirectly connected”.
그리고, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명에 속하는 기술분야에서 널리 공지되었거나 당업자가 공지된 기술을 토대로 용이하게 안출할 수 있는 기술구성에 대한 설명은 가급적 생략하고, 본 발명의 특징적 구성을 이해하는데 필요한 기술구성 위주로 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.In addition, in the detailed description of the present invention, the description of the technical configuration that is widely known in the technical field belonging to the present invention or that can be easily devised by a person skilled in the art based on the known technology is omitted as much as possible, and necessary for understanding the characteristic configuration of the present invention The technical configuration will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명이 적용되는 자율주행차량에서 조향 및 제동장치에 관련된 주요 구성을 간단한 블럭도로 도시하고 있다.1 is a simple block diagram showing a main configuration related to a steering and braking device in an autonomous vehicle to which the present invention is applied.
그리고, 도 2 및 도 3에는 본 발명의 실시예에 따른 자율주행차량의 일체형 조항 및 제동장치를 발췌한 조립상태의 사시도가 도시되어 있도, 도 4는 일체로 구성된 조향 및 제동장치의 주요 구성에 대한 분리상태가 도시되어 있으며, 도 5는 제동장치부분만 발췌 분리도시 하고 있다.In addition, although FIGS. 2 and 3 show a perspective view of an assembled state in which an integral clause and a braking device of an autonomous vehicle according to an embodiment of the present invention are extracted, FIG. 4 shows the main components of the integrated steering and braking device. The separation state is shown, and FIG. 5 shows only the braking device part separated.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 조향 및 제동장치(500)는 자율주행차량에 탑재되어 자율주행을 제어하는 자율주행제어기(100) 및 상기 자율주행제어기(100)로부터 조향 및 제동 관련 정보를 수신하여 조향력과 제동력 제어신호를 출력하는 하위제어기(110)의 제어신호를 통해서 조향과 제동이 이루어지게 된다.As shown in FIG. 1, the integrated steering and braking device 500 according to an embodiment of the present invention is mounted on an autonomous vehicle and controls autonomous driving from an autonomous driving controller 100 and the autonomous driving controller 100. Steering and braking are performed through control signals of the lower controller 110 that receives steering and braking related information and outputs steering force and braking force control signals.
상기 자율주행제어기(100)는 자율주행차량의 기본적인 차량정보와 차량특성 뿐만 아니라 자율주행에 필요한 소프트웨어가 탑재되어 자율주행차량의 전체적인 자율주행 제어를 수행될 수 있도록 구성됨은 물론 자율주행차량의 고도화 단계에 따라 별도의 관제서버(도시생략)와 통신상태가 유지되면서 관제서버에서 자율주행에 필요한 제어신호를 전달받아 자율주행차량을 제어하거나 또는 자율주행차량에서 획득된 각종 정보를 관제서버로 제공할 수 있도록 구성될 수도 있다.The self-driving controller 100 is configured to perform overall self-driving control of the self-driving vehicle by loading not only basic vehicle information and vehicle characteristics of the self-driving vehicle, but also software necessary for self-driving. As the communication status is maintained with a separate control server (not shown), the control server receives control signals necessary for autonomous driving to control the autonomous vehicle or provide various information obtained from the autonomous vehicle to the control server. It may be configured so that
그리고, 상기 자율주행제어기(100)로부터 제어신호를 수신하는 하위제어기(110)는 자율주행차량에 설치된 각종 센서모듈로부터 자율주행차량의 주행상태 및 자율주행차량 주변의 각종 정보를 수집하고, 수집된 정보를 상기 자율주행제어기(100)로 전송하며, 상기 자율주행제어기(100)로부터 하달된 조향 및 제동 제어신호를 조향장치(200)와 제동장치(300)로 출력하도록 구성된다.In addition, the sub-controller 110 receiving the control signal from the autonomous driving controller 100 collects the driving state of the autonomous vehicle and various information around the autonomous vehicle from various sensor modules installed in the autonomous vehicle. Information is transmitted to the autonomous driving controller 100, and the steering and braking control signals sent from the autonomous driving controller 100 are output to the steering device 200 and the braking device 300.
상기 하위제어기(110)는 상기 자율주행제어기(100), 조향장치(200), 제동장치(300)와 캔(CAN)통신으로 연결되어 상호간 정보전달이 원활하게 이루어지도록 구성된다.The lower controller 110 is connected to the autonomous driving controller 100, the steering device 200, and the braking device 300 through CAN communication, so that information is smoothly transferred between them.
상기 하위제어기(110)에서 전달된 제어신호에 따라 조향력과 제동력을 발생시키는 조향장치(200)와 제동장치(300)는 하나의 메인베이스에 조립되어 하드웨어적으로 일체화된 구성으로 이루어지지만, 각각의 기능은 별도로 이루어지게 된다.The steering device 200 and the braking device 300, which generate steering force and braking force according to the control signal transmitted from the sub-controller 110, are assembled on one main base and are integrated in hardware, but each Functions are done separately.
먼저, 조향장치(200)의 구성에 대해서 설명하면, 상기 조향장치(200)는 상기 하위제어기(110)에서 전달된 제어신호에 따라 조향력을 발생시키는 조향력발생부(210)와, 상기 조향력발생부(210)에서 발생되어 전달된 회전력으로 핸들(230)로 조향력을 전달하는 조향력전달부(220)를 포함하여 구성된다.First, the configuration of the steering device 200 will be described. The steering device 200 includes a steering force generating unit 210 that generates a steering force according to a control signal transmitted from the lower controller 110, and the steering force generating unit. It is configured to include a steering force transmission unit 220 that transmits steering force to the handle 230 with the rotational force generated and transmitted in 210.
상기 조향력발생부(210)는 상기 하위제어기(110)의 신호에 따라 조향에 필요한 회전수 및 회전속도를 발생시키는 모터(212)와, 상기 모터(212)에 연결되어 모터에서 출력되는 회전수를 일정비율로 감속시켜 출력시키는 유성 감속기(214)로 이루어지며, 상기 모터(212)와 유성 감속기(214)는 일체형으로 구성되어 그 설치 및 사후관리가 간편하게 이루어질 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.The steering force generator 210 generates a motor 212 that generates the number of rotations and rotational speed required for steering according to a signal from the lower controller 110, and the number of rotations output from the motor 212 connected to the motor 212 It is composed of a planetary reducer 214 that decelerates and outputs at a constant rate, and it is preferable that the motor 212 and the planetary reducer 214 are integrally configured so that installation and follow-up management can be easily performed.
그리고, 상기 조향력발생부(210)에서 출력된 회전력을 전달받아 핸들(230)로 제공하는 상기 조향력전달부(220)는 상기 유성 감속기(214)의 출력축에 결합되어 회전력을 전달받아 회전되는 구동풀리(222)와, 상기 구동풀리(222)와 일정거리 이격되면서 구동풀리(222)에 대해 수평상태로 설치되며 그 중심부에 스티어링컬럼이 설치되는 종동풀리(224)와, 상호간이 일정거리 이격 설치된 상기 구동풀리(222)와 종동풀리(224) 사이에 연결 설치되어 구동풀리(222)의 회전력을 종동풀리(224)로 전달하는 구동벨트(226)를 포함한 구성으로 이루어진다.In addition, the steering force transmitting unit 220, which receives the rotational force output from the steering force generating unit 210 and provides it to the handle 230, is coupled to the output shaft of the planetary reducer 214 and rotates by receiving the rotational force. 222, and a driven pulley 224 installed in a horizontal state with respect to the driving pulley 222 while being spaced apart from the driving pulley 222 by a predetermined distance and having a steering column installed in the center thereof, and the It is composed of a configuration including a drive belt 226 connected between the driving pulley 222 and the driven pulley 224 to transmit the rotational force of the driving pulley 222 to the driven pulley 224.
다음으로, 제동장치(300)의 구성에 대해서 설명한다.Next, the configuration of the braking device 300 will be described.
상기 제동장치(300)는 상기 하위제어기(110)에서 전달된 제어명령으로 제동력을 발생시키는 제동력발생부(310)와, 상기 제동력발생부(310)에서 발생된 제동력을 브레이크 페달에 직접 전달하는 제동력전달부(320)를 포함하는 구성으로 이루어진다.The braking device 300 includes a braking force generator 310 that generates braking force with a control command transmitted from the lower controller 110, and a braking force that directly transmits the braking force generated by the braking force generator 310 to a brake pedal. It consists of a configuration including a delivery unit 320.
상기 제동력발생부(310)는 상기 하위제어기(110)에서 전달된 제어신호에 따라 일정한 회전수 및 회전속도로 동작이 이루어지는 모터(312)와, 상기 모터(312)에 연결되어 모터에서 출력되는 회전수를 일정비율로 감속시켜 출력시키는 유성 감속기(314)로 이루어지며, 상기 모터(312)와 유성 감속기(314)는 일체형으로 구성되어 그 설치가 간편하도록 구성되는 것이 바람직하다.The braking force generator 310 is connected to a motor 312 operating at a constant number of revolutions and a rotational speed according to a control signal transmitted from the lower controller 110, and rotation output from the motor 312. It is composed of a planetary reducer 314 that decelerates the number at a constant rate and outputs it.
그리고, 상기 제동력전달부(320)는 상기 제동력 발생부(310)에서 전달된 회전력을 통해 브레이크 페달(330)에 외력을 제공하여 제동력이 발생시키도록 하는 브레이크 링크(322)를 포함한 구성으로 이루어진다.In addition, the braking force transmitter 320 includes a brake link 322 for generating braking force by providing an external force to the brake pedal 330 through the rotational force transmitted from the braking force generator 310.
도 2 및 도 3에는 상술한 조향장치(200)와 제동장치(300)가 하나로 일체화된 어셈블리상태의 외관 사시상태가 도시되어 있다.2 and 3 show an external perspective state of an assembly state in which the steering device 200 and the braking device 300 described above are integrated into one.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 조향장치(200)와 제동장치(300)는 직육면체 형상으로 이루어진 하나의 메인 베이스부재(400)의 상면과 일 측면에 각각 결합된 상태로 일체화를 구성하게 되고, 상기 조향장치(200)와 제동장치(300)가 결합된 메인 베이스부재(400)가 차체에 고정 설치된다.As shown in the figure, the steering device 200 and the braking device 300 are integrated in a state in which they are coupled to the upper surface and one side surface of one main base member 400 having a rectangular parallelepiped shape, and the The main base member 400 to which the steering device 200 and the braking device 300 are coupled is fixedly installed to the vehicle body.
상기 메인 베이스부재(400)의 상면에 결합되는 조향장치(200)는 일측에 조향력발생부(210)를 구성하는 모터(212)와 유성 감속기(214)가 조립되고, 상기 조향력발생부(210)의 일측으로 조향력전달부(220)를 구성하는 스티어링컬럼(225)이 조립 설치된다.The steering device 200 coupled to the upper surface of the main base member 400 is assembled with a motor 212 and a planetary reducer 214 constituting the steering force generating unit 210 on one side, and the steering force generating unit 210 The steering column 225 constituting the steering force transmission unit 220 is assembled and installed to one side of the.
상기 조향력발생부(210)와 조향력전달부(220)는 메인 베이스부재(400)의 상면에 수직방향으로 조립되어 조향력발생부(210)인 유성 감속기의 출력축에 결합된 구동풀리가 메인 베이스부재(400)의 내측으로 삽입 설치되고, 조향력전달부(220)의 스티어링컬럼(225)이 중심부로 관통 설치되는 종동풀리도 메인 베이스부재(400)의 내측으로 삽입 설치되며, 상기 구동풀리와 종동풀리 사이는 상호 관통되어 구동벨트가 구동풀리와 종동풀리를 연결할 수 있도록 구성된다.The steering force generating unit 210 and the steering force transmitting unit 220 are assembled in a vertical direction on the upper surface of the main base member 400, and the driving pulley coupled to the output shaft of the planetary reducer, which is the steering force generating unit 210, is the main base member ( 400), and the driven pulley through which the steering column 225 of the steering force transmission unit 220 is installed through the center is also inserted into the main base member 400 and installed between the driving pulley and the driven pulley. is mutually penetrated so that the drive belt can connect the drive pulley and the driven pulley.
그리고, 상기 메인 베이스부재(400)의 일 측면에는 제동장치(300)가 안착되는 제동장치 고정베이스(420)가 결합되어 제동장치 고정베이스 상면으로 제동력발생부인 모터와 유성 감속기가 횡방향으로 설치되고, 유성 감속기의 말단에 브레이크 링크(322)가 형성되어 유성 감속기에서 전달된 회전력에 의해 상하방향으로 회동 가능하도록 구성되며, 상기 브레이크 링크(322)의 말단에 원형의 가압구(324)가 구비되어 브레이크 페달 상면으로 위치하도록 구성된다.In addition, a braking device fixing base 420 on which the braking device 300 is seated is coupled to one side of the main base member 400, and a motor and a planetary reducer, which are a braking force generating unit, are installed in the transverse direction on the upper surface of the braking device fixing base , A brake link 322 is formed at the end of the planetary reducer so that it can rotate in the vertical direction by the rotational force transmitted from the planetary reducer, and a circular pressurizing sphere 324 is provided at the end of the brake link 322 It is configured to be located on the upper surface of the brake pedal.
상기 조향장치(200)와 제동장치(300)는 차량에 장착되는 메인 베이스부재(400)의 효율적인 배치와 공간 이용을 극대화하기 위해 상호 직각방향으로 배치되도록 구성되는 것이 바람직하다.The steering device 200 and the braking device 300 are preferably configured to be disposed perpendicular to each other in order to maximize efficient arrangement and space utilization of the main base member 400 mounted on the vehicle.
그리고, 상기 브레이크 링크(322) 말단에 구비된 가압구(324)는 브레이크 링크(322)의 하강으로 페달을 가압하는 과정에서 가변되는 페달의 위치를 따라가면서 페달의 상면을 효과적으로 가압하여 제동력이 발생될 수 있도록 원형의 베어링 형태로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the pressing hole 324 provided at the end of the brake link 322 effectively presses the upper surface of the pedal while following the variable position of the pedal in the process of pressing the pedal as the brake link 322 descends, thereby generating braking force. It is preferable to be configured in the form of a circular bearing so that it can be.
한편, 도 2의 저면사시도에 도시된 바와 같이, 상기 조향력전달부(220)가 결합되는 위치의 상기 메인 베이스부재(400)는 상하로 관통되어 스티어링컬럼(225) 하단으로 조향로드(도시 생략)가 결합되고, 스티어링컬럼(225)의 상단으로 핸들(도시생략)이 결합된다.On the other hand, as shown in the bottom perspective view of FIG. 2, the main base member 400 at the position where the steering force transmission unit 220 is coupled is penetrated vertically and a steering rod (not shown) goes to the bottom of the steering column 225. is coupled, and a handle (not shown) is coupled to the top of the steering column 225.
도 4는 상술한 일체형 조향 및 제동장치(500)의 구성에 대한 분리상태가 도시되어 있다.4 shows a separated state of the configuration of the above-described integrated steering and braking device 500.
도 4에 도시된 바와 같이, 차량에 고정 설치되는 메인베이스부재(400)의 상면 일측에는 상기 조향장치(200)의 조향력발생부(210)가 결합되어 조향력발생부(210)의 유성 감속기(214)의 출력축에 결합되는 구동풀리(222)가 내부로 삽입 설치되는 제1장착부(410)가 마련된다.As shown in FIG. 4, the steering force generator 210 of the steering device 200 is coupled to one side of the upper surface of the main base member 400 fixedly installed in the vehicle, and the planetary reducer 214 of the steering force generator 210 ) Is provided with a first mounting portion 410 into which the drive pulley 222 coupled to the output shaft is inserted into the installation.
또한, 상기 제1장착부(410)의 일측 메인 베이스부재(400)의 테두리부에는 조향력전달부의 스티어링컬럼이 결합된 종동풀리(224)가 메인 베이스부재(400)의 외측부에서 내측방향으로 삽입 설치될 수 있도록 상기 메인 베이스부재의 일 측면에서 상하로 관통 형성되되, 외측방향으로 개구된 개구부(413)가 형성된 구조로 이루어진다.In addition, a driven pulley 224 coupled with a steering column of a steering force transmission unit is inserted and installed in an inward direction from an outer portion of the main base member 400 to an edge portion of the main base member 400 on one side of the first mounting portion 410. It is made of a structure in which an opening 413 is formed through the top and bottom of one side of the main base member so as to be open to the outside.
상기 메인 베이스부재(400)의 제1장착부(410)와 제2장착부(412)에 삽입 설치되는 구동풀리(222)와 종동풀리(224)는 상호 수평상태가 유지되게 설치되어 구동벨트(226)에 의해 원활한 회전력이 전달될 수 있도록 구성된다The driving pulley 222 and the driven pulley 224 inserted into the first mounting portion 410 and the second mounting portion 412 of the main base member 400 are installed so as to maintain a mutually horizontal state, so that the drive belt 226 It is configured so that smooth rotational force can be transmitted by
그리고, 상기 조향력전달부(220)가 장착되는 제2장착부(412)의 외측면에는 측면커버(414)가 결합되어 조향력전달부(220)의 구동벨트(226) 및 종동풀리(224)가 외부로 노출되지 않도록 하여 조향력전달부(220)에 이물질이 유입되거나 다른 부품 등에 의해 조향력 전달에 지장을 받지 않도록 구성된다.In addition, the side cover 414 is coupled to the outer surface of the second mounting portion 412 to which the steering force transmission portion 220 is mounted, so that the driving belt 226 and the driven pulley 224 of the steering force transmission portion 220 are connected to the outside. It is configured so that foreign matter does not flow into the steering force transmission unit 220 or the steering force transmission is not hindered by other parts.
그리고, 제동장치(300)가 안착된 제동장치 고정베이스(420)는 평판재 형상으로 구성되어 메인 베이스부재(400)의 일 측면에 결합되며, 메인 베이스부재(400)의 상면과 수평상태가 유지되는 제동장치 고정베이스(420)의 상면으로 제동장치(300)의 제동력발생부(310)가 고정 설치되며, 상기 제동력발생부(310)의 유성 감속기(314)에 연결된 브레이트링크(322)가 제동장치 고정베이스(420) 외측으로 돌출되어 회동 가능하도록 구성된다.In addition, the braking device fixing base 420 on which the braking device 300 is seated is composed of a flat plate and is coupled to one side of the main base member 400, and the upper surface of the main base member 400 and the horizontal state are maintained. The braking force generating unit 310 of the braking device 300 is fixedly installed on the upper surface of the braking device fixing base 420, and the brake link 322 connected to the planetary reducer 314 of the braking force generating unit 310 brakes. It protrudes outward from the device fixing base 420 and is configured to be rotatable.
상기 조향력전달부(220)는 조향력발생부(210)에서 전달받은 회전력을 핸들이 결합된 스티어링 컬럼(225)측으로 확실하고 정확하게 오차 없이 신속한 전달이 가능하도록 벨트방식의 동력전달구조로 이루어진다.The steering force transmission unit 220 has a belt-type power transmission structure so that the rotational force transmitted from the steering force generation unit 210 can be safely and accurately transmitted to the side of the steering column 225 to which the steering wheel is coupled without errors.
따라서, 상기 조향력전달부(220)의 구동풀리(222)와 종동풀리(224)의 외주면에는 일정한 피치를 갖는 타이밍기어(227)가 형성되어 있고, 상기 구동풀리(222)와 종동풀리(224) 사이를 연결하는 구동벨트(226)의 내주면에도 타이밍기어(228)가 형성되어 있어서 조향력 전달이 정확하고 시간적 딜레이 없이 신속하게 전달될 수 있도록 구성된다.Therefore, timing gears 227 having a constant pitch are formed on the outer circumferential surfaces of the driving pulley 222 and the driven pulley 224 of the steering force transmission unit 220, and the driving pulley 222 and the driven pulley 224 A timing gear 228 is also formed on the inner circumferential surface of the drive belt 226 connecting therebetween, so that the steering force can be transmitted accurately and quickly without any time delay.
그리고, 도 5에는 상술한 제동장치(300)의 일부 구성이 분리상태로 도시되어 있다.In addition, in FIG. 5, some components of the above-described braking device 300 are shown in a separated state.
도 5에 도시된 바와 같이, 제동장치(300)의 제동력발생부(310)인 모터(312)와 유성 감속기(314)는 상하 수직방향으로 설치되는 조향력발생부(210)와 직각방향인 횡방향으로 제동장치 고정베이스(420)의 상면에 고정 설치되며, 상기 제동장치 고정베이스(420)의 상면 일단에는 유성 감속기(314)의 출력축에 결합되는 환형으로 이루어진 브레이크링크(322)의 일단이 삽입 설치될 수 있는 고졍편(422)이 마련된다.As shown in FIG. 5, the motor 312 and the planetary reducer 314, which are the braking force generating unit 310 of the braking device 300, have a transverse direction perpendicular to the steering force generating unit 210 installed in the vertical direction It is fixedly installed on the upper surface of the braking device fixing base 420, and one end of the annular brake link 322 coupled to the output shaft of the planetary reducer 314 is inserted into one end of the upper surface of the braking device fixing base 420. A high section 422 that can be provided is provided.
그리고, 상기 제동장치 고정베이스(420)에 횡방향으로 관통형성된 복수개의 관통공은 제동장치 고정베이스(420)를 메인 베이스부재(400)의 측면에 고정하기 위한 체결구 체결용 체결공(424)이 복수개 구비되며, 상기 메인 베이스부재(400)의 측면에도 차체측에 메인베이스부재를 체결하기 위한 체결공(부호생략)이 복수개 형성되는 것은 당연하다..In addition, the plurality of through holes formed through the brake device fixing base 420 in the transverse direction are fastening holes 424 for fastening fasteners for fixing the brake device fixing base 420 to the side surface of the main base member 400 A plurality of these are provided, and it is natural that a plurality of fastening holes (symbols omitted) for fastening the main base member to the vehicle body side are also formed on the side surface of the main base member 400.
한편, 이하에서는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 일체형 조향 및 제동장치(500)의 동작내용에 대해 간단하게 설명한다.Meanwhile, hereinafter, operation of the integrated steering and braking device 500 according to the above-described embodiment of the present invention will be briefly described.
차량측 주요 부위에 설치되는 하위제어기(110)는 차량측 각종 센서 및 카메라(115)를 통해 자율주행차량의 운행상태 정보 및 차량의 외부에서 수집된 각종 정보를 자율주행제어기(100)로 통보하게 된다.The sub-controller 110 installed in the main part of the vehicle notifies the autonomous driving controller 100 of driving status information of the autonomous vehicle and various information collected from the outside of the vehicle through various sensors and cameras 115 on the vehicle side. do.
자율주행제어기(100)는 하위제어기(110)에서 수집되어 통보된 각종 정보를 취합, 분석, 처리하고, 주행중인 자율주행차량의 조향 및 제동 제어에 필요한 요인이 발생할 경우, 하위제어기(110)로 조향 및 제동제어에 필요한 신호를 출력시키게 된다.The autonomous driving controller 100 collects, analyzes, and processes various information collected and notified by the lower controller 110, and when a factor necessary for steering and braking control of a running autonomous vehicle occurs, it is sent to the lower controller 110. It outputs signals necessary for steering and braking control.
먼저, 조향장치(200)의 동작 내용에 대해서 설명하면, 자율주행제어기(100)에서 하위제어기(110)로 보내지는 조향각 제어신호는 100ms와 조향각 0.1°단위로 출력하게 되고, 신호를 전달받은 하위제어기(110)는 조향력발생부(210)인 모터(212)로 그 신호를 전달하고, 신호를 받은 모터(212)는 설정된 회전수로 회전이 이루어지면서 유성 감속기(214)로 회전력을 전달한다.First, the operation of the steering device 200 will be described. The steering angle control signal sent from the autonomous driving controller 100 to the lower controller 110 is output in units of 100ms and steering angle 0.1°, and the lower-level controller 100 receives the signal. The controller 110 transmits the signal to the motor 212, which is the steering force generating unit 210, and the motor 212 receiving the signal rotates at the set number of revolutions and transmits the rotational force to the planetary reducer 214.
유성 감속기(214)는 입력된 모터(212)의 회전속도를 일정 감속비(20:1)로 감속시킨 후에 조향력전달부(220)로 출력하여 핸들의 조향각을 제어할 수 있게 된다.The planetary reducer 214 reduces the input rotational speed of the motor 212 to a predetermined reduction ratio (20:1), and then outputs the output to the steering force transmission unit 220 so that the steering angle of the handle can be controlled.
상기 조향력전달부(220)로 전달된 회전력은 구동풀리(222)와 구동벨트(226)을 통해 종동풀리(224)로 전달되고, 종동풀리(224)의 중앙부에 수직 관통 설치된 스티어링 컬럼(225)으로 최종 회전력이 전달되면서, 핸들(230)에 조향력이 발생되도록 한다.The rotational force transmitted to the steering force transmitting unit 220 is transmitted to the driven pulley 224 through the driving pulley 222 and the driving belt 226, and the steering column 225 installed vertically through the center of the driven pulley 224 As the final rotational force is transmitted to the steering wheel 230, a steering force is generated.
상기 조향력발생부(210)에서 전달된 회전력으로 조향력전달부(220)에서 동작되는 조향각 범위는 편측 450°(좌/우 900°)의 범위에서 핸들을 제어할 수 있도록 구성되지만, 이러한 조향각 범위는 차량의 종류에 따라 다르게 설정할 수 있다.The steering angle range operated by the steering force transmitting unit 220 with the rotational force transmitted from the steering force generating unit 210 is configured to control the steering wheel in the range of 450 ° (left / right 900 °) on one side, but this steering angle range It can be set differently depending on the type of vehicle.
한편, 핸들(230)에 조향력이 발생되는 경우, 상기 조향력전달부(220) 또는 핸들(230)에는 핸들의 조향각 변위를 파악하거나 운전자의 운전개입이 이루어지는 것을 감지하여 하위제어기(110)로 신호를 출력하는 자율주행보조장치들이 더 구성될 수 있지만, 본 발명의 설명에서는 일반적인 자율주행차량에 구비되는 장치 및 동작관계 등에 대해서는 그 설명을 생략한다.On the other hand, when a steering force is generated in the handle 230, the steering force transmitting unit 220 or the handle 230 detects the displacement of the steering angle of the handle or detects the driver's intervention and transmits a signal to the lower controller 110. Autonomous driving assistance devices that output may be further configured, but in the description of the present invention, descriptions of devices and operational relationships provided in general autonomous vehicles are omitted.
다음으로, 제동장치(300)의 동작 내용에 대해서 설명하면, 자율주행차량의 제어명령의 순서, 처리절차 등은 상술한 조향장치(200)의 제어와 동일하게 이루어지기 때문에, 이하에서는 제동장치 부분에 한정해서 설명한다.Next, the operation of the brake device 300 will be described. Since the sequence of control commands and processing procedures of the self-driving vehicle are identical to those of the above-described control of the steering device 200, the brake device portion will be described below. limited to explain.
즉, 자율주행중인 자율주행차량에 제동에 필요한 요인이 발생할 경우, 하위제어기에 제동 제어신호가 수시되는데, 이때 상위제어기인 자율주행제어기에서 하위제어기로 보내지는 제동 제어신호는 0.01㎨로 출력되고, 신호를 전달받은 하위제어기는 제동력발생부(310)인 모터(312)로 그 신호를 전달한다.That is, when a factor necessary for braking occurs in an autonomously driving autonomous vehicle, a braking control signal is frequently sent to the lower controller. The lower controller receiving the signal transmits the signal to the motor 312, which is the braking force generating unit 310.
제동신호에 따라 회전이 이루어지는 모터(312)의 회전력은 유성 감속기(314)로 전달되고, 유성 감속기(314)는 입력된 모터(312)의 회전속도를 일정 감속비(20:1)로 감속시킨 후에 제동력전달부(320)로 출력하여 브레이크 링크(322)를 페달을 가압하여 제동력이 발생되도록 한다.The rotational force of the motor 312, which rotates according to the braking signal, is transmitted to the planetary reducer 314, and the planetary reducer 314 reduces the input rotational speed of the motor 312 at a predetermined reduction ratio (20:1). The output is output to the braking force transmission unit 320 to press the pedal to the brake link 322 so that braking force is generated.
상기 브레이크 링크(322)가 하강하면서 가압구(324)가 페달(330)을 가압하여 제동력이 발생되게 되는데, 이때 자율주행차량측에서 발생되는 가감속 속도는 -2~5㎨ 단위로 제어되면서 제동력이 발생된다.As the brake link 322 descends, the pressurizing sphere 324 presses the pedal 330 to generate braking force. At this time, the acceleration/deceleration speed generated by the autonomous vehicle is controlled in units of -2 to 5 ㎨, and the braking force this occurs
한편, 페달이 하강하면서 제동력이 발생되는 경우, 상기 페달 일측에 설치된 페달조작 감지센서가 제동력전달부의 동작상태를 파악하여 상기 하위제어기 측으로 통보하게 되고, 만약 운전자가 탑승된 상태에서 운전자가 임의로 자율주행차량의 제동장치 등에 관여하는 것으로 감지될 경우, 그 신호는 자율주행제어기측으로 전달되어 주행모드 전환부를 통해 자율주행모드가 수동주행모드로 변경되어 자율주행차량의 자율주행제어신호가 더 이상 출력되지 않도록 하며, 이는 조향장치의 동작 제어도 동일한 방식으로 이루어진다. Meanwhile, when braking force is generated while the pedal is descending, the pedal operation detection sensor installed on one side of the pedal detects the operating state of the braking force transmission unit and notifies the lower controller. If the driver is on board, the driver arbitrarily drives autonomously If it is detected that the brake system of the vehicle is involved, the signal is transmitted to the autonomous driving controller and the autonomous driving mode is changed to the manual driving mode through the driving mode switching unit so that the autonomous driving control signal of the autonomous vehicle is no longer output. The operation control of the steering device is also performed in the same way.
이상, 본 발명에 따른 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치에 대하여 첨부된 일 실시예의 도면을 토대로 설명하였으나, 당업자는 본 발명의 동일한 기술적 사상의 범위 이내에서 조향 및 제동장치의 단순한 위치나 설계변경을 통해 다양한 차종에 적용 가능한 일체형 조향 및 제동장치를 구성할 수 있을 것이다.In the above, the integrated steering and braking device of an autonomous vehicle according to the present invention has been described based on the accompanying drawings of one embodiment, but those skilled in the art can simply change the location or design of the steering and braking device within the scope of the same technical spirit of the present invention. Through this, it will be possible to construct an integrated steering and braking system applicable to various types of vehicles.
100 : 자율주행제어기 105 : IMU 센서
110 : 하위제어기 115 : 카메라
200 : 조향장치 210 : 조향력발생부
212 : 모터 214 : 유성 감속기
220 : 조향력전달부 222 : 구동풀리
224 : 종동풀리 225 : 스티어링컬럼
226 : 구동벨트 227,228 : 타이밍기어
230 : 핸들 300 : 제동장치
310 : 제동력발생부 312 : 모터
314 : 유성 감속기 320 : 제동력전달부
322 : 브레이크링크 324 : 가압구
330 : 페달
400 : 메인 베이스부재 410 : 제1장착부
412 : 제2장착부 413 : 개구부
414 : 측면커버 420 : 제동장치 고정베이스
422 : 고정편 424 : 체결공
500 : 일체형 조향 및 제동장치100: autonomous driving controller 105: IMU sensor
110: sub-controller 115: camera
200: steering device 210: steering force generating unit
212: motor 214: planetary reducer
220: steering force transmission unit 222: driving pulley
224: driven pulley 225: steering column
226: drive belt 227,228: timing gear
230: handle 300: braking device
310: braking force generating unit 312: motor
314: planetary reducer 320: braking power transmission unit
322: brake link 324: pressure tool
330: pedal
400: main base member 410: first mounting part
412: second mounting part 413: opening
414: side cover 420: brake device fixing base
422: fixing piece 424: fastening hole
500: integrated steering and braking device
Claims (3)
상기 제1장착부의 상면에 고정 설치되어 자율주행제어기 또는 하위제어기에서 전달된 제어신호로 회전 동작되는 조향력발생부로부터 회전력을 전달받아 회전이 이루어지도록 상기 메인 베이스부재의 제1장착부 내측으로 삽입 설치되는 구동풀리;
상기 구동풀리와 수평상태가 유지되면서 일정간격 이격된 상태로 상기 메인 베이스부재의 제2장착부에 설치되되, 그 중심부에 상하방향으로 스티어링컬럼이 관통 설치되는 종동풀리;
상기 베이스부재의 내측에서 상기 제1장착부와 제2장착부 사이에 수평상태로 관통 설치되어 상기 구동풀리의 회전력을 상기 종동풀리로 전달하는 구동벨트;
상기 베이스부재의 일 측면에 고정 설치되되, 상단부에 제동력발생부가 고정 설치되는 고정편이 돌출 형성된 제동장치 고정베이스;
상기 제동장치 고정베이스의 고정편 일측으로 돌출된 상기 제동력발생부의 출력축에 일단이 결합되고 타단이 브레이크 페달 상면에 위치되어 자율주행제어기 또는 하위제어기에서 전달된 제어신호로 회전동작되는 상기 제동력발생부의 회전에 따라 브레이크페달을 가압하거나 가압해제하는 브레이크 링크;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치.A main base member fixed to the vehicle body by forming a first mounting portion and a second mounting portion at the center and one side of the steering device so that the steering force transmission portion of the steering device is inserted and fixedly installed;
Inserted into the first mounting portion of the main base member to rotate by receiving rotational force from a steering force generating unit that is fixedly installed on the upper surface of the first mounting portion and rotates with a control signal transmitted from an autonomous driving controller or a lower-order controller. drive pulley;
A driven pulley installed in the second mounting portion of the main base member while maintaining a horizontal state with the driving pulley and spaced apart at a predetermined interval, and having a steering column penetrating the central portion in the vertical direction;
a drive belt installed through the base member in a horizontal state between the first mounting portion and the second mounting portion to transmit the rotational force of the driving pulley to the driven pulley;
a braking device fixing base fixedly installed on one side of the base member and having a protruding fixing piece to which a braking force generating unit is fixedly installed at an upper end;
One end is coupled to the output shaft of the braking force generator protruding to one side of the fixing piece of the brake fixing base, and the other end is located on the upper surface of the brake pedal, and the rotation of the braking force generator is operated by a control signal transmitted from the autonomous driving controller or lower controller. An integrated steering and braking device for an autonomous vehicle, characterized in that it is configured to include; a brake link that presses or releases the pressurization of the brake pedal according to.
상기 조향력전달부(420)의 구동풀리와 종동풀리의 외주연에는 일정한 피치를 갖는 타이밍기어가 형성되고,
상기 구동벨트의 내주면에는 상기 구동풀리와 종동풀리의 외주면에 형성된 타이밍기어에 결합되는 대응 타이밍기어가 형성되어 조향력발생부에서 전달된 조향력의 세밀한 제어 및 확실한 동력전달이 이루어지도록 구성되고,
상기 조향력발생부의 모터와 유성감속기어는 상기 스티어링컬럼과 평행상태가 유지되게 수직방향으로 설치되는 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치.According to claim 1,
Timing gears having a constant pitch are formed on the outer peripheries of the driving pulley and the driven pulley of the steering force transmission unit 420,
Corresponding timing gears coupled to the timing gears formed on the outer circumferential surfaces of the drive pulley and the driven pulley are formed on the inner circumferential surface of the drive belt to ensure precise control of the steering force transmitted from the steering force generating unit and reliable power transmission,
An integrated steering and braking device for an autonomous vehicle, characterized in that the motor and the planetary reduction gear of the steering force generating unit are installed in a vertical direction so as to maintain a parallel state with the steering column.
상기 제2장착부는 상기 메인 베이스부재의 일 측면에서 상하로 관통 형성되되, 외측방향으로 개구된 개구부가 형성되어 상기 종동풀리 및 종동풀리와 연결된 스티어링컬럼의 설치와 분리가 용이하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자율주행차량의 일체형 조향 및 제동장치.According to claim 1 or 2,
The second mounting portion is formed through the top and bottom of one side of the main base member, and an opening opening outward is formed to facilitate installation and separation of the driven pulley and the steering column connected to the driven pulley. Characterized in that All-in-one steering and braking system for autonomous vehicles.
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