KR20110064247A - 차량의 전후륜 조향장치 및 방법 - Google Patents

차량의 전후륜 조향장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 앞바퀴 및 뒷바퀴를 조향하도록 하는 차량의 전후륜 조향장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 차량 전후륜 조향장치는 차량의 앞바퀴를 조향하는 전륜조향부와, 상기 차량의 앞바퀴 조향각을 조정하는 전륜조향 모터부와, 상기 차량의 뒷바퀴 조향각을 조정하는 후륜조향 모터부와, 상기 전륜조향부로부터 차량의 앞바퀴에 대한 조향신호를 수신하면 상기 전륜조향 모터부 및 후륜조향 모터부를 각각 동작시키는 제어부를 포함한다.

Description

차량의 전후륜 조향장치 및 방법{FRONT AND REAR WHEELS STEERING APPARATUS AND METHOD FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 전후륜 조향장치에 관한 것으로서, 특히 차량의 좌우 회전시 앞바퀴 및 뒷바퀴를 조향할 수 있도록 하는 차량의 전후륜 조향장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량은 전륜, 즉 앞바퀴만 조향이 된다. 따라서, 차량의 유턴이나 좌우 회전시 회전반경이 커서 초보자들에게는 회전이나 유턴이 여간 어려운 일이 아니다. 특히 좁은 도로에서 주차나 회전을 하는 경우에는 좌우에 있는 물건이나 차량 등과 부딪히는 사고가 자주 발생한다.
이에 주차나 좌우 회전 등을 용이하게 하기 위해서는 차량의 회전 반경을 축소시킬 필요가 있다. 특히, 종래의 차량은 회전 반경이 크게 설정되어 있기 때문에 한번에 유턴을 하기가 어려웠다.
또한, 종래의 차량에서는 전륜 조향장치만 있기 때문에 좁은 공간에서 핸들 조작시 차량을 여러 번 전진 및 후진을 반복해야 하는 번거로움이 있다.
따라서, 해당 기술분야에서는 좁은 도로나 공간에서 주차 및 유턴 등 좌우 회전을 시도할 때 초보자라도 쉽게 핸들링할 수 있도록 하기 위한 차량 조향기술의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 차량의 좌우 회전시 차량의 앞바퀴 및 뒷바퀴를 동시에 회전시킬 수 있도록 하기 위한 차량용 전후륜 조향장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 차량의 좌우 회전시 차량의 회전반경을 축소시킬 수 있도록 하기 위한 차량용 전후륜 조향장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 적은 핸들링 조작으로 짧은 시간 내에 빠르게 회전할 수 있도록 하기 위한 차량용 전후륜 조향장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
일 실시예로, 본 발명의 차량 전후륜 조향장치는 차량의 앞바퀴를 조향하는 전륜조향부와, 상기 차량의 앞바퀴 조향각을 조정하는 전륜조향 모터부와, 상기 차량의 뒷바퀴 조향각을 조정하는 후륜조향 모터부와, 상기 전륜조향부로부터 차량의 앞바퀴에 대한 조향신호를 수신하면 상기 전륜조향 모터부 및 후륜조향 모터부를 각각 동작시키는 제어부를 포함한다.
일 실시예로, 본 발명의 차량 전후륜 조향장치는 상기 차량 뒷바퀴에 대한 조향신호를 입력받는 후륜조향 입력부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 후륜조향 입력부로부터 차량의 뒷바퀴에 대한 조향신호를 수신하는 경우에 상기 후륜조향 모터부를 동작시킨다.
다른 실시예로, 본 발명의 차량 전후륜 조향장치는 상기 뒷바퀴 조향각의 크기를 설정하는 후륜조향각 설정부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 후륜조향각 설정부에서 설정한 조향각의 크기에 대응하여 상기 후륜조향 모터부를 동작시킨다.
이때, 상기 후륜조향각 설정부는 상기 뒷바퀴 조향각의 크기를 연속적 또는 이산적으로 변경한다.
일 실시예로, 상기 제어부는 상기 후륜조향 모터부가 상기 전륜조향 모터부에 연동하여 구동하도록 상기 후륜조향 모터부를 동작시킨다.
일 실시예로, 상기 제어부는 상기 뒷바퀴의 조향각이 상기 앞바퀴의 조향각과 상보적인 관계가 되도록 상기 후륜조향 모터부를 동작시킨다.
다른 실시예로, 상기 제어부는 상기 뒷바퀴의 조향방향이 상기 앞바퀴의 조향방향과 동일한 방향이 되도록 상기 후륜조향 모터부를 동작시킨다.
일 실시예로, 본 발명의 차량 전후륜 조향방법은 차량의 앞바퀴에 대한 조향신호가 입력되었는지를 판단하는 단계와, 상기 앞바퀴의 조향신호가 입력되었으면 현재 주행 모드가 후륜조향 모드인지를 판단하는 단계와, 상기 주행모드가 후륜조향 모드인 경우 차량의 앞바퀴 및 뒷바퀴를 연동하여 조향하는 단계를 포함한다.
일 실시예로, 상기 차량의 앞바퀴 및 뒷바퀴를 연동하여 조향하는 단계는 상기 차량의 뒷바퀴의 회전각 크기의 판독하는 단계를 포함하고, 상기 판독된 회전각 크기에 따라 상기 차량의 뒷바퀴를 조향한다.
본 발명은 차량의 좌우 회전시 차량의 앞바퀴 및 뒷바퀴를 동시에 회전시킬 수 있으므로 쉽게 회전 및 유턴 등을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 전후륜 조향이 동시에 수행될 수 있으므로 차량의 좌우 회전시 회전반경이 줄어들어 좁은 공간에서도 쉽게 회전할 수 있다.
또한, 본 발명은 적은 핸들 조작으로 빠르게 차량을 회전시킬 수 있으므로 회전하는데 시간을 단축할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전후륜 조향장치의 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전후륜 조향장치를 차량에 적용한 구현예를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전후륜 조향장치(100)는 전륜조향부(110)와, 전륜조향 모터부(120)와, 후륜조향 모터부(130)와, 제어부(140)를 포함한다. 또한, 이러한 본 발명에 따른 차량의 전후륜 조향장치(100)는 후륜조향 입력부(150)와 후륜조향각 설정부(160) 중 적어도 하나를 더 포함할 수도 있다.
전륜조향부(110)는 차량의 앞바퀴(210)를 조향한다. 즉, 전륜조향부(110)는 차량의 진행방향을 바꾸기 위하여 앞바퀴의 회전축 방향을 조절하는 기능을 수행한다. 이러한 전륜조향부(110)는 핸들(111)의 회전각도에 따라 조향신호를 출력하고 이러한 조향신호는 제어부(160)로 입력된다.
전륜조향 모터부(120)는 제어부(140)의 제어신호에 따라 차량 앞바퀴(210)의 조향각을 조정한다. 다시 말하면, 제어부(140)는 전륜조향부(110)로부터 차량의 앞바퀴(210)에 대한 조향신호가 출력되면 그 조향신호에 대응되도록 전륜조향 모터부(120)를 구동하여 차량 앞바퀴(210)의 조향각을 변경하게 된다. 여기서, 조향각이라 함은 차량의 진행방향을 변경하기 위해 조정되는 바퀴 회전축의 각도를 의미한다.
후륜조향 모터부(130)는 제어부(140)의 제어신호에 따라 차량 뒷바퀴(220)의 조향각을 조정한다. 이러한 후륜조향 모터부(120)는 전륜조향 모터부(120)와 연동하여 동작한다. 이와 같이, 후륜조향 모터부(130)에 의해 차량 앞바퀴(210)와 연동하여 차량 뒷바퀴(220)의 조향각을 조정함으로써 차량의 회전반경을 줄일 수 있게 된다.
제어부(140)는 차량의 전반적인 동작을 제어한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(140)는 상술한 바와 같이 전륜조향부(110)로부터 차량의 앞바퀴(210)에 대한 조향신호를 수신하면 전륜조향 모터부(120) 및 후륜조향 모터부(130)를 각 각 동작시킨다. 이는 예컨대 각 모터부(120,130)로 입력되는 전류의 크기를 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 제어부(140)는 전륜조향 모터부(120)에 연동하도록 후륜조향 모터부(130)를 제어한다. 예컨대, 전륜조향 모터부(120)에서 앞바퀴(210)의 조향각을 조종하게 되면 이와 연동하여 뒷바퀴(220)의 조향각을 조종하도록 후륜조향 모터부(130)를 제어하는 것이다. 또한, 제어부(140)는 차량 뒷바퀴(220)의 조향각이 차량 앞바퀴(210)의 조향각과 상보적인 관계가 되도록 후륜조향 모터부(130)를 제어한다. 예컨대, 차량의 좌회전을 위해 전륜조향 모터부(120)가 앞바퀴(210)을 좌측으로 30도 회전시키는 경우 뒷바퀴(220)를 우측으로 30도 회전시키도록 후륜조향 모터부(130)를 제어하는 것이다. 본 발명의 다른 실시예에서 제어부(140)는 차량 뒷바퀴(220)의 조향방향이 차량 앞바퀴(210)의 조향방향과 동일한 방향이 되도록 후륜조향 모터부(130)를 제어할 수도 있다.
후륜조향 입력부(150)는 외부로부터 차량 뒷바퀴(220)의 조향을 위한 신호를 입력받는다. 이러한 후륜조향 입력부(150)는 운전자가 뒷바퀴(220)의 조향을 실시하기 위해 조향신호를 입력하기 위한 것이다. 운전자가 후륜조향 입력부(150)를 통해 뒷바퀴(220)에 대한 조향신호를 입력하면 후륜조향 입력부(150)는 이러한 조향신호를 제어부(140)로 전송한다. 이로써 제어부(140)는 그 조향신호에 따라 후륜조향 모터부(130)의 동작을 제어하게 된다.
후륜조향각 설정부(160)는 차량 뒷바퀴(220)의 조향각의 크기를 설정한다. 이는 차량 뒷바퀴(220)의 조향각을 얼마만큼으로 할 것인지를 결정하기 위한 것이다. 이러한 후륜조향각 설정부(160)는 뒷바퀴(220) 조향각의 크기를 아날로그 신호 로 연속적으로 변경하거나 또는 디지털 신호로 이산적으로 변경함으로써 조향각 크기를 설정할 수 있다. 여기서, 연속적 변경은 조향각의 크기를 전류의 세기를 이용하여 변경하는 경우 전류의 세기를 아날로그 신호를 이용하여 연속해서 변경하는 것을 의미하며, 이산적 변경은 디지털 신호를 이용하여 조향각 크기를 단계적으로 변경하는 것을 의미한다. 이 경우 제어부(140)는 후륜조향각 설정부(160)에서 설정한 뒷바퀴(220)의 조향각 크기에 대응하여 후륜조향 모터부(130)의 동작을 제어한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 후륜조향에 대한 구현예를 도시한 것으로, 도 3의 (a)는 차량의 직진주행, (b)는 우회전, (c)는 좌회전 상황을 도시하고 있다.
도 3의 (a)에서는 차량이 직진하므로 차량 앞바퀴(210) 및 뒷바퀴(22)의 조향은 수행되지 않는다. 그런데, 도 3의 (b)와 같이 차량이 우회전을 하는 경우 전륜조향 모터부(120)가 제어부(140)의 제어신호에 따라 차량 앞바퀴(210)의 회전축을 +θ만큼 회전시킴과 동시에 후륜조향 모터부(130)가 제어부(140)의 제어신호에 따라 차량 뒷바퀴(220)의 회전축을 -θ만큼 회전시킨다. 이때, 상술한 바와 같이 차량 앞바퀴(210)와 뒷바퀴(220)는 서로 연동하며 서로 상보적인 관계를 갖도록 회전된다. 도 3의 (c)는 차량이 좌회전을 하는 경우로서 도 3의 (b)와 반대의 경우가 적용된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 후륜조향에 대한 다른 구현예를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 다른 구현예에서 차량 앞바퀴(210)의 회전축을 +θ만큼 회전시킬 때 이와 연동하여 차량 뒷바퀴(220)의 회전축을 +θ만큼 회전시킬 수도 있다. 반대의 경우(-θ)도 마찬가지다. 다시 말하면, 차량 앞바퀴(210)의 회전축의 회전방향 및 회전각도와 동일하게 차량 뒷바퀴(220)의 회전축을 조정할 수 있다. 이는 차량이 진행방향의 대각선 방향으로 평행이동할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 전후륜 조향방법을 보이는 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 전후륜 조향방법은 차량 핸들(111)의 조작에 따른 앞바퀴(210)의 조향신호가 입력되는지를 판단한다(S101). 앞바퀴(210)에 대한 조향신호가 입력되면 후륜조향 모드인지를 판단한다(S103). 이러한 후륜조향 모드는 후륜조향 입력부(150)로부터 뒷바퀴(220)에 대한 조향신호의 입력 여부를 이용하여 판단한다. 후륜조향 모드가 아니면 일반 주행모드이다. 즉, 운전자가 일반모드에서 후륜조향 입력부(150)를 통해 뒷바퀴(220)의 조향신호를 입력하면 후륜조향 모드로 변경되며 제어부(140)는 이러한 조향신호의 입력을 통해 후륜조향 모터부(130)를 제어하게 된다.
S103 단계에서 주행모드가 후륜조향 모드이면 미리 설정된 뒷바퀴(220)의 회전각 크기를 판독한다(S105). 이어 전륜조향 모터부(120)와 후륜조향 모터부(130)를 연동하여 구동시킨다(S107). 이때, 후륜조향 모터부(130)는 판독된 뒷바퀴(220)의 회전각 크기에 따라 뒷바퀴(220)의 회전각을 조정한다.
S103 단계에서 주행모드가 후륜조향 모드가 아닌 일반모드이면 전륜조향 모 터부(120)만 구동시킨다(S109).
여기서, 도면에는 도시하지 않았으나, S105 단계 이전에 뒷바퀴(220)의 회전각 크기의 변동이 있는지를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 회전각 크기의 변동이 있는 경우 S105 단계에서는 그 변동된 회전각 크기를 판독한다.
이상과 같이 본 발명은 차량 주행시 뒷바퀴의 회전축을 조정함으로써 전후륜 조향이 가능하도록 하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다. 이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 해당 기술분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 차량 뒷바퀴를 앞바퀴에 연동하여 동작하도록 하고, 차량의 회전반경을 줄이기 위해 앞바퀴 및 뒷바퀴의 회전축 각도가 서로 상보적인 관계를 유지하도록 하는 등 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전후륜 조향장치의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 전후륜 조향장치를 차량에 적용한 구현예이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 후륜조향에 대한 구현예이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량의 후륜조향에 대한 다른 구현예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차량의 전후륜 조향방법을 보이는 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 전륜조향부 120 : 전륜조향 모터부
130 : 후륜조향 모터부 140 : 제어부
150 : 후륜조향 입력부 160 : 후륜조향각 설정부

Claims (9)

  1. 차량의 앞바퀴를 조향하는 전륜조향부와,
    상기 차량의 앞바퀴 조향각을 조정하는 전륜조향 모터부와,
    상기 차량의 뒷바퀴 조향각을 조정하는 후륜조향 모터부와,
    상기 전륜조향부로부터 차량의 앞바퀴에 대한 조향신호를 수신하면 상기 전륜조향 모터부 및 후륜조향 모터부를 각각 동작시키는 제어부를 포함하는 차량의 전후륜 조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차량 뒷바퀴에 대한 조향신호를 입력받는 후륜조향 입력부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 후륜조향 입력부로부터 차량의 뒷바퀴에 대한 조향신호를 수신하는 경우에 상기 후륜조향 모터부를 동작시키는 차량의 전후륜 조향장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 뒷바퀴 조향각의 크기를 설정하는 후륜조향각 설정부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 후륜조향각 설정부에서 설정한 조향각의 크기에 대응하여 상기 후륜조향 모터부를 동작시키는 차량의 전후륜 조향장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 후륜조향각 설정부는 상기 뒷바퀴 조향각의 크기를 연속적 또는 이산적으로 변경하는 차량의 전후륜 조향장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 후륜조향 모터부가 상기 전륜조향 모터부에 연동하여 구동하도록 상기 후륜조향 모터부를 동작시키는 차량의 전후륜 조향장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 뒷바퀴의 조향각이 상기 앞바퀴의 조향각과 상보적인 관계가 되도록 상기 후륜조향 모터부를 동작시키는 차량의 전후륜 조향장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 뒷바퀴의 조향방향이 상기 앞바퀴의 조향방향과 동일한 방향이 되도록 상기 후륜조향 모터부를 동작시키는 차량의 전후륜 조향장치.
  8. 차량의 앞바퀴에 대한 조향신호가 입력되었는지를 판단하는 단계와,
    상기 앞바퀴의 조향신호가 입력되었으면 현재 주행 모드가 후륜조향 모드인지를 판단하는 단계와,
    상기 주행모드가 후륜조향 모드인 경우 차량의 앞바퀴 및 뒷바퀴를 연동하여 조향하는 단계를 포함하는 차량의 전후륜 조향방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 차량의 앞바퀴 및 뒷바퀴를 연동하여 조향하는 단계는,
    상기 차량의 뒷바퀴의 회전각 크기의 판독하는 단계를 포함하고, 상기 판독된 회전각 크기에 따라 상기 차량의 뒷바퀴를 조향하는 차량의 전후륜 조향방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101218337B1 (ko) * 2011-09-01 2013-01-04 한국과학기술원 세바퀴 전기 자동차

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