KR20230090612A - 조향 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조향 장치가 개시된다. 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 조향 장치는 차량의 차체에 장착되어 구동력을 제공하는 복수개의 서보모터; 상기 조향되는 복수개의 바퀴들에 회전 구동력을 각각 제공하는 복수개의 인휠모터; 상기 서보모터의 모터축에 결합되어 있는 서보 혼; 상기 서보 혼과 일단이 연결되어 있는 타이로드; 상기 타이로드의 타단과 상기 바퀴 사이에 연결되어 있는 너클암; 및 상기 차량의 구성요소들의 전체 작동을 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 제어부는 상기 센서부에서 센싱되는 센싱값에 근거하여 상기 서보모터들을 구동함으로써 상기 바퀴들의 조향각을 각각 개별 제어한다.

Description

조향 장치 {STEERING DEVICE}

본 발명은 바퀴들을 조향 가능한 조향 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 조향 장치는 운전자가 핸들의 조작에 의해 주행 방향을 원하는 방향으로 제어하도록 설치되는 것으로, 운전자가 회전 작동하는 핸들, 상기 핸들에 연결되어 함께 회전되면서 차량의 주행 방향을 제어하는 스티어링 휠, 상기 스티어링 휠의 하부에 설치되는 스티어링 칼럼과, 상기 스티어링 휠의 회전운동을 직진운동으로 전환시킴과 동시에 조향력을 증대시켜 타이어의 방향을 변경시키는 기어박스와, 상기 스티어링 칼럼에 전달된 회전력을 기어박스로 전달하기 위한 유니버설조인트를 포함하여 구성되어 있다.

이러한 조향 장치를 장착한 4축 조향 차량에는 전륜 조향 장치와 후륜 조향 장치가 기계적으로 연동되거나 전륜과 후륜 조향 장치가 독립적으로 장착되는데, 연동되는 결합은 대형장비나 고가의 차량에 사용되는 한편, 저가의 차량에는 전륜과 후륜의 조향 장치가 독립적으로 설치되어 있다.

한편, 종래의 조향 장치는 조향각도를 조절하되 대한민국 등록실용신안 20-0331812호에는 차량의 최대 조향각도 조절장치가 개시되어 있다.

그러나 종래의 조향 장치는 전륜 또는 후륜을 제어하는 방식에 그치고 있어 조향각도 조절에 한계가 있으며, 이에 따라 조향각도 조절 범위를 확장시킬 수 있는 조향 장치에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다.

본 발명의 일 실시 예는 상기 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여 차량의 조향 장치의 조향각도 조절 범위를 현저하게 확대시켜 차량의 활용성과 편리성을 향상시킬 수 있는 조향 장치를 제공하고자 한다.

본 발명에 따르면, 차량의 차체에 장착되어 있고, 상기 바퀴들이 조향되도록 구동력을 제공하는 복수개의 서보모터; 상기 조향되는 복수개의 바퀴들에 회전 구동력을 각각 제공하는 인휠모터; 상기 서보모터의 모터축에 결합되어 있는 서보 혼; 상기 서보 혼과 일단이 연결되어 있는 타이로드; 상기 타이로드의 타단과 상기 바퀴 사이에 연결되어 있는 너클암; 및 상기 차량의 구성요소들의 전체 작동을 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 제어부는 상기 센서부에서 센싱되는 센싱값에 근거하여 상기 서보모터들을 구동함으로써 상기 바퀴들의 조향각을 각각 개별 제어한다.

상기 복수개의 서보모터는 상기 차량의 하부에 상하 및 좌우 대칭 형상으로 구비되어 있다.

상기 복수개의 서보모터는 상기 바퀴들을 상기 차량의 중심으로부터 측방향으로 수직한 가상의 연장선에 위치하는 원의 중심을 기준으로 접선 형태로 조향 가능하게 한다.

상기 복수개의 서보모터는 상기 바퀴들을 상기 차량의 중심을 기준으로 원의 접선 형태로 조향 가능하게 한다.

상기 복수개의 인휠모터는 상기 차량의 회전 방향으로 상기 바퀴들에 구동력을 각각 제공한다.

상기 조향 장치는 상기 바퀴들의 조향각과 속도를 센싱하는 센서부를 더 포함한다.

본 발명에 따른 조향 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 조향각도 조절 범위를 확대시켜 활용성과 편리성을 향상시킬 수 있다.

둘째, 전륜과 후륜을 함께 조향하여 차량의 회전반경을 감소시킬 수 있다.

셋째, 바퀴들의 조향 각도를 개별 조절하여 협소한 장소에서 차량의 제자리 회전이 가능하다.

넷째, 바퀴들의 조향을 동일하게 조절하여 대각선 주행도 가능하다.

다섯째, 소형 시스템에 적용이 용이하다.

여섯째, 제어부의 성능이 낮아도 원활하게 작동 가능하다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 조향 장치의 모식도이다.
도 2는 도 1의 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 조향 장치의 전륜 및 후륜 조향 예를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 조향 장치의 회전 반경을 나타내는 모식도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 조향 장치의 다른 조향 예를 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 조향 장치의 블록도이다.

이하 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 조향 장치의 모식도이고, 도 2는 도 1의 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 조향 장치의 전륜 및 후륜 조향 예를 나타내는 모식도이며, 도 3은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 조향 장치의 회전 반경을 나타내는 모식도이다.

도 1 내지 도 3을 함께 참조하면 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 조향 장치는 차량(1)의 휠과 타이어를 포함하는 바퀴들을 제어하는 조향 장치에 있어서, 복수개의 서보모터(110), 복수개의 인휠모터(미도시), 서보 혼(120), 타이로드(130), 너클암(140), 및 복수개의 바퀴(5, 6, 7, 8)를 포함하여 구성되어 있는 기구적으로 구속되어 있지 않은 독립 조향 시스템이다.

일반적으로 차량에 있어서 저속에서는 애커먼-장토식 기반 조향 제어를 만족시키는 것이 선회반경이 최소화되기 때문에 유리하고, 고속에서는 파라렐 스티어를 만족시키는 것이 안정성 측면에서 유리하다.

본 발명의 하나의 실시 예에 따른 조향 장치에서 복수개의 서보모터(110)는차량(1)의 차체(3)에 상호 이격 장착되어 바퀴들(5, 6, 7, 8)을 조향하도록 구동력을 제공한다.

이러한 서보모터(110)의 모터축에는 서보 혼(120)이 결합되어 있고, 서보 혼(120)에는 타이로드(130)의 일단이 연결되어 있다.

그리고 너클암(140)이 타이로드(130)의 타단과 바퀴(5, 6, 7, 8) 사이에 연결되어 있으며, 이러한 차량(1)의 구성요소들의 전체 작동을 제어하는 제어부(160)를 포함하여 구성되어 있다.

또한 바퀴들(5, 6, 7, 8)의 조향을 입력하는 조향핸들에 의해 조향되는 조향각과 서보모터(110)의 속도를 센싱하는 센서부(150)를 더 포함할 수 있고, 제어부(160)는 센서부(150)에서 센싱되는 센싱값에 근거하여 서보모터들(110)을 구동함으로써 바퀴들(5, 6, 7, 8)의 조향각을 각각 개별 제어하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면 복수개의 서보모터(110)는 차량의 차체(3)의 하부에 상하 및 좌우 대칭 형상으로 구비되어 있고, 복수개의 바퀴들(5, 6, 7, 8)의 조향각이 각각 개별 조향되되, 대각선의 동일한 방향으로 동일하게 조절될 수 있어 단거리의 대각선 방향으로 주행도 가능하다.

또한 제어부(160)는 복수개의 서보모터(110)가 바퀴들(5, 6, 7, 8)을 차량(1)의 중심으로부터 측방향으로 수직한 가상의 연장선에 위치하는 원의 중심을 지나도록 조향할 수 있다. 여기서 차량(1)의 중심은 바퀴들(5, 6, 7, 8)의 중심일 수 있다.

이때 회전하는 방향의 원의 중심에서 가까운 바퀴들(6, 8)은 다른 쪽의 바퀴들(5, 7) 보다 차량의 길이 방향을 기준으로 더 큰 조향각을 갖는다.

또는 바퀴들(5, 6, 7, 8)이 각각 회전되는 너클암들(140)의 회전축들의 중심으로부터 측방향으로 수직한 가상의 연장선에 위치하는 원의 중심을 기준으로 원에 대해 각각 접선 형태로 조향 가능하게 할 수 있다.

하나의 구체적인 예에서 복수개의 서보모터(110)는 차량(1)의 회전 방향에 있는 가상의 원의 중심을 기준으로 바퀴들(5, 6, 7, 8)이 각각 접선 형태로 조향된 상태에서 각각의 바퀴들(5, 6, 7, 8)에 구비되어 있는 인휠모터가 바퀴들을 회전시키는 회전 구동력을 각각 제공하여 회전 반경이 대폭 감소하게 된다.

여기서 서보모터(110)는 제어부(160)에 의해 제어되어 바퀴들(5, 6, 7, 8)의 조향각을 조절할 수 있도록 구동력을 제공하는 모터이고, 인휠모터는 각각의 바퀴들(5, 6, 7, 8)을 회전시켜 차량을 회전시키는 회전 구동력을 제공하는 모터를 지칭한다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 조향 장치의 다른 조향 예를 나타내는 모식도이다.

도 4 및 도 5를 도 1 내지 도 3과 함께 참조하면 조향 장치는 제어부(160)가 조향핸들에 의해 입력되는 값으로 복수개의 서보모터(110)를 제어하여 바퀴들(5, 6, 7, 8)을 차량(1)의 중심을 기준으로 원의 접선 형태로 조향 가능하게 조절할 수 있다. 차량(1)의 주차시에 차량(1)의 앞과 뒤에 차량들이 밀착되어 주차되어 있고 차량(1)의 전진과 후진이 불가능한 경우에 이용되어 제자리 회전이 가능하다.

즉, 도 4에서와 같이 좌회전시에 차량(1)의 중심을 기준으로 차량(1)의 전방에 위치하는 바퀴들(5, 6)은 상호 반대 방향으로 조향되어 상호 대칭되도록 조향된다. 이때 전방에 위치하는 바퀴들(5, 6)은 각각의 바퀴들(5, 6)에 구비되어 있는 인휠모터가 구동력을 각각 제공하여 화살표 C, D와 같이 차량(1)의 중심에서 보았을 때 각각 반시계 방향으로 회전하게 된다.

또한 차량(1)의 후방에 위치하는 바퀴들(7, 8)은 상호 대칭되도록 조향되고, 차량(1)의 후방에 위치하는 바퀴들(7, 8)은 차량(1)의 전방에 위치하는 바퀴들(5, 6)과도 반대 방향으로 조향되도록 제어된다. 이때 차량(1)의 중심에서 보았을 때 후방에 위치하는 바퀴들(7, 8)은 각각의 바퀴들(7, 8)에 구비되어 있는 인휠모터에 의해 화살표 E, F와 같이 각각 회전하게 된다.

한편 도 5에서와 같이 우회전시에는 차량(1)의 전방에 위치하는 바퀴들(5, 6)과 후방에 위치하는 바퀴들(7, 8)이 상호 대칭되도록 조향되고, 이때 차량(1)의 전방에 위치하는 바퀴들(5, 6)은 각각의 바퀴들(5, 6)에 구비되어 있는 인휠모터에 의해 화살표 C, D와 같이 각각 시계 방향으로 회전하게 된다.

차량(1)의 후방에 위치하는 바퀴들(7, 8)은 차량(1)의 중심에서 보았을 때 각각의 바퀴들(7, 8)에 구비되어 있는 인휠모터에 의해 화살표 E, F와 같이 각각 회전하게 된다.

제어부(160)는 차량(1)의 제자리 회전시에 제자리 회전 모드로 작동되어 도 4 및 도 5와 같이 차량(1)의 바퀴들(5, 6, 7, 8)이 차량(1)의 중심을 기준으로 각각 원의 접선 형태로 조향되고 복수개의 인휠모터가 바퀴들(5, 6, 7, 8)이 같은 방향으로 개별 회전되게 한다. 이때 차량(1)의 바퀴들(5, 6, 7, 8)은 너클암(140)의 회전 중심을 기준으로 각각 회전되어 바퀴들(5, 6, 7, 8)이 각각 원의 접선 형태로 조향된다.

제어부(160)는 복수개의 바퀴들(5, 6, 7, 8)이 복수개의 서보모터(110)에 의해 각각 조향되고, 경우에 따라 전륜 또는 후륜이 함께 제어되게 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 조향 장치 시스템의 블록도이다.

도 6을 다른 도면들과 함께 참조하면 조향 장치는 저성능 구동 시스템의 제어부에서 4륜 독립 조향 제어를 하는 것이 바람직하다.

한편 제어부(160)는 바퀴들(5, 6, 7, 8)의 조향각과 센서부(150)의 센서들에 의해 감지되는 센싱값에 근거하여 서보모터(110)와 인휠모터를 제어할 수 있다.

하나의 구체적인 예에서 센서부(150)는 서보모터(110)의 속도를 센싱하는 휠 회전 속도 감지 센서와, 바퀴들(5, 6, 7, 8)의 조향각을 센싱하는 조향각 센서 및 주변 감지 센서 등을 포함한다. 센서부(150)에서 센싱된 값들은 제어부에 송신된다.

여기서 휠 회전 속도 감지 센서는 휠의 속도를 감지하는 센서이고, 조향각 센서는 차량 실내에 장착되어 스티어링 휠의 각도 및 각속도를 측정하는 센서이며, 주변 감지 센서는 차량에 인접한 사물이나 사람을 감지하는 센서이다.

이에 따라 본 발명에 따른 조향 장치는 조향각도 조절 범위를 확대시켜 활용성과 편리성을 향상시킬 수 있고, 4륜 바퀴들을 각각 조향하여 차량의 회전반경을 감소시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따른 조향 장치는 조향 각도를 조절하여 역위상, 동위상 및 제자리에서 차량의 회전이 가능하고, 제어부의 성능이 낮은 소형 시스템에 적용이 용이하여 활용성과 편리성을 향상시킬 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 여러 가지 실시 가능한 예 중에서 당 업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시 예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시 예가 가능함을 밝혀둔다.

1: 차량
3: 차체
5, 6, 7, 8: 바퀴들
110: 서보모터
120: 서보 혼
130: 타이로드
140: 너클암
150: 센서부
160: 제어부

Claims (6)

1. 차량의 바퀴들을 제어하는 조향 장치에 있어서,
   상기 차량의 차체에 장착되어 있고, 상기 바퀴들이 조향되도록 구동력을 제공하는 복수개의 서보모터;
   상기 조향되는 복수개의 바퀴들에 회전 구동력을 각각 제공하는 복수개의 인휠모터;
   상기 서보모터의 모터축에 결합되어 있는 서보 혼;
   상기 서보 혼과 일단이 연결되어 있는 타이로드;
   상기 타이로드의 타단과 상기 바퀴 사이에 연결되어 있는 너클암; 및
   상기 차량의 구성요소들의 전체 작동을 제어하는 제어부; 를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 서보모터들을 구동함으로써 상기 바퀴들의 조향각을 각각 개별 제어하는 것을 특징으로 하는
   조향 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수개의 서보모터는 상기 차량의 하부에 상하 및 좌우 대칭 형상으로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는
   조향 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수개의 서보모터는 상기 바퀴들을 상기 차량의 중심으로부터 측방향으로 수직한 가상의 연장선에 위치하는 원의 중심을 기준으로 접선 형태로 조향 가능하게 하는 것을 특징으로 하는
   조향 장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수개의 서보모터는 상기 바퀴들을 상기 차량의 중심을 기준으로 원의 접선 형태로 조향 가능하게 하는 것을 특징으로 하는
   조향 장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수개의 인휠모터는 상기 차량의 회전 방향으로 상기 바퀴들에 구동력을 각각 제공하는 것을 특징으로 하는
   조향 장치.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 조향 장치는 상기 바퀴들의 조향각과 속도를 센싱하는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
   조향 장치.

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