KR20200062821A - 후륜조향시스템 및 후륜조향각 추정방법 - Google Patents

후륜조향시스템 및 후륜조향각 추정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 후륜조향시스템은, 조향에 필요한 유압을 생성하는 유압펌프; 상기 유압펌프에 의해 생성된 유압을 제어하는 제어밸브; 실린더바디 및 상기 실린더바디에 대해 이동하는 피스톤로드를 포함하고, 상기 제어밸브에 의해 제어된 유압을 제공받아 후륜을 조향하는 조향실린더; 상기 전륜의 조향각 및 후륜의 조향각을 각각 입력받고 차량의 속도신호를 전달받음으로써 상기 제어밸브를 제어하는 ECU; 후륜의 중립위치를 유지하도록 항상 유압을 제공하는 어큐뮬레이터; 및 상기 어큐뮬레이터에 연결되어 상기 조향실린더의 센터링챔버의 압력을 측정하는 압력센서;를 포함하고, 상기 조향실린더는 상기 어큐뮬레이터와 소통하는 센터링챔버 및 구획벽에 의해 상기 센터링챔버에 대해 구획된 조향챔버를 포함하며, 상기 ECU는 상기 압력센서에 의해 측정된 압력을 이용하여 상기 센터링챔버의 체적변화율을 계산함으로써 상기 피스톤로드의 스트로크를 계산하고, 계산된 스트로크에 의해 후륜조향각을 계산하도록 구성될 수 있다.

Description

후륜조향시스템 및 후륜조향각 추정방법{METHOD FOR ESTIMATING REAR WHEEL STEERING ANGLE}
본 발명은 후륜조향시스템 및 후륜조향각 추정방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센터링 어큐뮬레이터의 압력센서를 이용하여 후륜 조향각을 추정함으로써 후륜 조향각센서의 사용없이 후륜 조향각을 보다 정확하게 확인할 수 있는 후륜조향시스템 및 후륜조향각 추정방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 조향장치는 자동차의 조향을 구현하기 위한 시스템으로, 후륜조향시스템은 차량의 전륜각과 차속에 따라 후륜의 조향각도를 조절함으로써 저속에서 차량의 조종성과 고속에서의 차량 주행 안정성을 추구하는 시스템이다.
상용차량은 축중제한규제(액슬 당 최대 10톤)로 인해 다축을 사용하고, 이에 선회반경의 증가 및 타이어의 마모가 심하게 발생한다. 이를 해결하기 위하여 전방 2축 조향시스템을 적용하였고, 최근에는 후륜조향시스템을 도입하고 있다.
후륜조향시스템은 전륜의 조향각을 전륜 조향각센서로부터 입력받아 미리 계산된 타겟값에 의해 후륜 액슬을 조타한다. 실시간으로 후륜조향각센서에 의해 측정된 값과 타겟값을 비교함으로써 그 오차를 줄이도록 제어한다.
종래의 후륜조향시스템은 조향에 필요한 유압을 생성하는 유압펌프와, 유압펌프에 의해 생성된 유압을 제어하는 제어밸브와, 제어된 유압을 제공받아 후륜을 조향하는 조향실린더와, 전륜의 조향각을 측정하는 전륜 조향각센서와, 후륜의 조향각을 측정하는 후륜 조향각센서와, 전륜 조향각센서 및 후륜 조향각센서로부터 전륜의 조향각 및 후륜의 조향각을 각각 입력받고 차량의 속도신호를 CAN을 통해 전달받음으로써 제어밸브를 제어하는 ECU와, 후륜조향시스템의 고장 시에 후륜의 중립위치를 유지하도록 유압을 제공하는 어큐뮬레이터를 포함한다.
종래의 후륜조향시스템은 후륜 조향각을 측정하기 위한 후륜 조향각센서가 링키지구조를 통해 장착하거나 킹핀부의 상부 또는 하부에 장착하는 방식을 적용하였다.
하지만, 후륜 조향각센서가 링키지구조에 의해 장착된 구조는 외부로 돌출된 링키지구조로 인해 외부 충격에 취약하고, 후륜 조향각센서가 킹핀부에 일체로 삽입된 구조는 센서의 비용이 고가일 뿐만 아니라 킹핀부와 관련된 다른 부품을 추가적으로 가공하여야 함에 따라 그 제조원가가 상승하는 단점이 있었다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 어큐뮬레이터의 압력센서를 이용하여 후륜 조향각을 추정함으로써 후륜 조향각을 보다 정확하게 확인할 수 있고, 후륜 조향각 센서를 장착하지 않음으로써 패키지 상의 불리함을 극복할 뿐만 아니라 제조원가를 절감할 수 있는 후륜조향시스템 및 후륜조향각 추정방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 후륜조향시스템은,
조향에 필요한 유압을 생성하는 유압펌프;
상기 유압펌프에 의해 생성된 유압을 제어하는 제어밸브;
실린더바디 및 상기 실린더바디에 대해 이동하는 피스톤로드를 포함하고, 상기 제어밸브에 의해 제어된 유압을 제공받아 후륜을 조향하는 조향실린더;
상기 전륜의 조향각 및 후륜의 조향각을 각각 입력받고 차량의 속도신호를 전달받음으로써 상기 제어밸브를 제어하는 ECU;
후륜의 중립위치를 유지하도록 항상 유압을 제공하는 어큐뮬레이터; 및
상기 어큐뮬레이터에 연결되어 상기 조향실린더의 센터링챔버의 압력을 측정하는 압력센서;를 포함하고,
상기 조향실린더는 상기 어큐뮬레이터와 소통하는 센터링챔버 및 구획벽에 의해 상기 센터링챔버에 대해 구획된 조향챔버를 포함하며,
상기 ECU는 상기 압력센서에 의해 측정된 압력을 이용하여 상기 센터링챔버의 체적변화율을 계산함으로써 상기 피스톤로드의 스트로크를 계산하고, 계산된 스트로크에 의해 후륜조향각을 계산하도록 구성될 수 있다.
상기 센터링챔버는 그 내면에 마련된 환형의 규제링과, 상기 규제링의 양측에 이동가능하게 배치된 좌측 센터링디스크 및 우측 센터링디스크를 포함할 수 있다.
상기 좌측 센터링디스크는 상기 피스톤로드의 일단과 접촉 내지 이격되도록 구성되고, 상기 우측 센터링디스크는 상기 피스톤로드의 외면을 따라 슬라이딩가능하게 구성되며, 조향 피스톤이 상기 피스톤로드의 외면에 고정적으로 결합되며, 상기 조향 피스톤은 상기 조향챔버 내에서 이동가능하게 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 조향에 필요한 유압을 생성하는 유압펌프, 상기 유압펌프에 의해 생성된 유압을 제어하는 제어밸브, 상기 제어밸브에 의해 제어된 유압을 제공받아 후륜을 조향하는 조향실린더, 상기 전륜의 조향각 및 후륜의 조향각을 각각 입력받고 차량의 속도신호를 전달받음으로써 상기 제어밸브를 제어하는 ECU, 후륜의 중립위치를 유지하도록 항상 유압을 제공하는 어큐뮬레이터, 상기 어큐뮬레이터에 연결되어 상기 조향실린더의 압력을 측정하는 압력센서를 포함한 후륜조향시스템의 후륜 조향각 추정방법으로,
차량의 후륜이 조향됨에 따라 어큐뮬레이터에 연결된 압력센서에 의해 압력을 측정하고,
상기 압력센서에 의해 측정된 압력을 이용하여 상기 피스톤로드의 스트로크를 계산하며,
계산된 피스톤로드의 스트로크에 기초하여 후륜 조향각을 계산할 수 있다.
상기 조향실린더는 상기 어큐뮬레이터와 소통하는 센터링챔버 및 구획벽에 의해 상기 센터링챔버에 대해 구획된 조향챔버를 가진 실린더바디와, 상기 실린더바디에 대해 이동하는 피스톤로드를 포함하며,
상기 압력센서에 의해 측정된 압력을 상기 센터링챔버에 대한 이상기체 방정식에 대입함으로써 상기 센터링챔버의 체적변화율을 계산하고, 상기 센터링챔버의 체적변화율을 이용하여 상기 피스톤로드의 스토르크를 계산할 수 있다.
본 발명에 의하면, 어큐뮬레이터의 압력센서를 이용하여 후륜 조향각을 추정함으로써 후륜 조향각을 보다 정확하게 확인할 수 있고, 후륜 조향각 센서를 사용하지 않음으로써 패키지 상의 불리함을 극복할 뿐만 아니라 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 후륜시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 후륜시스템의 조향실린더 및 어큐뮬레이터가 연결된 구조를 도시한 도면으로, 조향실린더의 조립 시에 센터링챔버 내에서 이동하는 좌측 센터링디스크 및 우측 센터링디스크에 의해 피스톤로드가 센터링되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 3은 후륜이 중립위치로 이동함에 따라 조향실린더의 센터링챔버 내에서 이동하는 좌측 센터링디스크 및 우측 센터링디스크에 의해 피스톤로드가 완전히 센터링된 상태를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 후륜조향시스템의 어큐뮬레이터의 일 형태를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 후륜시스템에서 후륜이 좌측으로 조향할 때 피스톤로드 및 좌측 센터링디스크가 좌측으로 이동한 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 후륜시스템에서 후륜이 우측으로 조향할 때 피스톤로드 및 우측 센터링디스크가 우측으로 이동한 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 후륜조향각 추정방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, 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 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 후륜조향시스템(1)은 조향에 필요한 유압을 생성하는 유압펌프(2)와, 유압펌프(2)에 의해 생성된 유압을 제어하는 제어밸브(3)와, 제어밸브(3)에 의해 제어된 유압을 제공받아 후륜을 조향하는 조향실린더(4)와, 전륜의 조향각 및 후륜의 조향각을 각각 입력받고 차량의 속도신호를 CAN을 통해 전달받음으로써 제어밸브(3)를 제어하는 ECU(5)와, 후륜조향시스템의 고장 시에 후륜의 중립위치를 유지하도록 유압을 제공하는 어큐뮬레이터(6)를 포함한다.
ECU(5)는 전륜 조향각센서(8)로부터 전륜의 조향각을 입력받도록 구성된다. 전륜 조향각센서(8)는 차량의 스티어링컬럼에 장착된 SAS(Steering Angle Sensor)일 수 있고,
ECU(5)는 어큐뮬레이터(6)에 연결된 압력센서(7)를 이용하여 후륜의 조향각을 추정하도록 구성될 수 있다.
ECU(5)는 압력센서(7) 및 다양한 센서들로부터 정보를 수신받고 제어밸브(3), 유압펌프(2) 등과 같은 다양한 엑츄에이터들에 제어신호를 전송하도록 구성될 수 있다. ECU(5)는 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있고, 프로세서는 메모리에 저장된 제어명령(instruction) 및 데이터를 수신받고 엑츄에이터들에 제어명령(instructions)을 전송할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 조향실린더(4)는 실린더바디(10) 및 실린더바디(10)에 대해 이동가능한 피스톤로드(20)를 포함할 수 있다.
실린더바디(10)는 어큐뮬레이터(6)와 소통하는 센터링챔버(11) 및, 구획벽(13)에 의해 센터링챔버(11)에 대해 구획된 조향챔버(12)를 포함할 수 있다.
센터링챔버(11)는 그 중간부의 내면에 마련된 환형의 규제링(15)과, 규제링(15)의 양측에 이동가능하게 배치된 좌측 센터링디스크(21) 및 우측 센터링디스크(23)를 포함할 수 있다. 규제링(15)이 센터링챔버(11)의 중간부의 내면에 환형으로 형성됨에 따라 규제링(15)은 중공부를 가질 수 있다.
좌측 센터링디스크(21)는 피스톤로드(20)의 스토퍼(24)와 접촉 내지 이격되도록 구성될 수 있다. 특히, 좌측 센터링디스크(21)는 환형의 규제링(15)과 센터링챔버(11)의 좌측벽 사이에서 이동하도록 구성될 수 있다.
우측 센터링디스크(23)는 피스톤로드(20)의 외면을 따라 슬라이딩가능하게 구성될 수 있고, 우측 센터링디스크(23)는 피스톤로드(20)의 스토퍼(24)와 접촉 내지 이격될 수 있다. 특히, 우측 센터링디스크(23)는 환형의 규제링(15)과 구획벽(13) 사이에서 이동하도록 구성될 수 있다.
센터링챔버(11)는 유압라인(6a)을 통해 어큐뮬레이터(6)와 소통가능하게 연결될 수 있다. 이에, 유압라인(6a)은 센터링챔버(11) 및 어큐뮬레이터(6)를 유체적으로 연결할 수 있고, 압력센서(7)가 유압라인(6a)에 장착됨으로써 압력센서(7)는 조향실린더(4)의 센터링챔버(11)의 압력을 측정할 수 있고, 이를 통해 ECU(5)는 압력센서(7)를 통해 센터링챔버(11)의 압력변화를 검출하도록 구성된다.
피스톤로드(20)는 구획벽(13)을 통과하여 실린더바디(10) 내에서 왕복이동할 수 있다. 스토퍼(24)가 피스톤로드(20)의 일단에 고정적으로 결합될 수 있고, 스토퍼(24)는 피스톤로드(20)의 직경 보다 큰 직경을 가질 수 있다. 스토퍼(24)의 외경은 규제링(15)의 내경 보다 작게 형성될 수 있고, 이에 피스톤로드(20)의 이동에 따라 스토퍼(24)는 규제링(15)의 중공부를 통과하거나 규제링(15)의 중공부 내에 위치할 수 있다. 피스톤로드(20)가 이동함에 따라 스토퍼(24)는 좌측 센터링디스크(21) 또는 우측 센터링디스크(23)와 접촉 내지 이격될 수 있다. 예컨대, 차량의 후륜이 좌측으로 조향될 경우에 피스톤로드(20)가 좌측으로 이동하고, 이에 도 5와 같이 피스톤로드(20)의 스토퍼(24)가 좌측 센터링디스크(21)와 접촉한 상태에서 좌측 센터링디스크(21)를 좌측으로 밀어낼 수 있다. 차량의 후륜이 우측으로 조향될 경우에 피스톤로드(20)가 우측으로 이동하고, 이에 도 6과 같이 피스톤로드(20)의 스토퍼(24)가 우측 센터링디스크(23)와 접촉한 상태에서 우측 센터링디스크(23)를 우측으로 밀어낼 수 있다.
조향 피스톤(22)이 피스톤로드(20)의 외면에 고정적으로 결합될 수 있고, 조향 피스톤(22)은 조향챔버(12) 내에 위치할 수 있다. 이에, 피스톤로드(20)의 이동에 따라 조향 피스톤(22)은 조향챔버(12) 내에 이동할 수 있다. 피스톤로드(20)의 타단은 스티어링 암(9, steering arm)에 연결될 수 있고, 이에 피스톤로드(20)의 이동거리(스트로크)에 따라 스티어링 암(9)이 작동함으로써 후륜(1)이 조향될 수 있다.
도 4를 참조하면, 어큐뮬레이터(6)는 용기(31)와, 용기(31) 내에서 배치된 고무용기(32)와, 고무용기(32) 내에 형성된 기체챔버(34)와, 오일이 저장된 유체챔버(33)를 포함할 수 있다. 기체챔버(34)에는 압축가스가 충전되며, 기체챔버(34)에 충전된 압축가스의 압력에 의해 고무용기(32)가 유체챔버(33)에 저장된 오일을 유체포트(35)를 통해 센터링챔버(11) 측으로 항상 밀어낼 수 있다.
센터링챔버(11)의 압력이 어큐뮬레이터(6)의 유체챔버(33)의 초기압력(예컨대, 15bar)과 동일하면 도 3과 같이, 어큐뮬레이터(6)의 초기압력에 의해 좌측 센터링디스크(21)과 센터링디스크(23)이 규제링(15)에 대해 대향적(대칭적)으로 접촉할 수 있고, 이를 통해 피스톤로드(20)는 조향실린더(10)의 센터링챔버(11)에 대해 센터링될 수 있고, 이를 통해 후륜이 중립위치로 이동할 수 있다. 즉, 센터링챔버(11)의 압력이 어큐뮬레이터(6)의 초기압력을 받음으로써 피스톤로드(20)는 조향실린더(10)에 대해 항상 센터링(중립)을 유지하는 경향을 가진다.
후륜의 조향을 위하여 유압펌프(2)에 의해 생성된 유압이 제어밸브(3)를 통해 조향챔버(12) 내로 공급됨에 따라 조향챔버(12) 내의 압력이 최대 140bar 까지 증가하면, 조향챔버(12) 내의 압력이 센터링챔버(11) 내의 압력 보다 커지므로 도 5 및 도 6과 같이 피스톤로드(20)는 일정한 스트로크(S1, S2)로 이동함으로써 스티어링 암(9)을 통해 후륜(1)을 조향할 수 있다.
후륜(1)이 좌측으로 조향하는 경우에, 도 5에 도시된 바와 같이 피스톤로드(20)가 조향실린더(10)에서 좌측으로 이동할 수 있고, 이에 우측 센터링디스크(23)가 규제링(15)와 접촉한 상태에서 좌측 센터링디스크(21)는 센터링챔버(11)의 규제링(15)으로부터 좌측을 향해 좌측 스트로크(S1)로 이동할 수 있다.
후륜(1)이 우측으로 조향하는 경우에, 도 6에 도시된 바와 같이 피스톤로드(20)가 조향실린더(10)에서 우측으로 이동할 수 있고, 이에 좌측 센터링디스크(21)가 규제링(15)과 접촉한 상태에서 우측 센터링디스크(23)는 센터링챔버(11)의 규제링(15)으로부터 우측을 향해 우측 스트로크(S2)로 이동할 수 있다.
이와 같이, 조향챔버(12) 내의 압력과 센터링챔버(11) 내의 압력 차이에 의해 피스톤로드(20)가 후륜(1)을 조향하면, 센터링챔버(11)의 체적이 변화됨으로써 어큐뮬레이터(6)의 압력이 변화할 수 있다. 예컨대, 어큐뮬레이터(6)의 압력은 조향실린더(10)의 센터링(중립) 시에 가장 작으며, 피스톤로드(20)의 스트로크에 대응하는 후륜(1)의 조향각에 따라 비례적으로 증가할 수 있다. 압력센서(7)는 어큐뮬레이터(6)의 압력 변화율을 측정할 수 있으며, 이러한 어큐뮬레이터(6)의 압력변화율에 대응하여 피스톤로드(20)의 스트로크를 계산함으로써 후륜(1)의 조향각을 추정할 수 있다.
센터링챔버(11)의 이상기체 방정식은 아래의 식(1)과 같이 정의될 수 있다.
P1V1(중립) = P2V2(조향)...식(1)
여기서, P1은 후륜의 중립(센터링)상태에서 센터링챔버(11) 내의 압력이고, V1은 후륜의 중립(센터링)상태에서 센터링챔버(11)의 체적이며, P2는 후륜의 조향 시에 센터링챔버(11) 내의 압력이고, V2는 후륜의 조향 시에 센터링챔버(11)의 체적이다. 구체적으로, 후륜(1)이 좌측으로 조향될 때 도 5와 같이 센터링챔버(11)의 압력(P2) 및 체적(V2)은 좌측 센터링디스트(21)의 유효면적(A) 및 좌측 스트로크(S1)에 의해 계산될 수 있고, 후륜(1)이 우측으로 조향될 때 도 6과 같이 센터링챔버(11)의 압력(P2) 및 체적(V2)은 우측 센터링디스크(23)의 유효면적(B) 및 우측 스트로크(S2)에 의해 계산될 수 있다.
일 예에 따르면, 어큐뮬레이터(6)의 기체챔버(34)에 충전된 압축가스는 질소이고, 어큐뮬레이터(6)의 초기압력이 15bar이며, 어큐뮬레이터(6)의 고무용기(32)는 1.5ℓ이며, 후륜의 중립(센터링) 상태에서 센터링챔버(11)의 체적이 1ℓ이고, 좌측 센터링디스크(21)의 유효면적(A)은 63.6㎠이며, 우측 센터링디스크(23)의 유효면적(B)은 44㎠이다. 상술한 일 예를 식(1)에 대입하면 아래의 식(2)와 같다.
(1bar(대기압) + 15bar)×1ℓ = (P+1)bar×(1-△V)ℓ...식(2)
여기서, △V는 후륜의 중립상태에서 후륜의 조향상태로 전환될 때 센터링챔버(11)의 체적변화율로서 "△V= 각 센터링디스크(21, 23)의 유효면적(A, B)×스트로크(S1, S2)"일 수 있고, P는 후륜(1)의 조향상태에서 압력센서(7)에 의해 측정된 압력이다.
상술한 식(1) 및 식(2)로부터, 압력센서(7)에 의해 측정된 압력(P) 및 센터링챔버(11)의 체적변화율(△V)을 통해 피스톤로드(20)의 스트로크(S)가 계산될 수 있고, 계산된 피스톤로드(20)의 스트로크(S)로부터 차량의 스티어링 암(9)의 각도를 계산하며, 이러한 스티어링 암(9)의 각도에 기초하여 후륜 조향각이 계산될 수 있다. 예컨대, 후륜이 좌측으로 조향될 경우에 압력센서(7)에 의해 측정된 압력(P)이 24bar라 가정하면, △V는 0.36ℓ로 계산되며, 이를 좌측 센터링디스크(21)의 유효면적(A= 63.6㎠)로 나누면 스트로크가 대략 56mm인 것으로 산출될 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 후륜 조향각을 추정하는 방법을 도시한 순서도이다.
차량의 후륜이 중립상태(피스톤로드(20)의 센터링 상태)에서 우측 또는 좌측으로 조향됨에 따라 어큐뮬레이터(6)에 연결된 압력센서(7)가 센터링챔버(11)의 압력을 측정하고, ECU(5)는 압력센서(7)가 측정한 센터링챔버(11)의 압력이 피스톤로드(20)의 센터링 상태일 때 비해 변화하는 지를 판단한다(S1).
이와 같이 압력센서(7)가 측정한 압력이 피스톤로드(20)의 센터링 상태에 비해 변화하면, ECU(5)는 압력센서(7)에 의해 측정된 압력을 센터링챔버(11)의 이상기체방정식(식(1))에 대입함으로써 센터링챔버(11)의 체적변화율을 계산한다(S2).
센터링챔버(11)의 각 센터링디스크(21, 23)의 유효면적 및 센터링챔버(11)의 체적변화율으로부터 피스톤로드(20)의 스트로크(S1, S2)를 계산한다(S3). 예컨대, 도 5와 같이 후륜(1)이 좌측으로 조향되는 경우에는 좌측 센터링디스크(21)의 유효면적(A) 및 센터링챔버(11)의 체적변화율을 이용하여 피스톤로드(20)의 좌측 스트로크(S1)를 계산한다. 도 6와 같이 후륜(1)이 우측으로 조향되는 경우에는 우측 센터링디스크(21)의 유효면적(B) 및 센터링챔버(11)의 체적변화율을 이용하여 피스톤로드(20)의 우측 스트로크(S2)를 계산한다.
ECU(5)는 계산된 피스톤로드(20)의 스트로크(S1, S2)로부터 차량의 스티어링 암(9)의 각도를 계산하고, 이러한 스티어링 암(9)의 각도에 기초하여 후륜 조향각을 계산한다(S4).
이상과 같은 본 발명에 의하면, 어큐뮬레이터(6)의 압력센서에 의해 측정된 압력정보 및 센터링챔버(11)의 체적변화율을 이용하여 후륜 조향각을 추정함으로써 후륜 조향각을 보다 정확하게 확인할 수 있다.
특히, 본 발명은 링키지 타입의 후륜 조향각 센서와 비교할 때 링키지를 적용하지 않으므로 패키지 측면에서 매우 유리하고, 킹핀에 일체형으로 결합되는 후륜 조향각 센서와 비교할 때 기존 부품을 추가적으로 가공할 필요가 없으므로 그 제조가 매우 간편한 장점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 후륜조향시스템 2: 유압펌프
3: 제어밸브 4: 조향실린더
5: ECU 6: 어큐뮬레이터
7: 압력센서 8: 전륜 조향각센서
9: 스티어링 암 10: 실린더바디
11: 센터링챔버 12: 조향챔버
13: 구획벽 15: 규제링
20: 피스톤로드 21: 좌측 센터링디스크
22: 조향 피스톤 23: 센터링 디스크

Claims (5)

  1. 조향에 필요한 유압을 생성하는 유압펌프;
    상기 유압펌프에 의해 생성된 유압을 제어하는 제어밸브;
    실린더바디 및 상기 실린더바디에 대해 이동하는 피스톤로드를 포함하고, 상기 제어밸브에 의해 제어된 유압을 제공받아 후륜을 조향하는 조향실린더;
    상기 전륜의 조향각 및 후륜의 조향각을 각각 입력받고 차량의 속도신호를 전달받음으로써 상기 제어밸브를 제어하는 ECU;
    후륜의 중립위치를 유지하도록 항상 유압을 제공하는 어큐뮬레이터; 및
    상기 어큐뮬레이터에 연결되어 상기 조향실린더의 센터링챔버의 압력을 측정하는 압력센서;를 포함하고,
    상기 조향실린더는 상기 어큐뮬레이터에 연결된 센터링챔버 및 구획벽에 의해 상기 센터링챔버에 대해 구획된 조향챔버를 포함하며,
    상기 ECU는 상기 압력센서에 의해 측정된 압력을 이용하여 상기 센터링챔버의 체적변화율을 계산함으로써 상기 피스톤로드의 스트로크를 계산하고, 계산된 스트로크에 의해 후륜조향각을 계산하도록 구성되는 후륜조향시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 센터링챔버는 그 내면에 마련된 환형의 규제링과, 상기 규제링의 양측에 이동가능하게 배치된 좌측 센터링디스크 및 우측 센터링디스크를 포함하는 후륜조향시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 좌측 센터링디스크는 상기 피스톤로드의 일단과 접촉 내지 이격되도록 구성되고, 상기 우측 센터링디스크는 상기 피스톤로드의 외면을 따라 슬라이딩가능하게 구성되며, 조향 피스톤이 상기 피스톤로드의 외면에 고정적으로 결합되며, 상기 조향 피스톤은 상기 조향챔버 내에서 이동가능한 후륜조향시스템.
  4. 조향에 필요한 유압을 생성하는 유압펌프, 상기 유압펌프에 의해 생성된 유압을 제어하는 제어밸브, 상기 제어밸브에 의해 제어된 유압을 제공받아 후륜을 조향하는 조향실린더, 상기 전륜의 조향각 및 후륜의 조향각을 각각 입력받고 차량의 속도신호를 전달받음으로써 상기 제어밸브를 제어하는 ECU, 후륜의 중립위치를 유지하도록 항상 유압을 제공하는 어큐뮬레이터, 상기 어큐뮬레이터에 연결되어 상기 조향실린더의 압력을 측정하는 압력센서를 포함한 후륜조향시스템의 후륜 조향각 추정방법으로,
    차량의 후륜이 조향됨에 따라 어큐뮬레이터에 연결된 압력센서에 의해 압력을 측정하고,
    상기 압력센서에 의해 측정된 압력을 이용하여 상기 피스톤로드의 스트로크를 계산하며,
    계산된 피스톤로드의 스트로크에 기초하여 후륜 조향각을 계산하는 후륜조향각 추정방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 조향실린더는 센터링챔버 및 조향챔버를 가진 실린더바디와, 상기 실린더바디에 대해 이동하는 피스톤로드를 포함하며,
    상기 압력센서에 의해 측정된 압력을 상기 센터링챔버에 대한 이상기체 방정식에 대입함으로써 상기 센터링챔버의 체적변화율을 계산하고, 상기 센터링챔버의 체적변화율을 이용하여 상기 피스톤로드의 스토르크를 계산하는 후륜조향각 추정방법.
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