KR0140257B1 - 차량의 전자제어 조향기의 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 주행속도, 조향 각도 및 조향 속도에 따라 조향핸들의 유량압력을 조절하는 것이다.

본 발명은 차량의 주행 속도와, 조향 각도 및 조향 속도에 따라 제어밸브를 제어하여 전자제어 조향기의 유량을 조절함으로써 차량의 전체 차속에서 부드럽고 안정된 조타감을 줄 수 있도록 하는 것으로서 차속에 따른 전류 값과, 조향각도 및 차속에 따른 전류 값과, 조향 속도 및 차속에 따른 전류 값에 대한 룩업 테이블을 미리 결정하여 저장하고, 차량의 운전시 차속 센서로 차량의 주행속도를 검출함과 아울러 조향각 센서로 조행 핸들의 조향 각도 및 조향 속도를 검출하며, 검출한 차량의 주행속도에 따른 전류 값과, 조향 각도 및 차속에 따른 전류 값과, 조향 각도 및 차속에 따른 전류 값을 룩업 테이블에서 찾아 전체 전류를 계산하며, 계산한 전체 전류가 제어밸브의 코일로 흐르게 제어한다.

Description

차량의 전자제어 조향기의 제어장치 및 제어방법

제1도는 일반적인 전자제어 조향기의 동작 원리를 설명하는 도면.

재2도는 일반적인 전자제어 조향기에 사용되는 파워 실린더의 구성을 보인 반단면도.

제3도는 본 발명이 적용되는 파워 실린더의 구성을 보인 반단면도.

제4도는 본 발명의 제어장치의 구성을 보인 회로도.

제5도는 본 발명의 제어방법을 보인 신호 흐름도.

제6도의 (가)~(다)는 본 발명의 제어방법에 사용되는 차속-차속전류, 조타속도에 대한 조향 속도/차속 전류 및 조향 각도/차속 전류를 보인 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21:마이콤22:차속센서

23:조향각 센서24:쓰로틀 밸브

25:인터페이스부26:제어 밸브의 코일

27:제어 밸브 구동부28:구동전류 궤환부

29:표시 구동부

본 발명은 전자제어 조향기에 있어서, 차량의 주행속도에 따라 조향핸들의 유량압력을 조절하는 차량의 전자제어 조향기의 제어장치 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량을 운전할 경우에 차량의 바퀴와 지면간의 마찰력 등에 의해 조향핸들의 조작력이 커지고, 신속하게 조향할 수 없게 되는 위험이 발생한다.

그러므로 차량에는 가볍고, 신속하게 조향할 수 있도록 전자제어 조향기를 사용함으로써 조향핸들의 조작력을 작게 하여 조향기어를 자유롭게 선택하고, 노면에서의 충격에 의한 조향핸들의 킥 백(kick back)을 방지함은 물론 회전되는 바퀴의 시미 모션(shimmy motion)을 감소시키고 있다.

차량의 전자제어 조향기는 펌프로부터 작동유를 공급받고, 이를 운전자의 조향에 따라 조향 제어밸브가 파워 실린더의 양측에 선택적으로 공급하여 차량의 조타가 가능하게 하는 것이다.

차량의 주행시 저속으로 주행할 경우에는 조타력(catch-up)을 가볍게 하여 가벼운 조향이 되게 하고, 고속으로 주행함에 따라 조타력을 증가시키면서 조향핸들이 무거운 감이 들도록 하여 조향핸들을 조작하는 운전자의 조향감을 증가시키는 것으로 차량의 조타력을 주행속도에 따라 능동적으로 조절하여 조향 안전성(on-center feel)을 향상시키는 것이다.

이러한 전자제어 조향기는 제1도에 도시된 바와 같이 펌프(P)로부터 공급되는 작동유가 2개의 관로로 분배되어, 하나의 관로로는 조향핸들이 회전에 따라 조향제어밸브(1)를 통해 파워 실린더(2)의 양측에 선택적으로 공급되고, 다른 하나는 압력 제어밸브(5)를 통해 반력 제어기구(6)에 공급되며, 차속 검출부(3)가 검출하는 차량의 주행속도에 따라 전자 제어기(4)가 압력 제어밸브(5)를 제어하여 반력제어기구(6)의 반력실 압력을 제어함으로써 차량의 조타력을 차량의 주행속도에 따라 능동적으로 제어하는 것이다.

그리고 제2도에 도시된 바와 같이, 유량의 제어 압력에 따라 선형적인 반력감이 나타나게 하는 조향 제어밸브(1)의 내측에는 피니언(11)이 고정되고, 반경 방향으로 미끄럼 운동을 하는 반력 피스톤(12)이 샤프트(S)에 조립되어, 반력 피스톤의 후면에 설치되는 피스톤의 압력 제어량에 따라 샤프트(S)의 외주면을 꽉 움켜지듯이 감싸며, 조여들게 하고, 토션 바(14)와 샤프트(S)는 센터 핀(15)으로 고정하며, 보디 밸브(16)와 피니언(11)을 스토퍼 핀(18)으로 연결하여 조향핸들을 조작하는 운전자가 조타감을 느낄 수 있도록 하고 있다.

이와 같은 전자제어 조향기는 운전자가 조향 핸들을 회전시킬 경우에 토션바(14)에 의해 각 변위가 발생하고, 발생한 각 변위에 해당되는 오리피스 면적이 샤프트(S)에 있는 에지(edge)에 의해 생성되며, 오리피스 면적에 상당하는 압력이 생성되어 조향 제어밸브(1)의 좌측 및 우측 실린더에 공급된다.

이와 같은 구성을 가지는 종래의 전자제어 조향기는 차량의 주행속도에 따라 바이패스 압력을 증가시키고, 조향 각속도가 발생할 경우에 순간적으로 바이패스 압력을 감소시키게 된다.

그러나 상기한 종래의 기술은 차량의 주행속도에 따른 조향 각속도의 영향을 전혀 고려하지 않고, 차량의 주행속도에 관계없이 조향 각속도의 발생시 바이스 압력 보상량의 기울기를 모두 동일하게 조절하는 것으로서 차량의 중간 속도를 기준으로 하여 보상 기울기를 조절할 경우에 고속 주행시 보상량이 과다하게 되어 조향 핸들의 조향감이 순간적으로 너무 가볍게 되고, 반대로 고속을 기준으로 하여 보상 기울기를 조절할 경우에는 저속 주행시 보상량이 너무 적어 조향감이 무겁게 되는 문제점이 있었다.

또한 차량의 주행속도에 따라 조향 속도의 발생영역이 서로 상이하므로 상기한 바와 같이 바이패스 압력 보상량의 기울기를 하나로 설정할 경우에 차량의 운전자가 이질감을 느끼게 되는 문제점이 있었다.

그러므로 본 출원인이 선출원한 1995년 특허 출원 제18190호(명칭:자동차 전자제어 조향장치)에서는 제3도에 도시된 바와 같이 인가되는 전류에 따라 비례적으로 가변되는 제어밸브를 조향 제어밸브의 일측에 설치하고, 차량의 주행속도에 따라 제어밸브를 제어하여 차량의 조타력을 능동적으로 제어하고, 조향 안정성을 향상시킬 수 있도록 하고 있다.

본 발명의 목적은 차량의 주행 속도와, 조향 각도 및 조향 속도에 따라 제어 밸브를 제어하여 전자제어 조향기의 유량을 조절함으로써 차량의 전체 차속에서 부드럽고 안정된 조타감을 줄 수 있도록 하는 차량의 전자제어 조향기의 제어장치 및 제어방법을 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 가지는 본 발명은 차속에 따른 전류 값과, 조향 각도 및 차속에 따른 전류 값과, 조향 속도 및 차속에 따른 전류 값에 대한 룩업 테이블(look-up table)을 미리 결정하여 저장한다.

그리고 차량의 운전시 차속 센서로 차량의 주행속도를 검출함과 아울러 조향각 센서로 조행 핸들의 조향 각도 및 조향 속도를 검출하며, 검출한 차량의 주행속도에 따른 전류 값과, 조향 각도 및 차속에 따른 전류 값과, 조향 속도 및 차속에 따른 전류 값을 룩업 테이블에서 찾아 전체 전류를 계산하며, 게산한 전체 전류가 제어밸브의 코일로 흐르게 제어한다.

이하, 첨부된 제4도 내지 제6도의 도면을 참조하여 본 발명의 차량의 전자제어 조향기의 제어장치 및 제어방법을 상세히 설명한다.

제4도는 본 발명의 제어장치의 구성을 보인 회로로서 이에 도시된 바와 같이, 제어 밸브를 제어하여 전자제어 조향기의 유량 압력을 조절하는 마이콤(21)과, 차량의 주행속도를 검출하는 차속 센서(22)와, 조향핸들의 회전을 검출하는 조향각 센서(23)와, 쓰로틀 밸브의 개폐 각도를 검출하는 쓰로틀 센서(24)와, 상기 차속 센서(22), 조향각 센서(23) 및 쓰로틀 센서(24)의 검출신호를 상기 마이콤(21)에 압력시키는 인터페이스부(25)와, 상기 마이콤(21)의 제어에 따라 제어 밸브의 코일(26)로 구동전류를 공급하여 구동시키는 제어 밸브 구동부(27)와, 상기 제어 밸브의 코일(26)로 흐르는 구동 전류를 검출하여 상기 마이콤(21)에 입력시키는 구동전류 궤환부(28)와, 상기 마이콤(21)의 제어에 따라 발광 다이오드(LED)를 제어하여 동작상태를 표시하는 표시 구동부(29)로 구성하였다.

이와 같이 구성된 본 발명은 차량의 주행시 차속 센서(22)는 차량의 주행속도를 검출하고, 조향각 센서(23)는 조향 핸들의 회전을 검출하며, 쓰로틀 센서(24)는 쓰로틀 밸브의 개폐 각도를 검출하며, 이와 같이 검출하는 차속 센서(22), 조향각 센서(23) 및 쓰로틀 센서(24)의 신호는 인터페이스부(25)를 통해 마이콤(21)에 입력된다.

한편, 마이콤(21)은 제5도에 도시된 바와 같이 시스템을 초기화한 후 상기한 바와 같이 입력되는 차속 센서(22)의 신호로 차속을 계산하고, 조향각 센서(23)의 신호로 조향 속도 및 조향 각도를 계산한다.

이와 같이 하여 차속, 조향 속도 및 조향 각도가 계산되면, 마이콤(21)은 미리 저장되어 있는 룩업 테이블에서 차속, 조향 속도 및 조향 각도에 따른 전류값을 독출한 후 전체 전류값을 계산한다.

즉, 마이컴(21)의 내부 메모리에는 제6도의 (가)에 도시된 바와 같이 차속에 반비례하는 전류값(Iu)이 룩업 테이블로 미리 저장됨과 아울러 제6도의 (나) 및 (다)에 도시된 바와 같이, 고속, 중속 및 저속으로 구분되어 조향 속도 및 조향 각도가 증가할수록 전류 값(Iw)(Ip)이 증가되는 룩업 테이블이 미리 저장되어 있는 것으로서 마이콤(21)은 이 룩업 테이블에서 전류값(Iu)(Iw)(Ip)을 독출하여 전체 전류 값 I=Iu+Iw+Ip를 계산한다.

이와 같이 하여 전체 전류 값(I)이 계산되면, 마이콤(21)은 점화전압, 쓰로를 밸브의 전압 및 구동 전류 궤환부(28)가 궤환시키는 제어 밸브의 전류를 검출하여 판단하고, 판단 결과에 따라 PWM(Pulse Width Modulation ) 신호로 제어밸브의 구동 전류를 출력하고, 출력한 구동전류에 따라 제어밸브 구동부(27)가 제어밸브의 코일(26)로 구동전류를 공급하여 제어밸브를 구동하게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 차량의 주행속도는 물론 조향 각도 및 조향 속도에 따라 제어밸브를 제어하여 전자제어 조향기의 유량을 조절함으로써 차량의 전체 차속에서 부드럽고, 안정한 조타감을 주고, 조향 안정성이 향상된다.

Claims (4)

1. 제어 밸브를 제어하여 전자제어 조향기의 유량 압력을 조절하는 마이콤(21)과, 차량의 주행속도를 검출하는 차속 센서(22)와, 조향핸들의 회전을 검출하는 조향각 센서(23)와, 쓰로틀 센서(24)와, 상기 차속 센서(22), 조향각 센서(23) 및 쓰로틀 센서(24)의 검출신호를 상기 마이콤(21)에 입력시키는 인터페이스부(25)와, 상기 마이콤(21)의 제어에 따라 제어 밸브의 코일(26)로 구동 전류를 공급하여 구동시키는 제어 밸브 구동부(27)와, 상기 졔어 밸브의 코일(26)로 흐르는 구동 전류를 검출하여 상기 마이콤(21)에 입력시키는 구동전류 궤환부(28)와, 상기 마이콤(21)위 제어에 따라 발광 다이오드(LED)를 제어하여 동작상태를 표시하는 표시 구동부(29)로 구성됨을 특징으로 하는 차량의 전자제어 조향기의 제어장치.
2. 차속 센서(22)의 신호로 차량의 주행속도를 검출하는 제1과정과, 조향각 센서(23)로 조향 핸들의 조향 각도 및 조향 속도를 검출하는 제2과정과, 상기 제1 및 제2과정에서 검출한 주행속도에 따른 전류값과 조향 각도 및 주행속도에 따른 전류값과 조향속도 및 주행속도에 따른 전류값을 미리 저장된 룩업 테이블에서 독출하는 제3과정과, 상기 제3과정에서 독출한 전류값을 가산하여 전체 전류값을 계산하는 제4과정과, 상기 제4과정에서 계산한 전체 전류값과 점화전압, 쓰로틀 밸브전압 및 제어밸브의 궤환전류고 제어밸브의 구동전류를 판단하는 제5과정과, 상기 제5과정에서 판단한 구동전류를 출력하여 제어밸브를 구동시키는 제6과정으로 제어됨을 특징으로 하는 차량의 전자제어 조향기의 제어방법.
3. 제2항에 있어서, 제3과정에서 주행속도에 따른 전류값은 주행속도에 반비례하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자제어 조향기의 제어방법.
4. 제2항에 있어서, 조향 각도 및 주행속도에 따른 전류값과 조향 속도 및 주행속도에 따른 전류값은 고속, 중속 및 저속으로 구분되어 조향 속도 및 조향 각도가 증가하는 것을 특징으로 하는 차량의 전자제어 조향기의 제어방법.