KR0183576B1 - 후륜 조향 장치 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 후륜 조향 장치의 모터 소비 전력을 낮출 수 있는 후륜 조향 장치의 제어방법에 관한 것이다.

차속이 저속이면서 임의의 후륜 조타각이 2초 이상 유지하고 있는 경우 후륜 조향 장치의 직류 모터의 출력 듀티를 목표 후륜 조타각에 대응하는 출력 듀티보다 소정 비율로 낮추는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 후륜의 마찰력을 후륜 조타각을 유지하는 방향으로 유도하므로써 모터의 전력 소비를 현저히 낮출 수 있다.

Description

후륜 조향 장치 제어방법

제1도는 후륜 조향 장치의 작동을 설명하기 위한 구성도.

제2도는 일반적인 후륜 조향 시스템의 제어 블록도.

제3도는 제1도 후륜 조향 장치의 자유도.

제4도는 본 발명의 방법에 따라 후륜 조향 장치의 모터 출력 듀티를 낮춘 경우 후륜 조향 장치와 후륜의 마찰력 변화를 도시하는 작용 설명도.

제5도는 제4도의 자유도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 직류 모터 2 : 볼 스크류

3 : 타이밍 벨트 4 : 가동 로드

5 : 예압 스프링 6 : 볼 조인트

7 : 타이 로드 8 : 후륜

10 : 4륜 조향 로직 11 : 제어기

12 : 전력 증폭기 C, C' : 마찰력 방향

본 발명은 후륜 조향 장치의 제어방법에 관한 것이며, 보다 상세히는 저속시 후륜 조향 장치의 모터 소비 전력을 낮출 수 있는 후륜 조향 장치의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 2륜 조향 차량은 전륜만을 조타하여 차량의 진행 방향을 바꾼다.

이 때 전륜과 후륜의 횡력 발생 시점이 서로 다르기 때문에 차량의 진행 방향과 운전자의 주시 방향이 일치하지 않는 문제가 발생한다.

이러한 문제점을 극복하기 위하여 4륜 조향 시스템은 저속에서 차량의 조종성을 향상시키고, 고속에서 차량의 주행 안전성을 향상시키도록 후륜을 전륜과 차속에 따라 조타시키며, 이 때 후륜은 통상 저속에서는 전륜과 역상으로 조타되고, 고속에서는 동상으로 조타되게 하여 전륜과 후륜의 횡력 발생 시점을 일치시켜 준다.

이에 따라 4륜 조향 시스템을 후륜 조향 장치라고도 지칭하고 있다.

이러한 후륜 조향 장치를 개략적으로 도시한 제1도를 참조하면, 직류 모터(1)와, 상기 모터의 회전력을 직선 운동으로 변환하는 볼 스크류(2)와, 상기 모터(1)의 구동력을 상기 볼 스크류(2)에 전달하기 위한 타이밍 벨트(3)와, 상기 볼 스크류(2)에 연결된 가동 로드(4)와, 오류 또는 고장 발생시 후륜의 중립 귀환을 위해 예압이 가해진 예압 스프링(5)을 포함한다.

상기 가동 로드(4)는 볼 조인트(6)로 연결된 타이 로드(7)를 통해 후륜(8)에 연결된다.

이러한 후륜 조향 장치는 상기 직류 모터(1)의 작동으로 상기 볼 스크류(2)가 전진 또는 후진하므로써 상기 가동 로드(4) 및 타이 로드(7)에 의해 후륜(8)의 조타각이 변경된다.

상기 후륜 조향 장치의 일반적인 제어를 제2도를 참조하여 설명하면, 4륜 조향 로직(10)은 전륜각과 차속에 따른 목표 후륜 조타각을 계산하고, 제어기(11)는 상기 목표 후륜 조타각과 실제 후륜 조타각을 비교하여 후륜 조향 장치의 직류 모터(1)의 출력 듀티를 결정하고 전력 증폭기(12)를 조절하며, 이에 따라 상기 직류 모터(1)가 상기 제어기(11)에서 결정된 출력 듀티로 작동하여 타이 로드(7)를 통해 후륜(8)의 후륜각을 변경한다.

그러나, 제1도에 도시한 바와 같이 후륜 조향 장치의 예압 스프링(5)은 조향 장치의 오류 또는 고장시 후륜의 중립 귀환을 위한 것이나, 정상적인 경우 상기 직류 모터(1)의 에너지를 소모하는 부분이다.

또한 후륜을 조향하기 위해서 상기 모터(1)는 상기 스프링(5)의 힘과 후륜의 조향 방향과 반대 방향(도면상에서 C 방향)으로 발생하는 후륜(8)의 마찰력을 극복하고 후륜을 조향하여야 한다.

즉, 후륜 조향 장치의 자유도(free body diagram)를 도시한 제3도를 참조하면, 후륜을 조향하거나 그 조향각을 유지하기 위하여 모터력은 상기 모터력에 반대되는 스프링력과 마찰력의 합보다 크거나 적어도 동일하여야 한다.

차속이 저속일 때 그 마찰력은 150kgf까지 이를 수 있으므로 상기 모터(1)는 특히 저속시 부하가 커져 전력의 소모가 많았다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 차속이 저속에서의 후륜 조타시 후륜 조향 장치의 모터 소비 전력을 낮출 수 있는 후륜 조향 장치의 제어방법을 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 후륜 조향 장치의 제어방법의 일예로서, 차속이 저속이면서 임의의 후륜 조타각이 2초 이상 유지하고 있는 경우 후륜 조향 장치의 직류 모터 출력 듀티(duty)를 목표 후륜 조타각에 대응하는 출력 듀티보다 소정 비율로 낮추는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 개념은, 차속이 저속인 경우 목표 후륜 조타각의 양이 조금 줄어들어도 차량의 거동에 미치는 영향이 적다는 점, 타이어의 마찰력은 운동의 방향이 변경되면 마찰력의 방향도 변경된다는 점, 또한 상기 마찰력의 방향을 직류 모터의 동력 전달 방향과 동일하게 하여 상기 모터의 소비 전력을 낮출 수 있도록 종래에 있어서 상기 모터의 부하를 가중시키는 요소로 작용하였던 예압 스프링을 이용한다는 점이다.

이러한 개념에 따라, 직류 모터(1)와, 상기 모터의 회전력을 직선 운동으로 변환하는 볼 스크류(2)와, 상기 모터의 구동력을 상기 볼 스크류(2)에 전달하기 위한 타이밍 밸트(3)와, 상기 볼 스크류(2)에 연결된 가동 로드(4)와, 오류 또는 고장 발생시 후륜의 중립 귀환을 위해 예압이 가해진 예압 스프링(5)을 포함하고 있는 후륜 조향 장치는 본 방법에 따라 다음과 같이 제어된다.

차속이 저속이면서 임의의 후륜 조타각이 2초 이상 유지하고 있을 때 제4도에 도시한 바와 같이 직류 모터(1)의 출력 듀티를 제어 알고리즘과 상관없이 목표 후륜 조타각에 대응하는 출력 듀티의 약 80퍼센트 정도로 낮추면, 항상 후륜 조타각을 중립쪽으로 귀환시키려는 작용을 하는 예압 스프링(5)에 의해 후륜(8)은 점선으로 도시한 목표 후륜 조타각의 위치로부터 실선으로 도시한 위치로 약간 귀환한다.

이로 인해 후륜(8)의 마찰력 방향은 상기 직류 모터(1)의 출력 듀티를 낮추기 전의 마찰력 방향 C에서 방향 C'쪽으로 변경되어 상기 모터력의 방향과 동일하면서 상기 예압 스프링력과 반대 방향이 된다(제5도 참조).

이 때 후륜 조타각을 유지하기 위한 모터력은 마찰력에서 스프링력을 감한 값이 되고, 저속에서 상기 마찰력은 매우 크기 때문에 낮춘 출력 듀티로도, 즉 적은 모터 소모 전력을 가지고도 후륜 조타각, 보다 정확하게는 목표 후륜 조타각 보다는 조금 적은 각으로 유지할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 후륜 조향 장치 제어방법은 차속이 저속이면서 임의의 후륜 조타각이 소정 시간 이상 유지하고 있는 경우 타이어의 마찰력을 후륜 조타각을 유지하는 방향으로 유도하므로써 모터의 전력 소비를 현저히 낮출 수 있다.

Claims (3)

1. 차속이 저속이면서 임의의 후륜 조타각이 2초 이상 유지하고 있는 경우 후륜 조향 장치의 직류 모터의 출력 듀티를 목표 후륜 조타각에 대응하는 출력 듀티보다 낮추는 것을 특징으로 하는 후륜 조향 장치의 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 모터의 출력 듀티를 낮추면 후륜 조향 장치의 예압 스프링에 의해 후륜은 그 중립측으로 리턴되므로 후륜의 마찰력이 후륜 조타각을 유지하는 방향으로 유도되는 것을 특징으로 하는 후륜 조향 장치의 제어방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 모터의 출력 듀티를 목표 후륜 조타각에 대응하는 출력 듀티의 약 80퍼센트로 낮추는 것을 특징으로 하는 후륜 조향 장치의 제어방법.