KR100465003B1 - 파워스티어링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속주행시에 발생하는 스탠바이 유량의 낭비를 방지할 수 있는 파워스티어링 장치를 제공하는 데에 있다.

이를 해결하기 위한 수단으로 콘트롤러 C는 조타각 센서(14)로부터의 조타각에 따른 전류지령치 I1과 조타각 속도에 따른 전류지령치 I2와 차속에 따른 전류지령치 I5, I6을 기초로 기본전류 지령치 Id를 특정함과 동시에 이 기본전류 지령치 Id에 스탠바이용 전류지령치 Is를 가산하고, 이 가산후의 값을 솔레노이드 전류지령치 SI로서 출력하는 파워스티어링 장치에 있어서, 상기 스탠바이용 전류지령치 Is를 차속을 기초로 가변으로 한 것을 특징으로 한다.

Description

파워스티어링장치{POWER STEERING SYSTEM}

본 발명은 에너지 손실을 방지하기 위한 유량제어밸브를 구비한 파워스티어링 장치에 관한 것이다.

에너지 손실을 방지하기 위한 유량제어밸브를 구비한 파워스티어링 장치로서 본원 출원인이 일본국 특개 2001-260917로서 미리 개시한 것이 있다.

이 종래의 장치는 도 7과 같이 상기 유량제어밸브 V의 스풀(1)의 일단을 한쪽의 파일럿실(2)을 향하게 하고, 스풀(1)의 타단을 다른쪽의 파일럿(3)에 향하게 하고 있다.

상기 한쪽의 파일럿실(2)에는 펌프포트(4)를 통해 펌프 P를 상시 연통시키고 있다. 또 이 한쪽의 파일럿실(2)은 유로(6) -> 가변오리피스 a-> 유로(7)를 경유하여 파워실린더(8)를 제어하는 스티어링밸브(9)의 유입측에 연통하고 있다.

한편 상기 다른쪽의 파일릿실(3)에는 스프링(5)을 개재시킴과 동시에유로(10) 및 유로(7)를 통해 스티어링 밸브(9)의 유입측에 연통하고 있다. 그 때문에 상기 양 파일릿실(2)(3)은 가변오리피스 a -> 유로(7) -> 유로(10)를 통해 연통하게 되어 가변오리피스 a 의 상류측의 압력이 한쪽의 파일릿실(2)에 작용하고, 하류측의 압력이 다른쪽의 파일럿실(3)에 작용하게 된다. 또한 상기 가변오리피스 a의 개방 정도는 솔레노이드 SOL에 대한 솔레노이드 전류지령치 SI에 의해 제어하도록 하고 있다.

상기 스풀(1)은 한쪽의 파일럿실(2)의 작용력과, 다른쪽의 파일럿실(3)의 작용력 및 스프링(5)의 스프링력이 균형된 위치를 유지하지만 그 균형위치에 있어서 상기 펌프포트(4)와 탱크포트(11)와의 개방정도가 정해지게 된다.

예를들어 엔진 등의 펌프구동원(12)의 작동에 의해 펌프 P를 구동시키면 펌프포트(4)에 압유가 공급되어 가변오리피스 a에 흐름이 일어난다. 이와같이 가변오리피스 a에 흐름이 발생하면 그 전후에 차압이 발생하고, 이 차압에 의해 양 파일럿실(2)(3)에 압력차가 발생한다. 그리고 이 압력차에 의해 스풀(1)이 도시하는 노멀위치로부터 스프링(5)에 맞서 상기 균형잡힌 위치로 이동한다.

이와같이 하여 스풀(1)이 노멀위치로부터 이동하면 탱크포트(11)의 개방정도가 커지지만 이 때의 탱크포트(11)의 개방정도에 따라 펌프(4)로부터 스티어링 밸브(9)측으로 이끌리는 제어유량 QP와, 탱크 T 또는 펌프 P로 환류되는 복귀유량 QT와의 분배비가 정해진다. 환언하면 탱크포트(11)의 개방정도에 따라 제어유량 QP가 정해지게 된다.

이와같이 제어유량 QP가 탱크포트(11)의 개방정도에 따라 제어된다는 것은결국 가변오리피스 a의 개방정도에 따라 이 제어유량 QP는 정해지게 된다. 왜냐하면 탱크포트(11)의 개방정도를 정하는 스풀(1)의 이동위치는 양 파일럿실(2)(3)의 압력차로 정해지고, 이 압력차를 정하는 것이 가변오리피스 a의 개방정도이기 때문이다.

따라서 차속이나 조타상황에 따라 제어유량 QP를 제어하기 위해서는 가변오리피스 a의 개방정도, 즉 솔레노이드 SOL에 대한 솔레노이드 전류지령치 SI를 제어하면 된다. 왜냐하면 가변오리피스 a의 개방정도는 솔레노이드 SOL의 여자전류에 비례하여 제어되고, 비여자 상태일 때 그 개방정도를 최소로 유지하여 여자전류를 크게함에 따라 그 개방정도가 커지도록 하고 있기 때문이다.

한편 상기 제어유량 QP가 이끌리는 스티어링 밸브(9)는 도시하지 않은 스티어링휠의 입력토오크(조타토오크)에 따라 파워실린더(8)로의 공급량을 제어한다. 예를들어 조타토오크가 크면 스티어링 밸브(9)의 변환량을 크게하여 파워실린더(8)로의 공급량을 늘리고, 역으로 조타토오크가 작으면 스티어링 밸브(9)의 변환량을 작게하여 파워실린더(8)로의 공급량을 적게하도록 하고 있다. 그리고 파워실린더(8)는 압유의 공급량이 많은 만큼 큰 어시스트력을 발휘하고 공급량이 적은 만큼 어시스트력을 작게한다.

또한 조타토오크와 스티어링 밸브(9)의 변환량은 도시하지 않은 토션바등의 비틀림 반력에 의해 설정하고 있다.

상기와 같이 하여 파워실린더(8)에 공급되는 유량 QM은 스티어링 밸브(9)에 의해 제어되고 있지만 이 스티어링 밸브(9)에 공급되는 제어유량 QP는 상기와 같이유량제어밸브 V에 의해 제어되고 있다. 여기서 파워실린더(8)가 필요로 하는 요구유량 QM과, 유량제어밸브 V로 정해지는 제어유량 QP를 될 수 있는 한 같게 하면 펌프 P측의 에너지 손실을 낮게 억제할 수 있다. 왜냐하면 펌프 P측의 에너지 손실은 제어유량 QP와 파워실린더(8)의 요구유량 QM과의 차에 의해 발생하기 때문이다.

그래서 제어유량 QP를 파워실린더(8)의 요구유량 QM에 될 수 있는 한 다가가게 하여 에너지 손실을 방지하기 위해 이 종래예에서는 가변오리피스 a의 개방정도를 제어하도록 하고 있다. 이 가변오리피스 a의 개방정도는 상기와 같이 솔레노이드 SOL에 대한 솔레노이드 전류지령치 SI로 정하지만 이 솔레노이드 전류지령치 SI를 제어하는 것이 다음에 설명하는 콘트롤러 C이다.

이 콘트롤러 C는 조타각 센서(14)와 차속센서(15)를 접속하고 있다. 이 콘트롤러 C는 도 8과 같이 조타각 센서(14)에 의해 검출한 조타각을 기초로 전류지령치 I1를 특정하고 또 조타각을 미분하여 산출한 조타각 속도를 기초로 전류지령치 I2를 특정한다.

또한 상기 조타각과 전류지령치 I1와는 그 조타각과 제어유량 QP와의 관계가 리니어한 특성이 되는 이론치를 기초로 정하고 있다. 또 조타각 속도와 전류지령치 I2와의 관계도 조타각 속도와 제어유량 QP가 리니어한 특성이 되는 이론치를 기초로 정하고 있다. 단 이들 전류지령치 I1 및 전류지령치 I2는 조타각 및 조타각 속도가 어느 설정치 이상이 되지 않으면 모두 0을 출력하도록 하고 있다. 즉 스티어링휠이 중립 또는 그 근방에 있을 때 상기 전류지령치 I1나 I2도 0으로 함으로써 중립근방을 불감대역으로 하고 있다.

또 콘트롤러 C는 차속센서(15)의 검출치를 기초로 조타각용 전류지령치 I3와 조타각 속도용 전류지령치 I4를 출력하도록 하고 있다.

상기 조타각용 전류지령치 I3는 저속역에서 1을 출력하고, 최고속역에서 예를들어 0.6을 출력하도록 하고 있다. 또 상기 조타각 속도용 전류지령치 I4는 저속역에서 1을 출력하고, 최고속역에서 예를들어 0.8을 출력하도록 하고 있다. 즉 저속역부터 최고속역에서의 게인은 1~0.6의 범위로 제어하는 조타각용 전류지령치 I3쪽이 1~0.8의 범위로 제어하는 조타각 속도용 전류지령치 I4보다도 커지도록 하고 있다.

그리고 상기 조타각용 전류지령치 I3을 조타각에 의한 전류지령치 I1에 곱하도록 하고 있다. 그 때문에 이 승산결과인 조타각계의 전류지령치 I5는 고속이 되면 될 수록 작아진다. 또한 조타각용 전류지령치 I3의 게인을 조타각 속도용 전류지령치 I4의 게인보다도 크게 설정하고 있기 때문에 고속이 되면 될 수록 그 감소율이 커진다. 즉 저속역에서는 응답성을 높게 유지하고 고속역이 되면 응답성을 낮추도록 하고 있다. 이와같이 차속에 따라 응답성을 변화시키는 것은 일반적으로 고속주행중에 있어서는 그만큼 높은 응답성을 필요로 하지 않으며 높은 응답성을 필요로 하는 것은 대부분의 경우 저속역이기 때문이다.

한편 조타각 속도에 의한 전류지령치 I2에는 조타각 속도용 전류지령치 I4를 한계치로 하여 조타각 속도계의 전류지령치 I6을 출력하도록 하고 있다. 이 전류지령치 I6도 차속에 따라 감소시키도록 하고 있다. 단 조타각 속도용 전류지령치 I4의 게인은 조타각용 전류지령치 I3보다도 작게하고 있기 때문에 전류지령치 I6의감소율은 전류지령치 I5의 경우보다도 작다.

이와같이 차속에 따라 한계치를 설정한 것은 고속주행중에 과잉된 어시스트력이 발휘되는 것을 주로 방지하기 위함이다.

상기와 같이 출력된 조타각계의 전류지령치 I5와 조타각 속도계의 전류지령치 I6의 대소를 비교하여 큰 쪽의 값을 채용하도록 하고 있다.

예를들어 고속주행시에는 스티어링을 급조작하는 경우는 거의 없기 때문에 조타각계의 전류지령치 I5쪽이 조타각 속도계의 전류지령치 I6보다도 커지는 것이 통상이다. 그 때문에 고속주행시에는 대부분의 경우, 조타각계의 전류지령치 I5가 선택된다. 그리고 이 때의 스티어링조작의 안전성·안정성을 높이기 위해 전류지령치 I5의 게인을 크게 하고 있다. 즉 주행속도가 빨라지면 빨라질 수록 제어유량 QP를 적게하는 비율을 높여 주행시의 안전성·안정성을 높이도록 하고 있다.

한편 저속주행시에는 스티어링을 급조작하는 경우가 많기 때문에 대부분의 경우에 조타각 속도쪽이 커진다. 그 때문에 저속주행시에는 거의 조타각 속도계의 전류지령치 I6이 선택된다. 그리고 이와같이 조타각 속도가 큰 경우에는 응답성이 중시된다.

따라서 저속주행시에는 스티어링조작의 조작성 즉 응답성을 높이기 위해 조타각 속도를 기준으로 하면서 그 조타각 속도계의 전류지령치 I6의 게인을 작게하고 있다. 환언하면 주행속도가 어느정도 빨라져도 스티어링을 급조작했을 때에는 제어유량 QP를 충분히 확보함으로써 응답성을 확보하도록 하고 있다.

상기와 같이 하여 선택된 전류지령치 I5 또는 I6에는 스탠바이용 전류지령치I7을 가산한다. 그리고 이 스탠바이용 전류지령치 I7을 가산한 값을 솔레노이드 전류지령치 SI로 하여 구동장치(16)에 출력한다.

이와 같이 스탠바이용 전류지령치 I7를 가산하고 있기 때문에 솔레노이드 전류지령치 SI는 조타각, 조타각 속도 및 차속을 기초로 전류지령치가 전부 0인 경우에도 소정의 크기를 유지하고 있다. 그 때문에 소정의 유량이 스티어링밸브(9)측에 늘 공급되게 되지만 에너지 손실을 방지한다는 관점에서 보면 파워실린더(8) 및 스티어링 밸브(9)측의 요구유량 QM이 0이면 유량제어밸브 V의 제어유량 QP도 0으로 하는 것이 이상적이다. 즉 제어유량 QP를 0으로 한다는 것은 펌프 P의 토출량 전량을 탱크포트(11)로부터 펌프 P 또는 탱크 T로 환류시키는 것을 의미한다. 그리고 탱크포트(11)로부터 펌프 P 또는 탱크 T로 환류하는 유로는 본체(B)내에 있어 매우 짧기 때문에 그 압력손실이 거의 없다. 압력손실이 거의 없기 때문에 펌프 P의 구동토오크도 최소로 억제되고 그 만큼 에너지절약에 이어지게 된다. 이와같은 의미에서 요구유량 QM이 0일 때 제어유량 QP도 0으로 하는 것이 에너지 손실을 방지한다는 관점에서 유리하게 된다.

그럼에도 불구하고 요구유량 QM이 0일 때에도 스탠바이 유량 QS를 확보하는 것은 다음의 이유 때문이다.

① 장치의 소성를 방지하기 위함이다. 즉 스탠바이 유량 QS를 장치로 순환시킴으로써 냉각효과를 기대할 수 있기 때문이다.

② 응답성을 확보하기 위함이다. 즉 상기와 같이 스탠바이 유량 QS를 확보해 두면 그것이 전혀 없을 때 보다도 목적의 제어유량 QP에 도달하는 시간이 짧아도 된다. 이 시간차가 응답성이 되므로 결국 스탠바이 유량 QS를 확보하는 쪽이 응답성을 향상시킬 수 있다.

③킥백 등의 외란이나 셀프어라이닝 토오크에 대항하기 위함이기도 하다. 즉 타이어에 외란이나 셀프어라이닝 토오크 등에 의한 항력이 작용하면 그것이 파워실린더(8)의 로드에 작용한다. 혹시 스탠바이 유량을 확보해 두지 않으면 이 외란이나 셀프어라이닝 토오크에 의한 항력으로 타이어가 흔들거리게 된다. 그러나 스탠바이 유량을 확보해 두면 상기와 같은 항력이 작용했다고 해도 타이어가 흔들리지 않는다. 즉 상기 파워실린더(8)의 로드에는 스티어링 밸브(9)를 변환하기 위한 피니온 등이 맞물려 있기 때문에 상기 항력이 작용하면 스티어링 밸브도 변환하여 그 항력에 대항하는 방향으로 스탠바이 유량을 공급하게 된다. 따라서 스탠바이 유량을 확보해 두면 상기 캑백에 의한 외란이나 셀프어라이닝 토오크에 대항할 수 있게 된다.

다음에 이 종래예의 작용을 설명한다.

차량의 주행중에는 조타각에 의한 솔레노이드 전류지령치 I1과 조타각용 전류지령치 I3와의 승산치인 조타각계의 전류지령치 I5가 출력된다. 그와 함께 조타각 속도계의 전류지령치 I6이 출력된다. 이 전류지령치 I6은 조타각 속도에 의한 솔레노이드 전류지령치 I2의 조타각 속도용 전류지령치 I4를 한계치로 한 것이다.

그리고 조타각계의 전류지령치 I5와 조타각 속도계의 전류지령치 I6과의 대소가 판정됨과 동시에 그 큰 쪽의 전류지령치 I5 또는 I6에, 스탠바이용 지령치 I7이 가산되고 그때의 솔레노이드 전류지령치 SI가 정해진다. 이 솔레노이드 전류지령치 SI는 차량의 고속주행시에는 주로 조타각계의 전류지령치 I5가 기준이 되고 차량의 저속주행시에는 주로 조타각 속도계의 전류지령치 I6가 기준이 된다.

또한 스풀(1)의 선단에는 슬릿(13)을 형성하고 있다. 이 슬릿(13)은 스풀(1)이 도시하는 노멀위치에 있을 때에도 한쪽의 파일럿실(2)과 가변오리피스 a를 연통시키는 것이다. 즉 스풀(1)이 노멀위치에 있을 때에도 펌프포트(4)로부터 한쪽의 파일럿실(2)에 공급된 압유를, 상기 슬릿(13) -> 유로(6)-> 가변오리피스 a -> 유로(7)를 통해 스티어링 밸브(9)측에 공급함으로써 장치의 소성방지, 킥백 등의 외란의 방지 및 응답성을 확보하도록 하고 있다.

또 도면중 부호 16은 콘트롤러 C와 솔레노이드 SOL사이에 접속한 솔레노이드 SOL의 구동장치이다. 그리고 부호 17,18은 드로잉이고, 부호 19가 릴리프 밸브이다.

상기 종래의 파워스티어링 장치에서는 스탠바이용 전류지령치 Is를 가산함으로써 장치의 소성방지하거나 응답성을 확보하거나 킥백 등의 외란이나 셀프어라이닝 토오크에 대항하거나 하고 있다.

그러나 이 중 상기 응답성이라는 것은 저속역에 있어서 특히 필요하고 고속역에서는 그 만큼 필요하지 않다. 왜냐하면 고속주행중에 응답성이 너무 높으면 조타가 불안정하게 되기 때문이다. 이 종래의 장치에서는 스탠바이용 전류지령치가 고정적이기 때문에 높은 응답성을 필요로 하는 저속역에 맞추어 스탠바이유량을설정하였다.

그러나 이와같이 저속역에 맞추어 스탠바이유량을 설정하고 있기 때문에 고속주행시에 스탠바이 유량을 필요이상으로 공급하게 되어 그 만큼 에너지 손실이 일어난다는 문제가 있었다.

이 발명의 목적은 고속주행시에 발생하는 스탠바이유량의 낭비를 방지할 수 있는 파워스티어링 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 제 1실시예의 콘트롤러 C의 제어계를 도시하는 설명도.

도 2는 지연제어의 특성을 도시한 그래프이다.

도 3은 제 2실시예의 콘트롤러 C의 제어계를 도시하는 설명도.

도 4는 제 3실시예의 콘트롤러 C의 제어계를 도시하는 설명도.

도 5는 스탠비이유량 Q와 차속 V와의 관계를 도시한 그래프.

도 6은 제 4실시예의 콘트롤러 C의 제어계를 도시하는 설명도.

도 7은 종래의 장치의 전체도.

도 8은 종래의 콘트롤러 C의 제어계를 도시하는 설명도이다

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

V: 유량제어밸브 P: 펌프

SOL: 솔레노이드 T: 탱크

a: 가변오리피스 8: 파워실린더

9: 스티어링 밸브 C: 콘트롤러

14: 조타각 센서 15: 차속센서

SI: 솔레노이드 전류지령치 Is: 스탠바이용 전류지령치

I1: 조타각에 따른 전류지령치

I2: 조타각 속도에 따른 전류지령치

I5: 차속을 기초로 설정한 전류지령치

Id: 기본전류 지령치

I9: 차속을 기초로 설정한 전류지령치

제 1의 발명은 파워실린더를 제어하는 스티어링밸브와, 이 스티어링 밸브의 상류측에 배치한 가변오리피스와, 이 가변오리피스의 개방정도를 제어하는 솔레노이드와, 이 솔레노이드를 구동하는 솔레노이드 전류지령치 SI를 제어하는 콘트롤러와, 이 콘트롤러에 접속한 조타각 센서 및 차속센서와, 펌프로부터 공급되는 유량을 상기 가변오리피스 개방정도에 따라 스티어링 밸브로 이끄는 제어유량과 탱크 또는 펌프로 환류시키는 복귀유량에 분배하는 유량제어밸브를 구비하고 있고, 상기 콘트롤러는 조타각 센서로부터의 조타각에 따른 전류지령치와 조타각 속도에 따른 전류지령치와 차속에 따른 전류지령치를 기초로 기본전류 지령치를 특정함과 동시에 이 기본전류 지령치에 스탠바이용 전류지령치를 가산하여 이 가산후의 값을 솔레노이드 전류지령치로서 출력하는 파워스티어링 장치에 있어서, 상기 스탠바이용 전류지령치를 차속을 기초로 가변으로 한 것을 특징으로 한다.

제 2의 발명은 파워실린더를 제어하는 스티어링 밸브와, 이 스티어링 밸브의상류측에 배치한 가변오리피스와, 이 가변오리피스의 개방정도를 제어하는 솔레노이드와, 이 솔레노이드를 구동하는 솔레노이드 전류지령치 SI를 제어하는 콘트롤러와, 이 콘트롤러에 접속한 조타토오크 센서 및 차속센서와, 펌프로부터 공급되는 유량을 상기 가변오리피스의 개방정도에 따라 스티어링 밸브로 이끄는 제어유량과 탱크 또는 펌프로 환류시키는 복귀유량으로 분배하는 유량제어밸브를 구비하고, 상기 콘트롤러는 조타토오크센서의 검출한 조타토오크에 따른 전류지령치와, 차속센서의 검출한 차속에 따른 전류지령치를 기초로 기본전류 지령치를 특정함과 동시에 이 기본전류 지령치에 스탠바이용 전류지령치를 가산하여 이 가산후의 값을 솔레노이드 전류지령치로서 출력하는 파워스티어링 장치에 있어서, 상기 스탠바이용 전류지령치를 차속을 기초로 가변으로 한 것을 특징으로 한다.

제 3의 발명은 파워실린더를 제어하는 스티어링 밸브와, 이 스티어링 밸브의 상류측에 배치한 가변오리피스와, 이 가변오리피스의 개방정도를 제어하는 솔레노이드와, 이 솔레노이드를 구동하는 솔레노이드 전류지령치 SI를 제어하는 콘트롤러와, 이 콘트롤러에 접속한 조타각센서, 차속센서 및 회전수 센서와, 펌프로부터 공급되는 유량을 상기 가변오리피스의 개방정도에 따라 스티어링 밸브로 이끄는 제어유량과 탱크 또는 펌프로 환류시키는 복귀유량으로 분배하는 유량제어밸브를 구비하고, 상기 콘트롤러는 조타각 센서로부터의 조타각에 따른 전류지령치와 조타각 속도에 따른 전류지령치와 차속에 따른 전류지령치를 기초로 기본전류 지령치를 특정함과 동시에 이 기본전류 지령치에 스탠바이용 전류지령치를 가산하고, 이 가산후의 값을 솔레노이드 전류지령치로서 출력하는 파워스티어링 장치에 있어서, 상기스탠바이용 전류지령치를 회전수 센서로 검출한 엔진 또는 펌프의 회전수를 기초로 가변으로 한 것을 특징으로 한다.

제 4의 발명은 파워실린더를 제어하는 스티어링 밸브와, 이 스티어링 밸브의 상류측에 배치한 가변오리피스와, 이 가변오리피스의 개방정도를 제어하는 솔레노이드와, 이 솔레노이드를 구동하는 솔레노이드 전류지령치 SI를 제어하는 콘트롤러와, 이 콘트롤러에 접속한 조타토오크센서, 차속센서 및 회전수 센서와, 펌프로부터 공급되는 유량을 상기 가변오리피스의 개방정도에 따라 스티어링 밸브로 이끄는 제어유량과 탱크 또는 펌프로 환류시키는 복귀유량으로 분배하는 유량제어밸브를 구비하고, 상기 콘트롤러는 조타토오크 센서의 검출한 조타토오크에 따른 전류지령치와, 차속센서의 검출한 차속에 따른 전류지령치를 기초로 기본전류 지령치를 특정함과 동시에 이 기본전류 지령치에 스탠바이용 전류지령치를 가산하고, 이 가산후의 값을 솔레노이드 전류지령치로서 출력하는 파워스티어링 장치에 있어서, 상기 스탠바이용 전류지령치를 회전수 센서로 검출한 엔진 또는 펌프의 회전수를 기초로 가변으로 한 것을 특징으로 한다.

(실시예)

도 1은 제 1실시예의 콘트롤러 C의 제어시스템을 도시한 것이다. 이 제 1실시예는 도 7에 도시한 유량제어밸브 V나 파워실린더(8), 그리고 스티어링 밸브(9)등의 콘트롤러 C이외의 구성에 대해 상기 종래예와 동일하므로 다음에서는 콘트롤러 C의 제어시스템에 대해서만 설명한다.

도시와 같이 콘트롤러 C는 조타각 센서(14)에 의해 검출한 조타각을 기초로 전류지령치 I1를 특정하고 또 조타각을 미분하여 산출한 조타각 속도를 기초로 전류지령치 I2를 특정한다. 단 별도로 조타각 속도센서를 배치하여 이 조타각 속도센서에 의해 검출한 조타각 속도를 기초로 상기 전류지령치 I2를 특정해도 좋다.

또한 상기 조타각과 전류지령치 I1은 그 조타각과 제어유량 QP와의 관계가 리니어한 특성이 되는 이론치를 기초로 정하고 있다. 또 조타각 속도와 전류지령치 I2와의 관계도 조타각 속도와 제어유량 QP가 리니어한 특성이 되는 이론치를 기초로 정하고 있다.

또 콘트롤러 C는 차속센서(15)의 검출치를 기초로 조타각용의 전류지령치 I3와 조타각 속도용의 전류지령치 I4를 출력하도록 하고 있다. 상기 전류지령치 I3는 차속이 0 또는 극미속역에 있을 때 그 값이 작아지고 일정한 속도 이상이 되면 1을 출력한다. 또 상기 전류지령치 I4는 차속이 0 또는 극미속역에 있을 때 1보다 큰 값을 출력하고, 일정한 속도이상이 되면 1을 출력한다. 이들 전류지령치 중 전류지령치 I3를 상기 조타각계의 전류지령치 I1에 곱하고, 전류지령치 I4를 상기 조타각 속도계의 전류지령치 I2에 곱하도록 하고 있다.

상기와 같이 차속을 기초로 전류지령치 I3를 곱하는 것은 스티어링휠을 바꾼 상태에서 차량이 정지하거나 극미속역에 있거나 하는 경우의 에너지 손실을 방지하기 위함이다. 예를들어 차고에 넣을 때 스티어링휠을 바꾼 상태로 잠시 엔진을 걸고 정지하는 경우가 있다. 이와같은 경우에도 조타각에 따른 전류지령치 I1가 솔레노이드 전류지령치 SI로서 출력되므로 그 만큼 필요없는 유량이 스티어링밸브(9)측에 공급되게 된다. 이와같은 경우의 에너지손실을 방지하기 위해 차속이 0 또는 극미속역에 있을 때 전류지령치 I3를 곱하고, 조타각계의 전류지령치 I1을 작게하도록 하고 있다.

단 상기와 같이 하여 전류지령치 I3를 작게하면 스티어링휠을 보타(保舵)한 상태부터 바꾸기 시작할 때의 응답성이 나빠진다. 그래서 차속 0 또는 극미속역에서 큰 값을 출력하는 전류지령치 I4를 조타각 속도계의 전류지령치 I2에 곱하여 응답성을 확보하도록 하고 있다.

상기 차속을 기초로 전류지령치 I3, I4를 각각 곱하면 그 값(I1 X I3) 및 (I2 X I4)에 지연제어를 건다. 이 지연제어라함은 입력하는 전류지령치가 급격히 감소한 경우에 그 감소율을 완만하게 하는것이다. 예를들어 도 2와 같이 스티어링휠을 60deg 조타한 상태에서 중립위치로 일단 되돌리고 그 후 다시 60deg로 조타하는 경우, 조타각계 및 조타각 속도계의 전류지령치 I1, I2는 일단 0까지 내려간 후 다시 복귀한다. 즉 전류지령치 I1, I2는 파선과 같은 V자를 그린다. 이와같은 값 I1, I2가 솔레노이드 전류지령치 SI로서 그대로 출력되면 스티어링밸브(9)로의 공급유량이 급격히 변화하므로 드라이버에 위화감을 준다는 문제가 있었다.

그래서 이와같은 문제를 해소하기 위해 상기 지연제어를 걸도록 하고 있다. 구체적으로 설명하면 이 지연제어에서는 입력치가 급격하게 감소한 경우 그 감소율을 작게 하여 실선과 같이 전류지령치를 완만하게 감소시킨다. 이와같이 하면 0deg부근에서 전류지령치가 급격하게 변화하는 경우가 없기 때문에 드라이버에 위화감을 주는 경우도 없다.

또한 이 지연제어를 건 후의 각 전류지령치는 차속을 기초로 설정한 전류지령치 I5, I6을 곱한다. 이들 전류지령치 I5, I6는 저속역에서 1을 출력하고, 최고속역에서는 1이하의 소수점의 값을 출력하도록 하고 있다. 그 때문에 저속역에서는 입력치를 그대로 출력하지만 고속이 되면 될 수록 출력치가 작아진다. 즉 저속역에서는 응답성을 높게 유지하고 고속역이 되면 응답성을 내리도록 하고 있다. 이와같이 차속에 따라 응답성을 변화시키는 것은 일반적으로 고속주행중에 있어서는 그 만큼 높은 응답성을 필요로 하지 않으며, 높은 응답성을 필요로 하는 것은 대부분의 경우 저속역이기 때문이다.

상기 승산 후의 각 전류지령치는 차속을 기초로 설정한 전류지령치 I7, I8을 한계치로 하여 출력된다. 즉 승산후의 값이 그 때의 차속에 따른 전류지령치 I7, I8을 넘는 경우에는 그 넘는 만큼을 잘라내어 한계치내의 전류지령치를 각각 출력하도록 하고 있다. 이와같이 차속을 기초로 한계치를 설정한 것은 고속주행중에 과잉된 어시스트력이 발휘되는 것을 방지하기 위함이다.

또한 상기 전류지령치 I7, I8도 차속에 따라 감소시키도록 하고 있지만 그 게인은 상기 전류지령치 I5, I6의 게인보다도 작게 설정하고 있다.

다음에 상기와 같이 한계치내에 억제된 조타각계의 전류지령치와 조타각 속도계의 전류지령치와의 대소를 비교하여 큰 쪽의 값을 채용한다. 그리고 이 큰 쪽의 전류지령치가 기본전류 지령치 Id가 된다.

이와같이 하여 전류지령치 Id를 구하면 이 기본전류 지령치 Id에 스탠바이용 전류지령치 Is를 가산한다. 단 이 스탠바이용 전류지령치 Is를 그대로 가산하는것은 아니고 스탠바이용 전류지령치 Is에 차속을 기초로 설정한 전류지령치 I9를 곱한 값을 가산한다.

상기 차속을 기초로 전류지령치 I9는 저속역에서는 1을 출력하고 있지만 중속역에서는 차속이 높아짐에 따라 그 값이 서서히 작아진다. 그리고 고속역이 되면 최소치를 유지하도록 하고 있다. 따라서 이 차속을 기초로 전류지령치 I9와 스탠바이용 전류지령치 Is를 승산한 값은 저속역에서는 그 대로 출력되고 중속역에서 고속역에 걸쳐 점차 작아진다. 그리고 고속역에서는 최소치를 유지하게 된다. 단 고속역에서도 전류지령치 I9와 전류지령치 Is를 승산한 값이 0이 되지 않도록 설정하고 있다.

상기와 같이 차속에 따라 스탠바이용 전류지령치를 중속역에서 고속역에 걸쳐 작게 하면 도 5와 같이 중, 고속역에서의 스탠바이 유량을 적게할 수 있다. 따라서 이 스탠바이 유량을 적게한 만큼 에너지의 낭비를 방지할 수 있다. 또한 저속역에서의 스탠바이 유량을 저속측 스탠바이 유량으로 하고, 고속역에서의 스탠바이 유량을 고속측 스탠바이 유량으로 한다.

상기와 같이 기본전류 지령치 Id에 스탠바이용의 전류지령치(Is X I9)를 가산하면 그 가산후의 값을 솔레노이드 전류지령치 SI로 하여 구동장치(16)(도 7참조)에 출력한다. 그리고 이 구동장치(16)가 솔레노이드 전류지령치 SI에 대응한 여자전류를 솔레노이드 SOL에 출력하게 된다.

또한 이 제 1실시예에서는 전류지령치 I5, I6을 게인으로서 곱한 직후에 전류지령치 I7, I8을 한계치로 하는 리미터를 개별로 설정하고 있지만 개별로 리미터를 설정하는 대신에 스탠바이용 전류지령치를 가산한 후의 값에 차속에 따른 전류지령치를 한계치로 하는 리미터를 일률로 설정해도 좋다.

또 이 제 1실시예에서는 지연제어 후에 차속을 기초로 전류지령치 I5, I6를 게인으로서 개별로 곱하고 있지만 개별로 게인을 곱하는 대신에 대소판정후의 값에 차속을 기초로 전류지령치를 게인으로 하여 일률로 곱해도 된다.

또한 스탠바이용 전류지령치를 가산한 후의 값에 차속에 따른 전류지령치를 한계치로 하는 리미터를 일률로 설정하고 대소판정후의 값에 차속을 기초로 전류지령치를 게인으로서 일률로 곱해도 된다.

도 3에 도시한 제 2실시예는 상기 제 1 실시예에 있어서 조타각계의 전류지령치와 조타각 속도계의 전류지령치를 대소판정하고 데 대신하여 이들 양 전류지령치를 가산한 것이다. 그 외의 구성에 대해서는 제 1실시예와 동일하다.

상기와 같이 조타각계의 전류지령치와 조타각 속도계의 전류지령치를 가산하면 조타각계의 특성과 조타각 속도계의 특성과의 양쪽을 고려한 솔레노이드 전류지령치 SI를 얻을 수 있다.

이 제 2실시예에 있어서도 상기 제 1실시예와 마찬가지로 스탠바이용 전류지령치 Is에 차속을 기초로 전류지령치 I9를 곱한 값을, 기본전류 지령치 Id에 가산하고 있기 때문에 중속역에서 고속역에 걸쳐 스탠바이 유량이 적어진다. 즉 차속의 증가에 따라 도 5와 같이 저속측 스탠바이 유량에서 고속측 스탠바이 유량으로 변환한다. 따라서 중, 고속역에서의 스탠바이 유량의 낭비를 방지할 수 있다.

또한 이 제 2실시예에 있어서도 상기 제 1실시예와 마찬가지로 전류지령치I5, I6을 게인으로서 곱한 직후에 전류지령치 I7, I8을 한계치로 하는 리미터를 개별로 설정하고 있지만 개별로 리미터를 설정하는 대신에 스탠바이용 전류지령치를 가산한 후의 값에 차속에 따른 전류지령치를 한계치로 하는 리미터를 일률로 설정해도 좋다.

또 개별로 게인을 곱한 대신에 대소판정후의 값에 차속을 기초로 전류지령치를 게인으로서 일률로 곱해도 좋다.

또한 스탠바이용 전류지령치를 가산한 후의 값에 차속에 따른 전류지령치를 한계치로 하는 리미터를 일률로 설정하여 대소판정후의 값에 차속을 기초로 전류지령치를 게인으로서 일률로 곱해도 좋다.

도 4에 도시하는 제 3실시예는 기본전류 지령치 Id를 산출하기 위해 조타토오크를 이용한 것이다. 즉 제 3실시예에서는 조타토오크를 검출하는 조타토오크 센서를 콘트롤러 C에 접속하고, 이 조타토오크에 따른 전류지령치 It와, 차속을 기초로 전류지령치 Iv를 기초로 콘트롤러 C가 기본전류 지령치 Id를 산출하도록 하고 있다. 구체적으로는 조타토오크를 기초로 전류지령치 It에 차속을 기초로 전류지령치 Iv를 곱하여 기본전류 지령치 Id를 산출한다. 그리고 이 기본전류 지령치 Id에, 스탠바이용 전류지령치 Is를 가산한다. 단 이 제 3실시예에 있어서도 스탠바이용 전류지령치 Is에 차속을 기초로 설정한 전류지령치 I9를 곱하고 있다.

따라서 이 제 3실시예에 있어서도 다른 실시예와 마찬가지로 중속역에서 고속역이 되면 스탠바이 유량이 적어진다. 따라서 중, 고속역에서의 스탠바이 유량의 낭비를 방지할 수 있다.

또한 제 1~제 3실시예에서는 스탠바이용 전류지령치 Is에, 차속을 기초로 설정한 전류지령치 I9를 곱하고 있지만 차속에 따른 스탠바이용 전류지령치 Is를 미리 테이블값으로서 콘트롤러 C에 기억시켜 두고 이 테이블 값에서 차속에 따른 스탠바이용 전류지령치를 상기 기본전류 지령치 Id에 가산하도록 해도 좋다. 즉 스탠바이용 전류지령치 Is를 차속을 기초로 가변으로 할 수 있도록 하면 된다.

또 상기 제 1~제 3실시예에서는 스탠바이용 전류지령치 Is를 차속을 기초로 가변으로 제어하고 있지만 차속을 대신하여 엔진의 회전수를 기초로 스탠바이용 전류지령치 Is를 가변으로 제어하도록 해도 좋다. 즉 도 6에 도시하는 제 4실시예는 콘트롤러 C에 엔진의 회전수를 검출하는 회전수 센서를 접속하고, 이 회전센서에 의해 검출한 엔진의 회전수에 대응하는 전류지령치 I10을 스탠바이용 전류지령치 Is에 곱하도록 해도 좋다. 상기 엔진회전수를 기초로 전류지령치는 고회전역에 있어서 최대치 1을 출력하고 있지만 중속회전역에서는 회전수가 증가함에 따라 서서히 작아진다. 그리고 저회전역이 되면 최소치를 유지하도록 하고 있다.

상기 엔진의 회전수라는 것은 일반적으로 고속주행중에 고회전을 하고 있다. 그래서 상기와 같이 엔진의 회전수가 높을 때 고속역에 있다고 추정하여 스탠바이용 전류지령치 Is를 작게하도록 하면 차속을 기초로 한 경우와 마찬가지로 중속역부터 고속역에서의 스탠바이 유량의 낭비를 방지할 수 있다.

또 엔진에는 펌프를 연결하고 있기 때문에 이 펌프의 회전수의 회전수는 엔진의 회전수와 비례하고 있다. 그래서 펌프의 회전수를 회전수 센서에 의해 검출하고, 이 펌프의 회전수를 기초로 상기 엔진의 경우와 마찬가지로 스탠바이용 전류지령치 Is를 가변제어하도록 해도 좋다.

또한 상기 엔진 또는 펌프의 회전수에 따른 스탠바이용 전류지령치 Is를 미리 테이블로서 콘트롤러 C에 기억시켜 두고 이 테이블 값에서 회전수에 따른 스탠바이용 전류지령치를 상기 기본전류 지령치 Id에 가산하도록 해도 좋다. 즉 스탠바이용 전류지령치 Is를 엔진 또는 펌프의 회전수를 기초로 가변으로 하도록 하면 된다.

제 1~제 2의 발명에 의하면, 스탠바이용 전류지령치 Is를 차속을 기초로 가변으로 했기 때문에 중, 고속역에서의 솔레노이드 전류지령치 Is를 작게 하면 고속역에서의 스탠바이 유량의 낭비를 방지할 수 있다.

또 제 3, 제 4발명에 의하면 스탠바이용 전류지령치를 엔진 또는 펌프의 회전수를 기초로 가변으로 했기 때문에 엔진 또는 펌프의 고회전역에서의 솔레노이드 전류지령치 Is를 작게하면 고속역에서의 스탠바이 유량의 낭비를 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 파워실린더를 제어하는 스티어링밸브와, 이 스티어링 밸브의 상류측에 배치한 가변오리피스와, 이 가변오리피스의 개방정도를 제어하는 솔레노이드와, 이 솔레노이드를 구동하는 솔레노이드 전류지령치 SI를 제어하는 콘트롤러와, 이 콘트롤러에 접속한 조타각 센서 및 차속센서와, 펌프로부터 공급되는 유량을 상기 가변오리피스 개방정도에 따라 스티어링 밸브로 이끄는 제어유량과 탱크 또는 펌프로 환류시키는 복귀유량에 분배하는 유량제어밸브를 구비하고 있고, 상기 콘트롤러는 조타각 센서로부터의 조타각에 따른 전류지령치와 조타각 속도에 따른 전류지령치와 차속에 따른 전류지령치를 기초로 기본전류 지령치를 특정함과 동시에 이 기본전류 지령치에 스탠바이용 전류지령치를 가산하여 이 가산후의 값을 솔레노이드 전류지령치로서 출력하는 파워스티어링 장치에 있어서, 상기 스탠바이용 전류지령치를 차속을 기초로 가변으로 한 것을 특징으로 하는 파워스티어링 장치.
2. 파워실린더를 제어하는 스티어링 밸브와, 이 스티어링 밸브의 상류측에 배치한 가변오리피스와, 이 가변오리피스의 개방정도를 제어하는 솔레노이드와, 이 솔레노이드를 구동하는 솔레노이드 전류지령치 SI를 제어하는 콘트롤러와, 이 콘트롤러에 접속한 조타토오크 센서 및 차속센서와, 펌프로부터 공급되는 유량을 상기 가변오리피스의 개방정도에 따라 스티어링 밸브로 이끄는 제어유량과 탱크 또는 펌프로 환류시키는 복귀유량으로 분배하는 유량제어밸브를 구비하고, 상기 콘트롤러는 조타토오크센서의 검출한 조타토오크에 따른 전류지령치와, 차속센서의 검출한 차속에 따른 전류지령치를 기초로 기본전류 지령치를 특정함과 동시에 이 기본전류 지령치에 스탠바이용 전류지령치를 가산하여 이 가산후의 값을 솔레노이드 전류지령치로서 출력하는 파워스티어링 장치에 있어서, 상기 스탠바이용 전류지령치를 차속을 기초로 가변으로 한 것을 특징으로 하는 파워스티어링 장치.
3. 파워실린더를 제어하는 스티어링 밸브와, 이 스티어링 밸브의 상류측에 배치한 가변오리피스와, 이 가변오리피스의 개방정도를 제어하는 솔레노이드와, 이 솔레노이드를 구동하는 솔레노이드 전류지령치 SI를 제어하는 콘트롤러와, 이 콘트롤러에 접속한 조타각센서, 차속센서 및 회전수 센서와, 펌프로부터 공급되는 유량을 상기 가변오리피스의 개방정도에 따라 스티어링 밸브로 이끄는 제어유량과 탱크 또는 펌프로 환류시키는 복귀유량으로 분배하는 유량제어밸브를 구비하고, 상기 콘트롤러는 조타각 센서로부터의 조타각에 따른 전류지령치와 조타각 속도에 따른 전류지령치와 차속에 따른 전류지령치를 기초로 기본전류 지령치를 특정함과 동시에 이 기본전류 지령치에 스탠바이용 전류지령치를 가산하고, 이 가산후의 값을 솔레노이드 전류지령치로서 출력하는 파워스티어링 장치에 있어서, 상기 스탠바이용 전류지령치를 회전수 센서로 검출한 엔진 또는 펌프의 회전수를 기초로 가변으로 한 것을 특징으로 하는 파워스티어링 장치.
4. 파워실린더를 제어하는 스티어링 밸브와, 이 스티어링 밸브의 상류측에 배치한 가변오리피스와, 이 가변오리피스의 개방정도를 제어하는 솔레노이드와, 이 솔레노이드를 구동하는 솔레노이드 전류지령치 SI를 제어하는 콘트롤러와, 이 콘트롤러에 접속한 조타토오크센서, 차속센서 및 회전수 센서와, 펌프로부터 공급되는 유량을 상기 가변오리피스의 개방정도에 따라 스티어링 밸브로 이끄는 제어유량과 탱크 또는 펌프로 환류시키는 복귀유량으로 분배하는 유량제어밸브를 구비하고, 상기 콘트롤러는 조타토오크 센서의 검출한 조타토오크에 따른 전류지령치와, 차속센서의 검출한 차속에 따른 전류지령치를 기초로 기본전류 지령치를 특정함과 동시에 이 기본전류 지령치에 스탠바이용 전류지령치를 가산하고, 이 가산후의 값을 솔레노이드 전류지령치로서 출력하는 파워스티어링 장치에 있어서, 상기 스탠바이용 전류지령치를 회전수 센서로 검출한 엔진 또는 펌프의 회전수를 기초로 가변으로 한 것을 특징으로 하는 파워스티어링 장치.