KR100651144B1 - Active front wheel steering apparatus for automotive vehicle and control method thereof - Google Patents

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김성주
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주식회사 만도
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Abstract

An active front-wheel steering device of a vehicle and a control method thereof are provided to cut down the production cost by omitting the existing output angle sensor, receiving signals from a motor position sensor installed at an auxiliary power mechanism, and regulating a gear ratio changing unit through an electronic control unit. An active front-wheel steering device of a vehicle comprises a steering shaft(103) connected with a steering wheel(101) of the vehicle; a steering column(105) surrounding the steering shaft; a rack-pinion mechanism unit(121) converting rotation of the steering shaft into linear movement of a rack bar(119); a vehicle speed sensor(117) detecting speed of the vehicle; a gear ratio changing unit(109) connected with the lower end of the steering shaft; a first motor(111) driving the gear ratio changing unit; a second motor(123) for supplying auxiliary steering power to the rack bar; an input angle sensor(107) detecting size of input angle by rotation of the steering shaft; a motor position sensor(401) installed at the second motor; and an electronic control unit(125) setting a proper steering gear ratio by inputting condition of the vehicle and regulating the first motor after receiving input angle signals from the input angle sensor to place a difference between a result of the input angle multiplied by the desired steering gear ratio and output angle caused by the motor position signals in a predetermined range.

Description

자동차의 능동 전륜 조향장치 및 그 제어 방법{Active Front Wheel Steering Apparatus for Automotive Vehicle and Control Method Thereof}Active Front Wheel Steering Apparatus for Automotive Vehicle and Control Method Thereof}

도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 능동 전륜 조향장치의 구성도,1 is a block diagram of an active front wheel steering device for a vehicle according to the prior art;

도 2는 기어 비 변환 장치를 나타내는 개략도,2 is a schematic view showing a gear ratio conversion device;

도 3은 헬리컬 기어를 나타내는 사시도,3 is a perspective view showing a helical gear,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 능동 전륜 조향장치의 구성도,4 is a block diagram of an active front wheel steering device for a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 능동 전륜 조향장치를 제어하는 방법을 나타내는 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method of controlling an active front wheel steering device of a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

101: 조향 휠103: 조향 축101: steering wheel 103: steering shaft

105: 조향 컬럼107: 입력각 센서105: steering column 107: input angle sensor

109: 기어 비 가변 장치111: 제 1 모터109: gear ratio variable device 111: first motor

117: 차속 센서119: 랙 바117: vehicle speed sensor 119: rack bar

121: 랙-피니언 기구부123: 제 2 모터121: rack-pinion mechanism part 123: second motor

125: 전자 제어 장치401: 제 2 모터 위치 센서125: electronic control device 401: second motor position sensor

본 발명은 자동차의 능동 전륜 조향장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 기어 비 변환 장치와 보조 동력 기구를 구비한 자동차의 능동 전륜 조향장치에 있어서 출력각 센서를 생략하고 입력각 센서와 모터 위치 센서를 구비함으로써 간단한 구성을 가지는 자동차의 능동 전륜 조향장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an active front wheel steering apparatus of a motor vehicle and a control method thereof. More specifically, in an active front wheel steering apparatus of an automobile having a gear ratio converting apparatus and an auxiliary power mechanism, an active front wheel steering apparatus of a vehicle having a simple configuration is provided by omitting an output angle sensor and including an input angle sensor and a motor position sensor. And a control method thereof.

자동차의 조향장치는 자동차의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 자동차를 운행할 수 있도록 보조하는 장치이다.The steering device of the vehicle is a device for changing the driving direction of the vehicle at the driver's will, and is a device for assisting the driver in driving the vehicle in a desired direction by arbitrarily changing the rotation center of the front wheel.

또한, 동력 보조 조향장치(Power Steering Apparatus)는 운전자가 조향 휠(Steering Wheel)을 조작할 경우에 조향 보조 동력을 제공해 주는 장치를 이용하여 운전자의 조향 휠 조작력을 보조하여 줌으로써 보다 작은 힘으로 용이하게 자동차의 진행 방향을 변경할 수 있도록 하는 장치이다.In addition, the Power Steering Apparatus assists the driver's steering wheel operation by using a device that provides steering assistance power when the driver operates the steering wheel. It is a device to change the direction of the car.

이와 같은 동력 보조 조향장치는 유압식 동력 보조 조향장치(HPS: Hydraulic Power Steering Apparatus)와 전기식 동력 보조 조향장치(EPS: Electric Power Steering Apparatus)로 크게 구분된다.Such power assisted steering devices are largely classified into hydraulic power assisted steering (HPS) and electric power assisted steering (EPS).

유압식 동력 보조 조향장치는 엔진의 회전축에 연결된 유압 펌프가 작동유를 작동 실린더로 공급하면, 작동유의 유압에 의한 조향 보조 동력이 제공되어 랙 바(Rack Bar)가 수평 방향으로 운동하게 되고 그에 따라 양쪽 바퀴가 선회되므로 운전자로 하여금 작은 힘으로 조향을 할 수 있도록 하는 장치이다. 반면, 전기식 동력 보조 조향장치는 유압 펌프와 작동 실린더 대신에 랙 바 또는 컬럼에 모터 및 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit)를 포함하고 있어 모터의 구동에 의해 조향 보조 동력이 공급되는 장치이다.The hydraulic power assisted steering system is provided when the hydraulic pump connected to the rotating shaft of the engine supplies the hydraulic fluid to the working cylinder, and the hydraulic assist hydraulic power of the hydraulic oil is provided to allow the rack bar to move in the horizontal direction, thereby driving both wheels. Is a device that allows the driver to steer with little force. On the other hand, the electric power assist steering device includes a motor and an electronic control unit (ECU) in a rack bar or column instead of a hydraulic pump and an operation cylinder, so that the steering assist power is supplied by driving the motor.

최근에는 주행 중 강하게 불어오는 횡풍이나 좌우가 대칭적이지 않은 노면의 상태 등의 외부 환경에 능동적으로 대처할 수 있도록 조향 휠과 조향 컬럼 사이의 조향 축을 분리한 것으로, 운전자의 조향 휠 조작으로 인한 조향각을 직접 조향 컬럼에 전달하지 않고 수시로 변화하는 조향각을 지속적으로 감지하여 이를 차량의 각종 정보와 비교분석한 후 조향 컬럼의 조향 축의 회전을 제어하는 모터에 전기적 신호로 전달함으로써 조향각을 조절하는 이른바 능동 전륜 조향장치(AFS: Active Front Wheel Steering)가 등장하였다. 또한, 이러한 능동 전륜 조향장치에는 기어 장치에서 입력과 출력 사이의 기어 비를 변환시키는 기어 비 변환 장치가 구비되어 있다.Recently, the steering shaft is separated from the steering wheel and the steering column to actively cope with the external environment such as a strong wind blowing while driving or a road surface that is not symmetrical to the left and right. Active front wheel steering that adjusts the steering angle by continuously detecting the steering angle that changes from time to time without transmitting it directly to the steering column, comparing it with various information of the vehicle, and transmitting it as an electrical signal to the motor that controls the rotation of the steering column of the steering column. Device (AFS: Active Front Wheel Steering) has emerged. In addition, such an active front wheel steering apparatus is provided with a gear ratio converting apparatus for converting a gear ratio between an input and an output in the gear apparatus.

도 1은 종래 기술에 따른 자동차의 능동 전륜 조향장치의 구성도이고, 도 2는 기어 비 변환 장치를 나타내는 개략도이다.1 is a configuration diagram of an active front wheel steering apparatus for a vehicle according to the prior art, and FIG. 2 is a schematic view showing a gear ratio conversion apparatus.

도 1 및 도 2에서 각각 도시하는 바와 같이 종래 기술에 따른 자동차의 능동 전륜 조향장치는, 조향 휠(101)과, 조향 휠(101)에 연결되는 조향 축(103)과, 조향 축(103)을 둘러싸는 조향 컬럼(105)과, 조향 컬럼(105)의 하단에 형성되는 입력각 센서(107)와, 입력각 센서(107)의 하측에 형성되는 기어 비 변환 장치(109)와, 기어 비 변환 장치(109)를 구동하기 위한 제 1 모터(111)와, 제 1 모터(111)에 구비되는 제 1 모터 위치 센서(113)와, 기어 비 변환 장치(109)의 하측에 형성되는 출력각 센서(115)와, 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서(117)와, 기어 비 변환 장치(109)의 하측에 형성되되 조향 축(103)의 회전 운동을 랙 바(119)의 직선 운동으로 변환하는 랙-피니언 기구부(121)와, 랙 바(119)에 조향 보조 동력을 공급하기 위한 제 2 모터(123)와, 입력각 센서(107), 제 1 모터 위치 센서(113) 및 출력각 센서(115)로부터 각종 신호를 전달받는 전자 제어 장치(125)를 포함하여 구성된다.As shown in FIGS. 1 and 2, the active front wheel steering apparatus of the vehicle according to the prior art includes a steering wheel 101, a steering shaft 103 connected to the steering wheel 101, and a steering shaft 103. A steering column 105, an input angle sensor 107 formed at a lower end of the steering column 105, a gear ratio converter 109 formed below the input angle sensor 107, and a gear ratio Output angle formed below the 1st motor 111 for driving the converter 109, the 1st motor position sensor 113 with which the 1st motor 111 is equipped, and the gear ratio converter 109 The sensor 115, the vehicle speed sensor 117 for detecting the speed of the vehicle, and the gear ratio converter 109 is formed on the lower side of the rotational movement of the steering shaft 103 to convert the linear movement of the rack bar 119 A rack-pinion mechanism 121, a second motor 123 for supplying steering assistance power to the rack bar 119, an input angle sensor 107, and a first motor position sensor 113. And an electronic control device 125 that receives various signals from the output angle sensor 115.

이러한 구성을 가지는 종래 기술에 따른 자동차의 능동 전륜 조향장치의 작동 원리는 다음과 같다.The operating principle of the active front wheel steering apparatus for a vehicle according to the prior art having such a configuration is as follows.

운전자가 조향 휠(101)을 조작함에 따라 입력축(103a)이 회전하면 입력축(103a)의 하단에 형성되어 있는 캐리어(201)가 입력축(103a)과 연동하여 회전한다. 또한, 이 경우 캐리어(201)에 의해 회전 가능하게 지지되고 있는 유성 기어(203)가 회전하게 되고, 유성 기어(203)와 접하고 있는 내 기어(205)는 유성 기어(203)의 회전에 의해 회전력을 전달받음으로써 회전하게 된다.As the driver manipulates the steering wheel 101, when the input shaft 103a rotates, the carrier 201 formed at the lower end of the input shaft 103a rotates in association with the input shaft 103a. In this case, the planetary gear 203 rotatably supported by the carrier 201 rotates, and the inner gear 205 in contact with the planetary gear 203 is rotated by the rotation of the planetary gear 203. It is rotated by receiving.

최종적으로는 내 기어(205)의 하단에 형성되어 있는 출력축(103b)이 회전함으로써 운전자의 조향 휠(101) 조작에 따라 발생한 조향력이 랙-피니언 기구부(121)에 전달되게 되는 것이다.Finally, the output shaft 103b formed at the lower end of the inner gear 205 rotates so that the steering force generated by the driver's steering wheel 101 operation is transmitted to the rack-pinion mechanism part 121.

그런데, 위의 과정은 전자 제어 장치(125)가 작동하지 않는 경우이고, 전자 제어 장치(125)가 작동하는 경우에는 다음과 같은 변화가 생긴다.However, the above process is a case where the electronic control device 125 does not operate, and when the electronic control device 125 operates, the following changes occur.

자동차의 속도를 감지하는 차속 센서(117), 조향각의 변화를 감지하는 입력각 센서(107) 및 출력각 센서(115), 그리고 제 1 모터 위치 센서(113)로부터 각각 전기적 신호가 발생하여 전자 제어 장치(125)에 도달하면 전자 제어 장치(125)는 제 1 모터(111)에 전기적 신호를 전달하여 제 1 모터(111)를 구동한다.Electrical signals are generated from the vehicle speed sensor 117 for detecting the speed of the vehicle, the input angle sensor 107 and the output angle sensor 115 for detecting a change in the steering angle, and the first motor position sensor 113 to control electronically. Upon reaching the device 125, the electronic control device 125 transmits an electrical signal to the first motor 111 to drive the first motor 111.

또한, 위의 과정에 의해 제 1 모터(111)가 구동함에 따라 모터 축(미도시)에 연결되어 있는 웜 축(209)도 회전하고 그에 따라 웜 축(209)과 맞물리도록 형성되어 있는 웜 휠(211)이 회전하며 최종적으로 웜 휠(211)과 일체로 구성되어 있는 태양 기어(213)가 회전하게 된다.In addition, as the first motor 111 is driven by the above process, the worm wheel 209, which is connected to the motor shaft (not shown), also rotates and is engaged with the worm shaft 209 accordingly. 211 rotates, and the sun gear 213 integrally formed with the worm wheel 211 rotates.

자동차의 능동 전륜 조향장치는 자동차가 고속으로 주행하는 경우에는 운전자가 조향 휠(101)을 일 방향으로 조작하여 입력축(103a), 캐리어(201) 및 유성 기어(203)가 회전하더라도 전자 제어 장치(125)가 웜 휠(211), 더 나아가 태양 기어(213)가 유성 기어(203)의 회전을 방해하는 방향으로 회전하도록 제 1 모터(111)를 제어함으로써 안전한 운전을 할 수 있도록 보조한다.The active front wheel steering apparatus of the vehicle may be operated by the driver by operating the steering wheel 101 in one direction when the vehicle is traveling at high speed, even if the input shaft 103a, the carrier 201 and the planetary gear 203 rotate. 125 assists the safe operation by controlling the first motor 111 so that the worm wheel 211, and further, the sun gear 213 rotates in a direction that prevents rotation of the planetary gear 203.

한편, 자동차의 능동 전륜 조향장치는 자동차가 주차 등을 위해 저속 상태에 있는 경우에는 유성 기어(203)의 회전을 보조하는 방향으로 제 1 모터(111)를 제어함으로써 운전자가 보다 작은 힘으로 용이한 운전을 할 수 있게 하여 준다.On the other hand, the active front wheel steering device of the vehicle controls the first motor 111 in a direction that assists the rotation of the planetary gear 203 when the vehicle is in a low speed state for parking, etc. Allows you to drive.

종래 기술에 따른 자동차의 능동 전륜 조향장치에는 기어 비 변환 장치(109)로서 태양 기어(213), 유성 기어(203) 및 내 기어(205)로 구성되는 유성 기어 장치가 구비되어 있다.The active front wheel steering apparatus of the vehicle according to the prior art is provided with a planetary gear device composed of the sun gear 213, the planetary gear 203 and the inner gear 205 as the gear ratio converting device 109.

그리고 태양 기어(213)와 유성 기어(203)는 일반적으로 헬리컬 기어로서 형성되는데 도 3에서 도시하는 바와 같이 헬리컬 기어는 기어치의 열이 기어의 회전축과 평행하지 않고 비스듬하게 경사를 이루면서 형성되어 있다. 이러한 헬리컬 기어는 기어치의 열이 기어의 회전축과 평행한 경우와 비교하여 볼 때 서로 맞물리는 기어치 끼리 서로 접촉하는 부분의 길이가 길기 때문에 더 큰 힘을 전달할 수 있고 기어치의 열이 경사져 있기 때문에 보다 원활하게 회전한다.The sun gear 213 and the planetary gear 203 are generally formed as helical gears. As shown in FIG. 3, the helical gears are formed while the rows of gear teeth are inclined at an angle, not parallel to the axis of rotation of the gears. These helical gears are able to transmit more force because the gear teeth engaged with each other have a longer length as compared to the case where the gear teeth are parallel to the axis of rotation of the gear, and the heat of the gear teeth is inclined. Rotates smoothly.

그런데 종래 기술에 따른 자동차의 능동 전륜 조향장치에 있어서는 전자 제어 장치가 입력각 센서, 출력각 센서 및 제 1 모터 위치 센서로부터 각각 신호를 전달받아서 제 1 모터를 제어하는데, 이러한 세 가지 센서를 모두 구비함으로 인해 부품 수가 증가하고 그에 따라 조향장치의 제조비용이 상승하는 문제점이 있었다.However, in the active front wheel steering apparatus of the related art, the electronic control device receives the signals from the input angle sensor, the output angle sensor, and the first motor position sensor, respectively, and controls the first motor. All three sensors are provided. As a result, the number of parts increases and accordingly, the manufacturing cost of the steering apparatus increases.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 기존의 출력각 센서를 생략하고 보조 동력 기구에 구비된 모터 위치 센서로부터 신호를 전달받아서 전자 제어 장치가 기어 비 변환 장치를 제어하도록 함으로써 조향장치의 제조비용을 감축하는 데 그 주된 목적이 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, by omitting the existing output angle sensor and receiving a signal from the motor position sensor provided in the auxiliary power mechanism by the electronic control device to control the gear ratio conversion device by steering The main purpose is to reduce the manufacturing cost of the device.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 자동차의 조향 휠에 연결되는 조향 축과, 상기 조향 축을 둘러싸는 조향 컬럼과, 상기 조향 축의 회전 운동을 랙 바의 직선 운동으로 변환하는 랙-피니언 기구부를 포함하는 상기 자동차의 능동 전륜 조향장치에 있어서, 상기 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서; 상기 조향 축의 하단에 연결되는 기어 비 변환 장치; 상기 기어 비 변환 장치를 구동하기 위한 제 1 모터; 상기 랙 바에 조향 보조 동력을 공급하기 위한 제 2 모터; 상기 조향축의 회전에 의한 입력각의 크기를 검출하는 입력각 센서; 상기 제 2 모터에 구비되는 모터 위치 센서; 및 상기 자동차의 상태 정보를 입력 받아서 적절한 목표 조향 기어 비를 설정하고, 상기 입력각 센서로부터 입력각 신호를 전달받은 후 상기 목표 조향 기어 비에 상기 입력각의 크기를 곱한 값과 상기 모터 위치 센서로부터 전달받은 모터 위치 신호에 따른 출력각의 크기 간의 차이가 소정 범위 이내에 존재하도록 상기 제 1 모터를 제어하는 전자 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 능동 전륜 조향장치를 제공한다.To achieve this object, the present invention includes a steering shaft connected to a steering wheel of a vehicle, a steering column surrounding the steering shaft, and a rack-pinion mechanism portion for converting a rotational movement of the steering shaft into a linear movement of a rack bar. An active front wheel steering apparatus for a vehicle, comprising: a vehicle speed sensor configured to detect a speed of the vehicle; A gear ratio converting device connected to a lower end of the steering shaft; A first motor for driving the gear ratio converter; A second motor for supplying steering assistance power to the rack bar; An input angle sensor detecting a magnitude of an input angle due to rotation of the steering shaft; A motor position sensor provided in the second motor; And setting an appropriate target steering gear ratio by receiving the state information of the vehicle, receiving an input angle signal from the input angle sensor, and multiplying the target steering gear ratio by the magnitude of the input angle from the motor position sensor. It provides an active front wheel steering device for a vehicle, characterized in that it comprises an electronic control device for controlling the first motor so that the difference between the magnitude of the output angle according to the received motor position signal is within a predetermined range.

또한, 이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 자동차의 조향 휠에 연결되는 조향 축과, 상기 조향 축을 둘러싸는 조향 컬럼과, 상기 조향 축의 회전 운동을 랙 바의 직선 운동으로 변환하는 랙-피니언 기구부와, 상기 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서와, 상기 조향 축의 하단에 연결되는 기어 비 변환 장치와, 상기 기어 비 변환 장치를 구동하기 위한 제 1 모터와, 상기 랙 바에 조향 보조 동력을 공급하기 위한 제 2 모터와, 상기 조향축의 회전에 의한 입력각의 크기를 검출하는 입력각 센서와, 상기 제 2 모터에 구비되는 모터 위치 센서와, 상기 차속 센서, 상기 입력각 센서 및 상기 모터 위치 센서로부터 각종 신호를 전달받는 전자 제어 장치를 포함하는 상기 자동차의 능동 전륜 조향장치에서, 상기 전자 제어 장치가 상기 자동차의 능동 전륜 조향장치를 제어하는 방법에 있어서, (a) 상기 전자 제어 장치가 상기 차속 센서로부터 차속 신호를 입력 받아서 해당 차속에 따른 목표 조향 기어 비를 설정하는 단계; (b) 상기 전자 제어 장치가 상기 입력각 센서로부터 입력각 신호를 전달받고, 상기 목표 조향 기어 비에 상기 입력각의 크기를 곱하여 예상 출력각의 크기를 산출하는 단계; (c) 상기 전자 제어 장치가 상기 모터 위치 센서로부터 전달받은 모터 위치 신호에 따른 출력각의 크기와 상기 예상 출력각의 크기 간의 차이인 출력 오차를 산출하는 단계; 및 (d) 상기 출력 오차가 소정 범위 이내가 되도록 상기 전자 제어 장치가 상기 제 1 모터를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 능동 전륜 조향장치의 제어 방법을 제공한다.Furthermore, in order to achieve this object, the present invention provides a steering shaft connected to a steering wheel of an automobile, a steering column surrounding the steering shaft, and a rack-pinion mechanism unit for converting a rotational movement of the steering shaft into a linear movement of a rack bar. And a vehicle speed sensor detecting a speed of the vehicle, a gear ratio converter connected to a lower end of the steering shaft, a first motor for driving the gear ratio converter, and a steering auxiliary power supply to the rack bar. From the second motor, the input angle sensor for detecting the magnitude of the input angle by the rotation of the steering shaft, the motor position sensor provided in the second motor, the vehicle speed sensor, the input angle sensor and the motor position sensor In an active front wheel steering device for a vehicle comprising an electronic control device receiving a signal, the electronic control device is active front wheel steering of the vehicle. A method for controlling the value, (a) wherein the electronic controller receives an input a vehicle speed signal from the vehicle speed sensor sets the target steering gear ratio according to the vehicle speed; (b) the electronic controller receiving an input angle signal from the input angle sensor, and calculating a magnitude of an expected output angle by multiplying the target steering gear ratio by the magnitude of the input angle; (c) calculating, by the electronic controller, an output error that is a difference between the magnitude of the output angle according to the motor position signal received from the motor position sensor and the expected output angle; And (d) controlling the first motor by the electronic controller so that the output error is within a predetermined range.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 능동 전륜 조향장치의 구성도이다.4 is a block diagram of an active front wheel steering device for a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4에서 도시하는 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 능동 전륜 조향장치는, 조향 휠(101)과, 조향 휠(101)에 연결되는 조향 축(103)과, 조향 축(103)을 둘러싸는 조향 컬럼(105)과, 조향 컬럼(105)의 하단에 형성되는 입력각 센서(107)와, 입력각 센서(107)의 하측에 형성되는 기어 비 변환 장치(109)와, 기어 비 변환 장치(109)를 구동하기 위한 제 1 모터(111)와, 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서(117)와, 기어 비 변환 장치(109)의 하측에 형성되되 조향 축(103)의 회전 운동을 랙 바(119)의 직선 운동으로 변환하는 랙-피니언 기구부(121)와, 랙 바(119)에 조향 보조 동력을 공급하기 위한 제 2 모터(123)와, 제 2 모터(123)에 구비되는 제 2 모터 위치 센서(401)와, 입력각 센서(107) 및 제 2 모터 위치 센서(401)로부터 각종 신호를 전달받는 전자 제어 장치(125)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 4, an active front wheel steering apparatus for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention includes a steering wheel 101, a steering shaft 103 connected to the steering wheel 101, and a steering shaft 103. A steering column 105, an input angle sensor 107 formed at a lower end of the steering column 105, a gear ratio converter 109 formed below the input angle sensor 107, and a gear ratio The first motor 111 for driving the converter 109, the vehicle speed sensor 117 for detecting the speed of the vehicle, and the gear ratio conversion device 109 is formed below the rotational movement of the steering shaft 103 To the rack-pinion mechanism 121 for converting the linear motion of the rack bar 119, the second motor 123 for supplying steering assistance power to the rack bar 119, and the second motor 123. And a second motor position sensor 401 and an electronic control device 125 that receives various signals from the input angle sensor 107 and the second motor position sensor 401. It is configured to.

입력각 센서(107)는 운전자가 조향 휠(101)을 회전함에 따라 입력되는 조향각의 크기를 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 전자 제어 장치(125)에 전달하는 장치이다.The input angle sensor 107 is a device that detects the magnitude of the steering angle input as the driver rotates the steering wheel 101, converts the steering angle into an electrical signal, and transmits it to the electronic control device 125.

입력각 센서(107)로는, 조향 휠(101)이 중점 위치로부터 좌측 또는 우측으로 회전한 값의 절대적 크기를 감지하는 절대각 센서 또는 상대적 크기를 감지하는 상대각 센서가 사용될 수 있다.As the input angle sensor 107, an absolute angle sensor that senses the absolute magnitude of the value that the steering wheel 101 rotates left or right from the midpoint position or a relative angle sensor that senses the relative magnitude may be used.

제 2 모터 위치 센서(401)는 제 2 모터(123)에 구비되어 모터 축의 회전각을 감지하고 이를 전기적 신호로 변환하여 전자 제어 장치(125)에 전달하는 장치이다. 입력각 센서(107)와 마찬가지로, 제 2 모터 위치 센서(401)로는 절대각 센서 또는 상대각 센서가 사용될 수 있다.The second motor position sensor 401 is provided in the second motor 123 to detect the rotation angle of the motor shaft and converts it into an electrical signal and transmits it to the electronic control device 125. Like the input angle sensor 107, an absolute angle sensor or a relative angle sensor may be used as the second motor position sensor 401.

전자 제어 장치(125)는 차속 센서(117), 입력각 센서(107) 및 제 2 모터 위치 센서(401)로부터 각각 전기적 신호를 전달받은 후 이를 토대로 하여 제 1 모터(111)의 구동을 제어하는 장치이다.The electronic control device 125 receives the electrical signals from the vehicle speed sensor 117, the input angle sensor 107, and the second motor position sensor 401, respectively, and controls the driving of the first motor 111 based on the electrical signals. Device.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 능동 전륜 조향장치를 제어하는 방법을 나타내는 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method of controlling an active front wheel steering device of a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.

자동차가 주행을 시작하면 차속 센서(117)는 자동차의 주행 속도(차속)를 감지하여 이를 전기적 신호(차속 신호)로 변환한 후 전자 제어 장치(125)에 전달하고, 전자 제어 장치(125)는 해당 차속에 따른 목표 조향 기어 비(K)를 설정한다(S510).When the vehicle starts to drive, the vehicle speed sensor 117 detects the driving speed (vehicle speed) of the vehicle, converts it into an electrical signal (vehicle speed signal), and transmits it to the electronic controller 125, and the electronic controller 125 is A target steering gear ratio K according to the vehicle speed is set (S510).

입력각 센서(107)는 운전자의 조향 휠(101) 조작에 따른 조향각의 크기를 감지한 후 이를 전기적 신호(입력각 신호)로 변환한 후 전자 제어 장치(125)에 전달하고, 전자 제어 장치(125)는 설정된 목표 조향 기어 비(K)에 입력각의 크기(A)를 곱하여 예상 출력각의 크기(B)를 산출한다(S520).The input angle sensor 107 detects the magnitude of the steering angle according to the driver's steering wheel 101 operation, converts the steering angle into an electrical signal (input angle signal), and transmits it to the electronic control apparatus 125. 125 calculates the size B of the expected output angle by multiplying the set target steering gear ratio K by the size A of the input angle (S520).

제 2 모터 위치 센서(401)가 모터 축의 회전각을 감지하고 이를 전기적 신호(모터 위치 신호)로 변환한 후 전자 제어 장치(125)에 전달하면, 전자 제어 장치(125)는 전달받은 모터 위치 신호에 따른 출력각의 크기(C)와 예상 출력각의 크기(B) 간의 차이인 출력 오차(D)를 산출한다(S530).When the second motor position sensor 401 detects the rotation angle of the motor shaft and converts it into an electrical signal (motor position signal) and transmits it to the electronic controller 125, the electronic controller 125 receives the received motor position signal. An output error D, which is a difference between the magnitude C of the output angle and the magnitude B of the expected output angle, is calculated (S530).

전자 제어 장치(125)는 출력 오차(D)가 소정 범위 이내가 되도록 제 1 모터를 제어한다(S540).The electronic control apparatus 125 controls the first motor so that the output error D is within a predetermined range (S540).

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the present invention, and those skilled in the art will appreciate that various modifications and variations can be made without departing from the essential features of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are not intended to limit the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기존의 출력각 센서를 생략하고 보조 동력 기구에 구비된 모터 위치 센서로부터 신호를 전달받아서 전자 제어 장치가 기어 비 변환 장치를 제어하도록 함으로써 조향장치의 제조비용을 감축하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the manufacturing cost of the steering apparatus is reduced by omitting the existing output angle sensor and receiving a signal from the motor position sensor provided in the auxiliary power mechanism so that the electronic controller controls the gear ratio converter. It has the effect of reducing.

Claims (4)

자동차의 조향 휠에 연결되는 조향 축과, 상기 조향 축을 둘러싸는 조향 컬럼과, 상기 조향 축의 회전 운동을 랙 바의 직선 운동으로 변환하는 랙-피니언 기구부를 포함하는 상기 자동차의 능동 전륜 조향장치에 있어서,An active front wheel steering apparatus for an automobile, comprising: a steering shaft connected to a steering wheel of a vehicle; a steering column surrounding the steering shaft; and a rack-pinion mechanism for converting a rotational movement of the steering shaft into a linear movement of a rack bar. , 상기 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서;A vehicle speed sensor detecting a speed of the vehicle; 상기 조향 축의 하단에 연결되는 기어 비 변환 장치;A gear ratio converting device connected to a lower end of the steering shaft; 상기 기어 비 변환 장치를 구동하기 위한 제 1 모터;A first motor for driving the gear ratio converter; 상기 랙 바에 조향 보조 동력을 공급하기 위한 제 2 모터;A second motor for supplying steering assistance power to the rack bar; 상기 조향축의 회전에 의한 입력각의 크기를 검출하는 입력각 센서;An input angle sensor detecting a magnitude of an input angle due to rotation of the steering shaft; 상기 제 2 모터에 구비되는 모터 위치 센서; 및A motor position sensor provided in the second motor; And 상기 자동차의 상태 정보를 입력 받아서 적절한 목표 조향 기어 비를 설정하고, 상기 입력각 센서로부터 입력각 신호를 전달받은 후 상기 목표 조향 기어 비에 상기 입력각의 크기를 곱한 값과 상기 모터 위치 센서로부터 전달받은 모터 위치 신호에 따른 출력각의 크기 간의 차이가 소정 범위 이내에 존재하도록 상기 제 1 모터를 제어하는 전자 제어 장치Set the appropriate target steering gear ratio by receiving the state information of the vehicle, receive the input angle signal from the input angle sensor, and then transfer the value obtained by multiplying the target steering gear ratio by the magnitude of the input angle from the motor position sensor. Electronic control device for controlling the first motor so that the difference between the magnitude of the output angle according to the received motor position signal is within a predetermined range 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 능동 전륜 조향장치.Active front wheel steering of a vehicle comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 입력각 센서는 절대각 센서이고, 상기 모터 위치 센서는 상대각 센서인 것을 특징으로 하는 자동차의 능동 전륜 조향장치.The input angle sensor is an absolute angle sensor, and the motor position sensor is a relative angle sensor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 입력각 센서는 상대각 센서이고, 상기 모터 위치 센서는 절대각 센서인 것을 특징으로 하는 자동차의 능동 전륜 조향장치.And the input angle sensor is a relative angle sensor, and the motor position sensor is an absolute angle sensor. 자동차의 조향 휠에 연결되는 조향 축과, 상기 조향 축을 둘러싸는 조향 컬럼과, 상기 조향 축의 회전 운동을 랙 바의 직선 운동으로 변환하는 랙-피니언 기구부와, 상기 자동차의 속도를 감지하는 차속 센서와, 상기 조향 축의 하단에 연결되는 기어 비 변환 장치와, 상기 기어 비 변환 장치를 구동하기 위한 제 1 모터와, 상기 랙 바에 조향 보조 동력을 공급하기 위한 제 2 모터와, 상기 조향축의 회전에 의한 입력각의 크기를 검출하는 입력각 센서와, 상기 제 2 모터에 구비되는 모터 위치 센서와, 상기 차속 센서, 상기 입력각 센서 및 상기 모터 위치 센서로부터 각종 신호를 전달받는 전자 제어 장치를 포함하는 상기 자동차의 능동 전륜 조향장치에서, 상기 전자 제어 장치가 상기 자동차의 능동 전륜 조향장치를 제어하는 방법에 있어서,A steering shaft connected to a steering wheel of a vehicle, a steering column surrounding the steering shaft, a rack-pinion mechanism unit for converting a rotational movement of the steering shaft into a linear movement of a rack bar, a vehicle speed sensor for detecting the speed of the vehicle; A gear ratio converter connected to a lower end of the steering shaft, a first motor for driving the gear ratio converter, a second motor for supplying steering auxiliary power to the rack bar, and an input by rotation of the steering shaft The vehicle includes an input angle sensor for detecting the magnitude of the angle, a motor position sensor provided in the second motor, and an electronic control device that receives various signals from the vehicle speed sensor, the input angle sensor, and the motor position sensor. In the active front wheel steering apparatus of the, wherein the electronic control device controls the active front wheel steering of the vehicle, (a) 상기 전자 제어 장치가 상기 차속 센서로부터 차속 신호를 입력 받아서 해당 차속에 따른 목표 조향 기어 비를 설정하는 단계;(a) receiving a vehicle speed signal from the vehicle speed sensor and setting a target steering gear ratio according to the vehicle speed by the electronic controller; (b) 상기 전자 제어 장치가 상기 입력각 센서로부터 입력각 신호를 전달받고, 상기 목표 조향 기어 비에 상기 입력각의 크기를 곱하여 예상 출력각의 크기를 산출하는 단계;(b) the electronic controller receiving an input angle signal from the input angle sensor, and calculating a magnitude of an expected output angle by multiplying the target steering gear ratio by the magnitude of the input angle; (c) 상기 전자 제어 장치가 상기 모터 위치 센서로부터 전달받은 모터 위치 신호에 따른 출력각의 크기와 상기 예상 출력각의 크기 간의 차이인 출력 오차를 산출하는 단계; 및(c) calculating, by the electronic controller, an output error that is a difference between the magnitude of the output angle according to the motor position signal received from the motor position sensor and the expected output angle; And (d) 상기 출력 오차가 소정 범위 이내가 되도록 상기 전자 제어 장치가 상기 제 1 모터를 제어하는 단계(d) controlling the first motor by the electronic controller so that the output error is within a predetermined range; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 능동 전륜 조향장치의 제어 방법. Control method of an active front wheel steering device for a vehicle comprising a.
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