KR101725162B1 - 파워 스티어링 진단 장치 - Google Patents

파워 스티어링 진단 장치 Download PDF

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KR101725162B1
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김용규
박지웅
이영석
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현대오트론 주식회사
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Abstract

파워 스티어링 진단 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스티어링 진단 장치는 일단에 스티어링 휠(Steering Wheel)이 장착된 스티어링 샤프트, 상기 스티어링 샤프트의 타단에 연결된 웜 휠(Worm Wheel), 상기 웜 휠의 회전축과 직교하는 회전축을 가지며 기 설정된 기어비로 상기 웜 휠에 맞물리는 웜(Worm), 상기 웜과 모터를 연결하는 웜 샤프트 및 상기 모터의 전기각의 회전 각도에서 상기 웜 휠의 회전 각도의 차이값에 360도를 합산하여 산출한 고유값으로 고장 발생 여부 및 고장 유형을 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

파워 스티어링 진단 장치{POWER STEERING TESTING APPARATUS}
본 발명은 파워 스티어링 진단 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파워 스티어링을 구성하는 감속기어의 이상 동작이나 마모도를 추정하여 파워 스티어링의 동작상태를 판단하는 파워 스티어링 진단 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 조타력을 발생하는 파워 스티어링(Power Steering)장치는 핸들의 조작력을 가볍고 원활하게 하며 신속한 조향이 가능하도록 하기 위해 유압을 이용하도록 설계되어 작동된다.
이와 같은 파워 스티어링 장치는 작은 힘으로 조향 조작을 할 수 있고, 조향 기어비의 조작력에 관계없이 선정할 수 있으며 노면의 요철에서 오는 충격이 핸들에 전달되는 것을 방지할 수 있다는 등의 이점이 있다.
또한, 최근에는 차속 센서 및 조향 토크 센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치(ECU)에서 모터를 구동시켜 저속 운행시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 비상 상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하는 전동식 스티어링 장치를 이용하고 있는 추세이다.
이러한 전동식 스티어링 장치는 통상 EHPS(Elector-hydraulic Power Steering)이나 또는 MDPS(Motor Driven Power Steering)가 있다.
이중 MDPS 시스템은 펌프에서 유압을 형성하여 파워를 어시스트하는 유압 시스템과 달리 모터의 회전력으로 조향 파워를 어시스트하는 구조이다. MDPS 시스템은 동력을 발생하는 모터, 이에 연결된 웜 샤프트(Worm-Shaft) 및 웜 휠을 포함한다.
웜 휠에는 스티어링 샤프트(Steering-Shaft)가 연결되어 있으며, 모터에서 발생된 회전력으로 웜 휠을 회전시켜 조향력을 어시스트하게 된다.
이러한 MDPS는 IEC61508의 안전성보전등급(SIL) 개념을 자동차 제품 특성에 맞게 개선한 차량안전선보전등급(ASIL : Automotive Safety Integrity Level)에서 최고 안전 등급이 요구되는 장치이다.
이에, MDPS를 구성하는 감속 기어가 마모되어 오작동을 일으키는 경우 운전자의 안전을 위협하게 되는바, MDPS를 구성하는 감속 기어의 이상 동작이나 마모도를 측정하여 운전자에게 주의를 줄 수 있는 파워 스티어링 진단 장치에 대한 필요성이 대두되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 파워 스티어링에 포함된 감속 기어의 동작 상태 또는 마모도를 측정하여 이상 동작이 감지된 경우 이를 운전자에게 알릴 수 있는 파워 스티어링 진단 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스티어링 진단 장치는, 일단에 스티어링 휠(Steering Wheel)이 장착된 스티어링 샤프트, 상기 스티어링 샤프트의 타단에 연결된 웜 휠(Worm Wheel), 상기 웜 휠의 회전축과 직교하는 회전축을 가지며 기 설정된 기어비로 상기 웜 휠에 맞물리는 웜(Worm), 상기 웜과 모터를 연결하는 웜 샤프트 및 상기 모터의 전기각의 회전 각도에서 상기 웜 휠의 회전 각도의 차이값에 360도를 합산하여 산출한 고유값으로 고장 발생 여부 및 고장 유형을 판단하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 웜 휠이 기 설정된 제1 각도만큼 회전할 때마다 상기 웜 샤프트가 상기 기어비에 어긋나는 회전 각도만큼 회전하여, 정상 상태에서의 고유값과 상이한 고유값이 검출되면 상기 모터에 이상이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 정상 상태에서의 고유값과 상기 모터에 이상이 발생된 상태에서 산출된 고유값의 차이값에 따라 고장 정도를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 웜 휠이 기 설정된 제2 각도만큼 회전할 때마다 상기 웜 샤프트가 상기 기어비에 어긋나는 회전 각도만큼 회전하여, 정상 상태에서의 고유값과 상이한 고유값이 검출되면 상기 웜 샤프트에 이상이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 정상 상태에서의 고유값과 상기 웜 샤프트에 이상이 발생된 상태에서 산출된 고유값의 차이값에 따라 고장 정도를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 웜 휠을 기준으로 한 상기 모터의 전기각의 회전 각도가 일정한 패턴 없이 상기 기어비에 어긋나는 회전 각도만큼 회전하여, 정상 상태에서의 고유값과 상이한 고유값이 검출되면, 상기 웜 휠에 이상이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스티어링 장치에 따르면, 파워 스티어링 장치를 구성하는 웜 기어에 고장이 발생했는지 여부, 고장이 발생되었다면 어떤 유형이 고장이 발생되었는지 및 고장의 심각도를 정확하게 판단할 수 있게 된다는 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스티어링의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따름 웜 휠의 회전 각도, 웜의 회전 각도 및 모터 전기각의 회전 각도 간의 상관 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 모터에 이상이 생긴 경우 그래프의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 모터에 이상이 생긴 경우 고유값의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 정상 상태에서의 고유값과 모터에 이상이 생긴 상태에서의 고유값의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 웜 샤프트에 이상이 생긴 경우 그래프가 변화하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 웜 샤프트에 이상이 생긴 경우 고유값의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 정상 상태의 고유값과 웜 샤프트에 이상이 생긴 경우 고유값과의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 웜 휠에 이상이 생긴 경우 그래프의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 웜 휠에 이상이 생긴 경우 고유값의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스티어링 진단 장치를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
또한, 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스티어링의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스티어링은 웜 휠(110), 웜(120) 및 웜 샤프트(130)를 포함한다. 다만, 도 1에는 본 발명의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있는바, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자라면 도 1에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소가 더 포함될 수 있음을 알 수 있다.
웜 기어(Worm Gear)는 원형의 웜 휠(110)과 원통의 웜(120)이 맞물리는 기어를 총칭한다. 웜 기어는 서로 직각이며 같은 평면이 있지 않은 두 회전축 사이의 회전력을 전달할 수 있다.
이러한 웜 기어는 ① 작은 용적으로 큰 감속비(고토크)를 얻을 수 있고, ② 회전이 조용하고 저소음이며 ③ 역전을 방지할 수 있다는 이점을 누릴 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웜 휠(110)에는 일단에 스티어링 휠(Steering Wheel)이 장착된 스티어링 샤프트(Steering Shaft)가 연결될 수 있다. 따라서, 운전자가 스티어링 휠을 조작하면 회전력이 웜 휠(110)을 통해 웜(120)에 전달될 수 있다.
웜 샤프트(130)에는 모터가 연결된다. 모터는 회전력으로 조향 파워를 어시스트 하여 운전자로 하여금 작은 힘으로 스티어링 휠을 조작할 수 있도록 한다.
이때, 웜 훨(110)과 웜(120)은 특정 기어비로 연결된다. 여기서 기어비란 웜 휠(110)의 회전수와 웜(120)의 회전수의 비율을 의미한다. 예를 들어, 스티어링 휠과 연결된 웜 휠(110)이 1 바퀴 회전할 때, 웜(120)과 연결된 웜 샤프트(130)는 20 바퀴를 회전하도록 설정되어 있을 수 있다.
웜 샤프트(130)와 연결된 모터의 회전 각도는 전기각으로 표현되는 바, 모터가 6 Pole 3 Pair 모터라고 가정하면 웜 샤프트가 1 바퀴 회전할 때 모터의 전기각은 3 바퀴를 회전하게 된다.
정리하면, 웜 휠(110)과 웜(120)의 기어비가 20:1일 때, 웜 휠(110)이 1 바퀴 회전하면 웜(120)은 20 바퀴를 회전하고 모터의 전기각은 60 바퀴를 회전하게 된다.
즉, 정상적인 상태에서 웜 휠(110), 웜(120) 및 모터의 전기각은 일정한 비율로 회전하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따름 웜 휠의 회전 각도, 웜의 회전 각도 및 모터 전기각의 회전 각도 간의 상관 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에서는 웜 휠(110)이 1 바퀴 회전할 때, 웜(120)이 20 바퀴 회전하도록 설정되어 있고, 웜 샤프트(130)와 연결된 모터는 6 Pole 3 Pair 인 것을 예로 들어 설명한다. 따라서, 웜 휠의 회전 각도, 웜의 회전 각도 및 모터 전기 각의 회전 각도의 비율은 1 : 20 : 60이 된다.
도 2에 도시된 그래프들은 웜 휠(110)의 회전 각도를 기준으로 한 웜 휠(110) 및 모터의 전기각의 회전 각도를 의미한다.
제1 그래프(220)는 웜 휠(110)의 회전 각도를 기준으로 웜 휠(110)이 회전한 각도를 의미하므로, 도 2에 도시된 바와 같이 y=x 그래프로 도시된다.
제2 그래프(210)는 웜 휠(110)의 회전 각도를 기준으로 한 모터의 전기각의 회전 각도를 의미한다. 즉, 제2 그래프(210)는 웜 휠(110)이 1도 회전할 때, 모터의 전기각이 몇 도 회전하는지를 나타내는 그래프이다.
윔 휠(110)의 회전 각도와 모터의 전기각의 회전 각도의 비율이 1:60일 때, 제2 그래프(210)는 도 2에 나타난 바와 같이 도시된다.
구체적으로, 웜 휠(110)이 6도씩 회전할 때마다 모터의 전기각은 360도를 회전하므로, 웜 휠(110)이 360도, 즉 한 바퀴 회전할 때, 모터는 60번 회전하게 된다. 따라서, 웜 휠(110)의 회전 각도를 기준으로 한 모터의 전기각의 회전 각도는 톱니 바퀴 모양으로 도시된다.
제3 그래프(230)는 웜 기어의 고유값을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웜 기어의 고유값은, 모터의 전기각의 회전 각도와 웜 휠(110)의 회전 각도의 차이값에 360도를 합한 값으로 산출될 수 있다.
이를 그래프로 도시하면, 제2 그래프(210)가 제1 그래프(220)를 추세선으로 가지며 상승하는 형태로 나타나게 된다.
즉, 스티어링 장치에 포함된 웜 기어가 정상적으로 동작하는 경우 상기 웜 기어의 고유값을 웜 휠(110)의 회전 각도별로 도시하면 도 2의 제3 그래프(230)와 같이 나타날 수 있다.
따라서, 도 2에 도시된 제3 그래프(230)를 기준값으로 새로 측정된 고유값을 비교하면 웜 기어의 이상 발생 여부 및 이상 발생 원인을 알아낼 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 모터에 이상이 생긴 경우 그래프의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
모터의 고정자 자석이나 회전자 코일에 이상이 생긴 경우, 기 설정된 웜 휠(110)과 웜 샤프트(130)의 기어비에 따라 모터가 회전하지 않게 된다. 예를 들어, 모터가 6 Pole 3 Pair 이고 웜 휠(110)과 웜 샤프트(130)의 기어비가 20 : 1인 경우, 웜 휠(110)이 6도씩 회전할 때마다 모터의 전기각은 360도 회전해야 함에도 불구하고, 상술한 비율에 의해 회전하지 않게 된다.
따라서, 웜 휠(110)의 회전 각도를 기준으로 한 모터의 전기각의 회전 각도를 의미하는 제2 그래프(210)는 도 3에 도시된 바와 같이 나타날 수 있다.
구체적으로, 정상적인 상태에서 웜 휠(110)의 회전 각도가 6도씩 증가할 때마다 모터의 전기각의 회전 각도는 0도(혹은 360도)가 되어야 하지만 웜 휠(110)이 6도 회전할 때마다 비정상적인 값이 나타나게 된다.
이는 모터의 고정자 자석이나 회전자 코일에 이상이 생겨 웜 휠(110)이 6도 회전할 때, 모터가 정확히 360도를 회전할 수 없게 되기 때문이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 모터에 이상이 생긴 경우 고유값의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고유값은 모터의 전기각의 회전 각도와 웜 휠(110)의 회전 각도의 차이값에 360도를 합한 값으로 산출될 수 있다.
이에, 모터 고정자 자석이나 회전자 코일에 이상이 생겨 웜 휠(110)이 6도 회전할 때마다 모터의 전기각이 정확히 360도를 회전하지 않는 경우, 고유값을 나타낸 그래프는 도 4에 도시된 제3 그래프(230)와 같이 도시될 수 있다.
즉, 정상 상태에서의 고유값과 모터에 이상이 발생된 상태에서 고유값의 차이를 구하면 웜 휠(110)이 6도 회전할 때마다 임의의 값이 산출된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 정상 상태에서의 고유값과 모터에 이상이 생긴 상태에서의 고유값의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이 기 설정된 제1 각도만큼 웜 휠(110)이 회전했을 때 측정된 고유값과 정상 상태에서 측정된 고유값의 차이가 임의의 값을 가지면 모터에 이상이 생긴 것으로 판단할 수 있다.
또한, 이때 측정된 차이값으로 모터에 발생된 고장의 심각도를 판단할 수도 있다. 모터에 심각한 고장이 발생될수록 차이값이 크게 나타나기 때문이다.
예를 들어, 모터의 고장 유형을 “위험”, “보통”으로 나눈 경우, 차이값이 기 설정된 임계값을 초과하면 모터에 “위험” 수준의 고장이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
상술한 방법을 이용하면, 모터에 고장이 생긴 경우 뿐만 아니라 다른 부품에 이상이 생긴 경우를 감지해낼 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 웜 샤프트에 이상이 생긴 경우 그래프가 변화하는 모습을 설명하기 위한 도면이다.
모터와 연결되는 웜 샤프트(130)에 이상이 생긴 경우, 웜 휠(110)이 임의의 각도만큼 회전할 때마다 웜 샤프트(130)의 회전 각도가 정상 상태와는 다른 값을 나타낸다.
모터가 6 Pole 3 Pair 이고 웜 휠(110)과 웜 샤프트(130)의 기어비가 20 : 1인 경우를 예로 들면, 웜 휠(110)이 18도씩 회전할 때마다 웜 샤프트(130)가 360도 회전해야 한다.
그러나, 웜 샤프트(130)에 이상이 생긴 경우 기어비에 따라 웜 휠(110)이 소정의 각도만큼 회전할 때 웜 샤프트(130)가 360도 회전하지 않게 된다. 따라서, 웜 휠(110)이 기어비에 따라 소정의 각도만큼 회전할 때마다 웜 샤프트(130)의 회전 각도가 정상 상태와는 다른 값을 가지게 된다.
이에, 웜 휠(110)의 회전 각도를 기준으로 한 웜 샤프트(130)의 회전 각도 그래프가 도 6에 도시된 바에 같이 도시된다. 구체적으로, 웜 휠(110)이 18도 간격으로 회전할 때마다 이상 신호가 나타나게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 웜 샤프트에 이상이 생긴 경우 고유값의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웜 기어의 고유값은 모터의 전기각의 회전 각도와 웜 휠(110)의 회전 각도의 차이값에 360도를 합한 값으로 산출될 수 있다.
이에, 웜 샤프트(130)에 이상이 생겨 웜 휠(110)이 18도 회전할 때마다 웜 샤프트(130)가 정확한 각도로 회전하지 않는 경우, 고유값을 나타낸 그래프는 도 7에 도시된 바와 같이 나타날 수 있다.
즉, 웜 휠(110)이 18도 회전할 때마다 웜 샤프트(130)가 기어비에 맞지 않는 회전 각도만큼 회전하게 되는바 고유값도 정상 상태와는 다른 값을 가지게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 정상 상태의 고유값과 웜 샤프트에 이상이 생긴 경우 고유값과의 차이를 설명하기 위한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이 기 설정된 제2 각도만큼 웜 휠(110)이 회전했을 때 측정된 고유값과 정상 상태에서 측정된 고유값의 차이값이 임의의 값을 가지면 웜 샤프트에 이상이 생긴 것으로 판단할 수 있다.
또한, 이 때 측정된 차이값으로 웜 샤프트(130)에 발생된 고장의 심각도를 판단할 수도 있다. 웜 샤프트(130)에 심각한 고장이 발생될수록 차이값이 크게 나타나기 때문이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 웜 휠에 이상이 생긴 경우 그래프의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
웜 휠(110)에 이상이 생긴 경우, 웜 휠(110)을 기준으로 한 모터의 전기각의 회전 각도가 일정한 패턴 없이 기어비에 맞지 않는 값을 갖게 된다.
도 9에는 웜 휠(110)에 이상이 생겨 제2 그래프(210)에 일정한 패턴 없이 이상 신호가 발생되는 경우가 도시되어 있다. 예를 들어, 모터가 6 Pole 3 Pair 이고 웜 휠(110)과 웜 샤프트(130)의 기어비가 20 : 1인 경우, 웜 휠(110)이 6도씩 회전할 때마다 모터의 전기각이 360도 회전해야 함에도 불구하고, 모터의 전기각의 회전 각도가 일정한 패턴 없이 기어비에 맞지 않는 값을 갖게 된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 웜 휠에 이상이 생긴 경우 고유값의 변화를 설명하기 위한 도면이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고유값은 모터의 전기각의 회전 각도와 웜 휠(110)의 회전 각도의 차이값에 360도를 합한 값으로 산출될 수 있다.
이에, 웜 휠(110)에 이상이 생겨 웜 휠(110)의 회전 각도에 대한 모터의 전기각의 회전 각도가 일정한 패턴 없이 기어비에 맞지 않는 값을 가지게 되면 고유값을 나타내는 그래프는 도10 과 같이 도시될 수 있다.
따라서, 고유값에 일정한 패턴 없이 정상 상태에서의 고유값과 상이한 값이 검출되면 웜 휠(110)에 이상이 생긴 것으로 판단할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스티어링 진단 장치를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파워 스티어링 진단 장치(1100)는 스티어링 샤프트(1110), 웜 휠(1120), 웜(1130), 웜 샤프트(1140) 및 제어부(1150)을 포함한다. 도 11에는 본 발명의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있는바, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자라면 도 11에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소가 더 포함될 수 있음을 알 수 있다.
스티어링 샤프트(1110)는 일단에 스티어링 휠이 장착되어 있고 타단은 웜 휠(1120)가 연결된다. 따라서, 운전자가 스티어링 휠을 조작하면 그 회전력이 스티어링 샤프트를 통해 웜 휠(1120)에 전달될 수 있다.
웜(1130)은 웜 휠(1120)의 회전축과 직교하는 회전축을 가지며 기 설정된 기어비로 웜 휠(1120)과 맞물린다. 웜(1130)은 웜 샤프트(1140)를 통해 모터(미도시)에 연결되어 있다.
제어부(1150)는 상기 웜과 웜 샤프트(1140)를 통해 연결된 상기 모터의 전기각의 회전 각도에서 상기 웜 휠(1120)의 회전 각도의 차이값에 360도를 합산하여 산출한 고유값으로 고장 발생 여부 및 고장 유형을 판단한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(1150)는 웜 휠(1120)과 상기 모터의 기어비에 따라, 상기 모터가 1회전 해야 하는 각도만큼 상기 웜 휠(1120)이 회전할 때마다 상기 모터가 상기 기어비에 어긋나는 각도만큼 회전하여, 정상 상태에서의 고유값과 상이한 고유값이 검출되면 모터에 이상이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
또는 웜 휠(1120)과 웜 샤프트(1140)의 기어비에 따라, 웜 샤프트(1140)가 1회전 해야 하는 각도만큼 웜 휠(1120)이 회전할 때마다 웜 샤프트(1140)가 기어비에 어긋나는 각도만큼 회전하여, 정상 상태에서의 고유값과 상이한 고유값이 검출되면 웜 샤프트(1140)에 이상이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
마지막으로, 웜 휠(1120)을 기준으로 한 모터의 전기각의 회전 각도가 일정한 패턴 없이 기어비에 어긋나는 회전 각도만큼 회전하여, 정상 상태에서의 고유값과 상이한 고유값이 검출되면, 웜 휠(1120)에 이상이 발생된 것으로 판단할 수 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 웜 휠 120 : 웜
130 : 웜 샤프트 210 : 제1 그래프
220 : 제2 그래프 230 : 제3 그래프
1100 : 파워 스티어링 진단 장치 1110 : 스티어링 샤프트
1120 : 웜 휠 1130 : 윔
1140 : 웜 샤프트 1150 :제어부

Claims (6)

  1. 일단에 스티어링 휠(Steering Wheel)이 장착된 스티어링 샤프트;
    상기 스티어링 샤프트의 타단에 연결된 웜 휠(Worm Wheel);
    상기 웜 휠의 회전축과 직교하는 회전축을 가지며 기 설정된 기어비로 상기 웜 휠에 맞물리는 웜(Worm);
    상기 웜과 모터를 연결하는 웜 샤프트; 및
    상기 모터의 전기각의 회전 각도에서 상기 웜 휠의 회전 각도의 차이값에 360도를 합산하여 산출한 고유값으로 고장 발생 여부 및 고장 유형을 판단하는 제어부를 포함하는 파워 스티어링 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 웜 휠과 상기 모터의 기어비에 따라, 상기 모터가 1회전 해야 하는 각도만큼 상기 웜 휠이 회전할 때마다 상기 모터가 상기 기어비에 어긋나는 각도만큼 회전하여, 정상 상태에서의 고유값과 상이한 고유값이 검출되면 상기 모터에 이상이 발생된 것으로 판단하는 파워 스티어링 진단 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 정상 상태에서의 고유값과 상기 모터에 이상이 발생된 상태에서 산출된 고유값의 차이값에 따라 고장 정도를 판단하는 파워 스티어링 진단 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 웜 휠과 상기 웜 샤프트의 기어비에 따라, 상기 웜 샤프트가 1회전 해야 하는 각도만큼 상기 웜 휠이 회전할 때마다 상기 웜 샤프트가 상기 기어비에 어긋나는 각도만큼 회전하여, 정상 상태에서의 고유값과 상이한 고유값이 검출되면 상기 웜 샤프트에 이상이 발생된 것으로 판단하는 파워 스티어링 진단 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 정상 상태에서의 고유값과 상기 웜 샤프트에 이상이 발생된 상태에서 산출된 고유값의 차이값에 따라 고장 정도를 판단하는 파워 스티어링 진단 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 웜 휠을 기준으로 한 상기 모터의 전기각의 회전 각도가 일정한 패턴 없이 상기 기어비에 어긋나는 회전 각도만큼 회전하여, 정상 상태에서의 고유값과 상이한 고유값이 검출되면, 상기 웜 휠에 이상이 발생된 것으로 판단하는 파워 스티어링 진단 장치.
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