KR19990047651A - 4륜 조향장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

차량의 요속도를 궤환시켜 전, 후륜의 조향각의 크기와 위상이 속도에 따라 적절히 변화되도록 하기 위한 것으로, 운행되는 차량의 상태를 검출하는 차량 상태 검출수단과, 차량 상태 검출수단에서 인가되는 신호를 분석하여 후륜을 조향하기 위한 전반적인 동작을 제어하는 제어수단, 상기 제어수단에서 인가되는 신호에 따라 후륜을 조향하는 구동수단으로 이루어져 운전자의 핸들조작 상태에 따라 차량의 조향각, 차속, 및 요속도를 검출하여 조향각의 일정범위내에서 차속 및 요속도를 후륜필터로 부궤환시켜 후륜을 조향함으로써 저속시에는 선회의 반경이 작게되어 조종성이 향상되며, 고속시에는 앞뒤바퀴의 밸런스가 안정되어 안정된 선회 성능을 얻을 수 있다.

Description

4륜 조향장치 및 그 제어방법

본 발명은 4륜 조향장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 더 상세하게는 차량의 요속도를 궤환시켜 전, 후륜의 조향각의 크기와 위상이 속도에 따라 적절히 변화되도록 하기 위한 4륜 조향장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적인 자동차에서는 핸들의 조작에 의해 앞바퀴 2륜의 타이어를 조향하여 주행 방향을 바꾸는 기능을 발휘하고 있는데, 4륜 조향은 뒷바퀴의 타이어도 조향하는 장치이다.

종래의 4륜 조향장치는 핸들 조향에 비례하여 저속 영역에서는 역위상으로, 중, 고속영역에서는 동위상으로 뒷바퀴 조향을 실행하였다.

따라서, 고속영역에서 조향할 때 앞뒤바퀴의 밸런스가 안정되어 정상 선회 상태가 되었을 때에는 자동차의 진행 방향과 차체의 방향이 일치하여 안정된 선회 성능을 얻을 수 있으며, 저속영역에서 조향하면 회전반경이 작아져 조종성이 안정된다.

그러나, 초기에 조향이 과도할 경우 처음부터 앞뒤바퀴가 동시에 코너링 포스가 발생되므로 차체가 자전보다 앞서 공전운동을 하고, 차체가 선회 바깥쪽을 향하는 경향이 있어 차체가 선회 내측을 향하는 것이 지연되는 현상이 발생하여 저속시의 조종성 및 고속시의 차량 안전성이 감소된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 요속도에 의해 자동차의 자전 운동의 증감을 직접 검출하여 뒷바퀴 조향각을 증감시켜 주면 자전과 공전의 알맞은 타이밍이 취해지며, 선회초기부터 차체의 방향과 진행 방향의 차이를 매우 작게 하여 4륜의 조향 성능을 향상시키기 위한 것이다.

또다른 목적은, 저속에서는 후륜을 전륜과 반대방향으로 조향시켜 회전반경을 최소화하여 조종성을 향상키고, 고속에서는 후륜을 전륜과 같은 방향으로 조향시킴으로써 차량 안정성을 향상시키기 위한 것이다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 4륜 조향장치를 도시한 단면도이다.

도2는 도1에 도시된 제어부의 궤환루프를 도시한 구성블록도이다.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 조향장치의 제어방법을 도시한 흐름도이다.

도4는 전륜과 후륜의 위상차를 도시한 그래프이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 운행되는 차량의 상태를 검출하는 차량 상태 검출수단;

차량 상태 검출수단에서 인가되는 신호를 분석하여 후륜을 조향하기 위한 전반적인 동작을 제어하는 제어수단;

상기 제어수단에서 인가되는 신호에 따라 후륜을 조향하는 구동수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되어 운전자의 핸들조작 상태에 따라 차량의 조향각, 차속, 및 요속도를 검출하고, 검출되는 조향각의 일정범위내에서 전륜의 조향 상태에 따른 차속 및 요속도를 후륜필터로 부궤환시키며, 부궤환되는 차속 및 요속도를 비교하여 후륜을 조향한다.

이하. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 4륜 조향장치는 조향각 검출부(10)와, 차속 검출부(20)와, 요속도 검출부(30)와, 제어부(40)와, 구동부(50)로 이루어지는데, 조향각 검출부(10)는 차량의 이동방향을 조향하는 핸들의 조향각을 검출하여 그에 해당하는 소정의 전기적 신호를 출력한다.

차속 검출부(20)는 운행되는 차량의 차속을 검출하여 그에 해당하는 소정의 전기적 신호를 출력한다.

요속도 검출부(30)는 운행되는 차량의 회전 변화 속도를 검출하여 그에 해당하는 소정의 전기적 신호를 출력한다.

제어부(40)는 상기 차량 상태 검출부에서 인가되는 신호를 분석하여 핸들조작에 의해 조향각( δ_s ), 차량의 속도( v ), 차량의 요속도( r ) 등을 검출하여 전륜 조향각에 따라 부궤환되는 차량의 속도 및 요속도를 비교하여 후륜의 조향각을 제어하기 위한 제어신호를 출력한다.

상기 제어부(40)는 도3과 같이 전륜의 조향 상태에 따라 후륜을 조향하기 위해 부궤환되는 요속도 및 차속을 비교하는 후륜필터(41)로 이루어져 있다.

전륜 구동부(50)는 전륜조향 기어비에 따라 구동되어 전륜의 방향을 조절한다.

후륜 구동부(60)는 상기 제어부(20)에서 인가되는 신호에 따라 구동되어 후륜의 방향을 조절한다.

전술한 바와 같은 기능을 구비하여 이루어지는 본 발명에서 4륜 조향 동작을 도3과 함께 설명하면 다음과 같다.

소정의 목적지로 운행되는 차량의 운전자가 핸들을 조작하면 전륜 구동부(50)는 핸들 조작상태, 즉 조향각( δ_s )을 전륜조향기어비로 전륜조향각( δ_f )으로 변환하며, 이때 제어부(40)는 조향각 검출부(10), 차속 검출부(20), 요속도 검출부(30)에서 인가되는 신호를 분석하여 핸들의 조향 상태에 따른 조향각( δ_s ), 차량의 속도( v ) 및, 차량의 요속도( r )를 검출한다(스텝 100).

상기에서 검출되는 핸들에 의한 조향각( δ_s )변화와 메모리 테이블에 설정되어 있는 일정값과 비교하여(스텝 200) 조향각( δ_s )이 설정된 일정값 이상으로 검출되면 전륜조향기어비에 따라 산출되는 전류조향각( δ_f )을 후륜필터(41)로 정궤환시키고, 상기에서 검출되는 차속( v ) 및 요속도( r )는 부궤환시킨다(스텝 300).

이때, 후륜필터(41)는 정궤환되는 조향각( δ_f )과 부궤환되는 차속( v ) 및 요속도( r )를 비교하여(스텝 400) 차속이 설정된 일정값 이상이면 제어부(40)는 차량의 현재속도가 고속상태라고 판단하여 도4a와 같이 동위상 제어신호를 후륜구동부(60)에 출력한다(스텝 500).

따라서, 전륜구동부(50)는 전륜조향각( δ_f )에 따라 구동되어 전륜을 조향하고, 후륜구동부(60)는 제어부(40)에서 인가되는 동위상 제어신호에 따라 구동되어 전륜과 같은 방향으로 후륜을 조향한다(스텝 600).

그러나 상기에서 검출되는 차속이 설정된 일정값 이하이면 제어부(40)는 차량의 현재속도가 저속상태라고 판단하여 도4b와 같이 역위상 제어신호를 후륜구동부(60)에 출력한다(스텝 700).

따라서, 전륜구동부(50)는 전륜조향각( δ_f )에 따라 구동되어 전륜을 조향하고, 후륜구동부(60)는 제어부(40)에서 인가되는 역위상 제어신호에 따라 구동되어 전륜과 반대 방향으로 후륜을 조향한다(스텝 800).

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 요속도에 의해 자동차의 자전 운동의 증감을 직접 검출하여 뒷바퀴 조향각을 증감시켜 주면 저속시에는 선회의 반경이 작게되어 조종성이 향상되며, 고속시에는 앞뒤바퀴의 밸런스가 안정되어 안정된 선회 성능을 얻을 수 있다.

Claims (6)

1. 운행되는 차량의 상태를 검출하는 차량 상태 검출수단;

   차량 상태 검출수단에서 인가되는 신호를 분석하여 후륜을 조향하기 위한 전반적인 동작을 제어하는 제어수단;

   상기 제어수단에서 인가되는 신호에 따라 후륜을 조향하는 구동수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 4륜 조향장치.
2. 청구항 1에 있어서, 차량 상태 검출수단은 운전자의 핸들조작상태에 따른 운행방향을 검출하는 조향각 검출부;

   운행되는 차량의 차속을 검출하는 차속 검출부;

   차량의 회전각 변화 속도를 검출하는 요속도 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 조향장치.
3. 청구항 1에 있어서, 제어수단은 전륜의 조향각에 따라 부궤환되는 차속 및 요속도를 비교하여 전륜 조향각에 따른 후륜 조향각을 산출하는 후륜필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 조향장치.
4. 운전자의 핸들조작 상태에 따라 운행되는 차량의 조향각, 차속, 및 요속도를 검출하는 단계;

   상기에서 검출되는 조향각의 일정범위내에서 전륜의 조향 상태에 따른 차속 및 요속도를 후륜필터로 부궤환시키는 단계;

   부궤환되는 차속 및 요속도를 비교하여 후륜을 조향하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 4륜 조향방법.
5. 청구항 4에 있어서, 조향각이 설정된 일정값 이상으로 검출되면 전륜조향기어비에 따라 산출되는 전륜조향각을 후륜필터로 정궤환시키고, 차속 및 요속도는 부궤환시키는 단계;

   차속이 설정된 일정값 이상이면 차량의 현재속도가 고속상태라고 판단하여 동위상 제어신호를 출력하는 단계;

   동위상 제어신호에 따라 후륜이 전륜과 같은 방향으로 조향되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 조향방법.
6. 청구항 5에 있어서, 차속이 설정된 일정값 이하이면 차량의 현재속도가 저속상태라고 판단하여 역위상 제어신호를 출력하는 단계;

   역위상 제어신호에 따라 후륜이 전륜과 반대 방향으로 조향되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 조향방법.