KR20020014309A - An automotive steering system having intelligent 4 wheels steering function - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An intelligent four-wheel steering system of a vehicle is provided to improve stability by steering front and rear wheels of the vehicle individually with a motor without an additional hydraulic unit, and to prevent accidents by controlling with a microprocessor. CONSTITUTION: A steering system of a vehicle is composed of a signal input unit(10) measuring the steering angle of a steering wheel and vehicle speed; a main controller(20) processing the signal from the signal input unit according to logic and program, and outputting a control signal; and front and rear wheel driving units(30,40) controlled according to the control signal from the main controller. The front and rear wheel driving units consist of motion controllers(31,41), power amplifiers(32,42) amplifying signals from the motion controller, steering motors(33,43) operating according to the signal from the power amplifiers, and connecting units(35,45) operating steering racks(36,46) steering front wheels according to rotation of steering motors. Front and rear wheels are controlled with the electric motors individually. The vehicle is stabilized with steering rear wheels by reverse phase in changing the lane during traveling at high speed, and radius of rotation is reduced with steering rear wheels by same phase in parking or U-turn.

Description

지능형 4륜 조향 기능을 갖는 차량의 조향장치{An automotive steering system having intelligent 4 wheels steering function}An automotive steering system having intelligent 4 wheels steering function

본 발명은 지능형 4륜 조향기능을 갖는 차량의 조향장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 엔진과 독립적으로 발생하는 조향력에 의해 전륜과 더불어 후륜을 함께 조타하여 거동을 안정화시키면서도 상대적으로 짧은 회전 반경을 갖도록 된 지능형 4륜 조향기능을 갖는 차량의 조향장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steering apparatus of a vehicle having an intelligent four-wheel steering function, and more particularly, by steering a rear wheel together with a front wheel by a steering force generated independently of a vehicle engine, while maintaining a relatively short turning radius. The present invention relates to a vehicle steering apparatus having an intelligent four-wheel steering function.

일반적으로 차량의 조향시스템(Steering System)은 운전자가 원하는 차량의 자세나 방향을 제어하는 것으로 통상, 엔진의 크랭크축과 연결된 펌프로 유압 보조력을 얻어 운전자의 조향휠에 대한 조작력을 경감시키는 유압식 파워 조향 장치나또는 차속을 측정하여 측정된 차속신호를 매개로 펌프의 유압 보조력을 변화시켜 운전하기에 적합하도록 하는 차속감응형 파워 조향장치등이 많이 사용되고 있는 실정이다.In general, the steering system (steering system) of the vehicle is to control the attitude or direction of the vehicle desired by the driver, the hydraulic power to reduce the operating force on the steering wheel of the driver by obtaining hydraulic assistance by a pump connected to the crankshaft of the engine. Steering devices or vehicle speed-sensitive power steering devices that are suitable for driving by varying the hydraulic assistance power of the pump through the vehicle speed signal measured by measuring the vehicle speed are widely used.

그러나, 이와 같은 유압식이나 차속감응형 파워 조향장치등은 엔진의 크랭크축과 연결된 펌프로 유압 보조력을 얻게 되므로 엔진의 회전수에 종속되는 단점이 있게된다.However, such a hydraulic or vehicle speed-sensitive power steering device has a disadvantage of being dependent on the rotational speed of the engine because the hydraulic assist force is obtained by a pump connected to the crankshaft of the engine.

즉, 차량의 정차시나 저속시에는 차량의 타이어에 부가되는 차량 하중이 크게됨에도 불구하고 엔진의 회전수가 낮아 펌프의 유압 보조력이 낮게 되는 한편, 차량의 고속시에는 차량의 타이어에 부가되는 차량 하중이 상대적으로 작게됨에도 불구하고 엔진의 회전수가 높아 펌프의 유압 보조력이 크게 되는데, 이는 차량의 상태 즉, 정차시나 저속시에 큰 조향력이 필요하고 고속시에 상대적으로 적은 조향력을 필요로 하는 것과 상반되는 문제가 있게됨은 물론이다.That is, although the vehicle load added to the tire of the vehicle is large at the time of stopping or at low speed of the vehicle, the hydraulic assistance force of the pump is low due to the low engine speed, while the vehicle load added to the tire of the vehicle at high speed of the vehicle. In spite of this relatively small rotation speed, the engine's high rotational speed increases the hydraulic assistance of the pump, which is the opposite of the state of the vehicle, that is, a large steering force is required at the time of stopping or at a low speed and a relatively small steering force is required at the high speed. Of course, there is a problem.

이에 따라, 유압보조력을 발생하는 펌프를 엔진과 독립시킨 모터펌프식이나 전기모터만으로 필요한 보조력을 발생하여 운전자가 원하는 조향을 수행할 뿐만 아니라 조향시 차량의 필요 상태와 일치하여 에너지의 소모 측면에서도 효과적인 조향시스템의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.As a result, the driver generates the necessary assistance by using only a motor pump type or an electric motor that separates the pump that generates hydraulic auxiliary power from the engine, and not only performs the desired steering by the driver, but also consumes energy in accordance with the required state of the vehicle during steering. Also, the development of an effective steering system is urgently required.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 엔진과 독립시킨 전기모터를 이용하여 조향 시 차량의 전·후륜을 함께 제어함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and has an object of controlling the front and rear wheels of the vehicle at the time of steering using an electric motor independent of the engine.

또한, 본 발명은 차량을 고속 주행하면서 차선을 변화할 때 차량의 후륜을역위상으로 조타하여 차량의 거동을 안정화함에 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to stabilize the behavior of the vehicle by steering the rear wheel of the vehicle in reverse phase when changing the lane while driving the vehicle at high speed.

또한, 본 발명은 차량의 주차시나 유턴(U-Turn)시에 후륜을 동위상으로 조타하여 차량의 회전 반경을 상대적으로 축소함에 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to relatively reduce the turning radius of the vehicle by steering the rear wheels in phase when the vehicle is parked or U-turn.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 운전자에 의해 조작되는 조향휠의 조향각과 차속을 감지하는 신호입력부와, 이 신호입력부의 신호를 내장된 로직(Logic)과 프로그램(Program)에 따라 처리하여 제어신호를 발생하는 메인콘트롤러 및 이 메인콘트롤러의 제어신호에 따라 제어되는 전·후륜구동장치로 이루어지되, 상기 메인콘트롤러에 의해 제어되는 전·후륜구동장치는 각각 모션제어기와, 이 모션제어기의 신호를 증폭하는 파워증폭기, 이 파워증폭기를 통해 전송된 신호에 따라 정해진 회전량으로 작동되는 조향모터 및 이 조향모터의 회전력에 따라 전륜을 조향하는 조향랙을 조작하는 연결수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the signal input unit for detecting the steering angle and the vehicle speed of the steering wheel operated by the driver, and processing the signal according to the built-in logic (Logic) and program (Program) The main controller generates a control signal and the front and rear wheel drive devices controlled according to the control signal of the main controller, wherein the front and rear wheel drive devices controlled by the main controller are respectively a motion controller and the motion controller. A power amplifier for amplifying a signal, a steering motor operated at a predetermined rotation amount according to a signal transmitted through the power amplifier, and connecting means for manipulating a steering rack for steering a front wheel according to the rotational force of the steering motor do.

도 1은 본 발명에 따른 지능형 4륜 조향기능을 갖는 차량의 조향장치의 블록 구성도1 is a block diagram of a steering apparatus of a vehicle having an intelligent four-wheel steering according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 지능형 4륜 조향기능을 갖는 차량의 조향장치를 장착한 전륜 조향 시스템의 구성도2 is a block diagram of a front wheel steering system equipped with a steering device for a vehicle having an intelligent four-wheel steering function according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 지능형 4륜 조향기능을 갖는 차량의 조향장치를 장착한 후륜 조향 시스템의 구성도3 is a block diagram of a rear wheel steering system equipped with a steering device for a vehicle having an intelligent four-wheel steering function according to the present invention;

도 4은 본 발명에 따른 지능형 4륜 조향기능을 갖는 차량의 조향장치의 제어를 위한 블록구성도Figure 4 is a block diagram for the control of the steering device of the vehicle having an intelligent four-wheel steering function according to the present invention

도 5의 (A),(B)는 본 발명에 따른 지능형 4륜 조향기능을 갖는 차량과 일반 조향기능을 갖는 차량의 차선변경 상태도5A and 5B are lane change state diagrams of a vehicle having an intelligent four-wheel steering function and a vehicle having a general steering function according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 지능형 4륜 조향기능을 갖는 차량과 일반 조향기능을 갖는 차량의 선회 상태도6 is a turning state diagram of a vehicle having an intelligent four-wheel steering function and a vehicle having a general steering function according to the present invention;

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 : 신호입력부 10a : 조향각신호부10: signal input unit 10a: steering angle signal unit

10b : 차속신호부 20 : 메인콘트롤러10b: vehicle speed signal unit 20: main controller

30 : 전륜구동장치 31,41 : 모션제어기30: front wheel drive device 31,41: motion controller

32,42 : 파워증폭기 33,43 : 조향모터32,42: power amplifier 33,43: steering motor

34,44 : 엔코더 35,45 : 연결수단34,44: encoder 35,45: connection means

35a,45a : 전자클러치 35b,45b : 연결플레이트35a, 45a: Electronic clutch 35b, 45b: Connection plate

35c,45c : 볼스크류리더35c, 45c: Ball screw reader

36,46 : 조향랙 36a,46a : 볼스크류36,46: Steering rack 36a, 46a: Ball screw

40 : 후륜구동장치 47 : 예압수단40: rear wheel drive device 47: preload means

47a : 하우징 47b : 분리판47a: housing 47b: separator

47c: 스프링47c: spring

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 지능형 4륜 조향기능을 갖는 차량의 조향장치의 블록 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 운전자에 의해 조작되는 조향휠의 조향각을 감지하여 신호를 발생하는 조향각신호부(10a)와 차속을 측정하여 신호를 발생하는 차속신호부(10b)로 이루어진 신호입력부(10)와, 이 신호입력부(10)의 신호를 내장된 로직(Logic)과 프로그램(Program)에 따라 처리하여 제어신호를 발생하는 메인콘트롤러(20) 및 이 메인콘트롤러(20)의 제어신호에 따라 제어되는 전·후륜구동장치(30,40)로 이루어진다.1 is a block diagram of a steering apparatus of a vehicle having an intelligent four-wheel steering according to the present invention. The present invention detects a steering angle of a steering wheel operated by a driver and generates a steering angle signal unit. A signal input unit 10 comprising a vehicle speed signal unit 10b for generating a signal by measuring a vehicle speed and a vehicle speed, and processing the signal of the signal input unit 10 according to built-in logic and program. And a main controller 20 for generating a control signal and front and rear wheel drive devices 30 and 40 controlled according to the control signal of the main controller 20.

여기서, 상기 메인콘트롤러(20)에 의해 제어되는 전륜구동장치(30)는 메인콘트롤러(20)의 출력신호에 따라 제어대상의 제어값을 출력하는 모션제어기(31)와, 이 모션제어기(31)의 신호를 증폭하는 파워증폭기(32) 및 이 파워증폭기(32)를 통해 전송된 신호에 따라 정해진 회전량으로 작동되는 조향모터(33)로 구성되어진다.Here, the front wheel drive device 30 controlled by the main controller 20 is a motion controller 31 for outputting a control value of the control target according to the output signal of the main controller 20, and the motion controller 31 It consists of a power amplifier 32 for amplifying the signal and a steering motor 33 operated at a predetermined amount of rotation in accordance with the signal transmitted through the power amplifier 32.

그리고, 상기 전륜구동장치(30)는 그 제어의 안정성을 위해 메인콘트롤러(20)와 피드백(Feedback)회로를 이루게 되는데 즉, 상기 메인콘트롤러(20)는 조향모터(33)의 작동전류를 감지하는 엔코더(34)와 조향모터(33)의 회전정도를 감지하는 선형 포텐셔미터(Linear Potentiometer) 및 조향모터(33)로 공급되는 전원상태를 감지하는 전류센서를 통해 각각 그 상태를 감지하는 한편, 상기 모션제어기(31)의 상태도 감지하여 전륜구동장치(30)를 최적으로 제어하도록 폐루프(Close Loop)를 형성하게 된다.In addition, the front wheel drive device 30 forms a main circuit 20 and a feedback circuit for stability of the control, that is, the main controller 20 detects the operating current of the steering motor 33. The motion is detected by a linear potentiometer for detecting the rotational degree of the encoder 34 and the steering motor 33 and a current sensor for detecting a power state supplied to the steering motor 33, respectively. A state of the controller 31 is also sensed to form a closed loop to optimally control the front wheel drive device 30.

여기서, 상기 전륜구동장치(30)의 모션제어기(31)는 조향모터(33)의 작동전류와 작동전원을 각각 엔코더(34)와 전류센서를 통해 감지하도록 폐루프를 형성함은 물론이다.Here, the motion controller 31 of the front wheel drive device 30 forms a closed loop to sense the operating current and the operating power of the steering motor 33 through the encoder 34 and the current sensor, respectively.

그리고, 상기 전륜구동장치(30)의 조향모터(33)에는 조향모터(33)의 회전력에 따라 전륜을 조향하는 조향랙(36)을 조작하는 연결수단(35)이 구비되는데, 이 연결수단(35)은 도 2에 도시된 바와 같이 조향모터(33)의 작동과 함께 연결되는 전자클러치(35a)와, 이 전자클러치(35a)에 의해 작동되는 연결플레이트(35b) 및 이 연결플레이트(35b)에 구비되어 조향랙(36)의 볼스크류(36a)구간에서 치합되어 좌·우이동됨에 따라 조향랙(36)을 이동시키는 볼스크류리더(35c)로 구성되어진다.And, the steering motor 33 of the front wheel drive device 30 is provided with a connecting means 35 for operating a steering rack 36 for steering the front wheels in accordance with the rotational force of the steering motor 33, the connection means ( As shown in FIG. 2, an electromagnetic clutch 35a connected with the operation of the steering motor 33, a connection plate 35b operated by the electromagnetic clutch 35a, and the connection plate 35b are provided. It is provided in the ball screw (36a) section of the steering rack 36 is composed of a ball screw reader (35c) for moving the steering rack 36 as it moves left and right.

한편, 상기 후륜구동장치(40)는 전술한 전륜구동장치(30)와 동일하게 메인콘트롤러(20)에 의해 제어되는 모션제어기(41)와 파워증폭기(42) 및 조향모터(43)로 구성됨과 더불어 조향모터(43)의 회전력에 따라 후륜을 조향하는 조향랙(46)을 조작하는 연결수단(45)도 전자클러치(45a)와 연결플레이트(45b)를 매개로 조향랙(46)의 볼스크류(46a)구간에서 치합되어 좌·우이동됨에 따라 조향랙(46)을 이동시키는 볼스크류리더(45c)로 구성되어진다.Meanwhile, the rear wheel drive device 40 includes a motion controller 41, a power amplifier 42, and a steering motor 43 controlled by the main controller 20 in the same way as the front wheel drive device 30 described above. In addition, the connecting means 45 for manipulating the steering rack 46 for steering the rear wheels in accordance with the rotational force of the steering motor 43 is also a ball screw of the steering rack 46 via the electromagnetic clutch 45a and the connecting plate 45b. It consists of a ball screw reader 45c which moves the steering rack 46 as it engages in the section (46a) and moves left and right.

또한, 상기 후륜구동장치(40)도 그 제어의 안정성을 위해 전술한 전륜구동장치(30)와 동일하게 메인콘트롤러(20)와 피드백(Feedback)회로를 이루게 됨은 물론이다.In addition, the rear wheel drive device 40 also forms a feedback circuit with the main controller 20 in the same manner as the front wheel drive device 30 described above for the stability of the control.

그러나, 상기 후륜구동장치(40)는 전륜구동장치(30)와 달리 연결수단(45)과 간격을 두고 조향랙(46)의 일측으로 예압수단(47)이 구비되는데, 이 예압수단(47)은 도 3에 도시된 바와 같이 조향랙(46)에 일체로 형성된 분리판(47b)을 감싸도록 빈 공간을 형성하는 하우징(47a)과, 이 하우징(47a)내에 분리판(47b)을 중심으로 양쪽에 구비된 스프링(47c)으로 이루어진다.However, the rear wheel drive device 40, unlike the front wheel drive device 30, is provided with a preload means 47 on one side of the steering rack 46 at intervals from the connecting means 45, this preload means 47 As shown in FIG. 3, the housing 47a forms an empty space so as to surround the separating plate 47b integrally formed in the steering rack 46, and the separation plate 47b in the housing 47a is centered. It consists of the spring 47c provided in both sides.

한편, 상기 전·후륜구동장치(30,40)를 제어하는 메인콘트롤러(20)는 그 제어를 위해 메인 프로그램과 제어 프로그램 및 통신프로그램으로 크게 구성되되, 상기 메인프로그램은 제어에 필요한 시스템변수와 기타 기억변수를 초기화시키고 각 센서신호의 옵셋값(Off-Set Value)을 결정하므로 도 4에 도시된 바와 같이, 차속 인터럽트루틴(Car Speed Interrupt Routine)과 워치 독 타이머 인터럽트루틴(Watch Dog Timer Interrupt Routine)의 신호가 입력되어지게 된다.On the other hand, the main controller 20 for controlling the front and rear wheel drive device (30, 40) is largely composed of a main program, a control program and a communication program for the control, the main program is required to control the system variables and other Since the memory variable is initialized and the offset value (Off-Set Value) of each sensor signal is determined, as shown in FIG. 4, a car speed interrupt routine and a watch dog timer interrupt routine are shown. Signal is inputted.

또한, 상기 메인프로그램에 의해 작동되는 제어 프로그램은 상기 전·후륜구동장치(30,40)의 피드백신호 중 전류상태 감지신호에 의해 인터럽트되는 소프트웨어 타임 인터럽트(Software Time Interrupt)를 매개로 모션제어기(31,41)의 제어 커맨드를 발생하는 제어알고리즘으로 구성되어진다.In addition, the control program operated by the main program is a motion controller 31 via a software time interrupt interrupted by a current state detection signal among feedback signals of the front and rear wheel drive devices 30 and 40. And a control algorithm for generating a control command of (41).

그리고, 상기 메인프로그램과 전·후륜구동장치(30,40)의 모션제어기(31,41)나 기타 외부 기기 들과의 통신을 위한 통신프로그램은 인터페이스(예를 들면, 모션제어기(31,41)의 인터페이스)와 통신프로토콜(Communication Protocol)를 통해 상호 통신이 이루어짐은 물론이다.In addition, a communication program for communication between the main program and the motion controllers 31 and 41 of the front and rear wheel drive devices 30 and 40 or other external devices is provided with an interface (for example, the motion controllers 31 and 41). Interface) and communication protocol (Communication Protocol) of course mutual communication is made.

이하 본 발명의 작동을 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described in detail.

차량이 주행함에 따라 조향각신호부(10a)와 차속신호부(10b)의 시시각각 변화되는 신호가 신호입력부(10)로 입력되면, 이 신호입력부(10)에 연결된 메인콘트롤러(20)의 메인프로그램이 미리 설정된 차속신호와 워치독타이머를 매개로 초기화되면서 제어값을 발생하게 된다.When the steering angle signal unit 10a and the vehicle speed signal unit 10b are changed to the signal input unit 10 as the vehicle runs, the main program of the main controller 20 connected to the signal input unit 10 is input. The control value is generated by initializing the vehicle speed signal and the watchdog timer.

이어, 메인프로그램의 제어신호가 제어알고리즘을 통해 제어 커맨드를 발생하여 모션제어기(31,41)를 조작하게 되는데, 이때 상기 제어알고리즘은 조향모터(33,43)의 전류상태를 엔코더(34,44)를 통해 감지하는 신호에 따라 수행중인 제어알고리즘을 인터럽트하여 설정된 조건으로 재 수행하게됨은 물론이다.Subsequently, a control signal of the main program generates a control command through a control algorithm to manipulate the motion controllers 31 and 41, wherein the control algorithm controls the current state of the steering motors 33 and 43 to the encoders 34 and 44. In addition, the control algorithm is interrupted according to the signal detected through) and re-executed under the set condition.

이때, 상기 모션제어기(31,41)를 제어하는 제어알고리즘은 모션제어기(31,41)의 인퍼페이스를 통해 메인프로그램과 통신하는 통신프로토콜을 갖는 통신프로그램을 통해 수행됨은 물론이다.At this time, the control algorithm for controlling the motion controllers 31 and 41 is performed through a communication program having a communication protocol for communicating with the main program through the interface of the motion controllers 31 and 41.

이와 같은 메인콘트롤러(20)의 제어과정에 따라 조타되는 전륜구동장치(30)의 작동을 더욱 상세히 설명하면, 운전자가 주행중인 차량의 위치를 변경(차선변경이나 또는 선회 시)하기 위해 조향휠을 조작하면, 이 조향휠의 조향각은 조향각신호부(10a)를 통해 신호입력부(10)를 거쳐 차속신호와 함께 상기 메인콘트롤러(20)로 입력되어 진다.Referring to the operation of the front wheel drive device 30 that is steered in accordance with the control process of the main controller 20 in more detail, the steering wheel is used to change the position of the driving vehicle (when changing lanes or turning). When operated, the steering angle of the steering wheel is input to the main controller 20 together with the vehicle speed signal via the steering angle signal unit 10a via the signal input unit 10.

이어, 상기 메인콘트롤러(20)는 모션제어기(31)에 감지된 조향각과 차속에 따라 상응하는 제어신호를 보내게 되고, 이 모션제어기(31)의 신호는 파워증폭기(32)를 통해 조향모터(33)로 입력되어, 이 조향모터(33)를 시계방향이나 반 시계방향으로 회전시키게 된다.Subsequently, the main controller 20 transmits a control signal corresponding to the steering angle and the vehicle speed detected by the motion controller 31, and the signal of the motion controller 31 is controlled by the power amplifier 32. 33), the steering motor 33 is rotated clockwise or counterclockwise.

이때, 상기 조향모터(33)의 작동과 함께 연결수단(35)의 전자클러치(35a)가 작동되어 연결플레이트(35b)와 조향모터(33)를 연결시키게 되므로, 이 연결플레이트(35b)의 볼스크류리더(35c)와 치합된 볼스크류(36a)구간을 형성한 조향랙(36)이 상기 조향모터(33)의 회전방향에 따라 좌·우 방향 중 하나의 방향으로 이동되어 전륜을 조타하게 된다.At this time, since the electronic clutch 35a of the connecting means 35 is operated together with the operation of the steering motor 33 to connect the connecting plate 35b and the steering motor 33, the ball of the connecting plate 35b. The steering rack 36 which forms the section of the ball screw 36a engaged with the screw reader 35c is moved in one of the left and right directions according to the rotation direction of the steering motor 33 to steer the front wheels. .

한편, 상기 메인콘트롤러(20)는 작동되는 조향모터(33)의 회전양과 전류상태를 각각 선형 포텐셔미터와 엔코더(34)를 통해 감지함과 더불어 조향모터(33)로 공급되는 전원상태를 함께 감지하고, 이와 동시에 상기 조향모터(33)에 공급되는 전원과 전류상태의 신호가 궤환되는 모션제어기(31)의 상태에 대한 전기적신호를 감지하여 목적하는 조향각에 상응하는 전기적 신호 값을 연속적으로 발생하여 모션제어기(31)를 제어하면서 파워증폭기(32)의 하이브리지(H-Bridge)회로를 거쳐 조향모터(33)를 제어함은 물론이다.On the other hand, the main controller 20 detects the rotation amount and the current state of the steering motor 33 is operated through the linear potentiometer and the encoder 34, as well as the power state supplied to the steering motor 33, At the same time, by detecting the electrical signal for the state of the motion controller 31, the power of the power supplied to the steering motor 33 and the signal of the current state is fed back to continuously generate an electrical signal value corresponding to the desired steering angle Of course, the steering motor 33 is controlled via the H-bridge circuit of the power amplifier 32 while controlling the controller 31.

또한, 본 발명의 후륜구동장치(40)의 작동도 전술한 전륜구동장치(30)와 같이 신호입력부(10)를 통해 조향각신호부(10a)와 차속신호부(10b)의 신호가 입력된 메인콘트롤러(20)가 모션제어기(41)와 파워증폭기(42)를 통해 조향모터(43)로 입력되어, 이 조향모터(43)를 시계방향이나 반 시계방향으로 회전시켜 연결수단(45)의 전자클러치(45a)를 매개로 연결플레이트(45b)의 볼스크류리더(45c)와 치합된 볼스크류(46a)구간을 형성한 조향랙(46)이 상기 조향모터(43)의 회전방향에 따라 좌·우 방향 중 하나의 방향으로 이동되어 후륜을 조타하게 된다.In addition, the operation of the rear wheel drive device 40 according to the present invention is the same as the front wheel drive device 30 described above, the signal of the steering angle signal part 10a and the vehicle speed signal part 10b is input through the signal input part 10. The controller 20 is input to the steering motor 43 through the motion controller 41 and the power amplifier 42, and rotates the steering motor 43 in a clockwise or counterclockwise direction so that the electronics of the connecting means 45 are rotated. A steering rack 46 having a ball screw 46a section engaged with the ball screw reader 45c of the coupling plate 45b via the clutch 45a is left and right according to the rotational direction of the steering motor 43. It is moved in one of the right directions to steer the rear wheels.

여기서, 상기 조향랙(46)의 일측에 구비된 예압수단(47)은 조향랙(46)의 이동 후 신속하게 복귀작동이 이루어지게 하는데 즉, 조향랙(46)이도 3의 좌측으로 이동되면 예압수단(47)의 좌측에 위치된 스프링(47c)을 압축하게 되고, 이후 원위치로 복귀 시 압축된 스프링(47c)이 복원되면서 조향랙(46)의 분리판(47b)을 밀어 주므로 결국, 상기 조향랙(46)의 복귀를 신속하면서도 상대적으로 적은 힘으로 복귀시키게 됨은 물론이다.Here, the preloading means 47 provided on one side of the steering rack 46 allows the return operation to be quickly performed after the steering rack 46 is moved, that is, when the steering rack 46 is moved to the left side of FIG. 3. The spring 47c positioned on the left side of the means 47 is compressed, and when the spring 47c is restored after the return, the compressed spring 47c is restored, thereby pushing the separating plate 47b of the steering rack 46. Of course, the return of the rack 46 is returned quickly and with relatively little force.

한편, 상기 메인콘트롤러(20)는 전술한 전륜구동장치(30)와동일하게 작동되는 조향모터(43)의 회전양과 전류상태를 각각 선형 포텐셔미터와 엔코더(44)를 통해 감지함과 더불어 조향모터(43)로 공급되는 전원상태를 함께 감지하고, 이와 동시에 상기 조향모터(43)에 공급되는 전원과 전류상태의 신호가 궤환되는 모션제어기(41)의 상태에 대한 전기적신호를 감지하여 목적하는 조향각에 상응하는 전기적 신호 값을 연속적으로 발생하여 모션제어기(41)를 제어하면서 파워증폭기(42)의 하이브리지(H-Bridge)회로를 거쳐 조향모터(43)를 제어함은 물론이다.On the other hand, the main controller 20 detects the rotation amount and the current state of the steering motor 43, which is operated in the same manner as the front wheel drive device 30, through the linear potentiometer and the encoder 44, as well as the steering motor ( 43) together with the power supply to the steering motor 43, and at the same time the electrical signal for the state of the motion controller 41 is fed back to the power supply and the current signal supplied to the steering motor 43 to the desired steering angle Of course, the steering motor 43 is controlled through the H-bridge circuit of the power amplifier 42 while controlling the motion controller 41 by continuously generating corresponding electric signal values.

이와 같이, 본 발명에 따른 조향각과 차속에 따라 제어신호를 발생하는 메인콘트롤러(20)를 매개로 작동되는 모터(33,43)에 의해 조타되는 전·후륜구동장치(30,40)는 일반적인 2륜 조향차량에 비해 여러 가지 장점을 갖게되고 특히, 파선변경이나 선회 시 그 이동폭이 상대적으로 짧거나 좁게됨은 물론이다.As such, the front and rear wheel drive devices 30 and 40 steered by the motors 33 and 43 operated through the main controller 20 generating control signals according to the steering angle and the vehicle speed according to the present invention are generally two. The wheel steering vehicle has various advantages, and in particular, when the dashed line changes or turns, the movement width thereof is relatively short or narrow.

즉, 도 5의 (A),(B)는 본 발명의 4륜조향과 일반적인 2륜조향 차량의 고속주행 중 차선 변경 시를 나타낸 것으로 본 발명을 나타낸 도 5(A)는 차량의 초기위치(Va)에서 최종위치(Vd)로 변경 시 이동폭(L)내에 위치되는 제1·2이동위치(Vb,Vc)중 차량의 전륜과 후륜이 모두 동일한 경사각(a,b)인 동상으로 조향되어 차체의 방향이 항상 일정한 반면, 2륜 조향을 나타낸 도 5(B)는 차량의 초기위치(Va)에서 최종위치(Vd)로 변경 시 이동폭(L')내에 위치되는 제1·2이동위치(Vb,Vc)중 차량의 전륜과 후륜이 각각 다른 경사각(a',b')으로 조향되어 차체의 방향이 변경되는 차선쪽으로 변하게 되어 순간적인 불안정을 유발하게 된다.That is, FIGS. 5A and 5B show a lane change during high-speed driving of a four-wheel steering and a general two-wheel steering vehicle according to the present invention. FIG. When changing from Va) to the final position Vd, the front and rear wheels of the vehicle are steered in the same inclination angle (a, b) among the first and second moving positions Vb and Vc located in the movement width L. While the direction of the vehicle body is always constant, Fig. 5 (B) showing two-wheel steering shows the first and second moving positions located within the moving width L 'when changing from the initial position Va to the final position Vd of the vehicle. Among the Vb and Vc, the front wheel and the rear wheel of the vehicle are steered at different inclination angles a 'and b' to change toward the lane where the direction of the vehicle body is changed, causing an instant instability.

또한, 도 6은 본 발명의 4륜조향과 일반적인 2륜조향 차량의 저속 선회 시를 나타낸 것으로 본 발명이 차량의 초기위치(V1)에서 최종위치(V3)로 이동시 이동위치(V2)의 차량 안쪽으로 위치된 바퀴와 바깥쪽으로 위치된 바퀴의 경사각(c,d)이 모두 동일하면서 그 회전반경도 각각 동일한 갭(G,G')을 매개로 다른 크기의 반경(R,R)을 갖는 반면, 2륜조향 차량은 초기위치(V1)에서 최종위치(V3)로 이동시 이동위치(V2)의 차량 안쪽으로 위치된 바퀴와 바깥쪽으로 위치된 바퀴의경사각(c',d')이 각각 다르게 되면서 그 회전 반경(R',R')은 크기는 다르데 동일한 중심선상에 위치되므로 선회반경이 상대적으로 크게되어진다.In addition, Figure 6 shows the low-speed turning of the four-wheel steering and the general two-wheel steering vehicle of the present invention when the present invention moves from the initial position (V1) of the vehicle to the final position (V3) inside the vehicle of the moving position (V2) While the inclination angles (c, d) of the wheels positioned outwardly and the outwardly located wheels are all the same, and their rotation radius also has different radiuses (R, R) through the same gap (G, G '), When the two-wheel steering vehicle moves from the initial position (V1) to the final position (V3), the inclination angles (c ', d') of the wheels located inside the vehicle at the moving position (V2) and the wheels located outward are different. The radius of rotation (R ', R') is different in size but located on the same center line, the radius of rotation becomes relatively large.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 전·후륜이 모두 모터에 의해 독립적인 조향 제어기능을 갖추어 조향의 안정성은 물론 마이크로 프로세서에 의해 제어되므로 급격한 사태 발생 시 운전자의 불안정 상태에 따른 신뢰성저하를 방지하는 효과가 있게 된다.As described above, according to the present invention, since both the front and rear wheels of the vehicle are equipped with independent steering control functions by the motor and are controlled by the microprocessor as well as the steering stability, the reliability deterioration according to the driver's instability in the event of a sudden accident occurs. It is effective to prevent.

또한, 본 발명은 차량을 고속 주행하면서 차선을 변화할 때 차량의 후륜을 역 위상으로 조타하여 차량의 거동을 안정화는 한편 차량의 주차시나 유턴(U-Turn)시에 후륜을 동위상으로 조타하여 차량의 회전 반경을 2륜조향차량에 비해 상대적으로 축소하는 효과가 있게 된다.In addition, the present invention is to stabilize the behavior of the vehicle by steering the rear wheel of the vehicle in reverse phase when changing the lane while driving the vehicle at high speed while steering the rear wheel in the same phase when the vehicle parking or U-Turn The turning radius of the vehicle is relatively reduced compared to the two-wheel steering vehicle.

또한, 본 발명은 별도의 유압장치없이 전기모터에 의해 차량을 조향함은 물론 소형으로 제작될 수 있어 확장성이 큰 효과가 있게 된다.In addition, the present invention can be manufactured in a small size as well as steering the vehicle by the electric motor without a separate hydraulic device has a large expandability effect.

Claims (7)

운전자에 의해 조작되는 조향휠의 조향각을 감지하는 신호입력부(10)의 신호를 내장된 로직과 프로그램에 따라 처리하여 제어신호를 발생하는 메인콘트롤러(20)의 발생신호에 따라 제어되는 전·후륜구동장치(30,40)로 이루어지되, 상기 메인콘트롤러(20)는 출력된 제어값에 의해 작동된 전·후륜구동장치(30,40)의 작동결과를 지속적으로 피드백하여 감지하도록 전·후륜구동장치(30,40)와 각각 독립적인 폐루프를 형성하도록 된 지능형 4륜 조향기능을 갖는 차량의 조향장치.Front and rear wheel drive controlled according to the generated signal of the main controller 20 to process the signal of the signal input unit 10 for detecting the steering angle of the steering wheel operated by the driver according to the built-in logic and program to generate a control signal Device 30, 40, the main controller 20 is the front and rear wheel drive to continuously detect the feedback of the operation results of the front and rear wheel drive device (30, 40) operated by the output control value Steering device of a vehicle with intelligent four-wheel steering to form a closed loop independent of (30, 40), respectively. 제 1항에 있어서, 상기 전·후륜구동장치(30,40)는 메인콘트롤러(20)의 출력신호에 따라 제어대상의 제어값을 출력하는 모션제어기(31,41)와, 이 모션제어기(31,41)의 신호를 증폭하는 파워증폭기(32,42), 이 파워증폭기(32,42)를 통해 전송된 신호에 따라 정해진 회전량으로 작동되는 조향모터(33,43) 및 이 조향모터(33,43)에 의해 조향랙(36,46)을 좌·우로 이동시키는 연결수단(35,45)으로 구성되어진 것을 특징으로 하는 지능형 4륜 조향기능을 갖는 차량의 조향장치.The front and rear wheel drive apparatuses 30 and 40 further include motion controllers 31 and 41 for outputting control values to be controlled according to output signals from the main controller 20, and the motion controllers 31 and 41. Power amplifiers 32 and 42 for amplifying the signals of the signal 41 and the steering motors 33 and 43 operated at a predetermined rotational amount according to the signals transmitted through the power amplifiers 32 and 42, and the steering motors 33 and 33; , 43) a steering device of a vehicle having an intelligent four-wheel steering function, characterized in that it is composed of connecting means (35, 45) for moving the steering rack (36, 46) left and right. 제 2항에 있어서, 상기 전·후륜구동장치(30,40)의 조향모터(33,43)가 메인콘트롤러(20)에 연결되어 엔코더(34,44)와 선형 포텐셔미터 및 전류센서를 통해 작동전류와 회전량 및 공급되는 전원상태가 각각 감지되는 한편, 제어신호를 입력받는 인터페이스를 통해 모션제어기(31,41)의 상태가 메인콘트롤러(20)에 의해 감지되도록 된 것을 특징으로 하는 지능형 4륜 조향기능을 갖는 차량의 조향장치.The steering motor (33, 43) of the front and rear wheel drive device (30, 40) is connected to the main controller 20, the operating current through the encoder (34, 44), linear potentiometer and current sensor And the rotation amount and the supplied power state, respectively, and the intelligent four-wheel steering, characterized in that the state of the motion controllers 31 and 41 is detected by the main controller 20 through an interface for receiving a control signal. Steering device of a vehicle having a function. 제 3항에 있어서, 상기 모션제어기(31,41)는 조향모터(33,43)의 작동전류와 작동전원을 각각 엔코더(34,44)와 전류센서를 통해 감지하도록 폐루프를 형성하도록 된 것을 특징으로 하는 지능형 4륜 조향기능을 갖는 차량의 조향장치.The method of claim 3, wherein the motion controller (31,41) is to form a closed loop to sense the operating current and the operating power of the steering motor (33, 43) through the encoder (34, 44) and the current sensor, respectively A vehicle steering apparatus having an intelligent four-wheel steering function. 제 2항에 있어서, 상기 전·후륜구동장치(30,40)의 연결수단(35,45)은 조향모터(33,43)의 작동과 함께 연결되는 전자클러치(35a,45a)와, 이 전자클러치(35a,45a)에 의해 작동되는 연결플레이트(35b,45b) 및 이 연결플레이트(35b,45b)에 구비되어 조향랙(36,46)의 볼스크류(36a,46a)구간에서 치합되어 좌·우이동됨에 따라 조향랙(36,46)을 이동시키는 볼스크류리더(35c,45c)로 구성되어진 것을 특징으로 하는 지능형 4륜 조향기능을 갖는 차량의 조향장치.3. The electronic clutch (35a, 45a) of claim 2, wherein the connecting means (35, 45) of the front and rear wheel drive (30, 40) are connected together with the operation of the steering motor (33, 43). The coupling plates 35b and 45b operated by the clutches 35a and 45a and the connecting plates 35b and 45b are engaged with the ball screws 36a and 46a of the steering racks 36 and 46 to be left and Steering device of a vehicle having an intelligent four-wheel steering function, characterized in that consisting of a ball screw reader (35c, 45c) for moving the steering rack (36,46) as it is moved right. 제 5항에 있어서, 상기 후륜구동장치(40)에는 조향랙(46)의 이동 후 복귀 시 신속하게 복귀작동이 이루어지도록 조향랙(46)의 일측으로 반발력을 발생하는 예압수단(47)이 구비되어진 것을 특징으로 하는 지능형 4륜 조향기능을 갖는 차량의 조향장치.6. The rear wheel drive device (40) according to claim 5, wherein the rear wheel drive device (40) is provided with a preloading means (47) for generating a repulsive force to one side of the steering rack (46) so that a return operation can be performed quickly when the steering rack (46) returns. Steering device of a vehicle having an intelligent four-wheel steering function, characterized in that. 제 6항에 있어서, 상기 예압수단(47)은 조향랙(46)에 일체로 형성된 분리판(47b)을 감싸도록 빈 공간을 형성하는 하우징(47a)과, 이 하우징(47a)내에 분리판(47b)을 중심으로 양쪽에 구비된 스프링(47c)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 지능형 4륜 조향기능을 갖는 차량의 조향장치.7. The preloading means (47) according to claim 6, wherein the preloading means (47) includes a housing (47a) which forms an empty space to surround the separating plate (47b) integrally formed in the steering rack (46), and the separating plate (in the housing 47a). 47b) Steering device of a vehicle having an intelligent four-wheel steering function, characterized in that consisting of a spring (47c) provided on both sides.
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