KR20080093549A - Parallel motor set assisted steering typed power steering system in vehicle - Google Patents

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KR20080093549A KR1020070037403A KR20070037403A KR20080093549A KR 20080093549 A KR20080093549 A KR 20080093549A KR 1020070037403 A KR1020070037403 A KR 1020070037403A KR 20070037403 A KR20070037403 A KR 20070037403A KR 20080093549 A KR20080093549 A KR 20080093549A
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Abstract

A parallel motor steering power assisting type MDPS(Motor Driven Power Steering) is provided to disperse focused load of a reducer and to reduce operational noise of motors than a single motor by installing a pair of motors, which supply different steering wheel holding forces corresponding to handling forces. A parallel motor steering power assisting type MDPS device comprises an optical torque sensor(3), an MDPS ECU(1), a drive assembly(4), and a rack unit(10). The drive assembly has a pair of left and right motors(5,6), left and right motor position sensors(7,8), and a reducer(9). The left and right motors are paralleled each other and supply steering wheel holding force. The left and right motor position sensors measure a rotational angle of the motors and send it to the MDPS ECU. The reducer damps torque of the motors and transfers power to the rack unit to control wheels with corresponding handling force. The rack unit controls the wheels by receiving the steering wheel holding force of the drive assembly through a worm and a worm wheel.

Description

병렬 모터 조타력 보조 타입 동력 조향 장치{Parallel motor set assisted steering typed power steering system in vehicle}Parallel motor steering assist type power steering system {Parallel motor set assisted steering typed power steering system in vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 병렬 모터 조타력 보조 타입 동력 조향 장치의 구성도1 is a block diagram of a parallel motor steering power assist type power steering apparatus according to the present invention

도 2는 본 발명에 따른 병렬 모터 조타력 보조 타입 동력 조향 장치의 작동 흐름도2 is an operation flowchart of a parallel motor steering power assist type power steering device according to the present invention.

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

1 : MDPS ECU 2 : 조향 컬럼1: MDPS ECU 2: Steering Column

3 : 광학 토크 센서 4 : 구동 앗세이3: optical torque sensor 4: driving assembly

5,6 : 좌·우 모터 5,6: left and right motor

7,8 : 좌·우 모터 위치 센서7,8: left and right motor position sensor

9 : 감속기 10 : 랙기구 9: reducer 10: rack mechanism

본 발명은 동력 조향 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 병렬 모터 조타 력 보조 타입 동력 조향 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power steering apparatus, and more particularly, to a parallel motor steering power assist type power steering apparatus.

일반적으로 차량의 조타력을 발생하는 동력 조향 장치는 핸들의 조작력을 가볍고 원활하게 하면서도 신속한 조향이 가능하도록 하기 위해서 유압을 이용하도록 설계되어 작동된다.In general, the power steering device that generates the steering force of the vehicle is designed and operated to use hydraulic pressure in order to enable quick steering while making the steering wheel light and smooth.

이와 같은, 동력 조향 장치는 작은 힘으로 조향 조작을 할 수 있으며 조향 기어비의 조작력에 관계없이 선정할 수 있으며, 노면의 요철에서 오는 충격을 흡수하여 핸들에 전달되는 것을 방지할 수 있는 등의 이점이 있다.Such a power steering device can be steered with a small force and can be selected regardless of the steering force of the steering gear ratio. The power steering device can absorb shocks from the unevenness of the road and prevent them from being transmitted to the handles. have.

또한, 최근에는 차속 센서 및 조향 토크센서 등에서 감지한 차량의 운행조건에 따라 전자제어장치(ECU)에서 모터를 구동시켜 저속 운행 시에는 가볍고 편안한 조향감을 부여하고, 고속 운행 시에는 무거운 조향감과 더불어 양호한 방향 안정성을 부여하며, 비상 상황에서는 급속한 조향이 이루어지도록 하여 운전자에게 최적의 조향 조건을 제공하는 전동 식 조향 장치를 이용하고 있는 추세이다. In addition, in recent years, the electronic control unit (ECU) drives the motor according to the driving conditions of the vehicle detected by the vehicle speed sensor and the steering torque sensor. The trend is to use an electric steering system that provides directional stability and provides optimum steering conditions to the driver by enabling rapid steering in emergency situations.

이와 같이 EPS(ELECTRIC POWER STEERING) 또는 EPAS(ELECTRIC POWER ASSISTED STEERING)라고 하는 전동 식 조향 장치인 MDPS(Motor Driven Power Steering)는 그 작동 방식은 센서로부터 조향 정보를 받고, 주행중인 차속과 차량 상태에 대한 정보를 ECU로부터 받아들여 모터 제어신호를 발생해, 적정한 보조 조타력(보타력)을 구현하는 방식으로 이루어진다.Motor-driven power steering (MDPS), an electric steering system called ELECTRIC POWER STEERING (EPS) or ELECTRIC POWER ASSISTED STEERING (EPAS), receives steering information from the sensor, The information is received from the ECU to generate a motor control signal and to implement an appropriate auxiliary steering force.

또한, 이와 같은 일반적인 EPS 시스템은 통상적으로, 차량의 전륜 축 하중과 주변 부품 배치에 따라 컬럼 어시스트 타입이나, 피니언 어시스트 타입 또는, 렉 어시스트 타입으로 분류되어진다.In addition, such a general EPS system is generally classified into a column assist type, pinion assist type, or rack assist type according to the front wheel axial load of the vehicle and the arrangement of the peripheral parts.

그러나, 이와 같은 모터의 구동력을 이용하여 운전자의 조타력을 보조하는 전동 식 조향 장치는 그 구현 방식을 불문하고 각기 보타 가능한 추력에 한계가 있는데, 이러한 보타력의 한계는 기구적 강도와 더불어 모터 출력의 한계를 가져오게 된다.However, the electric steering apparatus which assists the driver's steering force by using the driving force of such a motor has a limit on the thrust that can be added to each other regardless of its implementation method. It will bring a limit of.

이로 인해 모터의 출력을 증대하는 경우에는 모터 크기 증대로 인해 제어해야할 관성 모멘트가 이에 비례하여 증가하므로, 관성모멘트의 제어가 어려워지는 한계가 있게 된다.As a result, when the output of the motor is increased, the moment of inertia to be controlled increases due to the increase in size of the motor, thereby limiting the difficulty of controlling the moment of inertia.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 조향에 따른 보타력을 제공하는 모터를 다수개 병렬 배치한 MDPS(Motor Driven Power Steering) 조향 장치를 구현해, 단일 모터의 출력 증대에 따라 발생되는 관성 모멘트 제어의 어려움 해소는 물론 전체적으로 보다 콤팩트(Compact)한 MDPS 메커니즘(Mechanism)을 구성함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above, and implements a MDPS (Motor Driven Power Steering) steering apparatus in which a plurality of motors providing steering force according to steering are arranged in parallel, and is generated by increasing the output of a single motor. The purpose of the present invention is to solve the difficulty of controlling the moment of inertia, and to construct a more compact MDPS mechanism.

또한, 본 발명은 보타력을 제공하는 모터를 다수개 병렬 배치하고 이들이 모터의 구동 담당 비율을 서로 달리하는 상호 보완적 구동 방식을 이용함에 따라, 플라스틱 기어인 웜과 웜휠을 사용하는 감속기의 집중 부하를 줄여 플라스틱 기어이 강도 제한에 따른 MDPS의 출력 제한도 해소함에 그 목적이 있다.In addition, the present invention provides a concentrated load of the reducer using a worm and a worm wheel, which are plastic gears, as a plurality of motors providing the complementary force are arranged in parallel and they use a complementary driving scheme in which the driving ratio of the motors is different from each other. The purpose is to reduce the output limit of the MDPS due to the strength limitation.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 동력 조향 장치가 조향 휠의 조작을 추종하는 조향 컬럼의 회전에 따른 토션 바의 비틀림을 토크(Torque) 값으 로 측정해 신호로 변환하는 광학 토크 센서와; The present invention for achieving the above object is an optical torque sensor for measuring the torsion of the torsion bar according to the rotation of the steering column that the power steering device follows the operation of the steering wheel as a torque (Torque) value and converts it into a signal; ;

차량 ECU로부터 입력된 주행 중인 차량 정보 값들을 이용하여 상기 광학 토크 센서에서 입력된 측정값과 함께 고려해 요구되는 제어 신호를 산출하는 MDPS ECU; An MDPS ECU that calculates a required control signal in consideration of the measured value input from the optical torque sensor using the driving vehicle information values input from the vehicle ECU;

서로 병렬로 배열되어 보타력을 제공하는 한 쌍의 좌·우 모터와, 상기 좌·우 모터의 회전 시 회전 정도를 측정 해 MDPS ECU로 전송하는 좌·우 모터 위치 센서 및 상기 좌·우 모터에서 전달된 회전력을 감속하여 조향 휠의 조작에 상응하는 조타력을 발생하는 감속기로 이루어진 구동 앗세이 및;In a pair of left and right motors arranged in parallel to each other to provide complementary force, a left and right motor position sensor and a left and right motor position sensor for measuring the degree of rotation during rotation of the left and right motors and transmitting them to the MDPS ECU A drive assembly composed of a reducer which decelerates the transmitted rotational force and generates a steering force corresponding to the operation of the steering wheel;

상기 구동 앗세이의 보타력을 웜(Worm)과 웜 휠(Worm Wheel)을 통해 전달받아 차륜을 조정하는 랙 기구;A rack mechanism configured to adjust wheels by receiving the driving force of the driving assembly through a worm and a worm wheel;

로 구성되어진 것을 특징으로 한다.Characterized in that consisting of.

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 병렬 모터 조타력 보조 타입 동력 조향 장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명의 동력 조향 장치(MDPS)는 조향 휠의 조작을 추종하는 조향 컬럼(2)과, 상기 조향 컬럼(2)의 회전 정도를 토크(Torque) 값으로 측정하는 광학 토크 센서(3), 차량 ECU로부터 입력된 주행 중인 차량 정보 값들을 이용하여 상기 광학 토크 센서(3)에서 입력된 측정값과 함께 고려해 요구되는 제어 신호를 산출하는 MDPS ECU(1), 상기 MDPS ECU(1)를 통해 구동되는 한 쌍의 모터 구동 상태를 MDPS ECU(1)로 피드백(Feedback)하는 구동 앗세이(4) 및 상기 구동 앗세이(4)의 보타력을 웜(Worm)과 웜 휠(Worm Wheel)을 통해 전달받아 차륜을 조정하는 랙 기구(10)로 구성되어진다.1 is a block diagram of a parallel motor steering power assist type power steering apparatus according to the present invention, the power steering apparatus (MDPS) of the present invention is a steering column (2) for following the operation of the steering wheel, and An optical torque sensor 3 which measures the degree of rotation of the steering column 2 as a torque value, and a measured value input from the optical torque sensor 3 using the information of the vehicle information being driven from the vehicle ECU; Considering together, the MDPS ECU 1 for calculating the required control signal, the drive assembly 4 for feeding back a pair of motor driving states driven through the MDPS ECU 1 to the MDPS ECU 1, and It is composed of a rack mechanism (10) for adjusting the wheel by receiving the steering force of the drive assembly 4 through the worm (Worm) and worm wheel (Worm Wheel).

그리고, 상기 차량 ECU는 차속과 엔진 제어를 위한 각종 측정값들을 입력받아 엔진과 차량 제어를 구현한다. The vehicle ECU implements engine and vehicle control by receiving various measurement values for vehicle speed and engine control.

또한, 상기 MDPS ECU(1)는 동력 조향 장치(MDPS)를 제어하기 위한 것으로, 차량 ECU와 광학 토크 센서(3) 및 구동 앗세이(4)등을 통해 구동 앗세이(4)를 피드백(Feedback)하게 된다.In addition, the MDPS ECU 1 is for controlling a power steering device (MDPS), and feedbacks the driving assembly 4 through the vehicle ECU, the optical torque sensor 3, the driving assembly 4, and the like. )

그리고, 상기 구동 앗세이(4)는 서로 병렬로 배열되어 보타력을 제공하는 한 쌍의 좌·우 모터(5,6)와, 상기 좌·우 모터(5,6)의 회전 시 회전 정도를 측정 해 MDPS ECU(1)로 전송하는 좌·우 모터 위치 센서(7,8) 및 상기 좌·우 모터(5,6)에서 전달된 회전력을 감속하여 조향 휠의 조작에 상응하는 조타력으로 차륜을 조작하도록 랙 기구(10)에 동력을 전달하는 감속기(9)로 구성되어진다.In addition, the drive assembly 4 is arranged in parallel with each other and the rotational degree of rotation of the pair of left and right motors 5 and 6 and the left and right motors 5 and 6 which provide the complementary force. The left and right motor position sensors 7 and 8 and the rotational force transmitted from the left and right motors 5 and 6 are measured and transmitted to the MDPS ECU 1, and the wheels are steered with steering force corresponding to the steering wheel operation. It consists of a reducer (9) for transmitting power to the rack mechanism (10) to operate.

이때, 상기 한 쌍의 좌·우 모터(5,6)는 MDPS ECU(1)로 부터 제어신호를 각각 입력받아 상호 보완적으로 작동하게 된다.At this time, the pair of left and right motors 5 and 6 receive control signals from the MDPS ECU 1 and operate complementarily.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 동력 조향 장치(MDPS)는 운전자의 조타를 위한 보타력을 발생시키는 모터를 서로 병렬 배열된 2개의 모터를 이용함에 따라, 단일 모터를 이용한 출력 증대에 따른 관성모멘트 제어의 어려움을 해소하면서도, 전체적으로 보다 콤팩 트(Compact)한 MDPS 메커니즘(Mechanism)을 구현할 수 있는 특징이 있게 된다.The power steering apparatus (MDPS) of the present invention uses two motors arranged in parallel with each other to generate a steering force for steering of the driver, thereby eliminating the difficulty of controlling the moment of inertia due to the increase in power using a single motor. As a result, there is a feature to implement a more compact MDPS mechanism overall.

이에 더해, 본 발명의 동력 조향 장치(MDPS)는 한 쌍의 좌·우 모터(5,6)를 각각 다른 동력 비율을 감당하는 방식으로 상호 보완 구동시킴에 따라, 웜과 웜휠이 플라스틱 기어를 사용하는 감속기에서 발생되는 부하 집중을 해소하여, 플라스틱 기어이 강도 제한에 따른 MDPS의 출력 제한을 해소할 수 있는 특징도 있게 된다.In addition, the power steering system (MDPS) of the present invention drives the pair of left and right motors 5 and 6 to complement each other in a manner that affords different power ratios, so that the worm and the worm wheel use plastic gears. By eliminating the load concentration generated in the speed reducer, there is also a feature that the plastic gear can eliminate the output limitation of the MDPS according to the strength limitation.

이는 본 발명의 동력 조향 장치(MDPS)의 구성이 도 1에 도시된 바와 같이, 운전자의 조향 휠 조작을 추종하는 조향 컬럼(2)의 거동을 측정하는 광학 토크 센서(3)로부터 측정 신호와 더불어 각종 차량 정보를 입력받는 MDPS ECU(1)와, 웜(Worm)과 웜 휠(Worm Wheel)을 매개로 하여 차륜을 조정하는 랙 기구(10)로 보타력을 전달하도록, 상기 MDPS ECU(1)에서 산출된 제어 값에 따라 상호 보완적으로 작동하는 한 쌍의 좌·우 모터(5,6)로 이루어짐에 따라 구현될 수 있게 된다.This is in addition to the measurement signal from the optical torque sensor 3 which measures the behavior of the steering column 2 in which the configuration of the power steering apparatus MDPS of the present invention follows the driver's steering wheel operation, as shown in FIG. The MDPS ECU 1 to transmit the steering force to the MDPS ECU 1 that receives various vehicle information and the rack mechanism 10 that adjusts the wheels through the worm and the worm wheel. According to the control value calculated in the it is possible to be implemented as consisting of a pair of left and right motors (5,6) that operate complementarily.

이와 같은 본 발명의 동력 조향 장치(MDPS)의 구동은 도 2에 도시된 바와 같이, 운전자가 조향 휠을 조타하게 되면 이를 추종하는 조향 컬럼(2)의 토션 바가 비틀리게 됨에 따라, 이에 대한 비틀림 정도를 광학 토크 센서(3)가 토크(Torque) 값으로 측정해 신호를 변환하여 MDPS ECU(1)로 전송하게 되면, 상기 MDPS ECU(1)는 주행 중인 차량의 각종 정보(ECU에서 제공)와 함께 조타 정보를 통해 상호 보완적으로 작동하는 한 쌍의 좌·우 모터(5,6)를 제어하게 된다.As shown in FIG. 2, the driving of the power steering apparatus MDPS of the present invention is torsion bar of the steering column 2 following the steering wheel 2 when the driver steers the steering wheel. When the optical torque sensor 3 measures the torque value, converts a signal, and transmits the signal to the MDPS ECU 1, the MDPS ECU 1 is provided with various information (provided by the ECU) of the vehicle being driven. The steering information is used to control a pair of left and right motors 5 and 6 that operate in a complementary manner.

즉, 상기 MDPS ECU(1)가 한 쌍의 좌·우 모터(5,6)를 각각 구동할 때 그 동력 비율을 각각 정해 일례로, 좌측 모터(5)가 70% 비율일 때 우측 모터(6)는 30%의 동력을 감당하는 방식으로 상호 보완되도록 구동시키게 되면, 제어 신호를 받은 한 쌍의 좌·우 모터(5,6)의 구동력이 각각 감속기(9)로 전달되어지고, 이에 따라 상기 감속기(9)를 이루는 웜(Worm)과 웜 휠(Worm Wheel)이 모터의 보타력을 랙 기구(10)로 전달하게 되고, 이로 인해 상기 랙 기구(10)는 조향 휠의 조작에 상응하는 조타력으로 차륜을 조작하게 된다.That is, when the MDPS ECU 1 drives a pair of left and right motors 5 and 6, respectively, the power ratio is determined, for example, when the left motor 5 is 70%, the right motor 6 ) Is driven to complement each other in a manner that handles 30% of the power, and the driving force of the pair of left and right motors 5 and 6 which received the control signal is transmitted to the reducer 9, respectively. Worm and worm wheel constituting the reducer 9 transmits the complementary force of the motor to the rack mechanism 10, which causes the rack mechanism 10 to correspond to the manipulation of the steering wheel. The wheel is operated by force.

이때, 상기 MDPS ECU(1)는 한 쌍의 좌·우 모터(5,6)의 구동을 모니터하여 피드백 제어를 수행하게 되는데 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 좌·우 모터(5,6)의 회전 값을 측정하는 위치 센서(7,8)의 측정 신호가 MDPS ECU(1)로 전송되면, 초기 제어 값에 따른 좌·우 모터(5,6)의 구동을 기준으로 피드백 된 측정값에 따라 좌·우 모터(5,6)의 구동력을 조정하여 다시 제어하고, 조향 휠의 조작에 따라 반복적으로 수행하게 된다.At this time, the MDPS ECU 1 monitors the driving of the pair of left and right motors 5 and 6 to perform feedback control, that is, as shown in FIG. 1, the left and right motors 5 and 6. When the measurement signal of the position sensor (7, 8) measuring the rotation value of is transmitted to the MDPS ECU (1), the measured value fed back on the basis of the drive of the left and right motor (5, 6) according to the initial control value Accordingly, the driving force of the left and right motors 5 and 6 is adjusted and controlled again, and repeatedly performed according to the operation of the steering wheel.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 동력 조향 장치(MDPS)를 이루는 한 쌍의 좌·우 모터가 감속기를 사이에 두고 각각 다른 동력 비율을 감당하는 방식으로 보타력을 발생시키는 방식으로 이루어짐에 따라, 플라스틱 기어를 사용하는 웜과 웜휠로 이루어진 감속기의 부하 집중을 해소함과 더불어, 플라스틱 기어이 강도 제한에 따른 MDPS의 출력 제한을 해소할 수 있는 효과가 있게 된다. As described above, according to the present invention, as the pair of left and right motors forming the power steering device (MDPS) are generated in such a manner as to generate the complementary force in a manner in which the power ratio is different between the reduction gears, In addition to eliminating the load concentration of the reducer consisting of a worm and a worm wheel using a plastic gear, the plastic gear has an effect of eliminating the output limitation of the MDPS due to the strength limitation.

또한, 본 발명은 보타력을 발생시키는 모터를 상호 보완 구동되는 한 쌍으로 구성함에 따라, 단일 모터 시 요구되는 출력에 비해 소형 모터를 이용할 수 있으므 로 모터의 관성 모멘트가 줄어들어 관성 제어 정도를 줄임은 물론, 모터의 작은 관성 모멘트로 인해 신속한 정/역전을 구현하고 단일 모터에 비해 구동 소음도 줄여 보다 쾌적한 운전 환경을 제공할 수 있는 효과가 있게 된다.In addition, the present invention is configured as a pair of complementary driving motors that generate the complementary force, since the small motor can be used compared to the output required for a single motor, the moment of inertia of the motor is reduced to reduce the degree of inertia control Of course, due to the small moment of inertia of the motor to implement a fast forward / reverse and reduce the driving noise compared to a single motor has the effect that can provide a more comfortable driving environment.

Claims (1)

조향 휠의 조작을 추종하는 조향 컬럼(2)의 회전에 따른 토션 바의 비틀림을 토크(Torque) 값으로 측정해 신호로 변환하는 광학 토크 센서(3)와; An optical torque sensor 3 for measuring the torsion bar torsion according to the rotation of the steering column 2 following the steering wheel operation to a torque value and converting the torsion signal into a signal; 차량 ECU로부터 입력된 주행 중인 차량 정보 값들을 이용하여 상기 광학 토크 센서(3)에서 입력된 측정값과 함께 고려해 요구되는 제어 신호를 산출하는 MDPS ECU(1); An MDPS ECU (1) which calculates a required control signal in consideration of the measured value input from the optical torque sensor (3) using the running vehicle information values input from the vehicle ECU; 서로 병렬로 배열되어 보타력을 제공하는 한 쌍의 좌·우 모터(5,6)와, 상기 좌·우 모터(5,6)의 회전 시 회전 정도를 측정 해 MDPS ECU(1)로 전송하는 좌·우 모터 위치 센서(7,8) 및 상기 좌·우 모터(5,6)에서 전달된 회전력을 감속하여 조향 휠의 조작에 상응하는 조타력으로 차륜을 조작하도록 랙 기구(10)에 동력을 전달하는 감속기(9)로 구성되어진 구동 앗세이(4) 및;A pair of left and right motors 5 and 6 arranged in parallel with each other to provide a complementary force and a rotational degree of rotation of the left and right motors 5 and 6 are measured and transmitted to the MDPS ECU 1. Power is applied to the rack mechanism 10 to decelerate the rotational force transmitted from the left and right motor position sensors 7 and 8 and the left and right motors 5 and 6 to operate the wheels at a steering force corresponding to the operation of the steering wheel. A drive assembly 4 composed of a speed reducer 9 for transmitting a; 상기 구동 앗세이(4)의 보타력을 웜(Worm)과 웜 휠(Worm Wheel)을 통해 전달받아 차륜을 조정하는 랙 기구(10);A rack mechanism (10) for adjusting the wheels by receiving the complementary force of the driving assembly (4) through a worm and a worm wheel; 로 구성되어진 병렬 모터 조타력 보조 타입 동력 조향 장치.Parallel motor steering power assist type power steering.
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