KR20100046313A - An unified control unit for variable rack stroke - Google Patents

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KR20100046313A KR1020080105095A KR20080105095A KR20100046313A KR 20100046313 A KR20100046313 A KR 20100046313A KR 1020080105095 A KR1020080105095 A KR 1020080105095A KR 20080105095 A KR20080105095 A KR 20080105095A KR 20100046313 A KR20100046313 A KR 20100046313A
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Abstract

PURPOSE: A switch and controller integrated variable rack stroke controlling device is provided to integrate a switch and a controller and to change rack strokes. CONSTITUTION: A switch and controller integrated variable rack stroke controlling method comprise: a step of receiving a manipulation of driver; a step of reading the measured value by sensing a vehicle velocity(301), an acceleration(303), a slop(305), and wheel rotation speeds(306a,306b); a step of deciding the rotational direction of the motor, and defining the motor driving time; and a step of controlling the motor according to the calculated control value.

Description

일체형 가변 랙 스트로크 제어 장치{An Unified Control Unit for Variable Rack Stroke} An integrated control unit for variable rack stroke control

본 발명은 자동차의 가변 랙 스트로크 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 속도센서와 가속도센서와 기울기센서와 회전속도센서를 구비하고, 제어부와 스위치부가 하나로 결합된 일체형 가변 랙 스트로크 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a variable rack stroke control device for a vehicle, and more particularly, to an integrated variable rack stroke control device having a speed sensor, an acceleration sensor, an inclination sensor, a rotation speed sensor, and a control unit and a switch unit combined into one. .

자동차의 스티어링 시스템에 적용되고 있는 가변 랙 스트로크(VRS: Variable Rack Stroke) 제어 장치는 자동차의 조향 회전 반경을 제어하여 운전자의 편의 및 안정성을 도모하기 위한 가변 랙 스트로크에 대한 제어 장치이다. 스티어링 휠의 회전을 차륜에 전달하기 위한 수단으로서 피니언과 랙이 각각 조향축과 전방차축에 설치되어 있다. 스티어링 휠을 최대로 돌리고 선회할 때 바깥쪽 바퀴가 그리는 원의 반경을 최소 회전 반경이라 하는데, 차바퀴에 스노 체인 등을 장착하였는지 여부에 따라 이 최소 회전 반경을 조절할 필요가 있다. 최소 회전 반경의 조절은 랙의 스트로크를 가변시킴으로써 이루어지는데, 이러한 기능을 수행하는 것을 가변 랙 스트로크 장치(Variable Rack Stroke, VRS)라고 한다.The variable rack stroke (VRS) control device applied to a steering system of a vehicle is a control device for a variable rack stroke for controlling the steering turning radius of the vehicle to promote driver's convenience and stability. As a means for transmitting the rotation of the steering wheel to the wheels, pinions and racks are provided on the steering shaft and the front axle, respectively. When turning the steering wheel to the maximum and turning, the radius of the circle drawn by the outer wheel is called the minimum turning radius. It is necessary to adjust the minimum turning radius depending on whether or not a snow chain is attached to the wheel. The adjustment of the minimum turning radius is achieved by varying the stroke of the rack, which is called a Variable Rack Stroke (VRS).

한편, 기계적 연결없이 전기적인 동력(모터 등)을 이용하여 차량을 조타하는 경우, 스티어링 휠 밑에 있는 유니버셜 조인트 부분 이하를 제거하고, 랙의 기어박스 연결 부위에 감속기를 단 모터를 장착하여 모터로 하여금 랙 전체를 구동방식이 제안되고 있으며, 스티어링 칼럼의 일측단에는 스티어링 휠이 장착되고 타측단에는 스티어링 휠의 턴 수를 제어하는 턴 스토퍼가 설치된다. 이 턴 스토퍼의 상부에는 감속기가 달린 모터가 장착되어 있고, 이 모터를 정회전 혹은 역회전시켜 랙 스트로크를 가변한다. On the other hand, when steering the vehicle by using electric power (motor, etc.) without mechanical connection, remove the part below the universal joint part under the steering wheel, and install the motor with gearhead connected to the gearbox connection part of the rack. A driving method of the entire rack has been proposed, and a steering wheel is mounted at one end of the steering column and a turn stopper for controlling the number of turns of the steering wheel is installed at the other end. The upper part of this turn stopper is equipped with a motor with a reducer, and the rack stroke is varied by rotating the motor forward or reverse.

종래 VRS 장치는 스티어링 기어박스에 장착되어 모터를 구동하여 랙 스트로크를 가변적으로 변화시킬 수 있도록 구비되어 있으며, 스위치의 온/오프 신호에 따라 모터를 정회전 혹은 역회전 구동하여 랙 스트로크를 제어하고 있다. 또한, 종래의 VRS 장치의 제어는 단순한 스위치 조작에 의하여 모터 제어가 이루어지므로, 정교한 제어가 이루지지 못하여 차체에 무리를 줄 뿐만 아니라, 안전 운행도 보장하지 못하는 문제점이 있었다. 따라서, 정밀하게 계산된 수치에 의해 모터 제어가 이루어질 수 있도록 속도센서와 가속도센서 및 기울기센서와 회전속도센서가 구비되고, 이들 센서에서 측정된 값을 바탕으로 모터를 제어하는 제어부가 절실히 요구되고 있다.Conventional VRS device is mounted on the steering gear box is provided so as to variably change the rack stroke by driving the motor, and controls the rack stroke by driving the motor forward or reverse rotation in accordance with the on / off signal of the switch. . In addition, the control of the conventional VRS device is a motor control by a simple switch operation, there is a problem that not only do not overload the vehicle body due to the precise control can be achieved, but also ensures safe driving. Therefore, a speed sensor, an acceleration sensor, an inclination sensor, and a rotational speed sensor are provided to control the motor by precisely calculated values, and a control unit for controlling the motor based on the values measured by these sensors is urgently required. .

또한, 모터의 단선, 쇼트(Short), 과부하 등에 의해 제어부에 장애가 발생하는 것을 방지하기 위하여 제어부를 모터에서 격리하여 스위치부와 결합하여 일체형으로 하여 스위치부와 함께 수납함으로서 수납 공간을 최소화하고, 제어부를 모터 로부터 격리시켜 모터의 과열 등으로 인해 제어부에 장애가 발생하는 것을 최소화할 필요성이 대두되고 있다.In addition, in order to prevent the failure of the controller due to disconnection, short, overload, etc. of the motor, the control unit is isolated from the motor, combined with the switch unit, and integrated together with the switch unit to minimize the storage space. There is a need to minimize the occurrence of a failure in the control unit due to overheating of the motor by isolating the motor from the motor.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 속도센서와 가속도센서와 기울기센서 및 회전속도센서에서 측정된 값에 의해 모터를 정회전 혹은 역회전 할 것인가의 결정하고, 얼마의 시간동안 모터를 구동하여야 할 것인지를 계산하여 모터를 구동하여 랙 스트로크를 가변할 수 있고, 스위치부와 제어부가 일체형으로 이루어진 '일체형 가변 랙 스트로크 제어 장치'를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, it is determined by the value measured in the speed sensor, the acceleration sensor, the tilt sensor and the rotational speed sensor to determine whether to rotate the motor forward or reverse, for how long It is possible to vary the rack stroke by driving the motor by calculating whether to drive the motor, and to provide an 'integral variable rack stroke control device' in which the switch unit and the control unit are integrated.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 '일체형 가변 랙 스트로크 제어 장치'는 운전자의 조작에 의하여 조작된 제어 지시를 수신하는 스위치부와; 자동차의 운행 속도를 감지하는 속도센서와; 자동차의 가속도를 감지하는 가속도센서와; 자동차의 진행방향에 대한 좌우 기울기를 감지하는 기울기센서와; 좌우 바퀴의 회전속도를 감지하는 회전속도센서와; 모터를 구동하는 모터구동 모듈과; 전반적인 제어와 상기 속도센서와 상기 가속도센서와 상기 기울기센서와 상기 회전속도센서에 의해 감지된 측정값에 따라 모터를 제어할 수치를 계산하고 계산된 수치에 따라 상기 모터 구동 모듈을 구동시켜 모터를 제어하는 제어모듈과; 상기 제어 모듈의 프로그램이 내장된 메모리와; 상기 제어 모듈에 클럭을 공급하는 클럭과; 상기 제어모듈의 지시에 따라 일정 시간의 모터 구동 시간을 생성하는 모터 구동 타이머 모듈;을 포함하여 이루어진다.In accordance with one aspect of the present invention, an integrated variable rack stroke control device includes: a switch unit configured to receive a control instruction operated by a driver; A speed sensor for detecting a driving speed of the vehicle; An acceleration sensor detecting an acceleration of the vehicle; An inclination sensor for detecting left and right inclination with respect to a traveling direction of the vehicle; Rotational speed sensor for detecting the rotational speed of the left and right wheels; A motor driving module for driving the motor; Calculate the numerical value to control the motor according to the overall control and the measured values detected by the speed sensor, the acceleration sensor, the tilt sensor, and the rotational speed sensor, and control the motor by driving the motor driving module according to the calculated value. A control module; A memory in which a program of the control module is embedded; A clock for supplying a clock to the control module; And a motor driving timer module generating a motor driving time of a predetermined time according to the instruction of the control module.

본 발명에 의한 '일체형 가변 랙 스트로크 제어 장치'는 속도센서와 가속도센서와 기울기센서와 회전속도센서에 의해 측정된 측정치에 따라 계산된 값에 의해 모터를 제어하여 랙 스트로크를 조절하므로, 세밀하고 정확한 제어가 가능하며, 기존의 스위치부 및 제어부가 분리된 분리형에 비해 스위치부와 제어부가 일체화되어 있어 구성품간의 와이어 연결 구간 및 와이어 연결 수량이 감소하고, 와이어 연결 불량 및 모터의 과열에 의한 장애로 인한 오동작을 방지하고, 차량 내부 공간을 추가로 확보하는 등의 효과가 있다.'Integral variable rack stroke control device' according to the present invention adjusts the rack stroke by controlling the motor according to a value calculated according to the measured values measured by the speed sensor, the acceleration sensor, the tilt sensor, and the rotational speed sensor, so that the precise and accurate It is possible to control, and the switch unit and the control unit are integrated as compared to the detachable type in which the switch unit and the control unit are separated, so that the wire connection section and the number of wire connection between components are reduced, and due to the failure of the wire connection and the overheat of the motor. There is an effect of preventing a malfunction and additionally securing a space inside the vehicle.

이하 본 발명에 따른 '일체형 가변 랙 스트로크 제어 장치'에 관한 바람직한 실시 예를 도면를 참조하여 상세하게 설명한다. 다음의 실시 예는 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시한 것에 불과하고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment of an 'integral variable rack stroke control device' according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following examples are merely illustrated to illustrate the present invention, but are not intended to limit the scope of the present invention.

도 1은 기존 방식에 의한 스위치부(101) 및 제어부(105)가 독립적으로 분리된 형을 나타낸 개념도이며, 도 2는 본 발명에 의한 스위치부(101) 및 제어부(105)가 일체형으로 이루어진 구성을 나타낸 개념도이며, 도 3은 본 발명에 의한 '일체형 가변 랙 스트로크 제어 장치'의 내부 구성을 나타낸 구성도이며, 도 4는 본 발명에 의한 '일체형 가변 랙 스트로크 제어 장치'의 처리흐름을 나타낸 처리흐름도 이다.1 is a conceptual diagram showing a type in which the switch unit 101 and the control unit 105 are independently separated by a conventional method, and FIG. 2 is a configuration in which the switch unit 101 and the control unit 105 according to the present invention are integrally formed. 3 is a configuration diagram showing the internal configuration of the 'integral variable rack stroke control apparatus' according to the present invention, Figure 4 is a process showing the processing flow of the 'integral variable rack stroke control apparatus' according to the present invention It is a flowchart.

도 1을 참조하면, 기존 방식에서는 운전자의 스위치 조작에 의한 조작 신호를 스위치부(101)에서 수신하여 연결와이어(103)을 통하여 제어부(105)에 전달하고, 제어부(105)에서는 랙 스트로크 연결와이어(107)를 통하여 랙 스트로크(109)의 상태를 수신하며, 이에 따라 모터를 제어하여 랙 스트로크(109)를 조절한다. Referring to FIG. 1, in the conventional method, an operation signal by a driver's switch operation is received by the switch unit 101 and transmitted to the control unit 105 through the connection wire 103, and the control unit 105 connects the rack stroke connection wire. The state of the rack stroke 109 is received via 107, and accordingly, the rack stroke 109 is adjusted by controlling the motor.

도 2는 개선된 방식의 본 발명에 의한 '일체형 가변 랙 스트로크 제어 장치'의 개략적인 구성을 나타낸 것으로, 스위치부(101)에서 수신된 운전자의 스위치 조작 신호와 센서부(106)에서 감지된 차량의 운전속도와 차량의 가속도와 차량의 좌우 방향 기울기와 차량의 좌우 바퀴에 대한 회전속도에 따라 제어부(105)에서 모터(111)제어에 필요한 모터의 회전 방향 및 제어량을 계산하여 모터 제어와이어(113)을 통하여 모터를 제어하여 랙 스트로크(109)를 조절한다. 또한, 상기 스위치부(101)와 상기 제어부(105)는 하나의 수납 공간(201)속에 같이 수용되어 일체형으로 이루어져 있음을 나타내고 있다.Figure 2 shows a schematic configuration of the 'integral variable rack stroke control device' according to the present invention in an improved manner, the switch operation signal of the driver received by the switch unit 101 and the vehicle sensed by the sensor unit 106 The motor control wire 113 is calculated by calculating the rotational direction and control amount of the motor necessary for controlling the motor 111 in the control unit 105 according to the driving speed of the vehicle, the acceleration of the vehicle, the inclination of the vehicle in the left and right directions and the rotation speed of the left and right wheels of the vehicle. To adjust the rack stroke 109 by controlling the motor. In addition, the switch unit 101 and the control unit 105 is shown to be housed in one storage space 201 is formed integrally.

도 3은 본 발명에 의한 '일체형 가변 랙 스트로크 제어 장치'의 내부 구성을 나타낸 구성도이다. 운전자의 스위치 조작에 의한 조작 신호는 스위치부(101)에서 수신되어 제어부(307)에 전달된다. 속도센서(301)는 차량의 진행 방향에 대한 속도를 감지하며, 가속도센서(303)는 진행 방향에 대한 가속도를 감지하며, 기울기센서(305)는 차량의 회전에 의한 쏠림으로 발생하는 좌우 기울기를 감지하며, 회전속도센서(306a, 306b)는 각각 좌우 바퀴의 회전 속도를 감지한다. 제어 모듈(307)에서는 상기 속도센서(301)와 상기 가속도센서(303)와 상기 기울기센서(305) 및 상기 회전속도센서(306a, 306b)에서 감지된 측정치에 따라 모터(111)을 정방향으로 구동할 것인지, 역방향으로 구동할 것인지를 결정하고, 구동 시간을 결정하여, 모터 구동 타이머 모듈(313)을 설정한다. 상기 모터 구동 타이머 모듈(313)에는 계산된 시간값에 따라 일정값이 설정되고, 일정 시간 후에 모터 구동 정지 신호가 발생하게 된다. 상기 모터 구동 타이머 모듈(313)을 설정하고, 상기 모터 구동 모듈(315)에 모터 구동 명령을 송출하면, 일정 기산 후 모터 구동 정지 신호가 발생하고, 상기 제어 모듈(307)에서는 상기 모터 구동 정지 신호가 발생하면, 상기 모터 구동 모듈(315)에 명령하여 모터(111) 구동을 정지시킨다. 메모리(309)에는 상기 제어 모듈에서 처리되는 프로그램과 데이터가 저장되며, 클럭(311)은 상기 제어 모듈(307)과 모터 구동 타이머 모듈(313)에 클럭을 공급한다.Figure 3 is a block diagram showing the internal configuration of the 'integral variable rack stroke control device' according to the present invention. The operation signal by the driver's switch operation is received by the switch unit 101 and transmitted to the control unit 307. The speed sensor 301 detects a speed with respect to the traveling direction of the vehicle, the acceleration sensor 303 detects an acceleration with respect to the traveling direction, and the tilt sensor 305 has a left and right slope generated by the tilting of the vehicle. In addition, the rotational speed sensors 306a and 306b detect rotational speeds of the left and right wheels, respectively. The control module 307 drives the motor 111 in the forward direction according to the measured values detected by the speed sensor 301, the acceleration sensor 303, the tilt sensor 305, and the rotational speed sensors 306a and 306b. The motor drive timer module 313 is set by determining whether to drive in the reverse direction or driving in the reverse direction, and determining the drive time. A constant value is set in the motor driving timer module 313 according to the calculated time value, and a motor driving stop signal is generated after a predetermined time. When the motor driving timer module 313 is set and a motor driving command is sent to the motor driving module 315, a motor driving stop signal is generated after a predetermined calculation, and the control module 307 receives the motor driving stop signal. When is generated, the motor driving module 315 is commanded to stop the driving of the motor 111. The memory 309 stores a program and data processed by the control module, and the clock 311 supplies a clock to the control module 307 and the motor driving timer module 313.

도 4은 상기 제어 모듈(307)에서 수행되는 제어 프로그램의 처리 흐름을 나타낸 것으로, 운전자의 조작을 수신하는 단계(S401)와 속도와 가속도와 기울기와 바퀴의 회전속도를 감지하여 센서들의 측정치를 읽어오는 센서 읽기 단계(S403)와 모터의 회전 방향을 결정하고 모터의 구동 시간을 결정하는 모터 방향 결정 및 모터 구동시간 계산 단계(S405)와 상기 제어모듈(307)에 의해 계산된 제어값에 따라 모터(111)를 구동 제어하는 모터 구동 제어 단계(S407)와 모터의 구동 제어에 의해 실제 모터의 구동이 일어나는 모터 구동 단계(S409)로 이루어짐을 나타내고 있다.4 is a flowchart illustrating a processing flow of a control program performed by the control module 307. In step S401 of receiving a driver's operation and detecting a speed, an acceleration, a slope, and a rotational speed of a wheel, the measurement values of the sensors are read. The motor according to the sensor reading step (S403) and the motor direction determination step for determining the rotation direction of the motor and the driving time of the motor and the motor driving time calculation step (S405) and the control value calculated by the control module 307 The motor drive control step (S407) for controlling the drive 111 and the motor drive step (S409) in which the actual drive of the motor is performed by the drive control of the motor are shown.

도 1은 기존 방식에 의한 스위치부(101) 및 제어부(105)가 독립적으로 분리된 형을 나탄낸 구성도,1 is a configuration diagram showing a type in which the switch unit 101 and the control unit 105 are independently separated by a conventional method.

도 2는 본 발명에 의한 스위치부(101) 및 제어부(105)가 일체형으로 이루어진 구성을 나타낸 구성도,2 is a configuration diagram showing a configuration in which the switch unit 101 and the control unit 105 according to the present invention are integrated.

도 3은 본 발명에 의한 '일체형 가변 랙 스트로크 제어 장치'의 구성을 나타낸 구성도,3 is a configuration diagram showing the configuration of the 'integral variable rack stroke control device' according to the present invention;

도 4는 본 발명에 의한 '일체형 가변 랙 스트로크 제어 장치'의 처리흐름을 나타낸 처리흐름도이다.Figure 4 is a flow chart showing the processing flow of the 'integral variable rack stroke control device' according to the present invention.

Claims (3)

자동차의 가변 랙 스트로크 제어 장치에 있어서, 운전자의 조작에 의하여 조작된 제어 지시를 수신하는 스위치부와; 자동차의 운행 속도를 감지하는 속도센서와; 자동차의 가속도를 감지하는 가속도센서와; 자동차의 진행방향에 대한 좌우 기울기를 감지하는 기울기센서와; 좌우 바퀴의 회전속도를 감지하는 회전속도센서와; 모터를 구동하는 모터구동 모듈과; 전반적인 제어와 상기 속도센서와 상기 가속도센서와 상기 기울기센서와 상기 회전속도센서에 의해 감지된 측정값에 따라 모터를 제어할 수치를 계산하고 계산된 수치에 따라 상기 모터 구동 모듈을 구동시켜 모터를 제어하는 제어모듈과; 상기 제어 모듈의 프로그램이 내장된 메모리와; 상기 제어 모듈에 클럭을 공급하는 클럭과; 상기 제어모듈의 지시에 따라 일정 시간의 모터 구동 시간을 생성하는 모터 구동 타이머 모듈;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 일체형 가변 랙 스트로크 제어 장치.A variable rack stroke control apparatus for an automobile, comprising: a switch unit configured to receive a control instruction operated by a driver's operation; A speed sensor for detecting a driving speed of the vehicle; An acceleration sensor detecting an acceleration of the vehicle; An inclination sensor for detecting left and right inclination with respect to a traveling direction of the vehicle; Rotational speed sensor for detecting the rotational speed of the left and right wheels; A motor driving module for driving the motor; Calculate the numerical value to control the motor according to the overall control and the measured values detected by the speed sensor, the acceleration sensor, the tilt sensor, and the rotational speed sensor, and control the motor by driving the motor driving module according to the calculated value. A control module; A memory in which a program of the control module is embedded; A clock for supplying a clock to the control module; And a motor drive timer module for generating a motor drive time of a predetermined time according to the instruction of the control module. 제1항에 있어서, 상기 모터 구동 모듈과 상기 제어모듈과 상기 메모리와 상기 클럭과 상기 모터 구동 타이머 모듈로 이루어진 제어부와 상기 스위치부는 일체형으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 일체형 가변 랙 스트로크 제어 장치.The integrated variable rack stroke control apparatus of claim 1, wherein the control unit and the switch unit including the motor driving module, the control module, the memory, the clock, and the motor driving timer module are integrally formed. 자동차의 랙 스트로크 제어 방법에 있어서, In the rack stroke control method of an automobile, 운전자의 조작을 수신하는 단계와;Receiving a driver's operation; 차량의 속도와 차량의 가속도와 차량의 기울기와 좌우 바퀴의 회전속도를 감지하여 측정치를 읽어오는 센서 읽기 단계와;A sensor reading step of detecting a speed of the vehicle, an acceleration of the vehicle, a tilt of the vehicle, and a rotational speed of the left and right wheels and reading a measured value; 모터의 회전 방향을 결정하고 모터의 구동 시간을 결정하는 모터 방향 결정 및 모터 구동시간 계산 단계와;A motor direction determination and motor drive time calculation step of determining a rotation direction of the motor and determining a drive time of the motor; 계산된 제어값에 따라 모터를 구동 제어하는 모터 구동 제어 단계와;A motor drive control step of driving control of the motor according to the calculated control value; 모터의 구동 제어에 의해 모터 구동이 일어나는 모터 구동 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 가변 랙 스트로크 제어 방법.Motor drive step of driving the motor by the drive control of the motor; variable rack stroke control method of a vehicle comprising a.
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