KR20170076877A - 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템 및 조향 제어 방법 - Google Patents

전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템 및 조향 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템 및 조향 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 펌프 구동을 위한 전기 모터의 전력 소비를 줄여 연비를 향상시킬 수 있는 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템 및 조향 제어 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 운전자가 주행 방향을 전환하기 위해 조작하는 조향 휠; 상기 조향 휠의 조작 정도를 감지하기 위한 조향센서; 상기 조향센서로부터 신호를 전달받아 조향 휠 조작이 정지된 상태인지를 판단하고 조향 휠이 정지된 상태를 유지할 수 있도록 제어하는 제어부; 상기 제어부의 작동 지시에 따라 동작하고 전력 공급을 받아 동력을 발생시키는 전기 모터; 상기 전기 모터와 연결되어 전기 모터로부터 동력을 전달받아 양방향으로 유량을 펌핑하는 펌프; 상기 펌프로부터 토출되는 유량의 흐름을 제어하는 차단 밸브; 및 양측이 바퀴 축과 연결되도록 설치되고, 상기 차단 밸브가 개방되어 유로로 이송되는 유량에 의해 양방향으로 피스톤운동을 하여 주행 방향을 전환시키는 실린더;를 포함하는 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템 및 조향 제어 방법을 제공한다.

Description

전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템 및 조향 제어 방법{Steering system and steering control method including a electro hydrostatic actuator}
본 발명은 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템 및 조향 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 펌프 구동을 위한 전기 모터의 전력 소비를 줄여 연비를 향상시킬 수 있는 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템 및 조향 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건설장비에서는 작동장치 또는 조향장치로 동력을 공급하기 위해 유압 시스템이 적용되고 있다.
이러한 유압 시스템은 전기 모터(유도전동기)를 통해 펌프를 구동시키고, 펌프에 의해 유량이 공급되고 밸브를 이용하여 유량, 유압 및 방향을 제어하여 실린더로 공급하는 시스템이다.
이 경우, 밸브에서 동력 손실이 발생하는 문제가 있으며, 이를 해결하고자 종래에는 동력 손실을 줄이기 위해 유량조절이 가능한 펌프를 적용하는 경우도 있으나 마찬가지로 밸브가 필수적으로 구성되다 보니 밸브에 의한 동력 손실이 발생하는 문제가 있다.
또한, 이러한 유압 시스템은 진동과 소음이 크고 정밀제어가 어려워 점차 전기 정유압 구동기 방식의 유압 시스템으로 대체하는 추세이다.
여기서 전기 정유압 구동기(EHA, Electro hydrostatic actuator)는 모터(서보모터)를 사용한 유압 액츄에이터로써, 전기에너지를 이용하여 유압을 발생시켜 동력을 얻는 시스템이다.
즉, 응답성이 높고 정밀제어가 가능한 서보모터를 사용하여 원하는 동력을 발생시키고, 펌프를 통해 유량을 공급함으로써 유량, 유압 및 방향에 대한 정밀 제어가 가능하게 된다.
한편, 건설장비의 조향 시스템으로써 전기 정유압 구동기 방식을 고안하였으며, 정유압 구동기 조향 시스템은 조향장치에 유성 기어와 클러치 대신 유압 펌프와 유압 모터를 사용한 장치로써, 전기모터를 제어함으로써 다양한 조향비(steering ratio)를 만들어 내어 정확한 조향을 할 수 있고, 부드러운 조향이 가능하여 궤도나 현수 장치에 대한 충격도 줄일 수 있으며 총효율도 증가한다는 이점이 있어 점차 건설장비에 적용될 것으로 예상된다.
도 1은 종래의 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템을 개략적으로 나타낸 개략도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 종래의 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템은 운전자가 조향 휠(10)을 조작하면 기구적 링크(11)에 의해 전기 모터(20)가 특정 방향으로 구동하여 펌프(30)를 구동시키고, 펌프(30)로부터 발생된 유량은 조향 조작 방향에 대응하는 실린더(40)의 양측 방향 중 어느 한 방향으로 보내져 바퀴가 방향을 전환하는 구조로 이루어진다.
하지만, 상기와 같은 종래의 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템은 순간적으로 조향 부하가 크게 작용하는 경우 부하 압력에 의해 반력이 운전자에게 전달되는 경우가 발생한다.
이때, 조향 휠이 정지된 상태를 유지하거나 복원 반발력에 대응할 수 있도록 정지된 상태를 유지하기 위해 전기 모터(20)로 연속적으로 전력을 공급하게 됨으로써 연비 효율이 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 조향 정지 동작 시 이를 판단하여 전기 모터로 공급하는 전력공급을 차단하고 조향 휠이 정지된 상태를 유지할 수 있도록 유량의 흐름을 제어함으로써 전기 모터의 소비전력을 줄여 연비를 향상시킬 수 있는 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템 및 조향 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상으로는, 운전자가 주행 방향을 전환하기 위해 조작하는 조향 휠; 상기 조향 휠의 조작 정도를 감지하기 위한 조향센서; 상기 조향센서로부터 신호를 전달받아 조향 휠 조작이 정지된 상태인지를 판단하고 조향 휠이 정지된 상태를 유지할 수 있도록 제어하는 제어부; 상기 제어부의 작동 지시에 따라 동작하고 전력 공급을 받아 동력을 발생시키는 전기 모터; 상기 전기 모터와 연결되어 전기 모터로부터 동력을 전달받아 양방향으로 유량을 펌핑하는 펌프; 상기 펌프로부터 토출되는 유량의 흐름을 제어하는 차단 밸브; 및 양측이 바퀴 축과 연결되도록 설치되고, 상기 차단 밸브가 개방되어 유로로 이송되는 유량에 의해 양방향으로 피스톤운동을 하여 주행 방향을 전환시키는 실린더;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 펌프에서 토출되는 유량이 차단 밸브를 통과하여 유량이 실린더로 이송되는 과정에서 필요 이상으로 유량이 생성될 경우 유량을 우회시켜 저장하기 위한 어큐뮬레이터가 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 주행 방향 전환하고자 할 때 실린더의 피스톤이 반대 측 방향으로 동작 시 펌프로 이송되는 유량이 적정 수준 이상으로 공급될 경우 유량의 일부를 반대 측 유로로 보내기 위한 안전밸브가 설치되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템을 이용한 조향 제어 방법은, 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템을 이용한 조향 제어 방법에 있어서, 방향 전환을 완료하여 조향 휠 조작이 정지된 상태 시 조향센서를 통해 조향 휠의 조작 정도를 감지하는 조향 휠 감지 단계; 상기 조향 휠 감지 단계에서 감지된 조향 휠 조작 정도 신호를 제어부로 전달하는 조향 신호 전달 단계; 상기 조향 신호 전달 단계에서 전달된 조향 신호를 제어부에서 분석하여 조향 휠 조작이 정지된 상태인지 판단하는 제어 판단 단계; 상기 제어 판단 단계에서 조향 휠이 정지된 상태라고 판단되면 전기 모터로 공급되는 전력을 차단하여 정지할 수 있도록 제어부가 제어하는 전기 모터 정지 단계; 상기 제어 판단 단계에서 조향 휠이 정지된 상태라고 판단되면 차단 밸브가 폐쇄될 수 있도록 제어부가 제어하는 차단 밸브 폐쇄 단계;를 포함하고, 상기 전기 모터 정지 단계와 차단 밸브 폐쇄 단계가 진행되면 유로를 차단하여 실린더로 유입되거나 배출되는 유량의 흐름이 정지될 수 있도록 하여 실린더의 피스톤이 정지된 상태를 유지되도록 함으로써 전기 모터로 전력을 공급하지 않더라도 조향 휠이 정지된 상태를 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 전기 모터 정지 단계 및 차단 밸브 폐쇄 단계에서 차단 밸브와 전기 모터는 연계하여 작동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기 모터 정지 단계 및 차단 밸브 폐쇄 단계는 제어부의 지시에 따라 동시에 진행되는 것을 특징으로 한다.
한편, 조향 휠이 정지된 후 다시 방향전환을 위해 조향 휠을 조작하여 전기 모터를 구동하고 차단 밸브를 개방할 경우, 조향 휠이 정지된 상태로 판단하는 기설정된 정지구간 영역을 지나는 시점부터 실제 이동된 조향 각도 대비 조향 휠 동작에 필요한 조향력이 비선형 형태로 작용할 수 있도록 유량을 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템 및 조향 제어 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
운전자가 방향 전환을 완료하여 조향 휠 조작이 정지된 상태 시 조향센서를 통해 조향 휠의 조작 정도를 감지하고, 감지된 조향 신호를 제어부로 보낸 뒤 제어부가 조향 신호를 분석하여 조향 휠 조작이 정지된 상태인지 판단한 후, 조향 휠이 정지된 상태라고 판단되면 전기 모터로 공급되는 전력을 차단하여 전기 모터 작동을 정지시키고, 차단 밸브를 폐쇄하여 유량의 흐름을 차단시켜 실린더의 피스톤 동작이 이루어지지 못하도록 차단함으로써 조향 휠이 정지된 상태를 유지할 수 있게 된다.
이에 따라, 조향 조작 시 발생하는 반력이 운전자로 전달되는 것을 차단하여 조향 조작의 조작성을 향상시킬 수 있고, 조향 휠 조작이 정지된 상태에서 이를 유지하기 위해 전기 모터로 전력공급을 하지 않고 유량의 흐름을 차단할 수 있어 전기 모터의 소비전력을 줄여 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템을 개략적으로 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템을 개략적으로 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템을 이용한 조향 제어 방법 순서를 나타낸 순서도.
도 4는 조향 각도에 대한 조향력을 제공하기 위한 유량의 변화를 나타낸 그래프.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템을 개략적으로 나타낸 개략도, 도 3은 본 발명에 따른 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템을 이용한 조향 제어 방법 순서를 나타낸 순서도, 도 4는 조향 각도에 대한 조향력을 제공하기 위한 유량의 변화를 나타낸 그래프이다.
본 발명에 따른 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템 및 조향 제어 방법은 운전자가 방향 전환을 위해 조향 휠을 조작 후 조향 정지 동작 시 이를 판단하여 전기 모터로 공급하는 전력공급을 차단하고 조향 휠이 정지된 상태를 유지할 수 있도록 유량의 흐름을 제어함으로써 전기 모터의 소비전력을 줄여 연비를 향상시킬 수 있는 것이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템(100)은 크게, 조향 휠(110), 조향센서(120), 제어부(130), 전기 모터(140), 펌프(150), 차단 밸브(160), 실린더(170)을 포함한다.
먼저, 조향 휠(110)은 자동차 또는 건설장비에서 방향을 전환하기 위해 운전자가 조작하는 부분이다.
상기 조향 휠(110)은 공지된 종래의 구성과 동일함으로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
다음으로, 조향센서(120)는 조향 휠(110)의 조작 정도를 감지하기 위한 부분으로, 조향 휠(110) 일측에 설치된다.
상기 조향센서(120)는 운전자가 방향 전환을 위해 특정 방향으로 조향 휠(110)을 조작 시 조향 휠(110)이 정지된 상태인지 여부를 확인하기 위해 조향 휠(110)의 움직임 감지하기 위한 것이다.
이러한 상기 조향센서(120)는 조향 휠(110)의 회전 각도를 통해 조향 휠(110)의 정지 여부를 감지하는 조향각센서(미도시)일 수 있다.
상기 조향각센서는 조향 휠(110)에 설치되어 비접촉식 광학센서 방식이 적용될 수 있다.
한편, 상기 조향센서(120)는 토크센서(미도시)가 적용될 수도 있다.
상기 토크센서는 운전자가 조향 휠(110)을 조작하여 회전 시 발생하는 토크를 감지하여 조향 휠(110)의 정지 여부를 판단하기 위한 것이다.
상기 토크센서는 조향 휠(110)의 동력 전달축의 변형으로부터 토크를 측정하고, 이를 통해 조향 휠(110)의 정지 여부를 판단하게 된다.
상기 설명한 조향센서(120)로써 조향각센서 및 토크센서는 조향 유무를 판단하기 위한 하나의 수단으로써 운전자가 조향 휠(110)을 조작하거나 정지할 경우 이를 감지할 수 있는 수단이면 상기 조향각센서 또는 토크센서 외 어떠한 감지수단이라도 대체되어 적용될 수 있을 것이다.
다음으로, 제어부(130)는 조향 휠(110) 조작이 정지된 상태인지를 판단하고 조향 휠(110)이 정지된 상태를 유지할 수 있도록 제어하는 부분이다.
상기 제어부(130)는 상기 조향센서(120)로부터 조향 신호를 전달받아 기설정된 기준값과 비교 분석하여 조향 휠(110) 조작이 정지된 상태인지를 판단한다.
그 다음 조향 휠(110)이 정지된 상태라고 판단되면 후술하는 전기 모터(140) 및 차단 밸브(160)의 작동을 제어하여 조향 휠(110)이 정지된 상태를 유지할 수 있도록 제어하게 된다.
즉, 조향 휠(110) 조작에 따라 발생된 동작에 대한 정보를 조향센서(120)가 감지하고, 조향센서(120)에서 감지된 조향신호는 제어부(130)로 전달하며, 제어부(130)는 조향센서(120)에서 전달하는 조향신호를 분석하여 조향 휠(110)이 정지된 상태라고 판단될 시 전기 모터(140) 및 차단 밸브(160) 작동을 제어하게 되는 것이다.
따라서, 상기 제어부(130)는 조향센서(120)로부터 조향신호를 입력받고 전기 모터(140) 및 차단 밸브(160)를 제어하는 신호를 출력하는 역할을 수행한다.
다음으로, 전기 모터(140)는 전력 공급을 받아 동력을 발생시키기 위한 역할을 한다.
상기 전기 모터(140)는 상기 제어부(130)의 작동 지시, 즉, 제어부(130)의 출력 신호에 따라 동작하고, 자체적으로 속도 조절을 할 수 있어 속도를 정밀하게 통제할 수 있는 서보모터로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 전기 모터(140) 동작을 위한 전력을 상기 제어부(130)의 작동 지시 신호에 따라 공급받을 수 있다.
또한, 상기 제어부(130)의 지시 신호에 따라 회전수가 결정될 수도 있다.
다음으로, 펌프(150)는 유량을 펌핑하기 위한 부분이다.
상기 펌프(150)는 상기 전기 모터(140)의 회전축에 연결되도록 설치되고, 양방향으로 유량을 토출할 수 있는 양방향 펌프일 수 있다.
이러한 상기 펌프(150)는 전기 모터(140)와 연결되어 전기 모터(140)로부터 동력을 전달받아 양방향으로 유량을 펌핑하여 토출하는데, 이때, 제어부(130)의 작동지시에 따라 전기 모터(140)가 작동되고 이와 연동하여 펌프(150)가 작동될 수 있게 된다.
또한, 상기 펌프(150)에는 양방향으로 유량을 토출하고 과유량이 형성될 경우 이를 드레인시키기 위한 배관이 설치되며, 배관에는 일방향으로만 유량이 통과하고 펌프(150)로 다시 역류하지 못하도록 밸브가 설치될 수도 있다.
다음으로, 차단 밸브(160)는 펌프(150)로부터 토출되는 유량의 흐름을 제어하는 부분이다.
상기 차단 밸브(160)는 제어부(130)의 작동 지시에 따라 유로를 개방하거나 폐쇄하는 것으로, 제어부(150)의 지시 신호에 따라 기계적으로 동작하는 기계식 밸브이다.
즉, 상기 펌프(150)에서 토출되는 유량은 양방향으로 보내지는 과정에 상기 차단 밸브(160)를 거쳐 이송되는데, 상기 차단 밸브(160)의 개폐여부에 따라 유량의 흐름을 제어할 수 있게 된다.
이때, 상기 펌프(150)에서 드레인되는 유량도 차단 밸브(160)로 보내져 차단 밸브(160)가 개방될 경우 이송되게 된다.
한편, 상기 펌프(150)에서 토출된 유량은 차단 밸브(160)의 일측으로 유입되고, 차단 밸브(160)가 개방되면 차단 밸브(160)타측으로 통과하여 이송되게 된다.
다음으로, 실린더(170)는 상기 차단 밸브(160)에서 통과된 유량을 공급받아 피스톤운동을 통해 바퀴의 방향을 전환하는 부분이다.
상기 실린더(170)는 양측이 바퀴 축과 연결되도록 설치되고, 상기 차단 밸브(160)가 개방되어 유로로 이송되는 유량에 의해 양방향으로 피스톤운동을 하여 주행 방향을 전환시키게 된다.
즉, 운전자가 조향 휠(110)을 일측 방향을 회전 조작하면 펌프(150)에서 토출된 유량이 일측 방향으로 이송되고 차단 밸브(160)를 통과하여 실린더(170)의 일측 방향으로 유량이 공급되면서 피스톤이 일측 방향으로 이동되고, 운전자가 조향 휠(110)을 타측 방향을 회전 조작하면 펌프(150)에서 토출된 유량이 타측 방향으로 이송되고 차단 밸브(160)를 통과하여 실린더(170)의 타측 방향으로 유량이 공급되면서 피스톤이 타측 방향으로 이동되게 되며, 이때, 실린더(170)의 일측에 수용된 유량은 실린더(170)의 타측 방향으로 역류하면서 실린더(170)의 타측으로 공급될 수 있게 된다.
따라서, 조향 휠(110)의 조작 방향에 따라 펌프(150)는 양방향 중 어느 한 방향으로 유량을 공급하여 실린더(170)의 일측 또는 타측으로 유량이 이송되게 된다.
한편, 상기 제어부(130)는 조향센서(120)에서 감지한 조향 신호를 분석하여 조향 휠(110)이 정지된 상태로 판단되면 전기 모터(140)의 전력 공급을 차단하여 전기 모터(140)의 작동을 정지시키고, 이에 따라 펌프(150)의 구동이 정지되며, 또한, 차단 밸브(160)가 폐쇄될 수 있도록 작동을 제어한다.
이와 같이, 전기 모터(140)의 작동이 정지되고 차단 밸브(160)가 폐쇄된 상태가 되면 실린더(170)로 공급되는 유량의 흐름은 정지된 상태가 되어 어느 방향으로도 유량이 순환되지 못하 상태가 되며, 이로 인해, 실린더(170)의 피스톤은 유량의 흐름 정지에 따라 양방향으로부터 압력이 작용하여 정지된 상태를 유지할 수 있게 된다.
즉, 실린더(170)의 피스톤이 이동하지 못하도록 하기 위해 상시 전류를 공급하여 전기 모터(140)를 구동하고 펌프(150)로부터 유량을 토출하여 양방향으로 보내 실린더(170)의 피스톤 움직임을 제어하지 않더라도 피스톤의 움직임을 정지된 상태로 유지시킬 수 있게 된다.
따라서, 상기와 같은 조향 휠(110)이 정지된 상태에서는 별도의 전력소모가 발생하지 않게 되는 것이다.
한편, 상기 펌프(150)에서 토출되는 유량이 차단 밸브(160)를 통과하여 유량이 실린더(170)로 이송되는 과정에서 필요 이상으로 유량이 펌프(150)로부터 생성될 경우 일부 유량을 우회시켜 저장하기 위해 어큐뮬레이터(180)가 설치될 수 있다.
즉, 펌프(150)로부터 토출되어 양방향으로 유량이 이송되는 배관 외에 펌프(150)에서 드레인 되는 배관을 통해 과유량이 어큐뮬레이터(180)로 저장될 수 있는 것이다.
이때, 상기 어큐뮬레이터(180)에 저장된 유량은 실린더(170)로 공급되는 유량이 부족할 경우 이를 보충하기 위한 역할을 하며, 펌프(150)에서 토출되어 차단 밸브(160)를 통과한 양방향 배관 중 어느 한 방향의 배관에 합류하여 유량을 보충하게 된다.
또한, 상기 어큐뮬레이터(180)에서 배출되는 유량이 다시 역류하는 것을 방지하기 위해 유량이 이송되는 배관에는 일방향으로만 유량이 통과할 수 있는 체크밸브(185)가 양방향에 대해 설치될 수 있다.
한편, 운전자가 주행 방향 전환하고자 할 때 실린더(170)의 피스톤이 반대 측 방향으로 동작 시 펌프(150)로 이송되는 유량이 적정 수준 이상으로 과잉 공급될 경우 유량의 일부를 반대 측 유로로 보내기 위해 안전밸브(190)가 설치될 수 있다.
상기 안전밸브(190)는 실린더(170)에서 유량이 배출되는 양측의 배관에 합류되도록 양측 방향에 대해 각각 설치되는 것이 바람직하다.
즉, 실린더(170)의 일측 방향에서 배출된 유량은 일측 방향의 배관에 연결되어 타측 배관으로 보내지고, 실린더(170)의 타측 방향에서 배출된 유량은 타측 방향의 배관에 연결되어 일측 배관으로 보내지도록 별도의 라인으로 구성되게 된다.
이하에서는 도 3내지 도 4를 참조하여 상기 설명한 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템의 조향 제어 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 상기 조향 시스템을 이용한 조향 제어 방법은 크게, 조향 휠 감지 단계(S110), 조향 신호 전달 단계(S120), 제어 판단 단계(S130), 전기 모터 정지 단계(S140), 차단 밸브 폐쇄 단계(S150)를 포함한다.
상기 조향 휠 감지 단계(S110)는 운전자가 조향 휠(110을 통해 방향 전환을 완료하여 조향 휠(110) 조작이 정지된 상태 시 조향센서(120)를 통해 조향 휠(110)의 조작 정도를 감지하는 단계이다.
즉, 상기 조향 휠 감지 단계(S110)에서 조향 휠(110)의 정지에 대한 정보를 획득할 수 있게 되는 것이다.
이때, 상기 조향센서(120)는 조향 휠(110)의 조향각 및 조향 시 발생되는 토크의 변위를 감지하여 조향 휠(110)의 정지에 대한 정보를 감지할 수 있게 된다.
다음으로, 조향 신호 전달 단계(S120)는 상기 조향 휠 감지 단계(S110)에서 감지된 조향 휠(110) 조작 정도 신호를 제어부(130)로 전달하는 단계이다.
즉, 조향센서(120)는 조향 휠(110)의 동작 정보를 감지한 후 제어부(130)로 조향 신호를 출력하게 된다.
다음으로, 제어 판단 단계(S130)는 상기 조향 신호 전달 단계(S120)에서 제어부(130)로 전달된 조향 신호를 제어부(130)에서 분석하여 조향 휠(110) 조작이 정지된 상태인지 판단하는 단계이다.
상기 제어 판단 단계(S130)는 조향센서(120)에서 출력된 조향 신호를 제어부(130)에서 입력받아 기설정된 기준값과 비교 분석하여 조향 휠(110)의 정지 유무를 판단하게 된다.
다음으로, 전기 모터 정지 단계(S140)는 상기 제어 판단 단계(S130)에서 조향 휠(110)이 정지된 상태라고 판단되면 전기 모터(140)로 공급되는 전력을 차단하여 정지할 수 있도록 제어부(130)가 제어하는 단계이다.
즉, 조향 휠(110)이 정지된 상태이면 더 이상 실린더로 유량이 공급되지 않도록 전기 모터(140)의 구동을 정지시키는 것이다.
이때, 전기 모터(140)와 연계 작동하는 펌프(150)의 동작도 정지하게 된다.
다음으로, 차단 밸브 폐쇄 단계(S150)는 상기 제어 판단 단계(S130)에서 조향 휠(110)이 정지된 상태라고 판단되면 차단 밸브(160)가 폐쇄될 수 있도록 제어부(130)가 제어하는 단계이다.
즉, 실린더(170)로 공급되는 유량의 흐름을 차단하고, 실린더(170)로부터 배출되는 유량이 유입되지 못하는 유량의 흐름이 정지된 상태를 유지하기 위해 차단 밸브(160)를 폐쇄된 상태로 유지시키는 것이다.
이때, 상기 전기 모터 정지 단계(S140) 및 차단 밸브 폐쇄 단계(S150)에서 차단 밸브(160)와 전기 모터(140)는 연계하여 작동할 수 있다.
또한, 상기 전기 모터 정지 단계(S140) 및 차단 밸브 폐쇄 단계(S150)는 제어부(130)의 지시에 따라 동작이 동시에 진행될 수도 있다.
이처럼 상기 과정을 거쳐 조향 제어 방법이 제시될 수 있고, 상기 전기 모터 정지 단계(S140)와 차단 밸브 폐쇄 단계(S150)가 진행되면 유로를 차단하여 실린더(170)로 유입되거나 배출되는 유량의 흐름이 정체된 상태로 정지될 수 있도록 하여 실린더(170)의 피스톤이 정지된 상태를 유지되도록 함으로써 전기 모터(140)로 전력을 공급하지 않더라도 조향 휠(110)이 정지된 상태를 유지할 수 있도록 할 수 있는 것이다.
한편, 도 4를 참조하여 설명하면, 조향 휠(110)이 정지된 후 다시 방향전환을 위해 조향 휠(110)을 조작하여 전기 모터(140)를 구동하고 차단 밸브(160)를 개방할 경우, 조향 휠(110)이 정지된 상태로 판단하는 기설정된 정지구간 영역을 지나는 시점부터 실제 이동된 조향 각도 대비 조향 휠(110) 동작에 필요한 조향력이 비선형 형태로 작용할 수 있도록 유량을 공급하게 된다.
즉, 기설정된 정지구간에 대해서는 조향센서(120)에서 감지된 조향 신호를 제어부(130)에서 판단할 때 정지된 상태로서 판단할 수 있으며, 조향 휠(110)이 정지구간을 넘어서는 영역에 도달하는 조향 신호가 제어부(130)로 입력되면 그 시점부터 실린더(170)를 구동을 위해 비선형 형태로 유량을 공급함으로써 빠른 시간 내에 특정 조향력까지 도달할 수 있도록 하게 되는 것이다.
이는, 운전자가 정지구간 내에서 조향 휠(110)을 조작 시 조향각에 변화가 발생하더라도 이를 정지된 구간으로 설정하여 과도하게 정지와 동작이 반복하는 상황을 방지하기 위함이고, 정지구간을 넘어서는 순간부터는 운전자가 의도한 조향조작만큼 조향력이 작용할 수 있도록 평상시 조향 시 공급되는 유량보다 과유량으로 공급하여 빠른 시간 내에 설정된 조향력에 도달할 수 있도록 하기 위함이다.
상기 설명한 바와 같이, 운전자가 방향 전환을 완료하여 조향 휠(110) 조작이 정지된 상태 시 조향센서(120)를 통해 조향 휠(110)의 조작 정도를 감지하고, 감지된 조향 신호를 제어부(130)로 보낸 뒤 제어부(130)가 조향 신호를 분석하여 조향 휠(110) 조작이 정지된 상태인지 판단한 후, 조향 휠(110)이 정지된 상태라고 판단되면 전기 모터(140)로 공급되는 전력을 차단하여 전기 모터(140) 작동을 정지시키고, 차단 밸브(160)를 폐쇄하여 유량의 흐름을 차단시켜 실린더(170)의 피스톤 동작이 이루어지지 못하도록 차단함으로써 조향 휠(110)이 정지된 상태를 유지할 수 있게 된다.
이에 따라, 조향 조작 시 발생하는 반력이 운전자로 전달되는 것을 차단하여 조향 조작의 조작성을 향상시킬 수 있고, 조향 휠(110) 조작이 정지된 상태에서 이를 유지하기 위해 전기 모터(140)로 전력공급을 하지 않고 유량의 흐름을 차단할 수 있어 전기 모터(140)의 소비전력을 줄여 연비를 향상시킬 수 있는 특징이 있는 것이다.
한편, 본 발명은 앞서 설명한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 것도 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것으로 보아야 한다.
100: 조향 시스템 110: 조향 휠
120: 조향센서 130: 제어부
140: 전기 모터 150: 펌프
160: 차단 밸브 170: 실린더
180: 어큐뮬레이터 185: 체크밸브
190: 안전밸브

Claims (7)

  1. 운전자가 주행 방향을 전환하기 위해 조작하는 조향 휠;
    상기 조향 휠의 조작 정도를 감지하기 위한 조향센서;
    상기 조향센서로부터 신호를 전달받아 조향 휠 조작이 정지된 상태인지를 판단하고 조향 휠이 정지된 상태를 유지할 수 있도록 제어하는 제어부;
    상기 제어부의 작동 지시에 따라 동작하고 전력 공급을 받아 동력을 발생시키는 전기 모터;
    상기 전기 모터와 연결되어 전기 모터로부터 동력을 전달받아 양방향으로 유량을 펌핑하는 펌프;
    상기 펌프로부터 토출되는 유량의 흐름을 제어하는 차단 밸브; 및
    양측이 바퀴 축과 연결되도록 설치되고, 상기 차단 밸브가 개방되어 유로로 이송되는 유량에 의해 양방향으로 피스톤운동을 하여 주행 방향을 전환시키는 실린더;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 펌프에서 토출되는 유량이 차단 밸브를 통과하여 유량이 실린더로 이송되는 과정에서 필요 이상으로 유량이 생성될 경우 유량을 우회시켜 저장하기 위한 어큐뮬레이터가 설치되는 것을 특징으로 하는 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    주행 방향 전환하고자 할 때 실린더의 피스톤이 반대 측 방향으로 동작 시 펌프로 이송되는 유량이 적정 수준 이상으로 공급될 경우 유량의 일부를 반대 측 유로로 보내기 위한 안전밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템.
  4. 전기 정유압 구동기를 포함하는 조향 시스템을 이용한 조향 제어 방법에 있어서,
    방향 전환을 완료하여 조향 휠 조작이 정지된 상태 시 조향센서를 통해 조향 휠의 조작 정도를 감지하는 조향 휠 감지 단계;
    상기 조향 휠 감지 단계에서 감지된 조향 휠 조작 정도 신호를 제어부로 전달하는 조향 신호 전달 단계;
    상기 조향 신호 전달 단계에서 전달된 조향 신호를 제어부에서 분석하여 조향 휠 조작이 정지된 상태인지 판단하는 제어 판단 단계;
    상기 제어 판단 단계에서 조향 휠이 정지된 상태라고 판단되면 전기 모터로 공급되는 전력을 차단하여 정지할 수 있도록 제어부가 제어하는 전기 모터 정지 단계;
    상기 제어 판단 단계에서 조향 휠이 정지된 상태라고 판단되면 차단 밸브가 폐쇄될 수 있도록 제어부가 제어하는 차단 밸브 폐쇄 단계;를 포함하고,
    상기 전기 모터 정지 단계와 차단 밸브 폐쇄 단계가 진행되면 유로를 차단하여 실린더로 유입되거나 배출되는 유량의 흐름이 정지될 수 있도록 하여 실린더의 피스톤이 정지된 상태를 유지되도록 함으로써 전기 모터로 전력을 공급하지 않더라도 조향 휠이 정지된 상태를 유지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 전기 모터 정지 단계 및 차단 밸브 폐쇄 단계에서 차단 밸브와 전기 모터는 연계하여 작동하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 전기 모터 정지 단계 및 차단 밸브 폐쇄 단계는 제어부의 지시에 따라 동시에 진행되는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    조향 휠이 정지된 후 다시 방향전환을 위해 조향 휠을 조작하여 전기 모터를 구동하고 차단 밸브를 개방할 경우, 조향 휠이 정지된 상태로 판단하는 기설정된 정지구간 영역을 지나는 시점부터 실제 이동된 조향 각도 대비 조향 휠 동작에 필요한 조향력이 비선형 형태로 작용할 수 있도록 유량을 공급하는 것을 특징으로 하는 조향 제어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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