KR900001850B1

KR900001850B1 - 모터구동식 동력조향시스템

Info

Publication number: KR900001850B1
Application number: KR1019870002352A
Authority: KR
Inventors: 미쓰하루 모리시다; 싱이찌 고오게; 고오지 데라우찌; 다다유끼 하라
Original assignee: 미쓰비시전기 주식회사; 시끼 모리야
Priority date: 1986-03-19
Filing date: 1987-03-16
Publication date: 1990-03-24
Also published as: EP0513941A2; EP0238348A2; US4757869A; DE3750781D1; EP0238348A3; KR870008746A; EP0238348B1; DE3750781T2; EP0513941A3

Abstract

내용 없음.

Description

모터구동식 동력조향시스템

제1도 내지 제9도는 이 발명의 한실시예에 의한 모터구동식 동력조향시스템에 관한 것으로,

제1도는 동일반배치의 개략도.

제2도는 제어유닛 및 그 유관부분의 블록도.

제3도는 제1전자클러치의 전류대토크 특성도.

제4도는 조향토크대모터 인가전압 및 조향토크대 제1클러치전류의 관계특성도.

제5도는 차속대 제1클러치전류 및 차속대 제2클러치인가전압의 관계특성도.

제6도는 보조토크와 운전자조작의 조향토크간에 시간에 대한 지연특성도.

제7도는 보조토크(임의의 수의 전회조향토크측정치의 단순 평균치를 기준으로 제1클러치를 제어하는 경우) 및 조향토크간의 시간에 대한 지연특성도.

제8도는 조향토크에 대한 보조토크(고속조향시 기억수단에 축적된 내용을 새로 써넣어서 적절하게 결정된 평균 조향토크치를 기준으로 제1클러치를 제어하는 경우)의 관계특성도.

제9도는 제2도의 제어유닛에 의하여 제어되는 제1도의 동력 조향장치에 대한 제어프로세스를 표시하는 플로차트.

제10도는 제1도의 동력조향시스템에 사용되는 제어유닛의 변형을 표시하는 제2도와 같은 블록도.

제11도는 제10도의 제어유닛으로 제어되는 각종 요소의 시간에 대한 변동을 표시하는 타이밍도.

제12도는 제10도의 제어유닛으로 제어되는 제1도의 동력조향시스템의 제어프로세스를 표시하는 플로차트.

제13도는 제1도의 동력제어시스템에 사용되는 제어유닛의 다른 변형을 표시하는 제2도와 같은 블록도.

제14도는 충격토크 발생을 표시하는 타이밍도.

제15도는 충격토크 발생원리의 설명도.

제16도는 충격토크 발생을 방지하는 클러치전류제어의 타이밍도.

제17도는 제13도의 제어유닛으로 제어하는 제1도의 동력조향시스템의 제어프로세스를 표시하는 플로차트.

제18도 내지 제23도는 이 발명의 다른 실시예에 의한 모터 구동식 동력조향시스템에 관한것으로, 제18도는 동 일반배치의 개략도.

제19도는 제어유닛 및 그 유관부분의 블록도.

제20도는 모터계자전류와 모터무부하 회전수간의 관계특성도.

제21도는 핸들의 조향속도와 모터계자 전류간의 관계특성도.

제22도는 모터전류와 조향토크 및 모터전류와 모터회전수간의 관계특성도.

제23도는 제19도의 제어유닛으로 제어하는 제18도의 동력조향시스템의 제어프로세스를 표시하는 플로차트.

제24도는 제18도의 동력제어시스템에 사용되는 제어유닛의 변형으로서 제19도와 같은 블록도.

제25도는 제24도의 제어유닛으로 의하여 제어되는 제18도의 동력조향시스템의 제어프로세스를 표시하는 플로차트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 핸들 3 : 토크센서

5 : 제1피니온 6 : 랙

6a : 제1랙톱니부 6b : 제2랙톱니부

9, 109, 209, 309, 409 : 제어유닛

10 : 차속센서 13 : 모터

14 : 제1클러치 15 : 웜

16 : 웜기어 17 : 제2클러치

18 : 제2피니온 19 : 조향속도센서

이 발명은 모터의 회전력에 의하여 운전자조작의 조향을 보조하는 차량용 모터구동식 동력조향시스템에 관한 것이다. 종래에는 이형의 재래식 동력조향시스템으로서 모터의 구동력을 감속기어를 통하여 기어 또는 벨트에 의해 조향축으로 전달하여 운전자가 조작한 조향축의 조향동작을 보조하는 것이 지금까지 알려져있다.

이와 같은 종래의 동력조향시스템은 모터 배치상의 제약으로 인하여 차실내에 통상 배치한다든가 또는 차실밖의 적절한 장소 예를들면 엔진실에 배치하여 가요선(flexible wire), 만능이음 등으로 조향축과 작동가능하게 연결하였다.

상기와 같이 구성된 종래의 동력조향시스템은 모터를 차실내에 설치시 모터의 동작잡음이 직접 운전자에게 전달되어 그를 불안하게 하였으며, 모터를 차실밖에 설치하고 가요선을 통하여 조향축과 연결한 경우에도 일반적으로 대단한 잡음이 발생하였다. 또한 만능이음을 사용할때는 잡음은 발생하지 않지만은 대신 전달된 토크가 불규칙적이 되므로서 모터에 의하여 조향축에 부가되는 보조력이 불규칙적으로 되어서 원활한 동력조향 동작을 손상시키게 된다.

더욱이 감속기어 및/또는 동력전달기구의 응답시의 시간지연으로 인하여 동력조향장치는 진동을 일으키기 쉽고 조향토크 및/또는 임펄스(impulse)가 불규칙하게 발생되기 쉽다. 더더욱이 고속조향동작의 시초 또는 조향반전시는 모터기동시의 시간지연으로 항력(抗力) 또는 무거운 조향감이 생기므로 부드러운 조향을 더욱 손상시켰었다.

다른한편 다른형의 동력조향시스템에서 추가적인 또는 보조의 피니온축이 조향축과 연결된 통상의 피니온축과 별도로 설치된다. 이 보조피니온축은 랙을 통하여 이와 맞물리는 조향축을 구동하기위한 모터와 작동가능하게 연결되어서 이 보조피니온축은 감속기어를 통해 모터에 의하여 회전하게 된다.

이 동력보조장치에서는 그러나 대전류 초퍼(chopper) 제어중 전파노이즈가 발생하는 핸들의 회전력에 대하여 모터의 토크제어가 필요하게된다. 또한 차량이 중간속도 이상의 주행으로 모터의 보조없이 가볍게 조향할 수 있을경우 또는 회로고장으로 인하여 모터가 적절하게 회전못할때 또는 고속조향동작중 무부하모터의 회전속도 또는 회전수보다 조향속도가 크게 증가되는 경우는 감속기어와 함께 모터는 조향축을 핸들로 회전하려할때 증속(增速) 기구부의 부하가 되므로 모터의 전기자 관성이 전체로서 조향장치의 추종성을 손상시키며 그러므로 보다 큰 조향토크가 소요되는 결점이 있었다.

상기에 비추어 이 발명은 종래의 상술한 문제점을 해소하기 위한 것으로 이 발명의 1차목적은 모터의 동작잡음이 차실내로 전달되는 것을 방지할뿐 아니라 효과적인 방법으로 전파잡음의 발생을 억제할수 있는 또한 심한 작동력 없이도 수동조향이 가능하여서 동력보조가 고장난 경우에도 차량운전중 안전운행을 보장하는 상술한 종래형의 개량된 모터구동식 동력조향시스템을 제공하는데 있다.

이 발명의 다른 목적은 차량운행중 한상 조향토크의 불규칙성 또 파동의 발생없이 조향감각 좋은 부드러운 조향이 가능한 개량된 모터구동식 동력조향시스을 얻는데 있다.

이 발명의 또 다른 목적은 고속조향, 조향반전등 기간중에도 핸들에 항력(抗力) 또는 무거운 조향감각없이 부드럽게 조향할수있는 개량된 모터구동식 동력조향시스템을 마련하는데 있다.

이 발명의 추가적인 또 다른 목적은 고속조향 동작중 조향차륜의 추종성이 실질적으로 개선되어서 종래보다 큰 조향토크가 소요되지 않는 개선된 모터구동식 동력조향시스템을 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 이 발명의 한실시예에 따른 모터구동식 동력조향시스템은, 핸들, 이 핸들과 일체적으로 회전할 수 있게 고착 연결된 조향축, 차량의 운행속도를 검출하고 이 검출된 차속을 표시하는 출력신호를 발생하는 차속센서, 상기 조향축상에 설치되어 운전자조작의 핸들 회전력을 검출하고, 이 검출된 조향토크를 표시하는 출력신호를 발생하는 토크센스, 조향축과 작동가능하게 연결되고 이 조향축을 매체로하여 핸들에 의하여 구동되는 제1피니온, 타이로드를 통하여 한쌍의 조향차륜과 작동가능하게 연결되고 그 위에 제1피니온과 맞물려있는 제1랙톱니부와 제2랙톱니부가 형성되어있는 랙(reck), 상기 랙의 제2랙톱니부와 맞물려 있는 제2피니온, 감속기어를 통하여 제2피니온과 작동가능하게 연결되고 핸들, 조향축, 제1피니온 그리고 제1랙톱니부를 통하여 운전자가 조작한 랙의 조향동작을 동력보조하는 모터, 상기 모터와 제2피니온간에 설치되고 공급되는 전류의 크기에 대략 비례하여 그들간의 동력을 전달하는 제1전자클러치, 상기 모터와 제2피니온간에 설치되고 이 모터와 제2피니온간의 동작연결을 선택적으로 설정 또는 차단하는 제2클러치, 차속센스 및 토크센서로부터 출력신호를 입력하여 모터 제1클러치 및 제2클러치를 제어하는 제어유닛으로 구성된다.

한실시예에 있어서 상기 제어유닛은, 토크센서로부터 출력신호를 입력하여 운전자조작의 조향토크를 측정하는 조향토크 측정수단, 상기 조향토크 측정수단에 의하여 측정된 전번 조향토크치와 새로 측정된 새로운 조향토크치에서 조향토크의 급변동을 판정하는 조향토크 급변동 판정수단, 조향토크의 정상적인 변동의 경우 주기적으로 입력된 임의수의 전번 조향토크측정치를 축적하여 조향토크의 급변동시는 임의수의 전번 조향토크측정치를 상기 조향토크 급변동 판정수단이 판정한 직전의 조향토크측정치로 대체 축적하는 기억수단, 상기 기억수단에 축적된 내용을 평균화하는 조향토크 평균화수단, 새로운 조향토크측정치를 기준으로 모터의 인가전압을 결정하는 모터인가전압 결정수단, 조향토크 평균화수단에 의하여 연산된 평균조향토크치로부터 클러치전류를 결정하는 클러치전류 결정수단, 상기 모터인가전압 결정수단의 출력을 기준으로 모터인가전압을 제어하는 모터인가전압 제어수단, 상기 클러치전류 기준으로 제1클러치의 전류를 제어하는 클러치전류 제어수단, 그리고 차량의 운행속도에 의하여 제2클러치를 온 또는 오프하는 클러치 제어수단으로 구성된다.

다른 실시예에 있어서 상기 제어유닛은, 토크센서의 출력에 기준하여 조향토크를 측정하는 조향토크 측정수단, 조향토크 측정수단에 의하여 새로이 측정된 조향토크에서 모터인가전압을 결정하는 모터인가전압 결정수단, 모터에 공급되는 전류를 측정하는 모터전류 측정수단, 모터전류 측정수단에 의하여 측정된 모터전류가 예정치와 같은가 또는 그 이하인가의 여부를 판정하는 모터전류 판정수단, 모터전류 판정수단이 모터전류측정치가 예정치보다 크다고 판정하면 클러치전류를 영(제로)으로 감소기키고 모터전류가 예정치와 같거나 그이하임을 판정하면은 클러치전류를 조향토크측정치에 의하여 결정하는 방법으로 제1클러치전류를 결정하는 클러치전류 결정수단, 모터인가전압 결정수단의 출력을 기준으로, 모터인가전압을 제어하는 모터전압제어수단, 클러치전류 결정수단의 출력을 기준으로 제1클러치의 전류를 제어하는 클러치 전류제어수단, 그리고 차량의 운행속도에 의하여 제2클러치를 온 또는 오프하는 클러치 제어수단으로 구성된다.

다른 실시예에 있어서 상기 제어유닛은, 토크센서의 출력에 기준하여 조향토크를 측정하는 조향토크 측정수단, 조향토크 측정수단에 의하여 새로이 측정된 조향토크에서 모터인가전압을 결정하는 모터인가전압 결정수단, 모터에 공급되는 전류를 측정하는 모터전류 측정수단, 모터전류 측정수단에 의하여 측정된 모터전류가 예정치와 같은가 또는 그 이하인가의 여부를 판정하는 모터전류 판정수단, 모터전류 판정수단이 모터 전류측이하임을 판정하면은 클러치전류를 조향토크 측정치에 의하여 결정하는 방법으로 제1클러치전류를 결정하는 클러치전류 결정수단의 출력을 기준으로 제1클러치의 전류를 제어하는 클러치 전류제어수단, 그리고 차량의 운행속도에 의하여 제2클러치를 온 또는 오프하는 클러치 제어수단으로 구성된다.

또 다른 실시예에 있어서 상기 제어유닛은, 토크센서의 출력신호를 기준으로 조향토크를 측정하는 조향토크 측정수단, 임의수의 전번 조향토크측정치를 축적하는 기억수단, 기억수단에 축적된 내용을 평균화하는 조향토크 평균화수단, 새로운 조향토크측정치와 기억수단에 축적된 전번 조향토크측정치와 비교하여 조향방향이 반전되었는지 여부를 판정하는 조향방향 반전판정수단, 새로운 조향토크측정치로부터 모터인가전압을 결정하는 모터인가전압 결정수단, 조향방향 반전 판정수단이 조향방향반전을 판정하면은 클러치전류를 소정시간내에 제로로 감소시키고 한편 조향방향이 그대로임을 판정하면은 조향토크 평균화수단에 의하여 연산된 조향토크 평균치를 기준으로 클러치전류를 결정하는 방법으로 제1클러치전류를 결정하는 클러치전류 결정수단, 모터인가전압 결정수단의 출력을 기준으로 모터인가전압을 제어하는 모터인가전압제어수단, 클러치전류 결정수단의 출력을 기준으로 제1클러치 전류를 제어하는 클러치전류 제어수단, 차량의 운행속도에 의하여 제2클러치를 온 또는 오프하는 클러치 제어수단으로 구성된다.

이 발명의 다른 실시예에 의한 모터구동식 동력조향시스템은, 핸들, 이 핸들과 일체적으로 회전가능하게 고착 연결된 조향축, 차량의 운행속도를 검출하고 이 검출된 차속을 표시하는 출력신호를 발생하는 차속센서, 상기 조향축에 설치되어 운전자조작의 핸들 회전력을 검출하고, 이 검출된 조향토크를 표시하는 출력신호를 발생하는 토크센서, 핸들의 조향속도을 검출하고 이 검출된 조향속도를 표시하는 출력신호를 발생하는 조향속도센서, 조향축과 작동가능하게 연결되고 이 조향축을 통하여 핸들에 구동되는 제1피니온, 타이로드를 통하여 한쌍의 조향차륜과 작동가능하게 연결되고 그 위에 제1피니온과 맞물려있는 제1랙톱니부와 제2랙톱니부가 형성되어있는 랙, 이 랙의 제2랙톱니부와 맞물려 있는 제2피니온, 감속기어를 통하여 제2피니온과 작동가능하게 연결되고 핸들, 조향축, 제1피니온 및 제1랙톱니부를 통하여 운전자가 조작한 랙의 조향동작을 동력보조하는 모터, 이 모터와 제2피니온간에 설치되어 공급되는 전류의 크기에 대략 비례하여 그들간에 동력을 전달하는 제1전자클러치, 모터와 제2피니온간에 설치되어 이 모터와 제2피니온간의 동작연결을 선택적으로 설정 또는 차단하는 제2클러치, 그리고 차속센서, 토크센서 및 조향속도센서로부터 출력신호를 입력하여 모터, 제1클러치 및 제2클러치를 제어하는 제어유닛으로 구성된다.

다른 실시예에 있어서 상기 제어유닛은, 토크센서로부터 출력신호를 입력하여 운전자조작의 조향토크를 측정하는 조향토크 측정수단, 조향토크 측정수단에 의한 조향토크측정치로부터 모터인가전압을 결정하는 모터인가전압 결정수단, 조향속도센서의 출력을 기준으로 핸들의 조향속도를 측정하는 조향속도 측정수단, 조향속도 측정수단이 측정한 조향속도로부터 모터의 계자전류를 결정하는 모터계자전류 결정수단, 조향토크측정치를 기준으로 제1클러치전류를 결정하는 클러치전류 결정수단, 모터계자 결정수단의 출력을 기준으로 모터계자전류를 제어하는 모터계자전류 제어수단, 모터인가전압 결정수단의 출력을 기준으로 모터인가전압을 제어하는 모터인가전압 제어수단. 클러치전류 결정수단의 출력을 기준으로 제1클러치전류를 제어하는 클러치전류 제어수단, 그리고 차량의 운행속도에 의하여 제2클러치를 온 또는 오프하는 클러치 제어수단으로 구성된다.

또 다른 실시예에서 상기 제어유닛은, 토크센서의 출력신호를 입력하는 운전자조작의 조향토크를 측정하는 조향토크측정수단, 조향토크측정수단이 측정한 조향토크치로부터 모터인가전압을 결정하는 모터인가전압을 결정하는 모터인가 전압 결정수단, 조향속도센서의 출력으로부터 핸들의 조향속도를 측정하는 조향속도 측정수단, 측정한 조향속도가 예정치보다도 크다고 판단되면은 슬라이딩 클러치 전류를 감소시키고 한편 측정된 조향속도가 예정치와 같거나 그 이하임이 판정되면은 슬라이딩클러치전류를 측정된 조향토크에 의하여 결정하는 방법으로 조향속도측정수단의 출력을 기준하여 제1클러치전류를 결정하는 클러치전류 결정수단, 모터인가전압 결정수단의 출력을 기준으로 모터인가전압을 제어하는 모터인가전압 제어수단. 클러치전류 결정수단의 출력을 기준으로 제1클러치전류를 제어하는 클러치전류 제어수단, 그리고 차량의 운행속도에 의하여 제2클러치를 온 또는 오프하는 클러치 제어수단으로 구성된다.

바람직하기는 제1클러치를 모터와 제2클러치 사이에 배치하고 파우더(powder) 클러치, 히스테리시스클러치 등과같은 전자슬라이딩 클러치로 구성하는 것이다.

그리고 제2클러치는 감속기어가 제1피니온간에 배치하고 전자 스위치클러치로 구성하는 것이다. 감속기어는 제1클러치를 통하여 모터와 작동가능하게 연결된 웜과 이 웜과 맞물려있고 제2클러치를 통하여 제2피니온과 연결된 웜 기어로 구성된다.

이 발명에 관한 상기 및 기타목적, 특징 그리고 장점은 첨부도면에 의한 다음의 몇가지 실시예의 상세한 설명으로 명백하게 될것이다. 그럼 첨부도면에 도시한 이 발명에 의한 몇가지 실시예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

다음에는 모든 실시예와 같은 번호는 동일부분 또는 엘리먼트를 표시한다. 먼저 제1 내지 제9도는 이 발명의 제1실시예에 의하여 구성된 모터구동식 동력조향시스템이다.

제1도는 모터구동식 동력조향시스템의 일반적 배치를 표시하며 이는 핸들(1), 이것과 일체적 회전이 가능하게 그 상단에 핸들을 고착연결한 조향축(2), 이 조향축(2) 상에 설치되어 운전자조작의 핸들 회전력을 검출하고 이 검출된 조향토크를 표시하는 전기신호를 발생하는 토크센서(3), 제1만능이음(4a)을 통하여 서로 연결된 상부(2a)와 하부(2b)를 포함하는 조향축(2), 제2만능이음(4b)을 통하여 그 상단에 조향축(2)의 하단을 작동가능하게 연결한 제1피니온(5), 볼조인트(7a), (7b)를 통하여 그 양쪽끝에 한쌍의 조향차륜(도시생략)과 타이로드(8a), (8b)와 작동가능하게 연결되고 제1피니온(5)과 맞물려 있는 제1랙 톱니부(6a)와 이와 축방향으로 이격 또는 연속되어 있는 제2랙톱니부(6b)가 형성된 랙(6), 차량의 운행속도를 검출하고 이 검출된 차속을 표시하는 출력신호를 발생하는 차속센서(10), 차량에 설치된 축전지(11), 키 또는 점화스위치(12), 랙(6)의 제2랙톱니부(6b)와 맞물려있는 제2피니온(18), 감속기어(R)를 통하여 제2피니온(18)과 작동가능하게 연결되고 운전자가 조작한 랙(6)의 조향동작을 동력보조하여 분권계자 또는 자석계자가 있는 직류모터형태로서 축전지(11)에 의하여 회전하는 모터(13), 모터(13)와 제2피니온(18) 간에 설치되고 공급되는 전류크기에 대략 비례하여 그들간에 동력을 전달하며 예를들면 파우더클러치, 히스테리시스클러치등과같은 전자슬라이딩클러치 형태로서 도시예와같이 모터(13)의 출력축과 직결된 전자클러치(14), 모터(13)와 제2피니온(18) 간에 설치된 전자스위칭클러치 형태로서 그들간에 동작연결을 선택적으로 설정 또는 차단하는 제2클러치(17) 그리고 차속센서(10)와 토크센서(3)로부터 출력신호를 입력하여 모터(13), 제1 및 제2클러치(14), (17)의 동작을 제어하는 제어유닛(9)을 포함한다. 도시된 실시예에서 감속기어(R)는 제1슬라이딩클러치(14)의 출력축과 작동가능하게 연결된 웜(15)과 이 웜(15)과 맞물려있는 너트형태의 웜기어(16)로 구성된다. 제2전자스위칭클러치(17)는 웜기어(16)를 제2피니온(18)과 기계적으로 결합 또는 차단시키는 역할을 한다.

제2도에 도시한 바와 같이 제어유닛(9)는 토크센서(3)으로부터 출력신호를 입력하여 운전자조작의 조향토크를 측정하는 조향토크측정수단(9a), 이 조향토크측정수단(9a)으로 새로 측정한 새로운 조향토크치 및 전번 측정한 조향측정치에서 조향토크의 급변동을 판정하는 조향토크 급변동 판정수단(9b), 조향토크가 정상변동하는 경우 주기적으로 입력된 임의수의 조향토크측정치를 기억하며 조향토크가 급변동의 경우는 임의수의 이전조향토크측정치를 조향토크급변동 판정수단이 판정한 직전의 조향토크측정치와 대체기억하는 기억수단(9c), 기억수단(9c)에 기억된 내용을 평균화하는 조향토크 평균화수단(9d), 새로운 조향측정치를 기준으로 모터(13) 인가전압을 결정하는 모터인가 전압 결정수단(9e), 조향토크평균화수단(9d)에서 연산된 조향토크평균치로부터 클러치전류를 결정하는 클러치전류 결정수단(9f), 모터인가전압 결정수단(9e)의 출력을 기준으로 모터(13) 인가전압을 제어하는 모터인가전압 제어수단(9g), 클러치전류 결정수단(9f)의 출력 기준으로 제1전자슬라이딩 클러치(14) 전류를 제어하는 클러치전류제어수단(9h), 그리고 차량의 운행속도에 의하여 제2전자스위칭클러치(17)를 온 또는 오프하는 클러치 제어수단(9i)으로 구성된다.

다음에 이 실시예에 의한 동력조향장치의 동작을 제1도 내지 제9도를 참조하면서 설명한다.

먼저 차량이 정지된 경우를 설명한다.

이 경우 키스위치(12)를 먼저 온하여 엔진을 시동하면 전자클러치(17)는 자동적으로 작동되어 제2피니온(18)을 워엄기어(16)와 기계적으로 결합한다. 이 상태에서 운전자가 핸들(1)을 회전하면 제어유닛은 조향토크, 모터인가전압 그리고 클러치전류간의 관계를 도시한 제4도와 같은 방법으로 모터(13)와 슬라이딩클러치(14)의 동작제어를 하게된다.

이때 제4도에 도시한 조향토크는 모터(13)를 제어시 주기적으로 입력되는 입력토크 또는 슬라이딩클러치(14) 제어시의 평균토크이다.

더 구체적으로 조향토크가 우측방향으로 증가하여 제4도의 a점에 도달하면은 모터(13)는 회전하면 b점에서 100%전압이 인가된다.

조향토크가 더욱 증가함에 따라 c점에서 전자클러치(14)의 전류가 흐르기 시작하며 이 전류의 크기는 조향토크 증가에 대하여 대수적 관계로 증가하고 d점에서 100%전류에 도달한다. 다른한편, 조향토크가 감소함에 따라 전자슬라이딩클러치(14) 전류는 d점에서 감소하기 시작하며 c점에서 0%전류가 된다. 조향토크가 더욱 감소함에 따라 모터(13)는 e점에서 오프되어서 모터(13) 인가전압은 f점에서 0%가 된다.

이와 마찬가지로 조향토크가 좌측방향으로 증가 또는 감소될 때에도 모터(13) 및 전자슬라이딩클러치(14)는 같은방법으로 제어된다. 제3도와 같이 슬라이딩클러치(14)의 특성은 전달토크 또는 슬라이딩토크가 클러치전류에 대략 직접비례하여 증가되는 범위에서 사용된다. 따라서 제4도에서 명백한 바와 같이 조향토크가 증가하여 a점에 도달하면은 모터(13)는 100%전압이 인가되어 시동하게 된다.

조향토크가 더욱 증가함에 따라 슬라이딩클러치(14) 전류는 c점에서 점차 증가하기 시작하여서 슬라이딩클러치(14)에서 웜(15)으로 전달되는 출력토크는 점차 증가한다.

결과적으로 운전자조작의 핸들회전력에 대응하는 강도의 보조토크가 모터(13)에서 슬라이딩클러치(14), 웜기어(16), 전자클러치(17), 그리고 제2피니온(18)을 경유하여 랙(6) 상의 제2랙톱니부(6b)로 전달되므로서 운전자의 조향동작을 가볍게 한다.

이상은 동력조향시스템의 정적인 동작이지만 제6도에 도시한 바와 같이 실제동작에 있어서는 모터(13), 제1슬라이딩클러치(14), 웜(15), 웜기어(16) 등과같은 각종 부품 요소간의 토크전달중 각 단계에서 발생하는 시간지연으로 인하여 운전자조작의 조향력에 동력보조하기까지 통상시간지연이 발생한다. 이 도면은 운전자조작의 조향토크대 보조토크의 시간에 대한 지연변동을 도시한다. 그러한 시간지연은 동력조향시스템에 발진을 일으키기 쉽다. 그러나 이 문제와 대책으로서 제7도에 표시한 바와 같이 임의수의 전법 조향토크측정치의 평균치를 기준으로 슬라이딩클러치(14)를 제4도에 도시한 방법에 의하여 제어하면 발진주기가 단지 길어질뿐으로 시스템의 발진을 억제할수가 없다.

이러한 견지에서 이 실시예에서는 제8도 및 제9도에 도시한 바와 같이 임의수의 전번 조향토크측정치의 단순한 평균화 대신 만약 주기적으로 축적된 입력조향토크치가 직전에 기억된 토크치에 대하여 예정치 T1(토크급변동 판정치)를 초과하여 변동하는 경우에는 기억된 모든 임의수의 전번 조향토크를 직전에 측정된 조향토크치와 대체하여 평균화한 것이다.

이와 같은 평균토크치를 사용하면은 제8도에서 명백한 바와 같이 보조토크는 운전자조작의 조향토크보다도 더욱 서서히 변동하며 또한 운전자조작의 조향토크가 급변동하는 경우에는 보조토크도 즉각 추종하여 변동하여 조향시스템의 발진을 방지하게 된다.

다른한편 보조토크의 방향을 운전자조작의 조향토크방향과 일치시키기 위하여 모터(13)는 주기적으로 기억된 입력조향토크치를 기준으로 제어된다.

다음은 차량이 운행중인 경우를 설명한다.

이 경우는 제5도에서와 같이 제1슬라이딩클러치(14) 전류는 제어유닛(9)에 의하여 제어되며 차속증가에 반비례하여 감소하게 된다. 이리하여 슬라이딩클러치전류는 제5도의 g점에서 0%가 된다. 즉 운전자가 핸들에 회전력을 가하여도 제1슬라이딩클러치(14) 전류는 제로가 된다.

다른한편 차속이 증가하여 제5도의 h점에서 도달하면은 제2전자클러치(17)가 작동중단 또는 오프되어 웜기어(16)와 제2피니온(18)간의 맞물림 또는 기계적 결합이 이탈 또는 차단된다. 결과적으로 핸들조작시 운전자는 단지 제2랙톱니부(6b)와 제2피니온(18) 간 맞물림으로 인한 부하만을 느끼게 된다. 환언하면 조향시스템은 단지 동력보조없는 수동조향이 된다. 반대로 차속이 감소되면 제어유닛(9)은 전자클러치(17) h점에서 작동 또는 온 되어서 제2피니온(18)과 웜 기어((16) 간에 기계적 결합을 시키며 제2슬라이딩클러치(14) 전류는 g점에서 점차 증가되도록 제어한다.

이와 연관하여 조향시스템에 전기고장이 생기면 예를들어 차속센서(10) 또는 토크센서(3)의 배선이 단선되거나 축전지(11)로부터의 배선이 절단되거나 슬라이딩클러치(14) 또는 모터(13) 고장시 제어유닛(9)의 제어동작으로 제2전자클러치(17)를 차단시켜서 조향시스템을 동력보조없는 수동조향으로 복귀하게하여 안전운행을 보장한다.

그러나 상술한 실시예에서 주기적으로 입력되는 입력조향토크치는 기억수단(9c)에서 기억되며 제4도에 도시한 바와 같은 각 입력토크치에 대응하는 제어출력의 내용을 기억하고 평균화하여 동력조향시스템의 동작을 제어하게 된다.

제10도 내지 제12도는 이발명에 의한 제1도 도시의 동력조향시스템에서 사용하는 제어유닛(109)의 다른 실시예를 표시한다. 이 실시예에서 제10도에 도시한 바와 같이 제어유닛(109)은 토크센서(3)로부터의 출력신호를 입력하여 운전자조작의 조향토크를 측정하는 조향토크측정수단(109a), 이 조향토크측정수단(109a)에서 새로 측정한 조향토크치로부터 모터(13) 인가전압을 결정하는 모터인가전압 결정수단(109b), 모터(13) 전류의 크기를 측정하는 모터전류 측정수단(109c), 모터전류 측정수단(109c)에서 측정된 모터전류가 예정치와 같거나 또는 그 이하인지의 여부를 판정하는 모터전류판정수단(109d)이 측정한 모터전류가 예정치보다 크다고 판정하면 슬라이딩클러치전류는 제로로 감소시키고 한편 측정한 모터전류가 예정치와 같거나 그 이하라고 판정하면 슬라이딩클러치전류를 조향토크측정치에 의하여 결정하는 방법으로 제1전자슬라이딩클러치(14) 전류를 결정하는 클러치전류 결정수단(109e), 모터인가전압 결정수단(109b)의 출력을 기준으로 모터(13) 인가전압을 제어하는 모터인가전압 제어수단(109f), 클러치전류 결정수단(109e)의 출력을 제1슬라이딩클러치(14) 전류를 제어하는 클러치전류 제어수단(109g) 그리고 차량의 운행속도에 의하여 제2전자클러치(17)를 온 또는 오프하는 클러치 제어수단(109h)으로 구성된다.

다음은 이 동작에 관하여 설명한다.

상기와 같이 구성된 제어유닛(109)은 제12도의 플로차트에 도시한 바와 같은 방법으로 동력조향시스템을 제어하게 된다.

더 구체적으로 설명하면 이 제어유닛(109) 제어하의 동력조향시스템의 정적인 동작은 제2도 내지 제4도에 의해 먼저 설명한 제어유닛(109)에 의하여 제어되는것과 대략 동일하다. 그러나 이 실시예에 의한 동력조향시스템의 실제의 동작은 다음과 같다.

제11도의 타이밍도에 도시한 바와 같이 모터에 적절한 전압이 인가되는 순간부터 모터(13)의 회전수가 예정치로 상승될때까지의 타임 TR(예를들면 도시에서 약50ms)의 기간이 소요되므로 제1슬라이딩클러치(14)가 그러한 기간 TR이 내에 연결되면은 모터(13)는 운전자조작의 조향토크에 대한 부하가 되어서 운전자에게 특히 고속조향 또는 조향반전 동작시 무겁고 뻑뻑한 느낌을 일으키며 따라서 이경우에 불쾌하고 나쁜 조향감각을 받게 된다.

이 대책으로서 이 실시예에서는 제11 및 제12도에서 표시한 바와 같이 운전자가 핸들(1)에 회전력 또는 조향력을 가하더라도 모터전류가 모터기동전류(예, 제11도의 모터전류의 피크치) 보다 작은 그러나 정상동작전류 IML(제11도의 평탄하고 일정한 모터전류) 보다 큰 예정치 IR 이상으로 증가하여 다시 그 이하로 감소될때까지 슬라이딩클러치(14)에 전류를 공급하지 않는 것이다. 이는 금속조향이나 조향반전시의 뻑뻑한 감각을 제거하게 된다.

다른한편 모터전류가 예정치 IR 이하로 감소되면 모터(13)에 의하여 가해지는 보조토크는 제4도와 같이 운전자조작조향토크의 강도에 의하여 제어된다.

이와 같은 방법으로 실질적인 비용의 증가없이 언제나 부드럽고 우수한 조향감각을 느끼게 할수 있다.

또한 차량의 운행중에는 제1슬라이딩클러치(14) 및 제2전자 클러치(17)의 전류는 제어유닛(9)에 관하여 제5도에서 설명한 바와 같은 방법으로 제어유닛(109)에 의하여 제어된다. 제13도 내지 제17도는 이발명에 의한 제1도의 동력조향 시스템에 사용된 제어유닛(209)의 다른 실시예를 표시한다.

이 실시예에서 제13도와같이 제어유닛(209)은 조향토크센서(3)의 출력을 기준으로 조향토크를 측정하는 조향토크측정수단(209a), 임의수의 전번 조향토크측정치를 기억하는 기억수단(209b), 기억수단(209b)에 기억된 내용을 평균화하는 조향토크평균화수단(209c), 새로 측정된 조향토크치와 기억수단(209b)에 기억된 전번 조향토크측정치를 비교하여 조향방향이 반전되었느지 여부를 판정하는 조향방향 반전판정수단(209d), 새로 측정된 조향토크치에서 모터(13)인가전압을 결정하는 모터인가전압 결정수단(209e), 조향방향 반전판정수단(209d)이 조향방향이 반전된 것을 판정하면은 클러치전류를 예정기간내에 제로로 감소시키고 한편 그 조향방향이 그대로라고 판정하면은 조향토크 평균화수단(209c)에서 연산된 평균조향토크치를 기준으로 클러치전류를 결정하는 방법으로 제1슬라이딩클러치(14) 전류를 결정하는 클러치전류 결정수단(209f), 모터인가전압 결정수단(209e)의 출력을 기준으로 모터인가전압을 제어하는 모터인가전압 제어수단(209g), 클러치전류 결정수단(209f)의 출력을 기준으로 제1전자슬라이딩클러치(14)전류를 제어하는 클러치 전류제어수단(209h), 그리고 차량의 운행속도에 의하여 제2전자클러치(17)를 온 또는 오프하는 클러치제어수단(209i)으로 구성된다.

이 실시예의 제어유닛(209)은 제13도의 플로차트에 도시한 바와 같은 방법으로 제1도의 동력조향시스템을 제어하는 작용을 한다. 그리하여 제어유닛(209)으로 제어되는 동력조향시스템의 동작은 다음 사항을 제외하고는 제2도에 도시된 제어유닛(9)에 의해 제어되는 것과 대략 같다. 특히 제14도에서와 같이, 조향 또는 조향토크방향이 변하면은 슬라이딩클러치(14) 전류는 제로로 감소되어 모터(13)의 관성으로 인한 운전자측 항력감각의 발생을 방지하게 된다. 이 경우 그러나 그러한 클러치전류가 예를들어 50ms이내에 급속히 제로로 감소되면은 제15도에 개략 도시한 바와 같이 스프링에 가한 압력을 급히 제거하였을 때와같은 원리에 의하여 충격토크 및 잡음이 있게 된다.

이와 같은 상황을 피하기 위해여 제16도의 클러치전류를 제어하는 타이밍챠트 및 제17도의 플로차트에 표시한 바와 같이 제어유닛(209)은 클러치전류가 조향토크방향의 반전 즉시 급속히 감소되는 대신 예정된 기간 TD(예, 50-300ms)내에 제로로 감소되도록 클러치전류를 제어하게 된다. 결과적으로 스프링과 같은 시스템의 급속한 이탈은 효과적으로 방지되며 또한 충격토크 및 잡음발생도 동시에 피할수가 있다. 다른한편, 모터(13)는 주기적으로 입력되는 조향토크측정치의 기준에 의하여 제어되므로 보조토크방향과 조향토크방향을 일치시키게 된다.

이와 같은 방법에 의하여 동력조향시스템의 부품요소의 배치 또는 구성의 변동없이 제어유닛(209)에 내장되는 제어프로그램에 의하여 충격토크에서 발생되는 충격잡음에 적절한 대책수립이 가능하므로서 우수한 조향감각의 동력조향시스템을 염가로 제공할 수가 있다.

제18도 내지 제23도는 이 발명의 다른 실시예에 의한 동력 조향시스템을 표시한다. 제18도에 도시한 동력조향시스템은 제1도와 대략 같은 구성이나 이 제1도에 추가적인 부품으로 핸들(1)의 조향속도를 검출하고 이 검출된 조향속도를 표시하는 출력신호를 발생하는 조향속도 센서(19)가 있으며 이 실시예의 제어유닛(309)은 차속센서(10), 토크센서(3) 및 조향속도센서(19)로부터 출력신호를 입력하여 모터(13), 제1클러치(14) 그리고 제2클러치(17)의 동작을 제어하는 것이 제1도와 다르다. 특히 이 실시예에서의 제19도에 도시한 바와 같이 제어유닛(309)은 토크센서(3)의 출력신호를 입력하여 운전자조작의 조향토크를 측정한 조향토크 측정수단(309a), 조향토크 측정수단(309a)에서 측정된 조향토크치에서 모터(13) 인가전압를 결정하는 모터인가 전압 결정수단(309b), 조향속도센서(19)의 출력을 기준으로 핸들(1)의 조향속도를 측정하는 조향속도 측정수단(309c), 조향속도 측정수단(309c)에서 측정된 조향속도에서 모터(309d), 조향토크측정치를 기준으로 제1전자슬라이딩클러치(14) 전류를 결정하는 클러치전류 결정수단(309e), 모터계자전류 결정수단(309d)의 출력을 기준으로 모터계자전류를 제어하는 모터계자전류 제어수단(309f), 모터인가전압 결정수단(309b)의 출력을 기준으로 모터(13)인가전압을 제어하는 모터인가전압 제어수단(309g), 클러치전류 결정수단(309e)의 출력을 기준으로 제1슬라이딩클러치(14)전류를 제어하는 클러치전류 제어수단(309h) 차량의 운행속도에 의하여 제2전자클러치(17)를 온 또는 오프하는 클러치제어수단(309i)으로 구성된다.

이 실시예에 의한 상기 제어유닛(309)은 제23도의 플로차트에 도시한 바와 같은 방법으로 동력조향시스템을 제어하게되며 이 제어유닛(309)으로 제어되는 동력조향시스템의 동작은 다음 사항을 제외하고는 제2도의 도시한 제어유닛(9)의 제어방법과 대략 동일하다. 특히 핸들(1)의 급속회전시는 운전자조작의 조향토크가 무부하에 작동하는 모터(13)에 의하여 발생하는 보조토크보다도 일반적으로 크므로 운전자는 서서히 회전할때는 존재하지 않는 핸들(1)의 중량감을 느끼게된다.

이를 피하기 위하여 이 실시예에 의한 제20도의 모터계자전류와 모터(13)의 무부하회전수간의 관계특성도와 제21도의 핸들(1)의 조향속도대 모터계자전류간 관계의 제어와 제23도의 플로차트에서와같이 제어유닛(309)은 고속조향동작시 조향속도의 증가에 따라 모터계자전류를 제1고레벨 IF1에서 제2저레벨 IF2로 감소시켜서 모터(13)의 무부하회전수를 N2수준까지 증가시키는 제21도에 도시한 바와 같은 방법으로 모터(13)의 계자전류를 제어하게되며 결국 고속조향시 추종성을 실질적으로 개선한 것이다.

실제에 있어서 고속조향중의 추종성은 종래기술에서 모터계자 전류를 IF1에 일정하게 유지하는 것보다 N2/N1배가된다. 또한 제22도와 같이 조향속도에 의하여 조향토크의 동일수준에 대한 모터계자전류를 IF1에서 IF2까지 가변으로 하므로서 저속조향중 소요되는 모터전류는 IM2에서 M1으로 감소할 수 있으며 이로 인하여 보다 소량의 모터전류에 의한 조향시에도 추종성이 좋게된다. 따라서 축전지에 과부하가 걸리는 좋지못한 상황을 피할 수가 있는 것이다.

제24도 및 제25도는 이 발명에 의한 제18도의 동력조향시스템의 사용되는 제어유닛(409)의 다른 실시예를 표시한다. 제24도에서 제어유닛(409)은 토크센서(3)의 출력신호를 입력하여 운전자조작의 조향토크를 측정하는 조향토크 측정수단(409a), 조향토크 측정수단(409a)에 의하여 측정된 조향토크치로부터 모터(13)의 인가전압을 결정하는 모터인가전압 결정수단(409b), 조향속도센서(19)의 출력으로부터 핸들(1)의 조향속도를 측정하는 조향속도 측정수단(409c), 측정된 조향속도가 예정치보다 크다고 판정되면 슬라이딩클러치전류를 감소시키고 한편 측정된 조향속도가 예정치와 같거나 그 이하라고 판정되면은 측정된 조향토크에 의하여 슬라이딩클러치전류를 결정하는 방법으로 조향속도 측정수단(409c)의 출력을 기준으로 제1전자슬라이딩클러치(14)전류를 결정하는 클러치전류 결정수단(409b), 모터인가전압결정수단(409d)의 출력을 기준으로 모터인가전압을 제어하는 모터인가전압 제어수단(409e), 클러치전류 결정수단(409d)의 출력을 기준으로 슬라이딩클러치(14) 전류를 제어하는 클러치전류 제어수단(409f) 그리고 차량의 운행속도에 의하여 제2전자클러치(17)를 온 또는 오프하는 클러치전류 제어수단(409g)로 구성된다.

이 실시예에 의한 상기 제어유닛(409)은 제25도의 플로차트에 도시한 바와 같은 방법으로 동력조향시스템을 제어하게 된다. 이 제어유닛(409)에 의하여 제어되는 동력조향시스템의 동작은 다음 사항을 제외하고 제2도에 도시한 제어유닛(9)에 의하여 제어되는 것과 대략 동일하다.

특히 핸들(1)을 고속회전하는 경우 운전자조작의 조향토크는 무부하동작의 모터(13)에 의하여 발생하는 보조토크 보다도 일반적으로 크게되므로 운전자는 핸들(1)을 서서히 회전시는 존재하지 않는 중량감을 느끼게 된다. 이를 피하기위하여 이 실시예에서는 제25도의 플로차트에 도시한 바와 같이 제1슬라이딩클러치(14)전류를 조향속도증가에 따라 감소되게 제어하므로서 핸들(1)의 조향속도가 예정수준 W1을 초과시 모터(13)가 랙(6)에서 이탈되게한다.

이 결과 모터(13)는 고속조향동작시는 부하가 걸리지 않으며 이로 인하여 핸들(1)이 동력보조가 전혀없는 수동조향보다도 고속조향중 더 무겁게되는 상황을 피할수가 있으며 따라서 단지 종래의 조향시스템에 조향속도센서를 추가하고 제어유닛의 제어프로그램을 적절히 변경하는 것만으로 추종성 좋은 동력조향시스템을 얻을수가 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 이 발명에 의한 동력조향시스템은 핸들의 회전력을 랙으로 전달하는 제1피니온과는 별도로 제2피니온을 설치하고 이 피니온에 모터로부터 제1클러치, 웜 및 웜기어 그리고 제2클러치를 통하여 상기 랙에 보조동력을 전달하며 공지의 각수단을 호적하게 전기적으로 조합한 제어유닛에 의하여 상기 제1 및 제2클러치와 모터를 제어함으로써 노이즈 발생방지 충격토크방지, 고속조향에 대한 우수한 추종성, 수동 제어 및 안전성보장은 물론 핸들 조작시 무겁거나 뻑뻑한 느낌없이 부드럽게 조향동작 할수있는 효과가 있는 것이다.

Claims

핸들(1), 상기 핸들(1)과 일체적으로 회전가능하게 고착연결된 조향축(2), 차량의 운행속도를 검출하고 이 검출된 차속을 표시하는 출력신호를 발생하는 차속센서(10), 상기 조향축(2)상에 설치되어 운전자가 상기 핸들(1)에 가하는 회전력을 검출하고 이 검출된 조향토크를 표시하는 출력신호를 발생하는 토크센서, 상기 조향축(2)과 작동가능하게 연결되고 상기 조향축(2)를 통해 상기 핸들(1)에 의하여 구동되는 제1피니온(5), 타이로드(8a), (8b)를 통해 한쌍의 조향차륜과 작동가능하게 연결되고 그 위에 제1피니온(5)과 맞물려 있는 제1랙톱니부(6a)와 제2랙톱니부(6b)가 형성되어 랙(rack)(6), 상기 랙(6)상의 상기 제2랙톱니부(6b)와 맞물려 있는 제2피니온(18), 감속기어(R)를 통하여 제2피니온(18)과 작동가능하게 연결되고 상기 핸들(1), 조향축(2), 제1피니온(5) 및 제1랙톱니부(6a)를 통하여 운전자가 조작한 상기 랙(6)의 조향동작을 동력보조하는 모터(13), 상기 모터(13)와 제2피니온(18)간에 설치되고 공급되는 전류의 크기에 대략 비례하여 그들간에 동력을 전달하는 제1전자클러치(14), 상기 모터(13)와 제2피니온(18)간에 설치되고 상기 모터(13)와 제2피니온(18)간의 동작연결을 선택적으로 설정 또는 차단하는 제2클러치(17) 그리고 상기 차속센스(3) 및 토크센서(3)의 출력신호를 입력하여 상기 모터(13), 제1클러치(14) 및 제2클러치(17)의 동작을 제어하는 제어유닛(9), (109), (209)으로 구성된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1클러치(14)는 상기 모터(13)와 상기 제2클러치(17)간에 설치된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1클러치(14)는 전자슬라이딩 클러치로 구성된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제3항에 있어서, 상기 전자슬라이딩 클러치는 파우더 클러치로 구성된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제3항에 있어서, 상기 전자슬라이딩 클러치는 히스테리시스클러치로 구성된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제2항에 있어서, 상기 제2클러치(17)는 상기 감속기어(R)와 제2피니온(18)간에 설치된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제6항에 있어서, 제2클러치(17)는 전자스위칭 클러치로 구성된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제1항에 있어서, 상기 감속기어(R)는 제1클러치(14)를 통하여 상기 모터(13)와 작동가능하게 연결된 웜(15)과 상기 제2클러치(17)를 통하여 상기 제2피니온(18)과 연결된 웜기어(16)로 구성된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어유닛(9a)은 상기 토크센서(3)의 출력신호를 입력하여 운전자조작의 조향토크를 측정하는 조향토크 측정수단(9a), 상기 조향토크 측정수단(9a)이 새로 측정한 새로운 조향토크치와 전번 측정한 조향토크치로부터 조향토크의 급변동을 판정하는 조향토크 급변동판정수단(9b), 조향토크가 정상적으로 변동하는 경우 는, 주기적으로 입력된 임의수의 전번 조향토크측정치를 기억하며, 상기 조향토크 급변동 판정수단이 조향토크의 급변동을 판정시는 임의수의 상기 전번 조향토크측정치를 상기 직전의 조향토크치와 대체기억하는 기억수단(9c), 상기 기억수단에 기억된 내용을 평균화하는 조향토크 평균화수단(9d), 새로운 조향토크측정치를 기준으로 상기 모터의 인가전압을 결정하는 모터인가전압 결정수단(9e), 상기 조향토크 평균화수단(9d)에 의하여 연산된 조향토크 평균치로부터 클러치전류를 결정하는 클러치 전류 결정수단(9f), 상기 모터인가전압 결정수단(9e)의 출력을 기준으로 상기 모터(13)의 인가전압을 제어하는 모터인가전압 제어수단(g), 상기 클러치전류 결정수단(9f)의 출력을 기준으로 상기 제1클러치(14)전류를 제어하는 클러치전류 제어수단(9h), 차량의 운행속도에 의하여 제2클러치(17)를 온 또는 오프하는 클러치 제어수단(9i)으로 구성된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어유닛(109)은 상기 토크센서(3)의 출력을 기준으로 조향토크를 측정하는 조향토크 측정수단(109a), 상기 조향토크 측정수단(109a)에서 새로 측정한 조향토크치로부터 상기 모터(13)의 인가전압을 결정하는 모터인가전압 결정수단(109b), 상기 모터전류를 측정하는 모터전류 측정수단(109c), 상기 모터전류 측정수단에서 측정한 모터전류가 예정치와 같거나 그 이하인지 여부를 판정하는 모터전류 판정수단(109d), 상기 모터전류 판정수단이 측정된 모터전류가 예정치보다 크다고 판정하면 클러치전류를 제로로 감소시키고 모터전류가 예정치와 같거나 그 이하라고 판정하면 조향토크측정치에 의하여 클러치전류를 결정하는 하는 방법으로 상기 제1클러치(14)전류를 결정하는 클러치전류 결정수단(109e), 상기 모터인가전압 결정수단(109b)의 출력을 기준으로 상기 모터의 인가전압을 제어하는 모터인가전압 제어수단(109f), 상기 클러치전류 결정수단(109e)의 출력을 기준으로 상기 제1클러치(14)전류를 제어하는 클러치전류 제어수단(109g), 그리고 차량의 운행속도에 의하여 상기 제2클러치(17)를 온 또는 오프하는 클러치 제어수단(109h)으로 구성된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어유닛(209)은 상기 토크센서(3)의 출력신호를 기준으로 조향토크를 측정하는 조향토크 측정수단(209a), 임의수의 전번 조향토크측정치를 축적하는 기억수단(209b), 상기 기억수단(209b)에 축적된 내용을 평균화하는 조향토크 평균화수단(209c), 새로운 조향토크측정치와 상기 기억수단(209b)에 축적된 직전의 조향토크측정치를 비교하여 조향방향이 반전여부를 판정하는 조향방향 반전판정수단(209d), 새로운 조향토크측정치로부터 상기 모터의 인가전압을 결정하는 모터인가전압 결정수단(209e), 상기 조향방향 반전판정수단(209d)이 조향방향이 반전된 것을 판정하면 클러치전류를 예정기간내에 제로로 감소시키고 조향방향이 그대로임을 판정하면 상기 조향토크 평균화수단(209c)에서 연산한 조향토크평균치를 기준으로 클러치전류를 결정하는 방법으로 상기 제1클러치(14)전류를 결정하는 클러치전류 결정수단(209h), 상기 모터인가전압 결정수단(209e)의 출력을 기준으로 상기 모터의 인가전압을 제어하는 모터인가전압 제어수단(209g), 상기 클러치전류 결정수단(209f)의 출력을 기준으로 상기 제1클러치(14) 전류를 제어하는 클러치전류 제어수단(209h), 그리고 차량의 운행속도에 의하여 제2클러치전류(17)를 온 또는 오프하는 클러치 제어수단(209i)으로 구성된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
핸들(1), 상기 핸들(1)과 일체적회전이 가능하게 고착 연결된 조향축(2), 차량의 운행속도를 검출하고 이 검출된 차속을 표시하는 출력신호를 발생하는 차속센서(10), 상기 조향축(2)상에 설치되어 운전자가 조작한 상기 핸들(1)의 회전력을 검출하고 이 검출된 조향토크를 표시하는 출력신호를 발생하는 토크센서(3), 상기 핸들(1)의 조향속도를 검출하고 이 검출된 조향속도를 표시하는 출력신호를 발생하는 조향속도센서(19), 상기 조향축(2)과 작동가능하게 연결되고 상기 조향축을 통해 상기 핸들(1)에 의하여 구동되는 제1피니온(5), 타이로드(8a), (8b)를 통하여 한쌍의 조향차륜과 작동가능하게 연결되고 그 위에 상기 제1피니온(5)과 맞물려 있는 제1랙톱니부(6a)와 제2랙톱니부(6b)가 형성되어 랙(6), 상기 랙(6)상의 상기 제2랙톱니부(6b)와 맞물려 있는 제2피니온(18), 감속기어(R)를 통하여 상기 제2피니온(18)과 작동가능하게 연결되고 상기 핸들(1), 조향축(2), 제1피니온(5) 및 제1랙톱니부(6a)를 통하여 운전자가 조작한 상기 랙(6)의 조향동작을 동력보조하는 모터(13), 상기 모터(13)와 제2피니온(18)간에 설치되고 공급되는 전류의 크기에 대략 비례하여 그들간에 동력을 전달하는 제1전자클러치(14), 상기 모터(13)와 제2피니온(18)간에 설치되고 상기 모터(13)와 제2피니온(18)간의 동작연결을 선택적으로 설정 또는 차단하는 제2클러치(17), 상기 차속센서(10), 토크센서(3) 및 조향속도센서(19)로부터 출력신호를 입력하여 상기 모터(13), 제1클러치(14) 및 제2클러치(17)의 동작을 제어하는 제어유닛(309), (409)으로 구성된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제12항에 있어서, 상기 제1클러치(14)는 상기 모터(13)와 제2클러치(17)간에 설치된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제12항에 있어서, 상기 제1클러치(14)는 전자슬라이딩 클러치로 구성된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제14항에 있어서, 상기 전자슬라이딩 클러치는 파우더클러치로 구성된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제14항에 있어서, 상기 전자슬라이딩클러치는 히스테리시스클러치로 구성된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제13항에 있어서, 상기 제2클러치(17)는 상기 감속기어(R)와 제2피니온(18) 간에 설치된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제17항에 있어서, 상기 제2클러치(17)는 전자스위칭클러치로 구성된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제12항에 있어서, 상기 감속기어(R)는 상기 제1클러치(14)를 통하여 상기 모터(13)와 작동 가능하게 연결된 웜(15)과 상기 제2클러치(17)를 통하여 상기 제2피니온(18)과 연결된 웜기어(16)로 구성된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제12항에 있어서, 상기 제어유닛(309)은 상기 토크센서(3)로부터 출력신호를 입력하여 운전자조작의 조향토크를 측정하는 조향토크 측정수단(309a), 상기 조향토크 측정수단(309a)이 측정한 조향토크치로부터 상기 모터(13)의 인가전압을 결정하는 모터인가 전압 결정수단(309b), 상기 조향속도센서(19)의 출력을 기준으로 상기 핸들의 조향속도를 측정하는 조향속도 측정수단(309c), 상기 조향속도 측정수단(309c)이 측정한 조향속도로 부터 상기 모터(13)의 계자전류를 결정하는 모터계자전류결정수단(309d), 조향토크측정치를 기준으로 상기 제1클러치(14)전류를 결정하는 클러치전류 결정수단(309e), 상기 모터계자전류 결정수단(309d)의 출력을 기준으로 모터계자전류를 제어하는 모터계자전류 제어수단(309f), 상기 모터인가전압 결정수단(309b)의 출력을 기준으로 상기 모터(13)의 인가전압을 제어하는 모터인가전압 제어수단(309g), 클러치전류 결정수단(309e)의 기준으로 제1클러치전류를 제어하는 클러치전류 제어수단(309h), 그리고 차량의 운행속도에 의하여 제2클러치(17)를 온 또는 오프하는 클러치 제어수단(309i)으로 구성된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.
제12항에 있어서, 상기 제어유닛(409)은 상기 토크센서(3)로부터 신호를 입력하여 운전자조작의 조향토크를 측정하는 조향토크 측정수단(409a), 상기 조향토크 측정수단(409a)이 측정한 조향토크치로부터 상기 모터(13) 인가전압을 결정하는 모터인가전압 결정수단(409d), 상기 조향속도센서(19)의 출력으로부터 상기 핸들(1)의 조향속도를 측정하는 조향속도 측정수단(409c), 측정된 조향속도가 예정치보다 크다고 판정되면 슬라이딩클러치전류를 감소시키고 측정된 조향속도가 예정치보다 같거나 그 이하라고 판정되면은 측정된 조향토크에 의하여 슬라이딩클러치전류를 결정하는 방법으로 상기 조향속도 측정수단의 출력을 기준하여 상기 제1클러치(14)전류를 결정하는 클러치전류 결정수단(409d), 상기 모터인가전압 결정수단(409b)의 출력을 기준으로 상기 모터(13)의 인가전압을 제어하는 모터인가전압 제어수단(409e), 상기 클러치전류 결정수단(409d)의 출력을 기준으로 상기 제1클러치(14) 전류를 제어하는 클러치전류 제어수단(409f), 그리고 차량의 운행속도에 의하여 제2클러치(17)를 온 또는 오프하는 클러치 제어수단(409g)으로 구성된 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향시스템.