KR900008031B1 - 모터구동식 파워스테어링 제어장치 - Google Patents

모터구동식 파워스테어링 제어장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

모터구동식 파워스테어링 제어장치
제1도는 본원 발명의 제1실시예에 의한 모터구동식 파워스테어링 제어장치의 구성도.
제2도는 본원 발명의 제1실시예에 의한 콘트롤유닛의 블록회로도.
제3도는 조타토크 대 모터전류의 제어특성도
제4도는 차속 대 모터전류 및 전자클러치 인가전압의 제어특성도
제5도는 본원 발명의 제1실시예에 의한 제어프로그램이 플로챠트
제6도는 본원 발명의 제2실시예에 의한 모터구동식 파워스테어링 제어장치의 구성도.
제7도는 본원 발명의 제2실시예에 의한 콘트롤유닛의 블록회로도.
제8도는 본원 발명의 제2실시예에 의한 제어프로그램의 플로챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 핸들 2a,2b,2c : 스테어링샤프트
3 : 토크센서 5 : 제1의 피니언축
6 : 랙축 9 : 콘트롤유닛
9a : 조타토크측정수단 9b : 차속측정수단
9c :차고측정수단 9c' : 액셀개폐도측정수단
9d : 주행판정수단 9e : 차속센서 단선판정수단
9f : 모터전류결정수단 9g : 모터전류제어수단
9h : 전자클러치제어수단 10 : 차속센서
11 : 배터리 13 : 직류모터
14 : 웜축 15 : 웜휠축
16 : 전자클러치 17 : 제2의 피니언축
8 : 차고센서 18' : 액셀개폐도센서
본원 발명은 자동차의 조타장치를 모터의 회전력으로 보조력을 가하는 모터구동식 파워스테어링 제어장치에 관한 것이다.
종래, 이 종류의 파워스테어링장치는 모터의 구동력을 감속기를 통해서 기어 또는 벨트 등의 전달기구에의해서 스테어링샤프트 또는 랙축으로 보조력을 가하는 것이었다.
상기와 같은 종래의 파워스테어링 제어장치는 차량의 주행시에는 일정 차속도 이상으로 되면 모터의 보조력을 차단하는 방식이지만, 차속센서 단선시에는 핸들이 가벼워진 채로 되어 주행중에 위험이 따르는 문제점이 있었다.
본원 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로서, 차속센서의 단선시에도 차속센서의 단선에 의한 핸들이 가벼워진 채로 되는 위험을 해소하고, 안전주행을 할 수 있는 모터구동식 파워스테어링 제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본원 발명에 관한 모터구동식 파워스테어링 제어장치는 차고(車高)센서의 변동주파수 및 변동진폭이 소정치 이상의 상태가 소정시간 이상으로 지속된 경우에 주행판정수단에 의해서 주행상태로 판정하고, 차속측정치가 0인 때에 주행판정수단의 출력이 주행판정 출력의 경우에는 차속센서 단선판정수단에 의해서 차속센서의 단선으로 판정하고, 차속센서 단선시에 모터전류 및 전자(電磁)클러치 인가전압을 0으로 제어하는 것이다.
그리고 또한 본원 발명에 관한 모터구동식 파워스테어링 장치는 액셀개폐도센서에 의한 액셀개폐도의 측정치가 소정치 이상이고, 차속측정치가 0의 상태가 소정시간 이상 지속한 경우에는 차속센서의 단선으로 판정하고, 모터전류 및 전자클러치 인가전압을 0으로 제어해서 보조력이 없는 스테어링으로 하는 것이다.
본원 발명에 있어서의 모터구동식 파워스테어링 제어장치는 차속센서의 단선시에 차고센서의 추가와 콘트롤유닛의 제이프로그램의 변경에 따라 차속센서의 단선을 검출하고, 모터전류 및 전저클러치 인가전압을 차단해서 보조력이 없는 상태로 할 수 있다.
그리고 또한 본원 발명은 상기와 같이 구성하였으므로, 액셀개폐도센서의 추가와 콘트롤유닛의 제어프로그램의 변경에 의해서, 차속센서의 단선을 차속센서 단선판정수단에 의해서 검출하고 모터전류 및 전자클러치 인가전압을 차단해서 차속센서 단선에 의한 핸들이 가벼워진 채로 되는 것을 해소할 수 있으며, 안전주행을 할 수가 있다.
실시예 1
다음에 본원 발명의 제1실시예를 도면에 따라 설명한다. 제1도에 있어서, (1)은 조타회전력을 받는 핸들이며, (3)은 핸들(1)에 가해진 회전력에 따라서 신호를 출력하는 토크센서, (4a)는 제1의 유니버설조인트, (4b)는 제2의 유니버설조인트, (2a)는 핸들(1)과 토크센서(3)를 연결하는 제1의 스테어링샤프트 (2b)는 토크센서(3)와 제1의 유니버설조인트(4a)를 연결하는 제2의 스테어링샤프트, (2c)는 제1의 유니버설조인트(4a)와 제2의 유니버설조인트(4b)를 연결하는 제3의 스테어링샤프트, (5)는 제2의 유니버설조인트(4b)에 연결되는 제1의 피니언축, (6)은 이 피니언축(5)과 맞물리는 제1의 랙이빨부(6a)와 제2의 랙이빨부(6b)를 가진 랙축(7a)는 한쪽의 타이로드(8a)와 랙축(6)의 한쪽을 연결하는 한쪽의 볼조인트, (7b)는 다른 쪽의 타이로드(8b)와 랙축(6)의 다른 쪽을 연결하는 다른 쪽의 볼조인트이다. (9)는 콘트롤유닛, (10)은 차속을 검출하는 차속센서, (18)은 차의 차고를 검출하는 차고센서, (11)은 배터리, (12)는 키스위치, (13)은 분권(分卷) 또는 자석계자를 가진 직류모터이며, 상기 배터리(11)로부터 콘트롤유닛(9)을 통해서 구동된다. (14)는 모터(13)의 출력축에 연결되고, 감속기를 형성하는 웜축, (15)는 이 웜축(14)과 맞물려서 구동되는 웜휠축, (16)은 웜휠축(15)과 랙축(6)의 제2의 랙이빨부(6b)와 맞물리는 제2의 피니언축(17) 사이의 연결을 콘트롤유닛(9)의 지시에 따라서 결합 또는 이탈하는 전자클러치이다.
제2도는 상기 콘트롤유닛(9)의 상세를 나타낸 블록도이며, (9a)는 토크센서(3)로부터의 입력에 의해서 조타토크를 측정하는 조타토크측정수단, (9b): 차속센서(10)의 입력에 따라 차속을 측정하는 차속측정수단, (9c)는 차속센서(18)의 입력에 의해 차고를 측정하는 차고측정수단, (9d)는 이 차고측정수단(9c)으로부터의 출력신호의 변동주파수 및 변동진폭이 소정치 이상인 상태가 소정시간 이상 지속된 경우에 주행상태로 판정하는 주행판정수단, (9e)는 차속측정수단(9b)의 출력이 0인 때에 주행판정수단(9d)의 출력이 주행판정 출력의 경우에는 차속센서(10)의 단선으로 판정하는 차속센서 단선판정수단, (9f)는 통상적으로는 조타토크에 따라서 모터(13)의 전류를 결정하고, 차속센서 단선판정수단(9e)의 출력이 단선판정 출력시에는 모터(13)의 전류를 0으로 결정하는 모터전류결정수단, (99)는 모터전류결정수단(9f)의 출력에 따라서 모터전류를 제어하는 모터전류제어수단, (9h)는 최소한 차속에 의해서 정해지는 조건과 차속센서 단선판정수단(9e)의 출력조건으로 전자클러치(16)를 결합 또는 이탈하는 제어를 하는 전자클러치 제어수단이다.
다음으로 동작을 제3도 내지 제5도를 참조하며 설명한다. 제3도는 조타토크 대 모터전류의 제어특성도, 제4도는 차속 대 모터전류 및 전자클러치 인가전압의 제어특성도, 제5도는 콘트롤유닛(9)의 제어프로그램을 나타내는 플로챠트이다. 먼저 엔진의 시동에 있어서 키스위치(12)를 온으로 하면 전자클러치(16)가 온되고, 웜휠축(15)과 제2의 피니언축(17)이 연결된다. 이 상태에서 핸들(1)에 회전력이 부여되면 콘트롤유닛(9)은 제3도에 나타낸 바와 같이 모터(13)의 전류를 제어한다. 제3도에서 조타토크를 오른쪽으로 증가하면 a점에서 모터(13)를 온하고, 모터 및 기계계(系)의 관성의 영향을 경감하기 위해서 IOF(2-10A 정도)의 모터전류를 흐르게 한다. 그리고 조타토크를 증가하고, b점에서 모터전류를 조타토크에 대해서 직선적으로 증대시켜서, c점에서 100%의 전류가 된다. 반대로 토크를 감소해서 조타보크가 c점 보다 모터전류는 감소하고, b점에서 IOF의 모터전류치가 된다. 그리고 조타토크가 감소해서 a점이 되면 모터(13)는 오프한다. 이것은 조타토크를 왼쪽방향으로 실시해도 상기와 같이 이루어지고, 모터전류에 대한 전달토크의 관계는 비례관계이다. 따라서 제3도에서 토크가 증가하면 a점에서 모터는 온이 되고, IOF의 모터전류가 흐르게 된다. 그리고 토크를 증가하면 b점에서 모터전류를 서서히 증가하는 제어를 하는 것은 웜축(14)으로의 출력토크는 서서히 증가하게 되고, 핸들(1)에 가해지는 운전자의 힘에 따른 보조토크를 웜휠축(15), 전자클러치(16) 및 제2의 피니언축(17)을 통해서 제2의 랙이빨부(6b)에 전달한다. 이 때문에 핸들(1)은 가벼워진다. 이상은 차량정지시에 있어서의 동작이다.
다음으로 자동차가 주행상태로 된 경우, 제4도에 나타낸 바와 같이 모터전류의 제어는 d점의 차속(차속=V2)으로 OOF의 전류를 감소시키고, e점의 차속(차속=V1)으로 전자클러치(16)의 인가전압과 함께 0이된다. 이 때문에 웜휠축(15)과 제2의 피니언축(17)은 이탈하므로, 핸들(1)을 돌리는 운전자에 있어서는 보조력이 없는 스테어링이 된다. 그러나 종래의 장치에 있어서 차속센서(10)가 단선되면 차속에 따른 제어가 이루어지지 않기 때문에, 고속주행시에도 조타보조력이 작용하여 핸들(1)이 너무 가벼워져서 위험하였으나, 본원 발명의 장치에서는 차고센서(18)의 변동주파수 및 변동진폭이 소정치 이상(예를 들면 0.5Hz 이상이며 ±1cm 이상)의 상태가 소정시간 이상(예를 들면 5초 이상)지속된 경우에는 주행상태로 판정하고, 이때 차속이 0인 경우에는 차속센서(10)의 단선으로 판정한다. 그리고 차속센서의 단선 판정시에는 모터(13)의 전류 및 전자클러치(16)의 인가전압을 0으로 제어해서 핸들에 보조력이 없는 상태로 하는 것이다.
실시예 2
다음에 본원 발명의 제2실시예를 도면에 따라 설명한다. 제6도는 본원 발명에 의한 모터구동식 파워스테어링 제어장치의 블록회로도를 포함한 구성도를 나타낸 것으로, 도면에 있어서 제1도에 해당하는 부분은 동일한 부호를 붙여서 설명을 생각하며, (18')는 액셀개폐도를 검출하는 액셀개폐도센서이다.
제7도는 콘트롤유닛(9)의 블록회로도를 나타내며, (9a)는 토크센서(3)로부터의 입력에 의해서 조타토크를 측정하는 조타토크 측정수단, (9b)는 차속센서(10)로부터의 입력에 의해서 차속을 측정하는 차속측정수단, (9c')는 액셀개폐도센서(19')로부터의 입력에 의해서 액셀개폐도를 측정하는 액셀개폐도측정수단, (9e)는 이 액셀개폐도측정수단(9C')에 의한 액셀개폐도의 측정치가 소정치 이상이며, 차속측정수단(9b)의 출력이 0의 상태가 소정시간 이상 지속한 경우에는 차속센서의 단선으로 판정하는 차속센서 단선판정수단, (9f)는 통상은 조타토크에 따라서 모터전류를 결정하고, 차속센서 단선판정수단(9e)의 출력이 단선판정시에는 모터전류를 0으로 결정하는 모터전류결정수단, (9g)는 이 모터전류결정수단(9f)의 출력에 따라 모터전류를 제어하는 모터전류제어수단, (9h)는 최소한 차속에 의해서 정해지는 조건으로 전자클러치(16)를 결합 또는 이탈하는 제어를 하는 전자클러치 제어수단이다.
다음에 동작을 제3도, 제4도 및 제8도를 참조하면서 설명한다. 제3도는 조타토크 대 모터전류의 제어특성도, 제4도는 차속 대 모터전류 및 전자클러치 인가전압의 제어특성도, 제8도는 콘트롤유닛(9)의 제어프로그램을 나타낸 플로챠트이다.
제3도는 엔진의 시동시 및 차의 정지시에 있어서의 조타토크 대 모터전류의 동작특성을 나타내며, 제4도는 자동차가 주행상태로 되었을 경우의 차속 대 모터전류와 전자클러치 인가전압의 동작특성을 나타내는 것으로, 제1실시예에서는 차고센서(18)를 이용한 경우를 설명하였느나, 이 제2실시예는 상기 차고센서(18) 대신 엑셀개폐도센서(18')를 이용한 것이 다를 뿐 그 동작은 제1실시예와 동일하므로 설명을 생략한다.
종래의 장치에서는 차속센서(10)가 단선되면, 차속에 따른 제어가 이루어지지 않기 때문에 고속주행시에도 조타보조력이 작용하여 핸들(1)이 너무 가벼워서 위험하였다. 그러나 제8도와 같이 본원 발명의 제2실시예에서는 액셀개폐도센서(18')에 의한 액셀개폐도의 측정치가 소정치(예를 들면 5-80%) 이상에서 차속측정치가 0의 상태가 소정시간(예를 들면 10-20초) 이상 지속한 경우에는 차속센서(10)의 단선으로 판정한다. 그리고 차속센서의 단선 판정시에 모터전류 및 전자클러치 인가전압을 0으로 제어해서 보조력이 없는 스테어링으로 할 수가 있다.
상술한 바와같이 본원 발명에 따르면, 차속센서의 단선시에 고속주행시에도 핸들이 가벼워진 채로 되는 것의 대책으로서, 차고센서 또는 액셀개폐도센서의 추가와 콘트롤유닛의 제어프로그램 변경에 의해서 차속센서의 단선을 검출하고, 모터전류 및 전자클러치의 인가전압을 차단하도록 한 것이며, 이로써 안전성 높은 파워스테어링이 이루어지고, 또한 장치도 값싸게 할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 차속을 검출하는 차속센서(10)와, 스테어링샤프트(2a,2b)의 도중에 설치되어, 핸들(1)의 회전력을 검출하는 토크센서(3)와, 차고를 검출하는 차고센서(18)와, 상기 차속센서(10)와 토크센서(3) 및 차고센서(18)의 신호를 입력으로 하는 콘트롤유닛(9)과, 차량에 탑재된 배터리(11)로부터 콘트롤유닛(9)을 통해서 구동되는 직류모터(13)와, 이 모터(13)의 출력측에 직결되어, 콘트롤유닛(9)에 의해서 결합 또는 이탈하는 전자클러치(16)를 갖춘 모터구동식 파워스테어링 제어장치에 있어서, 상기 코크센서(3)의 입력에 의해서 조타토크를 측정하는 조타토크측정수단(9a)과, 차속을 측정하는 차속측정수단(9b)과, 차고를 측정하는 차고측정수단(9c)과, 이 차고측정수단(9c)의 출력신호의 변동주파수 및 변동진폭이 소정치 이상의 상태가 소정시간이상 지속한 경우에 주행상태로 판정하는 주행판정수단(9d)과, 상기 차속측정수단(9b)의 출력이 0인때에 주행판정수단(9d)의 출력이 주행판정 출력의 경우에는 차속센서(10)의 단선으로 판정하는 차속센서 단선판정수단(9e)과, 통상은 조타토크에 따라서 모터전류를 결정하고, 차속센서 단선판정수단(9e)의 출력이 단선결정 출력시에는 모터전류를 0으로 결정하는 모터전류 결정수단(9f)과, 이 모터전류결정수단(9f)의 출력에 따라서 모터전류를 제어하는 모터전류제어수단(9g)과, 최소한 차속에 따라 정해지는 조건과 차속센서 단선판정수단(9e)의 출력조건으로 상기 전자 클러치(16)를 결합 또는 이탈하는 제어를 행하는 전자클러치제어수단(9h)를 갖춘 것을 특징으로 하는 모터구동식 파워스테어링 제어장치.
  2. 차속을 검출하는 차속센서(10)와, 스테어링샤프트(2a,2b)의 도중에 설치되어, 핸들(1)의 회전력을 검출하는 토크센서(3)와, 액셀개폐도를 검출하는 액셀개폐도센서(18')와, 상기 차속센서(10)와 토크센서(3)및 액셀개폐도센서(18′)의 신호를 입력으로 하는 콘트롤유닛(9)과, 차량에 탑재된 배터리(11)로부터 콘트롤유닛(9)을 통해서 구동되는 직류모터(13)와, 이 모터(13)의 출력축에 직결되어, 콘트롤유닛(09)에 의해서 결합 또는 이탈하는 전자(電磁)가 0의 상태가 소정시간 이상 지속한 경우에는 차속센서(10)의 단선으로 판정하는 차속센서 단선판정수단(9e)과, 통상은 조타토크에 따라서 모터전류를 결정하고, 차속센서 단선판정수단(9e)의 출력이 단선판정 출력시에는 모터전류를 0으로 결정하는 모터전류결정수단(9f)과, 이 모터전류결정수단(9f)의 출력에 따라서 모터전류를 제어하는 모터전류제어수단(99)과, 최소한 차속에 따라 정해지는 조건으로 상기 전자클러치(16)를 결합 또는 이탈하는 제어를 행하는 전자클러치제어수단(9h)을 갖춘 것을 특징으로 하는 모터구동식 파워스테어링 제어장치.
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