KR920005424B1

KR920005424B1 - 개량된 전기식 조향기어

Info

Publication number: KR920005424B1
Application number: KR1019870700543A
Authority: KR
Inventors: 이. 베르 마이클; 피. 오즈니아크 케네드; 에이. 가우비스 필립; 쥬니어 필립 큐. 게스트; 엘. 그레이브스 제임스; 제이. 완드 토마스
Original assignee: 티알더블유 인코포레이티드; 원본미기재
Priority date: 1985-10-23
Filing date: 1986-10-14
Publication date: 1992-07-03
Also published as: AU592508B2; CA1262952A; EP0248034B1; AU6524786A; EP0248034A1; US4660671A; JPS63501704A; KR870700528A; DE3667448D1; WO1987002631A1; BR8606941A; JPH0818564B2

Abstract

내용 없음.

Description

개량된 전기식 조향기어

자동차의 동력보조조향 시스템은 다수가 공지되어 있으며, 이러한 시스템은 유압식 동력 또는 전력을 이용하여 보조동력을 제공하도록 구성되어 있다.

랙과 피니언 기어 세트를 이용하는 전기식 동력보조조향 시스템은 피니언 샤프트에 연결된 조향 입력 샤프트에 회전력을 가하거나 또는 랙톱니가 형성된 조향부재에 선형 이동력을 가하도록 전기모터를 사용하여 보조동력을 제공하게 되어 있다. 이러한 시스템에 있어서, 전기모터는 전형적으로 차량의 조향핸들에 가해지는 운전자의 입력 토오크 및/또는 차량의 속도에 상응하여 제어되게 된다.

미합중국 특허 제3,983,953호에 있어서는, 전기모터가 입력조향 샤프트에 결합되어, 운전자에 의해 조향핸들에 가해지는 토오크에 상응하여 작동하게 되어 있다. 이에 있어서, 전자식 제어시스템은 토오션 센서와 차량속도 센서를 구비하고 있으며, 이 두 센서에 의해 제공되는 출력신호는 컴퓨터에 입력되게 되어 있다. 상기 컴퓨터는 가해진 토오크와 차량속도에 상응하여 모터에 제공되는 보조동력의 크기를 제어하게 된다.

미합중국 특허 제4,415,054호에 있어서는, 랙톱니가 형성된 조향부재를 에워싸게 배치된 회전가능한 아마튜어를 구비하는 전기모터를 이용하고 있는데, 이 모터의 아마튜어의 회전에 의해 볼너트 구동장치를 통해 조향부재의 선형이동이 발생되도록 되어 있다. 조향대(column)에는 토오션 감지장치가 결합되어 운전자에 의해 조향핸들에 가해지는 입력 토오크를 감지하도록 작용한다. 상기 토오션 감지장치는 토오션 바아를 가로지르는 방향으로의 회전비틀림을 감지하기 위한 자석/홀(Hall) 효과를 이용하는 센서의 장치를 이용하고 있다. 본 특허에 있어서는 토오션 감지장치로 부터의 신호를 수신하기 위한 전자식 제어장치가 설치되어, 상기 신호에 응답하여 전기모터를 제어하게 되어 있다.

이상의 종래의 전기식 보조조향 시스템들은 운전자에 의해 가해지는 입력토오션을 측정하는데 사용하는 장치 또는 상기한 전자식 제어기의 전기적인 고장을 검출하는 소자를 구비하고 있지 않다. 그러나, 이러한 고장은 전기모터에 요구되지 않은 전기동력을 가하게 되는 가능성을 유발시킨다는 점에서 유해한 것이다. 만일 이러한 현상이 유발되게 되면, 운전자가 요구하지도 않을때 또는 기대하지도 않을때 차량의 급회전이 유발될 수도 있을 것이다.

홀 효과장치를 이용하는 토오션 센서가 고장나게 되는 경우에도 일례로 상술한 바와 같은 문제점이 발생될 수 있다. 홀 효과장치는 0 내지 12VDC 사이에서 작동할 수 있으며, 이 경우 6VDC의 출력은 입력 토오크가 없다는 것을 나타낸다. 운전자가 차량의 조향을 위해 입력 토오크를 가하게 되면, 토오션 바아는 비틀려지면서, 홀 효과장치가 조향 방향에 따라 6VDC를 초과하거나 그 미만의 직류전압을 발생시키게 한다. 만일 토오션 감지장치에서 전기적인 개방 또는 단락이 발생되면, 출력은 12볼트까지 상승하거나, 아니면 0볼트까지 감소하게 되고, 이에 따라 차량은 요구치 않은 그리겨 예기치 않은 형식으로 강한 조향이 이루어지게 된다.

본 발명은 첫째, 전자적으로 제어되는 여하한 동력보조조향 시스템에도 적용 가능하며, 둘째 전기 모터를 이용하는 여하한 동력보조조향 시스템에도 적용 가능하다.

본 발명에 따르면, 차량의 조향핸들의 회전시 차량의 바퀴를 조향시킬 수 있게 하는 조향 조립체가 제공된다. 이 조립체는 차량의 바퀴에 조향핸들을 기계적으로 결합시키는 수단을 구비하고 있으며, 이 기계적인 결합수단은 조향핸들에 연결되어 그와 함께 회전할 수 있는 입력 샤프트와, 피니언 기어와, 상기 입력 샤프트를 피니언 기어에 탄성적으로 연결시키는 토오션 부재와, 그리고 상기 피니언 기어에 구동적으로 맞물리는 랙톱니를 가지는 조향부재를 구비하고 있다.

상기 조향부재는 피니언 기어의 회전운동에 따라 조향부재를 축방향으로 이동시켜 바퀴를 조향시킬 수 있게 바퀴에 연결되어 있다. 또한, 조향 조립체는 조향핸들에 가해지는 입력 토오크의 크기에 비례하여 변화하는 일차 및 이차 전기신호를 발생시키는 토오션 감지수단을 구비하고 있다. 상기 일차 및 이차 전기신호들은 조향핸들에 토오크가 가해지지 않을 경우에는 서로 동일한 값을 가지며, 조향핸들에 입력 토오크가 가해짐에 따라 상기 동일값으로부터 서로 정반대로 변화하게 된다. 토오션 감지수단에는 전자제어수단이 연결되어 있으며, 이 제어수단은 상기 두 전기신호중의 한 신호에 상응하는 제어신호를 발생시키는 수단과, 그 제어신호를 상기 두 전기신호중의 다른 신호로 검증하는 수단과, 상기 제어신호에 응답하는 조향부재의 이동에 조력하도록 입력 샤프트, 피니언 기어 및/또는 조향부재에 직접 구동적으로 연결된 전기모터를 구비하고 있다.

본 발명의 양호한 실시예에 따라 토오션 감지수단은 제1 및 제2선형 홀 효과장치를 구비하고 있으며, 이 선형 홀 효과센서와, 상기 입력 샤프트와 피니언 기어중의 하나에 결합되는 선형 홀 효과센서와, 상기 입력 샤프트와 피니언 기어중의 다른 것에 결합되는 자석 조립체를 구비하고 있다. 각각의 자석 조립체는 서로 이격된 북극 및 남극을 포함하고 있는데, 이 두극은 첫째, 조향핸들에 입력 토오크가 가해지지 않을때 각각의 선형 홀 효과센서가 상기 양극 사이에서 대체로 중심이 맞춰질 수 있게, 그리고 둘째, 조향핸들에 조향 토오크가 제1방향으로 가해질때 제1선형 홀 효과장치의 선형 홀 효과센서가 북극에 근접하도록 이동함과 동시에 제2선형 홀 효과장치의 선형 홀 효과센서가 남극에 근접하도록 이동할 수 있게, 그리고 셋째, 조향 핸들에 조향 토오크가 제2방향으로 가해질때 제1선형 홀 효과장치의 선형 홀 효과센서가 남극에 근접하도록 이동함과 동시에 제2선형 홀 효과장치의 선형 홀 효과센서가 북극쪽으로 이동할 수 있게 배치가 이루어져 있다.

본 발명의 조향 조립체는 또한 다수의 고장 검출회로를 구비하고 있는데, 이 고장 검출회로는 제어신호가 전기모터에 의해 제공되는 보조동력을 필요이상 크게 만드는지의 여부를 결정하는 수단을 구비하고 있다. 상기의 결정은 제어신호를 발생시키는데 사용되는 전기신호 이외의 다른 전기신호와 상기 제어신호를 비교하는 것에 의해 이루어진다. 또한, 과도한 보조동력이 제공되는 것으로 결정되었을때 전기모터의 작동을 정지시키기 위한 수단이 제공되어 있다.

본 발명에 따른 또다른 고장 검출회로는 제어신호가 상기 다른 전기신호들에 의해 나타내지는 방향과 일치하는 방향으로 전기모터를 구동시키게 하는지의 여부를 결정하기 위한 수단을 구비하고 있다. 또한, 전기모터가 상기 다른 전기신호들에 의해 나타내지는 방향과 일치하지 않는 방향으로 구동하는 것으로 결정되었을때 상기 전기모터의 작동을 정지시키기 위한 수단이 제공되어 있다.

본 발명에 따른 또다른 고장 검출회로는 발생된 일차 및 이차 전기신호의 값들을 가산하는 수단과, 상기 일차 및 이차 전기신호값의 합이 설정값으로부터 설정량을 초과하여 변화하는지의 여부를 결정하는 수단과, 상기 일차 및 이차 전기신호값의 합이 설정값으로부터 설정량을 초과하여 변화한 것으로 결정되었을때 전기모터의 작동을 정지시키는 수단을 구비하고 있다. 이 특정의 고장 검출회로는 기본적으로 토오크가 조향핸들에 가해지지 않을때 동일한 값의 신호들을 출력하도록 구성된 두개의 선형 홀 효과장치를 이용하고 있다. 상기 출력신호들은 조향핸들에 입력 토오크가 가해질때 동일하게 그리고 서로 반대로 변화하게 된다. 이 고장 검출회로는 파손 또는 개방된 도선과 토오션 감지 시스템에서의 단락된 회로를 체크하게 될 것이다. 또한, 이 고장 검출회로는 조향핸들에 입력 토오크가 가해질때 적절한 신호를 출력하지 못하는 고장난 선형 홀 효과장치를 체크하게 된다.

본 발명에 따른 또다른 고장 검출회로는 발생된 일차 및 이차 전기신호들의 각각을 최대 및 최소 소정값들과 비교하는 수단과, 그 비교수단에 의해 상기 일차 또는 이차 전기신호가 최대 및 최소 설정값내에 있지 않은 것으로 결정될때 전기모터의 작동을 정지시키는 수단을 구비하고 있다.

본 발명의 최적 실시예

본 발명은 동력이 유압식으로 공급되는지 또는 전기식으로 공급되던지 그에 무관하게 보조조향력의 크기를 변화시킬 수 있는 전자식 제어기를 구비하는 여하한 동력보조조향 시스템에 적용될 수 있다. 그러나, 설명의 편의를 위해, 랙과 피니언 기어세트와, 랙톱니가 형성된 조향부재의 워엄부를 에워싸는 볼너트 구동 조립체와, 그 볼너트 구동 조립체의 너트부에 구동적으로 맞물리는 전기모터를 구비하는 조향 시스템에 관련하여 본 발명을 설명하겠다. 볼너트 구동 조립체는 전기모터의 회전운동을 조향부재의 선형운동으로 전환시켜, 운전자의 조향조작에 조력하도록 작용한다. 그러나, 본 발명은 이러한 구성으로만 국한되는 것은 아니다.

제1도에 도시된 바와 같이, 동력보조 조향시스템(20)은 조향대 내에 설치된 토오션 바이부재(22)를 구비하고 있는데, 이 토오션 바아(22)는 운전자에 의해 조작되는 조향핸들(26)과 조향부재(24) 사이에 작동적으로 연결되어 있다. 조향부재(24)는 공지의 방식으로 그 한쪽부분에서 랙톱니(55)를 가지고 있으며, 다른쪽 부분에서는 스크류나사를 가지고 있다. 상기 조향부재(24)는 차량의 조향 또는 조정가능한 바퀴에 동력 전달 가능하게 결합되어 있다.

차량의 조향핸들(26)은 토오션 바아(22)를 통해 조향부재(24)에 기계식으로 연결되어 있어, 운전자에 의해 조향핸들(26)에 가해지는 입력 조향될 바퀴의 회전저항에 의해 조향대와 토오션 바아(22)내에서 토오크가 발생하게 되며, 이에 의해 토오션 바아(22)는 운전자의 입력에 비례하는 양만큼 비틀려지게 된다. 전자식의 위치센서(30)에 의해 토오션 바아(22)의 비틀림량, 즉 가해진 토오크를 나타내는 전기신호가 발생하게 된다. 토오션 바아(22)와 상기 위치센서(30)는 토오션 센서(31)를 구성하는 것이다.

전자식의 위치센서(30)의 출력신호는 전자식 제어장치(32)(ECU)에 수신되며, 이 제어장치(32)는 공지의 속도 신호발생기(속도센서)(34)에 의해 공급되는 속도신호와, 선택스위치(회로장치)(38)에 의해 발생되는 다른 입력신호들을 제어하게 된다. 상술한 실시예에 있어서, 선택스위치(38)은 운전자가 수동으로 조작할 수 있는 스위치들을 포함하고 있다. 제어장치(32)는 그의 입력신호들에 응답하여 모터제어신호들을 발생시키게 되는데, 이 모터제어신호들은 첫째, 전자식의 위치센서(30)에 의해 감지되는 가해진 토오크의 크기, 둘째, 속도센서(34)로부터 측정된 차량의 속도, 그리고 셋째, 운전자에 의해 수동으로 세트된 회로장치(38)의 입력제어신호의 함수로써 변화하게 된다. 상기 모터제어신호들은 전기모터(36)를 제어하는 모터구동기(35)에 공급되게 된다. 전기모터(36)은 운전자가 조향 조작을 완료시키는 것을 도와줄 수 있도록 볼너트 구동 조립체(200)을 거쳐 조향부재(24)를 구동시킨다.

제2도 내지 4도 및 제7도에는 랙과 피니언 기어세트(55), (46)을 구비하는 전기식(동력보조)조향 시스템(20)이 도시되어 있다. 조향핸들(26)은 공지의 방식으로 입력 샤프트(42)에 작동적으로 연결되어 있으며, 이 입력 샤프트(42)는 제3도에 명확히 도시된 바와 같이 피니언 타워(tower)(44)내로 연장되어, 단지 토오션 바아(22)에 의해 피니언 기어(46)에 기계식으로 결합되어 있다. 토오션 바아(22)는 일단에서는 입력 샤프트(42)에, 타단에서는 피니언 기어(46)에 각각 고정되어 있다. 이 토오션 바아(22)는 그의 단부들에 가해지는 토오크에 의해 비틀려지게 된다.

피니언 타워(44)의 개구에 위치된 탄정중합체 시일(50)은 입력 샤프트(42)에 밀폐식으로 결합되어 피니언 타워(44)의 내부가 그의 외부로부터 밀폐되게 된다. 입력 샤프트(42)와 피니언 기어(46)은 환형 베어링(52), (54)에 의해 각각 동축적으로 지지되며, 그들 사이에서 서로 상대 회전할 수 있게 되어 있다.

조향부재(24)는 랙톱니(55)를 가지는 제1부분과, 스크류 또는 워엄톱니를 가지는 스크류부(56)(제2도 및 7도)을 포함한다. 피니언 기어(46)은 조향부재(24)의 랙톱니(55)와 맞물리는 헤리컬 톱니를 가지고 있다. 조향부재(24)는 공지의 방식으로 타이로드(tie rod)(57), (58)에 의해 차량의 조향가능한 바퀴에 작동적으로 연결되어 있다.

노면과 타이어의 마찰에 의해 조향에 대한 저항이 발생하게 되는데, 이 저항의 크기는 바퀴가 접촉하는 노면의 특성 및 차량의 속도에 따라 달라지게 된다. 차량을 조향시키기 위해서는, 운전자는 조향저항을 극복하기에 충분한 크기의 토오크를 조향핸들에 가해야만 한다. 운전자가 조향핸들(26)에 가하는 입력 토오크에 의해 입력 샤프트(42)는 피니언 기어(46)에 대해 상대 회전하게 되며, 그 상대 회전량은 토오션 바아(22)와 가해진 입력 토오크의 크기에 따라 달라지게 된다. 입력 샤프트(42)와 피니언 기어(46)들의 서로 인접한 단부에는 기계식의 정지기구(도시안됨)가 제공되어 있는데, 이 정지기구는 입력 샤프트(42)와 피니언 기어(46)간의 상대 회전량을 조향핸들(26)에 입력 토오크가 가해지지 않을때의 위치인 중립위치로 약 ±4°로 한정시키도록 작용한다.

조향부재(24)는 모터 하우징(60)(제2도)으로 둘러싸여 있는데, 이 모터 하우징(60)은 일단에서 피니언 하우징(62)에 볼트 결합되어 있고, 이 피니언 하우징(62)에는 피니언 타워(44)가 볼트 결합되어 있다. 모터 하우징(60)의 타단에는 외부 하우징(64)이 볼트 결합되어 있다. 조향부재(24)의 양단에는 타이로드(57), (58)가 공지의 방식으로 연결되어 있다. 타이로드(57)과 피니언 하우징(62) 사이, 그리고 타이로드(58)과 외부하우징(64) 사이에는 먼지부트(boot)(70), (72)가 각각 연결되어 있어, 조향시스템내로 주위의 오염물이 유입되는 것을 방지해준다. 조향부재(24)는 부싱(76)에 의해 외부 하우징(64)내에, 그리고 피니언 기어(46)과 조합으로 요오크(78)(제2도)에 의해 피니언 하우징(62)내에 반경방향으로 지지되어 있다.

상술한 실시예의 토오션 센서(31)는 토오션 바아의 비틀림 정도를 측정하기 위한 선형의 홀 효과위치 센서를 사용하고 있다. 홀 효과장치의 작동 원리 및 두 부재의 상대위치를 측정하는데 홀 효과장치를 사용하는 일반적인 방법은 당해 기술분야에서 공지된 것이므로, 상세히 설명하지 않겠다. 요약하여, 선형 홀 효과 센서는 일측부재에 고정되고, 타측부재에는 자석이 고정되게 된다. 선형 홀 효과센서에 의해 제공되는 출력전압은 센서에 대한 자석의 상대위치에 따라, 즉 두 부재의 상대위치에 따라 달라지게 된다.

제3도 내지 6도에 도시된 바와 같이, 위치센서(30)은 입력 샤프트(42)와 피니언 기어(46)에 작동적으로 결합되어, 상기 입력 샤프트(42)와 피니언 기어(46)간의 상대 회전량을 측정하고, 이로써 운전자에 의해 가해진 입력 토오크의 크기를 측정하도록 작용한다. 상기 위치센서(30)은 입력 샤프트(42)에 고정된 제1원통부(82)와, 피니언 기어(46)에 고정된 제2원통부(84)를 구비하고, 상기 원통부(82)에는 지지체(90), (92)가 직경방향으로 서로 반대쪽에 부착되어 있다. 지지체(90), (92)에는 각각 기판(94), (96)을 지지하고 있으며, 이 기판(94), (96)에는 선형의 홀 효과센서(98), (100)이 각각 부착되어 있다. 선형 홀 효과센서(98)에 대해 원통부(84)의 요부에는 자석 조립체(104)가 장착되고 있다. 유사하게, 선형 홀 효과센서(100)에 대해 원통부(84)의 요부에는 자석 조립체(106)가 장착되어 있다.

제8도에 도시된 바돠 같이, 자석 조립체(104)는 제1자석(110)과 제2자석(112)를 구비하고 있는데, 이 자석(110), (112)들은 서로 이격된 상태에서 극(pole) 편(114)에 의해 연결되어 있다. 자석(110), (112)들은 자석(100)의 북극(N)극과 자석(112)의 남(S)극이 선형 홀 효과센서(98)과 대면할 수 있게 배치되어 있다. 선형 홀 효과센서(98)과 자석 조립체(104)들은 토오션 바아(22)가 비틀려지지 않을때, 즉 차량의 조향핸들(26)에 가해지는 입력 토오크가 없을때 선형 홀 효과센서(98)이 자석 조립체(104)와 축방향으로 일렬로 배치되고 자석(110), (112) 사이에 중간에 위치될 수 있도록, 제1원통부(82)와 제2원통부(84)에 대하여 적절하게 배치되어 있다. 이러한 위치 정렬을 이루게 하기 위한 방법 및 장치는 일례로 본출원인에게 양도되고 본문에 참조문헌으로서 인용되는 드루차스 등에게 특허된 미합중국 특허출원 제596,655호에 상세히 기재되어 있다.

선형 홀 효과센서(100)에 결합된 자석 조립체(106)은 극편(124)에 의해 연결된 제1자석(120)과 제2자석(122)을 구비하고 있다. 선형 홀 효과센서(98)에 관련하여 상술한 바와 같이, 자석 조립체(106)과 선형 홀 효과센서(100)들은 토오션 바아(22)가 비틀려지지 않았을때 그 선형 홀 효과센서(100)이 자석(120), (122)과 축방향으로 일렬로 정렬되고, 그 자석들 사이의 중간에 위치되게 된다.

선형 홀 효과센서(98), 자석 조립체(104), 토오션 바아(22)들의 조합체는 이하 토오션 센서(A)로서 지칭하겠다. 한편, 선형 홀 효과센서(100), 자석 조립체(106), 토오션 바아(22)들의 조합체는 이하 토오션 센서(B)로서 지칭하겠다.

제8도 및 제8a도에서, 만일 입력 샤프트(42)가 선형 홀 효과센서(98)을 자석(110)쪽으로 근접시킬 수 있게 피니언 기어(46)에 대해 상대 회전하게 되면 선형 홀 효과센서(100)은 자석(120)에 근접하게 될 것이다. 만일 입력 샤프트(42)가 선형 홀 효과센서(98)을 자석(112)에 근접시키게끔 피니언 기어(46)에 대해 상대 회전하게 되면, 선형 홀 효과센서(100)은 자석(122)에 근접하게 될 것이다. 이와 같이 하여, 두 토오션 센서(A), (B)로부터의 출력신호는 입력 샤프트(42)와 피니언 기어(46) 사이에서 상대 회전이 발생하게 될때 양측으로 대칭을 이루게끔 동일한 크기로 그러나 서로 반대쪽으로 변화하게 될 것이다. 이들의 전압은 조향방향과 토오크를 나타내는 신호를 제공하는데 사용된다.

전자식 제어장치(32)는 선형 홀 효과센서(A), (B)에 대해 8VDC의 전원을 제공한다. 각 센서는 대응하는 홀 효과센서가 대응하는 자석 조립체들의 자석들 사이의 중간에 위치될때, 즉 조향이 중립상태에 있을때 공급전압의 1/2(즉, 4VDC)을 출력하도록 바이어스(bias)된다. 입력 샤프트가 피니언 샤프트에 대해 일방향으로(일례로, 우측으로)회전하게 되면, 토오션 센서(A)로부터의 출력전압은 4VDC보다 높게 상승하게 되며, 반면에 토오션 센서(B)로부터의 출력전압은 4VDC미만으로 떨어지게 된다. 입력 샤프트(42)와 피니언 기어(46)간의 상대 회전중에 토오션 센서(A), (B)의 출력신호의 변화는 제8a도의 선도로부터 알 수 있는 바와 같이 동일한 크기로 되고 서로 반대로 된다. 이와 같이 크기는 동일하나 반대로 되는 출력전압의 변화는 일측의 선형 홀 효과센서가 자석의 남극에 근접하게 이동하고, 이와 동시에 타측의 선형 홀 효과센서가 자석의 북극에 근접하게 이동하기 때문에 발생하게 된다.

토오션 센서들은 전기식 리본케이블(130)을 통해 전자식 제어장치(32)에 연결되어 있는데, 상기 리본 케이블(130)은 위치센서(30)의 원통부(82)로부터 반경방향 외측으로 돌출한 연장부(132, 134)를 가진 리본 스풀(131) 주위에 감겨 있다. 피니언 타워(44)의 구멍에는 커넥터박스(136)(제3도)가 수용되어 있는데, 이 커넥터박스(136)에는 리본 케이블(130)의 일단이 수용되며, 이 일단은 커넥터박스(136)에 또한 수용되어 있는 외부 케이블(도시안됨)과의 전기적인 접속을 이룰수 있게 되어, 제어장치(32)와 토오션 센서(A), (B)간의 전기적인 접속을 제공하게 된다.

리본 케이블(130)의 타단은 분열되어 있다. 토오션 센서(A)에는 8VDC 전원선, 지면, 복귀선들이 연결되어 있고, 토오션 센서(B)에는 8VDC 전원선, 지면, 또다른 복귀선들이 연결되어 있다. 리본 케이블(130)은 중심이 맞춰진 또는 직전방의 위치로부터 조향핸들을 양측방향으로 설정회전수 만큼 회전시킬 수 있도록 원통부(82)의 스풀(131) 주위에 느슨하게 감겨져 있다. 차량의 조향핸들이 일방향으로 회전되면, 리본 케이블(130)이 감겨지고, 반대로 조향핸들이 다른 방향으로 회전되면 리본 케이블(130)은 풀려지게 된다. 리본 케이블(130)은 각각의 방향으로의 회전시 결속됨이 없이 조향핸들(26)의 최대회전수 만큼의 회전을 허용할 수 있도록 감겨져야만 할 것이다.

각각의 토오션 센서(A), (B)는 두개의 입력전원선과 센서출력선을 제공하도록 케이블(130)에 연결된 세개의 도선을 가지고 있으며, 리본 케이블(130)에 연결된 상기 세도선들을 고정시키기 위한 응력 완화 스트랩(140), (142)를 가지고 있다.

제2도 및 7도에 도시된 바와 같이, 모터 하우징(60)내에는 전기모터(36)이 조향부재(24)를 에워싸게끔 배치되어 있는데, 이 전기모터(36)은 정류자판(152)에 전기적으로 접속되고 서로 이격된 4개의 영구자석(153)들로 둘러싸여 있는 아마튜어(151)를 구비하는 4극 영구자석 직류모터이다. 자석(153)은 희토류 자석 또는 제작된 세라믹 자석의 어느 것을 사용해도 무방하다. 상기 자석들은 모터 하우징(60)의 내부에 고착되게 되며, 아마튜어(151)에 대면하는 인접자석들의 극들은 서로 교대로 되어 있다.

피니언 하우징(62)의 구멍(155)내에는 브러시 홀더 조립체(154)가 나사결합되어 있는데, 이 조립체(154)는 등간격을 두고 이격된 4개의 브러시 수용구멍(156)을 가지고 있다. 각각의 브러시 수용구멍(156)은 전기 브러시(157)을 미끄럼 가능하게 수용한다. 브러시(157)들은 스프링(158)에 의해 정류자판(152)에 대해 가압하게 된다. 각각의 브러시(157)는 전기커넥터(160) 또는 (161)에 접속하기 위한 금속의 브러시 리그(rig)(159)를 가지고 있다. 180˚의 간격을 두고 이격된 브러시들은, 커넥터(160)에 한쌍의 브러시들이 연결되어 있고, 다른쌍의 브러시들은 커넥터(161)에 연결되어 있다. 아마튜어(151)에는 연결튜브(170)가 연결되어, 아마튜어(151)의 축방향 외측으로 연장되어 있다. 연결튜브(170)은 일단부(172)에서 니이들 베어링(174)에 의해 회전가능하게 지지되어 있다. 정류자판(152)는 플라스틱으로 된 정류자 절연지지체(175)로 성형결합되며, 이 절연지지체(175)는 연결튜브(170)상에 가압되어 끼워져 있다. 전기모터(36)가 모터 구동기(35)에 의해 구동되면, 아마튜어(151), 연결튜브(170), 그리고 정류자판(152)들은 조향부재(24)에 대해 회전하게 되며, 이때 자석(153)은 하우징(60)내에 고정된 상태로 유지된다.

조향부재(24)의 워엄 또는 스크류부(56)에는 볼너트 구동 조립체(200)가 구동적으로 맞물려 있는데, 이 볼너트 구동 조립체(200)는 주몸체부(204)와 직경이 감소된 연장부(206)을 가지는 원통형 너트(203)을 구비하고 있다. 연장부(206)의 내벽면(270)에는 내측으로 향해있는 스플라인이 형성되어 있는데, 이 스플라인은 연결튜브(170)의 단부(210)에 형성되고 반경방향으로 돌출된 스플라인(208)과 구동적으로 맞물려 있다. 아마튜어(151)와 연결튜브(170)이 모터(36)의 작동에 의해 회전함에 따라, 너트(203)는 그들과 함께 회전하게 된다.

주몸체부(204)의 일단부(213)과 외부 하우징(64)의 내면(214) 사이에는 드러스트 베어링(212)가 설치되어 있으며, 주몸체부(204)의 타단부(216)과 스패너 너트(217)의 요부(224) 사이에는 또다른 드러스트 베어링(215)이 설치되어 있다. 스패너 너트(217)은 외부 하우징(64)의 내면의 나사부(218)내에 나사결합된다. 스패너 너트(217)의 리그(lug) 요부(219)는 스패너 너트를 제위치에 나사결합시키는데 사용된다. 스패너 너트(217)은 볼너트 구동 조립체(200)에 축방향 부하를 가하게 된다.

외부 하우징(64)의 내벽(214)에 형성된 환형 홈(220)에는 o-링(225)가 설치되어, 드러스트 베어링(212)와 접촉하고 있으며, 스패너 너트(217)의 요부(224)의 내벽(223)에 형성된 환형 홈(222)에도 또다른 o-링(221)이 설치되어, 드러스트 베어링(215)와 접촉하고 있다. o-링(225), (221)들은 볼너트 구동 조립체(200)의 작동중에 발생되는 소음을 흡수한다. 각각의 드러스트 베어링(212), (215)는 두개의 환형 레이스(223), (234)를 구비하고 있으며, 이 두 레이스 사이에는 다수의 볼(235)들이 배치되어 있다. 상기 두 레이스(233), (234)는 폐쇄컵(236)에 의해 함께 유지되어 있다.

볼너트 구동 조립체(200)은 주몸체부(204)의 내부 나사부(238)과 조향부재(24)의 워엄 또는 스크류부(56) 사이에 기계적인 연결을 제공하는 다수의 볼(237)들을 구비하고 있다. 이 볼(23)들은 너트(203)의 회전중에 재순환 튜브(239)에 의해 재순환되게 된다. 모터(36)가 연결튜브(170)를 구동시켜, 그에 의해 너트(203)가 회전함에 따라, 볼(237)은 조향부재(24)를 선형으로 이동시키도록 작동한다. 그리하여, 볼너트 구동 조립체(200)는 회전운동을 선형운동으로 전환시키는 기어박스로서 작용하게 된다.

너트(203)의 주몸체부(204)의 양단에는 볼너트 구동 조립체(200)에 먼지가 유입되는 것을 방지하도록 환형의 펠트 와이퍼(felt wiper)(240), (242)가 각각 설치되어 있다. 이 펠트와이퍼(240), (242)는 핀(244), (245)와 핀(246), (247)에 의해 너트(203)의 주몸체부(240)에 대해 축방향으로 고정된 위치에 유지되게 된다.

조향부재(24)는 피니언 하우징(62)내에 위치된 요우크(78)과 피니언 기어(46)의 조합체 및 부싱(76)에 의해서만 하우징(60), (62), (64)에 대해 지지되어 있다. 볼너트 구동 조립체(200)은 상기한 하우징들에 대해 축방향으로 고정되어 있으나, 조향부재(24)의 반경방향 이동시 반경방향으로 "부유"될 수 있다.

연결튜브(170)은 그의 일단(210)에서는 볼너트 구동 조립체(200)에 의해 지지되며, 타단(172)에서는 니이들 베어링(174)에 의해 지지되어 있다. 만일 조향부재(24)가 하우징(60), (62), (64)에 대해 반경방향으로 이동하게 되면, 연결튜브(170)은 그의 일단(210)측에서 볼너트(203)과 함께 이동하게 될 것이며, 타단(172)측에서는 피봇되게 될 것이다. 작동중에, 조향부재(24)는 그의 두 지지체(76)들과 피니언 하우징(62)의 요우크-피니언 기어 조합체 사이에서의 하중에 의해 약간 굽혀질 수도 있는데, 이에 의해 너트(203)의 위치에서 조향부재(24)가 반경방향으로 변위될 수도 있을 것이다. 이러한 상태에서, 볼너트 구동 조립체(200)는 조향부재(24)가 굽혀짐에 따라 부유되게 되고, 이에 따라 볼너트 구동 조립체(200)의 결속이 방지되게 된다.

또한, 만일 볼너트 구동 조립체(200)가 하우징(60), (62), (64)에 대해 반경방향으로 고정되었다면, 부싱(76), 볼너트 구동 조립체(200), 그리고 요우크-피니언 기어의 조합체간의 정확한 정렬을 보장하도록 허용 오차를 거의 없게할 필요성이 있다. 정렬이 충분히 이루어지지 않게되면, 작동중에 볼너트 구동 조립체(200)의 결속이 발생할 수 있다. 상술한 바와 같이 드러스트 베어링(212), (215)를 사용하여 볼너트 구동 조립체(200)를 부유하게 장착되도록 구성하게 되면, 볼너트 구동 조립체(200)가 조향부재(24)의 여하한 반경방향 이동에도 그를 쫓아가게될 수 있어 허용오차상의 문제점이 해소되며, 그에 따라 볼너트 구동 조립체(200)의 결속이 방지된다.

제9도에는 전자식 제어장치(32)와 그에 관련된 전기소자들의 블록선도가 도시되어 있는데, 제9도에 도시된 바와 같이, 전자식 토오션 센서(31)는 두개의 선형 홀 효과 토오션 센서(A), (B)에 각각 대응하는 두개의 출력신호를 제공한다. 각각의 토오션 센서 출력신호는 차량의 조향핸들(26)에 가해지는 운전자의 입력의 크기를 나타내게 된다. 전자식 제어장치(32)는 토오션 센서(A), (B)로부터의 아날로그 출력신호를 디지탈식으로 부호화된 신호로 변환시키는 변환기 래치(latch)(250)를 구비하고 있다. 상기 디지탈 신호들은 조사 테이블 회로장치(254)의 입력에 공급되게 된다. 선택 스위치(38)의 출력에는 또다른 조사 테이블 회로장치(254)의 입력이 접속되어 있다. 보조동력의 크기는 차량의 속도에 역비례하도록 조절되는 것이 바람직하다. 차량속도센서(34)의 출력은 속도변환기(255)에 접속되고, 이 속도변환기(255)는 조사 테이블 회로장치(254)에 접속되어 있다. 본 발명의 시스템은 바람직하게 차량의 속도가 일차값보다 낮을때 최대의 보조동력을 공급할 수 있고, 차량의 속도가 이차값에 도달하게 될때 최소의 보조동력으로 감소시킬 수 있게 설계되어 있다.

선택스위치(38)은 운전자가 요구되는 조향 "감도"를 선택할 수 있도록 수동으로 세트되게 된다. 본 명세서에 기재되는 실시예의 경우, 선택스위치(38)는 두 위치스위치로서, 스위치의 일차 위치는 보조동력에 의한 조향 감도가 "보통 감도"일때를 선택하는 것이고, 이차 위치는 조향 조작중에 "보다 강한 조향 감도"를 제공하는 "스포츠(sport)감도"일때를 선택하는 것이다. 속도변환기(225)에 의해 변환되는 차량속도 센서(34)의 출력신호, 선택스위치(38)의 위치, 그리고 변환기 래치(250)의 신호에 따라 조사테이블로부터 소정의 값이 선택되게 되며, 그 값은 구동제어 논리회로(256)와 펄스폭 변조(PWM)신호 발생기(258)에 출력되게 된다.

펄스폭 변조 신호 발생기(258)은 구동제어 논리회로(256)에 펄스폭에 변조된 출력신호를 공급하게 되며, 상기 구동제어 논리회로(256)은 모터 구동기(35)내의 구동회로(260)에 신호를 출력시키게 된다. 구동제어 논리회로(256)으로부터 구동회로(260)에 공급된 출력신호들은 전기모터(36)에 공급되는 전류의 방향과 크기를 제어하게 된다. 전기모터(36)에 의해 발생된 토오크의 크기 및 방향은 구동회로(260)에 의해 모터에 공급되는 전류의 크기 및 방향에 따라 달라지게 된다.

차량의 밧데리에는 릴레이(272)를 거쳐 전압상승 변환기(274)가 접속되어 있는데, 이 전압상승 변환기(274)에 의해 발생된 공급전압은 구동회로(260)에 공급되게 된다. 이 전압 상승 변환기로부터의 전압은 구동회로(260)내의 소정의 고체소자를 이용한 스위치를 제어하는데 필요하게 된다. 구동회로(260)내의 고체소자 스위치들은 주기적으로 모터(36)의 단자들에 대해 밧데리를 접속 및 차단시키게 된다. 모터(36)에 의해 유도된 전류의 크기는 밧데리가 모터(36)에 접속되는 시간의 백분율에 비례하게 된다. 이시간 백분율은 펄스폭 변조(PWM) 신호 발생기(258)에 의해 공급되는 펄스폭 변조 출력신호의 듀티 사이클(duty cyele)("온(on)" 시간의 백분율)에 의해 설정된다.

모터(36)에 의해 유도된 전류의 크기 및 구동회로의 온도는 듀티 사이클 홀드 백(hold-back) 회로(264)에 의해 감시된다. 홀드백회로(264)는 모터(36)에 과도 전류가 공급되는 것을 방지하고 구동회로(260)의 과열을 방지하는 것이 필요할 때 펄스폭 변조신호 발생기(258)로부터 출력된 펄스폭 변조신호의 듀티 사이클을 제한시킨다.

전자식 제어장치(32)에는 점화스위치(266)을 거쳐 동력이 공급되게 되는데, 상기 점화스위치(266)는 작동 위치에 있을때 밧데리를 전압조절기(268)에 접속시키도록 작용하게 된다. 전압 조절기(268)은 +8VDC와 +5VDC의 전압들을 공급한다.

고장 검출회로(270)는 전자식 제어장치(32)의 작동상의 여러면을 감시하게 된다. 만일 고장 검출회로(270)이 전자식 제어장치(32)의 작동상의 고장을 검출하게 되면, 릴레이(272) 접점들은 개방되게 된다. 릴레이(272) 접점들은 차량이 밧데리와 구동회로(260) 사이의 도선에 접속되어 있다. 결과적으로, 릴레이(272)가 개방되면 모터(36)에 대한 동력공급이 중단되게 된다. 이와 같이, 고장이 검출되면 보조동력이 차단된다.

최대의 보조동력이 공급되는 상태에서는 모터(36)에 의해 상당한 양의 전력이 소비될 수 있기 때문에, 그리고 구동전류가 펄스폭 변조 방식으로 공급되기 때문에, 차량 밧데리로부터 모터 구동기(35)까지 연장되는 도선에 의해 전자기적인(Electromagnetic) 장해가 유발될 수 있다. 모터 구동기가 피니언 타워(44)에 장착되는 경우에는, 차량 밧데리와 모터 구동기간의 거리가 수 피트에 이를 것이다.

제9도 및 10도에는 차량 밧데리의 양극단자로부터 모터 구동기(35)까지 연장되는 두개의 도선(282), (284)와, 밧데리의 음극단자로부터 모터 구동기(35)까지 연장되는 두개의 음극도선(286), (288)을 갖는 저인덕턴스 케이블(280)이 도시되어 있다. 이 도선들은 제9도의 10-10선을 따라 연장되는 평면상에서 케이블(280)을 통해 볼때 +, -, +, -로 엇갈리게 배치되어 있다. ++도선들이 통과하는 평면은 --도선들이 통과하는 평면에 대해 대체로 수직을 이룬다. 케이블(280)은 약 4인치마다 완전히 하나의 1회전을 이룰 수 있도록 꼬아져 있다.

+도선과 -도선에서의 전류들은 동일한 크기로 되어 있으나 방향은 반대로 되어 있고, 그 결과 상기 전류들에 의해 발생된 자장도 유사하게 동일한 크기로 되며 방향은 반대로 되게 된다. 그리하여, 각쌍의 인접도선들을 둘러싸는 전체 자속은 대체로 0으로 된다. 이와 같이 전류가 흐르고 있을때 자장이 발생하지 않기 때문에, 전류가 갑자기 소실되었을때 자장이 붕괴되는 현상이 발생하지 않으며, 그에 따라 전자기적인 장해가 거의 없게 된다. 이와 같이 하여, 케이블(280)은 복사된 전자기적인 방출과 전압과도 현상을 감소시키게 된다. 그러나, 접속케이블은 가요성을 가지고 있고, 가격도 동축 케이블에 비해 상당히 저렴하다.

제11도 및 12도는 제9도에 일반적인 형태로 도시된 시스템의 상세한 기능블록선도로서, 이 두 도면은 함께 단일의 기능블록 선도를 구성하며, 접속부들은 원안에 표시된 문자(A 내지 L)로 나타내져 있다. 제11도의 접속부 "A"는 제12도의 접속부 "A"에 접속된다. 즉 제11도의 접속부 "A"에서 끝나는 접속선은 제12도의 접속부 "A"에서 끝나는 접속선에 접속되는 것이며, 다른 접속선들도 이와 유사한 방식으로 서로 접속되어 있다.

그러면, 제11도 및 12도를 하나의 도면으로써 참조해보면, 토오션 센서(31)는 토오션 센서(A), (B)를 구비하고 있음을 알 수 있다. 제8a도에 도시된 바와 같이, 토오션 센서(A), (B)의 출력신호는 각각 2 내지 6VDC의 전압을 갖는다. 각 센서는 조향핸들(26)에 입력 토오크가 가해지지 않을때는 4VDC의 출력신호를 공급하게 된다. 토오션 센서(A), (B)의 출력신호들은 입력 토오크가 좌회전 또는 우회전의 조향조작을 이룰 수 있게 가해지게 됨에 따라 4볼트의 "무부하" 출력으로부터 동일하게 변화하게 되며, 이때 방향은 서로 반대이다. 토오션 센서(A)로부터의 출력신호는 증폭기(300)에 의해 증폭되며, 이 증폭기(300)는 필터(302)에 증폭된 신호를 출력하게 된다. 필터(302)는 증폭된 신호의 출력에서 존재할 수도 있는 소음을 여과시켜버린다. 필터(302)에는 고체소자 스위치(304)가 병렬로 연결되어, 필터(302)를 바이패스시키도록 작동하게 되는데, 이 작동에 대해서는 뒤에 설명하겠다. 유사하게, 토오션 센서(B)로부터의 출력신호는 증폭기(310)에 의해 증폭되며, 이 증폭기(310)는 증폭된 신호를 필터(312)에 출력하게 된다. 필터(312)는 증폭된 신호에서 존재할 수도 있는 소음을 여과시켜 버린다. 필터(312)에는 고체소자 스위치(314)가 병렬로 연결되어, 필터(312)를 바이패스시키도록 작동하게 되는데, 이 작동에 대해서는 뒤에 설명하겠다.

필터(302), (312)의 출력단자에는 고체소자 스위치(320), (322)들이 접속되어 있고, 고체소자 스위치(320), (322)의 출력단자들은 서로 접속됨과 동시에 A-D변환기(326)에 접속되어 있다. 변환기(326)은 토오션 센서(A), (B)로부터의 아날로그 출력신호를 이진화 디지탈 출력신호들의 다중송신 신호로 변환시킨다.

플립플롭(flip-flop), (328)은 고체소자 스위치(322)를 제어하는 Q출력과 고체소자 스위치(320)를 제어하는

출력을 가지고 있으며, 플립플롭(328)의 입력에는 A-D변환기(326)의 변환끝(end-of-conversion), (EOC) 출력(330)이 접속되어 잇다. A-D변환기(326)의 변환끝 출력(330)과 변환시작(SC) 입력(334)의 사이에는 지연회로(332)가 접속되어 있다.

플립플록(328)은 스위치(320), (322)중의 하나를 폐쇄시키며, 그 나머지 하나는 개방시킨다. 일례로, 스위치(320)는 폐쇄되고 스위치(322)는 개방되었다고 가정하면, 토오션 센서(A)의 출력은 변환기(326)의 입력에 접속된다. 변환기가 아날로그에서 디지탈로의 변환을 완료하게 되면, 변환끝 출력(330)은 펄스를 발생시켜 플립플롭(328)의 상태를 변화시킨다. 플립플롭(328)의 출력이 토글되면, 스위치(322)는 폐쇄되고, 스위치(320)은 개방된다. 이에 따라, 센서(B)의 출력은 디지탈로 변환되도록 변환기에 접속되게 된다. 변환끝 펄스가 지연회로(332)를 통과한 후에 변환시작 입력단자에 도달하게 되면, 다음의 변환이 시작된다. 지연회로(322)는 다음의 변환이 개시되기에 앞서 스위치를 충분한 시간동안 개방 및 폐쇄시키도록 작용한다.

A-D변환기(326)의 출력에는 센서(A), (B)로부터의 디지탈 신호를 수신하기 위한 래치(340), (342)가 접속되어 있는데, 이 래치들은 플립플롭(328)의 출력에 의해 제어되게 된다. 플립플롭(328)은 토오션 센서(A)의 변환된 출력신호가 래치(340)에 래치되고, 토오션 센서(B)의 변환된 출력신호는 래치(342)에서 래치될 수 있도록, 뒤에 폐쇄되는 고체소자 스위치(320), (322)에 대응하는 상기 래치(340), (342)를 제어하게 된다. A-D변환기(326)의 출력중 최상위 비트(MSB)(346)은 플립플롭(348)에 접속되어 있다. 플립플롭(348)은 플립플롭(328)에 의해 제어되어, 토오션 센서(A)가 플립플롭(328)에 의해 래치될때와 동시에 상기한 최상위 비트(MSB)를 래치시키게 된다. 토오션 센서(A)의 변환된 출력신호중 최상위 비트는 전기모터(36)의 작동방향을 제어하는데 사용된다.

상술한 바와 같이, 토오션 센서(A), (B)는 2VDC 내지 6VDC의 범위 사이에서 작동하게 되며, 이 토오션 센서(A), (B)로부터의 변환된 출력신호로부터 4개의 최상위 비트가 고장 검출회로(270)중의 하나인 고장 검출회로(350)에 의해 감시되어, 상기의 변환된 신호들이 6VDC보다 큰지 또는 2VDC보다 작은지의 여부가 결정되게 된다. 즉, 토오션 센서(A), (B)들이 그들의 정상 작동한계 밖에서 작동하는지의 여부가 결정된다. 고장 검출회로(350)의 출력은 릴레이(272)를 제어하는 릴레이 제어회로(660, 662)에 접속되어 있다. 만일 토오션 센서(A), (B)중의 한 출력이라도 2 내지 6볼트의 작동범위 밖에 있게되면, 릴레이(272)의 개방에 의해 구동회로(260)에 대한 동력공급이 중단되게 될 것인데, 이러한 작동에 관해서는 뒤에 설명하겠다. 고장 검출회로(350)는 A-D변환기(326)의 출력단자에 직접 접속되어 있고, 이 때문에 한계밖을 나타내는 고장신호가 발생되지 않게 하는 것을 보장할 수 있도록 아날로그에서 디지탈로의 변환 작동중에 블랭크(blank) 되는 것이 필요하다. 블랭크 회로에 대해서는 당해 기술 분야에서 잘 알려져 있으므로, 설명의 간명함을 위해 더이상 설명하지 않겠다. 당해 기술 분야에서 숙련된 자라면 적당한 디지탈 장치로 회로를 블랭크시켜야 하는 필요성에 대해서 인식할 수 있을 것이다. 일례로, 변환 작동중에 A-D변환기의 출력은 과도출력값을 가질 것이다. 감시회로가 변환기의 출력단자에 직접 접속되게 되면, 감시회로의 출력은 변환기가 변환끝(EOC) 신호로 표시되는 변환완료를 이룰때까지 블랭크, 즉 발생되지 않아야만 한다. 신호의 블랭크의 필요성을 배제시키는 다른 실시예의 경우에는 고장 검출회로(350)에 대한 입력단자를 래치(340), (342)로부터의 출력단자에 접속시켜야 한다. 래치의 출력들은 변환 작동중에 변환기(326)의 출력에서 과도값이 존재하는 것을 경험하지 않게 된다.

제8a도에 관련하여 설명된 바와 같이, 각 토오션 센서(A), (B)로부터의 출력신호는 입력 토오크가 가해지지 않을때는 4VDC의 전압을 갖게 된다. 좌측 또는 우측으로의 조향조작을 실행하도록 토오크가 가해지게 되면, 입력 샤프트(42)와 피니언 기어(46)간의 상대 회전에 따라 토오션 센서(A), (B)로부터의 출렬신호들이 "토오크 없음"의 값으로부터 서로 동일하게 그러나 반대로 변화하게 된다. 고장 검출회로(270)들중의 하나인 고장 검출회로(355)는 토오션 센서(A), (B)의 변환된 출력들을 감시하여, 그 출력들이 실제로 동일하게 그리고 반대로 변화하게 되는 것을 보장해 준다. 래치(340), (342)의 출력들중 4개의 최상위 비트들은 디지탈 가산기(356)에서 가산되게 된다. 토오션 센서(A), (B)의 출력신호들이 "토오크 없음" 상태중에 출력되는 4VDC의 신호로부터 동일하게 그리고 반대로 변화하기 때문에, 상기 출력신호들의 합은 일정하게 유지되게 된다. 가산기(356)의 출력은 크기 결정기(358)에 의해 감시되며, 이에 따라 래치(340), (342)로부터 출력되는 4개의 최상위 비트들의 합은 8VDC를 나타내는 디지탈 값과 대체로 동일하게 되는 것이 보장된다. 크기 결정기(358)은 토오션 센서(A), (B)로부터의 출력신호들의 합이 일정한 값으로 유지되는지의 여부를 나타내는 신호를 출력한다. 이러한 고장체크는 본문에서 센서 대 센서 체크로서 지칭하고 있다.

플립플롭(328)은 "방향" 플립플롭(348)과 래치(340)을 동시에 트리거시킨다. 그리하여, 플립플롭(348)의 출력은 토오션 센서(A)로부터의 출력신호를 나타내는 디지탈 값의 래치된 최상위 값이다. 토오션 센서(A)의 출력의 디지탈 값은 조사 테이블 회로장치(254)로부터의 값을 선택하는데 사용하는 값들중의 하나이다.

증폭기(300)은 토오션 센서(A)로부터의 출력신호가 4VDC의 전압을 가질대 증폭기(300)의 출력신호가 A-D변환기의 최상위 비트를 로우(LOW) 디지탈값("0")으로부터 하이(HIGH) 디지탈값("1")로 변화시키게 할 값과 동일할 수 있게 구성되어 있다. 그러면, 상기의 최상위 비트는 토오션 센서 신호가 4볼트를 초과하거나 그 미만으로 되는지의 여부를 나타내게 되고, 그에 따라 가해진 조향 토오크의 방향을 나타내게 된다. 5VDC의 전압이 A-D변환기에 공급되는 경우에는, 증폭기(300)은 토오션 센서(A)가 4VDC의 신호를 출력할 때 2.5VDC와 동일한 신호를 A-D변환기에 출력시켜야만 한다. 증폭기(310)의 이득(gain)은 고장 검출회로(355)에 의해 실행되는 센서 대 센서 체크가 적절하게 이루어질 수 있도록 증폭기(300)의 이득과 동일해야만 한다.

토오션 센서(A)로부터의 출력신호가 약 3.9884VDC의 전압을 가질때, 최상위 비트로부터 최하위 비트까지의 A-D변환기(326)의 출력은 011111111이다. 토오션 센서(A)의 출력신호가 11.6밀리볼트씩 변화할때마다, A-D변환기(326)의 출력은 비례적으로 이진수 1의 증분으로 증가 또는 감소하게 된다. 토오션 센서(A)의 출력이 약 11.6밀리볼트씩 4.0000VDC까지 상승하게 되면, A-D변환기는 100000000으로 나타내지는 최상위 비트로부터 최하위 비트까지의 출력을 발생시키도록 전환하게 될 것이다. 토오션 센서(A)의 출력신호가 4볼트를 초과하여 계속 증가함에 따라, A-D변환기의 출력신호는 토오션 센서(A)의 출력에 있어서의 매 11.6밀리볼트의 증가마다 이진수 1의 증분으로 증가하게 될 것이다.

A-D변환기(326)의 최상위 비트는 플립플롭(348)에서 래치되게 되며, 단지 방향을 감지하는 데에만 사용되게 된다. 상술한 바와 같이, 최상위 비트(MSB)는 일측 방향으로의 회전의 경우에는 "1"의 이진수 값을 가지며, 타측 방향으로의 회전의 경우에는 "0"의 이진수 값을 갖는다. 토오션 센서(A)의 출력전압이 3.9884VDC로부터 4.0000VDC까지 증가하게 되면, 8개의 차기 최상위 비트가 11111111로부터 00000000으로 전환하게 된다. 8개의 차기의 최상위 비트들은 그 자체를 볼때는 불명확한 의미를 갖는다. 일례로 래치(A)에서 래치된 01110000의 디지탈 부호는 토오션 센서(A)로부터의 1.2992VDC 또는 5.2992VDC와 동일한 출력전압을 나타내는 것일 수 있다. 최상위 비트[래치(348)에서 래치된]은 이와 같은 불명확성을 해결하는데 사용된다. 플립플롭(348)[토오션 센서(A)의 변환된 신호의 최상위 비트]의 출력에 의해 제어되는 한 세트의 배타(exclusive) 오어(OR)게이트(360)은 플립플롭(348)의 출력이 하나의 상태에 있을때는 비트를 변환시킴이 없이 전송시키게 된다. 본질적으로, 플립플롭(348)은 배타 오어 게이트(360)과 조합하여, A-D변환기의 출력을, 토오션 센서가 운전자에 의해 가해지는 입력 토오크 없음을 나타내는 전압을 출력하게 되는 값으로 표준화시킨다. 즉, 플립플롭(348)은 A-D변환기의 출력을 토오션 센서(A)로부터의 4VDC출력신호로 표준화시킨다.

제13도는 운전자에 의해 가해지는 조향 토오크에 함수관계를 갖는, 배타 오어 게이트(360)로부터 표준화된 출력신호를 나타내는 그래프이다. 배타 오어 게이트(360)의 표준화된 출력은 토오션 센서(A)의 출력이 4VDC일때 "0"이 된다. 배타 오어 게이트(360)의 출력은 토오션 센서(A)의 신호가 4VDC보다 높게 되어 있거나 낮게되어 있을때는 어느 경우에나 증가하게 될 것이다. 그리하여, 배타 오어 게이트(360)는 가해진 입력 토오크의 절대값과 동일한 디지탈 값을 출력하게 된다. 조향 조작방향은 플립플롭(348)내로 래치된 최상위 비트로 표시되게 된다.

배타 오어 게이트(360)의 출력은 프로그램 가능한 판독 전용 메모리(PROM)(364)를 어드레스 시키는데 사용된다. 이 프로그램 가능한 판독 전용 메모리(364)는 가해진 입력 토오크[토오션 센서(A)에 의해 측정된]의 함수로서 전기모터(36)에 의해 공급될 보조동력의 크기에 대한 값들을 가지고 있는 다수의 조사 테이블을 구비하고 있다. 다른 어드레스 입력들은 수동 스위치 및 차량속도 센서로부터 공급되게 된다.

차량속도 센서(34)는 차량속도에 비례하는 주파수를 갖는 신호를 발생시킨다. 이러한 속도센서들은 당해 기술분야에서 공지된 것으로, 그에 대한 설명은 생략한다. 속도센서(34)의 출력에는 속도 변환기(255)가 접속되어 있는데, 이 속도 변환기는 속도센서(34)에 접속되어 속도센서 신호로부터 소음을 여과시키는 필터(372)를 구비하고 있다. 또한, 속도 변환기는 필터(372)의 출력단자에 접속되어 설정시간 동안의 속도센서 신호의 사이클수를 계수하는 주파수 계수기(374)를 구비하고 있다. 이 주파수 계수기는 계수한 값을 나타내는 즉, 차량속도를 나타내는 신호를 출력한다. 속도 변환기는 또한 주파수 계수기(374)의 출력계수를 감시하여 현재의 차량속도가 다수의 속도범위내의 어디에 있는지의 여부를 결정하는 속도 해독기(decoder)(378)을 구비하고 있다. 일례로, 속도 해독기는 차량속도를 0 내지 14mph, 15 내지 29mph, 30 내지 44mph 또는 45mph를 초과하는 속도범위들로 식별할 수 있을 것이다. 속도해독기(378)은 현재의 차량속도가 속하는 차량속도 범위를 나타내는 신호(디지탈적으로 부호화된)를 출력한다. 속도해독기(378)의 출력은 프로그램 가능한 판독 전용 메모리(PROM)(364)의 입력선들을 어드레스 시키도록 접속되어 있다. 각각의 속도해독기의 출력값들은 판독 전용 메모리(364)내에서 각기 다른 토오크 공급/토오크 중단 조사 테이블을 선택하게 된다. 그리하여, 각기 다른 토오크 공급대 토오크 공급중단의 제어 특성들이 다른 속도범위 각각에 대해 얻어질 수 있다.

프로그램 가능한 판독 전용 메모리(364)에는 선택스위치(38)이 접속되어, 두 세트중의 어느 조사 테이블들내에서 상기 메모리(364)가 토오크와 속도신호들에 의해 어드레스 되는지의 여부를 결정하는데 또한 사용되게 된다. 바람직하게, 선택스위치는 제1위치에서는 "보통 조향 감도"를 제공하고 제2위치에서는 "스포츠 감도"를 제공하는 두 위치 스위치이다. 그리하여, 판독 전용 메모리(364)의 출력신호는 첫째, 토오션 센서(A)에 의해 감지된, 운전자에 의해 가해진 입력 토오크의 크기와, 둘째, 차량 속도신호와, 셋째, 선택스위치(38)의 위치에 따라 달라지게 된다. 판독 전용 메모리(364)의 출력은 전기모터(36)에 공급되는 전류의 크기를 제어하며, 이에 따라 보조동력의 공급량을 제어하게 된다.

점화 스위치(266)이 주행위치에 있을때, 동력이 전자식 제어장치(32)에 공급되게 된다. 점화 스위치가 주행위치로 전환되는 즉시 전체의 보조동력이 공급된다면 운전자는 조향핸들이 홱 이동하는 것을 느끼게 될 것인데, 일례로 이러한 현상은 출발중에 토오크가 공급되고 있을때 운전자가 한손으로 조향핸들(26)을 잡고 있을때 발생하게 될 것이다. 점화 키이를 먼저 주행위치로 돌림에 따라, 즉시 갑작스런 보조동력이 공급이 이루어지게 될 것이며, 이에 따라 조향핸들이 급속하게 회전하게 될 것이다. 그뒤에, 키이를 시동 위치까지 더욱 회전시키게 되면, 보조동력 공급은 이루어지지 않게 된다. 초기의 조향핸들의 급속회전이 갑자기 정기하는 것에 의해, 운전자는 보조 동력공급의 소실을 느끼게 될 것이다. 비록, 운전자가 조향핸들의 갑작스런 정지를 느끼기는 하지만, 이때 발생하는 것은 스위치가 전체 보조동력의 공급위치로부터 보조동력의 공급 중단위치, 즉 수동 조향위치로 전환할 뿐이다. 차량이 시동된 후 키이를 주행위치로 복귀시키면, 다시 전체 보조 동력의 공급이 이루어질 수 있고, 조향핸들은 다시 가해진 토오크에 응답하여 급속하게 회전하게 될 것이다.

차량의 시동중에 발생하는 조향핸들의 급작 회전느낌을 배제시키도록, 펄스폭 변조(PWM) 신호발생기(258)의 일부로서 유연한 시동회로가 제공되는데, 이 시동회로는 동력공급 증가의 "소거(clear)"가 끝난 후에 작동하게 된다. 이 동력공급 증가의 "소거"는 릴레이 제어고장 검출(논리)회로(660, 622)내의 회로에 의해 이루어지며, 이 회로는 5VDC 전원과 지면 사이에서 캐패시터(402)와 직렬로 접속된 레지스터(400)을 구비하고 있다. 레지스터(400)와 캐패시터(402)간의 접속부는 플립플롭(404)와, 앤드(AND) 게이트(406)에 접속되어 있다.

플립플롭(404)은 RS 플립플롭의 기능을 하도록 공지의 방식으로 교차 접속된 낸드(NAND) 게이트(408), (410)을 구비하고 있다. 보조동력 공급 증가가 일단 이루어지면, 레지스터(400)와 캐패시터(402)의 접속부(414)는 로우로 될 것이며, 그리하여 낸드 게이트(410)의 출력(416)은 하이로 될 것이다. 그러면, 앤드 게이트(406)의 출력은 로우로 될 것이며, 캐패시터(402)가 앤드 게이트(406)의 스위칭 한계 전압까지 충전된 후에만 디지탈적인 로우로부터 디지탈적인 하이로 전환할 것이다.

앤드 게이트(406)의 출력은 유연한 시동 계수기(420)(제12도)의 부하(LOAD) 입력단자에 접속되어 있으며, 상기 계수기(420)에는 클럭(colck) 펄스가 계시기(421)에 의해 제공된다. 계수기(420)은 앤드 게이트(406)가 디지탈적인 로우로부터 디지탈적인 하이로 전환할 때 계수를 시작하게 된다. 계수기(420)의 계수(X₂)는 비교기(422)에 의해 판독 전용 메모리(364)의 출력계수(X₁)과 비교되는데, 이 비교의 목적은 상기 두 값(X₁), (X₂) 중 더 작은것이 어느것인지를 결정하기 위한 것이다. 비교기(422)는 고체소자의 다중 송신 스위치(426)에 접속되어 있는데, 이 스위치(426)는 비교기(422)에 의해 결정된 작은값의 출력(X₂) 또는 (X₁)을 출력 또는 통과시키게 한다. 스위치(426)의 출력은 펄스폭 변조 신호이다.7

유연한 시동 계수기는 초기계수를 계수기에 프리 세트시킬 수 있게하는 "프리세트" 입력을 가진다. 0과 대등한 계수는 프리세트 입력에 거의 전송되지 않는다. 앤드 게이트(406)의 출력, 즉 계수기(420)의 부하입력이 로우로 유지되는 한은(일례로 동력공급 "소거"중에), 0의 계수가 계수기에 부하되며, 따라서 계수기는 이진의 0을 출력한다. 앤드 게이트(406)의 출력, 따라서 계수기(420)의 부하선이 하이(High)로 변하면(예컨대, 동력공급 "소거"후) 계수기는 0으로부터 위쪽으로 계수를 시작하게 되며, 계수끝(carry-out)(CO)에 의해 계수기 작동(CE)이 불가능하게 될때까지 위쪽으로 계수를 계속하게 된다.

차량이 시동될때 조향핸들에 토오크가 가해졌다고 가정하면, 판독 전용 메모리(364)는 가해진 입력 토오크의 크기에 비례하는 크기의 보조동력을 공급할 수 있도록 전기모터를 보통상태로 제어하게 되는 디지탈 제어값(X₁)을 출력하게 될 것이다. 그러나, 초기에 유연한 시동계수기(420)의 출력(X₂)보다 작게되어 있고, 이에 따라 출력(X₂)가 출력(X₁) 대신에 펄스변조 회로에 공급되게 된다. 비교기(422)는 유연한 시동계수기의 계수(X₂)가 판독 전용메모리(364)로부터의 출력(X₁)의 값과 동일하게 되거나, 또는 그를 초과할때까지 유연한 시동계수기(420)으로부터의 계수(X₂)를 계속 통과시킬 수 있도록 스위치(426)을 제어하게 될 것이다. 스위치(426)의 출력이 증가함에 따라 보조동력의 크기는 계속 커지게 된다.

보조동력의 증가율은 계시기(421)의 출력 주파수에 따라 달라지게 되는데, 이 클럭 주파수는 초기 동력공급후 설정시간이 경과한 후에 최대 보조동력을 공급할 수 있게끔 선택되게 된다. 유연한 시동계수기가 0으로부터 최대 0.8초까지 계수할 수 있게끔 계시기(421)의 클럭 펄스 비율을 선택하고, 초기 지연 시간을 0.2초(동력공급 "소거")로 했을때 차량의 시동중에 조향핸들의 갑작스런 회전발생을 만족스럽게 배제시킬 수 있다는 것을 알았다. 일단 계수기(420)가 최대 계수에 이르게 되면, 계수끝(CO)선이 더 이상의 계수를 불가능하게 하고, 그에 따라 계수기의 출력(X₂)은 최대 계수로 유지되게 된다. 그런 후에, 출력(X₁)은 항상 출력(X₂)와 동일하거나 그보다 낮게되면, 그에 따라 출력(X₁)이 스위치(426)에 의해 통과될 것이다.

고체소자 스위치(426)은 출력은 계수기(430)에 접속되어 있는데, 이 계수기(430)는 펄스폭 변조신호를 발생시키는데 사용하는 다운(down) 계수기이다. 계수기(430)은 스위치(426)의 출력으로부터 계수기에 있는 초기값으로부터 0까지 아래쪽으로 계수를 하게되며, 시스템 계시기(434)에 의해 발생된 2.3mHz 클럭신호에 의해 계시되게 된다. 시스템의 클럭 주파수는 분주회로(436)에 의해 256으로 분주되어 9kHz의 신호가 발생되게 하며, 이 신호는 계수기(430)의 부하 입력하에 공급되게 된다.

스위치(426)으로부터의 통과계수(X₁) 또는 (X₂)가 계수기(430)내로 공급될 때, 계수기(430)의 계수끝 출력은 디지탈적인 하이로 전환하여, 계수기(430)내의 계수가 0에 도달할때까지 하이상태로 머무르며, 이것은 스위치(426)으로부터 계수기(430)내로 공급된 신호(X₁) 또는 (X₂)의 크기에 따라 달라지게 된다. 따라서, 계수기(430)의 출력신호는 9kHz의 주파수를 갖는 펄수폭 변조신호이고, 그의 듀티 사이클은 판독 전용 메모리(364)로부터의 계수(X₁)과 유연한 시동계수기(420)로부터의 계수(X₂)중 작은것에 의해 제어된다. 유연한 시동계수기(420)에 의해 1초간의 유연한 시동이 제공된 후에 X₂는 최대값으로 되며, 계수기(430)의 출력펄스의 듀티 사이클은 항상 X₂와 동일하거나 그보다 작은 판독 전용 메모리(364)의 출력(X₁)에 의해 전적으로 제어되게 된다. 계수기(430)의 출력은 앤드 게이트(440)를 통해 오어(OR) 게이트(444), (446)으로 공급되게 되며, 그 오어 게이트(444), (446)의 출력들은 모터 구동회로(260)의 입력에 공급되게 된다.

오어 게이트(444), (446)들은 구동제어 논리회로(256)의 일부를 구성하는 것으로서, 구동회로(260)용의 구동신호를 발생시키도록 플립플롭(450)과 협력하게 된다. 플립플롭(450)은 교차 접속된 두개의 낸드(NAND) 게이트(452), (454)로 구성되어 있고, 플립플롭(348)의 출력에 의해 주로 제어된다. 다시 언급하겠지만, 플립플롭(348)은 운전자에 의해 가해지는 입력 토오크에 의해 개시되는 회전조작의 방향을 나타내는 토오션 센서(A)의 최상위 비트를 기억한다. 플립플롭(348)의 출력은 낸드 게이트(452)의 일측 입력단자에 직접 공급되며, 낸드 게이트(454)의 입력단자에는 인버터(inverter)(456)을 거쳐 간접적으로 공급되어, 낸드 게이트(452), (454)의 출력들의 상태를 제어하여, 회로의 고장이 없는지의 여부를 후술하는 바와 같이 검출한다.

낸드 게이트(452)의 출력단자는 인버터(455)에 접속되어 있고, 이 인버터(455)는 구동기(460)에 접속되어 있다. 한편, 낸드 게이트(452)의 출력단자는 인버터(461)에 접속되어 있고, 이 인버터(461)는 구동기(462)에 접속되어 있다. 낸드 게이트(454)의 출력단자는 또한 오어 게이트(446)의 타측 입력단자에 접속되어 있다. RS 플립플롭 네트워크(450)과 오어 게이트(444), (446)간의 접속에 의해, 펄스폭 변조신호가 오어 게이트(444), (446)중의 단지 한 게이트로 부터만 출력되게 하고, 한번에 구동기(460), (462)중의 하나만이 작동되게 하는 것에 의해 전기모터의 회전방향이 제어되게 된다.

앤드(AND) 게이트(440)의 출력단자는 펄스폭 변조(PWM) 신호의 듀티 사이클을 감시하는 펄스폭 변조(PWM)센서(464)(제11도)에 접속(선 "A")되어 있다. 펄스폭 변조신호의 듀티 사이클이 25% 미만일때 센서(464)가 하나의 신호를 발생하게 되며, 이 센서(464)는 또한 펄스폭 변조신호의 듀티 사이클이 25%와 동일 또는 그보다 클때에 또한 이차신호를 발생한다. 펄스폭 변조센서(464)의 출력신호는 두 펄스 바이패스 스위치(304), (314) 모두를 제어하는데 사용된다. 펄스폭 변조신호의 듀티 사이클이 25% 미만이면, 센서(464)에 의해 발생된 신호는 필터회로(302), (312)를 각각 바이패스시키도록 고체소자의 바이패스 스위치(304), (314)를 폐쇄시키게 된다. 펄스폭 변조신호의 듀티 사이클이 25%와 동일하거나 그보다 높을때는 조향 시스템의 이득이 높아지게 되어, 안정성에 대한 문제점이 유발된다. 필터를 사용하지 않을 경우, 상기한 안정성 문제는 조향핸들에서 "달가닥 거리는 소리"로서 나타나게 될 것이다. 따라서, 필터를 사용하게 되면, 시스템 전체 반응에서의 불안정성에 대해 조향 시스템을 안정화 시킬 수 있다. 그러나, 듀티 사이클이 25% 미만일 경우에는, 필터(302), (312)를 계속적으로 사용하게 되면 불쾌한 "집중 느낌"이 유발되게 된다. 이러한 불쾌한 "집중느낌"을 개선시키기 위해서, 필터는 스위치(304), (314)에 의해 각각 단락되는 것에 의해 회로로부터 작동적으로 제거되게 된다.

오어 게이트(444), (446) 및 인버터(455), (461)에 의해 공급된 신호들은 각각 구동회로(260)에 포함되어 있는 H-브리지(500)의 대응레그(leg)를 제어하는데 사용된다. 전기모터(36)은 상기 H-브리지(500)에 작동적으로 교차 접속되어 있고, H-브리지(500)는 에프 이 티(FET)(502), (504), (506), (508)을 가지고 있다. 상측의 두 에프이티(502), (504)들간의 접속부는 동력 릴레이(272) 접점의 일측에 접속되어 있고, 상기 릴레이(272) 접점의 타단은 차량 밧데리의 양극단자에 접속되어 있다. 좌측 상부와 좌측 하부 에프이티(502), (506)간의 접속부는 전기모터(36)의 일측에 접속되어 있으며, 우측상부와 우측하부의 에프이티(504), (508)간의 접속부는 전기모터(36)의 타측에 접속되어 있다. 하측의 두 에프이티(506), (508)간의 접속부는 분로저항(514)에 접속되어 있고, 상기 분로저항(514)의 타단은 밧데리의 음극단자에 접속되어 있다. 에프이티(502), (504)의 접속부와 밧데리의 음극단자 사이에서 H-브리지를 교차하여 완충기(회로)(520)가 접속되어 있다. 이 완충기의 목적은 전기모터(36)의 작동중에 고체소자의 H-브리지(500)를 교차하여 발생할 수도 있는 스위칭과도 전압을 여과하는 것이다.

H-브리지에 있어서 하측의 두 에프이티(506), (508)의 게이트들은 각각의 인터페이스 증폭기들을 거쳐 오어 게이트(444), (446)의 출력에 의해 구동되게 된다. 구체적으로, 오어 게이트(444)의 출력에는 증폭기(520)이 접속되어 있으며, 오어 게이트(446)의 출력에는 증폭기(522)가 접속되어 있다. 증폭기(522)의 출력은 트랜지스터 네트워크(530)에 접속되어 있고, 이 네트워크(530)은 에프이티(506)의 게이트에 접속되어 있다. 유사하게, 증폭기(520)의 출력은 트랜지스터 네트워크(532)에 접속되어 있다. 상측의 두 에프이티(502), (504)의 게이트들은 구동기 증폭기(460), (464)의 출력에 의해 구동되게 된다.

전압 상승 변환기(560), (562)는 12볼트의 밧데리 전압을 15VDC 및 27VDC로 변환시킨다. 증폭기(520), (522)들은 전압 상승 변환기(560)에 의해 동력을 공급받게 되며, 증폭기(460), (462)들은 전압 상승 변환기(562)에 의해 동력을 공급받게 된다. 전압 상승 변환기들의 작용은 에프이티(502), (504), (506), (508)들을 적절하게 작동개시 시키게 하는 것을 보장하는 것이다. 전형적으로, 에프이티의 게이트에서의 전압은 에프이티가 완전히 작동 개시할 수 있게 하도록 전원에서의 전압보다 15높은 볼트가 되어야만 한다.

전기모터(36)를 제1방향으로 작동시킬 수 있도록 RS 플립플롭(450)의 방향은 플립플롭(348)의 출력에 의해 세트되게 되는데, 이때 낸드 게이트(452)의 출력은 하이로, 그리고 낸드 게이트(454)의 출력은 로우로되게 된다. 그 뒤에, 증폭기(462)의 출력은 약 27VDC가 되며, 이 전압에 의해 우측 상부의 에프이티(504)가 "온"으로 된다. 증폭기(460)의 출력은 본질적으로 기준의 전위를 갖게 될 것이고, 그에 따라 좌측 상부의 에프이티(502)는 "오프" 상태를 유지한다. 오어 게이트(444)의 입력(540)의 하이가 됨에 따라, 오어 게이트(444)의 출력은 앤드 게이트(440)의 출력과 무관하게 하이가 될 것이다. 그러면, 증폭기(520)의 출력은 약 15VDC로 될 것이며, 이에 따라 네트워크(532)의 트랜지스터는 계속 "온" 상태를 유지하며 우측 하부의 에프이티(508)은 계속적으로 "오프" 상태를 유지하게 된다. 증폭기(462)의 출력(이제, 27VDC로 됨)은 저항(544)를 거쳐 네트워크(532)의 트랜지스터의 베이스에 접속되어 있고, 이에 따라 에프이티(506)이 "온" 상태에 있을때 우측 하부 에프이티(508)이 "오프" 상태에 있게 되는 것을 보장할 수 있다. 이와 같은 구성에 따라, 모터 구동 시스템의 안전동작이 강화된다.

좌측 하부 에프이티(506)의 전도상태는 펄스폭 변조되게 된다. 오어(OR) 게이트(446)의 입력(546)은 그의 입력(548)이 앤드 게이트(440)의 출력신호를 펄스폭 변조시킨 신호일때는 로우 상태로 유지된다. 증폭기(522)는 앤드 게이트(540)로부터의 펄스폭 변조신호에 응답하여 에프이티(506)을 "온" 및 "오프"시키게 된다. 그 결과 우측 상부 에프이티(504)는 조향 조작기간 동안 계속적으로 "온" 상태를 유지하고(그에 따라, 모터(36)의 일측이 밧데리의 양극단자에 접속됨), 한편 좌측 하부 에프이티(506)은 "온" 및 "오프" 상태로 전환되게 된다(이에 따라, 분로저항(514)에 의해 모터(36)의 타측과 밧데리의 음극 사이에 펄스폭 변조접속이 제공됨).

모터를 반대 방향으로 작동시키기 위해서는 RS 플립플롭 네트워크(450)가 플립플롭(348)의 출력에 의해 스위치되고, 이때 낸드 게이트(452)의 출력은 디지탈적으로 로우가 되며, 낸드 게이트(454)의 출력은 디지탈적으로 하이가 된다. 이러한 상태에서, 좌측 상부의 에프이티(502)는 "온" 상태로 계속 유지되며, 우측 하부 에프이티(508)는 낸드 게이트(440)의 출력으로부터의 펄스폭 변조신호에 응답하여 펄스되게 된다. 타측의 에프이티(504), (506)들은 모두 "오프" 상태로 유지된다. 본 예에서는 증폭기(460)의 출력이 저항(550)을 거쳐 네트워크(530)의 트랜지스터 베이스에 접속되어 있기 때문에 방향의 여유가 발생한다. 저항(550)에 의해 제공되는 접속에 따라, 에프이티(506)은 에프이티(502)가 "온" 상태에 있는 한은 "오프"로 되는 것이 보장된다.

전기모터에 출력되는 전류는 모터의 절대 전류크기(분로저항(514)를 교차하는 전압강하를 측정하여 감지)와, H-브리지(500)의 에프이티들의 온도의 함수로써 제어하는 것이 바람직하다.

에프이티(502), (504), (506), (508)들은 모두 공통의 열싱크(sink)에 장착되어 있다. 이 열싱크에는 온도센서(감지장치), (570)가 부착되어 그의 온도를 측정하게 되어 있다. 온도센서(570)의 출력단자는 비선형 함수 발생기 네트워크(572)에 접속되어 있고, 그 네트워크(572)는 온도센서(570)으로부터의 출력전압의 비선형 함수가 되는 전압을 출력한다. 비선형 네트워크(572)의 출력은 차동증폭기(574)의 음극 입력단자에 접속되어 있다. 한편, 양극 입력신호는 분로저항(514)를 교차하는 신호로부터 발생된다.

분로저항(514)와 하부 에프이티(506), (508)의 접속부는 증폭기(576)에 접속되어 있고, 이에 따라 증폭기(576)은 전기모터(36)의 작동중에 분로저항(514)를 교차하여 발생하는 펄스신호를 증폭시킨다. 증폭기(576)의 출력펄스의 크기는 분로저항을 통과하는 전류의 크기에 따라 변환한다. 일례로, 증폭기의 출력전압은 분로저항(514)를 통과하는 전류의 암페어(amp)당 약 50밀리볼트가 될 것이다.

증폭기(576)의 출력은 스위치(582)의 일측에 접속되어 있으며, 그 스위치(582)의 타측은 일련의 저항(578)과 분로 캐패시터(580)을 포함하는 RC필터 네트워크에 접속되어 있다. 저항(578)과 캐패시터(580)의 접속부 사이에는 증폭기(586)이 접속되어 있다. 캐패시터(580)을 교차하는 전압은 분로저항(514)를 통과하는 전류를 나타내는 저항(514)의 적분된 교차 전압이다. 스위치(582)는 계수기(430)의 펄스폭 변조신호에 의해 제어되게 되는데, 이 제어는 상기 신호가 인버터(584)에 의해 역전된 후에 이루어진다. 스위치(582)는 펄스폭 변조(PWM) 신호의 오프 기간동안 개방되며, 펄스폭 변조신호의 온 기간 동안은 폐쇄된다. 스위치(582), 저항(578), 캐패시터(580)들의 조합체에 의해, 분로저항을 교차하는 전압을 스위치(582)가 폐쇄될때 인 펄스폭 변조신호의 온 기간동안 샘플링 하는 샘플링 및 홀드회로로서 작용을 한다.

비교기(574)는 모터에 공급되는 전류를 나타내는 증폭기(586)의 전압을, 에프이티(502), (504), (506), (508)이 구비된 열싱크의 온도를 나타내는 네트워크(572)의 전압과 비교한다. 비교기(574)는 온도센서(570)에 의해 감지된 바와 같은 주어진 온도에 대해, 모터를 통과하는 전류가 소정값을 초과하지 않게하는 것을 보장해 준다. 본질적으로, 네트워크(572)의 출력은 온도에 따라 변화하는 기준전압을 제공한다. 열싱크의 온도가 증가함에 따라, 모터를 통과하는 최대 전류는 감소하게 된다.

모터전류를 나타내는, 증폭기(586)의 출력신호는 또한 또다른 비교기(588)의 양극 입력단자에 공급된다. 비교기(588)의 음극 입력단자는 5VDC 전원과 지면을 교차하여 접속된 전위차계(590)에 접속되어 있고, 비교기(588)에 대한 기준전압을 제공하도록 조정 가능하게 되어 있다. 비교기(588)은 분로저항(514)를 통과하는 전류를 나타내는 증폭기(586)의 전압을, 전위차계(590)에 의해 확립된 기준전압과 비교하게 된다. 비교기(588)은 모터에 공급되는 전류가 전위차계(590)에 의해 세트된 절대값을 초과하지 않는것을 체크하는 체크기로서 사용된다.

비교기(574), (588)의 출력단자들에는 노우(NOR)게이트(592)가 접속되어 있으며, 이 노우 게이트(592)의 출력단자는 앤드(AND) 게이트(440)의 타측 입력단자에 접속되어 있다. 노우 게이트(592)의 출력은 모터를 통과하는 절대전류와 에프이티의 주어진 온도에 대해 모터를 통과하는 전류 모두가 한계내에 있을 때는 하이가 된다. 만일 모터를 통과하는 전류가 전위차계(590)에 의해 세트된 절대 한계를 초과하게 되거나, 모터를 통과하는 전류가 감지된 온도에 함수적으로 관련된 한계를 초과하게 된다면, 노우 게이트(592)의 출력은 하이로부터 로우로 전환하게 된다.

노우 게이트(592)의 출력이 하이가 되면, 계수기(430)로부터의 펄스폭 변조신호는 앤드 게이트(440)에 의해 통과되게 된다. 그러나, 만일 노우 게이트(592)의 출력이 펄스폭 변조 펄스기간중에 로우로 된다면, 앤드 게이트(440)의 출력은 계수기(430)로부터의 펄스폭 변조신호가 여전히 하이이더라도 로우로 전환하게 될 것이다. 그러므로, 듀티 사이클 홀드백(hold back) 회로(264)는 두개의 전류체크에 응답하여 필요에 따라 계수기(430)으로부터 출력된 펄스폭 변조 펄스들의 후미부분들을 잘라내게 될 것이다. 그러므로, 회로는 본질적으로 모터의 전류를 감소시키는 것이 필요할때 펄스폭 변소신호의 듀티 사이클을 감소 또는 홀드백 시키게 된다.

모터(36)에 공급되는 절대전류가 전위차계(590)에 의해 세트된 설정값을 초과한다면, 듀티 사이클은 로우로 되는 노우 게이트(592)의 출력에 의해 잘려지고, 앤드 게이트(440)의 출력을 로우로 되게 한다. 모터를 통과하는 전류가 온도센서(570)과 네트워크(572)에 의해 확립되는 가변한계를 초과할때에도 상기와 동일한 작용이 이루어지며, 이에 의해 노우 게이트(592)의 출력이 로우로 되게 되며, 앤드 게이트(440)의 출력에서의 펄스폭 변조신호의 듀티 사이클이 효과적으로 잘려지게 된다.

고장 검출회로(270)의 각 부분들은 센서 대 센서 체크회로(355)과 센서 한계밖 체크회로(350)에 관련하여 설명되었다. 아직 설명하지 않은 또다른 고장 검출회로(270)은 초과 펄스폭 변조 체크회로(600)(제11도)로서, 이 회로(600)은 오어 게이트(444)와 오어 게이트(446)에 존재하게 될 것이며, 이에 따라 오어 게이트(602)의 출력에서 또한 항상 나타나게 될 것이다. 오어 게이트(602)의 출력단자에는 비교기(604)의 음극 출력단자가 일련의 저항(606)와 분로 캐패시터(608)를 구비하는 펄스폭 변조 비변조필터를 거쳐 접속되어 있다. 그리하여, 비교기(604)로의 음극 입력단자는 펄스폭 변조신호의 듀티 사이클에 비례하는 직류전압을 수신하게 된다. 비교기(604)의 양극 입력단자는 5볼트 전원을 교차하여 지면에 접속되어 있는 전위차계(610)에 접속되어 있다. 듀티 사이클이 전위차계(610)의 세팅에 의해 확립된 설정값을 초과하게 되면, 비교기(604)의 출력은 하이로부터 로우로 전환하게 된다.

펄스폭 변조신호의 듀티 사이클이 작을때, 비교기의 양극 출력에서의 기준 전압은 비교기(604)의 음극 출력에서의 비변조 펄스폭 변조 전압보다 크게 될 것이다. 펄스폭 변조신호의 듀티 사이클이 증가함에 따라, 비교기(604)의 음극 입력에서의 전압은 증가하게 될 것이다. 일단 비변조 펄스폭 변조전압이 비교기(604)의 양극 입력에서의 기준전압을 초과하게 되면, 비교기(604)의 출력은 디지탈적인 하이로부터 디지탈적인 로우로 전환하게 될 것이다. 이것이 발생하게 되면, 토오션 센서의 출력은 조향핸들 입력 토오크가 높은 것을 나타내어야만 한다(다른 경우에는 높은 펄스폭 변조 듀티 사이클이 발생하지 않는다). 회로(618)의 나머지 부분들은 이러한 조건들의 일치에 대해 체크를 한다.

비교기(604)의 출력은 오어 게이트(612)의 일측 입력단자에 접속되어 있으며, 이 오어 게이트(612)의 타측의 두 입력은 비교기(614), (616)을 포함하는 윈도우 비교기로부터 공급되게 된다. 토오션 센서(B)의 출력은 비교기(614)의 양극 입력과 비교기(616)의 음극 입력에 작동적으로 접속되어 있다. 또한, 레지스터 네트워크(회로), (618)이 제공되어 있는데, 이 네트워크(618)는 5볼트 전원과 지면 사이에 직렬로 접속된 저항(620), (622), (624)를 구비하고 있다. 저항(620), (622)간의 접속부는 비교기(614)의 음극 입력에 접속되어 있으며, 저항(622), (624)간의 접속부는 비교기(616)의 양극 입력에 접속되어 있다.

네트워크(618)의 저항들은 저항(620), (622)간의 접속부에서의 전압이 4.5VDC가 되고 저항(622), (624)의 접속부에서의 전압이 3.5VDC가 되게 하도록 선택되었다고 가정하면, 조향핸들에 입력 토오크가 가해지지 않을때에는 토오션 센서(B)의 출력은 4VDC가 될 것이다. 비교기(614), (616)에 4VDC가 공급되게 되면, 로우의 디지탈 출력을 발생시키게 된다. 조향핸들에 입력 토오크가 가해지지 않기 때문에, 비교기(604)의 출력은 디지탈적인 하이로 될 것이며, 이에 따라 오어 게이트(612)의 출력을 디지탈적인 하이로 만들 것이다. 입력 토오크가 조향핸들에 가해짐에 따라, 토오션 센서(B)의 출력은 초기의 4VDC로부터 증가 또는 감소하게 될 것이다.

심한 조향이 이루어져 큰 토오크가 조향핸들에 가해졌다고 가정하면, 토오션 센서(B)의 출력전압은 증가하게 되고, 일단 토오션 센서(B)의 출력신호가 4.5VDC를 초과하게 되면, 차동비교기(614)의 출력은 디지탈적인 로우로부터 디지탈적인 하이로 전환하게 될 것이다. 만일 비교기(614)의 양극 입력에서의 입력신호가 4.5볼트에 도달하기에 앞서, 비교기(604)를 디지탈적인 하이로부터 디지탈적인 로우로 전환시키는 펄스폭 변조신호가 발생하면, 오어 게이트(612)의 출력은 디지탈적인 하이로부터 디지탈적인 로우로 전환될 것인데, 이것은 비정상 상태를 나타내는 것으로, 그 이유는 높은 레벨의 듀티 사이클이 토오션 센서의 출력신호와 일치하지 않기 때문이다. 그리하여, 오어 게이트(612)의 출력에서의 디지탈적인 로우는 고장이 있음을 나타내는 것이며, 반면 디지탈적인 하이는 고장이 없음을 나타내게 된다. 유사한 방식으로, 입력 토오크가 토오션 센서(B)의 출력 전압을 저하시키는 방향으로 조향핸들에 가해지게 되면, 비교기(616)은 비교기(604)가 디지탈적인 하이로부터 디지탈적인 로우로 전환하기에 앞서 디지탈적인 로우로부터 디지탈적인 하이로 전환할 것이다. 만일, 상기와 같이 되지 않으면, 오어 게이트(612)의 출력은 로우로 떨어지게 되어, 비정상 상태가 검출되었음을 나타내게 된다.

또한, 초과 PWM 고장 검출회로(600)은 일반적으로 토오션 센서(A), (B)의 출력들을 비교하게 되는데, 그 이유는 하나의 입력(PWM 신호)은 토오션 센서(A)의 출력과 함수관계를 갖고, 다른 입력(윈도우 비교기에 대한 입력)은 토오션 센서(B)의 실제 출력이기 때문이다.

고장 검출회로(270)의 또다른 부분은 방향체크회로(630)으로서, 이 방향체크회로(630)은 디지탈화된 토오션 센서(B)의 출력신호의 "방향" 비트의 상태에 대해 방향 제어 플립플롭(450)의 상태를 비교하게 된다. 만일 상기 두 신호들의 상태가 서로 일치하게 되면, 회로(630)는 디지탈적인 하이를 출력하게 되고, 회로 (630)의 출력이 디지탈적인 로우이면 두 신호는 일치하지 않는 것을 나타내면, 이에 따라 고장이 있다는 것이 나타나게 된다.

회로(630)는 두개의 노우(NOR) 게이트(632), (634)를 구비하고 있는데, 이 게이트의 각각은 방향 제어 플립플롭(450)(제12도)로부터 신호를 수신한다. 구체적으로, 노우 게이트(632)는 인버터(455)(H 선)를 거쳐 플립플롭(450)의 낸드 게이트(452)의 출력에 접속되어 있으며, 노우 게이트(634)는 인버터(461)(선 I)를 거쳐 낸드 게이트(454)의 출력에 접속되어 있다. 플립플롭(450)이 토오션 센서(A)에 의해 결정된 바와 같은 조향 조작방향을 나타내는 것으로 설계되었다는 점을 인지하기 바란다. 노우 게이트(632)의 타측 입력은 B래치(342)의 출력의 최상위 비트에 접속되어 있고, 노우 게이트(634)의 타측입력은 인버터(636)를 거쳐 B래치(342)의 출력의 최상위 비트에 접속되어 있다. 노우 게이트(632), (634)의 출력들은 노우 게이트(638)의 입력에 접속되어 있고, 그 노우 게이트(638)의 출력은 인버터(640)에 의해 역전되게 된다. 인버터(640)의 출력은 체크 회로(630)의 출력을 나타내게 된다.

A-D변환기(326)에 의해 발생된 바와 같은, 디지탈화된 토오션 센서(B)의 출력신호의최상위비트(즉, "방향" 비트)는 B래치(342)에서 래치되게 된다. 변환된 토오션 센서(A)의 신호에 대한 최상위 비트는 플립플롭(348)에서 래치되게 되며, 이 플립플롭(348)의 출력은 센서(A)의 신호의 최상위 비트로부터 역전된다는 것을 주지하기 바란다.

토오션 센서(A)의 신호의 최상위 비트가 디지탈적인 하이가 되어 일방향으로의 조향조작을 나타내게 된다고 가정하면, 플립플롭(438)의 출력은 로우로 되게 된다. 디지탈적인 로우신호는 낸드 게이트(454) 및 인버터(456)에 입력되게 되고, 이에 따라 RS 플립플롭 네트워크(450)는 낸드 게이트(452)의 출력이 디지탈적인 하이에 있게 되고 낸드 게이트(454)의 출력이 디지탈적인 로우에 있게 되는 상태로 세트되게 된다. 낸드 게이트(452), (454)의 출력이 각각 인버터(455), (461)을 통과하게 되면, 노우 게이트(632)에는 디지탈적인 로우가 입력되고, 노우 게이트(634)에는 디지탈적인 하이가 입력된다. B래치의 최상위 비트는 플립플롭(348)이 A-D변환기(326)의 출력으로부터 입력된 최상위 비트를 역전시키기 때문에, 그리고 센서(A), (B)들이 가해진 토오크의 방향의 반대방향으로 응답하기 때문에, 플립플롭(348)의 최상위 비트(즉, 디지탈적인 로우)와 동일하게 되어야만 한다. 따라서, 센서(B)의 최상위 비트는 인버터(636)에 의해 역전된 후에 노우 게이트(632)에 대해 로우를 입력시키고, 노우 게이트(634)에 디지탈적인 하이를 입력시킬 것이다. 그뒤에, 노우 게이트(634)의 출력은 디지탈적인 로우로 될 것이며, 노우 게이트(632)의 출력은 디지탈적인 하이로 될 것이다. 결과적으로, 인버터(640)의 출력에서의 디지탈적인 하이는 토오션 센서(A)와 토오션 센서(B)들이 동일 방향으로의 조향조작을 검출하였다는 것을 나타낸다. 만일 토오션 센서(A), (B)가 다른 방향을 검출하는 것으로 나타내었다면, 인버터(640)의 출력은 디지탈적인 로우가 되어 있었을 것이다.

방향 체크회로는 조향핸들에 입력 토오크가 가해지지 않을때는 정상 상태이고 또한 이때 디지탈화된 토오션 센서 신호의 "방향" 비트들이 서로 일치하지 않게되는 것을 허용할 수 있기 때문에 작동하지 않아야만 한다. 이것은 가해지는 토오크가 없기 때문에 가짜 고장이다. 방향 체크회로의 비작동은 오어 게이트(641)를 거쳐 회로(630)의 출력을 게이트 시킴에 따라 이루어지게 된다. 오어 게이트(641)의 하나의 입력단자는 회로(630)의 출력단자에 접속되어 있고, 반면 다른 입력단자는 무부하 검출기(642)의 출력단자에 접속되어 있다. 무부하 검출기(642)의 입력은 프로그램 가능한 판독 전용 메모리(364)의 출력단자에 접속되어 있다. 무부하 검출기는 판독 전용 메모리(364)로부터의 조사 테이블로부터 보조동력이 요청되지 않을때는 디지탈 하이를 출력하며, 보조동력이 요청될때는 디지탈 로우를 출력한다. 보조동력이 요청되지 않을때, 무부하 검출기(642)로부터의 하이출력에 의해 오어 게이트(641)의 출력이 하이로 되며, 그에 따라 방향체크회로(630)으로부터의 가짜 고장을 차단시킨다.

고장 검출회로(270)의 또다른 부분은 전압체크 회로(650)으로서, 이 회로(650)는 전압조절기(268)의 출력전압과 밧데리 전압을 감시한다. 만일 체크된 전압이 허용 한계내에 있게 되면, 전압체크 회로(650)의 출력은 디지탈적인 하이를 나타내게 된다.

센서 한계밖 체크회로(350), 센서 대 센서 체크회로(355), 방향체크 회로(630), 초과 PWM 신호 체크회로(600), 그리고 전압체크 회로(650)들로 구성된 고장 검출회로(270)의 모든 부분들은 두개의 릴레이 제어 고장 검출회로(660), (662)에 접속되어 있다. 이 고장 검출회로(660), (662)들은 용량, 접속, 작동 등이 동일하게 되어 있고, 따라서 단지 하나에 대해서만 상세히 설명하겠다.

각 고장 검출회로의 출력은 앤드 게이트(670)의 대응입력에 공급되게 되며, 상기 앤드 게이트(670)의 출력은 플립플롭(404)의 낸드 게이트(408)의 입력되게 된다. 만일 각 고장 검출회로가 "진행" 또는 "통과" 상태를 검출한다면, 앤드 게이트(670)의 모든 입력에는 디지탈적인 하이가 존재하게 되고, 이에 따라 낸드 게이트(408)에 디지탈적인 하이가 출력되게 된다. 앤드 게이트(670)의 출력이 하이인 한은 플립플롭(404)은 동력증가로 세트되어 있는 상태에 유지되게 된다. 초기상태에, 낸드 게이트(408)의 출력은 로우가 되면, 낸드 게이트(410)의 출력은 하이가 된다. 플립플롭(404)가 초기상태에 있을 때, 앤드 게이트(406)의 출력은 하이가 된다. 만일 고장이 발생한다면, 앤드 게이트(670)의 출력은 로우로 되고, 이에 따라 플립플롭(404)는 강제로 토글되게 되며, 앤드 게이트(406)의 출력은 로우로 된다.

고장 검출회로(660), (662)들의 출력단자들은 각각 고장 스위치(680), (682)에 접속되어 있다. 이 스위치들은 앤드 게이트(406)으로부터 디지탈적인 하이가 출력될때는 저임피던스 상태, 또는 "폐쇄" 상태에 있게 된다. 고장이 없을 때, 상기 스위치(680), (682)들은 모두 폐쇄되게 되며, 그에 따라 여자코일(688)이 작동하여 주동력 릴레이(272)를 폐쇄시키고, 그에 따라 구동회로(260)에 동력이 제공된다. 만일 고장이 있을 때는 앤드 게이트(670)에 대한 입력들중 하나가 로우로 되어(회로에 의해 검출된 고장에 따라), 플립플롭(404)를 토글시키게 되고, 낸드 게이트(410)의 출력은 로우로 떨어지게 한다. 그러면, 앤드 게이트(406)의 출력은 로우로 전환하게 되고, 그에 따라 고체소자 스우치(680), (682)가 개방되게 된다. 고장 검출회로(660), (662)는 고체소자 스위치(680), (682)와 조합하여 고장 검출회로중의 하나가 파괴되었을 때에도 다른 것이 여전히 그에 연관된 고체소자 스위치를 개방시킬 수 있고, 그에 따라 구동회로(260)에 대한 동력공급을 중단시킬 수 있도록 여유도를 제공한다.

회로의 또다른 안전상의 특징으로서, 무부하 검출기(642)의 출력은 게이트(700)의 일측입력에 접속되어 있다. 고장 검출회로(660), (662)의 출력은 각각 인버터(702), (704)를 거쳐 노우 게이트(700)의 타측 입력들에 접속되어 있다. 노우 게이트(700)의 출력은 RS 플립플롭(450)의 낸드 게이트(452), (454)들의 입력에 접속되어 있다. 낸드 게이트(700)의 출력은 방향 제어 플립플롭(450)의 양출력을 발생시키지 않게할 수 있다. 고장이 없고, 무부하 검출회로(642)가 보조동력의 요청을 검출하게 되면, 노우 게이트(700)의 출력은 하이가 된다. 그에 따라, 플립플롭(450)은 플립플롭(348)의 출력에 응답하여 세트 및 리세트 되는 것이 가능해진다. 만일 무부하 검출회로가 무부하(즉, 가해지는 입력 토오션 없음)를 검출하거나 고장회로가 고장상태를 검출하게 되면, 노우 게이트(700)의 출력은 로우로 될 것이다. 노우 게이트(700)의 출력이 로우가 되면, 낸드 게이트(452), (454)로부터 하이가 출력되는 것에 의해 플립플롭(450)이 작동되지 않게되며, 이에 따라 H-브리지(500)에서의 상부 에프이티(502), (504) 모두가 "오프" 상태로 되며, 그에 의해 모터(36)에 동력이 공급되지 않게 된다.

본문에서 설명한 본 발명의 실시예에 있어서는 PWM 신호에 대해 9kHz의 주파수를 발생시키도록 2.3MHz의 시스템 시각 주파수를 이용하고, 그 주파수를 256으로 분주시키게 되어 있었다. 한편, 4.0MHz 시스템 시각 주파수를 이용하여, 그 주파수를 256으로 분주시키는 것에 의해 PWM 신호에 대해 15.6kHz의 주파수를 발생시키게 되면, 차량에 설치된 라디오에 전기적인 방해를 유발시킴이 없이 청취가능한 기계적인 소음을 감소시킬 수 있다는 것을 알게 되었다.

지금까지 본 발명의 실시예에 관련하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 국한되지 않고 특허청구범위에 기재된 바와 같은 발명의 범위에 기재된 바와 같은 발명의 범위내에서 변경이 가능할 것이다.

본 발명은 동력보조조향 시스템에 관한 것으로, 특히 동력보조조향 시스템의 개량된 전기식 제어에 관한 것이다.

당해 분야에서 숙련된 자라면, 첨부된 도면에 관련된 이하의 상세한 설명을 참조함으로써 본 발명의 다른 특징 및 이점들을 명백히 알 수 있을 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 동력조향 시스템을 나타내는 블록선도.

제2도는 상기 동력조향 시스템의 일부에 대한 부분절개 평면도.

제3도는 제2도의 선 3-3의 단면도.

제4도는 부가적인 구조를 도시하는, 제3도와 유사한 도면.

제5도는 제4도에 도시된 것의 부분확대도.

제6도는 제5도의 선 6-6의 단면도.

제7도는 제2도에 도시된 것의 부분확대도.

제8도는 제6도에 도시된 토오션 센서 조립체의 구성을 나타내는 개략도.

제8a도는 입력 샤프트와 피니언 기어간의 상대 회전에 대한 토오션 센서 조립체로부터의 출력신호의 전압을 나타내는 선도.

제9도는 제1도에 도시된 전자장치의 개략도.

제10도는 제9도의 선 10-10의 단면도.

제11도및 제12도는 제1도에 도시된 전자 장치의 상세한 블록선도.

제13도는 운전자에 의해 가해진 입력 토오크의 표준화된 토오크 신호의 전압을 나타내는 선도.

Claims

차량의 조향핸들(26)의 회전에 의해 바퀴를 회전시키는 조향 조립체에 있어서, 조향핸들(26)을 바퀴와 기계적으로 결합시키는 수단(22), (24), (42), (46), (57), (58)과; 조향핸들에 가해지는 입력 토오크의 크기에 비례하여 변화하고, 조향핸들에 가해지는 토오크가 없을때는 서로 동일한 값을 가지며 조향핸들에 입력 토오크가 가해질 때 상기의 동일한 값으로부터 서로 반대로 변화라게 되어 있는 두개의 일차 및 이차 신호를 발생시키는 토오션 감지수단(31)과; 상기 토오션 감지수단(31)에 접속되고, 상기 두 전기신호들중 일측신호에 따라 제어신호를 발생시키는 수단(250)과; 상기 두전기 신호들중 타측신호에 따라 그 제어신호(340)를 검증하는 수단(355), (600), (660), (662)을 가지는 전자적 제어수단(32)과; 운전자의 조향조작을 보조하도록 상기 제어신호(340)에 상응하는 크기의 보조동력을 공급하는 보조동력 공급수단(36)을 구비하는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
제1항에 있어서, 상기 토오션 감지수단(31)은 토오션 바아(22)에 연결되어 조향핸들에 가해지는 입력 토오크에 토오션 바아의 비틀림에 의해 서로 상대 회전하는 두개의 동축 샤프트부(42), (46)와, 제1 및 제2홀 효과장치(98), (100)를 구비하고 있고, 그 홀 효과장치의 각각은 상기 샤프트부들중 하나(42)에 연결된 홀 효과 셀과 상기 샤프트부들중 다른 하나에 연결된 자석 조립체(104), (106)로 구성되고, 각 자석 조립체는 남극과 북극을 가지고 있고, 그 양극은 첫째, 조향핸들에 입력 토오크가 가해지지 않을때 각각의 홀 효과 셀이 그에 연관된 자석 조립체(104), (106)의 상기 양극(110), (112), (120), (122) 사이에서 대체로 중심이 맞춰질 수 있게, 그리고 둘째 조향 토오크가 조향핸들(26)에 제1방향으로 가해질때 상기 제1홀 효과장치(98)의 홀 효과셀이 자석 조립체(104)의 북극(110)에 근접하도록 이동함과 동시에 제2홀 효과장치(100)의 홀 효과셀이 자석 조립체(106)의 남극(120)에 근접하도록 이동할 수 있게, 그리고 셋째, 조향 토오크가 조향핸들(26)에 제2방향으로 가해질때 제1홀 효과장치(98)의 홀 효과셀이 자석 조립체(104)의 남극(112)에 근접하도록 이동함과 동시에 제2홀 효과장치(100)의 홀 효과 셀이 자석 조립체(106)의 북극(122)쪽으로 근접하도록 이동할 수 있게 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
제1항에 있어서, 상기 제어신호를 검증하는 수단은 상기 제어신호(340)에 의해 큰 보조동력이 요구되고 있으나 그것이 상기 두 전기신호중의 타측 신호의 대응하는 고레벨값에 의해 정당화 되지 않고 있을때를 결정하도록 상기 두 전기신호 중의 타측신호 및 제어신호(340)에 응답하는 수단(600)과, 그러한 결정에 따라 보조동력 공급수단(36)의 작동을 정지시키는 수단(660), (662), (680), (682)을 구비하는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
제1항에 있어서, 상기 제어신호를 검증하는 수단은 제어신호(340)에 의해 보조동력 공급수단(36)이 상기 전기신호들중 타측신호에 의해 나타내지는 방향과 일치하는 방향으로 보조동력을 공급하는지의 여부를 결정하는 수단(450), (630)과, 보조동력이 상기 타측신호에 의해 나타내지는 방향과 일치하지 않는 방향으로 공급되는 것으로 결정될 때 상기 보조동력 공급수단(36)의 작동을 정지시키는 수단(660), (662), (680), (682)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
제1항에 있어서, 상기 일차 및 이차 전기신호의 각각과 입력 토오크간의 관계는 상기 일차 및 이차 전기신호의 합이 가해진 입력 토오크와 무관하게 대체로 일정하게 유지될 수 있게끔 좌우 양측으로 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
제5항에 있어서, 상기 일차 및 이차 전기신호의 각각에 대해 이진화값을 확립시키는 수단(326), (340), (342)과, 상기 일차 및 이차 신호들의 이진값을 가산하는 수단(356)과, 상기 일차 및 이차 전기신호의 이진값의 합이 이진화 설정값으로부터 설정량을초과하여 변화하였는지의 여부를 결정하는 수단(358)과, 상기 일차 및 이차 전기신호의 이진값의 합이 이진화 설정값으로부터 설정량을 초과하여 변화한 것으로 결정되었을때 상기 보조동력 공급수단의 작동을 정지시키는 수단(660), (662), (680), (682)을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
제1항에 있어서, 상기 일차 및 이차 전기신호를 최대 및 최소 설정값과 비교하는 수단(350)과, 그 비교수단이 상기 일차 또는 이차 전기신호가 최대 및 최소 설정값의 범위밖에 있다는 것으로 결정했을때 상기 보조동력 공급수단의 작동을 정지시키는 수단(660), (662), (680), (682)을 구비하는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
차량의 조향핸들(26)의 회전시 바퀴를 회전시키게 하는 조향 조립체에 있어서, 상기 조향핸들(26)에 연결되어 그와 함께 회전하는 입력 샤프트(42)와, 피니언 기어(46)와, 상기 피니언 기어(46)에 상기 입력 샤프트(42)를 탄성적으로 연결시키는 토오션 부재(22)와, 상기 피니언 기어(46)에 구동적으로 맞물리는 랙톱니(55)를 가지고 있고 바퀴에 연결되어 있어, 상기 피니언 기어(46)의 회전운동에 의해 축방향으로 구동하면서 바퀴를 회전시키는 조향부재(24)를 포함하며 상기 조향핸들(26)을 차량의 바퀴에 기계적으로 결합시키는 수단(22), (24), (42), (46), (57), (58)과; 상기 조향핸들(26)에 가해지는 입력 토오크의 크기에 비례하여 변화하고, 조향핸들에 가해지는 토오크가 없을때는 서로 동일한 값을 가지며 조향핸들에 입력 토오크가 가해질때 상기의 동일한 값으로부터 서로 반대로 변화하게 되어 있는 두개의 일차 및 이차 신호를 발생시키는 토오션 감지수단(31)과; 상기 토오션 감지수단(31)에 접속되고, 상기 두 전기신호들중 일측신호에 따라 제어신호를 발생시키는 수단(250)과, 상기 두 전기신호들중 타측신호에 따라 그 제어신호(340)를 검증하는 수단(355), (600), (660), (662)을 가지는 전자적 제어수단(32)과; 상기 입력 샤프트(42), 피니언 기어(46), 또는 조향부재(24)중의 최소한 하나에 직접 구동적으로 연결되어 제어신호(340)에 응답하여 그의 이동을 보조하는 전기모터(36)을 구비하는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
제8항에 있어서, 상기 토오션 감지수단은 제1 및 제2홀 효과장치(98), (100)를 구비하고 있고, 홀 효과장치의 각각은 입력 샤프트(42) 또는 피니언 기어(46)중 다른 하나에 연결된 자석 조립체(104), (106)를 포함하고, 각 자석 조립체(104), (106)는 서로 떨어져 있는 남극(112), (120)과 북극(110), (122)을 가지고 있고 첫째, 조향핸들(26)에 입력 토오크가 가해지지 않을때 각각의 홀 효과 셀이 그에 연관된 자석 조립체의 상기 양극(110), (112), (120), (122) 사이에서 대체로 중심이 맞춰질 수 있게, 그리고 둘째 조향 토오크가 조향핸들(26)에 제1방향으로 가해질때 상기 제1홀 효과장치(98)의 홀 효과 셀이 자석 조립체(104)의 북극(110)에 근접하도록 이동함과 동시에 제2홀 효과장치(100)의 홀 효과 셀이 자석 조립체(106)의 남극(120)에 근접하도록 이동할 수 있게, 그리고 셋째, 조향 토오크가 조향핸들(26)에 제2방향으로 가해질때 제1홀 효과장치(98)의 홀 효과센서가 자석 조립체(106)의 북극(122)쪽으로 근접하도록 이동할 수 있게 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
제8항에 있어서, 제어신호 발생수단은 상기 전기모터(36)을 일측 또는 타측방향으로 구동시키고, 그에 의해 상기 조향부재(24)를 일측 또는 타측 방향으로 구동시키기 위한 방향신호를 발생시키는 수단(328), (348)을 구비하는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
제8항에 있어서, 제어신호를 검증하는 수단은 상기 제어신호에 의해 큰 보조동력이 요구되고 있으나 그것이 상기 두 전기신호중의 타측신호의 대응하는 고레벨값에 의해 정당화 되지 않고 있을때를 결정하도록 상기 두 전기신호중의 타측신호 및 제어신호(340)에 응답하는 수단(600)과, 그러한 결정에 따라 전기모터(36)의 작동을 정지시키는 수단(660), (662), (680), (682)을 구비하는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
제8항에 있어서, 제어신호를 검증하는 수단은 제어신호(340)에 의해 전기모터(36)가 상기 전기신호들중 타측신호에 의해 나타내지는 방향과 일치하는 방향으로 구동하는지의 여부를 결정하는 수단(450), (630)과 전기모터(36)가 상기 타측신호에 의해 나타내지는 방향과 일치하지 않는 방향으로 구동되는 것으로 결정될때 상기 전기모터(36)의 작동을 정지시키는 수단(660), (662), (680), (682)을 포함하는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
제8항에 있어서, 상기 일차 및 이차 전기신호의 각각과 입력 토오크간의 관계는 상기 일차 및 이차 전기신호의 합이 가해진 입력 토오크와 무관하게 대체로 일정하게 유지될수 있게끔 좌우 양측으로 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
제13항에 있어서, 상기 일차 및 이차 전기신호의 각각에 대해 이진화값을 확립시키는 수단(326), (340), (342)과, 상기 일차 및 이차 신호들의 이진값을 가산하는 수단(356)과, 상기 일차 및 이차 전기신호의 이진값의 합이 이진화 설정값으로부터 설정량을 초과하여 변화하였는지의 여부를 결정하는 수단(358)과, 상기 일차 및 이차 전기신호의 이진값의 합이 이진화 설정값으로부터 설정량을 초과하여 변화한 것으로 결정되었을때 상기 전기모터(36)의 작동을 정지시키는 수단(660), (662), (680), (682)을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
제8항에 있어서, 상기 일차 및 이차 전기신호를 최대 및 최소 설정값과 비교하는 수단(350)과, 그 비교수단이 상기 일차 또는 이차 전기신호가 최대 및 최소 설정값의 범위밖에 있다는 것으로 결정했을때 상기 전기모터(36)의 작동을 정지시키는 수단(660), (662), (680), (682)을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
차량의 조향핸들(26)의 회전시 바퀴를 회전시키게 하는 조향 조립체에 있어서, 상기 조향핸들(26)에 연결되어 그와 함께 회전하는 입력 샤프트(42)와, 피니언 기어(46)와, 상기 피니언 기어(46)에 상기 입력 샤프트(42)를 탄성적으로 연결시키는 토오샨 부재(22)와, 상기 피니언 기어(46)에 구동적으로 맞물리는 랙 톱니(55)를 가지고 있고 바퀴에 연결되어 있어, 피니언 기어의 회전운동에 의해 축방향으로 구동하면서 바퀴를 회전시키는 조향부재(24)를 포함하며, 상기 조향핸들(26)을 차량의 바퀴와 기계적으로 결합시키는 수단(22), (24), (42), (46), (57), (58)과; 상기 조향핸들(26)에 가해지는 입력 토오크의 크기에 비례하여 변화하고, 상기 조향핸들(26)에 가해지는 토오크가 없을때는 각각 일차값 및 이차값을 가지며 조향핸들(26)에 입력 토오크가 가해질때 상기의 값으로부터 변화하게 되어 있는 두개의 일차 및 이차 신호를 발생시키는 토오션 감지수단(31)과; 상기 토오션 감지수단(31)에 접속되고, 상기 두 전기신호들중 일측신호에 따라 제어신호(340)를 발생시키는 수단(250)을 가지는 전자적 제어수단(32)과; 상기 입력 샤프트(42), 피니언 기어(46) 또는 조향부재(24)중의 최소한 하나에 직접 구동적으로 연결되어 제어신호(340)에 응답하여 그의 운동을 보조하는 전기모터(36)를 구비하고 있고, 상기 전자적 제어수단(32)은 또한 상기 제어신호(340)에 의해 큰 보조동력이 요구되고 있으나 그것이 상기 두 전기신호중의 타측신호의 대응하는 고레벨값에 의해 정당화되지 않고 있을때를 결정하도록 상기 두 전기신호중의 타측신호 및 제어신호(340)에 응답하는 수단(600)과, 그러한 결정에 따라 전기모터(36)의 작동을 정지시키는 수단(660), (662), (680), (682)을 구비하는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
차량의 조향핸들(26)의 회전에 의해 바퀴를 회전시키게 하는 조향 조립체에 있어서, 상기 조향핸들(26)에 연결되어 그와 함께 회전하는 입력 샤프트(42)와, 피니언 기어(46)와, 상기 피니언 기어(46)에 상기 입력 샤프트(42)를 탄성적으로 연결시키는 토오션 부재(22)와 상기 피니언 기어(46)에 구동적으로 맞물리는 랙톱니(55)를 가지고 있고 바퀴에 연결되어 있어, 피니언 기어(46)의 회전운동에 의해 축방향으로 구동하면서 바퀴를 회전시키는 조향부재(24)를 포함하며, 상기 조향핸들(26)을 차량의 바퀴에 기계적으로 결합시키는 수단(22), (24), (42), (46), (57), (58)과; 상기 조향핸들(26)에 가해지는 입력 토오크의 크기에 비례하여 변하하고, 조향핸들에 가해지는 토오크가 없을때는 각각 일차값 및 이차값을 가지며 조향핸들에 입력 토오크가 가해질때 상기의 값으로부터 변화하게 되어 있는 두개의 일차 및 이차 신호를 발생시키는 토오션 감지수단(31)과; 상기 토오션 감지수단(31)에 접속되고, 상기 두 전기신호들중 일측신호에 따라 제어신호(340)를 발생시키는 수단(250)을 가지는 전자적 제어수단(32)과; 상기 입력 샤프트(42), 피니언 기어(46), 또는 조향부재(24)중의 최소한 하나에 직접 구동적으로 연결되어 제어신호(340)에 응답하여 그의 이동을 보조하는 전기모터(36)를 구비하고 있고; 상기 전자적 제어수단(32)은 제어신호(340)에 의해 전기모터(36)가 상기 전기신호들중 타측신호에 의해 나타내지는 방향과 일치하는 방향으로 구동하는지의 여부를 결정하는 수단(630)과, 상기 전기모터가 상기 타측신호에 의해 나타내지는 방향과 일치하지 않는 방향으로 구동되는 것으로 결정될때 상기 전기모터(36)의 작동을 정지시키는 수단(660), (662), (680), (682)을 구비하는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
차량의 조향핸들(26)의 회전시 바퀴를 회전시키게 하는 조향 조립체에 있어서, 상기 조향핸들(26)에 연결되어 그와 함께 회전하는 입력 샤프트(42)와, 피니언 기어(46)와, 상기 피니언 기어에 상기 입력 샤프트(42)를 탄성적으로 연결시키는 토오션 부재(22)와, 상기 피니언 기어(46)에 구동적으로 맞물리는 랙톱니(55)를 가지고 있고 바퀴에 연결되어 있어, 피니언 기어(46)의 회전운동에 의해 축방향으로 구동하면서 바퀴를 회전시키는 조향부재(24)를 포함하며, 차량의 바퀴와 상기 조향핸들(26)을 기계적으로 접속시키는 수단(22), (24), (42), (46), (57), (58)과; 일차 및 이차 전기신호를 발생시키고, 그 전기신호들은 조향핸들에 가해지는 토오크가 없을때는 각각 일차값 및 이차값을 가지며 조향핸들에 입력 토오크가 가해질때는 상기 일차 및 이차 전기신호의 합이 가해진 입력 토오크와 무관하게 대체로 일정하게 유지될 수 있게끔 좌우 양측으로 대칭을 이루게끔 변화하게 되어 있는 토오션 감지수단(31)과; 상기 토오션 감지수단(131)에 접속되고, 상기 두 전기신호들중 일측신호에 따라 제어신호(340)를 발생시시키는 수단(250)을 가지는 전자적 제어수단(32)과; 상기 입력 샤프트(42), 피니언 기어(46), 또는 조향부재(24)중의 최소한 하나의 직접 구동적으로 연결되어 제어신호(340)에 응답하여 그의 이동을 보조하는 전기모터(36)를 구비하고 있고; 상기 전자적 제어수단(32)은 또한 상기 일차 및 이차 전기신호의 각각에 대해 값을 확립시키는 수단(326), (340), (342)과, 상기 일차 및 이차 신호들의 확립된 값을 가산하는 수단(356)과, 상기 일차 및 이차 전기신호의 값의 합이 설정값으로부터 설정량을 초과하여 변화하였는지의 여부를 결정하는 수단(358)과, 상기 일차 및 이차 전기신호의 값의 합이 설정값으로부터 설정량을 초과하여 변화한 것으로 결정되었을때 상기 전기모터(36)의 작동을 정지시키는 수단(660), (662), (680), (682)을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.
차량의 조향핸들(26)의 회전시 바퀴를 회전시키게 하는 조향 조립체에 있어서, 상기 조향핸들(26)에 연결되어 그와 함께 회전하는 입력 샤프트(42)와, 피니언 기어(46)와, 상기 피니언 기어(46)에 상기 입력 샤프트(42)를 탄성적으로 연결시키는 토오션 부재(22)와, 상기 피니언 기어(46)에 구동적으로 맞물리는 랙톱니(55)를 가지고 있고 바퀴에 연결되어 있어, 피니언 기어(46)의 회전운동에 의해 축방향으로 구동하면서 바퀴를 회전시키는 조향부재(24)를 포함하며, 상기 조향핸들(26)을 바퀴와 기계적으로 결합시키는 수단(22), (24), (42), (46), (57), (58)과; 조향핸들(26)에 가해지는 입력 토오크의 크기에 비례하여 변화하고, 조향핸들에 가해지는 토오크가 없을때는 각각 일차값 및 이차값을 가지며, 조향핸들에 입력토오크가 가해질때 상기의 값으로부터 변화하게 되어 있는 두개의 일차 및 이차 신호를 발생시키는 토오션 감지수단(31)과; 상기 토오션 감지수단(31)에 접속되고, 상기 두 전기신호들중 일측신호에 따라 제어신호(340)를 발생시키는 수단(250)을 가지는 전자적 제어수단(32)과; 상기 입력 샤프트(42), 피니언 기어(46), 또는 조향부재(24)중의 최소한 하나에 직접 구동적으로 연결되어 제어신호(340)에 응답하여 그의 이동을 보조하는 전기모터(36)를 구비하고 있고; 상기 전자적 제어수단은 또한 상기 일차 및 이차 전기신호를 최대 및 최소 설정값과 비교하는 수단(350)과, 그 비교수단이 상기 일차 및 이차 전기신호가 최대 및 최소 설정값의 범위밖에 있다는 것으로 결정했을때 전기모터(36)의 작동을 정지시키는 수단(660), (662), (680), (682)을 구비하는 것을 특징으로 하는 조향 조립체.