KR930000645B1 - 래크-피니언 형태의 전기 구동식 조향장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

래크-피니언 형태의 전기 구동식 조향장치

제1도는 본 발명에 따라 동력을 보조하기 위해 모터에 공급되는 구동전류를 감쇠시키기 위해 사용되는 장치가 제공되는 전기 구동식 조향장치를 나타내는 개략도.

제2도는 제1도에 도시한 감쇠장치의 일실시예를 나타내는 블록 회로도.

제3도는 본 발명에 의해 얻어지는 작동 특성선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

7 : 모터 8 : 전자제어회로

10, 23 : 래크단부 근접센서 27 : 래크단부 신호처리회로

28 : 시정수 회로 29 : 전류감쇠 제어회로

본 발명은 래크-피니언 형태의 전기구동식 조향장치에 관한 것이고; 특히 조향핸들이 작동될때 래크(rack)의 양단부 근처에서, 동력을 보조하기 위해 모터에 공급되는 구동전류를 감쇄시키기 위해 사용되는 장치가 제공되는 전기구동식 조향장치에 관한 것이다.

선행기술에 따른 전기구동식 조향장치에는 조향 부하(steering load)에 응답하기 위해 사용되는 토오크 센서, 및 차량속도에 응답하기 위해 사용되는 속도센서가 정상적으로 제공된다. 또한, 상기 전기구동식 조향장치에는 동력보조를 위해 모터를 구동시키기 위해 전자제어회로가 제공되며, 상기 전자제어회로는 상기 토오크 센서 및 상기 속도센서로 부터 검출된 신호들을 수신해서 펄스나비 변조 및 증폭되는 펄스신호를 출력하기 위해 사용되고, 상기 펄스신호는 조향부하 응답 특성 및 속도응답 특성을 갖게되어 조향핸들이 작동될때 동력 보조 시간의 양이 적절히 설정되도록 한다.

상기한 바와같은 전기구동식 조향장치에서, 상기 전자제어회로의 제어하에 동력을 보조하기 위해 차량내에 설치되는 배터리로 부터 모터로 인가되는 구동전류는, 차량이 조향부하를 거의 받지 않으면서 비교적 고속으로 운행될때에는, 매우 작은 값으로 유지되며, 차량이 저속으로 운전되거나 또는 정지될때에는, 매우 큰 값으로 증가되게 된다. 따라서, 조향조건이, 조향 기구내에 있는, 래크의 양단부들의 근처 지점에서 연속적으로 유지되게될 경우 전기제어회로 및 모터에 의한 동력소모는 증가되게 되어 차량내에 설치되는 배터리의 과방전(overdischarging)을 유발할 수도 있게되고 모터의 권선(windings)들을 과열시킬 수도 있게된다.

본 발명은 전기한 바와같은 문제점들을 극복하기 위해 창안된 것이다. 그러므로, 본 발명의 목적은, 조향작동이 연속적으로 유지될 때 높은 조향부하시 그리고 래크의 대향 단부들에 근접한 조건에서 동력보조가 유지되는 범위 이내에서, 동력보조를 위해 모터에 인가되는 구동전류를 점진적으로 감쇠시키기 위한 장치가 제공되는 전기구동식 조향장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 조향부하 특성 및/또는 차량속도 특성에 응답하여 동력보조를 위해 모터에 인가되는 모터 구동전류를 제어하기 위해 사용되는 전자제어회로가 제공되고; 조향작동중 래크의 양단부들에 근접한 위치에의 접근을 검출하기 위해 사용되는 래크단부 근접센서, 및 상기 래크단부 근접센서로 부터 검출된 신호에 응답하여 모터 구동전류에 감쇠특성을 제공하기 위한 장치가 설치되는 것을 특징으로 하는 래크-피니언 형태의 전기구동식 조향장치를 제공함에 있다.

본 발명에 따라, 차량이 매우 저속으로 운행중이거나 정지해 있을때의 조향시에 래크단부 근접센서에 의해 래크단부 근접위치가 검출되면, 시정수회로(time constant circuit)를 포함하는 감쇠장치는 모터 구동전류를 제어하기 위해 사용되는 전자제어회로에 시간지연 감쇠특성을 부여함으로써 래크단부들 근처에서의 조향유지 전류가 적당히 낮은 범위이내에서 비교적 낮게 유지되도록 한다.

본 발명에 따라, 모터 구동전류가 감쇠되어 조향유지 전류가, 조향핸들이 작동될 때 그리고 차량이 매우 저속으로 운행되거나 정지될 때 래크 단부들의 근처에서, 최적의 낮은범위 이내의 비교적 낮은 수준으로 유지되게 되기 때문에, 전자제어회로 및 모터의 동력 유니트를 위한 정격전류값이 비교적 낮은 수준으로 설정되어 경제적인 동력소모를 유도할 수 있게되고 선행기술의 문제점으로 지적되었던 모터의 비정상적인 비트(beat, 울림)발생 및 차량내에 설치된 배터리의 과방전을 효과적으로 방지할 수 있게된다.

또한, 본 발명에 따라, 래크단부들 근처에서 모터 구동전류가 시간지연 특성을 가지고 점진적으로 감쇠되기 때문에, 전류감쇠 제어회로의 전이(transition)가 매끄럽게 수행될 수 있게되어 운전자에 부여될 수 있는 충격(shock) 가능성을 방지할 수 있게된다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상술한다.

제1도에는 본 발명에 따라, 동력보조를 위해 모터에 인가되는 구동전류를 감쇠시키기 위한 장치가 제공되게 되는 전기구동식 조향장치를 도시한다.

조향핸들(1)은 주상 축(column shaft)(2)를 통하여 기어하우징(3)내에 제공되는 피니언 기어와 결합된다. 조향핸들(1)의 회전은 피니언 기어와 계합되는 래크기어를 통하여 지지봉(tie rod)(4)로 전달된다. 한편, 조향부하에 응답하는 토오크 센서 (5)에 의해 생성되는 조향부하 신호, 및 차량속도에 응답하는 속도센서에 의해 생성되는 차량속도 신호가, 동력보조를 위해 모터(7)에 인가되는 구동전류를 제어하기 위해 사용되는 전자제어회로(8)에 인가되게 된다.

전자제어회로(8)의 기본 구성은 당업계에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 익히 공지된 것이다. 상기 회로(8)은, 속도센서(6)으로 부터의 주파수 출력신호가 주파수 -전압 변환기로 인가되고 상기 변환기로 부터의 변환된 전압 출력신호가 기준 발진기 (oscillator)로 부터의 기준신호와 비교기에 의해 비교되며 토오크 센서(5)로 부터의 아날로그 신호도 또한 펄스파형기(pulse shaper)를 통하여 상기 비교기로 인가되어 속도 센서에 의해 제공된 상기 신호와 상기 비교기내에서 비교되고 조향부하 감응특성 및 차량속도 감응특성을 갖는 펄스나비 변조되고 증폭된 펄스신호가 출력되도록, 구성된다. 단자들(9)는 차량내에 설치되는 배터리의 동력단자들을 나타낸다.

전자제어회로(8)로 부터의 출력신호 또는 모터 구동신호는 모터(7)에 인가된다. 모터의 회전으로 인하여 래크기어에 축향추력(axial thrust)이 제공되어 적당한 전동기구(transmission mechanism)를 통하여 조향 작동이 이루어지게 되고 이로인하여 동력보조가 달성되게 된다.

본 발명에 따라, 제1도에 도시한 바와같이, 기어하우징(3)에는 래크기어의 양 단부들에 근접한 위치를 검출하기 위해 사용되는 래크 단부 근접센서(10)이 제공된다. 검출된 신호는 상기 전자제어회로(8)에 인가된다.

제2도에는, 제1도의 전자제어회로(8)에 통합될 수 있는 모터전류 감쇠장치에 관한 블록회로도, 및 기어 하우징내에 제공되는 토오크센서와 래크단부 근접센서의 계통도를 도시한다.

전자제어회로(8)에서, 주상축(2)를 통하여 조향핸들(1)에 연결되는 피니언 기어(20)의 회전에 응답하는 토오크센서(5)로 부터의 출력신호는 토오크 증폭기(21)을 통하여, PWM(Pulse Width Modulation ; 펄스 나비 변조)회로를 포함하는, 모터 구동전류의 출력회로(22)에 인가되며, 속도센서(6)으로 부터의 차량속도 신호도 또한 상기 출력회로(22)에 인가되게 된다. 그러므로, 전자제어회로(8)은, 상기한 바와같은 조향부하 감응특성 및 차량속도 감응특성을 갖는, 모터 구동전류를 모터(7)에 인가시킬 수 있게된다.

래크단부 근접센서(23)은 자기부재를 검출할 수 있는 비교적 소형의 전자기 코일 또는 영구자석과 스위치 소자(예컨대, Hall IC 및 부하 계전기의 조합체)의 조합체로 구성되고, 래크바아에 대해 압력을 받는 지지 요우크(suppont yoke) (24)내에 내장된다. 오목한 도크부분들(26a, 26b)는 래크바아(25)상에 제공되며, 센서(23)에 대향되는 방향에서 또는 특히 래크바아의 기어부분의 좌향 및 우향행정의 대향단부들 직전에서 상기 대향단부들에 근접한 래크바아(25)상의 위치에 마련된다. 그러므로, 조향핸들이 작동될 때, 래크의 좌측 및 우측 단부들 근처의 지점에서 또는 상기 도크부분들이 센서(23)에 접하는 위치에서 전기적으로 검출 신호들이 제공될 수 있게된다.

상기 래크단부 근접센서(23)으로 부터의 검출신호는 슈미트 게이트 회로 (Sch mit gate circuit)와 같은 래크단부 신호처리 회로(27)을 작동시키며 그로인하여 상기 회로(27)로 부터의 출력신호가 시정수 회로(28)을 작동 개시시키게 된다.

전류감쇠 제어회로(29)는 시정수 회로(28)의 출력측 및 토오크 증폭기(21)의 출력측에 접속된다. 상기 토오크 증폭기(21)이 조향부하 신호를 출력할때 즉, 조향핸들이 작동될 때, 상기 제어회로(29)는 시정수 회로로 부터의 시간지연 출력신호에 따라 상기 출력회로(22)에 전류감쇠 제어신호를 인가하게 되고 그로인하여 모터 구동전류의 시간지연적인 그리고 점진적인 감쇠를 허용하는 전류감쇠특성이 제공될 수 있게된다.

제3도에는 본 발명에 관한 작동특성 곡선 또는 조향방향에 관한 모터 구동전류의 특성곡선을 도시한다.

도시한 바와같이, 예컨대 선행기술에 따른 장치에서 조향이 우측방향 이루어지게 될때, 모터 구동전류는 조향기구내의 피니언이 래크의 단부(E)에 도달됨에 따라 증가되게 되며 이러한 상태가 연속적으로 유지될 경우 비교적 높은 동력의 조향조건이 유지되게 되어 차량내에 설치된 배터리가 과방전 상태에 처하여지게 된다(도면의 점선부분 참조).

상기한 바와는 대조적으로, 본 발명에 따라, 조향중 점(P)에서 래크기어의 단부에 근접한 위치 또는 래크기어의 우측단부 근처위치가 래크단부 근접센서(10)에 의해 검출될 경우, 상기 검출신호는 전기한 바와같은 전자제어회로(8)내의 래크단부 신호처리 회로(27) 및 시정수 회로(28)을 작동시키게 된다. 결과적으로, 전류감쇠 제어회로 (29)는 모터 구동전류를 점진적으로 감쇠시키게 된다(제3도의 선 PQ 참조).

전류감쇠 제어회로(29)로 부터 출력되는 전류감쇠 제어신호의 레벨은 상기 조향유지 조건중 동력보조 능력의 손실을 초래하지는 않게되는 수준으로 예정된다. 따라서, 시간지연되고 점진적으로 감쇠되게 되는 모터 구동전류는 비교적 낮은 예정레벨의 전류값(즉, 감소된 동력조향 조건)으로 유지된다.

Claims (2)

1. 조향부하 특성 및 차량속도 특성에 응답하여, 동력보조를 위해 모터에 인가되는, 모터 구동전류를 제어하기 위해 사용되는 전자제어회로(8)이 제공되게 되는 래크-피니언 형태의 전기구동식 조향장치에 있어서, 조향 작동중 래크의 양 단부들에 근접한 위치를 검출하기 위해 사용되는 래크단부 근접센서(10, 23) 및 상기 래크단부 근접센서로 부터 검출된 신호에 응답하여 상기 모터 구동전류에 감쇠특성을 제공하기 위한 수단이 구비되게 되는 것을 특징으로 하는 전기 구동식 조향장치.
2. 제1항에 있어서, 감쇠특성을 제공하기 위한 상기 수단이 래크단부 신호처리회로 (27), 시정수 회로(20), 및 상기 모터 구동전류를 예정된 레벨로 감쇠시키기 위해 사용되는 전류감쇠 제어회로(29)로 구성되고 ; 상기 래크단부 근접센서로 부터 검출된 신호가 상기 래크단부 신호처리회로를 작동시키면, 상기 시정수 회로는 모터 구동전류에 시간지연 특성을 제공하게 되고, 상기 모터 구동전류는 상기 전류감쇠 제어회로에 의해 감쇠되게 되는 것을 특징으로 하는 전기 구동식 조향장치.

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