KR930001864B1

KR930001864B1 - 동력보조 조향장치

Info

Publication number: KR930001864B1
Application number: KR1019890018943A
Authority: KR
Inventors: 마리안 폴락 안드르제; 웨인 그라버 데이비드; 알랜 주라스키 제프리
Original assignee: 제너럴 모터즈 코오포레이션; 마이클 죤 덴튼
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1993-03-18
Also published as: AU4563889A; AU606299B2; JPH02212273A; EP0375136B1; EP0375136A2; DE68908127D1; KR900009376A; BR8906674A; JPH082759B2; US4886137A; EP0375136A3; DE68908127T2; ES2044145T3

Abstract

내용 없음.

Description

동력보조 조향장치

제1a도는 본 발명의 전자기장치를 갖는 유압제어 밸브조립체의 단면도 및 이에 사용되는 컴퓨터 작동식제어유니트의 블록다이아그램.

제1b도는 제1a도의 1b-1b선을 따른 단면도.

제2a도 및 제2b도는 제1a도, 제1b도에 도시된 장치의 자속유도부재를 도시한 선형도.

제3a도는 제1a도, 제1b도의 전자기장치에 의해 발생된 비선형작용력을 여러가지 코일전류값에 대한 상대변위의 함수로서 나타낸 그래프.

제3b도는 제1a도, 제1b도의 전자기장치에 의해 발생된 선형작용력을 여러가지 코일전류값에 대한 상대변위의 함수로서 나타낸 그래프.

제3c도는 여러가지 차량속도에 대한 코일전류값과 상대적변위간의 관계를 도시한 그래프.

제4도는 여러가지 차량속도에 대한 운전자의 조향노력의 전체변화를 나타내는 그래프.

제5도는 본 발명의 전자기장치에 갖춰진 여기코일을 제어함에 있어서, 제1a도의 컴퓨터작동식 제어유니트에 의해 수행되는 컴퓨터 프로그램 지시사항을 나타내는 플로우다이아그램이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

18 : 스풀축 28 : 피니언기어

54 : 밸브스풀부재 64 : 밸브본체

90 : 비틀림바(torsion bar) 130 : 여기(勵起)코일, (exciting coil)

178 : 제어유니트

본 발명은 자동차의 유압식동력보조조향장치(hydraulic power assist steering apparatus)에 관한 것으로, 보다 상세히는 일정수준의 동력보조력(power assist)을 얻는데 요구되는 운전자의 조향노력을 변화시키기위한 전자기제어장치에 관한 것이다. 통상의 유압식 동력보조조향장치는 공급되는 유체흐름(fluid flow)에 따라 조향연결장치(steering linkage)를 작동시키는 유압작동기(hydraulic actuator)와, 운전자가 작동시킨 조향토오크에 따라 상기 유압작동기로 향하는 유체의 흐름을 제어하는 회전식 유압조절밸브를 갖추고 있다.

상기 제어밸브는 통상적으로 밸브하우징내에서 회전가능한 원통형 밸브본체와 상기 밸브본체내에 회전가능토록 설치된 밸브스풀부재(valve spool)를 포함하고 있다.

작동유체는 상기 밸브스풀부재내에 형성된 공간(cavity)으로 공급되며, 상기 밸브본체는 상기 밸브스풀부재와 밸브본체사이의 상대적인 회전량에 따라 유체의 흐름을 받도록 요홈이 형성되어 있다.

상기와같이 받은 유체는 그후 유압작동기로 유입되어 밸브본체와 상기 밸브스풀부재사이의 상대적인 회전량에 따라 조향보조력이 발생하게된다. 밸브스풀부재는 자동차의 운전자에 의해 수동으로 회전되며, 공전(空轉)커플링(lost motion coupling)을 통해 조향연결장치를 기계적으로 구동시키도록 연결된다. 비틀림 바(torsion bar)와 같은 탄성부재가 상기 밸브스풀부재와 밸브 본체를 연결시켜 상기 밸브스풀부재와 밸브본체를 최초의 위치로 복귀시키기 위한 중심조절력을 부여하고, 운전자가 작동시킨 조향토오크에 따라서 적어도 상기 공전 커플링의 작동범위내에서 상기 밸브스풀부재와 밸브본체사이의 상대적인 회전이 가능하게 된다.

상기한 바와같은 형태의 장치에서는, 일정수준의 동력보조력을 얻는데 필요한 운전자조향노력의 수준이 대부분 상기 비틀림바의 탄성력에 따라 다르게 된다.

만일, 비틀림바가 비교적 높은 탄성력을 갖는다면, 비교적 낮은 수준의 운전자조향노력이 필요하게된다. 이는 비교적 높은(큰)조향력이 요구되는 차량의 저속운전에 필요하다. 또한, 비틀림바가 비교적 낮은 탄성력을 갖는다면, 비교적 높은(큰)수준의 운전자조향노력이 필요하게 된다. 이는 비교적 낮은(적은)조향력이 요구되는 차량의 고속운전에 필요하다.

상술한 바와같은 기술적인 한계를 극복하기 위하여, 일정수준의 동력보조력을 얻기 위해 차량속도의 함수로서 운전자의 조향노력을 변화시키기위한 여러가지 장치가 제안되어 있다.

이같은 장치의 일예가 미국특허 제 4,629,025호에 기재되어 있다.

상기 장치에서는, 차량의 속도가 증가됨에따라 유압펌프로부터 배출된 유체의 일부분이 상기 유압펌프의 유체저장조로 복귀되어 유압작동기로 유입되는 유체의 흐름을 줄이도록 되어있다.

본 발명에 의한 동력보조조향장치는 상대적으로 회전가능하고, 또한 상대적인 회전에 관련하여 유체흐름을 발생시키기 위해 스풀축과 피니언기어사이에 연결된 제1 및 제2유압작동부재(hydraulic elements) 및, 주어진 운전자의 스풀축 작동을 위해 생성된 조향보조력의 수준을 변화시키기 위하여 상기 제1및 제2유압작동부재를 가변적으로 탄성 연결하는 장치를 포함하며, 상기 장치는 상기 제1 및 제2유압작동부재의 상대적인 회전에 관련하여 제1 및 제2유압작동부재를 유체의 흐름이 최저인 중심위치로 복귀시키려고 하는 기계적 중심조절력을 발생시키기 위하여 상기 제1 및 제2유압작동부재사이에 연결된 기계적탄성수단; 및 여기코일(exciting coil)과, 및 상기 여기코일에 자기적으로 연결되고, 상기 제1 및 제2유압작동부재에 각각 회전가능하게 지지되어 상기 제1 및 제2유압작동부재의 상대적인 회전에 따라 변하는 작용 공기간격(a working air gap)을 갖는 자기회로를 형성하도록 이(齒)(112, 114)를 갖는 제1 및 제2자기유도부재; 를 포함하고, 상기 자속유도부재는 제1 및 제2유압작동부재가 중심위치에 있을때 하나의 자속유도부재에 형성된 이(齒, teeth)가 다른 자속유도부재의 나란히 배치된 이(齒)에 균일하게 당겨지도록 각(角)배열되며, 이에따라 제1 및 제2유압작동부재는 중심위치로부터 상대적으로 변위되고, 여기코일과 자속유도부재는 상기 여기코일의 전류공급과 관련하여 기계적인 중심조절토오크에 대향하는 실제자기입력을 발생시킨다.

본 발명은 유체흐름의 조절을 위하여 통상적인 상대적으로 회전가능한 밸브스풀부재 및 밸브본체와, 상기 밸브스풀부재와 밸브본체의 상대적회전에 관련하여 상기 밸브스풀부재와 밸브본체를 유체흐름이 최소인 중심위치로 복귀시키려는 기계적중심조절력/토오크를 생성시키기 위한 기계적탄성부재(mechanically resilient element), 및 상기 밸브스풀부재와 밸브본체의 사이에서 상대적회전을 일으키는데 필요한 운전자의 조향노력을 제어하기위하여 기계적중심조절력/토오크, 및 주어진 수준의 동력보조력에 가변적으로 대항하는 전자기장치(intergral electromagnetic mechanism)를 갖는 동력보조조향장치에 관한 것이다.

본 발명의 전자기장치는 여기코일 및 상기 밸브스풀부재와 밸브본체에 각각 회전가능토록 지지된 제1 및 제2자속유도부재를 포함한다.

상기 자속유도부재는 여기코일에 자기적으로(magnetically) 연결된 이(齒, Teeth)를 가지며; 상기 이(Teeth)에 의하여 상기 밸브스풀부재와 밸브본체의 상대적인 회전에 따라 가변하는 상기 이(Teeth)사이의 작용공기간격(a working air gap)을 갖는 자기회로를 갖춘다.

상기 자속유도부재는 밸브스풀부재와 밸브본체가 최소유체흐름을 유지하는 중심위치에 있을때, 어느 한 부재의 이(Teeth)가 다른 부재의 나란히 배치된 이(齒)들로부터 동일하게 변위하도록 위치된다.

운전자가 작동시킨 조향력이 상기 밸브스풀부재와 밸브본체를 중심위치로 부터 변위시키면, 여기코일과 자속유도부재는 서로 협력하여 탄성부재의 기계적 중심조절력에 대항하는 실제자기입력을 생성하며, 이에따라 전체적으로 상기 기계적 중심조절력보다 적은 중심조절력을 발생시킨다.

탄성부재는 비교적 매우 견고하게(탄성력이 낮게)설계되며, 이는 비교적 고속의 차량에 필요하다.

코일전류는 차량속도가 감소됨에 따라, 커플링의 유효탄성력이 효과적으로 증가됨으로서 차량속도의 감소에 따라 주어진 수준의 조향보조력을 발생시키는데 필요한 운전자의 조향노력을 감소시킬 수 있도록, 밸브스풀부재와 밸브본체의 상대적인 변위량과 차량속도에 관련하여 사전에 계획된다.

이하, 본 발명을 첨부도면에 의거 보다 상세히 설명한다.

제1a도 및 제1b도에 의하면, 부호(10)은 (자동차 유압보조래크 및 피니언)조향기어를 나타낸다.

상기 조향기어(10)는 내부에(원통형의벽) 구멍(14)이 형성된(2개의 부재를 갖춘) 하우징(12)내에 설치되어 있다.

상기 구멍(14)내에 설치된(원통형 회전식) 동력조향기어밸브조립체(16)는 베어링 조립체(20)에 의해 상기 하우징(12)내에서 회전운동을 하기위해 장착된(신장된 원통형) 스풀축(spool shaft)(18)을 포함한다.

상기 스풀축(18)의 내측단은 통상의 조향축(미도시), 및 운전자가 작동시키는 핸들(handle)(미도시)과의 연결을 위하여 환형의 유체밀봉부재(seal)(22)를 지나 돌출되어 있다. 그리고, 상기 스풀축(18)의 외측단은(신장된)피니언기어(28)에 스플라인(spline)으로 결합되어 그사이에서 기계적인 공전(空轉)커플링(lost motion coupling)을 형성한다.

피니언기어(28)는 슬리이브베어링(30)과 상기 피니언기어(28)의 자루부(shank)(34)를 받는 볼베어링 조립체(32)에 의해서 상기 하우징(12)내에 회전가능하도록 설치된다.

상기 자루부(34)의 외측상단에 관통된 너트(36)는 상기 피니언기어(28)를 하우징(12)에 고정시킨다. 컵(CUP)모양의 덮개(38)는 수리를 위하여 상기 하우징(12)의 다부에 억지끼워 맞춤되어 있다. 피니언기어(28)의 이(齒, Teeth)는 상기 하우징(12)내에서 선형 미끄럼운동(linear sliding movement)을 하기위해 설치된(신장된)래크(42)의 톱니부(40)에 맞물려있다.

상기 래크(42)는 도시되지않은 적절한 볼조인트(ball joint) 및 타이로드(tie rod)를 통해 자동차의 조향바퀴에 작동가능하도록 연결된다. 상기와같은 장치에 있어서, 상기 래크(42)의 직선운동은 차량의 조향작동을 위해 자동차의 바퀴를 회전시킨다. 또한, 상기 래크(42)는 상기 래크(42)에 조향보조력을 가하기위한 유압작동식 동력실린더장치나 작동기(미도시)에 결합된다. 후술하는 바와같이, 상기 동력조향기어 밸브조립체(16)는 래크(42)에 우측이나 좌측의 조향보조력을 가하기위하여 작동유체를 동력실린더의 우측 또는 좌측의 회전공간으로 보낸다.

상기 동력실린더는 미국특허 제 4,454,801호에 자세히 기술되어 있다. 피니언기어(28)의 톱니와 상기 래크(42)사이의 맞물림작동은 하우징 구멍(47)내에 미끄럼장착된 래크접촉슈우(rack contact shoe)(46)에 의해 이루어진다.

상기 래크 접촉슈우(46)와 조절플러그(50)사이에 내장된 나선형 스프링(48)은 상기 래크접촉슈우(46)를 조여주는 역할을 한다. 조절플러그(50)는 하우징구멍(47)내에 나사결합되고, 스프링탄성력을 변화시키기위해 축방향으로 조절가능하다. 너트(52)는 상기 조절플러그(50)를 선택된 위치내에 유지시킨다. 동력조향기어밸브조립체(16)의 스풀축(18)상에는 (원통형)밸브스풀부재(54)가 형성되어있다.

상기 밸브스풀부재(54)는 그 주연부에 복수개의 (아아치형의, 축방향으로 연장된) 오일이송요홈(56)이 형성되어 있다. 또한, 동력조향기어밸브조립체(16)는 상기 밸브스풀부재(54)상의 구멍(14)내에 회전가능하게 설치된(원통형) 밸브본체(64)를 포함한다. 상기 밸브본체(64)의 외측단은 피니언기어(28)의 단부로 확장하여 방사형의 핀(66)에 의해 구동연결된다.

상기 밸브스풀부재(54)와 밸브본체(64)는 유압작동부재를 형성한다. 밸브본체(64)는 상기구멍(14)과의 사이에서 각각 우측회전, 공급, 좌측회전공간(76), (78), (80)을 형성한다. 유압펌프(82)는 유체를 상기 공급공간(78)으로 공급하고, 상기 유체는 밸브스풀부재(54)의 밸브본체(64)사이의 상대회전 방향 및 회전정도에 따라서 상기 밸브스풀부재(54)의 오일이송요홈(56) 및, 천공된 통로(84)와, (86)를 통하여 상기 우측회전 및 좌측회전공간(76), (80)으로 향하게된다. 우측회전 및 좌측회전 공간(76), (80)은 상술한 바와같이 래크(42)내에 부합하는 수준의 조향보조력을 생성시키기위해 지시된 바와같이 동력실린더(작동기)의 우측(RT)및 좌측(LT)공간에 연결된다. 배출통로 공간(88)은 작동유체를 유압펌프(82)의 유체저장조(68)로 복귀시킨다. 동력조향기어밸브조립체(16)와 그 유압시스템에 관한 자세한 설명은 앞에서 언급한 미국특허 제4,454,801호에 기재되어 있다.

상기 밸브스풀부재(54)와 밸브본체(64)사이에서 탄성적으로 중심을 유지시키기위한 커플링장치가 비틀림바(90)와 함께 본 발명의 전자기장치 혹은 제어장치(92)에 의해 제공된다. 상기 비틀림바(90) 및 전자기장치(92)는 운전자가 작동시킨 조향토오크에 관련하여 상기 밸브스풀부재(54)가 밸브본체(64)에 대하여 회전할수 있도록함으로서 동력조향기어밸브조립체(16)는 요구되는 수준의 조향보조력을 생성시키기 위해 동력실린더(미도시)로 작동유체를 향하도록한다. 운전자가 작동시킨 조향토오크가 종료되면, 비틀림바(90) 및 전자기장치(92)는 밸브본체(64)와 상기 밸브스풀부재(54)를 중심축에 일치시켜 조향보조력을 종료시키게 된다. 상기 비틀림바(90)는 스풀축(18)내에서 축방향의 개구부(69)를 지나 동심(同心)상으로 연장된다. 핀(79)은 비틀림바(90)의 입력단부를 스풀측(18)에 연결시킨다. 상기 비틀림바(90)의 출력단부는 피니언기어(28)에 스플라인(72)으로 연결되어 지지된다. 베어링슬리이브(74)는 비틀림바(90)의 원통형부위에서 스풀축(18)의 내측단부를 지지한다.

상기 전자기장치(92)는 (정지)여기코일(130)에 자기적으로 연결된 한쌍의(상대적으로 회전가능한) 자속유도부재(106), (108)를 포함한다.

상기 자속유도부재(106)는 밸브본체(64)와의 회전을 위해 비자성코어(107)를 통해 피니언기어(28)에 고정되며, 또한 자극부재(136)와 (137)를 통해 여기코일(130)에 자기적으로 연결된다. 그리고, 자속유도부재(108)는 비자성코어(110)를 통해 밸브스풀부재(54)에 함께 회전될 수 있도록 고정되고, 자극부재(138)와 (139)를 통해 여기코일(130)에 자기적으로 연결된다.

상기 여기코일(130)은 절연보빈(an insulation bobbin)(132)에 권취되며, 후술되는 컴퓨터-작동식 제어유니트(178)(제어수단)에 연결되기위해 2개의 부재를 갖는 하우징(12)내의 개구부(174)를 통과하는 단자선(170), (172)을 갖는다.

상기 자속유도부재(106), (108)는 기계적인 장애없이 제한된 상대회전을 할 수 있도록(축방향으로 신장하고 삽입된) 이(齒)(112, 114)를 가지며, 상기 상대적인 회전작동은 전술된 공전 커플링의 작동범위내에서 결정된다.

여기코일(130)에 직류전류(direct current)를 공급하면, 서로 나란하게 배치된 이(112), (114)는 제2a도, 제2b도에 선형화하여 나타낸 바와같이 교호(交互)자극을 띄게되며, 이때 자속은 이(Teeth)사이에 형성된 작용공기간격(a working air gaps)을 지나 여기코일(130)을 둘러싸게된다. 자속유도부재(106), (108)는 밸브스풀부재와 밸브본체(54), (64)가 최소한의 유체흐름을 유지하는 중심위치에 있을때, 자속유도부재(106)의 이(齒)가 자속유도부재(108)의 이(齒)들 사이의 중심에 일치되도록 각(角)배열된다.

이 상태가 제2a도의 선형다이어그램에 도시되어있다.

상기 상태에서는, 비틀림바(90)가 완전히 이완되어있으며, 본 발명의 전자기장치(92)는 여기코일에 전류를 공급하는 것과는 무관하게, 자기적으로(magnetically) 평형을 유지한다. 따라서, 밸브스풀부재(54)나 밸브본체(64)에 자기력에 의한 토오크가 발생되지 않는다.

그러나, 상기 밸브스풀부재와 밸브본체(54), (64)사이에서 상대적인 회전이 있으면, 기계적인 에너지가 비틀림바(90)에 축적되고, 전자기장치(92)의 반대극성 이(齒)(112), (114)사이의 작용공기간격이 제2b도에서와 같이 줄어든다.

통상의 조향장치에서와같이, 상기 비틀림바(90)는 밸브스풀부재와 밸브본체(54), (64)를 그들의 최초 중심위치로 복귀시키고자하는 기계적중심조절토오크를 발생시키게된다. 그러나, 상기 작용공기간격이 줄어들면 전자기장치(92)의 균형을 잃게되며, 이에따라 운전자의 조향노력을 감소시키고, 기계적중심조절토오크에 대항하도록 여기코일에 공급되는 전류량과 관련한 실제자기입력(토오크)을 발생시키게된다.

이같이하여, 기계적중심조절토오크와 상기 자기인력(토오크)사이의 차이에 따르는 실제 중심조절토오크가 결정된다.

상기 자기인력은 제3a도의 선(120)-(124)에 예시된 바와같이 상대적 변위와 코일전류값의 함수로서 변화한다. 선(120)은 비교적 낮은 코일전류값에 대한 힘을 나타내며, 선(124)는 비교적 높은 코일전류값에 대한 힘을 나타낸다.

제3b도의 선(120')-(124')은 비선형인 상기 선(120)-(124)에 해당하는 자기인력과 상대적변위간의 바람직한 관계를 예시한다.

상기 선형화는 이(齒)(112), (114)의 형상을 적절히 선택하거나, 혹은 코일전류값을 제3c도의 선(125)-(127)에 의해 예시된 바와같이 상대변위의 함수로서 사전에 계획되어 본 발명에 따라 성취될 수 있다. 후자의 경우, 선(125)은 비교적 높은 차량속도에 대한 코일전류값을 나타내고, 선(127)은 비교적 낮은 차량속도에 대한 코일전류값을 나타내며, 그리고 선(126)은 중간정도의 차량속도에 대한 코일전류값을 나타낸다.

이같은 후자의 정근방법이 상기 실시예에서 사용되며, 상대변위를 측정하기 위한 검출기나, 혹은 코일구조 및 코일전압과 코일전류의 변화율을 포함한 측정된 전기적변수(electrical parameter)에서 쉽게 얻을 수 있는 정보에 의한 상대변위의 추정작업등이 요구된다.

전술한 바와같이, 밸브스풀부재(54)와 밸브본체(64)사이에서 형성된 탄성력은 비틀림바(90)의 비교적 큰 기계적중심조절력과, 본 발명의 전자기장치(92)의 비교적 적은 자기인력의 차이에 의해서 결정된다. 전체적 혹은 실제중심조절력이 제4도에서 상대변위량의 함수로서 도시되어 있다.

비틀림바(90)에 의한 중심조절력은 주어진 장치에서는 일정하나, 자기인력은 여기코일(130)에 공급되는 전류에 따라 가변적이어서, 결과적으로 전체적인 중심조절력은 제4도에 도시된 바와같은 선을 이루게된다.

본 발명의 전자기장치(92)를 갖는 조향장치에서는, 비틀림바(90)가 주어진 수준의 조향보조력을 얻는데 비교적 높은 수준의 운전자 조향노력이 요구되도록 비교적 매우 견고하게(낮은 탄성력을 갖도록)설계된다.

상기 특성은 비교적 높은 자동차속도에도 필요하며, 제4도에서 선(146)으로 예시되어있다.

전체적 혹은 실제중심 조절토오크를 감소시키기위해 제3c도에 예시된 바와같이, 자동차속도를 감소시킴에 따라 코일전류값은 증가되며, 이에따라 주어진 수준의 조향보조력을 발생시키는데 요구되는 운전자의 조향노력 수준이 감소하게 된다.

그러나, 코일전류값의 수준을 증가시키면 제4도에서 선(148)으로 나타난 바와같은 조향보조력의 특성을 발생시키게된다.

운전자 각각의 취향에 맞추어, 운전자는 원하는 입력신호를 통하여 상기 조향보조력의 특성을 선택할 수 있다.

전술한 바와같이, 최대상대변위한계값(MAX)은 스풀축(18)과 피니언기어(28)사이에서 스풀라인(Spline)결합하는 공전(空轉)커플링(lost motion coupling)에 의해 정해진다. 일단 최대변위가 일어나면, 더이상의 추가적인 조향바퀴의 회전작동은 상기 커플링을 통해 기계적으로 피니언기어(28)에 전달된다.

상기 실시예에서, 상기 공전커플링은 약 ±7기계도의 상대적 변위량을 허용한다.

제1도의 컴퓨터-작동식 제어유니트(178)에는 자동차축전지(미도시)로 부터 작동동력이 공급되며, 상기 제어유니트(178)는 마이크로컴퓨터(μC)(180), 입력/출력(I/O)장치(182), 입력카운터(INP CTR)(184) 및 펄스-폭-변조장치(PWM)(186)로 구성되며, 이들모두는 통상의 기구들일 수 있다. 마이크로컴퓨터(180)는 입력/출력장치(182)를 통해 나머지 장치와 통신하며; 여러가지 입력정보에 반응하여 상기 마이크로 컴퓨터(180)가 여기코일(130)의 전류공급등과 같은 출력명령을 발생시키기위해 일련의 예정된 프로그램지시사항을 수행한다.

상기 프로그램지시사항을 제5도의 플로우다이아그램에 따라서 설명한다. 컴퓨터 작동식 제어유니트(178)의 입력정보는 통상의 속도검출기(미도시)를 통해 얻는 선(188)상의 진동차량속도신호와, 일반적인 회전전위차계(rotary potentiometer)(190)로부터 얻을수 있는 선(198)상의 상대변위신호를 포함한다.

상기 속도신호는 입력카운터(184)를 통해 입력/출력장치(182)로 인가되며, 이는 정해진 팩터(factor)로써 속도신호주파수를 분할한다. 상대변위 신호는 상기 입력/출력장치(182)의 아나로그 접속구(an analogue port)로 입력된다.

여기코일(130)에 대한 PWM 명령은 도시되지 않는 자동차축전지로부터 인출된 전류를 여기코일(130)에 부합하도록 변조시키기위해 펄스-폭-변조장치(186)으로 공급된다.

코일전류값을 나타내는 신호는 펄스-폭-변조장치(186)에 의해 발생되고; 적절한 전류분로(分路, shunt)를 갖는 선(176)으로 공급되며, 상기 신호는 코일전류값의 폐쇄-루프제어에 사용되기 위해 입력/출력장치(182)의 아나로그 접속구로 공급된다.

필요하면 개방-루프 전압제어(open-loop voltage control)도 선택적으로 사용될 수 있다.

제5도는 제어작동을 실행함에 있어서 제1도의 컴퓨터-작동식 제어유니트(178)에 의해 수행되는 컴퓨터프로그램지시사항을 나타내는 플로우다이아그램이다.

블록(150)은 예정된 값에 가변적인 여러가지 레지스터(resister)와 프로그램을 초기화하기위하여 자동차작동의 주기별로 초기에 실행되는 일련의 프로그램지시사항을 나타낸다.

그후 블록(152)-(162)이 다음과 같이 수행된다. 결정블록(152)와 (162)는 입력카운터(184)로부터 출력되는 자동차속도 신호가 저(低)에서 고(高)로 변화되는지를 검출한다. 변화가 검출되면, 지시블록(154), (156), (158) 및 (160)이 자동차 속도(Nv)를 계산하고, 상대변위량(RD) 및 코일전류값(IC)를 판독하며, 또한 펄스-폭-변조장치(186)에 대한 PWM 펄스폭을 계산하여 출력시키는 작동을 순차적으로 수행한다.

블록(154)에서의 자동차속도계산은 입력카운터 이송비트(input counter carry bit)에서 저(低)에서 고(高)로의 변화사이에 경과되는 시간에 근거하며, 이같은 시간은 자동차속도(Nv)에 역비례한다.

PWM 펄스폭 명령의 계산은 측정된 코일전류값(IC)으로부터 요구되는 코일전류값의 편차에 근거하며, 상기 요구되는 코일전류값은 제3c도에 나타난 바와같이 자동차속도 및 상대변위량에 따라 결정된다.

본 발명은 상기 실시예에 따라 기술하였으나, 이 분야에 숙련된 자는 여러가지 변형을 할 수 있을 것이다. 필수적으로 본 발명의 제어장치는 여기코일과 한쌍의 상대적으로 회전가능한 자속유도부재를 포함한다.

Claims

상대적으로 회전가능하고 또한 상기 상대적인 회전에 관련하여 유체흐름을 발생시키기 위해 스풀축(18)과 피니언기어(28)사이에 연결된 제1 및 제2유압작동부재(hydraulic elements)인 밸브스풀부재와 밸브본체(54), (64) 및, 운전자의 스풀축작동을 위해 생성되는 조향보조력의 수준을 변화시키기위하여 상기 제1 및 제2유압부재를 가변적으로 결합시키는 장치를 포함하고, 상기 장치가 상기 밸브스풀부재와 밸브본체(54), (64)(제1 및 제2유압작동부재)의 상대적인 회전에 관련하여 유체흐름이 최저인 중심위치까지 상기 밸브스풀부재와 밸브본체를 복귀시키려고 하는 기계적중심조절력을 발생시키기위하여 상기 제1 및 제2유압작동부재사이에 연결되는 기계적 탄성수단을 포함하는 동력보조 조향장치에 있어서, 전자기장치(92)는 여기코일(exciting coil)(130); 과, 및 상기 여기코일(130)에 자기적으로 연결되고, 상기 제1 및 제2유압작동부재에 각각 회전가능토록 지지되어 상기 제1 및 제2유압작동부재의 상대적인 회전에 따라 변하는 작용공기간격(a working air gap)을 갖는 자기회로를 형성하도록 이(112, 114)를 갖는 자속유도부재(106, 108); 를 포함하고, 상기 자속유도부재(106, 108)는 제1 및 제2유압작동부재인 밸브스풀부재와 밸브본체(54), (64)가 중심위치에 있을때, 어느 하나의 자속유도부재의 이(齒, teeth)(112)가 다른 자속유도부재의 나란히 배치된 이(齒)(114)에 균일하게 당겨지도록 각(角) 배열되며, 이에따라 상기 밸브스풀부재와 밸브본체(54), (64)가 중심위치로 부터 상대적으로 변위되는 경우, 상기 여기코일(130)과, 이(teeth)(112, 114)는 여기코일(130)의 전류공급에 따라서 기계적인 중심조절력(토오크)에 대항하는 실제자기인력을 생성함을 특징으로 하는 동력보조 조향장치.
제1항에 있어서, 상기 기계적 탄성수단은 비틀림바(torsion bar)(90)임을 특징으로 하는 동력보조 조향장치.
제1 또는 2항에 있어서, 여기코일(130)의 전류공급량을 조절하기위한 제어유니트(178)을 포함하며, 이에따라서 주어진 상기 밸브스풀부재와 밸브본체(54, 64)의 상대변위량에 대한 자기인력의 크기를 변화시킴을 특징으로 하는 동력보조조향장치.
제3항에 있어서, 상기 제어유니트(178)는 자동차의 속도에 따라서 코일의 전류공급량을 변화시키며, 이에따라 상기 밸브스풀부재와 밸브본체(54, 64) 사이의 상대적회전을 일으키는데 필요한 운전자의 조향노력(스풀축(18)에 가해지는 힘); 과, 유체흐름은 자동차의 속도에 따라 변함을 특징으로 하는 동력보조 조향장치.
상대적으로 회전가능하고 또한 상기 상대적인 회전에 따라 유체흐름 및 동력보조력(power assist)을 발생시키기위하여 스풀축(18)과 피니언기어(28)사이에 연결되는 제1 및 제2유압작동부재인 밸브스풀부재와 밸브본체(54, 64); 및 상대적인 회전에 관련하여 상기 제1 및 제2유압작동부재를 최소 유체흐름상태의 중심위치로 복귀시키려고 하는 기계적중심 조절력을 발생시키도록 상기 제1 및 제2유압작동부재를 연결하는 기계적탄성수단인 비틀림바(90)를 포함하는 동력보조 조향장치에 있어서, 자기 커플링장치는 여기코일(130); 과, 각각 제1 및 제2유압작동부재에 회전가능토록 지지되고, 또한 상기 여기코일에 자기적으로 연결된 이(teeth)(112), (114)를 갖추며, 상기 제1 및 제2유압작동부재의 상대적인 회전에 따라 변하는 상기 이(112, 114)사이의 작용공기간격(intertooth working air gap)을 갖추어 자기회로를 형성하는 자속유도부재(106, 108); 를 포함하고, 상기 자속유도부재는 상기 제1 및 제2유압작동부재가 중심위치에 있을때, 상기 하나의 자속유도부재의 이(齒)가 다른 자속유도부재의 나란히 배열된 이(齒)로부터 동일하게 변위되도록 상대적으로 배열되며, 여기코일(130)과 상기 자속유도부재(106, 108)는 서로협력하여 제1 및 제2유압작동부재가 중심위치로부터 상대적으로 회전될때, 상기 기계적 탄성수단의 기계적 중심조절력에 반대하는 실제 자기인력을 발생시킴으로서 상기 기계적 중심조절력보다 적은 전체 중심조절력을 형성함을 특징으로 하는 동력보조 조향장치.
제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2유압작동부재인 밸브스풀부재와 밸브본체(54, 64)의 상대적인 회전에 대하여 여기코일(130)의 전류공급량을 변화시켜 전체 중심조절력의 크기를 변화시키는 제어유니트(178)을 포함함으로서, 일정수준의 보조조향력을 발생시키는데 필요한 운전자의 조향노력을 변화시킴을 특징으로 하는 동력보조조향장치.
제6항에 있어서, 주어진 일정수준의 동력보조조향력을 발생시키는데 필요한 운전자의 조향노력이 차량속도에 따라 변하도록 상기 제어유니트(178)가 차량의 속도에 따라서 여기코일(130)에 공급되는 전류량을 변화시킴을 특징으로 하는 동력보조 조향장치.
제7항에 있어서, 상기 기계적 탄성수단인 비틀림바(90)의 기계적중심조절력은 주어진 수준의 보조조향력을 얻는데 비교적 높은 수준의 운전자 조향노력이 필요하도록 비교적 높으며; 또한 상기 제어유니트(178)는 주어진 수준의 보조조향력을 발생시키는데 필요한 운전자의 조향노력이 자동차의 속도에 따라 증가하도록, 자동차속도에 반비례하게 상기 여기코일(130)에 증가하는 전류량을 공급함을 특징으로 하는 동력보조조향장치.