KR930005856B1 - 차량의 후륜조타 제어장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

차량의 후륜조타 제어장치
제1도는 본 발명의 일실시예를 도시하는 4륜조타차량의 개략도.
제2도는 제1도에서 도시한 제어기(11)가 수행하는 플로우챠아트.
제3도 및 제4도는 후륜조타각과 제1도의 후륜 조타장치에서 사용되는 좌우솔레노이드 구동전류(IL) 또는 (JR)의 관계를 나타내는 그래프.
제5도는 제1도의 후륜조타 제어장치에 의한 후륜조타각을 나타내는 타임챠아트.
제6도는 제1도에 의한 후륜조타 제어장치에 의한 후륜조타각과 종래의 후륜조타 제어장치의 후륜조타각을 비교하여 나타내는 타임챠아트.
제7도 및 제8도는 종래의 후륜조타 제어장치에 의한 후륜조타각을 나타내는 타임챠아트.
제9도, 제10도 및 제11도는 비례상수, 1차미분상수 그리고 2차미분상수의 차속의존 특성을 나타내는 그래프.
제12도는 본 발명에 의한 제어기(11)의 기능을 나타내는 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1L,1R : 전륜 2L,2R : 후륜
3 : 조타핸들 4 : 조타기어
5 : 후륜조타작동기 6 : 전자비례식 후륜조타 제어밸브
11 : 제어기 12 :조타각센서
본 발명은 후륜조타 제어장치(kear wheel steering control system)에 관한 것이다.
후륜조타 제어장치는 전륜의 조타주파수에 대한 차량의 요우레이트의 플랫특성(flat characteristic)을 제공하고, 위상처짐이 없이 조타속도에 무관하게 조타각(θ)에 비례하여 요우레이트(Yaw rate)를 생산하는데 유용하다.
이와같은 후륜조타 제어장치의 종래의 예가 일본국 특개소 60-229873호 공보에 실려 있다. 이 후륜조타장치는 후륜조타각(δr)이 조타각(θ)와 양의 비례상수(K)를 곱하여 얻어진 비례항과 조타각속도(θ)와 부의 1차미분상수(τ1)을 곱하여 얻어진 1차미분항의 대수합과 같게 되도록 후륜을 조타하도록 구성되어 있다.
즉 δr= Kθ+τ1θ이 된다.
조타각(θ)이 제7도에 도시한 바와같이 변할 때, 제어장치는 제7도에서 점선과 1점쇄선으로 나타낸 바와같이 비례제어량(Kθ)과 미분제어량(τ1θ)을 변화시킨다. 그 결과 후륜조타각(δr)는 제7도와 제8도에서 각각 실선(a)으로 나타낸 바와같이 제어된다.
비례상수(K)와 (τ1)은 요우레이트게인의 플렛특성(flat characteristic)을 얻기 위해 결정된다. 따라서 후륜이 전륜의 조타방향에 반대방향으로 조타되는 동안인 역위상조타시간(ΔT1)은 제8도에서 도시한 바와 같이 상당히 길게 된다.
이것은 선회초기에 차체후부가 구심방향에 반대하는 방향으로 흔들리면서 회전하는 위화감을 승객들에게 주어 승차안락감을 떨어뜨린다.
1차미분정수(τ1)을 감소시켜 이 문제를 해결할 수 있다. 이 경우에 있어서 후륜조타각은 제8도에서 나타낸 바와같이 점선(b)에 의해서 제어되고, 역위상 조타시간은 (△T1)에서 (△T2)로 줄어든다. 그러나 역위상조타량은 제8도에서 나타낸 바와같이 (-δr1)에서 (-δr2)로 줄어들고 이에 따라서 요우응압특성이 떨어진다.
역위상조타량을 감소시키는 일이 없이 역위상조타시간(Opposite prhase steering period)을 줄일 수 있는 후륜조타 제어장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명에 의하면, 차량의 후륜조타 제어장치는 제어신호에 응답하여 차량의 실제적인 후륜조타각을 변화시키는 조타작동기(steering actuator)와 제어신호를 생산하는 제어기(controller)로 구성된다.
제12도에 개략적으로 도시한 바와같이, 본 제어기는 차량의 요우레이트게인이 실제적으로 일정하도록 유지하기 위하여 1차 희망후륜조타각을 결정하는 1차연산수단(101)과 조타가속도에 따라 2차희망 후륜조타각을 결정하는 2차연산수단(102) 그리고 1차희망 후륜조타각에 2차희망 후륜조타각을 더하는 3차연산수단(103)으로 구성된다.
이 제어장치는 조타주파수(steering frequency)에 대한 요우레이트게인 특성을 플랫화하기 위하여 후륜조타각을 제어할 수 있고, 또한 위상처짐없이 조타속도에 무관하게 조타량에 비례하는 요우레이트를 생산할 수 있다. 게다가 이 제어장치는 후륜 조타각에 조타가속도에 의한 조타각을 더한다. 이와같은 추가조타각 때문에, 이 제어장치는 역위상 조타량을 감소시키지 않고 역위상 조타시간을 줄일 수 있게 된다.
더 나아가 본 제어기는 조타각과 같은 조타입력의 1차 및 2차 도함수를 결정하는 미분수단(104)와, 비례 상수(K)와 1차 미분상수(τ1)를 결정하는 수단(105) 그리고 2차미분상수(τ2)를 결정하는 수단(106)을 추가로 포함한다.
이하 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 일실시예를 나타낸다.
제1도에서 도시한 4륜조타차량은 좌우전륜(1L) 및 (1R)과 좌우후륜(2L) 및 (2R), 그리고 조타핸들(3)을 포함한다. 전륜(1L)과 (1R)은 종래의 방법으로 조타기어 (4)를 통해 조타핸들(3)에 연결된다. 후륜(2L)과 (2R)은 그들이 또한 조타될 수 있도록 후륜조타작동기(5)에 연결된다.
본 실시예의 작동기(5)는 좌우압력체임버(5L)과 (5R)를 가진 스프링센터식 유압작동기이다. 유체압력이 우측체임버(5R)에 공급될 때 작동기(5)는 압력에 비례하는 각도만큼 오른쪽 방향으로 후륜(2L)과 (2R)을 조타한다. 유압이 좌측 체임버(5L)에 공급될 때, 작동기(5)는 압력에 비례한 각도만큼 왼쪽방향으로 후륜(2L)과 (2R)을 조타한다.
작동기(5)에 공급된 유체압력을 제어하는 전자비례식 후륜조타제어밸브(6)가 설치된다. 이 제어밸브(6)은 브리지회로로 연결된 4개의 가변조리개(6a), (6b), (6c) 그리고 (6d)를 포함한다.
이 브리지회로에 펌프(7), 저장기(8), 작동기(5)의 좌측압력체임버(5L)로 통하는 좌측유체통로(9) 그리고 작동기(5)의 우측압력체임버(5R)로 통하는 우측유체통로 (10)들이 연결된다. 이 제어밸브(6)은 즉 좌우솔레노이드(6L)과 (6R)을 포함한다. 솔레노이드(6L) (6R)둘다 OFF되었을 때 가변조리개(6a)와 (6b) 그리고 (6c)와 (6d)가 모두 완전히 열리게 되어 압력체임버(5L)과 (5R)은 둘다 무압상태(non-pressure)에 놓이게 된다. 솔레노이드(6L) 또는 (6R)에 전류(IL) 또는 (IR)가 인가될 때 조리개쌍(6c)와 (6d) 혹은 조리개쌍(6a)와 (6b)는 구동전류의 크기에 해당하는 개도(opening degree)까지 닫히게 되어, 전류(IL) 또는 (IR)에 해당하는 유압이 압력체임버(5L) 또는 (5R)에 공급된다. 이런 방식으로 후륜(2L)와 (2R)의 후륜조타각(δr)는 제3도와 제4도에서 나타난 바와같이 전류(IL)과 (IR)에 제어된다.
제어기(11)은 구동전류(IL)과 (IR)을 제어하는 솔레노이드(6L)과 (6R)에 연결된다.
본 실시예의 제어기(11)은 조타입력센서(12)와 차량속도센서(13)에 연결된다.
본 실시예에서 조타입력센서(12)는 차량조타각(Steering wheel angle)(θ)를 감지하는 조타각센서이다.
차량속도센서(13)은 차량속도(V)를 감지한다. 센서(12) (13)의 출력신호들이 제어기(11)로 입력된다. 제어기(11)은 소정이 운전사이클(△t) (예를들면 100m/sec)내에서 제2도에 나타낸 바와같은 연속동작을 정기적으로 되풀이하는 방법으로 (θ)와 (V)에 따라 후륜조타각을 제어한다. 제어기(11)은 시간(△t)가 경과함에 따라 매번 제2도에 나타낸 바와같은 프로그램을 시작한다.
즉 단계(21)에서, 제어기(11)이 센서(12)와 (13)에 의해서 감지된 조타각(θ)와 차속(V)를 읽는다.
다음단계(22)에서, 제어기(11)은 제어기(11)의 메모리섹션에 저장된 데이터 테이블(data tables)에서 차량속도(V)의 전류치에 해당하는 비례상수(K), 1차미분상 수(τ1) 그리고 2차미분상수(τ2)의 값을 얻는다.
비례상수(K)와 1차미분상수(τ1)은 조타주파수에 대한 차량요우레이트게인의 플렛특성을 제공하도록 결정된다. 2차미분상수(τ2)는 본 발명의 특징으로 0보다 적거나 같다.
단계(23)에서, 제어기(11)이 조타각속도(θ)과 조타각가속도( θ )를 결정한다.
본 실시예에서 조타각속도(θ)는 분자가 운전사이클에서 얻어진 조타각()와 K사이클 이전에 얻어진 조타각(θ)과의 차이이고 분모는 사이클시간(△t)을 (K)로 곱해서 얻어진 분모를 가지는 분수에 해당한다.
즉
Figure kpo00001
이다 .
조타가속도(θ)는 현재 사이클에서 정해진 현재의 조타각속도(θ)와 K사이클 이전의 사이클에서 정해진 조타각속도(θ)와의 차이를(△t)와 (K)의 곱으로 나누는 것으로 결정된다.
즉
Figure kpo00002
가 된다.
단계(24)에서, 제어기(11)은 다음 방정식에 따라 비례상수(K), 1차미분상수( τ1), 2차미분상수(τ2), 조타각(θ), 조타각속도(θ) 그리고 조타각가속도(θ)를 사용하여 후륜조타각(δr)를 정한다.
Figure kpo00003
단계(25) (26)에서, 제어기(11)은 제3도와 제4도에서 나타낸 그래프에 해당하는 데이터테이블을 사용하여 단계(24)에서 계산된 후륜조타각을 얻기 위하여 요구되는 솔레노이드 구동전류(IR)와 (IL)값을 결정한다. 단계(27)과 (28)에서, 제어기(11)은 (25) (26) 단계에서 결정된 전류(IR)과 (IL)를 좌우솔레노이드(6R)및 (6L)로 출력한다. 따라서 후륜(2L)과 (2R)이 작동기(5)에 의해서 조타되고, 실제적인 후륜조타각을 계산된 후륜조타각과 같게 된다.
조타각(θ)이 제5도에 나타낸 바와같이 변할 때 본 제어장치의 비례항(Kθ), 1차미분항(τ1θ) 그리고 2차미분항(τ2θ)은 점선 1점쇄선 그리고 2점쇄선으로 나타낸 바와같이 각각 변한다. 비례항, 1차미분항 그리고, 2차미분항의 대수합인 후륜조타각(δr)는 제5도에서 실선(c)로 나타낸 바와같이 변한다.
제6도에서 제5도의 곡선(c)와 종래예인 제7도에서의 곡선(a)가 같은 그래프상에 그러져 있다. 제6도에서 곡선(c)와 (a)의 비교에서 알 수 있는 바와같이, 본 실시예의 제어장치는 후륜(2L)과 (2R)이 전륜(1L)과 (1R)의 조타방향에 대하여 반대방향으로 조타되는 동안 후륜의 역위상 조타량을 줄이지 않고 역위상 조타시간을 (△T1)에서 (ΔT 3)로 줄일 수 있다. 이런 방법으로, 본 실시예의 제어장치는 요우잉운동 (Yawing motio n)의 응답을 떨어뜨리지 않고 차량의 후부가 구심방향과 역방향으로 흔들리면서 회전하는 위화감을 줄일 수 있다.
제9도 제10도 제11도는 제1도의 제어장치에서 사용될 수 있는 비례상수, 1차미분상수 그리고 2차미분상수의 예를 나타낸다.

Claims (8)

  1. 제어신호에 응답하여 차량의 실제적 후륜조타각을 변화시키는 조타작동기(5)와, 상기 제어신호를 생산하는 제어기(11)로 구성되고, 상기 제어기(11)는 상기 차량의 요우레이트게인을 실제적으로 일정하게 유지하기 위하여 1차회망 후륜조타각을 결정하는 1차연산수단(101)과, 조타가속도에 따라 2차회망 후륜조타각을 결정하는 2차연산수단(102) 그리고 상기 1차 희망후륜조타각에 상기 2차희망후륜조타각을 더하는 3차연산수단(103)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량의 후륜조타제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 1차연산수단(101)은 조타주파수에 대한 상기 요우레이트게인의 특성을 플랫화하기 위하여 상기 1차회망 후륜조타각을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 후륜조타제어장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어장치는, 상기 차량의 조타입력을 감지하는 조타입력센서(12)를 추가로 포함하고, 상기 제어기(11)는 상기 조타입력센서(12)에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 후륜조타제어장치.
  4. 제3항에 있어서. 상기 제어기(11)는 시간에 대하여 상기 조타입력의 1차도함수와 실제적으로 동일한 조타속도를 결정하는 1차미분수단(104)과 시간에 대하여 상기 조타입력의 2차도함수와 실제적으로 동일한 상기 조타가속도를 결정하는 2차미분수단(104)을 추가로 포함하고, 상기 1차연산수단(101)은 상기 1차미분수단(104)에 연결되고 상기 조타입력과 상기 조타속도에 따라 상기 1차희망 후륜조타각을 결정하며, 상기 2차연산수단(102)은 상기 2차미분수단(104)에 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 후륜조타제어장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 1차연산수단(101)은 상기 1차희망 후륜조타각이 상기 조타입력과 상기 조타속도의 선형결합에 비례하는 특성을 가지고, 상기 2차연산수단(102)은 상기 2차 희망후륜조타각이 상기 조타가속도에 비례하는 특성을 가지는 것을 특징으로 하는 차량의 후륜조타제어장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 2차 희망후륜조타각이 상기 조타가속도와 부인 2차미분상수의 곱과 같은 것을 특징으로 하는 차량의 후륜조타제어장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제어장치는 상기 차량의 차량속도를 감지하는 차량속도센서(13)를 추가로 포함하며, 상기 차량속도센서(13)는 상기 제어기(11)에 연결되고, 상기 제어기(11)는 상기 차량속도(V)에 따라 비례상수(K)를 결정하는 수단(105)과 상기 차량속도(V)에 따라 1차미분상수(τ1)를 결정하는 수단(105) 그리고 상기 차량속도(V)에 따라 2차미분상수(τ2)를 결정하는 수단(106)을 추가로 포함하고 상기 1차연산수단이 상기 비례상수로 곱해진 상기 조타입력과 상기 1차미분상수로 곱해진 상기 조타속도틀 더하는 방법으로 상기 1차 희망후륜조타각을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량의 후륜조타제어장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 조타입력센서(12)는 상기 차량의 조타각을 감지하는 센서인 것을 특징으로 하는 차량의 후륜조타제어장치.
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