KR930007216B1 - 동력 조향장치(power steering apparatus) - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

동력 조향장치(power steering apparatus)

도면은 본 발명의 1실시예를 표시하는 것으로서,

제1도는 본 발명에 관한 동력조향장치의 구성을 표시하는 중요부분 블록도.

제2도는 그 동작설명을 위한 순서도.

제3도는 조향모우터의 전류치 제어에 있어서, 모우터전류와 입력토오크와의 관계를 표시하는 그래프.

제4도는 본 발명의 다른 실시예를 표시하는 블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 제어부 2 : 토오크센서

3 : 진위상 회로 4 : 차속센서

6 : 조향모우터 8 : 전자클러치.

본 발명은 자동차에 장비되는 전동식 동력조향장치에 관한 것이다.

종래 자동차에 장비되는 전동식의 동력조향장치는 자동차의 조향에 필요한 조작력을 모우터를 사용하여 보조하는 것으로, 이는 조향륜이 축을 개재하여 연동연결된 조향기구에 조향륜으로 가해지는 회전력을 검출하는 토오크센서와 조향기구를 동작시키는 모우터를 각각 설치하고, 토오크센서의 검출치에 따라서 모우터를 구동시킴으로서 조향륜의 조작력을 경감하도록 구성하고 있다.

그러나 이와 같은 동력조향장치에 있어서는, 전기회로중에 위상지연 등때문에 토오크센서가 조향륜에 가해진 회전력을 검출하고부터 모우터의 구동에 의한 조작력이 발생하기 까지에 시간적인 지연이 생긴다.

이 결과, 조향륜의 조작시 장치에 진동이 발생하기 쉽게 된다라는 문제가 생김과아울러, 주행시에 있어서 모우터의 관성력 또는 모우터와 조향기구와의 사이에 설치되는 감속기의 마찰등에 의하여 조향기구의 응답성이 악화된다.

이것의 해결수단으로서 일본특개소 61-115771호 공보에 토오크센서의 검출신호를 미분처리함에 의하여 모우터의 전류를 조정해서 위상지연에 대처하는 것이 개시되어 있다.

이것은, 토오크센서의 검출센서를 미분처리하고, 모우터에 미분처리를 한 전류를 통류하는 것에 의해 모우터의 전류치를 증가시키도록 하고, 주행개시 직후등에 있어서의 저속주행시 등에서 토오크센서가 검출하는 조향력에 대응시켜, 조향기구를 시간적으로 지연됨이 없이 조작하도록 구성한 것이다.

그런데, 이와 같은 장치에 있어서는, 통상의 주행중 운전자가 조향력을 그다지 필요로 하지 않을 경우에 있어서도, 토오크센서가 타이어로부터의 킥백(kick back)을 검출하였을 때에는, 이 검출신호가 미분처리되어 모우터에 통류되는 전류는 마찬가지로 증가된다.

이로 인하여 특히 킥백이 커지는 고속주행시에 대하여서는, 본래의 조향력의 보조를 위한 것은 아니고, 킥백에 의하여 모우터에 대전류가 통류되며, 모우터 및 감속기에 항상 부하가 가해지는 것으로 되어 이들의 내구성이 저하한다는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 사정에 비추어서 이루워진 것으로서, 조향 모우터에 불필요한 전류를 흘리지 않고, 조향륜의 조작에 대한 응답성의 지연 및 이에 기인하는 진동발생의 방지를 도모하는 동력조향장치의 제공을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 동력조향장치는, 자동차의 조향기구에 축을 개재하여 연동연결된 조향륜의 회전력을 검출하는 토오크센서를 구비하고, 그 토오크센서의 검출치에 따라 조향기구를 전자클러치를 개재하여 동작시키는 조향모우터를 구비하여된 동력조향장치에 있어서, 토오크센서의 검출신호의 위상을 앞서게하는 진위상회로(phase lead circuit)와, 자동차의 주행속도를 검출하는 차속검출수단과, 그 차속검출 수단의 검출속도가 소정속도 미만인 경우에 진위상회로의 출력신호를 사용하여 조향보조용의 조향모우터의 전류치를 검출속도에 따라 제한하는 전류치 제한수단과, 차속검출수단의 검출속도가 소정속도 이상인 경우에 전자클러치를 이탈하는 클러치제어수단과, 그 클러치 제어수단에 의하여 이탈된 전자클러치를 연결할때에 조향모우터의 전류치를 토오크센서의 검출신호를 미분한 신호에 의하여 조절하는 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

주행속도가 소정속도 미만인 경우, 토오크센서의 검출신호는 진위상회로에 의하여 위상이 앞서게 되는 것에 의하여 조향륜의 조작에 지연됨이 없이 대응하여 조향기구는 동작된다.

그때 조향모우터으로의 전류치는 주행속도에 따라 제한된다. 주행속도가 상기한 소정속도 이상으로 되면 전자클러치가 이탈되고, 조향륜의 조작력의 보조는 행하지 않게 된다.

그리고 주행속도가 상기한 소정속도 미만으로 저하하고, 다시 전자클러치가 연결될때에는 상기 조향모우터으로의 전류치는 토오크센서의 검출신호가 미분되거나 또는 비례하는 신호에 의하여 조절된다.

이하, 본 발명을 실시예를 표시하는 도면에 의거하여 구체적으로 설명한다.

제1도는 본 발명에 관한 동력조향장치의 제어계의 구성을 표시하는 블록도이다. 제어부(1)의 입력포오트(a₁)에는, 도시하지 않은 조향기구에 축을 개재하여 연동연결된 조향륜에 가해지는 회전력을 검출하는 토오크센서(2)의 검출신호가 진위상회로(3)를 개재하여 주어지고, 입력포오트(a₂)에는 상기한 진위상회로(3)의 입력신호 즉, 진위상회로(3)를 통과하지 않은 토오크센서(2)의 검출신호가 주어진다.

진위상회로(3)는 예를들어

단, T₁, T₂: 상수

S : 라플라스연산자

변환의 연산자의 전달함수를 갖는다.

입력포오트(a₃)에는, 차량의 주행속도를 검출하는 차속센서(4)의 출력신호가 주어진다.

한편, 제어부(1)의 출력포오트(b₁)에는 상기한 조향기구의 조향보조동작을 행하는 조향모우터(6)를 구동하는 모우터 구동회로(5)가 접속하여 있다.

출력포오트(b₂)에는, 상기한 조향모우터(6)의 구동력을 조향기구에 설치된 감속기(도시하지않음)에 전달하기 위하여 전자클러치(8)의 연결 및 이탈을 행하게 하는 클러치연결 및 이탈회로(7)가 접속하여 있다.

이상과 같이 구성된 제어부(1)의 동작내용에 대하여 제2도에 표시하는 순서도에 의거하여 설명한다.

우선, 차속(V)을 읽어 들이고(스텝 ①), 이것과 미리 설정한 속도(V₁)를 비교한다(스텝 ②). 여기서 미리 설정한 속도(V₁)은 주행속도의 상승에 따라 운전자가 조향륜의 조작에 그다지 힘을 필요로 하지않는 속도이다.

운전개시 직후에 있어서는, 차속(V)은 당연히 미리 설정한 속도(V₁) 미만이므로 스텝 ⑥으로 진행한다.

여기서는 전자클러치(8)의 전류치를 판정하고,이 시점에 있어서는 전류치는 최대가 아니며, 전자클러치(8)는 이탈되어 있으므로 이를 연결하는 동작을 다음의 스텝 ⑦-⑨에서 행한다. 스텝 ⑦에서는 입력포오트(a₂)에 입력되는 토오크센서(2)의 검출신호를 읽어들이고, 다음의 스텝 ⑧에서 이것의 미분치를 구하여 조향모우터(6)에 통류하는 전류치를 결정하여 모우터 구동회로(5)에 출력한다.

그리고 클러치전류를 일정량식 증가하고(스텝 ⑨), 이것의 반복동작에 의하여 스텝 ⑥에서 클러치전류치가 최대로 된다.

즉, 전자클러치(8)가 연결되면 스텝 ⑩으로 진행하고, 이하 모우터전류를 제한하는 제어로 이동한다.

결국, 전자클러치(8)를 연결하는 경우에는 조향모우터(6)에 토오크센서(2)의 검출신호의 미분치에 의거한 전류치를 통류함으로서, 토오크센서(2)가 검출하는 조향륜의 회전에 대하여 응답지연이 생기지 않고, 조향모우터(6)의 구동력이 조향기구에 전달되는 것이다.

스텝 ⑩에서는 진위상회로(3)의 출력치를 읽어들이고, 다음의 스텝 ⑪에서 이 출력치 및 차속(V)에 따른 조향모우터(6)의 전류 제어를 행한다.

제3도는 이 전류제어의 1예를 표시하는 그래프이고, 세로측에 모우터 전류를, 가로측에는 진위상회로(3)의 출력치, 즉 위상을 앞서게한 토오크센서(2)의 좌우방향의 입력 토오크를 각각 표시하고 있다.

도면중 점선은 0km/h, 1점쇄선은 20km/h, 2점쇄선은 40km/h에 있어서 모우터전류와 입력토오크와의 관계를 각각 표시하고 있다.

결국, 모우터전류는 차속에 따라 그 전류치를 결정하며, 특히 최대치는 저속에서는 높게 고속에서는 낮게 설정하여 있다. 이는 고속으로 될수록 검출토오크에 타이어로부터의 킥백을 포함하는 비율이 많아지고, 실제의 운전자에 의한 조항륜의 조작력은 미소하게 되며 조향모우터(6)의 구동력은 그다지 필요로 하지않기 때문에 최대전류치를 낮게 함으로서 킥백에 의한 영향을 억제함과 아울러 전력소모를 방지하며 조향모우터(6) 및 감속기의 내구성을 높이고 있는 것이다.

그런데, 상기한 제어에 있어서 스텝 ②에서 차속(V)이 미리설정된 속도(V₁) 이상으로 되면, 다음의 스텝 ③에서 조향모우터(6)의 전류치를 조사하여, 이를 일정량씩 감소하면서(스텝 ④), 이것이 0으로 된 경우는 전자클러치(8)를 이탈한다(스텝 ⑤).

결국, 상술한 바와 같이 차속(V)이 미리설정된 속도(V₁) 이상으로 될때 아전을 위하여 조향모우터(6)에 의한 조항력의 보조를 정지하는 것이다.

또, 차속(V)이 다시 미리설정된 속도(V₁)보다 늦어질 경우에는 상술한 스텝 ⑦-⑨의 동작에 의하여 전자클러치(8)를 연결하고, 마찬가지로 모우터전류를 차속(V)에 따라 제한하는 제어를 개시한다.

즉, 조향모우터(6)에 의한 조항력의 보조를 재개하기 위하여 전자클러치(8)를 연결하는 경우에는, 조향모우터(6)에 통류하는 전류는 토오크센서(2)의 검출신호 미분치에 의하여 결졍하고, 전자클러치(8)가 연결된 후에는 조향모우터(6)의 전류치를 차속(V)에 따라 제한하는 것이다.

이것은 클러치를 연결할 때에 모우터전류를 미리 설정된 속도(V₁) 근방의 차속에 따라서 제한한 경우에는, 전류치가 너무 낮고, 연결시에 있어서 조향모우터(6)의 구동력이 부족하기 때문에 이를 방지하기 위하여 미분치를 사용하는 것이다. 미분치를 얻는 것은 소프트웨어 처리에 의하여도, 하아드웨어에 의하여도 좋다.

제4도는 제어부(1)의 일부를 하아드웨어로 구성한 경우의 개략적인 회로도이고, 미분을 토오크센서(2) 출력과 전위상(3) 출력과의 가감산에 의하여 실현한 것이다.

즉 진위상회로(3) 출력은 그것을 입력으로 하고, 모우터전류를 출력으로 하는 함수발생기(11)에 입력되고, 제 3 도에 표시한 바와 같은 특성에 따르는 모우터전류 데이터가 이 함수발생기(11)로부터 출력된다.

한편, 진위상회로(3)의 출력은 가산기(12)에도 입력된다. 토오크센서(2)의 출력은 승산기(13)에서 소요의 상수를 곱해져서 그 곱이 감수(減數)로서 가산기(12)에 주어진다. 이렇게 되면 가산기(12) 출력으로부터는 진위상회로(3)의 특성에 의하여 정해지는 주파수대역에 대해서는 토오크센서(2) 출력을 미분한 것과 등가의 신호가 얻어지고, 이를 함수발생기(14)에 주어 입력신호에 상당하는 모우터전류 신호를 출력시킨다. 함수발생기(11) 및 (14)의 출력은 클러치전류치가 최대가 될때까지는 함수발생기, (14)가 최대로 되었을 경우에, 함수발생기(11)이 모우터 구동회로(5)에 출력된다.

제4도와 같은 미분치를 구하는 방식을 소프트웨어에 의하여 실현하여도 좋은 것은 물론이다.

이상과 같이 본 발명에 관한 동력조향장치에 있어서는, 진위상회로를 덧붙여 제어계 전체의 위상을 보정하는 것에 의해 장치전체를 안정하게 동작시키고, 조향륜의 조작에 대한 조향기구의 응답성지연 및 진동의 발생을 방지하는 것이 가능하다.

그리고 조향모우터의 전류를 차속에 따라 제한함으로서, 조항력의 보조를 그다지 필요로 하지 않는 고속시에 있어서, 타이어로부터의 킥백에 의하여 조향모우터가 동작되어 조향모우터에 대전류가 통류되는 것을 방지할 수 있으므로, 조향모우터 및 감속기의 내구성을 향상할 수 있다.

더우기 주행중의 차속저하에 의해 재차 조향모우터의 구동력을 조향기구에 전달하는 전자클러치의 연결을 행하는 경우에는 토오크센서의 검출신호의 미분치에 의하여 전류치를 결정하므로 충분한 전류치가 얻어지고, 조향모우터의 구동력이 부족하지 않으므로 원활하게 연결할 수 있고, 조향 감각이 양호하게 되는 등 본 발명은 우수한 효과를 나타낸다.

Claims (1)

1. 자동차의 조향기구에 축을 개재하여 연동연결된 조향륜의 회전력을 검출하는 토오크센서(2)를 구비하고, 그 토오크센서(2)의 검출치에 따라 상기한 조향기구를 전자클러치(8)를 개재하여 동작시키는 조향모우터(6)를 구비하여 이루어진 동력조향장치에 있어서, 상기한 토오크센서(2)의 검출신호의 위상을 앞서게하는 진위상회로(3)와, 상기한 자동차의 주행속도를 검출하는 차속검출수단과, 그 차속검출수단의 검출속도가 소정속도 미만인 경우에 상기한 진위상회로(3)의 출력신호를 사용하여 상기한 조향모우터(6)으로의 전류치를 검출속도에 따라 제한하는 전류치 제한수단과, 상기한 차속검출수단의 검출속도가 소정속도 이상인 경우에 상기한 전자클러치(8)를 이탈하는 클러치 제어수단과, 그 클러치 제어수단에 의하여 이탈된 전자클러치(8)를 연결할 때는 상기한 조향모우터(6)의 전류치를 토오크센서(2)의 검출신호를 미분한 신호에 의하여 조절하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 동력조향장치.

Images