KR0147519B1 - 4륜 조향장치의 액튜에이터 고장 진단 방법 - Google Patents

4륜 조향장치의 액튜에이터 고장 진단 방법

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KR0147519B1 KR1019950046944A KR19950046944A KR0147519B1 KR 0147519 B1 KR0147519 B1 KR 0147519B1 KR 1019950046944 A KR1019950046944 A KR 1019950046944A KR 19950046944 A KR19950046944 A KR 19950046944A KR 0147519 B1 KR0147519 B1 KR 0147519B1
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Abstract

본 발명은 4륜 조향장치에서 조향센서나 후륜축의 조향을 제어하는 제어기(5)의 정상동작상태에서 액튜에이터의 고장을 진단하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 4륜 조향장치의 액튜에이터 진단방법은 액튜에이터가 구속조건이 아닌 상태에서 편차량(목표 후륜각-측정 후륜각)이 일정시간 이상으로 얼마치 이상의 값이 되는 4륜 조향 장치에 있어서, 속도 센서나 제어기의 정상 동작 상태에서 차속을 설정치와 비교하는 단계; 차속이 설정치 이상이면 조향 모터에 흐르는 전류를 설정치와 비교하는 단계; 전류가 설정치 이상이면 입력된 목표치의 후륜각 변화량을 설정치와 비교하는 단계; 목표치 후륜각 변화량이 설정치 이상이면 후륜각이 변화되어야 할 량을 설정치와 비교하는 단계; 후륜각이 변화되어야 할 량이 설정치를 초과하면, 초과 상태의 시간이 설정시간 이상인지를 판단하는 단계; 상기 단계에서 초과 상태의 시간이 설정시간 이상이면 액튜에이터(6)가 고장상태라고 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

4륜 조향장치의 액튜에이터 고장 진단 방법
제1도는 일반적인 4륜 조향장치의 구성도
제2도는 본 발명에 일실시 예에 따른 4륜 조향장치의 액튜에이터 고장 진단 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도.
제3도는 본 발명에 다른 실시 예에 따른 4륜 조향장치의 액튜에이터 고장진단 방법을 설명하기 위한 공정 흐름도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 핸들 2 : 전륜
3 : 후륜 4 : 속도 센서
5 : 제어기 6 : 액튜에이터
7 : 모터
본 발명은 자동차의 조향 장치에 관한 것으로서, 특히 4륜 조향장치의 액튜에이터 고장 진단 방법에 관한 것이다.
운전자가 임의로 차륜의 진행방향을 바꿀 때, 조작되는 모든 부품들을 조향장치라 한다.
일반적으로 사용되고 있는 조향장치들은 사다리꼴 기구를 기본으로 하는 전륜을 원하는 방향으로 조향하기 위한 2륜 조향장치이다.
최근에는 전륜뿐만 아니라 후륜까지, 즉 모든 차륜을 조향시키는 총륜 조향방식이 도입되고 있다. 이 방식은 회전반경이 작고, 선회안정성이 높다는 장점이 있다.
일반적으로 차량의 고속주행시에는 조향각이 아주 적어도 되지만, 좁은 장소에 주차할 때 또는 급커브를 저속으로 선회할 때 등은 조향각이 상대적으로 커야 한다. 즉, 짧은 시간내에 핸들을 여러 바퀴 회전시켜야 한다. 그러나 후륜까지 조향시킬 경우, 즉 4륜조향(4-wheel steering;4WS)방식을 2륜조향(2-wheel steering; 2WS)방식에 비해 회전반경을 작게 할 수 있으며, 동시에 선회안정성을 크게 향상시킬 수 있다.
4륜조향방식을 2륜조향방식에 비해 다음과 같은 장점이 있다.
첫 째, 최소회전반경이 감소한다는 것이다. 즉, 동위상일 경우에는 회전반경이 증가하나, 역위상일 경우에는 회전반경이 감소한다. 저속에는 후륜이 역위상이 되면 회전반경은 감소한다.
두 번째로는 선회안정성이 증대된다는 것이다. 횡가속도가 클 때, 즉 고속선회시에도 차체의 옆미끄럼각이 부의 값을 유지한다. 그리고 저속선회시와 고속선회시의 선회중심이 주행방향을 따라 이동하고 있음을 알 수 있다.
그러나 2륜조향방식은 선회시 차체의 옆미끄럼각이 정(+)의 값을 가지며, 저속선회시와 고속선회시의 선회중심이 주행방향에 대해 거의 수직방향으로 이동한다.
결과적으로 4륜조향방식은 2륜조향방식에 비해 선회시 옆비끄럼각의 변화가 적기 때문에 차체의 자세변화가 적다. 따라서 안정된 상태로 선회할 수 있다. 그리고 원래의 궤적(track 또는 rail)을 유지하는 능력도 우수하다.
세 번째로는 고속주행 안정성이 증대한다는 것이다. 즉, 고속 직진 주행중 외력(예 : 옆바람, 노면의 충격)의 영향을 받기 때문에 실제로는 핸들 조향각을 계속 약간씩 수정하면서 운전하게 된다. 그리고 고속주행시 차선을 변경할 경우에도 핸들조향각을 아주 작다.
4륜조향방식에서는 고속주행시 또는 핸들 조향각이 작을 경우, 후륜이 동위상으로 약간 조향되므로 차체의 옆미끄럼각은 아주 작게 된다. 즉 고속으로 직진 주행하거나, 고속 주행중 차선을 변경할 때에도 안정성을 확보할 수 있게 된다.
이러한 총륜조향 시스템은 크게 기계식과 기계/유압식 그리고 유압/전자제어식으로 구분할 수 있는데, 여기서는 제1도의 유압/전자제어식 총륜조향 시스템에 대하여 설명한다.
이 방식은 유압/전자 요소를 이용하며, 자동차 주행속도에 따라 후륜조향각을 제어하는 방식이다.
유압식 전륜동력 조향장치는 래크피니언 방식으로 주 조향기능을 담당한다. 그리고 1개의 출력축이 전륜의 조향운동을 후륜조향 제어장치에 전달한다.
후륜조향 제어장치는 전자/유압식이다. 후륜 조향각을 핸들(1)의 조향각(=입력측 회전각)과 주행속도에 따라 전자적으로 제어된다. 즉, 전륜(2)에 대한 후륜(3)의 조향각 비는 차속에 따라 최대 5°까지 전자적으로 제어된다.
후륜(3)은 35km/h 미만에서는 전륜(2)과는 반대방향, 즉 역위상으로 조향되고, 35km/h에서는 직진, 그리고 35km/h 이상의 속도에서는 전륜(2)과 같은 방향, 즉 동위상으로 조향된다.
후륜조향장치의 유압시스템에 고장이 발생할 경우에는 파워롯드(power rod)에 설치된 센터링 스프링(centering sping)이 후륜을 직진위치로 고정하도록 되어 있다. 이때부터 4륜조항 시스템은 보통의 2륜 조향 시스템과 같이 기능한다.
이러한 4륜 조향장치는 주행속도에 따라서 뒷바퀴도 조향되는 것으로서, 상기 후륜조향장치의 고장시에는 운전자의 의도와는 다르게 뒷바퀴가 조향되어 안전운행에 위험이 초래될 수 있다. 이러한 경우를 대비하여 속도 검지 센서(4) 및 후륜조향장치를 제어하는 제어기(5)의 고장을 진단하는 방법이 제시되었지만, 후륜조향장치에 설치된 액츄에이터(actuator)(6)의 고장을 진단하는 방법은 제시되지 않았다. 그러므로, 액튜에이터(6)의 고장시에는 현재로서는 그 진단이 불가능하므로, 안전운행에 위험이 초래될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 4륜 조향 장치에 있어서, 속도 센서와 제어기가 정상동작하는 상태에서 액튜에이터의 고장발생시 이를 진단하여 운전자에게 알려주므로써, 사고의 위험을 방지할 수 있는 4륜 조향장치의 액튜에이터 진단방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 4륜 조향 장치의 액튜에이터 진단방법은 액튜에이터가 구속조건이 아닌 상태에서 편차량(목표 후륜각-측정 후륜각)이 일정시간 이상으로 소정치 이상의 값이 되는 4륜 조향 장치에 있어서, 속도 센서의 정상동작 여부를 판단하는 단계; 차륜의 주행속도를 입력받아 후륜조향장치의 조향각을 제어하는 제어기가 정상동작 여부를 판단하는 단계; 속도 센서와 제어기가 정상 동작하는 것으로 판단된 상태에서 차속을 설정치와 비교하는 단계; 차속이 설정치 이상이면 조향 모터에 흐르는 전류를 설정치와 비교하는 단계; 전류가 설정치 이상이면 입력된 목표치의 후륜각 변화량을 설정치와 비교하는 단계; 목표치 후륜각 변화량이 설정치 이상이면 후륜각이 변화되어야 할 량을 설정치와 비교하는 단계; 후륜각이 변화되어야 할 량이 설정치를 초과하면, 초과 상태의 시간이 설정시간이상인지를 판단하는 단계; 상기 단계에서 초과 상태의 시간이 설정시간 이상이면 액튜에이터가 고장상태라고 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 4륜 조향 장치의 액튜에이터 고장 진단 방법은 측정 후륜각이 목표 후륜각 반대쪽으로 일정시간 이상 벗어난 상태의 4륜 조향장치에 있어서, 조향각 센서의 정상동작 여부를 판단하는 단계; 센서의 정상 동작상태에서 차륜의 주행속도를 입력받아 후륜조향장치의 조향각을 제어하는 제어기의 정상동작 여부를 판단하는 단계; 제어기도 정상동작 하는 것으로 판단된 상태에서 목표 후륜각을 설정치와 비교하는 단계; 목표 후륜각이 설정치를 초과하면 모터에 흐르는 전류를 설정치와 비교하는 단계; 전류가 설정치 이상이면 측정 후륜각이 설정치를 초과하는 지를 판단하는 단계; 측정 후륜각이 설정치를 초과하면 초과 상태의 시간이 설정시간 이상인지를 판단하는 단계; 상기 단계에서 초과 상태의 시간이 설정시간 이상이면 액튜에이터가 고장상태라고 판단하는 단계; 상기 판단 단계들에서 목표 후륜각이 설정값 이하, 전류가 설정값 이상, 측정 후륜각이 설정값 이하, 지속시간이 설정값 이하이면, 목표 후륜각이 제2설정값 미만인지를 판단하는 단계; 미만이면 전류값이 설정값 미만인지를 다시 판단하는 단계; 미만이면 측정 후륜각이 제2설정값을 초과하는 지를 판단하는 단계; 초과하면 그 지속시간이 설정시간 이상인지를 판단하여 설정시간 이상이면 액튜에이터가 고장이라고 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
첨부한 도면 제2도는 본 발명의 실시예에 따른 액튜에이터의 고장을 진단하는 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 액튜에이터가 구속조건이 아닌 상태에서 편차량(목표 후륜각-측정 후륜각)이 일정시간 이상으로 설정치 이상의 값이 되는 4륜 조향 장치에 있어서의 고장진단 방법이다.
상기 방법은 먼저, 속도 센서(4)의 정상동작 여부를 판단한다(ST1). 상기 판단결과, 속도 센서(4)의 고장이 아닌 경우, 차륜의 주행속도를 입력받아 후륜조향장치의 조향각을 제어하는 제어기(5)의 정상동작 여부를 판단한다.(ST2) 상기 판단결과, 속도 센서(4)뿐만 아니라 제어기(5)도 정상동작 하는 것으로 판단되면, 차속을 설정치(KV1)와 비교한다(ST3). 차속의 판단결과, 차속이 설정치(KV1) 이상이면 조향 모터(7)에 흐르는 전류를 설정치(K1)와 비교한다(ST4). 상기 전류치의 비교결과, 전류가 설정치(K1) 이상이면 입력된 목표치의 후륜각 변화량을 설정치(KRDC1)와 비교한다(ST5). 상기 비교결과, 목표치 후륜각 변화량이 설정치(KRDC1) 이상이면 후륜각이 변화되어야 할 량을 설정치와 비교한다(ST6). 후륜각이 변화되어야 할 량이 설정치(KRD1)를 초과하면, 초과 상태의 시간이 설정시간 이상인지를 비교한다(ST7). 상기 단계에서 초과 상태의 시간이 설정시간 이상이면 액튜에이터(6)가 고장상태라고 판단한다(ST8)
상기 센서의 정상동작 판단단계(ST1)와 제어기(5)의 정상동작 판단 단계(ST2)에서, 센서나 제어기(5)가 고장이면, 그 해당 부분에서의 고장으로 판단한다(ST9).
또한, 센서와 제어기(5)가 정상동작 하는 상태에서 차속, 전류, 목표치 후륜각의 변화량, 후륜각이 변화되어야 할 량 및 그 지속시간의 판단결과, 차속이 설정값(KV1) 이상이거나, 전류가 설정값(K1) 이상, 목표치 후륜각의 변화량이 설정값(KRDC1) 이상, 후륜각이 변화되어야 할 량이 설정값(KRDC1) 이하이거나 그 지속시간이 설정값 이상 계속되지 않는 상태중 어느 하나이면 액튜에이터(6)는 정상상태라고 판단한다(ST10).
첨부한 도면 제3도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 4륜 조향장치의 액튜에이터의 고장진단방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 측정 후륜각이 목표 후륜각 반대쪽으로 일정시간 이상 벗어난 경우이다.
이 경우에서도 초기 단계에서는 속도 센서(4)의 정상동작 여부를 판단한다(ST1). 상기 판단결과, 센서(4) 고장이 아닌 경우, 차륜의 주행속도를 입력받아 후륜조향장치의 조향각을 제어하는 제어기(5)의 정상동작 여부를 판단한다(ST2). 상기 판단결과, 센서(4)뿐만 아니라 제어기(5)도 정상 상태로 동작하는 것으로 판단되면, 목표 후륜각을 설정치(KRDC2)와 비교한다(ST3). 목표 후륜각의 비교결과, 목표후륜각이 설정치(KRDC2)를 초과하면 조향 모터(7)에 흐르는 전류를 설정치(K2)와 비교한다(ST4). 상기 전류치의 비교결과, 전류가 설정치(K2) 이상이면 측정 후륜각을 설정치(KRD2)와 비교한다(ST5). 상기 비교결과, 측정 후륜각이 설정치(KRD2)를 초과하면, 초과되는 동안의 시간이 얼마동안 계속되는 지를 판단한다(ST6). 상기 판단결과 설정시간 이상인 측정 후륜각의 값이 설정값을 초과하게 되면, 액튜에이터(6)의 고장이라고 판단한다(ST7). 상기 판단 단계들(ST3 내지 ST6)에서 목표 후륜각이 설정값(KRDC2) 이하, 전류가 설정값(K2) 이상, 측정 후륜각이 설정값(KRDC2)이하, 지속시간이 설정값 이하이면, 목표 후륜각이 제2설정값(KRDC3) 미만인지를 판단한다(ST8). 상기 판단결과, 제2설정값(KRDC3) 미만이면 전류값이 초기 전류 설정값(K2) 미만인지를 다시 판단한다(ST9). 초기 전류 설정값(K2) 미만이면 측정 후륜각이 제2설정값(KRD3)을 초과하는 지를 판단한다(ST10). 제2설정값(KRD3)을 초과하면 그 지속시간이 설정시간 이상인지를 판단(ST11)하여 설정시간 이상이면 액튜에이터(6)가 고장이라고 판단하고, 상기 측정 후륜각이 제2설정값을 초과하는 시간이 설정시간 이상 지속되지 않으면 액튜에이트(6)는 정상동작하는 것으로 판단한다(ST13).
상기 속도 센서(4)의 정상동작 판단단계(ST1)와 제어기(5)의 정상동작 판단 단계(ST2)에서, 센서(4)나 제어기(5)가 고장이면, 그 부분에서의 고장으로 판단한다(ST14).
아울러, 목표 후륜각, 전류, 측정 후륜각의 2차 비교단계(ST8 내지 ST10)결과, 목표 후륜각이 제2설정값(KRD3) 이하, 전류가 설정값(K2) 이상, 측정 후륜각이 제2설정값(KRD3) 이하인 상태중 어느 하나의 상태가 발생하면, 액튜에이터(6)는 정상이라고 판단한다.(ST13)
이상에서 설명한 바와 값이, 본 발명의 4륜 조향장치의 액튜에이터 고장 진단방법은 센서나 제어기가 정상적으로 동작하는 상태에서 액튜에이터의 고장을 진단하여 액튜에이터의 고장 발생시 그 동작을 중지시켜 주므로써, 고장 발생으로 초래될 수 있는 위험을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명은 차량의 상품성을 높이는 효과를 제공한다.
여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.

Claims (10)

  1. 액튜에이터가 구속조건이 아닌 상태에서 편차량(목표 후륜각-측정 후륜각)이 일정시간 이상으로 얼마치 이상의 값이 되는 4륜 조향 장치에 있어서, 속도 센서의 정상동작 여부를 판단하는 단계; 차륜의 주행속도를 입력받아 후륜조향장치의 조향각을 제어하는 제어기의 정상동작 여부를 판단하는 단계; 상기 속도 센서와 상기 제어기가 정상으로 동작하는 것으로 판단된 상태에서 차속을 설정치와 비교하는 단계; 차속이 설정치 이상이면 조향 모터에 흐르는 전류를 설정치와 비교하는 단계; 전류가 설정치 이상이면 입력된 목표치의 후륜각 변화량을 설정치와 비교하는 단계; 목표치 후륜각 변화량이 설정치 이상이면 후륜각이 변화되어야 할 량을 설정치와 비교하는 단계; 후륜각이 변화되어야 할 량이 설정치를 초과하면, 초과 상태의 시간이 설정시간 이상인지를 판단하는 단계; 상기 단계에서 초과 상태의 시간이 설정시간 이상이면 액튜에이터가 고장상태라고 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 조향장치의 액튜에이터 고장 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 속도 센서 및 제어기가 정상동작 하는 상태에서 차속, 이 설정값 이상이면 액튜에이터는 정상상태라고 판단하는 것을 특징으로 하는 4륜 조향장치의 액튜에이터 고장 진단방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 속도 센서 및 제어기가 정상동작 하는 상태에서 전류가 설정값 이상이면 액튜에이터는 정상상태라고 판단하는 것을 특징으로 하는 4륜 조향장치의 액튜에이터 고장 진단방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 속도 센서 및 제어기가 정상동작 하는 상태에서 목표치 후륜각의 변화량이 설정값 이상이면 액튜에이터는 정상상태라고 판단하는 것을 특징으로 하는 4륜 조향장치의 액튜에이터 고장 진단방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 속도 센서 및 제어기가 정상동작하는 상태에서 후륜각이 변화되어야 할 량의 판단결과, 후륜각이 변화되어야 할 량이 설정값이하이면 액튜에이터는 정상상태라고 판단하는 것을 특징으로 하는 4륜 조향장치의 액튜에이터 고장 진단방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 속도 센서 및 제어기가 정상동작 하는 상태에서 후륜각이 변화되어야 할 량이 설정값보다 큰 지속시간이 설정값 이상 계속되지 않으면 액튜에이터는 정상상태라고 판단하는 것을 특징으로 하는 4륜 조향장치의 액튜에이터 고장 진단방법.
  7. 측정 후륜각이 목표 후륜각 반대쪽으로 일정시간 이상 벗어난 상태의 4륜 조향장치에 있어서, 속도 센서의 정상동작 여부를 판단하는 단계; 상기 속도 센서의 정상동작 상태에서 차륜의 주행속도를 입력받아 후륜조향장치의 조향각을 제어하는 제어기(5)의 정상동작 여부를 판단하는 단계; 제어기도 정상상태로 동작하는 것으로 판단된 상태에서 목표 후륜각을 설정치와 비교하는 단계; 목표 후륜각이 설정치를 초과하면 모터에 흐르는 전류를 설정치와 비교하는 단계; 전류가 설정치 이상이면 측정 후륜각이 설정치를 초과하는 지를 판단하는 단계; 측정 후륜각이 설정치를 초과하면 초과 상태의 시간이 설정시간 이상인지를 판단하는 단계; 상기 단계에서 초과 상태의 시간이 설정시간 이상이면 액튜에이터가 고장상태라고 판단하는 단계; 상기 판단 단계들에서 목표 후륜각이 설정값 이하, 전류가 설정값 이상, 측정 후륜각이 설정값 이하, 지속시간이 설정값 이하이면, 목표 후륜각이 제2설정값 미만인지를 판단하는 단계; 미만이면 전류값이 설정값 미만인지를 다시 판단하는 단계; 미만이면 측정 후륜각이 제2설정값을 초과하는 지를 판단하는 단계; 초과하면 그 지속시간이 설정시간이상인지를 판단하여 설정시간 이상이면 액튜에이터가 고장이라고 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 4륜 조향장치의 액튜에이터 고장 진단방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 목표 후륜각을 제2설정값과 비교하는 단계에서 목표 후륜각이 제2설정값 이하이면, 액튜에이트는 정상인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 4륜 조향장치의 액튜에이터 고장 진단방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 목표 후륜각과 제2설정값의 비교단계후의 검지 전류치와 설정치의 비교단계에서 검지한 전류치가 설정치 이상이면 액튜에이터는 정상인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 4륜 조향장치의 액튜에이터 고장 진단방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 측정 후륜각과 제2설정치의 비교단계에서 상기 측정 후륜각이 제2설정치 이하이면 액튜에이터는 정상인 것으로 판단하는 것을 4륜 조향장치의 액튜에이터 고장 진단방법.
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