KR100707280B1 - Steer-by-wire type power steering apparatus for automotive vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차의 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steer-by-wire power assisted steering apparatus of an automobile.

본 발명은, 운전자의 조향 입력을 위한 입력기구부 및 바퀴로의 조향 출력을 위한 출력기구부를 포함하는 자동차의 스티어 바이 와이어(Steer-By-Wire)식 조향장치에 있어서, 상기 입력기구부는, 조향휠에 연결되는 조향축; 상기 조향축의 회전각의 크기를 감지하는 제 1 센서; 상기 제 1 센서로부터 전기적 신호를 전달받는 제 1 전자 제어 장치; 및 상기 제 1 전자 제어 장치에 의해 제어되는 반력 모터를 포함하고, 상기 출력기구부는, 양단이 상기 바퀴에 연결되는 랙 바; 상기 랙 바에 보조 동력을 공급하는 구동 모터; 상기 구동 모터의 모터축의 위치를 감지하는 모터 위치 센서; 및 상기 모터 위치 센서로부터 전기적 신호를 전달받는 제 2 전자 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a steering-by-wire steering apparatus for a vehicle including an input mechanism part for steering input of a driver and an output mechanism part for steering output to a wheel, wherein the input mechanism part is a steering wheel. A steering shaft connected to the steering shaft; A first sensor detecting a magnitude of a rotation angle of the steering shaft; A first electronic control device receiving an electrical signal from the first sensor; And a reaction force motor controlled by the first electronic control device, wherein the output mechanism unit comprises: a rack bar having both ends connected to the wheel; A drive motor for supplying auxiliary power to the rack bar; A motor position sensor for detecting a position of a motor shaft of the drive motor; And a second electronic control device configured to receive an electrical signal from the motor position sensor.

본 발명에 의하면, 모터 위치 센서 및 조향각 센서로부터 전자 제어 장치로 각각 전달되는 두 신호의 차이를 연산한 값이 특정한 값보다 큰 경우에는 전자 제어 장치가 페일 세이프(Fail-Safe) 기능을 하여 조향 안정성을 확보하는 효과가 있다.According to the present invention, when the calculated value of the difference between the two signals transmitted from the motor position sensor and the steering angle sensor to the electronic control device is greater than a specific value, the electronic control device performs a fail-safe function to maintain steering stability. It is effective to secure.

스티어 바이 와이어(Steer-By-Wire), 페일 세이프, 조향장치Steer-By-Wire, Fail-Safe, Steering

Description

자동차의 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치{Steer-By-Wire Type Power Steering Apparatus for Automotive Vehicle}Steer-By-Wire Type Power Steering Apparatus for Automotive Vehicle

도 1은 일반적인 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치를 나타내는 구성도,1 is a configuration diagram showing an electric power assist steering device of a typical vehicle;

도 2는 종래 기술에 따른 자동차의 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치를 나타내는 구성도,2 is a block diagram showing a steer-by-wire power assisted steering device of a vehicle according to the prior art;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치를 나타내는 구성도이다.3 is a block diagram showing a steer-by-wire power assisted steering apparatus of a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

101: 조향휠106: 타이 로드101: steering wheel 106: tie rod

107: 너클 암108: 바퀴107: knuckle arm 108: wheels

201: 반력 모터203: 구동 모터201: reaction motor 203: drive motor

301: 조향축303: 제 1 센서301: steering shaft 303: first sensor

305: 제 1 전자 제어 장치310: 입력기구부305: first electronic control device 310: input mechanism unit

311: 랙 바315: 모터 위치 센서311: rack bar 315: motor position sensor

317: 피니언축318: 제 2 센서317: pinion shaft 318: second sensor

319: 제 2 전자 제어 장치320: 출력기구부319: second electronic control device 320: output mechanism unit

321: 제 1 반력 기어323: 제 2 반력 기어321: first reaction force gear 323: second reaction force gear

325: 모터축325: motor shaft

본 발명은 자동차의 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 랙 바에 조향 보조 동력을 공급하는 구동 모터를 구비하고 모터 위치 센서 및 조향각 센서로부터 전자 제어 장치로 각각 전달되는 두 신호의 차이를 연산한 값이 특정한 값보다 큰 경우에는 전자 제어 장치가 운전자에게 경고 신호를 보내거나 반력 모터의 구동을 제어함으로써 페일 세이프(Fail-Safe) 기능을 하여 조향 안정성을 확보해 주는 자동차의 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steer-by-wire power assisted steering apparatus of an automobile. More specifically, the electronic control device having a drive motor for supplying steering assistance power to the rack bar and calculating a difference between two signals respectively transmitted from the motor position sensor and the steering angle sensor to the electronic control device is greater than a specific value. Steering-by-wired power assisted steering of a vehicle to provide steering safety by providing a warning signal to the driver or controlling the drive of the reaction motor.

일반적으로 자동차의 동력 보조 조향장치로는 유압 펌프의 유압을 이용한 유압식 동력 보조 조향장치(Hydraulic Power Steering Apparatus)가 사용되고 있지만, 1990년대 이후 전기 모터를 이용한 전기식 동력 보조 조향장치(Electric Power Steering Apparatus)가 점차로 보편화되어 가고 있다.Generally, as a power assist steering device of a vehicle, a hydraulic power steering steering system using hydraulic pressure of a hydraulic pump has been used, but since the 1990s, an electric power steering steering system using an electric motor has been used. It is becoming more and more common.

기존의 유압식 동력 보조 조향장치는 동력을 보조해 주는 동력원인 유압 펌프가 엔진에 의해 구동되어 조향휠의 회전 여부와 관계없이 항상 에너지를 소모하는 데 비해서 전기식 동력 보조 조향장치는 조향휠이 회전하여 토크가 발생되면 전기 에너지로 구동되는 모터가 조향 보조 동력을 제공한다. 따라서 전기식 동력 보조 조향장치를 사용하는 경우 유압식 동력 보조 조향장치에 비해 차량의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.Conventional hydraulic power assisted steering system consumes energy at all times regardless of whether the steering wheel is rotated by the hydraulic pump driven by the engine. When generated, a motor driven by electrical energy provides steering assistance power. Therefore, when the electric power assist steering device is used, it is possible to improve the energy efficiency of the vehicle compared to the hydraulic power assist steering device.

도 1은 일반적인 자동차의 전기식 동력 보조 조향장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 감속기구를 나타내는 단면도이다.1 is a configuration diagram showing an electric power assisted steering apparatus of a general automobile, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a deceleration mechanism according to the prior art.

도 1 및 도 2에서 도시하는 바와 같이 일반적으로 전기식 동력 보조 조향장치는 조향휠(101)부터 양측 바퀴(108)까지 이어지는 조향 계통(100) 및 조향 계통에 조향 보조 동력을 제공하는 보조 동력 기구(120)를 포함하여 구성된다.As shown in FIGS. 1 and 2, an electric power assisted steering device generally includes a steering power supply 100 that provides steering assistance power to the steering system 100 and steering system that extends from the steering wheel 101 to the wheels on both sides 108. 120).

조향 계통(100)은 일측이 조향휠(101)에 연결되어 조향휠(101)과 함께 회전하고 타측은 한 쌍의 유니버설 조인트(103)를 매개로 피니언축(104)에 연결되는 조향축(102)을 포함하여 구성된다. 또한, 피니언축(104)은 랙-피니언 기구부(105)를 통해 랙 바(109)에 연결되고, 랙 바(109)의 양단은 타이로드(106)와 너클 암(107)을 통해 차량의 바퀴(108)에 연결된다.The steering system 100 has one side connected to the steering wheel 101 to rotate together with the steering wheel 101 and the other side to the steering shaft 102 connected to the pinion shaft 104 via a pair of universal joints 103. It is configured to include). In addition, the pinion shaft 104 is connected to the rack bar 109 through the rack-pinion mechanism 105, and both ends of the rack bar 109 are connected to the wheels of the vehicle through the tie rod 106 and the knuckle arm 107. Is connected to 108.

랙-피니언 기구부(105)는 피니언축(104)에 형성되어 있는 피니언 기어부(111)와 랙 바(109)의 외주면 일측에 형성되어 있는 랙 기어부(112)가 서로 맞물려서 형성되므로 운전자가 조향휠(101)을 조작하면 조향 계통(100)에서 토크가 발생하고, 발생한 토크에 의해서 랙-피니언 기구부(105)와 타이로드(106)를 통하여 바퀴(108)를 조향하게 된다.The rack-pinion mechanism portion 105 is formed by engaging the pinion gear portion 111 formed on the pinion shaft 104 and the rack gear portion 112 formed on one side of the outer circumferential surface of the rack bar 109, so that the driver steers. When the wheel 101 is operated, torque is generated in the steering system 100, and the wheel 108 is steered through the rack-pinion mechanism 105 and the tie rod 106 by the generated torque.

보조 동력 기구(120)는 운전자가 조향휠(101)에 가하는 토크를 감지하고 감지된 토크에 비례하는 전기 신호를 출력하는 토크 센서(121), 토크 센서(121)로부터 전해지는 전기 신호에 기초하여 제어 신호를 발생하는 전자 제어 장치(ECU: Electronic Control Unit, 123), 전자 제어 장치(123)로부터 전해지는 제어 신호에 기초하여 보조 동력을 발생시키는 모터(130) 및 모터(130)에서 발생한 보조 동력을 조향축(102)에 전달하기 위한 감속기구(140)를 포함하여 구성된다.The auxiliary power mechanism 120 senses torque applied to the steering wheel 101 by the driver and outputs an electrical signal proportional to the detected torque based on the electrical signal transmitted from the torque sensor 121 and the torque sensor 121. Electronic control unit (ECU) 123 for generating control signals, motor 130 for generating auxiliary power based on control signals transmitted from electronic control device 123, and auxiliary power generated in motor 130 It is configured to include a reduction mechanism 140 for transmitting to the steering shaft (102).

따라서, 전기식 동력 보조 조향장치에서는 조향휠(101)의 회전에 의해 발생한 토크가 랙-피니언 기구부(105)를 거쳐서 랙 바(109)에 전달되고, 발생된 토크에 따라 모터(130)에서 발생한 보조 동력이 랙 바(109)에 전달된다. 즉, 조향 계통(100)에서 발생한 토크와 모터(130)에서 발생한 보조 동력이 합쳐져서 랙 바(109)를 축 방향으로 운동하도록 하는 것이다.Therefore, in the electric power assisted steering device, the torque generated by the rotation of the steering wheel 101 is transmitted to the rack bar 109 via the rack-pinion mechanism 105, and the auxiliary generated in the motor 130 according to the generated torque. Power is delivered to the rack bar 109. That is, the torque generated from the steering system 100 and the auxiliary power generated from the motor 130 are combined to move the rack bar 109 in the axial direction.

그런데, 이러한 구조를 가지는 종래의 전기식 동력 보조 조향장치에 있어서는 조향 입력을 위한 조향축이 조향휠과 피니언축을 기계적으로 연결해야만 한다. 그러나, 자동차의 다른 부품들을 피해 조향축이 조향휠과 피니언축을 연결하도록 조향장치를 제작하는 것은 쉽지 않다.However, in the conventional electric power assisted steering apparatus having such a structure, a steering shaft for steering input must mechanically connect the steering wheel and the pinion shaft. However, it is not easy to manufacture the steering device so that the steering shaft connects the steering wheel and the pinion shaft to avoid other parts of the vehicle.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 자동차의 스티어 바이 와이어(Steer-By-Wire)식 동력 보조 조향장치가 개발되었다.Accordingly, in order to solve this problem, a steering-by-wire power assisted steering device of an automobile has been developed.

도 2에서 도시하는 바와 같이 자동차의 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치는 자동차의 조향휠(101)과 바퀴(108) 사이의 기계적인 연결을 제거하였다.As shown in FIG. 2, the steer-by-wire power assisted steering device of the vehicle eliminates the mechanical connection between the steering wheel 101 and the wheel 108 of the vehicle.

이러한 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치에 있어서는 전자 제어 장치(123)에 의해 구동되되 조향휠(101)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하는 반력 모터(201)의 작동에 의해 운전자가 적절한 조향감을 느낄 수 있으며, 역시 전자 제어 장치(123)에 의해 구동되는 구동 모터(203)의 구동에 의해 피니언축(104) 및 랙 바(109)가 운동하여 바퀴(108)가 조작된다.In such a steer-by-wire type power assisted steering device, the driver feels a proper steering feeling by the reaction force motor 201 driven by the electronic control device 123 but rotating in a direction opposite to the rotation direction of the steering wheel 101. In addition, the pinion shaft 104 and the rack bar 109 are moved by the driving of the drive motor 203 which is also driven by the electronic control device 123 to operate the wheel 108.

그런데, 이러한 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치의 경우 운전자의 조향휠 조작에 의한 조향각의 크기를 조향휠 쪽의 조향각 센서(205)만이 감지하기 때문에 조향각 센서(205)의 고장 등의 경우 충분한 조향 안정성을 유지하기 어려운 문제점이 있었다.However, in the case of the steering-by-wire power assisted steering device, since the steering angle sensor 205 of the steering wheel side senses the magnitude of the steering angle by the steering wheel operation of the driver, sufficient steering stability in case of failure of the steering angle sensor 205 or the like. There was a problem that was difficult to maintain.

따라서 본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 랙 바에 구동 모터를 구비하고 모터 위치 센서 및 조향각 센서로부터 전자 제어 장치로 각각 전달되는 두 신호의 차이를 연산한 값이 특정한 값보다 큰 경우에는 전자 제어 장치가 페일 세이프(Fail-Safe) 기능을 하여 조향 안정성을 확보할 수 있게 하는 자동차의 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치를 제공하는 데 그 주된 목적이 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, when the rack motor is provided with a drive motor and the value calculated by calculating the difference between the two signals respectively transmitted from the motor position sensor and the steering angle sensor to the electronic control device is greater than a specific value Its main purpose is to provide a steer-by-wire power assisted steering of an automobile in which the electronic control unit can fail-safe to ensure steering stability.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 운전자의 조향 입력을 위한 입력기구부 및 바퀴로의 조향 출력을 위한 출력기구부를 포함하는 자동차의 스티어 바이 와이어(Steer-By-Wire)식 조향장치에 있어서, 입력기구부는, 조향휠에 연결되는 조향축; 조향축의 회전각의 크기를 감지하는 제 1 센서; 제 1 센서로부터 전기적 신호를 전달받는 제 1 전자 제어 장치; 및 제 1 전자 제어 장치에 의해 제어되는 반력 모터를 포함하고, 출력기구부는, 양단이 상기 바퀴에 연결되는 랙 바; 랙 바에 보조 동력을 공급하는 구동 모터; 구동 모터의 모터축의 위치를 감지하는 모터 위치 센서; 및 모터 위치 센서로부터 전기적 신호를 전달받는 제 2 전자 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a steering-by-wire type steering apparatus for a vehicle including an input mechanism unit for steering input of a driver and an output mechanism unit for steering output to a wheel. The mechanism unit includes a steering shaft connected to the steering wheel; A first sensor for sensing a magnitude of a rotation angle of a steering shaft; A first electronic control device receiving an electrical signal from the first sensor; And a reaction force motor controlled by the first electronic control apparatus, wherein the output mechanism unit comprises: a rack bar having both ends connected to the wheels; A drive motor for supplying auxiliary power to the rack bar; A motor position sensor for detecting a position of the motor shaft of the drive motor; And a second electronic control device configured to receive an electrical signal from the motor position sensor.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are used as much as possible even if displayed on different drawings. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치를 나타내는 구성도이다.3 is a block diagram showing a steer-by-wire power assisted steering apparatus of a vehicle according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3에서 도시하는 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치는, 조향휠(101)에 연결되는 조향축(301), 조향축(301)의 회전각의 크기를 감지하는 제 1 센서(303), 제 1 센서(303)로부터 전기적 신호를 전달받는 제 1 전자 제어 장치(305) 및 제 1 전자 제어 장치(305)에 의해 제어되는 반력 모터(201)를 포함하는 입력 기구부(310) 및 양단이 바퀴(108)에 연결되는 랙 바(311), 랙 바(311)에 보조 동력을 공급하는 구동 모터(203), 구동 모터(203)의 모터축의 위치를 감지하는 모터 위치 센서(315), 랙 바(311)와 맞물리되 랙 바(311)의 직선 운동에 의해 회전 운동을 하는 피니언축(317), 피니언축(317)의 회전각의 크기를 감지하는 제 2 센서(318) 및 모터 위치 센서(315) 및 제 2 센서(319)로부터 전기적 신호를 전달받는 제 2 전자 제어 장치(319)를 포함하는 출력기구부(320)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 3, the steering-by-wire type power assisted steering device of a vehicle according to the preferred embodiment of the present invention includes a steering shaft 301 connected to a steering wheel 101 and a rotation angle of a steering shaft 301. The reaction force motor 201 controlled by the first sensor 303, the first electronic control device 305 that receives an electrical signal from the first sensor 303, and the first electronic control device 305, which senses magnitude, The position of the motor shaft of the input mechanism unit 310 and the rack bar 311 connected to the wheels 108, the drive motor 203 for supplying auxiliary power to the rack bar 311, and the drive motor 203, which are included, The motor position sensor 315 to be detected, the rack bar 311 meshes with the pinion shaft 317 and the pinion shaft 317 rotates by a linear movement of the rack bar 311 senses the magnitude of the rotation angle The second electronic control field receives an electrical signal from the second sensor 318 and the motor position sensor 315 and the second sensor 319 It is configured by including an output mechanism (320) including 319.

입력기구부(310)는 운전자의 조향 입력을 위한 장치로서 조향축(301), 제 1 센서(303), 제 1 전자 제어 장치(305) 및 반력 모터(201)를 포함하여 구성된다.The input mechanism 310 includes a steering shaft 301, a first sensor 303, a first electronic control device 305, and a reaction force motor 201 as a device for steering input of a driver.

조향축(301)은 상단이 조향휠(101)에 연결되어 있으며, 조향휠(101)의 회전 방향으로 회전한다.The steering shaft 301 is connected to the steering wheel 101 at an upper end thereof, and rotates in the rotation direction of the steering wheel 101.

다만, 하단의 기어 박스와 기계적으로 연결되는 일반적인 조향장치와 달리 본 발명의 조향축(301)은 하단의 피니언축(317) 또는 랙 바(311)와 기계적으로 연결되지 않는다.However, unlike the general steering device which is mechanically connected to the gear box at the bottom, the steering shaft 301 of the present invention is not mechanically connected to the pinion shaft 317 or the rack bar 311 at the bottom.

조향축(301)의 하단에는 제 1 반력 기어(321)가 형성되어 있는데, 제 1 반력 기어(321)는 반력 모터(201)에 의해 구동되는 제 2 반력 기어(323)와 맞물린다.A first reaction force gear 321 is formed at a lower end of the steering shaft 301, and the first reaction force gear 321 meshes with a second reaction force gear 323 driven by the reaction force motor 201.

제 1 센서(303)는 조향축(301)의 회전각의 크기를 감지하기 위한 장치로서 조향축(301)의 회전각의 크기를 감지한 후 감지된 값에 비례하는 전기적 신호를 제 1 전자 제어 장치(305)에 전달한다. 이러한 제 1 센서(303)로는 절대각 센서가 사용될 수도 있고, 상대각 센서가 사용될 수도 있다.The first sensor 303 is a device for detecting the magnitude of the rotation angle of the steering shaft 301. After detecting the magnitude of the rotation angle of the steering shaft 301, the first sensor 303 controls an electrical signal proportional to the detected value. To device 305. As the first sensor 303, an absolute angle sensor may be used, or a relative angle sensor may be used.

제 1 전자 제어 장치(305)는 제 1 센서(303)로부터 전기적 신호를 전달받고, 반력 모터(201)에 제어 신호를 전달하는 한편 제 2 전자 제어 장치(319)와 전기적 신호를 주고받는다.The first electronic control apparatus 305 receives an electrical signal from the first sensor 303, transmits a control signal to the reaction force motor 201, and exchanges electrical signals with the second electronic control apparatus 319.

반력 모터(201)는 조향휠(101)의 회전을 방해하도록 구동함으로써 운전자에게 조향 반력을 가한다.The reaction force motor 201 exerts a steering reaction force on the driver by driving to interfere with the rotation of the steering wheel 101.

즉, 반력 모터(201)의 모터축(325)의 하단에 제 2 반력 기어(323)가 형성되어 있고, 모터축(325)이 조향축(301)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하기 때문에 운전자는 적절한 조향감을 느낄 수 있게 된다.That is, the second reaction force gear 323 is formed at the lower end of the motor shaft 325 of the reaction force motor 201, the motor shaft 325 rotates in the opposite direction to the rotation direction of the steering shaft 301, the driver Can feel the proper steering.

한편, 필요에 따라 제 1 반력 기어(321) 및 제 2 반력 기어(323) 대신 웜휠 및 웜 구조를 채택하여 동일한 효과를 얻을 수도 있다.Meanwhile, the same effect may be obtained by adopting a worm wheel and a worm structure instead of the first reaction force gear 321 and the second reaction force gear 323 as necessary.

이러한 구성을 가지는 제 1 전자 제어 장치(305)와 반력 모터(201)의 작동 원리를 설명하면 다음과 같다.The operation principle of the first electronic control apparatus 305 and the reaction force motor 201 having such a configuration will be described below.

제 1 전자 제어 장치(305)는 제 2 전자 제어 장치(319)로부터 전기적 신호를 전달받아 제 1 센서에서 감지한 조향각 신호와 제 2 센서에서 감지한 조향각 신호의 차이를 연산하며 연산된 값을 기초로 하여 반력 모터(201)의 구동을 제어한다.The first electronic control unit 305 receives an electrical signal from the second electronic control unit 319 and calculates a difference between the steering angle signal detected by the first sensor and the steering angle signal detected by the second sensor and based on the calculated value. The drive of the reaction force motor 201 is controlled.

즉, 제 1 센서(303)에서 감지한 조향각 신호에 비해 제 2 센서(319)에서 감지한 조향각 신호가 더 큰 경우, 제 1 전자 제어 장치(305)는 반력 모터(201)로 하여금 조향축(301)에 더 강한 조향 반력을 가하도록 한다. 이 경우 제 1 전자 제어 장치(305)는 운전자의 조향 입력에 비해 지나치게 큰 조향 출력이 발생하지 않도록 함으로써 조향 안정성을 도모하는 역할을 하는 것이다.That is, when the steering angle signal detected by the second sensor 319 is larger than the steering angle signal detected by the first sensor 303, the first electronic control apparatus 305 causes the reaction force motor 201 to produce a steering shaft ( 301) to apply a stronger steering reaction. In this case, the first electronic control apparatus 305 serves to improve steering stability by preventing a steering output that is too large compared to the steering input of the driver.

반대의 경우, 즉 제 1 센서(303)에서 감지한 조향각 신호에 비해 제 2 센서(319)에서 감지한 조향각 신호가 더 작은 경우에는 제 1 전자 제어 장치(305)가 반력 모터(201)로 하여금 조향축(301)에 더 약한 조향 반력을 가하도록 함으로써 원활한 조향이 가능하게 한다.In the opposite case, that is, when the steering angle signal detected by the second sensor 319 is smaller than the steering angle signal detected by the first sensor 303, the first electronic control device 305 causes the reaction force motor 201 to cause the reaction force motor 201 to operate. By applying a weaker steering reaction force to the steering shaft 301, smooth steering is possible.

출력기구부(320)는 운전자의 조향 입력에 따라 운전자가 원하는 방향으로 바퀴(108)를 조작하기 위한 장치로서 랙 바(311), 구동 모터(203), 모터 위치 센서(315), 피니언축(317), 제 2 센서(318) 및 제 2 전자 제어 장치(319)를 포함하여 구성된다.The output mechanism 320 is a device for manipulating the wheel 108 in the direction desired by the driver according to the driver's steering input. The rack bar 311, the drive motor 203, the motor position sensor 315, and the pinion shaft 317 ), A second sensor 318, and a second electronic control device 319.

랙 바(311)는 구동 모터(203)로부터 구동력을 전달받아서 축 방향으로 직선 운동을 함으로써 바퀴(108)의 방향이 변화되도록 하는 장치이다.The rack bar 311 is a device that receives the driving force from the drive motor 203 and changes the direction of the wheel 108 by linear movement in the axial direction.

랙 바(311)는 원통 형상으로 이루어지되 양단이 타이 로드(106) 및 너클 암(107)을 통해 바퀴(108)와 연결되며 일측에 랙 기어(324)가 형성되어 있다. 또한, 랙 기어(324)는 피니언축(317)의 피니언 기어(327)와 맞물린다.The rack bar 311 is formed in a cylindrical shape, but both ends are connected to the wheel 108 through the tie rod 106 and the knuckle arm 107, and a rack gear 324 is formed at one side thereof. The rack gear 324 also meshes with the pinion gear 327 of the pinion shaft 317.

구동 모터(203)는 랙 바(311)와 동축 상에 형성되되 랙 바(311)의 일측 외주면을 둘러싸며 볼 스크류부(329)를 통해 랙 바(311)에 구동력을 전달한다. 또한, 구동 모터(203)는 제 2 전자 제어 장치(319)로부터 제어 신호를 받아 구동된다.The drive motor 203 is formed coaxially with the rack bar 311 and transmits a driving force to the rack bar 311 through the ball screw part 329 surrounding the outer circumferential surface of the rack bar 311. In addition, the drive motor 203 is driven by receiving a control signal from the second electronic control device 319.

모터 위치 센서(315)는 구동 모터(203)의 모터축(미도시)의 위치를 감지하여 감지된 값에 비례하는 모터 위치 신호를 제 2 전자 제어 장치(319)에 전달하는 장치이다.The motor position sensor 315 detects a position of a motor shaft (not shown) of the driving motor 203 and transmits a motor position signal proportional to the detected value to the second electronic control device 319.

모터 위치 센서(315)는 구동 모터(203)의 모터축(미도시)의 회전에 따라 매 0.14 도마다 모터 위치 신호를 제 2 전자 제어 장치(319)로 보내고, 제 2 전자 제어 장치(319)는 모터 위치 센서(315)로부터 전달받은 모터 위치 신호를 통해 구동 모터(203)의 모터축(미도시)의 회전각을 연산하는 한편 연산된 회전각으로부터 피니언축(317)의 회전각을 연산한다.The motor position sensor 315 transmits a motor position signal to the second electronic controller 319 every 0.14 degrees according to the rotation of the motor shaft (not shown) of the drive motor 203, and the second electronic controller 319. Calculates the rotation angle of the motor shaft (not shown) of the drive motor 203 through the motor position signal received from the motor position sensor 315, and calculates the rotation angle of the pinion shaft 317 from the calculated rotation angle. .

피니언축(317)은 랙 바(311)의 랙 기어(324)와 맞물리는 피니언 기어(327)가 하단에 형성되어 있어서 랙 바(311)가 직선 운동할 때 회전 운동을 한다.The pinion shaft 317 has a pinion gear 327 engaged with the rack gear 324 of the rack bar 311 at the lower end thereof, so that the pin bar 311 rotates when the rack bar 311 linearly moves.

제 2 센서(318)는 피니언축(317)의 회전각의 크기를 감지한 후 감지된 값에 비례하는 전기적 신호를 제 2 전자 제어 장치(319)에 전달한다. 이러한 제 2 센서(318)로는 절대각 센서나 상대각 센서가 사용될 수 있다.The second sensor 318 detects the magnitude of the rotation angle of the pinion shaft 317 and transmits an electrical signal proportional to the detected value to the second electronic control device 319. An absolute angle sensor or a relative angle sensor may be used as the second sensor 318.

제 2 전자 제어 장치(319)는 제 1 전자 제어 장치(305)와 신호를 주고받는 한편 모터 위치 센서(315) 및 제 2 센서(318)로부터 각각 전기적 신호를 전달받고, 구동 모터(203)에 제어 신호를 전달함으로써 구동 모터(203)의 구동을 제어하는 장치이다.The second electronic control apparatus 319 exchanges signals with the first electronic control apparatus 305 while receiving electrical signals from the motor position sensor 315 and the second sensor 318, respectively, and transmits the signals to the driving motor 203. It is a device that controls the driving of the drive motor 203 by transmitting a control signal.

즉, 제 2 전자 제어 장치(319)는 모터 위치 센서(315)로부터 전달되는 모터 위치 신호로부터 피니언축(317)의 회전각의 크기를 연산하는 한편 연산된 값과 제 2 센서(318)로부터 전달되는 조향각 신호로부터 연산된 피니언축(317)의 회전각의 크기를 상호 비교함으로써 모터 위치 센서(315)나 제 2 센서(318)의 고장 여부를 판단한다.That is, the second electronic control device 319 calculates the magnitude of the rotation angle of the pinion shaft 317 from the motor position signal transmitted from the motor position sensor 315, while transmitting the calculated value and the second sensor 318 from the motor position signal 315. By comparing the magnitude of the rotation angle of the pinion shaft 317 calculated from the steering angle signal to be determined whether the motor position sensor 315 or the second sensor 318 is a failure.

특히, 모터 위치 센서(315)나 제 2 센서(318)의 고장이 발생하는 페일(Fail) 상황에서는 제 2 전자 제어 장치(319)가 운전자 측에 형성된 경고등이 점등되도록 함으로써 운전자에게 이를 알릴 수도 있다. 또한, 이와 동시에 또는 별도로 제 2 전자 제어 장치(319)가 제 1 전자 제어 장치(305)에 신호를 보내어 반력 모터(201)의 구동을 제어할 수도 있다. 요컨대, 제 2 전자 제어 장치(319)가 페일 세이프(Fail-Safe) 기능을 하는 것이다.In particular, in a fail situation in which a failure of the motor position sensor 315 or the second sensor 318 occurs, the second electronic control apparatus 319 may notify the driver by turning on a warning light formed on the driver's side. . At the same time or separately, the second electronic control apparatus 319 may send a signal to the first electronic control apparatus 305 to control the driving of the reaction force motor 201. In short, the second electronic controller 319 functions as a fail-safe function.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the present invention, and those skilled in the art will appreciate that various modifications and variations can be made without departing from the essential features of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are not intended to limit the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 모터 위치 센서 및 조향각 센서로부터 전자 제어 장치로 각각 전달되는 두 신호의 차이를 연산한 값이 특정한 값보다 큰 경우에는 전자 제어 장치가 페일 세이프(Fail-Safe) 기능을 하여 조향 안정성을 확보하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, when the value calculated from the difference between the two signals transmitted from the motor position sensor and the steering angle sensor to the electronic control device is greater than a specific value, the electronic control device fails-safe. Function to secure steering stability.

Claims (3)

운전자의 조향 입력을 위한 입력기구부 및 바퀴로의 조향 출력을 위한 출력기구부를 포함하는 자동차의 스티어 바이 와이어(Steer-By-Wire)식 조향장치에 있어서,In a steering-by-wire steering apparatus of an automobile comprising an input mechanism for steering input of a driver and an output mechanism for steering output to a wheel, 상기 입력기구부는,The input mechanism unit, 조향휠에 연결되는 조향축;A steering shaft connected to the steering wheel; 상기 조향축의 회전각의 크기를 감지하는 제 1 센서;A first sensor detecting a magnitude of a rotation angle of the steering shaft; 상기 제 1 센서로부터 전기적 신호를 전달받는 제 1 전자 제어 장치; 및A first electronic control device receiving an electrical signal from the first sensor; And 상기 제 1 전자 제어 장치에 의해 제어되는 반력 모터를 포함하고,A reaction force motor controlled by the first electronic control apparatus, 상기 출력기구부는,The output mechanism unit, 양단이 상기 바퀴에 연결되는 랙 바;A rack bar having both ends connected to the wheel; 상기 랙 바에 보조 동력을 공급하는 구동 모터;A drive motor for supplying auxiliary power to the rack bar; 상기 구동 모터의 모터축의 위치를 감지하는 모터 위치 센서; 및A motor position sensor for detecting a position of a motor shaft of the drive motor; And 상기 모터 위치 센서로부터 전기적 신호를 전달받는 제 2 전자 제어 장치A second electronic control device receiving an electrical signal from the motor position sensor 를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치.Steer-by-wire power assisted steering of a vehicle comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 랙 바와 맞물리되 상기 랙 바의 직선 운동에 의해 회전 운동을 하는 피니언축; 및A pinion shaft engaged with the rack bar and configured to rotate by the linear motion of the rack bar; And 상기 피니언축의 회전각의 크기를 감지하되 감지된 값에 비례하는 전기적 신호를 상기 제 2 전자 제어 장치에 전달하는 제 2 센서A second sensor that senses a magnitude of the rotation angle of the pinion shaft and transmits an electrical signal proportional to the detected value to the second electronic control apparatus 를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치.Steer-by-wire power assisted steering apparatus for a vehicle, further comprising a. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제 2 전자 제어 장치는 상기 모터 위치 센서로부터 전달되는 상기 전기적 신호와 상기 제 2 센서로부터 전달되는 상기 전기적 신호를 상호 비교하여 두 값의 차이가 특정한 값 이상이 되는 경우 경고 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 자동차의 스티어 바이 와이어식 동력 보조 조향장치. The second electronic control apparatus compares the electrical signal transmitted from the motor position sensor with the electrical signal transmitted from the second sensor, and generates a warning signal when the difference between the two values is greater than or equal to a specific value. Steer-by-wire power assisted steering of automobiles.
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