KR102381512B1 - 유압식 보조축 조향제어 시스템 - Google Patents

유압식 보조축 조향제어 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102381512B1
KR102381512B1 KR1020210157447A KR20210157447A KR102381512B1 KR 102381512 B1 KR102381512 B1 KR 102381512B1 KR 1020210157447 A KR1020210157447 A KR 1020210157447A KR 20210157447 A KR20210157447 A KR 20210157447A KR 102381512 B1 KR102381512 B1 KR 102381512B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steering angle
auxiliary shaft
steering
axle
vehicle
Prior art date
Application number
KR1020210157447A
Other languages
English (en)
Inventor
한성민
신정우
유충목
김지웅
김민성
Original Assignee
세원이앤씨(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세원이앤씨(주) filed Critical 세원이앤씨(주)
Priority to KR1020210157447A priority Critical patent/KR102381512B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102381512B1 publication Critical patent/KR102381512B1/ko
Priority to US17/845,085 priority patent/US20230150573A1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/14Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
    • B62D7/15Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
    • B62D7/159Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels characterised by computing methods or stabilisation processes or systems, e.g. responding to yaw rate, lateral wind, load, road condition
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/062Details, component parts
    • B62D5/064Pump driven independently from vehicle engine, e.g. electric driven pump
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/10Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by type of power unit
    • B62D5/14Rotary motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/001Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits the torque NOT being among the input parameters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B62D6/002Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00Type of vehicle
    • B60Y2200/10Road Vehicles
    • B60Y2200/14Trucks; Load vehicles, Busses
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00Special features of vehicle units
    • B60Y2400/30Sensors
    • B60Y2400/303Speed sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/14Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
    • B62D7/142Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering specially adapted for particular vehicles, e.g. tractors, carts, earth-moving vehicles, trucks
    • B62D7/144Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering specially adapted for particular vehicles, e.g. tractors, carts, earth-moving vehicles, trucks for vehicles with more than two axles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

본 발명은 유압식 보조축 조향제어 시스템에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 차량의 저속 주행시 주행의 불안정성 및 타이어 마모, 선회 반경에 대한 문제점을 개선하도록 차량 속도에 따라서 보조축 조향 제어각을 변경함으로써 신속, 정밀하고 안전한 제어가 가능한 유압식 보조축 조향제어 시스템에 관한 것이다.

Description

유압식 보조축 조향제어 시스템 {Hydraulic Auxiliary Steering Control System}
본 발명은 유압식 보조축 조향제어 시스템에 관한 발명으로, 더욱 상세하게는 차량의 저속 주행시 주행의 불안정성 및 타이어 마모, 선회 반경에 대한 문제점을 개선하도록 차량 속도에 따라서 보조축 조향 제어각을 변경함으로써 신속, 정밀하고 안전한 제어가 가능한 유압식 보조축 조향제어 시스템에 관한 것이다.
상용차란 다수의 인원 또는 화물을 수송하거나 특수목적의 작업을 수행하기 위해 제작된 차량일컬으며, 그 종류로는 중,대형 버스, 트럭, 덤프, 믹서, 소방차, 크레인 등 다양하게 있다.
중대형 상용차용 전자 유압식 보조축 조향 시스템은 중,대형 상용차의 후미에 장착되는 보조용 축으로 과적에 의한 축하중 초과 및 주행 중 발생 될 수 있는 Over-steering과 제동거리 증가를 방지하여 차량의 주행과 조향 안전성 제고, 조향기능 향상을 위한 시스템이다.
조향 제어 시스템은 대형 트럭의 보조축에 조향 장치를 부착하여 전륜조향에 대응하여 능동적으로 후륜을 조향해주기 때문에 차량 전체의 조향성을 향상시키고, 회전반경을 줄여주는 등 차량의 운전 안전성을 향상시킨다.
대한민국 공개특허 제10-2019-0004551호는 차로 추종 보조 시스템의 조향각 제어장치에 관한 것으로, 차로 추종 보조 시스템은 차선을 인지하는 센서를 이용하여 차량의 차로 내 위치를 파악하고 차량을 차로 중앙에 위치하도록 필요한 요구 조향각을 산출한 후, 요구 조향각을 추종하기 위한 조향 토크를 산출하여 산출된 조향 토크에 맞게 차량의 조향을 제어한다.
그러나, 도로의 횡구배나 조향계 산포 발생 시 조향계의 회전 토크와 복원 토크 차이가 발생하게 되며 회전 토크가 큰 방향으로 조향각도가 발생하게 되면서 차량이 쏠리게 되는 문제점이 있다.
특히 차로 추종 보조시스템의 경우 운전자의 차로 유지 행위를 보조해주지만 차로 추종을 위한 강한 조향 제어 시 운전자가 이질감을 느낄 수 있다. 이에 현재의 차로 추종 보조 시스템은 운전자의 이질감을 최소화하는 방향으로 조향 제어를 수행함으로써 조향 제어가 약하게 설정되어 차량 산포 및 외란에 의해 영향을 영향을 받기 쉽고 특히 도로 횡구배나 조향계 산포 발생 시 차량이 치우쳐져 제어될 수 있다.
따라서 상기 특허의 차로 추종 보조 시스템의 조향각 제어장치는 조향각 오차값에 따라 조향각 게인(Gain) 가변속도의 증가 또는 감소를 결정하는 조향각 게인 가변 판단부; 상기 조향각 가변속도에 따른 조향각 게인을 산출하는 조향각 게인 계산부; 조향각 게인에 운전자 의지를 반영한 최종 게인을 산출하는 조향각 게인 조정부; 및 상기 최종 게인을 이용하여 조향 토크를 산출하는 조향 토크 산출부;를 포함한다
또한 상기 조향각 게인 가변 판단부는, 상기 조향각 오차값을 산출하고, 상기 조향각 오차값을 미리 정한 기준치와 비교하여 상기 조향각 게인 가변속도의 증가 또는 감소를 판단하는 가변속도 판단부; 상기 조향각 게인 가변속도의 증가 판단 시 최대 게인을 선정하는 최대 게인 선정부;
를 포함할 수 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1316838호는 전동식 조향장치 조향각 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차속을 감지하고 차속 감지 신호를 전달하는 차속 센서 단계와, 조향 토크를 감지하고 토크 감지 신호를 전달하는 토크 센서 단계와, 운전자에 의해 입력되는 조향각을 감지 및 전달하고 자동차의 외부로부터 유입되는 역 입력을 감지하고 전달하는 조향각 센서 단계와, 상기
차속 센서, 토크 센서, 조향각 센서의 신호를 수신하여 이를 계산하고 이에 따른 모터를 회전시키는 모터회전 및 감속단계와, 액슬 스트로크에 따른 조향 스토로크를 가변시키는 조절단계를 포함하며, 상기 조절단계는 액슬의 스트로크에 따른 갭을 계산하고 액슬 스트로크별 최적화된 가변 랙 스트로크 테이블을 생성하는 단계와, 차속이 일정 속도 이상인 경우 랙 스트로크를 고정하는 단계와, 높이 센서를 이용하여 상기 액슬의 스트로크를 측정하고
액슬 스트로크, 조향각을 인지하여 최적의 랙 스트로크를 선정하는 단계를 포함하여 이루어지며, 전동식 조향장치에 별도의 하드웨어 및 제어 유닛을 추가하지 않고 단순한 제어방법을 추가하
여 차량 자세에 대한 랙 스트로크를 가변시킬 수 있을 뿐만 아니라, 일반적인 조향 조건에서도 조향각을 증대시켜 최소 회전 반경을 축소시킬 수 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-2202522호는 차량에 조향각 제어신호를 제공하는 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램에 관한 것으로서, 차량(100)의 조향 휠의 회전 각도에 관한 정보를 획득하는 단계(110)를 포함한다. 상기 방법은 차량(100)의 주행 방향에 관한 정보를 획득하는 단계(120)를 더 포함한다. 주행 방향에 관한 정보는 차량(100)이 전방으로 이동하도록 구성되는지 또는 차량(100)이 후방으로 이동하도록 구성되는지 여부를 나타낸다. 상기 방법은 조향 휠의 회전 각도에 기초하여 그리고 차량(100)의 주행 방향에 관한 정보에 기초하여 차량(100)에 대한 조향각을 결정하는 단계(130)를 더 포함한다. 차량(100)이 후방으로 이동하도록 구성되는 경우, 조향각은 조정 기능에 기초하여 조정된다. 상기 방법은 결정된(130) 조향각에 기초하여 조향각 제어 신호를 제공하는 단계(140)를 더 포함한다
또한 대한민국 등록특허 제10-1694718호는 조향각 제어장치에 관한 것으로서, 자동차에 사용되는 조향각 제어장치에 있어서, 상기 자동차의 조향 장치가 회전되면 회전력을 전달받는 웜기어부;
상기 웜기어부가 장착되는 기어 하우징; 상기 웜기어부에 결합되는 마그넷 부재; 상기 마그넷 부재의 회전량을 측정하여 상기 회전량에 상응하는 전압을 출력하는 홀센서; 및 상기 자동차 시동시 상기 홀센서에서 출력된 전압을 수신하여 상기 출력된 전압이 미리 저장된 기준전압의 범위
를 벗어날 경우 자동차의 조향을 위해 설치된 조향축을 회전시키는 엑츄에이터를 정방향 또는 역방향으로 가동하여 상기 자동차의 조향 바퀴가 정방향으로 위치하도록 제어하는 제어부; 및
내측에 상기 제어부가 수용되는 수용부가 형성되고 상기 기어 하우징의 외측면에 결합되는 제어부홀더를 포함하되, 상기 웜기어부는 2개의 샤프트 베어링을 통해 상기 기어 하우징의 양측면을 관통하는 관통홀에 내삽되고, 일측이 제1 샤프트 베어링에 의해 상기 기어 하우징에 장착되며 타측이 제2 샤프트 베어링에 의해 상기 기어 하우징에 장착되고, 중앙에 스크류 형태의 톱니가 형성되며, 상기 엑츄에이터의 회전량에 상응하여 설정된 값만큼 회전하는 웜구동 샤
프트; 및 상기 기어 하우징의 정면에 내측으로 오목하게 형성된 안착홈에 삽입되되, 상기 웜구동 샤프트와 치합되도록 외주면에 복수의 톱니가 형성되어 상기 웜구동 샤프트의 회전수에 따라 일정량 회전하는 웜기어를 포함하고, 상기 관통홀과 상기 안착홈은 상기 웜구동 샤프트와 상기 웜기어가 치합되도록 서로 연결되며,
상기 제어부는 회로가 형성되며, 상기 홀센서가 설치되고, 상기 제어부홀더의 수용부에 수용되어 상기 기어 하우징의 외측면에 배치되며 상기 웜기어의 회전축에 수직인 방향으로 형성되는 인쇄회로기판; 및 상기 인쇄회로기판에 안착되어 상기 전압을 수신하여 상기 엑츄에이터를 구동시키는 컨트롤러를 포함하는 조향각 제어장치이다.
(0001) 공개특허공보 제10-2019-0004551호 차로 추종 보조 시스템의 조향각 제어장치 (0002) 국내등록특허 제10-1316838호 전동식 조향장치 조향각 제어방법 (0003) 국내등록특허 제10-2202522호 차량에 조향각 제어신호를 제공하는 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램 (0004) 국내등록특허 제10-1694718호 조향각 제어장치
도 1은 기존의 유압식 보조축 조향 제어 시스템에 관한 것으로서,
시스템을 구성하는 주요 구성과 이들의 기능은 아래와 같다.
유압식 보조축 조향제어 시스템(1)은
차량의 전륜에 설치되어 운전자의 조향 조작을 감지하는 전륜각도센서(200);
상기 전륜각도센서(200)로부터 전륜각을 전송받아서 프로그램에 의하여 보조축의 조향값을 계산하는 ECU(110, Electrical Control Unit);
상기 ECU(110)의 제어신호에 의해 구동하는 모터(120), 유압을 발생시키는 유압펌프(130);
상기 유압펌프(130)에 의해 발생한 유압에 의해 작동하는 양로드실린더(440);
보조축에 구비되어 보조축의 조향각을 감지하는 보조축 감지센서(300);를 포함하고,
상기 ECU(110)는 상기 보조축 감지센서(300)로부터 보조축의 조향각을 피드백 받으며 유압식 보조축 조향제어 시스템을 통제한다.
그러나, 기존의 유압식 보조축 조향제어 시스템은 전륜의 조향에 의한 제어 시스템으로, 차량이 저속 주행할 때 전륜 조향에 따른 보조축 조향이 정밀하지 못해 주행이 불안정하고, 타이어 마모가 심하고, 좁은 공간에서 선회를 하지 못하는 문제점이 있다.
따라서 상용차 조향시 전륜의 각도 변화에 따라 후륜의 각도를 변화시키고,
또한 차량의 속도에 따라서 전륜 각도와 후륜 각도의 관계식을 변경함으로써 차량의 안전성을 확보할 필요가 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 전륜의 조향 및 차량 속도를 감지하는 센서;
차량 속도 및 전륜의 조향에 따라 보조축의 조향값을 계산하고 제어하는 ECU;
유압 실린더에 유압을 가하는 양방향 회전 가능한 모터와 유압 펌프; 그리고 보조축에 구동력을 제공하는 양로드 실린더;를 포함한다.
본 발명에 따른 ECU는 차량 속도 및 전륜 조향각에 따라 보조축의 조향각을 아래식과 같이 계산하여 제어한다.
전륜 제1축, 전륜 제2축, 후륜 제3축, 후륜 제4축 그리고 보조축으로 구성된 차량이 좌회전을 하는 경우에,
전륜 제1축과 후륜 제1축간의 거리는 제1축거(L1, 1st wheel base),
후륜 제1축과 후륜 제2축간의 거리는 제2축거(L2, 2nd wheel base),
후륜 제2축과 보조축간의 거리는 보조축 축거(L3),
보조축의 좌우 두 개의 타이어 중심선 사이의 거리는 보조축 윤거(L4, Tread)
후륜 제1축과 후륜 제2축의 중심은 뒷축 중심점(G),
회전 중심점으로부터 뒷축 중심점과의 거리는 L5,
전륜 우측 조향각은 α1,
전륜 좌측 조향각은 α1 + α2,
1) 속도가 30㎞/h 이하일 때 ECU는 보조축의 좌측 조향각(β1+β2)을 아래 식과 같이 제어한다.
Figure 112021131983349-pat00001
차량을 0㎞/h 에서 30㎞/h까지 속도를 상승 또는 하강하는 구간에서,
전륜 조향각(α1, α2)의 변화에 따른 보조축 조향각(β1+β2)은 선형적으로 변화하며,
그 중에서도 전륜 조향각(α1, α2)이 약 ±2도까지 미세하게 변하는 구간에서는 보조측 조향각은 변동이 없이 0 이다.
2) 속도가 30㎞/h 초과, 40㎞/h 이하일 때 ECU는 보조축의 좌측 조향각(β1+β2)을 아래 식과 같이 제어한다.
Figure 112021131983349-pat00002
차량을 30㎞/h 에서 40㎞/h까지 속도(Vx)를 상승하는 구간에서,
전륜 조향각(α1, α2)의 변화에 따른 보조축 조향각(β1+β2)은 0 으로 감소한다.
본 발명은 유압식 보조축 조향 제어시스템에서 전륜의 조향에 의해 차량이 저속 주행할 때 전륜 조향에 따른 보조축 조향을 정밀하게 제어하여 주행의 불안정성을 제거하고, 타이어 마모를 줄이고, 좁은 공간에서도 선회를 극대화할 수 있다.
도 1은 유압식 보조축 조향 제어 시스템
도 2는 전륜 조향각 및 보조축 조향각 제어
도 3은 전륜 조향각 변화에 따른 보조축 조향각 실험 결과
도 4는 보조축 조향각의 불감대 실험 결과
도 5는 속도에 따른 보조축 조향각의 출력
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 유압식 보조축 조향 제어시스템의 전륜 조향각에 따른 보조축 조향각 제어를 설명하기 위한 평면도이다.
상기 도 2의 실시예는 4축 화물차량에 대한 것으로서 전륜 제1축, 전륜 제2축, 후륜 제3축, 후륜 제4축 그리고 보조축으로 구성된다.
전륜 제1축과 후륜 제1축간의 거리는 제1축거(L1, 1st wheel base),
후륜 제1축과 후륜 제2축간의 거리는 제2축거(L2, 2nd wheel base),
후륜 제2축과 보조축간의 거리는 보조축 축거(L3),
보조축의 좌우 두 개의 타이어 중심선 사이의 거리는 보조축 윤거(L4, Tread)
후륜 제1축과 후륜 제2축의 중심은 뒷축 중심점(G),
회전 중심점으로부터 뒷축 중심점과의 거리는 L5 이다.
전륜 우측 조향각은 α1,
전륜 좌측 조향각은 α1 + α2,
보조축 조향 제어시스템의 ECU는 보조축의 좌측 조향각(β1 + β2)를 다음과 같이 계산하여 제어한다.
1) 차량의 속도가 시속 30 ㎞/h 이하일 때 (Vx ≤ 30 ㎞/h)
ECU는 보조축의 좌측 조향각(β1+β2)을 아래 식 1과 같이 제어한다.
(식 1)
Figure 112021131983349-pat00003
상기의 식에서 L2는 제2축거, L3는 보조축 축거, L4는 보조축 윤거로서 ECU에 사전에 입력되는 차량의 고유 변수에 해당하며,
L5는 전륜 우측 조향각(α1) 또는 전륜 좌측 조향각(α1 + α2) 을 기준으로 아래의 식 2와 같이 ECU에서 계산된다.
(식 2)
Figure 112021131983349-pat00004
상기의 식에서 전륜 우측 조향각(α1)과 좌측 조향각(α1 + α2)은 전륜에 부착된 전륜 각도 센서에 의해 측정되어 ECU에 입력되며,
L1, L2 및 L4는 ECU에 사전에 입력되는 차량 고유 변수이다.
차량을 0㎞/h 에서 30㎞/h까지 속도를 상승 또는 하강하는 구간에서,
전륜 조향각(α1, α2)의 변화에 따른 보조축 조향각(β1+β2)은 선형적으로 변화하며,
그 중에서도 전륜 조향각(α1, α2)이 약 ±2도까지 미세하게 변하는 구간에서는 보조측 조향각은 변동이 없이 0 이다.
2) 차량의 속도가 시속 30 ㎞/h 보다 크고 40 ㎞/h 이하일 때
( 30 ㎞/h < Vx ≤ 40 ㎞/h )
ECU는 보조축의 좌측 조향각 (β1 + β2) 을 아래 식 3과 같이 제어한다.
(식 3)
Figure 112021131983349-pat00005
상기의 식에서 L2, L3 및 L4는 ECU에 사전에 입력되는 차량 고유 변수에 해당하며, L5는 ECU에서 아래의 식 4와 같이 계산된다.
(식 4)
Figure 112021131983349-pat00006
차량의 속도가 시속 30 ㎞/h 보다 크고 40 ㎞/h 이하일 때는 속도 Vx 도 ECU에 입력되어 보조축의 좌측 조향각 (β1 + β2)이 계산되며,
차량을 30㎞/h 에서 40㎞/h까지 속도를 상승하는 구간에서 전륜 조향각(α1, α2)의 변화에 따른 보조축 조향각(β1+β2)은 0 으로 감소한다.
3) 차량의 속도가 시속 40 ㎞/h 보다 크면 (40 ㎞/h < Vx)
보조축의 조향각 (β1, β1 + β2) 은 0이다.
즉, 무거운 하중을 싣고 40 ㎞/h 이상으로 차량의 속도가 증가하면 차량 주행 안정성에 문제가 발생하여 전복 가능성이 있으므로 보조축의 조향각은 0으로 제어한다.
4) (전륜 조향) 방향이 전환 될 때
도 2는 차량이 좌회전을 할 때를 나타낸 것이고, 차량이 우회전을 하게 되면 현재 좌측 조향각이 α1+α2 에서 α1으로, 우측 조향각이 α1에서 α1+α2 로 변경된다.
본 특허 발명은 차량의 속도 0km/h~40km/h에서의 전륜 조향각(α1, α2)에 따른 보조축 조향각 동역학 해석 및 실험을 통해 전륜 조향각에 따른 보조축 조향각(β1, β2)의 제어 관계를 최적으로 설계하였다.
도 3은 차량의 속도가 10km/h, 20km/h, 25km/h, 30km/h일 때 전륜 우측조향각 변화에 따른 보조축 우측 조향각의 변화에 대한 실험 결과 데이터이다.
결과에 따르면 차량의 속도가 0km/h에서 30km/h까지 증가 감속하는 범위 이내일 때, 전륜 조향각의 변화(-40~-10)에 대한 보조축 조향각의 변화(12~3))는 선형적으로 나타난다.
즉, 차량의 속도가 0km/h에서 30km/h 까지 속도를 변화 시 상기의 식에 따른 조향각 제어를 하게 되면 전륜 조향각의 변화에 따른 보조축 조향각의 변화는 안정적이라고 볼 수 있다.
또한 도 4는 차량 속도가 30km/h 일 때 전륜 조향각에 따른 보조축 조향각의 실험 결과이다. 상기 결과에 따르면 전륜 조향각이 약 ±2도까지 미세하게 변하는 동안에는 보조축 조향각은 변동이 없는 영역임을 알 수 있다.
도 5는 속도에 따른 보조축 조향각의 실험 결과이다. 차량 속도 0km/h~30km/h까지는 일정한 보조축 조향각을 유지하다가 30km/h~40km/h 로 속도 증가시 보조축 조향각은 0도로 감소됨을 확인하였다. 즉, 30km/h~40km/h로 속도 변화시 안정성 있는 보조축 조향각으로 감소되도록 식을 도출했음을 확인할 수 있다.

Claims (5)

  1. 전륜의 조향 및 차량 속도를 감지하는 센서;
    차량 속도 및 전륜의 조향에 따라 보조축의 조향값을 계산하고 제어하는 ECU;
    유압 실린더에 유압을 가하는 양방향 회전 가능한 모터와 유압 펌프; 및
    보조축에 구동력을 제공하는 양로드 실린더;를 포함하는 차량의 유압식 보조축 조향제어 시스템에 있어서,
    상기 ECU는 차량의 속도가 30㎞/h 이하일 때 전륜 조향각의 변화에 따라 보조축 조향각이 선형적으로 변화하도록 계산하여 제어하며,
    상기 ECU는 차량의 속도가 30㎞/h 에서 40㎞/h까지 상승하는 구간에서
    전륜 조향각의 변화에 따라 보조축 조향각은 0 으로 감소하도록 계산하여 제어하며,
    전륜 제1축, 전륜 제2축, 후륜 제3축, 후륜 제4축 그리고 보조축으로 구성된 차량이 좌회전을 하는 경우에,
    전륜 제1축과 후륜 제1축간의 거리는 제1축거(L1, 1st wheel base),
    후륜 제1축과 후륜 제2축간의 거리는 제2축거(L2, 2nd wheel base),
    후륜 제2축과 보조축간의 거리는 보조축 축거(L3),
    보조축의 좌우 두 개의 타이어 중심선 사이의 거리는 보조축 윤거(L4, Tread)
    후륜 제1축과 후륜 제2축의 중심은 뒷축 중심점(G),
    회전 중심점으로부터 뒷축 중심점과의 거리는 L5,
    전륜 우측 조향각은 α1,
    전륜 좌측 조향각은 α1 + α2,
    속도가 30㎞/h 이하일 때 ECU는 보조축의 좌측 조향각(β1+β2)을 아래 식과 같이 제어하며,
    Figure 112022008368957-pat00015

    속도가 30㎞/h 초과, 40㎞/h 이하일 때 ECU는 보조축의 좌측 조향각(β1+β2)을 아래 식과 같이 제어함으로써,
    Figure 112022008368957-pat00016

    차량이 저속 주행할 때 전륜 조향에 따른 보조축 조향을 정밀하게 제어하여 주행의 불안정성을 제거하고, 타이어 마모를 줄이고, 좁은 공간에서도 선회를 극대화할 수 있는 것을 특징으로 하는 유압식 보조축 조향제어 시스템
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    L5는 전륜 우측 조향각(α1) 또는 전륜 좌측 조향각(α1 + α2) 을 기준으로 아래의 식과 같이 ECU에서 계산되는 것을 특징으로 하는 유압식 보조축 조향 제어 시스템
    Figure 112022008368957-pat00009

  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 ECU는 차량의 속도가 30㎞/h 이하일 때,
    전륜 조향각이 ±2도까지 미세하게 변하는 구간에서는 보조축 조향각은 변동이 없이 0 으로 제어하는 것을 특징으로 하는 유압식 보조축 조향 제어 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    차량이 우회전을 하게 되면 상기 ECU는 좌측 조향각을 α1+α2 에서 α1으로, 우측 조향각을 α1에서 α1+α2 로 변경하여 보조축 조향각을 계산하는 것을 특징으로 하는 유압식 보조축 조향 제어 시스템
KR1020210157447A 2021-11-16 2021-11-16 유압식 보조축 조향제어 시스템 KR102381512B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210157447A KR102381512B1 (ko) 2021-11-16 2021-11-16 유압식 보조축 조향제어 시스템
US17/845,085 US20230150573A1 (en) 2021-11-16 2022-06-21 Hydraulic auxiliary axle steering control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210157447A KR102381512B1 (ko) 2021-11-16 2021-11-16 유압식 보조축 조향제어 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102381512B1 true KR102381512B1 (ko) 2022-04-04

Family

ID=81182733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210157447A KR102381512B1 (ko) 2021-11-16 2021-11-16 유압식 보조축 조향제어 시스템

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230150573A1 (ko)
KR (1) KR102381512B1 (ko)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101316838B1 (ko) 2007-09-11 2013-10-10 현대자동차주식회사 전동식 조향장치 조향각 제어방법
KR20160061637A (ko) * 2014-11-24 2016-06-01 현대자동차주식회사 전자제어 능동 후륜 조향 시스템 및 그 제어 방법
KR101694718B1 (ko) 2015-05-15 2017-01-10 동서콘트롤(주) 조향각 제어장치
KR20190004551A (ko) 2017-07-04 2019-01-14 현대자동차주식회사 조향각 제어 장치, 그를 포함한 차로 추종 보조 시스템 및 그 방법
KR102126253B1 (ko) * 2019-12-26 2020-06-25 세원셀론텍(주) 유압식 보조축 조향제어 시스템
KR102202522B1 (ko) 2018-05-15 2021-01-13 스카니아 씨브이 악티에볼라그 차량에 대한 조향각 제어 신호를 제공하기 위한 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램
KR20210077017A (ko) * 2019-11-21 2021-06-25 주식회사 케이에스티일렉트릭 차량의 후륜 보조 조향을 위한 방법 및 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3159876U (ja) * 2010-03-23 2010-06-03 有限会社ソング シートファイル具
FR3001774B1 (fr) * 2013-02-04 2015-03-13 Vianney Rabhi Moteur-pompe hydraulique a cylindree fixe ou variable
CN108501944A (zh) * 2018-05-14 2018-09-07 吕杉 汽车爆胎安全稳定控制方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101316838B1 (ko) 2007-09-11 2013-10-10 현대자동차주식회사 전동식 조향장치 조향각 제어방법
KR20160061637A (ko) * 2014-11-24 2016-06-01 현대자동차주식회사 전자제어 능동 후륜 조향 시스템 및 그 제어 방법
KR101694718B1 (ko) 2015-05-15 2017-01-10 동서콘트롤(주) 조향각 제어장치
KR20190004551A (ko) 2017-07-04 2019-01-14 현대자동차주식회사 조향각 제어 장치, 그를 포함한 차로 추종 보조 시스템 및 그 방법
KR102202522B1 (ko) 2018-05-15 2021-01-13 스카니아 씨브이 악티에볼라그 차량에 대한 조향각 제어 신호를 제공하기 위한 장치, 방법 및 컴퓨터 프로그램
KR20210077017A (ko) * 2019-11-21 2021-06-25 주식회사 케이에스티일렉트릭 차량의 후륜 보조 조향을 위한 방법 및 장치
KR102126253B1 (ko) * 2019-12-26 2020-06-25 세원셀론텍(주) 유압식 보조축 조향제어 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
US20230150573A1 (en) 2023-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8781684B2 (en) Steering and control systems for a three-wheeled vehicle
JP2999823B2 (ja) 軌道に拘束されない車両
US10689028B2 (en) Control apparatus and method of motor-driven power steering system
US10953868B2 (en) Control method when vehicle tire bursts, vehicle control system and vehicle
US20160152260A1 (en) Control method for electro hydraulic power steering system
KR20080034449A (ko) 차륜 조향 액츄에이터의 고장의 경우에 저하 작동 모드를포함하는 차량 조향 시스템
US9932068B2 (en) Integrated power steering system for front and rear wheels of vehicle and control method thereof
KR101646385B1 (ko) 전자제어 능동 후륜 조향 시스템 및 그 제어 방법
WO2014199877A1 (ja) ジョイスティック操舵車両
EP1892180A1 (en) Variable toe angle control system for a vehicle
KR102381512B1 (ko) 유압식 보조축 조향제어 시스템
CN101113932A (zh) 具有设置在转向器中的扭矩传感器的动态行驶调节器
US8781683B2 (en) Power steering apparatus and method
EP3772483A1 (de) Verfahren zur ermittlung der eigenbewegung eines flurförderzeugs
US20080015752A1 (en) Method for adapting steering characteristics of a motor vehicle
JP2007085405A (ja) 油圧駆動式作業車両の走行安定装置
US7677352B2 (en) Method for steering a vehicle by means of a superimposed steering system
EP1697201B1 (en) Method and computer product in a steering arrangement for a vehicle
JPS60191875A (ja) 車両の操舵制御方法
EP4139187A1 (en) Steer-by-wire steering system with acceleration dependent steering torque feedback
JP4702028B2 (ja) 車輌の走行制御装置
US20240025474A1 (en) Steering system
KR102438570B1 (ko) 차량 후륜의 조향 제어장치 및 조향 제어방법
US11772617B2 (en) Method for operating a motor vehicle, device, and motor vehicle
JPH07108949A (ja) 車両の総合制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant