KR20000019287A - 전동식 파워 스티어링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량내 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것으로서, 조향 핸들을 회전시키는 운전자의 회전력을 감지하는 토크 센서(10)와; 차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서(3)와; 운전자의 회전력에 대응한 모터의 전류량을 표시하는 소정 기울기의 모터 제어 전류 표시선이 형성되며, 모터 제어 전류 표시선은 차량의 속도에 대응하여 전류량이 증감되도록 이동하는 테이블을 구비하고, 토크 센서(1)에 감지된 회전력 및 상기 차속 센서(30)에 감지된 주행 속도에 대응하는 전류량 정보 상기 모터 제어 전류 표시선에 따라 검출하여 출력하는 ECU(2)와; 전류량 정보에 대응하는 전류를 모터(5)에 인가하는 구동 회로(40)를 구비한다.

즉, 본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치에 필요한 테이블을 간단히 구성할 수 있으며, 데드 영역을 차량 속도에 따라 변화시키므로써 사용자가 파워 스티어링 장치의 효과를 확실히 느낄 수 있다는 효과가 있다.

Description

전동식 파워 스티어링 장치

본 발명은 자동차의 전동식 파워 스티어링(Power Steering) 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 운전자가 조향 핸들을 회전시키는 회전력에 대응한 보조 회전력을 발생시키는 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.

전동식 파워 스티어링 장치는 운전자가 자동차의 조향 핸들을 용이하게 조작할 수 있도록 한 장치로서, 유압 등을 이용하는 종래의 유압식 파워 스티어링 장치와는 상이하게 모터의 회전력을 보조 회전력으로 사용하고 있다.

한편, 보조 회전력은 자동차의 주행 속도에 따라 상이하게 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 자동차의 정지중에 운전자가 작은 힘으로도 조향 핸들을 조작할 수 있게 하는 반면에 고속 주행중에는 조향 핸들의 급조작에 의한 안전 사고를 방지하기 위하여 조향 핸들의 조작에 큰힘이 필요하도록 구성하여야 한다. 즉, 자동차 정지 또는 저속 주행 중에는 작은 힘으로 조향 핸들을 조작할 수 있고, 고속 주행중에는 큰힘이 가해져야 조향 핸들이 조작되도록 파워 스트리링 장치를 구성할 필요가 있다. 마찬가지로 전동식 파워 스티어링 장치 역시 운전자가 조향 핸들을 회전시키는 회전력에 비례하나 차속에는 반비례하는 보조 회전력을 발생시킬 필요가 있다.

이러한 보조 회전력을 결정하기 위하여 종래의 전동식 파워 스티어링 장치에서는 도 1에 도시된 테이블을 이용하고 있다.

도 1의 테이블을 설명하면, 테이블 내에는 운전자가 조향 핸들을 좌, 우측으로 회전시키는 좌, 우측 회전력 및 차속(V1, V2, V3, V4)에 대응한 모터의 인가 전류량이 설정되어 있다. 여기서, 차속은 V4＜V3＜V2＜V1가 된다. 즉, 차속이 증가할수록 모터에 대한 인가 전류량은 적어져 결국 모터에 의한 보조 회전력이 감속되나, 운전자에 의한 회전력이 증가됨에 따라 보조 회전력은 증가한다.

여기서, 종래의 테이블에는 운전자의 회전력이 소정값 이하일 때에는 보조 회전력이 제공되지 않는 소정의 데드(Dead) 영역이 설정되어 있음을 알 수 있다.

한편, 조향 핸들이 조작되어 차량의 조향 각도가 설정된 상태에서 운전자의 회전력이 제공되지 않는 경우 즉, 운전자가 조향 핸들을 조작하지 않는 경우에는 차량내 타이어 등의 직진성 등에 의하여 조향 핸들이 원래의 위치(중립 위치)로 복원하고자 하는 복원력이 작동한다. 그러나, 전동식 파워 스티어링 장치에서는 모터와 감속 기어 등을 동시에 원래의 위치로 복원시켜야 하므로, 차량 자체에 의한 복원력 이상의 복원력이 제공되어야 조향 핸들을 원래의 중립 위치로 복원시킬 수 있다. 이를 위하여 종래에는 모터를 이용하여 소정의 보조 복원력을 제공하는 방법을 사용하였다. 즉, 데드 영역과 같이 운전자의 회전력이 제공되지 않는 상태에서는 모터에 소정량의 역전류를 인가하므로써 모터에 의하여 조향 핸들을 중립 위치로 복원시키는 보조 복원력이 제공되도록 한 것이다. 여기서, 모터에 역전류를 제공한다는 것은 모터를 소정 방향으로 회전시키므로써 보조 회전력을 발생시킨 전류에 대하여 이 모터를 역방향으로 회전시키기 위한 전류를 의미한다.

그러나, 도 1의 테이블을 설정하기 위하여는 모든 차속 및 운전자 회전력에 대한 보조 회전력을 실험을 통하여 설정하여야 하며, 보조 복원력을 위하여는 모터에 역전류를 인가하기 위한 별도의 테이블이 필요하므로써 많은 메모리를 사용하여야 하는 문제가 있었다.

한편, 일반 운전자가 파워 스티어링 장치에 대하여 느끼는 효과는 데드 영역의 크기에 따라 상당히 좌우된다. 즉, 데드 영역이 큰 경우에는 사용자가 상당한 회전력을 제공하여야 보조 회전력이 제공되나, 데드 영역이 작은 경우에는 사용자가 작은 회전력을 제공한 경우에도 보조 회전력이 제공되므로 차량의 저속 주행시에는 데드 영역이 작은 경우가 바람직하다. 그러나, 차량이 고속으로 주행중에는 저속과는 상이하게 데드 영역이 큰 경우가 바람직할 것이다.

그러나, 종래의 테이블에서는 데드 영역이 일정하게 설정되어 있어 파워 스티어링 장치에 대한 사용자의 만족감이 적다는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은, 조향 핸들에 대한 보조 회전력 및 보조 복원력을 간단히 설정할 수 있으며, 차속에 대하여 데드 영역이 가변되도록 한 전동식 파워 스티어링 장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인가 전류에 대응하는 보조 회전력으로 회전하여 차량 바퀴의 조향각을 변화시키는 모터를 구비하는 차량내 전동식 파워 스티어링 장치로서, 조향 핸들을 회전시키는 운전자의 회전력을 감지하는 토크 센서와; 차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서와; 운전자의 회전력에 대응한 모터의 전류량을 표시하는 소정 기울기의 모터 제어 전류 표시선이 형성되며, 모터 제어 전류 표시선은 차량의 속도에 대응하여 전류량이 증감되도록 이동하는 테이블을 구비하고, 토크 센서에 감지된 회전력 및 차속 센서에 감지된 주행 속도에 대응하는 전류량 정보 모터 제어 전류 표시선에 따라 검출하여 출력하는 ECU와; 전류량 정보에 대응하는 전류를 상기 모터에 인가하는 구동 회로를 구비한다.

도 1은 종래 전동식 파워 스티어링 장치에서 사용되는 내부 테이블의 상태를 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치의 블록도,

도 3은 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치에 사용되는 테이블의 일예를 도시한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 전동식 파워 스티어링 장치에 사용되는 테이블의 작동 상태를 도시한 도면,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 토크 선서 2 : ECU

3 : 차속 센서 4 : 구동 회로

5 : 모터

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명을 행하기 위한 장치의 블록도로서, 조향 핸들을 회전시키는 운전자의 회전력을 감지하는 토크 센서(1)가 구성되어 있으며, 이 토크 센서(1)에 감지된 회전력은 ECU(2)에 제공된다. ECU(2)에는 토크 센서(1)외에 차속 센서(3)가 연결되어 있어, 차속 센서(3)로부터 제공되는 차속 정보를 입력한다.

ECU(2)내에는 후술하는 테이블이 구성되어 있으며, 이 테이블에 따라 차속및 회전력에 대응한 전류량 정보를 구동 회로(4)에 인가하며, 구동 회로(4)는 전류량 정보에 대응하는 전류를 모터(5)에 인가한다. 모터(5)는 구동 회로(4)로부터의 전류량에 대응하는 회전력(보조 회전력)으로 자동차 타이어를 조향시킨다.

도 3에는 ECU(2)내에 저장되는 테이블의 일예가 도시되어 있다.

도 3에서 y축은 모터에 인가되는 전류량을 나타내며, x축은 y축을 기준으로 조향 핸들의 좌우측 방향으로 인가되는 운전자의 회전력을 의미한다. 이러한 테이블에서는 종래와는 상이하게 차량이 소정 속도(예컨데, 0 Km/hour)로 주행중일 때 운전자의 회전력에 대응한 보조 회전력을 발생시키는 모터의 전류량 및 이 속도에서 필요로하는 보조 복원력을 발생시키는 소정 기울기의 모터 제어 전류 표시선(C1, C2)이 도시되어 있다. 모터 제어 전류 표시선(C1,C2)은 차량이 소정 속도로 주행할 때에 운전자의 회전력에 대응하여 모터에 인가되어야하는 전류량 및 역전류량을 표시하고 있다. 즉, 도 3의 테이블에는 운전자의 회전력이 a, b이상으로 인가될 때에(소위 데드영역 이상으로 인가될 때에) 회전력에 대응하여 필요한 보조 회전력을 발생시키기 위한 전류량과, 운전자의 회전력이 a, b이하로 인가될 때에 차량 바퀴를 원위치로 복귀시키기 위한 보조 복원력을 발생시키기 위하여 역전류(보조 회전력을 위하여 발생시키는 전류의 역전류)량이 도시되어 있는 것이다.

한편, 도 3에서의 모터 제어 전류 표시선(C1,C2)는 소정 속도의 경우에만 해당하는 것이며, 차량의 속도에 따라 보조 회전력의 크기를 변경시켜야 함은 상술하였다. 이를 위하여 본 발명에서는 상술한 모터 제어 전류 표시선(C1,C2)을 상하로 이동시키는 방법을 제시하였다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 차량의 속도(V1＜V2＜V3＜V4)가 증가함에 따라 모터 제어 전류 표시선(C1,C2)을 하측으로 이동시키고, 이동된 모터 제어 전류 표시선(C1,C2)에 의하여 모터에 인가되는 전류량및 역전류량이 결정된다.

도 4에서 알 수 있는 바와 같이 차량의 속도가 증가함에 따라 제어 전류 표시선(C1, C2)에 의한 전류량이 감소하므로써 모터에 의한 보조 회전력이 감소하나, 차량의 속도가 감소함에 따라 제어 전류 표시선(C1, C2)에 의한 전류량이 증가하므로써 모터에 의한 보조 회전력이 증가한다.

한편, 도 4에 의하면, 보조 복원력 역시 차량의 속도에 따라 가변됨을 알 수 있다. 즉, 차량의 속도가 증가함에 따라 모터에 인가되는 역전류량이 증가되어 보조 복원력 역시 증가되는 것이다.

또한, 도 4에 의하면, 차량의 속도에 대응하여 데드 영역 역시 가변됨을 알 수 있다. 즉, 차량의 속도가 증가함에 따라서 데드 영역이 증가하므로, 차량 속도가 작을 때에는 운전자가 작은 회전력만으로 조향 핸들에 인가하여도 보조 회전력이 발생되나, 차량 속도가 클 때에는 운전자가 큰 회전력을 조향 핸들에 인가하여야 보조 회전력이 발생되는 것이다.

이와 같이 본 발명에서는 차량의 속도에 따라 데드 영역이 증감되고, 특히 차량의 속도가 감소함에 따라 데드 영역이 감소하므로써 사용자는 파워 스티어링 장치의 효과를 확실히 느낄 수 있음을 알 수 있다.

또한, 본 발명에서는 하나의 제어 전류 표시선(C1, C2)을 구성하고, 이 제어 전류 표시선(C1, C2)을 차량의 속도에 따라 상하로 이동시키며, 필요한 전류량및 역전류량을 검출할 수 있어, 테이블을 간단히 구성할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 전동식 파워 스티어링 장치에 필요한 테이블을 간단히 구성할 수 있으며, 데드 영역을 차량 속도에 따라 변화시키므로써 사용자가 파워 스티어링 장치의 효과를 확실히 느낄 수 있다는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 인가 전류에 대응하는 보조 회전력으로 회전하여 차량 바퀴의 조향각을 변화시키는 모터를 구비하는 차량내 전동식 파워 스티어링 장치로서,

   조향 핸들을 회전시키는 운전자의 회전력을 감지하는 토크 센서와;

   차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서와;

   상기 운전자의 회전력에 대응한 상기 모터의 전류량을 표시하는 소정 기울기의 모터 제어 전류 표시선이 형성되며, 상기 모터 제어 전류 표시선은 상기 차량의 속도에 대응하여 상기 전류량이 증감되도록 이동하는 테이블을 구비하고, 상기 토크 센서에 감지된 회전력 및 상기 차속 센서에 감지된 주행 속도에 대응하는 전류량 정보 상기 모터 제어 전류 표시선에 따라 검출하여 출력하는 ECU와;

   상기 전류량 정보에 대응하는 전류를 상기 모터에 인가하는 구동 회로를 구비하는 전동식 파워 스티어링 장치.