KR20000068735A

KR20000068735A - 파워스티어링 장치

Info

Publication number: KR20000068735A
Application number: KR1019997003043A
Authority: KR
Inventors: 카지히로아키; 사카마키마사히코
Original assignee: 타카미츄 무토; 고요 세이코 가부시키가이샤
Priority date: 1997-08-13
Filing date: 1997-08-13
Publication date: 2000-11-25
Also published as: EP0930215A1; CZ111099A3; DE69738569D1; KR100499256B1; JP3546062B2; CA2268856C; US6366842B1; CA2268856A1; EP0930215A4; CZ296715B6; WO1999008921A1; ES2299189T3; DE69738569T2; EP0930215B1

Abstract

조향각속도가 정지임계값(VS) 이하에서, 모터전류값(Im)이 모터정지범위 (ΔI) 내에 소정시간에 걸쳐서 들어가게 되면 모터는 정지된다. 모터전류값 (Im)이 큰 값일수록 조타토크가 큰 값으로 된다. 이 때문에, 조타토크가 작은 경우에는 모터를 확실하게 정지시킬 수가 있다. 또한, 모터가 정지하여 있는 경우, 조향각이 큰 값으로 될수록 조향각변화에 대한 모터의 기동감도는 높게 된다.

Description

파워스티어링 장치{POWER STEERING SYSTEM}

스티어링 기구에 결합된 파워스티어링에 오일펌프로부터의 작동유를 공급하는 것에 의해 스티어링 호일의 조작을 보조하는 파워스티어링 장치가 공지되어 있다. 오일펌프는 전동모터에 의해 구동되고, 그 회전수에 따른 조타보조력이 파워스티어링으로부터 발생된다.

전동모터의 구동제어는, 예컨대 스티어링 호일의 조향각센서의 출력에 의거하여 조향각이 구해지고, 이 조향각에 의거하여 전동모터의 구동이 제어된다. 더 구체적으로는 스티어링 호일의 조향각이 조향각 중점 부근으로 설정된 모터정지범위로 들어가게 되면, 조타보조가 불필요하다고 간주하여 전동모터가 정지된다. 한편, 스티어링 호일의 조향각이 모터정지범위 외에 있는 경우에는 전동모터가 구동되어 조타보조력이 발생된다.

조향각 중점의 검출은, 예컨대 조향각센서가 출력하는 조향각데이터를 샘플링하고, 가장 빈출되는 데이터가 조향각 중점에 상당한다고 가정함으로서 달성된다. 게다가, 상술한 파워스티어링 장치에서는, 조향각센서를 이용하여 전동모터의 구동제어를 행함으로서, 조타토크에 따른 구동제어를 행할 수가 없고, 조타필링이 아주 좋지 않게 된다는 문제가 있다.

예컨대, 차량이 차폭방향으로 경사가 진 직선도로를 주행하는 경우에는, 스티어링 호일의 조향각이 모터정지범위에 약간 적게 들러가더라도, 차량을 안정시키기 위해서는 스티어링 호일에 토크를 가할 필요가 있다. 이와 같은 경우에, 상술한 파워스티어링 장치에서는, 조타토크가 걸리는 것으로 조타보조력이 행하여지지 않는다. 이 때문에 조타필링이 나빠진다.

조향각센서 대신에 토크센서를 이용하면, 조타토크에 따른 구동제어를 행할 수 있을지도 모른다. 게다가, 토크센서는 조향각센서에 비해 신뢰성이 낮아서 토크센서의 사용은 바람직하다고 할 수 없다.

본 발명은 전동모터에 의해 구동되는 펌프의 발생유압에 의해 스티어링 기구로 조타(操舵)보조력을 제공하는 파워스티어링 장치에 관한 것이다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 관한 파워스티어링 장치의 구체적인 구성을 나타내는 개념도이다.

도 2는, 모터의 구동제어를 설명하기 위한 플로우챠트이다.

도 3은, 기동조향각을 구하기 위한 기동조향각 연산처리를 나타내는 플로우챠트이다.

도 4A 및 도 4B는, 제1정수 및 제2정수의 설정예를 설명하기 위한 도면이다.

도 5는, 조향각과 기동조향각과의 관계를 나타내는 도면이다.

도 6은, 모터의 기동감도와 차속의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 7은, 모터정지범위 설정처리를 설명하기 위한 플로우챠트이다.

도 8은, 모터전류값과 조타토크와의 관계를 나타내는 그래프이다.

(발명의 개시)

본 발명의 목적은, 조타필링을 향상시킬 수 있는 파워스티어링 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 토크센서를 필요로 하지 않고, 조타토크에 따라서 전동모터를 구동제어할 수가 있어, 적절하게 조타보조를 행할 수 있는 파워스티어링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 에너지 절약성의 향상을 도모할 수가 있는 파워스티어링 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 파워스티어링 장치는, 전동모터에 의해 구동되는 호일의 발생유에 의해 조타보조력을 발생시키는 파워스티어링 장치에 있어서, 조향각속도를 검출하기 위한 조향각속도검출수단(조향각센서(11), CPU(31) 및 도 2의 단계 S11)과, 상기 전동모터로 흐르는 모터전류값을 검출하기 위한 전류검출수단(전류검출회로 (12))과, 상기 조향각속도검출수단에 의해 검출된 조향각속도가 소정의 정지임계값 이하로 되고, 또한 상기 전류검출수단에 의해 검출된 모터 전류값이 소정의 모터정지범위 내에 있는 상태가 소정시간에 걸쳐서 계속되는 것에 응답하여, 상기 전동모터를 정지시키는 정지제어수단(CPU(31) 및 도 2의 단계 S12∼S16)을 포함한다.

구동모터의 모터전류값은, 그 부하, 즉 조타토크에 따라서 변한다. 따라서, 조향각이 중점 부근의 값을 갖는 경우에도, 비교적 큰 조타토크가 스티어링 기구에 작용하면, 전동모터의 전류값이 비교적 큰 값으로 된다. 본 발명에 의하면, 이와 같은 경우에 전동모터가 정지되는 일이 없다. 따라서, 토크센서가 없어도, 조타토크가 걸리게 될 때에는 전동모터를 구동상태로 할 수가 있으므로, 조타토크에 따라서 전동모터를 구동제어할 수가 있다. 이로 인하여 조타필링이 향상된다.

본 발명의 제1실시예에서는, 상기 파워스티어링 장치가 상기 전류검출수단에 의해 검출되는 모터전류값에 의거하여 상기 전동모터가 무부하상태로 될 때의 모터전류값인 무부하전류값을 구하기 위한 무부하전류값 연산수단(CPU(31) 및 도 7의 단계 U1, U2)과, 이 무부하전류값 연산수단에 의해 구해진 무부하전류값에 의거하여 상기한 모터정지범위를 설정하는 모터정지범위 설정수단(CPU(31) 및 도 7의 단계 U3)을 더 포함한다.

조타토크가 0일 때에 전동모터는 무부하상태로 된다. 따라서, 모터전류값이 무부하전류값 근방의 소정범위의 값으로 될 때에는, 조타토크가 대략 0이라고 간주되어 조타보조가 필요없게 된다. 그리고, 무부하전류값에 의거하여 모터정지범위를 설정함으로서 모터의 정지제어를 적절하게 행하게 된다.

상기한 모터정지범위 설정수단은, 상기 무부하전류값과 이 무부하전류값에 소정의 전류임계값을 가산한 값 사이의 범위를 상기 모터정지범위로 설정되게 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 파워스티어링 장치는, 전동모터에 의해 구동되는 펌프의 발생유압에 의해 조타보조력을 발생시키는 파워스티어링 장치에 있어서, 조향각 중점으로부터의 조향각을 검출하기 위한 조향각검출수단(조향각센서(11), CPU(31) 및 도 2의 단계 S2)과, 모터정지상태에서 상기 조향각검출수단에 의한 조향각검출값의 변화량이 소정의 기동임계값을 초과한 것을 조건으로 상기 전동모터를 기동하는 기동제어수단(CPU(31), 도 2의 단계 S3, S4)과, 상기한 기동임계값을, 전동모터가 정지한 때의 상기 조향각검출수단에 의한 조향각검출값에 따라 설정하는 기동임계값 설정수단(CPU(31) 및 도 3의 단계 T2)을 포함한다.

조향각이 중점 부근의 값을 가질때에는, 스티어링 호일의 여유각도의 범위 외에 조향각이 변화할 때까지의 조향각변화량이 비교적 크다. 즉, 조타보조가 필요로 될 때까지의 조향각변화량이 크다. 이에 대하여, 조향각이 비교적 큰 경우에는, 조타개시 후 신속하게 큰 조타보조력이 필요하게 된다.

따라서, 본 발명에서는, 전동모터가 정지한 때의 조향각에 따라서 기동임계값이 설정되고, 조향각변화량이 이 기동임계값을 초과한 것을 조건으로, 전동모터를 기동하도록 되어 있다. 그러므로, 예컨대 모터정지시의 조향각이 중점 부근의 값을 갖을 때에는 기동임계값을 크게 설정하고, 모터정지시의 조향각(절대값)이 비교적 큰 경우에는 기동임계값을 작게 설정할 수가 있다. 이로 인하여, 조향각 중점 부근에서 무용하게 전동모터가 기동되는 것이 없고, 또한 조향각이 클 때에도 신속하게 큰 조타보조력이 발생될 수가 있다. 이렇게 하여, 에너지 절약성의 향상과 조타필링의 향상을 함께 달성할 수가 있다.

또한, 상기한 기동제어수단은, 상기 조향각검출수단에 의한 조향각검출값 및 상기 기동임계값 설정수단에 의해 설정되는 기동임계값에 의거하여, 정지상태의 상기 전동모터를 기동하기에 적당한 조향각인 기동조향각을 구하기 위한 기동조향각 연산수단(CPU(31) 및 도 3의 단계 T3)과, 상기한 전동모터가 정지하여 있는 경우에, 상기 조향각검출에 의한 조향각검출값이 상기 기동조향각 연산수단에 의해 구한 기동조향각에 이르게 하는 것을 조건으로, 상기 전동모터를 기동하는 수단 (CPU(31) 및 도 2의 단계 S3, S4)을 포함하는 것이어도 좋다.

또한, 상기한 기동임계값 설정수단은, 모터정지시의 상기 조향각검출수단에 의한 조향각검출값이 큰 값일수록, 상기 기동임계값을 작게 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 파워스티어링 장치는 차속을 검출하는 차속검출수단(차속센서(13))을 더 포함하고, 상기 기동임계값 설정수단은 상기 차속검출수단에 의해 검출된 차속이 클수록 기동임계값을 크게 설정한다.

이로 인하여, 저속주행시에는 모터의 기동이 신속하게 행하여지고, 고속주행시에는 모터의 기동감도가 둔화된다. 이로 인하여, 조타보조가 거의 필요없는 고속주행시에는 전동모터의 불필요한 기동이 방지되는 한편, 저속주행시에는 신속하게 조타보조가 개시된다. 이로 인하여, 에너지 절약성 및 조타필링이 함께 향상된다.

본 발명에서 상술하는 또는 다른 목적, 특징 및 효과는 첨부도면을 참조로 하여 후술하는 실시예의 설명에 의하여 명확해진다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 관한 파워스티어링 장치의 기본적인 구성을 나타내는 개념도이다. 이 파워스티어링 장치는 차량의 스티어링 기구(1)에 관련되어 설치되고, 이 스티어링 기구(1)에 조타보조력을 부여하기 위한 것이다.

스티어링 기구(1)는, 운전자에 의해 조작되는 스티어링 호일(2)과, 이 스티어링 호일(2)에 연결된 스티어링 축(3)과, 스티어링 축(3)의 선단에 설치된 피니언 기어(4)와, 피니언 기어(4)에 맞물리는 래크 기어부(5a)를 보유하고, 차량의 좌우방향으로 연장된 래크 축(5)을 구비한다. 래크 축(5)의 양단에는 타이로드(6)가 각각 결합되어 있고, 이 타이로드(6)는 각각 조타바퀴로서의 앞 좌우바퀴(FL),(FR)를 지지하는 너클 암(7)에 결합되어 있다. 너클 암(7)은, 킹핀(king pin)(8) 주위를 회동가능하게 설치된다.

이 구성에 의해, 스티어링 호일(2)이 조작되어 스티어링 축(3)이 회전되면, 이 회전이 피니언 기어(4) 및 래크 축(5)에 의해 차량의 좌우방향을 따라서 직선운동으로 변환된다. 이 직선운동은 너클 암(7)의 킹핀(8) 둘레의 회동으로 변환되고, 이로 인하여 앞 좌우바퀴(FL),(FR)의 전타(轉舵)가 달성된다.

스티어링 축(3)에는, 스티어링 호일(2)에 부여되는 조타토크의 방향 및 크기에 따라서 비틀림이 발생하는 토션 바(9)와 토션 바(9)의 비틀림의 방향 및 크기에 따라서 개도가 변화하는 유압제어밸브(23)가 조립되어 있다. 유압제어밸브(23)는, 스티어링 기구(1)에 조타보조력을 가하는 파워실린더(20)에 접속되어 있다. 파워실린더(20)는, 래크 축(5)에 일체적으로 설치된 피스톤(21)과, 피스톤(21)에 의해 구획된 한쌍의 실린더실(20a),(20b)을 보유하고 있고, 실린더실(20a),(20b)은 각각 오일공급/귀환로(22a),(22b)를 통하여, 유압제어밸브(23)에 접속되어 있다.

유압제어밸브(23)는, 저장탱크(25) 및 오일펌프(26)를 통하는 오일순환로 (24)의 도중부에 설치되어 있다. 오일펌프(26)는 전동식 모터(27)에 의해 구동되고, 저장탱크(25)에 저장되어 있는 작동유를 급출하여 유압제어밸브(23)로 공급한다. 잉여분의 작동유는 유압제어밸브(23)로부터 오일순환로(24)를 통하여 저장탱크 (25)로 귀환된다.

유압제어밸브(23)는, 토션 바(9)로 한쪽방향이 비뚤어진 경우에는, 오일공급 /귀환로(22a),(22b)중 어느 한쪽을 통하여 파워실린더(20)의 실린더실(20a),(20b)중 어느 한쪽에 작동유를 공급한다. 또한, 토션 바(9)에 다른 쪽 방향이 비뚤어진 경우에는, 오일공급/귀환로(22a),(22b)중 다른 한쪽을 통하여 실린더실(20a),(20b)의 다른 한쪽에 작동유를 공급한다. 토션 바(9)에 비틀림이 거의 부여되지 않는 경우에 유압제어밸브(23)는 말하자면 평형상태로 되고, 작동유는 파워실린더(20)로 공급되지 않고 오일순환로(24)를 순환한다.

파워실린더(20)의 어느 쪽 실린더에 작동유가 공급되면, 피스톤(21)이 차폭방향을 따라서 이동한다. 이로 인하여, 래크 축(5)에 조타보조력이 작용하게 된다.

유압제어밸브에 관련하는 구성예는, 예컨대 특개소 59-118577호 공보에 구체적으로 개시되어 있고, 그 개시내용은 여기에서 인용함으로서 조립된 것이다.

모터(27)의 구동은 전자제어유닛(30)에 의해 제어된다. 전자제어유닛(30)은 CPU(31)와, CPU(31)의 작업영역 등을 제공하는 RAM(32)과, CPU(31)의 작동프로그램을 기억한 ROM(33)과, CPU(31), RAM(32) 및 ROM(33)을 상호접속하는 버스(34)를 구비하는 마이크로컴퓨터를 포함한다.

전자제어유닛(30)에는, 조향각센서(11)로부터 출력되는 조향각데이터가 부여되도록 되어 있다. 조향각센서(11)는 스티어링 호일(2)에 관련하여 설치되어 있고, 점화키 스위치가 도통되어 엔진이 시동된 때의 스티어링 호일(2)의 조향각을 초기값「0」으로 하여, 이 초기값으로부터의 상대조향각에 대응하고, 또한 조타방향에 따른 부호의 조향각데이터를 출력한다.

또한, 전자제어유닛(30)에는, 모터(27)로 흐르는 전류를 검출하는 전류검출회로(12)로부터의 전류데이터가 부여되도록 되어 있다. 전류데이터는 모터(27)의 소비전력값(모터전류)에 비례하는 값을 보유한다.

더욱이, 전자제어유닛(30)에는, 차속센서(13)로부터 출력되는 차속데이터가 부여되도록 되어 있다. 차속센서(13)는 차량의 차속을 직접적으로 검출하는 것으로 하여도 좋고, 또한 차륜에 관련하여 설치된 차륜속센서의 출력펄스에 의거하여 차량의 속도를 계산에 의해 구한 것이어도 좋다.

전자제어유닛(30)은, 조향각센서(11), 전류검출회로(12) 및 차속센서(13)로부터 각각 부여되는 조향각데이터, 전류데이터 및 차속데이터에 의거하여, 모터 (27)의 구동을 제어한다.

도 2는, 모터(27)의 구동제어를 설명하기 위한 플로우챠트이다. CPU(31)는 우선 모터(27)가 정지하고 있는지 아닌지를 판단한다(단계 S1). 이 판단은 예컨대 모터(27)가 기동된 때에 세트되고, 모터(27)가 정지된 때에 리세트되는 플러그를 이용하여 행할 수 있다.

모터(27)가 정지상태에 있으면(단계 S1의 YES), CPU(31)는 조향각센서(11)로부터 출력된 조향각데이터에 의거하여, 조향각중점(θ0)을 기준으로 한 절대조향각 (θ)을 구한다(단계 S2).

조향각중점(θ0)은, 차량이 진퇴할 때의 스티어링 호일(2)의 조향각으로 된다. 예컨대, CPU(31)는 점화키 스위치가 도통된 후에 조향각센서(11)로부터 출력되는 조향각데이터를 샘플링하고, 조향각데이터 값의 히스토그램을 작성한다. 그리고, CPU(31)는 소정의 샘플링 수의 데이터가 수집된 후에 가장 빈출되는 조향각데이터를 구하고, 이 가장 빈출되는 조향각데이터를 조향각중점(θ0)의 조향각데이터로 간주한다. 이와 같이 구해진 조향각중점(θ0)의 조향각데이터는, RAM(32)에 저장된다. CPU(31)는 단계 S2에서, 조향각센서(11)로부터의 조향각데이터 및 RAM(32)에 저장되어 있는 조향각중점(θ0)의 조향각데이터에 의거하여, 절대조향각 (θ)을 구한다.

CPU(31)는, 더욱이 상기한 바와 같이 하여 구해진 절대조향각(θ)이 RAM(32)에 기억되어 있는 기동조향각(θt) 이상인지 아닌지를 판단한다(단계 S3).

기동조향각(θt)은 모터(27)를 기동하기 위한 스티어링 호일(2)의 절대조향각에 상당한다. 이 기동조향각(θt)은 직전에 모터(27)가 정지된 때의 절대조향각에 의거하여, 상술하는 기동조향각 연산처리에 의해 구해지고, RAM(32)에 기억되게 된다.

절대조향각(θ) 및 기동조향각(θt)에는, 예컨대 조향각중점(θ0)보다 우측 조향각에 대해서는 양의 부호가 붙여지고, 좌측 조향각에 대해서는 음의 부호가 붙여진다. 따라서, 단계 S3에서의 판단은, 정확하게는 절대조향각(θ) 및 기동조향각(Qt)의 각 절대값을 비교하여 행할 필요가 있다. 단 여기에서는 설명을 간단하게 하기 위하여, 절대조향각(θ) 및 기동조향각(θt)이 비뚤어져도 올바른 값을 보유하는 것으로 한다.

절대조향각(θ)이 기동조향각(θt)에 이르지 않았다고 판단되면(단계 S3의 NO), 프로그램은 단계 S1로 복귀한다. 한편, 절대조향각(θ)이 기동조향각(θt)에 도달하면(단계 S3의 YES), CPU(31)가 모터(27)을 기동한다(단계 S4).

모터(27)의 회전수는, 스티어링 호일(2)의 조향각속도(Vθ)에 따라서 결정된다. 즉, CPU(31)는 조향각센서(11)로부터 출력되는 조향각데이터에 의거하여, 조향각의 시간변화율인 조향각속도(Vθ)를 구한다(단계 S5). 다음에, 이렇게 구해진 조향각속도(Vθ)가 소정의 제1임계값(VT1)(VT1=10도/sec) 이하로 되는지 아닌지를 판단한다(단계 S6). 조향각속도(Vθ)가 제1임계값(VT1) 이하로 되면(단계 S6의 YES), 모터회전수(R)가 소정의 제1회전수(R1)(예컨대 R1=1800(rpm))로 되도록 모터(27)가 구동된다(단계 S7). 즉, 조향각속도(Vθ)가 제1임계값(VT1) 이하인 경우에, 모터(27)는 조향각속도(Vθ)의 값에 의하지 않고, 일정한 제1회전수(R1)로 구동된다.

조향각속도(Vθ)가 제1임계값(VT1)을 초과하는 경우에(단계 S6의 NO), CPU(31)는 조향각속도(Vθ)가 제1임계값(VT1) 보다 큰 제2임계값(VT2)(예컨대 VT2=600(도/sec)) 미만인지 아닌지를 판단한다(단계 S8). 조향각속도(Vθ)가 제2임계값(VT2) 미만이면(단계 S8의 YES), CPU(31)는 조향각속도(Vθ)의 값에 따른 모터회전수(R)로 모터(27)를 구동한다(단계 S9). 즉, 조향각속도(Vθ)가 제1임계값 (VT1)보다 크고, 또한 제2임계값(VT2) 미만인 영역에서는, CPU(31)는 조향각속도(Vθ)에 대하여 모터회전수(R)가 제1회전수(R1)와 제2회전수(R2)(R2＞R1) 사이에서 대략 직선적으로 변화하도록 모터회전수(R)를 결정한다.

조향각속도(Vθ)가 제2임계값(VT2)으로 되게 되면(단계 S8의 NO), CPU(31)는 모터회전수(R)가 소정의 제2회전수(R2)(예컨대 R2=6000(rpm))로 되도록 모터(27)을 구동한다(단계 S10). 즉, 조향각속도(Vθ)가 제2임계값(VT2) 이상으로 되게 되면, 모터(27)는 조향각속도(Vθ)의 값에 의하지 않고, 일정한 제2회전수(R2)로 구동된다.

단계 S1에서, 모터(27)가 구동된다고 판단되면, CPU(31)는 조향각센서(11)로부터 출력되는 조향각데이터에 의거하여 조향각속도(Vθ)를 구하고(단계 S11), 이렇게 구해진 조향각속도(Vθ)가 소정의 정지임계값(VS)(예컨대 VS=10(도/sec)) 이하인지 아닌지를 판단한다(단계 S12). 조향각속도(Vθ)가 정지임계값(VS)을 초과하게 되면(단계 S12의 NO), 프로그램은 단계 S6으로 이동하고, CPU(31)는 조향각속도 (Vθ)의 값에 의거하여 모터회전수(R)를 결정하고, 이렇게 결정된 모터회전수(R)로 모터(27)를 구동한다.

조향각속도(Vθ)가 정지임계값(VS) 이하로 되면(단계 S12의 YES), CPU(31)는 전류검출회로(12)로부터 출력되는 전류데이터에 의거하여 모터전류값(Im)을 구한다 (단계 S13). 그리고 이렇게 구해진 모터전류값(Im)이 모터정지범위(ΔI) 내에 있는지 아닌지를 판단한다(단계 S14). 모터정지범위(ΔI)는 조타보조가 불필요한 상태의 전류값(Im)의 범위에 있고, 후술하는 모터정지범위 설정처리에 의해 정해진다. 모터전류값(Im)이 모터정지범위(ΔI) 내의 값을 갖게 되면(단계 S14의 YES), CPU(31)는 모터전류값(Im)이 모터정지범위(ΔI) 내에 있는 상태가 일정시간(예컨대 1∼3초) 계속되는지 아닌지를 판단한다(단계 S15). 이 판단이 긍정되면(단계 S15의 YES), 스티어링 호일(2)이 거의 조타되지 않는다고 간주되어, CPU(31)가 모터(27)를 정지시킨다(단계 S16). 다음에 CPU(31)는 기동조향각(θt)을 구하기 위한 기동조향각 연산처리를 실행한다(단계 S17). 한편, 단계 S14 및 단계 S15의 판단의 어느 하나라도 부정되면, CPU(31)는 단계 S6으로부터의 처리를 행하여 모터회전수(R)를 결정하고, 그 회전수로 모터(27)를 구동한다.

도 3은, 기동조향각 연산처리를 나타내는 플로우챠트이다. CPU(31)는 조향각센서(11)로부터 출력된 조향각데이터에 의거하여, 모터정지시의 절대조향각(θ)을 구한다(단계 T1). 다음에, 차속센서(13)로부터 출력되는 차속데이터에 의거하여 차속(V)을 얻고, 이 차속(V)에 따른 기동임계값(dθ)을 구한다(단계 T2). 기동임계값 (dθ)은 모터(27)를 기동할 때의 트리거(trigger)로 하는 조향각변화량이다. 결국, 조향각변화량이 기동임계값(dθ)에 도달하면, 모터(27)가 기동된다.

기동임계값(dθ)은, 구체적으로는 상기에서 얻어진 차속(V)에 따른 제1정수 (A) 및 제2정수(B)를 하기(1R)식 또는 (1L)에 대입하여 구하여진다. 제1정수(A) 및 제2정수(B)는 모터(27)의 기동감도를 결정하기 위한 요소이고, 차속(V)과 정수(A) 및 정수(B)를 대응시킨 데이블은 ROM(33)에 미리 기억되어 있다.

정수(A)는 기동임계값(dθ)(절대값)의 최대값이고, 정수(B)는 같은 기동임계값(dθ)을 갖는 조향각값의 수에 대응한다. 조향각(θ)은, 예컨대 조향각센서(11)가 일정각도의 전타 등으로 펄스를 출력하는 것인 경우에는, 이 펄스에 의해 업카운트 또는 다운카운트되는 카운터의 값에 의해 표시되는 것이어도 좋다. 이와 같은 경우에는, 정수(B)가 같은 기동임계값(dθ)을 갖는 카운트 값의 수에 대응하고 있어도 좋다. 더욱이 A 및 B는 모두가 양의 값을 갖는 것으로 한다.

dθ= A-(θ/B) … (IR) 좌우향 전타의 경우 (조향각θ가 양인 경우)

dθ= -A+(θ/B) … (IL) 좌우향 전타의 경우 (조향각θ가 음인 경우)

더욱이, 차속(V)이 0인 경우, 즉 정지하여 있는 경우에는 상기 (IR),(IL)식에 의거하여 기동임계값(dθ)을 구하지 않고, 미리 정해져 있는 최소 기동임계값을 기동임계값(dθ)으로 한다.

CPU(31)는, 상기에서 구해진 모터정지시의 절대조향각(θ)과 기동임계값(dθ)을 가산하고, 제1기동조향각(θt1)을 구한다(단계 T3). 제1기동조향각(θt1)은 모터(27)가 정지하여 있는 경우에, 절대조향각(θ) 절대값의 증가방향으로 스티어링 호일(2)이 조타된 때에 모터(27)를 기동하기 위한 절대조향각이다.

CPU(31)는, 이 제1기동조향각(θt1) 이외에 절대조향각(θ) 절대값의 증가방향과 다른 방향, 즉 절대조향각(θ) 절대값의 감소방향으로 스티어링 호일(2)이 조작된 경우의 제2기동조향각(θt2)을 구한다(단계 T4).

구체적으로는, 하기 (2R) 및 (2L)식에 나타내듯이, 상기 최대 기동임계값(A) 또는 (-A)와 동일한 값으로 한다.

최대 기동임계값(A) 또는 (-A)는, θ=0인 경우의 기동임계값(dθ)의 값, 즉 조향각중점으로부터의 기동임계값이다. 따라서, 조향각중점으로부터의 조타시 및 절대조향각(θ) 절대값의 감소방향으로의 조타시에는, 조향각중점부근의 소위 회전각 범위를 초과하여 조타가 이루어진 경우에만, 모터(27)가 구동되게 된다.

CPU(31)는, 상기한 바와 같이 하여 구해진 제1기동조향각(θt1) 및 제2기동조향각(θt2)을 RAM(32)에 저장시킨다(단계 T5).

또한, 상기 도 2의 기동조향각(θt)이라는 것은 제1기동조향각(θt1) 및 제2기동조향각(θt2)을 총칭한 것이다.

도 4A 및 도 4B는, 제1정수(A) 및 제2정수(B)를 설명하기 위한 도면이다. 제1정수는, 소정의 차속영역에서 설정되고, 대응하는 차속영역에서 구해지는 적당한 기동임계값(dθ)의 최대값에 상당한다. 구체적으로는 도 4A에 나타내듯이, 차속(V)이 V1(예컨대 V1=30(km/h)) 미만인 경우에, 제1정수(A)는 A1(예컨대 A1=1)으로 설정되게 된다. 또한 차속(V)이 V1이상 V2(예컨대 V2=60(km/h)) 미만인 경우에, 제1정수(A)는 A2(예컨대 A2=3)로 설정되게 된다. 더욱이, 차속(V)이 V2 이상인 경우에, 제1정수(A)는 A3(예컨대 A3=6)로 설정되게 된다.

제2정수(B)는, 소정의 차속영역에서 설정되고, 대응하는 차속영역에서 같은 기동임계값(dθ)으로 되는 절대조향각값의 수에 상당한다. 구체적으로는 도 4B에 나타내듯이, 차속(V)이 V1미만인 경우에, 제2정수(B)는 B1(예컨대 B1=1)로 설정되게 된다. 또한, 차속(V)이 V1이상 V2미만인 경우에, 제2정수(B)는 B2(예컨대 B2=2)로 설정되게 된다. 또한 차속(V)이 V2 이상인 경우에 제2정수(B)는 B3(예컨대 B3=3)으로 설정되게 된다.

또한, 제1정수(A) 및 제2정수(B)를 도 4에 나타내듯이 계단형으로 설정하지 않고, 예컨대 차속(V)이 V2미만인 경우에, 이점쇄선으로 나타내듯이 거의 직선적으로 변화하도록 설정하여도 좋다.

제1정수(A)를 차속이 클수록 크게 설정함으로서, 기동임계값(dθ)은 차속이 클수록 크게 설정된다. 또한 제2정수(B)를 차속이 클수록 크게 설정함으로서, 모터정지시의 절대조향각(θ) 절대값의 증가에 따라 기동임계값(dθ) 감소의 비율이 작아지게 된다. 따라서 모터정지시의 절대조향각(θ)의 절대값이 비교적 크게 되는 경우에도, 모터(27)를 기동시키기 위해서는 비교적 큰 조향각변화가 필요하게 된다. 이로 인하여, 차속이 클 때에는 불필요한 모터기동이 방지되고, 차속이 작을 때에는 기동감도가 높게 되어, 신속하게 조타보조력을 발생시킬 수가 있다.

도 5는, 절대조향각(θ)과 제1기동조향각(θt1)과의 관계를 나타내는 도면이고, 제1정수(A) 및 제2정수(B)는 각각 「5」및「3」인 경우의 절대조향각(θ)과 제1기동조향각(θt1)과의 관계를 나타낸다. 이 도 5에서는, 모터정지시의 절대조향각(θ)을 화살표의 후단에 표시하고, 기동임계값(dθ)을 화살표의 길이로 표시하며, 제1기동조향각(θt1)을 화살표의 선단에 표시하고 있다. 또한 종(縱)선은 절대조향각(θ)을 표시한다.

이 도 5로부터 명백하듯이, 기동임계값(dθ)은 모터정지시에 절대조향각(θ)이 큰 값일수록 작게 되도록 되어 있다. 즉, 모터정지시에 절대조향각(θ)이 큰 값일수록 모터(27)의 기동감도는 좋아지게 된다. 이러한 이유는 다음과 같다.

절대조향각(θ)이 조향각중점(θ0) 부근의 값인 경우에는, 스티어링 호일(2)의 회전각의 범위를 초과하여 스티어링 호일(2)이 조작된 때만 조타보조력이 행하여지는 것이 좋다. 따라서, 기동임계값(dθ)을 크게 하는 것에 의해, 조향각중점 부근에서의 과잉의 조타보조를 제어할 수 있고, 에너지 절약성을 향상시킬 수가 있다. 이에 대하여, 절대조향각(θ)이 큰 값인 경우에는 신속하게 조타보조를 행함으로서 양호한 조타필링이 얻어진다.

도 6은, 모터(27)의 기동감도(기동임계값(dθ)이 작을수록 기동감도는 작다)와 차속(V)와의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 이 도 6에서 명백하듯이, 모터(27)의 기동감도는 모터정지시에 절대조향각(θ)이 같은 값으로 되어도, 차속(V)에 따라서 변화하도록 되어 있다. 구체적으로는, 고속주행시에는 모터(27)의 기동감도가 작고, 저속주행시에는 모터(27)의 기동감도가 크게 된다. 이것은 고속주행시에는 조타보조력이 거의 필요없게 되는 것에 대하여, 저속주행시에는 신속하게 조타보조를 행할 필요가 있게 된다.

더욱이, 차속(V)이 0인 정차시에는 상술하듯이 기동임계값(dθ)이 미리 정해진 최소값으로 되어, 절대조향각(θ)의 값과는 무관하게 모터(27)의 기동감도가 일정하게 된다. 이것은 정차시에 거절(据切)이 행하여진 경우에 큰 조타보조력이 필요하게 됨으로서, 절대조향각(θ)이 어떠한 값으로 되어도 신속하게 조타보조를 행하는 것이 바람직하기 때문이다.

도 7은, 모터정지범위(ΔI)의 설정처리를 설명하기 위한 플로우챠트이다. CPU(31)는 모터전류값(Im)을 항시 모니터한다(단계 U1). 이 모터전류값(Im)에 의거하여, CPU(31)는 모터(27)가 무부하상태로 되는 경우의 모터전류값인 무부하전류값(I0)을 구한다(단계 U2). 그리고, 이렇게 구해진 무부하전류값(I0)을 이용하여, CPU(31)가 모터정지범위(ΔI)를 설정한다(단계 U3). 구체적으로, CPU(31)는 구해진 무부하전류값(IO)과 이 무부하전류값(IO)에 차량의 사양에 따라서 미리 정해진 전류임계값(dI)을 가산한 값(IO+dI) 사이의 범위를 모터정지범위(ΔI)로 설정한다.

도 8은, 조타토크(T)와 모터전류값(Im)과의 대응관계를 나타내는 그래프이다. 횡축은 조타토크(T)를 나타내고 종축은 모터전류값(Im)을 나타낸다. 모터전류값(Im)은 조타토크(T)가 0인 부근에서는, T=0인 점을 정점으로 하는 곡선으로 나타난다. 조타토크(T)가 0인 경우에는 모터(27)가 무부하상태로 되어, 모터전류값(Im)의 극소값이 무부하전류값(IO)에 대응하게 된다.

한 편, 스티어링 호일(2)에 대하여 조타보조력을 부여할 필요가 없는 토크의 범위는 차량의 사양에 의해 결정된다. 이 토크범위가 0을 중심으로 토크임계값 (T1),(-T1) 사이에 놓여지는 경우, 이 토크임계값(T),(-T)에 대응하는 모터전류값과 무부하전류값(IO)과의 차는 미리 구해져서 전류임계값(dI)으로 설정된다. 그리고, 무부하전류값(IO)과 이 무부하전류값(IO)에 전류임계값(dI)을 가산한 값(IO+dI) 사이의 범위를 스티어링 호일(2)이 조타되지 않는 범위, 즉 모터정지범위(ΔI)로 판단하는 것이 가능하게 된다. 상기 전류임계값(dI)은, 예컨대 차종마다 구하여 ROM(33)에 저장시킨다.

무부하전류값(IO)는 주로 작동유의 온도에 의해 변동한다. 즉, 예컨대 작동유의 온도가 낮은 경우에는, 작동유의 점성이 높게 되어 작동유의 온도가 높은 경우에 비해 모터(27)의 부하가 크게 된다. 따라서, 모터전류값(Im)은 작동유의 온도가 낮은 경우에 큰 값으로 된다. 즉, 도 8의 Im-T 곡선은, 상방으로 활주하면서 무부하전류값(IO)도 크게 된다.

따라서, 본 실시예에서는 무부하전류값(IO)을 연산에 의해 구하고, 구해진 무부하전류값(IO)과 이 무부하전류값(IO)에 ROM(33)에 저장되어 있는 전류임계값 (dI)을 가산한 값(IO+dI) 사이의 범위가, 모터정지범위(ΔI)로 설정된다.

무부하전류값(IO)의 연산은, 예컨대 샘플링 한 모터전류값(Im) 중 가장 빈출되는 전류값을 구함으로서 달성된다. 보다 구체적으로는, CPU(31)는 모터회전수(R)가 일정하다는 것을 조건으로 하여, 전류검출회로(12)로부터 출력되는 전류데이터를 일정시간(예컨대 10분∼1시간)에 걸쳐서 샘플링한다. 이 샘플링에 의해 얻어진 전류데이터에 의거하여 구해지는 모터전류값(Im)은 정규분포로 된다. 이 경우, 조타토크(T)가 0인 경우의 모터전류값(Im)이 가장 빈출되는 값으로 되어, 이 가장 빈출되는 값을 무부하전류값(IO)으로 구한다.

이와 같은 연산 이외에, 예컨대 모터회전수(R)가 일정하다는 것을 조건으로 하여, 일정시간 또는 일정회수에 걸쳐서 샘플링 한 모터전류값(Im) 중에서 최소값을 구하고, 이렇게 구해진 최소값을 무부하전류값(IO)으로 하여도 좋다.

상기한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 모터전류값(Im)이 조타토크에 따라서 변화하는 것을 이용하고, 모터전류값(Im)에 의거하여 조타보조가 불필요한지 아닌지를 판단하며, 이 판단결과를 모터(27)의 정지조건의 하나로 한다. 이 때문에, 토크센서를 구비하지 않아도, 조타토크에 따라 모터(27)의 구동제어를 행할 수가 있고, 조타필링의 향상을 도모할 수가 있다.

또한, 모터정지시에 절대조향각(θ)의 절대값이 큰 값을 보유하는 경우일수록, 조향각변화에 대한 모터(27)의 기동감도가 양호하게 되어, 조향각중점 부근에 서의 무용한 모터기동이 제어되고, 절대조향각(θ)이 큰 때에는 신속하게 조타보조력을 발생시킬 수가 있다. 이로 인하여, 에너지 절약성을 향상시킬 수가 있고, 또한 당겨지는 느낌(catch up)이 발생하지도 않는다.

또한, 큰 조타보조력이 필요시되는 저속주행시에는 모터(27)의 기동감도가 좋아지고, 고속주행시에는 기동감도를 둔화되므로, 이것에 의해서도 에너지 절약성의 향상과 조타필링의 향상을 함께 도모할 수가 있게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 파워스티어링 장치는, 차량의 스티어링 기구에 조타보조력을 부여하기 위하여 이용된다.

Claims

전동모터에 의해 구동되는 펌프의 발생유압에 의해 조타보조력을 발생시키는 파워스티어링 장치에 있어서, 조향각속도를 검출하기 위한 조향각속도검출수단과, 상기 전동모터로 흐르는 모터전류의 값을 검출하기 위한 전류검출수단과, 상기 조향각속도검출수단에 의해 검출된 조향각속도가 소정의 정지임계값 이하로 되고, 또한 상기 전류검출수단에 의해 검출된 모터전류값이 소정의 모터정지범위 내에 있는 상태가 소정시간에 걸쳐서 계속된 것에 응답하여 상기 전동모터를 정지시키는 정지제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 파워스티어링 장치.
제1항에 있어서, 상기 전류검출수단에 의해 검출되는 모터전류값에 의거하여 상기 전동모터가 무부하상태로 될 때의 모터전류값인 무부하전류값을 구하기 위한 무부하전류값 연산수단과, 이 무부하전류값 연산수단에 의해 구해진 무부하전류값에 의거하여 상기 모터정지범위를 설정하는 모터정지범위 설정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파워스티어링 장치.
제2항에 있어서, 상기 모터정지범위 설정수단이, 상기 무부하전류값과 이 무부하전류값에 소정의 전류임계값을 가산한 것 사이의 범위를 상기 모터정지범위로 설정한 것임을 특징으로 하는 파워스티어링 장치.
전동모터에 의해 구동되는 펌프의 발생유압에 의해 조타보조력을 발생시키는 파워스티어링 장치에 있어서, 조향각중점으로부터의 조향각을 검출하기 위한 조향각검출수단과, 모터정지상태에서 상기 조향각검출수단에 의한 조향각검출값의 변화량이 소정의 기동임계값을 초과한 것을 조건으로 상기 전동모터를 기동하는 기동제어수단과, 상기 기동임계값을 전동모터가 정지한 때의 상기 조향각검출수단에 의한 조향각검출값에 따라서 설정하는 기동임계값 설정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 파워스티어링 장치.
제4항에 있어서, 상기 기동제어수단이, 상기 조향각검출수단에 의한 조향각검출값 및 상기 기동임계값 설정수단에 의해 설정되는 기동임계값에 의거하여, 정지상태의 상기 전동모터를 기동하기 위한 조향각인 기동조향각을 구하기 위한 기동조향각 연산수단과, 상기 전동모터가 정지하여 있는 경우에 상기 조향각검출수단에 의한 조향각검출값이 상기 기동조향각 연산수단에 의해 구해진 기동조향각에 도달한 것을 조건으로 상기 전동모터를 기동하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 파워스티어링 장치
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 기동임계값 설정수단이, 모터정지시의 상기 조향각검출수단에 의한 조향각검출값이 큰 값일수록 상기 기동임계값을 작게 설정하는 것임을 특징으로 하는 파워스티어링 장치.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 차속을 검출하는 차속검출수단을 더 포함하고, 상기 기동임계값 설정수단이 상기 차속검출수단에 의해 검출된 차속이 크게 될수록 기동임계값을 크게 설정하는 것임을 특징으로 하는 파워스티어링 장치.