KR200174702Y1 - 외력에 의한 4륜 조향시스템의 능동제어장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 4륜 조향시스템에 있어 차량에 전달되는 외력을 고려하여 차륜의 조타각을 제어하도록 하는 외력에 의한 4륜 조향시스템의 능동제어장치에 관한 것이다.

차량에 미치는 외력은 단순히 외란으로 가정하기에는 너무 크고 전체 제어계에 매우 큰 영향을 미치고 있기 때문에 종래에는 목표제어각을 유지하지 못하는 문제점이 있었다.

본 고안은 조향각센서(10)와 차속센서(12)가 입력단에 연결되어 있는 4륜 조향 제어부(14)에 콘트롤러(16)을 매개로 4륜 조향 액튜에이터(18)가 연결되어 후륜의 조타각을 제어하되 상기 4륜 조향 액튜에이터(18)에 결합되어 있는 선형포텐쇼미터(20)와 엔코더(22)로 부터 검출되는 신호가 상기 콘트롤러(16)로 귀환입력되어지는 외력에 의한 4륜 조향시스템의 능동제어장치에 있어서, 상기 콘트롤러(16)에는 외력감지에 따른 신호를 출력하는 로드셀(24)(26)이 연결되어 이루어진 고안임.

Description

외력에 의한 4륜 조향시스템의 능동제어장치

제1도는 본 고안에 따른 4륜 조향시스템의 능동제어장치에 대한 구성도.

제2도는 본 고안에 따른 외력감지를 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 조향각센서 12 : 차속센서

14 : 4륜 조향제어부 16 : 콘트롤러

18 : 4륜 액튜에이터 20 : 선형 포텐쇼미터

22 : 엔코더 24, 26 : 로드셀

28 : 목표 리어휠 레이트 제어부

30 : 타이로드 40 : 후륜

본 고안은 4륜 조향시스템의 능동제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량에 전달되는 외력을 고려하여 차륜의 조타각을 제어하도록 하는 외력에 의한 4륜 조향시스템의 능동제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 모든 차량에는 타이어의 방향을 조정하는 조향장치가 구비되어 운전자가 조향핸들을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키게 되면 타이어도 그와 동일한 방향으로 회전되어 차량의 주행방향을 조정할 수 있도록 되어 있다.

이러한 조향장치는 주로 자동차의 앞바쿠인 전륜의 방향을 조정하도록 되어 있고 뒷바퀴인 후륜은 아이들상태로 조향되도록 되어 있으며, 또한 최근에는 발달된 전자제어기술을 이용하여 보다 안정된 조향성을 얻기 위하여 4륜을 모두 제어하는 4륜 조향제어시스템이 개발되어 사용되고 있다.

이와 같은 4륜 조향시스템은 4WS라고 불리워지는 바, 이러한 방식으로는 4륜 자동차의 전후륜을 함께 조향하는 시스템으로서, 후륜의 조향방향을 전륜과 같게 하여 자동차의 주행 안정성이 중요시 되는 고속 주행시에는 급히 핸들을 꺾을 때나 변속을 하였을때 요잉을 적게할 수 있는 동위상 조향방식과, 후륜의 조향방향을 전륜관 반대(역위상)로 제어하여 자동차의 조종성이나 회전이 작은 것이 중시되는 중저속 주행시에 일반적인 전륜(앞바퀴) 조향의 경우에 비하여 양호한 조향성을 얻을 수 있고 주차시나 입고시에 자동차를 다루기 쉽도록 되니 역위상 조향방식이 있다.

이러한 4륜 조향시스템에서는 조향핸들의 회전각을 감지하는 센서가 구비되어 상기 센서의 감지신호에 따라 조향작용을 수행하고 있다.

이와 같이 4륜 조향시스템은 후륜을 전륜각과 차량속도에 맞추어 능동적으로 조타시켜 줌으로 차량의 조종성과 주행안전성을 향상시켜 주는 장치인데, 실험 결과 후륜의 타이어를 통해 4륜 구동시스템에 전달되는 외력 즉 타이어를 통해 타이로드에 전달되어 4륜 조향시스템에 전달되는 힘은 타이로드상에서 약 0∼150 ㎏f까지 변화되는 것을 알 수 있다.

예컨대 이러한 외력은 직진주행시 매우 적음을 알 수 있었고, 정지시 후륜 조타인 경우 ±100 ㎏f 그리고 급커브시 약 150 ㎏f 까지 인가됨을 알 수 있었다.

이와 같은 외력은 단순히 외란으로 가정하기에는 너무 크고 전체 제어계에 매우 큰 영향을 미치고 있기 때문에 종래에는 목표제어각을 유지하지 못하는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 안출되니 것으로, 타이로드에 전달되는 외력을 감지하고 그를 통해 외적 상항에 적합하게 제어게인을 변경시킬 수 있도록 된 외력에 의한 4륜 조향시스템의 능동제어장치를 제공하고자 함에 고안의 목적이 있다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 고안은 4륜 조향시스템이 자　착되어 있는 차량에 있어 좌우측의 타이로드에 로드셀을 각각 설치하고, 상기 로드셀의 출력을 4륜 조향을 위한 액튜에이터의 콘트롤러로 귀환입력시키므로써 외적 상황에 따른 콘트롤러의 게인을 변경시켜 외력의 변환에 상관없이 안정적인 제어시스템을 구현할 수 있도록 이루어진 것이다.

이하 본 고안의 일실시예에 대한 구성 및 작용효과를 예시도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 조향각센서(10)와 차속센서(12)가 입력단에 연결되어 있는 4륜 조향제어부(14)에 콘트롤러(16)을 매개로 4륜 조향 액튜에이터(18)가 연결되어 후륜의 조타각을 제어하되 상기 4륜 조향 액튜에이터(18)에 결합도어 있는 선형포텐쇼미터(20)와 엔코더(22)로 부터 검출되는 신호가 상기 콘트롤러(16)로 귀환입력되어지는 외력에 의한 4륜 조향시스템의 능동제어장치에 있어서, 상기 콘트롤러(16)에는 외력에 감지에 따른 신호를 출력하는 로드셀(24), (26)이 연결된 구조로 되어 있다.

제1도는 본 고안에 따른 외력에 의하나 4륜 조향시스템의 능동제어장치에 대한 구성도를 도시한 것이다.

통상 4륜 조향 시스템은 조향각 센서(10)와 차속센서(12)의 감지신호에 따라 제어되며, 상기 감지신호에 따른 목표 후륜 조타각을 출력하는 4륜 조향 제어부(14)와 상기 4륜 조향제어부(14)에서 출력되는 목표 후륜 조타각신호에 따라 후륜(40)을 조차하기 위한 4륜 액튜에이터(18)의 작동을 제어하는 콘트롤러(16) 및 4륜 액튜에이터(18)에 결합되어 있는 선형 포텐쇼미터(20)와 엔코더(22)가 콘트롤러(16)가 그의 출력신호를 귀환입력시키도록 이루어져 있다.

여기서 미설명 부호 28은 리어 휠 레이트 제어부를 나타낸다.

따라서 콘트롤러(16)는 4륜 조향제어부(14)에서 출력되는 목표 후륜조타각에 대한 신호와 4륜 조향 액튜에이터(18)의 선형 포텐쇼미터(20)로 부터 부귀환되는 신호의 합 그리고 목표 리어 휠 레이트와 엔코더(22)로 부터 부귀환되는 휠 레이트의 합이 귀환되어 4륜 조향을 하고 있고, 이와 더불어 로드셀(24, 26)로 부터 입력되는 외력에 대응된 귀환값에 따라 4륜 액튜에이터(18)를 제어하도록 되어 있다.

상기한 바와 같이 본 고안은 타이로드에 설치되는 로드셀로 부터 귀환입력되는 신호를 고려하여 4륜 조향을 하고 있으므로 오력의 변환에 상관없이 안전적인 제어를 구현할 수 있는 장점이 있고, 외력이 커도 목표제어값을 유지할 수 있는 장점이 있다.

Claims (1)

1. 조향각센서(10)와 차속센서(12)가 입력단에 연결되어 있는 4륜 조향제어부(14)에 콘틀로러(16)를 매개로 4륜 조향액튜에이터(18)를 연결하여 후륜의 조타각을 제어하며, 상기 4륜 조향액튜에이터(18)에 선형포텐셔미터(20)와 엔코더(22)를 결합하여 상기 엔코더(22)에서 검출되는 신호가 상기 콘트롤러(16)에 입력하여 4륜 조향시스템을 능동 제어할 수 있도록 하는 자동차에 있어서, 상기 콘트롤러(16)는 타이로드(30)에 로드세리(24, 26)을 설치하여 로드셀(24, 26)에서 감지한 외력에 대한 신호를 입력하고, 다른 입력단에는 목표리어휠레이트제어부(28)의 출력신호와 엔코더(22) 신호가 조합된 신호에 상기 4륜 조향제어부(14)의 출력신호와 선형포텐셔미터(20)의 출력 귀환신호를 조합하여 입력되도록 하여 출력단의 4륜액튜에이터(18)가 구동될 수 있도록 연결하여 이루어진 외력에 의한 4륜 조향시스템의 능동제어 장치.