KR910000394B1 - 모터구동식 동력조향(Power Steering) 제어장치 - Google Patents

모터구동식 동력조향(Power Steering) 제어장치 Download PDF

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Abstract

내용없음.

Description

모터구동식 동력조향(Power Steering) 제어장치
제1도는 이 발명의 한 실시예에 의한 구동모터식 동력조향 제어장치의 개요도.
제2도는 컨트롤 유닛의 블록도.
제3도는 전자식 슬립클러치 전류대 전달토크특성도.
제4도는 차 정지시의 조향토크대 모터인가전압 및 전자식 슬립클러치 전류특성도.
제5도는 차 속도대 전자식 슬립클러치 전류 및 차 속도대 전자클러치인가 전압 특성도.
제6도는 제어프로그램의 플로챠트이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 핸들 2 : 토크센서
9 : 컨트롤 유닛 9a : 조향토크측정수단
9b : 차속측정수단 9c : 베터리상태검출수단
9d : 베터리상태판정수단 9e : 모터인가전압결정수단
9f : 전자식슬립클러치 전류결정수단 9g : 모터인가전압제어수단
9h : 전자식 슬립클러치 전류제어수단 9i : 전자클러치제어수단
10 : 차속센서 11 : 베터리
13 : 모터 14 : 전자실 슬립클러치
17 : 전자클러치 19 : 베터리센서
20 : 경보 표시장치
이 발명은 자동차의 조향장치를 모터의 회전력으로 동력보조하는 모터구동식 동력조향 제어장치에 관한 것이다.
종래, 자동차의 동력조향장치는, 엔진구동에 의하여 펌프를 회전시키고 이로 인해 발생된 유압을 사용하여 조향장치를 동력보조하는 구조로 되어 있다.
종래의 동력조향장치는 이상과 같이 구성되어 있으므로 엔진정지시에는 동력조향장치가 작동하지 않기 때문에, 예컨대 주행시 엔진정지시에는 핸들조작이 갑자기 무거워져서 위험성이 있는 등의 문제점이 있었다.
이 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소시키기 위해 발명된 것으로서, 엔진정지시나 충전부족시에 있어서도 동력조향을 행할 수 있는 모터구동식 동력조향제어장치를 얻는데 그 목적이 있다.
이 발명의 모터구동식 동력조향제어장치는, 베터리센서에 의하여 베터리상태를 검출하는 베터리상태검출 수단과, 이 검출수단의 출력에 의하여 배터리상태중 충전부족과 베터리전원이 소진된 것을 판정하는 베터리상태 판정수단을 갖고 있는 컨트롤 유닛을 구비한 것이다.
이 발명의 모터구동식 동력조향 제어장치는 엔진시동의 유무에 관계없이 베터리상태에 따라 조향보조동력의 유무를 상태하기 위하여 엔진정지시나 충전부족시에도 조향보조동력을 작용시킬 수 있다. 이 발명의 한 실시예를 도면에 의하여 설명한다.
제1도는 모터구동식 동력조향장치의 개요도인데, 도면에 있어서, 1은 핸들이고 3은 핸들(1)에 가해진 회전력에 따라 전기신호를 출력하는 토크센서, 4a는 제1 자제이음, 4b는 제2 자재이음, 2a는 핸들(1)과 토크센서(3) 사이를 연결하는 제1 스티어링샤프트, 2b는 토크센서(3)와 제1 자재이음(4a)간을 연결하는 제2 스티어링 샤프트, 2c는 제1 자재이음 4a와 제2 자재이음 4b간을 연결하는 제3 스티러일샤프트이다. 5는 제2 자재이음(4b)에 연결된 제1 피니온축, 6은 제1 피니온축(5)과 맞물리는 제1 톱니부(6a)와 제2 톱니부(6b)를 가진 랙축, 7a는 한쪽의 지지붕(8a)과 랙축(6)의 일단을 연결한 볼조인트, 7b는 다른쪽의 지지붕(8b)과 랙축(6)의 타단을 연결한 볼조인트이다. 9는 컨트롤유닛, 10은 차속도를 검출하는 차속센서, 11은 베터리, 12는 키스위치 13은 분권 또는 자석계자를 가진 직류모터인데, 상기 베터리(11)에서 컨트롤유닛(9)를 통과하여 구동된다. 14는 모터(13)의 출력축과 직결되어 구동되는 전자식슬립 클러치이며, 예를 들면 파우더클러치 혹은 히스테리시스클러치이다. 15는 슬립클러치(14)의 출력축에 연결되어 감속기를 형상하는 윔축, 16은 윔축(15)과 맞물려 구동되는 기어축, 17은 윔기어축(16)과 랙축(6)의 제2 톱니부(6b)과 맞물리는 제2 피니온축(18)간의 기계적인 연결을 컨트롤유닛(9)의 지시에 따라 결합, 이탈하는 전자클러치이다. 19는 베터리(11)의 충전상태를 검출하는 베터리센서, 20은 베터리(11)의 충전부족 또는 베터리전원소진시에 경보표시장치이다.
제2도는 상기 컨트롤유닛(9)의 블록도를 표시한 것인데, 9a는 토크센서(3)로부터의 입력에 의하여 조향토크를 측정하는 조향토크 측정수단, 9b는 차속도를 측정하는 차속측정수단, 9c는 베터리(11)의 충전상태를 검출하는 베터리상태검출수단, 9d는 베터리상태를 판정하는 배터리상태판정수단, 9e는 이 판정수단(9d)의 출력 및 조향토크치에 의하여 모터인가 전압을 결정하는 모터인가 전압결정수단, 9f는 조향토크치 및 배터리상태 판정수단(9d)의 출력에 의하여 슬립클러치(14)의 전류를 결정하는 전자식 슬립클러치전류 결정수단, 9g는 모터인가전압 결정수단(9e)의 출력을 바탕으로 하여 모터인가 전압을 제어하는 모터인가전압 제어수단, 9h는 슬립클러치전류 결정수단(9f)의 출력을 바탕으로 하여 슬립클러치(14)의 전류를 제어하는 전자식 슬립클러치 전류제어수단, 9i는 적어도 차속도에 의하여 전자클러치(17)를 온, 오프제어하는 전자클러치 제어수단이다. 다음에 동작을 제3도-제6도를 참조하면서 설명한다.
제3도는 전자식 슬립클러치(14)의 클러치전류대 전달토크특성도, 제4도는 조향토크대모터(13)의 인가전압 및 슬립클러치전류의 제어특성도, 제6도는 컨트롤유닛(9)의 제어프로그램을 나타내는 플로챠트이다.
우선, 엔진을 시동할 때 키스위칭(12)를 온시키면, 전자클러치(17)가 온되며 윔기어축(16)과 제2 피니온축(18)이 연결된다. 이 상태에서 핸들(1)에 회전력을 주면, 컨트롤유닛, (9)는 제4도에 표시한 것과 같이 모터(13) 및 슬립클러치(14)를 제어한다.
그리하여, 모터(13)를 제어하는데 있어서, 조향토크를 우측방향으로 증가시키면, a점에서 모터는 온되고, 모터에 100% 전압을 인가한다(b점). 다시 조향토크를 증가시켜 c점이 되면, 슬립클러치(14)의 전류가 흐르기 시작하며 조향토크의 증가에 대하여 대략 대수적으로 증가하여 100%의 전류(d점)가 된다.
반대로, 토크를 감소시켜 토크가 d점에서 슬립클러치(14)의 전류는 감소하여 c점에서 0%가 된다. 더욱 토크가 감소하여 e점이 되면, 모터(13)는 오프되고, 인가전압은 0%(f점)가 된다.
이것은 좌측방향에서도 거의 동일한 제어가 이루어진다. 전자식 슬립클러치(14)의 특성은 제3도에 표시한 것과 같이 클러치전류에 대하여 전달토크, 즉 슬립토크가 대략 비례적으로 증가하는 범위가 사용된다.
따라서 제4도에서 토크가 증가하여 a점에 도달하면, 모터에는 100% 전압이 인가되므로, 모터는 회전을 시작하여, 다시 토크를 증가하여 토크가 c점에서 슬립클러치(14)의 전류를 서서히 증가시키기 때문에, 윔축(15)으로의 출력토크는 서서히 증가하게 되며 핸들에 가해지는 힘에 따라 보조토크를 윔기어축(16), 전자클러치(17), 제2 피니온축(18)을 통하여 제2의 랙톱니부(6b)에 전달되므로 핸들은 가벼워진다.
이상은 장치의 정적인 동작에 관한 설명이다. 다음에 자동차가 주행상태가 되었을 경우, 제5도에 표시한 차속도대 전자식슬립클러치 전류 및 차속도대 전자클러치 인가전압특성도와 같은 슬립클러치(14)의 전류를 차속도의 증가에 반비례하여 감소하도록 제어하고, g점에서는 핸들(1)에 회전력이 발생하여도 슬립클러치(14)에는 전류가 흐르지 않게 된다.
다시 차속도가 상승하여 h점에 도달하면 전자클러치(17)도 오프되며 윔기어축(16)과 제2 피니온축(18)은 이탈하므로 핸들을 돌리는 운전자로서는 보조동력 없는 조향이 된다.
이상은 통상의 동작설명이지만, 배터리 충전부족상태 혹은 배터리 전원의 소진시에는 다음의 제어가 이루어진다.
즉 제2도의 컨트롤유닛과 제6도의 플로챠트에서 표시한 것과 같이 배터리센서(20)에 의하여 내부저항 혹은 전해액비중, 단자전압 등을 측정하는 것으로서, 충전부족 혹은 배터리 전원이 소진된 것을 검출한다.
그리고 배터리전원이 소진시에는 모터인가전압 및 슬립클러치전류를 0으로 제어하고 전자클러치(17)를 차단함과 동시에 경보표시장치(20)에 경보를 발한다.
또 충전부족시에는 모터인가전압 및 슬립클러치전류를 감소시킴과 동시에 경보표시장치(20)에서 경보를 발한다.
이상 설명한 바와 같이 이 발명에 의하면 키스위치를 온시키면 엔진시동의 여부에 관계없이 배터리상태에 따라 조향보조 여부의 선택을 행하기 때문에 엔진정지시나 충전계 고장시에도 배터리전원의 소진이 아니면 조향보조력이 작용하고 배터리가 충전부족이 되면, 경보를 발하는 동시에 조향토크가 조금 무거워지며, 더욱 방전이 진행되어 비로소 조향보조력이 없어지므로 갑자기 핸들이 무거워지는 일은 없으며 주행중의 비상상태 발생의 위험성을 방지할 수 있다.
또 배터리상태가 표시되기 때문에 충전계의 이상도 검출할 수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 핸들의 회전력을 검출하는 토크센서와, 차속도를 검출하는 차속센서와 배터리의 충전상태를 검출하는 배터리센서와, 상기 토크센서, 차속센서, 배터리센서의 각 신호를 입력으로 하는 컨트롤유닛과, 배터리에서 컨트롤유닛을 통하여 구동제어되는 직류모터와 배터리가 충전부족 혹은 배터리 전원의 소진시에 상기 컨트롤유닛의 출력에 의하여 경보표시를 행하는 경보표시장치와 직류모터의 출력축에 연결되고, 조향보조력의 결합 및 이탈을 행하는 전자식클러치 및 전자식슬립클러치 중 적어도 하나를 구비한 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 컨트롤유닛은 토크센서의 입력에 의하여 조향토크를 측정하는 조향토크측정수단과, 차속센서에 의하여 차속도를 측정하는 차속측정수단과, 배터리센서에 의하여 배터리상태를 검출하는 배터리상태검출수단과, 이 검출수단의 출력에 의하여 배터리상태중 충전부족과 배터리전원의 소진을 판정하는 배터리상태 판전수단과, 이 판정수단의 출력 및 조향토크에 의하여 모터인가전압을 결정하는 모터인가전압결정수단과 배터리상태판정 수단의 출력 및 조향토크에 의하여 전자식슬립클러치전류를 결정하는 전자식슬립클러치 전류결정수단과 모터인가전압 결정수단의 출력을 바탕으로 하여 모터인가전압을 제어하는 모터인가전압제어수단과, 상기 슬립클러치전류결정수단의 출력을 바탕으로 하여 슬립클러치를 제어하는 전자식 슬립클러치전류제어수단과, 적어도 차속도 및 배터리상태판정수단의 출력에 의하여 전자클러치의 결합 및 이탈을 행하는 전자클러치제어수단을 구비하고 배터리상태 판정수단의 출력을 바탕으로 하여 경보표시장치의 표시를 행하는 것을 특징으로 하는 모터구동식 동력조향제어장치.
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