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KR900009002B1 - 모터구동식 파워스테어링 제어장치 - Google Patents

모터구동식 파워스테어링 제어장치 Download PDF

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KR900009002B1
KR900009002B1 KR1019870013134A KR870013134A KR900009002B1 KR 900009002 B1 KR900009002 B1 KR 900009002B1 KR 1019870013134 A KR1019870013134 A KR 1019870013134A KR 870013134 A KR870013134 A KR 870013134A KR 900009002 B1 KR900009002 B1 KR 900009002B1
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시키 모리야
미츠비시 지도샤 고교 가부시끼가이샤
닛폰 세이코 가부시끼 가이샤
세키 마하루
아라타 도시오
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Abstract

내용 없음.

Description

모터구동식 파워스테어링 제어장치
제1도는 본원 발명의 모터구동식 파워스테어링 제어장치의 일실시예의 구성을 나타내는 블록도.
제2도는 상기 실시예에 있어서의 콘트롤유닛의 구체적 구성을 나타내는 블록도.
제3도는 상기 실시예를 설명하기 위한 조타토크 대 모터전류의 제어특성도.
제4도는 상기 실시예를 설명하기 위한 차속 대 모터전류 및 전자클러치 인가전압의 제어특성도.
제5도는 상기 실시예의 제어프로그램의 플로챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 핸들 3 : 토크센서
9 : 콘트롤유닛 9a : 조타토크측정수단
9b : 제1의 차속측정수단 9c : 제2의 차속측정수단
9d : 차속센서 이상판정수단 9e : 모터전류기억수단
9f : 모터전류결정수단 9g : 모터전류제어수단
9h : 전자클러치제어수단 10 : 제1의 차속센서
11 : 제2의 차속센서 12 : 배터리
14 : DC모터 15 : 전자클러치
본원 발명은 자동차의 조타장치를 모터의 회전력으로 보조부하의 힘을 가하는 모터구동식 파워스테어링 제어장치에 관한 것이다.
종래 이 종류의 모터구동식 파워스테어링 제어장치는 모터의 구동력을 감속기를 통해서, 기어 또는 벨트등의 전달기구에 의해서 스테어링샤프트 또는 랙(rack)축에 보조부하의 힘을 가하는 구조이다.
그러나, 종래의 모터구동식 파워스테어링 제어장치에서는 차의 주행시에는 일정차속 이상으로 보조부하의 가해지는 힘을 차단하는 것이지만, 차속센서 단선 또는 고장시에는 핸들이 가벼워진 채로되는 결점이 있다.
본원 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 토크센서 고장시에 핸들이 제멋대로 회전하는 일이 없어지는 동시에, 제어프로그램 변경만으로 커다란 원가상승을 수반하지 않고 안전성의 향상을 기할 수가 있는 모터구동식 파워스테어링 제어장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
본원 발명에 관한 모터구동식 파워스테어링 제어장치는 제1 및 제2의 차속센서와, 이 제1, 제2의 차속센서의 출력에 의한 차속 측정결과의 차이의 이상을 검출해서 모터전류와 전자(電磁)클러치 인가전압을 차단하는 콘트롤유닛을 설치한 것이다.
본원 발명에 있어서는 제1 및 제2의 차속센서의 출력을 콘트롤 유닛에 입력해서, 이 양 출력에서 차속측정을 연산하여 차속측정 결과의 차이가 소정 이상이 되면 차속센서가 콘트롤유닛에 의해 이상으로 판단해서 모터의 전류와 전자클러치의 인가전압을 차단한다.
다음에, 본원 발명의 모터구동식 파워스테어링 제어장치의 실시예를 도면에 따라서 설명한다. 제1도는 그 실시예의 구성을 나타내는 블록도이다. 이 제1도에 있어서, (1)은 운전자의 조타회전력을 받는 핸들이다. 이 핸들(1)은 제1의 스테어링샤프트(2a)를 통해서 제1의 유니버설조인트(4a)에 연결되어 있다.
이 제1의 유니버설조인트(4a)는 제2의 스테어링샤프트(2b)를 통해서 제2의 유니버설조인트(4b)에 연결되어 있으며, 이 제2의 유니버설조인트(4b)는 제3의 스테어링샤프트(2c)를 통해서 토크센서(3)에 연결되어 있다.
토크센서(3)는 핸들(1)에 가해진 회전력에 따라서 전기신호를 출력하고, 콘트롤유닛(9)에 이 출력을 송출하도록 하고 있다.
또한 토크센서(3)와 감속기(16) 사이에는 제4의 스테어링샤프트(2d)가 연결되어 있다. 이 감속기(16)에는 피니언축(5)이 연결되어 있다.
이 피니언축(5)에 랙축(6)의 랙치부(齒部)(6a)가 맞물려 있다. 이 랙축(6)의 양끝은 각각 볼조인트(7a),(7b)를 통해서 타이로드(8a), (8b)에 연결되어 있다.
한편, 배터리(12)의 마이너스극은 접지되어 있고, 그 플러스극은 콘트롤유닛(9)에 직접 접속되어 있는 동시에, 키스위치(13)를 통해서 콘트롤유닛(9)에 접속되어 있다.
이 콘트롤유닛(9)에는 제1의 차속센서(10)의 출력과 제2의 차속센서(11)의 출력이 입력되도록 되어 있다. 이 콘트롤유닛(9)은 분권(分卷)또는 자석계자를 가진 DC모터(14)와 전자클러치(15)를 제어하도록 되어 있다.
DC모터(14)는 배터리(12)에서 콘트롤유닛(9)을 통해서 구동되고, 전자클러치(15)는 DC모터(14)와 감속기(16)사이의 기계적인 연결을 콘트롤유닛(9)의 지시에 따라서 결합 또는 이탈하는 것을 가능하게 하는 것이다. 그리고, 이 감속기(16)는 전자클러치(15)와 피니언축(5)사이에 삽입되어 있다.
제2도는 제1도의 실시예의 콘트롤유닛(9)의 구체적 구성을 나타내는 블록도이다. 이 제2도에 있어서, (9a)는 상기 토크센서(3)으로부터의 입력에 의해 조타토크를 측정하는 조타토크측정수단이다.
그리고, (9b)는 상기 제1의 차속센서(10)으로부터의 입력에 의해 차속을 측정하는 제1의 차속측정수단, (9c)는 상기 제2의 차속센서(11)로부터의 입력에 의해, 차속을 측정하는 제2의 차속측정수단, (9d)는 이 제1의 차속측정수단(9b)과 제2의 차속측정수단(9c)의 차속측정결과의 차이가 소정치 이상일 때, 차속센서 이상이라고 판정하는 차속센서 이상판정수단이다.
이들의 조타토크측정수단(9a), 제1의 차속측정수단(9b), 제2의 차속측정수단(9c), 차속센서이상판정(9d) 및 모터전류 결정수단(9f), 모터전류제어수단(9g), 전자클러치제어수단(9h)은 이 순서로 종속 접속되어 있다.
상기 모터전류결정수단(9f)에는 DC모터(14)의 전류를 기억유지하는 모터전류기억수단(9e)의 출력이 입력 되도록 되어 있다.
그리고, 모터전류결정수단(9f)은 통상은 조타토크 및 차속대응으로 이 모터전류기억수단(9e)에 기억유지된 값을 판독한 값으로 결정하고, 상기 차속센서 이상판정수단(9d)의 출력이 이상판정 출력시에는 0으로 모터전류를 결정하는 것이다.
모터전류제어수단(9g)은 모터전류결정수단(9f)의 출력에 따라서, DC모터(14)의 전류를 제어하는 것이며, 전자클러치제어수단(9h)은 최소한 차속에 따라서 정해지는 조건과, 상기 차속센서 이상판정수단(9d)의 출력조건으로 전자클러치(15)를 결합, 또는 이탈하는 제어를 행하는 것이다.
다음에 상기 실시예의 동작을 제3도-제5도를 참조하면서 설명한다. 제3도는 조타토크대 모터전류의 제어특성도, 제4도는 차속 대 모터전류 및 전자클러치 인가전압의 제어특성도, 제5도는 콘트롤유닛(9)의 제어프로그램을 나타내는 플로챠트이다.
먼저, 제5도의 스텝(S1)에서 엔진의 시동에 있어서 키스위치(13)을 온하면, 스텝(S2)에서 이니셜라이즈 되어, 전자클러치(15)가 온하고, DC모터(14)와 감속기(16)가 기계적으로 연결된다.
이 상태로, 핸들(1)에 운전자가 회전력을 부여하면, 콘트롤유닛(9)은 제3도에 나타낸 바와 같이 DC모터(14)의 전류를 제어한다.
이 제3도에 있어서, 조타토크를 오른쪽방향으로 증가하면, a점에서 DC모터(14)를 온하고, DC모터(14)와 기계계의 관성의 영향을 경감하기 위해, IOF(2-10A 정도)의 DC모터(14)의 전류를 흐르게 한다.
그리고, 조타토크를 증가하고, b점에서 모터전류를 조타토크에 대해서 직선적으로 증대시키고, c점에서 100% 전류로 된다. 반대로 토크를 감소하여, 조타토크가 c점보다 모터전류를 감소하고, b점에서 IOF의 모터전류치로 된다.
그리고 토크가 감소하여, a점이 되면, DC모터(14)는 오프한다. 이것은 왼쪽방향에서도 거의 같은 제어가 행하여진다.
모터전류에 대한 전달토크의 관계는 비례관계이다. 따라서 제3도에서 토크가 증가하면, a점에서 DC모터(14)가 온하고, 모터전류 IOF가 흐른다. 그리고 토크를 증가하면, b점으로부터 DC모터(14)의 전류를 서서히 증가하는 제어를 하기 때문에, 감속기(16)로의 출력토크는 서서히 증가하게 되고, 핸들(1)에 가하는 운전자의 힘에 따른 보조토크를 전자클러치(15), 감속기(16), 피니언축(5)을 통해서 랙치부(6a)에 전달한다.
이 때문에, 핸들(1)은 가벼워진다. 이상은 본원 발명의 장치의 차량의 정지시 동작에 대한 설명이다.
다음에 자동차가 주행상태가 된 경우, 제4도에 나타낸 바와 같이 모터전류의 제어를 조타토크 및 차속에 따라서 미리 모터전류기억수단(9e)에서 기억유지된 전류 IM1로 행한다.
즉 제5도에 있어서, 스텝(S3)에서 제1의 차속측정수단(9b)이 제1의 차속센서(10)로부터의 입력에 의해 차속(VA)을 측정하고, 스텝(S4)에서 제2의 차속센서 측정수단(9c)이 제2의 차속센서(11)로부터의 입력에 의해 차속(VB)을 측정하고, 스텝(S5)에서 조타 토크측정수단(9a)이 토크센서(3)의 출력에 의해 조타토크(TS)를 측정하고, 스텝(S6)에서 │VA-VB│
Figure kpo00001
VS(VS는 차속센서 이상판정차속 차이)를 차속센서 이상판정수단(9d)으로 행하며, VA-VB
Figure kpo00002
VS가 아니면 이상없는 것으로 하고, 스텝(S9)에서 모터전류결정수단(9f)은 모터전류기억수단(9e)으로 DC모터(14)의 모터전류 IM1의 값을 입력한다. 이 전류 IM1의 값은 d점 차속까지는 조타토크만에 맞는 값을 취한다.
d점 이후는 조타토크 대응의 값에, 차속에 맞는 감쇠율을 곱한 값으로 감소하고, 스텝(S10), (S11)에서 차속 VA＞V1, VA＞V2가 아니면, 스템(S13)에서 모터전류 IM1을 IM으로 하고, 스텝(S14)에서 전자클러치(15)에 결합동작을 행하게 한다.
e점 차속(차속 : V2, V2는 어시스트감속차속임) 이후는 기계계의 관성의 영향을 경감하기 위하여, 스텝(S10)에 있어서 VA＞V1(V1어시스트차단차속)이 아니면, 스텝(S11)에서 VA＞V2의 관계이면, 스텝(S12)에서 모터전류제어수단(9g)에 의해 전류치를 일정한 값 IOF으로 한다.
다음에 스텝(S10)에서 차속이 f점(차속=V1)의 값으로 되면, 스텝(S7)에서 모터전류결정수단(9f)이 DC모터(14)의 모터전류를 결정해서 모터전류제어수단(9g)에 의해 DC모터(14)의 전류를 0으로 함과 동시에, 스텝(S8)에서 전자클러치제어수단(9h)에 의해 전자클러치(15)의 인가전압을 0으로 한다.
이와 같이 해서 모터전류 및 전자클러치 인가전압은 함께 0이 되고, DC모터(14)와 감속기(16)는 이탈하므로, 핸들(1)을 돌리는 운전자에 있어서는 보조부하의 힘이 가해지지 않는 스테어링이 된다. 스텝(S11)에서 차속 VA＞V2가 되면 스텝(S12)에서 모터전류 IOF를 IM으로 하고, 스텝(S14)에서 전자클러치(15)를 작동시킨다.
그런데 종래의 장치에 있어서는 제1의 차속센서(10)가 단선 또는 고장이 나면 차속에 맞는 상기 제어가 행하여지기 않기 때문에, 고속주행시에도 조타보조력이 작용하고, 핸들(1)이 너무 가벼워져서 위험하였으나, 본원 발명에서는 제2의 차속센서(11)를 추가하여 제1, 제2의 차속센서(10), (11)의 양자의 입력에 의해 콘트롤유닛(9)이 연산한 차속측정결과의 차이가 소정치 이상(예를 들면 5㎞/H 이상)의 경우에는 차속센서 이상으로 판정한다.
차속센서 이상판정시에는 DC모터(14)의 전류 및 전자클러치(15)의 인가전압을 0으로 제어하여, 보조 부하의 힘이 가해지지 않은 상태로 한다.
본원 발명은 이상 설명한 바와 같이, 제1 및 제2의 차속센서의 출력을 콘트롤유닛에 입력하고, 양자로부터 차속을 연산해서 그 차이가 소정 이상일 때 차속센서가 이상이라고 판단해서 콘트롤유닛의 제어 프로그램변경에 의해서 차속센서의 이상을 검출하고, DC모터의 전류와 전자클러치의 인가전압을 차단하도록 하였으므로, 제1의 차속 센서 단선 또는 고장시에 핸들이 가벼워진 채로 되는 결점을 제2의 차속센서의 추가와, 제어프로그램 변경만으로 제거할 수 있으며, 대폭적인 원자상승을 수반하지 않고, 안전성을 높일 수가 있다.

Claims (2)

  1. 차속을 검출하는 제1 및 제2의 차속센서(10) (11), 스테어링샤프트의 도중에 설치되어 핸들(1)의 회전력을 검출하는 토크센서(3), 상기 스테어링샤프트 또는 랙(rack)축(6)에 보조부하의 힘이 가해지는 DC모터(14), 이 DC모터의 출력축에 직결되어 상기 스테어링샤프트 또는 랙축(6)에 결합하는 전자(電磁)클러치(15), 상기 제1 및 제2의 차속센서(10), (11)와 상기 토크센서(3)의 신호를 입력으로 하고, 또한 상기 제1 및 제2의 차속센서(10), (11)의 양 출력으로부터 차속을 연산해서 그 차속연산의 결과의 차이가 소정 이상으로 되면 제1의 차속 센서(10)가 이상이라고 판단해서 상기 DC모터(14) 및 전자 클러치(15)를 소세(消勢)하여 상기 보조부하의 힘이 가해지지 않는 상태로 하는 콘트롤유닛(9)을 구비한 것을 특징으로 하는 모터구동식 파워스테어링 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 콘트롤유닛(9)은 상기 토크센서(3)로부터의 입력에 의해 조타토크를 측정하는 조타토크측정수단(9a), 제1의 차속센서(10) 및 제2의 차속센서(11)의 입력에 의해 차속을 측정하는 제1 및 제2의 차속측정수단(9b), (9c), 이 제1 및 제2의 차속측정수단(9b), (9c)의 차속측정결과의 차이가 소정치 이상일 때, 차속센서 이상이라고 판정하는 차속센서 이상판정수단(9d), 조타토크 및 차속대응의 모터전류치를 기억유지하는 모터전류기억수단(9e), 통상은 조타토크 및 차속대응에 의해 이 모터전류기억수단(9e)에 기억유지된 값을 판독한 값으로 결정하고, 상기 차속센서 이상판정수단(9d)의 출력이 이상판정 출력시에는 0으로 모터전류를 결정하는 모터전류결정수단(9f), 이모터전류결정수단(9f)의 출력에 따라서 상기 모터전류를 제어하는 모터전류제어수단(9g), 최소한 차속에 따라서 정해지는 조건과, 상기 차속센서 이상판정수단(9d)의 출력조건으로 상기 전자클러치(15)를 결합 또는 이탈하는 제어를 행하는 전자클러치 제어수단(9h)을 구비한 것을 특징으로 하는 모터구동식 파워 스테어링 제어장치.
KR1019870013134A 1986-12-26 1987-11-21 모터구동식 파워스테어링 제어장치 Expired KR900009002B1 (ko)

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