KR0131567B1 - 자동차의 조향 제어장치 및 그의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 저속 및 고속 주행시에 파워실린더의 압력을 주행상태에 상응하도록 제어함으로써 안정된 조향감을 줄 수 있는 자동차의 조향 제어장치 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 차량의 좌,우 조향신호에 의거하여 파워실린더의 양측 챔버에 유압을 선택적으로 분배, 공급하는 로터리 밸브와 , 차량의 소정부분에 설치된 감지부재로 부터의 차속신호와 조향각속도 신호에 의거하여 차량의 주행정보를 산출하고 이 산출결과에 상응하여 로터리밸브로의 유압공급을 제어하는 전자제어수단 사이에 접속되며, 차속신호와 조향각속도 신호에 기초하는 상기 전자제어수단으로부터의 제어신호에 의거하여 상기 파워실린더에서 발생하는 압력을 조절하기 위한 수단을 더욱 구비함으로서, 자동차의 속도가 증가함에 따라 파워실린더내의 좌,우 챔버에 형성되는 압력을 바이패스 시켜 높은 조향배력을 제공하여 차량 저속시의 편안한 조향감 및 고속시의 안정된 조향감을 성취시킨 것이다.

Description

자동차의 조향 제어장치 및 그의 제어방법

본 발명은 자동차의 조향 제어장치에 관한 것으로, 특히 유압식 조향 제어장치 및 조향 제어방법에 관한 것이다.

통상적으로, 유압식 조향장치는 소형차 등에 주로 사용되고 있으며, 이러한 조향장치는 현재 여러 가지 형태가 제안되어 사용되고 있다.

일반적으로, 유압식 조향장치는 저속주행 및 주차운전시에 조향반력을 감소시켜 주기 위한 것으로서, 그 동작을 살펴보면, 주행중에 운전자가 필요에 따라 조향 핸들을 소정 방향으로 회전시키는 경우, 로터리 밸브가 오리피스를 형성함과 동시에 오일펌프로부터 공급되는 오일에 압력이 발생하면서 파워실린더의 일측으로 유압이 공급되며, 이 때 공급된 유압이 운전자의 핸들 조작에 따른 조향 방향으로 압력을 야기시켜 조향반력을 줄여주게 된다.

즉, 종래의 전형적인 조향장치는 엔진 회전수(RPM)의 변동에 따라 오일펌프의 토출 유량을 제어하여 로터리 밸브에 공급해 주고, 이 로터리 밸브를 통해 파워실린더에 압력을 형성시킴으로서 조향배력(조항에 필요한 힘)을 조절하도록 되어 있다.

다시말해, 종래의 유압식 조향장치는, 제5도에 도시된 바와같이, 차량의 속도(RPM)에 따라 오일탱크로부터 파워실린더로의 유량공급을 제어함으로써, 차량의 저속시에는 파워실린더에 최대의 유량을 공급하여 적은 힘으로 조향이 가능하게 하고, 차량의 고속시에는 파워실린더의 유량공급을 차츰 감소시켜 큰 힘으로 조향이 행해지도록 한 것으로써, 조향배력이 오일펌프의 유량 조절밸브에 의해 변화되도록 되어 있다.

제2도는 상기한 바와같은 종래장치에 따라 로터리 밸브를 거쳐 파워실린더에 공급되는 입력 토오크에 대한 압력 특성을 나타내며, 동도면으로부터 유량이 감소함에 따라 특성곡선이 우측으로 이동하여 조향 토오크가 증가됨을 분명하게 알 수 있다.

그러나, 상기한 바와같은 종래의 유압식 조향장치는 제어범위가 작아서 차량의 저속시 편안한 조향감에 설계점을 두게 되면 고속시에 안정된 조향감을 제공해 주지 못하게 되고, 고속시 안정된 조향감에 설계점을 두게 되면 저속시에 편안한 조향감을 제공해 주지 못하게 되는 단점을 갖는다.

또한, 종래의 조향장치는 자동차의 주행속도가 커질수록 파워실린더의 유량공급을 급격히 감소시켜 큰 회전각을 갖는 급조향이 요구되는 경우에 조향의 안정성이 떨어진다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차속 및 조향각 속도에 따라 조향하고자 하는 방향의 챔버내에 형성되는 압력의 바이패스량을 적응적으로 제어함으로써 자동차의 저속 및 고속시에 안정된 조향감을 제공할 수 있는 자동차의 조향 제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 자동차의 저속 및 고속 주행시에 파워실린더의 압력을 주행상태에 따라 적응적으로 제어함으로써 안정된 조향감을 제공할 수 있는 자동차의 조향 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 일관점에 따른 본 발명은, 자동차의 주행시에 차속을 검출하는 차속센서, 주향중인 자동차의 조향각 속도를 검출하는 조향각 센서, 상기 두 센서로부터 제공되는 차속신호와 조향각 속도신호에 의거하여 차량의 조향배력을 조절하기 위한 제어신호를 발생하는 전자제어수단, 상기 전자제어수단으로부터의 제어신호에 의거하여 오일펌프에서 제공되는 유량에 따른 유압을 발생하여 파워실린더내 좌,우챔버에 선택적으로 분배 및 공급하는 로터리 밸브를 구비한 자동차의 조향 제어장치에 있어서, 상기 로터리 밸브내에 설치되며, 상기 검출된 차속신호와 조향각 속도신호에 기초하는 상기 전자제어수단으로부터의 제어신호에 응답하여, 상기 좌,우챔버에 형성되는 압력을 적응적으로 바이패스 시킴으로써, 상기 검출된 차속과 조향각 속도가 저속일 때 상기 좌챔버 또는 우챔버내에 형성된 압력의 바이패스량을 억제하여 조향배력을 감소시키고, 상기 검출된 차속과 조향각 속도가 고속일 때 상기 좌챔버 또는 우챔버내에 형성된 압력의 바이패스량을 상대적으로 크게하여 조향하고자 하는 방향으로의 조향배력을 증가시키는 비례제어 압력 조절 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향 제어장치를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, 자동차의 주행시에 차속을 검출하는 차속센서, 주향중인 자동차의 조향각 속도를 검출하는 조향각 센서, 상기 두 센서로부터 제공되는 차속신호와 조향각 속도신호에 의거하여 차량의 조향 배력을 조절하기 위한 제어신호를 발생하는 전자제어수단, 상기 전자제어수단으로부터의 제어신호에 의거하여 오일펌프에서 제공되는 유량에 따른 유압을 발생하여 파워실린더내 좌,우챔버에 선택적으로 분배 및 공급하는 로터리 밸브를 구비한 자동차의 조향 제어장치에서 그 조향을 제어하는 방법에 있어서, 상기 차속센서 및 조향각 센서로부터 각각 제공되는 검출된 차속신호와 조향각 속도신호에 의거하여 상기 자동차의 주행정보를 산출하는 단계; 상기 산출된 주행정보와 기설정된 기준 주행정보간의 비교에 의거하여 상기 자동차의 현재 주행상태를 체크하는 단계; 상기 체크 결과, 상기 자동차가 통상속도로 주행중일 때 상기 각 챔버내에 형성되는 압력의 바이패스량을 속도에 따라 억제하여 조향배력을 감소시키고, 상rl 자동차가 고속으로 주행중일 때 상기 각 챔버내에 형성되는 압력의 바이패스량을 속도에 따라 크게하여 조향배력을 증가시키는 단계; 및 상기 체크결과, 상기 자동차가 저속 또는 고속에서 급조향하는 것으로 판단될 때, 검출된 차속 및 조향각 속도에 상응하여 상기 두 챔버중 조향하고자 하는 방향의 챔버내에 형성된 압력의 바이패스량을 점진적으로 크게하여 조향하고자 하는 방향으로의 조향배력을 증가시키는 단계로 이루어진 자동차의 조향 제어방법을 제공한다.

제1도는 본 발명에 따른 조향 제어장치가 채용된 전자제어 동력 조향 시스템의 구성도.

제2도는 본 발명에 따라 로터리 밸브를 거쳐 파워실린더에 공급되는 입력토오크에 대한 압력 특성도.

제3도 (a) 및 (b)는 차속 및 조향각 속도에 따른 바이패스 압력에 관한 특성 그래프.

제4도 (a)는 본 발명과 종래장치의 조향력 및 차속에 관한 비교 특성 그래프, (나)는 본 발명과 종래장치의 조향력 및 조향각 속도에 관한 비교 특성 그래프.

제5도는 엔진 회전수와 유량과의 관계를 보여주는 그래프.

제6도는 종래장치에 따라 로터리 밸브를 거쳐 파워실린더에 공급되는 입력토오크에 대한 압력 특성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 파워실린더 1a,1b : 챔버

2 : 로터리 밸브 3 : 조향각 속도센서

4 : 차속센서 5 : 오일펌프

6 : 압력 조절밸브 7 : 전자제어장치

8 : 핸들 8a : 축

9,9' : 차축 10 : 피스톤

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 조향 제어장치가 채용된 동력 조향 시스템에 대한 구성도로써, 자동차의 주행방향을 결정하는 핸들(8)의 축(8a)에는, 차바퀴(9)의 조향각의 범위를 검출하는 조향각 속도센서(3)와 유압의 공급방향을 결정하는 로터리 밸브(2)가 부착되며, 차바퀴(9,9')의 사이를 연결하는 차축(9a)에 맞물리게 된다.

상기한 차축(9a)의 중앙부분에는, 피스톤(10)이 내장되어 있는 파워실린더(1)가 설치되고, 이 피스톤(10)에 의해 상기한 파워실린더(1)내의 좌,우에 챔버(1a,1b)가 형성된다.

한편, 로터리 밸브(2)에는, 유량 토출라인(A,B)이 파워실린더(1)의 챔버(1a,1b)에 각각 연결되고, 오일탱크(11)로부터 공급되는 유량 공급라인(T)과 오일펌프(5)로부터 공급되는 유량 공급라인(P)이 연결된다.

또한, 상기한 로터리 밸브(2)에는 파워실린더(1)내의 압력형성시에 압력을 바이패스 시켜 주므로서 압력이 형성을 억제하는 비례제어 압력 조절밸브(6)가 설치되는 데, 이러한 비례제어 압력 조절밸브(6)는 본 발명에서 가장 큰 특정부분을 이루는 것으로, 이러한 구성부재에 의해 본 발명에서 목적으로 하는 바가 달성될 수 있다.

한편, 이러한 비례제어 압력 조절밸브(6)는 차속센서(4)에서 검출되는 차속신호와 조향각 속도센서(3)에서 검출되는 조향각 속도신호에 의거하여 차량의 조향을 제어하기 위한 제어신호를 발생하는 전자제어장치(Electronic Control Unit)(7)로부터의 제어신호에 따라 그 동작이 제어, 즉 비례제어 압력 조절밸브(6)는 차량의 급조향시 등에 전자제어장치(7)로부터의 제어에 응답하여 파워실린더(1)내 좌,우챔버(1a,1b)에 형성되는 압력을 적응적으로 바이패스 시킴으로써 원활한 조향력이 얻어지도록 기능한다.

다음에, 상술한 바와같이 본 발명에 따라 좌,우챔버(1a,1b)에 형성되는 압력을 바이패스시켜주는 비례제어 압력 조절밸브(6)를 채용하는 구조를 갖는 동력 조향 시스템은, 통상적인 조향의 경우에 있어서, 엔진(도시생략)에 의해 오일펌프(5)가 구동되면 오일탱크(11)의 유량이 유량공급라인(P)을 통해 로터리 밸브(2)에 유입되고, 이 로터리 밸브(2)의 유압 공급방향에 따라 유압 토출라인(A,B)을 통해 파워실린더(1)의 좌,우챔버(1a,1b)에, 제2도에 도시된 바와같이, 선택적으로 압력을 형성시킴으로써, 조향이 행해지도록 하는 원리를 갖는다. 이 때, 차속센서(4)를 통해 검출되는 자동차의 주행속도와 조향각 속도센서(3)를 통해 검출되는 조향각 속도가 전자제어장치(7)에 입력되면, 전자제어장치(7)는 검출된 차속신호와 조향각 속도신호에 의거하는 비교연산 처리를 통해 차량의 현재상태에 가장 적합한 조향배력을 산출하며, 이 산출결과에 상응하여 조향배력 제어를 위한 제어신호를 발생하여 비례제어 압력 조절밸브(6)에 제공한다.

따라서, 본 발명에서 가장 특징적인 부분을 이루는 비례제어 압력 조절밸브(6)는 오리피스의 개도를 조절, 전자제어장치(7)의 전류 제어신호에 의거하여 선형적으로 파워실린더(1)의 좌우챔버(1a,1b)에 형성돠는 압력을 바이패스시켜 압력이 형성되지 못하도록 제어함으로써 차량의 속도와 조향각 속도에 상응하는 적응적인 조향 배력 제어를 수행한다.

제2도는 본 발명에 따라 파워실린더(1)에 공급되는 입력 토오크에 대한 압력특성을 나타낸다. 로터리 밸브(2)내에 설치된 비례제어 압력 조절밸브(6)는 좌챔버(1a)에 압력이 걸리면 우챔버(1b)가 탱크에 연결되어 공기압이 되고, 우챔버(1b)에 압력이 걸리면 좌챔버(1a)가 탱크에 연결되어 공기압이 되는 원리를 이용하여 오리피스를 형성케하여 차속과 조향각 속도에 따라 압력을 바이패스시켜 주는 역할을 한다.

일예로서, 운전자가 주행중인 자동차의 핸들(8)을 우측으로 회전시키는 경우 전자제어장치(7)의 제어에 따라 비례제어 압력 조절밸브(6)가 우챔버(1b)의 압력을 바이패스시켜 주므로써 좌챔버(1a)는 압력 상태로 되고 우챔버(1b)는 공기압 상태로 된다. 따라서, 주행중인 자동차는 우측으로 안정적으로 조향될 것이다. 이 때, 우챔버(1b)에 형성된 압력의 바이패스는, 제2도에 도시된 바와같이, 자동차의 주행속도, 예를 들면 저속, 중속 및 고속에 상응하여 적응적으로 조절된다.

따라서, 상기와 같은 원리를 이용하여 자동차의 조향시에 좌챔버(1a) 또는 우챔버(1b)에 형성되는 압력을 차속에 상응하여 적응적 또는 선택적으로 바이패스시켜주므로써, 안정적이고 원활한 조향배력을 제공하게 된다.

다음에, 본 발명의 자동차의 조향 제어방법에 따라 압력을 조절하는 과정에 대하여 제3도 및 제4도를 참조하여 상세하게 설명한다.

제3도 (a)는 차속에 따른 바이패스 압력에 관한 그래프로서, 차속이 증가함에 따라 파워실린더(1)의 좌,우챔버(1a,1b)에 형성되는 압력을 적절히 바이패스시켜 주므로써 속도에 대응한 조향배력을 변화 시켜주는 상태를 나타내고, 제3도(b)는 조향각 속도에 따른 바이패스 압력에 관한 그래프로서, 조향각 속도를 크게 할 때 파워실린더(10의 좌,우챔버(1a,1b)에 형성되는 암력을 적절히 바이패스시켜 주므로서 유압공급(좌챔버 또는 우챔버)이 증대됨을 알 수 있다.

제4도 (a)는 본 발명과 종래장치의 조향력 및 차속에 관한 비교 그래프로서, 본 발명의 방법(실선)에서는 종래의 파워 스티어링 방법(점선)과 비교해 볼 때 차속에 따라 바이패스 압력이 선형적으로 제어하여 저속시 적은 조향배력을 제공하고 차속이 증대함에 따라 높은 조향배력을 제공하여 저속시 편안한 조향감과 고속시 안정된 조향감을 제공해 주므로써, 조향성능이 증진됨을 알 수 있고, 제4도 (b)는 본 발명과 종래장치의 조향각 속도 및 조향력에 관한 비교 그래프로서, 본 발명(실선)에서는 조향력이 급변하는 종래장치(점선)와는 달리 급조향이 일어나더라도 저속시와 같은 일정한 조향감을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명에 따른 자동차의 조향 제어장치는 차속신호와 조향각 속도신호에 의거하여 로터리 밸브(2)내의 양 실린더에서 발생하는 압력을 적응적으로 바이패스시켜 주기 위한 비례제어 압력 조절밸브(6)를 부가한 것에 그 구성상의 주된 특징을 갖는 것으로, 이러한 구성에 의해 자동차의 속도 및 조향각 속도에 따라 압력 형성에 필요한 토오크를 증가시켜 속도에 대응한 조향의 배력을 증가시켜 주고, 자동차의 고속주행시에 급조향이 요구되는 경우에도 부족한 압력을 파워실린더(1)에 순간적으로 공급함으로써, 큰 회전각을 갖는 급조향이 안정적으로 행해지도록 할 수 있다.

더욱이, 본 발명의 조향 제어방법에 따르면, 전자제어장치(7)에서는 두 센서(4,3)를 통해 얻지는 자동차의 차속과 조향각 속도의 검출결과에 의거하여 저속 주행시에는 파워실린더(1)에 형성되는 압력의 바이패스량이 최소가 되도록 압력 조절밸브(6)을 조절하여 조향배력이 작아지도록 제어하고, 고속주행시에는 파워실린더(1)에 형성되는 압력의 바이패스량이 최대가 되도록 압력 조절밸브(6)를 조절하여 조향배력이 커지도록 제어한다. 따라서, 저속시의 편안한 조향감과 고속시의 안정된 조향감을 동시에 얻을 수 있다.

즉, 본 발명에 따르면, 전자제어장치(7)는 검출되는 차속신호와 조향각 속도신호에 의거하여, 차속과 조향각 속도가 통상적인 속도로 주행하고 있는 것으로 판단될 때 차 속의 증감에 상응하도록 파워실린더(1내에 형성되는 압력의 바이패스량을 조절하여 통상의 원활한 조향배력이 생성되도록 비례제어 압력 조절밸브(6)를 제어하고, 검출된 차속과 조향각 속도가 급커브도로 또는 전방 장애물 등의 돌출로 인한 급회피속도로 판단될 경우 파워실린더(1)내의 부족압력을 보상해 주므로써, 큰 회전각의 급조향이 안정적으로 행해진 후 다시 검출되는 차속과 조향각 속도에 의거하여 자동차의 주행속도에 따라 파워실린더(1)에 형성되는 압력의 바이패스량이 점차 증가되도록 압력 조절밸브(6)를 제어한다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 자동차 속도의 증감 및 조향각 속도의 증감에 따라 파워실린더내의 좌,우챔버에 형성되는 압력을 선택적으로 바이패스시켜 높거나 낮은 조향배력을 생성해 주므로써, 저속시의 편안한 조향감 및 고속시의 안정된 조향감을 얻을 수 있다.

또한, 조향각 속도에 따른 바이패스 압력을 최소화함으로써, 조향이 급격하게 일어나더라도 저속시와 같은 균일한(일정한)조향감을 실현할 수 있다.

Claims (2)

1. 자동차의 주행시에 차속을 검출하는 차속센서, 주향중인 자동차의 조향각 속도를 검출하는 조향각 센서, 상기 두 센서로부터 제공되는 차속신호와 조향각 속도신호에 의거하여 차량의 조향배력을 조절하기 위한 제어신호를 발생하는 전자제어수단, 상기 전자제어수단으로부터의 제어신호에 의거하여 오일펌프에 제공되는 유량에 따른 유압을 발생하여 파워실린더내 좌,우챔버에 선택적으로 분배 및 공급하는 로터리 밸브를 구비한 자동차의 조향 제어장치에 있어서, 상기 로터리 밸브내에 설치되며, 상기 검출된 차속신호와 조향각 속도신호에 기초하는 상기 전자제어수단으로부터의 제어신호에 응답하여, 상기 좌,우챔버에 형성되는 압력을 적응적으로 바이패스 시킴으로써, 상기 검출된 차속과 조향각 속도가 저속일 때 상기 좌챔버 또는 우챔버내에 형성된 압력의 바이패스량을 억제하여 조향배력을 감소시키고, 상기 검출된 차속과 조향각 속도가 고속일 때 상기 좌챔버 또는 우챔버내에 형성된 압력의 바이패스량을 상대적으로 크게하여 조향하고자 하는 방향으로의 조향배력을 증가시키는 비례제어 압력 조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 조향 제어장치.
2. 자동차의 주행시에 차속을 검출하는 차속센서, 주향중인 자동차의 조향각 속도를 검출하는 조향각 센서, 상기 두 센서로부터 제동되는 차속신호와 조향각 속도신호에 의거하여 차량의 조향배력을 조절하기 위한 제어신호를 발생하는 전자제어수단, 상기 전자제어수단으로 부터의 제어신호에 의거하여 오일펌프에 제공되는 유량에 따른 유압을 발생하여 파워실린더내 좌,우챔버에 선택적으로 분배 및 공급하는 로터리 밸브를 구비한 자동차의 조향 제어장치에서 그 조향을 제어하는 방법에 있어서, 상기 차속센서 및 조향각 센서로부터 각각 제공되는 검출된 차속신호와 조향각 속도신호에 의거하여 상기 자동차의 주행정보를 산출하는 단계; 상기 산출된 주행정보와 기설정된 기준 주행정보간의 비교에 의거하여 상기 자동차의 현재 주행상태를 체크하는 단계; 상기 체크결과, 상기 자동차가 통상속도로 주행중일 때 상기 각 챔버내에 형성되는 압력의 바이패스량을 속도에 따라 억제하여 조향배력을 감소시키고, 상기 자동차가 고속으로 주행중일 때 상기 각 챔버내에 형성되는 압력의 바이패스량을 속도에 따라 크게하여 조향배력을 증가시키는 단계; 및 상기 체크결과, 상기 자동차가 저속 또는 고속에서 급조향하는 것으로 판단될 때, 검출된 차속 및 조향각 속도에 상응하여 상기 두 챔버중 조향하고자 하는 방향의 챔버내에 형성된 압력의 바이패스량을 점진적으로 크게하여 조향하고자 하는 방향으로의 조향배력을 증가시키는 단계로 이루어진 자동차의 조향 제어방법.