KR100204784B1 - 자동차의 저속회전시 능동 비선형 조향 콘트롤러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 턴시그날 램프를 점등시킨 상태에서 저속회전시 조향휠의 회전에 대응하여 차륜을 조타할 때 비선형적으로 빠르게 조타할 수 있도록 하는 자동차의 저속회전시 능동 비선형 조향 콘트롤러에 관한 것으로, 종래에는 항상 조향휠의 조향각에 비례하여 차륜이 조타되었음으로 저속회전시 신속하게 회전시킬 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 턴시그날신호의 작동상태를 감지하는 턴시그날체커(10) 및 자동차의 주행속도를 감지하는 차속센서(12)의 출력단에 상기 턴시그날체커(10)와 차속센서(12)의 출력을 통해 미리 설정된 저속에서의 회전인지 여부를 판단하는 선행처리부(14)가 연결되고, 상기 선행처리부(14)와 조향휠의 회전정도를 감지하는 조향휠 각센서(16)의 출력을 입력으로 하는 비선형 콘트롤러(18)의 출력단에 모터구동부(20)를 매개로 조향모터(22)가 연결된 비선형 콘트롤러를 적용하여 저속에서 조향휠을 어느 정도 이상 움직이면 조향이 급히 일어나므로 운전의 편의성을 향상시킬 수 있고 차량의 조작을 용이하게 할 수 있는 발명임.

Description

자동차의 저속회전시 능동 비선형 조향 콘트롤러

본 발명은 조향휠의 회전에 따라 차륜의 회전각을 제어하는 자동차의 조향장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 턴시그날 램프를 점등시킨 상태에서 저속회전시 조향휠의 회전에 대응하여 차륜을 조타할 때 비선형적으로 빠르게 조타할 수 있도록 하는 자동차의 저속회전시 능동 비선형 조향 콘트롤러에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 자동차의 진로를 변경시키기 위한 장치로서 운전가가 조작하게 되는 조향휠등의 조작기구, 상기 조작기구의 조향축의 회전을 감속함으로써 조작력을 증대시킴과 동시에 조작기구의 운동방향을 바꾸어 링크기구에 전달하는 부분으로서 프레임에 고정된 기어기구, 그리고 기어기구의 움직임을 앞바퀴에 전달함과 동시에 좌우 바퀴의 관계위치를 올바르게 유지하는 부분인 링크기구로 이루어져 있다.

그리하여 운전자가 조작기구의 조향휠을 회전시킴에 따른 조작력은 기어기구에 있는 조향기어에 전달되며, 그 부분에서 감속됨과 동시에 운동의 방향이 바뀌어져 링크기구를 통해 바퀴에 전달되어 앞바퀴의 움직임이 바뀌게 된다. 또한 일부의 자동차에는 조작력을 경감하기 위해서 동력조향장치가 사용되고 있다.

그러나 위와 같이 종래의 조향장치는 운전자가 조향휠을 회전시킬 때 최종적으로 그 조작력이 바퀴에 전달되어 조향이 이루어지고 있는 바, 기어기구에 의해 운전자의 조작력을 경감시켜 주고 있기는 하나 차체의 무게가 바퀴에 실려 있기 때문에 조향시 운전자의 조작력을 많이 필요로 하게 되는데, 특히 고속주행시 회전시보다는 저속주행중 회전할 때 더 많은 힘을 필요로 하며, 주차중이나 골목길 등과 같은 좁은 도로에서 진로방향을 급변경시킬 때 운전자가 힘이 많이 드는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여 발명한 것으로, 조향휠의 조작시 조향휠의 회전량에 비례적으로 차륜이 조향되던 일률적인 조향방식에서 탈피하여 저속주행중에 방향지시등의 조작과 함께 조향휠이 조작되고 있다고 판단되면 차륜의 조향각을 조향휠의 회전량에 비해 비선형적으로 급속히 증가시키고, 고속주행중에 조향휠이 조작되고 있다고 판단되면 차륜의 조향각을 조향휠의 조향각에 일정한 비율로 선형적으로 증가시키도록 이루어진 자동차의 저속회전시 능동 비선형 조향 콘트롤러를 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.

상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명은 조향휠의 회전각을 검출하는 조향휠 각센서와 턴시그날신호의 작동상태를 감지하는 턴시그날체커 및 자동차의 주행속도를 감지하는 차속센서를 구비하고, 상기 턴시그날체커와 차속센서의 출력을 통해 미리 설정된 저속에서의 회전인지 여부를 판단하는 선행처리부를 구비하며, 상기 선행처리부의 출력신호를 통해 저속중 회전이라고 판단되면 상기 조향휠 각센서의 출력에 대해 비선형적인 제어신호를 출력하는 비선형 콘트롤러를 구비하는 한편 상기 비선형 콘트롤러의 출력신호에 따라 조향모터를 구동하도록 된 모터구동부와 차륜을 조향하는 조향모터를 구비하여 이루어진 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 구성도.

제2도는 본 발명에 따른 저속회전시 콘트롤러의 조향응답특성도.

제3도는 본 발명에 따른 고속회전시 콘트롤러의 조향응답특성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 턴시그날 체커 12 : 차속센서

14 : 선행처리부 16 : 조향휠 각센서

18 : 비선형 콘트롤러 20 : 모터구동부

22 : 조향모터

이하 본 발명의 구성 및 작용효과에 대하여 예시도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 턴시그날신호의 작동상태를 감지하는 턴시그날체커(10) 및 자동차의 주행속도를 감지하는 차속센서(12)의 출력단에 상기 턴시그날체커(10)와 차속센서(12)의 출력을 통해 미리 설정된 저속에서의 회전인지 여부를 판단하는 선행처리부(14)가 연결되고, 상기 선행처리부(14)와 조향휠의 회전정도를 감지하는 조향휠 각센서(16)의 출력을 입력으로 하는 비선형 콘트롤러(18)의 출력단에 모터구동부(20)를 매개로 조향모터(22)가 연결된 구조로 되어 있다.

또한 상기 비선형 콘트롤러(18)는 조향휠 각센서(16)와 선행처리부(14)로부터 입력되는 신호를 통해 차량이 저속중 회전이라고 판단되면 상기 조향휠 각센서(16)의 출력에 대해 비선형적으로 급속히 증가하는 제어신호를 모터구동부(20)로 출력하도록 이루어진 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 자동차의 저속회전시 능동 비선형 조향 콘트롤러의 구성도를 도시한 것이다.

턴시그날 체커(10)는 턴시그날이 온되어 있는지 또는 오프되어 있는지를 검출하여 온되어 있으면 논리 1 그리고 오프되어 있으면 논리 0의 신호를 출력하도록 이루어진 것으로, 턴시그날의 작동상태가 좌방향 또는 우방향인지에 관계없이 위의 신호를 출력하도록 이루어진 것이다.

차속센서(12)는 변속기의 스피드메터 드리븐 기어에 설치되어 자동차의 공회전도는 주행 상태를 전자제어장치(ECU)에 입력하는 역할을 하는 것으로, 리드(홀 센서) 스위치 기능에 의해 트랜지스터가 온되어 전류가 흐를 때와 오프되어 전류가 흐르지 않을 때등 그 전위차에 따라 자동차의 속도를 감지하도록 이루어진 것인데, 본 발명에서는 현재 차량이 저속주행을 하고 있는지 또는 고속주행을 하고 있는지에 대해 판단하기 위한 기초정보를 출력하는 것이다.

선행처리부(14)는 차속센서(12)로부터 차량의 주행속도에 관한 정보가 입력되면 이를 미리 설정된 기준속도와 비교하여 현재의 차속이 저속인지 또는 고속인지를 판단함과 더불어 턴시그날 체커(10)로부터 턴시그날의 작동여부에 관한 신호가 입력되면 이러한 차속신호와 턴시그날 신호에 의해 차속이 미리 설정된 저속이하이고 턴시그날신호가 작동중인 것으로 판단될 때 비선형 콘트롤러(18)로 논리 1의 신호를 출력하고 그 이외의 경우에는 논리 0의 신호를 출력하도록 이루어진 것이다.

한편 비선형 콘트롤러(18)는 선행처리부(14)로부터 논리 1의 신호 즉 턴시그날 신호가 출력되고 있는 상태에서 차량이 저속회전중이라고 판단되면 제2도에 도시된 바와 같은 모터구동부(20) 제어신호를 송출하게 된다.

즉 좌측이나 우측 방향의 턴시그날 신호가 출력되고 있는 상태에서 차량이 저속회전중이라고 판단되는 경우 비선형 콘트롤러(18)에서는 조향휠 각센서(16)로부터 입력되는 조향휠 회전각이 -θ₁부터 θ₁사이에 있을 때 모터구동부(20)로 선형적인 제어신호를 송출하고, 이와는 달리 조향휠의 회전각이 θ₁을 넘게 될 때나 그 반대방향으로 -θ₁을 넘게 될 때에는 차륜의 회전각이 급격히 증가하는 방향의 제어신호를 송출하게 된다.

그리하여 조향휠의 회전각이 -θ₁부터 θ₁사이에 있을 때에는 그에 비례하여 차륜의 회전각이 -φ₁에서 φ₁까지 선형적으로 변화하게 되고, 조향휠의 회전각에 대한 절대치가 θ₁을 넘어설 때부터는 차륜의 회전각이 급격히 변화하는 형태의 제어신호를 송출하게 된다.

이에 따른 제어신호에 의해 모터구동부(20)가 조향모터(22)의 회전량을 제어함으로써 턴시그날 신호가 출력되고 있고 차속이 저속일 때 조향휠의 회전각이 θ₁을 넘어설 때부터는 차륜이 급격히 조향되어진다.

이와는 달리 차속센서(12)로부터 선행처리부(14)로 차속신호가 입력될때 선행처리부(14)가 상기의 차속신호를 미리 설정된 기준속도와 비교하여 그 결과 기준속도 이상이어서 현재 차량이 고속으로 주행하고 있다고 판단되는 경우에는 선행처리부(14)로부터 비선형 콘트롤러(18)로 논리 0의 신호가 출력되며, 이때 비선형 콘트롤러(18)는 제3도에 도시된 바와 같이 조향휠의 회전각에 선형적으로 비례하는 제어신호를 모터구동부(20)로 송출하게 됨으로써 모터구동부(20)는 조향모터(22)를 조향휠의 회전에 대응하여 일정한 회전각도로 조향하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 비선형 콘트롤러를 적용하여 방향전환을 목적으로 턴시그날 램프를 작동시킨 상태에서 저속으로 조향휠을 조작할 때 일정 각도 이상 조향휠을 조작하게 되면 운전자가 급격하게 방향전환을 하려 하는 것으로 판단하여 조향의 응답특성을 변경해 비선형적으로 급속하게 빠른 속도로 조향할 수 있는 장점이 있다.

Claims (1)

1. 턴시그날 신호를 감지하여 그 온/오프 상태에 따라 소정의 전기적 신호를 출력하는 턴시그날체커(10)와; 자동차의 주행속도를 감지하여 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 차속센서(12)와; 조향휠의 각도를 감지하여 이를 전기적 신호로 변환하여 출력하는 조향휠 각 센서(16)와; 상기 턴시그날체커(10)와 차속센서(12)의 출력신호를 입력신호로 하여 턴시그날 신호가 온 상태이고, 또한 차량이 미리 설정된 속도 이하로 주행중일 경우 소정의 전기적 신호로 출력하는 선행처리부(14)와; 상기 조향휠 각 센서(16) 및 선행처리부(14)의 출력신호를 입력신호로 하여 조향휠의 각도가 소정 각도 이상이고, 선행처리부로부터 소정의 전기적 신호가 출력되는 경우 차륜의 회전각이 급격히 증가할 수 있도록 비선형적으로 급속히 증가하는 제어 신호를 출력하는 콘트롤러(18)와; 상기 콘트롤러(18)의 출력신호를 입력신호로 하여 조향모터(22)에 소정의 전기적 신호를 출력하는 모터구동부(20)를 포함하여 이루어진 자동차의 저속회전시 능동 비선형 조향 콘트롤러.