KR100440519B1 - 유압식동력조향장치의펌프회전속도를조향속도에따라조정하는방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래 기술을 전제로 하여, 차량의 유압식 동력 조향 장치의 모터에 의해 구동되는 펌프의 회전 속도를 조향 속도에 따라 조정하는 방법을 개선하고, 간단히 장치 전체의 효율을 최적화 가능하게 하는 것이다.

검출된 조향 속도에 기초하여 산출된 소요 유압 체적유량을 장치 전체의 효율을 고려한 추가 보정치만큼 증대시키고, 이 결과로부터 펌프의 목표 회전 속도를 산출하여 조정을 수행한다.

Description

유압식 동력 조향 장치의 펌프 회전 속도를 조향 속도에 따라 조정하는 방법

본 발명은 차량의 유압식 동력 조향 장치에 관한 것으로, 모터에 의해 구동되는 펌프의 회전 속도를 조향 속도에 따라 제어하는 방법에 관한 것이다.

이러한 종류의 공지된 동력 조향 장치의 경우, 장치의 압력이 작을 경우에, 비록 동력 조향 장치의 보조가 필요 없다고 할지라도, 항상 일정의 송출 체적유량이 조향 밸브를 통해 탱크로 송출된다. 그 결과, 동력 조향 장치는 끊임없이 동력을 소비하게 되며, 이러한 동력 소비는 연료 소비량의 증가로 나타난다. 또한, 항상 유체가 흐르기 때문에, 동력 조향 장치는 끊임없는 소음원이 되고 있다.

이러한 종류의 동력 조향 장치를 최적화하기 위해, 특히 경제성을 개선하기 위해, 이른바 대기 레귤레이터(stand-by regulator)를 사용하는 것이 이미 선행 기술에서 제안된 바 있다. 조향 모멘트가 모멘트 임계치 이하로 되는 즉시, 대기 레귤레이터가 모터의 회전 속도를 감속시킴으로써 펌프의 송출 체적유량을 감소시킨다.

DE-OS 43 01 581호에는 차량에서의 펌프를 제어하는 각종 방법이 개시되어 있으며, 이 제어 방법에서는 펌프의 작동 에너지를 절약하기 위해, 조향 속도 한계치 이하의 경우에서는 조향 속도에 따라 펌프의 회전 속도를 감소된 값으로 일정하게 유지시키고, 조향 속도 한계치를 넘는 경우에는 펌프의 회전 속도를 직선 형태로 또는 단계적으로 상승시킬 것을 제안하고 있다. 이때, 일정의 회전 속도는 송출체적유량이 소정 조향 속도 한계치에 도달한 경우에, 유량을 조절함에 따라 달성되도록 되어있다. 이러한 방법의 경우에, 적어도 단시간 내에 충분한 송출 체적유량을 종종 이용할 수 없게 되는 점은 차치하고서라도, 이 방법에서는 순전히 경험적인 근사식에 기초하여 단지 개략적으로 효율을 최적화할 수밖에 없다. 또한, 동력 조향 장치와 관련된 영향은 고려되지 않았기 때문에, 이 방법에서는 어떤 사용예의 경우에도 동일한 정도로 경제성을 개선시키지 못한다.

US 4,032,876 A1호에는 유량 한계치에 도달될 때까지 모터 회전 속도를 일정하게 유지하는 모터 회전 속도 제어 방법이 개시되어 있다. 또한, EP 0534332 A1호에는 센서에 의해 조향 휠의 회전 속도를 검출하고 회전 속도에 따라, 펌프 구동용 모터를 제어하는데 이용되는 펄스 폭 변조 방법을 사용하는 동력 조향 장치가 개시되어 있다. 그러나, 이 경우에 효율 최적화를 수행하는 것이 아니라 조향 휠의 회전 속도와, 동력 조향 장치의 모터 출력 사이의 비례 관계를 수립하는 것이다.

본 발명의 목적은 이러한 선행 기술을 전제로 하여 차량의 유압식 동력 조향 장치의 모터에 의해 구동되는 펌프의 회전 속도를 조향 속도에 따라 조정하는 방법을 개선하여, 간단히 장치 전체의 효율을 최적화할 수 있게 하는 것이다.

본 발명의 의도하는 바에 따르면, 장치의 전체 효율은 모터/펌프 유닛의 효율과 유압 밸브 효율의 곱을 의미한다. 이와 같은 효율은 그때 그때의 사용 조건 및 구성 조건에 따라 경험적 평균치에서 벗어날 수 있다.

이러한 과제를 기술적으로 해결하기 위해, 본 발명은 검출된 조향 속도를 기초로 하여 소요 유압 체적유량을 장치 전체의 효율을 고려한 보정치만큼 최대치까지 증대시키고, 이러한 결과로부터 펌프의 목표 회전 속도를 산출하여 조정을 수행하는 것을 제안한다.

본 발명의 해결책에 의하면, 경험적으로 확정된 저속 정회전 속도치는 실지로 필요로 하는 수치보다 불충분한 값까지 조정되기보다는, 모터/펌프 유닛의 효율뿐만 아니라 유압 밸브의 효율을 고려한 보정치만큼 최저 회전 속도치를 증대시킴으로써 해당 최저 동력 소비량이 조정된다. 이러한 최저 동력 소비량은 한편으로는 송출 체적유량을 증대시킬 필요가 있는 경우에는 임의적으로 이용되며 다른 한편으로는 이러한 조치에 의해 동력 조향 장치 전체의 효율이 최적화된다.

본 발명의 제안에 따르면, 조향 속도는 조향 회전 속도를 측정함에 의해 확정된다. 또한, 본 발명은 유압 매체의 유량 측정을 행하는 것도 제안한다.

특히, 본 발명의 바람직한 제안에 따르면, 그때 그때의 조향 체적유량에 따라 보정치가 산출된다. 본 발명의 방법은 컴퓨터 제어에 의해 수행될 수 있으며, 이 경우에는 조향 체적유량에 관련한 보정치를 저장한다. 이에 의해, 전체적으로 학습 가능한 장치를 얻게 된다. 이 장치는 그때 그때의 조정된 값에 따라, 모터/펌프 유닛의 효율과 유압 밸브의 효율을 고려하여 효율을 산정하고, 최적화를 위해 보정치를 변경한다. 모터 효율 및 유압 효율은 공지된 바와 같이 표로 만들어 판독 가능하게 컴퓨터에 저장될 수 있다. 이에 상응하는 수식은 공지되어 있다. 따라서, 그때 그때의 사용예를 고려하여, 그때 그때의 조향 체적유량에 따라 최적 보정치를 확정하고, 검출 조향 속도에 기초하여 산출된 소요 유압 체적유량을 상기 보정치만큼 보정함으로써 동력 조향 장치 전체의 효율이 최적으로 유지된다.

본 발명의 또 다른 제안에 따르면, 모터 회전 속도의 조정은 펄스폭 변조 방법에 의해 수행된다.

본 발명에 따른 방법은 간단히 사용될 수 있고, 기존의 동력 조향 장치에서도 보완적으로 사용될 수 있다. 이러한 방법을 적용함에 의해, 장치의 효율은 최적화되고, 이러한 종류의 장치를 사용함에 의해 경제성을 현저히 향상시킨다.

이하, 본 발명의 또 다른 장점 및 특징을 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 가로축 상에 압력을, 세로축 상에 체적유량을 나타낸 선도이다. 종래의 동력 조향 장치의 경우에, 유압 출력은 소정 조향 체적유량(Q_steering)에 기초하여 소정의 실린더 압력(P_cyl)으로 장치에서 소비되고, 다른 한편으로는 체적유량의 잔량(Q_pump- Q_steering)은 압력(P_cyl)의 경우의 출력 손실을 나타낸다.

도 2에 도시된 동력 조향 장치의 경우에, 측정된 조향 회전 속도에 기초한 소요 체적유량은 보정치(B)를 가산하여 제공되고, 이로부터 송출 특성 곡선(b)이 얻어진다. 이 송출 특성 곡선(b)은 펄스폭 변조에 의해 100% 입력 전압 시의 추이, 즉 최대 체적유량을 나타내는 직선(a)까지 상승된다.

도 3에는, 일정 체적유량의 장치에 대한 조향 속도와, 제어된 송출 특성 곡선을 갖는 장치의 각 보정치(B)에 따른 유압 밸브 효율의 추이를 나타내고 있다. 상기 도면으로부터 알 수 있는 것은, 본 발명에 의한 방법은 저속으로부터 중속에 이르는 조향 속도의 경우에, 공지의 일정 체적유량 시스템에 비해 분명히 높은 효율을 갖게 됨에 따라, 보다 적은 에너지 소비를 나타낸다는 것이다.

이와 같이 송출 체적유량을 실제의 조향 체적유량에 맞추는 데에는, 하강 송출 특성 곡선의 경우(도 1)에는 실린더 압력, 요컨대, 예를 들면 모터의 전력 소비량의 파라미터 또는 조향 속도의 파라미터를 감시할 필요가 있다. 양 파라미터는 조향 기구의 파라미터에 의거하여 체적유량/압력 관계 선도에서의 상태를 결정하며, 이로부터 소요 바이패스 유량 B를 고려하여 모터/펌프 유닛의 소요 회전 속도를 산출할 수 있다. 그 결과, 시스템 전체의 최적화에 의해 소음이 최소화되고 에너지가 절감될 수 있다.

모터 회전 속도를 제어하여, 유량 한계치까지 모터의 회전 속도를 일정하게 유지하는 경우에, 송출 체적유량을 조향 체적유량에 맞추기 위해서는, 그러한 특성 곡선을 고려하에, 요컨대 하나의 파라미터, 즉 조향 속도만을 필요로 한다.

도 4에 도시된 동력 조향 장치의 경우에, 조향 축(1)이 속도 센서(2)를 구비하고, 또한 조향 밸브(3)와 연결된다. 이 조향 밸브(3)에는 모터/펌프 유닛(4)의 유압 출력이 전자 제어 유닛(5)의 제어에 따라 송출된다. 전자 제어 유닛(5)은 속도 센서(2)와 접속되어 있다. 조향 기구(6)의 작동에 도입되는 조향력은 유압에 의해 보조된다.

도 1은 제어 방법을 사용하지 않을 경우의 체적유량/압력 관계의 선도.

도 2는 제어 방법을 사용할 경우의 체적유량/압력 관계의 선도.

도 3은 체적유량/밸브 효율 관계의 선도.

도 4는 동력 조향 장치의 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 조향 축

2 : 속도 센서

3 : 조향 밸브

4 : 모터 펌프 유닛

5 : 전자 제어 유닛

6 : 조향 기구

B : 보정치

b : 입력 전압 저하 시의 모터/펌프 유닛의 특성 곡선

a : 100% 입력 전압 시의 모터/펌프 유닛의 특성 곡선

PWM : 펄스 폭 변조

Claims (7)

1. 유압식 동력 조향 장치의 모터에 의해 구동되는 펌프의 회전 속도를 조향 속도에 따라 조정하는 방법으로서,

   유압 유체를 조향 밸브에 공급하는 펌프를 제공하는 단계와;

   상기 펌프를 구동하는 모터를 제공하는 단계와;

   조향 속도를 감지하는 단계와;

   감지된 조향 속도에 따라, 상기 펌프에 의해 상기 조향 밸브에 공급되는 유압 유체의 초기 체적유량을 결정하는 단계와;

   임의적으로 이용할 수 있는 예비 유량을 제공하는 조정 체적유량까지 상기 초기 체적유량을 증대시키는 보정치(B)를 결정하는 단계; 그리고

   상기 조향 밸브에 상기 조정 체적유량의 유압 유체를 공급하는 속도로 상기 펌프가 모터에 의해 구동되도록, 상기 조정 체적유량에 기초하여 모터의 회전 속도를 설정하는 단계

   를 포함하며, 상기 보정치는 상기 조정 체적유량이 펌프의 최대 유압 출력을 초과하지 않는 범위 내에서 변동되고, 동력 조향 장치 전체의 효율을 고려하여 결정되는 것인 펌프의 회전 속도를 조향 속도에 따라 조정하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 조향 속도는 측정된 조향 회전 속도에 기초하여 확정되는 것을 특징으로 하는 펌프의 회전 속도를 조향 속도에 따라 조정하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 초기 유압 체적유량을 측정하는 것을 특징으로 하는 펌프의 회전 속도를 조향 속도에 따라 조정하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보정치(B)는 상기 초기 체적유량에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 펌프의 회전 속도를 조향 속도에 따라 조정하는 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조향 속도와 보정치(B)는 컴퓨터에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 펌프의 회전 속도를 조향 속도에 따라 조정하는 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보정치를 결정하고, 이를 조향 장치마다 저장하는 것을 특징으로 하는 펌프의 회전 속도를 조향 속도에 따라 조정하는 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전 속도는 펄스 폭 변조 방법에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 펌프의 회전 속도를 조향 속도에 따라 조정하는 방법.