KR0134915B1 - 차량의 롤링 능동 제어장치 - Google Patents

Abstract

(목적) 간단한 구조의 유압회로 부품으로 이루어지면서도 주행상태에 따른 모드 구분이 가능하고, 무부하시에 액츄에이터의 내부 잔압을 소멸시켜 신뢰성 보장과 승차감의 향상을 도모하기 위한 차량의 롤링 능동 제어장치.

(구성) 이장치는 유압펌프(4)에서 발생된 유압이 분류밸브(8)를 경유하여 양 방향 제어 밸브(20)(22)를 통해 로터리 액츄에이터(24)(26)로 인가되게 함과 동시에 상기한 각 로터리 액츄에이터(24)(26)의 입 출력 포트 사이로 2위치 4포트 밸브(28)를 개재시켜서 이것에 의해 상기한 양 액츄에이터(24)(26)가 보유하는 2개의 입 출력 포트가 연통될 수 있게 되어 있다.

Description

차량의 롤링 능동 제어장치

제1도는 본 발명에 관련된 제어장치의 유압 계통도.

제2도는 본 발명에 있어서 컨트롤러의 입 출력관계를 설명하기 위한 블록도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

8 : 분류 밸브12, 14 : 공급라인

20, 22 : 방향 제어 밸브24, 26 : 로터리 액츄에이터

28 : 2위치 4포트 밸브32, 34 : 회전각 변위센서

본 발명은 차량의 롤링 능동 제어장치에 관한 것이다.

차량의 롤링은 커브 길의 주행 시에 야기되는 차 중심 이동에 의한 요잉(yawing), 그리고 범프나 비포장 길에서 자체로 가해지는 노면 충력에 의한 피칭(pitching)으로 나타나고, 어느 것이나 차량의 승차감과 안정성을 해치는 것이므로 적극적으로 개선되어야 하는 사항이다.

독립 현가식 차량은 승차감을 향상시키려는 목적에서 스프링상수가 작은 스프링을 사용하고 있고, 이 때문에 커브길 주행 시에 원심력의 작용으로 차체의 기울기가 증대하여 롤링이 심하게 나타난다.

종래에 차량의 롤링을 억제하는 수단은 양 차륜 사이에 토오션 바아 형태로 된 스테빌라이저의 양 단부를 연결 설치하고, 중간부는 프레임으로 장착시켜서 상기한 스테빌라이저의 비틀림에 의한 탄력 작용으로 롤링이 억제되게 하고 있다.

즉, 스테빌라이저는 좌우 차륜이 동시에 상하 작동하는 경우에는 작용하지 않지만, 좌우 차륜이 상반되게 상하로 작동하는 경우에는 상기한 스테빌라이저가 비틀려지고, 이 때 발생하는 탄성력으로 차체를 지지하여 기울기를 감소시키게 된다.

그러나 이와 같은 스테빌라이저도 차량의 롤링에 대하여 능동적으로 대처하지는 못한다.

본 출원인은 상술항 스테빌라이저의 단점을 보완하는 것으로서, 대한민국 특허 출원 제94-15495호, 차량용 능동 롤 제어장치를 제안한 바 있다.

이장치는 각각 전 후륜 사이로 설치된 스테빌라이저의 중간에 밸브 액츄에이터를 설치한 구성으로 되어 있다. 이들 밸브 액츄에이터로 공급되는 유압은 비례제어 감압밸브와 방향제어 밸브에 의해 제어되어서 노면 상태 및 차속 등과 같은 조건에 따라 조절되어 스테빌라이저의 비틀림 탄성력을 증감시키는 작용을 행하게 되어 있다.

이로 인하여 차체는 항상 수평으로 유지됨에 따라 승차감의 향상과 선회시, 제동시 또는 조향시에 차량의 조종성과 안정성이 좋아지게 된다.

그렇지만 상술한 롤 제어장치도 다음의 몇 가지 결점을 안고 있다.

첫째, 구성 부품이 고도로 정밀해야 하므로 부품 값이 비싸다.

둘째, 페일 세이프(fail safe) 기능을 갖추고 있지 않아서 고장 발생에 대처할 수 없게 되어 있다.

세째, 직진 주행 시에는 스테빌라이저의 강성이 소프트로 변환되어야 하는 등, 도로 조건에 따라 주행 모드 구분이 필요한데도 이를 충족시키지 못하고 있다.

네째, 비작동시에는 액츄에이터의 내부에 유압이 잔존하고 있고, 이 유압은 불필요하게 스테빌라이저를 구속하여 승차감을 소프트하게 할 수 없다.

본 발명의 목적은 상술한 종래의 롤 제어장치에서 볼 수 있는 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 간단한 구조의 유압회로 부품으로 이루어지면서도 주행상태에 따른 모드 구분이 가능하고, 무부하시에 각 유압 부품에 잔존하는 최소의 압력이 차량의 주행에 전혀 영향을 미치지 않게 구성한 차량의 롤링 능동 제어장치를 제공함에 있다.

상기의 목적에 따라 본 발명은 유압펌프에서 발생된 유압이 분류밸브를 경유하고 양 방향 제어 밸브를 통해 로터리 액츄에이터로 인가되게 함과 동시에 상기한 각 로터리 액츄에이터의 입 출력 포트 사이로 2위치 4포트 밸브를 개재시켜서 이것에 의해 상기한 양 액츄에이터가 보유하는 2개의 입 출력 포트가 연통될 수 있게 한 구성을 특징으로 한다.

그리고 상기한 본 발명의 구성에 있어서, 양 방향 제어 밸브는 3위치 4포트 방향절환 밸브가 채용되고, 이것의 p 포트는 중립위치에서 R 포트와 항시 연통되는 구조로 되어 있다.

또, 2위치 4포트 밸브는 양 액츄에이터에 각각 형성된 입 출력 포트 사이를 연통시켜서 스테빌라이저가 무부하상태로 되게 해 준다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 실시예를 나타내는 유압 회로도로서, 도면중 부호(2)는 엔진을 나타내고 있다.

엔진(2)은 본 발명에서 유압펌프(4)를 구동시키는 동력원이 된다. 이 유압펌프(4)에서 토출되는 유압은 감압밸브(6)를 거쳐 일정의 압력으로 되어 분류밸브(8)로 공급된다.

이 때, 분류밸브(8)의 입력단 유압은 유압계(10)에 의해 체크된다.

상기한 분류밸브(8)는 공급된 유압을 2개의 공급라인(12)(14)에 균압으로 나누어주는 것이며, 양 공급라인(12)(14)에는 각각 릴리프밸브(16)(18)가 개재되어서 공급되는 유압이 항상 일정치로 되게 2차적인 제어를 행하도록 구성하고 있다.

또, 각 공급라인(12)(14)에는 3위치 4포트 방향절환밸브(20)(22)가 개재되어 있으며, 이들 3위치 4포트 방향절환밸브(20)(22)의 P 포트와 R 포트는 항상 연통된 구조로 되어 있다. 따라서 양 3위치 4포트 방향절환밸브(20)(22)가 중립위치일 때의 유압은 분류밸브(8)의 출력단에서 오일 탱크로 흘러 아무런 작용을 일으키지 않게 된다.

한편, 양 3위치 4포트 방향절환밸브(20)(22)의 A 포트 및 B 포트는 각각 전류 로터리 액츄에이터(24)(26)의 어느 한쪽 단으로 연통되고, 나머지 한쪽 단에는 3위치 4포트 방향절환밸브(20)(22) B 포트가 연통된다.

그리고 상기한 양 3위치 4포트 방향절환밸브(20)(22)의 A 포트 및 B 포트 사이에는 2위치 4포트 밸브(28)가 개재되어서 그것의 A1 포트와 A2 포트는 각각 3위치 4포트 방향절환밸브(20)(22)의 A 포트로, 그리고 B1 B2 포트는 각각 3위치 4포트 방향절환밸브(20)(22)의 B 포트로 연통되어서 상술한 로터리 액츄에이터(24)(26)와 병렬 배치된다.

상기한 로터리 액츄에이터(24)(26)의 어느 한쪽 단에도 각각 유압계(30)(32)가 개재되어서 여기를 통과하는 유압은 항상 체크되고, 또 각 로터리 액츄에이터(24)(26)에는 회전각 변위센서(34)(36)가 병설되어 있어서 그것의 회전 변위를 전기적 신호로 검출할 수 있게 되어 있다.

상기한 로터리 액츄에이터(24)(26)는 각각 전 후측 스테빌라이저(44)(46)의 중간에 배치되어서 유압이 자유로이 유통되는 양 입 출력 포트 개방 상태인 때는 스테빌라이저(44)(46)에서 자체 강성만이 나타나므로 소프트한 승차감을 얻을 수 있고, 반대로 유압의 소통이 곤란하도록 양 입 출력 포트의 어느 한쪽 단이 닫혀진 때, 또는 해당 스테빌라이저(44)(46)의 비틀림 방향에 저항하는 방향으로 유압이 공급되는 때에는 강성이 증대하여 승차감은 하드하게 된다.

제2도는 본 발명의 장치에 관련된 전자적 제어를 위한 회로 구성을 묘사하는 블록도이다.

상술한 3개의 유압계(10)(30)(32)에서 출력되는 신호 컨트롤러(38)로 입력된다. 그리고 컨트롤러(38)에는 상기한 유압계(10)(30)(32)의 입력 신호 외에도 양 회전각 변위센서(34)(35)와 차속 센서(40) 및 조향각 센서(42)의 출력 신호를 받아 들여서 입력된 프로그램에 따라 신호 처리한 후에 출력단을 통해 감압밸브(8)와 분류밸브(8), 그리고 양 3위치 4포트 방향절환밸브(20)(22)에 부설된 소레노이드(Sa)(Sb)(S1)(S2)의 온-오프 제어 및 2위치 4포트 밸브(28)의 솔레노이드(S)의 온-오프 제어를 행하게 된다.

엔진(2)에 의해 유동되는 유압펌프(4)의 출력은 유압계(10)를 통해 측정되는 한편으로 감압밸브(8)를 거쳐 분류밸브(8)로 공급된다. 이 과정에서 유압계(10)를 통해 컨트롤러(38)로 입력되는 신호가 설정치 이하 또는 이상일 때, 컨트롤러(38)는 감압밸브(6)를 더 열거나 닫아 주어서 공급되는 유압이 일정 수준으로 되게 한다. 또 분류밸브(8)는 공급된 유압을 각 공급라인(12)(14)으로 균등하게 나누어준다.

각 공급라인(12)(14)을 지나는 유압은 양 방향 제어 밸브(20)(22)로 인가된다.

본 발명에서, 방향 제어 밸브(20)(22)는 3위치 4포트 방향절환밸브를 채용하고 있다.

양 방향 제어 밸브(20)(22)에서 공급된 유압은 P 포트로 인가된다.

양 방향 제어 밸브(20)(22)는 중립위치일 때에 P 포트가 R 포트와 항시 연통되어 있기 때문에 유압은 오일 탱크로 복귀하여 양 로터리 액츄에이터(24)(26)는 부하를 일으키지 않게 된다.

그렇지만 이 경우에 있어서, 2위치 4포트 밸브(28)의 솔레노이드(S)도 오프인 때는 로터리 액츄에이터(24)(26)에 남아 있는 잔압이 양 스테빌라이저(24)(26)에 작용하게 되므로 약간 하드한 승차감으로 나타난다.

그러나 상기한 2위치 4포트 밸브(28)가 온으로 열려지면, 4개 포트(A1)(A2)(B1)(B2)가 서로 화살표로 나타낸 방향에 따라 연통되어져서 유압의 소통이 무부하상으로 되어 스테빌라이저(44)(46)는 자체 탄성력만을 발휘하게 되고, 따라서 소프트한 승차감을 얻을 수 있게 된다.

한편, 상기한 2위치 4포트 밸브(28)가 오프로 닫혀진 상태에서, 양 방향제어 밸브(20)(22)의 솔레노이드(Sa)(S1)가 작동되면, P 포트는 A 포트와, 그리고 R 포트는 B 포트와 각각 연통되어서 양 로터리 액츄에이터(24)(26)는 일정 방향의 유압을 받게 된다. 또 반대로 양 방향 제어 밸브(20)(22)의 솔레노이드(Sb)(S2)가 작동되면, P 포트는 B 포트로, R 포트는 A 포트로 연통되어서 유압의 공급방향이 반대로 역전된다.

이와 같이 유압의 공급방향을 정역 변환시킴에 따라 양 로터리 액츄에이터(24)(26)는 해당 스테빌라이저(44)(46)에서 발휘되는 탄성력이 작용하게 되는 방향과 탄성력의 세기까지 제어할 수 있다.

본 발명에서, 롤링 능동 제어장치에 고장이 발생하였을 때에는 양 방향 제어 밸브(20)(22)는 중립 위치로, 또 2위치 4포트 밸브(28)는 오프로 전환되어서 양 로터리 액츄에이터(24)(26)의 입 출력 포트를 닫아 주어 내부의 잔압만이 양 스테빌라이저(44)(46)로 가해지게 설정하고 있다.

또, 장치의 고장 발생은 종래부터 사용되고 있는 이상발생 검출기에 의해 검출되고, 이렇게 검출된 신호는 컨트롤러(38)로 입력되어 프로그램에 따라 제어하게 된다.

본 발명은 상술한 양 방향 제어 밸브(20)(22)에 의해 나타나는 유압의 방향 변환으로 스테빌라이저(44)(46)의 비틀림 방향을 제어할 수 있기 때문에 차량의 자세 변화, 즉 주행 조건의 변화에 따른 롤링은 컨트롤러(38)가 방향 제어 밸브(20)(22)와 2위치 4포트 밸브(28)를 제어함에 따라 능동적으로 억제되어 차체는 항상 수평으로 유지되는 것이므로 선회 시나 제동시 및 조향시의 차량 자세 변화를 최소화함과 동시에 차량의 운동 특성이 최적으로 되어 승차감과 조종 안정성이 현저하게 향상되는 효과를 나타낸다.

상술한 스테빌라이저(44)(46)의 토오션에 의한 로터리 액츄에이터(24)(25)의 회전 변위각은 그것에 부속된 회전각 변위 센서(34)(36)를 통해 측정 검출되고, 검출된 신호는 컨트롤러(38)로 입력되어서 로터리 액츄에이터(24)(26)의 회전 변위를 상쇄시키는 제어의 기초가 되는 것이나, 이 신호는 차량의 하중 변동과는 무관하게 데이터 처리된다.

본 발명에서 방향 제어 밸브(20)(22)는 비례적으로 온-오프 작동되는 솔레노이드(Sa)(Sb)(S1)(S2)에 의해 개방도가 상대적으로 조절될 수 있어서 방출 유량의 조정도 가능하게 된다. 따라서 스테빌라이저(44)(46)의 탄성력을 애널로그적으로 끊김없이 연속해서 제어할 수 있는 효과도 가지고 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 전 후륜 사이에 각각 배치되는 스테빌라이저의 중간에 유압식 액츄에이터를 부설하여 놓고, 별도 장비된 차속센서와 조향각 센서 및 횡가속도 센서로부터 송출되는 차량의 주행속도와 노면상태의 정보를 컨트롤러가 데이터 처리하여 상기한 스테빌라이저의 탄성력 제어를 행하는 롤링 능동 제어장치로서, 각 로터리 액츄에이터의 양 입 출력 포트 사이를 2위치 4포트 밸브로 개폐시킬 수 있게 한 것이므로 종래의 장치와는 달리 로터리 액츄에이터의 내부에 존재하는 잔압을 소멸시킬 수 있어서 주행 모드별로 확연히 구분 제어할 수 있는 이점이 있고, 또한 양 방향 제어 밸브는 P 포트를 R 포트로 항시 연통시킨 구조이기 때문에 이들이 비작동 상태로 있을 때에는 공급되는 유압을 오일 탱크로 복귀 순환시키게 됨으로써 종래의 장치와는 달리 고장 발생의 우려도 없는 장점이 있다.

게다가 페일 세이프 기능을 갖추고 있어서 신뢰성을 줄 수 있고, 아울러서 주행 모드를 더욱 여러 단계로 구분 설정할 수 있기 때문에 평탄로 직선 주행 등의 조건에서 승차감의 향상을 도모할 수 있으며, 로터리 액츄에이터의 내부 잔압을 소멸시킬 수 있으므로 스테빌라이저가 불필요하게 구속되어 승차감을 저해시키는 일도 생기지 않는다.

Claims (4)

1. 통상의 스테빌라이저 중간부에 장착된 로터리 액츄에이터로 유압을 공급하고, 이 유압이 방향 제어밸브를 경유케하여 유량과 공급 방향의 변한을 행함으로써 스테빌라이저의 탄성력이 증감되게 한 차량의 롤링 능동 제어장치에 있어서, 상기한 각 로터리 액츄에이터(24)(26)의 양 입 출력 포트 사이로 2위치 4포트 밸브(28)를 연통 개재시켜서 평탄로 직선 주행 시나 고장 발생 시에 상기한 2위치 4포트 밸브(28)가 상기한 양 로터리 액츄에이터(24)(25)의 입 출력 포트 사이를 연통시켜서 상기한 양 스테빌라이저(44)(46)가 보유하는 탄성력이 소프트로 나타나게 제어함을 특징으로 하는 차량의 롤링 능동 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 방향 제어 밸브는 방향 제어밸브(20)(22)로 이루어지고, 이들 방향 제어 밸브(20)(22)의 P 포트와 R 포트 사이는 중립위치에서 항시 연통되는 구조로 되어 있음을 특징으로 하는 차량의 롤링 능동 제어장치.
3. 제1항에 있어서, 상기한 로터리 액츄에이터(24)(26)에는 회전각 변위 센서(34)(36)가 부설되어 있음을 특징으로 하는 차량의 롤링 능동 제어장치.
4. 제1항에 있어서, 고장 발생 시에 상기한 양 방향 제어 밸브(20)(22)는 중립위치로 닫히고, 2위치 4포트 밸브(28)의 솔레노이드(S)는 오프로 전환됨을 특징으로 하는 차량의 롤링 능동 제어장치.