KR0142383B1 - 차량용 능동 롤 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 능동 롤 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수동형 스테빌라이저가 장착된 차량에서 승차감과 안정성의 상충에 따른 압력의 한계를 보상하도록 압력보상기능을 갖는 파일럿 4/3 방향제어밸브를 설치하고 파워 스티어링장치의 조향시 발생되는 유압실린더의 좌, 우 압력차를 이용하여 파일럿 4/3 방향 제어밸브에 의해 차량용 스테빌라이저에 장착된 로타리 액츄에이터의 압력을 연속적으로 제어하므로써, 주행중 조향시 발생되는 롤현상을 억제하여 차량자세제어와 조향성 및 안정성을 향상시키도록 된 것이다.

Description

차량용 능동 롤 제어장치

제 1 도는 종래 차량용 능동 롤 제어장치 제어장치의 개략 구성도

제 2 도는 본 발명에 따른 차량용 능동 롤 제어장치의 개략 구성도

제 3 도는 본 발명에 따른 능동 롤 제어장치의 작동상태도로서, (a)는 우회전 선회시, (b)는 좌회전 선회시의 작동상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 2연 유압펌프20, 30: 방향제어밸브

40: 유압실린더43: 피스톤

본 발명은 차량용 능동 롤 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수동형 스테빌라이저가 장착된 승차감과 안정성의 상충에 따른 압력의 한계를 보상하면서 파워 스티어링장치의 조향에 따른 유압실린더의 좌, 우 압력차를 이용하여 로타리 액츄에이터의 유압을 제어하므로 롤현상을 방지하고 차량자세가 제어되도록 된 능동 롤 제어장치이다.

일반적으로 주행중인 차량은 선회시 원심력에 따른 횡가속도에 의해 차량의 무게중심으로 회전 모우멘트가 발생하여 횡가속도 방향으로 차량이 기울어 차량의 무게가 한쪽으로 과도하게 전가됨에 따라 승차감 및 안정성이 저하되거나 롤현상(차량의 좌, 우 진동)발생에 의해 조향성이 악화되어 차량전복을 유발하며 안전운행에 어려움이 따르게 된다.

따라서, 차량의 주행시 승차감과 조향성 및 안전성을 향상시키기 위해 차축이 노면에서 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달되지 않도록 하는 현가장치(Suspension System)가 사용되고, 특히, 현가장치와 더불어 주행하는 차량의 자세제어에 따른 조향성 및 안정성을 향상시키기 위해 롤현상을 방지하도록 롤 제어장치가 사용된다.

상기 롤 제어장치는 전륜과 후륜 각각의 좌, 우 너클에 일종의 비틀림 스프링역할을 하는 스테빌라이저(Stabilizer)를 연결하여 좌우의 높이차에 의한 토오크(Torque)를 스테빌라이저 바(-Bar)의 각 변위량에 해당되는 토오크로 보상하는 수동 롤 제어장치와, 상기 수동형 스테빌라이저가 장착된 차량에서 승차감과 안정성의 상충에 따른 압력의 한계를 보상하도록 스테빌라이저에 로타리 액츄에이터를 설치하여 유압에 의해 회전 토오크를 발생시켜 전, 후륜의 조향력을 생성시키고 이를 핸들의 조향각을 감지하는 조향각센서와 차량선회시 원심력에 따른 횡가속도를 감지하는 횡가속도센서에서 감지된 차량상태에 따라 컨트롤부에서 제어하는 능동 롤 제어장치로 대별된다.

특히, 본 발명과 대비되는 종래의 능동 롤 제어장치는 제 1 도와 같이 차량의 전륜(F.W)과 후륜(R.W)에 각각 설치된 스테빌라이저(1)(1'), 상기 스테빌라이저의 중간에 설치되어 유압에 의한 회전토오크를 생성하여 전륜, 후륜의 조향력을 발생시키는 로타리 액츄에이터(2)(2'), 조향핸들의 조향각을 감지하는 조향각센서(3), 차량선회시 원심력에 따른 횡가속도를 감지하는 횡가속도센서(4), 주행속도를 감지하는 차속센서(5), 모터(M)구동으로 유체를 송출하는 유압펌프(6), 상기 유압펌프에서 송출된 유압을 로타리 액츄에이터로 송출하도록 솔레노이드 구동되는 밸브유니트(7), 상기 유압펌프에서 송출된 유압의 압력을 감지 체크하는 압력검출기(8), 제어수단인 컨트롤부(9)로 대별된다.

상기와 같은 종래 능동 롤 제어장치의 작동은 주행중인 차량의 선회시 차량의 중량이 한쪽으로 과도하게 전가되어 차량이 기울어짐에 따라 발생되는 롤현상을 방지하도록 컨트롤부(9)가 조향각센서(3)와 횡가속도센서(4) 및 차속센서(5)의 노면상태정보에 따라 모터(M)를 구동하여 유압펌프(6)에서 유압을 발생시킨다.

상기 유압펌프(6)에서 발생된 유압은 전륜(F.W)과 후륜(R.W)의 각 로타리 액츄에이터(2)(2')로 송출되어 각 전륜, 후륜의 조향력을 생성시키되, 로타리 액츄에이터의 회전방향은 차량의 조향방향에 따라 솔레노이드로 구동되는 밸브 유니트(7)에 의해 조절되고 조향반대방향의 로타리 액츄에이터(2)(2')측에 유압을 공급하여 차량의 기울기에 따른 롤현상을 방지하고 자세제어가 되도록 하였다.

그러나, 상기 종래의 능동 롤 제어장치는 조향력보상을 위해 차량상태를 감지하는 조향각센서나 횡가속도센서 및 차속센서, 유압펌프의 유압을 조절 송출하도록 솔레노이드로 구동되는 밸브유니트 등 그 기능의 우수성에도 불구하고 유압회로를 구성하는 데 많은 어려움과 비용이 소요되어 상품화가치측면에서 과다 부품구성에 따른 생산비용 증가, 차량의 중량증가를 초래하는 문제점을 갖고 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해소한 것으로, 수동형 스테빌라이저가 장착된 차량에서 차량의 조향성 및 안정성의 상충에 따른 압력의 한계를 보상하면서 기존의 파워 스티어링장치를 이용하여 파워 스티어링장치의 조향에 따른 유압실린더의 좌, 우 압력차를 이용하여 로타리 액츄에이터의 유압을 제어하므로써 조향력을 생성시켜 롤현상을 방지하고 자세제어가 이루어지도록 된 차량용 능동 롤 제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 기존의 파워 스티어링의 조향에 따른 유압실린더의 좌, 우 압력차를 이용하여 로타리 액츄에이터의 유압을 제어하므로써 종래 기술과 같은 전자제어식을 배제하고 롤 제어장치의 구조를 간소화하여 원가절감 및 차량의 중량감소에 따른 생산성이 향상되도록 한 차량용 능동 롤 제어장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량용 능동 롤 제어장치는 조향에 따른 압력보상을 위해 로타리 액츄에이터의 회전방향에 따른 압력발생을 제어하도록 파워 스티어링장치내 유압실린더의 좌, 우 압력차를 이용하여 로타리 액츄에이터를 작동시키는 방향제어밸브가 구비됨에 특징이 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부도면에 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 능동 롤 제어장치는 제 2 도와 같이 상기 조향 핸들에 연설된 동력조향장치로서, 유압으로 작동되는 기존의 파워 스티어링장치(P.S)에 모터(M)구동에 의해 작동되어 유압을 공급하는 2연 유압펌프(10), 상기 2연 유압펌프에 연설되어 전륜(F.W)과 후륜(R.W)에 장착된 각 스테빌라이저(1)(1')의 로타리 액츄에이터(2)에 유압을 송출하도록 개폐 조절하는 방향제어밸브(20), (30)가 구비된다.

상기 방향제어밸브는 유압에 의해 동작되되, 양방향으로 유압이 유통되는 파일럿 4/3 방향제어밸브가 사용된다.

상기 유압원인 2연 유압펌프(10)의 일측 유압펌프(11)는 전륜(F.W)의 스테빌라이저(1)와 후륜(R.W)의 스테빌라이저(1')에 설치되는 로타리 액츄에이터(2)(2')에 유압을 공급하도록 연설된다.

또한, 상기 2연 유압펌프(10)의 타측 유압펌프(12)는 파워 스티어링장치의 유압실린더(40)에 유압을 공급하도록 연설된다.

한편, 상기 파워 스티어링장치(P.S)의 유압실린더(40)는 2연 유압펌프(10)에서 송출된 유압에 의해 전륜의 조향동작이 용이하게 조작되도록 2조 구성된 실린더(41)(42)와 차량조향시 진행방향에 따라 유압실린더내에서 좌, 우로 이동되는 피스톤(43)으로 구성되었다.

상기 파워 스티어링장치(P.S)는 조향핸들과 로타리 밸브(R.V)에 연설되고 상기 조향핸들의 조향조작에 따라 로타리 밸브(R.V)가 유압의 흐름방향을 조절하여 피스톤(43)의 동작방향을 결정하도록 되었다.

도면중 미설명 부호(50)은 전륜과 연설되는 로드, (60)은 2연 유압펌프와 연설되는 오일탱크, (70)은 오일의 불순물을 제거하는 필터수단, (80)은 각 차륜을 연결하는 회전조인트이다.

상기와 같은 본 발명에 따른 능동 롤 제어장치의 작동은 제 2 도와 같이 로타리 액츄에이터(2)(2')에 유압이 공급되기전의 중립상태에서 주행중 차량선회시 조향핸들의 조향방향에 따라 이에 연설된 로타리 밸브(R.V)가 유로방향을 설정하여 유압실린더(40)를 작동시키고 유압실린더의 좌, 우 압력차에 따라 파일럿 4/3 방향제어밸브인 방향제어밸브(20)(30)가 유로를 형성하여 2연 유압펌프(10)의 일측 유압펌프(11)에서 발생 공급된 유압을 로타리 액츄에이터(2)(2')에 공급하므로 전륜(F.W)조향과 함께 기울어지는 측의 차체를 들어 올려 자세제어가 된다.

상기 유압실린더(40)는 차량의 조향방향에 따라 가압되는 각 실린더(41)(42)의 어느 일측을 가압시 타측과의 압력차가 발생되므로 이 압력차에 의해 방향제어밸브(20)(30)가 작동되어 2연 유압펌프(10)에서 공급되는 유압이 유로연결에 따라 로타리 액츄에이터(2)(2')로 송출되는 것이다.

예를 들어 설명하면 차량이 우회전 선회할 경우 제 3 도 (a)와 같이 운전자가 조향핸들을 우측으로 돌려 조향함에 따라 파워 스티어링장치(P.S)의 로타리 밸브(R.V)가 피스톤(43)을 우측으로 이동시켜 2연 유압펌프(10)의 일측 유압펌프(12)를 통해 오일이 공급된 유압실린더(40)내의 우측 실린더(42)를 가압하고 이에 연설된 로드(50)가 우측으로 당겨지며 회전조인트(80)에 연결된 전륜(F.W)은 우측으로 조향된다.

이때, 상기 유압실린더(40)내의 피스톤(43)이 우측 실린더(42)의 오일을 밀어내게 되므로 좌측 실린더(41)는 오일탱크(60)에서 공급된 오일이 2연 유압펌프(10)의 일측 유압펌프(12)를 통해 공급되어 좌측 실린더와 연결되 유로 A 에는 고압이 발생된다.

또한, 상기 유압실린더(40)의 우측 실린더(42)는 피스톤(43)의 가압에 따라 우측 실린더내의 오일은 필터부재(70)를 통해 오일탱크(60)으로 리턴되어 우측 실린더(42)와 연결된 유로 B 는 오일이 유압 실린더(40)로 빠져나가므로 압력이 낮아지게 된다.

따라서, 유로A의 고압력에 의해 방향제어밸브(20)(30)의 일측 밸브(20A)(30A)를 밀어 주어 유로를 연결 형성하여 2연 유압펌프(10)의 일측 유압펌프(11)에서 발생 공급되는 유압이 로타리 액츄에이터(2)(2')에 송출된다.

이어 송출된 유압은 로타리 액츄에이터(2)(2')의 좌측으로 전달되어 차체를 들어 올려주므로 차량 좌측의 기울기에 대한 롤현상을 방지하고 자세제어가 이루어진다.

상기 로타리 액츄에이터(2)(2')의 우측에 있는 오일은 유로를 통해 오일탱크로 리턴된다.

한편, 차량이 좌회전 선회할 경우 제 3 도 (b)와 같이 운전자가 조향핸들을 좌측으로 돌려 조향함에 따라 파워 스티어링장치(P.S)의 로타리 밸브(R.V)가 피스톤(43)을 우측으로 이동시켜 2연 유압펌프(10)의 일측 유압펌프(12)를 통해 오일이 공급된 유압실린더(40)내의 좌측 실린더(41)를 가압하고 이에 연설된 로드(50)가 좌측으로 당겨지고 회전조인트(80)에 연결된 전륜(F.W)은 좌측으로 조향된다.

이때, 상기 유압실린더(40)내의 피스톤(43)이 좌측 실린더(41)의 오일을 밀어내게 되므로 우측 실린더(42)는 오일탱크(60)에서 공급된 오일이 2연 유압펌프(10)의 일측 유압펌프(12)를 통해 공급되어 우측 실린더와 연결된 유로 B 에는 고압이 발생된다.

또한, 상기 유압실린더(40)의 좌측 실린더(41)는 피스톤(43)의 가압에 따라 좌측 실린더내의 오일은 필터부재(70)를 통해 오일탱크(60)으로 리턴되어 좌측 실린더(41)와 연결된 유로 A 는 오일이 유압 실린더(40)로 빠져나가므로 압력이 낮아지게 된다.

따라서, 유로B의 고압력에 의해 방향제어밸브(20)(30)의 일측 밸브(20B)(30B)를 밀어 주어 유로를 연결 형성하여 2연 유압펌프(10)의 일측 유압펌프(11)에서 발생 공급되는 유압이 로타리 액츄에이터(2)(2')에 송출된다.

이어 송출된 유압은 로타리 액츄에이터(2)(2')의 우측으로 전달되어 차체를 들어 올려주므로 차량 우측의 기울기에 대한 롤현상을 방지하고 자세제어가 이루어진다.

상기 로타리 액츄에이터(2)(2')의 좌측에 있는 오일은 유로를 통해 오일탱크(60)로 리턴된다.

제 3 도에서 표기된 화살표는 조향에 따른 로타리 액츄에이터에 유압공급시 유로의 진행방향을 나타내는 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 능동 롤 제어장치는 수동형 스테빌라이저가 장착된 차량에서 조향성 및 안정성의 상충에 따른 압력의 한계를 보상하면서 기존의 파워 스티어링장치의 조향에 따른 유압실린더의 좌, 우 압력차를 이용하여 이를 방향제어밸브에 의해 로타리 액츄에이터의 유압을 제어하므로써 조향력 생성에 따라 롤현상이 방지되고 차량의 자세제어가 이루어져 조향성 및 안정성을 향싱시키므로 안전운행에 기여할 수 있는 것이다.

또한, 전자제어식을 배제하여 롤 제어장치의 구조를 간소화하고 원가절감 및 차량의 중량감소에 따른 생산성을 향상시킬 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 수동형 스테빌라이저가 장착된 차량의 능동 롤 제어장치에 있어서, 조향핸들과 로타리 밸브(R.V)에 연설되고 상기 조향핸들의 조작에 따라 로타리 밸브(R.V)가 유압의 흐름방향을 조절하여 유압실린더(40)에 마련된 피스톤(43)의 동작방향을 결정하는 파워 스티어링장치(P.S); 상기 파워 스티어링장치(P.S)로 유압을 공급하는 2연 유압펌프(10); 상기 2연 유압펌프(10)로부터 공급되는 유압에 따라 차체의 좌측 또는 우측을 들어올리기 위해 전륜과 후륜에 장착된 한조의 로타리 액튜에이터(2)(2'); 및 상기 2연 유압펌프(10)와 상기 로타리 액튜에이터(2)(2') 사이에 연결되어, 상기 유압실린더(40)의 좌, 우 압력차에 따라 상기 2연 유압펌프(10)로부터 공급되는 유압의 흐름방향을 개폐조절하여 상기 로타리 액튜에이터(2)(2')로 각각 송출하는 파일럿 4/3 방향제어밸브(20)(30)를 구비함을 특징으로 하는 차량용 능동 롤 제어장치.