KR0145688B1 - 차량용 스테빌라이저 바아 및 그의 제어방법 - Google Patents

Abstract

내부에 유체가 채워져 있는 스테빌라이저 바아와, 상기 스테빌라이저 바아의 내부 양측단에 설치되며 서스펜션 아암에 결합된 피스톤과, 상기 스테빌라이저 바아 내부의 유체를 가압하거나 해제하기 위한 펌프와, 차량의 속도를 검출하기 위한 속도센서와, 차량의 횡방향 중력가속도를 검출하기 위한 횡방향 중력센서와, 상기 차량속도 신호로부터 차량이 주행중인 것을 판단하고 상기 횡방향 중력센서의 출력값으로부터 차량의 선회여부를 판단하여 차량의 선회시에는 상기 펌프를 작동시켜 상기 스테빌라이저 바아 내부의 유체를 가압하는 제어 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액티브 스테빌라이저 바아를 제공한다.

Description

차량용 스테빌라이저 바아 및 그의 제어방법

제1도(a) 및 (b)는 종래의 차량용 스테빌라이저 바아가 장착된 자동차의 문제점을 설명하기 위한 개략도,

제2도는 본 발명에 따른 차량용 스테빌라이저 바아의 개략단면도,

제3도는(a) 및 (b)는 본 발명에 따른 스테빌라이저 바아의 사시도 및 측면도,

제4도는 본 발명에 다른 펌프 구동 모터를 제어하기 위한 블록도,

제5도는 본 발명에 따른 펌프 구동 모터의 제어흐름도,

제6도는 횡 G값과 스테빌라이저바아 내부의 유압과의 관계를 나타내는 그래프,

제7도는 본 발명과 종래의 횡G값에 대한 롤강성과의 관계를 나타낸 그래프이다.

본 발명은 차량용 스테빌라이저 바아(Stabilizer bar)에 관한 것으로서, 특히 차량의 직진시에 승차감을 좋게하고 차량의 선회 및 라인 변경시에는 롤 강성을 증가시킬 수 있는 액티브(active) 스테빌라이저 바아 및 그의 제어방법에 관한 것이다.

차량에는 주행할 때 차축이 노면에서 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달되지 않도록 하여 차체나 하물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하기 위해 차축과 차체를 연결하는 현가장치를 구비하고 있다.

현가장치는 크게 나누어 노면에서 받는 충격을 완화시키는 섀시 스프링과, 섀시 스프링의 자유진동을 억제하여 승차감을 좋게하는 쇽 업소오버 및 자동차가 옆으로 흔들리는 것을 방지하기 위한 바아형태의 스테빌라이저 등으로 구성되어 있다.

한편 승차감을 좋게 하기 위해 스프링상수가 적은 스프링을 사용하면 자동차가 선회할 때 작용하는 원심력 때문에 차체가 많이 기울게 된다.

특히 독립현가식 차는 그 경향이 크기 때문에 선회할 때의 롤링(rolling)을 감소하고 차체의 평형을 유지하기 위해 토오션 바아를 이용한 스테빌라이저가 결합되어 있다.

이러한 스테빌라이저(21)는 양쪽끝은 좌우의 아래 서스펜션 아암에 결합되어 있고 가운데 부분은 프레임에 지지되어 있다. 이것을 제1도(a)와 같이 좌우 바퀴(11)가 동시에 상하로 움직일 때는 작용하지 않으나 좌우 바퀴가 상하운동을 서로 반대롤 할 때는 스테빌라이저(21)가 비틀려서 이때 발생하는 힘으로 차체가 기우는 것을 감소시켜 준다.

그러나 종래의 스테빌라이저 바아(21)는 바아 내부가 중공의 형태로 되어 있으며 서스펜션 아암에 고정설치된 구조를 갖고 있기 때문에 차량의 직진시 제1도(b)와 같이 한바퀴(11)에만 충격이 가해질 때 또는 요철 노면을 주행할 경우 스테빌라이저 바아(21)는 직진을 방해하고, 승차감을 나쁘게 하는 롤 강성이 생긴다.

따라서 본 발명의 목적은 차량이 직진시에는 롤강성을 낮추어 승차감을 좋게하고 차량의 선회 및 라인변경등 롤 강성이 필요할 때는 롤 강성을 높여 조종안정성을 향상시킬 수 있는 액티브 스테빌라이저 바아를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 유체가 채워져 있는 스테빌라이저 바아와, 상기 스테빌라이저 바아의 내부 양측단에 설치되며 서스펜션 아암에 결합된 피스톤과, 상기 스테빌라이저 바아 내부의 유체를 가압하거나 해제하기 위한 펌프와, 차량의 속도를 검출하기 위한 속도 센서와, 차량의 횡방향 중력 가속도를 검출하기 위한 횡방향 중력센서와, 상기 차량속도 신호로부터 차량이 주행중인 것을 판단하고 상기 횡방향 중력 센서의 출력값으로부터 차량의 선회여부를 판단하여 차량의 선회시에는 상기 펌프를 작동시켜 상기 스테빌라이저 바아 내부의 유체를 가압하는 제어수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액티브 스테빌라이저 바아를 제공한다.

본 발명의 또다른 특징에 따르면 내부에 유체가 채워져 있고 이와 연통한 양측단에 서로 반대방향으로 피스톤이 설치된 액티브 스테빌라이저 바아의 제어방법에 있어서, 횡방향 중력 가속도 값에 기초하여 차량의 선회시에는 스테빌라이저 바아 내부의 유압을 증가시키고, 차량의 직진시에는 스테빌라이저 바아 내부의 유압을 감소시키는 것을 특징으로 하는 액티브 스테빌라이저 바아의 제어방법을 제공한다.

이하에 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

제2도에는 본 발명의 일실시예에 따른 스테빌라이저바아의 개략 단면도가 도시되어 있다. 또한 제3도(a)에는 본 발명의 일실시예에 따른 스테빌라이저 바아가 장착된 차량의 사시도가 도시되어 이고, 제3도(b)에는 제3도(a)에서 X방향 외측면도가 도시되어 있다. 스테빌라이저 바아(21)의 내부에는 유체가 채워져 있으며 스테빌라이저바아(21)의 양측단(A, B)에는 피스톤(23, 25)이 차체의 서스펜션 아암에 결합되어 있다. 한편, 피스톤(23, 25)은 힘의 작용 방향이 반대가 되도록 서스펜션 아암에 결합되어 있다. 즉, 피스톤(23)은 서스펜션 아암의 하단부에 부착되어 있어서 힘이 상향으로 작용하고, 피스톤(25)은 서스펜션 아암의 상단부 부착되어 있어서 힘이 하향으로 작용한다.

따라서 스테빌라이저 바아(21) 내부의 유체에 유압이 가해질 경우 양측단에 위치된 피스톤(23, 25)이 작동되어 서스펜션 아암에 힘이 가해지고, 이로 인하여 스테빌라이저 바아(21)의 비틀림이 강화되므로 롤강성이 증가한다.

제2도에서 스테빌라이저 바아(21)의 중앙부에서 연장된 일측단에는 스테빌라이저 바아(21) 내부의 유체 압력을 높이거나 낮게 하기 위한 펌프(27)가 설치되어 있고, 펌프(27)에는 펌프 구동용모터(29)가 구비되어 있으며 또한 유압회로 일측에는 리저보어(reservoir)(31)가 설치되어 있다.

제4도에는 상기한 스테빌라이저 바아 내부의 유압을 제어하는데 필요한 펌프 구동 모터의 제어회로가 도시되어 있고, 제5도에는 펌프구동모터의 제어흐름도가 도시되어 있다.

제4도에서 부재번호 41은 차량의 속도를 검출하기 위한 속도센서, 43은 차량의 횡방향 중력가속도를 검출하기 위한 횡방향 중력센서(이하 횡 G센서라 한다)이다. 일반적으로 횡G센서값이 0.2G 이하인 경우 차량이 직진하고 있는 것으로 판단할 수 있다.

45는 전자제어유닛(ECU) 등으로 구성 가능한 제어장치로서 이에 대한 제어동작은 제5도와 같다. 한편 ECU(45)의 제어출력은 펌프구동모터(29)에 인가된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 먼저 제5도의 스텝 S1에서 속도 센서(41)와 횡G센서(43)로부터 속도신호와 횡G신호값을 받아들인다.

그후 스텝 S3에서 ECU(45)는 속도신호가 제로가 아닌 경우, 즉 주행중인 경우 횡G값이 0.2 보다 같거나 작은지를 판단하여, 횡G값이 0.2보다 작거나 같은 경우 차량이 직진하고 있는 것으로 판단하여 스텝 S5로 진행한다.

스텝S5에서 ECU(45)는 펌프(27)의 작동이 중지된다. 그 결과 스테빌라이저 바아(21) 내부의 유압이 낮아져 피스톤(23, 25)이 수축되고, 그 결과 서스펜션 아암에 가해지는 힘도 감소되기 때문에 롤강성이 낮아진다.

따라서 스텝 9와 같이 스테빌라이저바아(21)의 롤강성이 낮아지므로 차량의 직진시에 승차감을 좋게한다. 즉, 직진시에 어느 한쪽의 바퀴가 올라갈지라도 롤강성을 낮추기 때문에 이를 완충시킬 수 있다.

한편 스텝S3에서 속도 신호가 제로보다 크며 횡G값이 0.2보다 클 경우는 차량이 선회 또는 차선변경을 행하고 있는 것으로 판단하여 스텝 S11로 진행한다.

스텝S11에서 ECU(45)는 펌프구동모터(29)를 작동시키는 신호를 출력한다.

이때 모터 회전수는 횡G값에 비례하도록 설정한다. 이는 제6도에 도시된 바와 같이 횡G값이 증가할 수록 스테빌라이저 바아(21)의 유압(P)을 증가시켜 롤강성을 증가시키기 위한 것이다.

펌프구동모터(29)가 횡G값에 비례하여 회전되므로 이에 따라 펌프(27)가 작동되어(S13) 스테빌라이저 바아(21)의 내부의 유압이 상승된다. 따라서 스테빌라이저 바아(21)의 양단에 연통된 피스톤(23, 25)이 신장되어 서스펜션 아암에 반대방향으로 작용하는 힘을 가하고 그 결과 스테빌라이저 바아(21)의 비틀림이 강화되어 롤강성이 증가된다(스텝15).

또한 롤강성이 증가되므로 선회시에 조종안정성이 향상된다.

제7도에서 본 발명과 종래의 횡G값에 대한 롤강성의 관계를 나타낸 그래프이다.

제7도에서 실선(L1)은 종래의 특성곡선이고 일점쇄선(L2)은 본 발명의 특성곡선을 나타낸다.

종래에는 횡G값에 관계없이 롤강성이 일정하였으나 본 발명에서는 횡G값이 0.2G 이하일 때는 롤강성은 낮아지고 0.2G 이상일 때는 이에 비례하여 롤강성이 증가된다.

즉, 본 발명에 다른 스테빌라이저 바아는 횡G값에 따라 롤강성을 업 또는 다운 시키는 액티브 스테빌라이저 바아로서 작용하여 차량의 승차감과 조종안정성을 향상시킨다.

Claims (5)

1. 내부에 유체가 채워져 있는 스테빌라이저 바아와, 상기 스테빌라이저 바아의 내부 양측단에 설치되며 서스펜션 아암에 결합된 피스톤과, 상기 스테빌라이저 바아 내부의 유체를 가압하거나 해제하기 위한 펌프와, 차량의 속도를 검출하기 위한 속도센서와, 차량의 횡방향 중력가속도를 검출하기 위한 횡방향 중력센서와, 상기 차량속도 신호로부터 차량이 주행중인 것을 판단하고 상기 횡방향 중력센서의 출력값으로부터 차량의 선회여부를 판단하여 차량의 선회시에는 상기 펌프를 작동시켜 상기 스테빌라이저 바아 내부의 유체를 가압하는 제어 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 액티브 스테빌라이저 바아.
2. 제1항에 있어서, 상기 두 피스톤의 작용방향이 서로 반대방향으로 작용하도록 설치된 것을 특징으로 하는 액티브 스테빌라이저 바아.
3. 제1항에 있어서, 상기 스테빌라이저바아의 내부의 유압은 상기 횡방향 중력가속도 값에 비례하여 증가되는 것을 특징으로 하는 액티브 스테빌라이저 바아.
4. 제1항에 있어서, 상기 횡방향 중력가속도값(G)이 약 0.2G 이하 또는 같은 경우 상기 펌프의 작동을 정지시키고, 0.2G보다 클 경우 상기 펌프를 작동시키는 것을 특징으로 하는 액티브 스테빌라이저 바아.
5. 내부에 유체가 채워져 있고 이와 연통한 양측단에 서로 반대방향으로 피스톤이 설치된 액티브 스테빌라이저 바아의 제어방법에 있어서, 차량의 주행중에 횡방향 중력 가속도 값에 기초하여 차량의 선회시에는 스테빌라이저 바아 내부의 유압을 증가시켜 상기 피스톤을 신장시키고, 차량의 직진시에는 상기 스테빌라이저 바아 내부의 유압을 감소시켜 상기 피스톤을 수축시키는 것을 특징으로 하는 액티브 스테빌라이저 바아의 제어 방법.