KR0172639B1 - 선형 유압액튜에이터를 이용한 차량용 능동 롤 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 현가장치에 있어 스테빌라이저 바(stabilizer bar)와 선형 유압액튜에이터를 사용하여 차량의 승차감과 조종,안정성이 동시에 개선되는 선형 유압액튜에이터를 이용한 차량용 능동 롤 제어장치를 제공함에 있는 것이다.

종래의 수동형 스테빌라이저장치가 장착된 차량에 있어서, 승차감 향상과 안정성 향상이 서로 상충되는 설계사양에서 발생하는 한계에 대해, 차량용 스테빌라이저장치에 비례압력제어밸브를 설치하여 선형 유압액튜에이터의 입력을 연속적으로 제어함으로서, 주행상태애 따라서 발생하는 롤 현상을 억제하여 차량을 최대한 수평으로 하여 승차감을 향상시키고, 선회시 및 제동시, 조향시 선형 유입액튜에이터의 압력을 연속적으로 제어하여 차량자세제어 및 조종, 안정성을 동시에 개선함에 있는 것이다.

Description

선형 유압액튜에이터를 이용한 차량용 능동 롤 제어장치

제1도는 본 발명에 따른 차량용 능동 롤 제어장치의 개략도.

제2도는 본 발명에 따른 차량용 능동 롤 제어장치의 유압회로도.

제3도와 제4는 본 발명에 따른 차량용 능동 롤 제어장치의 일 예시도.

제5도는 본 발명에 이용되는 비례제어감압밸브 제어전류값에 대한 유압선형액튜에이터 챔버의 제어압력변화를 나타낸 선도.

제6도는 종래의 차량용 능동 롤 제어장치의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전륜밸브 액튜에이터 유닛 2 : 후륜밸브 액투에이터 유닛

4 : 스테빌라이저 바(stabilizer bar) 5a,5b : 유압 선형액튜에이터

7a,7b: 비례제어감압밸브 8a,8b : 방향제어밸브

9a : 랙기어 9b : 피니언기어

본 발명은 차량의 현가장치에 있어 스테빌라이저 바(stabilizer bar)와 선형 유압액튜에이터를 사용하여 차량의 승차감과 조종, 안정성이 동시에 개선되는 선형 유압액튜에이터를 이용한 차량용 능동 롤 제어장치를 제공함에 있는 것이다.

특히, 본 발명은 종래의 수동형 스테빌라이저장치가 장착된 차량에 있어서, 승차감 향상과 안정성 향상이 서로 상충되는 설계사양에서 발생하는 한계에 대해, 차량용 스테비라이저장치에 비례압력제어밸브를 설치하여 선형 유압액튜에이터의 압력을 연속적으로 제어함으로서, 주행상태에 따라서 발생하는 롤 현상을 억제하여 차량을 최대한 수평으로 하여 승차감을 향상시키고, 선회시 및 제동시, 조향시 선형 유압액튜에이터의 압력을 연속적으로 제어하여 차량자세제어 및 조종, 안정성을 동시에 개선함에 있는 것이다.

일반적으로 자동차와 같은 차량에는 차량을 가,감속하거나 조향 및 선회시 차량자세변화를 작게 하고 차량의 운동특성이 최적의 상태를 이루게 하는 능동 롤 제어장치가 부가되고 있다.

이러한 능동 롤 제어장치는 간단한 구조에 의해, 승차감과 조종안정성을 동시에 실현할 수 있어야 한다.

상기 능동 롤 제어장치에서 요구하는 필수성능, 즉 엔진정지 및 주차 시에는 일정차고를 유지하고, 선회 시에는 타이어의 접지력을 제어하며, 엔진시동직후 및 엔진정지 직후에는 부드러운 압력변동으로 차고급변을 방지하고, 시스템에 고장발생시 부드러운 압력변동으로 차고급변방지 및 일정차고유지의 압력을 유지해야 하고, 또한 시스템압력은 최대한 저압으로 쉽게 복귀 가능해야 에너지절감을 꾀할 수 있는 것이다.

그리고, 엔진회전중 즉, 통상제어시에는 공급압을 유지 및 압력제어가 가능하고, 복귀압은 제로(Zero)를 유지하여 효율을 향상시킬 수 있어야 하며, 동일한 목적의 다른 고성능 능동현가장치에 비해 구조가 간단하여 부피 및 무게가 적고 에너지 소비가 적어 적용차종에 제한을 받지 않아야 한다.

스테빌라이저에 의해 차량의 롤현상(운동상태)을 제어하도록 된 종래의 능동롤 제어(Passive Suspension) 시스템은 제6도에 나타낸 바와 같이 전륜과 후륜 각각의 좌,우너클(100)을 스테빌라이저(200)로 연결하여 좌,우높이 차에 의한 토오크를 스테빌라이저 바(300)의 각 변위량에 해당하는 토오크를 보상받을 수 있게 함으로써 범프통과시 차량에 저주파수를 가지고 출렁이게 되는 현상을 방지하고 있다.

스테빌라이저 바(300)는 일종의 비틀림 스프링의 역할과 기능만을 가지도록 구성하고 있다.

하지만 스테빌라이저 바(300)는 고정된 강성을 가지고 있기 때문에 다양하고 급작스러운 주행조건의 변화에 대처하지 못하여 외부 롤모우멘트에 수동적인 반응만을 하게 된다.

따라서 종래에는 차량의 선회시 원심력에 의해 횡가속도가 발생하면 이에 의해 차량에는 차량의 무게중심을 중심으로 회전모우멘트가 발생하여 횡가속도의 방향으로 차량이 기울어지게 되어 차량의 무게가 한쪽으로 과도하게 전가되고 또, 타이어에서 슬립이 발생하여 조향성을 악화시킴으로써 승차감 및 조종,안정성을 동시에 만족시킬 수 없었다.

더욱이 종래의 능동롤 제어장치는 로터리 액튜에이터를 사용하게 됨으로써 밀봉이나 진원도의 문제 등으로 인하여 제작 상에 많은 어려움이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 감안 해소하기 위해 안출 된 것으로, 본 발명에서는 차량자세변화를 작게 하고 차량의 운동특성이 최적의 상태를 이루게 하는 현가장치에 있어서 스테빌라이저 바와 선형 유압액튜에이터를 사용하여 차량의 승차감 및 조종, 안정성을 동시에 만족할 수 있는 차량용 능동 롤 제어장치를 제공함에 있다.

이하, 본 발명에 따른 선형 유압액튜에이터를 이용한 차량용 능동 롤 제어장치의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시 도면을 참고하여 그 구성 및 작용효과를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제1도와 제2도에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 선형 유압액튜에이터를 이용한 차량용롤 제어장치는 차량자세변화를 작게 하고 차량의 운동특성이 최적의 상태를 이루게 하는 현가장치에 있어서, 전륜밸브 액튜에이터 유닛(1)과 후륜밸브 액튜에이터 유닛(2)으로 되고, 유압원으로 탱크와 일체로된 유압펌프(3)가 사용되며, 스테빌라이저바(4)에 회전운동을 주기 위한 유압 선형액튜에이터(5a,5b)와 밸브유닛으로 구성된다.

제3도와 제4도에 나타낸 바와 같이 스테빌라이저 바(4)는 전, 후륜에 대응 배치시킨 유압 선형액튜에이터(5a,5b)에 고정되어 직선 왕복운동하는 랙기어(9a)와 치합되어 회전 운동하도록 된 피니언기어(9b)에 고정되게 설치하여 유압펌프(3)에서 토출된 오일이 유압 선형액튜에이터(5a,5b)의 챔버로 공급, 배기되는 것에 의해 스테빌라이저(4)가 구동되어 차량의 운동상태를 제어하도록 되고 있다.

상기 밸브유닛에는 전륜밸브 액튜에이터 유닛(1)과 후륜밸브 액튜에이터 유닛(2)으로 오일을 분배하는 분류기(6)와, 유압 선형액튜에이터(5a,5b)의 압력(힘)을 제어하기 위한 비례제어감압밸브(7a,7b) 및 유압선형액튜에이터(5a,5b)가 발생하는 토오크의 방향을 스위치 하기 위하여 유량제어가 가능한 방향제어밸브(8a,8b)가 장착되어 최적의 차량자세를 제어하는 구조로 되어 있다.

차량의 운동상태는 제어기(C)의 조향각검출기와 횡가속도검출기의 검출신호에 의해 비례제어감압밸브(7a,7b)의 비례솔레노이드(7s)를 제어함으로써 차량의 운동상태 즉, 자세 및 안정성을 최적으로 제어하도록 되어 있다.

시스템 고장에 의한 일정 강성유지 기능은 이상상태검출기의 검출신호에 의해 방향제어밸브(8a,8b)의 개도를 절환하여 즉, 닫은 상태로 하여 수동적인 스테빌라이저 바로의 전환이 가능하게 수행하도록 되고 있다.

본 발명에 따른 방향제어밸브(8a,8b)는 적용 차량의 특성에 따라 복귀측관로의 압력을 설정압력으로 하여 차량의 요구강성을 유지하며, 비례솔레노이드(8s)에 의해 제어되는 방향제어밸브(8a,8b)의 개도 절환이 가능하도록 되고 있다.

이때 방향제어밸브(8a,8b)의 개도에 따라 방출 유량의 조절이 가능하고 개도는 일종의 댐핑오리피스 역할을 가지게 한다.

강성은 소프트모드에서 하드모드로의 연속적인 변화의 요구나 시스템 고장시 방향제어밸브의 개도절환에 따른 방출 유량의 조저에 의해 유입선형액튜에이터의 강성을 제어하는 구조로 되어 있다.

제5도는 본 발명에서 사용되는 비례제어감압밸브의 제어전류값의 입력에 대한 유압 선형액튜에이터 챔버의 제어압력변화를 나타낸 선도로, 제5도에서와 같이 제어전류값의 입력에 대하여 유압 선형액튜에이터 챔버의 압력변화는 선형적으로 변하는 것을 알 수 있다.

이 특성에 의해 유압 선형액튜에이터(5a,5b)내의 챔버 압력을 비례제어감압밸브(7a,7b) 제어전류값 입력에 의해 연속적으로 제어할 경우, 차량의 제세변화 즉, 주행상태에 따라서 발생하는 롤을 억제하여 차량을 최대한 수평으로 유지하게 함으로써 승차감이 크게 향상되고, 선회시 및 제동시, 조향시 차량의 자세제어 및 조종, 안정성을 동시에 개선할 수 있게 된다.

한편, 유압 선형액튜에이터(5a,5b)내의 챔버 압력을 비례제어감압밸브(7a,7b) 제어전류값 입력에 의해 연속적으로 제어할 경우, 조향시 및 선회시에는 차량자세변화를 작게하여 차량의 운동특성을 최적으로 하는 승차감과 차량의 조종안정성을 동시에 실현할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 각 차륜에 부착된 유압액튜에이터의 압력을 비례제어밸브가 연속적으로 제어하여 차량의 운동상태에 따른 변화를 적극적으로 제어가 가능하게 함으로써 종래의 스테빌라이저에서 얻을 수 업는 승차감 및 조종, 안정성을 동시에 개선할 수 있는 이점이 있게 된다.

또한 유사한 목적을 위해 실시되고 있는 능동현가장치에 비해 월등한 에너지 절감의 효과가 있게 된다.

비례제어감압밸브와 유량제어가 가능한 방향제어밸브의 간단한 조합구조에 의해 유압 선형액튜에이터가 부착된 스테빌라이저의 임의 작동방향의 힘을 생성하여 차량의 롤 제어를 수행하고, 유량제어가 가능한 방향제어밸브의 개도 량에 의해 스테빌라이러의 강성제어를 실행할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 차량자세변화를 작게 하고 차량의 운동특성이 최적의 상태를 이루게 하는 현가장치에 있어서, 전륜밸브 액튜에이터 유닛(1)과 후륜밸브 액튜에이터 유닛(2)으로 되고, 유압원으로 탱크와 일체로된 유압펌프(3)가 사용되며, 스테빌라이저바(4)에 회전운동을 주기 위한 유압 선형액튜에이터(5a,5b)와 상기 유압 선형액튜에이터(5a,5b)의 압력을 제어하기 위한 비례제어감압밸브(7a,7b) 및 유압선형 액튜에이터(5a,5b)에 발생하는 유랑제어가 가능한 방향제어밸브(8a,8b)로 이루어져, 제어기(C)의 조향각검출기와 횡가속도검출기의 검출신호에 의해 비례제어감압밸브(7a,7b)의 비례솔레노이드(7s)를 제어함으로써 차량의 자세 및 안정성을 제어하는 것을 특징으로 하는 선형 유압액튜에이터를 이용한 차량용 능동 롤 제어장치.
2. 차량자세변화를 작게 하고 차량의 운동특성이 최적의 상태를 이루게 하는 현가장치에 있어서, 전륜밸브 액튜에이터 유닛(1)과 후륜밸브 액튜에이터 유닛(2)으로 되고, 유압원으로 탱크와 일체로된 유압펌프(3)가 사용되며, 스테빌라이저바(4)에 회전운동을 주기 위한 유압 선형액튜에이터(5a,5b)와 상기 유압 선형액튜에이터(5a,5b)의 압력을 제어하기 위한 비례제어감압밸브(7a,7b) 및 유압선형 액튜에이터(5a,5b)에 발생하는 유랑제어가 가능한 방향제어밸브(8a,8b)로 이루어져, 시스템 고장에 의한 일정 강성유지는 이상상태검출기의 검출신호에 의해 방향제어밸브(8a,8b)를 닫은 상태에서 수동적인 스테빌라이저 바 로의 전환이 가능하도록 됨을 특징으로 하는 선형 유압액튜에이터를 이용한 차량용 능동 롤 제어장치.
3. 제2항에 있어서, 방향제어밸브(8a,8b)는 적용 차량의 특성에 따라 복귀측 관로의 압력을 설정압력으로 하여 방향제어밸브(8a,8b)의 개도절환에 다른 방출유량 조정에 의해 유압 선형액튜에이터의 강성을 제어유지 하는 것을 특징으로 하는 선형 유압액튜에이터를 이용한 차량용 능동 롤 제어장치.