KR100241376B1 - 차량 반능동 현가의 감쇠력 결정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 반능동 현가의 감쇠력 결정방법에 관한 것으로, 댐퍼의 단수를 조절하여 감쇠력을 제어하는 반능동 현가가 보다 정밀한 현가를 수행하기 위하여는 전륜측과 후륜측의 댐퍼 단수가 분리되어 제어될 것이 필요하다.

이에 본 발명은 예시도면 제3도 및 제4도에서와 같이, 전륜측은 바운싱과 롤링요소로 부터 댐퍼의 단수가 결정되도록 하고, 후륜측은 롤링과 피칭요소로 부터 댐퍼의 단수가 결정되도록 한 것으로, 가속센서로 부터의 신호를 적분하여 전륜측 차체의 바운싱요소를 결정하고, 그 전륜측의 승강 가속도와 반대 전륜측의 승강 가속도의 차로 전륜롤링요소를 결정하여 이 두요소의 합으로 부터 전륜측의 단수를 결정한 것이다. 또한, 후륜측 댐퍼의 단수는 어느 하나의 후륜측 차체의 승강 가속도와 이것과 동일선상에 위치된 전륜측 차체의 승강 가속도의 차에 차속과 비례하고 적어도 1 이상인 피칭특성값을 곱하여 피칭요소를 결정하고, 어느 하나의 후륜측 차체의 승강 가속도와 그 반대 후륜측 차체의 승강 가속도의 차에 의해 후륜롤링요소를 결정하여 이 두요소의 합이 우륜측 댐퍼의 단수가 되도록 한 것이다.

이와 더불어, 후륜측 단수결정에 의한 감쇠력 수행은 브레이크 램프의 점등송출신호 시간에 여유시간을 부여하여 수행되도록 한 것이다.

Description

차량 반능동 현가의 감쇠력 결정방법

본 발명은 차량 반능동 현가의 감쇠력 결정방법에 관한 것이다.

현가는 차축과 차체를 연결하여 주행중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달되지 않도록 하여, 차체와 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게하는 장치로서 노면으로부터 충격을 완화하는 스프링, 토션바 등의 탄성체와 상기 탄성체의 자유진동을 제어하는 댐퍼등으로 구성되어 있다.

이러한 현가는 보통의 도로주행시에는 승차감을 향상시키기 위하여 부드러워야 하고, 고속주행시에는 주행안전성을 확보하기 위하여 딱딱해야 하며, 또한 노면의 상태에 따라 발생되는 모든 충격을 흡수하여 차체의 진동을 최소화할 수 있어야 한다.

그러나, 주로 사용되고 있는 기계식 현가장치는 스프링 상수, 댐퍼의 감쇠력등이 일정값으로 고정되어 있으므로 이것에 의하여는 이상적인 현가특성에 접근될 수 없다.

따라서, 전자제어 현가장치의 일종인 반능동 현가장치가 개발되었으며, 이는 ECU(Electronic Control Unit)가 각종 센서로부터 차량의 상태나 노면등을 감지하여 댐퍼의 감쇠력을 변화시키거나 차고를 조절하거나 상하 진동등을 제어하고 있다.

상기 센서는 제1도의 블록도에서와 같이 차속센서, 차고센서, 가속센서, 브레이크센서, 조향각도센서, 중력센서 등이며, 상기 센서들로 인한 송출신호를 기초로 ECU(1)는 이를 비교판단하여 댐퍼(2)의 감쇠력을 제어하고 있다.

도시된 가변댐퍼(2)는 복동식 댐퍼를 기초로 피스톤로드(3)내에 모터(4)가 설치되어 있으며, 모터(4)는 피스톤로드(3) 선단에 구비되어 있는 로터리 밸브(5)를 회전시키도록 되어 있다.

이러한 로터리밸브(5)에 직경이 다른 오리피스가 다수 형성되어 있으며, 따라서, 로터리 밸브(5)가 회전되면 오리피스의 위치가 변경되고 이에 따라 댐퍼의 감쇠력이 변경되는 것이다.

예시도면 제2도는 이러한 반능동 현가장치에 의한 현가제어를 나타낸 설명도로서, 제2(a)도는 차량의 종축을 중심으로 하는 좌우회전운동인 롤링(Rolling)을 나타내고 있다.

롤링은 커버선회시 등에서 일어나게 되는데, 규정속도 이상에서 조향휠을 규정 각도 이상으로 조향시킬 경우 댐퍼의 감쇠력을 증가시켜 차체의 롤링을 방지하도록 되어 있다.

이 경우 가쇠력의 증가는 차체 양측의 승강 운동 가속도를 고려하여 결정되는데, ECU는 차륜측 차체에 설치된 가속센서(G₁, G₂, G₃, G₄)로부터 좌우측의 차체의 승각 가속도를 검출하고, 이로부터 감쇠력이 증가되도록 댐퍼의 단수를 결정하도록 되어 있으며, 단수란 오리피스 크기에 따른 감쇠력 변경을 의미한다.

제2(b)도는 차량횡축을 중심으로 하는 전후회전운동인 피칭(Pitching)을 나타낸 것으로, 피칭은 주행중 제동이 걸리는 경우 발생되는데, 규정속도 이상에서 브레이크가 작동되어 브레이크 센서가 작동신호를 송출할 경우 감쇠력을 증가시키도록 되어 있다.

여기서, 브레이크 센서는 브레이크 장치의 작동유압을 검출하여 작동신호를 송출하며, 감쇠력의 증가는 롤링 제어와 마찬가지로 차체 전후측의 가속센서(G₁, G₂, G₃, G₄)로부터 차체의 승강운동 가속도를 고려하여 단수가 결정되는 것이다.

상술한 바와 같이 반능동 현가장치는 각종 센서로부터 차체의 동적특성을 파악하고 이로부터 댐퍼의 단수를 결정하여 감쇠력을 조정하고 있다.

이러한 반능동 현가에 의해 차체의 차고나 자세등이 제어되고 있지만, 결정된 스프링 상수나 노면 상태등이 보다 완벽히 파악된다면 머지않아 능동현가가 기대될 수 있을 것이다.

특히 이러한 반능동 현가는 현재에 들어 총체적 제어를 수행하는 ECU의 연산처리 고속화에 의해 보다 정밀한 현가제어에 의해 고가인 반능동 현가장치의 현가장치의 원가절감이 기재되고 있다.

이러한 추세에 부응하여 본 발명은 전륜측과 후륜측의 감쇠력제어를 분리하고, 특히 피칭제어에 있어 브레이크 램프의 시그날과 차속으로부터 피칭을 제어하는 차량 반등동 현가의 감쇠력 결정방법을 제공함에 그 목적 있는 것이다.

이를 위한 본 발명은 전륜측은 바운딩과 롤링 요소로부터 댐퍼의 단수가 결정되도록 하고, 후륜측은 롤링과 피칭요소로부터 댐퍼의 단수가 결정되도록 한 것으로, 가속센서로부터의 신호를 적분하여 전륜측 차체의 바운싱요소를 결정하고, 그 전륜측의 승강 가속도와 반대 전륜측의 승강 가속도의 차로 전륜롤링요소를 결정하여 이 두 요소의 합으로부터 전륜측의 단수를 결정한 것이다.

또한, 후륜측 담퍼의 단수는 어느 하나의 후륜측 차체의 승강 가속도와 이것과 동일 선상에 위치된 전륜측 차체의 승강 가속도의 차에 차속과 비례하고 적도도 1이상인 피칭 특성값에 곱하여 피칭요소를 결정하고, 어느 하나의 후륜측 차체의 승강 가속도와 그 반대 후륜측 차체의 승강 가속도의 차에 의해 후륜롤링요소를 결정하여 이 두요소의 합이 후륜측 댐퍼의 단수가 되도록 한 것이다.

이와 더불어, 후륜측 단수결정에 의한 감쇠력 수향은 브레이크 램프의 점등송출신호 시간에 여유시간을 부여하여 수행되도록 한 것이다.

이러한 요소의 결정은 가속센서의 송출신호와 ECU의 연상으로 수행되며 분리된 댐퍼의 단수제어를 통해 보다 정밀한 제어가 수행될 뿐더러, 특히 피칭제어에 있어서는 피칭특성값과 브레이크 램프의 송출신호를 통해 보다 효과적인 현가제어가 수행되는 것이다.

제1도는 반능동 현가장치를 나타낸 설명도.

제2(a),(b)도는 종래 반능동 현가의 현가제어를 나타낸 설명도.

제3(a),(b)도는 본 발명에 따른 반능동 현가의 감쇠력 결정방법을 나타낸 설명도.

제4(a),(b)도는 본 발명에 따른 피칭특성값의 결정방법을 나타낸 설명도이다.

이하, 첨부된 예시도면과 함께 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 각 전륜측 승강 가속도를 전분하여 각 전륜측 승강 속도에 대한 바운딩요소를 결정하고, 그 전륜측의 승강가속도와 반대 전륜측 승강가속도의 차로부터 전륜롤링요소를 결정하여 그 합으로 전륜측 댐퍼의 감쇠력인 단수를 결정하는 한편, 각 후륜측 승강 가속도와 이것과 동일선상의 전륜측 승강 가속도의 차에 차속과 비례하고 적어도 1이상인 피칭특성값을 곱한 값으로부터 피칭요소를 결정하고, 각 후륜측 승강 가속도와 반대 후륜측 승강 가속도의 차로부터 후륜롤링요소를 결정하여 그 합으로 후륜 댐퍼의 감쇠력인 단수가 결정되는 차량 반능동 현가의 감쇠력 결정방법이다.

여기서, 피칭 특성값은 브레이크 램프의 점등신호와 동시에 결정되는 것을 특징으로 하며, 피칭 특성값의 송출시간은 브레이크 램프의 점등시간에 여유시간을 부여한 것을 특징으로 한다.

예시도면 제3도는 본 발명에 따른 감쇠력 결정 방법을 나타낸 설명도로서, 본 발명은 전륜측 댐퍼와 후륜측 댐퍼의 단수제어를 분리하고, 특히 브레이크 램프의 시그널과 차속으로부터 피칭 특성값을 결정하여 피칭제어가 수행되도록 하였다.

먼저 제3(a)도에서와 같이 차체 4위치에 설치된 가속센서(G₁, G₂, G₃, G₄)로부터 분리된 단수를 결정한다.

즉,

여기서, S는 상기 가속센서(G₁, G₂, G₃, G₄)에 대응되는 각 위치의 댐퍼 단수를 의미하며, f는 저륜측을 r은 후륜측을 의미한다.

또한 차량 특성에 따라 얻어지는 변수중 A는 각 차량마다 다른 값을 갖는 측정 차량의 바운딩 값이고, B는 각 차량마다 다른 값을 갖는 측정 차량의 롤링 값이며, C는 각 차량마다 다른 값을 갖는 측정 차량의 피칭값이다.

따라서, Af은 전륜에 대한 바운딩값이고 Bf는 전륜에 대한 롤링값이며, Br은 후륜에 대한 롤링값이고 Cr는 후륜에 대한 피칭값이다.

이와 더불어, Kr은 피칭특성값을 의미하며, X′은 차체의 승강 속도로 가속센서로부터 측정된 승강 가속도를 적분하여 얻어지고, X″이 승강 가속도를 의미하는데, 상기 1, 2, 3, 4는 가속도센서에 대응되는 위치를 나타낸다.

AX′은 차체의 승강운동인 바운딩(Bouncing)요소를 나타내고, B_f(X_s1″-X_s2″)등은 롤링(Rolling)요소를 나타내며, Cr(X_s3″-X_s1″)Kr 등은 피칭(Pitching)요소를 나타낸다.

따라서, 전륜 좌측 댐퍼의 단수 S₁은 전륜좌측의 바운싱요소와 롤링요소의 합으로부터 결정되며, 전륜 우측 댐퍼의 단수 S₂는 전륜우측의 바운싱요소와 롤링요소의 합으로 결정되도록 되어 있다.

한편, 후륜 좌측 댐퍼의 단수 S₃는 후륜좌측의 롤링요소와 좌측의 피칭요소의 합으로부터 결정되며, 후륜 우측 댐퍼의 단수 S4는 후륜우측의 롤링요소와 우측의 피칭요소의 합으로부터 결정되도록 되어 있다.

이러한 본 발명에 따른 단수에서 의미된 바와 같이 본 발명은 전륜측과 후륜측 댐퍼의 단수결정에 있어, 차체의 운동을 구분하여 전후륜의 단수결정을 분리하였으며, 롤링은 운동의 특성상 전륜측과 후륜측 모두 단수의 결정요소로서 포함되도록 하였다.

여기에, 본 발명은 피칭요소를 결정함에 있어, 피칭특성값 Kr을 부여하여 단수의 결정신호가 증가되도록 하였다.

예시도면 제4도는 피칭특성값과 이에 따른 단수결정신호를 나타낸 설명도로서, 제4(a)도에 도시된 바와 같이 피칭특성값 Kr은 차속과 비례하여 증가되도록 하였다.

즉, 차량의 주행속도가 빠른 경우에는 브레이크 조작에 의한 피칭의 변화가 심하게 되기 때문에 속도변경에 따른 피칭 특성값 Kr의 조정이 필요한 것이다.

또한, 이러한 피칭특성값에 의해 후륜측 댐퍼의 단수 결정신호가 증가되기 때문에 피칭특성값은 적어도 1 이상이어야 하고, 저속에서 고속가지의 피칭특성값이 1-3까지 변하도록 하여 작동기에 무리를 주지 않는 단수의 적정한 변화를 주는 것이 바람직하다.

이러한 피칭특성값에 의한 단수 결정신호는 제4(b)도에서와 같이 브레이크 램프의 시그널과 동시에 ECU로 송출되고, 상단의 단수신호 곡선에서 실선이 점선에 피칭특성값을 곱한 값이다.

이와 더불어, 피칭 특성값의 송출시간은 브레이크 램프의 점등시간에 점등시간에 여유시간을 부여하여 브레이크 조작이 해제되더라도 여유시간 동안 피칭제어를 계속 유지하므로써 차량의 안전된 자세를 유지토록 하였다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 본 발명은 전륜측 댐퍼와 후륜측 댐퍼의 단수 제어를 분리하고, 특히 브레이크 램프의 시그널과 차속으로부터 피칭특성값을 결정하여 피칭제어가 수행되도록 하므로써, 분리된 댐퍼의 단수제어를 통해 보다 정밀한 제어가 수행될뿐더러, 특히 피칭제어에 있어서는 피칭특성값과 브레이크 램프의 송출신호를 통해 브레이크 센서가 삭제되고 보다 효과적인 현가제어가 수행되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 각 전륜측 승강 가속도를 전분하여 각 전륜측 승강 속도에 대한 바운딩요소를 결정하고, 그 전륜측의 승강가속도와 반대 전륜측 승강가속도의 차로부터 전륜롤링요소를 결정하며, 상기 전륜롤링요소와 전륜바운딩요소를 가산하여 전륜측 댐퍼의 감쇠력인 단수를 결정하고, 각 후륜측 승강 가속도와 이것과 동일선상의 전륜측 승강 가속도의 차에 차속과 비례하여 적어도 1이상인 피칭특성값을 곱한 값으로 부터 피칭요소를 결정하고, 각 후륜측 승강 가속도와 그 반대 후륜측 승강 가속도의 차로부터 후륜롤링요소를 결정하여 그 합으로 후륜측 댐퍼의 감쇠력인 단수가 결정되는 차량 반능동 현가의 감쇠력 결정방법.
2. 제1항에 있어서, 피칭특성값은 브레이크 램프의 점등신호와 동시에 결정되는 것을 특징으로 하는 차량 반능동 현가의 감쇠력 결정방법.
3. 제1항에 있어서, 피칭특성값의 송출시간은 브레이크 램프의 점등시간에 여유시간을 부여한 것을 특징으로 하는 차량 반능동 현가의 감쇠력 결정방법.

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