KR100324001B1 - 레벨제어식현가시스템이구비된자동차 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조정된-레벨 현가 장치, 특히 공압 현가 장치를 구비한 차량에 관련된다. 차량이 완전히 또는 거의 정지해 있고 수동 브레이크가 적용될 때, 일반적으로 일정 기간동안 레벨 조정은 중단된다. 또 이 기간을 경과한 후 또는 차량문이 열려있을 때 레벨은 조정된다.

Description

레벨 제어식 현가 시스템이 구비된 자동차

자동차용 공기 현가 시스템은 공지되어 있고 계속 이동되어 왔다. 압축기의 압력면에 공압식 축압기가 구성되고, 상기 압축기는 공기 스프링 유닛(unit) 또는 벨로우즈(bellows)의 작동 압력 이상의 충전 압력에서 축압기를 계속 유지시킨다.

또한, 공기 현가 시스템에서 축압기를 필요로 하지 않고 또한 소요시 압축기로부터 직접 압축 공기를 공기 스프링 유닛 또는 벨로우즈에 공급하려는 시도는 이미 시도되었다. 상기는, 정상 스프링 행정 중이 아닌, 자동차의 레벨이 상승 또는 하강될 때에만 공기 스프링 유닛을 충전시킨 공기가 변화될 때 특히 가능하다.

상기 특징을 가지는 공기 현가장치가 구비된 자동차에서, 공기 스프링 유닛또는 벨로우즈의 공기가 레벨에 따라 보충되거나 배출될 수 있다.

또한, 레벨 제어 시스템은 다른 유형의 현가 시스템에 대해서도 공지되어 있다. 예를 들어, 유압 및 공압식으로 작동되는 제어가능한 추가 지지 부재는 코일 스프링과 같은 피동 현가 요소와 평행하게 구성될 수 있다.

자동차의 모든 휠(wheel)에 작용하는 서비스 브레이크가 작동되는 위치에서 자동차가 유지될 때 레벨 제어 장치가 작동된다면, 상당한 비틀림 응력이 섀시(chassis)에 발생되어, 브레이크가 분리될 때 자동차는 돌발적인 상향 또는 하향 운동을 한다. 상기 현상을 방지하기 위해, 레벨 제어 시스템이 로킹(locking) 지시 신호에 대해 반응하는 기술적 구성이 DE 38 15 859 C2에 개시되어 있고, 상기 로킹 지시 신호는 자동차의 휠이 자동차의 서비스 브레이크에 의해 부동 위치에서 고정될 때 발생된다. 상기 경우에, 레벨 제어 장치가 허용하는 높이 조절은, 브레이크가 작동되고 또한 자동차가 정지 상태일 때 잔류 휠 유극(play)에 따른 범위 내의 값으로 제한된다. 따라서, 간단히 설명하면, 자동차가 정지해 있고 또한 서비스 브레이크가 작동될 때 높이가 조절될 수 있는 범위는, 자동차가 이동될 때 높이가 조절될 수 있는 범위와 비교해 상당히 제한된다.

DE 37 13 640 A1에, 유압 라인이 서비스 브레이크 시스템 및 자동차의 레벨 제어 장치에 대해 사용되는 자동차가 개시되어 있다. 운전자가 브레이크 페달 등을 작동시킬 때, 상기 라인이 브레이크에 대해서만 활용될 수 있도록 우선 스위치가 구성된다. 결과적으로, 서비스 브레이크가 작동되지 않을 때에만 레벨이 조절될 수 있다. 따라서, DE 37 13 640 A1에 따른 시스템은 유압 라인을 이중으로 사용함으로써 제작 비용을 절감할 수 있으나, 자동차가 받게 되는 구동 운동 등을 보상할 수 없다.

본 발명은 레벨(level) 제어식 현가 시스템, 특히 레벨 제어식 공기 현가장치가 구비된 자동차에 관한 것이고, 자동차의 서비스 브레이크(service brake) 작동 여부에 관계없이 레벨 제어 시스템이 작동가능하며, 제어 회로는 신호 발신장치에 연결되고, 상기 제어 회로는 레벨 제어를 위해 현가 시스템에 구성되며, 상기 제어 회로는 레벨 감지를 위해 입력측에서 센서에 연결되고, 상기 신호 발신장치는 자동차의 주 서비스 브레이크가 작동되었는지를 감지한다.

DE 38 15 859 C2에 상기 특징을 가지는 자동차가 개시되어 있다.

도 1 은 정상 위치에서 뒷차축이 레벨 제어식 공기 현가장치를 가지는 자동차의 측면도.

도 2 는 구동 중 도 1 에 상응하는 자동차의 측면도(확대되어 도시됨).

도 3 은 공기 현가장치의 레벨 제어에 사용되는 본 발명에 따른 시스템의 회로도.

*부호설명

1...자동차 2...전륜

3...현가 스트럿 4...후륜

5...공기 스프링 벨로우즈 6...링크

본 발명의 목적은 자동차의 특정 용도에 적합한 레벨 제어 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 다른 신호 발신장치는 자동차 속도가 하한치 이하로 하락되었음을 감지하고, 제어 회로는 예를 들어 30초인 사전설정된 또는 사전설정 가능한 지연 시간 동안 레벨 제어를 중단시키거나, 또는 브레이크가 작동되었음을 나타내는 신호 및 자동차 속도가 하한치 이하로 하락되었음을 나타내는 신호가 있다면 현가 시스템의 상태를 변화시키지 않음으로써, 상기 목적은 이루어진다.

본 발명은, 자동차가 주 서비스 브레이크를 사용하여 정지되었을 때 또는 주 서비스 브레이크가 작동되는 동안 아주 저속으로 주행될 때 상대적으로 단시간 동안 자동차의 특정 레벨을 불변 상태로 유지시키는 개념을 기초로 한다. 자동차가 정지해 있을 때, 자동차의 모든 휠에 작용하는 주 서비스 브레이크가 차체에 대한 자동차 휠의 수직 운동을 현저하게 감소시킨다는 사실이 상기에 고려되고, 이유는 현대식 자동차에서 상기 특징을 가지는 수직 운동이 작동된 주 서비스 브레이크에 의해 방해받는 추가 휠 운동과 연관되기 때문이다. 특히, 현가 운동의 경우에 축간거리가 변화될 수 있고, 즉 현가 운동의 경우에 자동차 휠은 서로에 대해 자동차의 종방향으로 이동된다. 그러나, 주 서비스 브레이크가 작동되어 자동차가 정지해 있을 때, 휠의 상기 종방향 운동은 어렵게 이루어질 수 있다. 또한, 자동차 휠의 제동 모멘트는 휠 제어 아암(arm)에 영향을 미치고, 현가 운동의 경우에 상기 휠 제어 아암은 자동차의 횡축에 대해 회전 운동을 한다. 주 서비스 브레이크가 작동되어 자동차가 정지해 있고 또한 적소에서 유지될 때, 정상 위치와 상이한 위치에 휠 제어 아암이 구성된다면, 이동된 휠 제어 아암은 정상 위치를 항해 용이하게 역회전될 수 없다. 섀시나 현가 시스템은 주 서비스 브레이크에 의해 응력이 가해진 상태에서 유지된다.

주 서비스 브레이크가 해제될 때, 현가장치는 정상 위치로 복귀될 수 있어, 주 서비스 브레이크의 작동으로 인해 자동차가 정지해 있는 동안 유지되었고 또한 제동 중 발생되었던 레벨의 변화는, 현가 시스템의 레벨 제어없이 자동으로 보상될 수 있다.

그 이유는, 본 발명에 따르면, 자동차가 정지해 있고 또한 주 서비스 브레이크가 작동될 때 어떠한 레벨 제어 과정도 발생되지 않기 때문에, 주 서비스 브레이크가 다시 해제되거나 자동차가 움직이기 시작할 때 상기 과정은 또한 바람직하지 못한 레벨 조절을 수행하지 않는다. 따라서, 자동차가 움직이기 시작할 때 필요한 레벨 보정은 반드시 필요하지 않다.

본 발명의 선호되는 실시예에 따르면, 자동차가 정지해 있을 때 자동차 문이 개방되어 있다면 주 서비스 브레이크의 작동 상태에 관계없이 레벨이 제어되도록, 제어 회로는 입력측에서 신호 발신장치에 연결되고, 상기 신호 발신장치는 자동차 문이 개방되어 있음을 감지한다.

상기 방법에서, 자동차 문이 개방되어 있을 때 자동차의 부하 상태가 변화되므로 부하에 따른 레벨 변화가 보상되는 것이 바람직하다는 사실을 고려할 수 있다.

고도의 가능성을 가지고 요구되는 레벨로 자동으로 실행되는 레벨 보정을 제한할 수 있도록, 자동차가 정지되어 있을 때 또는 주 서비스 브레이크가 작동되는 경우에 단지 제한된 레벨 보정이 수행되어야 한다. 따라서, 어떤 경우에는 서비스 브레이크가 작동되고 자동차가 정지해 있을 때 레벨의 변화는 섀시에 가해지는 응력의 변화를 초래하고, 서비스 브레이크가 해제되어 응력이 감소될 때 발생되는 현가장치의 운동을 충분히 정밀하게 주정할 수 없다.

또한, 본 발명의 선호되는 특징에 대해, 청구항과 첨부 도면의 상세한 설명을 참조할 수 있고, 상기 청구항과 첨부 도면의 상세한 설명을 기초로 본 발명의 선호되는 변형예가 기술된다.

대형 살롱(saloon)으로 설계된 자동차(1)는 종래 기술에 따른 현가 스트럿(strut)(3)을 가지고, 상기 현가 스트럿(3)은 전륜(2)에 구성되며, 나선형 압축 스프링을 가진다. 현가 운동하는 경우에, 전륜(2)은 현가 스트럿(3)에 의해 안내되고, 상기 현가 스트럿(3)은 예를 들어 종방향 및 횡방향 링크(link)와 같은 휠 제어 부재(도시되지 않음)와 차체에 대해 경로(V)(점선으로 도시됨)에 걸쳐 상호작용하며, 상기 경로는 도시된 실시예에서 자동차의 수직축에 대해 다소 각을 이루며 형성된다.

비록 상기 특성을 가지는 대형 살롱의 특정 부하가 아주 상이할지라도, 상기는 현가 스트럿(3)에 경미한 영향만을 미치고, 즉 전륜(2)의 영역에서 자동차의 접지면 위로의 거리는 자동차의 특정 부하 조건에 관계없이 일정하게 유지된다.

후륜(4)에 공기 스프링 벨로우즈(5)가 구성되고, 상기 공기 스프링 벨로우즈(5)는 하기에 설명되는 방법으로 레벨을 제어할 수 있어, 특정 부하 조건에 관계없이 차체의 접지면 위로의 거리를 설정할 수 있으며, 상기 거리의 변화는 공기 스프링 벨로우즈(5)에 가해지는 부하에 상당한 변화를 초래할 수 있다.

후륜(4)은 세미-트레일링(semi-trailing) 아암 또는 종방향 링크(6)에 의해 안내되고, 상기 링크(6)는 현가 운동의 경우에 차체-측면 베어링에 대해 회전되며, 차체에 대해 곡선형으로 형성된 경로(H)에 걸쳐 후륜(4)을 안내한다.

자동차(1)는 전륜(2) 및 후륜(4)에 작용하는 서비스 브레이크를 가진다. 상기 서비스 브레이크를 작동시키는데 사용되는 페달(pedal)(7)이 도시되어 있다. 현가 스트럿(3)을 통하여 전륜에서 또한 종방향 링크(6)를 통하여 후륜(4)에서 휠 브레이크의 제동 모멘트는 차체로 전달된다.

만일 주행 중 자동차(1)의 브레이크가 작동된다면, 구동 모멘트는 차체에 작용하고, 즉 차체는 자동차의 횡축 주위로 도로에 대해 회전 운동을 한다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 전방으로 주행중일 때, 상기는 자동차의 선단부가 정상 위치에 대해 도로에 대하여 하향으로 이동되도록 하고, 자동차의 후단부는 다소 상향으로 이동되도록 한다.

정지하게 될 때에도 자동차(1)는 도 2 에 도시된 위치에서 유지될 수 있고, 서비스 브레이크는 상당히 큰 힘과 상응하는 고도의 제동 작용으로 작동 상태를 유지할 수 있다. 결과적으로, 도 2 에 도시된 바와 같이, 자동차(1)의 구동 위치는 용이하게 변화되지 않는다. 상기는 특히 자동차 후단부 상승된 위치에 적용된다. 작동된 서비스 브레이크 때문에, 후륜(4)은 종방향 링크(6)에 대해 회전방향으로 고정된 위치에서 유지되어, 만일 후륜(4)이 지면에 대해 회전된다면 종방향 링크(6)는 도 2 에 도시된 위치에서 도 1 에 도시된 위치로만 역회전될 수 있다. 그러나, 전술된 후륜의 회전은 자동차(1)를 전방으로 이동시키려 한다. 자동차(1)의 상기 이동은 제동된 전륜(2)에 의해 방지된다.

자동차가 정지해 있을 때, 자동차의 후단부가 극도로 낮은 위치에 형성되고 또한 서비스 브레이크가 작동된다면 유사한 조건이 형성된다. 상기 경우에, 작동된 서비스 브레이크로 인해 종방향 링크(6)에 대해 회전방향으로 고정된 후륜(4)은,공기 스프링 벨로우즈(5)에 공급된 과잉 공기로 인해 자동차가 상승되었다면 자동차를 역방향으로 이동시키려 하고, 또한 브레이크에 의해 종방향 링크(6)에 대해 회전방향으로 고정된 위치에서 후륜(4)이 유지되면서 종방향 링크(1)가 도 1 의 시계방향으로 회전된다.

만일 서비스 브레이크가 해제된다면, 전륜(2) 및 후륜(4)의 현가 운동은 자유롭게 발생될 수 있으므로, 자동차(1)의 접지면 위로의 거리는 현가 스트럿(3) 또는 공기 스프링 벨로우즈(5)의 특정 탄성력과 부하에 따라 결정된다. 따라서, 브레이크가 작동되기 전에 자동차(1)가 소요 레벨에 구성되고 또한 서비스 브레이크가 해제되기 전에 공기 스프링 벨로우즈(5)의 공기가 보충되거나 배출되지 않았다면, 자동차의 부하 조건이 변화되지 않았을 경우, 서비스 브레이크가 해제된 후 선행 표준 레벨이 복구될 것이다.

한편, 자동차가 정지해 있고 또한 서비스 브레이크가 작동될 때 공기 스프링 벨로우즈(5)의 공기가 상당량 보충되거나 배출됨으로써 소요 레벨로부터의 초기 이탈이 보상된다면, 서비스 브레이크가 해제될 때 자동차는 소요 레벨과 상이한 레벨에 초기에 적응되므로, 레벨 제어 과정은 다시 한 번 실행되어야 한다.

본 발명에 따른 레벨 제어 장치에서, 도 3 을 참고로 하기에 설명된 바와 같이, 불필요한 레벨 제어 과정 및 이에 따른 에너지 소비를 방지하기 위해, 전술된 효과가 고려되어야 한다.

도 3 에 따르면, 차단 밸브(8,9)를 통하여 후륜(4)의 공기 스프링 벨로우즈(5)는 공기가 보충되도록 압축기(10)의 압력면에 연결되거나, 공기가 배출되도록 대기에 연결된다. 압축기(10)는 전기 모터(11)에 의해 구동되고, 상기 전기 모터(11)는 제어되도록(특히 작동 및 작동중지 되도록) 컴퓨터 제어식 제어 회로(12)의 출력부에 연결된다. 입력측에서, 제어 회로(12)는 변위 센서(13)에 연결되고, 상기 변위 센서(13)로부터 발생된 신호는 차체의 접지면 위로의 거리와 상호 관련된다. 도시된 실시예에서, 변위센서(13)는 종방향 링크(6)와 상호작용되고, 자동차의 종축 및 횡축을 포함하는 평면에 대한 회전 위치를 감지한다. 변위 센서(13)는 차체에 대한 종방향 링크(6)의 회전 운동을 감지한다.

또한, 제어 회로(12)는 입력측에서 센서(14)에 연결되고, 상기 센서(14)로부터 발생된 신호는 서비스 브레이크의 작동에 사용되는 페달(7) 및 자동차의 서비스 브레이크 작동 여부를 나타낸다. 자동차에서 서비스 브레이크의 작동은 제동등이 점등됨으로써 표시되어야 하므로, 센서(14)는 어떤 경우에도 자동차에 내장되는 제동등 스위치에 의해 형성될 수 있고, 제어 회로(12)의 적합한 입력부는 제동등과 평행하게 제동등 스위치에 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 제동등에 가해지는 전압은(또는, 브레이크가 작동되지 않을 때, 형성되지 않은 전압은) 브레이크의 작동을 신호로 발생시키는데 사용될 수 있다.

제어 회로(12)의 다른 입력부는 센서(15)에 연결되고, 상기 센서(15)는 자동차 문 또는 뒷문 중 하나의 개방 여부를 기록한다. 현대식 자동차에서 자동차 문 또는 뒷문은 문의 스위치와 함께 형성되고, 상기 문의 스위치는 문 또는 뒷문이 개방되어 있을 때 자동차의 내부 조명을 점등시킨다. 상기 문의 스위치는 제동등 스위치와 동일한 방법으로 센서로서 사용될 수 있다.

마지막으로, 제어 회로(12)는 입력측에서 타코미터(tachometer)(16) 또는 다른 측정 부품에 연결되고, 상기 타코미터(16)로부터 발생된 신호는 자동차의 속도가 자동차의 완전 정지에 근접한 저레벨 이상인지 또는 이하인지를 나타낸다.

따라서, 제어 회로(12)는 자동차가 주행중인지 또는 정지해 있는지 타코미터(16)에 의해 "인식"한다. 자동차가 주행중인 것으로 감지되는 한, 밸브(8,9)와 압축기(10)의 전기 모터(11)는 자동차의 주행시 구비된 모드(mode)로 작동되고, 소요 레벨이 설정된 후, 공기 스프링 벨로우즈(5) 및 밸브(8,9)의 누설을 보상할 필요가 있다. 또한, 자동차(1)에 작용하는 동적 간섭을 보상할 수도 있다.

센서(14)와 타코미터(16)로부터 발생된 신호를 기초로, 서비스 브레이크가 작동될 때 자동차(1)가 정지해 있거나 정지 상태에 거의 도달했음을 제어 회로(12)가 감지하자마자, 차단 밸브(8)는 사전설정 가능한 지연 시간, 예를 들면 30초 동안 닫힌 상태로 유지된다. 또한, 전기 모터(11)와 압축기(10)는 상기 지연 시간 동안 작동중지 상태로 유지된다. 상기는 초기에 어떤 종류의 레벨 제어 과정도 발생되지 않는 것과 동일하다.

만일 자동차 문이 전술된 지연 시간 동안 개방되어 있고, 센서(15) 중 하나가 문이 개방되어 있음을 나타내는 신호를 발생시킨다면, 예를 들어 승객이 택시로 승하차할 때, 상기는 부하가 변화되었음을 나타내는 제어 회로(12)에 대한 "표시"이다. 결과적으로, 제어 회로(12)는 지연 시간의 경과 여부에 관계없이 레벨 제어 과정을 개시하도록 "허용"되고, 즉 하나 또는 2개의 공기 스프링 벨로우즈(5)로부터 공기를 배출시키도록 밸브(8,9)가 개방되며, 또는 선택적으로 공기 스프링 벨로우즈(5)에 또는 하나의 공기 스프링 벨로우즈(5)에 공기를 보충시키도록, 밸브(9)가 닫혀지고, 하나 이상의 밸브(8)가 열린 상태에서 전기 모터(11)가 작동된다.

그러나, 자동차(1)가 정지해 있을 때 전술된 특성을 가지는 레벨 제어 과정이 실행되고, 자동차의 소요 레벨과 실제 레벨 사이에 상대적으로 큰 차이가 있는 경우에만, 서비스 브레이크가 작동된다.

또한, 자동차의 상기 작동 상태에서, 단지 제한된 레벨 보정만이 가능하고, 예를 들어 공기 스프링 벨로우즈(5)의 공기는 한정된 시간 동안, 예를 들면 12초 동안 보충되거나 배출될 수 있다. 자동차의 주행시 또는 별도의 명령 개시장치(도시되지 않음)가 운전자에 의해 작동될 때에만 다른 레벨 보정이 이루어진다.

자동차가 정지해 있고 서비스 브레이크가 작동되며 지연 시간이 경과되었을 때, 자동차 문의 개폐 여부에 관계없이, 유사한 과정이 실행된다. 상기 경우에도, 자동차의 소요 레벨과 실제 레벨 사이에 상대적으로 큰 차이가 있는 경우에만 한정된 정도로 레벨 보정이 이루어질 수 있다.

서비스 브레이크가 해제되자마자, 자동차의 추가 이동을 방지하는 수동 브레이크 또는 유사 장치로 자동차가 정지되지 않았다고 가정하면, 자동차의 소요 레벨과 실제 레벨 사이의 차이는 자동차의 속도에 관계없이 보상된다.

Claims (6)

1. 자동차의 서비스 브레이크 작동 여부에 관계없이 레벨 제어 시스템이 작동가능하고, 제어 회로(12)는 신호 발신장치(14)에 연결되며, 상기 제어 회로(12)는 레벨 제어를 위해 현가 시스템에 구성되고, 상기 제어 회로(12)는 레벨 감지를 위해 입력측에서 센서(13)에 연결되며, 상기 신호 발신장치(14)는 자동차의 주 서비스 브레이크가 작동되었는지를 감지하는, 레벨 제어식 현가 시스템 특히 레벨 제어식 공기 현가장치가 구비된 자동차에 있어서,

   다른 신호 발신장치(16)는 자동차 속도가 하한치 이하로 하락되었음을 감지하고, 제어 회로(12)는 사전설정된 또는 사전설정 가능한 지연 시간 동안 레벨 제어를 중단시키거나, 브레이크가 작동되었음을 나타내는 신호 및 자동차 속도가 하한치 이하로 하락되었음을 나타내는 신호가 있다면 상기 제어 회로(12)는 현가 시스템의 상태를 일정하게 유지시키는 것을 특징으로 하는 자동차.
2. 제 1 항에 있어서, 제어 회로(12)는 입력측에서 신호 발신장치(15)에 연결되고, 상기 신호 발신장치(15)는 자동차 문이 개방되었음을 감지하며, 문이 개방되어 있음을 나타내는 신호가 발생된다면, 서비스 브레이크가 작동되었고 자동차 속도가 한계치 이하로 하락되었을 때에도, 상기 제어 회로는 레벨 조절을 수행하는 것을 특징으로 하는 자동차.
3. 제 2 항에 있어서, 서비스 브레이크가 작동되었고 자동차 속도가 한계치 이하로 하락되었을 때, 제한된 레벨 보정이 이루어질 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차.
4. 제 3 항에 있어서, 공기 스프링 유닛(5)은 레벨 보정을 수행하기 위해서 한정된 시간 동안 공기를 보충시키거나 배출시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차.
5. 제 1 항에 있어서, 제어 회로(12)는 입력측에서 신호 발신장치(15)에 연결되고, 상기 신호 발신장치(15)는 자동차 문이 개방되었는지를 감지하며, 만일 자동차 문이 개방되었음을 나타내는 신호가 없다면, 상기 신호 발신장치(15)는 지연 시간 중 공기 스프링 유닛(5)을 차단 상태로 유지시키는 것을 특징으로 하는 자동차.
6. 제 5 항에 있어서, 자동차 속도가 한계치 이하로 하락되었고 서비스 브레이크가 작동되었다면, 소요 레벨과 실제 레벨 사이에 큰 차이가 있는 경우에만 레벨 제어가 수행되는 것을 특징으로 하는 자동차.