KR100353981B1

KR100353981B1 - 전자 제어 현가장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR100353981B1
Application number: KR1019990009625A
Authority: KR
Inventors: 장희권
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 1999-03-22
Filing date: 1999-03-22
Publication date: 2002-09-26
Also published as: KR20000060932A

Abstract

본 발명은 차체의 절대속도와 노면에 대한 차체의 상대속도로 스카이 훅(sky-hook) 제어를 실현하여, 감쇠력 제어의 응답성을 향상시키고 감쇠력의 튜닝이 용이한 전자 제어 현가장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이를 실현하는 전자 제어 현가장치는 차체의 횡 가속도를 감지하도록 차체의 전방에 설치되는 횡 가속도 센서, 차체의 전방 양측과 차체의 후방 일측에 상하로 각각 설치되는 제1,2,3,4,5,6상하 가속도 센서, 그리고 횡 가속도 센서와 제1,2,3,4,5,6상하 가속도 센서의 감지신호를 받은 전자제어유닛에 의하여 제어되어 쇽 업소버의 오일 흐름을 제어하는 제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브를 포함하여 구성된다.

Description

전자 제어 현가장치 및 그 제어 방법{ELECTRONICALLY CONTROL SUSPENSION AND CONTROL METHOD OF THAT}

본 발명은 차량의 현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차체의 절대속도와 노면에 대한 차체의 상대속도로 스카이 훅(sky-hook) 제어(차체를 매단 것과 같은 공간상의 가상의 한 점에 대한 차체의 절대속도를 검출하여 직접 차체의 움직임을 감쇠시키는 제어)를 실현하는 전자 제어 현가장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 현가장치는 승차자에게 안락한 승차감을 제공하도록 차체를 휠에 장착하는 것으로서, 쇽 업소버와 현가 스프링 등을 주요 구성 요소로 한다. 특히 더욱 안락한 승차감을 제공, 즉 차체의 상하 요동에 대한 쇽 업소버의 인장 및 압축시 쇽 업소버의 감쇠력을 제어하기 위하여 전자 제어 현가장치가 사용되고 있다.

그 중 실차에 적용되고 있는 세미 액티브(semi-active) 전자 제어 현가장치는 도 9에 도시된 바와 같다. 즉, 전자제어유닛(ECU)의 입력단에 연결되는 제1,2,3G 센서(151,153,155)와 출력단에 연결되는 제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브(157,159,161,163)로 구성된다.

제1,2,3G 센서(151,153,155)는 도 10에 도시된 바와 같이, 차체(165)의 전방 양측과 후방 일측에 각각 1개씩 부착되어 차체(165)의 상하 가속도를 감지하도록 구성된다.

제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브(157,159,161,163)는 도 11에 도시된 바와 같이, 솔레노이드(167)의 전류량에 따라 제어되는 플런저(169)와 자체 탄성력을 가지는 탄성부재(171)의 상호 작용으로 밸브스풀(173)을 이동시켜 쇽 업소버의 인장 또는 압축 작동에 따라 각각 별도의 유로를 형성하고, 그 유로로 오일 흐름을 제어한다. 즉, 오일은 인장 소프트 제어시는 경로 a, 인장 하드 제어시는 경로 b, 압축 하드 제어시는 경로 c, 그리고 압축 소프트 제어시에는 경로 d로 각각 흐른다.

이 전자 제어 현가장치는 도 12에 도시된 바와 같이, 차체(165)를 차체(165)와 휠(175)사이에 개재되는 쇽 업소버(177)와 현가 스프링(179)으로 지지하므로 전자제어유닛(ECU)은 제1,2,3G 센서(151,153,155)의 감지 신호를 받아서, 쇽 업소버(177)에 부착된 제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브(157,159,161,163)를 제어하여, 쇽 업소버(177)의 감쇠력을 하드 또는 소프트로 제어한다.

그러나 상기 전자 제어 현가장치는 제1,2,3G 센서(151,153,155) 3개만을 사용하여 차체(165)의 상하 가속도를 감지하고 이 상하 가속도를 바탕으로 제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브(157,159,161,163)를 제어하므로 쇽 업소버(177) 감쇠력 제어의 응답성이 떨어지고, 제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브(157,159,161,163)의 구조가 복잡하여 감쇠력의 튜닝이 어려운 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 차체의 절대속도와 노면에 대한 차체의 상대속도로 스카이 훅(sky-hook) 제어를 실현하여, 감쇠력 제어의 응답성을 향상시키고 감쇠력의 튜닝이 용이한 전자 제어 현가장치 및 그 제어 방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자 제어 현가장치의 블럭도이다.

도 2는 본 발명에 따른 전자 제어 현가장치가 장착된 차량의 평면도이다.

도 3은 도 2의 부분 좌측면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 전자 제어 현가장치에 적용되는 쇽 업소버의 종단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 전자 제어 현가장치에 적용되는 비례 제어 솔레노이드 밸브의 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 스카이 훅 제어 설명을 위한 전자 제어 현가장치의 개념도이다.

도 7은 본 발명에 따른 전자 제어 현가장치의 스카이 훅 제어 로직의 순서도이다.

도 8은 본 발명에 따른 전자 제어 현가장치의 스카이 훅 제어 로직에 의하여 제어된 감쇠력의 상태도이다.

도 9는 종래기술에 따른 전자 제어 현가장치의 블럭도이다.

도 10은 종래기술에 따른 전자 제어 현가장치가 장착된 차량의 평면도이다.

도 11은 종래기술에 따른 전자 제어 현가장치의 개념도이다.

도 12는 도 6의 쇽 업소버에 적용되는 종래기술에 따른 비례 제어 솔레노이드 밸브의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1:횡 가속도 센서, 3,5,7,9,11,13:제1,2,3,4,5,6상하 가속도 센서, 15,17,19,21:제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브, 23:차체, 25:쇽 업소버, 53:현가 스프링, 55:휠

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 전자 제어 현가장치는,

차체의 횡 가속도를 감지하도록 차체의 전방에 설치되는 횡 가속도 센서,

차체의 전방 양측과 차체의 후방 일측에 상하로 각각 설치되는 제1,2,3,4,5,6상하 가속도 센서,

상기 횡 가속도 센서와 제1,2,3,4,5,6상하 가속도 센서의 감지신호를 받은 전자제어유닛에 의하여 제어되어 쇽 업소버의 오일 흐름을 제어하는 제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브를 포함한다.

또 본 발명에 따른 전자 제어 현가장치의 제어 방법은,

차체의 횡 가속도와 상하 가속도를 감지하는 감지 단계,

감지 단계의 감지 신호에 의하여 차체의 운동이 상향 또는 하향인지를 판단하는 제1판단 단계,

제1판단 단계의 판단이 상향 또는 하향일 때, 쇽 업소버의 운동이 각각 압축 또는 인장인지를 판단하는 제2판단 단계,

제1,2판단 단계의 판단이 각각 상향 압축, 상향 인장, 하향 압축, 하향 인장일 때, 제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브를 작동시켜 쇽 업소버의 감쇠력을 각각 소프트, 하드, 하드, 소프트로 제어하는 작동 단계를 포함한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자 제어 현가장치의 블럭도로서, 이 현가장치는 차량의 절대속도와 상대속도를 감지하도록 전자제어유닛(ECU)의 입력단에 횡 가속도 센서(1)와 제1,2,3,4,5,6상하 가속도 센서(3,5,7,9,11,13)를, 출력단에 제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브(15,17,19,21)를 연결하여 구성된다.

횡 가속도 센서(1)는 도 2,3에 도시된 바와 같이, 차체(23)의 전방 하측에 설치되고, 제1,2,3,4,5,6상하 가속도 센서(3,5,7,9,11,13)는 차체(23)의 전방 양측과 차체(23)의 후방 일측 상하에 각각 설치된다.

제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브(15,17,19,21)는 종래기술에서 기술하고 도 4에 도시된 바와 같이, 쇽 업소버(25)에 각각 부착되어 차체(23)의 운동이 상향인지 하향인지 그리고 쇽 업소버(25)의 작동이 압축인지 인장인지에 따라 오일의 흐름을 제어하도록 도 5에 도시된 바와 같이 구성된다.

먼저, 쇽 업소버(25)는 차체(23)에 연결되는 로드(27)가 승강하는 내측 오일 챔버(29)를 형성하는 인너 튜브(31)와, 이 인너 튜브(31)를 내장하는 외측 오일 챔버(33)를 형성하고 휠에 연결되는 아웃 튜브(35)를 구비한다. 로드(27)의 하단과 인너 튜브(31)의 하단에는 내측 오일 챔버(29)와 외측 오일 챔버(33)간의 오일 흐름을 제어하는 제1,2체크 밸브(37,39)가 구비되어 있다. 이러한 구성들은 일반적인 쇽 업소버와 유사하므로 구체적인 설명은 생략한다.

제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브(15,17,19,21)는 상기와 같은 쇽 업소버(25)의 일측에 장착되어 내측 오일 챔버(29)와 외측 오일 챔버(33)간의 오일 흐름을 더욱 정교하게 제어하도록 구성된다. 즉, 제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브(15,17,19,21)는 솔레노이드(41)와 탄성부재(43)로 플런저(45)를 작동시켜 내측 오일 챔버(29)를 외측 오일 챔버(33)에 연결시키는 오리피스(e)의 크기를 제어하여, 쇽 업소버(25)의 압축 및 인장에 관계없이 항상 오일의 흐름 경로 f, g를 형성한다. 탄성부재(43)는 플런저(45)의 양측을 지지하고, 플런저(45)의 일측에는 오리피스(e)의 일측을 형성하는 가변 브리드(47)가 형성되어 있다. 오리피스(e)를 형성하는 다른 일측에는 탄성부재(49)에 지지되고 인너 튜브(31)에 고정되는 밸브 바디(51)가 구비된다.

이러한 제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브(15,17,19,21)가 부착된 쇽 업소버(25)는 도 6에서와 같이, 현가 스프링(53)과 함께 차체(23)를 휠(55)에 지지한다.

상술한 바와 같이 구성된 전자 제어 현가장치는 도 7에 도시된 바와 같이, 감지 단계(ST10), 제1판단 단계(ST20,ST21), 제2판단 단계(ST30,ST31,ST32,ST33), 그리고 작동 단계(ST40,ST41,ST42,ST43)와 같은 제어 방법으로 제어되어, 도 8에도시된 바와 같은 상태로 쇽 업소버(25)를 제어하여 스카이 훅 제어를 실현한다. 구체적으로 보면 다음과 같다.

감지 단계(ST10)에서는 횡 가속도 센서(1)와 제1,2,3,4,5,6상하 가속도 센서(3,5,7,9,11,13)의 감지 작용에 의한 감지 신호로 차체(23)의 횡 가속도와 상하 가속도를 감지한다. 이로부터 차체(23)의 속도()와 휠(55)의 속도()를 산출한다.

제1판단 단계(ST20,ST21)에서는 상기 감지 신호에 의하여 차체(23)의 운동이 상향인지를 판단하고(ST20), 그렇지 않을 경우 하향인지를 판단한다(ST21).

제2판단 단계(ST30,ST31,ST32,ST33)에서는 차체(23)의 운동이 상향일 때(ST20), 쇽 업소버(25)의 운동이 압축인가(ST30)를, 그렇지 않을 경우 인장인가를 판단하고(ST32), 차체(23)의 운동이 하향일 때에도(ST21) 쇽 업소버(25)가 압축인가(ST31)를, 그렇지 않을 경우 인장인가를 판단한다(ST33).

작동 단계(ST40,ST41,ST42,ST43)에서는 차체(23)의 운동이 상향(ST20)이고 쇽 업소버(25)의 운동이 압축(ST30)일 때, 감쇠력이 소프트하도록 제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브(15,17,19,21)를 제어한다. 차체(23)의 운동이 상향(ST20)이고 쇽 업소버(25)의 운동이 인장(ST32)일 때, 감쇠력이 하드하도록 제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브(15,17,19,21)를 제어한다. 차체(23)의 운동이 하향(ST21)이고 쇽 업소버(25)의 운동이 압축(ST31)일 때, 감쇠력이 하드하도록 제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브(15,17,19,21)를 제어한다. 그리고 차체(23)의 운동이 하향(ST21)이고 쇽 업소버(25)의 운동이 인장(ST33)일 때, 감쇠력이 소프트하도록 제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브(15,17,19,21)를 제어한다.

상기와 같은 제어는 다음과 같은 식으로 표현할 수 있다.

(-)

횡 가속도 감지 신호와 상하 가속도 감지 신호로부터 차체(23)의 속도()와 휠(55)의 속도()를 산출하고, 식(-)의 산출치가 영(0)을 초과하면 감쇠력을 하드하게, 영(0)이하이면 감쇠력을 소프트하게 제어한다.

상기와 같이 쇽 업소버(25)의 감쇠력을 소프트 또는 하드하게 제어할 때, 제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브(15,17,19,21)는 쇽 업소버(25)의 작동이 인장 또는 압축인 것에 관계없이 항상 도 5와 같은 오일 경로 f,g를 형성한다. 그리고 감쇠력의 세기에 따라 오리피스(e)의 크기를 솔레노이드(41)에 공급되는 전류량으로 제어한다. 이는 감쇠력의 튜닝을 용이하게 한다.

본 발명의 전자 제어 현가장치는 횡 가속도 센서 6개의 상하 가속도 센서로 차체의 절대속도와 노면에 대한 차체의 상대속도를 검출하여 쇽 업소버를 제어하므로 스카이 훅 제어를 실현할 수 있다. 또한 비례 제어 솔레노이드 밸브의 구조를 간단하게 하여 감쇠력 제어의 응답성을 향상시키고, 오일 흐름 경로를 단일화하여 감쇠력의 튜닝을 용이하게 한다.

Claims

삭제
(정정)차체의 횡 가속도를 감지하도록 차체의 전방에 설치되는 횡 가속도 센서, 상기 차체의 전방 양측과 차체의 후방 일측에 상하로 각각 설치되는 제1,2,3,4,5,6상하 가속도 센서, 상기 횡 가속도 센서와 상기 제1,2,3,4,5,6상하 가속도 센서의 감지신호를 받은 전자제어유닛에 의하여 제어되어 쇽 업소버의 오일 흐름을 제어하는 제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브를 포함하는 전자 제어 현가장치에 있어서,

상기 제1,2,3,4비례 제어 솔레노이드 밸브는 쇽 업소버(25)의 내측 오일 챔버(29)와 외측 오일 챔버(33)간의 오일 흐름을 제어하도록 솔레노이드(41)와 탄성부재(43,43)에 의하여 작동되는 플런저(45),

상기 플런저(45)의 작동으로 이의 선단에 형성된 가변 브리드에 의하여, 내측 오일 챔버(29)를 외측 오일 챔버(33)에 연결시키도록 형성하는 오리피스(e),

상기 오리피스(e)를 형성하는 다른 일측에 탄성부재(49)에 지지되고 인너 튜브(31)에 고정되는 밸브 바디(51)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 제어 현가장치.
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