KR100489090B1 - 능동 다이나믹 댐퍼 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 동작상태 변화에 따라 검출되는 특정 주파수에 대해서만 튜닝이 가능했던 다이나믹 댐퍼에 있어서, 상기 차량의 동작상태 변화에 따라 발생되는 수직(1차 진동) 또는 측면(2차 진동) 진동 주파수를 동시에 제어할 목적으로;

고정부재와; 이 고정부재 상부에 구비되어 수직 진동을 전달하도록 소정의 길이를 갖는 다이나믹 스프링과; 이 다이나믹 스프링 상부에 구비되어 전달되는 수직 진동을 튜닝하는 다이나믹 댐퍼와; 이 다이나믹 댐퍼의 중앙에 수직 관통하여 위치되고, 외주면에 코일이 수 회 감겨 구비되며 내주에 유도체가 이동 가능하도록 구비되어 이 유도체의 이동에 따라 수직 진동을 튜닝 하도록 소정의 수직 길이의 원통 형상을 갖는 능동 다이나믹 댐퍼와; 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 가속도 기울기를 검출하는 3축 가속도 검출수단과; 이 3축 가속도 검출수단에서 검출되어 인가되는 진동을 입력받아 능동 다이나믹 댐퍼 구동 조건을 판단하여 능동 다이나믹 댐퍼 구동 제어신호를 출력하는 엔진 제어수단과; 이 엔진 제어수단에서 출력되는 능동 다이나믹 댐퍼 구동 제어신호에 동기되어 스위치 접점을 '온' 시키는 스위치 구동수단과; 이 스위치 구동수단이 접점 '온' 되면 충전된 전류를 능동 다이나믹 댐퍼를 구동시키기 위한 전류를 공급하는 전류 공급수단으로 이루어져 있어서, 수직 진동 주파수와 측면 진동 주파수를 동시에 상쇄시킴으로서, 차량의 승차감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

능동 다이나믹 댐퍼 제어 장치 및 그 방법 {an apparatus and the method for active dynamic damper controlling of vehicle}

본 발명은 능동 다이나믹 댐퍼에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 측면 또는 수직 진동에 따라 발생되는 1차 또는 2차 진동 주파수를 동시에 제어할 수 있는 능동 다이나믹 댐퍼 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

차량의 조향을 결정하는 스티어링 휠은 주 기능이 차량의 선회를 가능케하는 장치이다. 이는 운전자가 항상 잡고 있기 때문에 운전자의 진동측면에서 감성에 대해 많은 신경을 쓰게된다.

특히, 공회전 상태에서의 스티어링 휠의 진동을 개선하기 위해 휠 내부에 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 고정판(1) 상부에 다이나믹 댐퍼 스프링(3) 상에 구비된 다이나믹 댐퍼(5)를 사용하여 진동을 감쇄 시키곤 한다.

그러나, 일반적인 구조물은 고유의 진동수를 갖고 있고, 보통 수직 진동(1차) 주파수와 측면 진동(2차) 주파수의 피크(Peak(level))가 크다. 이들 진동 레벨이 높을수록 차량의 승차감을 떨어지게 된다. 이에 대한 해결책으로 종래에는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 다이나믹 댐퍼를 적용하고 있으나, 상기한 종래의 다이나믹 댐퍼는 특정 주파수(측면)에 대한 값에 대해 진동 레벨을 개선하고 있을 뿐이다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 특정 주파수에 대해서만 튜닝이 가능했던 다이나믹 댐퍼에 있어서, 차량의 동작상태 변화에 따라 발생되는 수직(1차 진동) 또는 측면(2차 진동) 진동 주파수를 동시에 제어할 수 있는 능동 다이나믹 댐퍼 제어 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

고정부재와; 이 고정부재 상부에 구비되어 수직 진동을 전달하도록 소정의 길이를 갖는 다이나믹 스프링과; 이 다이나믹 스프링 상부에 구비되어 전달되는 수직 진동을 튜닝하는 다이나믹 댐퍼와; 이 다이나믹 댐퍼의 중앙에 수직 관통하여 위치되고, 외주면에 코일이 수 회 감겨 구비되며 내주에 유도부재가 이동 가능하도록 구비되어 이 유도체의 이동에 따라 수직 진동을 튜닝 하도록 소정의 수직 길이의 원통 형상을 갖는 능동 다이나믹 댐퍼와; 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 가속도 기울기를 검출하는 3축 가속도 검출수단과; 이 3축 가속도 검출수단에서 검출되어 인가되는 진동을 입력받아 능동 다이나믹 댐퍼 구동 조건을 판단하여 능동 다이나믹 댐퍼 구동 제어신호를 출력하는 엔진 제어수단과; 이 엔진 제어수단에서 출력되는 능동 다이나믹 댐퍼 구동 제어신호에 여자되어 접점이 '온' 되는 스위치 구동수단과; 이 스위치 구동수단이 접점 '온' 되면 충전된 전류를 능동 다이나믹 댐퍼를 구동시키기 위한 전류를 공급하는 전류 공급수단으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 또 다른 본 발명은,

엔진이 시동 온 되면, 차량의 진동을 입력받아 능동 다이나믹 댐퍼 구동 조건을 판단하는 단계와;

상기 능동 다이나믹 댐퍼 구동 조건에 따라 소정의 전류 공급 및 차단을 위한 스위치 온/오프 구동제어신호를 출력하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니고, 단지 일예로 제시된 것이며, 도면에서 종래의 구성과 동일한 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능도 다이나믹 댐퍼 제어 장치 구성도 이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 능도 다이나믹 댐퍼 제어 방법 동작 순서도 이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 능동 다이나믹 댐퍼 동작 상태도 이고, 도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 능동 다이나믹 댐퍼 부분 구조도 이고, 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 유동부재 구조도 이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 능동 다이나믹 댐퍼의 전류 공급시 자력 발생에 따른 유동부재 동작 상태도 이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 능동 다이나믹 댐퍼에 의한 수직 진동 감쇄 효과를 도시한 그래프이다.

능동 다이나믹 댐퍼 제어 장치는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 고정부재(1)상부에 다 수개의 다이나믹 스프링(3)이 구비되어 있고, 이 다이나믹 스피링(3)상에 다이나믹 댐퍼(5)가 구비되어, 상기 다이나믹 스프링(3)을 통해 인가되는 측면 진동 저감시킨다.

그리고, 이 다이나믹 댐퍼(5) 중앙 소정의 위치에 수직으로 소정의 길이를 갖는 원통형상의 능동 다이나믹 댐퍼(7)가 관통하여 위치된다.

이 능동 다이나믹 댐퍼(7)는 외주면에 코일(11)이 수 회 감겨 있으며, 이 코일(11)의 일단은 스위치 구동장치(400)에 연결 구비되어 있고, 타단은 접지(G)되어 있다.

그리고, 이 능동 다이나믹 댐퍼(7)의 상단면에는 N극성을 갖는 자성이 코팅되어 있고, 하단면에는 S극성을 갖는 자성이 코팅되어 있다.

또한, 이 능동 다이나믹 댐퍼(7)의 내주에는 유동부재(9)가 구비되어 있는데, 이 유동부재(9)의 외주면이 능동 다이나믹 댐퍼(7)의 내주면에 마찰 간섭이 발생하지 않도록, 상기 능동 다이나믹 댐퍼(7)의 내주면과 소정의 간격(m,예:0.5mm)의 간격을 유지하며, 상기 능동 다이나믹 댐퍼(7)보다 작은 길이(k)로 구비되어 있다.

이 유동부재(9)의 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 상단면과 하단면에는 능동 다이나믹 댐퍼(7)의 상단면과 하단면에 코팅되어 있는 동일 극성이 코팅되어 있다.

즉, 유동부재(9)의 상단면에는 N극 자성을 띠는 자성물질이 코팅되어 있고, 하단면에는 S극 자성을 띠는 자성물질이 코팅되어 있어, 상기 능동 다이나믹 댐퍼(7)에 전류가 공급되지 않을 때는 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 능동 다이나믹 댐퍼(7)와 유동부재(9) 상단면과 하단면에 각각 코팅되어 있는 동일 극성에 의해 밀어내려는 자력에 의해 능동 다이나믹 댐퍼(7)의 중간에 항상 위치된다.

상기한, 능동 다이나믹 댐퍼(7)는 엔진 제어장치(200)에 의해 제어된다.

상기 엔진 제어장치(200)는 차량의 동작상태 변화에 따라 차량의 진동을 검출하는 3축 가속도 검출장치(200)에서 검출되어 인가되는 차량의 진동을 입력받아 메모리에 설정된 프로그램에 따라, 차량의 진동 발생여부 및 진동 종류를 판단한다.

즉, 엔진 제어장치(300)는 상기 3축 가속도 검출장치(200)에서 검출되어 인가되는 차량의 진동을 수직 진동(1차진동) 및 측면 진동(2차진동)으로 구분하여 판단하여, 수직 진동(1차진동)의 크기를 비교한다.

상기에서 측면 진동(2차진동)이 도 2의 a에 도시되어 있는 바와 같이 설정 기준 값 이상 높게 검출됨이 판단되면, 이 측면 진동은 다이나믹 댐퍼(5)에 의해 도 2의 b에 도시되어 있는 바와 같이 상쇄 가능함에 따라 능동 다이나믹 댐퍼(7)를 구동 제어하지 않는다.

하지만, 수직 진동(1차진동)의 크기가 도 8의 a에 도시되어 있는 바와 같이 설정된 기준 진동 이상으로 발생됨이 판단되면, 엔진 제어장치(200)는 상기 발생된 수직 진동을 도 8의 b에 도시되어 있는 바와 같이 상쇄시키기 위한 능동 다이나믹 댐퍼 구동 제어신호를 스위치 구동장치(300)로 출력한다.

스위치 구동장치(300)는 일예로 릴레이 스위치를 이용할 수 있으며, 상기 엔진 제어장치(200)에서 출력되는 제어신호에 릴레이가 여자되어, 전류 공급 장치(400,예 : 배터리)에서 공급되는 전류가 능동 다이나믹 댐퍼(7)에 감겨있는 코일(11)로 공급 가능하도록 스위치를 접점 '온' 시킨다.

상기한 구성으로 이루어진 능동 다이나믹 댐퍼의 동작관계를 첨부한 도 4, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8을 참조하여 예를 들어 설명한다.

차량에 전원이 인가되어 엔진이 시동되면, 3축 가속도 검출센서(100)는 차량의 엔진 동작 변화에 따라 발생되는 진동을 검출한다(S100).

이에, 엔진 제어 장치(200)는 상기 3축 가속도 검출센서(100)에서 검출되는 진동을 입력받기 위해 소정의 제어신호를 출력하면, 3축 가속도 검출센서(100)는 인가되는 제어신호에 동기되어 검출된 차량 진동을 엔진 제어 장치(200)로 출력한다.

엔진 제어 장치(200)는 상기 3축 진동 검출장치(100)에서 검출되어 인가되는 차량 진동을 입력받아 능동 다이나믹 댐퍼 구동 조건을 만족여부를 판단한다(S110,S120).

상기에서 능동 다이나믹 댐퍼 구동 조건은, 도 8의 a에 도시되어 있는 바와 같이 3축 진동 검출장치(100)에서 검출되어 인가되는 차량의 진동이 수직(1차,f1)과 측면(2차,f2)으로 발생될 때, 수직(1차,f1)으로 발생되는 진동 주파수가 설정 기준 주파수 이상으로 높게 발생됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 능동 다이나믹 댐퍼 구동 조건을 만족한 것으로 판단한다.

따라서, 엔진 제어 장치(200)는 상기(S120)에서와 같이 수직 진동(1차,f1)으로 발생되는 진동 주파수가 메모리에 저장되어 있는 설정 기준 주파수 이상으로 높게 발생됨이 판단되면, 상기 수직 진동(1차,f1)으로 발생되는 진동 주파수를 도 8의 b와 같이 상쇄시키기 위한 전류 공급 제어신호를 출력한다(S130).

이에, 스위치 구동장치(300)인 릴레이는 상기 엔진 제어 장치(200)에서 출력되는 전류 공급 제어신호에 릴레이 코일이 여자되어 도 3에 도시되어 있는 스위치 접점을 접점 '온' 시킨다.

상기에서, 스위치 구동장치(300)인 릴레이의 여자코일이 여자되어 스위치 접점이 접점 '온' 됨에 따라, 스위치 일단에 연결되어 있는 코일(11)의 일단으로, 스위치 타단에 양(+)극 단자가 연결되어 있는 전류 공급 장치(400, 예:배터리)로부터 전류가 공급된다.

여기서, 상기 전류 공급 장치(400)의 음(-)극 단자는 코일(11)의 타단과 함께 접지(G)되어 있다.

상기 전류 공급 장치(400)로부터 능동 다이나믹 댐퍼(7)에 감겨 구비된 코일(11)에 전류가 흐름에 따라, 이 능동 다이나믹 댐퍼(7)에는 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 플레밍의 왼손 법칙에 의해 이 능동 다이나믹 댐퍼(7)에 자기장이 형성된다.

따라서, 이 능동 다이나믹 댐퍼(7) 내주에 구비된 유동부재(9)는 중심점에서 소정의 길이(L)만큼 상승하게 된다. 이 유동부재(9)의 유동 질량(M)은 코일(11)에 전류가 흐르기 전과 같지만, 소정의 길이(L)의 차이로 관성 모멘트 값(I = M ×L²)은 코일(11)에 전류가 흐르기 전보다 크게된다. 이는 곧 코일(11)에 전류가 흐름에 따라 능동 다이나믹 댐퍼(7)에 인가되는 주파수가 코일(11)에 전류가 흐르기 전 능동 다이나믹 댐퍼(7)에 인가되는 주파수보다 작음을 의미한다.

즉, 능동 다이나믹 댐퍼(7)는 유동부재(9)가 소정의 길이(L)만큼 상승함에 따라 수직 진동(1차 진동, f1)의 주파수에서 다이나믹 댐퍼 역할을 하게되어, 도 8b에 도시되어 있는 바와 같이 수직 진동 주파수를 메모리에 설정된 기준 주파수 이하로 상쇄시키게 된다.

하지만, 도 2의 a에 도시되어 있는 바와 같이 3축 진동 검출장치(100)에서 검출되어 인가되는 차량의 진동 중 측면(2차,f2)의 진동 주파수가 메모리에 설정된 기준 주파수 이상으로 높게 검출됨이 판단되면, 엔진 제어 장치(200)는 능동 다이나믹 댐퍼를 구동시키지 않는다.

이는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 고정질량(M1)을 유지하는 다이나믹 댐퍼(5)만으로 측면 진동 주파수를 도 2의 b와 같이 상쇄시킬 수 있기 때문이다.

이로서, 엔진 제어 장치(200)는 3축 가속도 검출장치(100)로부터 검출되어 인가되는 진동 주파수를 판단 능동 다이나믹 댐퍼(7)의 구동여부를 결정함에 따라, 차량의 주행상태 변화에 따라 발생되는 수직(1차 진동) 및 측면(2차 진동)모두를 동시에 제어할 수 있어, 차량의 승차감을 향상시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 차량의 동작상태 변화에 따라 검출되는 특정 주파수에 대해서만 튜닝이 가능했던 다이나믹 댐퍼에 있어서, 차량의 동작상태 변화에 따라 발생되는 수직(1차 진동) 또는 측면(2차 진동) 진동 주파수를 동시에 제어함으로서, 차량의 승차감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 다이나믹 댐퍼 구조도 이고,

도 2는 종래의 다이나믹 댐퍼에 의한 측면 진동 감쇄 효과를 도시한 그래프이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능도 다이나믹 댐퍼 제어 장치 구성도 이고,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 능도 다이나믹 댐퍼 제어 방법 동작 순서도 이고,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유동부재를 도시한 도면이고,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 능동 다이나믹 댐퍼에 전류가 공급되지 않은 상태도이고,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 능동 다이나믹 댐퍼의 전류 공급시 자력 발생에 따른 유동부재 동작 상태도 이고,

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 능동 다이나믹 댐퍼에 의한 수직 진동 감쇄 효과를 도시한 그래프이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 고정부재 3 : 다이나믹 댐퍼 스프링

5 : 다이나믹 댐퍼 7 : 능동 다이나믹 댐퍼

9 : 유동부재 11 : 코일

100 : 3축 가속도 검출수단 200 : 제어수단

300 : 스위치 구동수단 400 : 전류 공급 수단

Claims (6)

1. 고정부재와; 이 고정부재 상부에 구비되어 수직 진동을 전달하도록 소정의 길이를 갖는 다이나믹 스프링과; 이 다이나믹 스프링 상부에 구비되어 전달되는 수직 진동을 튜닝하는 다이나믹 댐퍼와; 이 다이나믹 댐퍼의 중앙에 수직 관통하여 위치되고, 외주면에 코일이 수 회 감겨 구비되며 내주에 유도부재가 이동 가능하도록 구비되어 이 유도체의 이동에 따라 수직 진동을 튜닝 하도록 소정의 수직 길이의 원통 형상을 갖는 능동 다이나믹 댐퍼와; 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 가속도 기울기를 검출하는 3축 가속도 검출수단과; 이 3축 가속도 검출수단에서 검출되어 인가되는 진동을 입력받아 능동 다이나믹 댐퍼 구동 조건을 판단하여 능동 다이나믹 댐퍼 구동 제어신호를 출력하는 엔진 제어수단과; 이 엔진 제어수단에서 출력되는 능동 다이나믹 댐퍼 구동 제어신호에 동기되어 스위치 접점을 '온' 시키는 스위치 구동수단과; 이 스위치 구동수단이 접점 '온' 되면 충전된 전류를 능동 다이나믹 댐퍼를 구동시키기 위한 전류를 공급하는 전류 공급수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동 다이나믹 댐퍼 제어 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 엔진 제어 수단은 3축 가속도 검출수단에서 검출되어 인가되는 수직 진동이 메모리에 설정된 설정 기준 값 이상으로 발생됨이 판단되면, 능동 다이나믹 댐퍼 구동 조건을 만족한 것으로 판단하고 능동 다이나믹 댐퍼 구동 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 능동 다이나믹 댐프 제어 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 능동 다이나믹 댐퍼는 상단면과 하단면에 각각 다른 극성을 갖는 자성물질이 코딩되어 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 능동 다이나믹 댐퍼 제어 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 유동부재는 상단면과 하단면이 각각 다른 극성을 갖는 자성물질 코딩되어 구비되되, 이 자성물질은 능동 다이나믹 댐퍼의 상단면과 하단면에 코딩되어 구비된 자성물질의 극성과 동일 극성을 갖도록 상단면과 하단면에 각각 코딩되어 있는 것을 특징으로 하는 능동 다이나믹 댐퍼 제어 장치.
5. 엔진이 시동 온 되면, 차량의 진동을 입력받아 능동 다이나믹 댐퍼 구동 조건을 판단하는 단계와;

   상기 능동 다이나믹 댐퍼 구동 조건에 따라 소정의 전류 공급 및 차단을 위한 스위치 온/오프 구동제어신호를 출력하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 능동 다이나믹 댐퍼 제어 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 능동 다이나믹 댐퍼 구동 조건은 입력되는 차량의 진동 중 수직 진동 주파수가 메모리에 설정된 설정 기준 값 이상으로 발생됨이 판단되면, 능동 다이나믹 댐퍼 구동 조건을 만족한 것으로 판단하는 것을 포함하는 능동 다이나믹 댐퍼 제어 방법.