KR100501368B1 - 능동 서스펜션을 이용한 스탠딩웨이브 방지 장치 및 그방법 - Google Patents

능동 서스펜션을 이용한 스탠딩웨이브 방지 장치 및 그방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유압 제어 능동 서스펜션에 있어 유압에 의해 차량 하부로부터의 충격을 흡수하는 유로의 개폐를 조절하여 스탠딩웨이브 현상의 발생가능시점에 있어 능동 서스펜션의 유압을 조절하여 주기가 다른 구형파를 임의로 발생시켜 정상파의 생성 조건을 소멸시킬 목적으로;
차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 차량 동작상태 변화를 검출하는 차량 동작상태 검출 수단과; 상기 차량 동작상태 검출수단에서 검출되어 인가되는 휠 온도 변화, 휠 압력 변화 및 차속 변화 등을 입력받아 설정된 프로그램에 의해 스탠딩웨이브 현상의 발생 조건을 판단 후, 임계치 이상의 값을 만족하여 스탠딩웨이브의 발생 가능성이 판단되면 소정의 스탠딩웨이브 발생을 방지하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 제어수단과; 상기 제어수단에서 출력되는 제어신호에 동기되어 스탠딩웨이브 발생을 방지하기 위해 오일의 흐름을 조절하는 구동수단으로 이루어져 있어서, 스탠딩웨이브 현상을 방지하고, 타이어의 찢어짐 현상을 방지하여 대형 사고의 예방과 안정된 운행을 보장할 수 있다.

Description

능동 서스펜션을 이용한 스탠딩웨이브 방지 장치 및 그 방법{A DEVICE AND THE METHOD FOR STANDING WAVE PROTECTION USING ACTIVE SUSPENSION SYSTEM IN VEHICLE}
본 발명은 능동 서스펜션을 이용한 스탠딩 웨이브 방지 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유압제어 능동 서스펜션에 있어 유압에 의해 차량 하부로부터의 충격을 흡수하는 유로의 유압을 제어하여 스탠딩 웨이브 현상을 발생 가능시점에 있어 능동서스팬션의 유압을 조절하여 주기가 다른 구형파들을 임으로 발생시켜 정상파의 생성 조건을 소멸시킴으로서, 스탠딩 웨이브 현상을 방지하고 대형사고의 예방과 안정된 운행을 보장하기 위한 능동 서스펜션을 이용한 스탠딩 웨이브 방지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 스탠딩웨이브는 고속주행 시 타이어의 트래드가 받는 원심력과 타이어 내부의 공기압력에 의하여 타이어가 지면에서 떨어진 직후에 생긴 원형 복원에 의한 볼록한 부분이 사인파의 형태로 타이어의 원주방향으로 전달됨으로서 발생한다. 접지면에서 떨어지는 경계점이 일정한 동위상의 파형이 지속적으로 중첩되어 정상파의 형태를 가지고 있는 정상파의 배부분과 골부분의 진폭이 지속적으로 증대됨으로서 임계치 이후에는 해당부위가 찢어지는 현상이 발생한다.
즉, 주행중 타이어는 차량의 하중을 받아 상하 방향으로 수축이 일어나고 접지 경계점을 벗어나면 복원력에 의해 원주를 따라 원의 형태를 복원한다. 상기한 복원력에 의해 구형파의 파형을 띄고 원주방향으로 전파되어지며 접지 경계점과 복원 끝점의 일정폭이 임계점을 넘어 타이어가 찢어지는 현상이 발생하는 것이다.
상기한 스탠딩웨이브 현상은 주로 고속 주행시 발생하는 빈도수가 높기 때문에 대형 사고를 발하는 아주 심각한 문제로서, 상기한 문제를 해결하기 위해 종래에는 여러 가지 방법이 제시되어 왔다.
그 중 대표적인 일 예로 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 대한민국 특허 등록 제 10-0273146 호(등록일자 : 2000년 09월 01일, 명칭 : 자동차의 스탠딩웨이브 방지장치)에 상세히 기록되어 있다.
상기한 일 예의 구성을 살펴보면, 주행중 차량의 차속과 타이어의 온도 및 내부 압력을 각각 검출하도록 온도센서(11)와 압력센서(12) 및 차속센서(13)로 이루어진 센서 수단(10)과, 이 센서수단(10)으로부터 감지된 값을 매개로 스탠딩웨이브 현상의 발생가능성을 연산하는 연산수단(30)과, 이 연산수단(30)에 의해 연산된 값과 스탠딩웨이브 현상이 발생되는 기준 값을 비교하여 스탠딩웨이브 현상의 발생여부를 판단하는 제어수단(20) 및, 이 제어수단(20)의 제어를 받아 타이어에서 스탠딩웨이브 현상이 발생되지 않도록 차속을 감속시킴과 더불어 이를 경고하기 위한 스로틀 밸브(41-1)의 개도를 줄여주도록 작동되는 액츄에이터(41)와 경고음을 발생시키는 확성기(42) 및 경고상태를 가시적으로 나타내는 경고등(43)으로 이루어지는 안전수단(40)을 포함하여 이루어져 있어서, 적절한 알고리즘에 의해 연산된 상기 온도센서와 압력센서 및 차속센서의 연산값이 스탠딩웨이브 발생가능성 기준 값을 초과하였을 경우 주행속도가 감속됨과 더불어 확성기를 통해 경고음이 발생됨은 물론, 경고등이 점등되어 운전자에게 안전신호를 인식시켜 줌으로서 스탠딩웨이브에 의한 타이어의 파손을 방지하였다.
그러나, 상기한 종래의 장치는 스탠딩웨이브를 감소시키기 위해 주행차속을 감속시킨 후, 다시 차속을 증가시키기 위해 더 많은 연료를 소비해야하는 문제점을 내포하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 유압 제어 능동 서스펜션에 있어 유압에 의해 차량 하부로부터의 충격을 흡수하는 유로의 개폐를 조절하여 스탠딩웨이브 현상의 발생가능시점에 있어 능동 서스펜션의 유압을 조절하여 주기가 다른 구형파를 임의로 발생시켜 정상파의 생성 조건을 소멸시켜 스탠딩웨이브 현상을 방지하기 위한 능동 서스펜션을 이용한 스탠딩 웨이브 방지 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 차량 동작상태 변화를 검출하는 차량 동작상태 검출 수단과;
상기 차량 동작상태 검출수단에서 검출되어 인가되는 휠 온도 변화, 휠 압력 변화 및 차속 변화 등을 입력받아 설정된 프로그램에 의해 스탠딩웨이브 현상의 발생 조건을 판단 후, 임계치 이상의 값을 만족하여 스탠딩웨이브의 발생 가능성이 판단되면 소정의 스탠딩웨이브 발생을 방지하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 제어수단과;
상기 제어수단에서 출력되는 제어신호에 동기되어 스탠딩웨이브 발생을 방지하기 위해 오일의 흐름을 조절하는 구동수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
주행중인 차량에서 휠 온도, 휠 압력 및 차속 등을 입력받아 휠 온도 대비 휠 압력에 따른 스탠딩웨이브를 산출하는 단계와;
상기 단계에서 산출된 스탠딩웨이브를 설정 기준 값과 비교하여 스탠딩웨이브 발생가능성을 판단하는 단계와;
상기 단계에서 스탠딩웨이브 발생가능성이 판단되면, 스탠딩웨이브 발생방지 제어신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니고, 단지 일예로 제시된 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동 서스펜션을 이용한 스탠딩 웨이브 방지 장치 구성도 이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동 서스펜션을 이용한 스탠딩 웨이브 방지 방법 동작 순서도 이고, 도 4는 온도와 압력에 대한 스탠딩 웨이브 발생율을 도시한 그래프이고, 도 5는 온도와 주행차속에 대한 스탠딩웨이브 발생율을 도시한 그래프이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 뉴메틱실린더(2)를 이용한 유압식 능동 서스펜션에 대한 동작설명은 대한민국 특허출원 번호"제 2002-0029894호"(명칭 : 능동 서스펜션을 이용한 차량의 저면 긁힘 방지 장치)에 상세히 서술되어 있다.
따라서, 상기한 뉴메틱실린더(2)를 이용한 유압식 능동 서스펜션의 구성을 간략히 설명하자면, 도 2에 도시되어 있듯이, 차륜(W)에 의해 변화되는 뉴메틱실린더(2)의 압력 변화를 전달받는 리니어압력제어 밸브(1)와, 이 리니어압력제어 밸브(1)의 스폴(1''')에 의해 구획된 파일럿 유압 챔버(1')로 오일펌프(3)의 펌핑에 의해 오일을 공급하고 피드 백 유압 챔버(1")로부터 복귀되는 오일을 수용하는 오일탱크(4)와, 상기 파일럿 유압챔버(1')로 공급되는 라인상에 구비되어 일부 유량을 저장하는 어큐뮬레이터(5) 및 소정의 제어신호에 동기되어 오일탱크(4)에 수용된 오일을 리니어압력제어 밸브(1)로 공급 및 차단 시키는 유압펌프(3)로 구비되어 이루어진 능동 서스펜션을 이용한 스텐딩웨이브 방지장치는,
차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 차량 동작상태 변화를 검출하는 차량 동작상태 검출 장치(100)와; 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되어 인가되는 휠 온도 변화, 휠 압력 변화 및 차속 변화 등을 입력받아 설정된 프로그램에 의해 스탠딩웨이브 현상의 발생 조건을 판단 후, 임계치 이상의 값을 만족하여 스탠딩웨이브의 발생 가능성이 판단되면 소정의 스탠딩웨이브 발생을 방지하기 위한 소정의 제어신호를 출력하는 제어장치(200)와; 상기 제어장치(200)에서 출력되는 제어신호에 동기되어 스탠딩웨이브 발생을 방지하기 위해 오일의 흐름을 조절하는 구동장치(300)로 이루어져 있다.
상기에서 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 휠 온도 변화 검출부(110)와;
차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 차량의 휠 압력 변화를 검출하는 휠 압력 검출부(120)와;
차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 차량의 차속 변화를 검출하는 차속 검출부(130)로 이루어져 있다.
상기한 구성으로 이루어진 능동 서스펜션을 이용한 스텐딩웨이브 방지 방법을 첨부한 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 예를 들어 설명한다.
주행중인 차량에서, 차량 동작상태 검출장치(100)는 차량의 주행상태 변화에 따라 가변되는 휠 온도 변화, 휠 압력 변화 및 차속 변화를 검출한다(S100).
이에, 제어장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되는 휠 온도, 휠 압력 및 차속 등을 입력받기 위해 소정의 제어신호를 출력하면, 차량 동작상태 검출장치(100)는 상기 인가되는 제어신호에 동기되어 검출된 휠 온도 변화, 휠 압력 변화 및 차속 변화 등을 출력한다.
제어장치(200)는 상기 차량 동작상태 검출장치(100)에서 검출되어 인가되는 휠 온도 변화, 휠 압력 변화 및 차속 변화 등을 입력받아, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 휠 온도 변화 대비 휠 압력 변화에 따른 스탠딩웨이브(SW1) 설정 그래프에서 차량 주행 변화에 따라 가변되는 스탠딩웨이브를 산출한다(S120).
이어서, 제어장치(200)는 메모리에 저장되어 있는 휠 온도 변화 대비 휠 압력변화에 따른 스탠딩웨이브의 제1 설정 기준값과 상기 차량 주행상태 변화에 따라 산출되는 스탠딩웨이브(SW1)를 비교하여 스탠딩웨이브 발생 가능성을 판단한다(S130).
상기에서 차량 주행상태 변화에 따른 휠 온도 변화 대비 휠 압력 변화에 따라 산출되는 스탠딩웨이브 산출 값이 제1 설정 기준 값보다 크다고 판단되면, 제어장치(200)는 차량 주행상태 변화에 따라 스탠딩웨이브 발생 가능성이 있음을 판단하고, 유압펌프(3)를 구동시키기 위한 제어신호를 출력하여 뉴매틱 실린더(2)의 압력을 높인다(S140).
그러나, 상기(S130)에서 주행 차량의 휠 온도 변화 대비 휠 압력 변화에 따른 스탠딩웨이브 산출 값(SW1)이 메모리에 설정된 제1 설정 값 이하임이 판단되면, 제어장치(200)는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 주행차량의 스탠딩웨이브(SW1) 설정 그래프에서 차량 주행 변화에 따라 가변되는 스탠딩웨이브를 산출한다(S150).
이어서, 제어장치(200)는 메모리에 저장되어 있는 휠 온도 변화 대비 휠 차속 변화에 따른 스탠딩웨이브의 제2 설정 기준값과 상기 차량 주행상태 변화에 따라 산출되는 스탠딩웨이브(SW2)를 비교하여 스탠딩웨이브 발생 가능성을 판단한다(S160).
상기에서 차량 주행상태 변화에 따른 휠 온도 변화 대비 휠 차속 변화에 따라 산출되는 스탠딩웨이브 산출 값이 제2 설정 기준 값보다 크다고 판단되면, 제어장치(200)는 차량 주행상태 변화에 따라 스탠딩웨이브 발생 가능성이 있음을 판단하고, 유압펌프(3)를 구동시키기 위한 제어신호를 출력하여 뉴매틱 실린더(2)의 압력을 낮춘다(S170).
즉, 일반적인 유압 능동 서스펜션은 차량이 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 정상 주행시에는 리니어압력 밸브(1)의 스풀(1''')은 니들(1"")의 위치로 결정되는 파일럿 유압 챔버(1')와 실린더 유압이 연결되어 있는 피드 백 유압 챔버(1")의 균형이 이루어지는 위치에 있다.
그러나, 주행중인 차량에서 스탠딩웨이브 발생 가능성이 있는 경우에는, 차량이 주행중 도로면의 요철에 의해 상하운동을 하는 경우에 발생된다.
따라서, 주행중인 차량이 상향 하중을 받는다면, 도 2에 도시되어 있는 뉴매틱실린더(2) 내의 압력이 상승하고, 스풀(1'")이 왼쪽으로 이동한다. 이 때, 실린더 유압 통로(2')가 리턴회로와 연결되어 오일을 오일탱크(4)로 드레인하기 때문에 뉴매틱 실린더(2) 내의 압력을 일정하게 유지할 수 있어 차륜(W)으로부터 입력되는 진동을 흡수한다.
하향 운동시는 뉴매틱 실린더(2) 내의 압력이 감소하기 때문에 피드 백 유압 챔버(1")가 내려가서 스풀(1'")이 우측으로 이동하므로, 오일펌프(3)로부터 새로운 오일이 뉴매틱 실린더(2)에 공급되어 상기 뉴매틱 실린더(2) 내의 압력을 일정하게 유지시킨다.
하지만, 본 발명은 상기(S140)와 같이 주행중인 차량에서 휠 온도 변화 대비 휠 압력과 차속 변화에 따른 스탠딩웨이브 발생 가능성이 있음으로 판단되면, 서스펜션의 동작과 무관하게 강제적으로 유압펌프(3)를 구동시켜 뉴매틱 실린더(2)의 압력을 높이거나 낮춘다.
이로써, 차체 상부에서 차륜(2)에 가해지는 압력이 변하게 되고, 그로 인해 차륜(W)의 주행중 일그러짐의 정도가 유압 펌프의 동작에 의해 능동적으로 변화한다. 상기에서 차륜(W)의 일그러짐이 변함으로서 그 회복 정도도 변하게 되고 접지 경계점으로부터 복원 끝점까지의 경로 및 복원력의 변화에 의해 원형 복원시 발생하는 구형파의 주기 변화를 수반하고 구형파 중첩에 의한 정상파의 발생 조건을 소멸시킴으로서 스탠딩웨이브의 발생 및 차륜(W) 즉, 타이어의 찢어짐 현상을 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 유압 제어 능동 서스펜션에 있어 유압에 의해 차량 하부로부터의 충격을 흡수하는 유로의 개폐를 조절하여 스탠딩웨이브 현상의 발생가능시점에 있어 능동 서스펜션의 유압을 조절하여 주기가 다른 구형파를 임의로 발생시켜 정상파의 생성 조건을 소멸시킴으로서, 스탠딩웨이브 현상을 방지하고, 타이어의 찢어짐 현상을 방지하여 대형 사고의 예방과 안정된 운행을 보장할 수 있다.
도 1은 종래의 스탠딩 웨이브 방지 장치 구성도 이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동 서스펜션을 이용한 스탠딩 웨이브 방지 장치 구성도 이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동 서스펜션을 이용한 스탠딩 웨이브 방지 방법 동작 순서도 이고,
도 4는 온도와 압력에 대한 스탠딩 웨이브 발생율을 도시한 그래프이고,
도 5는 온도와 주행차속에 대한 스탠딩웨이브 발생율을 도시한 그래프이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 리니어 압력 제어 밸브 1' : 파일럿 유압 챔버
1" : 피드 백 유압 챔버 1"': 스풀
1"" : 리들 2 : 뉴메틱 실린더
3 : 유압펌프 4 : 오일탱크
5 : 어큐뮬레이터 100 : 차량 동작상태 검출수단
110 : 휠 온도 변화 검출부 120 : 휠 압력 변화 검출부
130 : 차속 변화 검출부 200 : 제어수단
300 : 구동수단 W : 차륜

Claims (5)

  1. 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 차량의 휠 온도 변화를 검출하는 휠 온도 검출부와, 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 차량의 휠 압력 변화를 검출하는 휠 압력 검출부와, 차량의 동작상태 변화에 따라 가변되는 차량의 차속 변화를 검출하는 차속 검출부로 이루어진 차량 동작상태 검출수단;
    상기 차량 동작상태 검출수단에서 검출되어 인가되는 휠 온도 변화, 휠 압력 변화 및 차속 변화 등을 입력받아 설정된 프로그램에 의해 스탠딩웨이브 현상의 발생 조건을 판단한 후, 임계치 이상의 값을 만족하여 스탠딩웨이브의 발생 가능성이 판단되면 소정의 스탠딩웨이브 발생을 방지하기 위한 제어신호를 출력하는 제어수단; 및
    상기 제어수단에서 출력되는 제어신호에 동기되어 스탠딩웨이브 발생을 방지하기 위해 오일의 흐름을 조절하여 유압의 공급 또는 배출이 이루어지도록 하는 구동수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 능동 서스펜션을 이용한 스탠딩 웨이브 방지 장치.
  2. 삭제
  3. 주행중인 차량에서 휠 온도, 휠 압력 및 차속 등을 입력받아 휠 온도 대비 휠 압력에 따른 스탠딩웨이브(SWV1)를 산출하는 단계와;
    상기 산출된 스탠딩웨이브(SWV1)를 제1 설정 기준값과 비교하여 스탠딩웨이브 발생가능성을 판단하는 단계와;
    상기 산출된 스탠딩웨이브(SWV1)가 제1 설정 기준값보다 큰 경우로 스탠딩웨이브 발생가능성이 있음으로 판단되면, 스탠딩웨이브 발생 방지를 위해 유압 공급을 위한 유압펌프 구동 제어신호를 출력하는 단계와;
    상기 산출된 스탠딩웨이브(SWV1)가 제1 설정 기준값보다 작은 경우 휠 온도 대비 차속에 따른 스탠딩웨이브(SWV2)를 산출하는 단계와;
    상기 산출된 스탠딩웨이브(SWV2)가 제2 설정 기준값보다 큰 경우로 스탠딩웨이브 발생가능성이 있음으로 판단되면, 스탠딩웨이브 발생 방지를 위해 유압 배출을 위한 유압펌프 구동 제어신호를 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동 서스펜션을 이용한 스탠딩 웨이브 방지 방법.
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