KR100559896B1 - 차량의 서스펜션 코일 스프링 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 서스펜션 코일 스프링과, 그 제어장치 및 방법에 관한것으로, 서스펜션 코일 스프링에 전기점성유체를 내장시키고, 차량의 주행 조건에 따라 상기 전기점성유체에 전압을 공급하여 서스펜션 코일 스프링의 강성을 변화시킴으로써 롤링 모멘트를 저감시켜서 차량의 선회 안정성 및 승차감을 향상시키는 효과가 있다.

Description

차량의 서스펜션 코일 스프링 제어장치 및 방법 {A control device and a methodd for vehicle's suspension coil spring}

도 1은 본 발명에 따른 차량의 서스펜션 코일 스프링의 상세 구조도,

도 2는 본 발명에 따른 차량의 서스펜션 코일 스프링 제어장치의 블록 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 차량의 서스펜션 코일 스프링 제어방법의 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 코일 스프링 12 : 전기점성유체

14, 16 : 전극 21 : 조향각센서

23 : 횡가속도센서 25, 27 : 휠속도센서

29 : 서스펜션 코일 스프링 제어부

본 발명은 차량의 서스펜션 코일 스프링과, 그 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 전기점성유체(Electro-Rheological Fluid)가 내장된 서스펜션 코일 스프링의 강성(stiffness)을 변화시켜서 롤링 모멘트(Rolling Moment)를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 차량 동적 제어 시스템(VDC; Vehicle Dynamic Control System)을 채용한 차량이 늘어나고 있다.

상기 차량 동적 제어 시스템(VDC)은 스핀(spin) 또는 언더 스티어(under-steer) 등의 발생 상황에 도달하면 이를 감지하고 ABS와 연계하여 자동적으로 내측 차륜 또는 외측 차륜에 제동을 가해 차량의 자세를 제어함으로써 차량의 안정된 상태를 유지시키고, 스핀 한계 직전에 TCS와 연계하여 자동 감속하며, 이미 발생된 경우에는 각 휠 별로 제동력을 제어하여 스핀이나 언더 스티어의 발생을 미연에 방지하여 안정된 운행을 도모하는 기술이다.

그러나, 상기한 바와 같은 차량 동적 제어 시스템(VDC)에는 차량의 선회시 발생하는 롤링 모멘트에 대한 제어 기능이 포함되어 있지 않으며, 롤링 모멘트 제어는 다른 제어 시스템을 이용하거나 수동적인 기계적 방법에 의존하고 있다.

예를 들어, 스포츠유틸리티, 픽업, 밴 등과 같이 무게중심이 높은 차량들은 롤링 모멘트가 발생될 개연성이 크므로, 휠트레이드를 증대시키거나 차량 무게중심을 낮추는 방법을 사용하고 있다.

이에, 본 발명은, 전기점성유체(Electro-Rheological Fluid)가 내장된 서스펜션 코일 스프링의 강성(stiffness)을 변화시켜서 롤링 모멘트(Rolling Moment)를 저감시켜서 차량의 선회 안정성 및 승차감을 향상시키는 차량의 서스펜션 코일 스프링과, 그 제어장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 서스펜션 코일 스프링은, 코일 스프링과, 이 코일 스프링에 내장된 전기점성유체와, 이 전기점성유체에 전압을 공급하기 위한 전극을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 전극은, 코일 스프링의 전체 길이를 따라 코일 스프링 내부의 윗면과 아랫면에 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 서스펜션 코일 스프링 제어장치는, 전기점성유체와 이 전기점성유체에 전압을 공급하기 위한 전극이 구비된 코일 스프링과; 조향각을 감지하는 조향각 센서와; 차량의 횡가속도를 감지하는 횡가속도센서와; 휠속도를 감지하는 휠속도센서와; 상기한 센서들에 의해 감지된 값들이 미리 설정되어 있는 조건을 만족하면 상기 전극을 통해 전기점성유체에 전압을 공급하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 휠속도가 소정속도 보다 큰 상태에서 횡가속도가 소정가속도 보다 크거나 조향각이 소정범위를 벗어나면 상기 전극을 통해 전기점성유체에 전압을 공급하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량의 서스펜션 코일 스프링 제어방법은, 엔진 구동중 차량이 후진되지 않는 상태에서 휠속도센서에 의해 감지된 휠속도가 소정속도 보다 큰지를 판단하는 단계와; 상기 휠속도가 소정속도 보다 크면 횡가속도센서에 의해 측정된 횡가속도가 소정가속도 보다 큰지를 판단하는 단계와; 상기 횡가속도센서에 의해 측정된 횡가속도가 소정가속도 이하이면 조향각이 소정범위를 벗어났는지를 판단하는 단계와; 상기 횡가속도가 소정가속도 보다 크거나 상기 조향각이 소정범위를 벗어나면 코일 스프링에 내장된 전기점성유체에 전압을 공급하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 코일 스프링에 내장된 전기점성유체에 전압을 공급하고 있는 도중에 횡가속도센서에 의해 감지되는 횡가속도가 소정가속도 이하이면 상기 전기점성유체로 공급하던 전압을 차단하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 서스펜션 코일 스프링의 상세 구조도이다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 서스펜션 코일 스프링은, 코일 스프링(10)에 전기점성유체(12)가 내장되어 있고, 이 전기점성유체(12)에 전압을 공급하기 위한 (+) 전극(14)과 (-) 전극(16)이 코일 스프링(10)의 전체 길이를 따라 코일 스프링(10) 내부의 윗면과 아랫면에 각각 형성되어, 전기점성유체(12)에 접촉된다.

상기 전기점성유체(12)는 전기장 인가에 따라 점성이 변화하고, 빠른 응답성 등의 기능을 가지는 기능성 유체이다. 즉, 전기장 하에서 유체의 점성이 급격하게 증대하는 유체로서, 전기장하에서 유체 유동을 유발하기 위해서는 전기장이 존재하지 않을때 보다 큰 힘이 필요하게 되며, 외부의 전단응력에 강한 특성을 지니게 된다. 이 기능은 유체의 유동시에도 유지된다. 이와 같은 특성 때문에 전기점성유체를 담고 있는 컨테이너 즉 코일 스프링의 강성(stiffness)가 증가되는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 서스펜션 코일 스프링 제어장치의 블록 구성도이다. 상기 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 제어장치는, 조향각을 감지하는 조향각 센서(21)와; 차량의 횡가속도를 감지하는 횡가속도센서(23)와; 휠속도를 감지하는 휠속도센서(25, 27)를 포함하여 구성되어 있다. 이때, 상기 각 센서들은 기존에 적용하고 있던 차량 동적 제어 시스템(VDC; Vehicle Dynamic Control System)에 구비되는 것으로, 이것을 공유하여 사용한다.

그리고, 제어부(29)는 상기한 센서들(21, 23, 25, 27)에 의해 감지된 값들이 미리 설정되어 있는 조건을 만족하면 서스펜션 코일 스프링(10)의 전극(14, 16)을 전기점성유체(12)에 전압을 공급하여 코일 스프링(10)의 강성(stiffness)을 조절하도록 되어 있다.

즉, 자동차가 선회함에 따라 횡방향으로의 가속도가 소정가속도 이상으로 감지되거나 조향각이 소정범위를 벗어나면 상기 전극을 통해 전기점성유체에 전압을 공급하여 전기장을 형성함으로써 코일 스프링의 강성을 증대시켜서 차량에 작용하는 롤 모멘트를 감소시키는 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 차량의 서스펜션 코일 스프링과, 그 제어장치 및 방법의 작용 및 효과를 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 차량의 서스펜션 코일 스프링 제어방법의 순서도이다.

상기 도 3에 도시된 바와 같이, 단계(S1)에서는 엔진이 구동중인가를 판단하여 엔진이 구동중이면 단계(S2)를 수행한다. 상기 단계(S2)에서는 차량의 후진중인가 즉, 변속기 레버가 R단에 위치되었는가를 판단하여 R단에 위치되지 않았으면 단계(S3)를 수행한다.

상기 단계(S3)에서는 휠속도센서(25, 27)에 의해 감지된 휠속도가 소정휠속도(바람직하게는 20Km/h) 보다 큰지를 판단하여 소정휠속도 보다 크면 단계(S4)를 수행하고, 그렇지 않으면 상기 단계(S2)를 반복 수행한다.

상기 단계(S4)에서는 횡가속도센서(23)에 의해 측정된 횡가속도가 소정가속도(바람직하게는 0.2G) 보다 큰지를 판단하여 소정가속도 보다 크면 단계(S6)를 수행하고, 그렇지 않으면 단계(S5)를 수행한다.

상기 단계(S5)에서는 조향각센서(21)에 의해 감지된 조향각이 소정범위(바람직하게는 +- 3도)를 벗어났는지를 판단하여 소정범위를 벗어났으면 단계(S6)를 수행한다.

상기 단계(S6)에서는 코일 스프링(10)의 전극(14, 16)을 통해 코일 스프링(10)에 내장된 전기점성유체(12)에 전압을 공급하고, 이에 따라 단계(S7)에서 코일 스프링(10)의 강성이 증대되어 롤링 모멘트가 감쇄된다.

이어서, 단계(S8)에서는 횡가속도센서(23)에 의해 측정된 횡가속도가 소정가속도(바람직하게는 0.1G) 보다 큰지를 판단하여 소정가속도 이하이면 단계(S9)를 수행하고, 그렇지 않으면 상기 단계(S6)를 수행한다.

상기 단계(S9)에서는 코일 스프링(10)의 전극(14, 16)을 통해 코일 스프링(10)에 내장된 전기점성유체(12)에 공급하던 전압을 차단시키고, 이에 따라 코일 스프링(10)의 강성이 원상태로 복원된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 전기점성유체가 내장된 서스펜션 코일 스프링의 강성을 변화시켜서 롤링 모멘트를 저감시켜서 차량의 선회 안정성 및 승차감을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 전기점성유체와 이 전기점성유체에 전압을 공급하기 위한 전극이 구비된 코일 스프링과;

   조향각을 감지하는 조향각 센서와;

   차량의 횡가속도를 감지하는 횡가속도센서와;

   휠속도를 감지하는 휠속도센서와;

   상기한 센서들에 의해 감지된 값들이 미리 설정되어 있는 조건을 만족하면 상기 전극을 통해 전기점성유체에 전압을 공급하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션 코일 스프링 제어 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 제어부는, 휠속도가 소정 속도보다 큰 상태에서 횡가속도가 소정 가속도보다 크거나 조향각이 소정 범위를 벗어나면 상기 전극을 통해 전기점성유체에 전압을 공급하는 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션 코일 스프링 제어 장치.
5. 엔진 구동중 차량이 후진되지 않는 상태에서 휠속도센서에 의해 감지된 휠속도가 소정 속도보다 큰지를 판단하는 단계와;

   상기 휠속도가 소정 속도보다 크면 횡가속도센서에 의해 측정된 횡가속도가 소정 가속도보다 큰지를 판단하는 단계와;

   상기 횡가속도센서에 의해 측정된 횡가속도가 소정 가속도 이하이면 조향각이 소정 범위를 벗어났는지를 판단하는 단계와;

   상기 횡가속도가 소정 가속도보다 크거나 상기 조향각이 소정 범위를 벗어나면 코일 스프링에 내장된 전기점성유체에 전압을 공급하는 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션 코일 스프링 제어 방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 횡가속도가 소정 가속도보다 크거나 상기 조향각이 소정 범위를 벗어나면 코일 스프링에 내장된 전기점성유체에 전압을 공급하는 단계에서, 전압 공급 중 횡가속도센서에 의해 감지되는 횡가속도가 소정 가속도 이하이면 상기 전기점성유체로 공급하던 전압을 차단하는 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션 코일 스프링 제어 방법.

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