KR100575016B1 - 차량의 롤링 안정화 방법 및 장치 - Google Patents

차량의 롤링 안정화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의, 특히 자동차의 롤링 안정화 장치에 관한 것이며, 상기 장치에는 제어 수단이 제공되며, 상기 제어 수단은 롤링량을 검출하기 위한 하나 이상의 센서, 및 전방 및/또는 후방 안정 장치의 절반부(11, 12) 사이에 배치된 하나 이상의 선회 구동 장치를 포함한다. 상기 선회 구동 장치는 롤링 운동을 감소 또는 억제하기 위해 안정 장치 절반부(11, 12)에 예비응력을 야기하고 롤링의 경우 센서의 출력 신호에 따라 차체에 역 모멘트를 가한다. 본 발명에 따른 장치는 상기 선회 구동 장치가 전기 기계식 선회 구동 장치이고 안정 장치 절반부(11, 12)의 상대 선회를 차단하기 위한 수단(7)을 갖는 것을 특징으로 한다.
선회 구동 장치, 안정 장치, 센서, 전륜축, 후륜축, 롤링 모멘트.

Description

차량의 롤링 안정화 방법 및 장치{Process and system for stabilizing vehicles against rolling}
본 발명은 제어 수단이 구비되어 있으며, 상기 제어 수단은 롤링량을 감지하기 위한 적어도 하나의 센서, 및 전방 및/또는 후방의 안정 장치의 두 절반부 사이에 배치된 적어도 하나의 선회 구동 장치를 포함하고, 롤링 운동을 감소시키거나 또는 억제시키기 위해서 안정 장치 절반부에 예비응력을 야기하고 롤링의 경우 센서의 출력신호에 따라 차체에 역 모멘트를 가하도록 구성된, 차량, 특히 자동차의 롤링 안정화 방법과 장치에 관한 것이다.
이러한 시스템은 1992. 08. 05일자 "Konstruktion und Elektronik" 17권, 페이지 9에 공지되어 있다.
상기 시스템의 경우 커브 주행을 할때 차체의 롤링 운동을 억제하기 위해, 적합한 조정 스프링을 통해 차체에 역 모멘트가 가해진다. 상기 역 모멘트는 바람직하게는 전륜축 및 후륜축의 안정 장치에서 발생된다. 비틀림 바 스프링으로서 형성된 종래의 안정 장치는 분리되며, 두개의 안정 장치 절반부 사이에 선회 구동 장치가 설치되며, 상기 선회 구동 장치는 안정 장치 절반부에 액티브 비틀림(active torsion)과 이에 따라 예비응력(prestress)을 발생시킬 수 있다. 이러한 시스템에 의해, 주행 성능(driving performence) 및 주행의 안락함이 개선된다. 즉, 차체의 롤링 운동이 감소 또는 억제되며, 일측면 도로 효과의 경우 차량 좌우측이 분리된다.
상술한 종래의 시스템은 유압식 엑츄에이터를 사용한다. 이러한 유압식 엑츄에이터는 차량에 장착시 때때로 많은 비용, 예컨대 광범위한 파이프 작업을 필요로 한다. 직선 주행시 또는 차량의 준정상 상태(quasi-steady station)에서, 압력 공급의 설계에 따라 출력이 소비되기 때문에, 직선 주행시에도 소위 공회전의 펌프 손실이 발생한다. 또한, 차량에 장치된 유압시스템은 예컨대 사고로 인한 시스템의 누설시 환경을 오염시키는 유압 유체가 외부로 유출될 수 있다는 단점을 갖는다.
본 발명의 목적은 정상 또는 준정상 상태의 주행에서 필요한 출력을 감소시키고 종래의 유압식 해결방법에 비해 비용을 감소시키는, 순수한 전기 기계식 롤링 안정화 장치를 제공하는 것이다.
이러한 본 발명에 따른 전기 기계식 롤링 안정화 장치를 기초로, 본 발에 따른 방법은 제어 범위 밖에서도 수동(passive)의 차량에 비해서 롤링 운동을 감소시킬 수 있어야 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 롤링 안정화 장치는 본 발명의 중요한 관점에 따라, 선회 구동 장치가 전기 기계식 선회 구동 장치이며 안정 장치 절반부의 상대 선회를 차단(blocking)하기 위한 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 롤링 안정화 장치는 순수한 전기 기계식 제어 유니트를 구비하고 있기 때문에 차량에 간단히 장착 가능하다. 환경 친화성(enviromental acceptability)과 장착비용이 유압식 시스템에 비해서 유리하다. 본 발명에 따른 롤링 안정화 장치는 유압 펌프 손실이 없기 때문에, 직선 주행시 출력을 필요로 하지 않는다.
본 발명에 따라 차단을 위해 전자기식 개폐 브레이크를 사용하면, 정상- 또는 준정상 상태의 주행에서 필요한 출력과 전기 모터의 열 부하가 감소한다. 브레이크의 폐쇄시 과부하 보호가 이루어지는데, 상기 과부하 보호는 모멘트가 너무 클 경우 슬립을 허용하여 부품을 보호하는 것이다.
또한, 전 후륜축에 장착된 전기 기계식 선회 구동 장치는 브레이크의 폐쇄시 제어 가능한 모멘트 이상의 롤링 운동을 감소시킬 수 있다.
전자기식으로 개방 또는 폐쇄되는 브레이크의 사용은 시스템 고장 전략에 의존한다. 브레이크가 전자기식으로 폐쇄되면, 시스템의 고장시 전후륜축에 있는 안정 장치 절반부가 분리된다. 따라서 롤링- 및 셀프 스티어링 거동은 종래의 스프링 및 댐핑 요소에 의해서만 결정된다.
브레이크가 전자기식으로 개방되면 적절한 조치를 통해, 시스템 고장시 전후륜축에 있는 전기 기계식 엑츄에이터가 중간위치에서만 차단됨으로써, 직선 주행시 차체의 기울어짐이 방지되어야 한다. 이러한 방식으로 상호 차단된 안정 장치 절반부가 수동 비틀림 바 스프링과 같이 작용한다. 비틀림 강성의 선택에 의해 롤링- 및 셀프 스티어링 거동이 결정된다.
안락함에 대한 부가적인 개선은 제어 유니트의 구동측과 출력측 사이에 클러치를 사용함으로써 이루어진다. 클러치의 배치에 따라 전기 모터 및/또는 기어 또는 개별 기어 단이 제어 유니트의 출력측과 분리되며 따라서 관성 모멘트가 감소됨으로써 차량의 좌우측의 분리가 개선된다. 설계에 따라 별도의 브레이크 및/또는 클러치 또는 상응하는 브레이크-클러치 조합체가 사용될 수 있다.
차량의 롤링량을 감지하는 센서로서 바람직하게는 횡방향 가속도 센서가 사용될 수 있다. 또한, 바람직하게는 핸들 각도를 검출하기 위한 센서 및 차량의 속도를 검출하기 위한 부가의 센서가 제공될 수 있다.
센서 또는 센서들, 전기 기계식 엑츄에이터 그리고 브레이크는 바람직하게는 전자 콘트롤러에서 실행되는 설정된 알고리즘 또는 학습 알고리즘을 이용하여 센서에 의해 송출된 신호에 따라서 전기 기계식 선회 구동 장치 및 브레이크용 제어 신호를 발생시키기 위한 전자 콘트롤러와 연결된다.
본 발명에 따른 롤링 안정화 장치를 사용하는 롤링 안정화 방법은 다음의 단계를 특징으로 한다:
I. 다음의 양으로부터 최대 조정 가능한 모멘트를 결정하는 단계,
- 전기 선회 모터의 최대 모멘트,
- 기어의 감속비,
- 효율, 및
- 모멘트 손실;
II. 요구되는 작동 모멘트를 결정하는 단계,
III. 요구되는 작동 모멘트가 최대 작동 모멘트 미만일 경우, 브레이크를 개방하고 모멘트를 선회 모터의 낮은 모멘트 측에 가하는 단계,
IV. 요구되는 작동 모멘트가 선회 구동 장치의 최대 작동 모멘트를 초과할 경우, 브레이크를 폐쇄시키는 단계; 그리고
V. 롤링 안정화를 위해 사용되는 역 모멘트를 발생시키기 위한 전기 모터용 설정 전류를 발생시키는 단계.
또한, 본 발명에 따른 롤링 안정화 장치는 차량의 정지시 차체의 소정 수평성 유지와 경사 효과를 위해 그리고 개별 휠의 상승 또는 하강을 위해 사용된다. 특히, 하기의 적용이 실시될 수 있다:
- 선회 구동 장치에 적절한 전류를 공급함으로써 차량을 그 종축을 중심으로 수동 또는 자동으로 수평성 유지 및, 예컨대, 경사면에 서 있는 차량 또는 일 측면이 연석 위에 놓인 캠핑 트레일러 등에서 브레이크의 폐쇄를 통한 고정;
- 차량의 개별 휠이 움푹한 곳에 있을 때 차량을 그 종축을 중심으로 수동 또는 자동으로 수평성 유지;
- 차체의 일정한 경사로 인해 문이 용이하게 개폐되는 승차 또는 하차 보조 수단으로서 롤링 안정화 장치의 사용;
- 종축이 수평으로 유지되는 동안 차체의 경사에 의해 지붕 짐칸, 자전거 짐칸 등에 간단한 적재를 위한 롤링 안정화 장치의 사용;
- 전방과 후방의 선회 구동 장치의 대각선 고정에 의해 예컨대 휠 교체를 위한 개별 휠의 상승을 위한 롤링 안정화 장치의 사용;
- 예를 들어 대상물이 차량 아래로 간단히 분리될 수 있거나, 또는 예컨대 보수 작업을 위해 차량의 바닥에 대한 접근성을 형성하기 위해, 선회 구동 장치에 적합한 전류 공급에 의해 개별 휠의 상승 또는 차체의 일정한 경사를 위한 그리고 후속하는 브레이크의 고정을 위한 롤링 안정화 장치의 사용. 또다른 바람직한 특징은 종속 청구항에 그리고 도면을 참고로 하는 다음의 설명에 제시된다.
삭제
도 1은 본 발명에 따른 롤링 안정화 장치를 장착하고 있는 자동차의 개략도,
도 2는 좌우측 안정 장치 절반부 사이에 장치된, 본 발명에 따른 전기 기계식 선회 구동 장치의 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 롤링 안정화 장치의 전륜축 및 후륜축에 있는 엑츄에이터를 제어하기 위한 기능 구조를 블록 회로도의 형태로 도시한 도면,
도 4a, 4b, 4c는 도 3에 따른 기능 블록 D의 설계를 설명한 플로챠트,
도 4d는 도 3의 기능 블록 F, G에서의 순서를 나타낸 플로챠트.
도 1에 개략적으로 도시된 자동차(PKW)에서 제 1 전기 기계식 선회 구동 장치(1)는 전륜축(VA)에 할당된 비틀림 바의 좌우측 절반부 사이에 장착되어 있으며 제 2 전기 기계식 선회 구동 장치(2)는 후륜축(HA)에 할당된 비틀림 바의 좌우측 절반부 사이에 장착되어 있다. 센서(3)는 예를 들어서 자동차의 횡방향 가속도를 감지하기 위한 횡방향 가속도 센서이다. 또한, 자동차에 장착된 콘트롤러(4)는 (도시되지 않은) 접속 라인을 통해 각각 센서(3)와 전기 기계식 선회 구동 장치(1, 2)와 연결되어 있다. 전륜축(VA)의 비틀림 바와 후륜축(HA)의 비틀림 바에 설치된 전기 기계식 선회 구동 장치는 액티브 비틀림을 발생함으로써 각각 안정 장치 절반부에 예비응력을 야기한다. 안정 장치에 발생된 예비 응력 모멘트는 좌우측 휠 서스펜션에 지지되고 베어링을 통해 차체에 지지된다. 베어링을 통해서 차체에 도입된 힘은 롤링 안정화를 위해 필요한 모멘트를 발생시킨다.
물론, 센서(3)에 의해 발생되는 횡방향 가속도 신호에 부가해서, 핸들 각도 값과 주행 속도 또는 그밖에 선회 구동 장치의 제어를 위해 처리될 값을 검출하는 센서가 제공될 수 있다.
도 2는 예비 응력 모멘트를 발생시키기 위해 사용되는 전기 기계식 선회 구동 장치(1, 2)을 도시하고 있다. 이 선회 구동 장치는 3개의 기본 콤퍼넌트, 즉 전기 모터(6), 감속 기어(8) 및 이들 사이에 장착된 브레이크(7)로 구성된다.
전기 모터(6)에 의해 발생되는 모멘트는 감속기어(8)를 통해, 안정 장치의 예비응력을 위해 필요한 모멘트로 변환된다. 안정 장치 절반부(11)는 베어링(13)을 통해 직접 전기 기계식 선회 구동 장치(1, 2)의 하우징과 연결되고, 다른 안정 장치 절반부(12)는 감속기어(8)의 출력측(높은 모멘트 측)과 연결되며 베어링(14)에 지지된다.
이미 설명했듯이, 전기 모터(6) 및 브레이크(7)의 제어는 도 1에 도시된 콘트롤러(4) 및 이와 연결된 파워 전자 장치를 통해서 이루어지며, 상기 파워 전자 장치는 적합한 제어 신호를 콘트롤러(4)로부터 얻는다.
정상 상태 또는 준정상 상태의 주행에 있어서, 즉 차체의 안정화를 위해 필요한 모멘트의 변동이 없거나 또는 미소하다는 것이 센서에 의해 검출되면, 도 2에 따라 기어(8)의 낮은 모멘트 측에 또는 전기 모터(6)의 모터 축에 장치된 브레이크(7)가 폐쇄된 다음, 전기 모터(6)가 차단된다. 이로 인해, 홀딩 모멘트를 위해 필요한 출력이 브레이크(7)의 설계에 따라 0 또는 최소값으로 감소되며 이에 따라 전기 모터(6)의 열 부하가 감소된다.
센서에 의해 정상 상태로부터 비정상 상태로의 전이가 검출되면, 브레이크(7)의 폐쇄 직전에 전기 모터(6)에 작용하는 모멘트가 다시 세팅된 다음, 브레이크(7)가 해제된다. 바람직하게는 상기 회전 모멘트의 세팅은 브레이크의 폐쇄 직전에 세팅되었던 모터전류의 설정값의 프리세팅(presetting)에 의해 이루어진다. 브레이크(7)의 개방 전 안정 장치에서 실제로 야기되는 모멘트를 알면, 브레이크(7)의 폐쇄 전에 저장된 값이 경우에 따라 보정됨으로써, "브레이크 폐쇄"와 "브레이크 개방" 상태 간의 전이가 가급적 부드럽게 이루어질 수 있다.
전기 기계식 선회 구동 장치(1, 2)의 개별 소자(6, 7, 8)에는 여러 가지 디자인 및 원리가 사용될 수 있다.
전기 모터(6)로는 예를 들어서
- 영구 여기식 또는 타려식 직류모터(기계적 또는 전자적으로 정류):
- 릴럭턴스 모터(reluctance motor);
- 트레블링 웨이브 모터(travelling wave motor);
- 동기 또는 비동기 모터(synchron- or asynchron motor);
- 스플릿 필드 모터(split field motor)가 사용된다.
감속 기어(8)로는 특히 일단 또는 다단 유성 기어, 커플 기어 또는 차동 기어(시클로이드 기어, 하모닉 구동 장치, Wolfrom 기어,...)가 사용된다.
브레이크(7)는 전자기식으로 개방 또는 폐쇄되는 브레이크이다.
브레이크(7)에 의해, 정상 상태 또는 준정상 상태의 주행에서 필요한 출력과 전기 모터의 열 부하가 감소될 수 있다. 브레이크는 폐쇄된 상태에서 과부하 보호 수단이 된다. 즉, 모멘트가 너무 큰 경우 슬립을 허용함으로써 부품/소자를 보호한다. 또한, 브레이크(7)는 폐쇄된 상태에서, 전기 모터(6)로 제어 가능한 모멘트 이상의 롤링 운동을 감소시킨다.
전자기식으로 폐쇄되는 브레이크를 사용하면, 시스템 고장시 전륜축과 후륜축에 있는 안정 장치 절반부가 분리된다는 것을 주의하여야 한다. 따라서, 롤링- 및 셀프 스티어링 거동은 종래의 스프링- 및 댐핑 요소에 의해서만 결정된다.
전자기식으로 개방되는 브레이크(7)의 경우에 적당한 조치에 의해, 시스템 고장시 전륜축과 후륜축에 있는 엑츄에이터가 각각 자신의 중간 위치에서만 차단됨으로써, 직선 주행의 경우 차체의 경사 위치가 피해질 수 있다. 이러한 방식으로 상호 차단되는 안정 장치 절반부(11, 12)는 수동 비틀림 바 스프링과 같이 작용한다. 비틀림 바 스프링의 비틀림 강성의 선택에 의해, 롤링- 및 셀프 스티어링 거동이 결정된다.
도 2에 도시된 전기 기계식 선회 구동 장치의 구동측과 출력측 사이에 있는 도 2에 도시되어 있지 않은 부가 클러치는 안락함을 부가적으로 개선시킨다.
클러치의 배치에 따라 전기 모터(6) 및/또는 감속기어(8) 또는 상기 기어의 개별 기어단이 그 밖의 부품 없이도 선회 구동 장치(1, 2)의 출력측으로부터 분리되며 이에 따라 감소된 관성 모멘트에 의해 차량의 좌우측 분리가 개선된다. 설계에 따라 각각 별도의 브레이크 및/또는 클러치 또는 상응하는 브레이크-클러치 조합체가 사용될 수 있다.
차량의 좌우측 사이의 분리가 다른 조치에 의해, 예를 들어서 낮은 비틀림 강성을 가진 안정 장치 절반부의 사용에 의해 이루어지면, 브레이크에 대한 대안으로서, 예컨대 전기 모터(6)와 기어(8) 사이에 장착된 부하 모멘트 차단기(자동 스위칭 2중 작용 프리휠링(freewheeling) 다이오드)가 사용될 수 있다. 상기 부하 모멘트 차단기는 예를 들어서 차체에 의해 가해진 외부 모멘트가 안정 장치 절반부(11, 12)를 상대적으로 비틀리게 하며 이를 통해서 홀딩 모멘트를 흡수하는 것을 방지한다.
부하 모멘트 차단기에 대한 대안으로서, 기어(8) 또는 예를 들어서 개별 기어 단이 셀프 록킹되도록 설계됨으로써, 외부에서 도입된 모멘트가 지지되고 안정 장치 절반부의 비틀림이 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 전기 기계식 롤링 안정화 장치를 기초로, 이하에서 조절/제어 알고리즘을 설명한다. 상기 조절/제어 알고리즘은 전기 기계식 엑츄에이터의 제어 범위 밖에서도 수동 차량에 비해 감소된 롤링 운동을 가능하게 한다. 또한, 하나의 축의 엑츄에이터가 조정 변수 한계에 도달하지 않은 동안에는 소정 롤링 모멘트가 분배된다.
최대 조정 가능한 모멘트는 최대 모터 모멘트와 기어 감속비에 의해 효율과 부가 모멘트 손실을 고려해서 결정된다. 요구되는 작동 모멘트가 최대 작동 모멘트 미만이면, 홀딩 브레이크(7)는 개방되며, 기어(8)의 낮은 모멘트 측의 모멘트는 전기 모터(6)에 의해 흡수되어야 한다. 만약 축(VA, HA)에 요구되는 모멘트가 최대값을 초과할 경우에는 브레이크(7)가 폐쇄되며 모멘트는 브레이크(7)에 의해 흡수된다. 횡방향 가속도가 더욱 증가되고 그에 따라 차체의 롤링 운동이 발생하면, 안정 장치 절반부(11, 12)가 수동의 경우에서와 같이 작용하고 부가적인 모멘트를 흡수할 수 있다. 이를 통해서 최대 작동 범위를 초과할 때도 롤링 운동은 수동의 경우에서 보다 작게 된다. 상응하는 홀딩 브레이크(7)가 없다면, 최대 작동 범위를 초과할 경우에 모터(6)는 부가의 모멘트를 흡수하지 않고, 차체 운동에 의해 도입되는 외부 모멘트를 통해 역회전될 것이다.
도 3의 블록 회로도는 전륜축 및 후륜축에 있는 엑츄에이터를 제어하기 위한 기능 구조를 도시하고 있다. 블록 A에서 핸들각도(a"LR), 횡방향 가속도(aQ)와 주행속도(VX)로부터 롤링 지지를 위해 필요한, 차체에 대한 모멘트(MX)가 결정되어 블록 B에서 저역 필터링 된다. 부가적으로 블록 A에서 리드 모멘트(MX, VOR)가 결정된다.
차체에 관련되는 모멘트(MX,MX,VOR)는 롤링 모멘트 분배(WMV) 및 기하학을 고려하여 전륜축 및 후륜축(VA, HA)에서의 상응하는 설정 모멘트(MST, VA, MST,HA, MST, VA, VOR, MST, HA, VOR)로 변환된다(블록 C). 블록 D에서는 설정 모멘트(MST, VA, MST,HA)의 조정이 조정 변수 한계를 고려하여 실행되고 홀딩 브레이크(n)(7)가 활성화된다. 출력 량은 수정된 작동 모멘트(M*ST, VA, M*ST,HA) 및 브레이크 제어를 위한 플래그(BREMS-A-VA, BREMS-A-HA)이다. 전륜축과 후륜축(VA, HA)에 있는 브레이크(7)가 폐쇄될 경우 수정된 작동 모멘트(M*ST, VA, M*ST,HA)는 안정 장치에서 작용하는 전체 모멘트에 상응하며, 상기 전체 모멘트는 액티브 예비응력 및 부가적인 차체 운동으로 인해 발생되는 비틀림으로부터 주어진다. 블록 E에서는 핸들각도(a"LR)와 횡방향 가속도(aQ)로부터, 실제적으로 정상 주행 상태인지 비정상 주행 상태인지의 여부가 결정되고, 이 정보가 플래그 FZST를 통해, 홀딩 브레이크를 제어하기 위해 블록 D로 전달된다. 블록 F, G에서는 수정된 설정 모멘트((M*ST, VA, M*ST,HA), 리드 모멘트( MST, VA, VOR, MST, HA, VOR) 및 엑츄에이터의 각속도(_ST, VA, _ST,HA)로부터 전기 모터용 설정 전류(ISOLL, VA, ISOLL,HA)가 결정되어, 브레이크(7)용 제어 신호(BREMSVA, BREMSHA)와 함께 전륜축과 후륜축 엑츄에이터로 송출된다.
이하, 플로챠트(도 4a, 4b, 4c)를 참고로 기능 블록 D를 상세히 설명한다. 사용된 플래그는 다음의 의미를 갖는다:
FZST = 0: 비정상 주행 상태
= 1: 정상 주행 상태
BREMS-A-VA = 0: 홀딩 브레이크 VA 개방 또는 개방된 홀딩 브레이크 VA
= 1: 홀딩 브레이크 VA 폐쇄 또는 폐쇄된 홀딩 브레이크 VA
BREMS-A-HA = 0: 홀딩 브레이크 VA 개방 또는 개방된 홀딩 브레이크 VA
= 1: 홀딩 브레이크 VA 폐쇄 또는 폐쇄된 홀딩 브레이크 VA.
알고리즘은 2개의 부분으로 나눠진다. 제 1 부분(도 4a)에서는 수정된 출력 모멘트(M*SA, VA, M*ST, HA)가 검출되는 한편, 제 2 부분(도 4b, 4c)에서는 브레이크 제어를 위한 플래그(BREMS-A-VA, BREMS-A-HA)가 출력 모멘트(M*SA, VA, M*ST, HA)에 따라서 세팅된다.
먼저, 단계 S10에서 정상 주행 상태가 주어지는지 또는 비정상 주행 상태가 주어지는지의 여부가 문의된다. 정상 주행 상태의 경우에는 브레이크(7)의 상태(개방-폐쇄)와 무관하게 실제 모멘트(M*SA, VA, M*ST, HA)가 입력모멘트(MSA, VA, MST, HA) 및 측정된 횡방향 가속도(aQ)로부터 계산되며(단계 S14, S19) 전륜축과 후륜축(VA, HA)에 대한 플래그 BREMS-A-VA, BREMS-A-HA가 1로 세팅된다(단계 S24, S25).
정상 주행 상태(FZST = 0)가 주어지지 않으면, 제 1 부분(도 4a, 단계 S11 내지 S13)에서, 전륜축과 후륜축(VA, HA)에 있는 브레이크(7)가 이미 폐쇄되었지의 여부가 검사된다. 즉, 플래그가 BREMS-A-VA = 1인지 또는 BREMS-A-HA = 1인지의 여부가 검사된다. 2개의 브레이크가 개방되면, 출력모멘트(M*SA, VA, M*ST, HA)는 입력모멘트(MSA, VA, MST, HA)과 동일하게 된다(단계 S18, S23). 하나 또는 두개의 축(VA, HA)에 있는 브레이크(7)가 폐쇄되면, 즉 플래그가 BREMS-A-VA = 1 또는 BREMS-A-HA = 1이면, 각각의 축에서의 모멘트(M*ST, VA, M*ST, HA)는 모멘트(MST, VA, MST, HA) 및 측정된 횡방향 가속도(aQ)로부터 계산된다(단계 S15, S20). 예를 들어서 전륜축에서의 브레이크가 폐쇄되고 후륜축에서의 브레이크가 개방될 경우, 즉 플래그가 BREMS-A-VA = 1 및 BREMS-A-HA = 0이면(단계 12), 출력 모멘트(M*ST, HA)는 입력 모멘트(MST, VA, MST, HA) 및 앞에 계산된 모멘트(M*ST,VA)로부터 결정된다(단계 S16, S21). 소정 롤링 모멘트 분배가 입력 모멘트(MST, VA, MST, HA)에서 이미 보장된다. 전륜축에서의 브레이크가 개방되고 후륜축에서의 브레이크가 폐쇄되면, 즉 BREMS-A-VA=0 및 BREMS-A-HA=1이면(단계 S13), 유사한 조치가 취해진다(S17, S22):
제 1 부분(도 4a)에서 결정된 모멘트(M*ST, VA, M*ST, HA)를 기초로, 제 2 부분(도 4b, 4c)에서 브레이크 제어를 위한 플래그 BREMS-A-VA, BREMS-A-HA가 세팅된다. 전륜축과 후륜축에 대한 알고리즘이 동일하기 때문에, 본 설명에서는 후륜축만을 설명한다.
도 4b는 전륜축(VA)의 기능 순서를 나타내고 도 4c는 후륜축(HA)의 기능 순서를 나타낸다.
정상 주행 상태(FST = 0)가 아니면(단계 S10), 먼저 실제 출력 모멘트(M*ST, VA)가 최대 작동 모멘트(M*max, VA) 보다 큰지에 대한 문의(단계 S26)가 이루어진다. 만약 부정이면, 브레이크(7)가 개방되는지 아니면 폐쇄되는지의 여부가 검사된다(단계 S27, 27'). 만약 브레이크가 개방되면, 즉 플래그가 BREMS-A-VA = 0이면, 작동 모멘트가 전기 모터(6)에 의해 흡수되는 "정규(normal)" 제어 사이클 상태가 된다. 이와는 달리 브레이크(7)가 폐쇄되면, 즉 플래그가 BREMS-A-VA = 1이면, 이것은 필요한 모멘트(M*ST, VA)가 이미 제어 범위 밖에 있었고 브레이크에 의해 흡수되었다는 것을 의미한다. 모멘트(M*ST, VA)가 정해진 시간(tauf)동안 최대 모멘트(Mmax, VA) 미만일 때야 비로소, 브레이크(7)를 개방하기 위해서 플래그 BREMS-A-VA는 0에 세팅된다(S36, S36').
이와는 달리 실제 모멘트(M*ST, VA) 가 최대 작동 모멘트(Mmax, VA) 보다 크면, 브레이크가 개방되는지 또는 폐쇄되는지의 여부가 검사된다(S28, S28'). 만약 브레이크가 폐쇄되면, 즉 플래그 BREMS-A-VA = 1이면, 이것은 모멘트가 이미 브레이크(7)에 의해 흡수되었음을 의미한다. 이와는 달리 브레이크가 개방되면, 즉 플래그 BREMS-A-VA = 0이면, 최대 작동 모멘트(Mmax, VA)가 초과된다. 필요한 모멘트(M*ST, VA)가 일정한 시간(tZU)동안 최대 모멘트(Mmax,VA) 보다 높으면(S29, S29'), 브레이크를 폐쇄하기 위해서(S23, S23') 플래그 BREMS-A-VA는 1에 세팅된다. 시간 문의(tVA > tauf 또는 tVA >tZU)는 한계값(Mmax, VA) 근처에서 모멘트(M*ST, VA)의 작은 변동 시에 브레이크가 계속 개폐되는 것을 방지해야 한다.
모멘트(M*ST, VA, M*ST, HA)와 플래그 BREMS-A-VA, BREMS-A-HA는 블록 F, G로 전달되며, 블록 F, G는 설정 전류와 브레이크의 제어 신호를 전륜축- 및 후륜축 엑츄에이터로 송출한다. 블록 F, G의 플로챠트는 도 4d에 도시되어 있다. 전륜축과 후륜축(VA, HA)에 대한 기능이 서로 동일하기 때문에, 도 4d의 플로챠트에서 인덱스에 의한 구별이 이루어지지 않는다.
브레이크용 제어 신호(BREMS)의 세팅과 설정 전류(ISOLL)의 프리세팅은 시간 제어되어 이루어진다. 브레이크의 개폐에 대한 "요구"에 상응하는 플래그 BREMS-A와의 비교에서, BREMS는 브레이크에 대한 직접적인 제어 신호이며, 상기 제어 신호는 아날로그 또는 디지탈로 콘트롤러로부터 송출된 것이다.
기능 블록은 4개의 모드-개방, 개방되어 있음, 폐쇄, 폐쇄되어 있음-로 나눠질 수 있다. 모드 '개방'은 "정규" 제어 사이클, 즉 플래그 BREMS-A = 0, BREMS = 0에 상응한다(단계 S40, S41, S42, S43, S44). 설정 전류(ISOLL)는 모멘트(M*ST,VOR, _ST)의 함수로서 주어진다. 플래그 BREMS-A가 0에서 1로 세팅되면, 모드 '폐쇄'로의 전환이 이루어지며 제어 신호(BREMS = 1)가 출력된다(S46). 정해진 시간(tSCHL)동안 설정 전류(ISOLL)는 "정규" 제어 사이클에 따라서 결정되며(S50-S53), 시간(tSCHL)은 브레이크의 폐쇄시간에 따라서 선택된다. t > tSCHL 동안(S47)에 설정 전류 ISOLL = 0에 세팅되며(단계 S48, S49), 모드 '폐쇄되어 있음'으로 변경된다(S53, S55). 안정 장치의 모멘트는 이제 브레이크(7)에 의해서 완전히 흡수된다. 플래그 BREM-A가 1에서 0으로 세팅되면(단계 S41), 모드 '개방'으로 변경되며 설정 전류는 0에서 실제 전류로 "정규" 제어 사이클에 따라서 증가된다. 정해진 시간(tI, aufb) 동안(S58), 브레이크는 폐쇄를 유지한다(S61-S63). t > tI, aufb (S58)동안 브레이크가 개방된다. 즉, BREMS = 0(S60)이 출력된다. 시간(tI, aufb)dms 전류를 형성하고 그에 따라 발생하는 모멘트를 재차 전기 모터(6)가 흡수하기 위해 필요한 시간에 상응한다. 이어서 모드 '개방'으로 변경된다.
본 발명에 따른 차량의 롤링 안정화 장치는 이미 기술한바 대로, 차량의 정지시에도 수동 또는 자동으로 차체의 일정한 경사를 유지하기 위해서, 그리고 자신의 종축을 중심으로 차량의 수평성을 유지하기 위해서 그리고 자동차 및 그 차체의 샤시의 위치 설정 시스템에서의 부가의 조정을 위해서 사용될 수 있다. 따라서, 자동차, 예를 들어서 경사진 도로면에 주차되어 있는 자동차는 이러한 방식으로 선회 구동 장치에 상응하는 전류공급과 이어서 브레이크의 폐쇄를 통한 고정에 의해 수동 또는 자동으로 수평성을 유지하게 된다. 본 발명에 따른 롤링 안정화 장치에 의한 정지하고 있는 차량의 차체의 일정한 경사는 승하차에 도움이되고, 도어는 쉽게 열리고 닫히게 된다. 마찬가지로, 선회 구동 장치에 전류공급과 이에 따른 브레이크 폐쇄를 통한 고정에 의해, 서있는 차량의 차체가 일정하게 경사짐으로써, 지붕 짐칸 또는 적재면에 대한 적재가 용이해진다. 끝으로, 예를 들어서 휠 교환을 위한 개별 휠이 선회 구동 장치의 대각선 고정 및 후속하는 브레이크의 폐쇄를 통한 고정에 의해 일정하게 들어올려질 수 있고, 차체가 예를 들어 수리 작업을 위해 아래로부터의 접근을 용이하게 하도록 일정하게 기울어질 수 있다.

Claims (17)

  1. 제어 수단이 구비되어 있으며, 상기 제어 수단은 롤링량을 검출하기 위한 하나 이상의 센서(3), 및 전방 및/또는 후방 안정 장치 절반부(11, 12) 사이에 배치된 하나 이상의 선회 구동 장치(1, 2)를 포함하고, 상기 선회 구동 장치(1, 2)는 롤링 운동을 감소 또는 억제시키기 위해 상기 안정 장치 절반부(11, 12)에 예비응력을 야기하며 롤링의 경우 상기 센서(3)의 출력신호에 따라 차체에 역 모멘트를 가하는, 차량, 특히 자동차의 롤링 안정화 장치에 있어서,
    상기 선회 구동 장치는 전기기계식 선회 구동 장치(1, 2)이고 상기 안정 장치 절반부(11, 12)의 상대 선회를 차단하기 위한 수단(7)을 구비하는 것을 특징으로하는 차량의 롤링 안정화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 차단 수단은 전자기식으로 개방되거나 또는 전자기식으로 폐쇄되는 브레이크(7)를 구비하며, 상기 브레이크(7)는 상기 각각의 선회 구동 장치(1, 2)에서 선회 모터(6)와 상기 구동 장치의 감속 기어(8) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 차량의 롤링 안정화 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전자기식으로 개방되는 브레이크(7)는 상기 장치의 고장시 전륜축과 후륜축(VA, HA)에 장착된 상기 전기 기계식 선회 구동 장치(1, 2)를 중립의 중간 위치에서만 차단하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 롤링 안정화 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 전기 기계식 선회 구동 장치(1, 2)의 구동측과 출력측 사이에 클러치가 삽입됨으로써, 상기 전기 선회 모터(6) 또는 상기 감속기어(8) 또는 그것의 개별 기어단이 상기 선회 구동 장치(1, 2)의 출력측으로부터 분리 가능한 것을 특징으로 하는 차량의 롤링 안정화 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 장치는 브레이크-클러치 조합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 롤링 안정화 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서(3)는 횡방향 가속도 센서인 것을 특징으로 하는 차량의 롤링 안정화 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 핸들각도(a"LR)를 감지하기 위한 센서와 자동차 속도(VX)를 감지하기 위한 부가의 센서가 제공되는 것을 특징으로 하는 차량의 롤링 안정화 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 센서 또는 센서들, 전기 기계식 선회 구동 장치와 브레이크는 각각 상기 전륜축(VA)과 상기 후륜축(HA)의 상기 브레이크와 상기 전기기계식 선회 구동 장치용 제어 신호를 발생시키기 위한 전자 콘트롤러(4)와 연결되는 것을 특징으로 하는 차량의 롤링 안정화 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 롤링 안정화 장치를 이용한 차량의, 특히 자동차의 롤링 안정화 방법에 있어서,
    I. 다음의 양으로부터 최대 조정 가능한 모멘트를 결정하는 단계,
    - 전기 선회 모터의 최대 모멘트,
    - 기어의 감속비,
    - 효율, 및
    - 모멘트 손실;
    II. 요구되는 작동 모멘트를 결정하는 단계,
    III. 요구되는 작동 모멘트가 최대 작동 모멘트 미만일 경우, 브레이크를 개방하고 모멘트를 선회 모터(6)의 낮은 모멘트 측에 가하는 단계,
    IV. 요구되는 작동 모멘트가 선회 구동 장치의 최대 작동 모멘트를 초과할 경우, 브레이크(7)를 폐쇄시키는 단계; 그리고
    V. 롤링 안정화를 위해 사용되는 역 모멘트를 발생시키기 위한 전기 모터용 설정 전류를 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 롤링 안정화 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 단계(Ⅱ)에서 롤링 지지를 위해 요구되는, 차체에 대한 작동 모멘트(MX)는 검출된 핸들각도(a"LR), 검출된 횡방향 가속도(aQ) 및 검출된 자동차 속도(VX)로부터 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 롤링 안정화 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 단계(Ⅱ)에서 부가적으로 차체에 관련한 리드 모멘트(MX, VOR)가 결정되는 것을 특징으로 하는 차량의 롤링 안정화 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 차체에 관련한 모멘트(MX, MX, VOR)는 롤링 분배(WMV) 및 기하학을 고려하여 전륜축과 후륜축(VA, HA)에 있는 엑츄에이터의 상응하는 설정 모멘트((MST, VA, MST, HA, MST, VA,VOR, MST, HA, VOR)로 변환되는 것을 특징으로 하는 차량의 롤링 안정화 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 전륜축 및 후륜축(VA, HA)에 대한 설정 모멘트(MST,VA, MST,HA)는 조정 변수 한계를 고려하여 조정되고, 단계(Ⅲ, Ⅳ)에 대한 브레이크 제어 신호(BREMS-A-VA, BREMS-A-HA)는 검출된 핸들각도(a"LR) 및 검출된 횡방향 가속도(aQ)를 기초로 결정된 실제 자동차 상태(FZST)(정상 또는 비정상 상태)와 상기 조정된 설정 모멘트(M*ST, VA, M*ST, HA)를 토대로 발생되는 것을 특징으로 하는 차량의 롤링 안정화 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 단계(Ⅴ)에서 조정된 설정 모멘트(M*ST, VA, M*ST, HA), 리드 모멘트((MST, VA,VOR, MST,VA,VOR) 또는 각속도(_ST, VA, _ST, HA)로부터 설정 전류(ISOLL,VA, ISOLL, HA)가 결정되고 브레이크용 제어 신호(BREMSVA, BREMSHA)와 함께 전륜축- 및 후륜축 선회 구동 장치(1, 2)로 출력되는 것을 특징으로 하는 차량의 롤링 안정화 방법.
  15. 서 있는 상태에서 종축을 중심으로 수동 또는 자동으로 자동차의 수평성을 유지하기 위한 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 롤링 안정화 장치의 사용 방법에 있어서,
    자동차의 위치에 따라서, 예를 들어 경사면에 있거나 또는 일 측면이 연석 위에 있을 때, 또는 자동차의 개별 휠이 움푹한 곳에 있을 때, 차량의 수평 위치가 얻어질 때까지 두개의 선회 구동 장치에 적합하게 전류가 공급되고 이어서 상기 수평 위치가 브레이크의 폐쇄를 통해 고정되는 것을 특징으로 하는 차량의 롤링 안정화 장치의 사용 방법.
  16. 수동 또는 자동으로 일정한 각도 만큼 차체의 경사 위치를 얻기 위한 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 차량의 롤링 안정화 장치의 사용 방법에 있어서,
    경사 각도의 설정에 따라서 선회 구동 장치에 상응하게 전류가 공급되고 이어서 브레이크의 폐쇄를 통해서 차체의 경사 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는 차량의 롤링 안정화 장치의 사용 방법.
  17. 서 있는 상태에서 자동차의 개별 휠을 수동 또는 자동으로 상승시키기 위한 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 차량의 롤링 안정화 장치의 사용 방법에 있어서,
    상승될 휠 또는 휠들의 설정에 따라서 전방 그리고 후방의 선회 구동 장치에 전류가 공급됨으로써, 안정 장치 절반부가 대각선으로 고정되며 이어서 브레이크의 폐쇄를 통해서 상기 위치가 고정되는 것을 특징으로 하는 차량의 롤링 안정화 장치의 사용방법.
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