KR100784377B1 - 선형 차고 센서를 구비한 차량의 현가장치 및 차고 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 댐퍼 피스톤 내부에 선형 차고 센서를 장착하여 차고의 정확한 검출을 통한 보다 정밀한 차고 제어가 가능하도록 하는 차량의 현가장치 및 방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명에서는 차고 제어를 위한 차량의 현가장치로서, 차체와 차축간 연결되어 노면에서 전달되는 진동을 절연하고 차량의 자세 변화에 대응한 접지력을 확보시키는 댐퍼와, 차체와 차축간에 연결되어, 압축 공기의 공급 및 배출을 통해 차고의 조절을 수행하는 공기스프링과, 차량의 차고 변화를 검출하는 차고 센서와, 상기 차고 센서로부터 검출되는 차량의 차고 변화를 인식하여 차고가 기준 높이 이상으로 유지되도록 상기 댐퍼에 연결된 공기 스프링을 제어하여 차고를 제어하는 ECU를 포함하는 차고 제어를 위한 차량의 현가장치에 있어서, 상기 차고 센서는 상기 댐퍼 내의 피스톤 로드에 장착되고, 상기 피스톤 로드의 선형 움직임에 따라 변화되는 차고를 직접적으로 측정하는 선형 차고 센서를 포함하여, 종래 차체와 차축간 회전각 변화값을 변환하여 차고를 측정하는 외장 로타리형 차고 센서 이용시보다 차체와 차축간 차고 변화를 보다 정밀하게 측정할 수 있도록 함으로써, 측정된 차고 변화값에 따른 정밀한 차고 제어가 이루어질 수 있도록 한다.

Description

선형 차고 센서를 구비한 차량의 현가장치 및 차고 제어 방법{SUSPENSION SYSTEM HAVING LINEAR CAR-HEIGHT SENSOR AND METHOD THEREOF}

도 1은 종래 차량의 외장 로타리형 차고센서 예시도,

도 2는 종래 차량의 외장 로타리형 차고센서에서 회전각 변화에 따른 차고 검출 동작 예시도,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 선형 차고 센서를 구비한 차량의 현가장치 구성도.

<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명>

300 : 차체 302 : 차축

304 : 댐퍼 306 : 공기스프링

308 : 선형차고센서 310 : ECU

312 : 피스톤 로드

본 발명은 차량의 전자현가장치에 관한 것으로, 특히 댐퍼 피스톤 내부에 선형 차고 센서를 장착하여 차고의 정확한 검출을 통한 보다 정밀한 차고 제어가 가 능하도록 하는 차량의 현가장치 및 방법에 관한 것이다.

차량의 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 주행할 때 차축이 노면에서 받는 진동이나 충격이 차체에 직접 전달되지 않도록 하여 차체나 하물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치이다.

도 1은 종래 차량의 현가장치 구성을 도시한 것으로, 종래에는 현가 제어를 위한 차고를 계산하기 위해 차체와 차축의 상대 거리를 측정함에 있어서, 상기 도 1에서 도시된 바와 같이 차체와 차축간 연결되는 외장 로타리형의 상대 거리 측정용 차고센서를 통해 차체와 차축간 거리를 측정하고 있다.

도 2는 종래 위와 같이 차체와 차축간 연결되는 외장 로타리형 차고센서에서 차체와 차축간 각도에 따른 차고를 계산하는 개념도를 도시한 것으로, 종래 로타리형 차고센서(200)는 상기 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 차량의 차고 변화에 따라 차체와 차축간 연결된 로타리형 센서(200)의 각도가 변화하게 되는 경우 위 각도 변화에 따른 센서의 전압값을 검출하여 도 2의 (b)에서와 같은 전압과 각도간 관계에 따라 센서 출력 전압으로부터 로타리형 센서의 각도 변화 값을 검출한 후, 이를 다시 차체와 차축 간 상대거리를 아래의 [수학식 1]에서와 같이 산출하여 변환하게 된다.

그러나 위와 같은 종래 외장 로타리형 차고센서를 통한 차체와 차축간 상대거리 계산에 있어서는 센서가 외부로 노출되어 장착 공간을 많이 차지하고, 침수, 먼지, 거친 길 주행 시 충격 등과 같은 환경적인 요인에 매우 열악하여 고장의 원인이 되며, 이와 같은 문제점을 보완하기 위해 내환경성을 좋게 하는 경우 가격이 상승되는 문제점이 있었다.

또한 현가제어를 위해 필요한 것은 차체와 차축의 상대거리인데, 종래 로타리형의 차고센서로는 차고에 따른 차체와 차축간 각도를 검출하도록 되어 있어 이를 다시 차체와 차축간 상대거리로 계산하는데 따른 오차가 발생하게 되는 문제점이 있으며, 위와 같은 로타리형 차고센서는 일반적으로 에어 스프링 보다 차체 중심쪽에 가까운 곳에 위치하여 상대거리 변환 시 정밀도가 떨어져 차체와 차축간 상대거리를 정확하게 측정하기 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 댐퍼 피스톤 내부에 선형 차고 센서를 장착하여 차고의 정확한 검출을 통한 보다 정밀한 차고 제어가 가능하도록 하는 차량의 현가장치 및 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차고 제어를 위한 차량의 현가장치로서, 차체와 차축간 연결되어 노면에서 전달되는 진동을 절연하고 차량의 자세 변화에 대응한 접지력을 확보시키는 댐퍼와, 차체와 차축간에 연결되어, 압축 공기의 공급 및 배출을 통해 차고의 조절을 수행하는 공기스프링과, 차량의 차고 변화를 검출하는 차고 센서와, 상기 차고 센서로부터 검출되는 차량의 차고 변화를 인식하여 차고가 기준 높이 이상으로 유지되도록 상기 댐퍼에 연결된 공기 스프링을 제어하여 차고를 제어하는 ECU를 포함하는 차고 제어를 위한 차량의 현가장치에 있어서, 상기 차고 센서는 상기 댐퍼 내의 피스톤 로드에 장착되고, 상기 피스톤 로드의 선형 움직임에 따라 변화되는 차고를 직접적으로 측정하는 선형 차고 센서인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 차량의 현가장치에서 댐퍼 내의 피스톤 로드에 장착되어 피스톤 로드의 선형 움직임에 따라 변화되는 차고를 직접적으로 측정하는 선형 차고 센서를 이용한 차량의 차고 제어 방법으로서, (a)차량의 주행시 상기 선형 차고 센서를 통해 차체와 차축간에 변화되는 차고를 직접적으로 측정하는 단계와, (b)상기 차체와 차축간 측정된 차고값이 미리 설정된 기준 높이 이하로 낮아지는지 여부를 검사하는 단계와, (c)상기 차량의 차고값이 기준 높이 이하로 낮아지는 경우 공기스프링을 통해 차고를 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 외장 로타리형의 차고 센서를 이용하지 않고 댐퍼 피스톤 내부에 선형 차고 센서를 장착하여 차고 제어를 수행하는 차량의 현가장치 구성을 도시한 것이다.

이하 상기 도 3을 참조하여 본 발명의 차량 현가장치에서 선형 차고 센서를 이용한 차고 제어 동작을 상세히 설명하기로 한다.

먼저 공기스프링(306)은 차체(300)와 차축(302) 사이에 위치하여 차체를 지지하는 기능을 하며, ECU(310)의 제어에 따라 압축공기의 공급 및 배출을 통해 차고의 조절 기능을 수행한다. 또한 적재 하중에 비례하여 스프링 상수가 증가하는 공기스프링의 특성을 이용하여 공차와 만차 시에도 차체 고유진동수를 1 Hz부근의 낮은 값으로 유지하여 부드럽고 쾌적한 승차감을 제공한다. 상기 공기스프링(306)은 현가장치의 형태에 따라서 댐퍼(damper)와 일체형으로 사용되거나 분리형으로 사용될 수 있다.

댐퍼(304)는 노면에서 전달되는 진동을 절연하여 쾌적한 승차감을 확보하는 기능과 차량 자세 변화에 대응하여 적절한 접지력을 확보하여 주행 안정성을 확보하는 기능을 수행한다. 코일스프링보다 부드러운 공기스프링 현가장치의 경우 댐퍼를 이용하여 감쇠력을 적절히 제어해줌으로써 주행 안정성을 확보한다.

선형 차고센서(308)는 도 3에서 보여지는 바와 같이 상기 댐퍼(304)의 피스톤 로드(piston rod)(312)에 장착되어 피스톤 로드의 선형 움직임에 따른 차고 변화(h)를 검출하여 ECU(310)로 인가시킨다.

ECU(Electronic Control Unit)(310)는 차량의 주행 정보 및 운전자의 의도를 차속, 조향각, G 센서, 차고 센서, TPS, 브레이크 센서 등으로부터 입력받아 각 제어 로직에 적합한 신호 처리를 수행하여 승차감 향상, 조정안정성 향상이 이루어지도록 하며, 또한 본 발명의 실시 예에 따라 상기 선형 차고 센서(308)로부터 검출되는 차량의 차고 변화를 인식하여 차고가 기준 높이 이상으로 유지되도록 상기 댐퍼(304)에 연결된 공기스프링(306)을 제어하여 차고를 제어하는 기능을 수행한다.

즉, 본원 발명에서는 상술한 바와 같이 차체(300)와 차축(302)간 연결되어 노면으로부터 전달되는 진동을 흡수하는 댐퍼(304)내 피스톤 로드(312)에 차고 측정을 위한 선형 차고 센서(308)가 장착되는데, ECU(310)는 상기 댐퍼(304)내 피스 톤 로드(312)에 장착된 선형 차고 센서(308)를 통해 차체(300)와 차축(302)간 차고 변화(h)를 지속적으로 측정한다.

위와 같이 선형 차고 센서(308)를 통해 측정된 차고 변화값을 입력받는 ECU(310)는 상기 차체와 차축간 차고 변화값이 미리 설정된 기준 높이 이하로 낮아지는 경우 노면과 차체 하부가 너무 근접해지지 않도록 공기스프링(306)을 제어하여 차고를 적정한 높이로 조절시키게 된다.

이때 상기 선형 차고 센서(308)는 차고에 대한 직접적인 측정이 가능한 차축과 차체 연결부위에 선형으로 장착되어 차고 변화를 그대로 검출해냄으로써, 차고 변화값을 보다 정밀하게 측정할 수 있도록 하여 측정된 차고 변화값에 따른 정밀한 차고 조절이 수행될 수 있도록 하는 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 차고 제어를 위한 차량의 현가장치에 있어서, 차체와 차축간 연결된 댐퍼의 피스톤 로드에 차고 선형 변화값을 직접적으로 검출할 수 있는 선형 차고 센서를 장착하여 종래 차체와 차축간 회전각 변화값을 변환하여 차고를 측정하는 외장 로타리형 차고 센서 이용시보다 차체와 차축간 차고 변화를 보다 정밀하게 측정할 수 있도록 함으로써, 측정된 차고 변화값에 따른 정밀한 차고 제어가 이루어질 수 있도록 한다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 차고 제어를 위한 차량의 현가장치에 있어서, 차체와 차축간 연결된 댐퍼의 피스톤 로드에 차고 선형 변화값을 직접적으로 검출할 수 있는 선형 차고 센서를 장착하여 종래 차체와 차축간 회전각 변화값을 변환하여 차고를 측정하는 외장 로타리형 차고 센서 이용시보다 차체와 차축간 차고 변화를 선형적으로 보다 정밀하게 측정할 수 있도록 함으로써, 측정된 차고 변화값에 따른 정밀한 차고 제어가 이루어질 수 있도록 하는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 차고 제어를 위한 차량의 현가장치로서,

   차체와 차축간 연결되어 노면에서 전달되는 진동을 절연하고 차량의 자세 변화에 대응한 접지력을 확보시키는 댐퍼와,

   차체와 차축간에 연결되어, 압축 공기의 공급 및 배출을 통해 차고의 조절을 수행하는 공기스프링과,

   차량의 차고 변화를 검출하는 차고 센서와,

   상기 차고 센서로부터 검출되는 차량의 차고 변화를 인식하여 차고가 기준 높이 이상으로 유지되도록 상기 댐퍼에 연결된 공기 스프링을 제어하여 차고를 제어하는 ECU를 포함하는 차고 제어를 위한 차량의 현가장치에 있어서,

   상기 차고 센서는 상기 댐퍼 내의 피스톤 로드에 장착되고, 상기 피스톤 로드의 선형 움직임에 따라 변화되는 차고를 직접적으로 측정하는 선형 차고 센서인 것을 특징으로 하는 차고 제어를 위한 차량의 현가장치.
2. 차량의 현가장치에서 댐퍼 내의 피스톤 로드에 장착되어 피스톤 로드의 선형 움직임에 따라 변화되는 차고를 직접적으로 측정하는 선형 차고 센서를 이용한 차량의 차고 제어 방법으로서,

   (a)차량의 주행시 상기 선형 차고 센서를 통해 차체와 차축간에 변화되는 차고를 직접적으로 측정하는 단계와,

   (b)상기 차체와 차축간 측정된 차고값이 미리 설정된 기준 높이 이하로 낮아지는지 여부를 검사하는 단계와,

   (c)상기 차량의 차고값이 기준 높이 이하로 낮아지는 경우 공기스프링을 통해 차고를 상승시키는 단계를 포함하는 선형 차고 센서를 이용한 차량의 차고 제어방법.
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