KR101670593B1 - 차량용 액티브 서스펜션 장치 및 이에 적용된 펌프의 응답성 향상방법 - Google Patents

차량용 액티브 서스펜션 장치 및 이에 적용된 펌프의 응답성 향상방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치는, 내부가 길이 방향으로 구획된 제1챔버 및 제2챔버와, 상기 제1챔버 및 상기 제2챔버 내에 이동 가능하게 배치되는 제1피스톤 및 제2피스톤을 포함하는 펌프; 차량의 휠과 연결된 코일스프링과 연결되고, 상기 펌프로부터 유체를 공급받는 액추에이터; 일측 및 타측이 상기 펌프와 상기 액추에이터에 각각 유체 연통되며, 유체의 흐름을 제어하는 제1밸브유닛; 그리고 일측 및 타측이 상기 제1챔버 또는 상기 제2챔버의 일측 및 타측과 각각 유체 연통되고, 유체의 흐름을 제어하는 제2밸브유닛;을 포함하며, 상기 제1밸브유닛 또는 상기 제2밸브유닛의 제어에 기초하여 상기 펌프 내의 유체의 충진 속도를 조절한다.

Description

차량용 액티브 서스펜션 장치 및 이에 적용된 펌프의 응답성 향상방법{ACTIVE SUSPENSION APPARATUS FOR VEHICLE AND METHOD OF IMPROVEMENTING RESPONSIVE PUMP THEREOF}
본 발명은 차량용 액티브 서스펜션 장치 및 이에 적용된 펌프의 응답성 향상방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터에 의해 구동되는 펌프를 이용하여 차량의 휠에 배치된 액추에이터에 유체를 공급하는 차량용 액티브 서스펜션 장치 및 이에 적용된 펌프의 응답성 향상방법에 관한 것이다.
차량에 있어서의 액티브 서스펜션 시스템(Active Suspension System)은 센서를 통하여 노면으로부터 들어오는 각종 입력들을 감지하고, 전자제어유닛(Electric Control Unit, ECU)이 감지된 입력을 기초로 하여 차량의 롤(Roll) 거동 등을 효과적으로 제어하는 시스템을 말한다.
구체적으로, 차량의 휠에 연결된 코일스프링의 변위를 보상하는 액추에이터를 구비하고, 액추에이터에 공급되는 유체량을 적절히 제어하여 차량의 롤(Roll) 및 피치(Pitch) 변화를 감지하여 차고를 일정하게 유지함으로써 승차감 및 차량의 노면 접지력을 향상할 수 있는 기능을 수행한다.
나아가 차고의 레벨 제어를 통하여 노면의 상태에 따라 운전자가 차고의 높이를 설정할 수 있게 하거나, 고속에서 차고를 낮추어 공기저항을 줄임으로써 운전의 안정성 및 연비를 향상시킬 수 있는 기능을 수행할 수 있다.
이러한 액티브 서스펜션 시스템과 관련하여, 미국등록특허 제6,000,702호에는 Spring 및 이와 직렬로 연결된 Lift-Adjustable Regulating Unit을 포함하고, Lift-Adjustable Regulating Unit으로 공급되는 유체의 유량은 비례제어밸브를 통해서 조절되는 기술적 내용이 개시되어 있다.
그러나, 이러한 기술적 내용은 고가의 비례제어밸브 및 유압펌프를 사용해야 한다는 문제점이 있으며, 나아가 상기 유압펌프는 엔진에 연결되어 상시 구동되는 구조이므로 이로 인하여 엔진이 작동상태일 경우에는 펌프가 항상 구동하여 고압의 Source를 발생시켜야 하기 때문에 시스템에서 요구하지 않는 과도한 용량을 필요로 하게 되고 엔진 출력을 저하시킴으로써 연비에도 안 좋은 영향을 미치게 되는 문제점이 있다.
한편, 상기 문제점을 해결하기 위하여 액티브 서스펜션 시스템에 양방향 리니어 펌프 및 On/Off 밸브를 적용하는 것을 고려해 볼 수 있는데, 차량의 휠측에 유압을 적절히 제공하기 위해서는 하나의 휠 당 복수 개의 On/Off 밸브가 구비되어야 하고, 이들을 각각 독립적으로 제어해야 하는 문제점이 있다.
미국등록특허공보 제6,000,702호
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치 및 이에 적용된 펌프의 응답성 향상방법은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.
액추에이터와 연결된 펌프에 구비되는 제1챔버 또는 제2챔버의 양측을 유로로 연결하고 각각의 유로상에 밸브를 설치하여 유체의 흐름을 제어함으로써, 펌프 내의 유체 충진 속도를 증가시키면서 차량의 롤 변화에 따라 발생하는 상황을 효율적으로 대처할 수 있는 차량용 액티브 서스펜션 장치 및 이에 적용된 펌프의 응답성 향상방법을 제공함에 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 제1 챔버 및 제2 챔버 내에 각각 제1 피스톤 및 제2 피스톤이 서로 반대 방향으로 이동 가능하게 배치되어 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤의 이동에 따라 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버 내에 수용된 유체에 유압을 발생시키는 펌프; 차량의 좌측 전륜 휠 및 우측 전륜 휠에 각각 배치되고, 상기 펌프로부터 유체를 공급받는 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터를 포함하는 액추에이터; 상기 제1 챔버의 일측과 상기 제1 액추에이터는 제1 유로로 연결되고, 상기 제1 챔버의 타측과 상기 제2 액추에이터는 제2 유로로 연결될 때 상기 제1 유로 상에 배치되는 1-1 밸브 및 제2 유로 상에 배치되는 1-2 밸브를 포함하여 유체의 흐름을 제어하는 제1 밸브 유닛 및 상기 제1 유로와 상기 제2 유로에서 분기되어 상기 제1 챔버의 일측과 타측을 연결하는 제3 유로 상에 배치되는 2-1 밸브를 구비하는 제2 밸브유닛을 포함하여, 상기 제1 밸브유닛을 폐쇄시키고, 상기 제2 밸브유닛을 개방시켜서 유체가 제3 유로를 따라 이동함에 따라 상기 제1 챔버 내로 유체가 충진되는 차량용 액티브 서스펜션 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 변형예에 따르면 제1 챔버 및 제2 챔버 내에 각각 제1 피스톤 및 제2 피스톤이 서로 반대 방향으로 이동 가능하게 배치되어 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤의 이동에 따라 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버 내에 수용된 유체에 유압을 발생시키는 펌프; 차량의 좌측 후륜 휠 및 우측 후륜 휠에 각각 배치되고, 상기 펌프로부터 유체를 공급받는 제3 액추에이터 및 제4 액추에이터를 포함하는 액추에이터; 상기 제2 챔버의 일측과 상기 제3 액추에이터는 제4 유로로 연결되고, 상기 제2 챔버의 타측과 상기 제4 액추에이터는 제5 유로로 연결될 때 상기 제4 유로 상에 배치되는 1-3 밸브 및 상기 제5 유로 상에 배치되는 1-4 밸브를 포함하여 유체의 흐름을 제어하는 제1 밸브 유닛 및 상기 제4 유로와 상기 제5 유로에서 분기되어 상기 제2 챔버의 일측과 타측을 연결하는 제6 유로 상에 배치되는 2-2 밸브를 구비하는 제2 밸브유닛을 포함하여, 상기 제1 밸브유닛을 폐쇄시키고, 상기 제2 밸브유닛을 개방시켜서 유체가 제6 유로를 따라 이동함에 따라 상기 제2 챔버 내로 유체가 충진되는 차량용 액티브 서스펜션 장치를 제공한다.
본 발명의 제2 변형예에 따르면 제1 챔버 및 제2 챔버 내에 각각 제1 피스톤 및 제2 피스톤이 서로 반대 방향으로 이동 가능하게 배치되어 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤의 이동에 따라 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버 내에 수용된 유체에 유압을 발생시키는 펌프; 차량의 좌측 전륜 휠, 우측 전륜 휠, 좌측 후륜 휠 및 우측 후륜 휠에 각각 배치되고, 상기 펌프로부터 유체를 공급받는 제1 액추에이터, 제2 액추에이터, 제3 액추에이터 및 제4 액추에이터를 포함하는 액추에이터; 상기 제1 챔버의 일측과 상기 제1 액추에이터는 제1 유로로 연결되고, 상기 제1 챔버의 타측과 상기 제2 액추에이터는 제2 유로로 연결되며, 상기 제2 챔버의 일측과 상기 제3 액추에이터는 제3 유로로 연결되고, 상기 제2 챔버의 타측과 상기 제4 액추에이터는 제4 유로로 연결될 때 상기 제1 유로 상에 배치되는 1-1 밸브, 상기 제2 유로 상에 배치되는 1-2 밸브, 상기 제3 유로 상에 배치되는 1-3 밸브 및 상기 제4 유로 상에 배치되는 1-4 밸브를 포함하여 유체의 흐름을 제어하는 제1 밸브 유닛 및 상기 제1 유로와 상기 제2 유로에서 분기되어 상기 제1 챔버의 일측과 타측을 연결하는 제5 유로 상에 배치되는 2-1 밸브 및 상기 제3 유로와 상기 제4 유로에서 분기되어 상기 제2 챔버의 일측과 타측을 연결하는 제6 유로 상에 배치되는 2-2 밸브를 구비하는 제2 밸브유닛을 포함하여 상기 제1 밸브유닛을 폐쇄시키고, 상기 제2 밸브유닛을 개방시켜서 유체가 제5 유로 및 제 6 유로를 이동함에 따라 상기 제1 챔버 및 제2 챔버 내로 유체가 충진되는 차량용 액티브 서스펜션 장치를 제공한다.
이때, 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤이 이동될 수 있도록 하는 모터 및 상기 상기 모터의 회전속도를 조절하여 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤의 이동속도를 조절함으로써 유체가 상기 펌프 내로 충진되는 속도를 조절하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 전술한 차량용 액티브 서스펜션 장치의 펌프 응답성 향상 방법으로서, 상기 펌프와 액추에이터 사이의 유체의 흐름을 제어하는 제1 밸브 유닛을 폐쇄하는 단계; 상기 제1 챔버의 일측과 타측 사이 및 상기 제2 챔버의 일측과 타측 사이의 유체의 흐름을 제어하는 제2 밸브 유닛을 개방하여 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버 중 적어도 하나의 내부로 유체를 충진하는 단계 및 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤의 이동속도를 조절하여 유체가 상기 제1 챔버 및 제2 챔버내로 충진되는 속도를 조절하는 단계를 포함하는 차량용 액티브 서스펜션 장치용 펌프의 응답성 향상 방법을 제공한다.
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이때, 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤의 이동속도를 조절하여 유체가 상기 펌프 내로 충진되는 속도를 조절하는 단계에서는 상기 이동속도를 증가시켜서 유체가 상기 펌프 내로 충진되는 속도를 증가시킬 수 있다.
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본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치는 액추에이터와 연결되는 펌프에 구비된 제1챔버 또는 제2챔버의 양측을 유로로 유체 연통시키고, 각각의 유로에 밸브를 설치하여 유체의 흐름을 제어함으로써, 펌프 내의 유체의 충진 속도를 증가시킬 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
나아가, 펌프 내의 유체의 충진 속도가 증가되면서 차량의 롤 변화에 따라 발생하는 상황에 효율적으로 대처할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치에서 펌프 내의 유체 충진 과정을 도시한 회로도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 펌프의 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치에 적용된 펌프의 응답성 향상방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐를 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치의 전반적인 구성에 대하여 도면을 참조하여 설명하도록 하겠다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치에서 펌프 내의 유체 충진 과정을 도시한 회로도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치에 적용되는 펌프의 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치는 펌프(100)와, 액추에이터(200)와, 제1밸브유닛(300)과, 제2밸브유닛(400)과, 제어부(미도시)를 포함한다.
펌프(100)는 내부가 길이 방향으로 구획된 제1챔버(110) 및 제2챔버(120)와, 제1챔버(110) 및 제2챔버(120) 내에 이동 가능하게 배치되는 제1피스톤(111) 및 제2피스톤(121)을 포함한다. 펌프(100)는 차량용 액티브 서스펜션 장치에 이용되는 유체에 유압을 발생시키는 구성으로, 장치 내에서 유체의 이동을 조정하는 역할을 수행하고 모터(130)를 이용하여 구동하게 된다.
구체적으로, 펌프(100)는 실린더 내부에서 실린더의 길이방향으로 1-1챔버(110a)와 1-2챔버(110b)로 구획되는 제1챔버(110) 및 2-1챔버(120a)와 2-2챔버(120b)로 구획되는 제2챔버(120)를 포함한다. 이러한 제1챔버(110) 및 제2챔버(120)에 제1피스톤(111) 및 제2피스톤(121)이 각각 배치된다. 제1피스톤(111) 및 제2피스톤(112)은 모터(130)의 구동에 기초하여 이동, 즉 왕복운동을 하게 되고, 이로 인하여 제1챔버(110) 및 제2챔버(120)에 수용된 유체를 액추에이터(200)에 공급하게 된다. 예를 들어, 모터(130)가 회전하여 제1피스톤(111)이 좌측으로 이동하고 제2피스톤(121)이 우측으로 이동하면 1-1챔버(110a)는 가압되고 1-2챔버(110b)는 감압되며, 2-1챔버(120a)는 감압되고 2-2챔버(120b)는 가압된다. 여기서, 모터(130)는 펌프(100)와 일체로 형성되어 배치될 수도 있고, 분리되어 배치될 수도 있다.
액추에이터(200)는 차량의 휠과 연결된 코일스프링(211, 221, 231, 241)과 연결되고, 펌프(100)로부터 유체를 공급받는다. 구체적으로, 액추에이터(200)는 차량의 좌측 전륜 휠, 우측 전륜 휠, 좌측 후륜 휠 및 우측 후륜 휠에 각각 배치된 제1, 제2, 제3 및 제4액추에이터(210, 220, 230, 240)를 포함한다. 각각의 액추에이터(210, 220, 230, 240)는 코일스프링(211, 221, 231, 241) 및 댐퍼(212, 222, 232, 242)와 연결되어 있으며, 특히 액추에이터(210, 220, 230, 240)는 코일스프링(211, 221, 231, 241)의 변위를 보상하는 역할을 수행한다.
본 실시예에서, 펌프(100)는 모터(130)의 구동에 기초하여 제1액추에이터(210) 및 제2액추에이터(220)에 유체를 동시에 공급하거나 또는 제3액추에이터(230) 및 제4액추에이터(240)에 유체를 동시에 공급할 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 펌프 구동에 의해서 차량의 좌측 전륜 휠, 우측 전륜 휠의 액추에이터에 유체를 동시에 공급하거나 또는 차량의 좌측 후륜 휠, 우측 후륜 휠의 액추에이터에 유체를 동시에 공급할 수 있다.
여기서, 모터 출력의 증대 없이 상술한 바와 같이 복수 개의 액추에이터에 유체를 동시에 공급할 수 있기 위해서 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치에서는 듀얼 실린더 구조의 펌프를 제안하고 있다. 듀얼 실린더 펌프 구조에 의해서 하나의 펌프로 복수 개의 액추에이터에 유체를 동시에 공급할 수 있게 된다. 일반적으로 복수 개의 액추에이터를 하나의 펌프로 제어하기 위해서는 펌프의 용량을 증대시켜야 하는데, 모터 출력의 한계로 인하여 펌프 용량의 증대에는 한계가 존재하지만, 이와 같은 펌프의 경우 모터 출력의 증대 없이 복수 개의 액추에이터를 제어할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 실시예에서는 펌프(100)와 액추에이터(200) 사이에 유체가 이동할 수 있는 통로인 유로가 형성된다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 유로는 제1, 제2, 제3 및 제4유로(510, 520, 530, 540)로 구체화할 수 있다.
제1유로(510)는 1-1챔버(110a)와 제1액추에이터(210)를 유체 연통시킨다. 제2유로(520)는 1-2챔버(110b)와 제2액추에이터(220)를 유체 연통시킨다. 제3유로(530)는 2-2챔버(120b)와 제3액추에이터(230)를 유체 연통시킨다. 제4유로(540)는 2-1챔버(120a)와 제4액추에이터(240)를 유체 연통시킨다. 즉, 제1, 제2, 제3 및 제4유로(510, 520, 530, 540)를 통해 유체는 펌프(100)에서 액추에이터(200)로 이동할 수 있다.
그리고, 제5유로(550)는 제1유로(510)와 제2유로(520)에서 분기되어 1-1챔버(110a)와 1-2챔버(110b)를 각각 유체 연통시킨다. 제6유로(560)는 제3유로(530)와 제4유로(540)에서 분기되어 2-1챔버(120a)와 2-2챔버(120b)를 각각 유체 연통시킨다. 즉, 제5유로(550)를 통해 유체는 1-1챔버(110a)와 1-2챔버(110b)에서 유입되거나 또는 유출될 수 있고, 제6유로(560)를 통해 유체는 2-1챔버(120a)와 2-2챔버(120b)에서 유입되거나 또는 유출될 수 있다.
제1밸브유닛(300)은 일측 및 타측이 펌프(100)와 액추에이터(200)에 각각 유체 연통되며, 유체의 흐름을 제어한다. 구체적으로, 제1밸브유닛(300)은 제1, 제2, 제3 및 제4유로(510, 520, 530, 540)상에 각각 배치되는 1-1, 1-2, 1-3 및 1-4밸브(310, 320, 330, 340)를 포함한다.
즉, 제1유로(510)상에 배치되는 1-1밸브(310)는 1-1챔버(110a)와 제1액추에이터(210) 사이에서 이동하는 유체의 흐름을 제어하고, 제2유로(520)상에 배치되는 1-2밸브(320)는 1-2챔버(110b)와 제2액추에이터(220) 사이에서 이동하는 유체의 흐름을 제어하며, 제3유로(530)상에 배치되는 1-3밸브(330)는 2-2챔버(120b)와 제3액추에이터(230) 사이에서 이동하는 유체의 흐름을 제어하고, 제4유로(540)상에 배치되는 1-4밸브(310)는 2-1챔버(120a)와 제4액추에이터(240) 사이에서 이동하는 유체의 흐름을 제어한다.
제2밸브유닛(400)은 일측 및 타측이 제1챔버(110) 또는 제2챔버(120)의 일측 및 타측과 각각 유체 연통되고, 유체의 흐름을 제어한다. 구체적으로, 제2밸브유닛(400)은 제5유로(550) 및 제6유로(560)상에 각각 배치되는 2-1밸브(410) 및 2-2밸브(420)를 포함한다.
즉, 제5유로(550)상에 배치되는 2-1밸브(410)는 1-1챔버(110a)와 1-2챔버(110b)에서 이동하는 유체의 흐름을 제어하고, 제6유로(560)상에 배치되는 2-2밸브(420)는 2-1챔버(120a)와 2-2챔버(120b)에서 이동하는 유체의 흐름을 제어한다.
제어부(미도시)는 유체의 충진 속도를 조절하기 위하여 모터(130)의 회전 속도를 조절한다. 예를 들어, 펌프(100) 내의 유체의 충진 속도를 증가시키려면 모터(130)의 회전 속도를 증가시킨다. 결과적으로, 펌프(100) 내의 유체의 충진 속도는 모터(130)의 회전 속도와 비례하며, 모터(130)의 회전 속도를 증가시키면 펌프(100) 내의 유체의 충진 속도를 증가시킬 수 있다. 이와 같이, 펌프(100) 내의 유체의 충진 속도가 증가하게 되면 연속 가압의 시간 지연이 줄어들게 되고, 차량의 롤 제어를 효율적으로 할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치는 유체를 수용하는 유체 저장소(600)를 포함할 수 있다. 유체 저장소(600)는 차량용 액티브 서스펜션 장치 내의 유체의 유량이 과잉될 경우 이를 수용 및 저장하는 기능을 수행한다. 또한, 액추에이터(200)가 더 많은 양의 유체를 필요로할 경우 유체를 각 액추에이터(200) 또는 펌프(100)로 공급하는 기능을 수행한다.
본 실시예에서, 펌프(100) 내의 유체가 유체 저장소(600)로 이동할 수 있는 유로가 형성되는데, 제1유로(510)에서 분기되어 유체 저장소(600)와 연결되는 1-1유로(511), 제2유로(520)에서 분기되어 유체 저장소(600)와 연결되는 1-2유로(521), 제3유로(530)에서 분기되어 유체 저장소(600)와 연결되는 1-3유로(531) 및 제4유로(540)에서 분기되어 유체 저장소(600)와 연결되는 1-4유로(541)로 구체화할 수 있다. 그리고, 1-1, 1-2, 1-3 및 1-4유로(511, 521, 531, 541)에는 유체의 흐름을 제어하기 위한 3-1, 3-2, 3-3 및 3-4밸브(710, 720, 730, 740)가 각각 배치된다. 즉, 과잉된 유체는 1-1, 1-2, 1-3 및 1-4 유로(511, 521, 531, 541)를 통해 이동하면서 유체 저장소(600)에 저장될 수 있으며, 액추에이터(200)에 유체의 공급이 더 필요한 경우 유체 저장소(600)에 저장된 유체는 1-1, 1-2, 1-3 및 1-4 유로(511, 521, 531, 541)를 통해 이동하면서 액추에이터(200)에 공급될 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치에 적용된 펌프의 응답성 향상방법을 순차적으로 도시한 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치에 적용된 펌프(100)의 응답성 향상방법은, 유체를 공급하는 단계(S100)와, 제1밸브유닛을 폐쇄하는 단계(S200)와, 제2밸브유닛을 개방하는 단계(S300)와, 펌프 내에 유체를 충진하는 단계(S400)를 포함한다.
유체를 공급하는 단계(S100)는 내부가 길이 방향으로 구획된 1-1챔버(110a)와 1-2챔버(110b)로 구획되는 제1챔버(110) 및 2-1챔버(120a)와 2-2챔버(120b)로 구획되는 제2챔버(120) 그리고, 제1챔버(110) 및 제2챔버(120) 내에 이동 가능하게 배치되는 제1피스톤(111) 및 제2피스톤(121)을 포함하는 펌프(100)가 차량의 휠에 연결된 액추에이터(200)에 유체를 공급한다.
펌프(100)는 차량용 액티브 서스펜션 장치에 이용되는 유체에 유압을 발생시키는 구성으로, 장치 내에서 유체의 이동을 조정하는 역할을 수행하고 모터(130)를 이용하여 구동하게 된다.
액추에이터(200)는 차량의 좌측 전륜 휠, 우측 전륜 휠, 좌측 후륜 휠 및 우측 후륜 휠에 각각 배치된 제1, 제2, 제3 및 제4액추에이터(210, 220, 230, 240)를 포함하는데, 각각의 액추에이터(210, 220, 230, 240)는 코일스프링(211, 221, 231, 241) 및 댐퍼(212, 222, 232, 242)와 연결되어 있으며, 특히 액추에이터(210, 220, 230, 240)는 코일스프링(211, 221, 231, 241)의 변위를 보상하는 역할을 수행한다.
본 실시예에서, 펌프(100)는 모터(130)의 구동에 기초하여 제1액추에이터(210) 및 제2액추에이터(220)에 유체를 동시에 공급하거나 또는 제3액추에이터(230) 및 제4액추에이터(240)에 유체를 동시에 공급할 수 있다. 즉, 하나의 펌프(130) 구동에 의해서 차량의 좌측 전륜 휠, 우측 전륜 휠의 액추에이터(210, 220)에 유체를 동시에 공급하거나 또는 차량의 좌측 후륜 휠, 우측 후륜 휠의 액추에이터(230, 240)에 유체를 동시에 공급할 수 있다.
여기서, 모터 출력의 증대 없이 상술한 바와 같이 복수 개의 액추에이터에 유체를 동시에 공급할 수 있기 위해서 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치에서는 듀얼 실린더 구조의 펌프를 제안하고 있다. 듀얼 실린더 펌프 구조에 의해서 하나의 펌프로 복수 개의 액추에이터에 유체를 동시에 공급할 수 있게 된다. 일반적으로 복수 개의 액추에이터를 하나의 펌프로 제어하기 위해서는 펌프의 용량을 증대시켜야 하는데, 모터 출력의 한계로 인하여 펌프 용량의 증대에는 한계가 존재하지만, 이와 같은 펌프의 경우 모터 출력의 증대 없이 복수 개의 액추에이터를 제어할 수 있는 장점이 있다.
제1밸브유닛(300)을 폐쇄하는 단계(S200)는 일측 및 타측이 펌프(100)와 액추에이터(200)에 각각 유체 연통되는 유로상에 배치되어 유체의 흐름을 제어하는 제1밸브유닛(300)을 폐쇄한다.
제1밸브유닛(300)은 1-1챔버(110a)와 제1액추에이터(210)를 유체 연통시키는 제1유로(510)상에 배치되는 1-1밸브(310), 1-2챔버(110b)와 제2액추에이터(220)를 유체 연통시키는 제2유로(520)상에 배치되는 1-2밸브(320), 2-2챔버(120b)와 제3액추에이터(230)를 유체 연통시키는 제3유로(530)상에 배치되는 1-3밸브(330) 및 2-1챔버(120a)와 제4액추에이터(240)를 유체 연통시키는 제4유로(540)상에 배치되는 1-4밸브(340)를 포함한다.
액추에이터(200)의 스트로크는 변화가 없어야 하기 때문에 액추에이터(200)의 스트로크를 유지하기 위해 제1, 제2, 제3 및 제4유로(510, 520, 530, 540)를 통해 이동하는 유체를 차단해야 하며, 이를 위해, 제1, 제2, 제3 및 제4유로(510, 520, 530, 540)상에 각각 배치된 1-1, 1-2, 1-3 및 1-4밸브(310, 320, 330, 340)를 폐쇄한다.
제2밸브유닛(400)을 개방하는 단계(S300)는 제1밸브유닛(300)이 폐쇄된 이후, 일측 및 타측이 제1챔버(110) 또는 제2챔버(120)의 일측 및 타측과 각각 유체 연통되는 유로상에 배치되어 유체의 흐름을 제어하는 제2밸브유닛(400)을 개방한다.
제2밸브유닛(400)은 제1유로(510)와 제2유로(520)에서 분기되어 1-1챔버(110a)와 1-2챔버(110b)를 각각 유체 연통시키는 제5유로(550)상에 배치되는 2-1밸브(410) 및 제3유로(530)와 제4유로(540)에서 분기되어 2-1챔버(120a)와 2-2챔버(120b)를 각각 유체 연통시키는 제6유로(560)상에 배치되는 2-2밸브(420)를 포함한다.
제1밸브유닛이(300) 폐쇄된 이후 제1, 제2, 제3 및 제4유로(510, 520, 530, 540)를 통해 이동하는 유체의 흐름이 차단되면, 1-1챔버(110a)와 1-2챔버(110b) 또는 2-1챔버(120a)와 2-2챔버(120b)에서 유체가 이동할 수 있도록 제2밸브유닛(400) 즉, 2-1밸브(410) 및 2-2밸브(420)를 개방한다. 제2밸브유닛(400)이 개방되면서 제5유로(550) 및 제6유로(560)를 통해 유체가 펌프(100) 측으로 이동할 수 있다.
펌프(100) 내에 유체를 충진하는 단계(S400)는 제2밸브유닛(420)이 개방된 이후, 펌프(100)에 구비된 모터(130)를 구동시켜 펌프(100) 내에 유체를 충진한다. 제1밸브유닛(300)이 폐쇄되고 제2밸브유닛(400)이 개방된 이후 모터(130)가 구동하게 되면, 제1, 제2, 제3 및 제4유로(510, 520, 530, 540)에서 이동하는 유체의 흐름이 차단되고 제5유로(550) 및 제6유로(560)를 통해 유체가 펌프(100) 측으로 이동하면서 펌프(100) 내에 유체가 충진된다.
본 실시예에서, 제어부(미도시)는 모터(130)의 회전 속도를 조절하여 펌프(100) 내의 유체의 충진 속도를 조절한다. 예를 들어, 펌프(100) 내의 유체의 충진 속도를 증가시키려면 모터(130)의 회전 속도를 증가시킨다. 결과적으로, 펌프(100) 내의 유체의 충진 속도는 모터(130)의 회전 속도와 비례하며, 모터(130)의 회전 속도를 증가시키면 펌프(100) 내의 유체의 충진 속도를 증가시킬 수 있다. 이와 같이, 펌프(100) 내의 유체의 충진 속도가 증가하게 되면 연속 가압의 시간 지연이 줄어들게 되고, 차량의 롤 제어를 효율적으로 할 수 있게 된다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 펌프(100) 내의 유체의 충진 과정을 설명하기로 한다.
차량의 롤 변화가 감지되면 이를 보상하기 위하여 액추에이터의 스트로크를 제어하게 되는데, 스트로크가 한계에 도달하는 경우에는 펌프 내에 유체를 충진하고 액추에이터는 펌프 내에 충진된 유체를 공급받게 된다. 펌프는 유체 저장소에 저장된 유체를 공급받아 유체가 충진될 수 있는데, 유체 저장소로부터 유체를 공급받아 충진되면 작은 압력 차이에 의해 펌프 내의 유체의 충진 시간이 지연될 수 있다. 따라서, 제1챔버 또는 제2챔버의 양측을 유로로 연결하고 각각의 유로에 밸브를 배치하여 유체의 흐름을 제어함으로써 유체의 충진 속도를 증가시킨다.
본 실시예에서, 제어부는 제1밸브유닛(300) 또는 제2밸브유닛(400)의 제어에 기초하여 펌프(100) 내의 유체의 충진 속도를 조절한다.
도 1을 참조하면, 액추에이터(200)의 스트로크를 유지하기 위하여 펌프(100)와 액추에이터(200)를 유체 연통시키는 제1밸브유닛(300) 즉, 1-1, 1-2, 1-3 및 1-4밸브(310, 320, 330, 340)는 폐쇄되도록 제어한다. 이에 따라, 제1, 제2, 제3 및 제4유로(510, 520, 530, 540)를 통해 이동하는 유체의 흐름이 차단된다. 여기서, 제1유로(510)와 제3유로(530)에서 각각 분기되어 유체 저장소(600)와 연결된 1-1유로(511)와 1-3유로(531)상에 배치된 3-1밸브(710) 및 3-3밸브(730)는 폐쇄된 상태이고, 제2유로(520)와 제4유로(540)에서 각각 분기되어 유체 저장소(600)와 연결된 1-2유로(521)와 1-4유로(541)상에 배치된 3-2밸브(720) 및 3-4밸브(740)는 개방된 상태이다.
도 2를 참조하면, 제1밸브유(300)닛, 3-1밸브(710) 및 3-3밸브(730)가 폐쇄되면, 1-1챔버(110a)와 1-2챔버(110b) 또는 2-1챔버(120a)와 2-2챔버(120b)를 유체 연통시키는 제2밸브유닛(400) 즉, 2-1밸브(410) 및 2-2밸브(420)를 개방시킨다. 이에 따라, 제5유로(550) 및 제6유로(560)를 통해 유체가 펌프(100) 측으로 이동하게 되며, 펌프(100) 내에 유체가 충진된다.
결과적으로, 제1액추에이터(210)와 제3액추에이터(230) 측으로 공급되는 유체의 압력이 제2액추에이터(220)와 제4액추에이터(240) 측으로 공급되는 유체의 압력보다 크며, 제1챔버(110)와 제2챔버(120)의 양측에서 유체의 흐름을 제어함으로써, 펌프(100) 내의 유체의 충진 속도를 증가시킬 수 있고 차량의 롤 제어를 효과적으로 할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 펌프
200 : 액추에이터
300 : 제1밸브유닛
400 : 제2밸브유닛
510, 520, 530, 540, 550, 560 : 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6유로
600 : 유체 저장소
S100 : 유체를 공급하는 단계
S200 : 제1밸브유닛을 폐쇄하는 단계
S300 : 제2밸브유닛을 개방하는 단계
S400 : 펌프 내에 유체를 충진하는 단계

Claims (10)

  1. 제1 챔버 및 제2 챔버 내에 각각 제1 피스톤 및 제2 피스톤이 서로 반대 방향으로 이동 가능하게 배치되어 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤의 이동에 따라 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버 내에 수용된 유체에 유압을 발생시키는 펌프;
    차량의 좌측 전륜 휠 및 우측 전륜 휠에 각각 배치되고, 상기 펌프로부터 유체를 공급받는 제1 액추에이터 및 제2 액추에이터를 포함하는 액추에이터;
    상기 제1 챔버의 일측과 상기 제1 액추에이터는 제1 유로로 연결되고, 상기 제1 챔버의 타측과 상기 제2 액추에이터는 제2 유로로 연결될 때 상기 제1 유로 상에 배치되는 1-1 밸브 및 제2 유로 상에 배치되는 1-2 밸브를 포함하여 유체의 흐름을 제어하는 제1 밸브 유닛 및
    상기 제1 유로와 상기 제2 유로에서 분기되어 상기 제1 챔버의 일측과 타측을 연결하는 제3 유로 상에 배치되는 2-1 밸브를 구비하는 제2 밸브유닛을 포함하여,
    상기 제1 밸브유닛을 폐쇄시키고, 상기 제2 밸브유닛을 개방시켜서 유체가 제3 유로를 따라 이동함에 따라 상기 제1 챔버 내로 유체가 충진되는 차량용 액티브 서스펜션 장치.
  2. 제1 챔버 및 제2 챔버 내에 각각 제1 피스톤 및 제2 피스톤이 서로 반대 방향으로 이동 가능하게 배치되어 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤의 이동에 따라 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버 내에 수용된 유체에 유압을 발생시키는 펌프;
    차량의 좌측 후륜 휠 및 우측 후륜 휠에 각각 배치되고, 상기 펌프로부터 유체를 공급받는 제3 액추에이터 및 제4 액추에이터를 포함하는 액추에이터;
    상기 제2 챔버의 일측과 상기 제3 액추에이터는 제4 유로로 연결되고, 상기 제2 챔버의 타측과 상기 제4 액추에이터는 제5 유로로 연결될 때 상기 제4 유로 상에 배치되는 1-3 밸브 및 상기 제5 유로 상에 배치되는 1-4 밸브를 포함하여 유체의 흐름을 제어하는 제1 밸브 유닛 및
    상기 제4 유로와 상기 제5 유로에서 분기되어 상기 제2 챔버의 일측과 타측을 연결하는 제6 유로 상에 배치되는 2-2 밸브를 구비하는 제2 밸브유닛을 포함하여,
    상기 제1 밸브유닛을 폐쇄시키고, 상기 제2 밸브유닛을 개방시켜서 유체가 제6 유로를 따라 이동함에 따라 상기 제2 챔버 내로 유체가 충진되는 차량용 액티브 서스펜션 장치.
  3. 제1 챔버 및 제2 챔버 내에 각각 제1 피스톤 및 제2 피스톤이 서로 반대 방향으로 이동 가능하게 배치되어 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤의 이동에 따라 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버 내에 수용된 유체에 유압을 발생시키는 펌프;
    차량의 좌측 전륜 휠, 우측 전륜 휠, 좌측 후륜 휠 및 우측 후륜 휠에 각각 배치되고, 상기 펌프로부터 유체를 공급받는 제1 액추에이터, 제2 액추에이터, 제3 액추에이터 및 제4 액추에이터를 포함하는 액추에이터;
    상기 제1 챔버의 일측과 상기 제1 액추에이터는 제1 유로로 연결되고, 상기 제1 챔버의 타측과 상기 제2 액추에이터는 제2 유로로 연결되며, 상기 제2 챔버의 일측과 상기 제3 액추에이터는 제3 유로로 연결되고, 상기 제2 챔버의 타측과 상기 제4 액추에이터는 제4 유로로 연결될 때 상기 제1 유로 상에 배치되는 1-1 밸브, 상기 제2 유로 상에 배치되는 1-2 밸브, 상기 제3 유로 상에 배치되는 1-3 밸브 및 상기 제4 유로 상에 배치되는 1-4 밸브를 포함하여 유체의 흐름을 제어하는 제1 밸브 유닛 및
    상기 제1 유로와 상기 제2 유로에서 분기되어 상기 제1 챔버의 일측과 타측을 연결하는 제5 유로 상에 배치되는 2-1 밸브 및 상기 제3 유로와 상기 제4 유로에서 분기되어 상기 제2 챔버의 일측과 타측을 연결하는 제6 유로 상에 배치되는 2-2 밸브를 구비하는 제2 밸브유닛을 포함하여
    상기 제1 밸브유닛을 폐쇄시키고, 상기 제2 밸브유닛을 개방시켜서 유체가 제5 유로 및 제 6 유로를 이동함에 따라 상기 제1 챔버 및 제2 챔버 내로 유체가 충진되는 차량용 액티브 서스펜션 장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤이 이동될 수 있도록 하는 모터 및 상기 상기 모터의 회전속도를 조절하여 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤의 이동속도를 조절함으로써 유체가 상기 펌프 내로 충진되는 속도를 조절하는 제어부를 더 포함하는 차량용 액티브 서스펜션 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 따른 차량용 액티브 서스펜션 장치의 펌프 응답성 향상 방법으로서,
    상기 펌프와 액추에이터 사이의 유체의 흐름을 제어하는 제1 밸브 유닛을 폐쇄하는 단계;
    상기 제1 챔버의 일측과 타측 사이 및 상기 제2 챔버의 일측과 타측 사이의 유체의 흐름을 제어하는 제2 밸브 유닛을 개방하여 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버 중 적어도 하나의 내부로 유체를 충진하는 단계 및
    상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤의 이동속도를 조절하여 유체가 상기 제1 챔버 및 제2 챔버내로 충진되는 속도를 조절하는 단계를 포함하는 차량용 액티브 서스펜션 장치용 펌프의 응답성 향상 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤의 이동속도를 조절하여 유체가 상기 펌프 내로 충진되는 속도를 조절하는 단계에서는 상기 이동속도를 증가시켜서 유체가 상기 펌프 내로 충진되는 속도를 증가시키는 차량용 액티브 서스펜션 장치용 펌프의 응답성 향상 방법.

  9. 삭제
  10. 삭제
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6000702A (en) 1996-04-20 1999-12-14 Daimlerchrysler Ag Active vehicle suspension system
JP2006508853A (ja) * 2002-12-06 2006-03-16 キネティック ピーティーワイ リミテッド 油圧サスペンションシステム

Patent Citations (2)

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