KR101938358B1 - Regenerative active suspension apparatus for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 회생 능동 현가 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 제작 비용을 절감하고 연비 향상에 기여하며 부압을 낮춘 차량용 회생 능동 현가 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a regenerative active suspension for a vehicle. More specifically, the present invention relates to a regenerative active suspension for a vehicle that reduces manufacturing costs, contributes to fuel efficiency improvement, and reduces negative pressure.
차량에 있어서 현가 장치는 센서를 통하여 노면으로부터 들어오는 각종 입력들을 감지하고, 감지된 입력을 기초로 차량의 롤(Roll) 거동 등을 효과적으로 제어하는 장치를 말한다. 구체적으로, 구체적으로, 차량의 휠에 연결된 코일스프링의 변위를 보상하는 액츄에이터를 구비하고 상기 액츄에이터에 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 제어(Level Control)을 통하여 노면의 상태에 따라 운전자가 차고의 높이를 설정할 수 있게 있으며, 고속에서 차고를 낮추어 공기저항을 줄임으로써 운전의 안정성 및 연비를 향상시킬 수 있는 기능을 수행할 수 있다.In a vehicle, a suspension device senses various inputs coming from a road surface through a sensor and effectively controls the roll behavior of the vehicle based on the sensed input. More particularly, the present invention relates to an actuator for compensating a displacement of a coil spring connected to a wheel of a vehicle and appropriately controlling the amount of fluid supplied to the actuator to detect changes in the roll and pitch of the vehicle, So as to improve the ride comfort and the road surface force of the vehicle. Furthermore, the level control (Level Control) of the garage allows the driver to set the height of the garage according to the condition of the road surface. By lowering the garage at high speed and reducing the air resistance, Can be performed.
최근에는 종래의 수동 현가 장치에 비해 개선된 편안함 및 도로 운용성을 제공할 수 있는 현가 장치에 대한 관심이 높아졌다. 이에 따라, 피스톤의 이동에 대항하는 동적 힘에 기초하여 감쇠력을 제어하고 발생시킬 수 있는 능동 현가 장치의 개발이 이루어지고 있다. 또한, 최근에는 친환경에 대한 관심이 높아지면서 능동 현가 장치에 회생 기능을 추가하기에 이르렀다.In recent years there has been a growing interest in suspension devices that can provide improved comfort and road operability compared to conventional passive suspension devices. Accordingly, there has been developed an active suspension capable of controlling and generating the damping force based on the dynamic force against the movement of the piston. Recently, as the concern about environment friendliness has increased, we have added regeneration function to active suspension system.
이에 따라, 합리적인 비용으로 제작할 수 있고, 효율적이며 안정적으로 작동할 수 있는 능동 현가 장치의 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, it is necessary to develop an active suspension device that can be manufactured at a reasonable cost, and can operate efficiently and stably.
본 발명은 합리적인 비용으로 제작할 수 있는 능동 현가 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an active suspension device which can be manufactured at a reasonable cost.
또한, 본 발명은 회생 기능을 수행하여 연비 측면에서 효율적인 능동 현가 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an active suspension which is efficient in terms of fuel economy by performing a regenerative function.
나아가, 본 발명은 부압의 발생을 줄여 안정적으로 작동할 수 있는 능동 현가 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Further, it is an object of the present invention to provide an active suspension device capable of reducing the occurrence of negative pressure and stably operating.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 회생 능동 현가 장치는, 유체 챔버를 정의하는 실린더, 실린더 내에서 왕복 운동 가능하도록 배치되고, 유체 챔버를 인장 챔버와 압축 챔버로 분리하며, 피스톤 로드와 연결된 피스톤, 및 실린더 외부에 배치되고, 현가 장치를 위한 감쇠력을 발생시키고, 인장 챔버 및 압축 챔버와 유체가 통하는 제어 시스템을 포함하며, 제어 시스템은, 인장 챔버 및 압축 챔버와 유체가 통하고, 인장 챔버 및 압축 챔버에 유압을 가해주며, 양방향으로 유체가 흐를 수 있는 모터 펌프를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a regeneration active suspension for a vehicle, comprising: a cylinder defining a fluid chamber; a piston arranged to reciprocate in a cylinder, separating the fluid chamber into a tension chamber and a compression chamber, A piston connected to the piston rod and a control system disposed outside the cylinder and generating a damping force for the suspension and in fluid communication with the tension chamber and the compression chamber, And a motor pump which applies hydraulic pressure to the tension chamber and the compression chamber and through which the fluid can flow in both directions.
바람직하게, 제어 시스템은, 인장 챔버 및 압축 챔버로 유입되는 유체를 저장하는 어큐뮬레이터, 어큐뮬레이터로부터 인장 챔버로 유체가 흐르도록 하는 제 1 체크 밸브, 및 어큐뮬레이터로부터 압축 챔버로 유체가 흐르도록 하는 제 2 체크 밸브를 더 포함할 수 있다.Preferably, the control system includes an accumulator for storing the fluid entering the tension chamber and the compression chamber, a first check valve for allowing fluid to flow from the accumulator to the tension chamber, and a second check for allowing fluid to flow from the accumulator to the compression chamber. And may further include a valve.
바람직하게, 제어 시스템은, 전류가 통하고, 전류의 크기에 따라 유체 통로의 크기가 제어되며, 유체 통로를 통하여 압축 챔버 및 어큐뮬레이터와 유체가 통하는 1개의 솔레노이드 밸브를 더 포함할 수 있다.Preferably, the control system may further comprise one solenoid valve through which current flows, the size of the fluid passage is controlled according to the magnitude of the current, and the fluid communicates with the compression chamber and the accumulator through the fluid passage.
바람직하게, 제어 시스템은, 압축 챔버로부터 인장 챔버로 소정의 제 1 값 이상의 유압이 가해진 경우 유체가 흐르도록 하는 제 1 블로오프(Blow-off) 밸브, 및 압축 챔버로부터 어큐뮬레이터로 제 1 값 이상의 유압이 가해진 경우 유체가 흐르도록 하는 제 2 블로오프 밸브를 더 포함할 수 있다.Preferably, the control system includes a first blow-off valve for allowing fluid to flow when a hydraulic pressure greater than a predetermined first value is applied from the compression chamber to the tension chamber, and a second blow- And a second blow-off valve for allowing the fluid to flow when it is applied.
바람직하게, 모터 펌프는, 능동적으로 회전을 하며 에너지를 소비하거나, 또는, 현가 장치의 운동에 의해 회전을 하며 에너지를 발전(generate)할 수 있다.Preferably, the motor pump is capable of actively rotating and consuming energy, or rotating by the motion of the suspension to generate energy.
바람직하게, 어큐뮬레이터는, 소정의 제 2 값 이하로 양(+)의 유압이 유지될 수 있다.Preferably, the accumulator can maintain a positive (+) hydraulic pressure below a predetermined second value.
바람직하게, 인장 챔버 및 압축 챔버는, 양(+)의 유압을 가질 수 있다.Preferably, the tension chamber and the compression chamber may have a positive hydraulic pressure.
바람직하게, 피스톤 로드의 직경은 피스톤의 직경의 절반 이하일 수 있다.Preferably, the diameter of the piston rod may be less than half the diameter of the piston.
바람직하게, 인장 챔버 및 압축 챔버 중 어느 하나가 소정의 제 3 값 이상의 유압을 가진 경우, 나머지 하나는 제 3 값 이하의 유압을 가질 수 있다.Preferably, when either one of the tension chamber and the compression chamber has a hydraulic pressure higher than a predetermined third value, the other one may have a hydraulic pressure lower than the third value.
바람직하게, 현가 장치가 인장을 하며 감쇠력을 생성할 경우, 소정의 제 3 값 이상의 유압을 가진 인장 챔버로부터 모터 펌프를 통해 제 3 값 이하의 유압을 가진 압축 챔버로 유체가 흐르고, 모터 펌프는 소정의 제 4 값 이하의 토크를 인가하여 감쇠력을 제어하는 동시에 에너지를 발전하며, 어큐뮬레이터로부터 제 2 체크 밸브를 통해 압축 챔버로 피스톤 로드의 체적만큼의 유체가 흐를 수 있다.Preferably, when the suspension is tensioned and generates a damping force, fluid flows from a tension chamber having a hydraulic pressure of a predetermined third value or higher through a motor pump to a compression chamber having a hydraulic pressure of a third value or less, To generate the energy and to flow the volume of the piston rod from the accumulator through the second check valve to the compression chamber.
바람직하게, 현가 장치가 압축을 하며 능동력을 생성할 경우, 소정의 제 3 값 이하의 유압을 가진 압축 챔버로부터 모터 펌프를 통해 제 3 값 이상의 유압을 가진 인장 챔버로 유체가 흐르고, 모터 펌프는 소정의 제 4 값 이상의 토크를 인가하여 능동력을 제어하며, 솔레노이드 밸브는 유체 통로가 소정의 제 5 값 이상의 크기로 열려서 압축 챔버의 유압을 제 3 값 이하로 유지할 수 있다.Preferably, when the suspension compresses and generates an active force, fluid flows from a compression chamber having a hydraulic pressure of a predetermined third value or less to a tension chamber having a hydraulic pressure of a third value or higher through a motor pump, The solenoid valve opens the fluid passage to a size larger than a predetermined fifth value so that the hydraulic pressure of the compression chamber can be maintained at a third value or less.
바람직하게, 현가 장치가 압축을 하며 감쇠력을 생성할 경우, 소정의 제 3 값 이상의 유압을 가진 압축 챔버로부터 모터 펌프를 통해 제 3 값 이하의 유압을 가진 인장 챔버로 유체가 흐르고, 모터 펌프는 토크를 인가하지 않고 에너지를 발전하며, 압축 챔버로부터 솔레노이드 밸브를 통하여 피스톤 로드의 체적만큼의 유체가 흐르고, 솔레노이드 밸브는 유체 통로가 소정의 제 5 값 이하의 크기로 열려서 감쇠력을 제어할 수 있다.Preferably, when the suspension compresses and generates a damping force, the fluid flows from the compression chamber having a hydraulic pressure of a predetermined third value or higher to the tension chamber with a hydraulic pressure of the third value or less through the motor pump, And the solenoid valve opens the fluid passage to a size smaller than a predetermined fifth value so that the damping force can be controlled.
바람직하게, 현가 장치가 인장을 하며 능동력을 생성할 경우, 소정의 제 3 값 이하의 유압을 가진 인장 챔버로부터 모터 펌프를 통해 제 3 값 이상의 유압을 가진 압축 챔버로 유체가 흐르고, 모터 펌프는 소정의 제 4 값 이상의 토크를 인가하여 능동력을 제어하며, 솔레노이드 밸브는 닫힐 수 있다.Preferably, when the suspension is tensioned and generates an active force, fluid flows from a tension chamber having a hydraulic pressure of a predetermined third value or less to a compression chamber having a hydraulic pressure of a third value or higher through a motor pump, The solenoid valve can be closed by applying a torque equal to or higher than a predetermined fourth value to control the power.
바람직하게, 인장 챔버 및 압축 챔버는 각각 압력 센서를 포함할 수 있다.Preferably, the tension chamber and the compression chamber may each comprise a pressure sensor.
본 발명은 합리적인 비용으로 제작할 수 있는 능동 현가 장치를 제공할 수 있다.The present invention can provide an active suspension that can be manufactured at a reasonable cost.
또한, 본 발명은 회생 기능을 수행하여 연비 측면에서 효율적인 능동 현가 장치를 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide an active suspension device that is efficient in terms of fuel economy by performing a regenerative function.
나아가, 본 발명은 부압의 발생을 줄여 안정적으로 작동할 수 있는 능동 현가 장치를 제공할 수 있다.Furthermore, the present invention can provide an active suspension capable of reducing the occurrence of negative pressure and stably operating.
도 1은 종래의 반-능동 현가 장치의 힘/속도 범위에 대한 4상한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동 현가 장치의 힘/속도 범위에 대한 4상한 그래프이다.
도 3은 차량용 능동 현가 장치의 일 예를 나타낸다.
도 4는 차량용 능동 현가 장치의 일 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 회생 능동 현가 장치를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 4 상한에서의 시스템 동작을 나타낸다.1 is a quadrant graph for the force / speed range of a conventional semi-active suspension.
2 is a quadrant graph of the force / speed range of an active suspension according to an embodiment of the present invention.
3 shows an example of an active suspension system for a vehicle.
4 shows an example of an active suspension system for a vehicle.
5 illustrates a regenerative active suspension for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 illustrates system operation at four quadrants in accordance with one embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
도 1은 전형적인 반-능동 현가 장치에 따른 힘/속도 범위에 대한 4상한 그래프이다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동 현가 장치의 힘/속도 범위에 대한 4상한 그래프이다. 1 is a quadrant graph for the force / velocity range according to a typical semi-active suspension. 2 is a quadrant graph of the force / speed range of an active suspension according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2는 힘 속도 도메인 내에서 현가 장치를 제어하기 위한 다양한 방식의 플롯을 제공한다. 현가 장치, 즉, 감쇠 속도는 인장 방향을 (+), 압축 방향을 (-)로 정의하고, 감쇠 힘은 인장시의 감쇠력을 (+), 압축시의 감쇠력을 (-)로 정의한다. 따라서, 1 사분면은 인장시의 감쇠력, 2사분면은 압축시의 능동력, 3사분면은 압축시의 감쇠력, 4 사분면은 인장시의 능동력을 나타낸다.Figures 1 and 2 provide a plot of the various ways to control the suspension within the force velocity domain. The damping rate is defined as (+) and the direction of compression is (-), and the damping force is defined as damping force at tension (+) and damping force at compression (-) as damping rate. Therefore, the first quadrant represents the damping force at the time of tension, the second quadrant represents the force at the time of compression, the third quadrant represents the damping force at the time of compression, and the fourth quadrant represents the force at the time of tension.
도 1은 전형적 반-능동 현가 장치에 따른 힘/ 속도 범위의 4상한 그래프이다. 도 1을 참조하면, 반-능동 현가장치는 감쇠 인장 및 감쇠 압축에 대응하는 1 사분면 및 3 사분면 내에 위치된다. 따라서, 이런 장치는 단지 이동을 상쇄하도록 힘, 즉, 반응력을 인가한다. 통상적으로, 반-능동 현가 장치의 성능은 시스템을 통한 유체 유동을 조정하도록 간단한 전자 제어식 밸브의 개방 및 폐쇄를 통해 전체 연성 및 전체 강성에 대응하는 감쇠 특성 곡선 사이에서 변화될 수 있다. 전자 제어식 밸브를 통합하는 시스템은 통상적으로 동작을 위해 에너지를 소비하며, 유압 작동기의 감쇠와 연계된 에너지는 열로서 소산된다. 또한, 반-능동 현가 장치의 동작 범위는 높은 힘에서의 누설에 기인하여 제한되며, 더 낮은 힘에서 유체 손실 및 마찰 효과를 겪는다.FIG. 1 is a graph of the four quadrant of the force / speed range according to a typical semi-active suspension. Referring to FIG. 1, a semi-active suspension is positioned within quadrants 1 and 3 corresponding to attenuation and attenuation compression. Thus, such a device only applies force, i.e., reaction force, to offset movement. Typically, the performance of a semi-active suspension can be varied between attenuation characteristic curves corresponding to total ductility and total stiffness through opening and closing of simple electronically controlled valves to adjust fluid flow through the system. Systems incorporating electronically controlled valves typically consume energy for operation, and the energy associated with the damping of the hydraulic actuator dissipates as heat. In addition, the operating range of the semi-active suspension is limited due to leakage at high forces and experiences fluid loss and friction effects at lower forces.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동 현가 장치의 힘/속도 범위에 대한 4상한 그래프이다. 1 사분면에서 능동 현가 장치는 차량 휠의 반동에 대한 반응력에 대응할 수 있는 감쇠 인장을 제공할 수 있다. 3 사분면에서, 능동 현가 장치는 차량 휠의 압축에 대한 반응력에 대응할 수 있는 감쇠 압축을 제공할 수 있다. 나아가, 상술한 반-능동 현가 장치와는 달리, 능동 현가 장치는 자동차 휠을 위로 견인하는 것에 대응할 수 있는 능동 압축 및 휠을 아래로 추진하기 위해 힘을 인가하는 것에 대응할 수 있는 능동 인장에 대응하는 2 사분면 및 4 사분면 중 적어도 하나에서 힘을 생성할 수 있다.2 is a quadrant graph of the force / speed range of an active suspension according to an embodiment of the present invention. In the first quadrant, the active suspension can provide a damping tension that can respond to the reaction force of the vehicle wheel recoil. In the third quadrant, the active suspension can provide attenuation compression that can accommodate the reaction force to the compression of the vehicle wheel. Further, unlike the above-described semi-active suspension, the active suspension is capable of responding to active compression, which may correspond to towing the car wheel up, and to active tension, which may correspond to applying a force to propel the wheel downward The force can be generated in at least one of the second quadrant and the fourth quadrant.
도 3은 차량용 능동 현가 장치의 일 예를 나타낸다.3 shows an example of an active suspension system for a vehicle.
도 3의 능동 현가 장치(100)는 유체 챔버를 정의하는 실린더(120), 피스톤(130), 피스톤 로드(131), 피스톤(130)에 의하여 분리된 인장 챔버(121)와 압축 챔버(122), 1개의 양방향 펌프(140), 양방향 펌프(140)를 구동하는 모터(141), 인장 챔버(121) 및 압축 챔버(122)로 유입되는 유체를 저장하는 어큐뮬레이터(150)를 포함한다. 양방향 펌프(140) 및 모터(141)는 구성의 단순한 이해를 위하여 하나의 모터 펌프 소자로 볼 수 있다.The
능동 현가 장치(100)는 양방향 펌프(140) 및 모터(141)의 구동을 통하여 유체의 흐름을 능동적으로 제어함으로써 차량의 Roll 제어 및 차량의 자세 제어를 할 수 있다. 또한, 능동 현가 장치(100)는 운동 에너지가 발생하는 구간에서 양방향 펌프(140) 및 모터(141)를 회전시켜 에너지를 회생할 수도 있다. 즉, 능동 현가 장치(100)는 능동 감쇠와 회생을 모두 수행할 수 있다. 또한, 능동 현가 장치(100)는 양방향 펌프(140)와 모터(141)가 1개로만 구성되어 있어 단순한 구성을 갖고 있다.The
그러나, 능동 현가 장치(100)는 어떠한 비례 제어 밸브 없이 단순히 하나의 양방향 펌프(140)와 모터(141)로만 구성되어 있기 때문에 어큐뮬레이터(141)가 직접 인장 챔버(121) 및 압축 챔버(122)와 연결되며, 따라서, 중립압이 높아지는 단점이 있다. 구체적으로, 능동 동작을 하지 않는 일반적인 댐퍼의 경우 중립압이 제로에 가까운 3~5 bar 정도를 갖는다. 그러나, 능동 현가 장치(100)는 35 bar 이상의 높은 중립압을 유지하게 된다. 따라서, 능동 현가 장치(100)는 시스템의 내구성이 떨어지는 문제점이 있다.However, since the
또한, 능동 현가 장치(100)는 체크 밸브가 없어 원하지 않는 방향으로의 유체의 흐름을 막을 수 없다. 그러나, 능동 현가 장치(100)는 모든 유체의 통로가 하나로 되어 있어서 체크 밸브가 설치될 경우 한 쪽 방향으로 밖에 흐를 수 없게 되기 때문에 체크 밸브를 설치할 수 없는 구조이다. 체크 밸브는 원하지 않는 방향으로의 유체의 흐름을 막기 때문에 부압이 생기는 것을 막을 수 있다. 따라서, 체크 밸브가 없는 능동 현가 장치(100)는 부압이 생겨 대기압보다 낮은 마이너스 압력이 생기는 문제점이 있다. 부압이 생길 경우 소음이 많이 생기고 현가 장치로서의 기능을 상실할 수 있다.In addition, the
따라서, 능동 현가 장치(100)의 문제점을 개선할 수 있는 새로운 구조의 능동 현가 장치가 필요하다.Therefore, there is a need for a new active suspension that can improve the problem of the
도 4는 차량용 능동 현가 장치의 일 예를 나타낸다.4 shows an example of an active suspension system for a vehicle.
도 4의 능동 현가 장치(200)는 유체 챔버를 정의하는 실린더(220), 피스톤(230), 피스톤 로드(231), 피스톤(230)에 의하여 분리된 인장 챔버(221)와 압축 챔버(222), 1개의 펌프(240), 펌프(240)를 구동하는 모터(241), 인장 챔버(221) 및 압축 챔버(222)로 유입되는 유체를 저장하는 어큐뮬레이터(250), 3개의 체크 밸브(261, 262, 263), 2개의 블로오프(blow-off) 밸브(271, 272), 2개의 솔레노이드 비례 제어 밸브(281, 282)를 포함한다. 양방향 펌프(240) 및 모터(241)는 구성의 단순한 이해를 위하여 하나의 모터 펌프 소자로 볼 수 있다.The
블로오프(blow-off) 밸브(271, 272)는 고압에서만 열리는 밸브로서 인장 챔버(221) 또는 압축 챔버(222)가 특정 압력 이상으로 가압 되는 것을 막는 안전 장치이다.The blow-off
솔레노이드 비례 제어 밸브(281, 282)는 솔레노이드에 인가되는 전류의 크기에 따라 오리피스가 열리는 정도가 달라지는 점을 이용하여 유체의 흐름을 제어하는 밸브이다. 구체적으로, 0.3 A의 전류가 흐를 경우 하드 모드로서 밸브의 유체 통로가 소정 값 이하의 크기로 거의 열리지 않으며, 1.6 A의 전류가 흐를 경우 소프트 모드로서 밸브의 유체 통로가 소정 값 이상의 크기로 완전히 열린다.The solenoid
능동 현가 장치(200)는 솔레노이드 비례 제어 밸브(281, 282)를 인장 챔버(221)와 압축 챔버(222) 사이에, 그리고 압축 챔버(222)와 어큐뮬레이터(250) 사이에 배치하여 각각 인장 시의 감쇠력과 압축 시의 감쇠력을 제어한다. 또한, 능동 현가 장치(200)는 펌프(240)와 모터(241)를 추가로 연결하여 능동력을 생성함으로써 차량의 자세도 제어할 수 있다.The
그러나, 능동 현가 장치(200)는 펌프(240), 모터(241)와 두 개의 솔레노이드 비례 제어 밸브(281, 282)가 필요하여 장치의 제작 비용이 증가하고, 또한 회생을 할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 능동력을 생성하여 차체를 들어올리는 경우, 두 챔버(221, 222)가 모두 고압으로 가압을 하므로 피스톤 로드(231) 면적에 해당하는 만큼의 힘을 생성해야 하기 때문에 필요 압력이 높아지는 문제점이 있다.However, the
따라서, 능동 현가 장치(200)의 문제점을 개선할 수 있는 새로운 구조의 능동 현가 장치가 필요하다.Therefore, there is a need for a new active suspension that can improve the problem of the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 회생 능동 현가 장치를 나타낸다.5 illustrates a regenerative active suspension for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도 5의 능동 현가 장치(300)는 유체 챔버를 정의하는 실린더(320), 피스톤(330), 피스톤 로드(331), 피스톤(330)에 의하여 분리된 인장 챔버(321)와 압축 챔버(322), 1개의 양방향 펌프(340), 양방향 펌프(340)를 구동하는 모터(341), 인장 챔버(321) 및 압축 챔버(322)로 유입되는 유체를 저장하는 어큐뮬레이터(350), 1개의 체크 밸브(361, 362), 2개의 블로오프(blow-off) 밸브(371, 372), 2개의 솔레노이드 비례 제어 밸브(381, 382)를 포함한다. 양방향 펌프(340) 및 모터(341)는 구성의 단순한 이해를 위하여 하나의 모터 펌프 소자로 볼 수 있다.The
도 5의 능동 현가 장치(300)는 도 4의 능동 현가 장치(200)와 유사하지만, 인장 챔버(321)와 압축 챔버(322) 사이에 체크 밸브와 솔레노이드 비례 제어 밸브가 없고, 대신 양방향 펌프(340)와 모터(341)가 위치한다. 도 5의 능동 현가 장치(300)는 도 4의 능동 현가 장치(200)와 달리 솔레노이드 비례 제어 밸브(381)가 1개만 장착되기 때문에 제작 비용이 보다 합리적이다. 또한, 도 5의 능동 현가 장치(300)는 인장 챔버(321)와 압축 챔버(322) 사이에 양방향 펌프(340)와 모터(341)가 위치한다. 따라서, 양방향 펌프(340)는 모터(341)에 의하여 능동적으로 회전을 하며 에너지를 소비하기도 하지만, 운동 에너지가 발생하는 경우에는 능동 현가 장치(300)의 운동에 의하여 회전을 하며 모터(341)를 회전시켜 에너지를 회생시키기도 한다. 도 5의 능동 현가 장치(300)는 에너지 회생에 의하여 에너지 효율을 높이고 보다 친환경적으로 운용할 수 있다.The
도 5의 능동 현가 장치(300)는 도 4의 능동 현가 장치(200)와 마찬가지로 2개의 블로오프 밸브(371, 372)가 존재하며, 블로오프 밸브(371, 372)는 인장 챔버(32) 또는 압축 챔버(322)이상으로 가압되는 경우 유체를 흐르도록 하여 인장 챔버(321) 또는 압축 챔버가 특정 압력 이상으로 가압되는 것을 막고 능동 현가 장치(500)를 보호한다.The
반면, 도 5의 능동 현가 장치(300)는 도 3의 능동 현가 장치(100) 및 도 4의 능동 현가 장치(200)와 달리 압축 챔버(322)와 어큐뮬레이터(350)의 사이 및 인장 챔버(321)와 어큐뮬레이터(350)의 사이에 체크 밸브(361, 362)가 위치한다. 체크 밸브(361)는 어큐뮬레이터(350)에서 압축 챔버(322)로 유체가 흐르도록 하며, 체크 밸브(352)는 어큐뮬레이터(350)에서 인장 챔버(321)로 유체가 흐르도록 한다. 인장 챔버(321)와 어큐뮬레이터(350)와의 사이에 체크 밸브(352)가 배치됨에 따라, 도 4의 능동 현가 장치(200)와 달리, 인장 챔버(321)에 부압이 형성되는 것이 방지된다. 또한, 어큐뮬레이터(350)의 중립압이 저압으로 유지될 수 있어, 도 3의 능동 현가 장치(100)가 갖는 내구성의 문제를 해결할 수 있다.5 differs from the
또한, 도 5의 능동 현가 장치(300)는 도 4의 능동 현가 장치(200)와 달리 인장 챔버(321)와 압축 챔버(322)가 각각 어큐뮬레이터(350)와의 사이에 체크 밸브(352, 361)를 둠에 따라, 둘 중 어느 하나가 고압이면 다른 하나가 저압으로 될 수 있어, 같은 압력을 줄 때 능동 현가 장치(300)의 힘을 더 크게 할 수 있다. 따라서, 도 5의 능동 현가 장치(300)는 도 4의 능동 현가 장치(200)에서 인장 챔버(221)와 압축 챔버(222)가 모두 고압인 경우에 비하여 피스톤 로드(331) 면적을 얇게 할 수 있다. 구체적으로, 도 4의 능동 현가 장치(200)에서 피스톤(230)의 직경이 32인 경우 피스톤 로드(231)의 직경은 22에 해당한다. 즉, 피스톤 로드(231)의 직경은 피스톤(230)의 직경의 절반 이상이다. 반면, 도 5의 능동 현가 장치(300)에서 피스톤(330)의 직경이 40인 경우 피스톤 로드(331)의 직경은 15에 불과하다. 즉, 피스톤 로드(331)의 직경은 피스톤(330)의 직경의 절반 이하이다. 따라서, 도 5의 능동 현가 장치(300)는 피스톤 로드(331)의 직경이 줄어드는 만큼의 면적에 해당하는 힘을 아낄 수 있다.The
나아가, 도 5의 능동 현가 장치(300)는 인장 챔버(321)와 압축 챔버(322) 사이의 압력 차이를 제어하기 때문에 제어가 용이하다. 따라서, 인장 챔버(321)와 압축 챔버(322)에 각각 압력 센서를 장착하여 압력 차이에 따른 피드백(Feed-Back) 제어를 할 수 있다.Further, the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 4 상한에서의 시스템 동작을 나타낸다.Figure 6 illustrates system operation at four quadrants in accordance with one embodiment of the present invention.
1 사분면과 같이 능동 현가 장치(300)가 인장을 하며 감쇠력을 생성할 경우, 고압의 인장 챔버(321)로부터 양방향 펌프(340)를 통해 저압의 압축 챔버(322)로 유체가 흐른다. 양방향 펌프(340)는 소정 값 이하의 토크를 인가하여 감쇠력을 제어하는 동시에 에너지를 발전할 수 있다. 또한, 피스톤 로드(331)의 체적에 해당하는 만큼의 유체가 어큐뮬레이터(350)로부터 체크 밸브(361)를 통하여 압축 챔버(322)로 흐른다. 솔레노이드 비례 제어 밸브(381)는 소프트 모드로서 소정 값 이상의 크기로 열린다.When the
2 사분면과 같이 능동 현가 장치(300)가 압축을 하며 능동력을 생성할 경우, 저압의 압축 챔버(322)로부터 양방향 펌프(340)를 통해 고압의 인장 챔버(321)로 유체가 흐른다. 모터(341)에 의해 구동되는 양방향 펌프(340)는 소정 값 이상의 토크를 인가하여 능동력을 제어할 수 있다. 또한, 솔레노이드 비례 제어 밸브(381)는 소프트 모드로서 소정 값 이상의 크기로 열려서 압축 챔버(322)를 저압으로 만들어 준다.The fluid flows from the low-
3 사분면과 같이 능동 현가 장치(300)가 압축을 하며 감쇠력을 생성할 경우, 고압의 압축 챔버(322)로부터 양방향 펌프(340)를 통해 저압의 인장 챔버(321)로 유체가 흐른다. 모터(341)는 제어를 거의 하지 않고 유체가 원활하게 흐르도록 하며 발전을 한다. 피스톤 로드(331)의 체적에 해당하는 만큼의 유체가 압축 챔버(322)로부터 솔레노이드 비례 제어 밸브(381)를 통하여 어큐뮬레이터(350)로 흐른다. 솔레노이드 비례 제어 밸브(381)는 전류에 의하여 유체 통로의 크기를 소정 값 이하로 제어하여 감쇠력을 원하는 만큼 제어할 수 있다.When the
4 사분면과 같이 능동 현가 장치(300)가 인장을 하며 능동력을 생성할 경우, 저압의 인장 챔버(321)로부터 양방향 펌프(340)를 통해 고압의 압축 챔버(322)로 유체가 흐른다. 모터(341)에 의해 구동되는 양방향 펌프(340)는 소정 값 이상의 토크를 인가하여 능동력을 제어할 수 있으며, 나아가 차체의 거동을 제어할 수 있다. 솔레노이드 비례 제어 밸브(381)는 하드 모드로서 거의 닫힌다.When the
상기와 같이 능동 현가 장치(300)는 각각의 상한에서 모터(341), 양방향 펌프(340) 또는 솔레노이드 비례 제어 밸브(381)를 이용하여 감쇠력 및 능동력을 제어할 수 있다. 능동 현가 장치(300)는 모터(341), 양방향 펌프(340)와 하나의 솔레노이드 비례 제어 밸브(381)만 필요하기 때문에 시스템 비용을 절감할 수 있다. 또한, 능동 현가 장치(300)는 회생의 기능도 수행할 수 있기 때문에 차량의 연비 향상에 기여할 수 있다. 또한, 어큐뮬레이터(350)를 저압으로 유지할 수 있어 내구성이 우수하다. 또한, 인장 챔버(321)와 압축 챔버(322)가 체크 밸크(362, 361)를 사이에 두고 어큐뮬레이터(350)와 직접 연결되어 유체를 공급받기 때문에 부압이 발생하지 않는다. 또한, 인장 챔버(321)와 압축 챔버(322) 간 압력 차이를 제어하기 때문에 능동 현가 장치(300)의 제어가 용이하다. 나아가, 능동 현가 장치(300)는 능동력 생성시 한 쪽 챔버가 고압이 되면 다른 쪽 챔버는 저압이 되는 구조이기 땜문에 낮은 압력으로도 큰 힘을 생성할 수 있다.As described above, the
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.The embodiments described above are those in which the elements and features of the present invention are combined in a predetermined form. Each component or feature shall be considered optional unless otherwise expressly stated. Each component or feature may be implemented in a form that is not combined with other components or features. It is also possible to construct embodiments of the present invention by combining some of the elements and / or features. The order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some configurations or features of certain embodiments may be included in other embodiments, or may be replaced with corresponding configurations or features of other embodiments. It is clear that the claims that are not expressly cited in the claims may be combined to form an embodiment or be included in a new claim by an amendment after the application.
본 발명이 본 발명의 기술적 사상 및 본질적인 특징을 벗어나지 않고 다른 형태로 구체화 될 수 있음은 본 발명이 속한 분야 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 상기 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 모든 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 권리범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석 및 본 발명의 균등한 범위 내 가능한 모든 변화에 의하여 결정되어야 한다.It will be apparent to one skilled in the art that the present invention may be embodied in other forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Accordingly, the above embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims and all possible variations within the scope of the invention.
100, 200, 300: 능동 현가 장치 120, 220, 320: 실린더
121, 221, 321: 인장 챔버 122, 222, 322: 압축 챔버
130, 230, 330: 피스톤 131, 231, 331: 피스톤 로드
140, 240, 340: 펌프 141, 241, 341: 모터
150, 250, 350: 어큐뮬레이터 261, 262, 263, 361, 362: 체크 밸브
271, 272, 371, 372: 블로오프 밸브
281, 282, 381: 솔레노이드 비례 제어 밸브100, 200, 300:
121, 221, 321:
130, 230, 330:
140, 240, 340:
150, 250, 350:
271, 272, 371, 372: blow-off valves
281, 282, 381: Solenoid proportional control valve
Claims (14)
유체 챔버를 정의하는 실린더;
상기 실린더 내에서 왕복 운동 가능하도록 배치되고, 상기 유체 챔버를 인장 챔버와 압축 챔버로 분리하며, 피스톤 로드와 연결된 피스톤; 및
상기 실린더 외부에 배치되고, 상기 현가 장치를 위한 감쇠력을 발생시키고, 상기 인장 챔버 및 상기 압축 챔버와 유체가 통하는 제어 시스템을 포함하며,
상기 제어 시스템은, 상기 인장 챔버 및 상기 압축 챔버와 유체가 통하고, 상기 인장 챔버 및 상기 압축 챔버에 유압을 가해주며, 양방향으로 유체가 흐를 수 있는 모터 펌프를 포함하며,
상기 인장 챔버 및 상기 압축 챔버 중 어느 하나가 소정의 제 3 값 이상의 유압을 가진 경우, 나머지 하나는 상기 제 3 값 이하의 유압을 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 회생 능동 현가 장치.In a vehicle regeneration active suspension,
A cylinder defining a fluid chamber;
A piston arranged to be reciprocatable in the cylinder, the piston separating the fluid chamber into a tension chamber and a compression chamber, the piston being connected to the piston rod; And
A control system disposed outside the cylinder and generating a damping force for the suspension and in fluid communication with the tension chamber and the compression chamber,
Wherein the control system includes a motor pump that is in fluid communication with the tension chamber and the compression chamber and applies hydraulic pressure to the tension chamber and the compression chamber and is capable of flowing fluid in both directions,
Wherein when one of the tension chamber and the compression chamber has an oil pressure of a predetermined third value or more, the other of the tension chamber and the compression chamber has an oil pressure of the third value or less.
상기 제어 시스템은,
상기 인장 챔버 및 상기 압축 챔버로 유입되는 유체를 저장하는 어큐뮬레이터;
상기 어큐뮬레이터로부터 상기 인장 챔버로 유체가 흐르도록 하는 제 1 체크 밸브; 및
상기 어큐뮬레이터로부터 상기 압축 챔버로 유체가 흐르도록 하는 제 2 체크 밸브를 더 포함하는,
차량용 회생 능동 현가 장치.The method according to claim 1,
The control system includes:
An accumulator for storing the fluid entering the tension chamber and the compression chamber;
A first check valve for allowing fluid to flow from the accumulator to the tension chamber; And
Further comprising a second check valve for allowing fluid to flow from the accumulator to the compression chamber,
Active regeneration active suspension system for vehicles.
상기 제어 시스템은,
전류가 통하고, 상기 전류의 크기에 따라 유체 통로의 크기가 제어되며, 상기 유체 통로를 통하여 상기 압축 챔버 및 상기 어큐뮬레이터와 유체가 통하는 1개의 솔레노이드 밸브를 더 포함하는,
차량용 회생 능동 현가 장치.3. The method of claim 2,
The control system includes:
Further comprising one solenoid valve through which current flows, the size of the fluid passage is controlled according to the magnitude of the current, and the fluid passage communicates with the compression chamber and the accumulator.
Active regeneration active suspension system for vehicles.
상기 제어 시스템은,
상기 압축 챔버로부터 상기 인장 챔버로 소정의 제 1 값 이상의 유압이 가해진 경우 유체가 흐르도록 하는 제 1 블로오프(Blow-off) 밸브; 및
상기 압축 챔버로부터 상기 어큐뮬레이터로 상기 제 1 값 이상의 유압이 가해진 경우 유체가 흐르도록 하는 제 2 블로오프 밸브를 더 포함하는,
차량용 회생 능동 현가 장치.3. The method of claim 2,
The control system includes:
A first blow-off valve for allowing the fluid to flow when a hydraulic pressure greater than a first predetermined value is applied from the compression chamber to the tension chamber; And
Further comprising a second blow-off valve for allowing fluid to flow when a hydraulic pressure greater than the first value is applied to the accumulator from the compression chamber.
Active regeneration active suspension system for vehicles.
상기 모터 펌프는,
상기 능동적으로 회전을 하며 에너지를 소비하거나,
또는, 상기 현가 장치의 운동에 의해 회전을 하며 에너지를 발전(generate)하는 것을 특징으로 하는,
차량용 회생 능동 현가 장치.The method according to claim 1,
The motor pump includes:
The active rotation and energy consumption,
Or rotate by the motion of the suspension to generate energy,
Active regeneration active suspension system for vehicles.
상기 어큐뮬레이터는,
소정의 제 2 값 이하로 양(+)의 유압이 유지되는 것을 특징으로 하는,
차량용 회생 능동 현가 장치.3. The method of claim 2,
The accumulator includes:
And a positive (+) hydraulic pressure is maintained below a predetermined second value.
Active regeneration active suspension system for vehicles.
상기 인장 챔버 및 상기 압축 챔버는,
양(+)의 유압을 갖는 것을 특징으로 하는,
차량용 회생 능동 현가 장치.3. The method of claim 2,
Wherein the tension chamber and the compression chamber comprise:
And has a positive (+) hydraulic pressure.
Active regeneration active suspension system for vehicles.
상기 피스톤 로드의 직경은 상기 피스톤의 직경의 절반 이하인 것을 특징으로 하는,
차량용 회생 능동 현가 장치.The method according to claim 1,
Characterized in that the diameter of the piston rod is less than half the diameter of the piston.
Active regeneration active suspension system for vehicles.
상기 현가 장치가 인장을 하며 감쇠력을 생성할 경우,
소정의 제 3 값 이상의 유압을 가진 상기 인장 챔버로부터 상기 모터 펌프를 통해 상기 제 3 값 이하의 유압을 가진 상기 압축 챔버로 유체가 흐르고,
상기 모터 펌프는 소정의 제 4 값 이하의 토크를 인가하여 상기 감쇠력을 제어하는 동시에 에너지를 발전하며,
상기 어큐뮬레이터로부터 상기 제 2 체크 밸브를 통해 상기 압축 챔버로 상기 피스톤 로드의 체적만큼의 유체가 흐르는,
차량용 회생 능동 현가 장치.The method of claim 3,
When the suspension is tensioned and produces a damping force,
The fluid flows from the tension chamber having a hydraulic pressure of a predetermined third value or more to the compression chamber having the hydraulic pressure of the third value or less via the motor pump,
Wherein the motor pump applies torque less than a predetermined fourth value to control the damping force and to generate energy,
Wherein a volume of said piston rod flows from said accumulator to said compression chamber through said second check valve,
Active regeneration active suspension system for vehicles.
상기 현가 장치가 압축을 하며 능동력을 생성할 경우,
소정의 제 3 값 이하의 유압을 가진 상기 압축 챔버로부터 상기 모터 펌프를 통해 상기 제 3 값 이상의 유압을 가진 상기 인장 챔버로 유체가 흐르고,
상기 모터 펌프는 소정의 제 4 값 이상의 토크를 인가하여 상기 능동력을 제어하며,
상기 솔레노이드 밸브는 상기 유체 통로가 소정의 제 5 값 이상의 크기로 열려서 상기 압축 챔버의 유압을 상기 제 3 값 이하로 유지하는,
차량용 회생 능동 현가 장치.The method of claim 3,
When the suspension device compresses and generates an active power,
The fluid flows from the compression chamber having an oil pressure lower than a predetermined third value to the tension chamber having the hydraulic pressure of the third value or higher through the motor pump,
Wherein the motor pump controls the operating force by applying a torque equal to or greater than a predetermined fourth value,
Wherein the solenoid valve opens the fluid passage to a size greater than or equal to a predetermined fifth value to maintain the hydraulic pressure in the compression chamber below the third value,
Active regeneration active suspension system for vehicles.
상기 현가 장치가 압축을 하며 감쇠력을 생성할 경우,
소정의 제 3 값 이상의 유압을 가진 상기 압축 챔버로부터 상기 모터 펌프를 통해 상기 제 3 값 이하의 유압을 가진 상기 인장 챔버로 유체가 흐르고,
상기 모터 펌프는 토크를 인가하지 않고 에너지를 발전하며,
상기 압축 챔버로부터 상기 솔레노이드 밸브를 통하여 상기 피스톤 로드의 체적만큼의 유체가 흐르고,
상기 솔레노이드 밸브는 상기 유체 통로가 소정의 제 5 값 이하의 크기로 열려서 상기 감쇠력을 제어하는,
차량용 회생 능동 현가 장치.The method of claim 3,
When the suspension is compressing and generating a damping force,
The fluid flows from the compression chamber having an oil pressure of a predetermined third value or higher to the tension chamber having the oil pressure lower than the third value through the motor pump,
The motor pump generates energy without applying torque,
Wherein a volume of the piston rod flows from the compression chamber through the solenoid valve,
Wherein the solenoid valve controls the damping force by opening the fluid passage to a size smaller than a predetermined fifth value,
Active regeneration active suspension system for vehicles.
상기 현가 장치가 인장을 하며 능동력을 생성할 경우,
소정의 제 3 값 이하의 유압을 가진 상기 인장 챔버로부터 상기 모터 펌프를 통해 상기 제 3 값 이상의 유압을 가진 상기 압축 챔버로 유체가 흐르고,
상기 모터 펌프는 소정의 제 4 값 이상의 토크를 인가하여 상기 능동력을 제어하며,
상기 솔레노이드 밸브는 닫히는,
차량용 회생 능동 현가 장치.The method of claim 3,
When the suspension is tensioned and generates an active force,
The fluid flows from the tension chamber having a hydraulic pressure lower than a predetermined third value to the compression chamber having the hydraulic pressure of the third value or higher through the motor pump,
Wherein the motor pump controls the operating force by applying a torque equal to or greater than a predetermined fourth value,
The solenoid valve is closed,
Active regeneration active suspension system for vehicles.
상기 인장 챔버 및 압축 챔버는 각각 압력 센서를 포함하는,
차량용 회생 능동 현가 장치.The method according to claim 1,
Wherein the tension chamber and the compression chamber each comprise a pressure sensor,
Active regeneration active suspension system for vehicles.
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