KR19980059817A - 차량 현가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 현가장치에 관한 것으로, 종래 가변댐퍼로부터 감쇠력을 조절하여 노면등으로 부터의 충격을 어느 정도 완화시킬 수는 있어도 현가장치의 가장 중요한 구성요소중의 하나인 스프링은 제작당시 스프링상수가 정하여져 있고, 상기 스프링상수는 그 값을 주행상태에 맞게 변화시킬 수가 없다.

또한, 차량 급선회시 롤링의 발생과 더불어 운전자와 탑승자는 원심력에 의해 자세가 불안정해지게 되는데 이 경우 차체의 선회외측 차고를 높이고 선회내측 차고를 낮추어 운전자의 자세를 올바르게 유지시키는 것은 현재의 가변댐퍼가 코일 스프링으로 제어할 수 없는 것이다.

이에 본 발명은 예시도면 도3에서와 같이 코일스프링이 에어현가로 대체된 것으로 에어스프링(16)에 에어를 공급하는 컴프레셔의 에어송압경로가 ECU(14)에 의해 제어되도록 ECU(14)의 제어를 받은 솔레노이드 밸브가 레벨링밸브에 설치된 것이다.

따라서, 에어스프링이 차량의 주행상태에 따라 상기된 현가제어가 수행됨과 더불어 롤링시 에어의 공급으로 차고가 제어되어 운전자나 탑승자의 자세가 안정되는 것이다.

Description

차량 현가장치

본 발명은 차량 현가장치에 관한 것이다.

통상 현가는 차축과 차체를 연결하여 주행중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달되지 않도록 하여, 차체와 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게하는 장치로서 노면으로부터 충격을 완화하는 스프링, 토션바 등의 탄성체와 상기 탄성체의 자유진동을 제어하는 댐퍼등으로 구성되어 있다.

이러한 현가의 특징은 보통 주행시에는 승차감을 향상시키기 위하여 부드러워야 하고, 고속주행시는 주행안전성을 확보하기 위하여 딱딱해야 하며, 또한 노면의 상태에 따라 발생되는 모든 충격을 흡수하여 차체의 진동을 최소화할 수 있어야 한다.

그러나 주로 사용되고 잇는 기계식 현가장치는 스프링상수, 범퍼의 감쇠력 등이 일정값으로 고정되어 있으므로 상기 기계식 현가장치로는 상술된 이상적인 현가특성을 만족시킬 수 없다.

따라서 전자제어 현가장치가 안출되었으며 이는 ECU(Electronic Control Unit)가 각종 센서로부터 차량의 상태나 노면등을 감지하여 댐퍼의 감쇠력을 변화시키거나 차고를 조절하거나 상하진동등을 제어하고 있다.

예시도면 도1은 이러한 전자제어 현가장치의 일례를 나타낸 것으로, 도시된 가변댐퍼(1)는 스텝모우터(2)에 의해 일정각도로 선회가능토록 되어 있으며, 상기 스텝모우터(2)에 의해 피스톤(3)이 회전되고, 상기 피스톤에는 크기가 각기 다른 오리피스가 형성되어 있어 상기 크기가 각기 다른 오리피스를 통하는 오일의 유압에 의해 댐퍼의 감쇠력이 변환하도록 되어 있다.

상기 가변댐퍼의 감쇠력 변환을 위한 센서는 차속센서, 차고센서, 가속센서, 브레이크센서, 조향휠 각도센서, 중력센서 등이며 상기 센서들로 인한 현가의 제어를 도면과 함께 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

예시도면 도2 (가)는 차량의 롤링(Rolling) 상태를 나타내는 개요도로서, 롤링이란 차량의 종축을 중심으로 하는 좌우회동운동을 말한다.

상기 롤링은 커브선회시 일어나며, 규정속도 이상에서 조향휠을 규정각도 조향시킬 경우 댐퍼의 감쇠력을 증가시켜 차체의 롤링을 방지하도록 되어 있다.

예시도면 도2 (나)는 스쿼드(Squard) 및 다이브(Dive) 상태를 나타내는 개요도로서, 스쿼드는 급출발하는 경우 발생되고, 다이브는 급정차하는 경우 발생된다.

스쿼드가 있게 되면 ECU는 초기주행속도를 검출하여 급발차 여부를 판정하며, 이 때에도 댐퍼의 감쇠력을 증가시킨다.

다이브는 급제동시 관성에 의해 차체의 무게가 앞으로 이동되고 따라서 차체의 앞부분은 크게 낮아지고 차체의 뒷부분은 크게 높아지게 된다.

이때 ECU는 규정속도 이상에서 브레이크센서와 차고센서 등으로부터 이를 감지하여 댐퍼의 감쇠력을 변화시키고 있다.

예시도면 도2 (다)는 요철 노면 주행시 피칭(Pitching)과 바운싱(Bauncing)상태를 나타낸 개요도로서, 상기 상태에서는 스프링에 의한 차량의 진동이 심하므로 차고변화와 주행속도를 고려하여 감쇠력을 증가시킨다.

상술된 전자제어식 현가장치에 있어서, 현재 수준으로는 댐퍼의 감쇠력을 변화시키거나 차고 즉, 현가변위를 제어하거나 상하 및 좌우진동 등을 제어하는 정도이다.

그러나 가까운 장래에는 도로상태나 주행여건을 보다 정밀히 감지하여 차체에 발생되는 모든 진동을 제어하는 완전능동 전자제어 현가장치가 도입될 것으로 기대된다.

이를 위해, 상기 완전능동 현가장치에 있어 상기 도로상태 등을 감지하는 것 등은 차치하더라도 전술된 반능동 현가장치에서 코일스프링의 탄성력의 한계를 극복해야 완전능동 현가장치에 접근할 수 있다는 해결과제가 당면하였다.

즉, 상술된 바와 같이 반능동장치는 감쇠력이 주행상태에 따라 변화되는 가변댐퍼를 사용하여 차고나 차체의 자세를 제어하고 있다.

그러나, 상기 가변댐퍼로부터 감쇠력을 조절하여 노면등으로 부터의 충격을 어느정도 완화시킬 수는 있어도 현가장치의 가장 중요한 구성요소 중의 하나인 스프링은 제작당시 스프링상수가 정하여져 있고, 상기 스프링상수는 그 값을 주행상태에 맞게 변화시킬 수가 없다.

따라서, 상기 스프링의 고유진동을 제어하는 댐퍼가 있어도 이는 2차적으로 진동을 빨리 저감시켜줄 뿐이며, 특히 요철노면의 주행에 있어 코일스프링이나 댐퍼는 부드러워야 승차감이 향상되는데, 상기 경우 반능동 현가장치는 스프링상수가 고정된 코일스프링은 부드러운 상태와 딱딱한 상태의 변환이 불가능하고 따라서 스프링상수가 고정된 코일스프링의 진동을 제어하기 위하여 댐퍼의 감쇠력 제어만으로는 효과적인 현가제어의 수행이 이루어질 수 없는 것이다.

또한, 차량 급선회시 롤링의 발생과 더불어 운전자와 탑승자는 원심력에 의해 자세가 불안정해지게 되는데 이 경우 차체의 선회외측 차고를 높이고 선회내측 차고를 낮추어 운전자의 자세를 올바르게 유지시키는 것은 현재의 가변댐퍼가 코일 스프링으로 제어할 수 없는 것이다.

이에 본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로 에어스프링을 이용하여 탄성체의 탄성계수가 가변되고, 특히 선회롤링시 선회외측의 차고를 상승시키고 선회내측의 차고를 하강시켜 운전자나 탑승자의 자세를 안정시키는 차량 현가장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이를 위한 본 발명은 코일스프링이 에어현가로 대체된 것으로 에어스프링에 에어를 공급하는 컴프레셔의 에어송압경로가 ECU에 의해 제어되도록 ECU의 제어를 받은 솔레노이드 밸브가 레벨링밸브에 설치된 것이다.

따라서, 에어스프링이 차량의 주행상태에 따라 상기된 현가제어가 수행됨과 더불어 롤링시 에어의 공급으로 차고가 제어되어 운전자나 탑승자의 자세가 안정되는 것이다.

도1은 종래 반능동 현가장치의 설명도,

도2 (가)(나)(다)는 종래 반능동 현가장치의 현가제어를 나타낸 설명도,

도3은 본 발명에 따른 현가장치의 구성도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 - 서지탱크 12 - 레벨링 솔레노이드 밸브,

14 - ECU 16 - 에어스프링

18 - 에어컴프레셔 20 - 에어탱크

이하 첨부된 예시도면과 함께 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 에어현가의 서지탱크(10)로의 에어송압경로에 공기송압을 제어하는 레벨링 솔레노이드 밸브(12)가 설치되고, 레벨링 솔레노이드 밸브(12)는 반능동 현가의 ECU(14)의 출력단에 연결된 구조인 차량 현가장치이다.

예시도면 도3은 본 발명에 따른 현가장치의 구성도이다.

본 발명은 기존의 코일스프링이 에어스프링(16)으로 대체되 이러한 에어스프링(16)이 ECU(14)의 제어를 받도록 하였다.

에어스프링(16)은 주지된 바와 같이 하중의 변화에 따라 탄성계수가 자동적으로 변화되게 하중의 증감에 관계없이 고유진동수는 거의 일정하게 유지된다.

또한, 고주파진동 즉 잔진동의 흡수가 우월하여 승차감이 향상되고 진동의 완화에 의해 차량의 내용수명이 길어진다.

이에 더불어 본 발명은 에어스프링(16)에 송압되는 에어를 ECU(14)가 제어하여 에어현가에 반능동현가의 기능이 접목된 것이다.

이를 위한 본 발명은 반능동현가의 최종적인 에어스프링(16)으로의 에어송압 이동경로에 레벨링 솔레노이드 밸브(12)가 설치되고, 이러한 레벨링 솔레노이드 밸브(12)에 의해 에어스프링(16)의 압력, 현가변위 등이 제어되는 것이다.

즉, 에어현가는 압축공기를 공급하는 에어컴프레셔(18), 에어컴프레셔(18)로 부터의 압축공기를 저장하는 에어탱크(20) 그리고 에어스프링(16)에 최종적으로 에어를 공급하는 서지탱크(10) 등은 종래와 같으나 서지탱크(10)로의 에어송압을 제어하여 차량의 평형상태를 유지하는 레벨링밸브가 기존의 독립적인 기계식이 아닌 ECU(14)의 제어를 받는 전자식인 레벨링 솔레노이드 밸브(12)의 제어를 받는 것이다.

따라서, ECU(14)는 도2 (나)와 같은 다이브 및 스쿼드 제어는 에어스프링(16)으로의 차고센서와 차속센서, 브레이크 센서 등으로 부터 레벨링 솔레노이드 밸브(12)의 개폐를 제어하여 수행되는 것이다.

특히, 본 발명은 도2 (가)와 같은 롤링제어에 있어 우수한 성능을 발휘하게 되는데, 급선회시 차속센서와 조향휠 각도센서, 중력센서에 의해 선회외측의 에어스프링에 에어를 과주입하여 차고를 높이고 선회내측의 에어스프링의 에러를 배출시켜 차고를 낮춤으로써 차체의 적정 경사로 유지시켜, 운전자나 탑승자의 자세가 안정되게 할 수 있는 것이다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면 에어스프링으로의 공기송압을 제어하는 레벨링 솔레노이드 밸브를 반능동현가의 ECU가 제어함으로써 차량의 승차감이 향상되고, 특히 롤링제어에 있어 운전자나 탑승자의 자세가 안정되어 안전운전에 기여하는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 에어현가의 서지탱크(10)로의 에어송압경로에 공기송압을 제어하는 레벨링 솔레노이드 밸브(12)가 설치되고, 레벨링 솔레노이드 밸브(12)는 반능동현가의 ECU(14)의 출력단에 연결된 구조인 차량 현가장치.