KR19980078673A

KR19980078673A - 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR19980078673A
Application number: KR1019970016265A
Authority: KR
Inventors: 유용상
Original assignee: 김영귀; 기아자동차 주식회사
Priority date: 1997-04-29
Filing date: 1997-04-29
Publication date: 1998-11-25

Abstract

본 발명은 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 노면 형상 감지부와, 차속 센서와, 스티어링 휠 각도 센서와, 상기의 것들의 출력 신호를 입력 신호로 하여 자동차의 진행 방향에 대해 일정 시간후에 각 바퀴에 전달될 노면 상태를 계산하여 소정의 목적값을 구하고 상기 목적값에 대응하는 소정의 참조 데이터를 호출하여 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 출력하는 제어부와, 상기 제어부의 출력 신호에 의해 작동되는 쇽업저버 감쇠력 조정부로 이루어져 자동차의 각 바퀴가 각각 통과하는 노면의 형상을 미리 감지하고 그에 알맞도록 쇽업저버의 감쇠력을 조정하여 자동차의 진동을 억제함으로서 자동차의 승차감을 향상시킬 수 있는 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치 및 그 제어 방법.

Description

자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치 및 그 제어 방법

본 발명은 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차의 각 바퀴가 각각 통과하는 노면의 형상을 미리 감지하고 그에 알맞도록 쇽업저버의 감쇠력을 조정하여 자동차의 진동을 억제함으로서 자동차의 승차감을 향상시킬 수 있는 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

자동차에서는 실로 여러가지 진동이 관찰된다. 그것은 자동차가 노면의 요철(凹凸) 등의 외부로부터의 강제력을 받는 한편, 자동차 차체가 엔진, 회전체 등의 많은 진동 강제원을 가짐과 동시에 많은 진동 요소로 구성되어 있고, 넓은 주파수 영역대에 걸쳐서 공진 현상이 발생되기 때문이기도 하다.

이들의 진동은 탑승자에게 진동 그 자체로서 영향을 미치는 것과 진동이 소음으로 되어 영향을 미치는 것이 있다. 일반적으로 전자가 30~40Hz 까지를 상한으로 하는 비교적 낮은 주파수인 것에 대하여, 후자는 20Hz 전후부터 수 kHz 까지 넓은 범위까지 미친다.

한편 자동차의 승차감에는 진동, 소음, 실내의 넓이, 시트의 안락감, 시계, 환기, 온도, 습도 등 많은 요인이 관계하고 있다. 그 중에서 진동으로서 탑승자가 감지하는 쾌적성을 넓은 의미의 진동 승차감이라 하기도 한다. 그 중에서 악로 등의 비포장 노면이나 포장로의 이음새 등 노면의 요철(凹凸)에 의해 차체 전체가 진동하는 경우 탑승자의 쾌적성을 좁은 의미의 진동 승차감이라 한다.

이러한 상기 진동 승차감은 통상 노면 입력에 의해 결정되는데 이 노면 입력을 차단함으로서 진동 승차감을 향상시키기 위해 자동차에는 스프링, 암, 쇽업저버 등으로 구성된 서스펜션 장치가 구비되어 있다.

상기 서스펜션 장치 중에서도 특히 쇽업저버는 노면에서 발생한 스프링의 진동을 흡수하여 승차감을 향상시키고 동시에 스프링의 피로를 감소시키기 위해 설치된 것이며, 그 작동 원리는 유압 및 그 흐름을 이용해 스프링의 진동을 오일의 열에너지로 변화시킴으로서 진동을 흡수하는 것이다. 근래에는 상기 유압 또는 오일의 흐름을 노면 상태에 따라서 자동으로 가변 시킬 수 있음으로 해서 쇽업저버의 감쇠력을 자동 또는 임의로 변환하여 자동차의 승차감을 향상시킬 수 있도록 전자 제어 장치가 이용되고 있다.

그러나 이러한 전자 제어 장치를 이용한 쇽업저버의 제어는 노면의 상태가 바퀴에 입력되고 난 후에 그 입력된 값에 대응하여 쇽업저버의 갑쇠력이 가변되게 하거나 또는 운전자가 미리 노면의 상태를 노말, 하드 또는 스포트 등의 상태로 입력을 해 놓고 쇽업저버의 감쇠력을 일정한 값으로 정하여 놓음으로서 보다 적극적인 진동 억제 방법이 되지 못하였다. 즉, 노면 상태는 계속 유동적으로 변화하게 되지만 쇽업저버의 감쇠력은 미리 일정한 값에 고정해 둠으로서 진동 억제 효과가 탁월하지 못하였고 또한 노면의 상태가 입력된 후에 쇽업저버의 감쇠력이 조정되어 노면의 상태를 미리 예측하여 진동을 억제하지 못하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 자동차의 각 바퀴가 각각 통과하는 노면의 형상을 미리 감지하고 그에 알맞도록 쇽업저버의 감쇠력을 조정하여 자동차의 진동을 억제함으로서 자동차의 승차감을 향상시킬 수 있는 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치 및 그 제어 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.

도 2는 본 발명에 의한 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치의 한 구성 요소인 노면 형상 감지부의 구성을 도시한 블럭도이다.

도 3은 본 발명에 의한 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치의 한 구성 요소인 쇽업저버 감쇠력 조정부의 구성을 도시한 블럭도이다.

도 4는 본 발명에 의한 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치의 제어 방법을 도시한 순서도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 ; 노면 형상 감지부20 ; 차속 센서

30 ; 스티어링 휠 각도 센서40 ; 제어부

51 ; 쇽업저버 감쇠력 조정부

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치는, 노면의 형상을 3차원의 영상으로 스캔하고 이를 일정한 데이터로 변환하여 출력하는 노면 형상 감지부와, 자동차의 속도를 감지하고 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 출력하는 차속 센서와, 자동차의 스티어링 휠 각도를 감지하고 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 출력하는 스티어링 휠 각도 센서와, 상기 노면 형상 감지부, 차속 센서, 스티어링 휠 각도 센서의 출력 신호를 입력 신호로 하여 자동차의 진행 방향에 대해 일정 시간후에 각 바퀴에 전달될 노면 상태를 계산하여 소정의 목적값을 구하고 상기 목적값에 대응하는 소정의 참조 데이터를 호출하여 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 출력하는 제어부와, 상기 제어부의 출력 신호를 입력 신호로 하여 쇽업저버의 감쇠력을 조정하는 쇽업저버 감쇠력 조정부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치의 제어 방법은, 전원이 인가되어 동작이 시작되면 모든 메모리 변수를 초기화하는 단계와, 노면의 형상을 감지하고, 자동차의 속도를 감지하며, 자동차의 주행 방향을 감지하는 단계와, 자동차의 주행 방향에 대하여 일정 시간후에 각 바퀴에 전달될 노면 상태를 계산하는 단계와, 상기 노면 상태에 알맞게 쇽업저버의 감쇠력을 조정하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명에 의한 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치 및 그 제어 방법을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 자동차의 노면 형성 감응형 쇽업저버 장치의 구성은 크게 입력부로서 노면 형상 감지부(10), 차속 센서(20), 스티어링 휠 각도 센서(30)로 구성되어 있고, 상기의 것들로부터 출력 신호를 연산, 기억, 제어 처리하는 제어부(40) 및 상기 제어부(40)의 출력 신호에 의해 동작하는 쇽업저버 감쇠력 조정부(51)로 이루어져 있다.

여기서 상기 노면 형상 감지부(10)는 노면의 형상을 3차원의 영상으로 스캔하고 이를 일정한 데이터로 변환하여 출력하도록 되어 있으며 이는 2개의 CCD(Charge Coupled Device) 카메라를 자동차의 프론트 범퍼에 설치하여 실시하였다. 즉, 이러한 노면 형상 감지부(10)는 도 2에 도시된 그 구성도에서와 같이 CCD 카메라(11)를 이용하여 노면의 상태를 스캔하고 이어서 3차원 영상 합성부(12)에 의해 상기 각각의 CCD 카메라(11)로부터의 입력 신호를 3차원적으로 합성하고, 연산부(13)에서 상기 합성된 3차원 영상을 일정한 데이터 형태로 순차 처리한 후 이를 다시 일정한 전기적 신호로 변환하여 출력하도록 되어 있다.

또한 차속 센서(20)는, 변속기의 출력축 회전수를 감지하는 전자 픽업 센서를 사용하거나 또는 변속기의 출력축에 따라 구동하는 드리븐 기어에 회전체를 접속하여 스피드 미터용의 차속 검출에 사용하는 MRE(Magnetic Resistance Element) 회전 센서를 사용하였다.

그리고 스티어링 휠 각도 센서(30)는 스티어링 샤프트에 회전하는 슬릿 디스크와 발광 다이오드(LED ; Light Emitting Diode) 및 포토 트랜지스터로 이루어지는 포토 인터럽트를 스티어링 칼럼 튜브에 2쌍 고정하여 스티어링 샤프트가 회전하게 되면 포토 인터럽트가 슬릿 디스크에 의해 발광 다이오드에서 발생된 빛의 투과, 차단에 따른 온/오프 펄스로서 스티어링 휠의 조향 각도를 감지할 수 있도록 하였다.

한편 상기 노면 형상 감지부(10), 차속 센서(20) 그리고 스티어링 휠 각도 센서(30)의 출력 신호를 입력 신호로 하여 이를 연산, 기억, 제어 처리하는 제어부(40)는 소정의 전자 제어 유닛(Electronic Control Unit)으로서 마이크로컴퓨터를 중심으로 입력 인터페이스에는 디지털 버퍼, 아날로그/디지털 컨버터가 출력 인터페이스에는 디지털/아날로그 컨버터와 증폭부가 구비되어 있다. 또한 마이크로 컴퓨터의 메모리에는 본 발명에 의한 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치가 작동되도록 하는 소정의 프로그램 및 참조 데이터 등이 기억되어 있어 상기 노면 형상 감지부(10), 차속 센서(20), 스티어링 휠 각도 센서(30)의 신호를 연산, 기억, 제어 처리한 후의 소정 결과를 일정한 전기적 신호로 변환하여 출력하도록 되어 있다. 즉, 상기 노면 형성 감지부(10), 차속 센서(20), 스티어링 휠 각도 센서(30)의 출력 신호를 입력 신호로 하여 자동차의 진행 방향에 대해 일정 시간후에 각 바퀴에 전달될 노면 상태를 계산여 소정의 목적값을 구하고 상기 목적값에 대응하는 소정의 참조 데이터를 호출하여 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 출력하도록 되어 있다.

마지막으로 상기 제어부(40)의 출력 신호를 입력 신호로 하여 쇽업저버의 감쇠력을 조정하는 쇽업저버 감쇠력 조정부(51)는 도 3에 도시된 바와 같이 쇽업저버(50)의 상단에 설치되어 쇽업저버(50)내의 가변 댐퍼(52)를 조정함으로서 그 쇽업저버(50) 내의 유입 및 오일의 흐름 방향을 조절할 수 있도록 하였다. 여기서 상기 쇽업저버 감쇠력 조정부(51)는 바람직하기로 스텝 모터를 사용하여 그 각도를 조정함으로서 가변 댐퍼(52)의 각도를 조정할 수 있도록 하였다.

한편, 상기 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치의 제어 방법의 구성은 도 4에 도시된 바와 같이, 전원이 인가되어 동작이 시작되면 모든 메모리 변수를 초기화하는 단계와(S1), 노면의 형상을 감지하고, 자동차의 속도를 감지하며, 자동차의 주행 방향을 감지하는 단계와(S2), 자동차의 주행 방향에 대하여 일정 시간후의 각 바퀴에 전달될 노면 상태를 계산하는 단계와(S3), 상기 노면 상태에 알맞게 쇽업저버(50)의 감쇠력을 감쇠력을 조정하는 단계(S4)로 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치 및 그 제어 방법의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 전원이 인가되면 제어부(40)는 소정의 프로그램을 로딩하여 본 발명에 의한 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치가 작동될 수 있도록 초기 환경을 설정하고 최초로 모든 메모리 변수를 초기화 한다.(S1)

그런 후 제어부(40)는 노면 형상 감지부(10), 차속 센서(20), 스티어링 휠 각도 센서(30)를 이용하여 노면의 형상을 데이터화하고, 자동차의 속도를 감지하며, 자동차의 주행 방향을 감지한다.(S2)

이어서 제어부(40)는 자동차의 주행 방향에 대하여 일정 시간후에 각 바퀴에 전달될 노면 상태를 계산한다.(S3)

이어서 제어부(40)는 상기 계산된 노면 상태에 알맞는 참조 데이터를 메모리에서 호출하고 이 값에 대응하는 전기적 신호로서 쇽업저버 감쇠력 조정부(51)를 제어함으로서 노면 상태에 알맞게 쇽업저버(50)의 감쇠력을 조정한다.(S4)

이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기의 실시에에 한하여 설명하였지만 여기에만 한정되지 않고 본 발명의 범주와 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 여러가지로 변형된 실시예가 가능할 것이다.

따라서 본 발명에 의한 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치 및 그 제어 방법은 자동차의 각 바퀴가 각각 통과하는 노면의 형상을 미리 감지하고 그에 알맞도록 쇽업저버의 감쇠력을 조정하여 자동차의 진동을 억제함으로서 자동차의 승차감을 향상시킬 수 있는 것이다.

Claims

노면의 형상을 3차원의 영상으로 스캔하고 이를 일정한 데이터로 변환하여 출력하는 노면 형상 감지부와; 자동차의 속도를 감지하고 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 출력하는 차속 센서와; 자동차의 스티어링 휠 각도를 감지하고 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 출력하는 스티어링 휠 각도 센서와; 상기 노면 형상 감지부, 차속 센서, 스티어링 휠 각도 센서의 출력 신호를 입력 신호로 하여 자동차의 진행 방향에 대해 일정 시간후에 각 바퀴에 전달될 노면 상태를 계산하여 소정의 목적값을 구하고 상기 목적값에 대응하는 소정의 참조 데이터를 호출하여 이를 일정한 전기적 신호로 변환하여 출력하는 제어부와; 상기 제어부의 출력 신호를 입력 신호로 하여 쇽업저버의 감쇠력을 조정하는 쇽업저버 감쇠력 조정부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치.
전원이 인가되어 동작이 시작되면 모든 메모리 변수를 초기화하는 단계와; 노면의 형상을 감지하고, 자동차의 속도를 감지하며, 자동차의 주행 방향을 감지하는 단계와; 자동차의 주행 방향에 대하여 일정 시간후에 각 바퀴에 전달될 노면 상태를 계산하는 단계와; 상기 노면 상태에 알맞게 쇽업저버의 감쇠력을 조정하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 노면 형상 감응형 쇽업저버 장치의 제어 방법.