KR19980081151A - 차량용 완충기의 감쇠력 특성을 제어하는 장치 및 방법 - Google Patents

차량용 완충기의 감쇠력 특성을 제어하는 장치 및 방법 Download PDF

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도오다고오이찌로
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Abstract

작동 모드를 제1 모드, 제2 모드, 제3 모드 및 제4 모드로 취하는 감쇠력 특성 가변식 완충기는 감쇠력 특성 기본 모드 절환 블럭 및 감쇠력 특성 특별 모드 절환 블럭에 연결된다. 제1 모드는 차량 수직 거동 판단기에 의해 판단된 차량 수직 거동 방향이 상향일 때 신장 상태가 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하고 압축 상태가 비교적 낮은 감쇠력 특성을 제공하는 것이다. 제2 모드는 차량 수직 거동 판단기에 의해 판단된 차량 수직 거동 방향이 하향일 때 신장 상태가 비교적 낮은 감쇠력 특성을 제공하고 압축 상태가 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 것이다. 제3 모드는 차량 수직 거동 판단기가 상향도 하향도 아닌 것으로 판단한 때 신장 상태 및 압축 상태 모두가 비교적 낮은 감쇠력을 제공하는 것이다. 제4 모드는 차량 운동의 설정 조건이 충족된 때 신장 상태 및 압축 상태 모두에서의 감쇠력 특성이 비교적 높은 것이다.

Description

차량용 완충기의 감쇠력 특성을 제어하는 장치 및 방법
본 발명은 차체인 스프링 상부 질량(sprung mass)과 대응하는 차륜인 스프링 하부 질량(unsprung mass) 사이에 장착된 적어도 하나의 차량용 완충기(shock absorber) 또는 대응하는 각각의 차량용 완충기들에 대하여 감쇠력(damping force)을 최적으로 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
종전에 제안된 차량용 현가 장치 제어 시스템에 있어서, 신장 상태 및 압축 상태에서의 감쇠력 특성들이 내부에 설치된 제어 밸브의 피벗 이동에 의해 서로 독립적으로 제어되는 감쇠력 특성 가변식 완충기가 합체되었다.
전술된 이러한 감쇠력 특성 가변식 완충기는 1996년 3월5일자로 공개된 일본 특허 출원 공개 (평)8-58333호 공보에 예시되어 있다.
즉, 상기 일본 특허 출원 공개 공보에 기재된 감쇠력 특성 가변식 완충기는 3개의 감쇠력 특성 모드, 즉 신장 상태에서의 감쇠력이 크고[강성(hard)] 압축 상태에서의 감쇠력이 작은[연성(soft)] 제1 모드, 신장 상태에서의 감쇠력이 작고 압축 상태에서의 감쇠력이 큰 제2 모드, 및 신장 상태에서의 감쇠력이 (강성 감쇠력 특성과 연성 감쇠력 특성 사이의) 중간이고 압축 상태에서의 감쇠력이 (강성 감쇠력 특성과 연성 감쇠력 특성 사이의) 중간인 제3 모드로 변경될 수 있도록 구성되고 배열되었다.
그러나, 전술된 감쇠력 특성 가변식을 사용하는 종전에 제안된 차량용 현가 장치 제어 시스템에서, 종전에 제안된 감쇠력 특성 제어 장치가 장착된 차량의 선회 이동 중에, 롤링 거동(rolling behavior)이 지향하는 우측 및 좌측 차체 부분 모두는 이들 사이에서 매우 짧은 시간 내에 연속적으로 이동된다.
따라서, 이러한 롤링 거동을 억제하기 위하여, 차량 롤링 거동 방향의 전환에 따라 제1 모드와 제2 모드 사이에서 감쇠력 특성 모드를 교번적으로 변경하는 것이 필요하다. 이때, 차량의 실제 롤링 거동에 대하여 감쇠력 특성 제어를 전환하는 데 시간이 요구된다. 따라서, 차량의 선회 이동 중에 특히 과도기의 롤링 거동에 대한 억제가 불충분하게 되기가 쉽다.
게다가, 차량의 고속 주행 중에 감쇠력 특성의 결핍은 조향 안정성 보장에 의해 감쇠력 불능을 야기할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 과도기 롤링 거동을 억제할 수 있고 차량의 고속 주행 동안 조향 안정성의 보장에 대처할 수 있는 적어도 하나의 차량용 감쇠력 특성 가변식 완충기 또는 복수개의 차량용 감쇠력 특성 가변식 완충기의 감쇠력 특성을 제어하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
도1은 본 발명에 따른 양호한 실시예의 감쇠력 특성 제어 장치가 적용될 수 있는 자동차의 사시도.
도2는 도1에 도시된 양호한 실시예에서의 감쇠력 특성 제어 장치의 시스템 블럭 선도.
도3은 도1 및 도2에 도시된 각각의 감쇠력 특성 가변식 완충기의 단면도.
도4 및 도5 각각은 도3에 도시된 피스톤 본체의 평면도 및 저면도.
도6은 도3에 도시된 감쇠력 특성 가변식 완충기의 제어 밸브의 작동을 설명하는, 도3의 선 S1-S1, S2-S2, S3-S3 및 S4-S4를 따라 절결된 제어 밸브의 단면도.
도7은 H-H 특성 위치, H-S 특성 위치, S-S 특성 위치 및 S-H 특성 위치의 경우에서의 작동 유체 유동을 설명하는, 도3에 도시된 감쇠력 특성 가변식 완충기의 전체적인 설명도.
도8은 도3에 도시된 감쇠력 특성 가변식 완충기에서, 제어 밸브의 회전(피벗)각, H-S 영역으로부터 H-H 영역까지의 신장 및 압축 상태에서의 감쇠력 특성, 및 각각의 유동 통로의 개폐 상태의 설명도.
도9는 도1 및 도2에 도시된 제어 유니트에서 스프링 상부 질량 수직 속도 신호(VB)를 구하는 신호 처리 회로의 설명 블럭 선도.
도10은 도1 및 도2에 도시된 제어 유니트에서 정상 제어부(감쇠력 특성 기본 모드 절환 블럭)에 의한 정상 제어 작동의 제어를 설명하는 작동 플로우차트.
도11 (a), (b), (c) 및 (d)는 도10에 도시된 정상 제어부에 의한 제어 작동을 설명하는 전체적인 타이밍 차트.
도12는 감쇠력 특성 가변식 완충기의 수정예에서, 제어 밸브의 회전(피벗)각, H-S 영역(①)으로부터 H-H 영역(④)까지의 신장 및 압축 상태에서의 감쇠력 특성, 및 각각의 유동 통로의 개폐 상태의 설명도.
도13은 감쇠력 특성 가변식 완충기의 다른 수정예의 단면도.
도14는 도13에 도시된 감쇠력 특성 가변식 완충기의 다른 수정예의 경우에서의 가변 교축 기구의 확대 단면도.
도15는 도13 및 도14에 도시된 감쇠력 특성 가변식 완충기의 다른 수정예의 경우에서의 피스톤의 확대 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
A : 상부 챔버
B : 하부 챔버
R1, R2: 가변 교축부
SA : 완충기
1, 25 : 피스톤 로드
2, 21 : 실린더
7, 8 : 고감쇠 밸브
9, 10 : 첵 밸브
14 : 제어 밸브
20 : 조향각 센서
30 : 스테핑 모터
31, 33 : 가변 교축 기구
40 : 제어 유니트
50 : 차속 센서
본 발명의 일 태양에 따르면, 차체인 스프링 상부 질량과 대응하는 차륜인 스프링 하부 질량 사이에 개재되어 있으며, 압축 상태에서 비교적 낮은 감쇠력 특성을 제공하면서 신장 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제1 작동 모드와, 신장 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 낮은 감쇠력 특성을 제공하면서 압축 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제2 작동 모드와, 신장 상태 및 압축 상태 모두에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 낮은 감쇠력을 제공하는 제3 작동 모드와, 신장 상태 및 압축 상태 모두에서 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제4 작동 모드를 취하도록 배치되고 구성된 적어도 하나의 완충기와; 차체인 스프링 상부 질량의 수직 거동을 판단하는 차량 수직 거동 판단기와; 판단된 수직 거동 방향이 상향일 때 완충기의 기존 작동 모드를 제1 작동 모드로 절환하고, 판단된 수직 거동 방향이 하향일 때 완충기의 기존 작동 모드를 제2 작동 모드로 절환하며, 판단된 수직 거동 방향이 상향도 하향도 아닌 때 기존 작동 모드를 제3 모드로 절환하도록, 차체의 판단된 수직 거동 방향을 판단하는 감쇠력 특성 기본 모드 절환 블럭과; 차량 거동의 설정 조건이 충족된 때 완충기의 기존 작동 모드를 제4 작동 모드로 절환하는 감쇠력 특성 특별 모드 절환 블럭을 포함하는 자동차용 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 차량의 좌우측 전륜 및 좌우측 후륜 중 대응하는 차륜과 차체인 스프링 상부 질량 사이에 각각 개재되어 있으며, 압축 상태에서 비교적 낮은 감쇠력 특성을 제공하면서 신장 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제1 작동 모드와, 신장 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 낮은 감쇠력 특성을 제공하면서 압축 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제2 작동 모드와, 신장 상태 및 압축 상태 모두에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 낮은 감쇠력을 제공하는 제3 작동 모드와, 신장 상태 및 압축 상태 모두에서 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제4 작동 모드를 취하도록 배치되고 구성된 복수개의 완충기와; 차체인 스프링 상부 질량의 수직 거동을 판단하는 차량 수직 거동 판단기와; 판단된 수직 거동 방향이 상향일 때 완충기의 기존 작동 모드를 제1 작동 모드로 절환하고, 판단된 수직 거동 방향이 하향일 때 완충기의 기존 작동 모드를 제2 작동 모드로 절환하며, 판단된 수직 거동 방향이 상향도 하향도 아닌 때 기존 작동 모드를 제3 모드로 절환하도록, 차체의 판단된 수직 거동 방향을 판단하는 감쇠력 특성 기본 모드 절환 블럭과; 차량 거동의 설정 조건이 충족된 때 완충기의 기존 작동 모드를 제4 작동 모드로 절환하는 감쇠력 특성 특별 모드 절환 블럭을 포함하는 자동차용 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 압축 상태에서 비교적 낮은 감쇠력 특성을 제공하면서 신장 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제1 작동 모드와, 신장 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 낮은 감쇠력 특성을 제공하면서 압축 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제2 작동 모드와, 신장 상태 및 압축 상태 모두에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 낮은 감쇠력을 제공하는 제3 작동 모드와, 신장 상태 및 압축 상태 모두에서 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제4 작동 모드를 취하도록 배치되고 구성된 차량용 완충기에 대하여 감쇠력 특성을 제어하는 방법에 있어서, 차체의 스프링 상부 질량의 수직 거동을 판단하는 단계와; 차체의 판단된 수직 거동의 방향을 판단하는 단계와; 판단된 수직 거동의 방향이 상향인 때 완충기의 기존 작동 모드를 제1 작동 모드로 절환하고, 판단된 수직 거동의 방향이 하향인 때 완충기의 기존 작동 모드를 제2 작동 모드로 절환하며, 판단된 수직 거동의 방향이 상향도 하향도 아닌 때 완충기의 기존 작동 모드를 제3 작동 모드로 절환하는 단계와; 차량 거동에 대한 설정 조건이 충족되었는지의 여부를 판단하는 단계와; 설정 조건이 충족된 때 완충기의 기존 작동 모드를 제4 모드로 절환하는 단계를 포함하는 차량용 완충기 감쇠력 특성 제어 방법이 제공된다.
이하에서, 본 발명의 보다 양호한 이해를 돕기 위하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도1은 본 발명에 따른 양호한 실시예에서의 각각의 완충기에 대해 감쇠력 특성을 제어하는 장치가 적용될 수 있는 자동차를 도시한다.
도2는 도1에 도시된 본 발명에 따른 양호한 실시예에서의 감쇠력 특성 제어 장치의 회로 블럭 선도를 도시한다.
4개의 완충기(SAFL, SAFR, SARL, SARR) 각각은 스프링 상부 질량으로서의 차체와 스프링 하부 질량으로서의 대응하는 좌우측 전륜과 좌우측 후륜 사이에 개재된다.
4개의 완충기들 중 대표적인 하나의 완충기를 단지 SA로 나타냄을 알아야 한다.
또한, 아래첨자 FR은 우측 전륜을 나타내고, 아래첨자 FL은 좌측 전륜을 나타내며, 아래첨자 RR은 우측 후륜을 나타내고, 아래첨자 RL은 좌측 후륜을 나타낸다는 것을 알아야 한다.
복수개의 스프링 상부 질량 수직 가속도 센서, 즉 4개의 수직 가속도 센서(Gc)(GCFL, GCFR, GCRL, GCRR)는 각각 대응하는 좌우측 전륜 및 좌우측 후륜에 인접하여 차체의 소정 위치에 배치되어, 차체의 좌우측 전륜 배치 위치 및 좌우측 후륜 배치 위치에서의 스프링 상부 질량 수직 가속도를 검출하도록 한다[각각의 가속도가 차량이 주행하는 도로면에 대하여 상향일 때 양(+)이고 도로면에 대하여 하향일 때 음(-)이다].
조향각 센서(20)는 조향각(θ) 및 조향 속도(θv)를 검출하도록 조향 시스템(st)의 조향 칼럼 상에 배치된다. 차속 센서(50)는 차속(Vs)을 검출하도록 차량에 설치된다. 제어 유니트(40)는 각각의 수직 가속도 센서(Gc)(GCFL, GCFR, GCRL, GCRR)로부터 유도된 신호를 수신하도록 그리고 각각의 완충기(SAFL, SAFR, SARL, SARR)의 스테핑 모터(stepping motor, 30)를 위한 구동 신호를 출력하도록 차량 좌석에 인접하여 차체의 일부분에 설치된다.
제어 유니트(40)는 입력 인터페이스(40a), CPU(중앙 처리 유니트, 40b), 공통 모선(bus), ROM(Read Only Memory, 40ab), RAM(Random Access Memory, 40ac), 출력 인터페이스(40aa), 및 4개의 드라이버(40c)를 포함한다. 드라이버(40c)는 출력 인터페이스(40aa)로부터 제어 신호를 수신하고 제어 신호의 내용에 따라 대응하는 스테핑 모터(3)를 피벗시키는 구동 신호를 출력하도록 각각의 대응하는 스테핑 모터(3)에 연결된다. 스테핑 모터(30)는 대응하는 완충기(SAFL, SAFR, SARL, SARR) 내로 합체되어 있음을 알아야 한다.
제어 유니트(40)는 수직 가속도 센서(Gc), 조향각 센서(20) 및 차속 센서(50)로부터 센서 신호를 수신하고, 이러한 센서 신호를 기초로 하여 각각의 완충기(SA)(SAFL, SAFR, SARL, SARR)에 대한 감쇠력 특성 제어를 수행한다.
제어 유니트(40)에는 수직 가속도 센서(Gc)(GCFL, GCFR, GCRL, GCRR)로부터의 스프링 상부 질량 수직 가속도(G)(GFL, GFR, GRL, GRR)를 기초로 하여 각각의 완충기(SA)에 대하여 감쇠력 특성 제어를 수행하기 위해 스프링 상부 질량 수직 속도 신호(VB)를 구하는 신호 처리 회로(도9 참조)가 마련된다. 신호 처리 회로를 이하에서 상세히 설명하기로 한다.
도3은 완충기(SA)의 주요 구조를 나타내는 단면도를 도시한다.
완충기(SA)에는 실린더(2) 내부를 상부 챔버(A) 및 하부 챔버(B)로 한정하는 피스톤(P)이 마련된다. 피스톤(P)은 피스톤 로드(1)(원통형 부재)의 팁의 외측 외주 상에 부착되어 실린더(2) 내부에서 활주된다. 피스톤(P)은 피스톤 본체(3)와, 피스톤 본체(3)의 상단부 및 하단부에 직렬로 합체된 압축 상태 보조체(4) 및 신장 상태 보조체(5)를 포함한다.
피스톤 링(6)은 피스톤 본체(3)의 외측 외주면 상에 부착된다. 피스톤 링(6)은 피스톤 본체(3)와 실린더(2) 사이에서 활주 가능하게 밀봉한다.
도4 및 도5는 피스톤 본체(3)의 상세부를 도시한다.
하부 챔버(B)로부터 상부 챔버(A)로의 작동 유체 유동을 보장하는 4개의 압축 상태 연통 구멍(3a)과 상부 챔버(A)로부터 하부 챔버(B)로의 작동 유체 유동을 보장하는 4개의 신장 상태 연통 구멍(3b)은 피스톤 본체(3)의 원주 방향으로 교번적으로 배치된다.
게다가, 압축 상태 시트면(seat surface, 3c)은 피스톤 본체(3)의 상부면 상에서 돌출되며, 압축 상태 시트면에는 압축 상태 연통 구멍(3a)과 연통하는 압축 상태 중간 압력 수용 챔버(3e)가 형성된다. 압축 상태 중간 압력 수용 챔버(3f)를 형성하는 압축 상태 시트면(3d)은 압축 상태 연통 구멍(3a)과 연통되는 피스톤 본체(3)의 하부면 상에서 돌출된다. 압축 상태 중간 압력 수용 챔버(3f)는 각각의 신장 상태 연통 구멍(3b)과 연통된다. 압축 상태 고감쇠 밸브(highly damping valve,7)는 피스톤 본체(3)의 상부면 상에 배치되고 압축 상태 시트면(3c)에 대해 접촉되어, 각각의 압축 상태 연통 구멍(3a)에서의 작동 유체의 유동을 제한적으로 허용하도록 한다. 신장 상태 고감쇠 밸브(8)는 각각의 신장 상태 연통 구멍(3b)에서의 작동 유체의 유동을 제한적으로 허용하는 피스톤 본체(3)의 하부면 상에 설치되고 신장 상태 시트면(3d)에 대해 접촉된다.
압축 상태 압력 수용 챔버(4a)를 형성하는 압축 상태 시트면(4b)은 압축 상태 보조체(4)의 상부면으로부터 돌출된다. 압축 상태 첵 밸브(9)는 압축 상태 시트면(4b)에 접촉하여 그 상부에 설치된다.
신장 상태 압력 수용 챔버(5a)를 형성하는 압축 상태 시트면(5b)은 신장 상태 보조체(5)의 하부면 상에서 돌출된다. 신장 상태 첵 밸브(10)는 신장 상태 시트면(5b)에 접촉하여 그 상부에 설치된다.
각각의 밸브(7, 8, 9, 10)의 굴곡 변형성을 각각의 밸브의 굴곡이 그 개방 방향이 되게 하는 설정량만큼 개방 방향으로 억제하기 위하여, 와셔(washer)(12a, 12b, 12c, 12d) 및 보유체(retainer)(13a, 13b)가 피스톤 로드(1) 상에 배치된다.
대체로 원통 형상인 제어 밸브[피벗체(pivoter) 또는 조절체(adjuster)라고도 함]는 피스톤 로드(1)를 통해 축방향으로 관통되도록 형성된 구멍(1e) 내로 피벗 가능하게 삽입된다.
한 쌍의 압축 상태 연통 홈(14a,14b)은 제어 밸브(14)의 외측 외주 상에 축방향으로 형성되며, 제어 밸브(14)의 반경방향 중심에 대하여 서로 대칭으로 형성된다. 제1 측방향 구멍(제1 포트)(1a) 및 제2 측방향 구멍(제2 포트)(1b)은 피스톤 로드(1) 상에 반경방향으로 형성된다.
압축 상태 고감쇠 밸브(7)를 바이패스시킴으로써 압축 상태 연통 구멍(3a)과 상부 챔버(압축 상태 저압 챔버)(A) 사이에서 작동 유체를 연통시키는 압축 상태 바이패스 유동 통로(II)가 형성된다. 압축 상태 바이패스 유동 통로(II)는 한 쌍의 제1 연통 홈(14a) 및 제2 연통 홈(14b)과, 제1 포트(1a) 및 제2 포트(1b)와, 압축 상태 중간 압력 수용 챔버(3e)를 포함한다.
신장 상태 고감쇠 밸브(8)를 바이패스시킴으로써 신장 상태 연통 구멍(3b)과 하부 챔버(신장 상태 저압 챔버)(B) 사이에서 작동 유체를 연통시키는 신장 상태 바이패스 유동 통로(I)가 형성된다. 한 쌍의 연장 상태 연통 홈(14a, 14b)은 제어 밸브의 외측 외주 상에 축방향으로 형성되고, 제어 밸브(14)의 반경방향 중심에 대하여 서로 대칭으로 형성된다. 게다가, 제3 측방향 구멍(제3 포트)(1c) 및 제4 측방향 구멍(제4 포트)(1d)은 피스톤 로드(1) 상에 반경방향으로 형성된다.
신장 상태 바이패스 통로(I)는 한 쌍의 신장 상태 연통 홈(14a, 14b)과, 제3 포트(1c) 및 제4 포트(1d)와, 신장 상태 보조체(5)의 하단부면 상에 형성된 신장 상태 중간 압력 수용 챔버(3f)를 포함한다.
압축 상태 가변 교축부(throttling)(R2)는 압축 상태 연통 홈(14a)과 제1 측방향 구멍(1a) 및 제2 측방향 구멍(1b) 사이에 형성된다. 신장 상태 가변 교축부(R1)는 신장 상태 연통 홈(14b)과 제3 측방향 구멍(1c) 및 제4 측방향 구멍(1d) 사이에 형성된다. 제어 밸브(14)가 피벗될 때, 각각의 가변 교축부(R1, R2)의 개방 각도는 독립적으로 변화될 수 있다.
제어 밸브(14)는 도2의 스테핑 모터(30)들 중 대응하는 하나의 스테핑 모터로부터 구동력을 수용하도록 구멍(1e) 내로 연장된 제어 로드(15)에 연결된다는 것을 알아야 한다.
각각의 스테핑 모터(30)는 스프링 상부 질량 수직 속도(VB)에 따라 소정 각도에 걸쳐 피벗되도록 구동될 수 있다.
제어 밸브(!4)가 구멍(1e)으로부터 외부로 빠지는 것을 방지하는 플러그(16)가 제어 밸브(14)의 하부 측면 위치 내로 끼워진다.
피스톤(P)의 신장 상태 동안에 작동 유체 연통 통로는, 상부 챔버(A)로부터 신장 상태 연통 구멍(3b)으로 유동시키고 신장 상태 중간 압력 수용 챔버(3f)의 위치에서 신장 상태 고감쇠 밸브(8)를 개방시키며 개방된 신장 상태 고감쇠 밸브(8)를 통해 하부 챔버(B)로 유동시키는 신장 상태 주 유동 통로(D)와, 신장 상태 고감쇠 밸브(8)를 신장 상태 연통 구멍(3b)으로부터 바이패스시키고 신장 상태 바이패스 유동 통로(I)를 통과하며 압축 상태 중간 압력 수용 챔버(3e)의 위치에서 압축 상태 고감쇠 밸브(7)를 개방시키고 개방된 압축 상태 고감쇠 밸브(7)를 상부 챔버(A)로 유동시키는 신장 상태 보조 유동 통로(E)와, 압축 상태 고감쇠 밸브(7)를 압축 상태 연통 구멍(3a)으로부터 바이패스시키고 압축 상태 바이패스 유동 통로(II)를 통과하며 압축 상태 첵 밸브(9)를 개방시키고 상부 챔버(A)로 유동시키는 압축 상태 보조 유동 통로(G)를 포함한다.
게다가, 제어 밸브(14)는 피벗 이동을 기초로 하여 도6에 도시된 4개의 위치, 즉 H-S 특성 위치(제1 모드), S-H 특성 위치(제2 모드), S-S 특성 위치(제3 모드) 및 H-H 특성 위치(제4 모드)의 범위 내의 임의의 위치로 절환될 수 있다.
도8은 감쇠력 특성과 각각의 유동 통로의 개폐 상태에 대한 절환 특성을 도시한다.
S는 연성(또는 작은) 감쇠력 특성을 나타내고 H는 강성(또는 큰) 감쇠력 특성을 나타낸다는 것을 알아야 한다.
먼저, S-S 특성 위치에서(도8에서 ③), 신장 상태 가변 교축부(R1) 및 압축 상태 가변 교축부(R2) 모두는 개방된다. 도7의 S-S 칼럼 내에서 도시된 바와 같이, 신장 상태 주 유동 통로(D), 신장 상태 보조 유동 통로(E), 압축 상태 주 유동 통로(F) 및 압축 상태 보조 유동 통로(G)는 상부 챔버(A)와 하부 챔버(B) 사이에서 연통될 수 있다. 따라서, 신장 상태 동안에, 작동 유체는 피스톤 저속 영역에서는 작은 유동 저항을 갖는 신장 상태 보조 유동 통로(E)를 통해 유동한다.
피스톤 속도가 빨라짐에 따라, 작동 유체는 신장 상태 주 유동 통로(D)를 통해 유동한다. 따라서, 신장 상태 동안의 감쇠력 특성은 연성으로 된다.
게다가, 압축 상태 동안에, 작동 유체는 피스톤 저속 영역에서는 작은 유동 저항을 갖는 압축 상태 보조 유동 통로(G)를 통해 유동한다. 피스톤 속도가 빨라짐에 따라, 작동 유체는 압축 상태 주 유동 통로(F)를 통해 유동한다. 따라서, 압축 상태 동안의 감쇠력 특성은 연성으로 된다(S-S 특성).
역으로, 도6의 S-H 특성 위치(도8에서 ②)에서, 신장 상태 가변 교축부(R1)는 개방되고 압축 상태 가변 교축부(R2)는 폐쇄된다. 도7의 S-H 칼럼에 도시된 바와 같이, 작동 유체는 압축 상태 주 유동 통로(F), 신장 상태 주 유동 통로(D) 및 신장 상태 보조 유동 통로(E)를 통해서만 유동될 수 있다. 따라서, 신장 상태 동안의 감쇠력 특성은 연성으로 되지만 압축 상태 동안의 감쇠력 특성은 강성으로 된다(S-H 특성).
더욱이, H-S 특성 위치(도8에서 ①)에서, 압축 상태 가변 교축부(R2)는 개방되고 신장 상태 가변 교축부(R1)는 폐쇄된다. 도7의 H-S 칼럼에 도시된 바와 같이, 작동 유체는 신장 상태 주 유동 통로(D), 압축 상태 주 유동 통로(F) 및 압축 상태 보조 유동 통로(G)를 통해서만 유동될 수 있다. 따라서, 압축 상태 동안의 감쇠력 특성은 연성으로 되지만 신장 상태 동안의 감쇠력 특성은 강성으로 된다(H-S 특성).
더욱이, 도6의 H-H 특성 위치(도8에서 ④)에서, 신장 상태 가변 교축부(R1) 및 압축 상태 가변 교축부(R1) 모두는 폐쇄된다. 도7의 H-H 칼럼에 도시된 바와 같이, 작동 유체는 압축 상태 주 유동 통로(F) 및 신장 상태 주 유동 통로(D)를 통해서만 유동될 수 있다. 따라서, 압축 상태 및 신장 상태 모두에서의 감쇠력 특성이 강성(H-H 특성)으로 된다.
도6의 S-S 특성 위치로부터 H-S 특성 위치로 전환하기 위하여 제어 밸브(14)가 반시계 방향으로 피벗될 때, 연장 상태 교축부(R1)의 교축 개방각은 연장 상태 보조 유동 통로(F)의 통로 단면적이 감소되도록 교축된다. 따라서, 연성 상태에서 유지되는 압축 상태 동안의 감쇠력 특성에 의해, 신장 상태에서의 감쇠력 특성은 점차적으로 강성으로 된다[H-S 특성 영역(제1 가변 영역)].
도6의 S-S 특성 위치로부터 S-H 특성 위치를 향해 전환하기 위하여 제어 밸브(14)가 시계방향으로 피벗될 때, 압축 상태 교축부(R2)의 교축 개방각은 압축 상태 보조 유동 통로(G)의 통로 단면적이 감소되도록 교축된다. 따라서, 연성 상태에서 유지되는 신장 상태에 의해, 압축 상태에서의 감쇠력 특성은 점차적으로 강성으로 된다[S-H 특성 영역(제2 가변 영역)].
더욱이, 도6의 H-S 특성 위치로부터 H-H 특성 위치를 향해 전환하기 위하여 제어 밸브(14)가 반시계방향으로 피벗될 때, 압축 상태 교축부(R2)의 교축 개방각은 압축 상태 보조 유동 통로(G)의 통로 단면적이 감소되도록 교축된다. 따라서, 강성 상태에서 유지되는 신장 상태에서의 감쇠력 특성에 의해, 압축 상태에서의 감쇠력 특성은 점차적으로 강성으로 된다[H-H 특성 영역(제3 가변 영역)].
다음으로, 제어 유니트(40)를 통해 각각의 완충기(SA)에 대해 감쇠력 특성 제어를 수행하는 데 사용되는 스프링 상부 수직 속도(VB)를 구하기 위한 신호 처리 회로의 구조를 도9를 참조하여 이하에서 설명하기로 한다.
도9의 단계 B1에서, 제어 유니트(40)의 CPU(40a)는 대응하는 수직 가속도 센서(Gc)(GCFL, GCFR, GCRL, GCRR)에 의해 검출된 각각의 스프링 상부 질량 수직 가속도(G)(GFL, GFR, GRL, GRR)를 적분 과정을 통해 차체의 각각의 차륜 배치 위치에서의 대응하는 스프링 상부 질량 수직 속도로 변환한다.
도9의 단계 B2에서, 변환된 스프링 상부 질량 수직 속도는 제어되는 목표 주파수 대역 이외의 주파수 성분을 제거하기 위하여 대역 필터(band pass filter)(BPF)를 통해 필터링된다. 상세하게는, 각각의 동일한 대역 필터(BPF)는 고역 필터(high pass filter; HPF)(차단 주파수는 0.8 Hz)와, 저역 필터(low pass filter; LPF)(차단 주파수는 1.2 Hz)로 구성된다. 차량의 스프링 상부 질량 공진 주파수 대역을 목표로 하여, CPU(40a)는 바운드 신호(차량 수직 거동)로서 스프링 상부 질량 수직 속도 신호(VB)(VBFL, VBFR, VBRL, VBRR)를 유도한다.
다음에, 제어 유니트(40)는 각각의 완충기(SA)에 대한 감쇠력 특성 제어 작동을 실행한다.
도10은 기본 제어부(감쇠력 특성 기본 모드 절환 블럭)에 의한 정상 제어의 내용을 나타내는 작동 플로우차트를 도시한다. 도10에 도시된 이러한 정상 제어는 각각의 완충기(SA)(SAFL, SAFR, SARL, SARR)에 대하여 수행된다.
도10의 단계 101에서, CPU(40b)는 유도된 각각의 스프링 상부 질량 수직 속도 신호들 중 대표적인 신호가 양(+)인지의 여부를 판단한다. 단계 101에서 예(양)라면, 루틴은 완충기(SA)들 중 대응하는 완충기가 H-S 특성 위치를 제공하도록 제어되는 단계 102로 진행한다. 단계 101에서 아니오(0 또는 음)라면, 루틴은 단계 103으로 진행한다. 단계 103에서, CPU(40b)는 유도된 스프링 상부 질량 수직 속도 신호들 중 대표적인 신호가 음(-)인지의 여부를 판단한다. 단계 103에서 예(음)라면, 루틴은 단계 104로 진행한다. 단계 104에서, CPU(40b)는 S-H 특성 위치를 제공하도록 대응하는 완충기(SA)를 제어한다. 단계 103에서 아니오라면, 루틴은 단계 105로 진행한다.
단계 105에서, 유도된 스프링 상부 질량 수직 속도 신호(VB)들 중 대표적인 신호의 값이 0으로 결정되고, 완충기(SA)들 중 대응하는 완충기는 S-S 특성 위치를 제공하도록 제어된다.
다음으로, 도11 (a), (b), (c) 및 (d)는 도10을 참조하여 설명된 기본 감쇠력 제어 작동 중의 각각의 신호의 타이밍 차트를 전체적으로 도시한다.
스프링 상부 질량 수직 속도 신호(VB)들 중 하나가 도11 (a)에 도시된 바와 같이 시간에 따라 변화한다고 가정하기로 한다. 스프링 상부 질량 수직 속도 신호(VB)가 0을 나타낼 때, 대응하는 완충기(SA)는 S-S 특성 위치를 제공하도록 제어된다. 게다가, 대응하는 스프링 상부 질량 수직 속도(VB)가 양(+)일 때, 대응하는 완충기(SA)는 H-S 특성 위치를 제공하도록 제어된다. H-S 특성 영역 내에서, 압축 상태에서의 감쇠력 특성은 연성 특성으로 고정되는 반면에 신장 상태에서의 감쇠력 특성[목표 감쇠력 특성 위치(PT)]은 이하의 수학식 1을 기초로 하여 스프링 상부 질량 수직 속도(VB)에 비례하여 변화된다.
PT= βT·VB
βT는 각각의 대응하는 완충기(SA)의 신장 상태에서의 상수를 나타낸다는 것을 알아야 한다.
게다가, 대응하는 스프링 상부 질량 수직 속도 신호(VB)가 음(-)이라면, 대응하는 완충기(SA)는 S-H 특성 영역을 제공하도록 제어되어, 신장 상태에서의 감쇠력 특성이 연성 특성으로 고정되는 반면에 신장 상태에서의 감쇠력 특성[목표 감쇠력 특성 위치(Pc)]은 이하의 수학식 2를 기초로 하여 스프링 상부 질량 수직 속도 신호(VB)에 비례하여 변화된다.
PC= βC·VB
βC는 각각의 대응하는 완충기의 압축 상태 상수를 나타낸다는 것을 알아야 한다.
다음에, 주로 제어 유니트(40)의 감쇠력 특성 제어 작동으로부터 대표적인 완충기(SA)의 제어 영역의 전환 작동 조건을 도11 (a) 내지 (d)를 참조하여 설명하기로 한다.
도11 (a) 내지 (d)의 전체적인 타이밍 차트에서, 영역 a는 대응하는 스프링 상부 질량 수직 속도(VB)가 음의 값(하향)으로부터 양의 값(상향)으로 역전되는 조건을 나타낸다. 이때, 스프링 상부 질량과 스프링 하부 질량 사이의 상대 속도는 음의 값을 여전히 나타내므로[대응하는 완충기(SA)가 진입하는 상태들 중 하나는 압축 상태이다], 대응하는 완충기(SA)는 전술된 스프링 상부 질량 수직 속도(VB)를 기초로 하여 H-S 특성 영역을 제공하도록 제어된다. 따라서, 영역 a 내에서, 대응하는 완충기(SA)의 압축 상태는 연성 특성을 나타낸다.
영역 b는 스프링 상부 질량과 스프링 하부 질량 사이의 상대 속도가 음의 값으로부터 양의 값으로 절환되는 영역을 나타내므로[대응하는 완충기(SA)가 진입하는 상태들 중 하나는 신장 상태이다], 대응하는 스프링 상부 질량 수직 속도(VB)는 여전히 양의 값(상향)을 나타낸다. 이때, 대응하는 완충기(SA)는 대응하는 스프링 상부 질량 수직 속도(VB)의 방향을 기초로 하여 H-S 특성 영역을 제공하도록 제어되고, 대응하는 완충기(SA)가 진입하는 상태들 중 하나는 신장 상태이다. 이러한 영역 b 내에서, 대응하는 완충기(SA)가 진입하는 신장 상태는 대응하는 스프링 상부 질량 수직 속도(VB)의 값에 비례하여 강성 특성을 나타낸다.
영역 c는 대응하는 스프링 상부 질량 수직 속도(VB)가 양의 값(상향)으로부터 음의 값(하향)으로 역전되지만 상대 속도가 여전히 양의 값을 나타내는 조건을 나타낸다[대응하는 완충기(SA)가 진입하는 상태들 중 하나는 압축 상태이다]. 이때, 대응하는 완충기(SA)는 대응하는 스프링 상부 질량 수직 속도(VB)의 방향을 기초로 하여 S-H 특성 영역을 제공하도록 제어된다. 따라서, 이러한 영역 c 내에서, 대응하는 완충기(SA)가 진입하는 신장 상태는 연성 특성을 나타낸다.
영역 d는 대응하는 스프링 상부 질량 수직 속도(VB)가 여전히 음의 값(하향)을 나타내지만 스프링 상부 질량과 스프링 하부 질량 사이의 상대 속도가 양의 값으로부터 음의 갑으로 역전되는 조건을 나타낸다[대응하는 완충기(SA)가 진입하는 상태들 중 하나는 압축 상태이다]. 따라서, 이러한 영역 d 내에서, 대응하는 완충기(SA)가 진입하는 압축 상태는 대응하는 스프링 상부 질량 수직 속도(VB)의 값에 비례하여 강성 특성을 나타낸다.
본 실시예에서, 전술된 바와 같이, 대응하는 스프링 상부 질량 수직 속도(VB)가 상대 속도와 동일한 부호를 나타내는 경우에(영역 b 및 영역 d), 전술한 경우가 발생하는 시점에서 대응하는 완충기(SA)가 진입하는 상태들 중 하나는 강성 특성을 나타내도록 제어된다.
대응하는 스프링 상부 질량 수직 속도(VB)가 상대 속도와 상이한 부호를 나타내는 경우에(영역 a 및 영역 c), 대응하는 완충기(SA)가 진입하는 상태들 중 하나는 연성 특성을 나타내도록 제어된다. 전술된 방식으로, 각각의 완충기(SA)는 스카이훅(Skyhook) 원리를 기초로 한 감쇠력 특성 제어와 동일한 방식으로 제어된다.
더구나, 본 실시예에서, 전술된 바와 같이, 대응하는 완충기(SA)가 진입하는 상태들 중 하나가 절환되는 시점에서, 즉 영역이 영역 a로부터 영역 c로 전환되거나 영역 c로부터 영역 d로 전환될 때(연성 특성으로부터 강성 특성으로), 제어의 절환이 전달되는 상태들 중 하나에서의 감쇠력 특성 위치는 이전의 영역 a 또는 영역 c에서의 강성 특성측으로 이미 절환되어 있어, 연성 특성으로부터 강성 특성으로의 절환이 시간 지연없이 수행될 수 있게 한다.
다음에, 제어 유니트(40)의 기본 제어부에 의한 정상 감쇠력 제어와 제어 유니트(40)의 보정 제어부(감쇠력 특성 특별 모드 절환 블럭)에 의한 보정 제어 사이에서의 절환 제어의 내용과 그 보정 제어를 이하에서 설명하기로 한다.
먼저, 조향 각변위(angular displacement)(θ)를 나타내는 조향각 신호가 조향각 센서(20)로부터 수신되고 제어 유니트(40)가 차량에 선회 이동 등을 부여하기 위하여 차량을 설정 조향 각변위(θf)와 동일하거나 이를 초과하여 조향하도록 일련의 조향 방향 전환 작동이 발생하게 하는 조향 작동을 결정한 때, 제어 유니트(40)의 정상 제어부에 의한 정상 감쇠력 특성 제어 제어로부터 제어 유니트(40)의 보정 제어부에 의한 보정 제어로의 절환이 수행된다.
상세하게는, 보정 제어에 있어서, 각각의 완충기(SA)의 감쇠력 특성은 신장 상태 및 압축 상태 모두에서의 감쇠력 특성이 강성 특성을 나타내는 H-H 특성 위치로 절환되도록 제어된다. 따라서, 일련의 조향 작동의 조향 방향 전환으로 인해 발생된 차체의 과도기 롤링 거동은 조향 방향 전환의 초기 단계에서 억제된다.
제어 유니트(40)가 조향 한계 위치를 향한 제1 조향 방향 전환이 발생한 후에 설정 시간 주기 내에 조향 시스템(ST)의 핸들(steering wheel)의 중립 위치를 향한 후속의 방향 전환이 발생한 것으로 판단한 때, 제어 유니트(40)는 차선 변경 또는 선회 주행이 발생할 가능성이 높은 것으로 판단한다. 따라서, 후속의 설정 지연 시간이 경과되는 동안, 제4 모드(H-H 특성 위치)로 절환된 상태가 유지된다. 이후에, 제4 모드로 전환된 상태는 해제된다.
결국, 선회 주행 또는 차선 변경 동안의 과도기 롤링 거동은 제어 지연 없이 억제될 수 있다.
한편, 조향 시스템(ST)의 핸들의 중립 위치 또는 반대 한계 위치를 향한 후속의 조향 방향 전환 작동이 조향 한계 위치를 향한 제1 조향 방향 전환 작동이 발생한 후에 설정 시간 주기 내에 발생하지 않은 때, 제어 유니트(40)는 선회 주행이 발생할 가능성이 없다고 판단한다. 이때, 제4 모드로 절환된 상태는 해제되어 보정 제어를 정상 감쇠력 특성 제어 조건으로 복귀시키도록 한다. 결국, 차량의 안락한 승차감이 보장될 수 있다.
게다가, 제어 유니트(40)가 차속 센서(50)에 의해 검출된 차속(Vs)이 고속 설정치(Vf) 이상이라고 결정한 때, 제어 유니트(40)는 감쇠력 특성에 대한 제어를 정상 감쇠력 제어부에 의한 정상 감쇠력 특성 제어로부터 보정 제어부에 의한 보정 제어로 절환한다(H-H 특성 위치). 따라서, 차량의 고속 주행 중에, 조향 안정성이 자동적으로 보장될 수 있다.
전술된 바와 같이, 차량용 감쇠력 특성 제어 장치에 있어서, 선회 주행 또는 차선 변경시에 발생된 과도기 롤링 거동은 제어 응답 지연 없이 초기 단계에서 억제될 수 있다.
게다가, 차량의 고속 주행 중에 조향 안정성이 보장될 수 있다.
도12는 각각의 감쇠력 특성 가변식 완충기(SA)의 수정예에서의 각각의 유동 통로의 개폐 상태와 감쇠력 특성 절환 특성을 도시한다.
도12에 도시된 바와 같이, H-H 특성 영역(④)은 도8의 경우에서 H-S 특성 영역(①) 다음의 영역에 제공되었지만 본 도면에서는 S-H 특성 영역(②) 다음의 영역에 제공되었다. 도12의 H-H 특성 영역에서, 신장 상태에서의 감쇠력 특성은 점차적으로 강성으로 되며 압축 상태에서의 감쇠력 특성은 강성 상태에서 유지된다.
도13, 도14 및 도15는 양호한 실시예의 차량용 완충기 감쇠력 특성 제어 장치에 적용 가능한 감쇠력 특성 가변식 완충기의 다른 수정예를 도시한다.
특히, 도13은 감쇠력 특성 가변식 완충기(SA2)의 다른 수정예의 단면도이다.
도14는 후술되는 신장 상태 가변 교축 기구의 확대 단면도이다.
도15는 후술되는 피스톤 조립체의 확대 단면도이다.
각각의 완충기(SA2)의 다른 수정예에서, 도13에 도시된 바와 같이, 피스톤(22)은 실린더(21)를 상부 챔버(21a) 및 하부 챔버(21b)로 구획하도록 실린더(21) 내에 활주 가능하게 설치된다.
게다가, 외부 수납체(envelope, 23)는 실린더(21)의 외측 외주에서 저장조 챔버(23a)를 형성한다. 기부(base, 24)는 실린더(21)의 하단부에서 하부 챔버(21b) 및 저장조 챔버(23a)를 구획하는 역할을 한다. 작동 유체가 저장조 챔버(23a)로부터 하부 챔버(21b)로의 방향으로만 유동하게 하는 첵 유동 통로(24a)는 기부(24) 상에 설치된다.
피스톤(22)은 피스톤 로드(25)의 하단부 상에 고정된다. 안내 부재(26)는 피스톤 로드(25)의 활주 이동을 안내하는 역할을 한다. 게다가, 안내 부재(26)는 실린더(21)의 상단부에서 상부 챔버(21a) 및 저장조 챔버(23a)를 구획한다.
축압기(accumulator, 27)는 저장조 챔버(23a)와 연통되어 있다. 상부 연통 수납체(28)는 실린더(21)와 외측 수납체(23) 사이에 개재된다. 상부 연통 수납체(28)는 상부 챔버(21a) 및 연통 구멍(21c)을 통해 실린더(21)의 상부 외측 외주면과 연통하는 상부 환상 유동 통로(28a)를 형성한다. 하부 연통 수납체(29)는 실린더(21)와 외측 수납체(23) 사이에 개재된다. 하부 연통 수납체(29)는 실린더(21)의 하부 외측 외주면과의 사이에 형성된 연통 홈(24b)을 통해 작동 유체를 하부 챔버(21b)와 연통시키는 하부 환상 유동 통로(29a)를 형성한다. 도14에 도시된 바와 같이, 신장 상태 가변 교축 기구(31)는 상부 환상 유동 통로(28a)와 저장조 챔버(23a) 사이에서 작동 유체를 연통시키는 신장 상태 연통 유동 통로(31a)를 형성한다.
신장 상태 가변 교축 기구(31)는 신장 상태 연통 유동 통로(31a)의 작동 유체 유량을 가변적으로 제어한다. 도14에 도시된 바와 같이, 첵 유동 통로(32)는 신장 상태 가변 교축 기구(31)를 바이패스시키며, 작동 유체가 저장조 챔버(23a)로부터 상부 환상 유동 통로(28a)를 향해서만 유동하게 한다.
압축 상태 가변 교축 기구(33)는 작동 유체를 하부 환상 홈(29a)과 저장조 챔버(23a) 사이에서 연통시키는 압축 상태 연통 유동 통로(33a)를 형성한다.
압축 상태 가변 교축 기구(33)는 압축 상태 연통 유동 통로(33a)에서의 작동 유체 유량을 가변적으로 제어한다.
첵 유동 통로(34)는 압축 상태 가변 교축 기구(33)를 연통시키고, 작동 유체가 저장조 챔버(23a)로부터 하부 환상 유동 통로(29a)를 향해 유동하게 한다.
도15에 도시된 바와 같이, 피스톤(22)에는, 작동 유체가 상부 챔버(21a)로부터 신장 상태 디스크 밸브(신장 상태 고감쇠 밸브)(22a)를 통해 하부 챔버(21b)를 향해서만 제한적으로 유동하게 하는 신장 상태 연통 구멍(22b)과, 하부 챔버(21b)로부터 상부 챔버(21a)를 향한 작동 유체만이 제한적으로 압축 상태 디스크 밸브(압축 상태 고감쇠 밸브)(22c)를 통해 높은 감쇠력을 발생시키게 하는 압축 상태 연통 구멍(22d)이 마련된다.
도14에 도시된 바와 같이, 신장 상태 가변 교축 기구(31)는 통상 상태에서 폐쇄되어 있는 솔레노이드 밸브(SB) 내로 첵 유동 통로(32), 신장 상태 연통 유동 통로(31a) 및 첵 유동 통로(32)가 일체로 합체된 단일 유니트에 의해 구성된다.
신장 상태 연통 유동 통로(31a)의 유동 통로 단면적은 솔레노이드 밸브(SB)로의 구동 신호에 따라 교축 개방각에 대해 가변적으로 제어된다.
압축 상태 가변 교축 기구(33)는 신장 상태 가변 교축 기구(31)와 동일한 구조를 가지므로, 신장 상태 가변 교축 기구(31)에서와 동일한 도면 부호를 갖는 부분에 대한 상세한 설명이 생략되어 있음을 알아야 한다.
다른 수정예의 감쇠력 특성 가변식 완충기(SA2)에 있어서, 그 구조가 이상에서 설명되었다.
신장 상태 동안의 작동 유체 연통 통로는 2개의 유동 통로, 즉 1) 상부 챔버(21a)로부터 시작하여 신장 상태 연통 구멍(22b) 및 밸브 개방식 신장 상태 디스크 밸브(22a)로 연장되고 하부 챔버(21b)에서 종료하는 신장 상태 주 유동 통로(도15 참조)와, 2) 상부 챔버(21a)로부터 시작하여 연통 구멍(21c), 상부 환상 유동 통로(28a), 신장 상태 연통 유동 통로(31a), 저장조 챔버(23a) 및 첵 유동 통로(24a)로 연장되며 하부 챔버(21b)에서 종료하는 신장 상태 바이패스 유동 통로이다.
한편, 압축 상태 동안의 작동 유체 연통 통로는 2개의 유동 통로, 즉 1) 하부 챔버(21b)로부터 시작하여 압축 상태 연통 구멍(22d) 및 밸브 개방식 압축 상태 디스크 밸브(22c)로 연장되고 상부 챔버(22a)에서 종료하는 압축 상태 주 유동 통로(도15 참조)와, 2) 하부 챔버(21b)로부터 시작하여 연통 홈(24b), 하부 환상 유동 통로(29a), 압축 상태 연통 유동 통로(33a), 저장조 챔버(23a), 첵 유동 통로(34), 상부 환상 유동 통로(28a) 및 연통 구멍(21c)으로 연장되고 상부 챔버(21a)에서 종료하는 압축 상태 바이패스 유동 통로이다.
게다가, 신장 상태 바이패스 유동 통로의 유동 통로 단면적은 신장 상태 가변 교축 기구(31)의 솔레노이드 밸브(SB)에 공급되는 구동 신호에 대한 가변 제어에 의하여 임의의 유동 통로 단면적을 제공하도록 가변적으로 제어될 수 있다. 압축 단계 바이패스 유동 통로의 유동 통로 단면적은 압축 상태 가변 교축 기구(33)의 솔레노이드 밸브(SB)에 공급되는 구동 신호에 대한 가변 제어에 의해 임의의 유동 통로 단면적을 제공하도록 가변적으로 제어될 수 있다.
따라서, 신장 상태에서의 감쇠력 특성은 신장 상태 바이패스 유동 통로가 폐쇄된 때 강성 특성을 제공하고 신장 상태 바이패스 유동 통로가 개방된 때 연성 특성을 제공한다. 더욱이, 신장 상태 바이패스 유동 통로의 교축 개방각이 가변적으로 제어될 때, 신장 상태에서의 감쇠력 특성은 최대 연성 특성과 최대 강성 특성 사이에서 임의의 특성을 제공하도록 가변적으로 제어될 수 있다.
한편, 압축 상태에서의 감쇠력 특성은 압축 상태 바이패스 유동 통로가 폐쇄된 때 강성 특성을 제공하고 압축 바이패스 유동 통로가 개방된 때 연성 특성을 제공한다. 더구나, 압축 상태 바이패스 유동 통로의 교축 개방각이 가변적으로 제어될 때, 압축 상태에서의 감쇠력 특성은 최대 연성 특성과 최대 강성 특성 사이에서 임의의 특성을 제공하도록 가변적으로 제어될 수 있다.
전술된 바와 같이, 신장 상태 가변 교축 기구(31) 및 압축 상태 가변 교축 기구(33)가 서로 독립적으로 상호 가변적으로 제어될 때, 압축 상태 및 신장 상태 각각에서의 감쇠력 특성은 제1 모드 내지 제4 모드의 임의의 조합을 제공하도록 가변적으로 제어될 수 있다.
각각의 완충기(SA 또는 SA2)는 서로 독립적으로 상호 가변적으로 제어되므로, 감쇠력 특성 모드를 절환하는 제어 응답 특성이 향상될 수 있다.
차량의 수직 거동은 각각의 가속도 센서(GCFL, GCFR, GCRL, GCRR)로부터의 수직 가속도 신호를 기초로 하여 결정되지만, 차량의 수직 거동은 차륜 센서들의 검출치로부터 스프링 상부 질량 공진 주파수 대역 성분을 추출함으로써 결정될 수 있다는 것을 알아야 한다. 이는 미국 특허 제5,638,275호에 의해 예시되었다(상기 미국 특허의 기재 내용은 본 명세서에서 참조되어 합체되었다).
또한, 수동 스위치(SW)가 제어 유니트(40)에 연결될 수 있어, 수동 스위치가 온 상태로 된 때 제어 유니트(40)를 통해 각각의 완충기(SA)를 제4 모드로 강제로 절환시키도록 한다는 것을 알아야 한다. 또한, 설정 시간 주기 및 설정 지연 시간을 측정하기 위하여 제어 유니트(40)의 CPU(40b)에 타이머가 제공되며 차속 센서(50)가 차량의 계기판의 속도계 내로 합체될 수 있음을 알아야 한다. 또한, 완충기(SA2)의 다른 수정예에서 각각의 신장 및 압축 상태 가변 교축 기구(31, 33)를 위한 솔레노이드 밸브(SB)가 도2에 도시된 바와 같이 제어 유니트(40)의 출력 인터페이스(40aa)에 연결된다는 것을 알아야 한다.
본 발명의 차량용 감쇠력 특성 가변식 완충기의 감쇠력 특성을 제어하는 장치 및 방법에 따르면, 차량의 과도기 롤링 거동이 억제될 수 있을 뿐만 아니라 차량의 고속 주행 동안 조향 안정성이 보장될 수 있다.

Claims (18)

  1. 차체인 스프링 상부 질량과 대응하는 차륜인 스프링 하부 질량 사이에 개재되어 있으며, 압축 상태에서 비교적 낮은 감쇠력 특성을 제공하면서 신장 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제1 작동 모드와, 신장 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 낮은 감쇠력 특성을 제공하면서 압축 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제2 작동 모드와, 신장 상태 및 압축 상태 모두에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 낮은 감쇠력을 제공하는 제3 작동 모드와, 신장 상태 및 압축 상태 모두에서 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제4 작동 모드를 취하도록 배치되고 구성된 적어도 하나의 완충기와,
    차체인 스프링 상부 질량의 수직 거동을 판단하는 차량 수직 거동 판단기와,
    판단된 수직 거동 방향이 상향일 때 완충기의 기존 작동 모드를 제1 작동 모드로 절환하고, 판단된 수직 거동 방향이 하향일 때 완충기의 기존 작동 모드를 제2 작동 모드로 절환하며, 판단된 수직 거동 방향이 상향도 하향도 아닌 때 기존 작동 모드를 제3 모드로 절환하도록, 차체의 판단된 수직 거동 방향을 판단하는 감쇠력 특성 기본 모드 절환 블럭과,
    차량 거동의 설정 조건이 충족된 때 완충기의 기존 작동 모드를 제4 작동 모드로 절환하는 감쇠력 특성 특별 모드 절환 블럭
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 장치.
  2. 제1항에 있어서, 감쇠력 특성 특별 모드 절환 블럭은 설정 조건이 충족된 때 완충기의 기존 작동 모드를 제4 모드로 수동적으로 절환할 수 있는 수동 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자동차용 장치는 차체의 측방향 거동을 판단하는 차량 측방향 거동 판단기도 포함하며, 차량 거동에 대한 설정 조건은 차체 측방향 거동의 차체 측방향을 향한 이동과 차체의 이동된 측방향 거동의 최초 위치를 향한 복귀가 설정 시간 주기 내에 발생하는 것인 것을 특징으로 하는 자동차용 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자동차용 장치는 설정 조건이 충족되었는지의 여부를 판단하는 조건 판단기도 포함하며, 조건 판단기는 차량 측방향 거동을 판단하는 차량 측방향 거동 판단기를 포함하고, 감쇠력 특성 특별 모드 절환 블럭은, 차량 측방향 거동 판단기가 설정치 이상인 차량 측방향 거동의 이동 상태 발생을 판단한 때 기존 작동 모드를 제4 모드로 절환하고, 이동된 차량 측방향 거동의 최초 위치를 향한 복귀 상태가 발생한 설정 시간 주기로부터 설정 지연 시간이 경과된 후에 기존 작동 모드의 제4 모드로의 절환을 해제하며, 이동된 차량 측방향 거동의 최초 위치를 향한 복귀 상태가 설정 시간 주기 내에 차량 측방향 거동 판단기에 의해 검출되지 않은 때 기존 작동 모드의 제4 모드로의 절환을 해제하는 것을 특징으로 하는 자동차용 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 자동차용 장치는 차량 조향 시스템의 핸들의 조향 각변위를 검출하는 조향각 센서도 포함하며, 차량 거동에 대한 설정 조건은 차체 측방향 거동의 이동과 이동된 측방향 거동의 최초 측방향 위치를 향한 후속의 복귀가 설정 시간 주기 내에 발생하는 것인 것을 특징으로 하는 자동차용 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 자동차용 장치는 설정 조건이 충족되었는지의 여부를 판단하는 조건 판단기도 포함하며, 조건 판단기는 차량 조향 시스템의 핸들의 조향 각변위를 검출하는 조향각 센서를 포함하고, 감쇠력 특성 특별 모드 절환 블럭은, 설정 조향 각변위 값 이상인 조향 작동이 조향각 센서에 의해 검출된 때 완충기의 기존 모드를 제4 모드로 절환하고, 핸들을 최초의 조향 각변위 위치를 향해 복귀시키는 후속 조향 작동이 조향각 센서에 의해 검출된 설정 시간 주기로부터 설정 지연 시간이 경과된 후에 기존 작동 모드의 제4 모드로의 절환을 해제시키며, 설정 각변위 값 이상인 이동된 조향 각변위를 최초 조향 각변위 위치를 향해 복귀시키는 후속 조향 작동이 설정 시간 주기 내에서 조향각 센서에 의해 검출되지 않은 때 기존 작동 모드의 절환을 해제시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 자동차용 장치는 차속을 검출하는 차속 센서도 포함하며, 설정 조건은 검출된 차속이 설정 고속치 이상인 속도를 나타내는 것인 것을 특징으로 하는 자동차용 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 자동차용 장치는 설정 조건이 충족되었는지의 여부를 판단하는 조건 판단기를 포함하며, 조건 판단기는 차속을 검출하는 차속 센서를 포함하고, 감쇠력 특성 특별 모드 절환 블럭은 검출된 차속이 설정 고속치 이상인 값을 나타낼 때 기존 작동 모드를 제4 모드로 절환시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 완충기는, 제1 작동 모드와 제3 작동 모드 사이에 개재되고 신장 상태에서의 감쇠력 특성만이 최고 감쇠력 특성과 최저 감쇠력 특성 사이의 복수개의 단계에서 변화할 수 있는 제1 가변 영역과, 제2 작동 모드와 제3 작동 모드 사이에 개재되고 압축 상태에서의 감쇠력 특성만이 최고 감쇠력 특성과 최저 감쇠력 특성 사이의 복수개의 단계에서 변화할 수 있는 제2 가변 영역과, 제1 작동 모드 및 제2 작동 모드 중 하나와 제4 작동 모드 사이에 개재되고 신장 상태 및 압축 상태 중 하나에서의 감쇠력 특성만이 최고 감쇠력 특성과 최저 감쇠력 특성 사이의 복수개의 단계에서 변화할 수 있고 다른 상태에서의 감쇠력 특성이 비교적 높은 감쇠력 특성으로 고정되는 제3 가변 영역을 구비하도록 배치되고 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 장치.
  10. 제9항에 있어서, 감쇠력 특성 기본 모드 절환 블럭이 기존 모드를 제1 작동 모드로 절환할 때 감쇠력 특성 기본 모드 절환 블럭은 압축 상태에서의 감쇠력 특성이 비교적 낮은 감쇠력 특성으로 고정되는 동안 신장 상태에서의 감쇠력 특성이 차량 수직 거동 판단기에 의해 판단된 차량 수직 거동에 따라 변화되도록 완충기를 제1 가변 영역에 진입하게 하고, 감쇠력 특성 기본 모드 절환 블럭이 기존 모드를 제2 작동 모드로 절환할 때 감쇠력 특성 기본 모드 절환 블럭은 신장 상태에서의 감쇠력 특성이 비교적 낮은 감쇠력 특성으로 고정되는 동안 압축 상태에서의 감쇠력 특성이 차량 수직 거동 판단기에 의해 판단된 차량 수직 거동에 따라 변화되도록 완충기를 제2 가변 영역에 진입하게 하며, 감쇠력 특성 특별 모드 절환 블럭이 기존 모드를 제4 작동 모드로 절환할 때 감쇠력 특성 특별 모드 절환 블럭은 신장 상태 및 압축 상태 중 하나에서의 감쇠력 특성이 비교적 높은 감쇠력 특성으로 고정되는 동안 다른 상태에서의 감쇠력 특성이 차량 수직 거동 판단기에 의해 판단된 차량 수직 거동에 따라 변화되도록 완충기를 제3 가변 영역에 진입하게 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 장치.
  11. 제10항에 있어서, 완충기(SA)는, 실린더와, 원통형 피스톤 로드와, 복수개의 신장 상태 연통 구멍 및 복수개의 압축 상태 연통 구멍을 갖는 피스톤 본체를 구비하고 원통형 피스톤 로드의 외측 외주 상에 부착되어 실린더 상에서 활주되며 내부 실린더를 상부 챔버 및 하부 챔버로 한정하는 피스톤-상기 신장 상태 연통 구멍 및 압축 상태 연통 구멍들은 작동 유체를 상부 챔버와 하부 챔버 사이에서 연통시킴-과, 신장 상태 및 압축 상태 중 대응하는 상태에서 비교적 높은 감쇠력을 발생시키기 위해 신장 상태 연통 구멍 및 압축 상태 연통 구멍 중 대응하는 연통 구멍을 통해 작동 유체를 제한적으로 유동시키도록 피스톤 본체의 양 단부면 중 대응하는 단부면 상에 각각 배치된 신장 상태 고감쇠 밸브 및 압축 상태 고감쇠 밸브와, 원통형 피스톤 로드 내부에 피벗 가능하게 설치된 제어 밸브와, 원통형 피스톤 로드 내에 형성된 복수개의 포트와, 제어 밸브의 외측 외주 상에 서로 직렬 연결로 형성된 신장 상태 연통 홈 및 압축 상태 연통 홈과, 신장 상태 저압 챔버를 구성하는 하부 챔버와 신장 상태 연통 구멍 사이에서 작동 유체를 연통시키고 신장 상태 고감쇠 밸브를 바이패스시키는 신장 상태 바이패스 유동 통로와, 제어 밸브의 피벗 이동을 기초로 하여 신장 상태 바이패스 유동 통로의 유동 통로 단면적을 변화시킬 수 있는 신장 상태 가변 교축 기구와, 압축 상태 저압 챔버를 구성하는 상부 챔버와 압축 상태 연통 구멍 사이에서 작동 유체를 연통시키고 압축 상태 고감쇠 밸브를 바이패스시키는 압축 상태 바이패스 유동 통로와, 제어 밸브의 피벗 이동을 기초로 하여 압축 상태 바이패스 유동 통로의 유동 통로 단면적을 변화시킬 수 있는 압축 상태 가변 교축 기구와, 피스톤 본체의 축방향으로 양 단부면 중 대응하는 단부면 상에 각각 배치된 압축 상태 보조체 및 신장 상태 보조체와, 압축 상태 및 신장 상태 중 대응하는 단계에서 비교적 낮은 감쇠력을 발생시키기 위해 압축 상태 바이패스 유동 통로 및 신장 상태 바이패스 유동 통로 중 대응하는 바이패스 유동 통로를 통해 작동 유체를 제한적으로 유동시키도록 각각 배치된 압축 상태 첵 밸브 및 신장 상태 첵 밸브를 포함하며; 제어 밸브의 피벗 이동 영역은, 압축 상태 가변 교축 기구의 교축 개방각이 항상 비교적 크고 신장 상태 가변 교축 기구의 교축 개방각이 비교적 큰 값으로부터 비교적 작은 값 또는 0으로 변화되는 제1 가변 영역(H-S 특성 영역)과, 신장 상태 가변 교축 기구의 교축 개방각이 항상 비교적 크고 압축 상태 가변 교축 기구의 교축 개방각이 비교적 큰 값으로부터 비교적 작은 값 또는 0으로 변화되는 제2 가변 영역(S-H 특성 영역)과, 신장 상태 가변 교축 기구 및 압축 상태 가변 교축 기구 중 하나의 교축 개방각이 항상 비교적 작거나 0이고 다른 가변 교축 기구의 교축 개방각이 비교적 큰 값으로부터 비교적 작은 값 또는 0으로 변화되는 제3 가변 영역(H-H 특성 영역)과, 모든 교축 개방각이 항상 비교적 큰 제4 가변 영역(S-S 특성 영역)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 장치.
  12. 제10항에 있어서, 완충기(SA2)는 실린더와, 원통형 피스톤 로드와, 신장 상태 연통 구멍 및 압축 상태 연통 구멍을 갖고 원통형 피스톤 로드의 하단부에 부착되어 실린더 상에서 활주되며 내부 실린더를 상부 챔버 및 하부 챔버로 한정하는 피스톤-상기 신장 상태 연통 구멍 및 압축 상태 연통 구멍들은 작동 유체를 상부 챔버와 하부 챔버 사이에서 연통시킴-과, 신장 상태 및 압축 상태 중 대응하는 상태에서 비교적 높은 감쇠력을 발생시키기 위해 신장 상태 연통 구멍 및 압축 상태 연통 구멍 중 대응하는 연통 구멍을 통해서만 작동 유체를 제한적으로 유동시키도록 피스톤의 신장 상태 연통 구멍 및 압축 상태 연통 구멍 중 대응하는 연통 구멍에 각각 배치된 신장 상태 디스크 밸브 및 압축 상태 디스크 밸브와, 완충기의 신장 상태 중에 상부 챔버와 하부 챔버 사이에서 작동 유체를 연통시키고 신장 상태 디스크 밸브를 바이패스시키는 신장 상태 바이패스 유동 통로와, 신장 상태 바이패스 유동 통로의 유동 통로 단면적을 변화시킬 수 있는 신장 상태 가변 교축 기구와, 하부 챔버와 상부 챔버 사이에서 작동 유체를 연통시키고 압축 상태 디스크 밸브를 바이패스시키는 압축 상태 바이패스 유동 통로와, 완충기의 압축 상태 중에 압축 상태 바이패스 유동 통로의 유동 통로 단면적을 변화시킬 수 있는 압축 상태 가변 교축 기구와, 신장 상태 바이패스 유동 통로의 유동 통로 단면적을 변화시키기 위해 신장 상태 가변 교축 기구를 작동시키도록 신장 상태 가변 교축 기구에 대해 배치된 제1 솔레노이드 밸브와, 압축 상태 바이패스 유동 통로의 유동 통로 단면적을 변화시키기 위해 압축 상태 가변 교축 기구를 작동시키도록 압축 상태 가변 교축 기구에 대해 배치된 제2 솔레노이드 밸브를 포함하며; 제1 솔레노이드 밸브 및 제2 솔레노이드 밸브는 서로 독립적으로 상호 구동되는 것을 특징으로 하는 자동차용 장치.
  13. 제1항에 있어서, 차량 수직 거동 판단기는 스프링 상부 질량의 수직 가속도를 검출하도록 완충기에 인접하여 차체의 일부분에 설치된 수직 가속도 센서와, 스프링 상부 질량 수직 가속도를 대응하는 스프링 상부 질량 수직 속도로 변환시키는 스프링 상부 질량 수직 속도 변환기와, 스프링 상부 질량 수직 속도 신호(VB)로서 스프링 상부 질량 공진 주파수 대역 주파수 성분을 추출하도록 스프링 상부 질량 수직 속도를 필터링하는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 장치.
  14. 제13항에 있어서, 감쇠력 특성 기본 모드 절환 블럭, 감쇠력 특성 특별 모드 절환 블럭 및 스프링 상부 질량 수직 속도 변환기는 제어 유니트에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 장치.
  15. 제11항에 있어서, 제어 밸브는 제어 밸브를 피스톤 본체의 축 상에서 피벗되도록 작동시키는 작동기에 연결된 것을 특징으로 하는 자동차용 장치.
  16. 제12항에 있어서, 제1 솔레노이드 밸브 및 제2 솔레노이드 밸브는 감쇠력 특성 기본 모드 절환 블럭 및 감쇠력 특성 특별 모드 절환 블럭을 구성하는 제어 유니트에 연결된 것을 특징으로 하는 자동차용 장치.
  17. 차량의 좌우측 전륜 및 좌우측 후륜 중 대응하는 차륜과 차체인 스프링 상부 질량 사이에 각각 개재되어 있으며, 압축 상태에서 비교적 낮은 감쇠력 특성을 제공하면서 신장 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제1 작동 모드와, 신장 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 낮은 감쇠력 특성을 제공하면서 압축 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제2 작동 모드와, 신장 상태 및 압축 상태 모두에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 낮은 감쇠력을 제공하는 제3 작동 모드와, 신장 상태 및 압축 상태 모두에서 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제4 작동 모드를 취하도록 배치되고 구성된 복수개의 완충기와,
    차체인 스프링 상부 질량의 수직 거동을 판단하는 차량 수직 거동 판단기와,
    판단된 수직 거동 방향이 상향일 때 완충기의 기존 작동 모드를 제1 작동 모드로 절환하고, 판단된 수직 거동 방향이 하향일 때 완충기의 기존 작동 모드를 제2 작동 모드로 절환하며, 판단된 수직 거동 방향이 상향도 하향도 아닌 때 기존 작동 모드를 제3 모드로 절환하도록, 차체의 판단된 수직 거동 방향을 판단하는 감쇠력 특성 기본 모드 절환 블럭과,
    차량 거동의 설정 조건이 충족된 때 완충기의 기존 작동 모드를 제4 작동 모드로 절환하는 감쇠력 특성 특별 모드 절환 블럭
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 장치.
  18. 압축 상태에서 비교적 낮은 감쇠력 특성을 제공하면서 신장 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제1 작동 모드와, 신장 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 낮은 감쇠력 특성을 제공하면서 압축 상태에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제2 작동 모드와, 신장 상태 및 압축 상태 모두에서의 감쇠력 특성을 위해 비교적 낮은 감쇠력을 제공하는 제3 작동 모드와, 신장 상태 및 압축 상태 모두에서 비교적 높은 감쇠력 특성을 제공하는 제4 작동 모드를 취하도록 배치되고 구성된 차량용 완충기에 대하여 감쇠력 특성을 제어하는 방법에 있어서,
    차체의 스프링 상부 질량의 수직 거동을 판단하는 단계와,
    차체의 판단된 수직 거동의 방향을 판단하는 단계와,
    판단된 수직 거동의 방향이 상향인 때 완충기의 기존 작동 모드를 제1 작동 모드로 절환하고, 판단된 수직 거동의 방향이 하향인 때 완충기의 기존 작동 모드를 제2 작동 모드로 절환하며, 판단된 수직 거동의 방향이 상향도 하향도 아닌 때 완충기의 기존 작동 모드를 제3 작동 모드로 절환하는 단계와,
    차량 거동에 대한 설정 조건이 충족되었는지의 여부를 판단하는 단계와,
    설정 조건이 충족된 때 완충기의 기존 작동 모드를 제4 모드로 절환하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 완충기에 대하여 감쇠력 특성을 제어하는 방법.
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