KR19980083082A

KR19980083082A - Semi-active suspension system according to brake effort

Info

Publication number: KR19980083082A
Application number: KR1019970018227A
Authority: KR
Inventors: 김성하
Original assignee: 김영귀; 기아자동차 주식회사
Priority date: 1997-05-12
Filing date: 1997-05-12
Publication date: 1998-12-05

Abstract

본 발명은 브레이크 답력에 따른 반능동 현가 시스템에 관한 것으로, 특히 정상적인 댐퍼의 감쇠력 제어에 부가하여 브레이크를 작동하는 경우 답력의 크기에 비례하여 프론트 댐퍼와 리어 댐퍼 모두 하드특성을 갖도록 타겟단수를 제어하여 안정성과 승차감 향상을 도모할 수 있는 브레이크 답력에 따른 반능동 현가 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a semi-active suspension system according to the brake effort, and in particular, when the brake is operated in addition to the damping force control of the normal damper, the target stage is controlled so that both the front damper and the rear damper have a hard characteristic in proportion to the magnitude of the pedal effort. The present invention relates to a semi-active suspension system according to brake effort, which can improve stability and ride comfort.

본 발명은 브레이크의 작동시에 답력을 측정하기 위한 브레이크 답력센서와, 시스템에 제어에 필요한 다수의 기본센서와, 상기 다수의 기본센서의 입력신호에 기초한 타겟단수 제어신호와 상기 답력신호에 비례한 타겟단수 가변신호를 발생하는 제어수단과, 하드/소프트- 소프트/하드(HS-SH) 방식의 프론트 및 리어 댐퍼와, 상기 프론트 댐퍼와 리어 댐퍼 모두 댐핑특성이 하드상태로 되도록 상기 타겟단수 제어신호에 따라 결정된 타겟단수에 타겟단수 가변신호에 따라 결정된 가변단수 만큼 프론트 댐퍼의 경우에는 타겟단수를 내리고, 리어 댐퍼의 경우에는 올리도록 액튜에이터 구동신호를 발생하는 타겟단수 결정부로 구성되는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the brake step sensor for measuring the stepping force during operation of the brake, a plurality of basic sensors required for controlling the system, a target-stage control signal based on the input signals of the plurality of basic sensors and the stepping signal A control means for generating a target-stage variable signal, a front / rear damper of a hard / soft-soft / hard (HS-SH) type, and the front-stage damper and the rear damper, so that the damping characteristic is in a hard state. The target stage determined by the target stage determined by the variable number of the target stage variable according to the target damper in the case of the front damper, and in the case of the rear damper is characterized in that it comprises a target stage determination unit for generating an actuator drive signal to raise.

Description

Semi-active suspension system according to brake effort

일반적으로 도로상태에 관계없이 차량 탑승객의 승차감, 진동안정성, 선회특성을 좋게 하기 위하여 차체(또는 차대)와 현가장치(또는 차축) 사이에 스프링과 충격흡수기를 조합하여 사용하고 있다.Generally, a spring and shock absorber are used in combination between the vehicle body (or the chassis) and the suspension system (or the axle) to improve the ride comfort, vibration stability, and turning characteristics of the vehicle occupant regardless of road conditions.

또한, 차륜 구동방식과 스프링 시스템의 종류에 따라 여러가지 형식의 액슬 또는 현가장치가 사용된다.In addition, various types of axles or suspensions are used depending on the wheel drive type and the type of spring system.

현가장치는 차축과 차체를 연결하여 주행할 때 차축이 노면에서 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달되지 않도록 하여 차체나 하물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치로서 노면에서 받는 충격을 완화하는 새시 스프링과, 새시 스프링의 자유진동을 억제하여 승차감을 좋게 하는 쇽업소버(Shock Absorber) 및 자동차가 옆으로 흔들리는 것을 방지하는 스테빌라이저(Stabilizer)등으로 구성되어 있다.Suspension is a chassis that prevents damage to the body and loads and improves ride comfort by preventing the axle from directly transmitting vibrations or shocks received from the road surface when driving by connecting the axle to the body. It consists of a spring, a shock absorber that suppresses the free vibration of the chassis spring to improve ride quality, and a stabilizer that prevents the vehicle from shaking sideways.

현가장치는 구동바퀴에 발생하는 구동력이나 제동할 때에 각 바퀴의 제동력을 차체에 전달함과 동시에 선회할 때에 원심력에도 견디고, 각 바퀴를 차체에 대해 바른 위치로 지지하는 역할을 하며 이러한 현가장치가 갖추어야 할 조건을 들면 다음과 같다.Suspension system transmits the driving force generated in the driving wheel or braking force to the car body when braking, and also withstands centrifugal force when turning, and supports each wheel to the correct position with respect to the car body. The conditions to do are as follows.

(1)노면에서 받는 충격을 완화하기 위해 상하 방향으로 움직일 수 있는 상태의 결합이 필요하다.(1) In order to alleviate the impact from the road surface, a combination of a state capable of moving up and down is required.

(2)바퀴에 발생하는 구동력, 제동력 및 선회할 때의 원심력 등에 견딜 수 있도록 수평 방향으로 강한 결합이 필요하다.(2) Strong coupling in the horizontal direction is necessary to withstand the driving force, braking force, and centrifugal force in turning.

즉, 보통 주행시에는 승차감을 향상시키기 위하여 부드러워야하고(soft), 고속주행시에는 주행 안정성을 확보하기 위하여 딱딱해야(hard) 한다. 또한 주행중 노면의 상태에 따라 발생되는 모든 충격을 흡수하여 차체의 진동을 최소화할 수 있어야 한다. 그러나 현재 주로 사용되고 있는 기계식 현가장치는 스프링 상수, 쇽업소버의 감쇠력 등이 일정한 값으로 고정되어 있다. 따라서 기계식 현가장치로는 상반된 요구를 동시에 만족시킬 수 없다.That is, in normal driving, it should be soft to improve the riding comfort, and hard at high speed to secure driving stability. In addition, it must be able to minimize the vibration of the vehicle body by absorbing all the shock generated by the road surface condition while driving. However, mechanical suspensions, which are mainly used, have fixed spring constants and damping force of shock absorbers. Therefore, a mechanical suspension cannot satisfy the opposite requirements at the same time.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 전자제어 현가장치는 주행속도와 도로조건에 따라 스프링 상수, 쇽업소버의 감쇄력 그리고 공기(또는 유공압) 스프링의 회로압력 등을 가변시켜 차고를 제어하거나 차체의 자세를 제어하여, 주행 안정성과 승차감을 동시에 향상시키는 것을 목적으로 하는 전자 제어 시스템이다.In order to solve the above problems, the proposed electronically controlled suspension system controls the garage by changing the spring constant, the damping force of the shock absorber, and the circuit pressure of the air (or pneumatic) spring according to the traveling speed and road conditions. It is an electronic control system which aims at controlling and improving driving stability and riding comfort simultaneously.

이러한 전자식 현가장치는 크게 제어장치로 사용되는 ECU(Electronic Control Unit)의 입력측에 차속센서, 차고센서, 가속센서, 브레이크 센서, 조향휠 각속도 센서, 중력 센서, 모드 선택 스위치가 접속되어 있고, ECU의 출력측에는 쇽업소버 제어용 스텝모터로 이루어진 액튜에이터와 지시등 및 경고등이 접속되어 있다.The electronic suspension device is connected to a vehicle speed sensor, a garage sensor, an acceleration sensor, a brake sensor, a steering wheel angular velocity sensor, a gravity sensor, and a mode selection switch on an input side of an ECU (Electronic Control Unit) which is largely used as a control device. At the output side, an actuator comprising a shock absorber control step motor, an indicator light and a warning light are connected.

상기한 전자식 현가장치는 3개의 동작모드, 즉 주행 안정성을 향상시키기 위하여 주행조건 및 노면 상태에 따라 쇽업소버의 감쇄력을 필요한 수준으로 제어가 이루어지는 스포츠(sport)모드와, 통상 주행시 승차감을 향상시키기 위하여 쇽업소버의 감쇄력을 유연한 수준으로 유지하는 소프트(soft)모드와, 주행조건과 노면상태가 변하면 쇽업소버의 감쇄력을 자동으로 그리고 필요한 수준으로 제어하는 오토(auto)모드를 갖고 있다.The electronic suspension system has three operating modes, namely, a sport mode in which the damping force of the shock absorber is controlled to a required level according to driving conditions and road conditions in order to improve driving stability, and to improve riding comfort in normal driving. It has a soft mode that maintains the damping force of the shock absorber at a flexible level, and an auto mode that automatically and at the required level controls the damping force of the shock absorber when the driving conditions and road conditions change.

그런데 상기한 종래의 현가장치에서는 브레이크 센서에 의한 제동신호만을 고려하여 제어를 수행하였기 때문에 브레이크 작동력에 따른 적절한 댐퍼의 감쇠력 제어가 이루어지지 못하였다.However, in the conventional suspension system, the control is performed considering only the braking signal by the brake sensor, so that the damping force of the damper may not be appropriately controlled according to the brake actuation force.

따라서 본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 정상적인 댐퍼의 감쇠력 제어에 부가하여 브레이크를 작동하는 경우 답력의 크기에 비례하여 댐퍼의 감쇠력이 프론트 댐퍼와 리어 댐퍼 모두 증가되어 안정성과 승차감 향상을 도모할 수 있는 브레이크 답력에 따른 반능동 현가 시스템을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and its object is to increase the damping force of the damper in both the front damper and the rear damper in proportion to the magnitude of the stepping force when the brake is operated in addition to the damping force control of the normal damper. The present invention aims to provide a semi-active suspension system according to the brake effort, which can improve stability and ride comfort.

도 1은 본 발명에 따라 브레이크 페달에 설치된 브레이크 답력센서를 보여주는 정면도,1 is a front view showing a brake effort sensor installed in a brake pedal according to the present invention,

도 2는 상기 도 1의 우측면도,2 is a right side view of FIG. 1;

도 3은 본 발명에 따른 반능동 현가 시스템의 댐퍼의 단수에 따른 특성변화를 보여주는 도면,3 is a view showing a characteristic change according to the number of stages of the damper of the semi-active suspension system according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 브레이크 답력과 댐퍼단수의 변화 관계를 보여주는 그래프,4 is a graph showing a change relationship between the brake effort and the damper stage according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 브레이크 답력에 따른 반능동 현가 시스템에 대한 개략 블록도이다.5 is a schematic block diagram of the semi-active suspension system according to the brake effort according to the present invention.

( 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 )(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)

1 ; ECU3 ; 브레이크 답력센서One ; ECU3; Brake power sensor

5 ; 기본센서7 ; 타겟단수 결정부5; Basic sensor 7; Target stage determination unit

11A,11B ; 스텝모터13A,13B ; 프론트/리어 댐퍼11A, 11B; Step motors 13A, 13B; Front / rear damper

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 브레이크의 작동시에 답력을 측정하기 위한 브레이크 답력센서와, 시스템에 제어에 필요한 다수의 기본센서와, 상기 다수의 기본센서의 입력신호에 기초한 타겟단수 제어신호와 상기 답력신호에 비례한 타겟단수 가변신호를 발생하는 제어수단과, 하드/소프트- 소프트/하드(HS-SH) 방식의 프론트 및 리어 댐퍼와, 상기 프론트 댐퍼와 리어 댐퍼 모두 댐핑특성이 하드상태로 되도록 상기 타겟단수 제어신호에 따라 결정된 타겟단수에 타겟단수 가변신호에 따라 결정된 가변단수 만큼 프론트 댐퍼의 경우에는 타겟단수를 내리고, 리어 댐퍼의 경우에는 올리도록 액튜에이터 구동신호를 발생하는 타겟단수 결정부로 구성되는 것을 특징으로 하는 브레이크 답력에 따른 반능동 현가 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a brake step sensor for measuring the stepping force when the brake is operated, a plurality of basic sensors required for controlling the system, and target stage control based on input signals of the plurality of basic sensors. Control means for generating a target-stage variable signal proportional to the signal and the stepping signal, a hard / soft-hard (HS-SH) type front and rear damper, and the front damper and the rear damper have hard damping characteristics. The target stage determined by generating the actuator driving signal to lower the target stage in the case of the front damper and the rear stage in the case of the rear damper by the target stage determined according to the target stage control signal to the variable stage determined in accordance with the target stage variable signal. It provides a semi-active suspension system according to the brake effort characterized in that the negative portion.

상기한 바와같이 본 발명에서는 정상적인 댐퍼의 감쇠력 제어에 부가하여 브레이크를 작동하는 경우 답력의 크기에 비례하여 댐퍼의 감쇠력 타겟단수를 프론트 댐퍼와 리어 댐퍼 모두 하드상태가 되도록 제어하여 안정성과 승차감 향상을 도모할 수 있게 된다.As described above, in the present invention, when the brake is operated in addition to the damping force control of the normal damper, the damping force target stage of the damper is controlled to be in a hard state in proportion to the magnitude of the stepping force so that both the front damper and the rear damper are in a hard state, thereby improving stability and riding comfort. You can do it.

(실시예)(Example)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도 1은 본 발명에 따라 브레이크 페달에 설치된 브레이크 답력센서를 보여주는 정면도, 도 2는 상기 도 1의 우측면도, 도 3은 본 발명에 따른 반능동 현가 시스템에 채용된 댐퍼의 단수에 따른 특성변화를 보여주는 도면, 도 4는 본 발명에 따른 브레이크 답력과 댐퍼단수의 변화 관계를 보여주는 그래프, 도 5는 본 발명에 따른 브레이크 답력에 따른 반능동 현가 시스템에 대한 개략 블록도이다.1 is a front view showing a brake pedal sensor installed in a brake pedal according to the present invention, FIG. 2 is a right side view of FIG. 1, and FIG. 3 is a damper employed in a semi-active suspension system according to the present invention. 4 is a graph showing a change relationship between brake effort and damper stages, and FIG. 5 is a schematic block diagram of a semi-active suspension system according to brake effort according to the present invention.

먼저 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 브레이크 답력에 따른 반능동 현가 시스템은 시스템 제어부를 구성하는 ECU(1)의 입력에 브레이크의 작동시에 답력을 측정하기 위한 브레이크 답력센서(3)와, 반능동 현가 시스템에 필요한 다수의 기본센서(5)가 접속되어 있고, 출력에는 상기 ECU(1)의 타겟 댐핑계수신호에 따라 댐퍼의 타겟단수(Ntarget)를 결정하고 브레이크 답력에 비례한 댐핑계수 제어신호(△N)에 따라 프론트 댐퍼(13A)의 타겟단수(Nfront)와 리어 댐퍼(13B)의 타겟단수(Nrear)를 결정하는 타겟단수 결정부(7)가 접속되어 있다.First, referring to FIG. 5, the semi-active suspension system according to the brake step according to the present invention includes a brake step force sensor 3 for measuring stepping force at the time of brake operation at an input of an ECU 1 constituting a system control unit; A plurality of basic sensors 5 required for the semi-active suspension system are connected, and the output determines the target Ntarget of the damper according to the target damping coefficient signal of the ECU 1, and controls the damping coefficient in proportion to the brake effort. The target stage determination section 7 for determining the target stage Nfront of the front damper 13A and the target stage Nrear of the rear damper 13B is connected in accordance with the signal? N.

또한 상기 타겟단수 결정부(7)는 프론트 및 리어 댐퍼(13A,13B)의 상부에 설치된 스텝모터(11A,11B)에 연결되어 댐퍼의 감쇠력을 변화시키는 제어로드를 회전 제어한다.In addition, the target stage determination unit 7 is connected to the step motor (11A, 11B) provided on the front and rear dampers (13A, 13B) to control the rotation of the control rod for changing the damping force of the damper.

상기한 브레이크 답력센서(3)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와같이 브레이크 페달(21)의 선회축(23)으로부터 커플링(25)을 통하여 연장된 축에 설치되며, 예를들어 회전형 포텐시오미터를 사용하여 구성될 수 있다.The brake step sensor 3 is installed on the shaft extending through the coupling 25 from the pivot shaft 23 of the brake pedal 21, as shown in Figure 1 and 2, for example, It can be configured using a potentiometer.

상기 도면에서 부재번호 27은 브레이크 부스터와 연결되는 작동로드를 가리킨다.In the figure, reference numeral 27 designates an operating rod connected to the brake booster.

상기한 브레이크 답력센서(3)는 저항의 양단에 ±전압이 인가되고, 페달(21)의 작동, 즉 선회구동에 따라 회전되는 가동접점으로부터 페달(21)의 답력에 비례한 답력신호(Sb)가 얻어진다.The brake step sensor 3 has a ± voltage applied to both ends of the resistor, and a stepping signal Sb proportional to the stepping force of the pedal 21 from the movable contact rotated according to the operation of the pedal 21, that is, the turning drive. Is obtained.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 브레이크 답력에 따른 반능동 현가 시스템의 작용을 이하에 상세하게 설명한다.The operation of the semi-active suspension system according to the brake effort according to the present invention configured as described above will be described in detail below.

본 발명에 채용되는 댐퍼(13A,13B)는 도 3에 도시된 바와같이 HS-SH(Hard Soft-Soft Hard) 특성을 갖는 댐퍼로서, 인장(Extension)과 압축(Compression)시에 댐핑계수를 각각 독립적으로 제어 가능한 댐퍼이다. 이 댐퍼는 인장쪽으로는 16단으로 갈수록 하드하고 압축쪽으로는 1단으로 갈수록 하드해지며, 어느 한방향으로 하드할 경우 나머지 방향으로는 소프트해진다. 또한 도 3과 같이 HS-SH 댐퍼는 16단부터 10단까지는 HS 영역, 10단부터 7단 사이는 SS 영역, 7단부터 1단 사이는 SH 영역으로 구분된다.The dampers 13A and 13B employed in the present invention are dampers having a hard soft-soft (HS-SH) characteristic, as shown in FIG. 3, and have damping coefficients at tension and compression, respectively. Independently controllable dampers. The damper becomes harder toward the 16th stage on the tension side and harder on the 1st side on the compression side, and softens on the other side when hardened in one direction. In addition, as shown in FIG. 3, the HS-SH damper is divided into an HS region from 16 to 10 stages, an SS region from 10 stages to 7 stages, and an SH region from 7 stages to 1 stage.

시스템 가동중에 운전자가 브레이크 페달(21)을 작동하는 경우 페달의 선회각에 비례하여 브레이크 답력센서(3)로부터 답력신호(Sb)가 얻어진다. 이 경우 상기 답력신호는 페달의 위치에 대한 값이므로 정확한 답력을 얻기 위해서는 이 값을 미분하여 처리하는 것이 바람직하다.When the driver operates the brake pedal 21 while the system is in operation, a stepping signal Sb is obtained from the brake stepping sensor 3 in proportion to the turning angle of the pedal. In this case, since the step signal is a value for the position of the pedal, it is preferable to process this value by differentiating this value to obtain an accurate step force.

그후 ECU(1)는 다수의 기본센서(5)로부터 입력된 검출신호에 따라 타겟 댐핑계수신호와 상기 답력신호에 따라 도 4에 도시된 바와같은 그래프에 대응한 환산표로부터 구해지는 댐핑계수 제어신호(△N)를 계산하여 타겟단수 결정부(7)로 출력한다.The ECU 1 then receives a damping coefficient control signal obtained from a target damping coefficient signal in accordance with a detection signal input from the plurality of basic sensors 5 and a conversion table corresponding to a graph as shown in FIG. ΔN) is calculated and output to the target stage determination unit 7.

이에따라 타겟단수 결정부(7)는 타겟 댐핑계수신호에 기초한 타겟단수(Ntarget)에 대하여 프론트측에 채용된 2댐퍼(13A)의 타겟단수(Nfront)는 브레이크 작동에 따라 압쪽이 내려가서 압축이 이루어지므로 하기 수학식 1과 같이 구한다.Accordingly, the target stage determination unit 7 compresses the target stage Nfront of the two dampers 13A adopted on the front side with respect to the target stage Ntarget based on the target damping coefficient signal, and the pressure is lowered according to the brake operation. Therefore, it is obtained as in Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Nfront = Ntarget -△NNfront = Ntarget-△ N

이와 반대로 브레이크 작동시에 뒤쪽은 인장이 이루어지므로 리어측에 채용된 2댐퍼(13B)의 타겟단수(Nrear)는 하기 수학식 2와 같이 구하여진다.On the contrary, since the back is tensioned during brake operation, the target stage Nrear of the two dampers 13B employed on the rear side is obtained as in Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Nrear = Ntarget +△NNrear = Ntarget + △ N

상기한 타겟단수 결정부(7)의 2출력은 각각 해당 댐퍼(13A,13B)의 스텝모터(11A,11B)에 인가되어 모터를 구동시켜 댐퍼의 특성이 하드하게 제어한다.The two outputs of the target stage determination unit 7 are applied to the step motors 11A and 11B of the dampers 13A and 13B, respectively, to drive the motor to hardly control the characteristics of the damper.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with reference to specific preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments and is not limited to the spirit of the present invention. Various changes and modifications can be made by those who have

Claims

A brake pedal sensor for measuring the pedal effort when the brake is operated,

A number of basic sensors for controlling the system,

Control means for generating a target stage control signal based on input signals of the plurality of basic sensors and a target stage variable signal proportional to the stepping signal;

Hard / soft- soft / hard (HS-SH) front and rear dampers,

Both the front damper and the rear damper lower the target stage in the case of the front damper by the variable stage determined in accordance with the target stage variable signal to the target stage determined in accordance with the target stage control signal so that the damping characteristic is in a hard state, and in the case of the rear damper, Semi-active suspension system according to the brake step, characterized in that consisting of the target stage determination unit for generating an actuator drive signal to raise.