KR19990026783A

KR19990026783A - 차량의 능동현가장치

Info

Publication number: KR19990026783A
Application number: KR1019970049075A
Authority: KR
Inventors: 최장욱
Original assignee: 양재신; 대우자동차 주식회사; 김덕중; 사단법인 고등기술연구원연구조합
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 1999-04-15

Abstract

본 발명은 차량의 현가장치에 관한 것으로, 특히, 노면의 상태를 감지하여, 주행중인 노면의 상태에 따라, 스프링의 강성계수를 자동으로 조정하므로써, 도로의 상태에 관계없이 안락한 승차감을 유지할 수 있는 차량의 능동현가장치에 관한 것이다.

종래의 현가장치는 일반적으로 코일스프링을 사용하는 바, 스프링의 강성계수가 고정되어 있어 노면에 따른 스프링의 탄성력을 조정할 수 없으므로, 요철이 심한 포장도로나 산길과 같은 비포장도로의 주행시, 승차감이 나빠지는 문제점이 있다.

본 발명은 차량이 주행중인 노면의 상태를 감지하여, 노면의 상태에 따라 스프링의 강성계수를 자동으로 조정함으로써, 요철이 심한 포장도로의 주행이나 비포장도로를 주행할 경우에도 안락한 승차감을 유지할 수 있다.

Description

차량의 능동현가장치

일반적으로 차량의 차축은 장치되어 있는 바퀴를 통해서 자동차의 중량을 지지하는 것이지만, 주행중에는 노면으로부터의 충격적인 하중도 받으므로 그들의 하중에 충분히 견딜만한 강도와 강성이 필요하며, 구조상으로는 좌우의 바퀴를 1개의 차축으로 연결한 차축식과, 좌우의 바퀴가 각각 별개로 운동할 수 있도록 만든 분할 차축식으로 나눌 수 있다. 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 주행중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달하지 않도록 하여, 차체와 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치이며 노면으로 부터의 충격을 완화하는 섀시스프링, 섀시스프링의 자유진동을 제어하여 승차감을 좋게 하는 쇽업소버 및 자동차의 롤링을 방지하는 스태빌라이저등으로 구성되어 있다. 현가장치는 구동바퀴에서 발생하는 구동력이나 제동시의 각 바퀴의 제동력을 차체에 전달함과 동시에 선회시의 원심력에도 견디고, 각 바퀴를 차체에 대해서 올바른 위치에서 유지하는 중요한 역할도 가지고 있다. 따라서, 현가장치는 노면으로부터의 충격을 환화하기 위해서는 상하방향으로 유연한 결합을 필요로 하며, 바퀴가 발생하는 구동력, 제동력 및 선회시의 원심력등에 견딜 수 있도록 수평방향으로 강한 결합이 필요하다. 이들 조건은 서로 상반하는 것이지만, 가능한 한 두 조건을 만족하도록 여러가지 형식이 고안되고 있다. 현가에 사용되는 스프링에는 굽힘 탄성을 이용하는 스프링, 비틀림을 이용하는 코일 스프링이나 토선 바 스프링 및 고무의 탄성을 이용하는 고무 스프링등이 있다. 한편, 앞차축 및 앞현가장치는 트럭이나 버스등에는 일반적으로 차축식이 많이 사용되며, 승용차 등과 같이 승차감이나 조종성을 중시하는 형식에서는 분할 차축식이 사용되고 있다. 또 분할식 차축은 독립식이라고도 불리며 일반적으로 위시본형, 스트러트형등이 많이 채용되고 있다. 또한, 뒤차축 및 뒤현가장치는 일반적으로 차축식이 많이 사용되고 있으나, 승용차에는 독립식을 채용하고 있는 것도 있다.

전술한 바와 같은, 종래의 현가장치는 일반적으로 코일스프링을 사용하는 바, 스프링의 강성계수가 고정되어 있어 노면에 따른 스프링의 탄성력을 조정할 수 없으므로, 요철이 심한 포장도로나 산길과 같은 비포장도로의 주행시, 승차감이 나빠지는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 차량이 주행중인 노면의 상태를 감지하여, 노면의 상태에 따라 스프링의 강성계수를 자동으로 조정함으로써, 요철이 심한 포장도로의 주행이나 비포장도로를 주행할 경우에도 안락한 승차감을 유지할 수 있는 차량의 능동현가장치를 제공함을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 차량의 차축과 차체를 연결하여 주행중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달하지 않도록 하여, 차체와 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 차량의 현가장치에 있어서, 명암에 따른 노면의 상태를 검출하여 해당 명암검출신호를 출력하는 화상센서와; 차량의 속도를 검출하여 이에 대응하는 차속검출신호를 출력하는 차속센서와; 상기 화상센서로 부터 인가되는 명암검출신호에 따라 이에 대응하여 기설정되어 있는 높이 데이터와 맵핑시켜 차량의 지상고를 산출한 후, 이를 출력하는 노면인식부와; 상기 노면인식부로 부터 인가되는 차량의 지상고 및 상기 차속센서로 부터 인가되는 차속에 따라 제어신호를 출력하는 ECM과; 상기 ECM으로 부터 인가되는 제어신호에 따라 작동하여 강성계수를 조절하여 승차감을 조정하는 액츄에이터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 액츄에이터는 압축된 공기를 저장하는 공기탱크와; 상기 ECM으로 부터 제어신호가 인가됨에 따라 개/폐되어 상기 공기탱크에 저장되어 있는 압축공기를 배출하거나 차단하는 공기량조절밸브와; 상기 공기량조절밸브의 개/폐에 따라 신장하거나 압축하여 강성계수를 조절하는 공기스프링과; 상기 공기스프링의 스프링정수를 작게하고 상기 공기스프링과 공기통로를 교축함으로써 진동을 감소시키는 서지탱크를 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 능동현가장치의 구성블록도.

도 2는 본 발명의 따른 차량의 능동현가장치의 일실시예도.

도 3은 도2에 도시된 액츄에이터의 일실시예에 따른 상세구성블록도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 화상센서 20 : 노면인식부

30 : 차속센서 40 : ECM(Electronic Control Module)

50a,50b : 프론트액츄에이터 50c,50d : 리어액츄에이터

51 : 공기탱크 52 : 공기량조절밸브

53 : 서지탱크 54 : 공기스프링

60 : 장애물

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 차량의 능동현가장치는 첨부된 도면 도1에 도시된 바와 같이, 화상센서(10), 노면인식부(20), 차속센서(30), ECM(Electronic Control Module; 40), 프론트액츄에이터(50a,50b) 및 리어액츄에이터(50c,50d)를 구비한다.

화상센서(10)는 명암에 따른 노면의 상태를 검출하여 해당 명암검출신호를 노면인식부(20)측으로 출력한다. 노면인식부(20)는 화상센서(10)로 부터 인가되는 명암검출신호에 따라 이에 대응하여 기설정되어 있는 높이 데이터와 맵핑시켜 차량의 지상고를 산출한 후, 이를 ECM(40)측으로 출력한다. 차속센서(30)는 차량의 속도를 검출하여 이에 대응하는 차속검출신호를 ECM(40)측으로 출력한다. ECM(40)은 노면인식부(20)로 부터 인가되는 차량의 지상고 및 차속센서(30)로 부터 인가되는 차속에 따라 그에 대응하는 제어신호를 프론트액츄에이터(50a,50b) 및 리어액츄에이터(50c,50d)측으로 출력한다. 프론트액츄에이터(50a,50b)는 ECM(40)으로 부터 인가되는 제어신호에 따라 작동하여 강성계수를 조절하여 앞바퀴의 승차감을 조정한다. 리어액츄에이터(50c,50d)는 ECM(40)으로 부터 인가되는 제어신호에 따라 작동하여 강성계수를 조절하여 뒷바퀴의 승차감을 조정한다.

한편, 상기 액츄에이터(50a,50b,50c,50d)는 공기탱크(51), 공기량조절밸브(52), 서지탱크(53) 및 공기스프링(54)을 구비하며, 공기탱크(51)는 엔진의 구동력에 의해 작동하는 에어콤프레셔로 부터 공급되는 압축된 공기를 저장한다. 공기량조절밸브(52)는 ECM(40)으로 부터 제어신호가 인가됨에 따라 개/폐되어 공기탱크(51)에 저장되어 있는 압축공기를 공기스프링(54)측으로 배출하거나 차단한다. 서지탱크(53)는 공기스프링(54)의 스프링정수를 작게하고 공기스프링(54)과 공기통로를 교축함으로써 진동을 감소시킨다. 공기스프링(54)은 공기량조절밸브(52)의 개/폐에 따라 압축공기에 의해 신장하거나 압축하여 강성계수를 조절한다.

전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 동작을 첨부된 도면에 따라 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따라 첨부된 도면 도2에 따라 화상센서(10)는 차량의 전면부 소정의 위치에 장착되며, 프론트액츄에이터(50a,50b)는 차량의 앞차축 소정의 위치에 장착되고, 리어액츄에이터(50c,50d)는 차량의 뒷차축 소정의 위치에 장착된다.

먼저, 차량이 주행하면 차속센서(30)는 차량의 속도를 검출하여 이를 ECM(40)측으로 인가하고, 화상센서(10)는 노면의 상태에 따른 명암검출신호를 노면인식부(20)측으로 인가하는 데, 노면의 높낮이에 따라 명암이 구분되는 바, 화상센서(10)는 이를 검출하여 노면인식부(20)측으로 인가한다. 이에 노면인식부(20)는 화상센서(10)로 부터 인가되는 명암신호에 따라 내부에 기설정되어 있는 높이 데이터와 맵핑시켜 차량의 지상고를 산출한 후, 이를 ECM(40)측으로 인가한다. 이후에 ECM(40)은 차속센서(30)로 부터 인가되는 차량의 속도 및 노면인식부(20)로 부터 인가되는 지상고에 따라, 소정의 제어신호를 프론트액츄에이터(50a,50b) 및 리어액츄에이터(50c,50d)측으로 인가하게 되는데, 예를 들어, 첨부된 도면 도2에 도시된 바와 같이, 장애물(60)이 검출되면, 해당 장애물(60)이 있는 부분에서는 차량의 지상고가 낮아지게 되고 이에 따른 높이를 노면인식부(20)로 부터 인가받은 ECM(40)은 차속센서(30)로 부터 인가되는 차량의 속도에 따라 앞바퀴나 뒷바퀴가 해당 장애물(60)을 통과하는 순간 해당 액츄에이터(50a,50b,50c,50d)측으로 제어신호를 인가함으로써, 충격을 완화하게 된다. 즉, 화상센서(10)의 위치는 고정되었으므로 화상센서(10)로 부터 앞차축 및 뒷차축의 거리는 일정하다. 따라서, ECM(40)은 장애물(60)로 부터 앞차축 및 뒷차축과의 거리을 알 수 있고, 현재차량의 속도를 차속센서(30)로 부터 인가받음으로써, 앞바퀴가 장애물(60)에 도달하는 시간과 뒷바퀴가 장애물(60)에 도달하는 시간을 산출할 수 있게되는 바, 앞바퀴가 장애물에 도달하려는 순간 ECM(40)은 프론트액츄에이터(50a,50b)의 공기량조절밸브(52)측으로 제어신호를 인가하여 공기스프링(54)의 압축공기를 배출함으로써, 공기스프링(54)의 강성계수를 낮추어 공기스프링(54)을 부드럽게 하여, 앞바퀴가 장애물(60)을 통과할 경우, 충격을 완화하게 된다. 이 때, 리어액츄에이터(50c,50d)측으로는 제어신호를 인가하지 않아 공기스프링(54)의 강성계수에는 변화가 없다. 한편, 앞바퀴가 장애물(60)을 통과한 이후에, ECM(40)은 프론트액츄에이터(50a,50b)의 공기량조절밸브(52)측으로 제어신호를 인가하여 공기탱크(51)의 압축공기를 공기스프링(54)측으로 다시 공급함으로써, 공기스프링(54)의 강성계수를 높여 공기스프링(54)을 딱딱하게 하여, 앞바퀴의 공기스프링(54)은 장애물(60) 통과전의 강성계수를 유지하게 된다. 이후에, 뒷바퀴가 장애물(60)에 도달하려는 순간 ECM(40)은 리어액츄에이터(50c,50d)의 공기량조절밸브(52)측으로 제어신호를 인가하여 공기스프링(54)의 압축공기를 배출함으로써, 공기스프링(54)의 강성계수를 낮추어 공기스프링(54)을 부드럽게 하여, 뒷바퀴가 장애물(60)을 통과할 경우, 충격을 완화하게 된다. 뒷바퀴가 장애물(60)을 통과한 이후에, ECM(40)은 리어액츄에이터(50c,50d)의 공기량조절밸브(52)측으로 제어신호를 인가하여 공기탱크(51)의 압축공기를 공기스프링(54)측으로 다시 공급함으로써, 공기스프링(54)의 강성계수를 높여 공기스프링(54)을 딱딱하게 하여, 뒷바퀴의 공기스프링(54)은 장애물(60) 통과전의 강성계수를 유지하게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 액츄에이터(50a,50b,50c,50d)는 공기압을 이용했으나, 이 외에도 유압이나 ER유체를 사용할 수 있다. 특히, ER유체는 전압에 따라 강성계수를 조정할 수 있는 바, ER유체로 고전압이 인가되면 유체의 점도가 높아져 강성계수가 커지며, 저전압이 인가되면 유체의 점도가 낮아져 강성계수가 작아지게 된다. 또한 인가되는 전압에 대응하는 ER유체의 응답속도가 빠르므로, 차량이 고속으로 주행할 경우에도 정확한 제어를 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 차량이 주행중인 노면의 상태를 감지하여, 노면의 상태에 따라 스프링의 강성계수를 자동으로 조정함으로써, 요철이 심한 포장도로의 주행이나 비포장도로를 주행할 경우에도 안락한 승차감을 유지할 수 있다.

Claims

차량의 차축과 차체를 연결하여 주행중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달하지 않도록 하여, 차체와 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 차량의 현가장치에 있어서, 명암에 따른 노면의 상태를 검출하여 해당 명암검출신호를 출력하는 화상센서(10)와; 차량의 속도를 검출하여 이에 대응하는 차속검출신호를 출력하는 차속센서(30)와; 상기 화상센서(10)로 부터 인가되는 명암검출신호에 따라 이에 대응하여 기설정되어 있는 높이 데이터와 맵핑시켜 차량의 지상고를 산출한 후, 이를 출력하는 노면인식부(20)와; 상기 노면인식부(20)로 부터 인가되는 차량의 지상고 및 상기 차속센서(30)로 부터 인가되는 차속에 따라 제어신호를 출력하는 ECM(40)과; 상기 ECM(40)으로 부터 인가되는 제어신호에 따라 작동하여 강성계수를 조정하는 액츄에이터(50a,50b,50c,50d)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 능동현가장치.
제1항에 있어서,

상기 액츄에이터(50a,50b,50c,50d)는, 압축된 공기를 저장하는 공기탱크(51)와; 상기 ECM(40)으로 부터 제어신호가 인가됨에 따라 개/폐되어 상기 공기탱크(51)에 저장되어 있는 압축공기를 배출하거나 차단하는 공기량조절밸브(52)와; 상기 공기량조절밸브(52)의 개/폐에 따라 신장하거나 수축하여 강성계수를 조절하는 공기스프링(54)과; 상기 공기스프링(54)의 스프링정수를 작게하고 상기 공기스프링(54)과 공기통로를 교축함으로써 진동을 감소시키는 서지탱크(53)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 능동현가장치.