KR19990032653A

KR19990032653A - Active suspension of the car

Info

Publication number: KR19990032653A
Application number: KR1019970053748A
Authority: KR
Inventors: 김태익
Original assignee: 정몽규; 현대자동차 주식회사
Priority date: 1997-10-20
Filing date: 1997-10-20
Publication date: 1999-05-15

Abstract

서스펜션의 변형을 정확히 측정하여 제어안정성을 확보하고, 또한 저렴한 센서부재를 제공하기 위하여,In order to secure the control stability by accurately measuring the deformation of the suspension, and to provide an inexpensive sensor member,

차량의 서스펜션 스프링에 부착되어 스프링의 비틀림에 비례하는 변형을 일으키며 그 변형량을 전류로 송출하는 압전소자를 이용한 진동감지센서;A vibration detection sensor using a piezoelectric element attached to a suspension spring of the vehicle to cause deformation proportional to the torsion of the spring and transmitting the amount of deformation as a current;

상기한 진동감지센서의 발생된 전류를 증폭시키는 전류증폭기;A current amplifier for amplifying the generated current of the vibration sensor;

상기한 전류증폭기에서 증폭된 전류를 입력하여 전기적신호로 변환하는 컨트롤 유닛;A control unit which converts the amplified current from the current amplifier into an electrical signal;

상기한 컨트롤 유닛에서 발생된 전기신호에 의해 작동유압을 발생시키는 솔레노이드 밸브;A solenoid valve generating hydraulic pressure by the electrical signal generated by the control unit;

상기한 솔레노이드에서 발생된 작동유압을 송출 받아 각 차륜에 설치된 하이드로 뉴매틱 실린더를 구동시키는 액츄에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 액티브 서스펜션을 제공한다.It provides an active suspension of a vehicle, characterized in that consisting of an actuator for driving the hydraulic pneumatic cylinder installed on each wheel by receiving the operating hydraulic pressure generated by the solenoid.

Description

Active suspension of the car

본 발명은 서스펜션에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서스펜션 스스로 충격에 따른 스트로크를 제어할 수 있는 액티브 서스펜션에 관한 것이다.The present invention relates to a suspension, and more particularly, to an active suspension that can control the stroke according to the impact itself.

액티브 서스펜션은 쇽업쇼바 대신 공기압이나 유압으로 작동하는 액츄에이터를 사용하는 것으로, 각종 센서로 자동차와 노면상태를 컨트롤 유닛에 의해 감지하여 주행상태를 조정하고 서스펜션으로서 작용시키는 시스템이다.Active suspension uses pneumatic or hydraulic actuators instead of shock absorbers. It is a system that detects the vehicle and road conditions by the control unit by adjusting various driving conditions and acts as a suspension.

도6은 종래의 액티브 서스펜션의 작동과정을 도시한 블럭도로서, 차량의 현재상태를 감지하는 센서부재(101)와, 상기한 센서부재(101)에 의해 발생된 신호를 제어하는 제어부재(103)와, 상기한 제어부재(103)에 의해 제공된 제어신호에 따라 작동유압을 발생하기 위한 솔레노이드 밸브(113)와, 상기한 솔레노이드의 구동에 의해 작동되는 액츄에이터(115)로 이루어진다.6 is a block diagram showing an operation process of a conventional active suspension, wherein the sensor member 101 detects the current state of the vehicle, and the control member 103 controls the signal generated by the sensor member 101. ), A solenoid valve 113 for generating hydraulic pressure in accordance with the control signal provided by the control member 103, and an actuator 115 operated by driving the solenoid.

상기한 센서부재(101)는 차량의 높이변화에 따른 액슬과 차체의 위치변화를 감지하는 차고센서(105)와, 조향시 스티어링 샤프트의 회전에 따른 롤을 감지하는 위치센서(107)를 포함한다.The sensor member 101 includes a garage sensor 105 for detecting a change in the position of the axle and the body according to the height change of the vehicle, and a position sensor 107 for detecting a roll according to the rotation of the steering shaft during steering. .

또한, 상기한 제어부재(103)는 센서부재(101)에서 발생된 아날로그신호를 디지탈신호로 변환하기 위한 아날로그 입력 인터페이스(109)와, 상기한 아날로그 입력 인터페이스(109)에 의해 변환된 디지탈신호를 입력받아 디지탈신호의 신호량만큼 액츄에이터(115)를 구동하도록 제어하는 컨트롤 유닛(111)을 포함한다.In addition, the control member 103 is an analog input interface 109 for converting the analog signal generated by the sensor member 101 into a digital signal, and the digital signal converted by the analog input interface 109 described above. And a control unit 111 that receives the input and controls the actuator 115 to be driven by the signal amount of the digital signal.

도7은 종래의 액티브 서스펜션의 사용상태를 도시한 사시도로서, 각 차륜(117)에 부착되어 노면에서의 충격을 흡수하기 위한 서스펜션(119)과, 솔레노이드 밸브(113)의 작동에 의해 상기한 서스펜션(119)을 구동시키는 액츄에이터(115)로 이루어져 있다.Fig. 7 is a perspective view showing a state of use of a conventional active suspension, which is attached to each wheel 117 to absorb the impact on the road surface and the suspension described above by the operation of the solenoid valve 113. It consists of an actuator 115 for driving 119.

따라서 상기한 액티브 서스펜션의 작동은, 차고센서(105)와 위치센서(107)에서 차량의 높이변화 및 위치변화를 감지하여 아날로그 신호를 발생시키면, 상기한 아날로그 입력 인터페이스(109)에서 상기한 아날로그 신호를 입력받아 디지탈신호로 변환한다.Therefore, the operation of the active suspension, when the height sensor 105 and the position sensor 107 detects the height change and the position change of the vehicle to generate an analog signal, the analog input interface 109 described above the analog signal Receives and converts it into a digital signal.

상기한 아날로그 입력 인터페이스(109)에서 발생된 디지탈신호는 컨트롤 유닛(111)으로 이송되고, 상기한 컨트롤 유닛(111)은 차량의 실제위치값과 목표위치값을 비교하여 그 차분을 신호로 송출한다. 상기한 컨트롤 유닛(111)에서 발생된 신호는 솔레노이드 구동회로(도시생략)로 전달되고, 상기한 솔레노이드 구동회로는 전기적 신호를 실제의 유압으로 전환시키는 솔레노이드 밸브(113)를 구동시킨다.The digital signal generated by the analog input interface 109 is transferred to the control unit 111, and the control unit 111 compares the actual position value and the target position value of the vehicle and sends the difference as a signal. . The signal generated by the control unit 111 is transmitted to a solenoid driving circuit (not shown), and the solenoid driving circuit drives the solenoid valve 113 for converting an electrical signal into actual hydraulic pressure.

상기한 솔레노이드 밸브는 컨트롤 유닛(111)의 전기적 신호에 따라 각 차륜에 위치한 액츄에이터(115)로 유압을 보낸다. 상기한 액츄에이터(115)는 유압의 이송에 의해 구동하는 것으로, 서스펜션(119)내에 위치된 하이드로 뉴매틱 실린더(도시생략)를 구동시켜 상기한 컨트롤 유닛(111)의 제어에 따라 서스펜션(119)을 자동으로 신장 또는 축소시킬 수 있다.Said solenoid valve sends hydraulic pressure to the actuator 115 located in each wheel according to the electrical signal of the control unit 111. FIG. The actuator 115 is driven by the transfer of hydraulic pressure. The actuator 115 drives a hydropneumatic cylinder (not shown) located in the suspension 119 to move the suspension 119 under the control of the control unit 111 described above. It can automatically stretch or shrink.

그러나, 종래의 액티브 서스펜션은 실제의 차량의 위치를 감지하는 센서부재가 실제의 서스펜션의 변형상태를 감지하는 것이 아니므로 각 서스펜션을 정확히 변형시킬 수 없어서 제어안정성을 확보할 수 없고, 또한 센서가 고가이므로 제조비용의 증대를 초래한다는 문제점이 있었다.However, in the conventional active suspension, since the sensor member which detects the actual position of the vehicle does not detect the deformation state of the actual suspension, it is impossible to accurately deform each suspension, and thus the control stability cannot be secured, and the sensor is expensive. Therefore, there was a problem of causing an increase in manufacturing cost.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 서스펜션의 변형을 정확히 측정하여 제어안정성을 확보하고, 또한 저렴한 센서부재를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to accurately measure the deformation of the suspension to ensure control stability, and also to provide an inexpensive sensor member.

상기한 목적을 해결하기 위하여, 차량의 서스펜션 스프링에 부착되어 스프링의 비틀림에 비례하는 변형에 일으키며 그 변형량을 전류로 송출하는 압전소자를 이용한 진동감지센서;In order to solve the above object, a vibration detection sensor using a piezoelectric element attached to the suspension spring of the vehicle to cause deformation in proportion to the torsion of the spring and transmits the amount of deformation as a current;

상기한 전류증폭기에서 증폭된 전류를 입력하여 전기적신호로 변환하는 콘트롤 유닛;A control unit for converting the current amplified by the current amplifier into an electrical signal;

도1은 본 발명의 액티브 서스펜션의 작동과정을 도시한 플로우 챠아트,1 is a flow chart showing the operation of the active suspension of the present invention,

도2는 본 발명의 액티브 서스펜션의 사용상태를 도시한 사시도,2 is a perspective view showing a state of use of the active suspension of the present invention;

도3은 도2의 A부분을 확대하여 도시한 도면,3 is an enlarged view of a portion A of FIG. 2;

도4는 본 발명의 진동감지센서를 도시한 사시도,4 is a perspective view showing a vibration sensor of the present invention;

도5는 도4의 B-B선을 절개하여 도시한 단면도,5 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 4;

도6은 종래의 액티브 서스펜션의 작동과정을 도시한 블럭도,6 is a block diagram showing the operation of the conventional active suspension;

도7은 종래의 액티브 서스펜션의 사용상태를 도시한 사시도이다.7 is a perspective view showing a state of use of a conventional active suspension.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

1; 진동감지센서 3; 전류증폭기One; Vibration sensor 3; Current amplifier

5; 컨트롤 유닛 7; 솔레노이드 밸브5; Control unit 7; Solenoid valve

9; 액츄에이터 11; 서스펜션9; Actuator 11; Suspension

13; 차륜 15; 비닐소자체13; Wheel 15; Vinyl element

17,19; 금속박층 21; 서스펜션 스프링17,19; Metal foil layer 21; Suspension spring

23,25; 전선23,25; wire

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도1은 본 발명의 액티브 서스펜션의 작동과정을 도시한 블럭도로서, 액티브 서스펜션은, 서스펜션 스프링(21)에 부착되어 서스펜션(11)의 변형량을 감지하기 위한 진동감지센서(1)와, 상기한 진동감지센서(1)에서 발생된 전기에너지를 증폭시키는 전류증폭기(3)와, 상기한 전류증폭기(3)에 의해 확대된 전류는 인가받아 전기적 신호로 변환시키는 컨트롤 유닛(5)과, 상기한 컨트롤 유닛(5)에 의해 발생된 전기신호를 인가받아 유압을 발생시키는 솔레노이드 밸브(7)와, 상기한 솔레노이드 밸브(7)에서 발생된 유압에 의해 서스펜션(11)을 구동시키는 액츄에이터(9)로 이루어져있다.Figure 1 is a block diagram showing the operation of the active suspension of the present invention, the active suspension is attached to the suspension spring 21, the vibration sensor (1) for detecting the deformation amount of the suspension (11), and A current amplifier 3 for amplifying the electric energy generated by the vibration sensor 1, a control unit 5 for converting the electric current expanded by the current amplifier 3 into an electrical signal, and With the solenoid valve 7 which generates the oil pressure by receiving the electric signal generated by the control unit 5, and the actuator 9 which drives the suspension 11 by the oil pressure generated by the solenoid valve 7 mentioned above. consist of.

도2는 본 발명의 액티브 서스펜션의 사용상태를 도시한 사시도로서, 각 차륜(13)에 부착되어 노면에서의 충격을 흡수하기 위한 서스펜션(11)과, 솔레노이드 밸브(7)의 작동에 의해 상기한 서스펜션(11)을 구동시키는 액츄에이터(9)로 이루어져 있다. 또한 상기한 서스펜션 스프링(21)에는 진동감지센서(1)가 부착되어 있다.Fig. 2 is a perspective view showing a state of use of the active suspension of the present invention, which is attached to each wheel 13 so as to absorb the impact on the road surface and the above-mentioned by the operation of the solenoid valve 7; It consists of an actuator 9 which drives the suspension 11. In addition, a vibration sensor 1 is attached to the suspension spring 21.

도3은 상기한 서스펜션 스프링(21)에 진동감지센서(1)가 부착되어 있는 상태를 상세하게 표시하는 도면으로서, 상기한 서스펜션 스프링(21)의 일측을 감싸고 있는 형상으로 진동감지센서(1)가 부착되어 있고, 상기한 진동감지센서(1)에는 전류증폭기(3)로 전류를 전달하기 위한 전선(23)(25)이 연결된다.3 is a view showing in detail the state in which the vibration sensor 1 is attached to the suspension spring 21, the vibration sensor (1) in a shape surrounding one side of the suspension spring (21) Is attached, and the wires 23 and 25 for transmitting current to the current amplifier 3 are connected to the vibration sensor 1.

도4는 진동감지센서(1)의 형상을 상세하게 도시한 사시도로서, 상기한 진동감지센서(1)는 박막형상의 압전비닐소자로 이루어져 있다.4 is a perspective view showing the shape of the vibration sensor 1 in detail, wherein the vibration sensor 1 is made of a thin film piezoelectric vinyl element.

상기한 진동감지센서(1)의 형상은 도5에서 더욱 상세하게 설명한다. 도5는 진동감지센서(1)를 도시한 도4의 B-B선을 절개하여 도시한 단면도로서, 전류를 보유하는 비닐소자체(15)와, 상기한 비닐소자체(15)의 상부를 피복하기 위해 배치된 금속박층(17)과, 비닐소자체(15)의 하부에 피복되는 또 다른 금속박층(19)으로 이루어진다. 상기한 비닐소자체(15)는 전류의 양극과 음극이 혼재되어 있다. 이때 차체의 충격에 의해 서스펜션 스프링(21)의 비틀림 변형을 하면 상기한 서스펜션 스프링(21)에 부착된 진동감지센서(1)도 동기하여 변형을 일으킨다. 그러면 상기한 진동감지센서(1)내에 배치된 비닐소자체(15)에 충격이 가해져서 비닐소자체(1)의 전류가 분극현상을 일으킨다.The shape of the vibration sensor 1 will be described in more detail with reference to FIG. 5. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 4 showing the vibration sensor 1, covering the vinyl element body 15 holding current and the upper portion of the vinyl element body 15. FIG. It consists of a metal foil layer 17 disposed for the purpose, and another metal foil layer 19 which is coated on the lower portion of the vinyl element body (15). The vinyl element body 15 is a mixture of a positive electrode and a negative electrode of the current. In this case, when the torsional deformation of the suspension spring 21 is caused by the impact of the vehicle body, the vibration sensor 1 attached to the suspension spring 21 is also synchronized to cause deformation. Then, an impact is applied to the vinyl element body 15 disposed in the vibration sensor 1, so that the current of the vinyl element body 1 causes polarization.

분극현상은 분자들로 구성된 격자에서 음극과 양극의 전하성분이 외부충격을 받아 각각 양쪽으로 분리되는 현상으로, 이러한 분극현상에 의해 음극과 양극이 분리되어 진동감지센서(1)에서 전류를 발생시키는 것이다.Polarization phenomenon is a phenomenon in which the charge components of the cathode and anode are separated from each other by external shock in a lattice of molecules, and the cathode and anode are separated by such polarization to generate current in the vibration sensor 1. will be.

따라서 액티브 서스펜션의 작동은, 노면상황 또는 차체에 가해지는 충격에 의해 서스펜션 스프링(21)에 변형이 발생하면, 진동감지센서(1)도 동기하여 변형되어 비닐소자체(15)에 의해 전류를 발생시킨다.Therefore, when the suspension spring 21 is deformed due to the road surface situation or the shock applied to the vehicle body, the vibration sensor 1 is also synchronously deformed to generate current by the vinyl element body 15. Let's do it.

상기한 진동감지센서(1)에서 발생된 전류는 전류증폭기(3)로 송출되어 컨트롤 유닛(5)이 인식할만한 크기로 증폭된다. 상기한 전류증폭기(3)에 의해 증폭된 전류는 컨트롤 유닛(5)으로 이송되어 전류를 전기적 신호로 변환시킨다.The current generated by the vibration sensor 1 is sent to the current amplifier 3 and amplified to a size that can be recognized by the control unit 5. The current amplified by the current amplifier 3 is transferred to the control unit 5 to convert the current into an electrical signal.

상기한 컨트롤 유닛(5)에서 발생된 전기적 신호는 솔레노이드 구동회로(도시생략)에 전달되어 솔레노이드 밸브(7)를 구동시킨다. 상기한 솔레노이드 밸브(7)는 작동유압을 만든다. 상기한 솔레노이드 밸브(7)에 의해 발생된 작동유압은 액츄에이터(9)로 전달된다. 상기한 액츄에이터(9)는 유압의 이송에 의해 구동하는 것으로, 서스펜션(11)내에 위치된 하이드로 뉴매틱 실린더(도시생략)를 구동시켜 상기한 컨트롤 유닛(5)의 제어에 따라 서스펜션(11)을 자동으로 신장 또는 축소시킬 수 있다.The electrical signal generated by the control unit 5 is transmitted to a solenoid drive circuit (not shown) to drive the solenoid valve 7. The solenoid valve 7 described above makes working hydraulic pressure. The hydraulic pressure generated by the solenoid valve 7 is transmitted to the actuator 9. The actuator 9 is driven by hydraulic pressure transfer. The actuator 9 drives a hydropneumatic cylinder (not shown) located in the suspension 11 to operate the suspension 11 under the control of the control unit 5 described above. It can automatically stretch or shrink.

상기한 본 발명의 액티브 서스펜션은 진동감지센서를 서스펜션 스프링에 부착하는 것에 의해 차량의 위치변화를 직접 감지하도록 하였으므로 제어안정성이 확대되어 승차감을 더욱 향상시키고, 또한 진동감지센서를 저가인 비닐소자체에 의해 구성하였으므로 제조비용을 절감한다,The active suspension of the present invention is to attach the vibration sensor to the suspension spring to directly detect the change in the position of the vehicle, so that the control stability is extended to further improve the riding comfort, and furthermore, the vibration sensor is applied to the low-cost vinyl element body. It saves manufacturing cost because

Claims

A vibration sensor attached to a suspension spring of the vehicle to cause a deformation proportional to the torsion of the spring, and using a piezoelectric vinyl element to transmit the deformation amount as a current;

A current amplifier for amplifying the generated current of the vibration sensor;

A control unit which converts the amplified current from the current amplifier into an electrical signal;

A solenoid valve generating hydraulic pressure by the electrical signal generated by the control unit;

Active suspension of a vehicle, characterized in that consisting of an actuator for driving the hydraulic pneumatic cylinder installed on each wheel by receiving the operating hydraulic pressure generated by the solenoid.

The vibration sensor according to claim 1, wherein the vibration sensor comprises a vinyl element body which holds a current, a metal foil layer coated on the upper portion of the vinyl element body, and another metal foil layer coated on the lower portion of the vinyl element body. The active suspension of the car characterized by.