KR20020017783A - 차량의 반능동 현가장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량의 반능동 현가장치에 관한 것으로서, 반능동 현가장치의 작동을 위해 일반적인 센서의 입력값 외에 네비게이션 시스템(70)에서 노면정보와 도로 상황에 대한 정보를 입력받아 추가적인 센서의 장착이나 부대비용없이 차량을 모션제어할 수 있어 프리뷰 제어가 가능하다는 이점이 있다.

Description

차량의 반능동 현가장치{SEMI-ACTICVE SUSPENSION OF A VEHICLE}
본 발명은 차량의 반능동 현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반능동 현가장치의 작동을 위해 네비게이션 시스템에서 노면정보와 도로 상황에 대한 정보를 입력받아 추가적인 센서의 장착이나 부대비용없이 차량을 모션제어할 수 있도록 한 반능동 현가장치에 관한 것이다.
차량의 현가장치는 차축과 차체를 연결하며 주행할 때 차축이 노면에서 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달되지 않도록 하여 차체나 하물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치이다. 노면에서 받는 충격을 완화하는 섀시스프링과, 섀시 스프링의 자유진동을 억제하여 승차감을 좋게 하는 쇽 업소버 및 자동차가 옆으로 흔들리는 것을 방지하는 스테이빌라이져 등으로 구성되어 있다.
그리고 현가장치는 구동 바퀴에 발생하는 구동력이나 제동할 때에 각 바퀴의 제동력을 차체에 전달함과 동시에 선회할 때의 원심력에도 견디고 각 바퀴를 차체에 대해 바른 위치로 지지하는 역할도 해야 한다.
그런데 위와 같은 현가장치의 특성은 보통 주행시는 승차감을 향상시키기 위해 부드러워야 하고, 고속주행시에는 주행안정성을 확보하기 위해 딱딱해야한다. 또한 주행중 노면의 상태에 따라 발생되는 모든 충격을 흡수하여 차체의 진동을 최소화할 수 있어야 한다. 그러나 현재 사용되고 있는 기계식 현가장치는 스프링상수, 쇽업소버의 감쇠력 등이 일정값으로 고정되어 있어 상반된 요구를 동시에 만족시킬 수 없다는 문제점이 있다.
그래서 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 스프링과 댐퍼 대신에 공기압이나 유압으로 작동하는 액튜에이터를 사용하고, 각종 센서로부터 자동차와 노면의 상태를 감지하고, 컴퓨터에 의하여 스프링상수, 쇽업소버의 감쇠력 그리고 공기나 유공압 스프링의 회로압력 등을 가변시켜 차고를 제어하거나 차체의 자세를 제어하여 주행안정성과 승차감을 동시에 향상시키는 것을 목적으로 통상의 스프링과 댐퍼를 갖추고 스프링 레이트나 댐퍼의 감쇠력을 가변시켜 제어하는 반능동 현가장치와, 공기나 가스를 스프링으로 사용하는 저주파 능동 현가장치 등 여러 가지 타입이 있고, 유압 실린더와 서보만으로 작용하는 능동 현가장치가 있다.
도1은 전자제어 현가장치중 종래의 반능동 현가장치의 블록구성도를 도시하였다.
여기에 도시된 바와 같이 차체의 상하진동 가속도를 측정하기 위한 가속도센서(10)와, 조향휠의 회전각을 측정하여 차체의 롤링을 판정하기 위한 조향각센서(20)와, 차량의 속도를 측정하기 위한 차속센서(30)와, 가속도센서(10)와 조향각센서(20)와 차속센서(30)의 값을 입력받아 차량의 현가특성을 결정하는 제어부(40)와, 제어부(40)의 판정에 따라 쇽업소버(60)내의 회전밸브(62)를 조절하는 스텝모터(50)로 이루어진다
도2는 도 1의 쇽업소버(60)를 나타낸 단면도로써 피스톤로드(68)를 중공으로 형성하여 그 내부에 컨트롤로드(61)를 설치하고 컨트롤로드(61)와 일체로 회전밸브(62)를 설치한다. 그리고 컨트롤로드(61)에는 좌우로 일정각도 회전시키는 스텝모터(50)가 연결된다.
상기와 같이 이루어진 반능동 현가장치의 작동을 설명하면 다음과 같다. 각종 센서에 의해 차량의 상하진동이나 좌우롤링 등을 측정하여 바운싱을 감쇠시키거나 롤링을 줄이기 위해 스텝모터(50)를 작동시켜 컨트롤로드(61)를 회전시켜 쇽업소버(60)의 감쇠력을 조절함으로써 스프링의 자유진동을 제어하게 된다.
도2의 (가)에 도시된 바와 같이 스텝모터(50)를 작동시켜 컨트롤로드(61)를 회전시키면 회전밸브(62)를 통해 상/하압력실(66)(67)이 서로 연결된다. 따라서 회전밸브(62)가 오리피스(63)를 막지 않기 때문에 동작유체는 오리피스(63)와 피스톤밸브(64)를 통해 흐르게 되어 쇽업소버(60)의 감쇠력은 상대적으로 감소하여 부드럽게 된다.
또한, 도2의 (나)에 도시된 바와 같이 스텝모터(50)를 작동시켜 컨트롤로드(61)를 회전시키면 회전밸브(62)가 상/하압력실(66)(67)을 서로 차단한다. 따라서 회전밸브(62)가 오리피스(63)를 폐쇄하므로 상/하압력실(66)(67) 간의 유체유동은 단지 피스톤밸브(64)에 의해서 이루어지기 때문에 쇽업소버(60)의 감쇠력은 상대적으로 증가하여 딱딱하게 된다.
위와 같이 오리피스(63)를 회전밸브(62)에 의해 폐쇄하거나 개방시킴으로써 쇽업소버(60)의 감쇠력을 조절함으로써 노면의 특성이나 주행특성에 따라 현가특성을 조절할 수 있게 된다.
그런데, 위와 같이 가속도센서, 조향각센서, 차속센서 등의 값과 그밖에 브레이크, TPS 등의 조작신호를 받아들이는데 이와 같은 센서의 값으로는 노면의 전반적인 특성을 규명하는 데는 한계가 있으며 이와 같은 센서의 신호는 차량에 모션이 발생한 후에 제어 출력이 발생하게 되어 미리 도로의 상황등을 예측할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 반능동 현가장치의 입력으로 네비게이션 시스템의 노면 정보와 도로 상황에 대한 정보를 받아들여 차량의 모션을 제어할 수 있도록 한 반능동 현가장치를 제공함에 있다.
도1은 일반적인 차량의 반능동 현가장치를 나타낸 블록구성도이다.
도2는 일반적인 차량의 반능동 현가장치의 작동을 설명하기 위해 쇽업소버의 단면을 나타낸 작동도이다.
도 3은 본 발명에 의한 차량의 반능동 현가장치를 나타낸 블록구성도이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
10 : 가속도센서 20 : 조향각센서
30 : 차속센서 40 : 제어부
50 : 스텝모터 60 : 쇽업소버
70 : 네비게이션 시스템
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 차량의 진동이나 롤링 상태를 측정하여 쇽업소버의 감쇠력을 제어하는 반능동 현가장치에 있어서, 노면 정보와 도로 상황에 대한 정보를 네비게이션 시스템으로부터 입력받는 것을 특징으로 한다.
위와 같이 이루어진 본 발명은 네비게이션 시스템에 제공되는 각종 정보중에서 노면 정보와 도로 상황에 대한 정보를 반능동 현가장치에서 입력받아 차체에 모션이 발생한 후 측정되는 센서의 값에 보충하여 미리 입력된 노면 정보와 도로 상황을 기반으로 프리뷰 제어를 가능하게 할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이며 종래 구성과 동일한 부분은 동일한 부호 및 명칭을 사용한다.
도 3은 본 발명에 의한 차량의 반능동 현가장치를 개략적으로 도시한 블록구성도이다.
여기에 도시된 바와 같이 차체의 상하진동 가속도를 측정하기 위한 가속도센서(10)와, 조향휠의 회전각을 측정하여 차체의 롤링을 판정하기 위한 조향각센서(20)와, 차량의 속도를 측정하기 위한 차속센서(30)와, 기후, 노면 정보 및 도로 상황에 대한 정보를 입력받기 위한 네비게이션 시스템(70)과, 가속도센서(10)와 조향각센서(20)와 차속센서(30)와 네비게이션 시스템(70)의 출력값을 입력받아 차량의 현가특성을 결정하는 제어부(40)와, 제어부(40)의 판정에 따라 쇽업소버(60)내의 회전밸브(62)를 조절하는 스텝모터(50)로 이루어진다
위와 같이 이루어진 본 실시예의 작동을 설명하면 다음과 같다.
노면의 상태를 측정하기 위한 초음파 센서나 비젼센서 없이 네비게이션 시스템(70)에서 보유한 기후 및 각종 상황에 따른 노면의 상태, 그리고 도로 상황에 대한 정보를 입력받을 뿐만 아니라 가속도센서(10), 차속센서(30), 조향각센서(20)의 값을 입력받아 제어부(40)에서 현재 차량의 주행 상태 및 차량의 상하진동이나 좌우롤링 등을 판단하여 바운싱을 감쇠시키거나 롤링을 줄이기 위해 엑추에이터인 스텝모터(50)를 작동시켜 컨트롤로드(61)를 회전시켜 쇽업소버(60)의 감쇠력을 조절함으로써 스프링의 자유진동을 제어하게 된다.
감쇠력의 조절은 종래기술에서 언급한 도2의 (가)에 도시된 바와 같이 스텝모터(50)를 작동시켜 컨트롤로드(61)를 회전시키면 회전밸브(62)를 통해 상/하압력실(66)(67)이 서로 연결된다. 따라서 회전밸브(62)가 오리피스(63)를 막지 않기 때문에 동작유체는 오리피스(63)와 피스톤밸브(64)를 통해 흐르게 되어 쇽업소버(60)의 감쇠력은 상대적으로 감소하여 부드럽게 된다.
또한, 도 2의 (나)에 도시된 바와 같이 스텝모터(50)를 작동시켜 컨트롤로드(61)를 회전시키면 회전밸브(62)가 상/하압력실(66)(67)을 서로 차단한다. 따라서 회전밸브(62)가 오리피스(63)를 폐쇄하므로 상/하압력실(66)(67) 간의 유체유동은 단지 피스톤밸브(64)에 의해서 이루어지기 때문에 쇽업소버(60)의 감쇠력은 상대적으로 증가하여 딱딱하게 된다.
위와 같이 네비게이션 시스템(70)에 제공되는 기후, 온도, 습도, 노면 상태 등 도로의 상황에 대한 정보를 EPS, VDC(차량안정성 제어시스템), DDC(Diret Digital Controller), ICMS 등의 각종 차량 제어에 응용할 수도 있다.
상기한 바와 같이 본 발명은 반능동 현가장치의 입력으로 네비게이션 시스템에 제공되는 노면 정보 및 도로 상황에 대한 정보를 입력받아 별도의 센서의 장착이나 부대 비용없이 차량의 모션을 제어할 수 있어 프리뷰 제어를 가능하게 하여 최적의 승차감과 운전 안정성을 확보할 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

  1. 본 발명은 차량의 진동이나 롤링 상태를 측정하여 쇽업소버의 감쇠력을 제어하는 차량의 반능동 현가장치에 있어서,
    노면 정보와 도로 상황에 대한 정보를 네비게이션 시스템으로부터 입력받는 것
    을 특징으로 하는 차량의 반능동 현가장치.
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