KR20170086979A - 차량용 능동형 현가장치 - Google Patents

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KR20170086979A KR1020160006689A KR20160006689A KR20170086979A KR 20170086979 A KR20170086979 A KR 20170086979A KR 1020160006689 A KR1020160006689 A KR 1020160006689A KR 20160006689 A KR20160006689 A KR 20160006689A KR 20170086979 A KR20170086979 A KR 20170086979A
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권병수
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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 차량용 능동형 현가장치는 차량의 각 휠에 연결되어 상기 차량의 차고를 제어하는 복수개의 구동부, 유체를 저장하는 리저버, 리저버에 저장된 유체를 구동부로 공급하는 모터펌프, 복수개의 구동부 및 모터펌프 사이에 형성된 유체의 유동경로 상에 형성된 복수개의 메인인풋밸브, 모터펌프 및 복수개의 메인인풋밸브를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는 차량의 차고를 기초로 복수개의 메인인풋밸브 중 적어도 하나를 독립제어한다.

Description

차량용 능동형 현가장치{ACTIVE SUSPENSION SYSTEM FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 능동형 현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 효율적으로 차량의 승차감 및 자세를 제어할 수 있도록 하는 차량용 능동형 현가장치에 관한 것이다.
차량의 발전에 따라 승차감 및 안정성을 향상시키기 위한 기술들이 다양하게 개발되고 있으며, 특히 최근에는 컴퓨터의 현저한 기술 발전으로 인해서 현가장치에도 획기적인 기술 발달이 이루어진 상황이다.
일례로, 전자제어 현가장치(ECS: Electronic Control Suspension)는 주행상황에 따른 적절한 감쇠력 및 차고 제어등을 통해 일반 현가장치가 장착된 차량에 비해 최적화된 승차감 및 주행 안정성을 제공할 수 있는 장점을 가진다.
특히 전자제어 현가장치의 일 형태인 능동형 현가장치의 경우, 적재중량, 노면상황, 주행속도 등 여러 가지의 주행 상태에 대응하여, 외부에서 에너지를 공급하여 스프링 상수나 감쇠력을 주행조건에 대응하여 적절하게 조절할 수 있어 각광받고 있는 기술이다.
다만, 종래에는 각 차륜변 압력제어 밸브 2개를 이용한 구조로 좌우 앞뒤의 압력 배분이 곤란하여 차량의 모션에 대한 독립 제어가 불가함으로 정확한 제어가 곤란하다는 단점이 존재한다.
하기 선행문헌의 경우 압력제어밸브, 충격흡수밸브, 일반 주행 상태에서 패시브 댐퍼의 역할만을 수행하는 기술적 특징을 기재하고 있어 본 발명의 기술적 요지를 개시하고 있지 않다.
미국등록특허 US8672337
본 발명의 실시 예에 따른 차량용 능동형 현가장치는 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.
첫째, 각 차륜별 구동부를 독립제어 할 수 장치를 제공하고자 한다.
둘째, 효율적으로 차량의 승차감 및 자세를 제어하는 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량용 능동형 현가장치는 차량의 각 휠에 연결되어 상기 차량의 차고를 제어하는 복수개의 구동부, 유체를 저장하는 리저버, 리저버에 저장된 유체를 구동부로 공급하는 모터펌프, 복수개의 구동부 및 모터펌프 사이에 형성된 유체의 유동경로 상에 형성된 복수개의 메인인풋밸브, 모터펌프 및 복수개의 메인인풋밸브를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는 차량의 차고를 기초로 복수개의 메인인풋밸브 중 적어도 하나를 독립제어한다.
구동부는 유체가 수용되는 실린더, 실린더 내에 이동 가능하게 구비되며, 실린더 내의 공간을 가압 방향의 가압영역 및 복원 방향의 복원영역으로 구획하는 피스톤을 포함한다.
일측이 복원영역에 연결되는 제1유동경로에 연결되고, 타측이 가압영역에 연결되는 제2유동경로에 연결되는 제1압력제어밸브, 일측이 제2유동경로에 연결되고, 타측이 리저버에 연결되는 제3유동경로에 연결되는 제2압력제어밸브를 더 포함하고, 제어부는 제1압력제어밸브 및 제2압력제어밸브를 제어한다.
제1압력제어밸브와 병렬 형성되도록, 일측이 1유동경로에 연결되고, 타측이 가압영역에 연결되는 제2유동경로에 연결되는 제1체크밸브, 제2압력제어밸브와 병렬 형성되도록 일측이 제2유동경로에 연결되고, 타측이 리저버에 연결되는 제3유동경로에 연결되는 제2체크밸브를 포함한다.
제어부는 차량이 패시브 모드 상태인 경우, 모터펌프를 구동시키지 않거나, 기준출력값 미만의 출력으로 구동시킨 상태로 제1압력제어밸브 및 제2압력제어밸브를 제어한다.
제어부는 피스톤이 가압 행정을 수행하는 상태인 경우, 제2압력제어밸브의 압력을 제1압력제어밸브의 압력보다 높게 제어하여 감쇠력을 증가시킨다.
제어부는 피스톤이 복원 행정을 수행하는 상태인 경우, 제1압력제어밸브의 압력을 제2압력제어밸브의 압력보다 높게 제어하여 감쇠력을 증가시킨다.
제어부는 차량이 액티브 모드 상태인 경우, 모터펌프를 기준출력값 이상의 출력으로 구동시킨 상태로 제1압력제어밸브 및 제2압력제어밸브를 제어한다.
제어부는 제1압력제어밸브의 압력을 제2압력제어밸브의 압력보다 높게 제어하여 피스톤을 상기 가압영역 측으로 이동시킨다.
제어부는 제2압력제어밸브의 압력을 제1압력제어밸브의 압력보다 높게 제어하여 피스톤을 복원영역 측으로 이동시킨다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량용 능동형 현가장치는 각 차륜의 구동부에 연결된 유동경로상에 메인인풋밸브를 구비되고 있어 각 구동부를 독립제어할 수 있다.
또한, 각 차륜의 구동부마다 2개의 압력제어밸브와 연결되어 있으므로 효율적으로 차량의 승차감 및 자세를 제어할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 능동형 현가장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 능동형 현가장치 중 하나의 구동부를 나타내는 도면이다.
도 3는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 능동형 현가장치의 패시브 모드에서 피스톤이 가압 행정을 수행하는 상태인 경우의 동작을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 능동형 현가장치의 패시브 모드에서 피스톤이 복원 행정을 수행하는 상태인 경우의 동작을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 능동형 현가장치의 액티브 모드에서의 제어에 따라 피스톤이 가압영역으로 이동되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 6 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 능동형 현가장치의 액티브 모드에서의 제어에 따라 피스톤이 복원영역으로 이동되는 모습을 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 능동형 현가장치는 복수개의 구동부(100), 리저버(52), 모터펌프(50), 메인인풋밸브(39)를 포함한다.
복수개의 구동부(100)는 차량의 각 휠에 연결되어 상기 차량의 자세를 제어한다.
리저버(52)는 유체를 저장하고, 모터펌프(50)는 리저버(52)에 저장된 유체를 복수개의 구동부(100)로 공급한다.
복수개의 메인인풋밸브(39)는 복수개의 구동부 및 모터펌프 사이에 형성된 유체의 유동경로 상에 형성된다.
제어부는 모터펌프(50) 및 복수개의 메인인풋밸브(39)를 제어한다.
또한, 제어부는 상기 차량의 차고를 기초로 상기 복수개의 메인인풋밸브(39) 중 적어도 하나를 독립제어할 수 있다.
따라서, 메인인풋밸브(39)를 통하여 차량의 복수개의 구동부(100) 중 한곳의 구동부(100)에만 유체가 흐르도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 차량의 센서를 통하여 전류 및 후륜 중 적어도 어느 한 차륜 부분에서 차고 변화를 탐지할 경우, 차고 변화가 탐지된 차륜에 연결된 구동부(100)에 유체를 공급하도록 복수개의 메인인풋밸브(39) 중 적어도 하나를 개방하여 차량의 자세를 제어하도록 할 수 있다.
따라서, 복수개의 구동부(100)에 입력되는 유체를 메인인풋밸브(39)를 통하여 차고를 독립 제어할 수 있으므로 효율적으로 운전자 승차감을 향상시킬 수 있다.
또한, 메인인풋밸브(39)를 통하여 차륜을 독립제어할 수 있으므로 모터펌프(50)의 에너지 효율을 증가시키고, 응답성 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 능동형 현가장치의 구동부(100)는 실린더 및 피스톤(120)이 포함되고, 제1압력제어밸브(10), 제2압력제어밸브(20)를 포함할 수 있다.
실린더에는 유체가 수용되고, 피스톤(120)은 실린더 내에 이동 가능하게 구비되며, 실린더 내의 공간을 가압 방향의 가압영역(110b) 및 복원 방향의 복원영역(110a)으로 구획한다.
제1압력제어밸브(10)는 일측이 상기 복원영역(110a)에 연결되는 제1유동경로(41)에 연결되고, 타측이 상기 가압영역(110b)에 연결되는 제2유동경로(42)에 연결된다.
제2압력제어밸브(20)는 일측이 상기 제2유동경로(42)에 연결되고, 타측이 상기 리저버(52)에 연결되는 제3유동경로(43)에 연결된다.
이에 따라 제3유동경로(43) 상에는 유체가 저장되도록 형성된 어큐뮬레이터(55) 및 유체가 리저버(52)로 다시 유입되도록 형성된 리턴밸브(38)가 구비될 수 있다.
또한, 리버저(52) 및 제1유동경로(41) 사이에는 제4유동경로(44)가 구비될 수 있고, 이 제4유동경로(44)에는 메인인풋밸브(39) 및 모터펌프(50)가 구비될 수 있다.
또한, 제어부는 리턴밸브(38), 제1압력제어밸브(10) 및 제2압력제어밸브(20)를 제어하도록 형성된다.
따라서, 제어부에 의하여 제어되는 제1압력제어밸브(10), 제2압력제어밸브(20), 리턴밸브(38), 메인인풋밸브(29), 모터펌프(50)에 의하여 유체가 복수개의 구동부(100) 중 적어도 어느 하나의 구동부의 가압영역(110b) 및 복원영역(110a)으로 유입되거나 가압영역(110b) 및 복원영역(110a)으로부터 유출되고, 유체가 리저버(38)로 유입될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 차량용 능동형 현가장치는 제1체크밸브(12) 및 제2체크밸브(22)를 포함할 수 있다.
제1체크밸브(12)는 제1압력제어밸브(10)와 병렬 형성되도록, 일측이 상기 제1유동경로(41)에 연결되고, 타측이 가압영역(110a)에 연결되는 제2유동경로(42)에 연결된다.
제2체크밸브(22)는 제2압력제어밸브(20)와 병렬 형성되도록 일측이 제2유동경로(42)에 연결되고, 타측이 리저버(52)에 연결되는 제3유동경로(43)에 연결된다.
이에 따라 제1체크밸브(12) 및 제2체크밸브(22)는 제어부의 제1압력제어밸브(10) 및 제2압력제어밸브(20) 제어에 따라 실린더에 유입되거나 유출되는 유체 흐름에 따른 압력이 급격하게 커지거나 제1체크밸브(12) 및 제2체크밸브(22)에 설정된 압력을 초과할 경우 제1체크밸브(12) 및 제2체크밸브(22)가 오픈되어 유체 흐름에 따른 압력을 조절할 수 있다.
이하 도 3 내지 6을 참조하며 설명하며, 도면에 도시된 점선은 유체를 의미하고, 작은 화살표는 유체가 흐르는 방향을 의미하고, 큰 화살표는 가압 혹은 복원되는 행정을 방향을 의미한다.
상술한 구성에 의하여 제어부는 차량이 패시브 모드 상태 및 액티브 모드 상태에 따라 제1압력제어밸브(10), 제2압력제어밸브(20), 모터펌프(50), 메인인풋밸브(60)를 달리 제어할 수 있다.
패시브 모드 상태는 차량이 보통 주행하고 있는 상태가 될 수 있으며, 액티브 모드 상태는 차량이 감속, 가속, 코너링을 하고 있는 상태가 될 수 있다.
제어부는, 차량이 패시브 모드 상태인 경우, 상기 모터펌프(50)를 구동시키지 않거나, 기준출력값 미만의 출력으로 구동시킨 상태로 상기 제1압력제어밸브(10) 및 상기 제2압력제어밸브(20)를 제어할 수 있다.
따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 피스톤(120)이 가압 행정을 수행하는 상태인 경우, 제2압력제어밸브(20)의 압력을 제1압력제어밸브(10)의 압력보다 높게 제어하여 감쇠력을 증가시킬 수 있다.
여기서 제1압력제어밸브(10)의 압력은 0 Pa(파스칼)또는 0 Pa(파스칼)에 근접하게 설정되고, 메인인풋밸브는 클로즈된 상태이다.
이에 따라 압력차이에 의하여 복원 복원 영역(110a)으로는 유체가 유입되고 가압 영역(110b)에서는 유체가 유출되므로 피스톤을 가압영역으로 하강하게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이 피스톤(120)이 복원 행정을 수행하는 상태인 경우, 제어부는 제1압력제어밸브(10)의 압력을 제2압력제어밸브(20)의 압력보다 높게 제어하여 감쇠력을 증가시킬 수 있다.
여기서 제2압력제어밸브(10)의 압력은 0 Pa(파스칼)또는 0 Pa(파스칼)에 근접하게 설정되고, 메인인풋밸브는 클로즈된 상태이다.
이에 따라 압력차이에 의하여 가압 영역(110b)으로는 유체가 유입되고 복원 영역(110a)에서는 유체가 유출되므로 피스톤을 복원영역으로 상승한다.
차량이 액티브 모드 상태일 경우, 모터펌프(50)를 제어부에 미리 설정된 기준출력값 이상의 출력으로 구동시킨 상태로 제1압력제어밸브(10) 및 제2압력제어밸브(20)를 제어할 수 있다.
제어부는 도 5에 도시된 바와 같이, 제1압력제어밸브(10)의 압력을 제2압력제어밸브(20)의 압력보다 높게 제어하고, 리저버(52)에 저장된 유체는 모터펌프(50)에 의하여 개방된 메인인풋밸브(39)를 지나 구동부의 복원영역(110a)으로 유입되게 할 수 있다.
이 경우 피스톤(120)은 유체에 의하여 가압영역(110b) 측으로 이동된다.
결국, 피스톤(120)이 패시브 모드 및 가압 행정을 수행하는 상태일 경우보다 더 효과적으로 가압영역(110b)측으로 이동될 수 있으므로 차량이 급격하게 가속, 감속 혹은 코너링을 수행할 경우 차량의 자세를 독립적으로 제어할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 제어부는 제2압력제어밸브(20)의 압력을 제1압력제어밸브(10)의 압력보다 높게 제어하고, 모터펌프(50)에 의하여 리저버(52)에 저장된 유체를 개방된 메인인풋밸브(39)를 지나 구동부의 가압 영역(110b)측으로 유입되게 제어할 수 있다.
이 경우, 유체에 의하여 피스톤(120)은 복원영역(110a)측으로 이동된다.
결국, 피스톤(120)이 패시브 모드 및 복원 행정을 수행하는 상태일 경우보다 더 효과적으로 복원영역(110a)측으로 이동될 수 있으므로 차량이 급격하게 가속, 감속 혹은 코너링을 수행할 경우 차량의 자세를 독립적으로 제어할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 제1압력제어밸브 12: 제1체크밸브
20: 제2압력제어밸브 22: 제2체크밸브
40: 제1압력센서 38: 리턴밸브
39: 매인인풋밸브 42: 제2압력센서
50: 모터펌프 52: 리저버
55: 어큐뮬레이터 100: 구동부
110a: 복원영역 110b: 가압영역
120: 피스톤

Claims (10)

  1. 차량의 각 휠에 연결되어 상기 차량의 차고를 제어하는 복수개의 구동부(100);
    유체를 저장하는 리저버(52);
    상기 리저버에 저장된 유체를 상기 구동부로 공급하는 모터펌프(50);
    상기 복수개의 구동부 및 상기 모터펌프 사이에 형성된 유체의 유동경로 상에 형성된 복수개의 메인인풋밸브(39);
    상기 모터펌프(50) 및 상기 복수개의 메인인풋밸브(39)를 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 차량의 차고를 기초로 상기 복수개의 메인인풋밸브(39) 중 적어도 하나를 독립제어하는 차량용 능동형 현가장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구동부(100)는
    유체가 수용되는 실린더;
    상기 실린더 내에 이동 가능하게 구비되며, 상기 실린더 내의 공간을 가압 방향의 가압영역(110b) 및 복원 방향의 복원영역(110a)으로 구획하는 피스톤(120);
    을 포함하는 차량용 능동형 현가장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    일측이 상기 복원영역(110a)에 연결되는 제1유동경로(41)에 연결되고, 타측이 상기 가압영역(110b)에 연결되는 제2유동경로(42)에 연결되는 제1압력제어밸브(10);
    일측이 상기 제2유동경로(42)에 연결되고, 타측이 상기 리저버(52)에 연결되는 제3유동경로(43)에 연결되는 제2압력제어밸브(20);
    를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1압력제어밸브 및 상기 제2압력제어밸브를 제어하는 차량용 능동형 현가장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1압력제어밸브(10)와 병렬 형성되도록, 일측이 상기 제1유동경로(41)에 연결되고, 타측이 상기 가압영역(110a)에 연결되는 제2유동경로(42)에 연결되는 제1체크밸브(12);
    상기 제2압력제어밸브(20)와 병렬 형성되도록 일측이 상기 제2유동경로(42)에 연결되고, 타측이 상기 리저버(52)에 연결되는 제3유동경로(43)에 연결되는 제2체크밸브(22);
    를 포함하는 차량용 능동형 현가장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    차량이 패시브 모드 상태인 경우, 상기 모터펌프(50)를 구동시키지 않거나, 기준출력값 미만의 출력으로 구동시킨 상태로 상기 제1압력제어밸브(10) 및 상기 제2압력제어밸브(20)를 제어하는 차량용 능동형 현가장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 피스톤(120)이 가압 행정을 수행하는 상태인 경우, 상기 제2압력제어밸브(20)의 압력을 상기 제1압력제어밸브(10)의 압력보다 높게 제어하여 감쇠력을 증가시키는 차량용 능동형 현가장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 피스톤(120)이 복원 행정을 수행하는 상태인 경우, 상기 제1압력제어밸브(10)의 압력을 상기 제2압력제어밸브(20)의 압력보다 높게 제어하여 감쇠력을 증가시키는 차량용 능동형 현가장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    차량이 액티브 모드 상태인 경우, 상기 모터펌프(50)를 기준출력값 이상의 출력으로 구동시킨 상태로 상기 제1압력제어밸브(10) 및 상기 제2압력제어밸브(20)를 제어하는 차량용 능동형 현가장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1압력제어밸브(10)의 압력을 상기 제2압력제어밸브(20)의 압력보다 높게 제어하여 상기 피스톤(120)을 상기 가압영역(110b) 측으로 이동시키는 차량용 능동형 현가장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제2압력제어밸브(20)의 압력을 상기 제1압력제어밸브(10)의 압력보다 높게 제어하여 상기 피스톤(120)을 상기 복원영역(110a) 측으로 이동시키는 차량용 능동형 현가장치.
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