KR910000317B1 - 차고(車高) 조정 장치 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

차고(車高) 조정 장치
제1도는 본 발명의 한 실시예의 기본구성도.
제2도는 차고센서(sensor)(3)의 한 실시예를 나타낸 도면.
제3도는 차고조정기구가 있는 서스펜션(suspension)(6)의 한 실시예를 보인 도면.
제4도, 제5도는 본 발명의 차고센서(3)설치의 한 실시예를 나타낸 도면.
제6도는 조향각센서(9)의 한 실시예를 나타낸 도면.
제7도는 조향각의 연산의 한 실시예를 나타낸 타임차트.
제8도는 본 발명의 제어회로(2)의 한 예를 나타낸 구성도.
제9도는 본 발명의 제어동작을 나타낸 플로차트이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 차체 2 : 제어장치
3,3a,3b : 차고센서 6,6a,6b : 차고조정기능이 붙은 서스펜션
8 : 핸들 9 : 조향각센서
11 : 컴프레서 13 : 차속센서
14 : 급기(給氣)밸브 15 : 배기밸브
16,17 : 공기밸브
본 발명은 자동차의 차고조정장치에 관한 것이며, 특히 자동차가 선회할 때에 발생하는 피상적인 차고변화에 대하여는 차고제어를 금지하고, 불필요한 차고조정을 하지 않는 신뢰성이 높은 차고조정장치를 제공하는 것이다.
종래 차고의 변화를 검출할 수 있는 센서를 사용하여 차고를 목표위치로 조정시키도록 한 차고조정장치는 일본국 특개소 56-60711호 등으로 제안되어 있다.
차고조정은 그 기능상 하중의 변화에 대하여 신속히 행하지 않으면 안 된다. 그러나 주행 중에 있어서는 노면의 변화나 선회시 등에 실제의 하중변화가 없는데도 불구하고 시시각각으로 변화한다.
이 피상적인, 차고변화에 대하여 그때마다 차고제어를 행하고 있는 것은 무의미한 제어이며, 또 승차자에 대하여도 불쾌감을 준다. 그래서 자동차고조정장치에 있어서는 정차중의 실제의 차고변화에 대하여는 신속히 차고제어를 행하고, 주행중의 피상적인 차고변화에 대하여는 차고제어를 행하지 않도록 하지 않으면 안 된다.
이 때문에 주행 중은 차고조정을 전혀 개시하지 않도록 하면 되지만, 그렇게 하면 다음과 같은 문제점이 생긴다.
우선 정차 중에 하중의 변화가 있어 차고제어를 개시하고, 제어가 끝나기 전에 차를 발진시킨 경우 가속 등에 의하여 차고가 변화하고 차고가 목표위치에 도달하지 않는데도 차고조정이 종료해 버린다.
이때 다음에 정차하기까지 차고제어가 재개되지 않고 차고제어의 기능을 다할 수가 없다.
다음에 장시간 주행 중에 공기의 누출이 있을 경우 천천히 차고가 저하하여도 이것을 차고제어에 의하여 보정할 수가 없다.
또 차고조정목표를 다단계로 설정하여, 고속주행시에는 목표차고를 낮게 설정하려고 하는 제어를 할 수도 없다.
이상과 같이 주행 중에 차고제어를 전면적으로 금지해버리면 차고제어 본래의 기능을 다할 수 없는 경우가 있다. 그래서 정차 중에는 차고변화에 대한 차고제어를 신속히 개시하고, 또 주행 중에는 차고제어의 개시를 타이머로 늦추든지, 제어개시의 판정시간을 길게 하든지 하여 대처하는 방법이 제안되어 있다.
그러나, 이 방법이면 주행중의 노면의 변화에 대하여는 차고조정의 개시를 금지할 수가 있지만, 선회 등의 비교적 긴시간 차고가 변화하는 경우는 차고제어의 개시를 완전히 금지할 수가 없다. 왜냐하면 긴 선회시의 차고변화에 대하여 차고제어를 금지하려고 하면, 주행중의 제어개시를 장시간 늦추든가, 판정시간을 길게하지 않으면 안되며, 그렇게 하면 실제로 차고조정이 필요한 때 차고제어를 개시하기가 어려워진다. 또 반대로 주행 중에 정규의 차고조정을 확실히 하려고 하면, 차고제어개시의 지연을 짧게하든지, 판정시간도 길어지지 않게 하지 않으면 안되며, 그렇게 하면 긴 선회시의 피상적인 차고변화에 대하여도 차고제어를 개시해 버린다.
종래의 방식에서는 특히 주행 중에 있어서, 실제의 차고변화와 선회 등에 의한 일시적인 차고변화를 구별하기는 어렵고, 주행 중에도 차고조정을 비교적 신속히 하려고 하면, 선회 시에 차고제어를 금지하기는 곤란하였다.
그래서 본 발명에서는 핸들의 조향각센서와 차고센서의 변화에서 마이크로컴퓨터로 선회중임을 검지하고, 선회 중이라고 판단된 때는 차고제어개시의 조건이 성립되어도 차고제어를 시작하지 않도록 하여 신뢰성이 높은 차고제어장치를 얻는 것을 목적으로 한 것이다.
본 발명에 관한 차고조정장치는 적어도 앞뒤 바퀴에 각각 하나씩 차체의 중심선에 대하여 반대의 위치에 설치된 차고센서, 핸들의 조향각을 검출하는 조향각센서 및 상기 조향각센서, 차고센서로부터의 입력정보를 바탕으로 자동차의 선회를 판정하고, 선회로 판정한 경우는 차고조정을 금지하도록 제어하는 제어장치, 차고조정기구가 있는 서스펜션, 차고제어의 동력원 및 차고조정용의 제어밸브를 설치한 것이다.
본 발명에 있어서는, 자동차의 선회상태를 앞뒤바퀴에 각각 좌우 반대가 되도록 설치된 차고센서의 변화 및 핸들의 조향각을 검출하는 조향각센서의 변화에서 선회상태를 판정하고, 그 선회상태라고 판정된 때는 가령 차고변화가 크더라도 차고조정을 금지하도록 제어한다.
제1도는 본 발명의 한 실시예의 차고조정장치의 기본구성을 보인 도면이며, 도면에서, 1은 차체, 2는 제어강치, 3a,3b는 차고센서, 4는 차고센서의암, 5는 로드(Rod), 6a,6b는 서스펜션, 7은 차륜, 8은 핸들, 9는 조향각센서, 10은 핸들축(steering shaft), 11은 컴프레서, 12는 고압공기를 저장하기 위한 리서브탱크로 상기 컴프레서(11)에 의하여 그 내압이 조정된다.
13은 차속센서, 14는 급기밸브, 15는 배기밸브, 16,17은 공기밸브, 18은 공기배관을 나타낸다.
제1도처럼 구성된 차고조정장치에 있어서, 제어장치(2)는 차고센서(3a)(3b) 및 차속센서(13), 조향각센서(9) 등의 정보를 판독하여 차고조정의 개시, 정지를 판단한다.
차고를 올리는 제어를 할 경우에는 컴프레서(11)를 필요에 따라 운전하고, 급기밸브(14)를 개로하고 배기밸브(15)를 폐로하여, 공기밸브(16)(17)를 필요에 따라 개폐하고, 차고조정기구가 붙은 서스펜션(6a)(6b)를 통하여 차체(1)의 차고를 올린다.
차고를 내리는 제어를 할 경우에는 급기밸브(14)를 폐로하고, 배기밸브(15)를 개로하며, 공기밸브(16)(17)를 필요에 따라 개폐함으로써 서스펜션(6)의 높이를 내린다.
다음에, 제2도에 의한 차고센서의 구성에 관하여 설명한다.
제2도에 있어서, 1은 차체, 5는 차축(30)에 부착된 로드, 4는 로드(5)와 연결된 차고센서(3)의 암이며, 슬리트(36)와 연결되어 있다. 33,34,35는 포토인터럽터(Photo-interrupter)이며, 슬리트(36)의 회전각도에 따라 슬리트(36)에 가공된 빛의 on-off패턴(Patern)에 의한 전기신호의 on-off 패턴을 출력한다.
상기와 같이 구성된 차고센서(3)는 차체(1)와 차륜 또는 차축(30)간의 차고가 변화하면, 로드(5) 및 암(4)이 움직여서 슬리트(36)가 회전하고, 포토인터럽터(33)(34)(35)에 의하여 차고에 따른 코드(code)가 검출신호로서 출력된다.
이 실시예에서는 최대 23=8의 영역을 검출할 수가 있다·
제3도는 본 발명의 차고조정기구를 구성하는 차고조정기능이 있는 서스펜션(6)의 한 예를 나타낸 도면이며, 이 도면에 있어서, 52는 코일스프링(coil-spring), 51은 공기스프링의 공기실, 50은 공기의 통로, 53은 완충장치(shock absorber), 54는 차축과의 연결부이다.
상기와 같이 구성된 서스펜션(6)의 동작에 대하여 제1도 및 제3도에 의해 설명한다.
예를 들어 후술하는 제어동작에 의하여 서스펜션(6a)으로 차고조정을 개시하였다고 한다.
차고를 올리는 경우는 급기밸브(14) 및 공기밸브(16)를 개로하고 리서브탱크(12)의 내압 내지 컴프레서(11)를 작동시켜, 고압공기를 서스펜션(6a)의 공기통로(50)를 통하여 공기실(51)로 공기를 압입하여서 공기실(51)의 압력을 높임으로써 코일스프링(52) 및 완충장치(53)가 신장되어 차체(1)와 차축의 연결부(54)의 높이 즉 차고를 올릴 수 있다.
이때 나머지의 밸브는 모두 폐로된다.
다음은 차고를 내리는 경우는 공기밸브(16) 및 배기밸브(15)를 개로하고 급기밸브(14)를 폐로하면 서스펜션(6a)의 공기실(51) 내의 고압공기가 배출되어서 코일스프링(52) 및 완충장치(53)가 수축되어 차체(1)와 차축의 연결부(54)의 높이 즉 차고를 내릴 수 있다. 한편 서스펜션(6b)의 동작도 상기와 같으며 다만 공기밸브(16) 대신 공기밸브(17)가 작동된다.
제4도, 제5도는 차고센서의 설치위치를 나타낸 도면이며, 도면 중, 1은 차체, 3a는 프론트(front)차고센서, 3b는 리어(rear)차고센서, (7)은 차륜이다.
제4도는 차고센서를 앞바퀴, 뒷바퀴에 각 1개씩 차체의 중심선에 대하여 반대 축에 붙인 한 실시예를 그리고 제5도는 4개의 차고센서를 내 바퀴에 각각 붙인 한 실시예를 나타내고 있다.
제6도는 본 발명의 조향각센서의 한 예를 나타낸 구성도이며, 제6a도는 사시도, 제6b도는 정면도, 제6c도는 측면도를 나타낸다.
도면 중 (91)(92)는 케이스이며, 포토트랜지스터(95) 및 포토다이오드(photo-diode)(96)를 수납하여, 포토인터럽터라고 칭하는 광(光) 스위치를 2개 구성하고 있다.
이 광스위치 안으로 슬리트판(97)을 회전시키면 슬리트판(97)의 구멍(94)를 통과할 때는, 광스위치는 ON, 차광부(93)로 광이 차단되면, 광스위치는 OFF가 된다.
슬리트판(97)은 핸들축(10)에 붙어 있으며, 핸들(8)의 회전에 따라 회전한다.
이 슬리트판(97)의 차광부(93) 또는 구멍(94)의 횡폭 T와 포토트랜지스터(95)의 간격 3/2 T=D의 관계가 성립하도록 하면 두 광스위치의 출력은 전기각으로 위상차(位相差) 90°의 펄스신호를 각각 출력한다.
다음에 조향각의 검출방법의 실시예에 관하여 설명한다.
제7도에 제6도에 표시한 조향각센서(9)의 검출파형 SW1및 SW2의 동작 파형도를 나타낸다.
SW1및 SW2는 각각 핸들(8)의 30°회전마다 1펄스의 비율로서 펄스신호를 출력하고 정회전시는 a→c→a→c 및 b→d→b→d의 순번으로 펄스에지(edge)의 출력을 출력한다.
이 펄스의 주기는 각각 핸들(8)의 회전속도에 대응한 것임을 말할 나위도 없다. 제7도에 실시예는 핸들(8)을 비롯하여 등속도에서 정(正)방향으로 회전시킨 뒤, SW1의 에지(a)가 SW1을 통과한 직후에 이번에는 반대방향으로 등속도로 역전한 경우의 타임차트이다.
정회전의 경우 펄스에지 a→b→c→d의 순번을 체크해 놓으면 회전방향의 역회전을 검출할 수 있다.
다시 a에서 a까지, b에서 다음의 b까지 에지의 간격을 제7도에 표시한 1,2,3,4-의 차례로 계측하면 시시각각의 조향각속도의 변화가 측정되며, 정회전간의 a→b, b→c의 에지마다 30°/4의 각도를 적산해 가면 조향각의 총화가 검출된다.
핸들(8)이 정회전에서 역회전으로 반전하면 a→b→c→d의 에지의 순번이 바뀌므로 이때 에지간격으로부터의 조향각속도의 검출이나, 조향각 총화의 연산은 일단 중지한다.
다음에, 역회전후의 점수에지의 순번을 체크하고 a→b→c→d→a의 순번이 올바르게 행해지고 있는가를 확인하여 도면의 11,12,13,14의 주기에서의 시시각각의 조향각속도의 연산, 혹은 조향각 총화의 연산을 하면, 역회전 시에도 정회전시와 마찬가지로 조향각속도의 및 조향각의 검출이 가능하다.
이와 같은 검출방법이나 연산도, 제어장치(2)에 마이크로컴퓨터를 써서 SW1및 SW2의 펄스에지의 입력마다 펄스에지간격의 주기의 카운트나 또 에지의 통과 회수의 카운트나 메모리에 기억시킴으로써 쉽게 실현할 수 있음은 말할 나위도 없다.
또 에지간격(1)의 다음은 (2), 그 다음은 (3)이라고 하듯이 본 실시예에서는 30°/4마다 새로운 조향각속도나 조향각 총화의 정보로 갱신할 수 있기 때문에 고정밀도이며 또 응답성이 좋은 조향각의 검출이 가능하게되는 효과가 있다.
본 실시예에는 핸들(8)의 30°회전마다 1펄스 출력의 조향각센서(9)로 설명하였는데, 어떤 도수마다 1펄스를 출력하는 형식의 조향각센서(9)일지라도 마찬가지 효과가 있음을 말할 나위도 없다.
제8도는 제1도의 제어장치의 구성을 나타낸 블록도이며, 프론트차고센서(3a)에서의 입력을 받는 입력회로(40), 리어차고센서(3b)로부터의 입력을 받는 입력회로(41), 조향각센서(9), 차속센서(13)로부터의 입력을 받아들이는 입력회로(42), CPU(44), 메모리(43) 및 컴프레서(11), 밸브(14)-(17)로의 제어신호를 출력하는 출력회로로 구성된다.
본 발명의 한 실시예의 동작을 제9도의 플로차트에 따라 설명한다.
우선 자동차의 현재의 차속을 연산한다(스텝 72).
이것은 차고조정기능을 적극적으로 이용하여 차속에 따라서 차고를 다단계로 조정하든가 정차 시와 주행시에 차고조정개시의 판정시간을 바꾸기 위한 것이다.
다음에, 차속도에 따른 핸들의 조향각도의 한계치를 미리 메모리(43)에 기억시킨 맵데이터테이블(map data table)에서 검색한다(스텝 73).
이것은 차속이 빠를수록 핸들의 조향각속도에 대하여 차체가 받는 좌우방향의 가속도가 커지고, 롤링(Rolling)이 커지므로 차속도에 따라서 핸들의 조향각속도의 한계치를 바꾸어서 항상 일정한 롤링을 검출하기 위한 것이다. 그리고 조향각센서(9)로부터 조향각속도를 산출하고, 그때의 차속도에 대응한 핸들의 조향각속도의 한계치와 비교하여(스텝 74), 만일 조향각속도가 한계치를 초과하고 있으면 스텝 80으로 진행하고 또 조향각속도가 한계치 이하 일 때는 스텝 75로 이행한다.
롤링판정은 프론트, 리어에 붙인 차고센서의 정보에 의하여 행한다. 차고센서는 제4도에 표시한 바와 같이 앞, 뒤바퀴에 각각 한 개씩 차체의 중심선에 대하여 대칭인 위치에 부착하든지, 또는 제5도에 표시한 바와 같이 차체의 앞바퀴, 뒷바퀴에 각각 두 개씩 계 4개를 붙이도록 한다. 여기에서 차고센서는 제4도와 같이 설치하였다고 보고 설명한다.
차고센서는 차축과 차체의 간격을 몇 단계로 나누어서 검출할 수 있는 것으로 하지만, 설명을 간단히 하기 위하여 차고센서의 출력은 정상위치를 표시하는 정상신호에 대하여, 정상위치보다 차체가 높은 것은 나타내는 H(High)신호, 정상위치보다 차체가 낮은 것을 나타내는 L(Low)신호를 출력하는 것으로 한다.
통상의 인원의 승강에 의한 하중에 변화에 대하여 차고센서는 전후 모두 H, 또는 전후 모두 L, 또는 전후의 한쪽만 H, L신호를 출력한다. 이 신호에 의하여 차고조정을 개시하여 차고를 정상위치로 되돌린다. 그러나 선회 시에는 차체가 롤링하기 때문에, 하중의 변화가 없음에도 불구하고, 차고센서는 H 또는 L의 신호를 출력한다.
즉 제4도에 있어서 차체가 우회전하고 있을 때는 원심력에 의하여 차체는 좌측으로 기울고, 프론트의 차고센서(3a)는 H신호를 또 리어의 차고센서(3b)는 L신호를 출력한다.
반대로 자체가 좌회전하고 있을 때는 차체가 우측으로 기울고, 프론트의 차고센서(3a)는 L신호를 또 리어의 차고센서(3b)는 H신호를 출력한다. 따라서 전후의 차고센서(3a)(3b)의 출력을 비교함으로서 차체가 좌우 어느 쪽으로 롤링하고 있는가를 판정할 수가 있다.
여기서 조향각속도가 한계치 이상이면 차고센서(3a)(3b)의 정보에서 롤링하고 있는지를 판정하고(스텝80), 만약 롤링하고 있으면 롤링중이라고 판단하여(스텝 81), 이 상태를 기억하여 둔다(스텝 82).
또 조향각속도가 한계치 이하인 때는 스텝(75)에서 이미 현재 롤링중인지 아닌지를 판정하고, 만일 롤링중이면 롤링이 종료하였는지를 스텝(76)-(78)으로 판정한다.
롤링의 종료란 차고센서의 출력이 롤링중이 아닌 상태가 되거나 핸들을 원상태로 복귀시켰거나, 차속이 0Km/h가 되었다고 하는 조건을 만족시킨 경우다.
만일 상기 조건중 하나라도 만족된 경우는 스텝(79)으로 롤링이 종료하였다고 판정되어 롤링중이라고 하는 기억을 소거한다. 또 만일 상기 조건이 하나도 충족되지 않고, 또 롤링중이라고 판정되면 롤링중이라고 하는 기억을 유지한다(스텝(83)).
다음에 차고센서(3a)(3b)의 정보로부터 스텝(84)(5)에 의하여 차고조정의 개시판정을 하여, 만일 차고조정이 필요하면 스텝(86)으로 주행 중이든가 정지중인가를 판정하고, 만일 주행중이면 스텝(87)으로 현재 롤링중인가를 판정한다.
그리고 정지중이든가 주행중이라도 롤링중이 아닌 때는 차고조정을 개시하지만, 만일 주행중이며 또 롤링중이면 스텝(88)에서 롤링이 종료하기까지 차고조정을 금지한다.
이렇게 함으로써 롤링에 의한 피상적인 차고변화에 대하여는 차고조정을 금지할 수가 있고, 또 롤링이 종료하였을 때, 또는 롤링중이 아닌 때에도 차고변화가 있으면 신속히 차고조정을 할 수가 있다.
또 조향각의 방향과 속도의 검출은 핸들의 소정회전마다, 1펄스를 위상차 약 90도마다, 2펄스열(列)로 발생하는 센서를 사용하여, 그 펄스에지의 순번으로 회전방향을 검출하고, 동일방향의 회전의 조향각속도 혹은 조향각의 갱신을 2펄스열의 에지마다 행하는 방법으로 간단히 실시 가능하다.
이상 말한 것 같이 핸들의 조향각속도와 차고센서의 정도에 의하여 차체가 롤링 중에 있음을 검출하고 롤링 중인 것으로 판정한 경우는 차고센서출력이 목표위치에서 벗어나 있더라도 차고조명을 금지함으로써 하중변화가 없는 경우의 불필요한 차고조정을 하지 않도록 한 신뢰성이 높은 차고조정장치를 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 차륜 혹은 차축에 대한 차체의 높이를 복수개의 영역으로 분류하고, 그 분류된 어느 영역에 속하는가를 검출하는 차고센서, 핸들의 조향각을 검출하는 조향각센서, 자동차의 차속도를 검출하는 차속센서, 상기차고센서, 조향각센서, 차속센서로부터의 입력정보를 바탕으로 하고 제어의 개시나 정지를 판정하는 제어장치, 차고조정기구가 있는 서스펜션, 차고제어의 동력원, 차고의 올림 및 내림조정과 그 조정정지를 제어하기 위한 밸브를 갖추고, 상기 차고센서를 적어도 앞뒤 바퀴에 각각 하나씩 차체의 중심선에 대하여 반대위치에 설치하고 자동차의 선회상태를 상기 조향각센서와 상기 차고센서로부터의 정보를 바탕으로 판정하고, 선회 시에는 차고조정을 금지하도록 한 것을 특징으로 하는 차고조정장치.
  2. 제1항에 있어서, 자동차의 선회상태를 차속에 따른 핸들의 조향각속도에 의하여 검출하도록 한 것을 특징으로 하는 차고조정장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 자동차의 선회방향을 조향각센서에 의하여 검출하고, 앞뒤의 각 차고센서의 출력이 각각 서로 상이할 때에는 차고제어를 금지하도록 한 것을 특징으로 하는 차고조정장치.
  4. 제1항에 있어서, 자동차의 선회시의 차고제어의 금지를, 앞뒤의 차고센서출력이 정상위치로 되돌아 왔을 때, 또는 핸들을 반대방향으로 회전시켰을 때, 혹은 차속이 0이 되었을 때에 해제하도록 한 것을 특징으로 하는 차고조정장치.
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