KR940010682B1 - 차량 서스펜션장치 - Google Patents

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KR940010682B1 KR1019910006121A KR910006121A KR940010682B1 KR 940010682 B1 KR940010682 B1 KR 940010682B1 KR 1019910006121 A KR1019910006121 A KR 1019910006121A KR 910006121 A KR910006121 A KR 910006121A KR 940010682 B1 KR940010682 B1 KR 940010682B1
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데쓰로 부쯔엔
히로시 우찌다
로오루 요시오까
야스노리 야마모또
싱이찌로 야마시타
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마쯔다 가부시기가이샤
후루다 노리마사
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Abstract

내용 없음.

Description

차량 서스펜션장치
제 1 도 내지 제 7 도는 본 발명의 제 1 실시예를 도시하며, 그중에서
제 1 도는 서스펜션장치의 구성요소의 배치를 나타내는 사시도.
제 2 도는 완충기의 주요부분을 나타내는 수직단면도.
제 3 도는 서스펜션장치의 진동모델을 설명하는 모식도.
제 4 도는 서스펜션장치의 제어부를 설명하는 블록도.
제 5 도는 제어플로우를 설명하는 플로우차아트.
제 6 도 및 제 7 도는 게인치 및 차속간의 관계 그리고 게인치 및 조타각의 관계를 각각 설명하는 맵.
제 8 도는 본 발명의 제 2의 실시예에 의한 서스펜션장치의 제어부를 설명하는 블록선도.
제 9 도는 제 2의 실시예에 의한 서스펜션장치의 제어플로우를 설명하는 플로우차아트,
제 10 도는 본 발명의 제3의 실시예에 의한 서스펜션장치의 제어부를 설명하는 블록도.
제 11 도는 제 3의 실시예에 따른 서스펜션장치의 제어플로우를 설명하는 플로우차아트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 2, 3, 4 : 완충기 7 : 코일스프링
8 : 제어유니트 11, 12, 13, 14 : 가속도센서
15 : 차속센서 16 : 조타각센서
17 : 가속기개방도센서 18 : 브레이크압력스위치
19 : 모우드선택스위치 21 : 실린더
22 : 피스콘유니트 23, 24 : 오리피스
25 : 작동기 26 : 솔레노이드
27 : 제어봉 28a, 28b : 스프링
29 : 상실 30 : 하실
41, 42, 43, 44 : 차고센서
본 발명은 차량의 서스펜션장치에 관한 것으로서, 특히 스프렁부재(차체)와 언스프렁부재(차축) 사이에 설치된 감쇠력특성가변형 완충기로 이루어진 서스펜션장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 서스펜션장치는 차륜의 진동을 감쇠시키기 위하여, 스프렁부재와 언스프렁부재 사이에 설치된 완충기로 이루어져 있다. 다양한 형태의 완충기가 있고, 감쇠력 특성 가변형 완충기는, 감쇠력특성(서로 다른 감쇠계소의 특성)을 두개의 레벨(수준)(고레벨, 저레벨)로 변경하는 것과, 감쇠력특성을 여러 레벨로 변경하거나 무단으로 변경하는 것으로 나누어진다.
감쇠력특성 가변형의 완충기의 기본기능은, 완충기에 의해서 발생되는 감쇠력이 가진(加振)방향(스퍼렁부재와 동일한 수직방향)으로 작용할 경우에는 완충기의 감쇠력특성을 낮게 설정하고(예를들면, SOFT측), 감쇠력이 제진(制振)방향(스프렁부재에 반대되는 수직방향)으로 작용할 경우에는 완충기의 감쇠력특성을 높게 설정하므로서(예를들면, HARD측), 제진에너지를 가진에너지보다 높게 설정한다. 따라서, 승차감 및 주행의 안정도가 개선된다.
완충기의 감쇠력이 스프렁부재에 대해서 가진방향으로 작용하는가 또는 제진방향으로 작용하는가를 판정하는 여러가지 방법이 제안되어 있다.
예를들면, 일본국 특허공개공보 소60-248419호에는, 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대변위의 부호가, 상기 부재간의 상대속도인 상대변위의 미분값의 부호와 동일한지의 여부를 검출하여 감쇠력의 방향을 판단하는 방법이 개시되어 있다.
부호가 동일한 경우에는, 가진방향으로 감쇠력이 작용하는 것으로 판정되고, 부호가 동일하지 않을 경우에는, 제진방향으로 감쇠력이 작용하는 것으로 판정된다. 또한, 일본국 공개공보소 61-1630011호에는, 스프렁부재의 절대속도의 부호를, 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도의 부호와 동일한지의 여부를 조사하는 방법이 개시되어 있다. 부호가 동일할 경우에는, 제진방향으로 감쇠력이 작용하는 것으로 판정되고, 부호가 동일하지 않을 경우에는 가진방향으로 감쇠력이 작용하는 것으로 판정된다.
그러나, 스프렁부재가 도로의 울퉁불퉁함으로 인하여 높은 진동주파수영역에 있을 경우에는, 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대변위의 부호, 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도의 부호 및 스프렁부재의 절대속도의 부호가 계속해서 변경된다. 따라서, 종래의 제어방법은 완충기의 감쇠력특성에 불필요한 절환에 의한 소음 또는 진동과 같은 문제점을 가지고 있다. 또한, 각각의 완충기 감쇠력특성이 높은 레벨로 절환될 경우, 도로의 울퉁불퉁함으로 인한 언스프렁부재의 진동을 쉽게 스프렁부재에 전달하므로써 승객은 불유쾌한 승차감을 가지게 된다.
본 발명의 목적은 소음 및 진동을 제거하고, 완충기의 감쇠력의 방향이 스프렁부재의 수직진동에 대해서 가진방향으로 작용하는지 또는 제진방향으로 작용하는지를 판정해서 완충기의 감쇠력특성을 변경하는 경우에 있어서, 도로의 진동으로 인한 스프렁부재의 고진동주파수시에 완충기의 감쇠력특성이 높은 레벨로 불필요하게 절환하는 것을 제한하므로써 승객의 승차감이 쾌적하도록 개량한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 서스펜션장치는 아래와 같이 기술하는 구성을 가지고 있다.
차량용 서스펜션장치는 스프렁부재(Sprung member) 및 언스프렁부재(Unsprung member) 사이에 설치된 감쇠력특성 가변형의 완충기와 ; 완충기의 감쇠력이 가진방향으로 작용하는지 또는 제진방향으로 작용하는지를 판정하는 판정수단과 ; 판정수단에 의해 판정한 값이 소정의 값보다 클 경우에는 완충기의 감쇠력특성을 높게 변경시키며, 판정수단에 의해 판정한 값이 소정의 값 이하일 경우에는 완충기의 감쇠력특성을 낮게 변경시키는 제어수단과 ; 노면의 상태에 따라서 소정치를 변경하는 소정치 변경수단과 ; 상기 스프렁부재 또는 언스프렁부재중의 어느 하나의 절대속도를 검출하는 절대속도검출수단과 ; 상기 스프렁부재와 상기 언스프렁부재 사이의 상대속도를 검출하는 상대속도검출수단과 ; 그리고 상기 판정수단은 상기 절대속도검출수단과 상기 상대속도 검출수단으로부터 신호를 받고, 상기 스프렁부재 또는 상기 언스프렁부재중의 어느 하나의 절대속도와, 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도와의 적을 연산해서, 상기 완충기의 감쇠력이 작용하는 방향이 가진방향인지 또는 제진방향인지를 판정하고, 또한 감쇠력의 크기를 판정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의해서, 감쇠력이 소정의 값보다 클 경우에는 완충기의 감쇠력특성을 높게 변경시키고, 감쇠력이 소정의 값이하일 경우에는 완충기의 감쇠력특성을 낮게 변경시킨다. 따라서, 가진에너지는 진동보상에너지보다 크게 된다. 또한, 노면의 상태에 따라서 소정의 값 변경수단에 의해서 소정의 값을 변경시킨다. 예를들면, 스프렁부재가 도로의 울퉁불퉁함으로 인하여 높은 진동주파수로 진동할때에 소정의 값을 높게 변경할 경우, 완충기의 감쇠력특성은 거의 높게 변경되지 않으므로, 감쇠력특성의 불필요한 변경으로부터 발생하는 소음 및 진동을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 목적은 도면을 참조하면서 아래 기술내용을 이해하므로서 명백해진다.
도면을 참조하면서 실시예를 아래와 같이 기술한다.
제 1 도는 서스펜션장치의 구성요소의 배치를 나타낸다. (1) 내지 (4)는, 좌우측 전륜(도면에는 좌측전륜(5L)만이 나타나 있음), 좌우측후륜(도면에는 좌측후륜(6L)만이 나타나 있음)에 구비되어 차륜의 진동을 감쇠하는 4개의 완충기를 나타낸다. 각각의 완충기(1)~(4)는, 완충기의 감쇠력특성을 높은 레벨로 절환하거나 낮은 레벨로 절환하는 작동기(25)(제 2 도 참조)와, 스프렁부재 및 언스프렁부재 사이의 상대변위를 검출하는 차고센서(도면에 도시되지 않음)를 가지고 있다. (7)은 완충기(1)~(4)의 상부외주에 구비된 코일스프링을 나타내고, (8)은 각 완충기(1)~(4)의 상기 차고센서로부터 신호를 수신하여 각 완충기(1)~(4)내에 구비된 작동기에 신호를 출력하므로써 감쇠력을 가변제어하는 제어유니트를 나타낸다.
(11)~(14)는 차륜의 스프렁부재의 수직방향(Z방향)의 가속도를 검출하는 4개의 가속도센서를 나타내고, (15)는 계기패널의 계량기에 구비된 차속을 검출하는 차속센서를 나타내고, (16)은 조타축의 회전에 의한 전륜의 조타각을 검출하는 조타각 센서를 나타내고, (17)은 가속기의 개방도를 검출하는 가속기개방도센서를 나타내고, (18)은 브레이크가 작동중에 있는지의 여부(즉, 제동시인지의 여부)를 브레이크액압에 의거하여 검출하는 브레이크압력스위치를 나타내고, (19)는 운전자가 완충기의 감쇠력특성을 HARD, SOFT, 또는 CONTROL중의 하나로 절환하는 모우드선택스위치를 나타낸다. 상기 센서(11) 내지 (17) 및 스위치(18), (19)의 출력은 제어유니트(8)로 보내진다.
제 2a 도 및 제 2b 도는 완충기(1)~(4)의 구조를 나타내고, 여기서 제 2a 도는 완충기(1)~(4)의 감쇠력 특성이 HARD일 경우(높은 감쇠력이 발생할 경우)를 나타내고 있으며, 제 2b 도는 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성이 SOFT일 경우(낮은 감쇠력이 발생할 경우)를 나타내고 있다. 각 완충기(1)~(4)내에 있는 차고센서는 본 도면에 나타나 있지 않다.
제 2 도에는, (21)은 실린더를 나타내고, 피스톤 및 피스톤봉으로 이루어진 피스톤유니트(22)를 실린더내에 슬라이드 가능하게 삽입한다. 실린더(21) 및 피스톤유니트(22)는 차축(언스프렁부재) 또는 차체(스프렁부재)에 각 이음매를 개재하여 설치되어 있다.
오리피스(23), (24)가 피스톤유니트(22)의 내부에 구비되어 있다. 한쪽의 오리피스(23)는 항상 개방되어 있고, 다른쪽의 오리피스(24)는 작동기(25)에 의해서 개방되거나 닫혀지도록 되어 있다. 작동기(25)는 솔레노이드(26), 제어봉(27) 및 두개의 스프링(28a)(28b)로 구성되어 있다. 제어봉(27)은, 오리피스(24)가 개방되거나 닫혀지도록, 솔레노이드(26)로부터 나오는 자력 및 스프링(28a)(28b)로부터 나오는 스프링력에 의해서 피스톤유니트(22)내에서 수직으로 슬라이드한다.
실린더(21)내에 있는 상실(29) 및 하실(30)과 이 양실(29), (30)과 통하는 피스톤유니트(22)내의 중공부에는 알맞는 점성도를 가지는 액체가 채워져 있다. 이 액체는 상실(20) 및 하실(30)간을 오리피스(23)나 오리피스(24)를 통하여 흐를 수 있다.
각 완충기(1)~(4)의 작동에 대해서는 아래에 설명한다.
솔레노이드(26)에 전원이 공급되지 않을 때에는, 제어봉(27)을 아래로 작동하게 하는 스프링(28a)력이 제어봉(27)을 위로 작동하게 하는 스프링(28b)력보다 크게 설정되어 있으므로, 제어봉(27)은 아래롤 작동되고, 오리피스(24)는 닫혀진다(제 2a 도 참조). 그러므로 액체는 오리피스(23)을 통해서만 흐를 수 있고 완충기(1)~(4)의 감쇠력을 HARD(높은 감쇠력)로 설정한다.
솔레노이드(26)에 전원이 공급될때에는, 제어봉(27)이 솔레노이드(26)의 자력에 의해서 위로 작동하고, 오리피스(24)는 개방된다(제 2b 도 참조). 그러므로 액체는 양오리피스(23), (24)를 통하여 흐르 수 있고 각 완충기(1)~(4)의 감쇠력을 SOFT(낮은 감쇠력)로 설정한다. 상술한 바와같이, 솔레노이드(26)에 전원이 공급되지 않을때에는 각 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성이 HARD로 되므로, 각 완충기(1)~(4)는, 제어유니트(8)가 고장상태에 있어도, 각 완충기(1)~(4)는 HARD를 유지하고 조타안정도를 악화시키는 것을 방지한다.
제 3 도는 서스펜션장치의 진동모형을 나타내며, 여기서 ms는 스프렁질량을 나타내고, mu는 언스프렁질량을 나타내고, Zs는 스프렁부재의 변위를 나타내고, Zu는 언스프렁부재의 변위를 나타내고, Ks는 코일스프링(7)의 스프링상수를 나타내고, ri는 타이어의 스프링상수를 나타내고, V(t)는 완충기의 감쇠계수를 나타낸다.
제 4 도는 서스펜션장치의 제어부에 대한 블록도를 나타낸다. 제 4 도에서, 차고센서(41), 가속도센서(11) 및 작동기(25a)의 제 1 세트는 좌측전륜(6L)에 대응하고, 차고센서(42), 서스펜션(12) 및 작동기(25b)의 제 2 세트는 우측전륜에 대응하고, 차고센서(43), 가속도센서(13) 및 작동기(25c)의 제 3 세트는 좌측후륜에 대응하고, 차고센서(44), 가속도센서(14) 및 작동기(25d)의 제 4 세트는 우측후륜에 대응한다. 작동기(25a)~(25d)는 제2도의 작동기(25)와 동일하고, 차고센서(41)~(44)는 각 완충기(1)~(4)내에 구비되어 있다.
또한, 도면에서, (r1)~(r4)는, 스프렁부재 및 언스프렁부재간에 차고센서(41)~(44)로부터 제어유니트(8)에 출력되는 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대변위의 신호를 나타내고 이 신호는 연속적인 수를 취한다. 각 완충기(1)~(4)가 신장될 경우에는 신호는 정(正)으로 나타나고, 각 완충기(1)~(4)가 압축될 경우에는 신호는 부(負)로 나타난다. 차량이 움직이지 않을 경우 '0'으로 정의되는 상대변위로부터의 편차로 상대변위를 나타낸다(예를들면, 제 3 도에 나타난 바와같이, 스프렁부재의 변위(Zs) 및 언스프렁부재의 변위(Zu)간의 차이(Zs-Zu).
스프렁부재의 수직(Z방향) 절대가속도인 신호는 가속도센서(11)~(14)로부터 제어유니트(8)로 출력되고, 이 신호는 연속적인 수를 취한다. 스프렁부재가 상방향가속을 받을 경우에는 신호는 정으로 나타나고, 스프렁부재가 하방향가속을 받을 경우에는 신호는 부로 나타난다.
차속신호(VS), 조타각신호(θH), 가속기개방도신호(TVO)를 각각 차속센서(15), 조타각센서(16), 가속기개방도센서(17)로부터 제어유니트(8)에 출력된다. 이 신호는 연속적인 수를 취한다. 차량이 전진할 경우에는 차속신호(VS)는 정으로 나타나고, 차량이 후진할 경우에는 차속신호(VS)는 부로 나타난다. 조타차륜을 운전자가 시계반대방향으로 회전(즉, 좌회전)할때에는 조타각신호(θH)는 정으로 나타나고, 조타차륜을 운전자가 시계방향으로 회전(즉, 우회전)할때에는 부로 나타낸다.
브레이크압력신호(BP)는 브레이크압력스위치(18)로부터 제어유니트(8)에 출력되고, 신호는 ON 또는 OFF를 취한다. "ON"은 브레이크가 작동하고 있는 것을 의미하고 "OFF"는 브레이크가 작동하고 있지 않는 것을 의미한다.
작동기제어신호(V1)~(V4)는 제어유니트(8)으로부터 작동기(25a)~(25d)에 출력되고, 이 신호는 [1] 또는 [0]을 취한다. [1]일 경우에는(제 2 도참조), 작동기(25)의 솔레노이드(26)에 전원이 공급되지 않고, 각 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성은 HARD로 된다. [0]일 경우에는 작동기(25)의 솔레노이드(26)에 전원이 공급되고, 각 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성은 SOFT가 된다.
또한, 모우드선택신호는 모우드선택스위치(19)로부터 제어유니트(8)로 출력되고 이 신호는 병렬신호이며, 본 발명에서는 HARD, SOFT 또는 CONTROL중에 어느 하나를 택한다. "HARD"는 운전자가 HARD모우드를 선택하는 것을 의미하고, "SOFT"는 운전자가 SOFT모우드를 선택하는 것을 의미하고, "CONTROL"은 운전자가 CONTROL모우드를 선택하는 것을 의미한다. 후술하는 바와같이, HARD모우드를 선택하였을 경우 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성을 모두 HARD에 설정하고, SOFT모우드를 선택하였을 경우 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성을 모두 SOFT에 설정한다. 그러나, CONTROL모우드를 선택할 경우에도, 각 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성을 운전조건 및 노면상태에 따라서 HARD 또는 SOFT중에 하나로 절환된다.
제 5 도는 제어유니트(8)의 제어플로우를 나타낸다. 이 제어는 제어유니트(8)의 제어프로그램에 의해서 처리된다. 이 제어프로그램은 소정의 주기(1~10ms)로 개시 프로그램에 의하여 반복된다. 제어를 제어플로우에 의해 아래에 설명한다.
우선, 스텝(S1)에서, 모우드선택신호가 HARD인지 여부를 판정한다. 이 판정이 YES일 경우, 모우드선택신호는 HARD임을 의미하고, 스텝(S14)에서 모든 작동기 제어신호(V1)~(V4)를 [1]로 세트하고, 이 제어신호(V1)~(V4)를 스텝(S13)에서 출력한다. 이와같은 방법에 의하여, 모든 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성을 HARD로 설정한다. 플로우는 여기에서 종료된다.
모우드선택신호가 HARD가 아닐 경우, 스텝(S2)에서 모우드선택신호가 SOFT인지 여부를 판정한다. 이 판정이 YES일 경우 모우드선택신호는 SOFT임을 의미하고, 스텝(S15)에서 모든 작동기제어신호(V1)~(V4)를 [0]으로 세트하고, 이 제어신호(V1)~(V4)를 스텝(S13)에서 출력한다. 이와같은 방법에 의하여, 모든 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성을 SOFT로 세트한다. 플로우는 여기에서 종료한다.
양판정이 스텝(S1), (S2)에서 NO일 경우, 모우드선택신호는 CONTROL임을 의미하고 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대변위신호(r1)~(r4)를 스텝(S3)에서 입력한 다음, 스프렁부재 및 언스프렁부재간의 상대속도신호를 얻기 위하여 상대변위신호(r1)~(r4)를 스텝(S4)에서 수치미분등에 의해 미분을 한다. 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도(예를들면, 스프렁부재의 절대속도와 언스프렁부재의 절대속도사이의 차이,를 검출하는 상대속도검출수단(51)이 상기 스텝(S3), (S4) 및 차고센서(41)~(44)로 이루어져 있다.
스텝(S5)에서 스프렁부재의 절대가속도신호를 입력한 다음, 수직절대차속을 얻기 위하여 스텝(S6)에서 절대가속도신호를 수치적분등에 의해 적분한다. 이 신호는 가속도센서(11)~(14)에서의 스프렁부재의 수직절대속도이므로, 스텝(S7)에서 완충기(1)~(4)에 있는 스프렁부재의 수직절대속도로 변환된다.중에서 3개의 값을 구하면,를 얻을 수 있고, 따라서를 사용하고를 예비치로 한다. 여기서 제 1 도에 나타난 바와같이, 수평면 XY를 가정하고 좌표로 나타내면, 가속도센서(11)~(13)의 좌표는 (XG1, YG1)~(XG3, YG3)로 나타내고, 완충기(1)~(4)는 (XS1, YS1)~(XS4, YS4)로 나타내고,를 다음 공식에 의해서 구할 수 있다 :
여기에서 두개의 계수행렬과 그들의 적(積)은 상수로서 미리 설정되어 주어진다.
완충기(1)~(4)에서의 스프렁부재의 수직절대속도를 검출하는 스프렁부재 절대속도검출수단(52)은 상기 스텝(S5)~(S7) 및 가속도센서(11)~(14)로 구성된다.
그후, 스텝(S8)에서, 판정함수(hi)가 다음식에 의해 구해진다.
판정함수(hi)는, 각 차륜에서, 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도와 스프렁부재의 절대속도와의 적(積)이다.
스텝(S9)에서 차속신호(VS) 및 조타각(θH)이 입력되고 스텝(S10)에서 게인치가 설정된다. 게인치는 차속에 대한 게인치(g1)와 조타각에 대한 게인치(g2)의 적(g=g1·g2)이며, 두 게인치는 각각 제 6 도 및 제 7 도에 도시한 미리 기억된 맵에 의해 구해진다. 게인치(g1)는 차속이 증가함에 따라 감소하고, 게인치(g2) 또한 조타각이 증가함에 따라 감소한다. 스텝(S11)에서, 소정치(Ki)가 설정되며, 소정치(Ki) 는 상기 게인치(g)와 스프렁부재 및 언스프렁부재 사이의 절대속도의 제곱과의 적이다.
소정치(Ki)를 설정한 후, 스텝(S12)에서, 만일 스텝(S8)에서 얻어진 판정함수(hi)가 소정치(Ki) 이상이면(hi＞ki), Vi=1이고, (hi)가 소정치(Ki)와 같거나 작으면(hiKi), Vi=0이다. 그후, 스텝(S13)에서 작동기제어신호(V1)~(V4)가 출력되고, 플로우는 처음으로 되돌아간다. 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도와 스프렁부재의 절대속도와의 적인 판정함수(hi)를 계산하고, (hi)가 소정치(Ki) 이상인지의 여부에 따라 각 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성을 HARD 또는 SOFT중 어느하나로 절환하는 제어수단(53)은 상기 스텝(S8), (S12) 및 (S13)으로 구성된다. 또한 소정치변경수단(54)은 운전상태 및 노면상태에 따라 소정치(Ki)를 변경한다. 만일 판정함수(hi)가 소정치(Ki)와 같다면(hi=Ki), 작동기제어신호(V1)는 이전의 상태로 유지될 수 있고, 따라서 감쇠력특성은 변화되지 않는다.
상기 제어에 따라서, 만일 운전자가 CONTROL모우드를 선택하고, 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도와 스프렁부재의 절대속도와의 적인 판정함수(hi)가 소정치(ki)(hi＞ki)이상일때(즉, 스프렁부재가 위쪽으로 운동하고 또 완충기(1)~(4)가 신장해서 그 감쇠력이 아래쪽으로 작용할 때, 또는 스프렁부재가 아래쪽으로 운동하고 또 완충기(1)~(4)가 수축해서 그 감쇠력이 위쪽으로 작용할때)에는 각 완충기(1)~(4)에 의해 발생된 감쇠력은 스프렁부재의 수직진동에 대하여 제진(制振)방향으로 작용하는 것으로 판정되어, 각 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성은 HARD로 변경된다. 만일 판정함수(hi)가 (ki) 이하이면 (hiki)(상기와 반대의 상황), 각 완충기(1)~(4)에 의해 발생된 감쇠력이 스프렁부재의 수직진동에 대하여 가진(加振)방향으로 작용하는 것으로 판정되어 각 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성은 SOFT로 변경된다. 이런 방법으로, 제진에너지는 스프렁부재에 전달되는 가진에너지보다 커져서, 승차감 및 주행의 안정성이 개선된다.
소정치(ki)는 게인치(g)와 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도의 제곱과의 적이며, 따라서 그것은 도로의 울퉁불퉁함에 의해 스프렁부재의 고주파수진동영역에서 커지게 된다. 이와같이 하여, 고주파수진동영역에 있어서의 각 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성은 거의 HARD로 변경되지 않아, 감쇠력특성을 불필요하게 변경하므로서 야기되는 소음과 진동을 방지할 수 있다. 또, 도로의 울퉁불퉁함에 기인한 스프렁부재에서의 불쾌한 감정이 억제되고, 승차감이 개선된다.
또한, 노면의 울퉁불퉁함 및 그에 의해 야기되는 진동에 따라 소정치(ki)를 변경하는 소정치변경수단(54)은 노면상태나 차량진동영역을 검출하는 검출수단을 필요로 하지 않는다. 그러므로 본 실시예는 코오스트를 절감하는 이점을 가진다.
또한, 소정치(ki)를 설정하는 게인치(g)는 게인치(g1)와 게인치(g2)와의 적이기 때문에 ((g1) 및 (g2)는 각각 차속이 증가하고 조타각이 증가함에 따라 감소한다), 높은 차량의 안정성이 요구되는 고속운전 및 급커브시에 감쇠력특성이 HARD로 설정된다. 따라서, 안정성의 확보를 도모할 수 있다.
제 8 도 및 제 9 도는 제 2 실시예를 표시한다. 제 8 도는 서스펜션장치의 제어부를 도시하는 블록도이다. 제 2 실시예가 제 1 실시예(제 4 도 참조)와 다른점은 제2실시예를 각 차륜마다 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대변위를 검출하는 제1~제4차고센서(41)~(44) 대신에 각 완충기(1)~(4)(제 1 도 참조)의 감쇠력을 검출하는 감쇠력검출수단과 같은 제 1~제 4 압력센서(61)~(64)를 가지고 있다는 것이다. 감쇠력신호(fs1)~(fs2)는 상기 압력센서(61)~(64)로부터 제어유니트(8)에 출력된다. 이들 신호는 연속치를 취하며, 감쇠력이 상향으로 작용하면 정(正)이고, 하향으로 작용하면 부(負)이다. 다른 부분은 제 1 실시예와 동일하기 때문에 반복을 피하기 위해 제2실시예에 동일한 번호를 사용하였다.
제 9 도는 제어유니트(8)의 제어플로우를 나타낸다. 이 제어는 제어유니트(8)의 제어프로그램에 의해 처리되며, 개시프로그램에 의해 소정의 간격(1~10ms)마다 반복된다. 이하 제어플로우에 의해 제어를 설명한다.
먼저, 스텝(S21)에서 모우드선택신호가 HARD인지의 여부가 체크된다. 만일 이 판정이 YES이면, 이것은 모우드선택신호가 HARD임을 의미하고, 스텝(S34)에서 모든 작동기 제어신호(V1)~(V4)가 [1]로 설정되며, 스텝(S33)에서 제어신호(V1)~(V4)가 출력된다. 이러한 방법에 의해서, 모든 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성이 HARD로 설정되고 처리가 여기에서 종료된다.
만일 모우드선택신호가 HARD가 아니면, 다음 스텝(S22)에서 모우드선택신호가 SOFT인지의 여부가 체크된다. 만일 이 판정이 YES이면, 이것은 모우드선택신호가 SOFT임을 의미하며, 스텝(S35)에서 모든 작동기제어신호(V1)~(V4)가 [0]으로 설정되고, 스텝(S33)에서제어신호(V1)~(V4)가 출력된다. 이러한 방법에 의해, 모든 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성이 SOFT로 설정되고 플로우가 여기에서 종료된다.
만일 스텝(S21) 및 스텝(S22)에서의 판정이 모두 NO이면, 이것은 모우드선택신호가 CONTROL임을 의미하며, 스텝(S23)에서 감쇠력신호(fs1)~(fs4)가 입력되고, 스텝(S24)에서 스프렁부재의 절대속도신호가 입력된다. 그후 스텝(S25)에서 수치적분등에 의해를 적분함으로서 수직절대차속이 구해진다.는 가속도센서(11)~(14)에서의 스프렁부재의 수직절대속도이기 때문에, 이들은 스텝(S26)에서 완충기(1)~(4)에서의 스프렁부재의 수직절대속도인로 변환된다. 상기 변환에 대한 설명은 제 1 실시예에서 이미 이루어졌으며 여기에서는 반복을 생략한다. 각 완충기(1)~(4)에서의 스프렁부재의 수직절대속도인 각를 검출하는 스프렁부재 절대속도검출수단(65)은 상기 스텝(S24)~(S26) 및 가속도센서(11)~(14)로 구성된다.
다음, 스텝(S27)에서 이상적인 감쇠력특성으로써의 스카이훅 댐퍼력(fai)이 다음 공식에 의해 구해진다.
요약하면, 스카이훅 댐퍼력(fai)은 각 차륜에 있어서의 스프렁부재의 절대속도와 게인치(fg)와의 적의 부의 값이다. 스카이훅 댐퍼력(fai)을 연산하는 스카이훅 댐퍼력 연산수단(66)은 이 스텝(S27)으로 구성된다.
스카이훅 댐퍼력(fai)을 연산한 후, 스카이훅 댐퍼력(fai)와 실제감쇠력(fsi)과의 적인 판정함수(hi)(=fsi·fai)가 스텝(28)에서 구해진다. 다음 스텝(S29)에서, 차속신호(VS) 및 조타각(θH)이 입력되고, 그후 스텝(S30)에서 게인치(g)가 설정된다. 제 1 실시예에서 설명한 바와같이, 게인치(g1)와 게인치(g2)와의 적인 게인치(g)는 ((g1)은 차속에 대한 게인치이고 (g2)는 조타각에 대한 게인치임) 제 6 도 및 제 7 도에 도시한 미리 기억된 맵에 의해 설정된다. 또한 스텝(S31)에서 각 차륜에 대한 소정치(ki)=(g·fsi2)가 설정되고, 여기서 (ki)는 게인치(g)와 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도의 제곱과의 적이다.
스텝(S32)에서, 만일 스텝(S28)에서 구해진 판정함수(hi)가 소정치(ki) 이상이면(hi＞ki), Vi=1이고, 만일 판정함수(hi)가 (ki) 이하이면(hiki), Vi=0이다. 다음 스텝(S33)에서, 작동기제어신호(V1)~(V4)가 출력되고, 플로우는 처음으로 되돌아간다. 스카이훅 댐퍼력(fai)과, 실제 감쇠력(fsi)과의 적인 판정함수(hi)를 연산해서, 판정함수(hi)가 소정치(ki) 이상인지의 여부에 따라 각 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성을 HARD 또는 SOFT로 변경하는 제어수단(67)은 스텝(S28), (S32) 및 (S33)으로 구성된다. 또한, 운전상태 및 노면상태에 따라 소정치(ki)를 변경하는 제어수단(68)은 스텝(S29)~(S31)로 굿어된다. 만일, 판정함수(hi)가 소정치(ki)와 같다면(hi=ki), 작동제어신호(Vi)는 이전상태로 유지될 수 있고, 감쇠력은 변경되지 않아도 된다.
상기 제어에 따라, 제 1 실시예와 같이, 만일 운전자가 CONTROL모우드를 선택하고 스카이훅 댐퍼력(fai)과 각 완충기(1)~(4)의 실제감쇠력(fsi)과의 적인 판정함수(hi)(fsi·fai)가 소정치(ki) 이상이면(hi＞ki), 즉 각 완충기(1)~(4)에 의해 발생된 감쇠력이 스프렁부재의 수직진동에 대하여 제진방향으로 작용하면, 각 완충기 (1)~(4)의 감쇠력특성은 HARD로 변경된다. 만일 판정함수(hi)가 (ki) 이하이면(hiki), 즉, 각 완충기(1)~(4)에 의해 발생된 감쇠력이 스프렁부재의 수직진동에 대하여 가진방향으로 작용하면, 각 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성은 SOFT로 변경된다. 이와같이 해서, 제진에너지는 스프렁부재에 전달되는 가진에너지보다 커지고, 따라서 승차감 및 주행의 안정성을 개선할 수 있다.
게인치(g)와 완충기 감쇠력(fsi)의 제곱과의 적인 소정치(ki)(-g·fsi2)는 도로의 울퉁불퉁함에 의해 스프렁부재의 고주파수진동영역에서 커지기 때문에, 각 완충기(1)~(4)의 감쇠력은 거의 HARD로 변경되지 않는다. 이와같이 하여, 감쇠력의 불필요한 변경에 의해 야기되는 잡음 및 진동을 방지할 수 있고, 노면의 울퉁불퉁함에 의해 야기되는 스프렁부재에서의 위화감을 억제할 수 있다. 따라서, 승차감의 개선을 도모할 수 있다.
본 제 2 실시예는 제 1 실시예의 경우에서와 같이 노면상태나 차량진동영역을 검출하는 검출수단을 필요로 하지 않으며, 따라서 코우스트가 적게 드는 이점을 가진다. 또한, 고속운전 또는 급커브시에 감쇠력특성은 HARD로 되고, 따라서 주행의 안정성의 확보를 도모할 수 있다.
제 10 도 및 제 11 도는 제 3 실시예를 도시한다. 제 10 도는 서스펜션장치의 제어부를 도시하는 블록도이다. 제 3 실시예가 제 1 실시예(제 4 도 참조)와 다른 점은 제 3실시예는 각 차륜의 스프렁부재의 수직가속도를 검출하는 제 1~제 4 가속도센서(11)~(14)를 가지고 있지 않다는 것이다. 다른 부분은 제 1 실시예와 동일하기 때문에, 반복을 피하기 위하여 본 실시예에서는 동일한 번호를 사용하였다.
제 11 도는 제어유니트(8)의 제어플로우를 도시한다. 이 제어는 제어유니트(8)의 제어프로그램에 의해 처리되고, 개시프로그램에 의해 소정의 간격(1~10ms)으로 반복된다. 제어플로우를 사용하여 이하 제어를 설명한다.
먼저, 스텝(S41)에서 모우드선택신호가 HARD인지의 여부가 체크된다. 만일 이 판정이 모우드선택신호가 HARD임을 의미하는 YES이면, 모든 작동기제어신호(V1)~(V4)는 스텝(S49)에서 [1]로 설정되고, 스텝(S48)에서 제어신호(V1)~(V4)가 출력된다. 이런 방법에 의해, 모든 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성이 HARD로 설정되고, 여기에서 처리가 종료된다.
만일 모우드선택신호가 HARD가 아니면, 다음 스텝(S42)에서 모우드선택신호가 SOFT인지의 여부가 체크된다. 만일 이 판정이 모우드선택신호가 SOFT임을 의미하는 YES이면, 모든 작동기제어신호(V1)~(V4)는 스텝(S50)에서 [0]으로 설정되고, 스텝(S48)에서 제어신호(V1)~(V4)가 출력된다. 이런 방법에 의해 모든 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성은 SOFT로 설정되고, 플로우는 여기에서 종료된다.
스텝(S41) 및 스텝(S42)에서의 판종이 모두 모우드선택신호가 CONTROL을 의미하는 NO이면, 스텝(S43)에서 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대변위신호(r1)~(r4)가 입력되고, 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도는 스텝(S44)에서 수치미분등에 의해 (r1)~(r4)를 미분함으로써 구해진다.
다음에, 판정함수(hi)가 다음식에 의해 구해진다.
요약하면, 판정함수(hi)는 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대변위(ri)와 그 상대속도와의 적이다.
또, 게인치(g)와 스프렁부재 및 언스프렁부재 사이의 상대속도와의 적인 소정치(ki)가 스텝(S46)에서 설정된다. 게인치(g)는 정이거나 부이어도 되며, 그것은 또한, 제1실시예의 경우에서와 같이 제 6 도 및 제 7 도에 도시한 미리 기억된 맵을 이용하여, 차량속도에 대한 게인치인 게인치(g1)와 조타각에 대한 게인치인 게인치(g2)를 곱함으로써 얻을 수 있다.
소정치(ki)가 설정된 후, 스텝(S47)에서, 만일 스텝(S45)에서 구해진 판정함수(hi)가 소정치(ki) 이상이면(hi＞ki), Vi=1이고, 만일 판정함수(hi)가 소정치(ki)(hiki) 이하이면, Vi=0이다. 다음 스텝(S48)에서 작동기제어신호(V1)~(V4)가 출력되고, 플로우는 처음으로 되돌아간다. 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대변위와 스프렁부재 및 언스프렁부재 사이의 상대속도와의 적인 판정함수를 연산해서, 함수(hi)가 소정치(ki) 이상인지의 여부에 따라 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성을 HARD 또는 SOFT로 변경하는 제어수단(71)은 스텝(S43)~(S45) 및 (S47)로 구성된다. 또, 운전상태 및 노면상태에 따라 소정치(k1)를 변경하는 제어수단(72)은 스텝(S6)으로 구성된다. 만일 판정함수(hi)가 소정치(ki)와 같다면(hi=ki), 작동기제어신호(Vi)는 이전상태로 유지될 수 있고, 감쇠력은 변경되지 않아도 된다.
상기 제어에 의해서, 만일 운전자가 CONTROL모우드를 선택하고, 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대변위(ri)(=zsi-zui)와 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도와의 적인 판정함수(hi)가 소정치(ki) 이하이면(hi＜ki)(즉, 완충기(1)~(4)가 신장되고 감쇠력이 압축방향으로 작용하거나, 또는 완충기(1)~(4)가 압축되고 감쇠력이 신장방향으로 작용하면), 각 완충기(1)~(4)에 의해 발생된 감쇠력은 스프렁부재의 수직진동방향에 대하여 제진방향으로 작용하는 것으로 판정되고, 완충기의 감쇠력특성은 HARD로 변경된다. 만일 판정함수(hi)가 소정치(ki) 이상이면(hi＞ki)(즉, 완충기(1)~(4)가 신장되고 감쇠력이 신장방향으로 작용하거나, 또는 완충기(1)~(4)가 압축되고 감쇠력이 압축방향으로 작용하면), 각 완충기(1)~(4)의 감쇠력은 스프렁부재의 수직진동에 대하여 가진방향으로 작용하는 것으로 판정되어, 감쇠력특성은 SOFT로 변경된다. 이와같이 하여, 제진에너지는 스프렁부재에 전달되는 가진에너지보다 커지고, 따라서 승차감 및 주행의 안정성을 개선할 수 있다.
소정치(ki)는 게인치(g)와 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도의 제곱과의 적이며, 도로의 울퉁불퉁함으로 인해 스프렁부재의 고주파수 진동영역에서 크다. 따라서, 각 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성은 스프렁부재의 고주파수진동영역에서, 특히 게인치가 부로 설정될 때에는 거의 HARD로 변경되지 않는다. 이와같이 하여, 감쇠력특성을 불필요하게 변경하는 것에 따른 소음 및 진동을 방지할 수 있고, 노면의 울퉁불퉁함에 의한 스프렁부재에서의 불쾌한 감정을 억제한다. 결과적으로, 승차감의 개선을 도모할 수 있다. 게인치가 정으로 설정되면, 각 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성은 고주파수진동영역에서 거의 SOFT로 변경되지 않는다.
본 제 3 실시예에 있어서, 도로에 의한 진동 및 그에 의해 변경되는 차량진동영역에 따라서 소정치(k1)를 변경하는 소정치변경수단(52)은 노면상태나 차량진동영역을 검출하는 검출수단을 필요로 하지 않으며, 따라서 코우스트를 절감하는 이점이 있다.
본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 도시하고 기술하였으나 그것에 의해서 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
어떤 특정실시예의 세부사항은 변경될 수 있다. 에들면, 제 1 실시예에서, 각 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성은 스프렁부재의 절대속도와 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도인와의 적이 소정치k1(예를들면, 게인치 g와 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도의 제곱과의 적인 g()2)보다 더 큰지 여부에 따라서 HARD 또는 SOFT로 변경된다. 그러나 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성은 언스프렁부재의 절대속도와 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도인와의 적이 소정치k1(게인치 G와 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도의 제곱과의 적인보다 더 큰지 여부에 따라 HARD 또는 SOFT로 변경될 수 있다.
이것은 F1이 F2와 같기 때문이고, F1은 소정치과 스프렁부재의 절대속도와 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도인와의 적 사이의 차이이다.
F2는 소정치과 언스프렁부재의 절대속도와 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도인과의 적 사이의 차이이다.
이들 차이 F1, F2는 다음 방정식으로 나타낼 수 있다.
이어서 F1=F2이고, 1-g=-G, g=1+G이다.
또한 각 차륜에 대한 스프렁부재와 언스프렁부재 사이에 설치된 감쇠력특성 가변형 각 완충기(1)~(4)의 감쇠력특성이 독립적으로 변경되어도, 전륜에 대한 좌우 완충기(1), (2)는 같은 감쇠력을 가지도록 제어되고, 후륜에 대한 완충기(3), (4)도 같은 감쇠력을 가지도록 제어된다. 이 경우에, 좌우전륜용 완충기(1), (2)의 감쇠력특성은 적의 합계에 따라서 HARD 또는 SOFT로 변경된다. 하나의 적은 좌측전륜의 스프렁부재의 절대속도와 좌측전륜의 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도인와의 적이고, 다른 하나의 적은 우측전륜의 스프렁부재의 절대속도와 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도와의 적으로 소정치보다 더 크다.

Claims (8)

  1. 감쇠력특성이 가변이고, 스프렁부재와 언스프렁부재 사이에 설치된 완충기와 ; 상기 스프렁부재의 수직진동에 대하여 상기 완충기의 감쇠력이 작용하는 방향이 가진방향인지 또는 제진방향인지를 판정하고, 또한 감쇠력의 크기를 판정하는 판정수단과 ; 판정함수가 소정치보다 더 크면 감쇠력특성은 더높게 설정되고, 판정함수가 소정치보다 더 작으면 감쇠력특성은 더 낮게 설정되도록 감쇠력특성을 제어하는 제어수단과 ; 노면상태에 따라 소정치를 변경하는 소정치변경수단과 ; 상기 스프렁부재 또는 상기 언스프렁부재중의 어느 하나의 절대속도를 검출하는 절대속도검출수단과 ; 상기 스프렁부재와 상기 언스프렁부재 사이의 상대속도를 검출하는 상대속도검출수단과 ; 그리고 상기 판정수단은 상기 절대속도검출수단과 상기 상대속도검출수단으로부터 신호를 받고, 상기 스프렁부재 또는 언스프렁부재중의 어느 하나의 절대속도와, 스프렁부재와 언스프렁부재 사이의 상대속도와의 적을 연산해서, 상기 완충기의 감쇠력이 작용하는 방향이 가진방향인지 또는 제진방향인지를 판정하고, 또한 감쇠력의 크기를 판정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 소정치변경수단은 상대속도검출수단에 의해 검출된 상기 스프렁부재와 상기 언스프렁부재 사이의 상대속도의 제곱에 게인치를 곱해서 소정치를 설정하는 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 함수의 게인치는 차속이 증가함에 따라서 감소하는 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 함수의 게인치는 조타각이 증가함에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 완충기는 : 실린더와 ; 상기 실린더 내부에 슬라이드가능하게 배치된 피스톤유니트와 ; 그리고 상기 피스톤유니트에 형성된 2개의 오리피스를 구비하고, 상기 오리피스중의 한쪽은 항시 열려 있으며, 다른쪽의 오리피스는 작동기에 의해 개폐가능하며, 상기 완충기의 감쇠력특성은 그를 개폐함으로써 고레벨 또는 저레벨로 변경가능한 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 작동기는 전자석이며, 상기 작동기가 통전되지 않을 때, 상기 완충기의 감쇠력특성은 더 높게 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 완충기는 4개의 차륜에 각각 설치되고, HARD, SOFT 및 CONTROL로부터 모우드를 선택하는 모우드선택스위치를 포함하며, 상기 모든 완충기의 감쇠력특성은 HARD모우드가 선택될 때 더 높게 설정되고, 상기 모든 완충기의 감쇠력특성은 SOFT모우드가 선택될때 더 낮게 설정되며, 상기 각 완충기의 감쇠력특성은 CONTROL모우드가 선택될 때 자동적이고 또한 서로 독립적으로 변할 수 있게 설정되는 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 스프렁부재 또는 상기 언스프렁부재중의 어느 한쪽의 절대속도를 검출하는 상기 절대속도검출수단은 상기 완충기 부근에 설치된 가속도센서를 구비하고, 상기 가속도센서에 의해 검출된 상기 스프렁부재 또는 상기 언스프렁부재의 어느 한쪽의 수직가속도를 저분하여, 그 적분에 의해 얻어진 상기 스프렁부재 또는 상기 언스프렁부재의 절대속도를 상기 완충기에서 상기 스프렁부재 또는 상기 언스프렁부재의 절대속도로 바꾸는 것을 특징으로 하는 차량의 서스펜션장치.
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