KR0169315B1 - 반자동서스펜션 제어방법 및 장치 - Google Patents

반자동서스펜션 제어방법 및 장치 Download PDF

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랄프 베렌스;게오르그 뮐러
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Abstract

본 발명은 다음의 단계를 갖는, 자동차 특히, 승용차 및 상업용 자동차의 서스펜션 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
즉, 자동차의 각 휠에 양호하게 하나씩 배치되고 운행 조건에 의존하는 특정 상황에 부합할 수 있는 댐핑력을 가능한한 작게 하는 반자동 댐퍼를 위한 제어 신호를 산출하기 위하여 동적 롤링 조건을 감지기로 확인하고 설정된 롤링 조건 데이터를 처리한다. 제어 신호(U1)와 댐핑력(Fd)의 동작치에 의존하는 반자동 댐퍼(5)는 비록 광범위한 작동점에 관하여 요구될지라도 성취 불가능한 자동적 댐퍼 기능을 위한 대체로서 세팅되며, 이러한 세팅은 최대 경도 또는 최대 연도(대체 세팅)로 이루어지는 것으로 여겨진다.

Description

[발명의 명칭]
반자동 서스펜션 제어방법 및 장치
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 다음의 단계에 의한 자동차 특히, 승용차와 상업용 자동차의 서스펜션 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 즉, 동적 롤링 조건을 감지 장치로 확인하고 설정된 롤링 조건 데이터를 처리하여, 자동차의 각 휠에 양호하게 하나씩 배치되어 그 댐핑력이 운행 조건에 의존하는 특정 상황에 되도록 작은 값으로 조절될 수 있는 반자동 댐퍼를 위한 제어 신호를 산출한다.
서스펜션 제어 시스템의 설계는 항상 여행의 안락감과 안전성 사이의 조화를 요구한다. 이상적 서스펜션은 노면의 기복도로 인해 발생되는 진동을 흡수하면서 휠의 접지력을 예정된 값으로 가능한한 일정하게 유지함으로써 양호한 측부 점착을 얻어 자동차를 최대로 안전하게 제어하게 하여야 한다.
종래의 자동차는 수동 댐핑 시스템 즉, 휠의 스프링 배열과 평행하게 배열된 댐퍼가 특정 유체로 댐핑되는 피스톤을 갖는 시스템을 갖는다. 인장·압축력은 유체의 이동을 유발함으로써 유체는 밸브 개방 구역을 통과한다.
자동적 서스펜션 제어에서는 피스톤에 의해 두개의 작동 챔버로 분할된 실린더를 구비한 작동기가 채택된다. 압력 매체는 두개의 작동 챔버로 자동적으로 들어가거나 나올 수 있음으로 해서 압력 매체에 의존하여 어떤 요구된 힘이라도 세트될 수 있다. 댐핑력이 직각 좌표계에서 피스톤 속도를 초과하여 나타나면, 특성 곡선은 네개의 사분면 모두에 관계될 수 있다. 즉, 동작점이 단지 제1 및 제3사분면(양의 댐핑력과 양의 피스톤 속도; 음의 댐핑력과 음의 피스톤 속도)에만 관계될 수 있는 수동적 시스템에서와는 달리, 자동적 댐핑력으로는 양의 댐핑력에서도 음의 피스톤 속도를, 음의 댐핑력에서도 양의 피스톤 속도를 성취할 수 있다. 압력 매체 제어를 위해 적절한 에너지를 채택함으로써 자동적 시스템의 서스펜션에 사용된 휠은 노면의 기복도에 따라 재빨리 상하 이동될 수 있어 최적의 서스펜션 설계의 요구 조건을 거의 모두 충족시킨다. 그러나, 자동적 시스템은 장치와 에너지에 드는 비용이 그만큼 크다.
양호한 결과는 종래의 수동적 시스템보다 훨씬 탁월한 반자동 서스펜션 제어로도 얻어진다. 반자동 시스템에서는 댐퍼 경도가 조절될 수 있다. 이러한 목적을 위하여 반자동 댐퍼는 피스톤으로 이동되는 압력 매체를 위한 제어 가능한 밸브 개방 구역을 구비한다. 롤링 조건에 따라 댐핑력은 조절 시스템의 밸브 개방 구역을 조절함으로써 주요 상황에 대처될 수 있다.
댐핑 특성이 도로 조건 및/또는 롤링 조건에 대한 것 이상으로 변화되어 댐핑 특성의 변화를 제공하는 반자동 서스펜션 시스템은 공지되어 있다. 그러나, 이는 댐핑 특성을 단지 당시의 요구 조건에만 대략 대체시킬 수 있으며, 일례로 매끈한 노면과 균일한 운행 속도에서는 최소의 댐핑이 얻어지고 기복성 노면 또는 활기찬 운행 조작(제동, 신속 조향 조작)에서는 보다 큰 댐핑이 성취되는 방식으로 일련의 단계에서 행해질 수 있다. 따라서 고도의 요구 조건을 충족시킬 수 있는 결과를 얻을 수 없다.
독일연방공화국 공개 공보 제 35 13 128 호로부터 반자동 댐핑 시스템을 채택하여 그 특성이 자동적 시스템에 거의 필적하는 댐핑 진행 동작을 위한 장치가 공지되었다.
이를 위하여 댐핑 시스템은 감지기로 탐지된 특정 작동 조건에 따라 댐핑력이 거의 제로가 되는 상태로 배치될 수 있어야만 한다. 이러한 조건은 항상 자동적 시스템이 사용된다는 가정아래 에너지 공급이 행해졌을때로 전환된다. 따라서, 반자동 댐퍼는 댐핑력이 되도록 적어지는 방식으로 에너지가 자동적 시스템에 공급되거나 또는 수동적 시스템이 에너지를 소멸시키는 범위로 전환된다. 거기에서는 수동적 시스템보다 괄목할만한 장점이 얻어질 수 있으나 여전히 좀더 나은 해결책이 요구된다.
[본 발명의 장점]
청구범위에 언급된 특징을 갖는 본 발명에 따르는 방법은 자동적 압력 매체 보급을 위해 아무런 힘도 제공될 필요가 없을지라도 자동적 시스템에 내재하는 대부분의 특성이 성취될 수 있다는 장점을 갖는다. 반자동 댐퍼는 형태에 따른 단면 변화를 위해 요구되는 세팅 에너지가 비교적 작은 것에 다소 사용된다. 서스펜션이 반자동 댐퍼 기능을 기초로 하여 이행될 수 있는 자동차의 각 휠에 양호하게 배치된 반자동 댐퍼에 동작점을 요구한다면 이들 동작점이 취해진다. 동작점이 자동적 댐퍼 기능(4개의 사분면 작동)을 요구하는데 반자동 댐퍼로 인해 운행이 불가능한 것으로 분류되면 반자동 댐퍼의 대체 세팅은 본 발명과 일치되어진다. 이는 제작된 댐퍼의 최대 경도와 최대 연도를 세팅함과 함께 제어 신호와 동작치의 평가 결과에 의존하는 해당 댐퍼의 댐핑력의 당시 동작치와 제어 신호에 따라 모든 반자동 댐퍼 즉, 자동차의 모든 휠에 이루어진다. 제어 신호는 자동차의 순간적으로 얻은 동적 롤링 상태의 감지기로 확인되고 처리된 데이터로부터 산출한다. 특히, 자동차의 각 휠에 대하여 당시의 최적의 댐핑력을 데이터로부터 확인하는 상태 제어기가 사용된다. 수동적 댐퍼와는 대조적으로 반자동 댐퍼는 밸브 개방 구역이 상술한 제어 신호에 의해 피스톤 속도에 무관하게 변화될 수 있으므로 특성 곡선을 갖지 않지만 성능 그래프를 갖는다. 반자동 댐퍼로는 따라서 무수한 쌍의, 그러나 특정 한계내에 존재하는 댐핑력과 피스톤 속도를 세팅할 수 있다. 댐핑력/피스톤 속도 선도에서 최소 개방 구역은 제1한계 특성을 제공하고 최대 밸브 개방 구역은 제2한계 특성을 제공한다. 반자동 댐퍼로는 따라서 적절한 제어 신호로 상술의 한계 특성 사이에서 제1 및 제3사분면에 있는 모든 쌍의 댐핑력과 피스톤 속도값을 세트할 수 있다. 또한 거기에는 설계 및 작동으로 정해지는 한계가 있으며, 이는 최대 댐핑력과 최대 피스톤 속도이다. 언급된 한계 밖의 값의 모든 쌍 특히, 제2 및 제4사분면에 존재하는 것은 반자동 댐퍼로 성취될 수 없다. 그러나 특정 상황에서 최적의 서스펜션 제어는 값의 쌍으로 분류된 동작점 즉, 제1 및 제3사분면에 드러난 한계 밖에 각각 있지만 상술한 바의 반자동 시스템으로 인하여 이행될 수 없는 동작점을 요구한다. 그러한 경우에 본 발명에 의해 제공된 대체 세팅이 자동적 시스템의 성질에 근접한 효과를 내지만 장치의 설치 및 효율적 관리의 관점에서는 여전히 반자동 시스템의 장점을 보존하고 있도록 이루어진다.
대체 세팅은 반자동 댐퍼가 효과를 낼 수 있는 동작점이 다시 얻어질 때까지 충분히 오래 유지됨이 특히 기대된다. 본 발명에 따르는 대체 세팅은 따라서 단지 자동적 시스템 단계에서만 이루어진다. 그리고, 당시의 동작점의 연속적 감시가 일어나서 반자동 시스템에 의해 성취될 수 있는 값의 쌍에서는 대체 세팅으로부터 정상 반자동 작동으로 즉각적 스위치 백이 이루어진다.
대체 세팅을 결정하기 위한 승산이 제어 신호와 댐핑력의 동작치로부터 양호하게 이루어지고, 그 승산이 음의 부호일 경우에는 기본 세팅이 이루어진다.
최대 경도 또는 최대 연도의 댐퍼 세팅을 위한 판단 기준으로 댐핑력의 대체 세팅이 필요한 순간에 존재하는 피스톤 속도의 크기가 사용된다. 피스톤 속도의 크기가 한계 속도 이하일 경우 댐퍼는 최대 경도에서 선택적으로 세팅된다. 피스톤 속도의 크기가 한계 속도 이상일 경우 최대 연도의 선택적 세팅이 사용된다. 한계 속도는 미리 결정될 수 있다.
제어 신호는 양호하게는 제어 전압이다. 이는 상술된 제어기에 보급되고 선형 경로를 취한다.
반자동 댐퍼가 그 작동에 있어서 비선형 특성을 가지므로 제어기에 의해 공급되는 선형 제어 전압은 댐퍼의 비선형 제어 특성에 필적된 작동 전압으로 양호하게 변압된다. 이러한 임무는 보정 전류로 수행된다.
수반하는 입력 변화치는 운행 조건 변수 즉, 스프링 변형, 휠 가속, 댐핑력, 차체 가속, 도로 기복도 및 도로 기복 속도에 관한 변수로 사용된다.
댐핑력은 자동차의 굴곡 조향시에는 약간의 오버스티어링(oversteering) 동작이 산출되고 직선 조향으로의 복귀시에는 약간의 언더스티어링(understeering) 동작이 산출되는 방식으로 결정된다.
전기 유동학적 원리에 의해 양호하게 작동하는 반자동 댐퍼가 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 제어 신호 발생을 위한 신호 처리 회로에 공급되는 데이터를 위한 동적 롤링 조건을 탐지하는 감지기와 상황에 의존하는 특정 롤링 조건에 되도록 작은 값으로 조절될 수 있는 댐핑력을 위한 자동차의 각 휠에 양호하게 하나씩 배치되는 댐퍼를 갖는 자동차 특히, 승용차 및 상업용 차의 서스펜션 제어를 위한 장치에 관한 것이다. 각 반자동 댐퍼는 제어 신호와 댐핑력의 동작치에 의존하여 바람직하지만 획득 불가능한 자동 댐퍼 기능을 위하여 최대 경도 또는 최대 연도(기본 세팅)중에서 선택적으로 세팅된다. 신호 처리 회로는 피스톤 속도의 크기와 한계 속도를 비교하기 위한 비교기를 적어도 하나 구비한다.
[도면의 간단한 설명]
본 발명은 다음에서 도면을 참조하여 보다 상세히 설명된다.
제1도는 반자동 서스펜션 제어의 블록선도.
제2도는 휠 근처에서의 서스펜션 제어의 모형도.
제3도는 반자동 댐퍼의 개략도.
제4도는 피스톤 속도에 대한 반자동 댐퍼의 댐핑력 선도.
제5도는 서스펜션 제어의 블록선도.
제6도는 서스펜션 제어의 상세한 블록선도.
[예시된 실시예의 설명]
제1도는 반자동 서스펜션 제어가 구비된 자동차의 블록선도를 개략적 윤곽으로 도시한다. 전방 차축(2)과 후방 차축(3)의 각 휠(1)에 배치된 감지기(4)와 댐퍼(5)가 있다. 댐퍼(5)의 각각은 반자동 댐퍼이다. 상기 댐퍼(5)는 그것의 연통하는 챔버를 연결하는 바이패스의 조절 가능한 밸브 개방 구역으로 특징지워지고 조합된 실린더를 상기 연통하는 챔버로 분할하는 피스톤을 구비한다. 댐퍼(5)는 휠 지지부(일례로 차축)와 자동차의 상부 구조 사이의 각 휠(1) 구역에 배치되어 있다.
전방 차축(2)과 후방 차축(3)의 상술한 조립체는 댐퍼(5)를 위한 감지기 신호와 제어 신호의 처리를 담당하는 처리 회로(6,7)에 연결되어 있다. 처리 회로(6,7)는 처리 컴퓨터(8)에 연결되어 있다.
전체 배열은 반자동 차대 제어를 신속히 제공하도록 설계되고 즉, 감지기로 설정된 데이터가 운행중에 온라인으로 처리되고 개별적 반자동 댐퍼(5)를 위한 대응하는 제어 신호로 전환되어 최적의 운행중 안락감을 산출한다. 운행 안락감과 운행 안정성은 서로 대립되는 것인바, 고도의 운행 안락감은 유연한 댐퍼 특성을 요구하지만 그러한 특성은 적절한 여행 안정성을 보장할 수 없다. 견고한 댐퍼 특성은 고도의 여행 안정성을 제공하지만 안락감을 저하시킨다. 본 발명의 반자동 서스펜션 댐핑을 사용할 경우에 차대는 항상 롤링 조건 및/또는 운전자의 요구 조건에 의존하여 최적으로 댐핑된다. 즉, 임계 상황(일례로 제동, 신속 조향등)에 있어서는 대응적으로 견고한 댐핑이 있고, 비임계 상황(일례로 일정 속도로 직진 운행)에 있어서는 유연하고 안락한 댐핑이 있다. 본 발명으로 제공되는 바의 서스펜션 제어는 다음에 보다 상세히 기술된다.
제2도를 자동차의 휠 구역의 모형도를 도시한다. 제2도는 또한 하나의 휠의 전형으로 묘사된다. 4개의 휠(1)이 부착된 자동차에 있어서는 따라서 독립적 서스펜션 제어를 구비한 각 휠 구역을 갖는 4개의 설비가 있다. 스프링력 Ff를 갖는 스프링을 매개하여 휠 매스 mr이 자동차의 상부 구조 매스 ma와 연결된다. 하나의 휠 전형에 있어서 자동차의 상부 구조 매스 ma는 전체 매스중 특성 휠(1)에 더해질 수 있는 비율의 매스이다. 스프링은 상수 Ca를 갖는다. 작동 전압 Vd로써 세팅될 수 있는 댐핑력 Fd를 갖는 상술된 댐퍼(5)는 스프링과 평행하다. 휠 매스 mr과 자동차의 상부 구조 매스 ma사이에는 상대적 스프링 변형 거리 Xar가 있다. 휠(1)의 유연한 부품은 스프링 상수 Cr에 의해 고려되었다. 휠은 도로 기복도 S를 갖는 도로를 주행한다. 도로 기복도 S는 관성 구조(12:수직 부분)에 대하여 조사된다. 관성 구조(12)로부터 출발하여 휠(1)에 대한 휠 행정 Xr과 자동차의 상부 구조 매스 ma에 대한 상부 구조 행정 Xa가 있다. 노면 기복도 S와 휠(1) 사이에 연장하는 상대적 휠 행정 Xrr이 있다.
제3도는 사용된 반자동 댐퍼(5)의 구성의 개략적 도시이다. 그 실린더(13)는 두개의 연통하는 챔버(15,16)로 분할되어 있다. 연통하는 챔버(15,16)는 바이패스로 연결되고 그 밸브 개방 구역은 작동 전압 Vd로 실현될 수 있다. 일례로 작동 전압 Vd로 제어되는 전자기 장치가 제공됨으로써 개방 구역이 변화될 수 있다. 연통하는 챔버(15,16)의 내부에는 압력 매체(일례로 유압 유체)가 있다. 제3도는 또한 댐핑력 Fd와 피스톤 속도 V를 도시한다.
제4도는 반자동 댐퍼(5)의 댐핑력/피스톤 속도 선로를 도시한다. 바이패스의 밸브 개방 구역만이 단지 조절될 수 있기 때문에 즉, 어떤 자동 압력 형성도 연통하는 챔버(15,16)에 작용될 수 없기 때문에 작동은 선도의 단지 제1 및 제3사분면(Ⅰ,Ⅲ)에서만 가능하다. 결과적으로 양의 댐핑력 Fd와 양의 피스톤 속도 V (상대적 스프링 변형 속도에 대응하는 피스톤 속도)를 갖는 동작점과 음의 댐핑력 Fd와 음의 피스톤 속도 V를 갖는 동작점이 세팅될 수 있다. 제2 및 제4사분면(Ⅱ,Ⅳ)은 연통하는 챔버가 압력 매체로 자동적으로 가압될 수 있는 자동적 댐퍼에 의해서만 일어날 수 있다. 이는 양의 댐핑력 Fd에서의 음의 피스톤 속도 V도 이행될 수 있고, 음의 댐핑력 Fd에서의 양의 피스톤 속도 V도 이행될 수 있음을 의미한다. 따라서, 본 반자동 시스템에서의 제2 및 제4사분면(Ⅱ,Ⅳ)은 아래 방정식으로 특징지워진다.
제4도의 선도는 최대 도달 가능 댐핑력 Fdmas와 최대 피스톤 속도 Vmax로 한정된다. 두개의 한계 특성(18,19)은 또한 분류된다. 한계 특성(18)은 최대 경도를 갖는 댐핑 특성을 표시하고, 이러한 조건은 Vd=0의 자동 전압과 공존한다. 한계 특성(19)은 가능한 최대 연도를 갖는 댐핑 특성에 관한 것이며, 이는 Vd=Vmax의 작동 전압과 함께 주어진다. 바이패스 개방 구역과 제어 신호의 배치는 근본적으로 임의적인 것이다. 본 발명에 따르면 그것은 일례로 전자 장치의 결함으로 인하여 제어 신호가 불이행되는 경우에는 댐퍼(5)는 가능한한 견고하게(한계 특성 18) 세팅되어 비록 안락감이 극히 불량할지라도 안전한 작동 조건을 취한다(고장 안전의 원리). 또한, 불량 기능시에 댐퍼(5)를 과부하로부터 보호하기 위한 압력 제어 밸브가 제공된다.
제4도의 선도에 있어서의 반자동 댐퍼(5)는 단지 제1 및 제3사분면의 한계 특성 18과 19 사이에 있는 동작점을 유발하기 위해서만 사용될 수 있다. 본 발명에 따르는 서스펜션의 최적의 댐핑을 위해서 제어기(다음에 보다 상세히 다뤄질)는 극히 짧은 시간에 당시 요구되는 댐핑력 F(셋 포인트 값)의 크기 및 방향을 계산할 것이다. 당시에 요구된 댐핑력 Fd가 제4도의 선도의 제1 또는 제3사분면에 있으면 즉,
의 관계에 있으면 바이패스(17; 제3도)의 적절한 작동에 의하여 이러한 셋 포인트력이 세팅될 수 있다. U1은 제어 전압 즉, 상기 제어기의 출력 전압이다. 그러나,
을 위한 운행 상황 즉, 당시의 댐핑력(셋 포인트 값)이 제2 또는 제4사분면에 있는 때가 있다. 따라서 작동적 댐퍼 응답이 요구된다. 이는 반자동 댐퍼(5)로 이행될 수 없다. 제어기는 이때 에러 발생이 셋 포인트 값에 비교하여 가능한한 적도록 댐퍼 세팅을 작동시키게 선택되어야만 한다. 이제 셋 포인트력에 가장 근접하는 것이 큰 댐핑력인지 작은 댐핑력인지를 결정해야만 한다. 제4도는 이러한 결정이 본 발명에 따라 이루어지는 방법을 두개의 실시예로 도시하도록 마련되었다.
[실시예 1]
댐핑력 Fd이(셋 포인트력) 제어기의 최종 연산 사이클에 따라 제4도의 점 22에 일치하고 차후의 연산 사이클의 셋 포인트력의 또다른 진행이 화살표 20의 방향으로 진행한다면 한계 특성(18)에 놓여 있는 점 23에 도달된 댐퍼 세팅은 최대 경도로 되고 직후에 제4사분면이 도달된다. 이는 상당히 큰 댐핑력이 셋 포인트력에 무척 가까이 도달할 것이라는 것을 의미한다. 본 발명에 따라 댐퍼는 다음의 조건이 유력한 한에는 최대 경도로 제어된다.
[수학식 2]
한계 속도 Vgrenz는 분류 가능한 피스톤 속도이다. 제4도에서 그것은 제1 및 제3사분면에 일점쇄선으로 표시되어 있다.
[실시예 2]
제어기의 최종 연산 사이클에 따라 댐핑력이 제4도의 점 24에 일치하고 차후의 연산 실시예에서의 세 포인트력의 또다른 진행이 화살표 21의 진행을 따른다고 가정하자. 최대 연도의 댐퍼 세팅은 이미 한계 특성(19)에 놓여 있는 점 25에 도달되고 잠시후에 제2사분면이 도달된다. 따라서, 가능한한 작은 댐핑력이 셋 포인트력에 무척 가까이 도달한다. 본 발명에 따르면 댐퍼는 따라서 조건이 다음과 같이 충족되면 최대 연도로 제어된다.
[수학식 2]
이전 실시예와 마찬가지로 │V│는 피스톤 속도 V의 크기를 나타낸다.
본 발명에 따르는 서스펜션 제어의 구체적 형태는 제5도 및 제6도에서 보다 완벽하게 설명된다.
제5도는 제어기(26)와 제어 회로의 일부를 이루는 부분(27)을 도시한다. 상술된 감지기(4)가 제공되어 상대적 스프링 변형 거리 Xar와 댐핑력 Fd와 휠 가속및 차체 가속를 탐지한다. 상대적 스프링 변형 속도은 상대적 스프링 변형 거리 Xar로 이루어진다. 상대적 스프링 변형 거리 Xar와 댐핑력 Fd및 휠 가속은 노면 기복도 S와 기복 속도를 연산하기 위하여 사용된다. 차체 속도는 차체 속도로부터 적분에 의해 결정된다. 그렇게 얻어진 매개 변수는 그 출력(32)에서 제어 전압 U1이 얻어지는 합산점(31)에 대해 적용 부과된다(K1내지 K5). 이 전압은 이를 작동 전압 Vd를 형성하는데 사용하는 보정 회로(33)에 공급되어 반자동 댐퍼(5)의 비선형 작동의 근거가 된다. 블럭 33에서는 다음의 조건이 감시된다.
[수학식 1]
상기 조건이 충족되지 말아야 한다면 작동 전압 V는 상술된 예외 규칙에 따라 Vd=0과 Vd=Vdmax로 각각 전환된다. 작동 전압 Vd는 댐퍼(5)에 접속된다. 상기 부분(27)의 묘사된 블록(34)은 묘사된 하나의 휠 전형(제2도)을 표시한다.
자동차의 휠(1)의 제어 개념이 재생되는 제6도로부터 상세한 설비가 설명될 것이다. 댐핑력 Fd와 휠 가속과 상대적 스프링 변형 거리 Xar및 차체 가속가 안티-에일리어스 필터로 설계된 저주파 통과 필터(35,36,37,38)로 공급된다. 저주파 통과 필터(35)로부터 그 출력(41)이 막 필터링되는 댐핑력 Fd의 데이터를 제어기(26)에 공급하는 고주파 통과 필터(40)로 향하는 리드(39)가 있다. 리드(41)는 합산점(44)에 연결된 평가 회로(43)에 계속한다. 저주파 통과 필터(36)의 출력은 적분기(46)에 연결되어 있는 고주파 통과 필터(45)에 연결된다. 고주파 통과 필터(45)의 출력은 음의 기호를 갖는 합산점(44)에 연결된 평가 회로(47)에 인도된다. 적분기(46)의 출력에서는 필터(48)를 매개하여 그 출력에 합산점(50)에 공급되는 휠 경로 Xr이 있는 또다른 적분기(49)로 통과되는 휠 속도 Xr를 이용할 수 있다. 적분기(46)의 출력 변수(휠 속도)은 리드(51)와 필터(52)를 경유하여 합산점(53)에 공급된다. 저주파 통과 필터(37)의 출력은 고주파 통과 필터(55)를 매개하여 제어기(26)에 상대적 스프링 변형 속도을 공급하는 미분기(54)에 연결된다. 또한 저주파 통과 필터(37)의 출력은 고주파 통과 필터(56)에 연결되고 그 출력은 평가 회로(57)를 매개하여 합산점(44)으로 인도된다. 고주파 통과 필터(56)의 출력은 제어기(26)에 연결되고 상대적 스프링 변형 거리 Xar를 제공한다. 저주파 통과 필터(38)의 출력은 또한 고주파 통과 필터(58)에 연결되고 그 출력이 제어기(26)에 차체 속도를 공급하는 적분기에 연결된다. 합산점(44)의 출력은 선(60)을 매개하여 그 출력에서 상대적 휠 속도이 이용 가능하고 음의 부호에서는 합산점(53)에 연결되는 미분기(61)로 통한다. 역시 음의 부호에서는 선(60)은 또한 합산점(50)에 연결된다. 합산점(50)의 출력은 제어기(26)에 연결되고 도로 기복도 계수 S를 제공한다. 합산점(53)의 출력(63)은 제어기(26)에 연결되는 도로 기복 속도 S를 제공한다. 제어기(26)는 언급된 입력 변수(Fd,, S,, Xar및)로부터 작동 전압 Vd를 형성한다.
저주파 통과 필터(35,36,37)는 1.04의 값을 갖는 dm, 500Hz의 값을 갖는 Tm으로 다음의 전달 함수를 갖는다.
부호 S는 전달 기법에서 공용되는 라플라스 연산자를 나타낸다.
저주파 통과 필터(38)는 dn=1.04이고 Tn=50Hz인 다음의 전달 함수를 갖는다.
고주파 통과 필터(40,45,55,56,58)는 시간 상수 T가 5s인 다음의 전달 함수를 갖는다.
적분기(46,49,59)의 전달 함수는
이고, 여기서 T1은 적분기 46에서는 0.01019s이고 적분기 49에서는 0.05s이며 적분기 59에서는 0.0510s이다. T는 세개의 적분기에 있어서 모두 1.0s로 채택된다. 상술의 서술에서 미분기(54,61)가 또한 언급되었다. 그 전달 함수는 아래와 같다.
이때 미분기 54에서는 Td=0.05s, d=0.8, f=100Hz이고 미분기 61에서는 Td=0.0125s, d=0.8, f=100Hz이다.
회로(48)는 T가 5s의 값을 갖는 다음의 전달 함수를 갖는다.
필터는 d=0.8이고 f=100Hz인 다음의 전달 함수로 특징지워진다.
합산점(44)에서 입력 변수로서 평가 회로 47의 출력은 음의 부호로, 평가회로 43과 57의 출력은 양의 부호로 가해진다. 휠 경로 Xr은 양의 부호로 공급되고 선(60)의 기호는 합산점(50)에 음의 부호로 공급된다. 회로(52)의 출력은 합산점(53)에 양의 부호로 공급되고 미분기(61)의 출력 변수는 음의 부호로 회로(52)의 출력에 가해진다.
본 발명에 따르는 신속한 반자동 서스펜션 제어는 도로 기복도 S와 각 휠(1)에 의한 그 시간당 변화의 크기로 수용하고 최적의 댐핑력 Fd는 S와(상태 제어기)의 매 순간치마다 계산된다. 본 발명에 따라 주어진 상황에서 조절 가능한 댐핑력 Fd을 거의 제로 댐핑에서부터 극도로 견고한 댐핑까지 무한정으로 변화시키는 것이 가능하다. 신속 처리 컴퓨터가 설정된 데이터를 처리하기 위해 양호하게 사용된다. 특히, 조향 작동의 굴곡 조향시에는 오버스티어링이, 직진 운행으로 귀환시에는 언더스티어링 작동이 되게 하기 위해 최적의 휠 부하 분배가 일어난다. 제6도에 도시된 점선에 의한 수직 분리 범위 A내의 요소는 디지탈식으로 양호하게 작동된다. 동력 제어되는 드로틀 작동기가 일례로 양력 자석 또는 회전 자석에 의해 관통 유동공의 단면 변화가 행해질 수 있는 댐퍼(5)로 사용될 수 있다. 신속한 제어를 위해 큰 드로틀 단면 변화가 양호하게 제공된다(일례로 0.7mm2내지 45mm2). 특수한 유체에 있어서는 정전기장을 가함에 의해 벽과 유체 사이의 횡변형이 제어 가능하다는 원리에 의거한 전기 유동학적 동력 작동기를 사용하는 것도 가능하다. 댐퍼의 피스톤이 움직이면 유체은 제어 전압에 의존하여 극성을 띠는 벽이 얇은 파이프 사이의 환형 간극을 통하여 유동할 것이다. 댐핑력은 댐핑 속도에 거의 무관하며, 그것은 근본적으로 정전기장의 강도로 결정된다.
본 발명에 따르는 방법은 거의 제로의 댐핑력을 줄 정도의 연도로 댐퍼가 세팅될 수 있게 한다. 실제로 성취 가능한 값은 약 300N/(m/s)이다. 댐퍼 세팅의 최대 경도는 약 17kN/(m/s)로 얻어질 수 있다. 실제 운행에서 댐퍼의 세팅은 상기 극단치 사이에서 일정하게 변화한다. 그러므로 상기 댐퍼는 댐퍼 특성으로는 더이상 묘사할 수 없다. 오히려 상기 댐퍼는 자유롭게 제어 가능한 동력 발생기로 보아야 한다.
본 발명에 따르는 시스템은 또한 수동적 댐퍼가 모방될 수 있다. 수동적 댐퍼는 적절한 제어기 소프트웨어로 모방될 수 있다. 이는 일례로 새롭게 개발되는 자동차용으로 적절한 수동적 댐퍼를 간단한 방법으로 배치시킬 수 있게 한다. 이제 더이상 최적의 시도를 위한 일련의 장기간 시도에서 수동적 댐퍼를 떼었다 붙였다 할 필요가 없으며 소정 특성의 수동적 댐퍼의 모방을 통하여 수동적 장치에 있어서의 한벌의 실험 장치에 손쉽게 유용될 수 있는 특성 곡선을 간단히 결정할 수 있다. 이는 새롭게 개발된 서스펜션이나 자동차를 위한 일련의 실험이 크게 감축될 수 있게 한다.

Claims (13)

  1. 자동차, 특히, 승용차 및 상업용 자동차의 각각의 휠에 양호하게 하나씩 배치되고 운행 조건에 의존하는 특정 상황에 부합할 수 있는 댐핑력을 가능한한 작게 하는 반자동 댐퍼를 위한 제어 신호를 산출하기 위하여 동적 롤링 조건을 감지기로 확인하고 설정된 롤링 조건 데이터를 처리하는 단계를 갖는 서스펜션 제어를 위한 방법에 있어서, 제어 신호(U1)와 댐핑력(Fd)의 동작치에 의존하는 반자동 댐퍼(5)가 -자동적 댐핑기능이 비록 광범위한 동작점에 대해 요구될지라도 이행불가능하다는 데에 따른 대체적인 방법으로서- 최대 경도와 최대 연도(대체 세팅)로 세팅되는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 대체 세팅은 상기 반자동 댐퍼(5)가 이행가능한 동작점이 다시 얻어질 때까지 충분한 시간동안 존속되는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 신호(제어 전압 U1)와 댐핑력(Fd)의 동작치에 의한 승산이 이루어지고 그 승산이 음의 부호를 가질 때 대체 세팅이 이루어지는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최대 경도 또는 최대 연도의 댐퍼 세팅을 위한 판단근거로 댐핑력(Fd)의 대체 세팅이 필요한 때에 유력한 피스톤 속도(V)의 크기가 사용되는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 댐퍼(5)가 대체적 방법으로서 피스톤 속도(V)의 크기가 한계 속도(Vgrenz) 이하 일때는 최대 경도로 세팅되고, 피스톤 속도(V)의 크기가 한계 속도(Vgrenz) 이상 일때에는 최대 연도로 대체 세팅이 이루어지는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제어 신호가 제어 전압(U1)인 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어방법.
  7. 제6항에 있어서, 제어 전압(U1)이 제어기(26)에 의해 공급되는 선형 전압인 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어방법.
  8. 제7항에 있어서, 제어기(26)에 의해 공급되는 선형 제어 전압(U1)이 댐퍼(5)의 비선형 작동에 조화되는 작동 전압(Vd)으로 변형되는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상대적 스프링 변형 거리(Xar=자동차의 상부구조와 휠 사이의 거리)와 휠 가속도(=관성 시스템에 대한 휠의 수직 가속도)와 댐핑력(Fd)과 차체 가속도(=관성 시스템에 대한 자동차의 상부구조의 수직 가속도)와 도로 기복도(S) 및 도로 기복 속도()가 운행조건의 매개변수로 사용되는 입력변수인 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 댐핑력(Fd=목표력)은 자동차의 굴곡조향시에는 약간의 오버스티어링이 산출되고 직진운행으로 복귀시에는 약간의 언더스티어링이 산출되도록 결정되는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 유동학적 원리로 작동하는 반자동 댐퍼(5)가 사용되는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어방법.
  12. 자동차, 특히, 승용차 및 상업용 자동차에서 제어 신호를 산출하기 위하여 신호 처리 회로에 공급되는 데이터를 산출하는 동적 롤링 조건 지시용 감지기와, 자동차의 각각의 휠에 하나씩 배치되고 롤링 조건에 의존하는 특정 상황에서 가능한한 작은 값의 댐핑력을 취하도록 제어 신호에 의해 제어되는 반자동 댐퍼를 구비한 서스펜션 제어장치에 있어서, 제어 신호(제어 전압 U1)와 댐핑력의 동작치에 의존하는 반자동 댐퍼(5)가, 비록 광범위한 동작점에 관하여 요구될지라도 성취 불가능한 자동적 댐퍼기능을 위한 대체로서 세팅되고, 이러한 세팅은 최대 경도 또는 최대 연도(대체 세팅)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 신호 처리 회로가 피스톤 속도(V)의 크기를 한계 속도(Vgrenz)와 비교하기 위한 적어도 하나 이상의 비교기를 갖는 것을 특징으로 하는 서스펜션 제어장치.
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