KR100552733B1 - rollover detection system for an automotive vehicles and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차의 롤오버 검출장치와 이의 방법에 관한 것으로, 주행중 차량의 횡가속도와 휠 스피드 및 조향각 등의 변화와, 좌/우측 쇽 업소버 사이를 연결하는 스트럿 타워 바아에 걸리는 하중의 변화를 동시에 검출함으로써, 이로부터 향후 예상되는 차체의 거동자세의 변화에 따른 차량의 롤오버를 보다 정확하게 판정할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for detecting a rollover of a vehicle and a method thereof, and simultaneously detects a change in lateral acceleration, wheel speed, steering angle, etc. of a vehicle while driving, and a change in a load applied to a strut tower bar connecting a left / right shock absorber while driving. By doing so, the object of the present invention is to enable a more accurate determination of the rollover of the vehicle due to the change in the behavior posture of the vehicle body.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 좌/우측 쇽 업소버 사이에 양단에 결합되어 이들 사이를 연결하도록 설치된 스트럿 타워 바아와; 이 스트럿 타워 바아의 중앙 부위에 설치되어 주행중 상기 스트럿 타워 바아에 작용하는 하중의 변화를 검출하도록 된 스트레인 게이지; 주행중 차량의 횡가속도 변화를 검출함과 더불어, 이로부터 횡각속도의 변화를 연산하는 횡G센서; 주행중 차량의 조향각 변화를 검출하는 조향각 검출센서 및; 주행중 차륜의 회전수 변화를 검출하는 휠 스피드센서를 갖추고서; 상기 스트레인 게이지와, 상기 횡G센서, 상기 조향각 검출센서 및, 상기 휠 스피드센서로부터 각각 입력되는 신호로부터 차량의 롤오버를 판정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, the strut tower bar coupled to both ends between the left / right shock absorber and installed to connect between them; A strain gauge installed at a central portion of the strut tower bar to detect a change in load acting on the strut tower bar while driving; A horizontal G sensor which detects a change in the lateral acceleration of the vehicle while driving and calculates a change in the angular velocity therefrom; A steering angle detection sensor for detecting a steering angle change of the vehicle while driving; Equipped with a wheel speed sensor for detecting a change in the rotational speed of the wheel while the vehicle is running; And the rollover of the vehicle is determined from the signals input from the strain gauge, the lateral G sensor, the steering angle detection sensor, and the wheel speed sensor, respectively.
Description
도 1은 주행중 선회시 타이어에 작용하는 횡력과 롤오버 사이의 상관 관계를 도식적으로 설명하는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram schematically illustrating a correlation between roll force and lateral force acting on a tire when turning while driving;
도 2는 본 발명에 따른 자동차의 롤오버 검출장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.2 is a view schematically showing the configuration of a rollover detection apparatus for a vehicle according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 롤오버 검출장치에서 스트레인 게이지의 설치 상태를 도시한 도면.3 is a view showing an installation state of the strain gauge in the rollover detection apparatus according to the present invention.
도 4는 도 3에 도시된 롤오버 발생시 스트럿 타워 바아에 작용하는 하중의 변화를 측정하기 위한 프리바디 다이어그램.4 is a prebody diagram for measuring the change in load acting on the strut tower bar when the rollover occurs shown in FIG.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 > <Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10-횡G센서 12-휠 스피드 센서10-lateral G-sensor 12-wheel speed sensor
14-조향각 센서 16-스트럿 타워 바아14-steering angle sensor 16-strut tower bar
18-스트레인 게이지 20-제어부18-strain gauge 20-control section
22-인젝터 24-하이드로닉 유니트22-Injector 24-Hydraulic Unit
26-측면 에어백용 인플레이터 28-프리텐셔너 구동부Inflator 28-pretensioner drive for 26-side airbags
30-롤 바아 구동부 32-쇽 업소버30-roll bar drive 32- shock absorbers
34-휠 하우징 36-로어 아암34-wheel housing 36-lower arm
38-크로스 멤버38-cross member
본 발명은 자동차의 롤오버 검출장치와 이의 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 좌/우측 쇽 업소버의 상단부를 연결하여 지지하도록 설치된 스트럿 타워 바아에 선회시 작용하는 힘을 감지하고, 이 감지된 값과 기타 다른 센서류로부터 검출된 값을 전체적으로 감안하여 차체의 롤오버를 보다 정확하게 판단할 수 있도록 하는 자동차의 롤오버 검출장치와 이의 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for detecting a rollover of a vehicle and a method thereof, and more particularly, to detect a force acting on a strut tower bar installed to connect and support an upper end of a left / right shock absorber, The present invention relates to a rollover detection apparatus for a vehicle and a method thereof for more accurately determining a rollover of a vehicle in consideration of values detected from other sensors.
일반적으로 자동차는 도로를 주행하면서 크고 작은 수많은 노면의 요철 부위를 지나가게 되는 데, 이때 노면으로부터 차체로 전달되는 다양한 형태의 충격은 주로 현가장치에 구비된 스프링과 쇽 업소버에서 흡수하게 된다.In general, a car passes a large number of small uneven parts of the road surface while driving on a road, and various types of shocks transmitted from the road surface to the vehicle body are mainly absorbed by springs and shock absorbers provided in the suspension system.
이 경우, 현가장치의 스프링과 쇽 업소버는 노면으로부터 전달되는 충격을 100% 흡수하는 것이 불가능하므로, 결과적으로 흡수되지 못한 나머지의 충격은 차체에 전달되고, 이를 운전자나 탑승자가 느끼게 되는 것이다.In this case, the spring and shock absorbers of the suspension system are unable to absorb 100% of the shock transmitted from the road surface, and as a result, the remaining shock that is not absorbed is transmitted to the vehicle body, which is felt by the driver or the passenger.
이와 같이, 자동차가 주행중 노면으로부터 받게 되는 하중 내지 충격량의 변화는 차체의 거동 자세에도 크게 영향을 미치게 되는 바, 특히 선회시에는 노면으로부터 타이어에 횡력이 발생되어 전달되고, 차량이 가지는 관성력에 의해 차체는 선회 반대 방향으로 하향되어 기울어지는 거동 자세의 변화를 나타내게 된다.In this way, the change in the load or the amount of impact received from the road surface while the vehicle is running greatly affects the behavioral attitude of the body. In particular, when turning, the lateral force is generated and transmitted from the road surface to the tire. Indicates a change in the tilting attitude downwardly in the opposite direction to the turning.
이 경우, SUV, 픽업, 밴 등과 같이 노면으로부터 차량의 무게 중심이 일반 승용차에 비해 높은, 이른 바 지상고가 높은 차량에서는 선회시 롤오버(rollover)의 상황이 발생될 개연성이 크게 된다.In this case, in a vehicle with a high center of gravity from a road surface such as an SUV, a pickup, a van, and the like, which is higher than a general passenger car, a rollover situation may occur during turning.
한편, 차량에 있어 롤 안정성은 SSF(static stability factor)값으로 나타낼 수 있는 바, 이 롤 안정성을 나타내는 SSF값은 다음과 같이 정의된다.On the other hand, in the vehicle, the roll stability can be represented by a static stability factor (SSF) value, SSF value representing this roll stability is defined as follows.
SSF=(T/2)/HSSF = (T / 2) / H
여기서, T는 차량의 윤거이고, H는 차량의 무게중심에 대한 높이이다.Where T is the leap of the vehicle and H is the height relative to the center of gravity of the vehicle.
즉, 차량의 윤거가 클수록, 무게중심이 낮을수록 롤에 대한 차량의 안정성은 증대되는 것이다.In other words, the greater the lubrication of the vehicle and the lower the center of gravity, the greater the stability of the vehicle to the roll.
또한, 타이어의 수직하중에 대한 타이어의 횡력 또한 상기 롤 안정성과 밀접한 관계가 있는 데, 이때 타이어의 횡력에 큰 영향을 미치는 횡마찰계수(μ)는 다음과 같이 정의된다.In addition, the lateral force of the tire with respect to the vertical load of the tire is also closely related to the roll stability, wherein the lateral friction coefficient mu having a great influence on the lateral force of the tire is defined as follows.
μ=Fy/Fzμ = Fy / Fz
여기서, Fy는 차체의 측방향으로 작용하는 힘이고, Fz는 차체의 수직방향으로 작용하는 힘이다.Here, Fy is a force acting in the lateral direction of the vehicle body, Fz is a force acting in the vertical direction of the vehicle body.
즉, 상기 횡마찰계수(μ)값이 클수록 롤오버의 가능성은 증대되는 바, 상기 언급한 두 개의 관계식 사이의 연관성을 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같다.That is, the greater the lateral friction coefficient (μ), the greater the likelihood of rollover. Looking at the relationship between the two relational expressions mentioned above, it is as shown in FIG.
먼저, 도 1의 (a)는 선회시 차체의 롤 안정성이 저하된 상태, 즉 롤오버의 발생이 이루어지는 상태를 도시하고 있다.First, FIG. 1A illustrates a state in which roll stability of the vehicle body is lowered during turning, that is, a state in which rollover occurs.
이 경우, 차량의 좌측으로 선회하고 있는 상태이고, 선회방향의 외측에 위치한 타이어에는 횡력(Fy)과 수직력(Fz)이 동시에 작용하며, 이들 횡력(Fy)과 수직력(Fz)의 합력(Ft)은 선회방향의 외측에 위치한 타이어와 노면이 만나는 점과 차량의 무게중심(0) 사이를 지나는 기준선(X) 보다 내측으로 상향되는 경사방향에 위치하게 된다.In this case, the lateral force Fy and the vertical force Fz act simultaneously on the tire which is turning to the left side of the vehicle and located outside the turning direction, and the sum of the lateral force Fy and the vertical force Fz Ft. Is located in the inclined direction upward inward than the reference line (X) passing between the tire meets the road surface and the center of gravity of the vehicle (0) located outside the turning direction.
이 결과, 차량의 무게중심(0)에서는 선회방향과 반대되는 방향으로 모멘트(M)가 발생되고, 이 모멘트(M)는 차량의 롤 안정성을 저하시켜 차량이 롤오버되는 데 큰 영향을 미치게 되는 것이다.As a result, the moment (M) is generated in the direction opposite to the turning direction in the center of gravity (0) of the vehicle, this moment (M) is to reduce the roll stability of the vehicle has a great influence on the rollover of the vehicle. .
이에 반해, 도 1의 (b)에는 선회시 차체의 롤 안정이 저하되지 않은 상태, 즉 롤오버의 발생이 이루어지지 않는 상태를 도시하고 있다.In contrast, FIG. 1B illustrates a state in which roll stability of the vehicle body does not decrease during turning, that is, a state in which rollover does not occur.
이 경우, 차량의 좌측으로 선회하고 있는 상태이고, 선회방향의 외측에 위치한 타이어에는 횡력(Fy)과 수직력(Fz)이 동시에 작용하며, 이들 횡력(Fy)과 수직력(Fz)의 합력(Ft)은 선회방향의 외측에 위치한 타이어와 노면이 만나는 점과 차량의 무게중심(0) 사이를 지나는 기준선(X) 보다 외측으로 상향되는 경사방향에 위치하게 된다.In this case, the lateral force Fy and the vertical force Fz act simultaneously on the tire which is turning to the left side of the vehicle and located outside the turning direction, and the sum of the lateral force Fy and the vertical force Fz Ft. Is located in the inclined direction upwardly outward from the reference line (X) passing between the tire meets the road surface and the center of gravity of the vehicle (0) located outside the turning direction.
이 결과, 차량의 무게중심(O)에서는 선회방향과 동일한 방향으로 모멘트(M)가 발생되고, 이 모멘트(M)는 롤오버를 방지하는 역할을 하여 차량의 롤 안정성을 증대시키는 데 큰 역할을 하게 되는 것이다.As a result, the moment (M) is generated in the same direction as the turning direction in the center of gravity (O) of the vehicle, this moment (M) serves to prevent the rollover to play a large role in increasing the roll stability of the vehicle Will be.
즉, 선회시 선회방향의 외측에 위치한 타이어에 가해지는 횡력(Fy)의 크기가 롤 안정성에 많은 영향을 미치기도 하지만, 원천적으로는 차량의 윤거가 크면 클수 록, 차량의 무게중심이 낮으면 낮을수록 롤 안정성이 증대되는 것이다.In other words, the amount of lateral force (Fy) applied to tires located outside the turning direction during turning may have a great influence on roll stability.However, the larger the lubrication of the vehicle, the lower the lower the center of gravity of the vehicle. Roll stability increases as it becomes more.
한편, 롤 안정성의 척도인 SSF 값은 차량에 있어 제원에 따라 결정되는 고유한 불변의 값이고, 횡마찰계수(μ)는 타이어의 특성과 관계가 있는 가변의 값인 바, 이를 감안하여 롤오버에 대한 타이어의 특성을 정량화하기 위해 SM(stability margin)값을 사용하게 되는 바, 이에 대한 정의는 다음과 같다.Meanwhile, the SSF value, which is a measure of roll stability, is an invariant value that is determined according to the specifications of the vehicle, and the lateral friction coefficient (μ) is a variable value that is related to the tire characteristics. In order to quantify the tire characteristics, SM (stability margin) value is used, which is defined as follows.
SM=(T/2)/H - μSM = (T / 2) / H-μ
여기서, SM>0 이면, 합력(Ft) 벡터는 차량의 무게중심(O) 위를 통과하므로, 차량은 롤오버에 대해 안정적인 반면에; Here, if SM> 0, the force Ft vector passes above the center of gravity of the vehicle, so that the vehicle is stable to rollover;
SM<0 이면, 합력(Ft) 벡터는 차량의 무게중심(O) 아래를 통과하므로, 차량은 롤오버에 대해 불안정적인 상태, 즉 전복의 위험성이 있는 것이다.If SM <0, the force (Ft) vector passes below the center of gravity (O) of the vehicle, so that the vehicle is unstable to rollover, i.e. there is a risk of tipping over.
즉, SM값은 차량과 타이어의 조합 상태에서 롤오버에 대한 안정성을 나타내는 척도가 되고, 이때 SM값은 클수록 차량이 주행중 롤오버될 가능성은 줄어드는 것이다.That is, the SM value is a measure of the stability of the rollover in a combination state of the vehicle and the tire, and the larger the SM value is, the less the possibility that the vehicle rolls over while driving.
따라서, 종래에는 주행중 차량의 롤오버 발생을 사전에 검출하여 이를 방지하는 일련의 제어를 수행함으로써, 차량의 롤 안정성을 증대시키고 있는 바, 상기 롤오버 발생을 사전에 검출하는 방법으로는 하기의 예와 같이 다양한 종류가 있었다.Therefore, conventionally, the roll stability of the vehicle is increased by detecting a rollover occurrence of the vehicle while driving in advance and preventing the rollover, so that the rollover occurrence is detected in advance as shown in the following example. There were various kinds.
먼저, 이에 대한 일례로서, 주행중 차량의 횡가속도와 횡각속도를 검출하여 차량의 롤각 및 롤각속도와 2차원 설정맵을 이용하여 차량의 거동 자세를 판정하는 방법이 있다.First, as an example of this, there is a method of detecting the lateral acceleration and the lateral angular velocity of the vehicle while driving to determine the behavioral attitude of the vehicle using the roll angle, the roll angular velocity, and the two-dimensional setting map of the vehicle.
두번째로, 주행중 차량의 횡가속도만을 검출하는 경우로서, 횡가속도 센서를 이용하여 검출된 횡가속도와 설정치를 상호 비교하여 롤오버를 사전에 검출하는 방법이 있다.Secondly, when only the lateral acceleration of the vehicle is detected while driving, there is a method of detecting rollover in advance by comparing the detected lateral acceleration and the set value using the lateral acceleration sensor.
세번째로, 주행중 차량의 횡가속도와 횡각속도 및 조향각, 그리고 차속을 각각 검출하여 이를 통해 차량의 롤각을 산출하여 롤오버를 사전에 검출하는 방법이 있다.Third, there is a method of detecting the rollover of the vehicle by detecting the lateral acceleration, the lateral angular velocity, the steering angle, and the vehicle speed while driving, and calculating the roll angle of the vehicle.
네번째로, 주행중 차량의 횡가속도와 횡각속도 및 차속을 각각 검출하여 이를 통해 차량의 롤각과 피치각 및 향후 롤각과 피치각을 예상하고서 이를 기준치와 비교하여 롤오버를 사전에 검출하는 방법이 있다.Fourth, there is a method of detecting the lateral acceleration, the lateral angular velocity and the vehicle speed of the vehicle while driving, predicting the roll angle and the pitch angle of the vehicle, and the future roll angle and the pitch angle, and comparing the reference value with the reference value to detect the rollover in advance.
다섯번째로, 주행중 차량의 횡가속도와 횡각속도 및 휠 회전수를 각각 검출하고서 차량의 휠에 대한 동반경의 변화를 예상하고서 이를 통해 차량의 거동 특성의 변화를 산출하여 롤오버를 사전에 검출하는 방법이 있다.Fifth, the method of detecting rollover by predicting the change of the driving diameter of the vehicle by detecting the lateral acceleration, the lateral angular velocity and the number of wheel revolutions of the vehicle while driving, and then calculating the change of the behavior characteristics of the vehicle in advance. have.
여섯번째로, 주행중 차량의 횡각속도를 검출하여, 이를 물리적 모델로서 활용하여 롤각을 연산함으로써, 롤오버를 사전에 검출하는 방법이 있다.Sixth, there is a method of detecting rollover in advance by detecting the lateral angular velocity of the vehicle while driving and calculating the roll angle by using the same as a physical model.
그러나, 상기와 같은 일련의 다양한 종류의 사전 롤오버의 검출방법만으로는 정확한 롤오버의 검출이 어려웠고, 이에 따라 향후 실제로 롤오버의 발생이 수반되지 않음에도 불구하고, 롤오버의 발생을 잘못 예상하고서, 엔진의 출력 제어 또는 제동 제어를 실시함으로써, 차량의 가속성을 해치거나 주행성을 저하시키게 되는 단점이 있었다.However, it is difficult to accurately detect rollovers only with the above-described series of various kinds of pre-rollover detection methods. Accordingly, despite the fact that rollovers are not actually accompanied in the future, the rollover is incorrectly predicted and the engine output is controlled. Alternatively, the braking control has a disadvantage in that the acceleration of the vehicle is impaired or the running performance is lowered.
즉, 상기와 같은 종래 롤오버 발생에 대한 사전 검출방법으로는 롤오버의 발생에 대한 사전 예상이 확실하지 않았고, 그에 따라 불필요한 일련의 제어(엔진의 출력 제어 및 제동 제어 등)가 수반되어 차량의 주행성을 저하시키게 되는 것이다.In other words, the prior detection method for the rollover occurrence as described above was unclear in advance of the rollover occurrence, and accordingly, a series of unnecessary control (engine output control and braking control, etc.) was involved. Will be degraded.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 주행중 차량의 횡가속도와 휠 스피드 및 조향각 등의 변화와, 좌/우측 쇽 업소버 사이를 연결하는 스트럿 타워 바아에 걸리는 하중의 변화를 동시에 검출함으로써, 이로부터 향후 예상되는 차체의 거동자세의 변화에 따른 차량의 롤오버를 보다 정확하게 판정할 수 있도록 하는 자동차의 롤오버 검출방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been devised in view of the above, and simultaneously detects a change in lateral acceleration, wheel speed, steering angle, etc. of a vehicle while driving, and a change in load applied to a strut tower bar connecting between a left / right shock absorber while driving. Accordingly, an object of the present invention is to provide a rollover detection method for a vehicle that enables more accurate determination of a rollover of a vehicle caused by a change in the behavior posture of a vehicle body expected from the future.
또한 본 발명은 상기와 같은 일련의 과정을 통해 주행중인 차량의 롤오버 판단시 그에 따른 적절한 후속 조치, 예컨대 엔진의 출력 감속 제어 내지 제동 제어 등이 수반되도록 하여 롤오버의 발생을 억제함과 더불어, 가속성과 주행성의 저하까지도 최소화시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.In addition, the present invention is to suppress the occurrence of the rollover by accompanying the appropriate follow-up measures, for example, output deceleration control or braking control of the engine when determining the rollover of the running vehicle through a series of processes as described above, The purpose is to minimize the deterioration of the driving performance.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 좌/우측 쇽 업소버 사이에 양단에 결합되어 이들 사이를 연결하도록 설치된 스트럿 타워 바아와; 이 스트럿 타워 바아의 중앙 부위에 설치되어 주행중 상기 스트럿 타워 바아에 작용하는 하중의 변화를 검출하도록 된 스트레인 게이지; 주행중 차량의 횡가속도 변화를 검출함과 더불어, 이로부터 횡각속도의 변화를 연산하는 횡G센서; 주행중 차량의 조향각 변화를 검출하는 조향각 검출센서 및; 주행중 차륜의 회전수 변화를 검출하는 휠 스피드센서를 갖추고서; 상기 스트레인 게이지와, 상기 횡G센서, 상기 조향각 검출센 서 및, 상기 휠 스피드센서로부터 각각 입력되는 신호로부터 차량의 롤오버를 판정하도록 구성된 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the strut tower bar is coupled to both ends between the left / right shock absorbers and installed to connect between them; A strain gauge installed at a central portion of the strut tower bar to detect a change in load acting on the strut tower bar while driving; A horizontal G sensor which detects a change in the lateral acceleration of the vehicle while driving and calculates a change in the angular velocity therefrom; A steering angle detection sensor for detecting a steering angle change of the vehicle while driving; Equipped with a wheel speed sensor for detecting a change in the rotational speed of the wheel while the vehicle is running; And the rollover of the vehicle is determined from the strain gauge, the lateral G sensor, the steering angle detection sensor, and a signal input from the wheel speed sensor, respectively.
또한, 본 발명은 주행중 차체와 차륜 사이를 연결하는 부재에 작용하는 하중의 변화를 검출하는 단계와; 주행중 차량의 횡가속도와 횡각속도의 변화를 검출하는 단계; 주행중 조향각의 변화를 검출하는 단계 및; 주행중 차륜의 회전수의 변화를 검출하는 단계를 거쳐; 상기 단계들로부터 검출된 값을 통해 차량의 거동 자세의 변화를 예상하고, 이를 통해 롤오버를 판정하도록 된 것을 특징으로 한다.
In addition, the present invention includes the steps of detecting a change in the load acting on the member connecting the vehicle body and the wheel while driving; Detecting a change in the lateral acceleration and the lateral angular velocity of the vehicle while driving; Detecting a change in steering angle while driving; Detecting a change in the number of revolutions of the wheel while driving; It is characterized by estimating a change in the behavioral attitude of the vehicle through the values detected from the above steps, and determining a rollover through this.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이, 주행중 차량의 횡방향 가속도의 변화를 검출하는 횡G센서(10)와, 주행중 차륜의 속도 변화를 검출하는 휠 스피드 센서(12), 조향시 조타각의 변화를 검출하는 조향각 센서(14) 및, 좌/우측 쇽 업소버 사이를 연결하는 스트럿 타워 바아(16;도 3에 도시됨)에 걸리는 하중의 변화를 검출하는 스트레인 게이지(18)를 각각 입력수단으로 구성한다.As shown in FIG. 2, the present invention provides a
그리고, 상기 입력 수단을 통해 검출된 횡방향의 가속도 변화와, 차륜의 휠 스피드 변화, 조향 휠의 조타각 변화 및, 스트럿 타워 바아에 작용하는 하중의 변화로부터 주행중 향후 롤오버의 발생 여부를 연산하여 판단함과 더불어, 향후 롤오버의 발생이 예견될 때, 엔진의 출력을 감속 제어하고, 선회방향의 외측에 위치한 차륜에 대한 제동을 실시하며, 전복시를 대비하여 차실내의 측면에 위치한 에어백( 에어커튼)의 작동을 제어하는 한편, 안전벨트의 장력을 증가시켜 시트에 운전자의 신체부위를 구속시켜 주는 제어를 하고, 롤 바아(전복시를 대비하여 차체의 측부로 돌출가능하게 설치된 부재임)의 전개를 제어하도록 로직된 제어부(20)를 제어수단으로 구성한다.Then, it is determined by calculating whether a future rollover occurs during driving from the lateral acceleration change detected through the input means, the wheel speed change of the wheel, the steering angle change of the steering wheel, and the load acting on the strut tower bar. In addition, when the occurrence of a rollover is foreseen in the future, the engine output is decelerated, the brakes are applied to the wheels located outside the turning direction, and an airbag (air curtain) located on the side of the cabin in preparation for overturning is provided. Control the restraint of the driver's body to the seat by increasing the tension of the seat belt, and deploying the roll bar (provided to protrude to the side of the vehicle body in case of overturning). The
또한, 상기 제어부(20)의 제어에 따라 연소실로 분사되는 연료의 양을 조절하여 엔진의 출력을 제어하는 인젝터(22)와, 선회방향의 외측에 위치한 차륜에 대한 제동압을 제어하는 하이드로닉 유니트(24), 차실내의 측면에 위치한 에어백의 전개를 제어하는 측면 에어백용 인플레이터(26), 좌석에 구비된 안전 벨트의 장력을 조절하는 프리텐셔너 구동부(28) 및, 롤 바아의 작동을 조절하는 롤 바아 구동부(30)를 각각 출력수단으로 구성한다.In addition, the
여기서, 상기 횡G센서(10)는 차량에 적어도 1축 이상의 방향, 예컨대 차체의 X,Y,Z 축방향을 따라 개별적으로 설치되어 X,Y,Z 축방향에 대해 각각 가속도의 변화를 검출하는 것이 바람직하고, 상기 휠 스피드 센서(12)는 각 차륜에 개별적으로 설치된 것이며, 상기 조향각 센서(14)는 조향 휠을 장착하고 있는 조향 컬럼(이상 도시안됨)에 구비된 것이다.Here, the
그리고, 상기 스트럿 타워 바아(16)에 설치된 스트레인 게이지(18)는 도 3에 도시된 바와 같이, 좌/우측 차륜에 구비된 쇽 업소버(32)의 상단부 사이에 스트럿 타워 바아(16)가 설치되고, 이 스트럿 타워 바아(16)의 중간부위에 상기 스트레인 게이지(18)가 설치되어 있다.In addition, the
또한, 상기 쇽 업소버(32)의 상단부는 차체측 휠 하우징(34)에 고정되고, 상 기 쇽 업소버(32)의 하단부는 로어 아암(36)의 일측 선단부에 고정되며, 상기 로어 아암(36)의 타측 선단부는 차체측 크로스 멤버(38)에 고정되어 있다.In addition, the upper end of the
여기서, 상기 스트럿 타워 바아(16)는 주행중 차체의 뒤틀림 현상을 줄이고 쇽 업소버(32)의 상하 및 좌우 방향으로의 움직임을 억제하여 차체가 정위치를 지키도록 하는 역할을 하는 것으로, 상기 스트럿 타워 바아(16)는 차체의 강성을 높여 주행중 쇽 업소버(32)의 움직임을 억제하고, 미세하게 움직이는 캠버의 변화를 줄이며, 아울러 측면 충돌시 엔진룸의 변형을 억제할 수 있는 역할을 하도록 채택된 것이다.Here, the
한편, 본 발명에서 주행중 차량의 롤오버를 사전 판단함에 있어, 중요한 척도의 하나로 채택된 스트레인 게이지(18)는 주행중 스트럿 타워 바아(16)에 작용하는 하중의 변화를 검출하는 것인 바, 이에 대한 상세한 과정은 다음과 같다.On the other hand, in the present invention in the pre-determination of the rollover of the vehicle while driving, the
즉, 도 4의 프리바디 다이어그램에 도시된 바와 같이, 상기 쇽 업소버(32)와 상기 로어 아암(36) 사이의 연결점을 중심으로 하여, 타이어와 노면 사이의 접촉 부위에서 발생되는 횡력에 해당하는 제1하중(F1)과, 상기 쇽 업소버(32)와 상기 로어 아암(36) 사이의 연결점으로 작용하는 반력에 해당하는 제2하중(F2) 및, 상기 스트럿 타워 바아(16)와 상기 쇽 업소버(32)의 상단부 사이를 연결하는 지점에서 스트럿 타워 바아(16)를 향해 작용하는 반력에 해당하는 제3하중(F3)에 대한 모멘트 평형 관계를 통해, 상기 스트럿 타워 바아(16)에 작용하는 하중의 변화를 추정할 수 있다.That is, as shown in the prebody diagram of FIG. 4, the thrust force corresponding to the lateral force generated at the contact portion between the tire and the road surface centered on the connection point between the
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 차량이 우측으로 급선회시 상기 각 지 점에 작용하는 하중들에 대한 수평 방향 합력과 모멘트 합이 0이 되는 것으로부터 상기 스트럿 타워 바아(16)와 쇽 업소버(32)의 상단부 사이를 연결하는 지점에 작용하는 반력인 제3하중(F3)을 계산하면, 인장 상태임을 알 수 있다.For example, as shown in FIG. 4, the
이는 다음과 같은 가정을 통해 알 수 있다.This can be seen from the following assumptions.
먼저, 상기 쇽 업소버(32)의 상단부와 스트럿 타워 바아(16) 사이의 연결 지점과 상기 쇽 업소버(32)의 하단부와 로어 아암(36) 사이의 연결 지점 사이의 거리인 L1을 900mm로 설정하고, 상기 쇽 업소버(32)의 하단부와 노면 사이의 거리인 L2를 300mm로 설정하며, 차륜의 하중이 1500kgf로 설정한다.First, the distance L1 between the upper end of the
그리고, 급선회시 선회방향의 외측으로 차체의 하중이동이 100% 이루어짐을 가정한다.And, it is assumed that the load movement of the vehicle body is made 100% to the outside of the turning direction during the sharp turning.
또한, 급선회시 차량은 1G의 선회상태로 가정한다.In addition, it is assumed that the vehicle is in the turning state of 1G during the sharp turning.
이와 같은 가정을 근거로 하여, 상기 쇽 업소버(32)의 하단부와 상기 로어 아암(36) 사이의 연결지점에서의 모멘트 평형의 관계식(ΣM=0 ; F1*L2=F3*L1)으로부터 제3하중(F3)을 계산하면, 제3하중(F3)이 500kgf 임을 알 수 있다.Based on these assumptions, a third load is obtained from the relationship of moment equilibrium at the connection point between the lower end of the
즉, 100%의 하중이동을 하는 1G 상태의 급선회시, 상기 스트럿 타워 바아(16)의 선회 외측부에는 500kgf의 인장력이 작용하게 되는 것이다.That is, during rapid turning in the 1G state with 100% load movement, a tensile force of 500 kgf is applied to the turning outer portion of the
이때, 선회 내측의 차륜은 노면으로부터 이격된 상태이므로, 스트럿 타워 바아(16)의 선회 내측부에는 아무런 하중이 작용하지 않게 된다.At this time, since the wheel inside the swing is spaced apart from the road surface, no load acts on the swing inner portion of the
이로부터, 롤오버를 발생시키는 급선회시, 상기 스트럿 타워 바아(16)에 큰 인장력이 작용함을 알 수 있다.From this, it can be seen that a large tensile force acts on the
이에 반해, 주행중 한쪽 차륜이 노면의 돌출부위를 통과할 경우에는 상기 스트럿 타워 바아(16)에는 압축력이 작용하게 되는 데, 이 역시 도 4에 도시된 프리바디 다이어그램을 통해 검증할 수 있다.On the other hand, when one wheel passes the protrusion of the road surface while driving, a compressive force acts on the
따라서, 주행중 상기 제어부(20)는 횡G센서(10)와 휠 스피드 센서(12) 및 조향각 센서(14)를 매개로 횡가속도의 변화와 휠 스피드의 변화 및 조향각의 변화를 각각 검출함과 더불어, 상기 스트레인 게이지(18)를 매개로 스트럿 타워 바아(16)에 작용하는 하중의 변화를 검출하여, 이로부터 향후 롤오버의 발생 여부를 정확하게 예측할 수 있게 된다.Accordingly, the
또한, 상기 제어부(20)는 향후 롤오버의 발생이 예상될 때에 국한되어 상기 인젝터(22)를 통해 엔진의 출력 저감 제어와, 상기 하이드로닉 유니트(24)를 통해 선회방향의 외측에 위치한 차륜에 대한 제동 제어, 상기 측면 에어백용 인플레이터(26)를 통해 전복시를 대비한 에어백의 작동 제어 및, 상기 프리텐셔너 구동부(28)를 통해 안전벨트의 장력 제어, 그리고, 상기 롤 바아 구동부(30)를 통해 전복시를 대비한 롤 바아의 구동 제어를 실시할 수 있게 된다.In addition, the
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 롤오버 검출장치와 이의 방법에 의하면, 주행중 차량의 거동자세의 변화로부터 발생되는 롤오버 현상을 기존의 센서류들로부터 검출되는 정보와, 상기 스트럿 타워 바아(16)에 설치된 스트레인 게이지(18)를 매개로 스트럿 타워 바아(16)에 작용하는 하중의 변화에 대한 정 보를 전체적으로 고려하여, 향후 발생되는 롤오버에 대한 보다 정확한 예측으로 할 수 있게 된다.As described above, according to the rollover detection apparatus and method thereof of the vehicle according to the present invention, the rollover phenomenon generated from the change of the vehicle's attitude during driving is detected by the existing sensors and the
또한, 상기와 같이 향후 발생되는 롤오버에 대한 정확한 예측으로 통해 엔진의 출력 제어 내지 제동 제어 등의 구현을 매개로 불필요한 차량의 가속성 또는 주행성의 저하를 방지할 수 있게 된다.In addition, it is possible to prevent unnecessary deterioration of the acceleration or the running of the vehicle through the implementation of the output control, braking control, etc. of the engine through the accurate prediction of the future rollover as described above.
그리고, 상기 스트럿 타워 바아(16)의 적용을 통해 차체의 강성을 증대할 수 있는 효과가 있게 된다.In addition, through the application of the
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