KR20180105394A - 진동 감응형 현가장치 및 그 제어방법 - Google Patents

진동 감응형 현가장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

진동 감응형 현가장치가 개시된다. 본 발명에 따른 진동 감응형 현가장치는, 감쇠력 가변식 쇽업소버; 가속도 신호를 감지하는 감지부; 차량의 가진 시험결과로부터 차체 또는 액슬의 고유 진동수를 추출하고, 추출된 고유 진동수가 저장된 저장부; 및 상기 감지부로부터 가속도 신호를 수신하여, 주파수 신호를 추출하며, 추출된 주파수가 상기 저장부에 저장된 고유 진동수와 상응하는지를 판단하여, 상기 쇽업소버의 감쇠력을 조절하는 ECU;를 포함한다.

Description

진동 감응형 현가장치 및 그 제어방법{VIBRATION-SENSITIVE SUSPENSION AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 진동 감응형 현가장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자제어 서스펜션이 적용된 차량에서 특정 주파수 입력시 감쇠력 제어를 통해 액슬의 진폭을 저감하여 브레이크가 미작동되는 것을 방지하는, 진동 감응형 현가장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 현가장치(suspension system)는 차체를 제외한 프레임, 원동기, 동력전달장치 등의 유닛과 바퀴가 붙은 차축을 연결하는 장치로서, 댐퍼 및 스프링을 구비하여 노면의 요철에서 받는 충격을 흡수하는 장치이다.
자동차의 엔진으로부터 회전력을 전달받아 바퀴를 구동시키고 제동력을 발휘하는 액슬(axle)은 도 1a와 같이 너클(10), 허브베어링, 브레이크 디스크(40), 브레이크 캘리퍼(20) 등으로 구성된다.
도 1b와 같이, 차량 주행 중 특정한 노면 요철과 특정한 차량 속도에서 휠에 입력되는 하중의 주파수가 차량의 액슬의 고유진동수와 일치하는 경우, 액슬은 공진을 일으켜 진폭이 순간적으로 과대해 지게 된다.
이 경우, 액슬의 진동이 커져 브레이크 디스크(40)와 브레이크 캘리퍼(20)의 상대운동이 발생하게 되며, 브레이크 디스크(40)가 브레이크 패드(30)를 밀어내게 되어 밀려난 패드(30)로 인해 제동 페달 작동 시 브레이크가 제대로 작동하지 않는다는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 전자제어서스펜션이 장착된 차량에서 휠 입력 주파수가 미리 설정된 액슬의 고유 주파수와 일치할 경우 쇽업서버의 감쇠력을 제어함으로써 액슬의 진폭을 축소하여 브레이크의 미작동을 방지하는, 진동 감응형 현가장치 및 그 제어방법 제공을 목적으로 한다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 진동 감응형 현가장치는, 감쇠력 가변식 쇽업소버; 가속도 신호를 감지하는 감지부; 차량의 가진 시험결과로부터 차체 또는 액슬의 고유 진동수를 추출하고, 추출된 고유 진동수가 저장된 저장부; 및 상기 감지부로부터 가속도 신호를 수신하여, 주파수 신호를 추출하며, 추출된 주파수가 상기 저장부에 저장된 고유 진동수와 상응하는지를 판단하여, 상기 쇽업소버의 감쇠력을 조절하는 ECU;를 포함한다.
상기 감지부는, 차체의 가속도 신호를 감지하는 차체 가속도 센서 또는 차륜의 가속도 신호를 감지하는 차륜 가속도 센서인 것을 특징으로 한다.
상기 차륜 가속도 센서는 상기 차량의 전방 휠에 장착되는 것을 특징으로 한다.
진동 감응형 현가장치는 오토 모드와 수동 모드로 구분되는 모드 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 진동 감응형 현가장치 제업방법은, 차체 또는 액슬의 고유 주파수를 설정하는 단계; 주행중인 차량의 가속도 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 가속도 신호로부터 주파수 신호를 추출하는 단계; 추출된 주파수가 상기 고유 주파수와 일치하는지 판단하는 단계; 및 상기 차체 또는 상기 액슬에 공진에 의한 진폭발생을 억제하도록 감쇠력 가변식 쇽업소버의 감쇠력을 조절하는 단계;를 포함한다.
상기 고유 진동수를 설정하는 단계는, 차량 가진 시험기로 주파수별로 차량을 가진하여 가진 시험을 실시하는 단계; 상기 가진 시험으로부터 시험결과를 분석하여 상기 차체와 상기 액슬의 고유 주파수를 추출하는 단계; 및 추출된 상기 차체와 상기 액슬의 주파수를 저장부에 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 감쇠력을 조절하는 단계는 각 감쇠력 가변식 쇽업소버의 감쇠력을 하드 모드로 동시에 절환하는 것을 특징으로 한다.
상기 감쇠력을 조절하는 단계에서, 미리 설정된 시간 후 상기 감쇠력 제어를 종료하는 것을 특징으로 한다.
상기 감쇠력을 조절하는 단계에서, 미리 설정된 거리 이동 후 상기 감쇠력 제어를 종료하는 것을 특징으로 한다.
감쇠력 가변식 쇽업소버의 감쇠력을 조절하는 단계는, 전자제어 서스펜션을 수동 모드로 전환하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 차체 또는 상기 액슬에 공진에 의한 진폭발생을 억제하도록 감쇠력 가변식 쇽업소버의 감쇠력을 조절할 수 있으며, 노면 및 주행상태에 따라 공진 발생이 예상되거나, 공진이 발생할 경우 전자제어 서스펜션을 수동 모드로 전환하여 브레이크 미작동하는 현상을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전자제어서스펜션이 장착된 차량에서 휠 입력 주파수가 미리 설정된 액슬의 고유 주파수와 일치할 경우 쇽업서버의 감쇠력을 제어함으로써 액슬의 진폭을 축소하여 브레이크의 미작동을 방지할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 액슬에 공진 발생시 브레이크의 미작동을 설명하는 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 진동 감응형 현가장치를 나타내는 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 진동 감응형 현가장치 제어방법을 나타내는 순서도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 진동 감응형 현가장치를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 진동 감응형 현가장치는, 감쇠력 가변식 쇽업소버(400), 가속도 신호를 감지하는 감지부(100), 차량의 가진 시험결과로부터 차체 또는 액슬의 고유 진동수를 추출하고, 추출된 고유 진동수가 저장된 저장부(200) 및 감지부(100)로부터 가속도 신호를 수신하여, 주파수 신호를 추출하며, 추출된 주파수가 저장부에 저장된 고유 진동수와 상응하는지를 판단하여, 쇽업소버의 감쇠력을 조절하는 ECU(300)를 포함한다.
감쇠력 가변식 쇽업소버(400)는 일측이나 내부에 감쇠력 특성을 적절하게 조절할 수 있도록 감쇠력 가변 밸브가 구비되어, 노면 및 주행상태 등에 따라 승차감이나 조종안정성의 향상을 위해 감쇠력 특성을 적절하게 조절할 수 있도록 형성된다.
감쇠력 가변식 쇽업소버(400)는 차량의 차체 혹은 프레임과 각 휠 사이에 형성되며, ECU(300)로부터의 제어명령에 따라 감쇠력이 조정된다.
또한, 진동 감응형 현가장치는, 전자제어 서스펜션으로서 모드 스위치(미도시)를 더 포함할 수 있다.
모드 스위치는 운전자의 의도를 반영하여 자동 모드 혹은 수동 모드로 전자제어 서스펜션의 감쇠력을 자동 혹은 수동으로 전환할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 진동 감응형 현가장치는 전자제어 서스펜션으로서, 감쇠력을 자동으로 조절하는 자동 모드와 감쇠력을 수동으로 조절하는 수동 모드로 구분될 수 있으며, 전자제어 서스펜션을 수동 모드로 전환할 경우에는 노면 및 주행상태에 따라 브레이크가 미작동하는 현상이 발생하지 않았다.
이에, 본 발명에 따르면 차체 또는 상기 액슬에 공진에 의한 진폭발생을 억제하도록 감쇠력 가변식 쇽업소버의 감쇠력을 조절할 수 있으며, 노면 및 주행상태에 따라 공진 발생이 예상되거나, 공진이 발생할 경우 전자제어 서스펜션을 수동 모드로 전환하여 브레이크 미작동하는 현상을 방지할 수 있다.
감지부(100)는, 차체의 가속도 신호를 감지하는 차체 가속도 센서(110) 또는 차륜의 가속도 신호를 감지하는 차륜 가속도 센서(120)일 수 있다.
차체 가속도 센서(110)는 차체의 가속도를 감지하며, 특히 차체의 수직 가속도 신호를 감지하여 감지된 수직 가속도 신호를 ECU(300)의 수신부(310)로 제공한다.
차륜 가속도 센서(120)는 차륜, 즉 휠의 가속도를 감지하며, 특히 차륜의 수지 가속도 신호를 감지하여 감지된 수직 가속도 신호를 ECU(300)의 수신부(310)로 제공한다.
차륜 가속도 센서(120)는 차량의 전방 휠에 장착될 수 있으며, 차량의 전후방 휠에 장착되는 것도 가능하다.
저장부(200)는 차량의 가진 시험결과로부터 차체 또는 액슬의 고유 진동수를 추출하고, 추출된 고유 진동수가 저장된다.
ECU(300)는 감지부(100)로부터 가속도 신호를 수신하여, 주파수 신호를 추출하며, 추출된 주파수가 상기 저장부(200)에 저장된 고유 진동수(고유 주파수)와 상응하는지를 판단하여, 가변식 쇽업소버(400)의 감쇠력을 조절하는 것이다.
ECU(300)는 수신부(310), 추출부(320), 감쇠력 조절부(330)를 더 포함한다.
수신부(310)는 감지부(100)로부터 감지된 차체 또는 차륜의 가속도 신호를 수신한다.
추출부(320)는 수신부(310)에 의해 수신된 차체 또는 차륜의 가속도 신호로부터 공진 주파수 영역의 신호성분을 추출한다. 이때, 공진 주파수 영역의 신호성분을 추출하기 위한 필터가 사용될 수 있다.
감쇠력 조절부(330)는 추출된 신호성분의 크기와 미리 저장부(200)에 저장된 차체 또는 액슬의 고유 주파수를 비교하여, 추출된 주파수가 상기 고유 주파수와 일치하는지 판단하여, 차체 또는 상기 액슬에 공진에 의한 진폭발생을 억제하도록 감쇠력 가변식 쇽업소버(400)의 감쇠력을 조절하는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 진동 감응형 현가장치 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 3을 참조할 때, 본 발명에 따른 진동 감응형 현가장치 제어방법은, 차체 또는 액슬의 고유 주파수를 설정하는 단계(S100); 주행중인 차량의 가속도 신호를 수신하는 단계(S200); 상기 수신된 가속도 신호로부터 주파수 신호를 추출하는 단계(S300); 추출된 주파수가 상기 고유 주파수와 일치하는지 판단하는 단계(S400); 및 차체 또는 상기 액슬에 공진에 의한 진폭발생을 억제하도록 감쇠력 가변식 쇽업소버의 감쇠력을 조절하는 단계(S500);를 포함한다.
즉, 본 발명에 따른 진동 감응형 현가장치 제어방법은 가진시험을 실시하여 차체 또는 액슬의 고유 진동수(고유 주파수)를 분석하여 저장부(200)에 저장한 후, 차량 주행 중 차체 가속도 센서(110) 또는 차륜 가속도 센서(120)로부터 가속도 신호를 수신하여 수신된 가속도 신호로부터 주파수 신호를 추출한 후, 추출된 주파수가 상기 고유 주파수와 일치하는지 판단하여, 차체 또는 상기 액슬에 공진에 의한 진폭발생을 억제하도록 감쇠력 가변식 쇽업소버(400)의 감쇠력을 조절하는 것이다.
고유 진동수를 설정하는 단계(S100)는, 차량 가진 시험기로 주파수별로 차량을 가진하여 가진 시험을 실시하는 단계(S110); 가진 시험으로부터 시험결과를 분석하여 상기 차체와 상기 액슬의 고유 주파수를 추출하는 단계(S120), S130); 및 추출된 상기 차체와 상기 액슬의 주파수를 저장부(200)에 저장하는 단계(S140);를 포함한다.
주파수 신호를 추출하는 단계(S300)에서, 추출부(320)는 수신부(310)에 의해 수신된 차체 또는 차륜의 가속도 신호로부터 공진 주파수 영역의 신호성분을 추출한다. 이때, 공진 주파수 영역의 신호성분을 추출하기 위한 필터가 사용될 수 있다.
추출된 주파수가 상기 고유 주파수와 일치하는지 판단하는 단계(S400)에서, 감쇠력 조절부(330)는 추출된 신호성분의 크기와 미리 저장부(200)에 저장된 차체 또는 액슬의 고유 주파수를 비교하며, 추출된 주파수가 상기 고유 주파수와 일치하는지 판단하며,
감쇠력을 조절하는 단계(S500)에서 차체 또는 상기 액슬에 공진에 의한 진폭발생을 억제하도록 감쇠력 가변식 쇽업소버(400)의 감쇠력을 조절할 수 있다.
감쇠력을 조절하는 단계(S500)는 각 감쇠력 가변식 쇽업소버의 감쇠력을 예를 들어 하드 모드로 동시에 절환할 수 있다.
또한, 감쇠력을 조절하는 단계(S500)는 미리 설정된 시간 후 상기 감쇠력 제어를 종료할 수 있으며, 미리 설정된 거리 이동 후 상기 감쇠력 제어를 종료할 수 있다. 이는 감쇠력 제어를 하지 않더라도 제동불가 시 1 내지 10초 내에, 차량이 100미터나 200미터를 주행 후 제동이 가능하기 때문이다.
또한, 감쇠력 가변식 쇽업소버의 감쇠력을 조절하는 단계(S500)는, 전자제어 서스펜션을 수동 모드로 전환할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 진동 감응형 현가장치는 전자제어 서스펜션으로서, 감쇠력을 자동으로 조절하는 자동 모드와 감쇠력을 수동으로 조절하는 수동 모드로 구분될 수 있으며, 전자제어 서스펜션을 수동 모드로 전환할 경우에는 노면 및 주행상태에 따라 브레이크가 미작동하는 현상이 발생하지 않았다.
이에, 본 발명에 따르면 차체 또는 상기 액슬에 공진에 의한 진폭발생을 억제하도록 감쇠력 가변식 쇽업소버의 감쇠력을 조절할 수 있으며, 노면 및 주행상태에 따라 공진 발생이 예상되거나, 공진이 발생할 경우 전자제어 서스펜션을 수동 모드로 전환하여 브레이크 미작동하는 현상을 방지할 수 있다.
이에 본 발명에 따르면, 전자제어서스펜션이 장착된 차량에서 휠 입력 주파수가 미리 설정된 액슬의 고유 주파수와 일치할 경우 쇽업서버의 감쇠력을 제어함으로써 액슬의 진폭을 축소하여 브레이크의 미작동을 방지할 수 있다.
앞서 살펴본 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하는 바람직한 실시 예일 뿐, 전술한 실시 예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니므로 이로 인해 본 발명의 권리범위가 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 당업자에게 있어 명백할 것이며, 당업자에 의해 용이하게 변경 가능한 부분도 본 발명의 권리범위에 포함됨은 자명하다.
100: 감지부
200: 저장부
300: ECU
400: 쇽업소버

Claims (10)

  1. 감쇠력 가변식 쇽업소버;
    가속도 신호를 감지하는 감지부;
    차량의 가진 시험결과로부터 차체 또는 액슬의 고유 진동수를 추출하고, 추출된 고유 진동수가 저장된 저장부; 및
    상기 감지부로부터 가속도 신호를 수신하여, 주파수 신호를 추출하며, 추출된 주파수가 상기 저장부에 저장된 고유 진동수와 상응하는지를 판단하여, 상기 쇽업소버의 감쇠력을 조절하는 ECU;
    를 포함하는 진동 감응형 현가장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는, 차체의 가속도 신호를 감지하는 차체 가속도 센서 또는 차륜의 가속도 신호를 감지하는 차륜 가속도 센서인 것을 특징으로 하는 진동 감응형 현가장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 차륜 가속도 센서는 상기 차량의 전방 휠에 장착되는 것을 특징으로 하는 진동 감응형 현가장치.
  4. 제1항에 있어서,
    오토 모드와 수동 모드로 구분되는 모드 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 감응형 현가장치.
  5. 차체 또는 액슬의 고유 주파수를 설정하는 단계;
    주행중인 차량의 가속도 신호를 수신하는 단계;
    상기 수신된 가속도 신호로부터 주파수 신호를 추출하는 단계;
    추출된 주파수가 상기 고유 주파수와 일치하는지 판단하는 단계; 및
    상기 차체 또는 상기 액슬에 공진에 의한 진폭발생을 억제하도록 감쇠력 가변식 쇽업소버의 감쇠력을 조절하는 단계;
    를 포함하는 진동 감응형 현가장치의 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고유 진동수를 설정하는 단계는,
    차량 가진 시험기로 주파수별로 차량을 가진하여 가진 시험을 실시하는 단계;
    상기 가진 시험으로부터 시험결과를 분석하여 상기 차체와 상기 액슬의 고유 주파수를 추출하는 단계; 및
    추출된 상기 차체와 상기 액슬의 주파수를 저장부에 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 감응형 현가장치의 제어 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 감쇠력을 조절하는 단계는 각 감쇠력 가변식 쇽업소버의 감쇠력을 하드 모드로 동시에 절환하는 것을 특징으로 하는 진동 감응형 현가장치의 제어 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 감쇠력을 조절하는 단계에서, 미리 설정된 시간 후 상기 감쇠력 제어를 종료하는 것을 특징으로 하는 진동 감응형 현가장치의 제어 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 감쇠력을 조절하는 단계에서, 미리 설정된 거리 이동 후 상기 감쇠력 제어를 종료하는 것을 특징으로 하는 진동 감응형 현가장치의 제어 방법.
  10. 제5항에 있어서,
    감쇠력 가변식 쇽업소버의 감쇠력을 조절하는 단계는, 전자제어 서스펜션을 수동 모드로 전환하는 것을 특징으로 하는 진동 감응형 현가장치의 제어방법.
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