액티브 서스펜션

Active suspension

액티브 서스펜션은 차량에 장착된 일종의 자동차 서스펜션입니다.이 시스템은 대형 스프링이 제공하는 수동형 서스펜션 대신 온보드 시스템을 사용하여 섀시 또는 차체에 대한 차량 휠의 수직 이동을 제어합니다. 이 서스펜션의 작동은 노면에 의해 전적으로 결정됩니다.액티브 서스펜션은 실제 액티브 서스펜션과 어댑티브 또는 세미 액티브 서스펜션의 두 가지 클래스로 나뉩니다.반어댑티브 서스펜션은 변화하는 도로 또는 동적 조건에 맞춰 쇼크 업소버 견고성만 변화시키는 반면, 액티브 서스펜션은 일부 유형의 액추에이터를 사용하여 각 휠에서 섀시를 독립적으로 올리고 내립니다.

이러한 기술을 통해 자동차 제조업체는 코너링 시 타이어를 도로와 수직으로 유지함으로써 승차감과 핸들링수준을 높일 수 있습니다.탑재된 컴퓨터는 차량 전체의 센서에서 차체의 움직임을 감지하고 이 데이터를 사용하여 액티브 서스펜션과 세미 액티브 서스펜션의 동작을 제어합니다.이 시스템은 코너링, 가속제동다양한 주행 상황에서 차체 롤링 및 피치 변동을 사실상 제거합니다.

원칙

그림 1
그림 2
그림 3

스카이 훅 이론은 이상적인 서스펜션이 차량이 도로 조건의 영향을 받지 않고 하늘에 가상의 훅에 매달린 것처럼 안정된 자세를 유지할 수 있게 해 준다는 것이다.

실제 스카이 훅은 명백히 [1]비현실적이기 때문에 실제 액티브 서스펜션 시스템은 액추에이터 작동에 기초합니다.(수직 가속도가 0인) 가상 라인은 차체에 설치된 가속도 센서에 의해 제공된 값을 기반으로 계산된다(그림 3 참조).동적 요소는 선형 스프링과 선형 댐퍼로만 구성되므로 복잡한 계산이 [2][3]필요하지 않습니다.

차량은 그림 1과 같이 정상적인 스프링 댐퍼 서스펜션에서 스프링과 댐퍼를 통해 지면에 접촉한다.스카이 훅 이론과 동일한 수준의 안정성을 달성하기 위해, 차량은 그림 2와 같이 스프링을 통해 지면에 닿아야 하며 댐퍼와 가상의 선을 연결해야 한다.이론적으로 감쇠계수가 무한대에 이르면 차량이 가상선에 완전히 고정된 상태가 되므로 차량이 흔들리지 않는다.

활동적인

최초로 도입된 액티브 서스펜션은 서스펜션에 독립적인 힘을 가하여 승차 특성을 개선할 수 있는 별도의 액추에이터를 사용합니다.이 설계의 단점은 고비용, 기기의 복잡성 및 대량 증가, 일부 구현에 대한 빈번한 유지보수의 필요성입니다.유지 보수에는 전문 공구가 필요할 수 있으며, 진단이 어려운 문제가 있을 수 있습니다.

유압 작동

유압 작동 서스펜션은 유압 장치를 사용하여 제어됩니다.첫 번째 예는 1954년 시트로엥의 Paul Magés에 의해 개발수압식 현탁액과 함께 나타났다.유압은 고압 방사형 피스톤 유압 펌프에 의해 공급됩니다.센서는 차체 움직임 및 차량 지상고를 지속적으로 모니터링하여 유압 높이 보정기에 새로운 데이터를 지속적으로 공급합니다.몇 밀리초 안에 서스펜션은 [4]차체를 올리거나 내리는 반력을 생성합니다.운전 기동 중에 밀폐된 질소가 즉시 압축되어 지금까지 [5]차량에 사용된 강철 스프링의 6배에 달하는 압축성을 제공합니다.

실제로 이 시스템에는 항상 바람직한 셀프 레벨링 서스펜션높이 조절식 서스펜션 기능이 통합되어 있으며, 이 서스펜션 기능은 차량이 고속으로 스스로 하강할 때 공기역학 성능을 개선하기 위해 차량 속도에 연동되어 있습니다.

이 시스템은 울퉁불퉁한 노면 위를 포함한 직진 주행에서 탁월한 성능을 발휘했지만 롤 [6]강성에 대한 제어 기능은 거의 없었습니다.

수백만 대의 생산 차량이 이 시스템을 변형하여 제작되었습니다.


유압 서스펜션의 전자식 작동

콜린 채프먼은 1980년대에 경주용 자동차의 코너링을 개선하기 위해 유압 서스펜션의 컴퓨터 관리 개념을 개발했습니다.로터스는 1985년식 엑셀에 전기 유압식 액티브 서스펜션이 장착된 시제품 시스템을 장착하고 개발했지만, 많은 시승차가 다른 제조업체를 위해 제작되었지만 일반에 판매하지는 않았습니다.

센서는 차체의 움직임과 차량의 지상고를 지속적으로 모니터링하여 컴퓨터에 새로운 데이터를 지속적으로 공급합니다.컴퓨터는 데이터를 수신하고 처리할 때 각 휠 옆에 장착된 유압 서보를 작동시킵니다.거의 즉각적으로 서보 조절 서스펜션은 운전 기동 중에 차체의 기울어짐, 다이빙 및 스쿼트에 대한 반력을 생성합니다.

윌리엄스 그랑프리 엔지니어링은 1992년 디자이너이자 공기역학자인 프랭크 더니가 고안한 포뮬러 원 자동차를 위해 능동 서스펜션을 준비했고, 그 결과 국제자동차연맹은 윌리엄스 F1과 경쟁 [7]팀 간의 격차를 줄이기 위해 이 기술을 금지하기로 결정했다.

컴퓨터 액티브 기술 서스펜션(CATS)은 도로 상황을 분석하고 전자 제어 댐퍼를 통해 서스펜션 설정을 초당 최대 3,000회 조정함으로써 승차감과 핸들링 사이의 균형을 최대한 조정합니다.

1999년형 Mercedes-Benz CL-Class(C215)는 고압 유압 서보가 전자 컴퓨팅으로 제어되는 액티브 차체 컨트롤을 도입했으며, 이 기능은 현재도 사용할 수 있습니다.차량을 커브에 능동적으로 기울이도록 설계하여 탑승자의 [8][9]편안함을 향상시킬 수 있습니다.

액티브 안티롤바

딱딱한 코너링 도중 운전자 또는 서스펜션 ECU(전자 컨트롤 유닛)의 명령에 따라 액티브 안티롤 바가 경직됩니다.최초의 생산차는 1988년 미쓰비시 미라지 사이보그였다.

전자파 회복기

완전히 활성화된 전자 제어 생산 차량에서는 전자 컴퓨팅과 결합된 전기 서보 및 모터를 적용하여 평평한 코너링과 도로 상황에 대한 즉각적인 반응을 가능하게 합니다.

Bose Corporation은 개념 실증 모델을 가지고 있다.보스의 설립자인 Amar Bose는 MIT [10]교수 시절 수년간 이국적인 정직에 대해 연구해 왔다.

전자파 액티브 서스펜션에는 각 휠에 부착된 선형 전자파 모터가 사용됩니다.모터를 발전기로 사용하여 매우 빠른 응답성을 제공하고 소비 전력을 재생할 수 있습니다.이는 느린 응답 시간과 유압 시스템의 높은 전력 소비 문제를 거의 극복합니다.전자제어 액티브 서스펜션 시스템(ECASS) 기술은 1990년대[11] 텍사스 대학 전기기계 센터에 의해 특허를 받았으며 군용 [12]차량에 사용하기 위해 L-3 Electronic Systems에 의해 개발되었습니다.ECASS가 장착된 Humvee는 차량 운전자에 대한 흡수 동력, 안정성 및 핸들링 측면에서 모든 성능 평가의 성능 사양을 초과했습니다.

액티브 휠

  • Audi 능동형 전기 기계식 서스펜션 시스템은 2017년에 도입되었습니다.각 휠을 개별적으로 구동하고 현재 도로 상황에 적응합니다.각 휠에는 48V 주 전기 시스템으로 구동되는 전기 모터가 있습니다.추가 구성 요소에는 기어, 회전 튜브 및 내부 티타늄 토션 바 및 커플링 로드를 통해 서스펜션에 최대 1,100Nm(811.3lb-ft)의 힘을 가하는 레버가 포함됩니다.전면 카메라 덕분에 세단은 도로의 요철을 조기에 감지하고 능동형 서스펜션을 예측적으로 조정할 수 있다.아우디가 개발한 프리뷰 기능은 차량이 도로의 요철에 도달하기도 전에 액튜에이터에 적정 이동 거리를 전달하고 서스펜션을 능동적으로 제어한다.이 컴퓨터 제어 모터는 도로의 결함을 감지할 수 있으며, 휠에서 서스펜션을 올려 기복을 넘어 승차감을 높일 수 있습니다.시스템은 코너링 중에 외부 모터가 서스펜션을 밀어 올리거나 끌어내리도록 유도합니다.따라서 주행이 더 평평해지고 코너링 시 차체 롤링이 줄어들어 핸들링 [15][16][17][18][19][20][21]다이내믹스가 더욱 확실해집니다.

적응형 및 준액티브

어댑티브 또는 세미 액티브 시스템은 쇼크 업소버의 비스코스 댐핑 계수만 변경할 수 있으며 서스펜션 시스템에 에너지를 추가하지 않습니다.적응형 서스펜션은 일반적으로 시간 응답이 느리고 댐핑 계수 값 수가 제한적이지만 세미 액티브 서스펜션은 몇 밀리초에 가까운 시간 응답을 보이며 광범위한 댐핑 값을 제공할 수 있습니다.따라서 적응형 서스펜션은 일반적으로 다양한 댐핑 계수에 대응하는 다양한 주행 모드(승차감, 정상, 스포츠 등)만을 제안하며, 반능동 서스펜션은 도로 조건과 차량의 역동성에 따라 댐핑을 실시간으로 수정합니다.(예를 들어 제어력은 서스펜션의 현재 속도 벡터와 절대 다른 방향을 가질 수 없음) 개입이 제한적이지만 세미 액티브 서스펜션은 훨씬 적은 에너지를 설계하고 소비하는 데 비용이 적게 듭니다.최근에는 세미액티브 서스펜션에 대한 연구가 계속 진행되어 세미액티브 서스펜션과 풀액티브 서스펜션의 격차가 좁혀지고 있다.

솔레노이드/밸브 작동

이 유형은 가장 경제적이고 기본적인 유형의 세미 액티브 서스펜션입니다.이 밸브는 쇼크 업소버 내부의 유압 매체의 흐름을 변화시켜 서스펜션 설정의 댐핑 특성을 변화시키는 솔레노이드 밸브로 구성됩니다.솔레노이드는 제어 컴퓨터에 배선되어 제어 알고리즘(일반적으로 "스카이 훅" 기법)에 따라 명령을 전송합니다.이 유형의 시스템은 캐딜락의 CCR(Computer Command Ride) 서스펜션 시스템에 사용됩니다.최초의 생산차는 1983년부터 반능동형 도요타 전자변조 서스펜션이 장착된 도요타 쏘어러였다.

자기 지질 댐퍼

최근에 나온 또 다른 방법에는 MagneRide라는 브랜드 이름의 자기 지질학적 댐퍼가 포함되어 있습니다.Dellphi Corporation이 GM을 위해 처음 개발했으며, 다른 많은 신기술과 마찬가지로 캐딜락 STS(2002년 모델) 및 2003년부터 일부 다른 GM 모델에 표준 장비되었습니다.이는 수십 년 동안 고급 GM 차량에 사용된 반능동 시스템("자동 도로 감지 서스펜션")의 업그레이드입니다.더 빠른 현대 컴퓨터와 함께 모든 휠 서스펜션의 강성을 독립적으로 변경할 수 있습니다.이러한 댐퍼는 미국에서 사용이 증가하고 있으며, 이미 일부 해외 브랜드(대부분 더 비싼 차량)에 임대되어 있습니다.

이 시스템은 25년 동안 개발되어 왔다.댐퍼 오일에는 금속 입자가 포함되어 있습니다.댐퍼의 컴플라이언스 특성은 온보드 컴퓨터를 통해 전자석에 의해 제어됩니다.기본적으로 댐퍼 자기회로에 흐르는 전류를 증가시키면 회로 자속이 증가합니다.이로 인해 금속 입자의 정렬이 변경되어 유체 점도가 증가하여 압축/반발 속도가 증가하는 반면, 감소는 입자를 반대 방향으로 정렬하여 댐퍼의 효과를 완화합니다.금속 입자를 디너 플레이트로 상상하면 가장자리가 되도록 정렬되어 점도가 최소화됩니다.스펙트럼의 다른 쪽 끝에서는 90도로 정렬되어 평탄하게 됩니다.따라서 유체의 점성이 훨씬 더 높아집니다.금속 입자의 정렬을 변화시키는 것은 전자석에 의해 생성되는 전계입니다.휠 센서(서스펜션 익스텐션에 관한 정보), 스티어링, 가속도 센서 및 기타 데이터를 사용하여 해당 시점의 최적의 강성을 계산합니다.예를 들어 시스템의 빠른 반응(밀리초)을 통해 특정 순간에 도로의 요철 위를 단일 휠로 부드럽게 통과할 수 있습니다.

생산 차량

연도별:

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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