KR100203835B1 - 자동차 수평 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 수평 조절장치에 관한 것으로, 특히 자동차 각 바퀴의 일측에 장착되는 쇽 업소버의 상부에 결합된 승강수단은 상부일측이 차체에 고정되고 상단에 유입밸브와 배출밸브로 부터 공급되는 유압이 수용되는 챔버가 형성된 본체와, 상기 각 밸브로 부터 유압이 공급됨에 따라 승, 하강되는 피스톤과, 이 피스톤과 일체로 형성되며 차체의 하중을 완충하는 코일스프링의 상단에 지지되어 이 코일스프링이 압축 또는 신장됨에 따라 이를 완충하는 절곡부가 구비된 자동차 수평 조절장치가 제공된다.

Description

자동차 수평(Stabilizer) 조절장치

제1도는 자동차 주행시 발생되는 차체의 쏠림현상을 나타내는 개략도로서,

제1a도는 급제동시 관성력에 의한 노즈 다이브(Nose-Dive)현상을 나타내며,

제1b도는 급출발시 관성력에 의한 스쿼트(Squart)현상을 나타내고,

제1c도는 급커브시 원심력에 의한 롤링(Rolling)현상을 나타낸다.

제2도는 종래의 현가장치를 개략적으로 나타내는 유압회로도.

제3도는 본 발명에 의한 일 실시예인 승강 수단을 나타내는 단면도.

제4도는 본 발명에 의한 현가장치의 유압장치를 나타내는 유압회로도.

제5도는 본 발명에 의한 현가장치의 전기장치를 나타내는 회로도.

제6a도, 6b도는 본 발명에 의한 현가장치가 작동하는 상태를 나타내는 작동도.

제7도는 본 발명에 의한 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 차체 10 : 쇽 업소버

11 : 코일 스피링 12 : 작동로드

20 : 본체 30 : 피스톤

40 : 솔레노이드 밸브 50 : 축압기

60 : 릴리이프 밸브 70 : 차단 밸브

80 : 밧데리

본 발명은자동차 수평 조절장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 차체의 하중과 주행속도 또는 도로의 여건에 따라 변화하는 차체의 기울어짐현상을 조정하여 차체가 항상 수평을 유지하면서 주행할 수 있도록 한 자동차 수평 조절장치에 관한 것이다.

자동차 현가장치는, 주로 코일스프링과 쇽 업소버로 구성되어 주행시 노면으로 부터 전달되는 진동을 완충하는 기능을 수행하게된다.

이러한 현가장치는 차체의 중량과 링크구조, 타이어의 무게 및 탄성 그리고, 코일스프링의 탄성게수, 쇽 업소버의 진동감쇠계수에 의하여 결정되는 것이 일반적이다.

이와 같이 자동차에 장착된 현가 장치의 우수성의 판단은 제1도에 나타낸 바와 같이 주행시 발생될 수 있는 각종 상황에 따른 대처능력에 의해 결정되는데, 제1도 (a)는 차량의 급제동시 전방으로 향하는 관성력에 의하여 차체가 앞으로 쏠리는 노즈 다이브(Nose-Dive)현상을 나타내는 것이고, 제1도 (b)는 급 발진시 후방으로 향하는 관성력에 의하여 차체가 뒤로 쏠리는 스쿼트(Squart)현상을 나타내는 것이며, 제1도 (c)는 급커브시 원심력에 의하여 차체가 일측으로 기울어지는 롤링(Rolling)현상을 나타내는 것이다.

이와 같이 자동차가 주행하면서 발생되는 자체의 쏠림현상은 자동차 하부에 장착된 현가장치에서 완충하게 되는데, 예를 들어 쇽 업소버의 진동감쇠계수를 높게 설정하게 되면 차체에 가해지는 관성력이나 원심력의 동적인 변화가 최소치로 완충하여 차체의 쏠림현상은 줄일 수 있는 반면에 승차감이 나빠지는 단점이 있고, 반대로, 진동감쇠계수를 낮게 설정하게 되면 승차감은 좋아지나 외력의 동적인 변화에 의한 차체의 쏠림이 켜져 조정 안정성이 나빠지기 때문에 차량 설계자에 의해 그 진동감쇠계수가 주관적으로 판단되어 적합한 타협점에서 결정되고 있으며, 승차감과 조정 안정성을 동시에 충족시킬 수 있는 최적한 상태로 설정하는 것이 매우 어려운 실정이다.

따라서 종래의 현가장치에서는 주행시 차체에 관성력이나 원심력이 작용하게되면 각 바퀴에 작용하는 하중의 변화에 의해 코일스프링이 압축 및 신장되며서 외부로 부터 작용하는 힘의방향으로 차체가 쏠리게 되어 자체가 노면조건과 주행속도, 타이어의 무게 및 탄성 등에 따라 변화되기 때문에 승차감이 나빠질 수 밖에 없는 문제점이 있는 것이다.

이와 같은 종래 기술에 대한 현가장치의 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 능동제어식 현가장치가 제안된 바 있다.

이러한 능동제어식 현가장치는, 제2도에 도시한 바와 같이, 차체로 전달되는 하중을 각 바퀴(W)에 장착된 코일스프링(110)과 쇽 업소버(100)에서 현가하게 되는데, 이 쇽 업소버(100)의 상부에는 유압이 공급 및 유출되는 실린더(120)를 내부로 유압이 공급됨에 따라 전술한 쇽 업소버(100)의 길이가 변환되며서 차고가 조정할 수 있도록 하였다.

그러나, 이 또한 피스톤의 상, 하 이동은 전술한 쇽 업소버의 진동감쇠계수를 변화시키게 되어 이미 최적의 상태로 설정한 쇽 업소버의 진동감쇠계수에 적합하지 않은 상태로 되기 때문에 쇽 업소버의 본래의 기능이 충분히 발휘되지 못하는 문제점이 있으며, 쇽 업소버의 진동감쇠계수를 차량의 운행상태에 적합하게 하기위해 유압량을 조정하는 것도 한계가 있는 문제점이 있는 것이다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 스트러트 상단에 별도의 승강수단을 장착하여 이 승강수단 내부로 유압이 공급되도록 함으로서, 쇽 업소버의 완충장치와 더불어 차고를 안정되게 조정하여 승차감이 향상될 수 있는 자동차 수평 조정장치를 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차 수평 조절장치에 의하면, 자동차 각 바퀴 일축에 장착된 쇽 업소버의 상부에 결합되어 차고를 조절하는 승강수단; 상기 승강수단을 작동하며 밧데리에서 공급되는 전기적 신호에 의해 유압을 상기 승강수단으로 공급 및 배출하는 솔레노이드 밸브; 차체 도어의 열림과 닫힘을 감지하는 도어개폐센서; 자동차의 최초 시동시 탑승자가 탑승하는 위치를 감지하는 차고센서; 자동차 조향휠의 조향축에 장착되어 상기 조향축의 회전각을 감지하는 조향각 센서; 자동차의 급가속 및 급제동시 차체의 노즈업/다운을 감지하는 속도센서; 및 상기 각 센서를 제어하며 각 센서의 작동에 의해 상기 솔레노이드 밸브를 작동시키는 콘트롤 유니트가 구비되어 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 자동차 각 바퀴의 일측에 장착되는 쇽 업소버의 상부에 결합된 승강수단은 상부 일측이 차체에 고정되고 상단에 유입밸브와 배출밸브로부터 공급되는 유압이 수용되는 챔버가 형성된 본체와, 상기 각 밸브로부터 유압이 공급됨에 따라 승, 하강되는 피스톤과, 이 피스톤과 일체로 형성되며 차체의 하중을 완충하는 코일스프링의 상단에 지지되어 이 코일 스프링이 압축 또는 신장됨에 따라 이를 완충하는 절곡부가 구비된다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

제3도는 본 발명에 의한 승강수단을 도시하는 단면도이며, 제4도는 본 발명에 의한 승강수단을 작동시킬 수 있는 유압 회로도이다.

도시한 바와 같이 차량의 각 바퀴의 일축에 장착된 쇽 업소버(10)의 상부로 결합되는 승강수단은, 상부가 차체(1) 고정되고 상단에 유압이 공급 또는 배출되는 유입밸브(21)와 배출밸브(22)가 결합된 본체(20)와, 이 본체(20)내부에는 유입밸브(21)로 부터 공급되는 유압이 수용되는 오일챔버(23)가 형성된다.

또한, 진술한 오일챔버(23)에는 각 밸브(21)(22)로부터 공급되는 유압에 의해 승, 하강되는 피스톤(30)이 설치되는데, 이러한 피스톤(30)의 상부에는 헤드부(31)가 형성되고 그 하부에는 전술한 쇽 업소버(10)의 작동로드(12)와 나사결합되는 체결공(24)형성된다.

전술한 피스톤(30)은 노면으로부터 전달되는 진동을 흡수하는 쇽 업소버(10)의 작동로드(12)가 승, 하강됨에 따라 작동로드(12)와 결합된 피스톤(30)이 작동하면서, 전술한 오일챔버(23)내부로 유압이 공급된다. 따라서 전술한 피스톤(30)이 오일챔버(23) 내주연을 따라 슬라이딩 되면서 차체(1)의 수평을 유지하게된다.

한편, 피스톤(30)의 외측에는 전술한 본체(20)의 외주연을 타고 슬라이딩되는 절곡부(32)가 일체로 형성된다.

이와 같은 본 발명은 최초 엔지(E)이 시동과 함께 구동하는 유압펌프(P)가 설치되고, 이 유압펌프(P)에서 토출되는 유압이 공급 또는 배출을 제어하는 유입측 솔레노이드밸브(40)와 배출측 솔레노이드밸브(41)가 각각 설치된다. 또한 유압펌프(P)에서 공급되는 작동유가 이동하는 분기유로(42A)(42B)(42C)(42D)가 형성된다.

이와 같이 형성된 본 발명은 유압펌프(P)와 솔레노이드밸브(41)(42)사이의 분기유로(42)(42')(42)(42')에는 축압기(50A)(50B)(50C)(50D)를 각각 설치하여 작동유에 함유된 이물질이 실린더 내부로 유입되는 것을 방지하도록 한다.

또한, 유압 펌프(P)와 축압기(50) 사이의 유로(43)에는 공급되는 유압이 일정압력 이상으로 상승되는 것을 방지하는 릴리이프 밸브(60)가 설치된다.

바람직하기로는 릴리이프 밸브(60)와 축압기(50) 사이의 유로에는 역차단밸브(70)를 설치하여 축압기(50)에서 과다한 압력이 발생된 유압이 탱크(T)로 리턴되는 것을 방지하게 된다.

제5도는 본 발명의 전기적 신호를 제어하는 회로도이다.

도시된 바와 같이 운전자가 탑승한 상태에서 작동키를 ON시키게 되면 밧데리(80)에서 공급되는 전원이 엔진을 시동하게 되고 이때 운전석을 비롯한 다른 좌석의 하부에는 탑승하는 탑승자의 무게를 감지하는 차고센서(81)가 장착된다.

이와 같은 차고센서(81)는 자동차 도어 일측에 전술한 도어의 열림과 닫힘을 감지하는 도어개폐센서(88)가 부착된다. 이 도어개폐선서(88)는 운전자가 탑승한 후 도어를 모두 달게되면 도어개폐센서(88)가 이를 감지하여 콘트롤유니트(82)로 신호가 전달되도록 하여 이 초기 설정된 신호를 알람음으로 울리도록 하여 운전자가 본 발명의 자동차 수평조절 장치가 작동하고 있다는 것을 인식할 수 있게된다.

한편, 전술한 차체의 각 좌석하부에 장착된 차고센서(81)는 탑승자의 탑승 유무를 감지하여 감지된 신호는 콘트롤유니트(82)로 보내지게 되고, 이 신호를 차량의 계기판에 설치된 발광램프(83) 또는 초기 수평조절기억치를 알리는 신호음이 울림과 동시에 이 신호는 유압을 공급하는 유압측 솔레노이드 밸브(40)로 전달된다.

이와 같이 전달된 신호는 인가받는 유입측 솔레노이드 밸브(40)는 본체(20) 내부에 형성된 오일 챔버(23)로 유압이 공급하여 일측으로 기울어진 차고(1)를 수평으로 조정하게 된다.

이와 같이 본체(20)의 오일챔프(23)내부로 유압이 일정시간 동안 공급된 후 유입측 솔레노이드밸브(40)로 전달되는 신호를 차단하게 됨으로서, 피스톤(30)의 초기 설정된 기억치를 그대로 유지한 상태에서 자동차가 주행할 수 있도록 한다.

더 바람직하기로는 차고가 수평을 유지한 상태에서 자동차가 출발한 후 정지시에 재차 차고를 조절하고자 할 때에는 도시하지 않았지만, 운전자가 운전석 일측에 장착된 리셋트 스위치를 작동시키게 되며 차량이 정지하고 있는 동안 본체(20)내부로 유압이 공급되어 차고가 재조정될 수 있도록 한다.

이와 같은 본 발명은 자동차가 출발한 후 굽어진 도로를 주행하게 되면 자동차가 일측으로 기울어지는 롤링현상이 발생하게 된다. 이때, 운전자는 조향휠을 양손으로 파지한 상태에서 소정각도록 회전하면서 주행하게 되는데, 이러한 자동차에는 주행속도에 비례하는 원심력이 발생하게 되어 이 원심력에 의해 차체가 일측으로 기울어지게 된다.

이와 같이 굽어진 도로를 주행하게 되면, 조향휠의 조향축 일측에 장착된 조양각 센서(84)가 조향축의 회전각을 감지하게 되고 이 감지된 신호는 콘트롤 유니트(82)로 신호가 전달되어 현재 차체의 기울림을 알리는 경고등(83)이 점등하게 된다.

그리고 콘트롤유니트(82)를 통해 전달되는 신호는 유압측 솔레노이드(40)를 작동하게되어 전술한 쇽 업소버(10)상부에 장착된 본체(20)내부로 유압이 공급되어 차체의 현재속도와 도로가 굽어진 도로의 조항각을 인식하여 자동차가 회전하는 반대편의 차고를 상승시키게 된다.

이와 같이 자동차가 굽어진 도로를 진입하기전에 서서히 차체의 수평을 유지한 상태에서 진입하게 되고, 자동차가 코너링을 하다가 직선도로에 접어들기 전에 다시 조향휠을 원위치 하게 됨으로서, 본체(20)으로 유입된 유압이 배출측 솔레노이드 밸브(41)를 통해 유압이 배출되어 저장탱크(T)로 리턴 되면서 차체는 초기 설정된 기억치를 유지할 수 있게 되는 것이다.

더욱 바람직하기로는, 유입측 솔레노이드(40)으로 전기적 신호가 전달되어 전에 점멸릴레이(87)를 장착하여 자동차가 코너링시 자체의 반대쪽의 본체(20)로 공급되는 유량이 괴다하게 공급되지 않도록 제어하게된다.

이와 같은 본 발명은 자동차 주행시 때에 따라서 급제동을 하거나 급 출발할 때 자체(1)에는 다이브 현상이 발생하게 되는데, 이때 차체(1)의 각 구동축에 장착된 차속센서(85)에서 이를 감지하여 차체(1)의 전방과 후방을, 순간적으로 상승시켜 차고가 조정된다.

전술한 차속센서(85)라 장착되는 이유중의 하나는 기존에 고속도로를 비롯한 일반도로에서 소형자동차와 대형자동차가 충돌을 하게되면 소형자동차와 대형자동차의 범퍼의 높이가 서로 다르게 장착되어 충돌사고시 대부분의 소형자동차가 대형자동차의 범버 밑으로 들어가게 되어 소형차의 탑승자들은 치명적인 교통상해를 입게된다. 따라서, 전술한 차속센서(85)가 하는 역할은 자동차가 주행도중 돌발사태가 발생하게되어 운전자가 급브레이크를 밟게되면, 차속센서(85)에서 이를 감지하게 되고 이 신호에 의해 차체의 전방을 상승시키게됨으로서, 대형사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 이와 같이 운전자가 급브레이크를 작동함에 따라 차체의 전방이 순간적으로 상승하게 됨으로서, 차체 후방의 바퀴가 노면의 마찰력 증대되어 제동력을 향상시킬 수 있는 것이다.

바람직하기로는 최초 자동차를 시동하는 키 스위치 일측에는 시간 지연장치(86)를 장착하여 엔진이 정지한 후 소정시간 동안 전원이 전술한 콘트롤 유니트(82)로 공급되도록 함으로서, 운전자가 차에서 내린다음 도어를 모두 닫게되면 차고가 원상 복귀되도록 한다.

제6도(a)(b)는 본 발명의 승강수단의 작동상태를 나타낸다.

전술한 승강수단은 쇽 업소버의 상부에 장착하여 유압이 오일챔버(23)내부로 공급됨에 따라 차고가 조정되는데, 주행도중 도로의 여건에 따라 차체(1)가 한쪽으로 기울어지게 되면 전술한 각 센서에서 이를 감지한 후 감지된 신호를 콘트롤 유니트(82)로 보내지게 되고 이 보내진 신호는 유입측 솔레노이드 밸브(40)로 전달되어 최종적으로 본체(20)상부에 결합된 유입밸브(21)로 유압이 공급되도록 하여 차고가 조정된다.

한편, 차체가 한쪽으로 기울어지게 되면 쇽 업소버(10)의 코일스프링(11)의 압축하게 되고 이 코일스프링(11)이 압축됨에 따라 상부에 지지된 절곡부(32)가 전술한 피스톤(30)과 함께 하강하게 된다.

이와 같이 전술한 코일 스프링(11)이 최저점에 도달하게 되면 본체(20)내부로 공급되는 유압에 의해 차고가 상승하게 되는데 이때 도시하지 않았지만 각 바퀴에는 전자감응스위치를 장착하여 유압측 솔레노이드(40)에서 공급되는 유압이 과다하게 공급되는 것을 방지하게 된다.

제7도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다.

도시된 바와 같이 차체의 각 바퀴 일측에 장치되는 쇽 업소버(10)상부에 지지판(13)이 결합되고 이 지지판(13)의 상면에 승강수단(20)이 장착된다.

한편, 전술한 승강수단의 일측에는 리미터스위치(90)는 자동차가 정지하고 있을 때 초기하중을 감지하여 이, 초기 설정된 기억치를 그대로 유지한 상태에서 주행을 할 수 있도록 제어하고, 또한 고속 급 코너링시 차체의 한계상황에서 점멸릴레이로 신호를 전달하여 유입측 솔레노이드 밸브(40)로 공급되는 유압을 차단하고 이와 동시에 경고음이 울리도록 하여 지금의 주행 상황을 운전자가 인식할 수 있도록 한다.

이와 같은 본 고안은 자동차가 고속으로 주행시 자동차의 속도의 주행도로의 여건을 각 센서에서 감지하여 콘트롤 유니트로 전달하게되고 이 콘트롤 유니트는 감지신호를 인가받아 자동차내부에 계기판에 각 램프가 점등됨과 동시에 솔레노이드밸브에서 유압을 각 실린더로 유압을 공급하게 되어 차고가 조절될 수 있는 것이다.

전술한 바와 같은 본 발명은 기존에 각 차량에 장착된 쇽 업소버 상부에 간편하게 장착하여 노면의 여건에 따라 변형되는 차고를 적절하게 조절하여 안전운행을 할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 고속 주행시 자체의 쏠림현상을 조정하여 차체가 항상 수평을 유지하고 기존에 사용하고 있는 현가장치와 더불어 더욱 안정된 승차감과 차체의 안전성을 유지할 수 있는 이점이 있다.

Claims (1)

1. 차량의 도어가 여닫히는 상태를 감지하는 도어개폐센서와, 차량의 최초시동시 탑승자의 착좌위치를 감지하는 차고센서와, 조향축의 회전각을 감지할 수 있도록 차량의 조향축에 장착된 조향각센서와, 상기 다수의 센서들로부터 감지된 값이 입력되도록 다수 센서들과 전기적으로 연결된 콘트롤러와, 상기 콘트롤러에 의한 제어상태하에서 여닫힘으로써 유통되는 유압력의 크기를 조절하게 되도록 구비된 솔레노이드밸브와, 상기한 솔레노이드밸브를 통하는 유압력이 공급될 수 있도록 상기 솔레노이드밸브가 연결된 상태하에서 쇽업소버의 상부와 차체 사이에 결합되는 승강수단으로 구성되는 자동차 수평조절장치에 있어서, 상기한 승강수단이 밸브로부터 공급되는 유압력에 의해 승강되는 피스톤을 차체에 쇽업소버 상부 위치로 결합된 본체로 내재시키고 상기 피스톤으로부터 연장되어 본체 하측을 관통하게된 부분과 연장되는 걸림턱이 상기 코일스프링의 상단부분과 결합되는 구조로 이루어지고, 상기 본체의 챔버에 작용되는 유압력의 정도를 감지할 수 있는 유압센서가 상기 본체에 장착됨을 특징으로 하는 자동차 수평조절장치.