KR100204904B1 - 자동차용 자력식 충격흡수기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 충격흡수기에 관한 것으로서, 특히 기준의 유압식 또는 가스봉입식이 아닌 전자석의 원리를 이용하여 전자제어를 행하여 차량의 승차감과 주행안정성을 향상시키기 위한 자력식 충격흡수기(shock absorber)에 관한 것이다.

본발명은 자동차용 현가장치에 있어서, 하우징과, 차체에 고정되어 차체의 중량을 지지하며 하우징내를 오앙복운동하는 피스톤로드와, 하우징내부에서 피스톤로드와 일체로 왕복운동하는 제1전자석과, 제1전자석과 대향하여 고정위치하는 제2전자석과, 상기한 제1 및 제2전자석을 하우징과 절연시키도록하는 절연부재 및 상기 제 1 및 제2전자석 사이의 충격을 흡수하는 충격흡수부재를 포함하도록 구성한다.

전술한 구성의 결과, 종래의 유압식 또는 공압식 충격흡수기가 갖는 고비용 비효율의 경우보다 구성이 간단하고 제어가 손쉬워 진일보된 경량의 현가장치를 저렴한 비용으로 구성할 수 있게 되었다.

Description

자동차용 자력식 충격흡수기

본 발명은 자동차용 충격흡수기에 관한 것으로서, 특히 기존의 유압식 또는 가스봉입식이 아닌 전자석의 원리를 이용하여 전자제어를 행하여 차량의 승차감과 주행안정성을 향상시키기 위한 자력식 충격흡수기(shock absorber)에 관한 것이다.

종래의 자동차에는 주행중 도로 노면의 요철 등에 의해 발생되는 진동을 흡수하고 충격을 완화하기 위하여 현가장치가 장착되어 있는바, 이러한 현가장치는 도로노면의 상태, 차량의 현재속력 등의 주행조건에 따라 차고의 조정 또는 감쇠력의 조정이 가능하도록 구성되어 차량의 승차감과 조정안정성을 최적의 상태로 유지시킬 수 있도록 하고 있다.

이때, 승차감과 조정안정성의 향상은 일반적으로 상반된 요구조건으로서, 노면상태에 따른 미세진동까지 흡수하기 위하여 감쇠력을 줄이면 승차감이 좋아지지만 선회시 롤링이 심하며, 제동시 다이브 현상이 심화되는 등 조종안정성이 불안하게 되는 한편, 감쇠력을 크게하면 조정안정성이 향상되지만 승차감이 떨어지게 된다.

따라서, 이러한 상반된 요구를 모두 만족시키기는 쉽지않으나, 일반적으로는 차량의 설계시부터 기구적인 방법에 의해 최적의 현가장치를 설계하는 한편, 차량의 주행상태에 따라 요구되는 상태 역시 변화함을 고려하여 주행상태를 상시적으로 관찰하여 현재의 주행상태에 적합한 현가장치의 상태를 설정하도록 전자제어방식에 따라 현가장치를 구성하고 있다.

이때, 이러한 전자제어 현가장치에서 제어의 대상이 되는 주요 구성요소는 충격흡수기(shock absorber)로서, 내부에 하나 이상의 밀실과 밸브를 포함하고 오일, 또는 가스가 봉입되도록 구성되어 밸브의 여닫는 작용을 통하여 감쇠력의 조정 또는 길이의 조정이 가능하도록 작용된다.

따라서, 현가장치의 성능을 좌우하는 것을 충격흡수기의 성능이며, 충격흡수기의 감쇠력을 얼마만큼 효율적으로 제어할 수 있는가 하는 것이다.

도1은 종래에 사용되고 있는 전자제어 현가장치의 충격흡수기의 구성을 나타낸 도면으로 유압식의 일예를 도시한 것이다. 도시한 충격흡수기는 내/외측실린더(1)(2)와 피스톤(12)에 의해 분리된 내측실린더의 상/하압력실(3)(4), 중공인 피스톤로드(5), 피스톤로드 내부의 스텝모터(6)와 클러치(7), 피스톤 내측의 회전밸브(8) 피스톤(12) 외측의 오일출입구인 오리피스(9), 피스톤(12) 상하의 피스톤밸브(10) 내/외측 실린더사이에 위치하는 보상압력실(11)을 포함하도록 구성된다.

작동은, 전자제어장치의 제어명령에 따라 스텝모터(6)가 회전하고, 스텝모터에 일체된 회전밸브(8)가 연동하여 회전하므로 피스톤(12) 외측의 오리피스(9)를 개폐하게 되어 이루어진다. 즉, 차량의 상태가 차고를 낮추거나, 감쇠력을 낮게 할 상황이라면 회전밸브(8)를 돌려 오리피스(9)를 열어 압력실의 체적을 증가시키고, 반대로 차고를 높이거나 감쇠력을 높일 상황에서는 오리피스(9)를 닫아 압력실의 체적을 감소시키도록 제어한다. 압력실의 체적이 증가하면 감쇠력이 작아지므로 승차감 향상되며 압력실의 체적이 감소하게 되면 감쇠력이 커지므로 차량의 승차감은 떨어지지만 주행의 안정성은 향상된다.

이러한 과정은 모두 전자제어장치(도시되지않음)에 의해 제어되고 그 제어과정은 표시부(도시되지 않음)를 통해 운전자에게 알려진다.

한편 이러한 구성은 유압식이 아닌 가스봉입에 의해서도 구성될 수 있으며, 외부의 장치를 추가하여 가스압을 공급 또는 배기시키도록 하는 구성도 많이 사용되고 있으나, 그 원리는 대동소이하다. 또한, 통상 충격흡수기의 외측, 또는 내측에는 스프링이 장착되어 그 효과를 높이도록 구성된다.

그러나, 이러한 종래의 충격흡수기는 구성이 복잡하고 정밀설이 따라야 하므로 성능향상을 위해서는 많은 비용소모를 피할 수 없다는 단점이 있으며, 외부에서 공기압을 공급하는 방식에 있어서는 따로 설비를 갖추어야 하는 이유로 차량의 경량화를 도보할 수 없다는 단점 역시 지니고 있어, 차량의 제조비용을 줄이고 차량의 경량화를 도모해야 할 요구가 있어 왔다.

본 발명은 종래의 충격흡수기가 갖고 있는 단점을 해소하기 위한 것으로, 전자석의 원리를 이용한 충격흡수기를 제공하여, 경량이고 제조비용이 저렴하면서도 바람직한 효과를 갖는 현가장치를 구성할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

제1도는 종래의 충격흡수기의 구성 및 작동을 보여주는 개념도.

제2도는 본발명에 따른 자력식 충격흡수기의 구성을 보여주는 일 실시예.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

13 : 피스토로드 14 : 제1전자석

15 : 제2전자석 16, 17, 18 : 절연부재

19 : 충격흡수부재 20 : 절연오일

21 : 전자제어장치

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명은 자동차용 현가장치에 있어서, 하우징(12)과, 차체에 고정되어 차체의 중량을 지지하며 하우징내를 왕복운동하는 피스톤로드(13)와, 하우징내부에서 피스톤로드와 일체로 왕복운동하는 제1전자석(14)와, 제1전자석과 대향하여 고정위치하는 제2전자석(15)과, 상기한 제1 및 제2전자석(14)(15)을 하우징과 절연시키도록하는 절연부재(16) 및 상기 제1 및 제2전자석(14)(15)사이의 충격을 흡수하는 충격흡수부재(19)를 포함하는 것을 특징으로하는 충격흡수기를 제공한다.

이하 본 발명에 따른 충격흡수기를 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록한다.

도2는 본 발명의 일 실시예를 도시한 도면으로서 하우징(12)내의 두개의 전자석 제1 및 제2전자석을 포함한다. 두 전자석중 하나의 전자석인 제1전자석(14)은 차체와 연결되며 하우징내를 왕복운동하는 피스톤로드(13)의 하단부에 절연부재를 매개로 연결되어 있다. 하부의 하우징내에 고정설치된 제2전자석(15)은 절연부재(18)에 의해 하우징과 절연되고 있다.

두개의 전자석은 외부의 전자제어장치(21)의 제어명령에 따라 작동된다. 즉 오왕복운동을 하는 제1전자석(14)은 자극의 방향을 바꿀수 있는 가변자극형으로서 자력의 크기를 변화시킬 수 있도록 제어되고, 고정되어 있는 제2전자석(15)은 항상 일정한 자극, 일정한 세기의 자력을 갖도록 제어된다. 자극이 N극 이나 S극이냐는 중요하지 않다. 전자제어장치가 제1전자석(14)에 흐르는 전류의 방향을 바꿔주도록하면 두 전자석(14)(15) 사이에는 자극의 방향이 상반되거나, 같도록 하여 척력 또는 인력이 작용하게 되고 제1전자석의 자기의 세기에 따라 척력 및 인력의 정도 역시 변화한다.

두 전자석간의 자극의 방향은 일반적으로는 척력이 작용하도록 구성된다. 즉 제2전자석(15)과 같은 자극을 같도록 제1전자석(14)의 자극을 설정한 상태에서 제1전자석의 세기를 크게하면 척력작용이 커지므로 감쇠력이 커지고 (hard) 반대로 제1전자석의 세기를 작게하면 척력의 크기가 작아지므로 감쇠력이 작아진다 (soft). 이와 같은 방법으로 감쇠력을 제어할 수 있다.

한편, 전자석의 배치에 있어서서는 피스톤로드측의 제1전자석(14)을 고정자극을 갖도록 하고 반대로 제2전자석은 가변자극형으로 구성할 수도 있다. 또한 제1전자석은 전자석대신 영구자석을 사용하고 제2전자석은 가변형으로 구성할 수도 있다. 이 경우 왕복운동쪽이 영구자석이므로 장기간 사용에 따라 전선이 마모되고 그 결과 고장의 원인이 되는 경우를 예방할 수 있어 내구력향상에 도움이 된다.

차량의 정지중에는 전자석에 전류의 흐름이 정지되므로 피스톤로드와 제1전자석(14)은 하향이동하여 도2의 점선부분 까지 내려오게 되므로 제2전자석(15)의 상단부와 접촉하게 되며 이경우 충격을 완화 시킬 충격완화부재(19)를 두 전자석 사이에 설치한다.

하우징(12)과 전자석 사이에는 전기적인 절연을 위해 절연부재(16)를 두도록 한다. 또한 피스톤로드와 전자석 사이에도 절연부재를 두도록 하여 전기적인 절연상태를 유지토록한다.

하우징내의 빈공간은 비워둘 수도 있으나, 감쇠력을 증가시키고, 또한 자기의 세기를 집중시키고 강하게 하기위해 절연유(20)를 채울 수도 있다. 이렇게하여 적은 전력으로도 보다 큰 자력을 얻을 수 있으며, 또한 감쇠력을 증가시키므로 유압식 제어와 혼용할 수도 있다.

전술한 방법으로 자력식 충격흡수기를 구성함으로서, 종래의 유압식 또는 공압식 충격흡수기가 갖는 고비용 비효율의 경우보다 구성이 간단하고 제어가 손쉬워 진일보된 경량의 현가장치를 저렴한 비용으로 구성할 수 있게 되었다.

Claims (4)

1. 자동차용 현가장치에 있어서, 하우징과, 차체에 고정되어 차체의 중량을 지지하며 하우징내의 왕복운동하는 피스톤로드와 하우징내부에서 피스톤로드와 일체로 왕복운동하는 제1전자석와, 제1전자석과 대향하여 고정위치하는 제2전자석과, 상기한 제1 및 제2전자석을 하우징과 절연시키도록하는 절연부재 및 상기 제1 및 2전자석 사이의 충격을 흡수하는 충격흡수부재를 포함하는 것을 특징으로하는 자력식 충격흡수기.
2. 제1항에 있어서, 제1전자석은 가변자극을 갖도록 구성된 제1전자석이고, 제2전자석은 고정자극을 갖도록 구성된 제2전자석인 것을 특징으로하는 자력식 충격흡수기.
3. 제1항에 있어서, 제1전자석은 고정자극은 같도록 구성된 영구자석으로 대체되고, 제2전자석은 가변자극을 갖도록 구성된 제2전자석인 것을 특징으로 하는 자력식 충격흡수기.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 하우징내에 봉입된 절연유(20)를 추가로 포함하는 것을 특징으로하는 자력식 충격흡수기.