KR100221575B1 - 자동차의 서스펜션용 부시 제어장치 - Google Patents

자동차의 서스펜션용 부시 제어장치 Download PDF

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Abstract

「목적」본 발명은 맥퍼슨식 서스펜션 로어암의 차체측 연결부위에 유압부시를 장착하여, 부시의 본래기능인 진동절연 기능을 충분히 확보하면서 주행상황에 따라 유압부시를 차체의 상하방향으로 일정한 거리만큼 이동시키고 직진 및 고속주행의 안정성과 선회시의 차량 안정성을 확보할 수 있도록한 자동차의 서스펜션부시 제어장치에 관한 것이다.
「구성」로어암과 차체의 장착부위에 유압부시를 설치하고, 상기 유압부시에 유압을 공급하는 유압원과, 공급되는 유압을 제어하는 제어밸브와, 차량의 주행상황에 따라 전기적인 제어신호를 유압 제어밸브에 인가하는 전자 제어장치가 구비되는 것에 있어서, 상기 유압부시(40)는 부시외통(401), 부시내통(403), 부시측판(407), 상기 부시외통(401)과 내통(403)사이에 설치되는 탄성체(402) 및 탄성체(402)내에 서로 대칭으로 설치된 유체실(404, 405), 유압부시(40)의 이상 변형을 방지하는 스토퍼(408), 상기 유체실(404, 405)에 외부로부터 유압유를 공급ㆍ배기시키기 위하여 외통부에 유압용 피팅(406)을 장착한 구성으로 됨을 특징으로 하는 자동차 서스펜션용 부시 제어장치.

Description

자동차의 서스펜션용 부시 제어장치
제1도는 종래의 서스펜션용 부시 제어장치의 구성도.
제2도는 종래 유압부시의 단면도.
제3도와 제4도는 본 발명을 설명하기 위한 참고도.
제5도는 본 발명에 따른 유압부시의 단면도.
제6도는 본 발명에 따른 부시 제어장치의 구성도.
제7도와 제8도는 본 발명의 실시 예에 따른 에 부시 제어장치의 동작상태도.
제9도는 로어암의 부시 제어에 의한 롤센터의 변화를 나타낸 개념도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 바퀴 2 : 너클
3 : 쇽업소버 31 : 코일스프링
4 : 로어암(A암) 40 : 유압부시
41 : 컨벤션널 부시 5 : 서스펜션 크로스멤버
10 : 차체 401 : 외통
402 : 고무 탄성체 403 : 내통
404, 405 : 유압부시내의 유체실 406 : 유압피팅
62 : 유압펌프 73 : 펌프구동장치
64 : 릴리프 밸브 7 : 전자제어장치
71 : 차속 센서 72 : 조향각 센서
본 발명은 맥퍼슨식 서스펜션 로어암(A암)의 차체측 연결부위에 유압부시를 장착하여 노면 입력 주파수에 따라 부시의 탄성계수를 조절하고, 주행 상태에 따라 유압부시를 차체의 상ㆍ하방향으로 일정한 거리만큼 이동시켜 롤센터를 가변하여 승차감 및 주행안정성을 향상시키도록 한 자동차의 서스펜션용 부시 제어장치에 관한 것이다.
자동차의 맥퍼슨식 서스펜션 제어장치는 로어암의 차체 연결부 부시 내에 유체실을 2개 형성하여 유압에 의해 로어암의 차체연결부 위치를 상ㆍ하방향으로 변화시켜 선회시나 고속주행시 차량의 롤센터 위치를 상ㆍ하방향으로 가변시킬 수 있도록 되어 있다.
상기한 자동차 서스펜션 제어장치는 제1도와 제2도에 도시한 바와 같이 횡가속도 센서(520), 차속센서(521) 및 제어장치(52)로 구성된 제어부와, 유압원(6), 4포트 3포지션 방향제어 밸브(51)와 유압부시(50)로 구성된 유압장치부로 구성되어 있다.
상기 유압부시(50)는 제2도와 같이 금속제로 된 내통(500)과 외통(501)사이에 탄성체(503)를 압입시키고, 이 탄성체 내부에는 2개의 유체실(504)(505)이 설치되어 있으며, 외통은 로어암에, 내통은 차체에 각각 연결된 구성으로 되어 있다.
따라서 상기와 같은 종래의 것은 차량의 주행 상태를 센서로부터 입력받아 제어장치가 방향제어밸브를 작동시키면, 유압부시 내의 한쪽 유체실에는 압력이 걸리게 되며, 반대쪽 유체실에는 대기압 상태로 되어 양 유체실 사이에는 압력 차이가 발생하게 된다.
이때 압력이 인가된 유체실은 팽창하게 되고 압력이 걸리지 않은 유체실은 수축하게 되어, 로어암의 차체 연결부는 차체에 대하여 상대적인 위치 변화를 발생시키게 되고, 이로 인하여 로어암의 차체 연결부 위치가 상ㆍ하방향으로 변하게 된다.
로어암의 차체측 장착 위치가 상기와 같이 변화하면, 서스펜션 장치의 기구학적인 특성 변화로 인하여 차량의 롤센터(Roll center)의 위치가 상ㆍ하방향으로 변하게 되며, 차량의 직진주행 안정성이나 선회시 롤(Roll)발생을 억제할 수 있도록 되어 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 것은, 통상의 차량주행시 유압부시 내에는 일정한 압력이 걸려 있어야 하지만 방향제어밸브(51)의 특성상 유압부시(50)내의 양쪽 유체실(504)(505)에 균등한 압력이 인가된 상태로 유지되는 못하는 문제점이 있다.
또 유압부시(50)내의 양쪽 유체실(504)(505)에 균등한 압력이 인가된다고 하더라도 서스펜션 부시의 본래 기능인 차륜의 진동이 차체로 전달되는 것을 차단하는 진동절연의 관점에서 보면, 제1도에서와 같이 방향제어 밸브(51)가 중립 위치에 있을 때 유압부시(50)내의 양쪽 유체실(504)(505)은 외부와 차단되어 폐쇄된 유로를 형성하여 유체의 비압축 특성에 의해 마치 유체가 고무부시 내에 봉입된 상태가 되므로 진동절연시 적절히 유압부시의 특성을 설정할 수 없다는 등의 문제점이 있다.
만약 주행중 시스템 고장이 발생하면, 상기와 같은 문제점으로 인해 유압부시의 본래 기능을 할 수 없어 승차감 및 주행안정성에 악영향을 미쳐 심각한 문제를 초래할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 감안 해소하기 위하여 안출한 것으로, 서스펜션 로어암의 차체측 연결부위에 유압부시를 장착하여 부시의 본래 기능인 진동절연 기능뿐만 아니라 노면에서 입력되는 주파수에 따라 부시의 탄성계수를 조절하여 조종안정성 및 승차감을 향상시킬 수 있도록 한 자동차의 서스펜션용 부시 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 주행상황에 따라 유압부시를 차체의 상ㆍ하방향으로 일정한 거리만큼 이동시켜 차량의 롤센터 높이를 제어하게 하므로서 직진 주행안정성, 고속 주행안정성 및 선회시의 차량 안정성을 확보할 수 있도록 한 자동차의 서스펜션용 부시 제어장치를 제공함에 있는 것이다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시 도면과 실시 예에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
첨부 도면 제3도 내지 제7도는 본 발명에 따른 자동차의 서스펜션 제어장치를 설명하기 위한 참고 도면을 도시하고 있다.
제3도 및 제4도에 도시와 같이 서스펜션의 로어암(4)의 차체측 연결부시중 차륜의 중심에서 가까운 쪽의 부시에 유압부시(40)를 설치한다.
상기 유압부시(40)는 제5도에 나타낸 바와 같이 부시외통(401), 부시내통(403), 부시측판(407), 상기 부시외통(401)과 내통(403) 사이에 설치되는 탄성체(402) 및 탄성체(402) 내에 서로 대칭으로 설치된 유체실(404, 405), 유압부시(40)의 이상 변형을 방지하는 스토퍼(408), 상기 유체실(404, 405)에 외부로부터 유압유를 공급ㆍ배기시키기 위하여 외통부에 유압용 피팅(406)을 창착한 구조로 되어 있다.
또한 유압부시(40)의 각 유체실(404, 405)에 유압을 공급하기 위한 유압시스템은 제6도에 나타낸 바와 같이 오일탱크(6), 유압펌프(62), 상기 유압펌프(62)를 구동시키기 위한 동력원인 전기모터(63), 유압부시(40)의 각 유체실(404, 405)에 압력을 공급할 것인지 배기 시킬 것인지를 결정하는 2포트 2포지션 방향제어밸브(67, 68), 통상의 주행시 2개의 유체실의 연통을 결정하며, 부시의 위치제어시 2개의 유체실(404, 405)의 유로를 단락시키는 2포트 2포지션 방향제어밸브(66), 유압부시의 양유체실의 중립 압력을 설정하기 위한 방향제어밸브(65)로 구성되어 있다.
상기 유압 부품은 조립성, 장착성 등을 고려하여 유압 모듈레이터(60)로 집적화하여 장착 공간을 최소화하고 있다.
이러한 유압부시를 제어하기 위한 제어장치는 차속센서(71), 조향각센서(72)로부터 차량의 주행 상태를 감지후 방향제어밸브(65, 66), 전기모터(63)에 전기적 명령신호를 내어 보내는 전자제어장치(7)를 포함하는 구성으로 되고 있다.
미설명 부호 1은 바퀴, 2는 너클, 31은 코일스프링, 41은 컨벤셔널부시, 5는 서스펜션 크로스멤버이다.
차량의 통상주행시 유압부시(40)의 작동상태는 제6도에 도시한 바와 같이 방향제어밸브(65, 66, 67, 68) 및 전기모터(63)에는 전자제어장치(7)로부터 전기적인 제어신호(IFL, IUP, IDN, INU, IMR=off)가 전달되지 않게 된다.
따라서 방향제어밸브(67, 68)는 복귀스프링(671, 681)에 의해 유압원으로부터 유로는 차단됨과 동시에 방향제어밸브(66)에 의해 유압부시(40) 내의 2개의 유체실(404, 405)이 서로 연통되게 되는 것을 제어한다.
노면입력 진동이 차륜에서 발생하여 로어암을 통해 차체로 전달되게 되는데, 입력되는 조건에 따라 방향제어밸브(66)를 제어하여 제어신호(IFL)가 "ON"되면 유압부시(40)내 양 유체실 사이가 단락되어 유압부시의 탄성특성은 하드(Hard)해지고, 만약 제어신호(IFL)가 "OFF"되면 유압부시내의 양유체실 사이가 연통되어 유압부시의 탄성 특성은 소프트(Soft)해지며, 유체의 댐핑특성으로 인하여 저주파 대진폭의 진동을 로어암으로부터 차체로 전달되는 것을 현저히 줄일 수 있다.
만약 유압부시(40)의 유체실의 압력을 제어할 경우, 방향제어밸브(65, 67, 68)를 제어하여 저압, 중압, 고압의 3단계 압력제어가 가능하여 유체실(404, 405)의 압력에 의해 유압부시의 탄성 특성을 가변할 수 있게 된다.
로어암의 차체측 연결부의 위치를 아랫방향으로 이동시키는 작동은 제7도를 기초로 설명한다.
일반적으로, 고속 직진주행시에는 롤센터의 위치를 낮추는 것이 차량의 직진주행안정성 및 노면으로부터의 외란 등에 의한 2차 외란 등이 작아져 승차감 측면에서 유리하다.
따라서 본 발명에서는 제7도의 도시와 같이 차속센서(71), 조향각센서(72)로부터 차량의 고속직진 주행상태를 감지하여 전자제어장치(7)에서는 전기모터(63)에 의해 전기적인 동작신호(IMR)를 보내 전기모터와 유압펌프(62)를 작동시켜 유압을 발생한다.
또한 방향제어밸브(66, 67)에 전기적인 동작신호(IFL, IUP)를 주어 이 밸브들을 작동시키게 된다. 이때 유압부시(40)내의 아랫쪽 유체실(405)의 압력은 상승되고, 윗쪽 유체실(404)의 압력은 저하되게 된다.
유압부시(40)의 내통(403)은 볼트로 차체측에 고정되어 있기 때문에 유압부시(40)의 외통(401)은 내통(403)에 대하여 차량 아랫방향으로 "h1"내려가게 되어 제9도와 같이 로어암(4)과 스러스트(3)의 기하학적인 형상에 의해 결정되는 롤센터의 위치를 "H"에서 "H2"로 낮출 수 있게 된다.
이로 인해 차량의 직진 주행안정성 및 노면으로부터의 외란 등에 의한 2차 외란 등이 작아져 승차감을 향상시킨다.
로어암의 차체측 연결부의 위치를 윗방향으로 이동시키는 작동은 제8도에 기초하여 설명한다.
일반적으로 선회시 및 고속 직진주행시에는 롤센터의 위치를 높이는 것이 롤강성(Roll Stiffness)이 커져 롤억제가 가능하여 차량의 선회안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 첨부 도면에서 볼 수 있는 바와 같이 차속센서(71), 조향각센서(72)로부터 차량 선회시 횡가속도를 연산할 수 있으며, 이에따라 차량의 선회여부를 감지하여 전자제어장치(7)에서는 전기모터(63)에 전기적 동작 신호(IMR)를 보내 전기모터와 유압펌프(62)를 작동시켜 유압을 발생한다.
또한 방향제어밸브(66, 68)에 전기적인 동작신호(IFL, IDN)를 주어 작동시킨다. 이때는 유압부시내의 윗쪽 유체실(404)의 압력은 상승하고, 아랫쪽 유체실(405)의 압력은 저하되어 결과적으로 로어암의 차체측 장착위치가 차량 윗방향으로 "h2"만큼 올라가게 되어 로어암(4)과 스러스트(3)의 기하학적인 형상에 의해 결졍되는 롤센터의 위치를 "H"에서 "H1"으로 높아져 롤강성이 커져 롤 억제가 가능하여 차량 선회시 선회안정성을 확보할 수 있게 된다.
시스템 고장시 유입부시(40)의 작동 상태는 제6도에 기초하여 설명한다.
주행중 시스템 고장이 발생하면, 방향제어밸브(66, 67, 68) 및 전기모터(63)에는 전자제어장치(7)로부터 전기적인 제어신호(IFL, IUP, IDN, IMR=off)가 전달되지 않으로 방향제어밸브(67, 68)는 복귀스프링(661, 671, 681)에 의해 절환되어 유압원으로부터 유로는 차단됨과 동시에 방향제어밸브(65)에 의해 유압부시(40)내의 2개의 유체실(404, 405)이 서로 연통되고, 유압모터는 동작하지 않게 된다.
따라서 유압부시의 탄성 특성은 소프트해지며, 유체의 댐핑특성으로 인하여 진동을 로어암으로부터 차체로 전달되는 것을 줄일 수 있어 안정성을 확보할 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명은 유압부시의 유압제어장치를 2포트 2포지션 방향제어밸브 4개의 제어로 유압부시의 탄성특성을 가변할 수 있게하고, 유압제어밸브와 방향제어밸브를 이용하여 유압부시의 유체실 압력을 제어하여 로아암측의 차체장착부위의 위치를 상ㆍ하로 이동에 의한 롤센터를 가변시킴으로서 차량선회시 선회안정성을 부여하고, 고속 직진주행시 직진주행 안정성을 확보할 수 있게 되어, 종래와 같이 서스펜션 로어암의 차체측 장착위치를 가변시키기 위한 유압시스템이 4포트 3포지션 방향제어밸브 1개만으로 구성하므로서 비롯되었던 실제 시스템 작동시 많은 문제점이 간단히 해소되는 장점이 있게 된다.
또한 차량의 통상주행시 및 시스템 고장시에도 부시의 본래 기능인 진동절연(Vibration Isolation)기능을 수행할 수 있어 신뢰성을 크게 높일 수 있게 한것이다.

Claims (2)

  1. 로어암과 차체의 장착부위에 유압부시를 설치하고, 상기 유압부시에 유압을 공급하는 유압원과, 공급되는 유압을 제어하는 제어밸브와, 차량의 주행상황에 따라 전기적인 제어신호를 유압 제어밸브에 인가하는 전자 제어장치가 구비되는 것에 있어서, 상기 유압부시(40)는 부시외통(401), 부시내통(403), 부시측판(407), 상기 부시외통(401)가 내통(403)사이에 설치되는 탄성체(402) 및 탄성체(402)내에 서로 대칭으로 설치하되, 각각의 피팅(406)을 가진 유체실(404, 405), 이상변형을 방지하는 스토퍼(408)로 구성하고, 상기 유압부시(40)의 각 유체실(404, 405)에 유압을 공급하기 위한 유압시스템은 유압부시(40)의 각 유체실(404, 405)에 압력을 공급할 것인지 배기 시킬 것인지를 결정하는 2포트 2포지션 방향제어밸브(67, 68), 통상의 주행시 2개의 유체실의 연통을 결정하며, 부시의 위치 제어시 2개의 유체실(404, 405)의 유로를 단락 시키는 2포트 2포지션 방향제어밸브(66), 유압부시의 양 유체실의 중립 압력을 설정하기 위한 방향제어밸브(65)로 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 자동차 서스펜션용 부시 제어장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 방향제어밸브(65)(66)(67)(68)들과 릴리프밸브(64)는 장착공간을 최소화하기 위해 유압모듈레이터(60)로 집적화 함을 특징으로 하는 자동차 서스펜션용 부시 제어장치.
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