KR100257246B1 - 자동차 현가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 현가장치에 관한 것으로서,

자동차 차대(5)에 독립적으로 각 바퀴(1,2,3,4)를 연결시키는 복식작동램(13,14,17,18)이 자동차 차대(5)에 대한 바퀴의 움직임에 따라 체적이 변하는 각각의 제1(13a,14a,17a,18a) 및 제2(13b,14b,17b,18b)챔버를 가지며, 각 앞바퀴 램(13,18)은 개별도관(8,10),(8a,10a)쌍에 의해 대각선 반대편 뒷바퀴램(14,17)에 연결되고 한 바퀴의 제1챔버(13a,18a)가 다른 바퀴의 제2챔버(13a,18a)에 연결되도록 배치되어 있고, 연결되어 있는 각 제1, 제2챔버와 도관들은 유체로 채워져 있고 외부유체와 압력원에 대해 독립적이며, 대각선 방향으로 상호 연결된 앞, 뒤 램들이 자동차의 옆으로의 롤운동과 길이방향으로의 피치운동을 최소화시키는 것을 특징으로 하는 현가장치를 가진 자동차에 대한 것이다.

Description

자동차 현가장치

본 발명은 자동차용 현가장치에 관한 것으로 특히 급선회시 및 고르지못한 표면을 통과할때 자동차 차체에 대한 바퀴의 움직임을 제어하는데 관한 것이다.

종래의 현가장치에서는(예를들어 고속에서 충돌로 인하여) 부과되는 충격의 흡수로 부터 고르지 못한 지역의 통과시 모든 바퀴가 지면과 접촉을 유지할 수 있도록 하기위한 유연한 지지설비에 이르기까지 복수의 기능을 수행하기 위하여 스프링 또는 토션바(torsion bar)와 같은 탄성 수단이 제공된다. 화물등의 추가로 인가되는 하중은 종래의 경우 현가장치를 휘어지게하여 동적 또는 콘투어(contour)하중과 마찬가지로 차체와 바퀴사이에 운동을 유발하게된다.

종래의 경우 탄성스프링 현가장치는 자동차의 각 코너를 역학적으로 지지하는 개개의 탄성구성요소가 제공된 각각의 바퀴조립품을 기초로 한다.

상기 탄성구성요소는 휘어지는 정도에 따라 하중을 신속히 전달하는 특성을 가지며, 모든바퀴가 함께 평탄한 평면에 있을때 정상적인 자동차의 무게는 단순히 모든바퀴에 배분된다. 자동차의 바퀴하나가 융기된 부분을 지나거나(또는 그위에 주차되어 있을때) 그 바퀴는 정상적으로 평지에서 받는 하중보다 더 많은 하중을 받게된다. 반면에 인접하는 바퀴는 그에 대응하여 그들의 정상적인 하중분담량의 얼마간이 감소하게 된다.

상기 신속히 전파하는 특성의 탄성스프링 현가장치는 좁은 범위의 동적, 정적, 그리고 인가된 하중위치내에서만 만족스럽게 작동하고, 자동차의 하중을 넘거나 또는 심지어 못미치는 경우에는 보통 바퀴와 지면과의 접착을 유지하는 능력, 평균지면높이, 승차감등에 악영향을 미친다. 더욱이 공지된 탄성현가장치에서 요구되는 것들은, 여러가지 상황을 검출하고 각각 다르게 대응하기위한 시스템내의 어떤 고유한 기능도 없기 때문에, 충격흡수기 및 롤링방지바(anti-roll bar)로 과도한 댐핑을 필요로 하는 공진반동을 일으키고 따라서 비탄성 구성요소의 자유로운 움직임을 제한하게도는 수행특성상의 문제가 생기게된다.

최근 앞서 언급한 결점들을 제거하기 위한 시도로 다양한 댐핑및 탄성율을 갖는 탄성스프링현가장치로 가는 경향이 있었다. 몇몇 다른 더욱 진보된 현가장치(능동 및 반능동현가장치)는 속도, 가속도, 핸들조정 및 브레이크명령은 물론 바퀴의 피치운동및 차체의 롤링등의 정보를 감시하는 다수의 전자센서를 갖고있다. 이들 및 다른 데이터는 컴퓨터에 의해 처리되어 유압식 액츄에이터에게 탄성스프링의 정상적인 기능을 무시하도록 지시하고, 균형잡힌 승차와 바퀴로의 균일한 하중배분를 유지하기 위하여 속도, 지형 및 다른 요인들에 맞도록 현가장치동작을 조정한다. 그러므로 이들 현가장치는 외부의 지능있는 보완시스템을 필요로 하며, 상기 현가장치를 조정하는데 영향을 주는 액츄에이터를 동작시키기 위하여 자동차엔진으로부터 뽑아낸 사실상 외부에너지의 입력을 요구한다.

자동차용 '능동(active)' 및 '반능동(semi-active)' 현가장치의 구성범위는 유체의 압축 및/또는 변위를 기초로하여 작동하는 시스템을 포함하는 것이 제안되었으며 현재 사용중에 있는 그러한 시스템은 작동중인 유체를 필요한 압력으로 유지하고 그의 고속배분를 실행하기 위한 펌프와, 감지된 도로 및/또는 자동차의 작동조건에 따라 상기 현가장치의 운전을 제어하기위한 복잡한 제어구조를 포함한다. 이들 펌프와 전자제어시스템을 갖고있는 공지된 시스템은 구성및 유지가 비교적 비싸고, 에너지 입력을 요구하며 따라서 자동차 산업에서의 적용범위가 제한된다.

미국특허 제 4,606,551호에는 종래의 스프링 현가장치와 함께 사용된 댐핑장치가 제안되어 있으며, 거기에서 개개의 바퀴와 연결되어 있는 유압식 댐핑장치는 옆으로의 롤링이나 길이방향으로의 피칭운동이 일어나는 동안 추가의 댐핑역할을 제공하기위해 서로 연결되어 있다. 이들 구성은 비록 댐핑성능을 개선하는데 기여할 수 있을지라도 기본적인 탄성현가장치, 즉 탄성력의 변화를 빠르게 전달하는 바람직한 특성은 하중배분에 바람직하지 못한 변화를 초래하고 바퀴의 운동은 여전히 제한된 채로 남아있게된다.

이에 본 발명의 목적은 종래의 탄성구성요소를 사용하지 않고 작동중 제어된 외부 에너지입력의 필요가 없은 완전히 유압식 현가장치를 결합하고, 롤링 및 피치운동을 최소화하는 반면에 제한되지 않는 바퀴운동을 제공하고 비교적 간단한 구성으로 작동이 효율적인 현가장치를 제공함에 있다.

이러한 목적을 위하여 본 발명에 따르면 하중 지지체와, 상기 하중 지지체를 지지하기 위하여 상기 지지체에 연결된 한쌍의 앞바퀴 및 한쌍의 뒷바퀴를 갖고, 각각의 바퀴는 보통 수직방향으로 지지체에 대하여 교체 가능하고, 각각의 바퀴와 지지체 사이에는 복식으로 동작하는 유체 램(ram)이 서로 연결되어 있고 각각의 램은 램 피스톤의 양쪽에 유체로 가득찬 제1 및 제2 챔버는 바퀴와 지지체 사이의 수직운동에 대응하여 체적이 변화하며, 각각의 앞바퀴 램은 각각의 유체 교환 도관에 의해 대각선 반대편의 뒷바퀴 램에 연결되어 있고, 상기 제1 도관쌍은 앞바퀴 램의 제1 챔버를 뒷바퀴 램의 제2챔버에 연결하고 상기 제2 도관쌍은 앞바퀴 제2챔버를 뒷바퀴 제1챔버에 연결하며, 각 도관쌍과 앞 뒤 바퀴 램은 그것에 의해 서로 연결되어 각각의 순환로를 형성하고, 두 유체순환로 사이에 조작가능하게 설치되어 두 순환로 사이의 압력을 실질적으로 동일화시키고 그에 따라 각 바퀴의 부하를 실질적으로 균일화 시키는 수단을 갖고, 상기 각 순환회로는 결과적인 압력변화에 의해 회로 내에서 램으로 부터 변위된 유체를 수용하도록 탄성을 갖고 있으며, 상기 각 순환회로는 외부흐름과 압력원에 대해서 독립적이고 또한 상기 각 순환회로는 함께 가로방향의 롤링운동과 몸체길이방향으로의 피칭운동을 최소화한다.

독립된 유체순환회로에 의해 상호연결된 차체의 대각선 반대편 램쌍의 상호작용은, 일반적으로 자동차의 선회서 특히 고속에서의 차체롤링과 제동이나 가속시 차체길이 방향으로의 피치운동을 제어한다.

앞뒤바퀴에 대각선으로 연결된 램 사이의 균형압력에서 유체의 이동은, 비탄성 바퀴조립체와 관련하여 차체의 조절가능한 지지메카니즘을 변화시켜주는 적절한 지지 램을 확장 또는 수축시킴에 의해 차체의 평탄성 및 안정성을 준다.

상기한 바와 같이 대각선 반대편 바퀴의 램을 상호 연결해주는 유체회로의 공급에 의해, 임의의 한 바퀴가 차체에 대해 한쪽방향으로 움직이려는 부하를 받을때 대각선 반대편 바퀴도 같은 방향으로 움직이려고 하게 된다. 피칭의 경우 두 앞바퀴와 두 뒷바퀴에, 롤링의 경우 같은편의 앞바퀴와 뒷바퀴에 부하를 증가시키는, 자동차의 피칭과 롤링을 유도하는 조건을 조작함에 있어서 지금 제안되는 구조는 반대편 방향으로의 운동을 막고 같은 방향으로의 운동을 제한하도록 제어되는 대각선 반대편 바퀴로 인해 피칭과 롤링을 방지한다.

각 순환회로 내에 설치되어있는 램으로부터의 유체변위를 부분적으로 수용하기 위하여 각 유체 순환회로 내에 적어도 하나의 압력 어큐뮬레이터(accumulator)를 설치하는 것이 좋다. 좀더 상세히 말하면 차체의 대각선 반대편 램의 챔버를 연결하는 각 도관내에 하나 이상의 압력 어큐뮬레이터를 설치하는 것이 좋다는 것이다. 이 어큐뮬레이터가 종래 자동차 현가장치의 스프링과 같이 현가장치에 탄성을 제공한다.

유체가 개스와 같이 압축가능한 현가장치의 실시예에서는 매체 자체가 어큐뮬레이터로 작용하기 때문에 어큐뮬레이터가 필요없게 된다.

좀더 상세히 설명하면 상기 순환로사이에 조작가능하게 설치된 수단은 개별 피스톤에 의해 각각 두개의 작은 챔버로 나누어진 두개의 닫혀진 챔버로 구성되고, 상기 피스톤은 개별 폐챔버 내에서 동시에 움직이도록 서로 연결된다. 개별 피스톤과 같은면의 작은 개별 챔버는 상기 순환로중 하나의 제1 및 제2도관에 개별적으로 연결되어있고, 개별 피스톤과 반대편의 작은 챔버는 다른 순환로의 제1 및 제2도관에 각각 연결되어 있으며, 그것에 의해 사용중에 두 순환로 내의 압력을 동일화 시키기 위해서 개별 폐챔버 내의 피스톤 위치가 자리잡게 될 것이다. 이러한 구조는 결과적으로 네바퀴에 실질적으로 동일한 부하를 주게되는 것이다.

자동차가 정상적인 도로를 운행할 때는 차체에 대한 바퀴의 운동이 작고, 일반적으로 주파수가 높으며 적지만 순환로 내의 압력의 변화로 인한 램 챔버 사이의 유체 전달이 있다면 연결된 순환로 내의 어큐뮬레이터로의 유체흐름 변화에 의해 조정된다.

그렇지만 자동차가 균일하지 않은 도로를 운행할때 및/또는 피치 또는 롤링이 있는 조건이 있을때, 바퀴의 움직임은 더크고 상대적으로 낮은 주파수가 된다. 이러한 것은 초기에는 순환로 내에서 발생하는 결과적인 압력의 변화로 어큐뮬레이터내로 흐르는 약간의 유체와, 순환로에 의해 제어되고 다른 바퀴의 운동을 보상하도록 유도되는 순환로 내의 램챔버로 흐르는 약간의 유체에 의해 조정이 된다. 주행하는 지면의 전체적인 경사에 대해 자동차의 몸체가 전반적으로 평행 또는 수평이되게 해주도록 짧은 시간내에 차체에 따른 바퀴의 수직위치에 대한 새로운 안정조건이 정립되게 되는 것이다.

다른 현가장치와는 달리 본 발명에 따른 구조에 의해, 펌프, 압축기등으로부터 또는 엔진이나 외부전원에 의해 이끌어진 현가장치로의 에너지입력없이, 또한 압력변환기나 전기 솔레노이드밸브, 펌프, 압축기 또는 어큐뮬레이터로 부터의 압축유체의 제어방출을 차례로 조절하는 하나이상의 ECU들에 정보를 입력하는 실행 모니터링 장치의 필요없이, 롤링이나 피치를 최소화하고 차체평형을 바로잡을 수 있는 것을 이루어낼 수 있다.

상기한 현가장치는 종래 장치가 바퀴주행이 점진적인 탄성현가메카니즘에 의해서 완전히 제어되지 못한다는 점과 모든 바퀴가 극도로 고르지 못한 지면에서 조차도 자유롭게 따를 수 있다는 점에서 차이가 있다. 유체순환로 내의 압력과 체적변화의 상호작용은 허용가능한 바퀴주행운동의 범위를 부적절하게 제한하지 않고 실질적으로 차체의 평균높이와 자세를 유지시켜준다. 또한 본 현가장치에는 개별 유체순환회로에 의해 직접 상호연결된 대각선 반대편 바퀴사이에 전례없던 상호작동관계가 있고, 이러한 것이 집합적으로 작용하여 현가장치에서 종래의 스프링과 같은 탄성요소가 필요하지 않게 된다. 만일 스프링이 주어진다면 역학적 충격을 줄이거나 흡수하는데 쓰일뿐 불규칙한 도로나 지면에 의한 바퀴운동의 병진을 막을 수는 없다.

상기한 방법으로 바퀴상에 지지된 자동차는 차체와 바퀴 사이에 정상적으로 결합된 종래의 스프링 메카니즘의 저항을 우선적으로 극복할 필요가 없이 차체에 대한 바퀴의 수직운동을 자유롭게 해준다. 그래서 개별 바퀴사이의 차체무게분포를 계속적으로 변화시키지 않고 주행하는 면의 기복에 따라 자유롭게 바퀴가 움직이게 된다. 무게분포 변화의 실질적인 제거는 주행면에 대한 바퀴의 마찰과 자동차의 핸들링 특성을 현저히 증가시켰다.

본 발명의 실질적인 응용이 이제부터 첨부된 도면을 참고로하여 실시예로서 설명될 것이다.

도 1은 제안된 현가장치를 결합한 바퀴조립체와 자동차 차대의 개략적인 배치도이고,

도 2는 도 1의 상기 현가장치에 대한 첫번째 변형 유체순환로에 대한 개략도이고,

도 3은 상기 현가장치의 두번째 변형 유체순환로에 대한 개략도이다.

이제 도 1과 관련하여 보면, 차대(5)는 각각 앞바퀴(1)(2)용 Y형 링크(6)와 뒷바퀴(3)(4)용 트레일링 아암(6a)을 통해 네 바퀴(1-4)에 지지되어 있다. 이러한 구조는 잘 알려진 것이다. 더 좋다면 바퀴를 차체에 결합시키는 다른 형태의 링크가 사용될 수도 있을 것이다. 그렇지만 주목하여야 할 것은 차대와 각각의 바퀴사이에 스프링, 토션바(torsion bar), 롤링 또는 스태빌라이저 바등 탄성 역학적 현가요소를 필요로 하지 않는다는 것이다.

각각의 복식작동 램은 차대(5)와 링크(6,6a)사이에서 상호연결되어 각 바퀴를 차대에 연결시킨다. 도 1의 왼편 전 후 램은 각각 "18" "17"로 나타나 있고 오른쪽의 것은 각각 "14" "13"으로 나타나 있다. 각 램들은 차대(5)에 "50"에서와 같이 결합된 실린더를 갖고, 실린더(17)에 대해서 "17a" "17b"로, 램(18)에 대해서 "18a" "18b"로 나타내어진 두개의 챔버로 실린더를 나누는 피스톤을 갖는다. 다른 두개의 실린더(13)(14)도 동일한 구성으로 되어 있으며 비슷하게 부호화된다. 각 램의 피스톤이 링크(6)을 통해 개별 바퀴에 연결되어 있고 그래서 바퀴가 차대(5)에 대해서 일반적인 수직방향으로 움직일때 피스톤이 실린더 내를 왕복하게 된다.

이제 도 1과 도 2를 참고로 하여 설명하면, 대각선 반대편 램(18)(14)는 도관(10)에 의해 교환되는 상부챔버(18a)와 하부챔버(14b)를 갖고, 도관(8)에 의해 교환되는 하부챔버(18b)와 상부챔버(14a)를 갖는다. 비슷하게 램(17)(13)의 상부 및 하부챔버가 교환되고, 챔버(17a)(13b)는 도관(8a)에 의해 그리고 챔버(17b)(13a)는 도관(10a)에 의해 교환된다.

도관(8,8a,10,10a)들은 차대(5)를 지지하는 네개의 복식작동 램(13,14,17,18)을 상호연결하고, 그 각각이 교환하는 하나 이상의 압력 어큐뮬레이터(27,21,22,28)를 가지며 이것이 종래 대부분 스프링 현가장치의 스프링과 같이 기본적으로 현가장치에 탄성을 제공한다. 만일 램과 도관에 사용되는 유체가 개스와 같이 압축가능하다면 탄성매체 그 자체가 요구되는 수준의 압축성 또는 탄성을 제공하기 때문에 어큐뮬레이터는 필요하지 않게된다. 도 2에는 각각의 도관(8,10,8a,10a)에 "23,24,29,30"과 같은 부가적인 옵션 어큐뮬레이터가 채택되어있다.

이러한 어큐뮬레이터들은 더작고 하부챔버 내의 유체를 빠르게 방출하도록 램의 하부챔버에 대한 기능과 크기에 맞는 것이 좋으며, 바퀴가 아래로 끌리고 피스톤과 그 하우징에 손상을 입힐때의 충격부하에 대한 저항을 갖게한다. 일반적으로 어큐뮬레이터들은 마찰손실이 최소화되도록 램운동의 반응과 응답을 더 빠르게 해준다.

모든 어큐뮬레이터들은 자동차가 고속으로 운행할때 발생하는 빠르고 강한 힘에 대하여 정확하고 즉각적인 응답을 하도록 관련 램들과 가능한한 실제적으로 가까이 있는 것이 좋다.

상기한 현가장치가 일반적으로 크레인과 같이 느리게 움직이는 자동차에 장착된다면 각 도관에 하나만 장착해도 좋으며 도관에 의해 연결되는 램의 제1챔버에 연결되는 것이 적절하다. 이러한 자동차에서는 중량이 상당히 클때 이러한 특별한 순환로의 탄성을 줄이기 위해 어큐뮬레이터들이 솔레노이드밸브와 같은 독립된 수단과 같이 주어질수 있다. 또한 역으로 임의의 순환로에 다수의 어큐뮬레이터가 있을 수 있고, 각 어큐뮬레이터에는 다른 부하 상황에 적절한 스프링 비의 점진적인 변화를 주도록, 개스의 압력이 다르게 사전에 충전되게 할 수 있다.

어큐뮬레이터들은 각각 다른 자동차 현가장치에서의 소위 쇽 업소버와 같은 기능을 수행하도록 댐핑밸브와 함께 제공된다.

"31,32,33,34"에 나타난 것과 같은 흐름제어장치는 임의의 또는 각 도관에 주어질 수 있고, 모든 바퀴에 대한 최적의 낮은 지면압력과 바퀴의 큰 운동을 요구하는 거친 지면을 달릴때 발생하는 것과 같은 상대적으로 낮은 속도에서만 도관 한쪽끝의 램들이 직접 교환되도록 확실히 해주기 위하여 유체 흐름의 비율을 줄인다. 고속에서의 작은 동적바퀴운동은 기본적으로 어큐뮬레이터에 의해 가장 잘 해소된다.

도관들은 다양한 특징을 가진 흐름제어장치나 램사이에 연결된 도관을 따라 흐름을 변화시키거나 막는 다른 수단과 함께 주어질 수 있다. 이러한 밸브의 예는 가속도계나 입력변환기와 같은 원천으로 부터의 다양한 정보를 처리하는 ECU에 의해 제어되는 솔레노이드밸브와 같은 것이 될수 있고, 그것에 의해 밸브의 급작스러운 또는 점진적인 폐쇄가 있게 된다. 상기와 같은 구조의 현가장치에서 바퀴(1)(3)의 움직임은 차대(5)에 대하여 복식작동 램(18)(14)의 제어하에서 상호연결된 도관(8)(10)의 배치로 인해 같은 방향으로 움직이게 된다. 이러한 운동은 도관(8)(10)에 연결된 어큐뮬레이터나 어큐뮬레이터를 통과하는 유체로부터 생길 수 있는 차이를 제외하고는 거의 비슷하다. 똑같은 조건이 바퀴(3)(4)에 대하여 존재한다.

상기와 같은 자동차바퀴와 관련한 개별 램 사이의 상호작용이 회전시 특히 고속 선회시 자동차의 롤링(roll)과 정지시 또는 가속시 특히 금정차나 급가속시에 자동차의 피칭(pitch)을 제어하게 된다.

도 2는 도1과 관련하여 앞서 언급한 현가장치에 대한 변형을 나타낸다. 도1과 관련하여 나타낸 복식작동램(13,14,17,18)과 상호연결도관(8,8a,10,10a)의 기본적인 배치는 도 2에 나타낸 현가장치와 동일하며 따라서 도 1과 도 2에 대한 각 부품의 관련부호는 동일하며 그 부품의 구조와 작동에 대해서는 다시 언급하지 않는다.

도 2에 나타난 현가장치의 변형은 각 도관(8,8a,10,10a)들이 직접 독립교환하는 하중배분유닛(40)에 있다. 하중배분유닛은 양끝(43,44)이 막혀있고 중간고정벽(45)에 의해 두개의 주 챔버(46)(47)로 나누어진 실린더 보어(42) 형태의 몸체(41)로 구성되어 있다.

각 피스톤(48)(49)은 챔버(46)(47) 내에 주어지고 몸체(41)의 막혀진 양끝(43)(44)과 중간벽(45)를 통해 밀봉된 곳으로 뻗어있는 피스톤 로드(51)상에 설치되어 있다.

피스톤(48)(49)과 피스톤로드(51)는 네개의 체적이 변화하는 소챔버(55,56,57,58)를 제공하는 실린더 보어(42) 내를 움직일 수 있고, 소챔버(55)(57)는 피스톤 운동에 대응하여 같은 방향으로 변화하고, 소챔버(56)(58)는 같은 피스톤 운동에 대하여 같은 방향이지만 소 챔버(55)(57)와 반대방향으로 변화 한다. 대각선 반대편 유체 램(18)(14) 사이의 유체 순환로를 형성하는 도관(8)(10)은 분기도관(60)(61)에 의해 챔버(55)(57)와 교환된다. 비슷하게 대각선 반대편 램(17)(13)사이의 유체 순환로를 형성하는 도관(8a)(10a)은 분기도관(62)(63)에 의해 챔버(56)(58)과 교환된다.

현가장치의 초기 셋팅에서는 챔버(55,56,57,58)내의 유체는 피스톤(48)(49)이 각각의 주챔버(47)(46)내에서 실질적으로 중앙에 위치하도록 조정된다. 초기 셋팅은 차체(5)가 실질적인 수평 또는 바퀴들에 대한 선택된 작동자세와 고도에서 실행된다.

자동차를 작동시킬때 소챔버(55)(57)내의 순 압력이 소챔버(56)(58) 내의 순 압력보다 크다면 각 순 압력 사이의 균형을 맞추기 위하여 도 2에 나타난 바와 같이 피스톤(48)(49)을 위로 변위시키는 힘이 존재하게된다. 이것은 차례로 모든 복식작동유체 램(13,14,17,18)의 압력균형을 맞추도록 챔버(56)(58)로 부터 각각의 도관(8a)(10a)으로 유체변위를 일으키고 이에따라 차대(5)에 대한 각 바퀴 위치와 독립하여 네 바퀴(1,2,3,4)에 실질적으로 균일한 하중배분를 이루게 된다.

각 순환로 내의 유체사이의 압력균형은 비포장도로와 같이 불규칙한 도로를 주행할 때 생기는 비교적 큰 바퀴위치변화에서 특히 이루어지며, 여기서 바퀴운동은 상대적으로 낮은 주파수이지만 실제적인 크기이다. 이러한 주행조건에서 자동차의 견인력을 유지하고 가라앉은 것을 막기위해 네 바퀴에 실질적으로 동일한 하중배분를 이루는 것이 가장바람직하다. 또한 이러한 조건하에서 자동차의 운전자나 동승자의 자동차의 전복으로 부터의 안전과 편안함을 증가시키기 위하여 자동차가 한쪽으로 기울어지는 것을 줄이는 것이 중요하다. 상기한 바와 같이 조작가능한 하중배분유닛(40)은 네 바퀴에 실질적으로 같은 하중배분를 유지하고 차대의 기울어짐을 줄이도록 필요한 유체전달이 있게해준다.

도 3은 도 2와 관련하여 설명한 현가장치의 변형을 도시하고 있다.

도 3에 나타낸 현가장치는 도 1, 2와 관련하여 설명한 복식작동(13,14,17,18)과 상호연결도관(8,8a,10,10a)의 기본 배치가 동일하고, 따라서 도 3에 나타낸 관련부품부호는 도 1,2에 사용한 것과 같으며 그 구조와 작동에 대해서는 다시 설명하지 않는다.

자동차의 균형은 높은 면으로부터 저장저로 유체배수를 해주는 동안 자동차의 아래쪽을 펌핑해서 올려주는 것으로 달성될 수 있다. 또 다른 방법에 의한 균형을 도관으로 유체를 주입하거나 제거하지만 이미 도관 내에 있는 유체를 재배분 함에 의해 이루어질 수 있다.

도 3에 나타낸 현가장치의 변형은 분기도관(60,61,62,63)과 하중배분 유닛(41)사이에 분기관(76)을 갖고 있는, 하중배분유닛(40)과 도관(8,8a,10,10a)사이의 상호결합에 있다. 도 2와 관련하여 설명한 하중배분유닛은 주챔버(46)(47)와 피스톤(48)(49)을 형성하는 벽(42)(44)과 중간벽(45)을 포함하고 몸체(41)의 중간벽(45)고 막혀진 끝(43)(44)을 통해 밀봉관계로 뻗어 있는 피스톤 로드(51) 상에 설치되어 있다. 그렇지만 도 3에 나타낸 하중배분유닛(40)은 피스톤(59)이 설치된 피스톤 로드(51)가 뻗어있는 또하나의 주챔버(65)를 갖는다.

분기관(76)은 도관(60b,61b,62b,63b)에 의해 하중배분장치(40)의 개별챔버에 연결하도록 분기도관(60,61,62,63) 각각에 직선 관통로를 제공한다. 도관(60b)(62b)이 각 소챔버(55)(56)에 연결되어있고, 도관(61b)(63b)이 소챔버(57)(58)에 연결되어 있음이 주목되어야 한다. 분기관(76)에 포함된 것은 "81""82"에서 선도로 나타낸 두개의 변환밸브로 이루어진다. 변환밸브(81)는 도관(61,61b,63,63b) 사이에서 작동가능하고, 변환밸브(82)는 도관(60,60b,62,62b) 사이에서 작동가능하다. 각 변환밸브(81)(82)는 감지된 차량의 작동조건에 대응하여 자동조작 또는 수동조작 될 수 있다. 변환밸브는 편리하게 솔레노이드로 조작될 수 있다.

도 3에 도시한 변환밸브(81)는 도관(62b)과 교환하는 도관(60) 및 도관(60b)과 교환하는 도관(62)이 교차하는 형태로 나타나 있다. 변환밸브(80)는 도관(61)(61b)가 연결되고, 도관(63)(63b)가 연결된 직선 관통형으로 남아있다.

또하나의 주챔버(65)내에 형성된 부가적인 소챔버(74)(75)는 분기관(76)과 도관(70,70b,71,71b)을 통해 펌프(78)와 유체저장조(77)에 각각 연결되어 있고, 후자는 펌프에 유체를 공급한다. 분기관(76)은 챔버(74)(75)중 하나에 유체가 펌프되게 해주고 다른쪽으로 부터 저장조(77)로 돌아오게 조작가능한 솔레노이드구동식 변환밸브(83)를 포함하고 있다. 또한 밸브(83)는 소순환도관(70)(71)도 조작가능하고 동시에 소챔버(74)(75)를 직접 상호연결하여 피스톤(56)이 피스톤로드(51)의 운동을 방해하지 않도록 해주게 된다 변환밸브(83) 역시 수동 또는 자동조작 될 수 있다.

자동차가 정상적인 수동조작 중에, 바퀴에 의한 부하분배는 상기한 바와 같이 압력과 유체체적의 재배분에 의해 이루어지고 그에따라 도2와 관련하여 설명한 바와 같이 분기관(76)내의 솔레노이드밸브는, 관련 하중배분유닛(40)과 관련 순환로까지 및 그로부터의 자유로운 유체흐름이 가능하도록 해주는 위치에 있다. 이러한 조작기간 동안에 변환밸브(83)는 챔버(74)(75)가 직접 상호연결되고, 펌프(78)와 저장통(77)으로부터 고립되도록 위치한다.

그렇지만 만일 자동차의 한쪽끝이나 옆을 내리거나 올리는 것과 같이 부하가 주어지거나 제거되면 변환밸브(81)(82)는 부하분배공정을 시작하도록 활성화된다.

예를들어 보면, 차체의 왼편을 낮추고 오른편을 올리는 것이 요구된다면 변환밸브(82)가 도 3에 나타난 바와 같이 도관(60)(62b)이 연결되고, 도관(60b)(62)이 연결된 위치에 있는 동안 펌프(78)로 소챔버(75)에 유체를 공급함에 의해, 도 3에 나타난 바와 같이 피스톤 로드(51)를 위쪽으로 올림에 의해 성취된다. 비슷하게 자동차는 도 3에 나타낸바와 같이 피스톤 로드(51)를 아래로 내리고 유체를 소챔버(74)로 펌프함에 의해 반대편으로의 롤링이 생기게된다.

비슷하게 자동차의 후미가 들려질 필요가 있다면 피스톤로드(51)이 위로 움직이는 동안 분기관 내의 솔레노이드밸브는 단지 도관 "63"을 "60b"에, "60"을 "63b"에 교차연결한다.

도 3에 나타난 실시예에 있어서 피스톤로드(51)는 펌프(78)로 부터 소챔버(74)(75)로의 선택적인 유체유입에 의해 움직이고, 이것은 펌프(78)가 파워스티어링 펌프와 같이 이미 자동차에 설치되어 있는 펌프일 수 있기때문에 편리하다. 그렇지만 피스톤 로드(51)는 솔레노이드와 같은 다른 수단에 의해 움직일 수 있고, 그에따라 부가적인 주챔버(65)와 피스톤(56)과 함께 펌프(78)와 저장조(77)으로의 관련 연결의 필요성을 없앨 수 있다.

만일 요구되는 상기 균형화 장치가 자동차가 고속주행하는 동안 자동차의 자세를 변화시키도록 고속에서 작동할 것이 요구된다면 진가가 인정될 것이다. 이렇게 작동할 때 분기관(76) 내의 하중배분유닛(40)과 이와 연결된 변환밸브는 적절한 센서에 의해 자동차 운행조건을 모니터하는 ECU에 의해 통제되는 전자 액츄에이터(actuator)에 의해 제어되는 것이 바람직하다. 이 경우에 있어서 하중배분와 자동차 균형화 기능을 분리하는 것이 좋으며 이러한 과정은 서로에 영향을 미침이 없이 동시에 일어 날 수 있다.

다양한 예를 통해 어큐뮬레이터가 공통적으로 댐퍼(damper)밸브를 포함하고 있지만 본 발명의 공압식 형태에서는 챔버체적과 연결도관을 탄성수단 그 자체로 사용하고 있으며, 따라서 일반적으로 어큐뮬레이터에 설치된 댐퍼는 필요하지 않게된다. 그래서 램과 나란히 설치된, 분리된 댐퍼유닛을 제공하는 것이 필요하다. 이러한 것은 일반적인 신축성 충격흡수기의 종류 일 수 있고 다양한 방법으로 램에 설치될 수 있다.

복식작동 램은 고체실린더나 움직이는 피스톤형태가 아닐 수 있으며, 예를들어 고체실린더형태에 제공되는 밀봉이 필요없는 유연한 주름상자 형태가 될 수 있다.

누설이 없는 주름상자 형태는 펌프와 같이 누설유체에 대체해야 할 것을 요구하지 않지만, 일반적인 복식작동램이 사용될때 유체누설의 결과로 필요하게 되는, 자동차를 올리고 평탄화 시키고 고도를 변화 또는 수정시켜줄 수 있는 펌프, 압축기, 어큐뮬레이터 또는 다른 전원을 포함하는 것이 일반적이거나 이익이 될 수 있다. 어떤 자동차들은 다르고 변화 가능한 높이에서 달릴 수 있도록 해주는 설비가 필요하다. 이러한 다양화는 현가장치 내에 설치되는 설비들이 알려져 있으며 여기서 설명된 현가장치에 쉽게 적용되거나 설치될 수 있기 때문에 도시되지 않거나 자세히 설명되지도 않았다.

다중 차축 자동차에서 본원의 현가장치의 변형물을 사용할 수도 있을 것이며 이러한 것은 본 발명의 범위 내에 속한다는 것이 이해되어야 한다. 나아가 둘이상의 순환로를 포함할 수 있는 링크된 현가장치가 상기한 기술을 유용하게 결합 할 수 있으며 따라서 이러한 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것이다.

Claims (12)

1. 하중지지체(5)와, 상기 하중을 지지하기위해 상기 지지체에 연결된 지면위에 놓여진 한쌍의 앞바퀴(1,2) 그리고 지면위에 놓여진 한쌍의 뒷바퀴(3,4)을 가지며, 각 바퀴사이와 하중지지체사이에 연결되는 현가부재들(6)에 의해 하중지지체(5)에 연결되고, 바퀴들과 몸체사이에서 수직방향으로 상대운동이 가능하고, 각각의 바퀴에 관계된 하중지지체의 지지위치는 복식작동유체램에 의해 결정되며, 각각의 바퀴에 대하여 하중지지체와 바퀴사이에 작동하여 개재하는 유체컨테이너(13, 14,17, 18)를 포함하며, 각각의 유체컨테이너는 램피스톤에 의해 주챔버와 소챔버(13a, 13b, 14a, 14b, 17a, 17b, 18a, 18b)로 나뉘어 지며, 이 챔버들은 유체컨테이너내에서 비례적으로 왕복하며, 각 컨테이너의 주챔버(13a, 14a, 17a, 18a)는 대각선으로 반대편에서 바라보는 컨테이너의 소챔버(13b, 14b, 17b, 18b)에 도관(8, 10, 8a, 10a)에 의해 연결되며, 동일한 컨테이너들 사이의 대각으로 배치된 도관은 대각을 이루는 순환로(8, 10)과 (8a, 10a)를 형성하며, 자동차의 정상운전중에 대각을 이루는 순환로가 폐쇄되며 외부유압공급원으로부터 독립적인 자동차현가장치에 있어서, 대각을 이루는 순환로들 사이에 개재하는 하중배분장치(40)는 그들사이의 직접적인 유체의 흐름이 없이 상기한 순환로들내에서 압력을 균일하게 하여 각각의 대각을 이루는 순환로내의 유체의 압력과 전체체적이 변화하지 않게되며, 여기에서 두 개의 대각을 이루는 순환로는 두쌍의 대각으로 대응하는 바퀴들의 다른 수직 위치에도 관계없이 자동차의 평균높이와 자세를 지정하며, 주행하는 지형과는 무관하게 각 바퀴에 연속하중이 유지되는 것을 특징으로 하는 자동차현가장치.
2. 제1항에 있어서, 각각의 대각을 이루는 순환로(8,10)과 (8a,10a)는 분기관(60, 61, 62, 63)을 가지며, 상기 순환로들을 하중배분장치(40)에 연결시키고, 상기 하중배분장치는 고정된 두개의 추가적인 소챔버(46, 47)를 가지며, 각각의 추가적인 소챔버는 두개의 복동식 소챔버(57, 58)과 (55, 56)으로 분할되며, 각각의 쌍을 이루는 복동식 소챔버는 추가적인 소챔버들의 고정된 체적내에서 비례적으로 왕복하며 이동분할부재(49, 48)에 의해 분리되고, 양쪽의 분할부재(49, 48)는 연결되어 양쪽 분할부재가 함께 복동식 소챔버로, 또 두쌍의 복동식 소챔버로부터 축연결동안 각 바퀴에 연속하중을 부가하기 위해 연결된 분기관으로 왕복유체체적흐름을 유발시키는 것을 특징으로 하는 자동차현가장치.
3. 제2항에 있어서, 하중배분장치(40)의 두 개의 소동식 소챔버(58, 55)는 서로에 대하여 왕복식으로 기능하며, 결과적으로 자동차의 한쪽면상의 주챔버(13a, 14a)와 유체를 교환하는 한편, 두 개의 다른 복동식 소챔버(56, 57)는 서로에 대하여 왕복식으로 기능하며, 결과적으로 자동차의 다른 한쪽면상의 주챔버(17a, 18a)와 유체를 교환하고, 그것에 의해 자동차의 회전중에 두개의 분할부재(49, 48)의 축방향운동에 저항하며, 그것에 의해 자동차의 롤 운동을 제한하며, 여기에서 하중배분장치(40)의 두 개의 복동식 소챔버(55, 57)과 (56, 58)는 서로에 대하여 복동식으로 작용하지는 않지만 다른 두 개의 복동식주챔버에 대해서 복동식으로 작용하며, 대각선으로 대응하는 바퀴들과 결합된 주챔버(14a, 18a)와 (1a, 13a)와 유체를 교환하며, 그것에 의해 하중지지체에 대하여 두쌍의 대각으로 대응되는 바퀴들의 상대적 위치에 무관하게 모든 바퀴에 일관된 하중을 부가하기 위하여 연결된 분할 부재들(48, 49)의 축방향운동을 촉진시키며, 고르지 않은 지형을 주행할 때 모든 바퀴들이 축연결동안 바퀴위치에 무관하게 일관된 하중을 유지하는 것을 특징으로 하는 자동차 현가장치.
4. 제1항에 있어서, 유체컨테이너는 유압식 램(13, 14, 17, 18)의 형태이며, 각각의 램은 하중지지체(5)에 부착된 유압식 실린더를 구비하고, 이동가능한 피스톤은 바퀴조립체에 부착되어 있는 피스톤 로드에 부착되어 제공되어, 지지수단들이 바퀴들과 하중지지체의 상대운동을 반영하는 팽창과 수축을 함에 따라 피스톤이 주챔버와 소챔버사이에서 이동경계를 형성하게 되는 것을 특징으로 하는 자동차현가장치.
5. 제3항에 있어서, 자동차가 한쌍의 대각으로 대응된 바퀴가 다른 한쌍의 대각으로 대응된 바퀴보다 높은 지면에 위치되어야 하는 고르지 않은 지형을 주행하며 대각을 이룬 양쪽 순환로가 일관된 압력을 유지하고 동시에 롤링과 피칭운동의 압력에 기인하는 명백한 수직방향의 하중전달의 결과인 압력변화에 대한 응답으로서 각각의 추가적인 소챔버내에서 각각의 피스톤의 대응하는 면상에 가해지는 균일하고 반대인 압력증가에 응답하여 하중배분장치내에서 로드의 제한되지 않은 축방향운동을 제한할때 그것에 의하여 자동차의 과도한 롤링과 피칭운동을 제한하기 위하여 하중배분장치(40)가 구비하는 실린더(42)는 두 개의 단부벽(43, 44)을 구비하며 고정된 중간벽(45)에 의하여 상기 두 개의 추가적인 소챔버(46, 47)로 분리되며, 중심이 일치하도록 실린더에 장착되고, 중간벽과 단부벽을 통하여 확장하는 로드(51)를 가지며, 로드에 장착된 두 개의 피스톤(48, 49)은 그중의 하나가 두 개의 추가적인 소챔버(47, 46)에 위치하여 왕복하는 소챔버(55, 56)과 (57, 58)을 형성하여, 하나의 피스톤이 피스톤의 반대편상에서의 압력의 차이변화로부터의 결과로 움직이게 되는 한편, 다른 추가적인 소챔버에 위치하는 다른 피스톤이 유사하게 움직이게 되는 것을 특징으로 하는 자동차의 현가장치.
6. 제1항 또는 제5항중 어느 한항에 있어서, 하나이상의 압력어큐뮬레이터(21, 22, 23, 24, 27, 28, 29, 30)가 각각의 개별적인 순환로에 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차현가장치.
7. 제6항에 있어서, 하나이상의 댐핑수단(31, 32, 33, 34)이 각각의 개별적인 순환로에 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차현가장치.
8. 제7항에 있어서, 댐핑수단(31, 32, 33, 34)이 제어수단에 의해 처리되는 센서수단으로부터의 정보에 응답하여 유체흐름을 변화시키기 위한 가변제한을 제공하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 현가장치.
9. 제6항에 있어서, 압력어큐물레이터가 위치하는 순환로로부터 선택적으로 압력어큐뮬레이터를 고립시키기위한 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 자동차현가장치.
10. 제7항에 있어서, 댐핑수단이 압력어큐뮬레이터의 입구에 위치하는 것을 특징으로 하는 자동차현가장치.
11. 제7항에 있어서, 자동차에서 유체누출 또는 하중변화에 기인하여 탄성수단을 이용하여 추가적으로 압축되거나 적게 압축되도록 적절하게 요구되는 자동차의 높이 또는 자세변화를 보상하여 평형 및 차고를 유지하기 위하여 자동차의 한쪽면 또는 단부를 높이거나 낮추기 위한 각각의 도관이 선택적으로 유체압력공급원(77)에 연결될 수 있어서 거기에 유체를 공급하여, 자동차의 선택된 부분을 들어올리거나 자동차의 일부분을 낮추고 위하여 선택적으로 유압탱크로 유체를 드레인시키며, 개별적인 유체도관으로부터 또는 유체도관으로 유체를 드레인시키거나 압축시켜 결합되어 있는 바퀴에서 컨테이너의 주챔버와 합체된 자동차의 일부분을 들어올리거나 낮추는 것을 특징으로하는 자동차현가장치.
12. 제11항에 있어서, 압력공급원이 유체펌프(78)인 것을 특징으로 하는 자동차현가장치.