KR100398185B1 - 리니어모터를 이용한 차량의 쇽업소버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 운행상태에 보다 민감하게 능동적으로 반응할 수 있도록 한 리니어모터를 이용한 쇽업소버에 관한 것으로서, 실린더(1)에 고정자(5a)가 설치되고 피스톤(3)에 가동자(5b)가 설치된 리니어모터(5)와, 상기 피스톤(3)의 상하 이동상태를 판별하는 압축신장검출수단과, 피스톤(3)의 이동속도를 검출하는 이동속도검출수단과, 상기 압축신장검출수단과 이동속도검출수단으로부터의 신호를 받아 상기 리니어모터(5)를 제어하는 컨트롤러(7)와, 상기 피스톤(3)과 실린더(1)에 포함되어 이루어지면서 전원의 차단 및 차량의 정차시에 일정한 차고를 유지할 수 있도록 하는 차고유지수단으로 구성된 차량의 쇽업소버를 제공하여, 차량의 운행상태에 따라 필요한 감쇠력을 컨트롤러가 산출하여 리니어모터의 능동적 제어를 통해 발생시키므로, 차량의 운행상태에 적합한 최적의 감쇠력 및 차고 제어가 가능하면서도 그 구성이 간단하여 조립작업 및 부품의 관리가 용이하게 이루어지며 구성부품이 차지하는 공간의 부피가 작으므로 설계상의 공간제한도 해결할 수 있는 장점이 있다.

Description

리니어모터를 이용한 차량의 쇽업소버{A SHOCK ABSORBER TO USE LINER MOTOR}

본 발명은 자동차의 현가장치에 사용되는 쇽업소버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 운행상태에 보다 민감하게 능동적으로 반응할 수 있도록 한 리니어모터를 이용한 쇽업소버에 관한 것이다.

자동차의 현가장치는 차량의 승차감 및 주행안정성을 도모하기 위한 중요한 장치로서, 그 주요 구성요소로는 차륜의 범프/리바운드(BUMP/REBOUND)시에 충격을 흡수하기 위한 스프링과, 상기와 같이 충격을 흡수하고 진동하는 스프링의 진동을 신속히 감쇄시키며 일정한 차고를 유지하는 쇽업소버가 있는 바, 이들 스프링과 쇽업소버를 일체로 구성하여 너클에 연결하는 스트럿방식이 있고 이들을 각각 다른 위치에 설치하여 구성하는 방식 등 여러 가지 다양한 구조의 현가장치가 있다.

상기한 바와 같은 쇽업소버에는 여러 가지 종류가 있으나, 그 기본적인 구조를 살펴보면, 도 1에 도시된 바와 같이 차체측에 연결되는 커버(100)의 내측에 외통(102)과 내통(104)으로 이루어지는 실린더와, 상기 실린더내에서 상하로 이동하며 상기 커버(100)와 함께 차체측에 연결되는 피스톤(106) 및 피스톤로드(108)와, 상기 피스톤(106)에 마련된 피스톤밸브(110) 및 실린더의 하측에 마련되어 외통(102)과 내통 사이의 리저버(112)와 실린더의 연통상태를 전환하는 베이스밸브(114) 및 상기 실린더속에 채워진 오일(116) 등으로 구성되어 있다.

이 같은 쇽업소버는 압축시(BUMP시)에는 피스톤로드(108)가 하측으로 이동하면 피스톤(106) 하부의 공간은 고압이 되어 오일은 피스톤밸브(110)의 논 리턴 밸브를 밀어 올리며 거의 저항 없이 통과하여 피스톤(106)이 용이하게 하측으로 이동되도록 하는데, 이때 피스톤로드(108)가 실린더로 밀려들어간 체적분의 오일은 베이스밸브(114)의 감쇠력발생밸브를 열고 외통과 내통 사이의 공간인 리저버(112)로 유출되면서 감쇠력을 발생시키고, 신장시(REBOUND시)에는 피스톤로드(108)가 위쪽으로 이동하면 피스톤(106) 상부는 고압이 되어 피스톤밸브(110)의 감쇠력발생밸브를 통해 흐르는데 이때 오일(116)의 유동저항이 감쇠력이 되어 스프링의 진동을 신속하게 멈추도록 하며, 상기 리저버(112)로 유출되었던 오일(116)은 베이스밸브(114)의 논 리턴 밸브를 통해 거의 저항 없이 실린더의 하부 공간으로 회수된다.

그런데, 상기한 바와 같이 구성되어 작동되는 쇽업소버는 오일(116)과 피스톤밸브(110) 및 베이스밸브(114)의 정해진 특성에 의해 작동되므로 정밀한 감쇠력의 조절이 불가능하다. 따라서, 이를 차량의 운행상태에 적합하게 조절하는 한편 원하는 상태로 차고를 설정하기 위해서는 별도로 쇽업소버 내의 오일의 압력 및 유동상태를 조절하는 감쇠력가변솔레노이드밸브 등을 설치하여 제어하는 전자제어시스템을 두어야 하는데, 이는 많은 부품들이 요구됨은 물론 상기 감쇠력가변솔레노이드밸브가 쇽업소버의 오일을 바이패스시키는 상태를 조절하도록 되어 있으므로 그 관로의 연결 등 조립작업이 까다롭고 많은 부품에 따른 부품관리 등의 어려움이 있으며, 이러한 많은 부품들이 설치되기 위한 공간의 확보가 어려운 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 보다 간단한 구성으로 차량의 운행상태에 적합한 감쇠력과 차고를 능동적으로 조절할 수 있도록 한 리니어모터를 이용한 차량의 쇽업소버를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 리니어모터를 이용한 차량의 쇽업소버는 실린더에 고정자가 설치되고 피스톤에 가동자가 설치된 리니어모터와, 상기 피스톤의 상하 이동상태를 판별하는 압축신장검출수단과, 피스톤의 이동속도를 검출하는 이동속도검출수단과, 상기 압축신장검출수단과 이동속도검출수단으로부터의 신호를 받아 상기 리니어모터를 제어하는 컨트롤러와, 상기 피스톤과 실린더에 포함되어 이루어지면서 전원의 차단 및 차량의 정차시에 일정한 차고를 유지할 수 있도록 하는 차고유지수단으로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 쇽업소버의 구조를 도시한 구조도,

도 2는 본 발명에 따른 리니어모터를 이용한 차량의 쇽업소버를 도시한 구성도,

도 3은 도 2의 쇽업소버에서 차고유지수단을 도시한 상세도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 실린더 3: 피스톤

5: 리니어모터 7: 컨트롤러

9: 신장용압전소자 11: 압축용압전소자

13: 피스톤로드 15: 자화코일

17: 속도검출코일 19: 스토퍼로드

21: 스프링 23: 스토퍼전자석

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 리니어모터를 이용한 쇽업소버의 일 실시예를 도시한 것으로서, 실린더(1)와 피스톤(3)을 리니어모터(5)로 구성하였는 바, 실린더(1)에 고정자(5a)가 설치되고 피스톤(3)에 가동자(5b)가 설치되도록 하였으며, 상기 피스톤(3)의 상하 이동상태를 판별하는 압축신장검출수단과, 피스톤(3)의 이동속도를 검출하는 이동속도검출수단과, 상기 압축신장검출수단과 이동속도검출수단으로부터의 신호를 받는 컨트롤러(7)를 구비하여 컨트롤러(7)가 상기 리니어모터(5)를 제어하도록 하고 있다.

여기서, 상기 압축신장검출수단은 피스톤(3)의 상측에 설치된 신장용압전소자(9)와, 피스톤(3)의 하측에 설치된 압축용압전소자(11)의 두 압전소자로 구성하였는데, 이는 상기 피스톤(3)의 상측과 하측에는 공기 또는 가스가 충진되어 피스톤(3)의 운동방향에 따라서, 압축되는 쪽의 압전소자에서 압축되는 공기의 압력변화에 따라 전기적 신호를 발생시키도록 하여 쇽업소버가 압축상태인지 인장상태인지를 파악하도록 하고 있다.

상기 이동속도검출수단은 피스톤로드(13)에 자성을 인가하는 자화코일(15)과 상기 피스톤로드(13)의 주위에 설치되어 자성을 띤 피스톤로드(13)의 이동속도에 따라 여기되는 전류의 양이 변화되는 속도검출코일(17)로 구성하였는 바, 이는 상기 자화코일(15)에 공급되는 전류에 의해 피스톤로드(13)가 자석이 된 상태에서 고정되어 있는 속도검출코일(17)의 내부를 이동함에 따라서 그 이동속도에 비례하는 전류가 속도검출코일(17)에서 발생되도록 한 것이다.

상기 컨트롤러(7)는 상기 신장용압전소자(9) 및 압축용압전소자(11)의 신호와 상기 속도검출코일(17)의 신호를 받아 피스톤(3)의 이동방향 및 속도에 따라 필요한 감쇠력을 산출하여 미리 ROM에 입력되어 있는 리니어모터(5) 제어 데이터를 선택하여 그에 해당하는 제어신호를 발생시키도록 한다.

다음, 상기 쇽업소버에는 차량의 주차시와같이 전원이 차단되는 경우에 일정한 차고를 유지할 수 있도록 하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 차고유지수단을 설치하였는데, 상기 차고유지수단은 피스톤(3)에 설치된 스토퍼로드(19)와, 상기 스토퍼로드(19)를 실린더(1)쪽으로 탄지하는 스프링(21)과, 쇽업소버의 작동중에는 상기 스프링(21)의 힘을 이기고 상기 스토퍼로드(19)를 당겨 실린더(3)로부터 이격시키는 스토퍼전자석(23)으로 구성하여, 전원이 끊어지면 상기 스토퍼로드(19)가 스프링(21)의 힘에 의해 실린더(1)쪽으로 이동되어 실린더(1)의 리니어모터 고정자(5a)의 코일사이에 삽입되어 실린더(1)에 대한 피스톤(3)의 위치가 고정되도록 한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

차량의 운행에 의해 노면의 변화 및 차량에 탑재되는 하중의 변화에 따라 상기와 같은 쇽업소버의 피스톤(3)은 상기 실린더(1)에 대해 상하로 이동하게 되는 바, 실질적으로 차량에 쇽업소버가 설치되는 구조를 보면 피스톤로드(13)는 차체측에 고정되고 실린더(1)측이 차축쪽에 고정되어 실린더가 차축의 상하운동에 따라 수직방향으로 운동하고 피스톤(3)은 그대로 고정되어 있는 것이 일반적이지만, 결국 피스톤(3)과 실린더(1)의 상대적인 운동에 의해 감쇠력이 발생되도록 하는 것이므로 이하의 설명에서 피스톤(3)이 이동하는 것으로 상정하여 설명하는 것이 통념에 부합할 것이므로 피스톤(3)이 이동되는 것으로 설명하도록 한다.

피스톤(3)이 하측으로 이동되는 경우는 쇽업소버의 압축상태로서 범프(BUMP)상태를 말하는 바, 이 경우에는 상기 피스톤(3)의 하측공간에는 순간적으로 공기 또는 가스가 압축되면서 압력이 상승되므로 이러한 압력의 변화를 상기 압축용압전소자(11)가 감지하여 쇽업소버가 압축되는 과정임을 상기 컨트롤러(7)에 알린다.

이와 동시에 상기와 같이 이동되는 피스톤(3)의 속도는 상기 속도검출코일(17)에 의해 검출되는 바, 쇽업소버에 전류가 인가된 상태에서는 상기 피스톤로드(13)의 자화코일에는 항상 전류가 공급되고 있는 상태이므로 항상 자력을 띠고 있는데 이와 같은 상태에서 상기와 같이 피스톤(3)이 하측으로 이동되면 상기 속도검출코일(17)에는 상기 피스톤로드(13)의 이동속도에 비례하는 전류가 발생되어 상기 컨트롤러(7)에 제공되도록 한다.

따라서, 상기 컨트롤러(7)는 상기 압축용압전소자(11)로부터의 신호 및 속도검출코일(17)로부터의 전류의 세기를 판단하여 현재 피스톤(3)이 압축상태인지 신장상태인지를 판단하고 또 그 속도는 어느 정도인지를 판단하여, 이와 같은 상태에서 상기 쇽업소버가 제공해야할 감쇠력을 발생시키기 위해 리니어모터(5)를 어떤 데이터로 제어해야할지를 판단하여 그에 따른 제어신호를 상기 리니어모터(5)에 제공함으로써, 리니어모터(5)에서는 차량의 운전상태에 가장 적합한 감쇠력을 발생시키게 된다.

반대로, 피스톤(3)이 상측으로 이동하는 리바운드 상태 즉 신장시에는 상기 피스톤(3)의 상측과 실린더(1)로 감싸인 공간에서 공기 또는 가스의 압력이 급상승하게 되어 이를 상기 신장용압전소자(9)가 검출하여 컨트롤러(7)에 전달하고, 상기 속도검출코일(17)은 피스톤로드(13)의 움직임에 따른 전류를 상기 컨트롤러(7)에 전달하여, 상기 컨트롤러(7)로 하여금 현재의 피스톤(3)의 움직임에 대한 가장 적절한 감쇠력을 추산케 하고 그에 따른 감쇠력이 발생될 수 있도록 컨트롤러(7)가 상기 리니어모터(5)를 제어하도록 한다.

한편, 상기와 같이 차량의 운행중에는 상기 쇽업소버에 전원이 계속해서 인가되고 있는 상태로서 피스톤(3)의 위치는 상기 컨트롤러(7)에 의해 지속적으로 제어 및 관리되어 적절한 차고를 유지하도록 하지만, 차량의 주차중과 같이 전원이 차단되는 상태에서는 상기 쇽업소버에도 전원의 공급이 중단되므로 이 경우에는 상기 차고유지수단이 작용하여 차고를 일정한 상태로 유지하도록 하는 바, 상기 스토퍼전자석(23)에도 전원이 마찬가지로 차단되므로 상기 스토퍼로드(19)는 상기 스프링(21)의 탄성력에 의해 실린더(1)쪽으로 이동되어 실린더(1)의 리니어모터 고정자(5a)를 구성하는 코일 사이에 삽입되어 현재의 피스톤 위치가 유지되도록 하여 결과적으로 차고를 일정한 수준으로 유지할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 운행상태에 따라 필요한 감쇠력을 컨트롤러가 산출하여 리니어모터의 능동적 제어를 통해 발생시키므로, 차량의 운행상태에 적합한 최적의 감쇠력 및 차고 제어가 가능하면서도 그 구성이 간단하여 조립작업 및 부품의 관리가 용이하게 이루어지며 구성부품이 차지하는 공간의 부피가 작으므로 설계상의 공간제한도 해결할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 실린더(1)에 고정자(5a)가 설치되고 피스톤(3)에 가동자(5b)가 설치된 리니어모터(5)와;

   상기 피스톤(3)의 상측에 설치된 신장용압전소자(9), 상기 피스톤(3)의 하측에 설치된 압축용압전소자(11)로 이루어져 상기 피스톤(3)의 상하 이동상태를 판별하는 압축신장검출수단과;

   피스톤로드(13)에 자성을 인가하는 자화코일(15), 상기 피스톤로드(13)의 주위에 설치되어 자성을 띤 피스톤로드(13)의 이동속도에 따라 여기되는 전류의 양이 변화하는 속도검출코일(17)로 이루어져 상기 피스톤(3)의 이동속도를 검출하는 이동속도검출수단과;

   상기 압축신장검출수단과 이동속도검출수단으로부터의 신호를 받아 상기 리니어모터(5)를 제어하는 컨트롤러(7)와;

   상기 피스톤(3)과 실린더(1)에 포함되어 이루어지면서 전원의 차단 및 차량의 정차시에 일정한 차고를 유지할 수 있도록 상기 피스톤(3)의 위치를 실린더(1)에 대해 고정시키는 차고유지수단으로 구성되면서,

   상기 차고유지수단은 피스톤(3)에 설치된 스토퍼로드(19), 상기 스토퍼로드(19)를 실린더(1)쪽으로 탄지하는 스프링(21), 쇽업소버의 작동중에는 상기 스프링(21)의 힘을 이기고 상기 스토퍼로드(19)를 당겨 실린더(1)로부터 이격시키는 스토퍼전자석(23)으로 구성되는 리니어모터를 이용한 차량의 쇽업소버.
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