KR100514853B1 - 자동차의 리어현가장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차의 리어현가장치에 관한 것으로, 토션바아(3)의 외주면에 감싸여져 토션비임액슬(2)을 지지하도록 설치되는 토션바아부시(7)를 포함하여 구성되는 소형자동차의 리어현가장치에 있어서, 상기 토션바아부시(7)의 내부에 봉입되어 배터리(15)의 전원이 인가될 때에만 토션비임액슬(2)측으로 확장되면서 상기 토션바아부시(7)와 상기 토션비임액슬(2)과의 접촉성능을 증대시키도록 하는 전기유변유체(11)와, 차속센서(12)와 브레이크스위치(13)의 신호를 공급받는 ECU(14)의 제어에 따라 상기 전기유변유체(11)로 배터리(15)의 전원을 선택적으로 공급하기 위해 작동하는 액추에이터스위치(16)를 더 포함하도록 구성되어져, 상기 토션바아(3)에 끼워진 토션바아부시(7)가 주행거리의 증가에 따라 헐거워졌을 때 저속 주행(20㎞/h 이하)중 운전자가 브레이크페달을 밟아 제동력을 발생시키게 되면, 상기 토션바아부시(7)의 내부에 봉입된 전기유변유체(11)로 전원이 공급되면서 점도가 증가되게 되고, 이에 따라 상기 토션바아부시(7)의 체적확장으로 토션비임액슬(2)과의 접촉성능이 증대되게 됨으로써, 제동력 발생시 상기 토션비임액슬(2)에서 발생되던 울림현상이 없어지게 됨은 물론 차량의 주행소음도 대폭적으로 감소되도록 된 것이다.
Description
본 발명은 자동차의 리어현가장치에 관한 것으로, 특히 전기유변유체가 봉입된 토션바아부시를 사용함으로써 저속 주행중의 제동력 발생시 토션비임액슬의 울림현상을 방지할 수 있도록 된 자동차의 리어현가장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 현가장치는 주행할 때 노면에서 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달되지 않도록 하여 차체나 하물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치인 바, 그 중에서 토션비임액슬(torsion beam axle)타입이 적용되는 소형자동차의 리어현가장치는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 차체의 길이방향을 따라 배치되는 좌/우측의 트레일링아암(1)과, 이 좌/우측의 트레일링아암(1)사이를 연결하도록 차체의 횡방향을 따라 배치되는 토션비임액슬(2)과, 이 토션비임액슬(2)의 내부에 설치되어 상기 트레일링아암(1)사이를 연결하는 토션바아(3)와, 상기 트레일링아암(1)상에서 수직한 방향으로 설치되어 차체와 연결되는 코일스프링(4) 및 쇽업소버(5)를 포함하여 구성되는 구조로 되어 있다.
그리고, 상기 트레일링아암(1)의 전방측 선단에는 트레일링아암(1)을 차체측에 결합시키기 위한 트레일링아암부시(6)가 설치되어 있다.
한편, 상기 토션바아(3)의 외주면에는 대략 삼각형모양을 가지는 토션바아부시(7)가 감싸여지면서 설치되며, 이 토션바아부시(7)에 의해 상기 토션비임액슬(2)과 토션바아(3)사이의 공간이 채워지는 구조로 되어 있다.
따라서, 상기 토션비임액슬(2)과 토션바아(3)는 각각 주행중 차체에 피칭(pitching)이 발생할 경우 부재가 지닌 비틀림 탄성력을 통해 이를 흡수하게 된다.
또한, 상기 토션바아부시(7)는 저속 주행(20㎞/h 이하)중의 제동력 발생시 브레이크패드와 디스크사이의 불연속마찰로 인해 발생하는 상기 토션비임액슬(2)의 울림현상을 예방함으로써 주행소음을 최소화시키는데 일조를 하게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 리어현가장치는 고무(rubber)로 제작된 토션바아부시(7)가 보통 내구에 약한 성질을 가지고 있어 대략 5000㎞정도만 주행을 하여도 헐거워지게 되며, 이에 따라 저속 주행(20㎞/h 이하)중 운전자가 브레이크페달을 밟아 제동력을 발생시킬 때에는 상기 토션비임액슬(2)에 울림현상이 발생하게 되고, 이와 같은 울림현상은 차량의 주행소음을 증대시키는 문제점으로 작용을 하게 되었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 전기유변유체(ERF)가 봉입된 토션바아부시를 사용함으로써, 저속 주행중의 제동력 발생시 전기유변유체의 작용으로 인해 토션비임액슬의 울림현상이 발생되지 않도록 하고, 이에 따라 차량의 주행소음을 감소시킬 수 있도록 하는 자동차의 리어현가장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 토션바아의 외주면에 감싸여져 토션비임액슬을 지지하도록 설치되는 토션바아부시를 포함하여 구성되는 자동차의 리어현가장치에 있어서, 상기 토션바아부시의 내부에 봉입되어 배터리의 전원이 인가될 때에만 토션비임액슬측으로 확장되면서 상기 토션바아부시와 상기 토션비임액슬과의 접촉성능을 증대시키도록 하는 전기유변유체와, 차속센서와 브레이크스위치의 신호를 공급받는 ECU의 제어에 따라 상기 전기유변유체로 배터리의 전원을 선택적으로 공급하기 위해 작동하는 액추에이터스위치를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따라 전기유변유체가 봉입된 토션바아부시를 설명하기 위한 종단면도로서, 종래구조와 동일한 부위에는 동일한 참조부호를 붙이면서 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 자동차의 리어현가장치는 도 1을 참조로 설명하였던 바와 같이, 차체의 길이방향을 따라 배치되는 좌/우측의 트레일링아암(1)과, 이 좌/우측의 트레일링아암(1)사이를 연결하도록 차체의 횡방향을 따라 배치되는 토션비임액슬(2)과, 이 토션비임액슬(2)의 내부에 설치되어 상기 트레일링아암(1)사이를 연결하는 토션바아(3)와, 상기 트레일링아암(1)상에서 수직한 방향으로 설치되어 차체와 연결되는 코일스프링(4) 및 쇽업소버(5)와, 상기 트레일링아암(1)의 전방측 선단에 설치되어 상기 트레일링아암(1)과 차체측을 연결시키는데 사용되는 트레일링아암부시(6)를 포함하여 구성된다.
그리고, 본 발명의 리어현가장치는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 토션바아(3)의 외주면에 대략 삼각형모양을 가지는 토션바아부시(7)가 감싸여지면서 설치되는데, 이 토션바아부시(7)에 의해 상기 토션비임액슬(2)과 토션바아(3)사이의 공간이 채워지는 구조로 되어 있다.
또한, 본 발명의 리어현가장치는 상기 토션바아부시(7)의 내부에 봉입되어 설치되는 전기유변유체(11; Electrorheological Fluid:ERF)와, 차속센서(12)와 브레이크스위치(13)의 신호를 공급받는 ECU(14)의 제어에 따라 상기 전기유변유체(11)로 배터리(15)의 전원을 선택적으로 공급하기 위해 작동하는 액추에이터스위치(16)를 더 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 차속센서(12)는 차량의 주행속도를 검출하는 센서이고, 상기 브레이크스위치(13)는 주브레이크에 의한 제동력을 발생시키기 위해 운전자가 브레이크페달(도시않됨)을 밟을 때 이의 작동신호를 검출하는 센서이다.
한편, 상기 액추에이터스위치(16)는 차속센서(12)로부터 검출된 주행속도가 저속(20㎞/h 이하)인 상태에서 상기 브레이크스위치(13)가 작동될 때에만 상기 ECU(14)의 제어에 따라 온(ON) 작동되고, 이에 따라 상기 배터리(15)의 전원은 전기유변유체(11)로 공급된다.
반대로, 상기 액추에이터스위치(16)는 위의 두가지 조건(주행속도가 저속인 상태에서 브레이크스위치가 작동되는 조건) 중 어느 한 개의 조건이라도 만족하지 않을 때에는 상기 ECU(14)의 제어에 따라 오프(OFF) 작동되고, 이에 따라 상기 배터리(15)의 전원은 전기유변유체(11)로 공급되지 못하게 된다.
그리고, 상기 토션바아부시(7)는 상기 배터리(15)의 전원이 전기유변유체(11)로 인가될 때에만 토션비임액슬(2)측으로 확장되는 체적변화가 발생되게 되고, 이에 따라 상기 토션바아부시(7)는 토션비임액슬(2)과의 접촉성능이 증대되게 된다.
반대로, 상기 토션바아부시(7)는 상기 배터리(15)의 전원이 전기유변유체(11)로 인가되지 않을 때에는 헐거워진 상태를 계속해서 유지하게 되고, 이에 따라 상기 토션바아부시(7)와 토션비임액슬(2)의 접촉성능은 감소되게 된다.
여기서, 본 발명에 따라 토션바아부시(7)의 내부에 봉입되어 설치되는 전기유변유체(11; Electrorheological Fluid:ERF)에 대해 간략하게 설명하기로 한다.
전기유변유체(Electrorheological Fluid : ERF)는 절연성의 유체에 분극성이 강한 미립자를 분산시킨 현탁액(suspension)으로서 외부로부터 충분히 강한 전기장인가에 의해 그 역학적 특성이 변하는 유체를 말한다. 초기에는 정확한 ER효과에 대한 메커니즘(Mechanism) 현상의 이해 부족으로 큰 성과가 없었으나, 제어기술을 발달에 힘입어 고전압 장치와 계측장치의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되기 시작하였다. 전기장만을 유체에 부하하면 부가적인 운동장치가 필요없어 응용장치 설계의 단순화를 가져올 수 있으므로, 이러한 ER유체의 특성과 다양한 응용성으로 인해 최근에는 신기능성 유체로 주목받으며 활성화 되어가고 있다. ER유체는 인가된 전기장 영향하에서 입자들이 전기장 방향으로 사슬모양의 구조로 배열하기 때문에 점도가 급격히 증가하는 물질이며, 외부 전기장의 크기에 비례하여 유체의 점도가 증가하는 재료이므로 그 응용 예도 다양할 뿐만 아니라, 이러한 특성을 응용하면 기존의 복잡한 기계식 시스템을 대체하여 시스템을 전반적으로 소형화 및 경량화하거나 그 구조를 단순화할 수 있을 뿐만 아니라, 인가된 전기장에 의한 빠른 응답성과 유변효과의 가역성을 이용하여 공학분야 특히 자동차의 엔진마운트, 유량 제어용밸브 시스템, 댐퍼(damper) 시스템, 충격 흡수기(shock absorber) 및 smart 재료등 광범위한 분야에 응용될 수 있기 때문에 많은 연구가 진행되고 있다. ER유체는 외부로부터의 인가된 전기장의 크기에 따라 유체특성이 달라지므로 전기장의 제어에 의해 유동특성 제어가 가능한 특성을 가지고 있다. ER유체는 전기장에 대한 유체의 반응이 순간적으로 일어나므로 기존의 유압 시스템에서 구현될 수 없는 빠른 응답 조건을 충분히 만족시키고 연속 가변적인 실시간 동작을 가능하게 한다. 또한 상변화에 요구되는 전기장은 높지만, 전류는 매우 낮으므로 소비전력이 낮은 이점을 가지고 있다. 이런 장점들은 종래의 기계시스템에서 발생하는 마모와 온도, 습도 등 여러 인자에 의해 달라지는 비선형성 마찰 문제로 인한 정밀도의 저하를 해결할 수 있고, 작용하는 외력에 따라 그에 상응하는 반응을 전기적인 제어로 할 수 있기 때문에 신개념의 지능형 시스템으로서 각광을 받고 있다.
이하, 본 발명에 따른 리어현가장치의 작동과정에 대해 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 차량의 주행거리가 대략 5000㎞정도 되면 토션바아(3)에 끼워진 토션바아부시(7)는 보통 내구에 약한 성질로 인해 토션비임액슬(2)과의 접촉성능이 감소되면서 헐거워지게 된다.
이와 같이, 토션바아부시(7)가 헐거워진 상태에서 차량의 주행중 운전자가 브레이크페달을 밟아 제동력을 발생시키게 되면, ECU(14)는 차속센서(12) 및 브레이크스위치(13)로부터 전달된 신호를 분석하여 액추에이터스위치(16)의 작동여부를 판단하게 된다.
즉, 토션바아부시(7)가 헐거워진 상태에서 차량이 저속 주행(20㎞/h 이하)중이고 또한 운전자가 브레이크페달을 밟아 브레이크스위치(13)가 온(ON) 상태라고 상기 ECU(14)가 판단하게 되면, 상기 ECU(14)는 제어신호를 보내 액추에이터스위치(16)를 구동시키게 되고, 이에 따라 배터리(15)의 전원은 전기유변유체(11)로 공급되게 된다.
그리고, 배터리(15)의 전원이 전기유변유체(11)로 인가되면, 상기 전기유변유체(11)는 그 특성상 점도가 급격하게 증가하게 되고, 이에 따라 상기 토션바아부시(7)는 도 4에 도시된 화살표와 같이 토션비임액슬(2)측으로 확장되는 체적변화를 일으키면서 토션비임액슬(2)과의 접촉성능이 증대되게 된다.
상기와 같이 토션바아부시(7)의 체적확장으로 토션비임액슬(2)과의 접촉성능이 증대되면, 제동력 발생시 상기 토션비임액슬(2)에서 울림현상이 발생되던 종래의 문제점을 해소할 수 있게 되고, 더 나아가서는 차량의 주행소음도 대폭적으로 감소시킬 수 있는 잇점을 기대할 수 있게 된다.
한편, 토션바아부시(7)가 헐거워진 상태에서 차량이 저속 주행(20㎞/h 이하)중이 아니거나 또는 브레이크스위치(13)가 온(ON) 상태가 아니라고 상기 ECU(14)가 판단하게 되면, 상기 ECU(14)는 액추에이터스위치(16)가 구동되지 않도록 제어하게 되고, 이에 따라 배터리(15)의 전원은 전기유변유체(11)로의 공급이 차단되며 이로 인해 상기 토션바아부시(7)는 헐거워진 상태를 계속적으로 유지하게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 토션바아에 끼워진 토션바아부시가 주행거리의 증가에 따라 헐거워졌을 때 저속 주행중 운전자가 브레이크페달을 밟아 제동력을 발생시키게 되면, 상기 토션바아부시의 내부에 봉입된 전기유변유체로 전원이 공급되면서 점도가 증가되게 되고, 이에 따라 상기 토션바아부시의 체적확장으로 토션비임액슬과의 접촉성능이 증대되게 됨으로써, 제동력 발생시 상기 토션비임액슬에서 발생되던 울림현상이 없어지게 됨은 물론 차량의 주행소음도 대폭적으로 감소되는 효과가 있게 된다.
도 1은 일반적인 소형자동차의 리어현가장치를 설명하기 위한 사시도,
도 2는 종래의 토션바아부시를 설명하기 위한 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 부분단면도,
도 3과 도 4는 도 2의 대응도로서, 본 발명에 따라 전기유변유체가 봉입된 토션바아부시를 설명하기 위한 종단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2 - 토션비임액슬 3 - 토션바아
7 - 토션바아부시 11 - 전기유변유체
12 - 차속센서 13 - 브레이크스위치
14 - ECU 15 - 배터리
16 - 액추에이터스위치
Claims (3)
- 토션바아(3)의 외주면에 감싸여져 토션비임액슬(2)을 지지하도록 설치되는 토션바아부시(7)를 포함하여 구성되는 자동차의 리어현가장치에 있어서,상기 토션바아부시(7)의 내부에 봉입되어 배터리(15)의 전원이 인가될 때에만 토션비임액슬(2)측으로 확장되면서 상기 토션바아부시(7)와 상기 토션비임액슬(2)과의 접촉성능을 증대시키도록 하는 전기유변유체(11)와;차속센서(12)와 브레이크스위치(13)의 신호를 공급받는 ECU(14)의 제어에 따라 상기 전기유변유체(11)로 배터리(15)의 전원을 선택적으로 공급하기 위해 작동하는 액추에이터스위치(16);를 더 포함하여 구성되는 자동차의 리어현가장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 액추에이터스위치(16)는 주행속도가 저속(20㎞/h 이하)인 상태에서 상기 브레이크스위치(13)가 작동될 때에만 상기 ECU(14)의 제어에 따라 온(ON) 작동되는 것을 특징으로 하는 자동차의 리어현가장치.
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