KR100534756B1 - 멀티 링크 서스펜션을 가진 차량용 액티브 엔티 스컷지오메트리 시스템 및 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 멀티 링크 서스펜션을 가진 차량용 액티브 엔티 스컷 지오메트리 시스템은 차량 무게중심의 이동을 각 바퀴에서 얻은 하중 데이터를 근거로 근사적으로 계산하고 이 계산치에 따라 엔티 스컷 지오메트리를 능동적으로 형성하여 스컷 현상의 발생을 원천적으로 방지하기 위하여; 뒷바퀴(1)가 장착되는 너클(3), 이 너클을 차체에 연결하는 어퍼 암(5)과 로워 암(7), 이 어퍼 암(5)과 로워 암(7)을 통하여 너클(3)의 선회를 제어하도록 차체에 선회 가능하게 장착되고 어퍼 암과 로워 암의 차체 측이 연결되는 리지드 링크(23), 이 리지드 링크(23)의 선회를 제어하도록 차체 장착 측에 구비되는 정역회전 전기모터(25)로 구성되어 있다.

Description

멀티 링크 서스펜션을 가진 차량용 액티브 엔티 스컷 지오메트리 시스템 및 제어방법 {ACTIVE ANTI-SQUAT GEOMETRY SYSTEM AND CONTROLLING METHOD FOR A VEHICLE HAVING A MULTI LINK SUSPENSION}

본 발명은 멀티 링크 서스펜션을 가진 차량용 액티브 엔티 스컷 지오메트리 시스템 및 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량 무게중심의 이동을 각 바퀴에서 얻은 하중 데이터를 근거로 근사적으로 계산하고 이 계산치에 따라 엔티 스컷 지오메트리를 능동적으로 형성하여 스컷 현상의 발생을 원천적으로 방지하는 멀티 링크 서스펜션을 가진 차량용 액티브 엔티 스컷 지오메트리 시스템 및 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량이 발진하거나 제동하게 되면 스컷(squat) 현상이 발생되어 승객의 승차감을 저하시키게 된다. 이 스컷 현상으로 인하여 차량의 전체적인 상품성이 저하된다.

따라서, 차량에는 이러한 스컷 현상을 저감시키는 엔티 스컷 시스템들이 적용되고 있다. 그 한 예인 엔티 스컷 시스템은 무게센서를 사용하여 차량의 무게중심을 감지하고, 이 감지신호에 따라 댐퍼의 감쇠계수를 조정하여 스컷을 최소화하도록 구성되어 있다.

그러나, 이 엔티 스컷 시스템은 무게센서의 사용으로 스컷 현상에 대한 센싱 자체가 이미 스컷 현상이 발생된 뒤에 이루어지기 때문에 스컷 현상을 최소화하는 데는 한계를 가지고 있다.

또 다른 예로서, 트레일링 암을 가진 차량에 적용되는 액티브 엔티 스퀀 시스템은 제어 대상인 트레일링 암이 차량의 출발 및 제동 시 모든 전후 방향 하중을 부담하는 구조이기 때문에 제어에 어려움을 가지고 있으며, 차체에 스롯을 가공해야 하는 단점이 있고, 캐리어에 대한 마운팅 부위에 부시 구조를 가지게 되어 원하지 않는 컴플라이언스를 가지게 되는 어려움이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량 무게중심의 이동을 각 바퀴에서 얻은 하중 데이터를 근거로 근사적으로 계산하고 이 계산치에 따라 엔티 스컷 지오메트리를 능동적으로 형성하여 스컷 현상의 발생을 원천적으로 방지하는 멀티 링크 서스펜션을 가진 차량용 액티브 엔티 스컷 지오메트리 시스템 및 제어방법을 제공하는 데 있다.

이 멀티 링크 서스펜션을 가진 차량용 액티브 엔티 스컷 지오메트리 시스템은 뒷바퀴가 장착되는 너클,

이 너클을 차체에 연결하는 어퍼 암과 로워 암,

이 어퍼 암과 로워 암을 통하여 너클의 선회를 제어하도록 차체에 선회 가능하게 장착되고 어퍼 암과 로워 암의 차체 측이 연결되는 리지드 링크,

이 리지드 링크의 선회를 제어하도록 차체 장착 측에 구비되는 액추에이터로 구성되어 있다.

너클은 액티브 지오메트리를 제어하도록 어퍼 암과 로워 암이 연결되는 가동부,

이 가동부와 독립적으로 차축에 장착되어 제동부가 구비되는 고정부로 구성되어 있다.

액추에이터는 정회전 및 역회전이 가능한 전기 모터로 구성되어 리지드 링크의 신속한 제어를 가능하게 하는 것이 바람직하다.

또한, 멀티 링크 서스펜션을 가진 차량용 액티브 엔티 스컷 지오메트리 제어방법은, 차량 무게중심의 이동 방향과 이 이동을 각 바퀴에서 얻은 하중 데이터를 근거로 근사적으로 계산하는 계산 단계,

이 계산 단계의 무게중심 이동 방향과 계산치에 따라 차량의 주행 상태가 출발 및 제동 시인가를 판단하는 판단 단계,

상기 판단 단계에서 출발 시인 경우 이팩티브 트레일링 암의 마운팅 포인트를 차체의 후방으로 이동시키고, 제동 시인 경우 이팩티브 트레일링 암의 마운팅 포인트를 차체의 전방으로 이동시키는 단계로 구성되어 있다.

상기 계산 단계는 계산치의 대소에 따라 액추에이터의 제어량 크기를 결정하게 된다.

본 발명의 이점과 장점은 이하의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명함으로서 보다 명확하게 될 것이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 멀티 링크 서스펜션의 역학 관계도로서, 뒷바퀴(1)가 장착되는 너클(3)에 어퍼 암(5)과 로워 암(7)이 연결되어 있다. 이 어퍼 암(5)과 로워 암(7)의 다른 일측은 차체(미도시)에 연결된다.

이 도 1의 역학 관계도는 도 2와 같은 이팩티브 트레일링 암(9)으로 대치되며, e/d=Fx/Fz와 같은 관계가 만족되면 완벽한 엔티 스컷 지오메트리가 실현되는 것이다. 본 발명은 이팩티브 트레일링 암(9)이 상기 식을 만족하도록 어퍼 암(5)과 로워 암(7)을 제어하는 것이다.여기서, 상기 이팩티브 트레일링 암(9)은 가상의 트레일링 암으로, 엔티 스컷 힘은 현가기하배치를 통하여 후륜 구동축에 발생되도록 할 수 있다. 모든 현가장치가 차량에 가하는 반력힘과 모멘트에 대한 등가의 트레일링 암과 기능적으로 같다는 것으로부터 시스템의 원리를 찾을 수 있다. 상기의 식 e/d=Fx/Fz은 어퍼 암(5)과 로워 암(7)을 연장하여 만나는 점에서 하나의 이팩티브 트레일링 암(9)으로 대치하여 연결한 식과 같다는 표현이 되며, 이 교차점은 어퍼 암(5)과 로워 암(7)의 토크 반력이 차량에 부가되는 등가의 수평, 수직력으로 분리될 수 있는 '가상 반력 점'을 나타낸 것이다. 즉, 어떤 현가장치도 기능적으로는 트레일링 암과 같다는 것을 생각해 보면, 엔티 스컷성능은 도 2에서와 같이, 후륜 구동축의 자유물체도를 해석하여 표현할 수 있으며, 이팩티브 트레일링 암(9)의 선단 지점은 차체 상의 가상의 피벗으로, 암이 차축에 강체 연결되어 있으므로 스컷에 대응하는 스프링 상부 질량에 가해지는 수직력을 전달하는 기능을 갖게 된다.그러나, 도 3에 도시된 바와 같이 차량(11)의 무게중심(G)의 높이(h)는 실제로 서스펜션에서 검출된 중량 데이터만으로 구하기 어렵다. 여기서도 엔티 스컷 방정식인 e/d=h/L이 만족되면, 완벽한 엔티 스컷 지오메트리가 실현된다.즉, 상기 엔티 스컷 방정식인 e/d=h/L은 타이어와 지면의 접촉점에서부터 전륜축 상의 CG 높이까지 연결한 점의 궤적으로 정의되며, 이팩티브 트레일링 암 선회축이 이 선상에 위치하면, 100% 엔티 스컷을 만족하게 되는 것이다. 그러므로 도 4에 도시된 바와 같이 차량의 무게중심(G)의 위치가 수평 방향으로만 이동한다고 가정한다. 왜냐하면 하중 변화에 대한 무게중심(G)의 높이 변화는 무게중심(G)의 수평 변화에 대하여 매우 작기 때문이다.

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이와 같이 차량의 무게중심(G)의 위치가 수평방향으로 이동하게 하려면 도 4에 도시된 바와 같이 각 하중 조건에 따라 이팩티브 트레일링 암(9)의 마운팅 포인트(13)를 경로(a)와 같이 변화시킴으로서 가능하게 된다.

물론 이팩티브 트레일링 암(9)의 경로(a)가 실질적으로 직선이 아닌 곡선으로 이루어지기 때문에 차량의 무게중심(G)의 위치 이동 또한 가상선(b)에 근접하는 곡선(c)으로 이루어진다.

이 이팩티브 트레일링 암(9)은 도 5에 도시된 바와 같은 구성에 의하여 제어된다.

상기한 바와 같이 너클(3)에는 뒷바퀴(1)가 장착되며, 도 6에 도시된 바와 같이 가동부(15)와 고정부(17)로 구성되어 있다.

이 가동부(15)에는 액티브 지오메트리를 제어하도록 어퍼 암(5)과 로워 암(7)이 연결되어 있다. 고정부(17)는 가동부(15)와 독립적으로 차축(19)에 장착되고 제동부(21)를 구비하여 가동부(15)의 제어와 관계없이 구동 및 제동을 가능하게 하고 있다.

어퍼 암(5)과 로워 암(7)은 상기 너클(3)을 차체에 연결하게 된다. 이때 어퍼 암(5)과 로워 암(7)은 도 5에 도시된 바와 같은 리지드 링크(23)를 개재하여 차체에 연결되어 있다.

이 리지드 링크(23)는 도 7에 도시된 바와 같이 어퍼 암(5)과 로워 암(7)을 통하여 너클(3)의 선회를 제어하도록 차체에 선회 가능하도록 장착되어 있다. 따라서 리지드 링크(23)는 액추에이터(25)를 개재하여 차체에 장착되어 있다.

이 액추에이터(25)는 리지드 링크를 신속하게 제어하도록 정회전 및 역회전이 가능한 전기 모터로 구성됨이 바람직하다.

이와 같이 구성되는 액티브 엔티 스컷 지오메트리 시스템의 제어를 위하여 먼저, 차량의 무게중심(G)의 이동 방향과 이 이동을 각 바퀴에서 얻은 하중 데이터에 근거하여 근사적으로 계산한다. 이러한 계산은 기존의 차량에 구비되어 있는 센서 및 전자제어유닛(ECU)에 의하여 처리되므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.

이 무게중심(G) 이동 방향과 계산치에 따라 차량의 주행 상태가 출발 및 제동 시인가를 판단한다. 그리고 이 계산치의 대소에 따라 액추에이터(25)의 제어량 크기를 결정하게 된다.

이 판단에서 출발 시인 경우 이팩티브 트레일링 암(9)의 마운팅 포인트(13)를 차체의 후방으로 이동시키고, 제동 시인 경우 이팩티브 트레일링 암(9)의 마운팅 포인트(13)를 차체의 전방으로 이동시킨다.

도 5를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제동 시, 액추에이터(25)를 시계 방향으로 회전시키면 리지드 링크(23)가 시계 방향으로 회전하면서 어퍼 암(5)과 로워 암(7)으로 연결된 너클(3)의 가동부(5)를 시계 방향으로 회전시킨다.

따라서 어퍼 암(5)과 로워 암(7)에 의하여 이팩티브 트레일링 암(9)의 마운팅 포인트(13)는 가상선(b)에 근접하는 곡선(c)을 따라 차량의 전방으로 이동된다.

출발 시, 액추에이터(25)를 반시계 방향으로 회전시키면 리지드 링크(23)가 반시계 방향으로 회전하면서 어퍼 암(5)과 로워 암(7)으로 연결된 너클(3)의 가동부(5)를 반시계 방향으로 회전시킨다.

따라서 어퍼 암(5)과 로워 암(7)에 의하여 이팩티브 트레일링 암(9)의 마운팅 포인트(13)는 가상선(b)에 근접하는 곡선(c)을 따라 차량의 후방으로 이동된다.

이와 같이 본 발명에 따른 멀티 링크 서스펜션을 가진 차량용 액티브 엔티 스컷 지오메트리 시스템은, 리지드 링크를 개재하여 어퍼 암과 로워 암을 차체에 연결하고, 이 리지드 링크를 액추에이터로 선회 제어하도록 구성하여, 차량 무게중심의 이동을 각 바퀴에서 얻은 하중 데이터를 근거로 근사적으로 계산하고 이 계산치에 따라 액추에이터를 제어하여 엔티 스컷 지오메트리를 능동적으로 형성함으로서, 무게센서를 사용하여 스컷 현상이 일어난 후에 제어하는 종래기술에 비하여, 스컷 현상의 발생을 원천적으로 방지할 수 있고, 이로 인하여 승객의 승차감을 향상시키고, 이로 인하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 멀티 링크 서스펜션의 역학 관계도.

도 2는 도 1을 하나의 이팩티브 트레일링 암으로 대치한 상태의 역학 관계도.

도 3은 차량에서 트레일링 암과 실제 무게중심과의 관계도.

도 4는 차량에서 이팩티브 트레일링 암과 가상 무게중심과의 관계도.

도 5는 도 4의 이팩티브 트레일링 암을 능동적으로 제어하는 작동 상태도.

도 6은 리지드 링크에 어퍼 암 및 로워 암으로 연결되는 후륜 너클의 구성도.

도 7은 리지드 링크와 이 리지드 링크를 제어하는 액추에이터의 결합 상태도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 뒷바퀴 3 : 너클

5 : 어퍼 암 7 : 로워 암

9 : 이팩티브 트레일링 암 11 : 차량

13 : 마운팅 포인트 15 : 가동부

17 : 고정부 19 : 차축

21 : 제동부 23 : 리지드 링크

25 :액추에이터 G : 무게중심

h : 높이 a : 경로

b : 가상선 c : 곡선

Claims (5)

1. 뒷바퀴가 장착되는 너클,

   상기 너클을 차체에 연결하는 어퍼 암과 로워 암,

   상기 어퍼 암과 로워 암을 통하여 너클의 선회를 제어하도록 차체에 선회 가능하게 장착되고 어퍼 암과 로워 암의 차체 측이 연결되는 리지드 링크,

   상기 리지드 링크의 선회를 제어하도록 차체 장착 측에 구비되는 액추에이터, 및

   차량 무게중심의 이동을 각 바퀴에서 센서를 통하여 수신하는 하중 데이터를 근거로 계산하여 그 계산치로 상기 액츄에이터를 제어하는 전자제어유닛을 포함하는 멀티 링크 서스펜션을 가진 차량용 액티브 엔티 스컷 지오메트리 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 너클은 액티브 지오메트리를 제어하도록 어퍼 암과 로워 암이 연결되는 가동부,

   상기 가동부와 독립적으로 차축에 장착되어 제동부가 구비되는 고정부를 포함하는 멀티 링크 서스펜션을 가진 차량용 액티브 엔티 스컷 지오메트리 시스템.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 액추에이터는 리지드 링크를 신속하게 제어하도록 정회전 및 역회전이 가능한 전기 모터로 구성되는 멀티 링크 서스펜션을 가진 차량용 액티브 엔티 스컷 지오메트리 시스템.
4. 차량 무게중심의 이동 방향과 이 이동을 각 바퀴에서 얻은 하중 데이터를 근거로 근사적으로 계산하는 계산 단계,

   상기 계산 단계의 무게중심 이동 방향과 계산치에 따라 차량의 주행 상태가 출발 및 제동 시인가를 판단하는 판단 단계,

   상기 판단 단계에서 출발 시인 경우 이팩티브 트레일링 암의 마운팅 포인트를 차체의 후방으로 이동시키고, 제동 시인 경우 이팩티브 트레일링 암의 마운팅 포인트를 차체의 전방으로 이동시키는 단계를 포함하는 멀티 링크 서스펜션을 가진 차량용 액티브 엔티 스컷 지오메트리 제어방법.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 계산 단계는 계산치의 대소에 따라 액추에이터의 제어량 크기를 결정하는 단계를 더 포함하는 멀티 링크 서스펜션을 가진 차량용 액티브 엔티 스컷 지오메트리 제어방법.