KR100559847B1 - 쇽업소버를 이용한 차량의 거동제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쇽업소버를 이용한 차량의 거동제어장치에 관한 것으로, 현가장치의 쇽업소버에 구비된 어퍼부쉬의 스프링 특성을 차량의 주행상태에 따라 최적으로 제어해 승차감 성능과 조종안정성을 향상함과 더불어 상품성도 향상함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스프링브라켓트(2')에 안착된 스프링(2)이 구비되면서 그 내부로 감쇄력이 발생되도록 작동유체가 충만된 실린더(1)의 일단이 차체부위에 결합되는 쇽업소버와, 차체에 결합되는 쇽업소버의 실린더(1)를 이루는 피스톤로드를 감싸면서 충격완화를 하도록 스프링 특성을 갖는 고무재질의 로워·어퍼부쉬(3,4)로 이루어진 범프스토퍼, 이 범프스토퍼의 아래쪽으로 덧대어지면서 범프스토퍼를 압축·인장시켜 초기 설정된 스프링 특성을 가변시키도록 자기변형을 발생하는 조절수단(11) 및 차량 주행 상태에 따른 신호를 분석하여 상기 조절수단(11)이 자기변형을 발생하도록 전기신호를 주는 신호입력수단(20,20')으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

쇽업소버를 이용한 차량의 거동제어장치{Behaviour controlling device using shock absorber in vehicle}

도 1은 종래에 따른 쇽업소버의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 쇽업소버를 이용한 거동제어장치의 구성도

도 3은 도 2의 부분 확대 및 작동상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 실린더 2 : 스프링

2' : 스프링브라켓트

3 : 로워부쉬 4 : 어퍼부쉬

5 : 제1탄성체 6 : 제2탄성체

7,8,9 : 제1·2·3지지브라켓트 10 : 칼라

11 : 조절수단 20,20' : 신호입력수단

d,D : 스팬

본 발명은 쇽업소버를 이용한 차량의 거동제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 주행상태에 따라 차체와 결합되는 부위에 구비된 부쉬의 스프링 특성을 변화시킬 수 있도록 된 쇽업소버를 이용한 차량의 거동제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 현가장치를 이루는 쇽업소버(shock absorber)는 차체의 상하 진동에너지를 흡수함으로써 자동차의 진동을 억제하고 승차감의 향상, 적재한 짐의 보호, 차체 각부의 동적 응력 저감에 의한 수명의 증가를 도모함과 동시에, 스프링 아래 운동을 제어하여 타이어의 접지성을 확보하고 관성력에 의한 자세 변화를 억제하여 차량의 운전성능향상을 도모하는 것으로 이 제진력을 통상 감쇠력이라 한다.

이와 같이 감쇠력을 발생하는 쇽업소버는 경량 소형으로 비교적 큰 흡수에너지를 얻을 수 있고 작동속도에 대한 감쇠력 특성을 임의로 정 할 수 있는 등의 이점에서 유체의 유동 점성 저항을 이용한 방식이 주로 사용되는데 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 쇽업소버는 스프링브라켓트(2')에 안착된 스프링(2)이 구비되면서 차륜의 너클부위와 차체부위로 그 양쪽이 각각 결합됨과 더불어 그 내부로 감쇠력이 발생되도록 작동유체가 충만된 실린더(1)로 이루어지되, 상기 실린더(1)의 차체쪽 결합부위에는 차륜을 통해 차체로 전달되는 외부의 충격을 실린더(1)의 압축과 더불어 충격완화를 하도록 스프링 특성을 갖는 범프스토퍼가 설치되어진다.

즉, 상기 범프스토퍼는 실린더(1)의 피스톤로드 부위를 감싸는 자바라(Jabara)내부로 구비된 로워부쉬(3)와, 이 로워부쉬(3)의 상부로 이어져 차체에 결합되는 피스톤로드부위에 구비된 어퍼부쉬(4)로 이루어지게 된다.

여기서, 상기 어퍼부쉬(4)는 각각 제1·2·3지지브라켓트(7,8,9)사이에 탄성을 갖는 재질로서 압축될 수 있는 제1·2탄성체(5,6)로 이루어지는 한편, 상기 탄성체(5,6)를 관통해 차체에 고정되는 실린더(1)의 피스톤로드에는 탄성체(5,6)의 전체 길이인 스팬(d)을 결정하도록 제2·3지지브라켓트(8,9)사이에 중공의 칼라(10)가 끼워지게 된다.

이때, 상기 어퍼부쉬(4)의 제1·2탄성체(5,6)는 각각 그 높이가 결정되어 있는 반면 칼라(10)는 전체적인 길이가 변경될 수 있어 상기 제1·2탄성체(5,6)에 대한 스프링 특성을 변경할 수 있는데 즉, 상기 칼라(10)의 길이를 상대적으로 짧게(예를 들어, 도 1에 표기된 스팬(d)보다 짧은 경우)하게 되면 제1·2탄성체(5,6)의 전체 길이(높이)도 줄어들어 압축량이 큰 상태로 조립되어 제1·2탄성체(5,6)의 스프링 특성이 하드(Hard)해 지는 반면, 상기 칼라(10)의 길이를 상대적으로 길게(예를 들어, 도 1에 표기된 스팬(d)보다 길게 한 경우)하게 되면 제1·2탄성체(5,6)의 전체 길이(높이)도 증가되어 압축량이 작은 상태로 조립되어 제1·2탄성체(5,6)의 스프링 특성이 소프트(Soft)해 지게 된다.

여기서, 상기 제1탄성체(5)의 스프링 특성은 주로 휠 범프 스트로크(Wheel Bump Stroke)시 영향을 주는 반면, 상기 제2탄성체(6)의 스프링 특성은 주로 휠 리바운드 스트로크(Wheel Rebound Stroke)시 영향을 주게 됨은 물론이다.

그러나, 이와 같이 현가장치의 어퍼부쉬(4)가 갖는 휠 범프·리바운드 스트 로크의 스프링 특성에 영향을 주는 튜닝변수(Tunning Parameter)인 칼라(10)는 그 길이가 고정되어 있고, 국내와 북미지역 차량의 경우 약 44mm의 길이인 반면 유럽 차량의 경우 39mm로 규정됨, 이로 인해 차량의 속도 및 엔진의 회전수변화에 따라 변화되는 진동을 발생하는 주행 상태와 도로의 노면 상태등에 따라 최적의 현가장치 성능을 구현 할 수 없어 상품성이 저하되는 단점이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 현가장치의 쇽업소버에 구비된 어퍼부쉬의 스프링 특성을 차량의 주행상태에 따라 최적으로 제어해 승차감 성능과 조종안정성을 향상시킴과 더불어 상품성도 향상시키는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스프링브라켓트에 안착된 스프링이 구비되면서 그 내부로 감쇄력이 발생되도록 작동유체가 충만된 실린더의 일단이 차체부위에 결합되는 쇽업소버와, 차체에 결합되는 상기 실린더의 피스톤로드를 감싸면서 충격완화를 하도록 스프링 특성을 갖는 고무재질의 로워·어퍼부쉬로 이루어진 범프스토퍼, 상기 어퍼부쉬의 하부면에 덧대어지면서 상기 어퍼부쉬를 축방향으로 압축·인장시켜 초기 설정된 스프링 특성을 가변시키도록 자기변형을 발생하는 자기변형재료로 이루어진 조절수단 및, 차량 주행 상태에 따른 신호를 분석하여 상기 조절수단에서 자기변형이 발생되도록 전기신호를 제공하는 신호입력수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 쇽업소버를 이용한 거동제어장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명의 거동제어장치는 스프링브라켓트(2')에 안착된 스프링(2)이 구비되면서 그 내부로 감쇄력이 발생되도록 작동유체가 충만된 실린더(1)의 일단이 차체부위에 결합되는 쇽업소버와, 차체에 결합되는 쇽업소버의 실린더(1)를 이루는 피스톤로드를 감싸면서 충격완화를 하도록 스프링 특성을 갖는 범프스토퍼, 이 범프스토퍼의 아래쪽으로 덧대어지면서 범프스토퍼를 압축·인장시켜 초기 설정된 스프링 특성을 가변시키도록 자기변형을 발생하는 조절수단(11) 및, 차량 주행 상태에 따른 신호를 분석하여 상기 조절수단(11)에서 자기변형이 발생되도록 전기신호를 제공해 주는 신호입력수단(20,20')으로 이루어진다.

여기서, 상기 범프스토퍼는 실린더(1)의 피스톤로드 부위를 감싸는 자바라(Jabara)내부로 구비된 탄성재질의 로워부쉬(3)와, 이 로워부쉬(3) 의 상부에서 차체에 결합되는 제1·2·3지지브라켓트(7,8,9)사이에 압축될 수 있도록 탄성을 갖는 재질의 제1·2탄성체(5,6)로 이루어진 어퍼부쉬(4) 및, 이 어퍼부쉬(4)를 관통하면서 상기 조절수단(11)과 제3지지브라켓트(9)사이에 위치되도록 실린더(1)의 피스톤로드에 끼워진 칼라(10)로 구성된다.

또한, 상기 조절수단(11)은 도 3에 도시된 바와 같이 로워부쉬(3)의 상단부위에서 층상을 이루도록 덧대어진 제2지지브라켓트(8)의 상단부위에서, 상기 실린더(1)의 피스톤로드 외부를 감싸면서 상기 칼라(10)의 하단부를 떠 받치도록 겹층으로 이루어진 다수의 자기변형재료(테페놀-디(Terfenol-D))로 이루어지는데, 즉 상기 조절수단(11)은 작동시 어퍼부쉬(4)의 하부를 이루는 제1탄성체(5)의 저면부를 가압하도록 두께방향으로 팽창되면서 상기 어퍼부쉬(4)를 구성하고 있는 제1·2탄성체(5,6)가 갖는 스프링특성을 변화시켜 주게 된다.

이때, 상기 어퍼부쉬(4)의 제1탄성체(5)는 상기 조절수단(11)의 작동에 따라 점진적으로 압축되도록 초기 설정되는 한편, 상기 제1탄성체(5)의 압축에 따라 제2탄성체(6)도 함께 가압되면서 그 스프링 특성을 효과적으로 변화시킬 수 있도록 제1·2탄성체(5,6)의 형상을 돌기를 갖는 구조로 만들 수도 있음은 물론이다.

그리고, 상기 조절수단(11)의 작동을 위해 신호입력수단(20,20')과 연결되는 신호선은 차체부위를 따라 적절히 배선되어 차량 배터리의 전류를 공급하게 됨은 물론이다.

또한, 상기 신호입력수단(20,20')은 조절수단(11)으로 전기 신호를 주는 조건에 따라 정해지는데 즉, 전자제어 현가장치를 이용하는 신호입력수단(20)일 경우에는 전자제어현가장치(ECS)로부터 신호를 받아 조절수단(11)으로 이어진 신호라인을 통해 전기신호를 발생하는 ECU로 이루어지는 한편, 차량의 운행 모드인 스포츠모드(Sports Mode)를 이용하는 신호입력수단(20')일 경우에는 조절수단(11)으로 이어진 신호라인을 통해 전기신호를 발생하도록 운전석부위에 구비되어 스포츠모드버튼으로 이루어진다.

여기서, 상기 전자제어현가장치(ECS)는 중력센서(G 센서)와 조향각센서, 브레이크센서 및 스로틀포지션센서등으로부터 입력 데이타를 전송받아 차량의 주행 상태를 분석하는 ECU가 쇽업소버의 감쇄력을 유압으로 제어하는 현가장치임은 물론 이다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 차량의 현가장치를 이루는 쇽업소버와 차체 결합부위에 구비된 범프스토퍼에 신호입력수단(20,20')과 신호 라인을 매개로 연결된 조절수단(11)이 장착되면, 상기 조절수단(11)과 상기 어퍼부쉬(4)를 구성하고 있는 제1·2탄성체(5,6)가 갖는 전체 길이인 스팬(d)이 일정 값으로 정해진 상태에서 외부에서 가해지는 충격을 완충해 승차감을 향상하거나 또는 조종 안정성을 향상하게 된다.

이때, 상기 쇽업소버의 상부부위와 차체간의 결합부위로 구비된 상기 어퍼부쉬(4)를 구성하는 제1·2탄성체(5,6)는 기 설정된 스팬(d)하에서 각각 정해진 스프링 특성, 즉 쇽업소버의 실린더(1)에서 돌출되어 차체부위로 너트 체결되는 피스톤로드 부위를 감싸는 어퍼부쉬(4)의 체결상태에 따라 정해진 스프링 특성을 갖고 휠범프와 휠리바운드 스트로크에 따른 제어를 수행하게 되는데, 이는 상기 어퍼부쉬(4)의 제1·2탄성체(5,6)가 갖는 스프링 특성이 승차감을 저하시키지 않도록 소프트(Soft)하게 초기 설정됨을 의미함은 물론이다.

이에 따라, 차량 주행중 쇽업소버부위로 전달되는 외력중 일부를 상기 범프스토퍼가 완충해 차량의 승차감 저하 방지를 최우선으로 하게 되지만, 만약 외부로부터 전달되는 외력이 범프스토퍼의 완충 영역을 벗어나는 경우나 또는 운전자의 선택에 따라 상기 범프스토퍼의 조종안정성을 우선적으로 고려해야되는 경우에는 상기 쇽업소버의 상부부위에서 차체와의 결합부위로 구비된 범프스토퍼의 어퍼부쉬(4)의 스프링 특성이 신호입력수단(20,20')의 작동을 통한 전기신호의 인가를 매개로 하는 자기변형으로 하드(Hard)하게 변화되어 승차감보다 우선적으로 조종안정성을 향상시켜주게 된다.

즉, 차량의 주행상태에 따라 각종 상태를 감지하는 전자제어 현가장치를 이용하는 신호입력수단(20)의 경우에는 전자제어 현가장치를 구성하는 각종 센서로부터 차량의 주행상태 신호를 받아 ECU가 범프스토퍼의 스프링 특성을 소프트(Soft)한 상태에서 좀더 하드(Hard)하게 변경 할 필요가 있다고 판단되면, 상기 ECU의 신호가 신호라인을 통해 배터리의 전류를 조절수단(11)에 연결시켜 전류에 의해 변화는 압전재료나 자기력에 의해 변화되는 자기변형재료를 변형시키게 된다.

이와 같이, 상기 조절수단(11)의 자기변형에 따라 도 3에 도시된 바와 같이, 초기에 설정된 어퍼부쉬(4)의 초기 스팬(d)에서 줄어든 스팬(D)으로 짧아지도록 변형시켜주게 되는데, 즉 상기 어퍼부쉬(4)의 제1탄성체(5)를 두께방향으로 초기 상태보다 더 압축시켜 제1탄성체(5)의 두께를 감소시켜 그 스프링 특성을 초기의 스프링 특성보다 상대적으로 더 하드(Hard)하게 변화시켜 승차감 향상보다는 조종안정성에 가장 적합한 상태로 제어하게 된다.

한편, 운전석에 구비된 스포츠모드를 이용하는 신호입력수단(20')의 경우에는 운전자가 범프스토퍼의 스프링 특성을 좀더 하드(Hard)하게 할 필요가 있다고 판단되면, 운전자가 운전석에 구비된 스포츠모드 버튼을 조작해 신호라인을 통해 배터리의 전류를 조절수단(11)에 연결시켜 전술한 전자제어 현가장치를 이용하는 신호입력수단(20)의 경우와 같이 조절수단(11)의 변화를 통해 어퍼부쉬(4)의 전체 길이인 스팬(d에서 D로 축소)을 줄여 전체적인 스프링 특성을 하드(Hard)하게 변화 시켜 승차감 향상보다는 조종안정성에 가장 적합한 상태로 제어하고, 이의 작동은 전술한 전자제어 현가장치를 이용하는 신호입력수단(20)의 경우와 동일하므로 그 상세 설명을 생략한다.

이때, 상기 어퍼부쉬(4)를 가압해 스프링특성을 변화시키는 조절수단(11)은 작동시 어퍼부쉬(4)의 스프링 특성을 충분히 변화시킬 수 있도록 힘을 발생하도록 설계됨은 물론, 또한 상기 어퍼부쉬(4)를 구성하는 제1·2탄성체(5,6)의 형상도 상기 브라켓트(7,8,9)와의 접촉면적을 조절해 스프링 특성이 충분히 변할 수 있도록 할 수 있는 데, 이는 설계시 충분히 이점을 고려해 반영시킬 수 있음은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 쇽업소버와 차체의 결합부위에 초기 설정값으로 고정된 범프스토퍼의 스프링 특성을 차량의 주행 상태에 따라 하드(Hard)와 소프트(Soft)로 적절히 변화시켜 쇽업소버의 휠 범프와 휠 리바운드 스트로크를 가장 적합한 조종의 안정성 내지 승차감을 선택적으로 갖도록 제어할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (5)

1. 스프링브라켓트(2')에 안착된 스프링(2)이 구비되면서 그 내부로 감쇄력이 발생되도록 작동유체가 충만된 실린더(1)의 일단이 차체부위에 결합되는 쇽업소버와;

   차체에 결합되는 상기 실린더(1)의 피스톤로드를 감싸면서 충격완화를 하도록 스프링 특성을 갖는 고무재질의 로워·어퍼부쉬(3,4)로 이루어진 범프스토퍼;

   상기 어퍼부쉬(4)의 하부면에 덧대어지면서 상기 어퍼부쉬(4)를 축방향으로 압축·인장시켜 초기 설정된 스프링 특성을 가변시키도록 자기변형을 발생하는 자기변형재료로 이루어진 조절수단(11) 및;

   차량 주행 상태에 따른 신호를 분석하여 상기 조절수단(11)에서 자기변형이 발생되도록 전기신호를 제공하는 신호입력수단(20,20')을 구비하고;

   상기 어퍼부쉬(4)는 제1·2·3지지브라켓트(7,8,9) 사이에 상하의 층상으로 구비된 제1·2탄성체(5,6)로 이루어지고, 상기 조절수단(11)은 상기 어퍼부쉬(4)의 하측에 위치한 상기 제1탄성체(5)와 이 제1탄성체(5)의 하부에 위치한 상기 제2지지브라켓트(8) 사이에 설치되어, 배터리의 전류를 공급하는 신호라인을 매개로 상기 신호입력수단(20,20')과 연결되며;

   상기 신호입력수단(20)은 전자제어현가장치(ECS)로부터 신호를 받아 상기 조절수단(11)으로 이어진 신호라인을 통해 전기신호를 발생하는 ECU로 이루어지고;

   상기 신호입력수단(20')은 상기 조절수단(11)으로 이어진 신호라인을 통해 전기신호를 발생하도록 운전석부위에 구비되어 스포츠모드버튼으로 이루어진 것을 특징으로 하는 쇽업소버를 이용한 차량의 거동제어장치.
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