KR100629799B1

KR100629799B1 - 모터를 이용한 액티브롤콘트롤 시스템

Info

Publication number: KR100629799B1
Application number: KR1020040099638A
Authority: KR
Inventors: 원성진
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2006-09-28
Also published as: KR20060060854A; US20060113734A1; US7427073B2

Abstract

본 발명은, 전동모터가 회전함에 따라, 외주면에 스크류기어가 형성된 링크가 같이 회전하고, 상기 링크의 회전에 따라 링크외측에 결합되는 랙이 이동가능하도록 하여, 랙에 단부가 연결되는 스테빌라이저바를 제어함으로써, 능동적으로 롤 제어를 할 수 있는 액티브롤콘트롤(ACR:Active Roll Control)시스템에 관한 것이다.

스테빌라이저, 스트럿, 로워암

Description

모터를 이용한 액티브롤콘트롤 시스템{Active roll control system using a motor}

도1은 차량에 스테빌라이저가 장착된 상태를 개략적으로 도시한 구조도.

도2는 종래 유압을 이용한 스테빌라이저링크의 단면을 도시한 구조도.

도3은 본 발명에 의한 링크의 측면도.

도4는 스토퍼와 랙의 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 설명*

101 : 스테빌라이저바 200 : 스테빌라이저링크

210 : 로드 220 : 차체결합부

230 : 스토퍼 231 : 머리부

232 : 볼트부 300 : 모터

400 : 랙 411,413 : 중공관

412 : 부시 420 : 스테빌라이저바결합부

421 : 하우징 422 : 볼

423 : 조인트로드 430 : 너트

본 발명은, 전동모터가 회전함에 따라, 외주면에 스크류기어가 형성된 스테빌라이저링크가 같이 회전하고, 상기 스테빌라이저링크의 회전에 따라 스테빌라이저링크외측에 결합되는 랙이 이동가능하도록 하여, 랙에 단부가 연결되는 스테빌라이저바를 제어함으로써, 능동적으로 롤 제어를 할 수 있는 액티브롤콘트롤(ACR:Active Roll Control)시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 주행중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접적으로 전달되지 않도록 제어하여 차체와 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 만드는 장치로서 노면으로부터 충격을 완화시키는 섀시 스프링과, 섀시 스프링의 자유진동을 제어하여 승차감을 좋게 하는 쇽 업소버 및 차량의 롤링을 방지하는 스테빌라이저 등으로 구성된다.

여기서 상기 스테빌라이저는 좌우의 로어암 또는 스트럿바에 장착되어, 좌우의 바퀴가 서로 동시에 상하운동하는 경우에는 작용하지 않지만, 좌우의 바퀴가 서로 상대적으로 상하운동하는 경우에는 비틀려져 그 때에 발생하는 스프링 복원력으로 차체의 기울기를 감소시키는 역할을 하고 있다.

이에 따라 차량의 선회시에 차체의 한쪽 부위가 원심력으로 기울어지거나 혹은 주행중에 범프 또는 리바운드로 인해 좌우의 바퀴가 상대적으로 높이차를 가질 때에 스테빌라이저바가 비틀려지면서 그 복원력으로 차체를 빨리 안정시켜 주게 되어 있다.

그런데 상기한 종래의 스테빌라이저바의 차체 탄성복원력만으로 차량의 기울 어짐을 억제하거나 기울어진 차체를 빨리 복귀시켜 안정시키는 데에는 신속하고 정확한 롤 제어에 미흡한 점이 있었으며, 이를 해결하기 위해 스테빌라이저바의 끝단에 유압실린더를 연결하여 능동적인 롤 제어를 할 수 있도록 하는 시스템이 개발되었다.

상기와 같이 유압시스템을 이용하여 능동적인 롤 제어를 하기 위한 시스템은 공개특허공보 제1997-0069433호 및 제2002-0033863호 등을 통해 자세히 공개되어 있는데, 그 내용을 간단히 살펴보면 다음과 같다.

종래 스테빌라이저바(101)는 도 1에 도시된 바와 같이 양단이 좌우의 로워암에 연결되고 그 중간부분은 차량의프레임(103)에 지지되어 있어서, 좌우의 바퀴가 동시에 상하로 움직일 때에는 작용하지 않으나, 좌우의 바퀴가 상하운동을 서로 반대로 할 때는 스테빌라이저바(101)가 비틀리면서 이때 발생하는 힘에 의해 차체가 기우는 것을 감소시켜 차량의 평형을 유지한다.

상기한 바와 같은 스테빌라이저바(101)는 스테빌라이저링크(106)에 의해 로워암(102)에 연결되는데, 스테빌라이저링크(106)는 양단에 볼조인트가 형성된 단순한 강재봉의 형태를 가지고 있다.

이를 개량하여, 스테빌라이저링크(106)의 길이가 가변됨에 의해 스테빌라이저의 강성을 변화시키는 메커니즘으로는 도2에 도시된 것과 같은 것이 있다. 도 2에는 일반적인 유압식 스테빌라이저의 강성 가변기구가 도시된 바, 스테빌라이저바(101)가 설치되는 볼조인트(110)에는 피스톤로드(112)가 연결되어 있고, 상기 피스톤로드(112)의 선단에 마련된 피스톤(114)이 섭동하도록 하는 실린더(116)가 로워 암과 연결되는 볼조인트(118)에 연결되어 있으며, 상기 실린더(116)의 내부에는 오일(120)이 채워져 있고 상기 실린더(116)에는 중립포트(122) 및 상하측포트(124,126)가 구비되어 이들이 연통되도록 바이패스 통로(128)를 형성하고, 이 바이패스통로(128)에 오퍼레이션체크밸브(130)를 설치하여 상기 오퍼레이션체크밸브(130)에 의해 오일(120)의 이동상태가 제어될 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 바이패스통로(128)상에는 다이어프렘을 통해 가스가 충진된 어큐뮬레이터(132)가 설치되어 있어, 상기 피스톤로드(112)의 출입시 발생하는 실린더(116) 내부 공간의 부피차이를 극복함과 아울러 일정한 수준의 오일압을 형 성하여 캐비테이션(CAVITATION)의 발생을 억제하도록 한다.

이러한 강성 가변기구는 로워암으로부터 가해지는 외란의 주파수가 낮아 피스톤(114)의 속도가 비교적 작은 경우에는 상기 피스톤(114)은 실린더(116)내에서 자유로이 섭동하여 스테빌라이저(101)로의 입력이 부하되지 않아 스테빌라 이저(101)의 롤 강성은 낮아지며, 피스톤로드(112)의 스트로크를 넘어서는 것과 같은 큰 입력이 부하되거나 상기 오퍼레이트체크밸브(130)가 닫힐 정도 이상의 속도로 피스톤(114)이 이동하면 상기 오일의 유로가 오퍼레이트체크밸브(130)에 의해 차단됨에 따라서 피스톤(114)의 스트로크가 규제되어 스테빌라이저(101)는 본래의 강성으로 되돌아가 롤링을 억제하게 된다.

그러나 상기 시스템은 별도의 유압 조절에 사용되는 여러가지 복잡한 장치들을 필요로 하기 때문에 전체 시스템이 복잡해지며, 많은 비용을 요한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로, 기존의 유압제어 시스템 대신, 전동모터를 사용함으로써, 간단한 구성만으로도 빠른 시간내에 롤 제어를 할 수 있도록 하는데에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 스테빌라이저바와, 상기 스테빌라이저바에 연결되는 스테빌라이저링크를 포함하는 액티브롤콘트롤시스템에 있어서, 스크류기어가 형성된 스테빌라이저링크와; 상기 스테빌라이저링크의 외측에 이동가능하도록 결합되되, 내주면에는 상기 스크류기어에 대응되는 기어가 형성되는 랙과; 상기 스테빌라이저링크와 결합되는 전동모터를; 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

보다 상세하게는, 상기 랙은 2개의 중공관과; 상기 중공관 사이에 위치하는 부시를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 스테빌라이저링크의 단부에는 랙의 이탈을 방지하기 위한 스토퍼가 결합되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스토퍼에는 나사산이 형성된 볼트부가 위치하며, 상기 볼트부가 스테빌라이저링크의 단부에 형성된 홈에 나사결합하여, 스테빌라이저링크와 스토퍼가 결합되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.

스테빌라이저바가 스테빌라이저링크를 통해 로워암이나 스트럿바등에 결합되 는 구조는 종래 널리 알려진 주지의 기술이며, 본 발명의 요지는 스테빌라이저링크부분의 구성에 있는 것이므로, 일반적인 스테빌라이저바의 결합구조에 대한 설명은 생략하기로 하며, 본 발명의 요지인 스테빌라이저링크부분의 구성에 대해서만 설명하기로 하되, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다.

도3은 본 발명에 의한 스테빌라이저바(101)가 스테빌라이저링크(200)와 결합하고 있는 모습을 도시하고 있으며, 도4는 상기 도3의 일부분만을 별도의 단면도로 도시하고 있다.

스테빌라이저링크(200)는 크게 로드(210)와, 상기 로드(210)를 차체에 결합시키는 차체결합부(220)와, 로드(210)의 하단에서 후술하는 랙(400)의 이탈을 방지하는 스토퍼(230)로 구성된다.

상기 차체결합부(220)는 상기 스테빌라이저링크(200)의 상부에 형성되는 것으로서, 로드(210)를 로워암 또는 스트럿바등의 차체에 결합시키는 부분이다. 상기 차체결합부(220)에는 종래의 일반적인 스테빌라이저 스테빌라이저링크에서와 같은 볼조인트등이 사용되는데, 스테빌라이저링크(200)가 차체에 결합되는 구성은 전술한 바와 같이 종래 널리 알려진 주지의 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

로드(210)는 모터(300)와 결합하여, 모터(300)의 회전에 의해 회전되도록 구성된다.

로드(210)의 외주면에는 스크류 기어가 형성되며, 일단에는 차체결합부(220)가 형성되고, 타단에는 스토퍼(230)와 결합할 수 있는 홈이 형성된다. 상기 홈에는 나사산이 형성된다.

상기 스토퍼(230)는 로드보다 넓은 직경을 갖는 원형 또는 각진형태의 머리부(231)와 나사산이 형성된 볼트부(232)로 구성되며, 상기 볼트부(232)가 상기 로드(210) 단부의 홈에 나사결합되어, 후술하는 랙(400)의 이탈을 방지하는 역할을 한다.

상기 로드(210)의 외측에는 랙(400)이 결합된다. 상기 랙(400)은 도4에서와 같이 서로 다른 지름을 갖는 내측중공관(411) 및 외측중공관(413)과, 상기 중공관들(411,413) 사이에 위치하는 부시(412)와, 외측중공관(413)의 측면에 형성되는 스테빌라이저바결합부(420)로 구성되며, 내측중공관(411)의 내측면에는 상기 스크류기어에 대응되는 기어가 형성된다. 상기 로드(410) 외측의 스크류기어와, 상기 내측중공관(411) 내측면에 형성된 기어의 결합구조로 인해, 로드(210)가 회전되면 상기 랙(400)이 축방향으로 이동하게 된다.

랙(400)의 일측면에는 스테빌라이저바결합부(420)가 형성되는데, 상기 스테빌라이저바결합부(420)는 볼조인트를 통해 랙(400)과 스테빌라이저바(101)를 결합시키는 역할을 한다. 스테빌라이저바결합부(420)는 볼하우징(421)과, 상기 볼하우징(421) 내부에 위치하는 볼(422)과, 상기 볼(422)과 일체로 형성되는 조인트로드(423)로 구성된다. 도1에서 보듯이 스테빌라이저바의 단부는 천공되어 있는데, 도4에서와 같이 나사산이 형성된 조인트로드(423)에 상기 스테빌라이저바(101) 단부의 천공된 부분을 끼워 넣은후, 다시 너트(430)를 체결시키면, 스테빌라이저바(101)가 랙(100)에 고정되게 된다.

상기와 같은 구성을 갖는 액티브롤콘트롤 시스템은, 차량에 롤링이 발생하면 모터(300)를 회전시켜 스크류기어에 의해 랙(400)이 이동하도록함으로써, 스테빌라이저바(101)에 토크를 인위적으로 걸어 주어 능동적으로 스테빌라이저바를 제어 할 수 있게 한다.

차량의 회전에 의한 롤링이 발생하는 경우 뿐만 아니라, 순간 임팩트의 발생이 센싱되는 경우에도, 상기와 같은 구성으로 인해, 능동적인 제어를 할 수 있게 되며, 이 경우 모터에 전류가 흐르지 않게 하면, 랙이 자유롭게 이동하여 액티브롤콘트롤 시스템의 기능을 충분히 발휘할 수 있게 된다.

본 발명의 효과를 요약하면 다음과 같다.

첫째, 기존의 유압을 이용한 액티브롤콘트롤 시스템에 비해 구조가 간단하여 많은 비용절감 효과를 얻을 수 있으면서도, 좀 더 정밀한 제어가 가능해 진다.

둘째, 자동차 센서 신호를 이용하면 노면의 순간 임팩트에 대해서도 구동회로에 의해 능동적으로 랙을 움직일 수 있게 되어, 어던 조건하에서도 액티브롤 콘트롤 시스템의 기능을 충분히 발휘할 수 있게 된다.

셋째, 탄성을 갖는 부시를 포함하여 랙을 구성하므로, 충격흡수에 용이한 액티브롤콘트롤 시스템을 구성할 수 있게 된다.

다섯째, 스토퍼와 로드가 볼트에 의하는 단순한 결합구조 갖게 되므로, 조립시나 정비시에 작업이 용이해진다.

Claims

삭제
스테빌라이저바와, 상기 스테빌라이저바에 연결되는 스테빌라이저링크를 포함하는 액티브롤콘트롤시스템에 있어서,

스크류기어가 형성된 스테빌라이저링크와;

상기 스테빌라이저링크의 외측에 이동가능하도록 결합되되, 내주면에는 상기 스크류기어에 대응되는 기어가 형성되는 랙과;

상기 스테빌라이저링크와 결합되는 전동모터를 포함하되;

상기 랙은 2개의 중공관과 상기 중공관 사이에 위치하는 부시를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액티브롤콘트롤시스템.
제2항에 있어서, 상기 스테빌라이저링크의 단부에는 랙의 이탈을 방지하기 위한 스토퍼가 결합되는 것을 특징으로 하는 액티브롤콘트롤시스템.
제3항에 있어서, 상기 스토퍼에는 나사산이 형성된 볼트부가 형성되며, 상기 볼트부가 스테빌라이저링크의 단부에 형성된 홈에 나사결합하여, 스테빌라이저링크와 스토퍼가 결합되는 것을 특징으로 하는 액티브롤콘트롤시스템.