KR100643948B1 - 자동차의 롤 억제장치 - Google Patents

자동차의 롤 억제장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 롤 억제장치에 관한 것으로, 차량의 좌/우측 바퀴의 안쪽에 각각 설치된 로어암과 차체 사이에 공기 실린더를 장착하고, 이 두 공기 실린더를 공기관으로 연결하여 차량의 바퀴가 상하 운동을 할 때 두 공기 실린더 내부에서 일어나는 공기의 체적 변화를 이용하여 차량의 롤을 억제 할 수 있는 자동차의 롤 억제장치가 개시된다.
스테빌라이저 바, 공기 실린더, 로어암, 롤

Description

자동차의 롤 억제장치{APPARATUS FOR INHIBITING ROLL IN AUTOMOBILE}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 롤 억제장치를 설명하기 위하여 도시된 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 좌/우측 바퀴가 동일하게 운동하는 경우 공기 실린더의 내부 체적 변화를 설명하기 위하여 도시된 도면들이다.
도 3a 및 도 3b는 좌/우측 바퀴가 서로 상이하게 운동하는 경우 공기 실린더의 내부 체적 변화를 설명하기 위하여 도시된 도면들이다.
도 4는 일반적인 스테빌라이저 바를 설명하기 위하여 도시된 현가장치의 사시도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
110a, 110b : 공기 실린더 112 : 공기관
114a, 114b : 피스톤 로드 116a, 116b : 실린더 외통
120a, 120b : 바퀴 130a, 130b : 쇽 업소버
140a, 140b : 로어암
본 발명은 자동차의 롤 억제장치에 관한 것으로, 특히 공기 실린더를 이용한 자동차의 롤 억제장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량용 스테빌라이저 바는 차량의 선회시 롤링을 저감시키는 기능을 하는 롤링 저감장치로서, 차량 좌우의 컨트롤 암에 연결되어 좌/우 바퀴가 동시에 상하운동할 때는 작용하지 않으나, 좌/우 바퀴가 상하 반대로 움직일 때 진동감쇠작용을 한다.
이러한 스테빌라이저 바(10)는 도 4에 도시된 바와 같이, 쇽 업소버(30a, 30b)가 각각 연결된 좌/우측 너클(미도시)과 각각 연결되는 좌/우측 로어암(40a, 40b) 사이에 연결된 토션바로서, 좌/우측 바퀴(20a, 20b)가 동시에 상하 운동할 경우에는 작용하지 않으나, 좌/우측 바퀴(20a, 20b)가 서로 상하 반대로 운동할 때 스테빌라이저 바(10)의 중앙 부근에서 비틀림이 발생하고, 이 비틀림 강성이 저항으로 되어 차체의 기울기를 억제시킨다.
그러나, 종래기술에 따른 현가장치에는 다양한 부재들이 각 공간을 나누어 차지하고 있는게 보통인데, 이들의 위치와 자세는 차량의 바퀴(20a, 20b)가 상하 운동을 하면서 계속 변화하게 된다. 이에 따라, 현가장치의 설계시 이들 부재의 위치 및 자세 변화에 따라 서로 간섭되지 않도록 배치하는 것은 중요할 뿐 만 아니라, 어려운 일이다.
특히, 종래기술에 따른 스테빌라이저 바(10)는 현가장치의 좌/우측을 가로지르도록 로어암(40a, 40b)에 연결되어 장착되므로 그 만큼 설치 공간이 커지는 한 편, 그 구조도 복잡하며, 비틀림 운동할 때 일정 체적을 그리며 운동을 하므로 좌/우측 컨트롤 암 사이에 설치되는 다른 부재들과는 항상 일정한 간격을 유지해야 하는 문제점이 있다.
또한, 종래기술에서는 스테빌라이져 바(10)의 반경을 원형으로 형성하고 있는데, 이 경우 토션 강성을 변경하기 위해서 단면 반경을 바꾸는 방법을 적용하고 있다. 즉, 토션 강성을 높이기 위해서는 반경을 키워야 하므로 질량이 그에 상응하여 증가하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예는 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 좌/우측에 공기 실린더를 장착하고, 이 두 실린더 사이에 관을 연결하여 차량의 바퀴가 상하 운동을 할 때 두 실린더 내부에서 일어나는 공기의 체적 변화를 이용하여 차량의 롤을 억제 할 수 있는 자동차 롤 억제장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 바람직한 실시예의 일측면에 따르면, 차량의 양쪽 바퀴의 안쪽에 각각 설치된 좌/우측 로어암과;
상측 일단부가 차체에 고정된 좌측 실린더 외통과, 상기 좌측 로어암에 하측 일단부가 고정되어 상기 좌측 로어암의 움직임에 따라 상기 좌측 실린더 외통의 내부에서 상하로 이동 가능하게 설치되는 좌측 피스톤 로드를 포함하는 좌측 공기 실린더 및;
상기 우측 로어암에 하측 일단부가 고정되어 상기 우측 로어암의 움직임에 따라 상하로 이동하는 우측 실린더 외통과, 상기 우측 실린더 외통의 내부에 상하로 이동 가능하게 설치되며 상측 일단부가 차체에 고정된 우측 피스톤 로드를 포함하는 우측 공기 실린더를 구비하고;
상기 좌/우측 공기 실린더의 내부에서 상기 좌/우측 피스톤 로드에 의해 각각의 상부에 외부와 밀페된 형태의 압력실이 형성되고, 상기 좌/우측 공기 실린더의 내부에서 상기 좌/우측 피스톤 로드에 의해 각각의 하부에 외부와 연통되는 대기실이 형성되며, 상기 압력실 사이는 공기관을 매개로 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차의 롤 억제장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 게시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 롤 억제장치를 설명하기 위하여 도시된 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 롤 억제장치는 현가장치의 좌/우측에 설치된 로어암(140a, 140b)과 차체(빗금친 부위에 해당됨) 사이에 각각 설치된 좌/우측 공기 실린더(110a, 110b)와, 상기 좌/우측 공기 실린더(110a, 110b)를 상호 연결하는 공기관(112)을 포함한다.
좌측 공기 실린더(110a)는 내부에 이동 가능하게 설치된 좌측 피스톤 로드(114a)의 하측 일단부가 좌측 로어암(140a)에 체결되어 상기 좌측 로어암(140a)의 운동에 의해 상하로 움직이고, 좌측 실린더 외통(116a)의 상측 일단부가 차체에 체결 고정된다. 이와 반대로, 우측 공기 실린더(110b)는 내부에 이동 가능하게 설치된 우측 피스톤 로드(114b)의 상측 일단부가 차체에 체결 고정되어 움직이지 않고, 우측 실린더 외통(116b)의 하측 일단부가 우측 로어암(140b)에 체결되어 움직인다.
이때, 좌/우측 공기 실린더(110a, 110b)는 각 좌/우측 피스톤 로드(114a, 114b)에 의해 공간이 상하로 분리되고, 이렇게 상하로 분리된 실린더에서 공기관(112)이 연결되지 않은 좌/우측 하부에 형성된 대기실(A)로는 공기가 자유롭게 유입되도록 좌/우측 실린더 외통(116a, 116b)의 외벽에 소정의 관통공(H)이 천공되어 좌/우측 공기 실린더(110a, 110b)의 상하 운동에 의해 내부 압력이 변하지 않도록 한다. 상기 관통공(H)은 상부에 공기관(112)이 연결되는 좌/우측 공기 실린더(110a, 110b)의 하측부에 형성되는 것이 바람직하다.
상기의 구성을 통해, 공기관(112)이 연결된 쪽의 좌/우측 상부에 형성된 압력실(P)의 체적은 바퀴(120a, 120b)의 상하 운동에 따라 변화하게 된다. 즉, 바퀴(120a, 120b)가 동시에 상하 어느 한 방향으로만 움직이면 한쪽 압력실(P)은 내부 체적이 감소하여 내부 공기가 압축되고, 다른 한쪽의 압력실(P)은 내부 체적이 증가하여 공기압이 감소하는 구조로 이루어져 있다. 좌/우측의 압력실(P) 사이를 공기관(112)으로 연결하면 좌/우측의 압력실(P) 내부의 공기가 서로 교류할 수 있다. 공기는 일정 체적을 유지하다가 압축되거나, 팽창되면 원래의 체적으로 되돌아 가려는 성질이 있으므로 좌/우측의 압력실(P) 사이를 연결하면 두 실린더 내부 체적이나 압력의 합은 항상 일정하게 유지되어야 한다.
이하에서는, 상기에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차의 롤 억제장치의 작용을 도 2a 및 도 2b와, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명하기로 한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에서 좌/우측 바퀴(도 1의 120a, 120b 참조)가 동일하게 운동하는 경우 좌/우측 공기 실린더(110a, 110b)의 내부 체적 변화를 설명하기 위한 도면들이다.
도 2a를 참조하면, 자동차의 좌/우측 바퀴(120a, 120b)가 모두 위로 올라간 경우에는, 좌측 공기 실린더(110a)의 압력실(P)의 내부 체적은 감소하고, 우측 공기 실린더(110b)의 압력실(P)의 내부 체적은 증가한다. 그러나, 좌측 피스톤 로드(114a)와 우측 실린더 외통(116b)이 각각 움직인 거리가 동일하게 되므로, 좌/우측 공기 실린더(110a, 110b)의 압력실(P) 내부 전체 체적에는 변화가 없으므로 좌/우측 공기 실린더(110a, 110b)의 내부에서는 어떠한 힘도 작용하지 않는다.
도 2b를 참조하면, 좌/우측 바퀴(120a, 120b)가 모두 아래로 내려간 경우에는, 도 2a의 경우와 반대로, 좌측 공기 실린더(110a)의 압력실(P)의 내부 체적이 증가하고, 우측 공기 실린더(110b)의 압력실(P)의 내부 체적이 감소한다. 그러나, 이 역시 좌/우측 공기 실린더(110a, 110b)의 내부 전체 체적은 변화하지 않으므로 역시 어떠한 힘도 발생하지 않는다.
상기에서 설명한 바와 같이, 도 2a 및 도 2b에서 나타난 결과는 종래기술에 따른 스테빌라이저 바가 두 바퀴의 운동 방향이 동일할 경우 작용하는 원리와 동일하다.
한편, 도 3a 및 도 3b는 좌/우측 바퀴(도 1의 '120a', '120b' 참조)가 상이하게 운동하는 경우 좌/우측 공기 실린더(110a, 110b)의 내부 체적 변화를 설명하기 위한 도면들이다.
도 3a를 참조하면, 자동차의 좌측 바퀴(120a)가 내려가고, 우측 바퀴(120b)가 올라간 경우(검은색 화살표로 도시됨), 즉 차량이 좌측으로 롤 한 경우에는, 좌/우측 공기 실린더(110a, 110b)의 압력실(P)의 내부 체적이 모두 증가하여 내부 압력이 떨어진다. 이렇게 되면, 좌/우측 공기 실린더(110a, 110b)의 압력실(P)의 내부의 공기가 원래의 압력과 체적을 회복하려는 방향으로 힘이 발생한다. 그렇지만, 좌측 공기 실린더(110a)의 경우에는 실린더 외통(116a)이 차체에 고정되어 있기 때문에 좌측 로어암(도 1의 '140a' 참조)에 연결된 좌측 피스톤 로드(114a)를 위로 올리려는 반력(점선의 화살표로 도시됨)이 발생하고, 우측 공기 실린더(110b)의 경우에는 우측 피스톤 로드(114b)가 차체에 고정되어 있기 때문에 우측 로어암(도 1의 '140b' 참조)에 연결된 실린더 외통(116b)을 아래로 내리려는 반력(점선의 화살표로 도시됨)이 발생한다. 결국, 두 반력의 합은 차량의 롤 방향과 반대가 되므로 차량의 롤을 억제하는 힘, 즉 복원 모멘트(점선의 화살표로 도시됨)를 발생하게 되는 것이다.
이와 반대로, 도 3b를 참조하면, 자동차의 우측 바퀴(120a)가 내려가고, 좌측 바퀴(120b)가 올라간 경우(검은색 화살표로 도시됨), 즉 차량이 우측으로 롤 한 경우에는, 좌/우측 공기 실린더(110a, 110b)의 압력실(P)의 내부 체적이 모두 감소하여 내부 압력이 상승한다. 이렇게 되면, 좌/우측 공기 실린더(110a, 110b)의 압력실(P)의 내부의 공기가 원래의 압력과 체적을 회복하려는 방향으로 힘이 발생한다. 그렇지만, 좌측 공기 실린더(110a)의 경우에는 실린더 외통(116a)이 차체에 고정되어 있기 때문에 좌측 로어암(140a)에 연결된 좌측 피스톤 로드(114a)를 아래로 내리려는 반력(점선의 화살표로 도시됨)이 발생하고, 우측 공기 실린더(110b)의 경우에는 우측 피스톤 로드(114b)가 차체에 고정되어 있기 때문에 우측 로어암(140b)에 연결된 실린더 외통(116b)을 위로 올리려는 반력(점선의 화살표로 도시됨)이 발생한다. 결국, 이 경우도 두 힘의 합은 차량의 롤 방향과 반대가 되므로 차량의 롤을 억제하는 힘, 즉 복원 모멘트(점선의 화살표로 도시됨)를 발생하게 되는 것이다.
상기에서 도 3a 및 도 3b를 통해 설명한 바와 같이, 차량이 롤 운동을 하여 좌/우측 바퀴(120a, 120b)가 서로 반대 방향으로 운동을 하는 경우에는 좌/우측 공기 실린더(110a, 110b)의 압력실(P)의 내부 체적 변화와 압력 변화에 의해 차량의 자세를 복원시키려는 힘이 발생하므로 종래 기술에 따른 스테빌라이저 바와 같은 효과를 가진다.
한편, 도 1에서 미설명된 부호 '130a'와 '130b'는 각각 좌/우측 쇽 업소버를 가리킨다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 현가장치 좌우를 가로 지르는 일반적인 스테빌라이저 바를 로어암과 차체 사이에 체결된 두 개의 공기 실린더로 대체하므로 종래기술에 따른 스테빌라이저 바가 차지하는 공간에 다른 서스펜션 부품이 위치할 수 있으므로, 현가장치의 구성요소의 배치에 큰 효과를 가져올 수 있다.
또한, 종래기술에 따른 스테빌라이저 바에서는 빔의 직경이 결정되면 롤 강성을 바꾸지 못하는 단점이 있었으나, 본 발명의 경우에는 실린더 내부 공기의 초기 압력을 변화시켜 차량의 롤 강성을 쉽게 바꿀 수 있으므로, 차량의 성능이 크게 개선될 수 있다.

Claims (3)

  1. 차량의 양쪽 바퀴의 안쪽에 각각 설치된 좌/우측 로어암과;
    상측 일단부가 차체에 고정된 좌측 실린더 외통과, 상기 좌측 로어암에 하측 일단부가 고정되어 상기 좌측 로어암의 움직임에 따라 상기 좌측 실린더 외통의 내부에서 상하로 이동 가능하게 설치되는 좌측 피스톤 로드를 포함하는 좌측 공기 실린더 및;
    상기 우측 로어암에 하측 일단부가 고정되어 상기 우측 로어암의 움직임에 따라 상하로 이동하는 우측 실린더 외통과, 상기 우측 실린더 외통의 내부에 상하로 이동 가능하게 설치되며 상측 일단부가 차체에 고정된 우측 피스톤 로드를 포함하는 우측 공기 실린더를 구비하고;
    상기 좌/우측 공기 실린더의 내부에서 상기 좌/우측 피스톤 로드에 의해 각각의 상부에 외부와 밀페된 형태의 압력실이 형성되고, 상기 좌/우측 공기 실린더의 내부에서 상기 좌/우측 피스톤 로드에 의해 각각의 하부에 외부와 연통되는 대기실이 형성되며, 상기 압력실 사이는 공기관을 매개로 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차의 롤 억제장치.
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