KR100674137B1 - Actuator for active geometry control suspension system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템(AGCS, Active Geometry Control Suspension System)의 액추에이터에 관한 것으로써, 특히 웜과 웜휠에 의해 모터의 회전운동을 직선운동으로 변화시키고, 스프링이 장착되어 모터의 회전력을 어시스트 해주어 모터의 크기 및 용량을 줄일 수 있는 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터에 관한 것이다.The present invention relates to an actuator of an Active Geometry Control Suspension System (AGCS). In particular, the rotational motion of the motor is changed into a linear motion by a worm and a worm wheel, and a spring is mounted to assist the rotational force of the motor. It relates to an actuator of an active geometry control suspension system that can reduce the size and capacity of a motor.
액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템, 액추에이터, 스프링 Active Geometry Control Suspension System, Actuator, Spring
Description
도1은 종래의 AGCS 시스템을 도시한 사시도,1 is a perspective view showing a conventional AGCS system,
도2는 종래 액추에이터와 제어레버의 결합구조를 도시한 사시도,Figure 2 is a perspective view showing a coupling structure of a conventional actuator and a control lever,
도3은 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 부분단면도,3 is a partial cross-sectional view of an actuator according to an embodiment of the present invention;
도4는 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터를 도시한 사시도.4 is a perspective view showing an actuator according to an embodiment of the present invention;
도5는 본 발명의 실시예에 따른 로드의 전진시 스프링의 장착여부에 따른 액추에이터의 추력을 비교한 그래프,Figure 5 is a graph comparing the thrust of the actuator according to whether the spring is mounted when the rod advances in accordance with an embodiment of the present invention,
도6은 본 발명의 실시예에 따른 로드의 복귀시 스프링의 장착여부에 따른 액추에이터의 추력을 비교한 그래프.Figure 6 is a graph comparing the thrust of the actuator according to whether the spring is mounted on the return of the rod according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
110 : 모터, 120 : 웜,110: motor, 120: worm,
130 : 웜휠, 132 : 돌기,130: worm wheel, 132: projection,
134 : 레버, 140 : 스프링,134: lever, 140: spring,
150 : 로드, 160 : 하우징,150: rod, 160: housing,
162 : 관통공, 200 : 제어레버.162: through hole, 200: control lever.
본 발명은 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템(AGCS, Active Geometry Control Suspension System)의 액추에이터에 관한 것으로써, 특히 웜과 웜휠에 의해 모터의 회전운동을 직선운동으로 변화시키고, 스프링이 장착되어 모터의 회전력을 어시스트 해주어 모터의 크기 및 용량을 줄일 수 있는 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터에 관한 것이다.The present invention relates to an actuator of an Active Geometry Control Suspension System (AGCS). In particular, the rotational motion of the motor is changed to linear motion by a worm and a worm wheel, and a spring is mounted to assist the rotational force of the motor. It relates to an actuator of an active geometry control suspension system that can reduce the size and capacity of a motor.
자동차에 있어서의 현가장치는 차체와 차륜사이에 존재하면서 이 2개의 강체를 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 스프링과 쇽업소버 및 트레일링 암과 너클, 컨트롤 아암 등으로 구성되어 있다.Suspension in automobiles is a device that exists between a vehicle body and a wheel and connects these two rigid bodies using a plurality of links. The suspension device is composed of a spring, a shock absorber, a trailing arm, a knuckle, and a control arm.
이러한 현가장치는 첫째, 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자의 안락한 승차감을 제공하고, 둘째, 운전자의 운전 행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하여야 하며, 셋째, 불규칙한 노면의 주행시 타이어 접지면에서의 수직 하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 구동시 차량의 안정성을 확보하여야 한다는 기본 조건을 만족시켜야 한다.Such a suspension device firstly effectively blocks the irregular input of the road surface generated while driving the vehicle to provide a comfortable riding comfort of the occupant, and secondly, controls the vehicle body movement caused by the driver's driving behavior and the curvature of the road. Convenience should be provided, and third, the basic condition that the vertical load on the tire ground plane should be maintained at an appropriate level when driving on an irregular road surface should satisfy the basic conditions of ensuring the stability of the vehicle during turning and braking driving.
액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템(Active Geometry control Suspension System, AGCS)은 전기적으로 작동되는 액추에이터를 이용하여 차량 리어 서스펜션의 지오메트리를 변경하고 결과적으로 선회시 롤 스티어량을 증대시켜 차량 핸들링 성능을 대폭적으로 개선시켜 주는 기능을 하는 시스템을 말하는 것으 로, 차량 선회시 토우 아웃(Toe Out)경향이 나타나 조정성이 떨어지는 문제를 해결하기 위해 선회 시 후륜을 토우 인(Toe In)으로 유도하여 차량의 롤(Roll) 발생시 조종 안정성을 향상시킨다.The Active Geometry Control Suspension System (AGCS) utilizes electrically actuated actuators to alter the geometry of the vehicle rear suspension and consequently increase the amount of roll steering on the turn, significantly improving vehicle handling. This is a system that functions. To solve the problem of the Toe Out tendency when turning the vehicle and the adjustment is inadequate, the rear wheel is led to Toe In when turning, and when the roll of the vehicle occurs. Improve steering stability.
종래 AGCS 시스템의 구조는 공개특허공보 제10-2004-0075481, 공개특허공보 제 2003-0017668호 등을 통해 자세히 공개되어 있다.The structure of the conventional AGCS system is disclosed in detail through the Patent Publication No. 10-2004-0075481, Patent Publication No. 2003-0017668 and the like.
이러한 AGCS 시스템은 후륜 링크(link)구조에 선형 운동을 시킬 수 있는 액추에이터(actuator)를 차량의 좌/측에 장착하며, 또한 차속 및 조향각 센서를 각각 4륜에 장착한 후, 이 센서에 의해 감지된 값을 활용하여 차량의 거동과 운전 상황을 판단하도록 구성된다.The AGCS system mounts actuators on the left / side of the vehicle that can linearly move the rear link structure, and also mounts the vehicle speed and steering angle sensors on each of the four wheels and then detects them by the sensors. Configured to determine the behavior of the vehicle and the driving situation.
이 중, 차량의 회전 방향 외륜 측은 롤(roll) 거동에 따른 차량의 하중 이동에 의해 서스펜션이 범프(bump)하게 되고, 비로서, 액추에이터가 제어 레버를 회전시켜주게 된다.Among them, the suspension in the outer ring side of the vehicle is bumped by the load movement of the vehicle due to the roll behavior, and as a result, the actuator rotates the control lever.
즉, 차량의 외륜 측 토우(toe)각이 조향 방향에 의해 변화되는 것이며, 이로서, 후륜의 슬립 앵글(slip angle)이 증가함과 동시에 접지력이 증가하게 되어 회전시 안정된 코너링(cornering)을 수행하게 되는 것이다.That is, the toe angle of the outer wheel side of the vehicle is changed by the steering direction, thereby increasing the slip angle of the rear wheel and increasing the traction force, thereby performing stable cornering during rotation. Will be.
도1은 일반적인 종래 AGCS 시스템을 도시한 것이다.1 illustrates a typical conventional AGCS system.
도1을 보면 액추에이터(10)의 직선 왕복운동은 제어 레버의 요크(YOKE)부(20)를 통해 제어 레버(30)의 회전 운동으로 변환되며 이것은 다시 제어 레버(30)의 어시스트암 (ASSIST ARM, 40) 고정 부위의 상하 직선운동으로 전달되고, 따라서 어시스트암(40) 하드 포인트 변경에 의해 선회시 리어 외륜측의 Roll Steer량(Toe In)을 AGCS가 작동하지 않을 때보다 훨씬 많이 발생되도록 하여, 선회시의 리어측 코너링 포스를 증가시키고 따라서 차량 특성이 Under Steer 경향이 되게끔하여 핸들링 성능을 개선시키는 기능을 수행한다. 도면부호50은 너클을 나타낸다.1, the linear reciprocating motion of the
도 2a 및 도 2b는 도1의 액추에이터(10)와 제어레버(20)의 결합부분만을 따로 도시하고 있다.2a and 2b separately show only the coupling portion of the
도2a 및 도2b와 같이 종래 시스템은, 장홀(21)과 조인트핀(22)에 의해 결합되었기 때문에 액추에이터(10)와 제어레버(30)를 조립한 후 조립공차가 발생될 시 장홀(21)에 의해 상하 방향의 공차가 흡수 가능하였으며, 스냅핀(SNAP PIN)부(22)의 유격에 의해 좌우 방향의 편차가 흡수 가능하였다.2A and 2B, since the conventional system is coupled by the
그러나, 비틀어짐이 발생될 시에는 이를 흡수하여 제어레버(30)의 작동이 원활하게 되도록 하는 구조를 갖고 있지 못하며, 장홀(21) 구조는 액추에이터 작동시, 장홀(21)과 상기 장홀에 삽입되는 핀(22)의 선접촉에 의한 마모로 인해 내구적으로 바람직하지 못하다는 단점이 있다.However, when a twist occurs, it does not have a structure for absorbing it and making the operation of the
또한, 액추에이터에 내재된 모터에 의한 회전운동을 직선운동화 시키고, 차량 하중에 의한 역전 방지를 위하여 상기 액추에이터에는 저항이 큰 리드스크류가 장착되는데, 이러한 리드스크류는 저항이 크기 때문에 리드스크류의 직선운동을 제어레버의 회전운동으로 변환하는데 있어 효율이 낮고, 모터의 용량이 커야하므로 부피도 매우 커지는 문제점이 있다.In addition, in order to linearize the rotational movement by the motor inherent in the actuator, and to prevent reversal caused by the vehicle load, the actuator is equipped with a high resistance lead screw. Since the lead screw has a large resistance, the linear movement of the lead screw is performed. There is a problem in that the efficiency is low in converting the control lever to the rotational movement, and the volume of the motor is very large because the capacity of the motor is large.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 내구적으로 불리한 장홀 구조를 개선하고, 작동시와 복귀시의 부하 하중의 차이점을 이용하여 모터의 용량 및 부피를 대폭적으로 줄일 수 있는 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and is an active geometry that can improve the durability of the disadvantageously long hole structure and significantly reduce the capacity and volume of the motor by using the difference in load load during operation and return. Its purpose is to provide an actuator of a control suspension system.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터는, 모터와; 상기 모터의 회전축에 형성된 웜과; 상기 모터에 장착된 하우징과; 상기 하우징 내부에 장착되되 상기 웜과 치합되는 웜휠과; 상기 웜휠에 회전가능하게 장착된 로드로 이루어지되, 상기 로드는 상기 웜휠의 회전운동을 직선운동으로 변화시킨다.In order to achieve the above object, the actuator of the active geometry control suspension system of the present invention comprises a motor; A worm formed on the rotating shaft of the motor; A housing mounted to the motor; A worm wheel mounted inside the housing and engaged with the worm; Consists of a rod rotatably mounted to the worm wheel, the rod changes the rotational movement of the worm wheel to a linear movement.
그리고, 상기 하우징에는 스프링이 장착되되, 상기 스프링은 상기 웜휠에 연결된다.A spring is mounted on the housing, and the spring is connected to the worm wheel.
이때, 상기 스프링은 압축된 상태로 장착되도록 함이 바람직하다.In this case, the spring is preferably mounted in a compressed state.
또한, 상기 스프링은, 상기 로드가 전진할 때 이완되고, 상기 로드가 복귀할 때 압축되도록 장착함이 바람직하다.In addition, the spring is preferably mounted so as to relax when the rod advances and to compress when the rod returns.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터의 부분단면도이고, 도4는 본 발명의 실시예에 따른 액추에이터를 도시한 사시도이다.Figure 3 is a partial cross-sectional view of the actuator according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a perspective view showing an actuator according to an embodiment of the present invention.
도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 모터(110)와, 하우징(160)과, 웜 (120)과, 웜휠(130)과, 로드(150)와, 스프링(140) 등으로 이루어진다.As shown in Figures 3 and 4, the present invention includes a
상기 모터(110)의 회전축에는 웜(120)이 형성되어 있고, 상기 모터(110)의 회전축방향에는 하우징(160)이 장착되어 있다. 즉, 상기 하우징(160)의 내부에 상기 웜(120)이 배치되어 있다.The
상기 하우징(160)의 내부에는 상기 웜(120)과 치합되는 웜휠(130)이 장착되어 있고, 상기 웜휠(130)에는 상기 로드(150)가 회전가능하게 장착되어 있다.A
이를 위해, 상기 로드(150)는 양단에 홀이 형성되어 있고, 상기 웜휠(130)에는 돌기(132)가 형성되어 있어, 상기 돌기(132)에 상기 로드(150)의 일단에 형성된 홀이 장착되어 상기 로드(150)가 회전가능하게 장착된다.To this end, the
이때, 상기 로드(150)의 타단은 어시스트암(미도시)과 연결되어 있는 제어레버(200)와 회전가능하게 연결된다.At this time, the other end of the
상기 어시스트암은 종래기술에서 상술한 바와 같이, 너클(미도시)과 연결되어 있다.The assist arm is connected to a knuckle (not shown), as described above in the prior art.
또한, 상기 로드(150)는 상기 하우징(160)의 외부에 배치되는 상기 제어레버(200)와 연결되기 위해 상기 하우징(160)에는 상기 로드(150)가 관통하는 관통공(162)이 형성되어 있음은 물론이다.In addition, the
이때, 상기 관통공(162)은 상기 로드(150)의 직선운동에 대한 가이드 역할을 한다.In this case, the
그리고, 상기 하우징(160)에는 스프링(140)이 장착되어 있는데, 상기 스프링(140)의 일단은 상기 하우징(160)에 결합되고, 타단은 상기 웜휠(130)에 장착된다.In addition, the
상기 스프링(140)의 타단은 상기 웜휠(130)에 직접 결합될 수도 있고, 상기 웜휠(130)에 별도의 레버(134)를 장착하여 상기 레버(134)에 상기 스프링(140)의 타단을 결합할 수도 있다.The other end of the
이때, 상기 스프링(140)은 압축된 상태로 장착함이 바람직하다.At this time, the
즉, 상기 스프링(140)은, 상기 로드(150)가 전진할 때 이완되고, 상기 로드(150)가 복귀할 때 압축되도록 장착하도록 한다.That is, the
'상기 로드(150)가 전진할 때'라 함은 상기 로드(150)가 제어레버(200) 방향으로 작동되는 경우 즉 상기 제어레버(200)를 미는 경우를 말하고, '상기 로드(150)가 복귀할 때'라 상기 로드(150)가 모터(110) 방향 즉 제어레버(200)를 잡아당기는 경우를 말한다.'When the
이하, 상술한 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예의 작동에 대하여 알아본다.Hereinafter, the operation of the embodiment of the present invention having the above-described configuration will be described.
도5(a)는 로드(150)의 전진시 스프링(140)이 장착되지 않은 경우를 도시한 그래프이고, 도5(b)는 로드(150)의 전진시 스프링(140)이 장착된 경우를 도시한 그래프이며, 도6(a)는 로드(150)의 복귀시 스프링(140)이 장착되지 않은 경우를 도시한 그래프이고, 도6(b)는 로드(150)의 복귀시 스프링(140)이 장착된 경우를 도시한 그래프이다.5 (a) is a graph illustrating a case in which the
상기 모터(110)가 정회전하면, 상기 웜(120)이 회전하게 되고, 이로 인해 상기 웜(120)과 치합되어 있는 상기 웜휠(130)이 회전하게 된다.When the
상기 웜휠(130)의 회전에 의해, 상기 로드(150)는 전진하게 되고 상기 압축 된 스프링(140)은 이완하게 된다.By the rotation of the
이때, 상기 스프링(140)은 압축된 상태에서 이완되기 때문에, 상기 모터(110)의 정회전에 의한 구동력에 상기 스프링(140)의 탄성력에 의한 힘이 더해져, 상기 스프링(140)이 어시스트 해주는 힘만큼 상기 모터(110)는 적은 용량을 필요로 하는바, 결국 상기 로드(150)를 전진시키기기 위해 스프링(140)이 없는 경우보다 모터(110)의 용량을 저감시킬 수 있다.At this time, since the
즉, 일정량의 액추에이터 추력이 필요한 상태에서, 도5(a)에 도시된 바와 같이 스프링(140)이 장착되지 않은 경우에는 모터(110)의 추력이 곧 액추에이터의 추력이 된다.That is, when a certain amount of actuator thrust is required, when the
그러나, 도5(b)에 도시된 바와 같이, 스프링(140)이 장착된 경우에는 액추에이터의 추력은 모터(110)의 추력과 스프링(140)에 의한 어시스트력을 합한 것이므로, 결국 모터(110)의 추력이 스프링(140)에 의한 어시스트력 만큼 적게 필요하다.However, as shown in FIG. 5B, when the
상기 로드(150)의 전진에 의해 상기 제어레버(200)가 회전하게 되고, 이는 다시 어시스트암에 의해 직선운동으로 변환되어 상기 너클을 이동시켜 서스펜션의 지오메트리를 변경할 수 있게 된다.The
한편, 상기 로드(150)가 복귀하고자 할 경우에는, 상기 모터(110)가 역회전하고 이로 인해 상기 스프링(140)이 압축되어진다.On the other hand, when the
이때에는, 상기 스프링(140)이 부하로 작용하여, 상기 액추에이터의 추력은 상기 모터(110)의 역회전에 의한 구동력에서 상기 스프링(140)을 압축하는데 필요한 힘을 뺀 값이 된다.At this time, the
즉, 복귀시 일정량의 액추에이터 추력이 필요한 상태에서, 도6(a)에 도시된 바와 같이 스프링(140)이 장착되지 않은 경우에는 모터(110)의 추력이 곧 액추에이터의 추력이 된다.That is, when a certain amount of actuator thrust is required at the time of return, when the
그러나, 도6(b)에 도시된 바와 같이, 스프링(140)이 장착된 경우에는 액추에이터의 추력은 모터(110)의 추력에서 스프링(140)을 압축하는데 필요한 힘을 뺀 것이므로, 결국 스프링(140)이 장착된 경우에는 스프링(140)이 장착되지 않은 경우보다 액추에이터의 추력이 작다.However, as shown in FIG. 6 (b), when the
그러나, 상기 로드(150)의 전진과 비교하여 상기 로드(150)의 복귀시에는 상대적으로 시스템 복귀 하중이 매우 작게 필요하므로, 도 6(b)에 도시된 바와 같이 스프링(140)을 장착하여 모터(110)의 추력에서 스프링(140)을 압축시키는데 필요한 힘을 뺀 나머지 힘을 액추에이터의 추력을 사용하여도 큰 용량의 포스 마진(force margin)을 가지고 복귀될 수 있으므로 별 문제가 없게 된다.However, since the system return load is relatively small at the time of return of the
따라서, 상기 스프링(140)을 장착함으로써, 모터(110)의 용량 및 부피를 크게 줄일 수 있다.Therefore, by mounting the
이로써, 차량의 주행시 발생되는 토우 아웃에 의한 불안정한 자세를 액추에이터의 구동에 의하여 차량 토우인으로 제어하여 차량의 안정된 자세 및 주행 안정성을 얻을 수 있다.As a result, a stable posture and running stability of the vehicle can be obtained by controlling an unstable posture caused by the toe-out generated when the vehicle is driven by the vehicle toe-in by driving the actuator.
본 발명인 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터는 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The actuator of the active geometry control suspension system of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modifications within the allowable technical spirit of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.According to the actuator of the active geometry control suspension system of the present invention as described above has the following advantages.
첫째, 웜과 웜휠 및 로드를 사용함으로써, 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환시킬 수 있는바, 저항이 큰 리드스크류가 불필요하여 기존 시스템보다 효율이 우수하고, 리드스크류 방식에 비해 가공정밀도에 대한 부담이 적기 때문에 원가절감의 효과가 있다.First, by using a worm, worm wheel and rod, it is possible to convert the rotational motion of the motor into linear motion, which is more efficient than the existing system because the lead screw with high resistance is unnecessary, and it is more efficient than the lead screw method. Since the burden is small, cost savings are effective.
또한, 선접촉에 의한 마모가 없기 때문에 내구 성능을 개선시킬 수 있다.In addition, since there is no wear due to line contact, the durability performance can be improved.
둘째, 스프링을 장착하여 모터의 용량을 줄일 수 있으며, 이로 인해 모터의 부피 또한 축소시킬 수 있다.Second, by mounting a spring can reduce the capacity of the motor, thereby reducing the volume of the motor.
셋째, 스프링을 압축상태로 장착하고, 로드가 전진할 때에는 이완되고, 복귀할 때에는 압축되도록 함으로써, 모터의 용량을 작게 할 수 있다.Third, the capacity of the motor can be reduced by mounting the spring in a compressed state and allowing the rod to relax when it is advanced and to be compressed when it returns.
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