KR100751683B1

KR100751683B1 - 차량용 능동제어 현가장치의 횡 방향 유격 차단 구조를갖는 토우제어장치

Info

Publication number: KR100751683B1
Application number: KR1020050125657A
Authority: KR
Inventors: 고병간
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2007-08-23
Also published as: KR20070064992A

Abstract

본 발명은 차량용 능동제어 현가장치의 횡 방향 유격 차단 구조를 갖는 토우제어장치에 관한 것으로, AGCS의 작동에 따라 토우-인을 증가시키도록 엑츄에이터의 직선운동을 회전운동으로 변환하는 힌지부에 필로우 볼을 사용하여, 유격의 형성을 차단하면서도 초기 기동 토크도 최대한 줄여 줄 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 능동제 현가장치의 토우제어장치를 이루면서 액츄에이터(1)의 거동을 각운동으로 변환하는 제어레버(2)에 구비된 필로우바디(5)가,

필로우바디(5)의 양 끝단을 이루는 베어링지지단(5b,5c)이 베어링바디(4)의 고정된 베어링(6)에 의해 지지되고, 상기 필로우바디(5)의 중앙부위를 형성하면서 장방형상의 구를 형성하는 볼스터드(5a)가 수용홀(4b)내에 고정된 볼시트(9)를 매개로 지지되며, 상기 볼스터드(5a)가 끝나는 베어링지지단(5b,5c)부위가 압입부시(8)를 매개로 지지되어진 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 능동제어 현가장치의 횡 방향 유격 차단 구조를 갖는 토우제어장치{Toe control apparatus prevented lateral clearance for active geometry control suspension in vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 차량용 능동제어 현가장치에서 횡 방향 유격 차단 구조를 갖는 토우제어장치 의 구성도

도 2는 도 1의 베어링부 확대도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 액츄에이터 2 : 제어레버

3 : 요크 4 : 베어링바디

4a : 제1홀 4b : 수용홀

4c : 연결홀 4d : 제2홀

5 : 필로우바디 5a : 볼스터드

5b,5c : 베어링지지단 6 : 베어링

7 : 베어링부시 8 : 압입부시

9 : 볼시트 10 : 힌지로드

11 : 어시스트암 C : 캐리어

본 발명은 차량용 능동제어 현가장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차륜의 토우제어장치의 횡 방향 유격 차단 구조를 갖는 차량용 능동제어 현가장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 노면으로의 충격 외에도 구동력, 제동력, 원심력 등 다양한 힘이 동시에 작용하여 차량의 상·하방향으로의 진동인 범프·바운싱(bump·bouncing), 차량의 좌우로의 진동인 러칭(lurching), 차량의 전·후로 진동하는 서징(surging), 상·하방향의 축을 중심으로 회전하는 요잉(Yawing), 좌·우방향의 축을 중심으로 회전하는 피칭(Pitching) 및 전·후방향의 축을 중심으로 회전하는 롤링(rolling) 등의 진동을 받게 된다.

이에 따라, 노면으로부터 발생하게 되는 진동을 흡수하기 위한 수단으로 1차적으로는 차륜을 통해 완화시킴과 더불어 차륜을 통해 전달되는 큰 진동을 완충시키는 작용을 해 차체의 흔들림과 승차감을 좋게 하기 위해 현가장치가 설치되는데, 이와 같은 현가장치는 차체와 휠 사이를 연결하면서 상·하방향으로 작용하는 외력을 스프링과 쇽업서버를 이용해 지지함과 더불어 기타방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시켜 차체와 휠 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시키는 기능을 수행하게 된다.

또한, 현가장치가 장착된 전·후 양쪽 차륜은 차량의 주행시 조종성 및 안정 성을 확보하여야 한다는 기본 조건을 만족시켜야만 하므로, 통상적으로 차량의 선회시 언더스티어(Understeer)를 유도하기 위하여 전륜의 경우 선회 외륜(범프되는 쪽)은 토우-아웃(Toe-Out)을 주고 선회 내륜(리바운드되는 쪽)은 토우-인(Toe-In)을 주며, 후륜의 경우 선회 외륜(범프되는 쪽)은 토우-인(Toe-In)을 주고 선회 내륜(리바운드되는 쪽)은 토우-아웃(Toe-Out)을 주어 안정성을 유지하게 된다.

그런데, 이와 같이 토우 각이 변화되면 범프·리바운드시 토우 각의 변화가 커지게 되어 직진 안정성이 나빠지게 되고, 특히 선회 제동시 후륜의 선회하는 외륜은 리바운드가 되면서 토우-아웃쪽으로 움직이기 때문에 갑자기 오버스티어(oversteer)의 경향을 보이게 되고, 이는 차량의 안정성을 저해하게 되므로 차량의 주행 상태 변화에 따라 전·후륜에 적절히 토우-인 및 토우-아웃이 인가되도록 해 언더스티어를 용이하게 유도시켜 직진·제동 안정성 은 물론 선회 안정성도 동시에 향상시켜 주어야 만 함은 물론이다.

이를 달성하기 위한 한 예로서, AGCS(Active Geometry Control System)를 사용하는데, 상기 AGCS는 전기적으로 작동되는 엑츄에이터를 이용해 리어 현가장치의 지오메트리(Geometry)를 변경하고 결과적으로 선회 시, 롤 스티어(Roll Steer)정도를 증대시켜 차량 핸들링(Handling) 성능을 대폭적으로 개선시켜주는 기능을 해주게 된다.

즉, 선회 시 리어 외륜 측의 롤 스티어(Roll Steer)량(즉, 토우 인(Toe In))을 AGCS가 작동하지 않을 때 보다 훨씬 많이 발생되도록 하여 선회시의 리어측 코너링 포스(Cornering Force)를 증가시켜, 차량 특성이 언더 스티어(Under Steer) 경향이 되게끔 하여 핸들링 성능을 개선시키는 기능을 수행한다.

이와 같은 AGCS는 현재의 차속과 조향각 및 조향 각속도등에 대한 정보를 가지고 선회 시, 외륜과 내륜에 대해 각각 변화를 주도록 독립적으로 작동되는 외륜과 내륜 제어용 액츄에이터(Actuator)가 직진 이동되면, 이에 연결된 요크(Yoke)부를 매개로 제어레버가 회전 운동하면서 이에 고정된 어시스트암(Assist Arm)을 상하로 변동시켜 차륜의 너클을 통해 토우-인을 더욱 크게 하여 주도록 작용하게 된다.

또한, 이와 같은 AGCS는 너클부위를 잡아 당기어나 밀어주기 위해 운동 변환 즉, 액츄에이터(Actuator)의 직진운동이 요크(Yoke)부를 매개로 어시스트암(Assist Arm)을 상하로 거동시키는 제어레버를 회전 운동으로 변환되어야 만 되고, 이를 위해 반드시 기동 토크가 없고 작동성이 원활한 평 베어링을 사용하여 힌지부를 형성하게 된다.

그러나, 이와 같이 힌지부에 평 베어링을 사용하게 되면 스페이서(Spacer)가 평 베어링의 양쪽을 고정하도록 되어, 충격등과 같은 외력이 지속적으로 가해지는 구조적인 측면에 따라 평 베어링의 유격이 발생될 소지가 크면서 소음도 발생할 수 있는 취약성이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, AGCS의 작동에 따라 토우-인을 증가시키도록 엑츄에이터의 직선운동을 회전운동으로 변환하기 위한 힌지부에 필로우 볼을 사용하여, 유격의 형성을 차단하면서도 초기 기동 토크도 최대한 줄여 줄 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 각종 센서의 신호를 통해 차량 주행 상태를 판단해 구동되는 액츄에이터의 구동력을 이용하여, 좌·우측 차륜에 구비되면서 현가장치를 이루는 구성요소가 체결되도록 차륜에 구비된 캐리어를 안 쪽으로 잡아당기거나 바깥쪽으로 밀어 토우 각을 제어하는 토우제어장치가, ECU의 제어 신호에 의해 구동되는 액츄에이터와, 상기 액츄에이터의 축에 결합되어 액츄에이터의 구동에 따른 축 방향 직선 이동을 상하 이동되는 각 운동으로 변환하는 제어레버 및 상기 제어레버에 의해 당겨지거나 밀려 차륜에 구비된 캐리어를 조작해 토우 각을 조정하는 어시스트 암으로 이루어진 차량용 능동제어 현가장치에 있어서,
차체에 양단이 고정되는 힌지로드가 그 내부를 관통해 결합되고, 상기 제어레버가 각 운동되도록 액츄에이터의 축에 결합된 요크에 일체로 형성된 베어링바디에 내장된 필로우 바디가,
상기 베어링바디에 형성된 수용홀로 구비된 볼 시트를 매개로 양 쪽 부위가 지지되는 장방형상의 구로 이루어진 볼스터드를 형성하고,
상기 베어링바디의 양 끝단 쪽으로 고정된 베어링에 의해 지지되도록 상기 볼스터드의 양 끝단으로 베어링 지지단을 형성하며,
상기 베어링과 볼 시트사이에서 상기 베어링바디에 고정된 압입 부시를 매개로 볼스터드에서 일체로 연장 형성되는 베어링 지지단부위가 지지되는 것을 특징으로 한다.

삭제

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 능동제어 현가장치에서 횡 방향 유격 차단 구조를 갖는 토우제어장치 의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명의 AGCS(Active Geometry Control Suspension)는 캐리어(C)를 통해 차륜(W)쪽으로 일단이 연결되는 차체 길이방향으로 배치된 트레일링 아암과 차폭방향으로 배치된 어퍼 컨트롤 아암 및 스프링과 쇽 업소오버로 이루어진 스트러트어셈블리로 이루어진 현가장치와,

각종 센서의 신호를 통해 판단된 차량 주행 상태에 따라 구동되는 액츄에이터의 구동력을 이용하여, 좌·우측 차륜에 구비된 캐리어(C)를 안 쪽으로 잡아당기거나 바깥쪽으로 밀어 토우 각을 제어하는 토우제어장치로 구성되어진다.

여기서, 상기 토우제어장치는 차량 주행 상태에 따른 각종 센서의 신호를 입력받는 ECU의 제어 신호에 의해 구동되는 액츄에이터(1)와, 상기 액츄에이터(1)의 축에 결합되어 액츄에이터(1)의 구동에 따른 축 방향 직선 이동을 상하 이동되는 각 운동으로 변환하는 제어레버(2) 및 상기 제어레버(2)에 의해 당겨지거나 밀려 차륜에 구비된 캐리어(C)를 조작해 토우 각을 조정하는 어시스트 암(11)으로 이루어진다.

그리고, 상기 제어레버(2)는 액츄에이터(1)의 구동에 따른 축 방향 직선 이동을 상하 이동되는 각 운동으로 변환하도록 액츄에이터(1)의 축에 수직한 장공을 통해 핀을 매개로 결합되는 요크(3,Yoke)와, 상기 요크(3)에 일체로 형성된 베어링바디(4)에 수용되어 차체에 고정되는 힌지로드(10)에 대해 회전되어 제어레버(2)가 각 운동되도록 하는 필로우바디(5)로 이루어진다.

여기서, 상기 필로우바디(5)는 도 2에 도시된 바와 같이 차체에 고정된 힌지로드(10)를 매개로 고정된 상태에서 수용된 베어링바디(4)의 원활한 회전을 위해 베어링을 구비하는데 즉, 상기 필로우바디(5)의 양 끝단을 이루는 베어링지지단(5b,5c)이 베어링바디(4)의 고정된 베어링(6)에 의해 지지되고, 상기 필로우바디(5)의 중앙부위를 형성하면서 장방형상의 구를 형성하는 볼스터드(5a)가 수용홀(4b)내에 고정된 볼시트(9)를 매개로 지지되며, 상기 볼스터드(5a)가 끝나는 베어링지지단(5b,5c)부위가 압입부시(8)를 매개로 지지되어진다.

또한, 상기 베어링지지단(5b,5c)중 한쪽 베어링지지단(5b)은 베어링바디(4)의 제2홀(4d)에 고정된 베어링(6)을 통해 지지되는 반면, 다른 쪽 부위에 구비된 베어링(6)은 베어링지지단(5c)을 관통되면서 베어링바디(4)의 제1홀(4a)에 고정된 베어링부시(7)를 매개로 지지된다.

또한, 상기 압입부시(8)중 필로우바디(5)의 베어링지지단(5b)에 구비된 압입부시(8)는 베어링바디(4)의 제2홀(4d)과 수용홀(4b)을 연결하는 연결홀(4c)에 구비되는 반면, 다른 쪽 부위에 구비되는 압입부시(8)는 베어링지지단(5c)이 관통된 베어링부시(7)에 구비되어진다.

그리고, 상기 볼시트(9)는 필로우바디(5)의 볼스터드(5a)의 중앙 부위를 제외한 양 쪽 부위를 지지하는 나이론(Nylon)재질로 이루어지는데, 이와 같은 나이론 재질은 베어링부시(7)가 베어링바디(4)의 제1홀(4a)에 코킹(Cauking)될 때 압착되면서 볼스터드(5a)에 대한 축 방향과 횡 방향의 구속이 이루어지도록 하기 위함이다.

또한, 상기 베어링부시(7)가 코킹 작업 시 베어링부시(7)로부터 멀리 위치된 볼시트(9)에 대한 변형이 커지도록, 베어링바디(4)의 수용홀(4b)이 베어링부시(7)에서 멀어질 수록 좁아지도록 테이퍼(Taper)진 형상을 갖게 된다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 차량의 주행중 범프와 리바운드 및 선회등과 같이 차량 자세 변화가 발생되어 보다 안정적인 주행 상태의 유지를 위해 좌·우차륜(LW,RW)의 토우 각을 조정할 필요가 있을 때 토우제어수단(1)이 작동되는데 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 차속과 조타 가속도 및 조타각에 대한 측정 신호를 ECU가 미리 입력되어진 데이터와 비교해 차량의 주행 상태 변화와 더불어 토우 각의 변화 필요성을 판단하게 되면, 상기 ECU가 제어 신호(차륜(W)을 토우-인 이나 토우-아웃 시키기 위한 신호)를 액츄에이터(1)에 전송하게 된다.

이에 따라, 상기 액츄에이터(1)가 작동되면서 축이 직선 이동(인출되는 경우로 가정)되어 인출되면, 상기 액츄에이터(1)의 축에 고정된 요크(3)가 장공 슬랏(Slot)을 통해 밀려나면서 베어링바디(4)에 구비된 필로우바디(5)를 매개로 제어레버(2)가 각 운동 즉, 상기 필로우바디(5)에 고정된 힌지로드(10)가 차체에 고정되어 있으므로 상기 베어링바디(4)가 베어링(6)을 매개로 회전되게 된다.

이와 같은 상기 베어링바디(4)의 회전상태는 제어레버(2)를 동일한 방향으로 회전시키면서 동시에 상하 이동시키는데, 이는 상기 액츄에이터(1) 축에 핀을 매개로 고정된 요크(3)가 장공 슬랏(Slot)을 통해 상하 이동되기 때문이며, 이에 따라 상기 제어레버(2)에 고정된 어시스트 암(11)도 하 방향 이동(액츄에이터가 인장되는 경우로 가정하면 제어레버가 내려가는 거동을 행함)되면서 캐리어(C)를 조작해 토우 각을 조정해주게 된다.

이때, 상기 필로우바디(5)는 양단을 이루는 베어링지지단(5b,5c)을 구속하는 압입부시(8)에 의해 축 방향의 유격 생성이 방지되면서 또한, 상기 필로우바디(5)의 볼스터드(5a)부위를 가압하는 볼시트(9)가 베어링부시(7)의 코킹 공정에 따라 변형되면서 첩촉되므로 축 방향과 횡 방향의 유격 생성이 이중으로 방지되어진다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 액츄에이터의 구동시 어시스트 암을 조작하는 제어레버의 각 운동을 발생시키도록 양단을 차체에 고정한 힌지로드 부위에서 발생되는 축 방향과 횡 방향유격이, 코킹 공정 시 가해지는 가압력에 의해 나이론 재질의 볼 시트가 변형으로 인해 접촉 면적이 더 증가되어져 유격 생성을 차단할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims

각종 센서의 신호를 통해 차량 주행 상태를 판단해 구동되는 액츄에이터의 구동력을 이용하여, 좌·우측 차륜에 구비되면서 현가장치를 이루는 구성요소가 체결되도록 차륜에 구비된 캐리어(C)를 안 쪽으로 잡아당기거나 바깥쪽으로 밀어 토우 각을 제어하는 토우제어장치가, ECU의 제어 신호에 의해 구동되는 액츄에이터(1)와, 상기 액츄에이터(1)의 축에 결합되어 액츄에이터(1)의 구동에 따른 축 방향 직선 이동을 상하 이동되는 각 운동으로 변환하는 제어레버(2) 및 상기 제어레버(2)에 의해 당겨지거나 밀려 차륜에 구비된 캐리어(C)를 조작해 토우 각을 조정하는 어시스트 암(11)으로 이루어진 차량용 능동제어 현가장치에 있어서,

차체에 양단이 고정되는 힌지로드(10)가 그 내부를 관통해 결합되고, 상기 제어레버(2)가 각 운동되도록 액츄에이터(1)의 축에 결합된 요크(3)에 일체로 형성된 베어링바디(4)에 내장된 필로우 바디(5)가,

상기 베어링바디(4)에 형성된 수용홀(4b)로 구비된 볼 시트(9)를 매개로 양 쪽 부위가 지지되는 장방형상의 구로 이루어진 볼스터드(5a)를 형성하고,

상기 베어링바디(4)의 양 끝단 쪽으로 고정된 베어링(6)에 의해 지지되도록 상기 볼스터드(5a)의 양 끝단으로 베어링 지지단(5b,5c)을 형성하며,

상기 베어링(6)과 볼 시트(9)사이에서 상기 베어링바디(4)에 고정된 압입 부시(8)를 매개로 볼스터드(5a)에서 일체로 연장 형성되는 베어링 지지단(5b,5c)부위가 지지되는 것을 특징으로 하는 차량용 능동제어 현가장치의 횡 방향 유격 차단 구조를 갖는 토우제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 베어링지지단(5b,5c)중 한쪽 베어링지지단(5b)은 베어링바디(4)의 제2홀(4d)에 고정된 베어링(6)을 통해 지지되는 반면, 다른 쪽 부위에 구비된 베어링(6)은 베어링지지단(5c)을 관통되면서 베어링바디(4)의 제1홀(4a)에 고정된 베어링부시(7)를 매개로 지지되는 것을 것을 특징으로 하는 차량용 능동제어 현가장치의 횡 방향 유격 차단 구조를 갖는 토우제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 압입부시(8)중 필로우바디(5)의 베어링지지단(5b)에 구비된 압입부시(8)는 베어링바디(4)의 제2홀(4d)과 수용홀(4b)을 연결하는 연결홀(4c)에 구비되는 반면, 다른 쪽 부위에 구비되는 압입부시(8)는 베어링지지단(5c)이 관통된 베어링부시(7)에 구비되어진 것을 특징으로 하는 차량용 능동제어 현가장치의 횡 방향 유격 차단 구조를 갖는 토우제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 볼시트(9)는 베어링바디(4)의 제1홀(4a)쪽으로 코킹(Cauking)되는 베어링부시(7)를 통해 압착되도록 나이론(Nylon)재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량용 능동제어 현가장치의 횡 방향 유격 차단 구조를 갖는 토우제어장치.
제 4항에 있어서, 상기 볼시트(9)는 베어링바디(4)에 형성된 수용홀(4b)의 양쪽으로 위치되어져, 상기 수용홀(4b)로 삽입된 볼스터드(5a)의 중앙 부위를 제외한 양쪽 부위로 접촉되도록 덧대어지는 것을 특징으로 하는 차량용 능동제어 현가장치의 횡 방향 유격 차단 구조를 갖는 토우제어장치.
제 1항에 있어서, 상기 볼시트(9)는 테이퍼(Taper)진 베어링바디(4)의 수용홀(4b)에 구비되되, 상기 수용홀(4b)은 베어링부시(7)에서 멀어질 수록 좁아지는 것을 특징으로 하는 차량용 능동제어 현가장치의 횡 방향 유격 차단 구조를 갖는 토우제어장치.