KR100837947B1

KR100837947B1 - 전륜 더블 위쉬본 현가장치의 가변 캠버각 설정 장치

Info

Publication number: KR100837947B1
Application number: KR1020070068054A
Authority: KR
Inventors: 김창수
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2008-06-13

Abstract

본 발명의 전륜 더블 위쉬본 현가 장치는 차량의 선회 특성을 판단하는 ECU(1)의 제어에 따라 구동되는 모터(3) 회전력을 이용해, ECU(1)에서 판단된 특성에 따라 차륜 캠버 각을 각각에 맞추어 변화되도록 차륜 쪽에 볼 조인트(BJ)를 매개로 체결된 어퍼 암(UR)을 위치 변동함에 따라, 롤(Roll)에 의한 + 캠버에 지오메트리(Geometry)에 의한 - 캠버를 종합해 대지 캠버를 제로(Zero)로 만들어 항상 최적의 조종 안정성을 유지할 수 있는 특징이 있게 된다.

더블위쉬본, 캠버, 가변

Description

전륜 더블 위쉬본 현가장치의 가변 캠버각 설정 장치{Variable camber angle changing typed front double Wishbon suspension system}

본 발명은 현가 장치에 관한 것으로, 특히 전륜 더블 위쉬본 현가장치의 가변 캠버 각 설정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 좌·우 차륜이 독립하여 운동할 수 있도록 하는 독립 현가 장치는, 그 특성이 차 축을 지지하지 않아 스프링하의 중량이 가벼워서 차륜의 접지성과 조정성이 양호하며, 얼라인먼트의 설계자유도가 크고, 방진방법의 자유도가 있으며 소음이나 진동방지에 유리한 측면이 있다.

이와 같이 독립 현가 장치의 장점으로 인해 현재 승용차의 전륜의 현가장치로 사용되고 있는데, 이는 다시 스윙 액슬 식 서스펜션과 트레일링 암식 서스펜션, 스트럿식 서스펜션, 더블 위시본 식 서스펜션 및 마르트 링크식 서스펜션 등으로 구분된다.

또한 현가 장치는 차량의 자세 변화에 따른 조종 안정성을 위해 캠버각이 설정되는데, 이러한 캠버 각은 차량을 위에서 전방 쪽으로 볼 때 타이어가 바깥쪽으로 꺾이는 것을 + 캠버라 하고, 안쪽으로 꺾이는 것을 - 캠버라 정의한다.

이에 따라 캠버 변화는 타이어가 최대한 지면에 수직 즉, 지면에 대한 캠버 각이 제로(Zero)가 바람직한데, 이는 차량 선회 시 롤(Roll)에 의한 + 캠버에 지오메트리(Geometry)에 의한 - 캠버를 종합할 때 대지 캠버가 제로(Zero)가 될 때 가장 이상적으로 작용되어진다.

그러나, 현가 장치의 대지 캠버는 차량의 주행 중 발생되는 다양한 자세 변화로 인해 항상 제로(Zero)로 형성될 수 없음에 따라, 차량의 선회 안정성이 항상 최적으로 구현될 수 없는 한계가 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 현가 장치를 이루는 어퍼 암을 이용해 캠버 각을 차량 주행 특성에 따라 조절하면서, 특히 차량 선회 시 타이어 대지 캠버를 제로(Zero)로 형성하여 타이어 접지력을 높여 차량 선회 안정성을 향상함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전륜 더블 위쉬본 현가 장치의 가변 캠버각 설정 장치가 차량의 선회에 따른 차량 상태를 각종 센서를 통해 판단하여, 판단된 차량 상태에 따라 모터제어 신호를 발생하는 ECU와;

상기 ECU를 통해 구동되는 모터의 회전력을 좌·우 차륜 쪽으로 이동하는 직선 이동력으로 변환시키는 가변 동력 앗세이;

상기 가변 동력 앗세이에서 발생된 직선 이동 방향에 따라, 타이어의 캠버 각을 가변시키도록 잡아당겨지거나 밀려나는 어퍼 암 가변 앗세이 및;

타이어를 잡아 당기어나 밀 때, 차륜 쪽 체결부인 볼 조인트부위를 통하여 위치 변동되어 캠버 각이 변화되는 전륜 더블 위쉬본 현가 장치를 이루는 어퍼 암;

으로 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 ECU에 입력되는 센서의 측정값은 차량의 선회에 따른 롤 각과 횡 가속도를 기본으로 하여, 차량 상태를 측정하는 각종 센서를 통한 측정값들이다.

또한, 상기 가변 동력 앗세이는 ECU제어되어 정·역회전되는 모터와, 상기 모터의 회전축에 결합되어져 모터와 함께 회전되는 피니언 기어 축 및 상기 피니언 기어 축의 회전에 대해 좌·우 차륜 쪽으로 이동하는 랙크 바로 구성되어진다.

또한, 상기 어퍼 암 가변 앗세이는 전륜 더블 위쉬본 현가 장치를 이루면서 로어 암의 상단 부위로 구비된 어퍼 암의 서로 대향되는 양쪽 부위를 연결한 어퍼 암 변동 로드와, 상기 어퍼 암 변동 로드를 좌·우차륜 쪽으로 직선 이동되는 랙크 바와 연결시키는 연결 커넥터 및 랙크 바의 이동을 통해 어퍼 암의 위치 변위와 더불어 타이어의 캠버 각을 변위시키도록, 어퍼 암의 부시 부위를 감싸면서 상기 어퍼 암 변동 로드의 이동을 안내하는 부시 결합 브라켓으로 구성된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 전륜 더블 위쉬본 현가 장치를 구성하는 어퍼 암을 ECU에서 판단된 차량 선회 특성에 따라 모터 동력을 이용해 변위시켜 차륜 캠버 각을 변경할 수 있도록 해, 차량 선회 주행 특성에 대해 대지 캠버 를 제로(Zero) 상태로 유지하여 지면과 타이어 접지력을 높여 선회 안정성을 향상할 수 있는 효과가 있게 된다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전륜 더블 위쉬본 현가장치의 가변 캠버각 설정 장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 차량(V)의 자세 변화에 따른 거동 정보를 측정하는 센서(S) 정보를 이용해 차량 상태를 판단하고, 그에 따른 제어 신호를 발생하는 ECU(1)와, 상기 ECU(1)를 통해 구동되어져 좌·우 차륜 쪽으로 이동하는 가변 동력 앗세이(2), 상기 가변 동력 앗세이(2)의 이동 방향에 따라 전륜 더블 위쉬본 현가 장치를 이루는 어퍼 암(UR)을 변위시켜 타이어(W)의 캠버 각을 가변시키는 어퍼 암 가변 앗세이(6)로 구성된다.

그리고, 상기 ECU(1)에 입력되는 센서(S)의 측정값은 차량의 선회에 따른 롤 각과 횡 가속도를 기본으로 하여, 차량 상태를 측정하는 일반적인 각종 센서를 통한 측정값들이 입력되어진다.

또한, 상기 가변 동력 앗세이(2)는 ECU(1) 제어되어 정·역회전되는 모터(3)와, 상기 모터(3)의 회전축에 결합되어져 모터와 함께 회전되는 피니언 기어 축(4) 및 상기 피니언 기어 축(4)의 회전 방향에 대해 90°각도로 치합되어져, 피니언 기어 축(4)의 회전에 대해 좌·우 차륜 쪽으로 이동하는 랙크 바(5)로 구성되어진다.

이에 더해, 상기 피니언 기어 축(4)은 모터(3)의 회전축에 결합되어져 모터와 함께 회전되는 구동 플랜지(4a)를 구비하고, 상기 구동 플랜지(4a)의 축 방향으 로 결합되어 돌출된 걸림 구조를 매개로 함께 회전함과 더불어, 피니언(Pinion)기어를 구비한 구조로 이루어진다.

또한, 상기 랙크 바(5)는 피니언 기어 축(4)에 구비된 피니언(Pinion)기어에 치합되는 측면으로 랙크(Rack)를 형성한 긴 로드(Rod) 형상으로 이루어진다.

한편, 상기 어퍼 암 가변 앗세이(6)는 전륜 더블 위쉬본 현가 장치를 이루면서 로어 암(LR)의 상단 부위로 구비된 어퍼 암(UR)의 서로 대향되는 양쪽 부위를 연결한 어퍼 암 변동 로드(8)와, 상기 어퍼 암 변동 로드(8)를 좌·우차륜 쪽으로 직선 이동되는 랙크 바(5)와 연결시키는 연결 커넥터(7) 및 랙크 바(5)의 이동을 통해 어퍼 암(UR)의 위치 변위와 더불어 타이어(W)의 캠버 각을 변위시키도록, 어퍼 암(UR)의 부시(B) 부위를 감싸면서 상기 어퍼 암 변동 로드(8)의 이동을 안내하는 부시 결합 브라켓(9)으로 구성된다.

여기서, 상기 연결 커넥터(7)는 별도로 제작되어져 어퍼 암 변동 로드(8)와 랙크 바(5)간을 연결하거나, 또는 어퍼 암 변동 로드(8)쪽이나, 랙크 바(5)쪽으로 연결될 수 있는 구조를 직접 형성해 서로 연결·결합하게 된다.

또한, 상기 어퍼 암 변동 로드(8)의 끝단 부위 즉, 서로 대향되는 어퍼 암(UR)의 부위로 형성된 부시 체결단에 결합된 부시(B)의 바깥쪽 부위로 위치되는 어퍼 암 변동 로드(8)의 끝단 부위는, 육각 볼트 형상으로 이루어져 어퍼 암 변동 로드(8)의 축 직경 보다 크게 끝단 체결 헤드(8a)을 형성해, 부시(B)를 관통해 체결된 상태에서 상기 끝단 체결 헤드(8a)가 부시(B)면과의 접촉면을 크게 되도록 작용하게 된다.

그리고, 상기 부시 결합 브라켓(9)은 어퍼 암(UR)의 부시(B)부위를 감싸는 브라켓 형상을 이루며, 부시(B)를 감싸는 양 측면을 이루는 이너·아우터 판(9a,9b)에는 전·후 이동 채널(9c)이 형성되는데, 이러한 전·후 이동 채널(9c)은 어퍼 암 변동 로드(8)가 랙크 바(5)에 의해 잡아 당겨지거나 밀려날 때, 상기 어퍼 암 변동 로드(8)의 이동 경로를 안내하게 된다.

또한, 상기 부시 결합 브라켓(9)은 부시(B)가 차체쪽으로 체결됨에 따라 차체 쪽으로 체결되어진다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

이러한 현가 장치의 대지 캠버 제로(Zero) 변화는 전륜 더블 위쉬본 현가 장치에 장착된 가변 캠버 각 조절장치를 통해 구현되는데 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 차량(V)의 자세 변화에 따른 거동 정보를 입력받아 현 상태를 판단하는 ECU(1)가 모터(3)를 구동시킴에 따라, 상기 모터(3)의 회전력을 양쪽 좌·우 차륜 쪽으로 직선 이동되도록 변환한 후, 어퍼 암(UR)을 잡아당기거나 밀어 차륜 쪽에 체결된 볼 조인트(BJ)부위를 통하여 어퍼 암(UR)을 위치 변동시켜 구현되어진다.

이와 같이 ECU(1)제어되는 모터(3)의 회전력이 어퍼 암(UR)을 변위시키는 과정은 회전력을 직선운동으로 변환하는 가변 동력 앗세이(2)와, 이러한 가변 동력 앗세이(2)의 직선 이동을 통해 어퍼 암(UR)을 잡아당기거나 밀어주는 어퍼 암 가변 앗세이(6)를 이용하게 된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같은 제어 절차에 따라 ECU(1)가 모터(3)를 구동해 회전력을 발생하면, 상기 모터(3)의 회전은 구동 플랜지(4a)의 축 방향으로 결합된 피니언 기어 축(4)을 회전시키게 되고, 상기 피니언 기어 축(4)에 90°각도로 치합된 랙크 바(5)가 모터(3)의 회전 방향으로 직선 이동되어진다.

이와 같은 랙크 바(5)의 이동을 도 2(가)에 도시된 바와 같이 차량(W)이 좌측으로 선회하는 경우로 설명하면, 이러한 차량의 좌측 선회가 발생함에 따라 좌·우 전륜은 좌측으로 꺾여진 상태로 전환되면서, 지면과 타이어(W)간 접지력이 줄어들게 된다.

즉, 도 2(나)에 도시된 바와 같이 왼쪽 타이어(W)는 밖으로 꺾여지는 반면 우측 타이어(W)는 안쪽으로 꺾여짐에 따라, 상기 좌·우 차륜 쪽에 구비된 어퍼암(UR)은 모두 늘어나게 되고, 이에 따라 타이어(W)의 지면 접촉력이 저하된 상태가 된다.

이러한 상태에서 도 3과 같이 ECU(1)가 모터(3)를 구동하는 제어 절차를 거치게 되면, 모터(3)의 회전력은 구동 플랜지(4a)와 피니언 기어 축(4)을 거쳐 랙크 바(5)의 직선 이동으로 변환되고, 상기 랙크 바(5)의 직선 이동이 어퍼 암 변동 로 드(8)를 통해 어퍼 암(UR)의 변위를 가져와 캠버 각을 변화시켜 주게 된다.

즉, 모터(3)의 회전력을 직선 운동으로 변환한 랙크 바(5)가 차량 안쪽으로 잡아당겨지면 도 2(나)에 도시된 바와 같이, 상기 랙크 바(5)의 끝단에 결합된 어퍼 암 변동 로드(8)가 랙크 바(5)의 이동 방향으로 함께 잡아당겨지게 된다.

이때, 좌·우 차륜 쪽의 어퍼 암(UR)부위에는 각각 ECU(1)제어되는 모터(3)와 피니언 기어 축(4) 및 랙크 바(5)와 더불어, 상기 랙크 바(5)의 이동 방향으로 이동되어 어퍼 암(UR)을 변위시키는 어퍼 암 변동 로드(8)등이 동일한 구성으로 동일한 작용을 하도록 구성되며, 다만 좌·우 차륜의 특성상 어퍼 암(UR)을 변위는 서로 반대 즉, 좌측 차륜의 어퍼 암(UR)이 안쪽으로 당겨질 때, 우측 차륜의 어퍼 암(UR)은 바깥쪽으로 밀려나가는 거동을 하게 된다.

이어, 상기 어퍼 암 변동 로드(8)가 랙크 바(5)의 이동 방향으로 함께 잡아당겨지면, 좌측 차륜 쪽 어퍼 암 변동 로드(8)는 차량 안쪽으로 당겨지는 반면, 우측 차륜 쪽 어퍼 암 변동 로드(8)는 차량 바깥쪽으로 밀려나게 되고, 이로 인해 각 어퍼 암(UR)은 차량 안쪽과 바깥쪽으로 당겨지고 밀려나게 된다.

이때, 상기 어퍼 암 변동 로드(8)는 도 1에 도시된 바와 같이, 어퍼 암(UR)의 부시(B)에 덧대어진 부시 결합 브라켓(9)의 전·후 이동 채널(9c)을 따라 어느 정도 이동된 후, 어퍼 암 변동 로드(8)가 전·후 이동 채널(9c)에 접촉된 상태에서 랙크 바(5)의 이동력을 통해 부시(B)쪽을 가압하므로 어퍼암(UR)의 변위를 발생시켜 주게 된다.

이와 같이 상기 어퍼 암(UR)에 가해지는 힘을 통한 변위 발생 즉, 어퍼 암 변동 로드(8)를 통해 잡아당겨지는 우측 차륜 쪽 어퍼 암(UR)이 차륜쪽으로 체결된 볼 조인트(BJ)를 매개로 차량 안쪽으로 당겨지고, 어퍼 암 변동 로드(8)를 통해 밀려나는 좌측 차륜 쪽 어퍼 암(UR)도 볼 조인트(BJ)를 매개로 차량 바깥쪽으로 밀려나게 된다.

이러한 좌·우측 어퍼 암(UR)의 변위를 통해 타이어(W)도 선회 방향에 따른 캠버 각에 반하는 캠버 각을 형성하도록 변위되고, 이에 따라 선회중인 차량(V)은 도 2(다)에 도시된 바와 같이 타이어(W)의 지면 접촉력이 늘어나는 상태로 전환되면서, 차량(V)은 안정적인 운동 상태로 선회될 수 있어 조종 안정성이 향상되어진다.

도 1은 본 발명에 따른 가변 캠버각 설정 타입 전륜 더블 위쉬본 현가 장치의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 전륜 더블 위쉬본 현가 장치의 가변 캠버 각 조정도

도 3은 본 발명에 따른 전륜 더블 위쉬본 현가 장치의 가변 캠버 각 제어 흐름도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : ECU 2 : 가변 동력 앗세이

3 : 모터 4 : 피니언 기어 축

4a : 구동 플랜지

5 : 랙크 바 6 : 어퍼 암 가변 앗세이

7 : 연결 커넥터 8 : 어퍼 암 변동 로드

8a : 끝단 체결 헤드

9 : 부시 결합 브라켓 9a,9b : 이너·아우터 판

9c : 전·후 이동 채널

B : 부시 BJ : 볼 조인트

LR,UR : 로어·어퍼 암 S : 센서

V : 차량 W : 타이어

Claims

차량(V)의 선회에 따른 차량 상태를 각종 센서(S)를 통해 판단하여, 판단된 차량 상태에 따라 모터(3)제어 신호를 발생하는 ECU(1)와;

상기 ECU(1)를 통해 구동되는 모터(3)의 회전력을 좌·우 차륜 쪽으로 이동하는 직선 이동력으로 변환시키는 가변 동력 앗세이(2);

상기 가변 동력 앗세이(2)에서 발생된 직선 이동 방향에 따라, 타이어(W)의 캠버 각을 가변시키도록 잡아당겨지거나 밀려나는 어퍼 암 가변 앗세이(6) 및;

타이어(W)를 잡아 당기어나 밀 때, 차륜 쪽 체결부인 볼 조인트(BJ)부위를 통하여 위치 변동되어 캠버 각이 변화되는 전륜 더블 위쉬본 현가 장치를 이루는 어퍼 암(UR)을 포함하여 구성되면서;

상기 어퍼 암 가변 앗세이(6)는,

전륜 더블 위쉬본 현가 장치를 이루면서 로어 암(LR)의 상단 부위로 구비된 어퍼 암(UR)의 서로 대향되는 양쪽 부위를 연결한 어퍼 암 변동 로드(8)와;

상기 어퍼 암 변동 로드(8)를 좌·우차륜 쪽으로 직선 이동되는 랙크 바(5)와 연결시키는 연결 커넥터(7)와;

상기 랙크 바(5)의 이동을 통해 어퍼 암(UR)의 위치 변위와 더불어 타이어(W)의 캠버 각을 변위시키도록 어퍼 암(UR)의 부시(B) 부위를 감싸면서 상기 어퍼 암 변동 로드(8)의 이동을 안내하는 부시 결합 브라켓(9);

으로 구성된 것을 특징으로 하는 전륜 더블 위쉬본 현가 장치의 가변 캠버각 설정 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 ECU(1)에 입력되는 센서(S)의 측정값은 차량의 선회에 따른 롤 각과 횡 가속도를 기본으로 하여, 차량 상태를 측정하는 각종 센서를 통한 측정값들인 것을 특징으로 하는 전륜 더블 위쉬본 현가 장치의 가변 캠버각 설정 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 가변 동력 앗세이(2)는 ECU(1)제어되어 정·역회전되는 모터(3)와, 상기 모터(3)의 회전축에 결합되어져 모터와 함께 회전되는 피니언 기어 축(4) 및 상기 피니언 기어 축(4)의 회전에 대해 좌·우 차륜 쪽으로 이동하는 랙크 바(5)로 구성되어진 것을 특징으로 하는 전륜 더블 위쉬본 현가 장치의 가변 캠버각 설정 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 피니언 기어 축(4)은 모터(3)의 회전축에 결합되어져 모터와 함께 회전되는 구동 플랜지(4a)를 구비해, 모터(3)가 회전될 때 구동 플랜지(4a)의 축 방향으로 결합된 피니언 기어 축(4)이 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 전륜 더블 위쉬본 현가 장치의 가변 캠버각 설정 장치.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 어퍼 암 변동 로드(8)는 어퍼 암(UR)의 부위로 형성된 부시 체결단에 결합된 부시(B)를 관통해 바깥쪽 부위로 위치되는 끝단 부위가, 부시(B)면과의 접촉면을 크게 되도록 육각 볼트 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전륜 더블 위쉬본 현가 장치의 가변 캠버각 설정 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 부시 결합 브라켓(9)은 어퍼 암(UR)의 부시(B)부위를 감싸는 브라켓 형상을 이루며, 부시(B)를 감싸는 양 측면을 이루는 이너·아우터 판(9a,9b)에는 전·후 이동 채널(9c)이 형성되는 것을 특징으로 하는 전륜 더블 위쉬본 현가 장치의 가변 캠버각 설정 장치.