KR100947388B1 - 액티브 롤 컨트롤 장치 - Google Patents

Abstract

양측 로워암에는 액추에이터 구동에 의해 와이어를 풀거나 감을 수 있는 풀리유닛을 구성하고, 스테빌라이저 바의 양단부에는 상기 와이어의 선단을 연결하여 상기 풀리유닛의 구동에 따른 와이어의 장력을 이용하여 상기 스테빌라이저 바의 롤 강성을 가변하여 능동적인 롤 제어를 가능하게 하며, 동시에 전동식으로 구성하여 제어가 간단하며, 설치 시, 레이아웃의 이점을 갖도록 하는 액티브 롤 컨트롤 장치를 제공한다.

액티브 롤 컨트롤, ARC, 스테빌라이저 바, 와이어, 풀리유닛

Description

액티브 롤 컨트롤 장치{ACTIVE ROLL CONTROL SYSTEM}

본 발명은 액티브 롤 컨트롤 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양측 로워암에 장착되는 풀리유닛의 구동에 따른 와이어의 장력을 이용하여 상기 스테빌라이저 바의 롤 강성을 가변하여 능동적인 롤 제어를 가능하게 하며, 동시에 전동식으로 구성하여 제어가 간단하며, 설치 시, 레이아웃의 이점을 갖도록 하는 액티브 롤 컨트롤 장치(ACRS: Active Roll Control System)에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 주행 중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접적으로 전달되지 않도록 제어하여 차체와 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치이다.

이러한 현가장치는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 노면으로부터 충격을 완화시키는 샤시 스프링(101)과, 샤시 스프링(101)의 자유진동을 감쇄 제어하여 승차감을 좋게 하는 쇽 업소버(103) 및 차량의 롤링을 억제하는 스테빌라이저 바(105) 등으로 구성된다.

여기서, 상기 스테빌라이저 바(105)는 양측이 차체(107)와 설치되고, 양단은 로워암(109) 또는 스트럿 바(미도시)에 장착되어, 좌우측 바퀴(111)가 서로 동시에 상하 운동하는 경우에는 작용하지 않고, 좌우측 바퀴(111)가 서로 상대적으로 상하 운동하는 경우에는 비틀려 그때에 발생하는 비틀림 복원력으로 차체(107)의 롤을 억제하는 안티 롤 역할을 한다.

즉, 상기 스테빌라이저 바(105)는 차량의 선회 주행시에 차체(107)의 선회 외측이 원심력으로 기울어지거나 혹은 주행 중에 범프 또는 리바운드로 인해 좌우측 바퀴(111)가 상대적으로 위상차를 가질 때에 비틀어지면서 그 복원력으로 차체의 자세를 안정화시켜 주게 된다.

그런데, 상기한 종래의 스테빌라이저 바(105)는 자체 탄성 복원력만으로 차량의 기울어짐을 억제하거나, 기울어진 차체(107)를 복귀시켜 안정시키는 데에는 신속하고 정확한 롤 제어에 미흡한 점이 있으며, 이를 해결하기 위해 스테빌라이저 바(105)의 끝단에 유압 실린더(113)로 이루어지는 액추에이터를 연결하여 능동적인 롤 제어를 할 수 있도록 하는 액티브 롤 컨트롤 장치가 개발되었다.

상기와 같이 유압 실린더(113)를 이용하여 능동적인 롤 제어를 하기 위한 액티브 롤 컨트롤 장치는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 일측 로워암(109)과 스테빌라이저 바(105)의 일단을 연결하는 스테빌라이저 링크(115) 대신에 상기한 유압 실린더(113)를 적용하여 스테빌라이저 바(105)의 일단과 상기 로워암(109) 사이의 연결 길이를 가변되도록 함으로써, 스테빌라이저 바(105)의 강성을 변화시키는 메커니즘을 갖는다.

즉, 상기 액티브 롤 컨트롤 장치는 상기 유압 실린더(113)의 하단이 일측 로워암(109)에 연결되고, 상기 유압 실린더(113)의 피스톤 로드(117) 선단은 상기 스 테빌라이저 바(105)의 일단과 볼 조인트(119))를 통하여 연결된다.

따라서 상기한 액티브 롤 컨트롤 장치는 차량의 가속도 센서, 차고 센서, 스티어링 센서에서 나오는 신호를 기반으로 ECU가 밸브, 유압펌프 등을 포함하는 유압 시스템을 제어하여 차량의 롤을 개선하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 액티브 롤 컨트롤 장치는 유압 실린더(113)(즉, 액추에이터)의 작동 스트로크를 최대한 확보하기 위하여 그 하단이 별도 브라켓(121)을 통하여 로워암(109)의 아래측에서 조립되어야 하며, 이와 같은 레이아웃은 가능하나 양산성을 고려하였을 경우, 설계기준에 맞지 않는 문제점이 있다.

또한, 액추에이터로 유압 실린더(113)를 적용함으로 인해 유압펌프와 유압라인 및 밸브 등의 유압 생성 및 공급제어에 필요한 부품들을 별도로 갖추어야 하는 문제점도 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 양측 로워암에는 액추에이터 구동에 의해 와이어를 풀거나 감을 수 있는 풀리유닛을 구성하고, 스테빌라이저 바의 양단부에는 상기 와이어의 선단을 연결하여 상기 풀리유닛의 구동에 따른 와이어의 장력을 이용하여 상기 스테빌라이저 바의 롤 강성을 가변하여 능동적인 롤 제어를 가능하게 하며, 동시에 전동식으로 구성하여 제어가 간단하며, 설치 시, 레이아웃의 이점을 갖도록 하는 액티브 롤 컨트롤 장치를 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 액티브 롤 컨트롤 장치는 로워암과 스테빌라이저 바 사이에 구성되어 차량의 주행 조건에 따라 스테빌라이저 바의 강성을 변화시켜 차량의 롤을 능동적으로 개선하는 액티브 롤 컨트롤 장치에 있어서,

양측 로워암에 각각 구성되며, 엑추에이터에 의해 작동하는 구동수단과 종동수단의 회전력을 이용하여 와이어 풀리를 회전 제어하는 풀리유닛; 상기 풀리유닛의 와이어 풀리에 감긴 상태로, 선단이 상기 스테빌라이저 바의 단부에 각각 마운터를 통하여 연결되는 와이어로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 풀리유닛은 상기 양측 로워암의 일측에 각각 고정 장착되는 하우징; 상기 하우징의 일측에 고정 설치되는 전동모터; 상기 하우징의 내부에서, 상기 전동 모터의 회전축에 일체로 연결되는 구동수단; 상기 구동수단에 치합된 상태로, 상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되는 종동수단; 상기 하우징의 내부에서, 상기 종동수단의 회전중심에 구성되어 상기 종동수단과 함께 회전 구동하며, 상기 와이어가 감기는 와이어 풀리로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 구동수단은 웜으로, 상기 종동수단은 웜휠로 구성된 것으로 할 수 있다.

여기서, 상기 구동수단은 그 웜의 일단이 상기 전동모터의 회전축에 일체로 연결되고, 그 선단은 상기 하우징에 베어링을 통하여 회전 지지되는 것으로 할 수 있다.

상기 구동수단은 랙으로, 상기 종동수단은 피니언으로 구성된 것으로 할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 액티브 롤 컨트롤 장치에 의하면, 양측 로워암에는 액추에이터 구동에 의해 와이어를 풀거나 감을 수 있는 풀리유닛을 구성하고, 스테빌라이저 바의 양단부에는 상기 와이어의 선단을 연결하여 상기 풀리유닛의 구동에 따른 와이어의 장력을 이용하여 상기 스테빌라이저 바의 롤 강성을 가변하여 능동적인 롤 제어를 가능하게 함으로써, 액추에이터의 제어가 유압식에 비하여 간단하게 되며, 차체에 장착 시에도 종전의 유압공급제어를 위한 유압펌프, 유압밸브, 유압배관 등 복잡한 유압공급 시스템을 적용하지 않게 됨으로 레이아웃 상의 이점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치가 적용된 차량용 현가장치의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치에 적용되는 풀리유닛의 단면도이다.

본 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치가 적용되는 차량용 현가장치는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 노면으로부터 충격을 완화시키는 샤시 스프링(1)이 차체와 차축 사이에 구성되고, 상기 샤시 스프링(1)의 자유진동을 감쇄 제어하여 승차감을 좋게 하는 쇽 업소버(3) 및 차량의 롤링을 억제하는 스테빌라이저 바(5) 등이 구성된다.

이러한 차량용 현가장치에 적용되는 액티브 롤 컨트롤 장치(10)는 상기 양측 로워암(7)과 스테빌라이저 바(5)의 양단 사이에 구성되어 차량의 주행 조건에 따라 스테빌라이저 바(5)의 강성을 변화시켜 차량의 롤을 능동적으로 개선하게 된다.

즉, 상기한 액티브 롤 컨트롤 장치(10)는 양측 로워암(7)에 각각 풀리유닛(20)이 구성되는데, 상기 풀리유닛(20)은 모터 구동에 의해 작동하는 구동수단인 웜(21)과 종동수단인 웜휠(23)의 감속 회전력을 이용하여 와이어 풀리(25)를 회전 제어하도록 구성된다.

그리고 상기 풀리유닛(20)의 와이어 풀리(25)에는 와이어(30)가 감긴 상태로, 상기 와이어(30)의 선단은 상기 스테빌라이저 바(5)의 각 단부에 마운터(31)를 통하여 연결된다.

상기한 풀리유닛(20)의 구체적인 구성은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 양측 로워암(7)의 일측에 각각 하우징(27)이 고정 장착된다.

상기 하우징(27)의 일측에는 제어기(40)의 제어신호에 따라 정역 회전 구동하는 전동모터(29)가 고정 설치된다.

그리고 상기 하우징(27)의 내부에는 상기 전동모터(29)의 회전축(33)에 일체로 연결되는 상기 구동수단인 웜(21)이 하부에 구성되고, 상기 웜(21)에 치합된 상태로, 상기 하우징(27)의 내부에 회전 가능하게 종동수단인 웜휠(23)이 설치된다.

여기서, 상기 웜(21)은 그 일단이 상기 전동모터(29)의 회전축(31)에 일체로 연결되고, 그 선단은 상기 하우징(27)에 베어링(35)을 통하여 회전 지지되어 설치된다.

또한, 상기 하우징(27)의 내부에서, 상기 종동수단인 웜휠(23)의 회전중심에 와이어 풀리(25)가 구성되어 웜휠(23)과 함께 회전 구동하며, 상기 와이어 풀리(25)는 상기 와이어(30)가 감겨진다.

따라서 상기한 액티브 롤 컨트롤 장치(10)는 상기 와이어(30)의 선단이 스테빌라이저 바(5)의 단부에 마운터(31)를 통하여 연결되어 상기 전동모터(29)의 작동에 따라 상기 와이어(30)가 와이어 풀리(25)에 감기거나 풀리면서 생기는 와이어(30)의 장력를 이용하여 스테빌라이저 바(5)의 강성을 변화시켜 차량의 롤을 능동적으로 개선한다.

여기서, 상기 웜(21)은 그 일단이 상기 전동모터(29)의 회전축(31)에 일체로 연결되고, 그 선단은 상기 하우징(27)에 베어링(35)을 통하여 회전 지지되어 설치된다.

한편, 본 실시예에서는 상기한 풀리유닛(20)의 구체적인 구성에서 전동모터(29)에 의한 구동수단으로 웜(21)이 적용되고, 종동수단으로 웜휠(23)을 적용하였으나, 상기한 웜(21)과 웜휠(23)을 대신하여 구동수단과 종동수단으로 랙과 피니언을 적용할 수도 있을 것이다. 물론, 상기 구동수단으로 랙을 적용하기 위해서는 액추에이터로 리니어 모터가 적용되는 것이 바람직할 것이다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 액티브 롤 컨트롤 장치(10)의 작동을, 도 5를 통하여 구체적으로 설명한다.

즉, 차량이 좌 선회 주행하는 경우, 가속도 센서(41), 차고 센서(43), 스티어링 센서(45)에서 나오는 신호를 기반으로 제어기(40)가 좌측 전동모터(29)를 회전 제어하여, 도 5의 (S1)에서와 같이, 좌측 와이어(30)를 감음으로써 선회 내륜인 좌측 차륜(W1) 측의 스테빌라이저 바(5)의 선단을 아래로 당겨 스테빌라이저 바(5)의 강성을 크게 하여 롤을 능동적으로 억제하여 잡아주게 된다.

반대로, 차량이 우 선회 주행하는 경우, 가속도 센서(41), 차고 센서(43), 스티어링 센서(45)에서 나오는 신호를 기반으로 제어기(40)가 우측 전동모터(29)를 회전 제어하여, 도 5의 (S2)에서와 같이, 우측 와이어(30)를 감음으로써 선회 내륜인 우측 차륜(W2) 측의 스테빌라이저 바(5)의 선단을 아래로 당겨 스테빌라이저 바(5)의 강성을 크게 하여 롤을 능동적으로 잡아주게 된다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치(10)는 스테빌라이저 바(5)의 양측 선단에 연결되는 각 와이어(30)를 각각 모터 구동에 의해 풀거나 감을 수 있는 풀리유닛(20)을 양측 로워암(7) 상에 구성함으로써 액추에이터의 제어가 유압식에 비하여 간단하게 되며, 차체에 장착 시에도 종전의 복잡한 유압공급 시스템을 적용하지 않게 됨으로 레이아웃 상의 이점이 있다.

또한, 상기 액추에이터와 스테빌라이저 바(5)의 연결 위치조정이 가능하여 차종별 액추에이터의 공용화가 가능하게 된다.

도 1은 일반적인 차량용 현가장치의 구성도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치가 적용된 차량용 현가장치의 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치가 적용된 차량용 현가장치의 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치에 적용되는 풀리유닛의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치의 작동 상태도이다.

Claims (5)

1. 로워암과 스테빌라이저 바 사이에 구성되어 차량의 주행 조건에 따라 스테빌라이저 바의 강성을 변화시켜 차량의 롤을 능동적으로 개선하는 액티브 롤 컨트롤 장치에 있어서,

   양측 로워암에 각각 구성되며, 엑추에이터에 의해 작동하는 구동수단과 종동수단의 회전력을 이용하여 와이어 풀리를 회전 제어하는 풀리유닛과, 상기 풀리유닛의 와이어 풀리에 감긴 상태로, 선단이 상기 스테빌라이저 바의 단부에 각각 마운터를 통하여 연결되는 와이어로 구성하되,

   상기 풀리유닛은 상기 양측 로워암의 일측에 각각 고정 장착되는 하우징과, 상기 하우징의 일측에 고정 설치되는 전동모터와, 상기 하우징의 내부에서, 상기 전동모터의 회전축에 일체로 연결된 상태로, 그 선단은 상기 하우징의 일측에 베어링을 통하여 회전 지지되는 웜으로 구성되는 구동수단과, 상기 구동수단의 웜에 치합된 상태로, 상기 하우징의 내부에 회전 가능하게 설치되는 웜휠로 구성되는 종동수단, 및 상기 하우징의 내부에서, 상기 웜휠의 회전중심에 구성되어 상기 웜휠과 함께 회전 구동하며, 상기 와이어가 감기는 상기 와이어 풀리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액티브 롤 컨트롤 장치.
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