KR100957157B1 - 능동형 롤 제어 장치 - Google Patents

Abstract

스테빌라이저 바의 양단을 스트럿 바의 일측에 연결하기 위한 연결링크 상에 별도의 유압 실린더를 구성하고, 상기 유압 실린더는 차량 선회 운동 시, 범프 또는 리바운드 되는 스트럿 바의 내부 유압을 이용하여 작동되도록 함으로써 스테빌라이저 바의 비틀림 강성에 유압력을 추가함으로써 능동적인 롤 운동을 구현하도록 하여 차량의 롤각을 줄이고, 조정 안정성을 향상시키는 능동형 롤 제어 장치를 제공한다.

능동형 롤 컨트롤, 스테빌라이저 바, 유압 실린더, 쇽 업소버

Description

능동형 롤 제어 장치{ACTIVE ROLL CONTROL SYSTEM}

본 발명은 능동형 롤 제어 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량 선회 운동 시, 범프 또는 리바운드 되는 스트럿 바의 내부 유압을 이용하여 스테빌라이저 바의 비틀림 강성에 유압력을 추가함으로써 능동적인 롤 운동을 구현하도록 하여 차량의 롤각을 줄이고, 조정 안정성을 향상시키는 능동형 롤 제어 장치에 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 스트럿 바(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(103)에 장착되어, 좌우측 바퀴(111)가 서로 동시에 상 하 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 비틀림 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 장치(ARC)가 개발되었다.

그러나 상기한 종래의 액티브 롤 컨트롤 장치(ARC)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 별도의 유압 실린더(113)를 이용함으로, 유압 공급을 제어하기 위하여 차량의 가속도 센서, 차고 센서, 스티어링 센서에서 나오는 신호를 기반으로 ECU가 밸브, 유압펌프 등을 포함하는 유압 공급 시스템을 구성하여야 하는 단점이 있다.

또한, 종래의 액티브 롤 컨트롤 장치(ARC)는 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 양산성을 고려하였을 경우, 설계기준에 맞지 않는 문제점도 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점 및 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 스테빌라이저 바의 양단을 스트럿 바의 일측에 연결하기 위한 연결링크 상에 별도의 유압 실린더를 구성하고, 상기 유압 실린더는 차량 선회 운동 시, 범프 또는 리바운드 되는 스트럿 바의 내부 유압을 이용하여 작동되도록 함으로써 스테빌라이저 바의 비틀림 강성에 유압력을 추가함으로써 능동적인 롤 운동을 구현하도록 하여 차량의 롤각을 줄이고, 조정 안정성을 향상시키는 능동형 롤 제어 장치를 제공하는 것이다.

이러한 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 능동형 롤 제어 장치는 샤시 스프링이 차체와 차축 사이에 구성되고, 상기 샤시 스프링의 자유진동을 감쇄 제어하는 스트럿 바 및 차량의 롤링을 억제하는 스테빌라이저 바를 포함하는 현가장치에 적용되어 능동적인 롤 제어를 가능하게 하는 능동형 롤 제어 장치에 있어서,
상기 각 스트럿 바의 일측에 연결되는 상부 링크의 하단에 댐퍼 하우징의 상단이 일체로 고정되고, 상기 댐퍼 하우징의 내부에는 댐퍼 피스톤이 상기 댐퍼 하우징의 내부를 상부 가스실과 하부 유압실로 구획하는 유압 실린더로 구성되며, 상기 댐퍼 피스톤은 상기 스테빌라이저 바의 각 단부에 연결되는 하부 링크의 상단과 일체로 연결되는 유압수단; 유연한 호스로 구성되어 상기 댐퍼 하우징에 상기 스트럿 바의 내부 유압을 공급 또는 배출하도록 연결되는 연결관으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

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상기한 바와 같은 본 발명의 능동형 롤 제어 장치에 의하면, 스테빌라이저 바의 양단을 스트럿 바의 일측에 연결하기 위한 연결링크 상에 별도의 유압 실린더를 구성하고, 상기 유압 실린더는 차량 선회 운동 시, 범프 또는 리바운드 되는 스트럿 바의 내부 유압을 이용하여 스테빌라이저 바의 비틀림 복원력(반력) 커지는 방향으로 그 유압력을 추가함으로써 능동적인 롤 운동을 구현하도록 하여 차량의 롤각을 줄이고, 조정 안정성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 능동형 롤 제어 장치는 종전의 액티브 롤 컨트롤 장치(ARC)와 같이, 유압 실린더에 유압 공급을 제어하기 위한 복잡한 유압 공급 시스템을 구서할 필요가 없으며, 간단한 구조로 레이아웃상의 제약을 받지 않는 이점이 있다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 롤 제어 장치가 적용된 차량용 현가장치의 일측 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 롤 제어 장치의 개념 단면도이다.

본 실시예에 따른 능동형 롤 제어 장치가 적용되는 차량용 현가장치는, 도 3 에서 도시한 바와 같이, 노면으로부터 충격을 완화시키는 샤시 스프링(1)이 차체(3)와 차축의 너클(5) 사이에 구성되는 스트럿 바(7)에 설치되고, 상기 샤시 스프링(1)의 자유진동을 감쇄 제어하여 승차감을 좋게 하는 상기 스트럿 바(7)는 그 하단이 상기 너클(5)에 설치되고, 그 로드(9)의 상단은 상기 차체(3)에 인슐레이터(11)를 통하여 설치된다.

또한, 롤링을 억제하는 스테빌라이저 바(13)는 그 양측이 차체(3)에 설치되고, 그 양단은 연결링크(20)를 통하여 스트럿 바(7)의 일측에 연결된다.

이러한 구성을 갖는 차량용 현가장치에 적용되는 본 실시예에 따른 능동형 롤 제어 장치는 상기 스테빌라이저 바(13)의 양단과 상기 스트럿 바(7, 즉 쇽 업소버)의 일측을 연결하는 연결링크(20) 상에 유압수단인 유압 실린더(30)가 구성되고, 상기 유압 실린더(30)에 상기 스트럿 바(7)의 내부 유압을 공급 또는 배출하도록 연결하는 연결관(40)으로 구성된다.

먼저, 상기 연결링크(20)는 상기 스트럿 바(7)의 일측에 볼 조인트(BJ)를 통하여 연결되는 상부 링크(21)와 상기 스테빌라이저 바(7)의 단부에 볼 조인트(BJ)를 통하여 연결되는 하부 링크(23)로 구성한다.

상기 유압 실린더(30)의 구체적인 구성은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 기본적으로 댐퍼 하우징(31)과 그 내부의 댐퍼 피스톤(33)으로 구성되어 상기 상부 링크(21)와 하부 링크(23)에 연결된다.

즉, 상기 유압 실린더(30)는 상기 스트럿 바(7)의 일측에 연결되는 상부 링크(21)의 하단에 상기 댐퍼 하우징(31)의 상단이 일체로 고정되고, 상기 댐퍼 하우징(31)의 내부에 구성되는 댐퍼 피스톤(33)은 상기 스테빌라이저 바(13)의 단부에 연결되는 하부 링크(23)의 상단과 일체로 연결된다.

그리고 상기 댐퍼 피스톤(33)은 상기 댐퍼 하우징(31)의 내부를 상부의 가스실(C1)과 하부의 유압실(C2)로 구획하게 된다.

즉, 상기 연결관(40)은 상기 댐퍼 실린더(30)의 유압실(C2)과 상기 스트럿 바(7)의 내부 유압실(C) 하부 일측을 연결한다.

이러한 연결관(40)은 유연한 호스로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 본 실시예에 적용되는 스트럿 바(7)는 일반적인 쇽 업소버에 적용되는 유압식 쇽 업소버로 이루어지되, 내외측 튜브로 구성되어 오일 보상을 위한 저장실을 갖는 더블 튜브 쇽 업소버가 적용되는 것이 아니라, 싱글 튜브 쇽 업소버에 별도의 가스 봉입을 하지 않은 상태로 오일만이 충진되어 구성된다.

이는 상기 스트럿 바(7)의 로드(9)가 내부 유압실(C)에 진입 또는 진출하는 체적만큼 상기 유압 실린더(30)의 하부 유체실(C2)에 오일을 공급 및 배출하기 위한 것이다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 능동형 롤 제어 장치의 작동을, 도 5와 도 6을 통하여 설명한다.

본 실시예에 따른 능동형 롤 제어 장치는, 도 5에서와 같이, 차량의 선회 운동 시, 스트럿 바(7)의 유압력을 이용하여 스테빌라이저 바(13)의 반력인 비틀림 복원력을 키워서 신속한 롤 제어를 통하여 선회 안정성을 확보하기 위한 것으로, 범프가 일어나는 선회 외측은 스테빌라이저 바(13)의 단부(P1)를 더욱 끌어오려 반 력을 키우고, 리바운드가 일어나는 선회 내측은 스테빌라이저 바(13)의 단부(P2)를 더욱더 밀어내려 반력을 키우는 원리이다.

즉, 도 6에서 도시한 바와 같이, 차량이 좌 선회 운동을 하게 되면, 좌측 차륜은 리바운드 운동을 하고, 우측 차륜은 범프 운동을 하게 된다.

그러면, 상기 우측 차륜측 스트럿 바(7)의 로드(9)는 차체를 따라 하강하여 우측 유압 실린더(30)의 유압실(C2) 내부로 우측 스트럿 바(7) 내부 유압실(C)의 오일이 순간적으로 유입된다.

이때, 상기 우측 유압 실린더(30)의 댐퍼 피스톤(33)과 하부 링크(23)를 통하여 연결된 스테빌라이저 바(13)의 우측 단부(RP1)는 기존의 비틀림량에 의한 위치(RP2)에 더하여 더욱더 당겨져 비틀림 복원력(F; 반력)이 크게 되는 임의 위치(RP3)로 작동하게 된다.

동시에, 상기 좌측 차륜측 스트럿 바(7)의 로드(9)는 차체를 따라 상승하여 좌측 유압 실린더(30)의 유압실(C2) 내부 오일이 순간적으로 좌측 스트럿 바(7)의 내부 유압실(C)로 유입되도록 한다.

이때, 상기 좌측 유압 실린더(30)의 댐퍼 피스톤(33)과 하부 링크(23)를 통하여 연결된 스테빌라이저 바(13)의 좌측 단부(LP1)는 기존의 비틀림량에 의한 위치(LP2)에 더하여 더욱더 밀려 내려가 비틀림 복원력(F; 반력)이 크게 되는 임의 위치(LP3)로 작동하게 된다.

이에 따라, 본 실시예에 따른 능동형 롤 제어 장치는 차량의 선회시에 발생되는 범프와 리바운드 운동에 의해 스트럿 바(7) 내부 유압을 양측 유압 실린 더(30)에 공급 및 배출하여 스테빌라이저 바(13)의 비틀림 복원력(F; 반력)이 커지는 쪽으로 그 양단에 변위를 가중함으로써 차량의 롤각을 축소하고, 이에 따라 차량의 선회 안정성을 향상시키게 된다.

도 1은 일반적인 차량용 현가장치의 구성도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치(ARC)가 적용된 차량용 현가장치의 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 롤 제어 장치가 적용된 차량용 현가장치의 일측 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 롤 제어 장치의 개념 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 롤 제어 장치의 좌 선회 주행 시의 작동 개념도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 능동형 롤 제어 장치(좌 선회 주행 시)의 작동 상태도이다.

Claims (3)

1. 샤시 스프링이 차체와 차축 사이에 구성되고, 상기 샤시 스프링의 자유진동을 감쇄 제어하는 스트럿 바 및 차량의 롤링을 억제하는 스테빌라이저 바를 포함하는 현가장치에 적용되어 능동적인 롤 제어를 가능하게 하는 능동형 롤 제어 장치에 있어서,

   상기 각 스트럿 바의 일측에 연결되는 상부 링크의 하단에 댐퍼 하우징의 상단이 일체로 고정되고, 상기 댐퍼 하우징의 내부에는 댐퍼 피스톤이 상기 댐퍼 하우징의 내부를 상부 가스실과 하부 유압실로 구획하는 유압 실린더로 구성되며, 상기 댐퍼 피스톤은 상기 스테빌라이저 바의 각 단부에 연결되는 하부 링크의 상단과 일체로 연결되는 유압수단;

   유연한 호스로 구성되어 상기 댐퍼 하우징에 상기 스트럿 바의 내부 유압을 공급 또는 배출하도록 연결되는 연결관;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동형 롤 제어 장치.
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