KR101244248B1 - 로드암형 현가장치가 구비된 특수차량의 자세제어장치 - Google Patents

로드암형 현가장치가 구비된 특수차량의 자세제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전후좌우의 바퀴가 각각 독립적으로 움직일 수 있는 독립된 로드암형 현가장치가 장착된 특수차량에서 노면 및 운용 조건에 따라 각 휠에 대한 스프링의 압력을 변화시켜 차량의 자세를 안정적으로 제어하되, 각 휠에 연결된 로드암의 회전각도를 감지한 후 이를 바탕으로 직동형 공압 스프링의 압력을 제어하는 방식으로 차량의 자세를 제어하도록 함으로써 자세제어의 정밀도와 안전도를 향상시킴은 물론 그 구조를 간단하게 한 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치에 관한 것이다.
구체적으로는, 차량의 각 휠에 독립적으로 설치된 직동형 공압스프링(20)을 구비한 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치에 있어서, 차체에 설치되어 휠 축을 회전 가능하게 지지하는 로드암(50)의 회전 중심에 장착되어 그 회전 각도를 감지하는 회전감지센서(11)와; 상기 직동형 공압스프링(20)에 작동유를 공급 또는 회수하여 상기 로드암(50)을 회전시키는 구동부(30)와; 상기 직동형 공압 스프링(20)과 구동부(30)를 연결하는 유압 호스에 장착되는 압력 센서(12)와; 상기 회전감지센서(11) 및 압력센서(12)의 신호를 기반으로 하여 상기 구동부(30)를 제어하는 자세제어신호를 발생하는 제어기(15);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 본 발명의 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치는, 노면 및 운용 조건에 따라 전기모터식 구동시스템을 통해 구동력을 발생시켜 각각의 독립 휠 별 스프링 압력 변화를 유도하고 압력변화에 따른 차량 지지력을 제어함으로써, 차량의 자세를 변화시켜 차체의 안정성을 높이고, 차량의 주행성 및 운용성을 증대시킴과 아울러 지상고를 낮추어 피탄확률을 감소시킬 수 있게 되며, 유압유를 작동매체로 하는 유압식 자세제어방식 및 전기모터 구동시스템을 채용함으로써, 시스템 운용시 장치의 안정성을 높이고 향후 적용될 전기식 하이브리드 차량에 저유기 등의 유압시스템을 장착하지 않고도 적용할 수 있게 한다.

Description

로드암형 현가장치가 구비된 특수차량의 자세제어장치{Vehicle Dynamic Control Apparatus for Special Vehicle with Road Arm type Suspension}
본 발명은 전후좌우의 바퀴가 각각 독립적으로 움직일 수 있는 독립된 로드암형 현가장치가 장착된 특수차량에서 노면 및 운용 조건에 따라 각 휠에 대한 스프링의 압력을 변화시켜 차량의 자세를 안정적으로 제어하는 자세제어장치에 관한 것으로서, 특히 로드암의 회전각도를 감지한 후 이를 바탕으로 직동형 공압 스프링의 압력을 제어하는 방식으로 차량의 자세를 제어하도록 함으로써 자세제어의 정밀도와 안전도를 향상시킴은 물론 그 구조를 간단하게 한 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치에 관한 것이다.
차량 탑승자의 안전을 중시하는 경향에 따라 최근에는 자동차에 차체자세제어장치가 설치되고 있다. 이러한 차체자세제어장치는 가속시나 제동시 또는 코너링시의 극도의 불안정한 상황에서 발생하는 차량의 미끄러짐 현상을 방지할 수 있도록, 앞/뒤/좌/우의 선택적으로 제동 작동시킴으로써 자동차의 자세를 안정적으로 잡아주고 운전자의 실수까지도 보정해주는 시스템을 의미한다
이러한 차체자세제어장치는 자동차 제조사에 따라 ESP(Electronic Stability Program), ESC(Electronic Stability Control), VDC(Vehicle Dynamic Control) 등으로 불리고 있으나, 거의 동일한 기능은 수행한다. 이러한 차체자세제어장치는, 각종 센서들이 파악한 구동바퀴의 속도, 제동압력, 조향 핸들의 각도 및 차체의 기울어짐 등의 정보에 따라, 차량의 미끄러짐 상태를 초기에 파악하여 차량의 바퀴 중 적절한 브레이크를 작동시켜 주행중인 자동차의 자세를 다시 안정시켜 주게 된다. 따라서, 차량의 스핀(Spin) 또는 언더-스티어(Under-Steer) 등의 발생을 억제하여 이로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있도록 한다.
상기한 차체자세제어장치는 주로 포장도로를 주행하는 승용차 등의 주행 안전을 위해 사용되는 것으로, 비포장도로나 경사로 등의 험지나 야지를 주행성능 향상을 위해 로드암(Road Arm) 형태의 현가장치를 적용하는 특수차량에는 적합하지 않다. 따라서, 험지 또는 야지 주행을 위주로 하는 특수차량에는 노면 상태나 운용조건에 따라 4개의 독립현가장치를 통해 각 바퀴의 높낮이를 제어함으로써 차량의 지상고 및 경사도 등을 조절할 수 있도록 하는 자세제어장치를 구비할 수 있다.
이러한 특수차량은 로드암형의 독립현가장치를 이용하여 각 휠의 높이를 독립적으로 제어하여 차량의 자세를 제어할 수 있다. 즉, 노면 및 운용 조건에 따라 도 1과 같이 지상고를 조절하여 차량의 자세를 변화시킴으로써, 차량의 주행성 및 운용성을 증대시키게 된다. 도 1에서 (a)는 차량에 설치된 자세제어장치를 이용하여 정상 지상고로 조절한 모습이고, (b)는 낮은 지상고로 조절했을 때의 모습이며, (c)는 높은 지상고로 조절했을 때의 모습을 나타낸다. 특히, 특수차량 중 전투차량의 경우에는 (b)와 같이 자세를 낮춤으로써 차량의 실루엣(silhouette)을 줄여 피탄(避彈) 면적을 감소시킬 수 있도록 하게 된다. 그리고 (c)와 같이 높은 지상고를 유지함으로써 험지나 야지 주행시 차량 동체의 하부가 노면에서 돌출된 암석 등에 부딪치지 않고 안전한 주행을 하도록 한다.
또한, 경사지를 주행하는 경우에는 도 2의 (a)와 같이 좌측과 우측 중 일측은 자세를 높이고 반대측은 자세를 낮춤으로써 횡경사면에서도 동체가 기울어지지 않도록 할 수 있다. 이에 따라 특수차량에 탑재된 장비 및 탑승자의 안전성을 확보할 수 있게 된다. 또한, 전투 차량의 경우에는 횡경사면에서도 차량이 안정된 자세를 유지하도록 하여, 탑재된 장비를 원활하게 운용할 수 있도록 한다. 만약 자세제어장치가 장착되지 않은 차량의 경우에는, 횡경사면 주행시 도 2의 (b)와 같이 동체가 기울게 되어 탑재된 장비의 손상 또는 탑승자의 부상 등을 유발할 수 있고, 탑재 장비를 원활하게 운용하지 못할 수도 있다. 따라서, 험지 또는 야지를 주행하는 특수차량에는 로드암형 현가장치가 적용됨과 아울러 자세제어장치의 설치가 필수적이다.
이러한 자세제어장치는 작동력을 전달하는 매체의 종류에 따라 공압식과 유압식으로 구분된다. 공압식 자세제어장치는 도 3에 도시된 바와 같이 시스템이 구성된다. 즉, 구동기를 이용하여 가스 실린더를 제어함으로써 가스 실린더에서 공압 스프링의 가스실에 직접적으로 가스(G)를 주입하거나 공압 스프링의 가스가 배출되도록 하는 방식으로 공압 스프링의 압력 변화를 통해 차량의 높이를 조절하는 것이다. 이 경우 상기 공압 스프링의 가스 압력을 감지할 수 있도록 가스 실린더와 공압 스프링을 연결하는 가스 호스에 압력 센서(P.S)가 장착됨은 당연하다.
이와 같이 공압 스프링의 압력을 공압 실린더로 제어하는 경우에는 가스의 압축성으로 인해 정확한 위치조절이 어렵고, 로드암형 현가장치가 적용된 차량에서는 장착공간의 제한으로 인해 가스실의 피스톤 단면적이 좁아지게 되어 고압을 발생시켜 공압 스프링과 가스가 전달되는 배관 및 연결부 등에서 누기(漏氣) 가능성이 높을 뿐만 아니라 심지어 폭발의 위험성까지 존재하게 된다. 특히 험지에서 운용될 경우 돌과 같은 외부로부터의 유입물에 의한 충격이 발생할 수 있기 때문에 더욱 위험하다. 이러한 이유에서 공압 스프링 방식의 자세제어장치는 험지를 주행해야 하는 특수차량에 로드암형 현가장치가 적용되는 경우에는 적합하지 않아 보편화되지 못하고 그 사용이 제한되고 있다.
한편, 유압식 자세제어장치는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 공압 스프링을 작동유에 의해 작동되는 가스 스프링 방식으로 구성하고, 가스 스프링의 유압실로 공급 또는 배출되는 작동유(O)를 통해 구동력을 전달하여 가스실의 가스(G) 압력 변화를 유도함으로써 차량의 높이를 조절하게 된다. 특히, 도 4에 도시된 유압식 자세제어장치는 유압 실린더로부터 가스 스프링의 공급되는 작동유 압력을 제어하기 위하여 전기모터식 구동기를 사용하게 되며, 상기 가스 스프링으로 공급되는 작동유의 압력을 감지할 수 있도록 상기 유압 실린더와 가스 스프링의 유압실을 연결하는 작동유 호스에 압력 센서(P.S)가 장착된다.
이러한 유압식 자세제어장치는 작동유체인 작동유의 비압축 특성으로 인해 공압식 자세제어장치에 비해 더 정확한 위치조절이 가능하며, 누유 가능성이 거의 없고 폭발 위험성이 상대적으로 낮은 특성이 있으므로, 공압식에 비해 정밀한 균형이 요구되는 차량에 주로 사용된다.
또, 유압식 자세제어장치의 다른 예로서, 도 5에 도시된 바와 같이 차체에 구비된 유압구동시스템을 이용한 자세제어장치가 있다. 즉, 가스 스프링으로 공급되는 작동유의 압력을 조절할 수 있도록 저유기(T) 및 유압펌프(P)를 적용하여 시스템을 구성하며, 복수의 가스 스프링으로 작동유(O)를 공급하기 위한 유압펌프와 가스 스프링 사이에 매니폴드(M)가 설치된다.
이러한 유압식 구동시스템을 이용한 자세제어장치는 작동유(O)를 펌핑하여 가스 스프링으로 공급하게 되므로, 응답속도가 빠르고 더욱 정밀한 제어가 가능한 특징이 있다. 이에 따라 자세제어장치가 장착된 차량에서는 저유기 및 작동유펌프가 구비된 유압식 구동시스템을 이용하는 경우가 많다.
그러나, 유압식 구동시스템을 구성하기 위해서는 유압펌프와 더불어 별도의 저유기(reservoir)와, 배관 및 밸브류 등이 필요하기 때문에 차량 내 장착 공간 활용도 측면에서 바람직하지 않다. 따라서, 차량 내 유압시스템이 장착된 경우에 주로 사용되며 차량 내에 별도의 유압시스템이 없을 경우에는 널리 사용되지 않고 있는 실정이다. 따라서, 전기 구동식 하이브리드 차량 등에 대한 자세제어장치로 적용하기가 곤란하다.
한편, 상기 유압식 자세제어장치와 유압식 구동시스템을 이용한 자세제어장치에서 사용되는 가스 스프링(100)은 도 6에 도시된 바와 같이 구성되어 있다. 즉, 차체에 설치되고 후단에 작동유 출입구(115)가 형성된 스프링 실린더(110)와, 외부로부터 공급된 작동유에 의해 전후 이동되고 후미에는 오리피스(125, Orifis)가 형성되며 상기 스프링 실린더(110)로부터 돌출된 선단이 로드암(Road Arm)에 연결되는 스트럿 실린더(120)와, 상기 스트럿 실린더(120)의 내부에 유동 가능하게 설치되며 후방의 유압실과 전방의 가스실을 분리하기 위하여 플로팅 피스톤(130)을 포함하고 있다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공압 스프링을 가지는 로드암형 현가장치가 장착된 특수차량에서 공압 스프링의 압력을 전기모터를 구동원으로 하여 작동매체인 유압유로 조절하여 자세 제어를 실시하도록 함으로써, 공압식 자세제어장치에 있어서의 누기와 배관에서의 폭발을 방지하며, 유압식 자세제어장치에 있어서의 저유기나 유압펌프 등의 부품과 배관이나 밸브류 등을 없애 구조가 간단하게 할 수 있는 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또, 본 발명은 유압유를 공급하기 위하여 전기식 구동원을 이용함으로써 전기로 작동되는 전기 구동식 하이브리드 차량에 적용이 용이한 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 구동부의 장착 공간을 고려하여 적합한 전환수단을 선택할 수 있도록 전기모터의 회전구동력을 유압실린더의 직선구동력으로 전환시키는 수단을 다양하게 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량의 각 휠에 독립적으로 설치된 직동형 공압스프링을 구비한 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치에 있어서, 차체에 설치되어 휠 축을 회전 가능하게 지지하는 로드암의 회전 중심에 장착되어 그 회전 각도를 감지하는 회전감지센서와; 상기 직동형 공압스프링에 작동유를 공급 또는 회수하여 상기 로드암을 회전시키며 전기에 의해 작동되는 구동부와; 상기 직동형 공압 스프링과 구동부를 연결하는 유압 호스에 장착되는 압력 센서와; 상기 회전감지센서 및 압력센서의 신호를 기반으로 하여 상기 구동부를 제어하는 자세제어신호를 발생하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치에 따르면, 상기 구동부는, 상기 제어기의 자세제어신호에 따라 작동되는 전기모터의 회전력에 의해 유압유의 토출 및 인입이 이루어지도록 하는 전기모터식 유압 구동시스템을 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치에 따르면, 상기 전기모터식 유압 구동시스템은, 상기 제어기의 자세제어신호에 따라 작동되는 전기모터와, 상기 전기모터에 의해 작동되어 상기 직동형 공압 스프링에 작동유를 공급 또는 회수하는 유압 실린더와, 상기 전기모터에 의해 발생한 회전구동력을 상기 유압 실린더의 직선구동력으로 전환시키는 볼 스크류 및 감속기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치에 따르면, 상기 전기모터식 유압 구동시스템은, 상기 제어기의 자세제어신호에 따라 작동되는 전기모터와, 상기 전기모터에 의해 작동되어 상기 직동형 공압 스프링에 작동유를 공급 또는 회수하는 유압 실린더와, 상기 전기모터에 의해 발생한 회전구동력을 상기 유압 실린더의 직선구동력으로 전환시키는 웜 감속기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치에 따르면, 상기 전기모터식 유압 구동시스템은, 상기 제어기의 자세제어신호에 따라 작동되는 전기모터와, 상기 전기모터에 의해 작동되어 상기 직동형 공압 스프링에 작동유를 공급 또는 회수하는 유압 실린더와, 상기 전기모터에 의해 발생한 회전구동력을 상기 유압 실린더의 직선구동력으로 전환시키는 랙과 피니언 및 감속기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치에 따르면, 상기 전기모터식 유압 구동시스템은, 상기 제어기의 자세제어신호에 따라 작동되는 전기모터로 리니어모터가 사용되고, 상기 리니어모터에 상기 직동형 공압 스프링에 작동유를 공급 또는 회수하는 유압 실린더가 직렬로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치에 따르면, 상기 직동형 공압 스프링은, 차체에 설치되고 후단에 작동유 출입구가 형성된 실린더와, 상기 실린더의 내부에 설치되어 작동유에 의해 전후 이동되며 후미는 개방되고 돌출된 선단이 상기 로드암에 연결되는 스트럿 실린더와, 상기 스트럿 실린더의 내부에 유동 가능하게 설치되며 후방의 유압실과 전방의 가스실을 분리하여 양측이 균형을 유지하도록 스프링 역할을 수행하는 플로팅 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치는, 노면 및 운용 조건에 따라 전기모터식 구동시스템을 통해 구동력을 발생시켜 각각의 독립 휠 별 스프링 압력 변화를 유도하고, 압력변화에 따른 차량 지지력을 제어함으로써 차량의 자세를 변화시켜 차체의 안정성을 높이고, 차량의 주행성 및 운용성을 증대시킴과 아울러 지상고를 낮추어 피탄확률을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
특히, 유압유를 작동매체로 하는 유압식 자세제어방식 및 전기모터 구동시스템을 채용함으로써, 시스템 운용시 장치의 안정성을 높이고 향후 적용될 전기식 하이브리드 차량에 저유기 등의 유압시스템을 장착하지 않고도 적용할 수 있는 효과가 있다.
또, 본 발명의 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치에 따르면, 전기모터의 회전구동력을 유압 실린더의 직선구동력으로 전환하는 동력전환수단을 다양하게 제공하여 실제 장착공간에 적합한 동력전환수단을 선택하여 장착할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 자세제어장치가 장착된 차량의 운용조건에 따른 지상고 조절 모습이 도시된 참고도.
도 2는 자세제어장치의 장착 유무에 따른 차량의 횡경사면 이동시의 차량 자세를 비교한 참고도.
도 3은 종래의 공압식 자세제어장치의 개념도.
도 4는 종래의 유압식 자세제어장치의 개념도.
도 5는 종래의 유압식 구동시스템을 이용한 자세제어장치의 개념도.
도 6은 종래의 자세제어장치에서 사용되는 가스 스프링의 구조도.
도 7은 본 발명에 의한 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치가 장착된 차량의 시스템 구성도.
도 8은 본 발명의 요부 구성인 직동형 공압 스프링의 구성도.
도 9는 본 발명의 요부 구성인 전기모터식 유압 구동시스템의 일례가 도시된 개념도.
도 10은 본 발명의 요부 구성인 전기모터식 유압 구동시스템의 다른 예들이 도시된 개념도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치는, 차량의 각 휠에 독립적으로 설치된 직동형 공압스프링(20)과; 차체에 설치되어 휠 축을 회전 가능하게 지지하는 로드암(50)의 회전 중심에 장착되어 그 회전 각도를 감지하는 회전감지센서(11)와; 상기 직동형 공압스프링(20)에 작동유를 공급 또는 회수하여 상기 로드암(50)을 회전시키며 전기에 의해 작동되는 구동부(30)와; 상기 직동형 공압 스프링(20)과 구동부(30)를 연결하는 유압 호스에 장착되는 압력 센서(12)와; 상기 회전감지센서(11) 및 압력센서(12)의 신호를 기반으로 하여 상기 구동부(30)를 제어하는 자세제어신호를 발생하는 제어기(15)와; 상기 구동부 및 제어기로 전원을 공급하는 전력 공급부(14);를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 구동부(30)는, 상기 제어기(15)의 자세제어신호에 따라 작동되는 전기모터(31)의 회전력에 의해 유압유의 토출 및 인입이 이루어지도록 하는 전기모터식 유압 구동시스템을 형성하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 전기모터식 유압 구동시스템은 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제어기(15)의 자세제어신호에 따라 작동되는 전기모터(31)와, 상기 전기모터(31)에 의해 작동되어 상기 직동형 공압 스프링(20)에 작동유를 공급 또는 회수하는 유압 실린더(32)와, 상기 전기모터(31)에 의해 발생한 회전구동력을 상기 유압 실린더(32)의 직선구동력으로 전환시키는 볼 스크류(33) 및 감속기(34)를 포함하여 구성할 수 있다.
물론, 상기 전기모터(31)의 회전구동력을 상기 유압 실린더(32)의 직선구동력으로 전환시키는 수단으로 볼 스크류(33) 및 감속기(34)를 사용하지 않고 다른 수단을 사용할 수도 있다. 즉, 도 10의 (a)와 같이 웜 감속기(35)를 사용하거나, (b)와 같이 랙(36)과 피니언(37) 및 감속기(38)를 사용하는 것이다. 물론 상기 전기모터(31)로 회전형 모터를 사용하는 대신에 도 10의 (c)와 같이 리니어모터(31')를 사용하고, 이 리니어모터(31')에 유압 실린더(32)를 직렬로 연결하여 전기모터식 유압 구동시스템을 형성할 수도 있다.
그리고, 상기 직동형 공압 스프링(20)은, 차체에 설치되고 후단에 작동유 출입구(22)가 형성된 스프링 실린더(21)와, 상기 스프링 실린더(21)의 내부에 설치되어 작동유에 의해 전후 이동되며 후미는 개방되고 돌출된 선단이 상기 로드암(50)에 연결되는 스트럿 실린더(23)와, 상기 스트럿 실린더(23)의 내부에 유동 가능하게 설치되며 후방의 유압실(23a)과 전방의 가스실(23b)을 분리하여 양측이 균형을 유지하도록 스프링 역할을 수행하는 플로팅 피스톤(25)을 포함하여 이루어진다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치는 차량의 각 휠에 설치된 로드암의 회전각도에 따라 각 휠에 설치된 직동형 공압 스프링을 제어하여 차량의 자세를 제어하게 된다.
로드암(50)의 회전 중심에 위치한 회전감지센서(11)는 로드암형 현가장치 각도를 감지한 측정신호를 제어기(15)에 전달하고, 상기 제어기(15)는 측정된 신호를 바탕으로 내장된 알고리즘을 이용하여 차량의 현재 자세를 계산하고 조절하고자하는 차량자세에 대한 제어신호를 각 독립 휠에 연결된 구동부(30)에 전달하게 된다. 상기 구동부(30)는 상기 제어부(15)로부터 전달된 제어신호에 따라 각각의 구동력을 발생시켜 전달매체인 유압유를 직동형 공압 스프링(30)에 전달한다.
이에 따라 상기 직동형 공압 스프링(20)에서는 유압실(23a)에서의 증가 또는 감소된 유압유의 양에 따라 가스실(23b)의 압력이 변화하게 되고, 최종적으로 상기 가스실(23a)의 압력으로부터 생성되는 지지력에 의해 차량의 자세를 조절된다.
이때, 상기 직동형 공압 스프링(20)과 구동부(30)를 연결하는 유압 호스에 장착된 압력센서(12)는 과부하시 생성된 압력을 감지하여 상기 제어기(15)에 전달함으로써 시스템의 안정성을 확보할 수 있도록 한다. 그리고, 전원공급부(14)는 상기 구동부(30)의 전기모터(31)를 구동하거나 상기 제어기(15)의 운용을 위해 필요한 전력을 공급해 주는 역할을 수행한다. 이러한 시스템 구성도는 4X4, 6X6, 8X8 등 휠 구성에 따라 소요 개수만 달라질 뿐 전체적인 구성도는 동일하게 적용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 자세제어장치에 적용하기 위해 고안된 공압 스프링으로서, 일반 공압 스프링 구조에 구동력이 유압유를 통해 전달될 수 있도록 유압실(Oil Chamber, 23a)이 가스실(Gas Chamber, 23b)에 붙어있으며, 상기 가스실(23b)과 유압실(23a) 사이에 위치한 플로팅 피스톤(Floating Piston, 25)을 통해 유압유로부터 구동력을 전달받을 수 있게 된다. 이러한 공압 스프링은 구조상으로 일반적인 스트럿 공압 스프링과 비슷한 구조이나 오리피스가 장착되지 않아 댐퍼의 기능은 수행할 수 없도록 되어 있다.
그러나, 상기한 본 발명의 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치의 직동형 공압 스프링(20)으로는 도 6에 도시된 기존의 가스 스프링(100)을 사용할 수 있음은 물론 일부 구조가 변경된 공압 스프링도 사용할 수 있다. 즉, 오일 댐퍼 구조를 가지는 기존의 스트럿형 공압 스프링도 적용이 가능하다.
한편, 상기 전원공급부(14)에서 공급되는 전기에 의해 작동되어 상기 직동형 공압 실린더(20)로 유압유를 공급하는 상기 구동부(30)는, 도 9에 도시된 바와 같이 전기모터(31)와 감속기(34), 볼 스크류(33) 및 유압 실린더(32)를 포함하고 있다. 상기 전기모터(31)는 자세제어에 필요한 구동력을 발생시켜 상기 감속기(34)에 전달하고, 상기 감속기(34)는 상기 전기모터(31)의 출력축으로부터 전달된 구동력을 증대시킴과 아울러 회전속도를 줄이며, 상기 볼 스크류(33)는 상기 전기모터(31)의 회전구동력을 직선구동력으로 변환시켜 상기 유압 실린더(32)에 전달함으로써 상기 직동형 공압 실린더(20)에 유압유가 공급되거나 상기 직동형 공압 실린더(20)로부터 유압유가 배출되도록 하게 된다.
이때, 상기 전기모터(31)의 회전구동력을 직선구동력으로 변환시키는 수단으로서 상기 볼 스크류(33)를 사용하지 않고, 도 10에 도시된 다양한 수단을 이용할 수 있다. 즉, 도 10의 (a)와 같이 웜 감속기(35)를 이용하거나, 도 10의 (b)와 같이 랙(36)과 피니언(37) 및 감속기(38)를 이용할 수도 있다. 이때, 상기 웜 감속기(35)나 감속기(38)를 사용하는 이유는 상기 전기모터(31)의 출력축으로부터 전달된 구동력을 증대시키고 회전속도를 줄임으로써 상기 직동형 공압 실린더(20)로 공급되는 유압유의 압력을 정밀하게 제어하기 위한 것이다.
이와는 달리 도 10의 (c)와 같이 유압 실린더(32)를 작동시키기 위한 구동원으로서 전기모터를 회전형 모터가 아닌 직선형 모터, 즉 리니어모터(31')를 이용할 수도 있다. 이 경우 회전구동력을 직선구동력으로 변환시킬 필요가 없어 상기 리니어모터(31')를 상기 유압 실린더(32)에 직렬로 연결하여 상기 유압 실린더(32)를 정밀하게 제어한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
11: 회전감지센서
12: 압력 센서
14: 전원공급부
15: 제어기
20: 직동형 공압 스프링
21: 스프링 실린더 22: 작동유 출입구
23: 스트럿 실린더
23a: 유압실 23b: 가스실
24: 이탈방지편 25: 플로팅 피스톤
30: 구동부
31: 전기모터 31': 리니어모터
32: 유압 실린더 33: 볼 스크류
34: 감속기 35: 웜 감속기
36: 랙 37: 피니언
38: 감속기
50: 로드암(Road Arm)

Claims (7)

  1. 차량의 각 휠에 독립적으로 설치된 직동형 공압스프링(20)을 구비한 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치에 있어서,
    차체에 설치되어 휠 축을 회전 가능하게 지지하는 로드암(50)의 회전 중심에 장착되어 그 회전 각도를 감지하는 회전감지센서(11)와;
    상기 직동형 공압스프링(20)에 작동유를 공급 또는 회수하여 상기 로드암(50)을 회전시키며 전기에 의해 작동되는 구동부(30)와;
    상기 직동형 공압 스프링(20)과 구동부(30)를 연결하는 유압 호스에 장착되는 압력 센서(12)와;
    상기 회전감지센서(11) 및 압력센서(12)의 신호를 기반으로 하여 상기 구동부(30)를 제어하는 자세제어신호를 발생하는 제어기(15);를 포함하고,
    상기 직동형 공압 스프링(20)은, 차체에 설치되고 후단에 작동유 출입구(22)가 형성된 스프링 실린더(21)와, 상기 스프링 실린더(21)의 내부에 설치되어 작동유에 의해 전후 이동되며 후미는 개방되고 돌출된 선단이 상기 로드암(50)에 연결되는 스트럿 실린더(23)와, 상기 스트럿 실린더(23)의 내부에 유동 가능하게 설치되며 후방의 유압실(23a)과 전방의 가스실(23b)을 분리하여 양측이 균형을 유지하도록 스프링 역할을 수행하는 플로팅 피스톤(25)을 포함하는 것을 특징으로 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동부(30)는, 상기 제어기(15)의 자세제어신호에 따라 작동되는 전기모터(31)의 회전구동력에 의해 유압유의 토출 및 인입이 이루어지도록 하는 전기모터식 유압 구동시스템을 형성한 것을 특징으로 하는 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전기모터식 유압 구동시스템은, 상기 제어기(15)의 자세제어신호에 따라 작동되는 전기모터(31)와, 상기 전기모터(31)에 의해 작동되어 상기 직동형 공압 스프링(20)에 작동유를 공급 또는 회수하는 유압 실린더(32)와, 상기 전기모터(31)에 의해 발생한 회전구동력을 상기 유압 실린더(32)의 직선구동력으로 전환시키는 볼 스크류(33) 및 감속기(34)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 전기모터식 유압 구동시스템은, 상기 제어기(15)의 자세제어신호에 따라 작동되는 전기모터(31)와, 상기 전기모터(31)에 의해 작동되어 상기 직동형 공압 스프링(20)에 작동유를 공급 또는 회수하는 유압 실린더(32)와, 상기 전기모터(31)에 의해 발생한 회전구동력을 상기 유압 실린더(32)의 직선구동력으로 전환시키는 웜 감속기(35)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 전기모터식 유압 구동시스템은, 상기 제어기(15)의 자세제어신호에 따라 작동되는 전기모터(31)와, 상기 전기모터(31)에 의해 작동되어 상기 직동형 공압 스프링(20)에 작동유를 공급 또는 회수하는 유압 실린더(32)와, 상기 전기모터(31)에 의해 발생한 회전구동력을 상기 유압 실린더(32)의 직선구동력으로 전환시키는 랙(36)과 피니언(37) 및 감속기(38)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 전기모터식 유압 구동시스템은, 상기 제어기(15)의 자세제어신호에 따라 작동되는 전기모터로 리니어모터(31')가 사용되고, 상기 리니어모터(31')에 상기 직동형 공압 스프링(20)에 작동유를 공급 또는 회수하는 유압 실린더(32)가 직렬로 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 로드암형 현가장치가 적용된 특수차량의 자세제어장치.
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