KR101283593B1 - 액티브 롤 컨트롤 장치 - Google Patents

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Abstract

액티브 롤 컨트롤 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치는 차량의 서스펜션암과 스태빌라이저 바의 단부를 연결하는 스태빌라이저 링크의 상기 서스펜션암 상의 장착위치를 차량의 주행조건에 따라 조정하여 차량의 롤 강성을 능동적으로 제어하는 액티브 롤 컨트롤 장치에 있어서, 상기 서스펜션암의 중앙부를 일측으로 절곡하여 내측에 개구된 공간부를 형성하고, 상기 공간부 내부에 개구부를 통하여 설치되는 레일 플레이트; 중앙에 스크루 홀을 형성되고, 상부와 하부에는 롤러 베어링이 구성되어 상기 레일 플레이트를 따라 안내되도록 설치되고, 일 측면에는 상기 스태빌라이저 링크의 일단에 연결되는 연결단이 형성되는 커넥터; 상기 서스펜션암의 내측단에 체결되고, 회전축은 스크루 축으로 형성되어 상기 스크루 홀에 치합되어 상기 레일 플레이트를 따라 상기 커넥터를 직선 구동시키는 구동모터; 및 하측에는 상기 스태빌라이저 링크가 거동하는 슬롯이 형성되어 상기 레일 플레이트와 결합된 상태로, 상기 서스펜션암의 개구부 측에 체결되는 커버를 포함한다.

Description

액티브 롤 컨트롤 장치{ACTIVE ROLL CONTROL SYSTEM}
본 발명은 차량의 액티브 롤 컨트롤 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양측 어퍼암에 각각 스태빌라이저 링크를 통하여 양단이 장착되는 스태빌라이저 바의 능동적인 롤 제어를 가능하게 하는 액티브 롤 컨트롤 장치(ARCS: 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 스태빌라이저 바(105) 등으로 구성된다.
여기서, 상기 스태빌라이저 바(105)는 직선부 양측이 차체(107)에 설치되고, 양단은 스태빌라이저 링크(113)를 통하여 서스펜션암인 로워암(109) 또는 스트럿 바(미도시)에 장착되어, 좌,우측 바퀴(111)가 서로 동시에 상하 운동하는 경우에는 작용하지 않고, 좌,우측 바퀴(111)가 서로 상대적으로 상하 운동하는 경우에는 비틀리면서 비틀림 탄성력으로 차체(107)의 롤을 억제하는 안티 롤 기능을 수행한다.
즉, 상기 스태빌라이저 바(105)는 차량의 선회 주행 시에 차체(107)의 선회 외측이 원심력으로 기울어지거나 혹은 주행 중에 범프 또는 리바운드로 인해 좌,우측 바퀴(111)가 상대적으로 위상차를 가질 때에 비틀어지면서 그 비틀림 탄성력을 이용하여 차체의 자세를 안정화시켜 주게 된다.
그런데, 종래의 스태빌라이저 바(105)는 강성값이 일정하여 자체 비틀림 탄성력만으로는 여러 조건에서 선회 안정성을 확보해 주기에는 미흡하여 최근에는 도 2에 도시된 바와 같이, 스태빌라이저 바(105)의 선단에 유압 실린더(115)로 이루어지는 액추에이터를 연결하여 능동적인 롤 제어가 가능하도록 하는 액티브 롤 컨트롤 장치가 개발되었다.
상기와 같은 액티브 롤 컨트롤 장치는 일측 로워암(109)과 스태빌라이저 바(105)의 일단을 연결하는 스태빌라이저 링크(113) 대신에 상기한 유압 실린더(115)를 적용하여 스태빌라이저 바(105)의 일단과 상기 로워암(109) 사이의 연결 길이를 가변되도록 함으로써, 스태빌라이저 바(105)의 비틀림 강성을 변화시키는 메커니즘을 갖는다.
즉, 상기 액티브 롤 컨트롤 장치는 상기 유압 실린더(115)의 하단이 일측 로워암(109)에 연결되고, 상기 유압 실린더(115)의 피스톤 로드(117) 선단은 상기 스태빌라이저 바(105)의 일단에 볼 조인트(119)를 통하여 연결된다.
따라서 상기한 액티브 롤 컨트롤 장치는 차량의 가속도 센서, 차고 센서, 스티어링 센서 등에서 출력되는 신호를 기반으로 ECU가 밸브, 유압펌프 등을 포함하는 유압 시스템을 제어하여 차량의 롤을 개선한다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 액티브 롤 컨트롤 장치는 유압 실린더(115)(즉, 액추에이터)의 작동 스트로크를 최대한 확보하기 위하여 그 하단이 별도 브라켓(121)을 통하여 로워암(109)의 아래 측에서 조립되어야 하며, 이와 같은 레이아웃은 가능하나 양산성을 고려하였을 경우, 설계기준에 맞지 않는 문제점이 있다.
또한, 액추에이터로 유압 실린더(115)를 적용함으로 인해 유압펌프와 유압라인 및 밸브 등의 유압 생성 및 공급제어에 필요한 부품들을 별도로 갖추어야 하는 문제점도 있다.
본 발명의 실시 예는 서스펜션암의 하부에 구성되어 모터 구동하는 구동유닛을 통하여 스태빌라이저 링크의 서스펜션암 상의 장착위치를 조정하여 스태빌라이저 링크의 레버비를 가변함으로서, 차량의 롤 강성을 능동적으로 제어하는 액티브 롤 컨트롤 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는 모터 구동에 의해 제어가 간단하고, 서스펜션암 상에 설치 시 레이아웃의 이점을 갖도록 하는 액티브 롤 컨트롤 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는 스태빌라이저 링크와 서스펜션암 사이의 옵셋량을 최소화하고, 롤러 베어링을 통하여 안내되는 커넥터를 적용하여 비틀림 모멘트에 의한 영향을 저감하는 액티브 롤 컨트롤 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 차량의 서스펜션암과 스태빌라이저 바의 단부를 연결하는 스태빌라이저 링크의 상기 서스펜션암 상의 장착위치를 차량의 주행조건에 따라 조정하여 차량의 롤 강성을 능동적으로 제어하는 액티브 롤 컨트롤 장치에 있어서, 상기 서스펜션암의 중앙부를 일측으로 절곡하여 내측에 개구된 공간부를 형성하고, 상기 공간부 내부에 개구부를 통하여 설치되는 레일 플레이트; 중앙에 스크루 홀을 형성되고, 상부와 하부에는 롤러 베어링이 구성되어 상기 레일 플레이트를 따라 안내되도록 설치되고, 일 측면에는 상기 스태빌라이저 링크의 일단에 연결되는 연결단이 형성되는 커넥터; 상기 서스펜션암의 내측단에 체결되고, 회전축은 스크루 축으로 형성되어 상기 스크루 홀에 치합되어 상기 레일 플레이트를 따라 상기 커넥터를 직선 구동시키는 구동모터; 및 하측에는 상기 스태빌라이저 링크가 거동하는 슬롯이 형성되어 상기 레일 플레이트와 결합된 상태로, 상기 서스펜션암의 개구부 측에 체결되는 커버를 포함하는 액티브 롤 컨트롤 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 서스펜션암은 차량의 서브 프레임과 너클 사이에 부시를 통하여 연결되는 어퍼암일 수 있다.
또한, 상기 레일 플레이트는 상면과 하면이 일 측면을 통하여 연결되는 형상으로 상면과 하면을 통하여 상기 커넥터의 롤러 베어링이 구름 지지될 수 있다.
또한, 상기 레일 플레이트는 그 일 측면과 상기 서스펜션암의 측면 사이에 2점 볼트 체결되어 조립될 수 있다.
또한, 상기 롤러 베어링은 상기 커넥터의 상부와 하부에 2개씩을 한 쌍으로 각각 2 쌍씩 설치될 수 있다.
또한, 상기 커넥터 상의 연결단에는 상기 스태빌라이저 링크의 상단이 부시를 통하여 조립될 수 있다.
또한, 상기 스크루 축의 선단은 상기 서스펜션암의 외측 선단에 압입 설치되는 베어링을 통하여 회전 지지될 수 있다.
또한, 상기 구동모터는 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 양방향 서보모터로 구성될 수 있다.
또한, 상기 구동모터는 상기 서스펜션암의 내측단에 스페이서를 개재하여 조립될 수 있다.
또한, 상기 레일 플레이트와 상기 커버의 결합은 상기 레일 플레이트의 상면과 하면 선단에 형성되는 걸림턱에 상기 커버의 상면과 하면 선단에 형성되는 걸림단이 걸린 상태로 결합될 수 있다.
또한, 상기 커버는 상기 서스펜션암의 개구부 외측과 내측 단부에 각각 볼트 조립될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 차량의 주행조건에 따라 서스펜션암의 내측에 구성되어 모터 구동하는 커넥터을 통하여 스태빌라이저 링크의 서스펜션암 상의 장착위치를 조정하여 스태빌라이저 링크의 레버비를 가변함으로서, 차량의 롤 강성을 능동적으로 제어하여 차량의 선회 안정성을 향상시킬 수 있다.
특히, 차량의 선회 주행 조건 시에 스태빌라이저 링크의 장착위치를 서스펜션암의 거동이 큰 위치로 이동시킴으로써 스태빌라이저 바의 강성이 서스펜션암의 거동이 더 큰 위치에 작용하도록 하여 능동적인 롤 제어를 가능하게 할 수 있다.
또한, 모터 구동에 의해 제어가 유압식에 비하여 간단하게 구현되며, 차체에 장착 시에도 종전의 유압공급제어를 위한 유압펌프, 유압밸브, 유압배관 등 복잡한 유압공급 시스템을 적용하지 않게 됨으로 레이아웃 상의 이점이 있다.
또한, 서스펜션암의 형상을 "??"자 형상으로 절곡하여 스태빌라이저 링크와 서스펜션암 사이의 옵셋량을 최소화하고, 롤러 베어링을 통하여 안내되는 커넥터를 적용하여 비틀림 모멘트에 의한 영향을 저감할 수 있다.
도 1은 일반적인 차량용 현가장치의 구성도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치가 적용된 차량용 현가장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치의 작동 상태도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 설명의 편의상 도 3의 좌측방향을 외측, 우측방향을 내측이라 정의하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치의 정면도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치의 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치는 차량의 주행 조건에 따라 스태빌라이저 바(1)의 강성값을 변화시켜 차량의 롤 거동을 능동적으로 개선한다.
즉, 상기한 액티브 롤 컨트롤 장치는 스태빌라이저 바(1), 스태빌라이저 링크(3), 및 서스펜션암인 어퍼암(5) 상에 구성되는 레일 플레이트(7), 커넥터(9), 구동모터(11), 커버(13)로 구성된다.
상기 스태빌라이저 바(1)는 양측이 차체측 서브 프레임(15) 상에 마운팅 부시(17)를 통하여 설치된다.
그리고 상기 스태빌라이저 링크(3)는 하단이 상기 스태빌라이저 바(1)의 선단에 볼 조인트(BJ)를 통하여 연결된다.
한편, 도 6을 참조하면, 상기 서스펜션암인 어퍼암(5)은 중앙부가 일측으로 절곡하여 내측에 개구된 공간부(5a)를 형성하여 서브 프레임(15)과 너클(16) 사이에 부시(10)를 통하여 연결된다.
그리고 상기 레일 플레이트(7)는 상기 어퍼암(5)의 개구부를 통하여 그 공간부(5a) 내부에 설치된다.
이러한 레일 플레이트(7)는 상면(7a)과 하면(7b)이 일 측면(7c)을 통하여 연결되는 "??"자 형상을 갖는다.
또한, 상기 레일 플레이트(7)는 그 일 측면(7c)과 상기 어퍼암(5)의 측면(5b) 사이에 2점 볼트 체결되어 조립된다.
그리고 상기 커넥터(9)는 중앙에 스크루 홀(SH)을 형성되고, 상부와 하부에는 롤러 베어링(19)이 구성되어 상기 롤러 베어링(19)을 통하여 상기 레일 플레이트(7)의 상면(7a)과 하면(7b)에 구름 지지된 상태로 안내된다.
이때, 상기 롤러 베어링(19)은 상기 커넥터(9)의 상부와 하부에 2개씩을 한 쌍으로 각각 2 쌍씩 설치되나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 커넥터(9)는 일 측면에 상기 스태빌라이저 링크(3)의 일단이 연결되는 연결단(21)이 형성된다.
즉, 상기 커넥터(9) 상의 연결단(21)은 상기 스태빌라이저 링크(3)의 상단에 부시(23)를 통하여 조립된다.
그리고 상기 구동모터(11)는 상기 어퍼암(5)의 내측단(25)에 체결되고, 그 회전축은 스크루 축(27)으로 형성되어 상기 스크루 홀(SH)에 치합되어 상기 레일 플레이트(7)를 따라 상기 커넥터(9)를 직선 구동시킨다.
이때, 상기 스크루 축(27)의 선단은 상기 어퍼암(5)의 외측 선단에 압입 설치되는 베어링(B)을 통하여 회전 지지된다.
여기서, 상기 구동모터(11)는 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 양방향 서보모터로 구성될 수 있다.
또한, 상기 구동모터(11)는 상기 어퍼암(5)의 내측단(25)에 스페이서(29)를 개재하여 조립될 수 있다.
그리고 상기 커버(13)는 하면(13b)에 상기 스태빌라이저 링크(3)가 거동하는 슬롯(S)이 형성되어 상기 레일 플레이트(7)와 결합된 상태로, 상기 어퍼암(5)의 개구부 측에 체결된다.
즉, 상기 레일 플레이트(7)와 상기 커버(13)의 결합은 상기 레일 플레이트(7)의 상면(7a)과 하면(7b) 선단에 형성되는 걸림턱(31)에 상기 커버(13)의 상면(13a)과 하면(13b) 선단에 형성되는 걸림단(33)이 상호 걸린 상태로 결합된다.
또한, 상기 커버(13)는 상기 어퍼암(5)의 개구부 외측과 내측 단부에 각각 볼트 조립된다.
따라서 상기한 액티브 롤 컨트롤 장치는 차량의 주행조건에 따라 어퍼암(5)의 내측단(25)에 설치되는 구동모터(11)가 구동하여 스태빌라이저 링크(3)의 어퍼암(5) 측 장착위치를 조정한다.
그러면, 스태빌라이저 링크(3)의 레버비가 가변되어 스태빌라이저 바(1)의 강성값을 변경시킴으로써 차량의 롤 강성을 능동적으로 제어할 수 있도록 한다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 액티브 롤 컨트롤 장치의 작동을, 도 7을 참조하여 구체적으로 설명한다.
즉, 평상시에는 스태빌라이저 링크(3)의 어퍼암(5) 측 장치위치를 결정하는 커넥터(9)가 도 7의 "P1" 위치에 위치되어 스태빌라이저 바(1)의 강성값을 평소대로 유지한다.
이러한 상태에서, 차량이 선회 주행하는 경우, 가속도 센서, 차고 센서, 스티어링 센서에서 출력되는 신호를 기반으로 제어기가 구동모터(11)를 일 방향으로 회전 제어한다.
그러면, 스크루 축(27) 상의 커넥터(9)가 도 7의 "P2" 위치로 이동하여 스태빌라이저 링크(3)의 레버비를 크게 해주며, 이로 인해 스태빌라이저 바(1)의 강성값은 커지게 되고, 이와 동시에 스태빌라이저 링크(3)의 어퍼암(5) 상의 장착위치(P1->P2)도 어퍼암(5)의 거동이 더 큰 위치(P2)로 이동된다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치는 차량의 주행조건에 따라 구동모터(11)의 구동에 의해 스태빌라이저 링크(3)의 어퍼암(5) 상의 장착위치를 조정하여 스태빌라이저 링크(3)의 레버비를 가변함으로서, 차량의 롤 강성을 능동적으로 제어하여 차량의 선회 안정성을 향상시킨다.
특히, 차량의 선회 주행 시에는 스태빌라이저 링크(3)의 어퍼암(5) 상의 장착위치가 어퍼암(5)의 거동이 더 큰 위치로 이동되어 더 큰 롤 억제력으로 차체의 롤을 능동적으로 제어한다.
또한, 구동원으로 어퍼암(5)의 측부에 모터를 적용하여 유압식에 비하여 제어가 간단하고, 차체에 장착 시에도 종전의 복잡한 유압공급 시스템을 적용하지 않게 됨으로 레이아웃 상의 이점이 있다.
또한, 상기 서스펜션암인 어퍼암(5)의 형상을 "??"자 형상으로 절곡하여 스태빌라이저 링크(3)와 어퍼암(5) 사이의 옵셋량을 최소화할 수 있으며, 동시에 롤러 베어링을 통하여 안내되는 커넥터를 적용하여 비틀림 모멘트에 의한 영향을 저감하여 작동 효율성이 향상된다.
이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1: 스태빌라이저 바 3: 스태빌라이저 링크
5: 어퍼암(즉, 서스펜션암) 7: 레일 플레이트
9: 커넥터 11: 구동모터
13: 커버 15: 서브 프레임
16: 너클 19: 롤러 베어링
21: 연결단 25: 내측단
27: 스크루 축 29：스페이서
31： 걸림턱 33： 걸림단

Claims (11)

  1. 차량의 서스펜션암과 스태빌라이저 바의 단부를 연결하는 스태빌라이저 링크의 상기 서스펜션암 상의 장착위치를 차량의 주행조건에 따라 조정하여 차량의 롤 강성을 능동적으로 제어하는 액티브 롤 컨트롤 장치에 있어서,
    상기 서스펜션암의 중앙부를 일측으로 절곡하여 내측에 개구된 공간부를 형성하고,
    상기 공간부 내부에 개구부를 통하여 설치되는 레일 플레이트;
    중앙에 스크루 홀을 형성되고, 상부와 하부에는 롤러 베어링이 구성되어 상기 레일 플레이트를 따라 안내되도록 설치되고, 일 측면에는 상기 스태빌라이저 링크의 일단에 연결되는 연결단이 형성되는 커넥터;
    상기 서스펜션암의 내측단에 체결되고, 회전축은 스크루 축으로 형성되어 상기 스크루 홀에 치합되어 상기 레일 플레이트를 따라 상기 커넥터를 직선 구동시키는 구동모터; 및
    하측에는 상기 스태빌라이저 링크가 거동하는 슬롯이 형성되어 상기 레일 플레이트와 결합된 상태로, 상기 서스펜션암의 개구부 측에 체결되는 커버;
    를 포함하는 액티브 롤 컨트롤 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서스펜션암은
    차량의 서브 프레임과 너클 사이에 부시를 통하여 연결되는 어퍼암인 것을 특징으로 하는 액티브 롤 컨트롤 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레일 플레이트는
    상면과 하면이 일 측면을 통하여 연결되는 형상으로 상면과 하면을 통하여 상기 커넥터의 롤러 베어링이 구름 지지되는 것을 특징으로 하는 액티브 롤 컨트롤 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레일 플레이트는
    그 일 측면과 상기 서스펜션암의 측면 사이에 2점 볼트 체결되어 조립되는 것을 특징으로 하는 액티브 롤 컨트롤 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 롤러 베어링은
    상기 커넥터의 상부와 하부에 2개씩을 한 쌍으로 각각 2 쌍씩 설치되는 것을 특징으로 하는 액티브 롤 컨트롤 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커넥터 상의 연결단에는
    상기 스태빌라이저 링크의 상단이 부시를 통하여 조립되는 것을 특징으로 하는 액티브 롤 컨트롤 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스크루 축의 선단은
    상기 서스펜션암의 외측 선단에 압입 설치되는 베어링을 통하여 회전 지지되는 것을 특징으로 하는 액티브 롤 컨트롤 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동모터는
    회전수 및 회전방향 제어가 가능한 양방향 서보모터로 구성되는 것을 특징으로 하는 액티브 롤 컨트롤 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 구동모터는
    상기 서스펜션암의 내측단에 스페이서를 개재하여 조립되는 것을 특징으로 하는 액티브 롤 컨트롤 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 레일 플레이트와 상기 커버의 결합은
    상기 레일 플레이트의 상면과 하면 선단에 형성되는 걸림턱에 상기 커버의 상면과 하면 선단에 형성되는 걸림단이 걸린 상태로 결합되는 것을 특징으로 하는 액티브 롤 컨트롤 장치.
  11. 제1항 또는 제9항에 있어서,
    상기 커버는
    상기 서스펜션암의 개구부 외측과 내측 단부에 각각 볼트 조립되는 것을 특징으로 하는 액티브 롤 컨트롤 장치.
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