KR101393546B1 - 자동차의 능동 제어 현가장치 - Google Patents

Abstract

능동 제어 현가장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 능동 제어 현가장치는 후륜측의 휠 캐리어와 서브 프레임 사이에 구성되어 차체의 자세를 능동적으로 제어하는 토우 제어수단을 보유하는 능동 제어 현가장치에 있어서, 상기 토우 제어수단에 적용되어 구동모터의 작동에 따라 어시스트 링크의 차체측단 연결부가 특정 궤적을 따라 승강할 수 있도록 안내하는 제어캠 어셈블리는 상기 어시스트 링크의 차체측단과 연결되어 상기 서브 프레임에 고정된 하우징에 배치된 가이드 레일을 따라 승강하는 제어캠과; 상기 가이드 레일과 제어캠의 사이에 위치하며, 상기 제어캠의 내면에 고정되면서 양측에 상하 길이방향 등간격으로 배치되는 다수의 베어링 볼을 지지하는 리테이너를 포함하는 능동제어 현가장치를 제공할 수 있다.

Description

자동차의 능동 제어 현가장치{ACTIVE GEOMETRY CONTROL SUSPENSION SYSTEM OF VEHICLE}

본 발명은 자동차의 능동 제어 현가장치(Active Geometry Control Suspension System)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토우 제어수단에 적용되는 제어캠 어셈블리의 구성을 단순화하여 협소한 공간에 효과적으로 적용할 수 있도록 한 자동차의 능동 제어 현가장치에 관한 것이다.

차량에 있어서의 현가장치는 차체와 휠 사이에 존재하며, 이 두 강체를 하나 혹은 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 상하방향으로는 스프링과 유압 쇽 업소버 등에 의해 지지되고, 기타방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 휠 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시키는 기능을 수행하게 된다.

이러한 현가장치는 차량의 주행 중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자에게 안락한 승차감을 제공하고, 운전자의 운전행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하며, 불규칙한 노면의 주행 시, 타이어 접지면에서의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동, 구동 시 차량의 조종성 및 안정성을 확보하여야 한다는 기본 조건을 만족시켜야만 한다.

이러한 조건을 만족시키기 위해서는 서스펜션 지오메트리에 의한 휠의 자세가 매우 중요한 요소로 작용하게 되는데, 휠의 자세는 차체와의 상대 운동에 따라 라 크게 변하게 되며, 변하는 휠의 자세에 따라 차량의 전체적인 성능을 크게 좌우하게 된다.

이에 따라 최근의 현가장치는 상기 요구조건을 충족시킬 수 있는 다양하게 개발되어 그 나름대로 꾸준한 발전이 거듭되고 있는데, 특히, 최근에는 고출력 엔진의 등장과 더불어 소비자의 "주행의 재미(Fun to drive)"에 대한 선호도가 급격히 증가하기 시작함에 따라 운전자의 의지를 유쾌하게 표현할 수 있는 고성능 서스펜션 시스템의 출현이 강력히 요구되고 있다.

이러한 요구 사항에 부응하기 위하여 개발된 것이 능동 제어 현가장치(Active Geometry Control Suspension System)이다.

상기 능동 제어 현가장치는 차량의 고속 선회 주행 시, 후륜 현가장치의 지오메트리를 가변함으로써, 후륜의 접지력을 향상시켜 핸들링 성능을 개선하기 위한 것으로서, 급선회시 선회 외측 후륜을 토우 인(Toe-in)으로 유도하여 차량의 조종 안정성을 향상시키는 기능을 수행한다.

이러한 능동 제어 현가장치는 차량의 주행 상황을 검출하여 전자제어유닛(ECU)에 탑재된 엔지니어링 로직에 의해 액추에이터를 구동시키며, 상기 액추에이터의 작동에 따라 어시스트 링크가 작동하면서 선회 외측 후륜의 토우 각을 제어하여 안정적인 선회 주행이 이루어지도록 한다.

본 발명의 실시예는 토우 제어수단에 적용되는 제어캠 어셈블리의 구성을 단순화하여 협소한 공간에 효과적으로 적용할 수 있도록 한 자동차의 능동 제어 현가장치를 제공하려는 것이다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 후륜 측의 휠 캐리어와 서브 프레임 사이에 구성되어 차체의 자세를 능동적으로 제어하는 토우 제어수단을 보유하는 능동 제어 현가장치에 있어서, 상기 토우 제어수단에 적용되어 구동모터의 작동에 따라 어시스트 링크의 차체측단 연결부가 특정 궤적을 따라 승강할 수 있도록 안내하는 제어캠 어셈블리는 상기 어시스트 링크의 차체측단과 연결되어 상기 서브 프레임에 고정된 하우징에 배치된 가이드 레일을 따라 승강하는 제어캠과; 상기 가이드 레일과 제어캠의 사이에 위치하며, 상기 제어캠의 내면에 고정되면서 양측에 상하 길이방향 등간격으로 배치되는 다수의 베어링 볼을 지지하는 리테이너를 포함하는 능동제어 현가장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 리테이너는 일정 두께를 갖는 판상의 부재로서, 가장자리 부분이 상기 제어캠의 외측면을 덮을 수 있도록 절곡되는 둘레턱이 형성되며, 상기 둘레턱의 모서리 부분에는 상기 제어캠에 형성된 고정홈에 삽입되어 고정될 수 있는 고정돌기가 형성될 수 있다.

또한, 상기 베어링 볼은 상기 리테이너에 형성되는 다수의 볼 안착공에 삽입되어 안착될 수 있다.

또한, 상기 볼 안착공은 내측은 베어링 볼의 외경 보다 넓게 형성되고, 외측은 베어링 볼의 외경 보다 좁게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예는 능동제어 현가장치의 토우 제어수단에 적용되어 구동모터의 작동에 따라 어시스트 링크의 차체측단 연결부가 특정 궤적을 따라 승강할 수 있도록 안내하는 제어캠 어셈블리에 마찰을 최소화하기 위하여 별도의 리테이너를 이용하여 볼 베어링을 적용할 수 있다.

이에 따라 제어캠과 가이드 레일의 마찰을 최소화하여 토우 제어수단의 작동력을 증대시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 능동 제어 현가장치의 사시도이다.
도 2는 일반적인 능동 제어 현가장치에 적용되는 토우 제어수단의 사시도이다.
도 3은 일반적인 능동 제어 현가장치에 적용되는 토우 제어수단의 내부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 능동 제어 현가장치의 토우 제어수단에 적용되는 제어캠 어셈블리와 가이드 레일의 조립 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 능동 제어 현가장치의 적용되는 토우 제어수단에 적용되는 제어캠의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 능동 제어 현가장치의 적용되는 토우 제어수단에 적용되는 제어캠의 분해 사시도이다.
도 7은 도 5의 A - A 선 단면도이다.
도 8은 도 5의 B - B 선 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 통하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

단, 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여함을 전제로 한다.

하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1,제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1 은 일반적인 능동 제어 현가장치의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 능동제어 현가장치는 후륜(W)을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어(2)와 서브 프레임(4) 사이에 배치되는 토우 제어수단(6)을 포함한다.

상기 휠 캐리어(2)는 전측으로 돌출되는 트레일링 아암(8)을 포함하며, 차체측에 배치되는 서브 프레임(4)과의 사이에는 차폭 방향으로 배치되는 어퍼 및 로워 아암(10)(12)과, 완충기구(14)에 의하여 연결된다.

상기 어퍼 아암(10)은 양단부에 수평형 고무부시를 개재시켜 차체측단은 상기 서브 프레임(4)과 연결되고, 휠측단은 상기 휠 캐리어(2)의 상측부에 연결된다.

상기 로워 아암(12)은 양단부에 수평형 고무부시를 개재시켜 차체측단은 상기 서브 프레임(4)과 연결되고, 휠측단은 상기 휠 캐리어(2)의 상측부에 연결된다.

상기 완충기구(16)는 상기 휠 캐리어(2) 또는 로워 아암(12)의 휠측단과 차체 사이에 배치되어 휠 캐리어(2)의 상하 방향에 대한 완충작용을 하게 된다.

상기 토우 제어수단(6)은 상기 어퍼 아암(10)의 전측에 일정 간격을 두고 차폭방향으로 배치되어 필요에 따라 상기 휠 캐리어(2)의 전측 부분을 차체측 또는 휠측으로 당겨주거나 밀어주면서 후륜(W)의 토우를 제어하게 된다.

즉, 상기 토우 제어수단(6)은 상기 어퍼 아암(10)과 함께 프론트 어퍼 아암 역할을 수행하면서 토우를 제어하게 된다.

도 2와 도 3은 도 1과 같은 능동 제어 현가장치에 적용되는 토우 제어수단의 사시도 및 내부 구성도이다.

도 2내지 도 3을 참조하면, 토우 제어수단(6)은 어시스트 링크(20)의 차체측 연결부의 고정 위치를 가변시켜 토우를 제어하게 된다.

상기 어시스트 링크(20)는 휠측단이 상기 휠 캐리어(2)의 상부에 볼 조인트(BJ)를 통하여 연결되고, 차체측단이 상기 서브 프레임(4)에 고정되는 하우징(22)에 상하 슬라이더 가능하게 배치되는 제어캠 어셈블리(24)에 연결되어 차체측 힌지점(P)을 형성한다.

그리고 상기 어시스트 링크(20)는 차체측 연결부가 구동모터(26)의 구동축과 일체로 형성된 스크루 축(28)에 스크루 결합되어 상기 구동모터(26)에 의한 스크루 축(28)의 회전방향에 따라 상하 이동하는 슬라이더(30)와 연결된다.

이에 따라 차량의 고속 선회 주행으로 차량의 후륜(W)이 범프할 경우, 조향 각속도, 차속 등의 신호에 따라 미도시한 제어기가 후륜(W)측 선회 외륜에 대하여 상기 구동모터(26)를 구동 제어한다.

그러면 상기 슬라이더(30)가 하강하면서 상기 하우징(22)에 전단부가 힌지(H) 고정된 레버 암(32)을 후단부를 하측 방향으로 작동시키면, 상기 제어캠 어셈블리(24)가 가이드 레일(34)을 따라 일정 궤적을 그리며 하강하여 상기 어시스트 링크(20)의 차체측 힌지점(P)을 아래로 이동시키게 된다.

이에 따라 상기 차량의 후륜(W)측 선회 외륜은 토우-인이 증대되며, 차량은 언더 스티어로 유도되어 차량의 선회 거동 안정성을 확보하게 되는 것이다.

도 4는 본 발명의 능동 제어 현가장치에 적용되는 토우 제어수단의 제어캠 어셈블리(24)와 가이드 레일(34)의 조립 상태를 나타낸 사시도이다.

도 4를 참조하면, 상기 가이드 레일(34)은 도 2에서와 같이 어시스트 링크(20)의 차체측단이 연결되는 하우징(22)에 고정되며, 상기 제어캠 어셈블리(24)는 상기 어시스트 링크(20)의 차체측단 연결부가 캠 볼트(36)에 의하여 고정되어 상기 가이드 레일(34)과 구름 접촉되면서 상하 승강할 수 있도록 결합된다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 능동 제어 현가장치의 적용되는 토우 제어수단에 적용되는 제어캠의 사시도이고, 도 6은 제어캠의 분해 사시도이며, 도 7은 도 5의 A - A 선 단면도이고, 도 8은 도 5의 B - B 선 단면도이다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 제어캠 어셈블리(24)는 제어캠(48)과, 리테이너(50)와, 볼 베어링을 형성하는 다수의 베어링 볼(52)을 포함하여 이루어진다.

상기 제어캠(48)은 중앙부에 차폭방향으로 장공(54)이 형성되어 상기 캠 볼트(36)가 전후 방향으로 이동할 수 있도록 하며, 상기 장공(54)의 길이는 상기 제어캠 어셈블리(24)의 승강에 따른 상기 어시스트 링크(20)의 차체측단 연결부의 이동을 수용할 수 있도록 형성된다.

그리고 상기 제어캠(48)의 양측단 외측면에는 상기 베어링 볼(52)과 구름 접촉되는 볼 접촉부(56)가 상하 길이방향으로 형성된다.

상기 리테이너(50)는 일정 두께를 갖는 판상의 부재로서, 가장자리 부분이 상기 제어캠(48)의 외측면을 덮을 수 있도록 절곡되어 둘레턱(58)이 형성되며, 상기 둘레턱(58)의 모서리 부분에는 상기 제어캠(48)에 형성된 고정홈(60)에 삽입되어 고정될 수 있는 고정돌기(62)가 형성된다.

그리고 상기 리테이너(50)의 양측에는 상기 볼 접촉부(56)와 동일 위치에 볼 접촉부(56)측으로 대응하여 요입되는 베어링 볼 안착부(64)가 형성된다.

또한, 상기 베어링 볼 안착부(64)는 길이방향 등간격으로 다수의 베어링 볼(52)이 등간격으로 배치될 수 있는 볼 안착공(66)이 형성된다.

상기에서 볼 안착공(66)은 내측이 넓게 형성되고, 외측은 좁게 형성되는데, 상기에서 내측을 넓게 형성한 것은 베어링 볼(52)의 조립을 용이하게 하기 위함이며, 외측을 좁게 형성한 것은 베어링 볼(52)의 이탈을 방지하기 위함이다.

이에 따라 다수의 상기 볼 안착공(66)에 베어링 볼(52)을 넣고, 상기 리테이너(50)와 제어캠(48)의 고정홈(60)과 고정돌기(62)를 이용하여 결합하면, 도 5와 같은 상태로 하나의 제어캠 어셈블리(24)가 완성되는 것이다.

상기에서와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 일반 볼 베어링을 적용할 수 없는 구조에서 별도의 리테이너(50)를 이용하여 볼 베어링을 적용할 수 있다.

이에 따라 제어캠과 가이드 레일의 마찰을 최소화하여 능동제어 현가장치에 적용되는 토우 제어수단의 작동력을 증대시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

20... 어시스트 링크 24... 제어캠 어셈블리
48... 제어캠 50... 리테이너
52... 베어링 볼 56... 볼 접촉부
58... 둘레턱 60... 고정홈
62... 고정돌기 64... 볼 안착부
66... 볼 안착공

Claims (4)

1. 후륜측의 휠 캐리어와 서브 프레임 사이에 구성되어 차체의 자세를 능동적으로 제어하는 토우 제어수단을 보유하는 능동 제어 현가장치에 있어서,
   상기 토우 제어수단에 적용되어 구동모터의 작동에 따라 어시스트 링크의 차체측단 연결부가 특정 궤적을 따라 승강할 수 있도록 안내하는 제어캠 어셈블리는 상기 어시스트 링크의 차체측단과 연결되어 상기 서브 프레임에 고정된 하우징에 배치된 가이드 레일을 따라 승강하는 제어캠과; 상기 가이드 레일과 제어캠의 사이에 위치하며, 상기 제어캠의 내면에 고정되면서 양측에 상하 길이방향 등간격으로 배치되는 다수의 베어링 볼을 지지하는 리테이너를 포함하며,
   상기 리테이너는 일정 두께를 갖는 판상의 부재로서, 가장자리 부분이 상기 제어캠의 외측면을 덮을 수 있도록 절곡되는 둘레턱이 형성되며, 상기 둘레턱의 모서리 부분에는 상기 제어캠에 형성된 고정홈에 삽입되어 고정될 수 있는 고정돌기가 형성되는 능동제어 현가장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 베어링 볼은
   상기 리테이너에 형성되는 다수의 볼 안착공에 삽입되어 안착되는 능동 제어 현가장치,
4. 제3항에 있어서,
   상기 볼 안착공은
   내측은 베어링 볼의 외경 보다 넓게 형성되고, 외측은 베어링 볼의 외경 보다 좁게 형성되는 능동제어 현가장치.

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