KR101446945B1

KR101446945B1 - 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터

Info

Publication number: KR101446945B1
Application number: KR1020130050521A
Authority: KR
Inventors: 최세빈
Original assignee: 주식회사 인팩
Priority date: 2013-05-06
Filing date: 2013-05-06
Publication date: 2014-10-06

Abstract

마그넷 커플러와 홀센서를 적용함으로써, 보다 정밀한 제어를 가능케하고, 제조 용이성을 높일 수 있으며, 제조 비용을 줄일 수 있는 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터가 소개된다. 이러한 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터는 모터와, 상기 모터의 축에 연결되어 상기 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 리드 스크류 유닛과, 상기 모터와 상기 리드 스크류 유닛을 연결하고, 마그넷 감지체를 구비하는 마그넷 커플러와, 상기 마그넷 커플러에 구비된 마그넷 감지체를 감지하는 홀 센서와, 상기 홀 센서로부터 감지된 마그넷 감지체의 감지 횟수를 이용하여 상기 리드 스크류 유닛의 작동 상태를 확인하고, 상기 모터의 작동을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터{ACTUATOR FOR ACTIVE GEOMETRY CONTROL SUSPENSION SYSTEM}

본 발명은 차량용 서스펜션 시스템의 액추에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템에 사용되는 액추에이터에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 서스펜션(SUSPENSION)은 차체와 차륜 사이에 존재하면서 차체와 차륜을 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 스프링과 쇽업소버 및 트레일링 암과 너클, 컨트롤 아암 등으로 구성된다.

이러한 차량의 서스펜션은 차량의 주행중에 발생하는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자에게 안락한 승차감을 제공하도록 설계되고, 또한, 운전자의 운전 행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 높여주며, 불규칙한 노면을 주행하게 되는 경우 타이어의 접지면에서의 수직 하중을 적절한 수준으로 유지시킴으써, 차량의 선회, 제동, 구동시 차량의 안정성이 확보될 수 있도록 해준다.

한편, 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션(Active Geometry Control Suspension, AGCS) 시스템은 전기적으로 작동되는 액추에이터를 이용하여 차량의 리어 서스펜션의 지오메트리를 변경하고 결과적으로 선회시 롤 스티어량을 증대시켜 차량 핸들링 성능을 대폭적으로 개서시켜줄 수 있는 기능을 갖는 시스템을 말하며, 차량 선회시 토우 아웃(Toe Out)경향이 나타나서 조정성이 떨어질 우려가 있을 때 토우 인(Toe In)으로 유도하여 차량의 롤(Roll) 발생시 조정 안정성을 향상시킨다.

종래 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 구조는 공개특허공보 제10-2004-0075481, 공개특허공보 제2003-0017668호 등을 통해 자세히 공개되어 있다.

한편, 도 1은 종래 기술에 따른 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템(2)은 직선운동을 하는 액추에이터(4)와, 이 액추에이터(4)의 작동로드(6)에 연결된 컨트롤 레버(8)와, 이 컨트롤 레버(8)에 연결되어 운동하는 어시스트 암(10)을 포함한다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 따른 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템(2)은 차속과 조향각, 조향각속도에 따라 액추에이터(4)의 작동로드(6)의 직진운동량을 조절한다.

상기 작동로드(6)의 직진운동에 따라 컨트롤 레버(8)가 회전되며, 컨트롤 레버(8)의 회전에 따라 컨트롤 레버(8)와 어시스트 암(10)의 고정부가 상하 직선 운동을 하게 된다. 이때, 어시스트 암(10)의 운동에 따라 차륜과 어시스트 암 사이에 연결된 너클(12)의 회동이 조절되어, 차륜의 토우각이 조절된다.

그런데 위와 같은 종래의 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템은 액추에이터가 과도하게 전진하는 오버 스트로크가 발생할 수 있었으며, 이로 인해 부품의 손상이나 장치의 오작동이 생길 수 있는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 액추에이터의 모터의 회전 펄스를 감지하는 엔코더를 설치하고, 모터에 연결되어 회전하는 리드 스크류나 이 리드 스크류에 나사결합되어 직선운동하는 운동전달부의 이동거리를 감지하는 거리감지센서를 설치하여 오버 스트로크의 발생을 방지할 수 있게 모터를 제어하였다.

그러나 위와 같은 오버 스트로크 방지 기능이 추가된 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 경우 리드 스크류의 모양 및 사양 변화에 따라 추가적인 가공이 요구되어 제조 비용이 상승하는 문제점이 있었고, 엔코더에 의해 감지되는 모터의 회전 펄스를 통해 리드 스크류의 이동거리를 계산하였기에 보다 정밀한 제어가 이루어지기에는 부적한 점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 마그넷 커플러와 홀센서를 적용함으로써, 보다 정밀한 제어를 가능케하고, 제조 용이성을 높일 수 있으며, 제조 비용을 줄일 수 있고, 공간 활용도를 증가시킬 수 있는 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터는, 모터와, 상기 모터의 축에 연결되어 상기 모터의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 리드 스크류 유닛과, 상기 모터와 상기 리드 스크류 유닛을 연결하고, 마그넷 감지체를 구비하는 마그넷 커플러와, 상기 마그넷 커플러에 구비된 마그넷 감지체를 감지하는 홀 센서와, 마그넷 감지체의 파형 변화를 이용하여 상기 리드 스크류 유닛의 작동 상태를 확인하고, 상기 모터의 작동을 제어하는 제어기를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 리드 스크류 유닛은, 상기 마그넷 커플러를 매개로 상기 모터에 연결되어 회전하는 리드 스크류와, 상기 리드 스크류의 외주에 나사결합되어 상기 리드 스크류가 회전할 때 직선 운동하는 운동 전달 블록과, 상기 운동 전달 블록에 연결되어 상기 운동 전달 블록의 직선 운동을 가이드 하는 가이드 레일을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 마그넷 커플러는, 커플러 본체와, 상기 커플러 본체의 내측에 결합되고, 상기 마그넷 감지체를 구비하는 마그넷 설치 구조체를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 마그넷 설치 구조체는 중심부와, 이 중심부로부터 4방향으로 균분하여 연장 형성되는 연장 돌출부를 포함하는 십자형 블록 형상으로 이루어지고, 상기 마그넷 감지체는 상기 마그넷 설치 구조체에 형성되는 4개의 연장 돌출부의 단부 측면에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 커플러 본체는 중심부에 축 결합부가 형성된 원통 형상으로 형성되고, 그 원주형 측면에는 4개의 측면 홈이 원주 방향을 따라 등 간격으로 이격되어 형성되는 것이 바람직하다.

상기 마그넷 설치 구조체의 연장 돌출부의 단부 측면 및 이 단부 측면에 설치되는 마그넷 감지체는 상기 커플러 본체에 형성되는 4개의 측면 홈을 통해 상기 커플러 본체의 원주형 측면 외부로 노출되는 것이 바람직하다.

상기 마그넷 설치 구조체는 우레탄 재질로 형성되고, 상기 마그넷 감지체는 상기 마그넷 설치 구조체에 삽입되어 설치되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터에 따르면, 마그넷 커플러와 홀센서를 적용함으로써, 보다 정밀한 제어가 가능해질 수 있게 되고, 제조 용이성이 높아질 수 있게 되며, 제조 비용이 줄어들 수 있게 고, 공간 활용도가 증가될 수 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터를 구체적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터에 적용된 마그넷 커플러를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터에 적용된 마그넷 커플러의 마그넷 설치 구조체를 나타낸 도면.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 사용된 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터를 구체적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터에 적용된 마그넷 커플러를 나타낸 도면이다.

도 2내지 도 5를 참조하되, 앞서 설명한 도 1을 부분적으로 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터는 모터(100)와, 리드 스크류 유닛(200)과, 마그넷 커플러(300)와, 홀 센서(400)와, 제어기(400)를 포함한다. 여기서, 상기 모터(100)는 모터 하우징(M)에 설치되고, 상기 리드 스크류 유닛(200)과 마그넷 커플러(300)와 홀 센서(400)는 트랜스 하우징(T)에 설치된다.

상기 모터는 동력 발생 기구로서, 전기 모터를 이용하는 것이 바람직하며, 회전하는 축(110)을 구비한다.

상기 리드 스크류 유닛(200)은 상기 모터(100)의 축(110)에 연결되어 상기 모터(100)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 구성으로서, 상기 마그넷 커플러(300)를 매개로 상기 모터(100)에 연결되어 회전하는 리드 스크류(210)와, 상기 리드 스크류(210)의 외주에 나사결합되어 상기 리드 스크류(210)가 회전할 때 직선 운동하는 운동 전달 블록(220)과, 상기 운동 전달 블록(220)에 연결되어 상기 운동 전달 블록(220)의 직선 운동을 가이드 하는 가이드 레일(230)을 포함한다.

상기 마그넷 커플러(300)는 기본적으로는 커플러의 기능을 수행하기 위한 것으로서, 상기 모터(100)와 상기 리드 스크류 유닛(200)을 연결하여, 상기 모터(100)의 축(110)과 상기 리드 스크류 유닛(200)의 리드 스크류(210) 사이의 회전 요동을 방지한다.

또한, 상기 마그넷 커플러(300)는 상기 홀 센서(400)에 의해 감지되는 마그넷 감지체(321)를 구비함으로써, 상기 제어기(400)를 통한 마그넷 커플러(300)의 회전 상태 내지는 회전수가 파악될 수 있도록 한다.

상기 마그넷 커플러(300)는 커플러 본체(310)와, 상기 커플러 본체(310)의 내측에 결합되고, 상기 마그넷 감지체(321)를 구비하는 마그넷 설치 구조체(320)를 포함한다.

여기서, 상기 커플러 본체(310)는 중심부에 축 결합부(312)가 형성된 원통 형상으로 형성된다. 상기 축 결합부(312)는 도시된 것처럼, 상기 커플러 본체(310)의 양 측으로 한 쌍이 설치되고, 이 중 하나의 축 결합부(312)에는 상기 모터(100)의 축(110)이 결합하고, 다른 하나의 축 결합부(312)에는 리드 스크류(210)의 일측이 결합한다.

또한, 상기 커플러 본체(310)의 원주형 측면(310a)에는 4개의 측면 홈(311)이 원주 방향을 따라 등 간격으로 이격되어 형성된다.

상기 마그넷 설치 구조체(320)는 도 5에 도시된 것처럼, 중심부(323)와, 이 중심부(323)로부터 4방향으로 균분하여 연장 형성되는 연장 돌출부(322)를 포함하는 십자형 블록 형상으로 이루어지는데, 이러한 마그넷 설치 구조체(320)는 가공의 용이성 및 상기 마그넷 감지체(321)의 설치 용이성을 고려할 때, 우레탄 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이처럼 상기 마그넷 설치 구조체(320)가 우레탄 재질로 형성되는 경우 상기 마그넷 감지체(321)는 상기 마그넷 설치 구조체(320)에 삽입되어 설치될 수 있다.

상기 마그넷 감지체(321)는 상기 마그넷 설치 구조체(320)에 형성되는 4개의 연장 돌출부(322)의 단부 측면(322a)에 설치되며, 바람직하게는 도 5에 도시된 것처럼, 4개의 연장 돌출부(322)의 단부 측면(322a) 중 서로 대향되는 두 개의 단부 측면(322a)에 한 쌍이 설치될 수 있다. 이처럼 마그넷 감지체(321)가 두 개 설치될 경우, 마그넷 감지체(321)가 한 개 설치되는 경우 대비 마그넷 감지체(321)에 대한 감지 싸이클이 단축될 수 있고, 이를 통해 보다 정밀한 감지가 이루어질 수 있게 된다.

한편, 상기 마그넷 설치 구조체(320)의 연장 돌출부(322)의 단부 측면(322a) 및 이 단부 측면(322a)에 설치되는 마그넷 감지체(321)는 상기 커플러 본체(310)에 형성되는 4개의 측면 홈(311)을 통해 상기 커플러 본체(310)의 원주형 측면 외부로 노출된다.

상기 홀 센서(400)는 마그넷(31)의 극성 변화를 감지하기 위한 것으로서, 상기 홀 센서(400)를 통해 감지되는 신호는 신호의 파형이 하이신호에서 로우신호 혹은, 로우신호에서 하이신호를 변화하게 된다.

상기 제어기(400)는 상기 홀 센서(400)로부터 감지되는 신호의 파형 변화를 분석하여 상기 리드 스크류 유닛(200)의 작동 상태 또는 상기 홀 센서(400)의 회전 상태를 확인하고, 상기 모터(100)의 작동을 제어한다.

위와 같은 제어기(400)기의 제어에 따라 모터(100)의 축(110)이 회전하면 상기 마그넷 커플러(300)에 의해 연결된 리드 스크류(210)가 회전하게 되며, 이에 따라 상기 운동 전달 블록(220)이 직선 운동하게 된다. 그리고 상기 운동 전달 블록(220)의 직선 운동은 작동로드(6)에 전달되고, 작동로드(6) 직진 운동을 하면서 컨트롤 레버(8)를 회전시킨다. 커트롤 레버(8)가 회전함에 따라 컨트롤 레버(8)와 어시스트 암(10)의 고정부는 상하 직선 운동을 하게 되며, 이때, 어시스트 암(10)의 상하 직선 운동에 따라 차륜과 어시스트 암 사이에 연결된 너클(12)의 회동이 조절되어, 차륜의 토우각이 조절될 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터에 따르면, 마그넷 커플러와 홀센서를 적용함으로써, 보다 정밀한 제어가 가능해질 수 있게 되고, 제조 용이성이 높아질 수 있게 되며, 제조 비용이 줄어들 수 있게 되고, 공간 활용도가 증가될 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 이해될 필요가 있다.

100 : 모터 200 : 리드 스크류 유닛
210 : 리드 스크류 220 : 운동 전달 블록
230 : 가이드 레일 300 : 마그넷 커플러
310 : 커플러 본체 320 : 마그넷 설치 구조체
321 : 중심부 322 : 연장 돌출부
400 : 홀 센서 500 : 제어기

Claims

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모터(100);
상기 모터(100)의 축(110)에 연결되어 상기 모터(100)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하는 리드 스크류 유닛(200);
상기 모터(100)와 상기 리드 스크류 유닛(200)을 연결하고, 마그넷 감지체(321)를 구비하는 마그넷 커플러(300);
상기 마그넷 커플러(300)에 구비된 마그넷 감지체(321)를 감지하는 홀 센서(400);
상기 홀 센서(400)로부터 감지되는 마그넷 감지체(321)의 파형 변화를 이용하여 상기 리드 스크류 유닛(200)의 작동 상태를 확인하고, 상기 모터(100)의 작동을 제어하는 제어기(500);를 포함하고,
상기 리드 스크류 유닛(200)은,
상기 마그넷 커플러(300)를 매개로 상기 모터(100)에 연결되어 회전하는 리드 스크류(210);
상기 리드 스크류(210)의 외주에 나사결합되어 상기 리드 스크류(210)가 회전할 때 직선 운동하는 운동 전달 블록(220);
상기 운동 전달 블록(220)에 연결되어 상기 운동 전달 블록(220)의 직선 운동을 가이드 하는 가이드 레일(230);을 포함하며,
상기 마그넷 커플러(300)는,
커플러 본체(310); 및 상기 커플러 본체(310)의 내측에 결합되고, 상기 마그넷 감지체(321)를 구비하는 마그넷 설치 구조체(320);를 포함하고,
상기 마그넷 설치 구조체(320)는,
중심부(323)와, 이 중심부(323)로부터 4방향으로 균분하여 연장 형성되는 연장 돌출부(322)를 포함하는 십자형 블록 형상으로 이루어지고, 상기 마그넷 감지체(321)는 상기 마그넷 설치 구조체(320)에 형성되는 4개의 연장 돌출부(322)의 단부 측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터.
청구항 4에 있어서,
상기 커플러 본체(310)는 중심부에 축 결합부가 형성된 원통 형상으로 형성되고, 그 원주형 측면에는 4개의 측면 홈(311)이 원주 방향을 따라 등 간격으로 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터.
청구항 5에 있어서,
상기 마그넷 설치 구조체(320)의 연장 돌출부(322)의 단부 측면 및 이 단부 측면에 설치되는 마그넷 감지체(321)는 상기 커플러 본체(310)에 형성되는 4개의 측면 홈(311)을 통해 상기 커플러 본체(310)의 원주형 측면 외부로 노출되는 것을 특징으로 하는 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터.
청구항 4 있어서,
상기 마그넷 설치 구조체(320)는 우레탄 재질로 형성되고, 상기 마그넷 감지체(321)는 상기 마그넷 설치 구조체(320)에 삽입되어 설치되는 것을 특징으로 하는 액티브 지오메트리 컨트롤 서스펜션 시스템의 액추에이터.