KR101518886B1 - 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 구동원으로부터 전달되는 구동력을 이용하여 스태빌라이저 바의 양단과 서스펜션 암 사이를 연결하는 스태빌라이저 링크의 서스팬션 암측 연결점을 슬라이딩 유닛을 따라 가변하여 상기 스태빌라이저 바의 비틀림 강성을 변화시킴으로써 능동적으로 롤을 제어하는 액티브 롤 컨트롤 장치에 있어서, 상기 슬라이딩 유닛은 상기 서스펜션 암의 상에 형성되는 하우징부의 내부에 차폭방향을 따라 양측에 평행하게 구성되는 리니어 샤프트; 상기 하우징부 내부에서 상기 각 리니어 샤프트 상에 슬라이드 가능하게 끼워져 설치되는 리니어 부싱; 상기 리니어 부싱의 외주에 억지 끼움되어 설치되며, 서로 대응하는 내측이 상기 구동원의 구동축에 연결되는 푸시로드의 단부와 상기 스태빌라이저 링크의 하단에 이중 볼 조인트를 통하여 연결되는 부싱 하우징을 포함한다.

Description

액티브 롤 컨트롤 장치{ACTIVE ROLL CONTROL SYSTEM}
본 발명은 차량의 액티브 롤 컨트롤 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양측 서스펜션 암에 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 노면으로부터 충격을 완화시키는 샤시 스프링과, 샤시 스프링의 자유 진동을 감쇠 제어하여 승차감을 좋게 하는 쇽 업소버 및 차량의 롤링을 억제하는 스태빌라이저 바 등을 포함하여 이루어진다.
상기 스태빌라이저 바는 직선부 양측이 차체에 고정되고, 양단은 스태빌라이저 링크를 통하여 로워 암 또는 스트럿 바에 고정된다.
이에 따라 상기 스태빌라이저 바는 좌,우측 휠이 서로 동시에 상하 운동하는 경우에는 작용하지 않고, 좌,우측 휠이 서로 상대적으로 상하 운동하는 경우에는 비틀리면서 비틀림 탄성력으로 차체의 롤을 억제하는 안티 롤 기능을 수행한다.
즉, 상기 스태빌라이저 바는 차량의 선회 주행 시에 차체의 선회 외측이 원심력으로 기울어지거나 혹은 주행 중에 범프 또는 리바운드로 인해 좌,우측 휠이 상대적으로 위상차를 가질 때에 비틀리면서 그 비틀림 탄성력을 이용하여 차체의 자세를 안정화시켜 주게 된다.
그러나 상기 스태빌라이저 바는 강성값이 일정하여 자체 비틀림 탄성력만으로는 여러 조건에서 선회 안정성을 확보해 주기에는 미흡함으로, 최근에는 스태빌라이저 바의 선단에 유압 실린더 또는 모터 등으로 이루어지는 액추에이터를 연결하여 능동적인 롤 제어가 가능하도록 한 액티브 롤 컨트롤 유닛(Active Roll Control Unit)가 개발되어 적용되고 있다.
상기 액티브 롤 컨트롤 유닛은 서스펜션 암과 스태빌라이저 바의 일단을 연결하는 스태빌라이저 링크의 연결부에 유압 실린더 또는 모터로 이루어지는 액추에이터를 이용하여 연결점 위치를 가변시킴으로써, 스태빌라이저 바의 일단과 상기 서스펜션 암 사이의 연결거리를 가변되도록 하여 스태빌라이저 바의 비틀림 강성을 변화시키는 메커니즘을 갖는다.
그리고 상기 연결부에는 볼 조인트를 이용하여 각 부재가 연결됨으로써, 일정 범위내에서 회전 자유도를 갖도록 하고 있다.
도 1은 일반적인 액티브 롤 컨트롤 장치가 적용된 차량용 현가장치의 부분 사시도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 액티브 롤 컨트롤 장치는 차량의 주행 조건에 따라 스태빌라이저 바(1)의 강성값을 변화시켜 차량의 롤 거동을 능동적으로 개선한다.
상기한 액티브 롤 컨트롤 장치는 스태빌라이저 바(1), 스태빌라이저 링크(3), 및 서스펜션 암인 로워암(7) 상에 구성되는 슬라이딩 유닛(5)과 구동유닛(6)으로 구성된다.
상기 스태빌라이저 바(1)는 양측이 차체측 서브 프레임(11) 상의 브라켓(13)에 마운팅 부시(15)를 통하여 설치된다.
그리고 상기 스태빌라이저 링크(3)는 상단이 상기 스태빌라이저 바(1)의 선단에 볼 조인트(BJ)를 통하여 연결된다.
한편, 상기 로워암(7)은 외측 선단이 너클(17)의 하측에 연결되고, 일측에는 하우징부(21)를 형성하여 상기 슬라이딩 유닛(5)이 구성된다.
상기 슬라이딩 유닛(5)은 상기 로워암(7) 상의 하우징부(21) 내부 양측에는 차폭방향으로 슬라이드 레일(23)이 구성되고, 상기 슬라이드 레일(23) 사이에는 상기 스태빌라이저 링크(3)의 하단과 연결되는 커넥터(25)가 설치되어 차폭방향으로 안내된다.
상기 구동원(6)은 전후진 구동하는 구동축(27)을 갖는 모터(19)로 구성되어 상기 서브 프레임(11)의 일측에 설치되고, 상기 구동축(27)은 푸시로드(29)를 통하여 상기 커넥터(25)와 연결되어 전후진력을 제공한다.
이와 같이 구성되는 종래의 액티브 롤 컨트롤 장치는 차량의 주행조건에 따라 모터(19)의 구동에 의해 스태빌라이저 링크(3)의 로워암(7) 상의 연결위치를 조정하여 스태빌라이저 링크(3)의 레버비를 가변함으로서, 차량의 롤 강성을 능동적으로 제어하여 차량의 선회 안정성을 향상시킨다.
한편, 이러한 구성의 액티브 롤 컨트롤 장치는 차체 하부의 협소한 공간에 설치됨으로 시스템이 컴팩트하게 구성되어야 하나, 일례로 슬라이딩 유닛에서의 마찰 저항이 구동원(6)의 소형화에 제약으로 작용한다.
이에, 최근에는 구동원인 모터(19)의 동력전달효율을 높여 소형화가 가능하도록 상기 슬라이딩 유닛(5)의 슬라이드 레일(23)과 커넥터(25) 사이의 마찰 저항을 최소화하기 위한 요구가 있다.
본 발명의 실시 예는 양측 가이드 샤프트를 따라 슬라이딩하는 리니어 부싱을 갖는 각 부싱 하우징이 스태빌라이저 링크와 푸시로드에 이중 볼 조인트를 통하여 연결되도록 하여 슬라이딩 유닛에 작용하는 수직하중과 다양한 방향의 모멘트 하중을 흡수하도록 하여 마찰 저항을 최소화하는 액티브 롤 컨트롤 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 구동원으로부터 전달되는 구동력을 이용하여 스태빌라이저 바의 양단과 서스펜션 암 사이를 연결하는 스태빌라이저 링크의 서스팬션 암측 연결점을 슬라이딩 유닛을 따라 가변하여 상기 스태빌라이저 바의 비틀림 강성을 변화시킴으로써 능동적으로 롤을 제어하는 액티브 롤 컨트롤 장치에 있어서, 상기 슬라이딩 유닛은 상기 서스펜션 암의 상에 형성되는 하우징부의 내부에 차폭방향을 따라 양측에 평행하게 구성되는 리니어 샤프트; 상기 하우징부 내부에서 상기 각 리니어 샤프트 상에 슬라이드 가능하게 끼워져 설치되는 리니어 부싱; 상기 리니어 부싱의 외주에 억지 끼움되어 설치되며, 서로 대응하는 내측이 상기 구동원의 구동축에 연결되는 푸시로드의 단부와 상기 스태빌라이저 링크의 하단에 이중 볼 조인트를 통하여 연결되는 부싱 하우징을 포함하는 액티브 롤 컨트롤 장치을 제공할 수 있다.
또한, 상기 리니어 샤프트는 양단이 상기 하우징의 내부 전후측에 고정 브라켓을 통하여 고정될 수 있다.
또한, 상기 리니어 샤프트 상에는 각 리니어 샤프트에 끼워진 상태로, 일단은 상기 고정 브라켓에 연결되고, 타단은 상기 부싱 하우징에 연결되는 더스트 커버가 구성될 수 있다.
또한, 상기 각 부싱 하우징은 양측 리니어 샤프트 사이에서, 서로 대응하는 내측에 소켓홈을 형성하여 상기 이중 볼 조인트의 중심축 양단에 끼워져 고정될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 차량의 주행조건에 따라 서스펜션 암의 하우징부 내부에서 양측 리니어 샤프트를 따라 슬라이딩하는 리니어 부싱을 포함하는 부싱 하우징이 모터의 구동력을 이용하여 스태빌라이저 링크의 서스펜션 암 상의 연결위치를 조정함으로서, 차량의 롤 강성을 능동적으로 제어하여 차량의 선회 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 슬라이딩부에 양측 가이드 샤프트를 따라 리니어 부싱이 슬라이딩되도록 함으로써 슬라이딩 유닛에 작용하는 수직하중과 다양한 방향의 모멘트 하중을 흡수하면서 마찰 저항을 최소화할 수 있다.
이로써, 모터의 동력전달효율을 높여 모터의 용량을 줄일 수 있도록 함으로써 시스템의 소형화가 가능하다.
도 1은 일반적인 액티브 롤 컨트롤 장치가 적용된 차량용 현가장치의 부분 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치에 적용되는 슬라이딩 유닛이 조립된 로워암의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치에 적용되는 슬라이딩 유닛의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치에 적용되는 슬라이딩 유닛의 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치에 적용되는 슬라이딩 유닛이 조립된 로워암의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치에 적용되는 슬라이딩 유닛의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치에 적용되는 슬라이딩 유닛의 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 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.
상기한 액티브 롤 컨트롤 장치는 기본적으로 도 1에서 도시한 바와 같이, 스태빌라이저 바(1), 스태빌라이저 링크(3), 및 서스펜션 암인 로워암(7) 상에 구성되는 슬라이딩 유닛(5)과 구동원(6)으로 구성된다.
상기 스태빌라이저 바(1)는 양측이 차체측 서브 프레임(11) 상의 브라켓(13)에 마운팅 부시(15)를 통하여 설치된다.
그리고 상기 스태빌라이저 링크(3)는 상단이 상기 스태빌라이저 바(1)의 선단에 볼 조인트(BJ)를 통하여 연결된다.
한편, 상기 로워암(7)은 외측 선단이 너클(17)의 하측에 연결되고, 일측에는 하우징부(21)를 형성하여 상기 슬라이딩 유닛(5)이 구성된다.
도 2를 참조하면, 상기 슬라이딩 유닛(5)은 상기 로워암(7) 상의 하우징부(21) 내부에 양측으로 가이드 샤프트(23)가 설치되고, 상기 각 가이드 샤프트(23)에는 상기 스태빌라이저 링크(3)의 하단이 연결되는 부싱 하우징(25)이 설치되어 차폭방향으로 안내된다.
그리고 상기 구동원(6)은 전후진 구동하는 구동축(27)을 갖는 모터(19)로 구성되어 상기 서브 프레임(11)의 일측에 설치되고, 상기 구동축(27)은 푸시로드(29)를 통하여 상기 양측 부싱 하우징(25)과 연결되어 전후진력을 제공한다.
따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 액티브 롤 컨트롤 장치는 차량의 주행조건에 따라 모터(19)의 구동에 의해 스태빌라이저 링크(3)의 로워암(7) 상의 연결위치를 조정하여 스태빌라이저 링크(3)의 레버비를 가변함으로서, 차량의 롤 강성을 능동적으로 제어하여 차량의 선회 안정성을 향상시킨다.
한편, 이러한 구성의 액티브 롤 컨트롤 장치는 차체 하부의 협소한 공간에 설치됨으로 시스템이 컴팩트하게 구성되어야 하며, 이를 위해 본 발명의 실시 예에서는 상기 슬라이딩 유닛(5)에서의 마찰 저항을 최소화하여 모터(19)의 동력전달효율을 높일 수 있도록 하여 구동원(6)의 소형화를 가능하게 한다.
이하, 도 3과 도 4를 통하여 상기 슬라이딩 유닛(5)의 구성을 보다 구체적으로 설명한다.
즉, 상기한 슬라이딩 유닛(5)은 리니어 샤프트(23), 부싱 하우징(25), 및 리니어 부싱(31)으로 구성된다.
상기 리니어 샤프트(23)는 상기 로워암(7) 상의 일측에 형성되는 하우징부(21)의 공간 내부에 차폭방향을 따라 양측에 평행하게 배치되며, 각 리니어 샤프트(23)는 그 양단이 상기 하우징부(21)의 내부 전후측에 고정되는 각 고정 브라켓(24)에 끼워져 고정된다.
이때, 상기 리니어 부싱(31)은 상기 리니어 샤프트(23) 상에 각각 축방향을 따라 슬라이딩 가능하게 설치된다.
그리고 상기 부싱 하우징(25)은 상기 각 리니어 샤프트(23) 상에 설치된 상기 리니어 부싱(31)의 외주면에 억지 끼움되어 리니어 부싱(31)과 함께 상기 리니어 샤프트(23)를 따라 이동하도록 설치된다.
이러한 각 부싱 하우징(25)은 서로 대응하는 내측에 소켓홈(43)을 형성한다.
즉, 상기 모터(19)의 구동축(27)에 연결되는 푸시로드(29)의 단부와 상기 스태빌라이저 링크(3)의 하단이 연결된 이중 볼 조인트(2BJ)의 중심축(41) 양단이 상기 소켓홈(43)에 끼워져 각 부싱 하우징(25)이 푸시로드(29)와 스태빌라이저 링크(3)에 동시에 연결된다.
그리고 상기 리니어 샤프트(23)에는 플랙시블하게 변형되는 더스트 커버(26)가 끼워져 슬라이딩부에 이물질이 유입되는 것을 방지하도록 설치된다.
즉, 상기 더스트 커버(26)는 상기 리니어 샤프트(23) 상의 부싱 하우징(25)을 기준으로 양측에 각각 끼워져 양단이 부싱 하우징(25)과 상기 고정 브라켓(24)에 고정된다.
이때, 상기 각 더스트 커버(26)는 리니어 샤프트(23) 상에서 부싱 하우징(25)의 이동에 따라 스트로크가 짧은 부분에서 벨로우즈 형상으로 접히게 되고, 스트로크가 긴 부분에서 펴지게 된다.
따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 슬라이딩 유닛(5)은 차량의 다양한 거동, 특히, 범프 또는 리바운드 하는 경우, 리니어 샤프트(23)와 리니어 부싱(31) 사이에 전달되는 수직하중 및 다양한 방향의 모멘트 하중을 유연하게 흡수하면서 리니어 샤프트(23)에 대하여 리니어 부싱(31)이 슬라이딩하여 모터(19)의 동력전달효율을 극대화시켜준다.
즉, 상기에서 범프 또는 리바운드 시에 작용하는 기본적인 수직하중에 대해서 상기 리니어 샤프트(23)와 리니어 부싱(31)에서는 원형의 분포하중으로 흡수하여 슬라이딩시의 마찰 저항을 최소화하는 것이다.
이상으로 본 발명의 실시 예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예들에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예들로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1: 스태빌라이저 바 3: 스태빌라이저 링크
5: 슬라이딩 유닛 6: 구동원
7: 로워암 11: 서브 프레임
17: 너클 19: 모터
21: 하우징부 23: 리니어 샤프트
24: 고정 브라켓 25: 부싱 하우징
26: 더스트 커버 27: 구동축
29: 푸시로드 31: 리니어 부싱
41: 중심축 43: 소켓홈
2BJ: 이중 볼조인트

Claims (4)

  1. 구동원으로부터 전달되는 구동력을 이용하여 스태빌라이저 바의 양단과 서스펜션 암 사이를 연결하는 스태빌라이저 링크의 서스팬션 암측 연결점을 슬라이딩 유닛을 따라 가변하여 상기 스태빌라이저 바의 비틀림 강성을 변화시킴으로써 능동적으로 롤을 제어하는 액티브 롤 컨트롤 장치에 있어서,
    상기 슬라이딩 유닛은
    상기 서스펜션 암의 상에 형성되는 하우징부의 내부에 차폭방향을 따라 양측에 평행하게 구성되는 리니어 샤프트;
    상기 하우징부 내부에서 상기 각 리니어 샤프트 상에 슬라이드 가능하게 끼워져 설치되는 리니어 부싱;
    상기 리니어 부싱의 외주에 억지 끼움되어 설치되며, 서로 대응하는 내측이 상기 구동원의 구동축에 연결되는 푸시로드의 단부와 상기 스태빌라이저 링크의 하단에 이중 볼 조인트를 통하여 연결되는 부싱 하우징;
    을 포함하는 액티브 롤 컨트롤 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 리니어 샤프트는
    양단이 상기 하우징의 내부 전후측에 고정 브라켓을 통하여 고정되는 것을 특징으로 하는 액티브 롤 컨트롤 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 리니어 샤프트 상에는
    각 리니어 샤프트에 끼워진 상태로, 일단은 상기 고정 브라켓에 연결되고, 타단은 상기 부싱 하우징에 연결되는 더스트 커버가 구성되는 것을 특징으로 하는 액티브 롤 컨트롤 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 각 부싱 하우징은
    양측 리니어 샤프트 사이에서, 서로 대응하는 내측에 소켓홈을 형성하여 상기 이중 볼 조인트의 중심축 양단에 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 액티브 롤 컨트롤 장치.
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