KR101592360B1 - 능동제어 서스펜션 시스템 - Google Patents

Abstract

능동제어 서스펜션 시스템이 개시된다. 본 발명의 능동제어 서스펜션 시스템은 서브 프레임의 좌우 양측에서, 너클에 일단이 연결되는 어시스트 링크와, 상기 서브 프레임에 레버 회전축을 통하여 회전 가능하게 설치된 상태로 상기 어시스트링크의 타단에 연결되어 차체측 절점을 형성하는 제어레버와, 상기 제어레버를 회전 구동시키는 액추에이터를 포함하는 능동제어 서스펜션 시스템에 있어서,
차량의 범프 또는 리바운드 시, 상기 어시스트 링크의 일측에 대응하여 선택적으로 지지점을 형성하도록 상기 서브 프레임의 일측에 구성되는 지지점 형성수단을 더 포함한다.

Description

능동제어 서스펜션 시스템{ACTIVE GEOMETRY CONTROL SUSPENSION SYSTEM}

본 발명은 능동제어 서스펜션 시스템(AGCS, Active Geometry Control Suspension System)에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 차량의 고속 선회 또는 급차선 변경 시에 범프되는 선회 외측 후륜의 토우-인 값을 증대시켜 차량의 선회 안정성을 향상시키도록 너클과 차체 사이를 연결하는 어시스트 링크의 차체측 절점을 가변하는 능동제어 서스펜션 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 현가장치는 차체와 차륜사이에 구성되어 2개의 강체를 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 스프링과 쇽업소버 및 트레일링 암과 너클, 컨트롤 아암 등으로 구성된다.

이러한 현가장치는 첫째, 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자에 안락한 승차감을 제공하고, 둘째, 운전자의 운전 행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하여야 하며, 셋째, 불규칙한 노면의 주행 시, 타이어 접지면에서의 수직 하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 시, 차량의 안정성을 확보해야 하는 기본 조건을 만족시켜야 한다.

특히, 최근 리어 서스펜션에 적용하기 위해 개발된 능동제어 서스펜션 시스템(Active Geometry control Suspension System, AGCS)은 전기적으로 작동되는 액추에이터를 이용하여 차량용 리어 서스펜션의 지오메트리를 변경하고, 결과적으로 선회 시, 롤 스티어량을 증대시켜 후륜의 접지력을 향상시킴으로써 차량의 핸들링 성능을 대폭적으로 개선시켜 주었다.

즉, 상기한 능동제어 서스펜션 시스템은 차량의 급선회 시에 오버 스티어 경향이 나타나 조종성이 떨어지는데, 이를 해결하기 위해 고속 선회 시, 범프되는 후륜측 선회 외륜을 토우-인(Toe-In)으로 유도하여 차량의 롤(Roll) 발생 시, 조종 안정성을 향상시키게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 구성 사시도로서, 종래 능동제어 서스펜션 시스템은 서브 프레임(101)의 좌우 양측 내부에 각각 작동로드(105)가 직선 왕복 운동하는 액추에이터(103)가 구성되고, 상기 액추에이터(103)의 작동로드(105)는 상기 서브 프레임(101)에 레버 회전축(107)을 통하여 회전 가능하게 설치되는 제어레버(109)의 일단에 연결된다.

그리고 상기 제어레버(109)의 타단은 너클(111)의 후방 일측에 볼 조인트(BJ)를 통하여 설치되는 어시스트 링크(113)의 선단에 부시(B)를 통하여 연결되어 어시스트 링크(113)의 차체측 절점(P)을 형성하게 된다.

따라서 상기한 능동제어 서스펜션 시스템은 차량의 고속 선회 또는 급차선 변경 등으로 범프되는 선회 외측 후륜(115)을 토우-인으로 유도하게 된다.

즉, 상기 액추에이터(103)의 구동에 의해 제어레버(109)가 회전운동을 하게되면, 어시스트 링크(113)의 차체측 절점(P)의 위치가 아래로 이동하여 선회 외측 후륜(115)의 토우-인 값이 증대되도록 함으로써 차량의 고속 선회 또는 급차선 변경 등의 상황에서 차량의 선회 안정성을 향상시켜 안정된 차량 주행성능을 구현하게 된다.

그러나 종래의 능동제어 서스펜션 시스템은 상기한 액추에이터(103)와 어시스트 링크(113) 사이의 동력전달 구조 상, 제어레버(109)의 회전작동을 액추에이터(103)의 작동력에만 의존해야 하고, 이러한 액추에이터(103)는 차량의 거동에 따라 어시스트 링크(113)를 통하여 전달되는 횡력에 상당하는 작동력을 갖추어야 함에 따라 소비전력이 큰 대용량으로 적용되어야 하며, 이에 따른 설계상의 제약을 받는 단점도 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 단점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하려는 과제는 어시스트 링크의 일측에 작용하는 지지점 형성수단을 통한 지렛대 원리를 적용하여 차량의 범프 또는 리바운드 시, 너클 마운팅 점으로 작용하는 휠의 범프력 또는 리바운드력을 이용하여 차체측 절점이 변경되도록 함으로써 액추에이터의 작동력을 최소화할 수 있도록 하는 능동제어 서스펜션 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 능동제어 서스펜션 시스템은 서브 프레임의 좌우 양측에서, 너클에 일단이 연결되는 어시스트 링크와, 상기 서브 프레임에 레버 회전축을 통하여 회전 가능하게 설치된 상태로 상기 어시스트링크의 타단에 연결되어 차체측 절점을 형성하는 제어레버와, 상기 제어레버를 회전 구동시키는 액추에이터를 포함하는 능동제어 서스펜션 시스템에서, 차량의 범프 또는 리바운드 시, 상기 어시스트 링크의 일측에 대응하여 선택적으로 지지점을 형성하도록 상기 서브 프레임의 일측에 구성되는 지지점 형성수단을 더 포함한다.

또한, 상기 지지점 형성수단은 상기 어시스트 링크를 감싸면서 상기 서브 프레임의 일측에 구성되는 브라켓; 및 상기 브라켓의 외측면 일측에 설치되며, 지지로드가 상기 브라켓을 관통하여 선택적으로 전후진 작동하면서 상기 어시스트 링크의 일측에 지지점을 형성하는 로드 액추에이터로 구성될 수 있다.

또한, 상기 브라켓은 "ㄷ"자 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 상기 브라켓에는 내측면 타측에 상기 지지로드의 선단이 삽입되어 지지되도록 지지단이 형성될 수 있다.

또한, 상기 로드 액추에이터는 제어신호에 따라 상기 지지로드를 전후진 왕복 작동시키는 전동 액추에이터로 구성될 수 있다.

본 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치에 의하면, 차량의 범프 또는 리바운드 시에 휠의 범프력 또는 리바운드력을 작동력으로 하여 어시스트 링크가 지렛대 원리로 작동하도록 그 일측에 지지로드에 의한 지지점을 형성함으로써 어시스트 링크의 차체측 절점의 변경을 위한 액추에이터의 작동력을 최소화할 수 있게 된다.

이에 따라, 본 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템은 액추에이터를 내구성을 보존할 수 있으며, 소형화할 수 있고, 이로 인한 설계상의 제약을 해소할 수 있다.

즉, 본 발명은 차량의 범프 및 리바운드시 자연적으로 발생하는 힘을 활용하기 때문에 액추에이터의 사이즈 및 중량, 소비전류를 확실히 줄일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 일측 투영 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 일측 투영 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템에 적용되는 지지점 형성수단의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 측면 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 단계별 작동 개념도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 일측 투영 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템에 적용되는 지지점 형성수단의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 측면 구성도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템은 서브 프레임(1)의 좌우 양측에서 각 너클(3)에 볼 조인트(BJ)를 통하여 어시스트 링크(5)의 일단이 연결되어 너클 마운팅 점(M)을 형성하고, 어스시트 링크(5)의 타단은 부시(B)를 통하여 제어레버(7)와 연결되어 어시스트 링크(5)의 차체측 절점(P)을 형성한다.

또한, 제어레버(7)는 서브 프레임(1)에 레버 회전축(9)을 통하여 회전 가능하게 설치되며, 상기 서브 프레임(1)에는 제어레버(7)에 작동력을 제공하는 액추에이터(11)가 설치된다.

즉, 상기 액추에이터(11)는 작동로드(13)가 제어레버(7)의 일측에 힌지 연결된 상태로 전후진 구동에 의해 상기 레버 회전축(9)을 기준으로 제어레버(7)를 회전 구동시켜 어시스트 링크(5)의 차체측 절점(P)을 가변하게 된다.

이러한 구성에서, 본 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 차량의 고속 선회 또는 급차선 변경 등으로 선회 외측 후륜(W)의 범프 또는 리바운드 시, 상기 어시스트 링크(5)의 일측에 대응하여 선택적으로 지지점(H)을 형성하도록 상기 서브 프레임(1)의 일측에 지지점 형성수단(20)을 구성한다,

상기 지지점 형성수단(20)의 구체적인 구성은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 서브 프레임(1)의 일측에 브라켓(21)이 설치된다.

상기 브라켓(21)은 "ㄷ"자 형상으로 형성되어 서브 프레임(1)의 일측에 장착된 상태로, 그 내측으로 상기 어시스트 링크(5)의 일측이 배치되어 이를 감싸도록 설치된다.

또한, 상기 브라켓(21)에는 그 외측면 일측에 로드 액추에이터(23)가 설치되며, 상기 로드 액추에이터(23)의 지지로드(25)는 상기 브라켓(21)을 관통하여 선택적으로 전후진 작동하면서 상기 어시스트 링크(5)의 일측에 대하여 지지점(H)을 형성하도록 구성된다.

이때, 상기 브라켓(21)에는 그 내측면 타측에 상기 지지로드(25)의 선단이 삽입되어 지지되도록 지지단(27)이 형성된다.

즉, 상기 지지단(27)은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 원형관으로 돌출 형성되어, 상기 지지로드(25)의 선단이 삽입될 수 있도록 상기 브라켓(21)에 용접 고정되어 일체로 형성된다.

그리고 상기 로드 액추에이터(23)는 제어신호에 따라 상기 지지로드(25)를 전후진 왕복 작동시키는 전동 액추에이터로 구성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

따라서, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 능동제어 서스펜션 시스템은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 어시스트 링크(5)의 일측에 작용하는 지지점 형성수단(20)의 지지로드(25)를 통한 지렛대 원리로 차량의 범프 또는 리바운드 시, 어이스트 링크(5)의 너클 마운팅 점(M)으로 작용하는 후륜(W)의 범프력 또는 리바운드력 등의 자연력을 이용하여 차체측 절점(P)이 변경되도록 유도함으로써 액추에이터(11)의 작동력을 최소화하면서도 차량의 선회 외측 후륜(W)을 토우-인으로 유도한다.

이러한 본 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 작동을, 도 5를 통하여 구체적으로 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 단계별 작동 개념도이다.

도 5를 참조하면, 먼저, 차량의 일반 주행 중에는 지지점 형성수단(20)이 작동하지 않아 어시스트 링크(5)에 지지점이 생기지 않는다.(S1)

이러한 상태에서, 차량의 고속 선회 또는 급차선 변경 등에 의해 차량의 선회 외측 후륜(W)이 범프할 경우, 조향 각속도, 차속 등의 신호에 따라 제어기는 상기 액추에이터(11)와 로드 액추에이터(23)에 전진 구동신호를 출력하게 된다.

그러면, 상기 로드 액추에이터(23)는 차량의 선회 외측 후륜(W)의 범프 시작과 동시에, 지지로드(25)를 전진 구동시켜 어시스트 링크(5)의 일측 상부에 지지점(H)을 형성하며, 상기 어시스트 링크(5)는 범프력(F1)에 의해 너클 마운팅 점(M)이 "M1"지점으로부터 원호방향의 궤적(G)을 그리며 상승하기 시작한다.

이에 따라, 상기 어시스트 링크(5)의 차체측 절점(P)은 지렛대 원리에 의해 "P1"지점으로부터 상기 지지점(H)을 기준으로 원호방향의 궤적(G)을 그리며 하강하게 된다.(S2)

이와 같이, 어시스트 링크(5)의 너클 마운팅 점(M)과 차체측 절점(P)이 지렛대 원리에 의해 각각 풀 스트로크 위치(Full stroke position)인 "M2"지점 및 "P2"지점으로 이동이 완료되면, 상기 로드 액추에이터(23)는 제어신호에 따라 다시 지지로드(25)를 후진 구동시켜 상기 지지점(H)을 제거하게 된다.(S3)

이러한 차량의 선회 외측 후륜(W)의 범프로 인한 어시스트 링크(5)의 작동 과정 중에, 상기 액추에이터(11)는 레버 회전축(9)을 기준으로 상기 제어레버(7)를 회전시키기 위한 최소한의 작동력만을 제공하며, 제어레버(7)가 회전 완료된 상태에서는 어시스트 링크(5)의 차체측 절점(P)의 위치를 "P2"지점에 유지하기 작동력만 그대로 유지한다.

이에, 상기 차량의 선회 외측 후륜(W)은 토우-인 값이 증대되며, 차량은 언더 스티어로 유도되어 차량의 선회 거동 안정성을 확보하게 되는 것이다.

이러한 상태에서, 차량의 고속 선회 또는 급차선 변경 상황이 종료되어 선회 외측 후륜(W)의 범프 상황이 해제되면, 조향 각속도, 차속 등의 신호에 따라 제어기는 상기 액추에이터(11)에 후진 구동신호를 출력하고, 상기 로드 액추에이터(23)에는 전진 구동신호를 출력하게 된다.(S4)

그러면, 상기 로드 액추에이터(23)는 차량의 선회 외측 후륜(W)의 범프 해제와 동시에, 지지로드(25)를 전진 구동시켜 어시스트 링크(5)의 일측 하부에 지지점(H)을 형성하며, 상기 어시스트 링크(5)는 리바운드력(F2)에 의해 너클 마운팅 점(M)이 "M2"지점으로부터 원호방향의 궤적(G)을 그리며 다시 하강하여 "M1"지점으로 이동하기 시작한다.

이에 따라, 상기 어시스트 링크(5)의 차체측 절점(P)은 지렛대 원리에 의해 "P2"지점으로부터 상기 지지점(H)을 기준으로 원호방향의 궤적(G)을 그리며 다시 상승하여 "P1"지점으로 이동하게 된다.(S5)

이와 같이, 어이스트 링크(5)의 너클 마운팅 점(M)과 차체측 절점(P)이 지렛대 원리에 의해 각각 초기 위치인 "M1"지점 및 "P1"지점으로 이동이 완료되면, 상기 로드 액추에이터(23)는 제어신호에 따라 다시 지지로드(25)를 후진 구동시켜 상기 지지점(H)을 제거하게 된다.

이러한 차량의 선회 외측 후륜(W)의 리바운드로 인한 어시스트 링크(5)의 작동 과정 중에도, 상기 액추에이터(11)는 레버 회전축(9)을 기준으로 상기 제어레버(7)를 복귀시키기 위한 최소한의 작동력만을 제공하며, 제어레버(7)가 초기 상태로 회전 완료된 상태에서는 어이스트 링크(5)의 차체측 절점(P)의 위치를 "P1"지점에 그대로 유지하기 작동력만 그대로 유지한다.

이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 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.

1: 서브 프레임 3: 너클
5: 어시스트 링크 7: 제어레버
9: 레버 회전축 P: 차체측 절점
BJ: 볼 조인트 B: 부시
11: 액추에이터 13: 작동로드
20: 지지점 형성수단 21: 브라켓
23: 로드 액추에이터 25: 지지로드
27: 지지단 M: 너클 마운팅 점

Claims (5)

1. 서브 프레임의 좌우 양측에서, 너클에 일단이 연결되는 어시스트 링크와, 상기 서브 프레임에 레버 회전축을 통하여 회전 가능하게 설치된 상태로 상기 어시스트링크의 타단에 연결되어 차체측 절점을 형성하는 제어레버와, 상기 제어레버를 회전 구동시키는 액추에이터를 포함하는 능동제어 서스펜션 시스템에 있어서,
   차량의 범프 또는 리바운드 시, 상기 어시스트 링크의 일측에 대응하여 선택적으로 지지점을 형성하도록 상기 서브 프레임의 일측에 구성되는 지지점 형성수단을 더 포함하되,
   상기 지지점 형성수단은 상기 어시스트 링크를 감싸면서 상기 서브 프레임의 일측에 구성되는 브라켓; 및 상기 브라켓의 외측면 일측에 설치되며, 지지로드가 상기 브라켓을 관통하여 선택적으로 전후진 작동하면서 상기 어시스트 링크의 일측에 지지점을 형성하는 로드 액추에이터로 구성되는 능동제어 서스펜션 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에서,
   상기 브라켓은
   "ㄷ"자 형상으로 형성되는 능동제어 서스펜션 시스템.
4. 제1항에서,
   상기 브라켓에는
   내측면 타측에 상기 지지로드의 선단이 삽입되어 지지되도록 지지단이 형성되는 능동제어 서스펜션 시스템.
5. 제1항에서,
   상기 로드 액추에이터는
   제어신호에 따라 상기 지지로드를 전후진 왕복 작동시키는 전동 액추에이터로 구성되는 능동제어 서스펜션 시스템.

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