KR101937467B1 - 차량용 댐핑 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 차량용 댐핑 시스템은, 차량의 위치정보가 기설정되며, 차량의 목적지 입력시 차량의 현재 위치 및 목적지 까지의 도로환경을 파악하는 주행정보 처리부와, 차량의 상태정보가 기설정되며, 입력된 목적지 까지의 도로환경 대비 차량의 특이사항 발생 여부를 감지하는 차량정보 처리부와, 차체에 설치되며, 구동축에 설치된 레버 암의 전단이 차량 휠의 차축에 회동 및 길이조절 가능하게 연결되어, 차량 주행시 외부에서 전달되는 전류에 의해 토크를 발생시켜 전기에너지 회생모드 및 감쇠력모드로 구동되는 엑추에이터 및, 상기 레버 암의 길이정보가 기설정되며, 상기 주행정보 처리부로부터 전달되는 차량의 현재 위치 및 도로환경과, 상기 차량정보 처리부로부터 전달되는 상태정보에 따르도록 상기 엑추에이터의 회전 토크와 상기 레버 암의 길이를 가변적으로 조절하는 제어부를 포함한다.

Description

차량용 댐핑 시스템{DAMPING SYSTEM OF VEHICLE}

본 발명은 차량용 댐핑 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량 주행시 진동이 제한적인 도로환경에서 회생 성능을 향상시킬 수 있고, 감쇠력이 크게 요구되는 도로환경에서도 전류 공급량이 크게 증가하지 않으므로 에너지 소모를 줄일 수 있는 차량용 댐핑 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 서스펜션(suspension, 현가장치 라고도 함) 시스템은 차체 중량을 지지함과 동시에 노면으로부터 차체로 전해지는 진동을 억제 및 감쇠시키는 역할을 한다.

이러한 차량용 서스펜션 시스템은, 바퀴가 결합되는 휠을 회전 가능하게 지지하는 캐리어와, 상기 캐리어의 상부를 차체에 연결시키기 위한 어퍼 암과, 상기 캐리어의 하부를 차체에 연결시키기 위한 로워 암과 어시스트 암 및 트레일링 암과, 캐리어의 상부와 차체를 연결시키는 댐퍼와, 로워 암과 차체 사이에 배치되는 탄성 스프링과, 차체에 고정되는 스테빌라이저 바와, 상기 스테빌라이저 바와 로워 암을 연결시키는 연결링크 등으로 구성된다.

최근의 차량용 서스펜션 시스템 중에는, 댐퍼의 감쇠력을 낮게 설정(Soft Mode)하여 노면의 요철에 의한 진동을 흡수하여 승차감을 향상시키거나, 감쇠력을 높게 설정(Hard Mode)하여 조종 안정성이 향상시킬 수 있는 감쇠력 가변식 서스펜션이 적용되고 있다.

이와 함께, 차량이 주행하는 과정에서 노면으로부터 전달되는 진동 및 충격 등을 이용하여 전기에너지를 발생시켜 배터리에 충전시키기 위한 회생 시스템 관련 기술이 제안된 바 있으며, 이러한 종래의 회생 시스템은 댐퍼를 이용해 차량의 차축으로 전달되는 진동 및 충격을 전기에너지로 회수하는 방식을 사용한다.

그런데, 종래의 감쇠력 가변식 서스펜션은 고속도로 등과 같이 진동이 제한적인 도로환경에서 댐퍼의 에너지 회생동작이 원활하지 않아 효율적이지 못하였고, 높은 감쇠력을 필요로 하는 도로환경에서는 댐퍼에 큰 전류를 인가해야 하므로 에너지 소모가 많은 구조였다.

본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허 제1997-0034219호(1997년 07월 22일)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 차량용 현가의 감쇠력 제어장치가 개시되어 있다.

본 발명의 목적은 목적지 까지의 도로환경에 대응하도록 레버 암의 길이를 가변적으로 조절함으로써, 진동이 제한적인 도로환경에서도 에너지 회생 성능을 향상시킬 수 있고, 동일한 전류로도 높은 감쇠력을 구현할 수 있어 에너지 소모를 줄일 수 있는 차량용 댐핑 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 차량용 댐핑 시스템은, 차량의 위치정보가 기설정되며, 차량의 목적지 입력시 차량의 현재 위치 및 목적지 까지의 도로환경을 파악하는 주행정보 처리부와, 차량의 상태정보가 기설정되며, 입력된 목적지 까지의 도로환경 대비 차량의 특이사항 발생 여부를 감지하는 차량정보 처리부와, 차체에 설치되며, 구동축에 설치된 레버 암의 전단이 차량 휠의 차축에 회동 및 길이조절 가능하게 연결되어, 차량 주행시 외부에서 전달되는 전류에 의해 토크를 발생시켜 전기에너지 회생모드 및 감쇠력모드로 구동되는 엑추에이터 및, 상기 레버 암의 길이정보가 기설정되며, 상기 주행정보 처리부로부터 전달되는 차량의 현재 위치 및 도로환경과, 상기 차량정보 처리부로부터 전달되는 상태정보에 따르도록 상기 엑추에이터의 회전 토크와 상기 레버 암의 길이를 가변적으로 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 주행정보 처리부는 GPS 방식을 이용해 상기 차량의 현재 위치 및 도로환경을 파악하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 차량정보 처리부는 상기 특이사항이 발생한 경우, 상기 특이사항이 반영되도록 상기 상태정보를 재설정하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는 상기 차축으로부터 전달되는 진동의 강도에 반비례하는 길이로 상기 레버 암의 길이를 조절하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동축에는 다수의 기어가 유기적으로 맞물림 결합된 감속기가 더 결합될 수 있다.

또한, 상기 레버 암은 직경이 다른 다수의 빔이 다단으로 결합되고, 전후로 슬라이딩되면서 길이가 가변되며, 상기 제어부에 의해 구동이 제어되는 길이조절부에 의해 길이가 가변되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 길이조절부는 상기 레버 암의 내부로 압력을 공급시키거나 상기 레버 암의 내부 압력을 외부로 배출시켜 상기 레버 암의 길이를 가변시킬 수 있다.

본 발명은 진동이 제한적인 도로환경에서 레버 암의 길이를 신장시켜 진동을 증폭시킴으로써, 진동이 제한적인 도로환경에서도 에너지 회생 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 감쇠력이 크게 요구되는 도로환경에서 레버 암의 길이를 축소시킴으로써, 동일한 전류로도 높은 감쇠력을 구현할 수 있어 에너지 소모를 줄일 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 댐핑 시스템의 각 구성을 보여주기 위한 블록블럭도.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 댐핑 시스템이 차량에 적용된 상태를 개략적으로 보여주기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 댐핑 시스템에서 레버 암의 길이를 500mm로 조절했을 때 감쇠력을 보여주기 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 댐핑 시스템에서 레버 암의 길이를 200mm로 조절했을 때 감쇠력을 보여주기 위한 그래프이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 댐핑 시스템의 각 구성을 보여주기 위한 블록블럭도이고, 도 2는 본 발명에 따른 차량용 댐핑 시스템이 차량에 적용된 상태를 개략적으로 보여주기 위한 도면이다.

또한, 도 3은 본 발명에 따른 차량용 댐핑 시스템에서 레버 암의 길이를 500mm로 조절했을 때 감쇠력(damping force)을 보여주기 위한 그래프이고, 도 4는 본 발명에 따른 차량용 댐핑 시스템에서 레버 암의 길이를 200mm로 조절했을 때 감쇠력(damping force)을 보여주기 위한 그래프이다.

도 1과 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 댐퍼는 주행정보 처리부(100)와, 차량정보 처리부(200)와, 엑추이에터(actuator, 300)와, 길이조절부(400) 및, 제어부(500)를 포함한다.

먼저, 상기 주행정보 처리부(100)는 차량의 위치정보가 기설정되며, 차량의 목적지 입력시 차량의 현재 위치 및 목적지 까지의 도로환경을 파악한다.

여기서, 상기 주행정보 처리부(100)는 차량에 장착된 네비게이션(navigation)의 GPS(Global Positioning System) 지도 정보를 이용해 차량의 현재 위치 및 도로환경을 파악할 수 있다.

즉, 사용자가 네비게이션에 목적지를 입력하는 경우, 차량의 현재 위치와 목적지 까지의 도로환경을 습득할 수 있다.

그리고, 주행정보 처리부(100)에 기설정된 도로환경에는 고속도로 등과 같이 진동이 제한된 도로환경과, 산악지형 또는 급격한 회전이 필요한 도로환경 등이 포함된다.

차량정보 처리부(200)는, 차량의 상태정보가 기설정되며, 입력된 목적지 까지의 도로환경 대비 차량의 특이사항(차량의 상태 등) 발생 여부를 감지한다.

여기서, 상기 차량정보 처리부(200)는 입력된 도로환경 대비 차량의 특이사항(차량의 상태 등)이 발생하는 경우, 후술 될 제어부(500)로 감지정보를 전달한다.

이때, 후술 될 제어부(500)는 차량정보 처리부(200)로부터 실시간으로 전달되는 특이사항을 반영하여, 후술 될 레버 암(lever arm, 320)의 길이를 능동적으로 제어할 수 있다.

또한, 차량정보 처리부(200)에는 차량의 각종 변위를 감지하기 위한 감지센서(미도시)가 전기적으로 연결될 수 있다.

한편, 차량정보 처리부(200)는 특이사항이 발생한 경우, 상기 특이사항이 반영되도록 상태정보를 재설정할 수 있다.

즉, 상기 차량정보 처리부(200)에서 차량의 특이사항을 반영한 상태정보를 재설정하므로, 후술 될 제어부(500)는 제어 암(320)의 길이를 현재의 상황에 맞게 능동적으로 제어할 수 있다.

엑추에이터(300)는, 차체에 고정적으로 설치되는 것으로, 상기 엑추에이터(300)의 구동축(310)에는 길이조절 가능한 레버 암(320)이 회동 가능하게 결합된다.

여기서, 상기 엑추에이터(300)의 구동축에는 다수의 기어가 유기적으로 맞물림 결합된 감속기(미도시)가 더 결합될 수 있다.

이와 같은 상기 엑추에이터(300)는, 차량 주행시 외부에서 전달되는 전류에 의해 토크를 발생시켜 전기에너지 회생모드 및 감쇠력모드로 구동된다.

레버 암(320)은, 전단이 차량 휠의 차축(20)에 회동 및 길이조절 가능하게 연결되는 것으로, 후술 될 제어부(500)의 구동 제어에 의해 길이가 조절된다.

이를 위한 상기 레버 암(320)은, 직경이 다른 다수의 빔이 다단으로 결합되고, 전후로 슬라이딩되면서 길이가 가변될 수 있다.

또한, 상기 레버 암(320)은 후술 될 제어부(500)에 의해 구동이 제어되는 길이조절부(400)에 의해 길이가 가변된다.

상기 길이조절부(400)는, 레버 암(320)의 내부로 압력을 공급 및 배출시켜, 레버 암(320)의 길이를 가변시키거나, 물리적인 힘을 인가하여 레버 암(320)의 길이를 조절할 수 있다.

예를 들어, 상기 길이조절부(400)는 유압 방식 등에 의해 길이가 조절될 수 있으며, 이 경우 상기 길이조절부(400)는 유압 펌프 및, 레버 암(320)와 유압 펌프를 연결하는 연결라인 등으로 구성될 수 있다.

제어부(500)는, 레버 암(320)의 길이정보가 기설정되며, 주행정보 처리부(100)로부터 전달되는 차량의 현재 위치 및 도로환경과, 차량정보 처리부(200)로부터 전달되는 특이사항에 따르도록 엑추에이터(300)의 회전 토크와 레버 암(320)의 길이를 가변적으로 조절한다.

즉, 상기 제어부(500)는 차축(20)으로 전달되는 진동의 강도에 반비례하는 길이로 레버 암(320)의 길이를 조절한다.

예를 들어, 상기 제어부(500)는 고속도로 등과 같이 진동이 제한된 도로환경인 경우, 도 3에서처럼 레버 암(320)의 길이를 신장시켜 진동을 증폭시킴으로써, 회생 기능을 더욱 강화시킬 수 있다.

반대로, 상기 제어부(500)는 산악지형 또는 급격한 회전이 필요한 도로환경인 경우, 도 4에서처럼 레버 암(320)의 길이를 축소시켜 같은 전류 공급으로도 더 큰 감쇠력(damping force)을 발생시킬 수 있다.

예를 들어, 산악 지형 또는 급격한 회전등에 의한 고 횡G 구간에서 상당량의 감쇠력(damping force)가 필요한 경우, 레버 암(320)의 길이를 짧게 하여 같은 전류로 더 큰 감쇠력(damping force)를 발생 시킬 수 있다.

결과적으로, 본 발명은 차량의 목적지 입력시 차량의 현재 위치 및 목적지 까지의 도로환경과, 차량의 상태정보에 대응하도록 레버 암(320)의 길이를 가변적으로 제어함으로써, 진동이 제한적인 도로환경에서는 레버 암(320)의 길이를 신장시켜 회생 기능을 강화할 수 있다.

또한, 감쇠력(damping force)이 크게 요구되는 도로환경에서는 레버 암(320)의 길이를 축소시킴으로써, 동일한 전류로도 높은 감쇠력을 구현할 수 있어 에너지 소모를 줄일 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 차량용 댐핑 시스템에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안되며, 후술하는 특허등록 청구범위뿐만 아니라 이 특허등록 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허등록 청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허등록 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 노면 10: 바퀴
20: 차축 100: 주행정보 처리부
200: 차량정보 처리부 300: 엑추에이터
310: 구동축 320: 레버 암
400: 길이조절부 500: 제어부
600: 배터리

Claims (7)

1. 차량의 위치정보가 기설정되며, 차량의 목적지 입력시 차량의 현재 위치 및 목적지 까지의 도로환경을 파악하는 주행정보 처리부;
   차량의 상태정보가 기설정되며, 입력된 목적지 까지의 도로환경 대비 차량의 특이사항 발생 여부를 감지하는 차량정보 처리부;
   차체에 설치되며, 구동축에 설치된 레버 암의 전단이 차량 휠의 차축에 회동 및 길이조절 가능하게 연결되어, 차량 주행시 외부에서 전달되는 전류에 의해 토크를 발생시켜 전기에너지 회생모드 및 감쇠력모드로 구동되는 엑추에이터; 및
   상기 레버 암의 길이정보가 기설정되며, 상기 주행정보 처리부로부터 전달되는 차량의 현재 위치 및 도로환경과, 상기 차량정보 처리부로부터 전달되는 상태정보에 따르도록 상기 엑추에이터의 회전 토크와 상기 레버 암의 길이를 가변적으로 조절하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 댐핑 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 주행정보 처리부는,
   GPS 방식을 이용해 상기 차량의 현재 위치 및 도로환경을 파악하는 것을 특징으로 하는 차량용 댐핑 시스템.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 차량정보 처리부는,
   상기 특이사항이 발생한 경우, 상기 특이사항이 반영되도록 상기 상태정보를 재설정하는 것을 특징으로 하는 차량용 댐핑 시스템.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 차축으로 전달되는 진동의 강도에 반비례하는 길이로 상기 레버 암의 길이를 조절하는 것을 특징으로 하는 차량용 댐핑 시스템.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 구동축에는,
   다수의 기어가 유기적으로 맞물림 결합된 감속기가 더 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 댐핑 시스템.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 레버 암은,
   직경이 다른 다수의 빔이 다단으로 결합되고, 전후로 슬라이딩되면서 길이가 가변되며, 상기 제어부에 의해 구동이 제어되는 길이조절부에 의해 길이가 가변되는 것을 특징으로 하는 차량용 댐핑 시스템.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 길이조절부는,
   상기 레버 암의 내부로 압력을 공급시키거나 상기 레버 암의 내부 압력을 외부로 배출시켜 상기 레버 암의 길이를 가변시키는 것을 특징으로 하는 차량용 댐핑 시스템.

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