KR102064020B1 - 자동차용 액티브 리어 스티어링 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 액티브 리어 스티어링 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 구성 및 저렴한 제작 비용으로 제작되어 스테빌라이저 바에 대한 강성을 원할하게 조절할 수 있도록 한 자동차용 액티브 리어 스티어링 장치에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 좌측 스테빌라이저 바와 연결되는 본체 하우징과; 우측 스테빌라이저 바의 외경에 슬라이드 이동 가능하게 연결되는 분리체와; 상기 본체 하우징의 내부에서 일측에 장착되는 모터와; 상기 모터의 정역방향 회전력을 전후진 직선방향으로 변경하여, 본체 하우징의 내부로 분리체를 당겨주거나 외부로 밀어내는 분리체 전후진 구동수단; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 액티브 리어 스티어링 장치를 제공한다.

Description

자동차용 액티브 리어 스티어링 장치{Active Rear Steering for vehicle}

본 발명은 자동차용 액티브 리어 스티어링 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 구성 및 저렴한 제작 비용으로 제작되어 스테빌라이저 바에 대한 강성을 원할하게 조절할 수 있도록 한 자동차용 액티브 리어 스티어링 장치에 관한 것이다.

최근 자동차의 승차감, 조종성(Handling) 및 주행 안정성에 대한 관심이 증가됨에 따라, 기존의 기계적인 제어를 넘어서 전자 제어가 가미된 조향장치 및 서스펜션 장치들이 개발되고 있다.

상기 조향장치로서, 차량의 롤링 감소 및 롤 강성 분포로 차량의 조향성능을 향상시키기 위한 액티브 프론트 스티어링(AFS, Active Front Steering) 장치와 액티브 리어 스티어링(Active Rear Steering) 장치 등이 탑재되고 있다.

상기 액티브 리어 스티어링 장치는 차량의 좌우측 현가장치를 연결하여 차량이 좌우로 진동하는 것을 감쇄시시킬 수 있도록 한 스태빌라이저 바(Stabilizer Bar)에 설치되고 있다.

첨부한 도 1은 종래의 액티브 리어 스티어링 설치 모습을 도시한 개략도이고, 도 2는 그 작동 상태를 도시한 개념도이다.

도 1에서 보듯이, 스테빌라이저 바(30)의 일정 부분에 액티브 리어 스티어링 장치로서 유압 액츄에이터(100, 모터)가 장착된다.

즉, 분리된 스테빌라이저 바(30)의 중간에 유압 액츄에이터(100)가 장착되어, 스테빌라이저 바의 강성을 조절하게 된다.

따라서, 차량의 주행시 도로 상황 등에 따라 차체 중심을 기준으로 롤 모멘트가 작용하면, 유압 액츄에이터(100)에서 비틀림 모멘트를 발생시켜 스테빌라이저 바(30)의 강성을 조절하게 된다.

즉, 도 2에서 보듯이 차량의 횡가속도에 따른 롤 모멘트가 발생하면, 유압 액츄에이터(100)에서 스테빌라이저 바(30)에 비틀림 모멘트를 발생시켜서 차체의 롤 각도가 최소화된다.

이렇게 액티브 리어 스티어링 장치를 장착한 차량과 미장착 차량 간의 롤링 차이를 비교하면, 첨부한 도 3에서 보듯이 차량 횡가속도 대비 미장착 차량은 롤 각도가 증가하고, 반면 액티브 리어 스티어링 장치를 장착한 차량은 롤 각도가 거의 없음을 알 수 있다.

그러나, 기존의 액티브 리어 스티어링 장치는 유압식 액츄에이터를 채택함에 따라 매우 고가인 단점이 있고, 이에 차량 구매자 입장에서 실제 차량에 옵션으로 장착하는데 어려움이 있다.

현재, 유압식과 비숫한 원리를 갖는 전동식 액티브 리어 스티어링 장치가 개발되고 있으나, 마찬가지로 모터, ECU, 감속기 등 고가의 부품수가 많이 들고, 또한 감속기의 마찰력이 동작 효율성을 저해하여 큰 모터 파워를 요구하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 모터의 정역회전에 따라 감기고 풀리는 스트링(string)을 이용하여 액츄에이터 본체에 분리체가 삽입 또는 분리되도록 함으로써, 액츄에이터 본체와 분리체에 각각 연결된 스테빌라이저 바의 강성을 원활하게 조절할 수 있고, 간단한 구성 및 저렴한 제작 비용으로 제작이 가능한 저가형의 자동차용 액티브 리어 스티어링 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은: 좌측 스테빌라이저 바와 연결되는 본체 하우징과; 우측 스테빌라이저 바의 외경에 슬라이드 이동 가능하게 연결되는 분리체와; 상기 본체 하우징의 내부에서 일측에 장착되는 모터와; 상기 모터의 정역방향 회전력을 전후진 직선방향으로 변경하여, 본체 하우징의 내부로 분리체를 당겨주거나 외부로 밀어내는 분리체 전후진 구동수단; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 액티브 리어 스티어링 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 본체 하우징의 내부에서 타측쪽 내경면에는 다수개의 가이드 레일이 원주방향을 따라 등간격을 이루며 일체로 형성되고, 상기 분리체의 외경면에는 가이드 레일이 삽입되는 가이드홈이 원주방향을 따라 등간격을 이루며 형성된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 분리체 전후진 구동수단은: 모터의 출력축에 연결되어, 모터의 정역회전시 스트링을 감거나 풀어주는 스트링 감김 기어와; 일측단은 감김기어에 감김 가능하게 고정되고, 타측단은 본체 하우징의 가이드레일 사이를 경유하여 분리체의 가이드홈 사이면에 고정되는 복수개의 스트링과; 일측단은 본체 하우징의 내부에 부착되는 스프링 지지판에 고정되고, 타측단은 분리체의 내측면에 고정되는 스프링; 으로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 분리체의 내경면에는 우측 스테빌라이저 바의 외경면에 구름 가능하게 접촉하는 니들베어링이 장착된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 우측 스테빌라이저 바의 끝단에 스토퍼가 장착되고, 이 스토퍼는 분리체 전후진 구동수단의 스프링 지지판에 걸림 가능하게 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 모터의 정역회전에 따라 감기고 풀리는 스트링(string)을 이용하여 액츄에이터 본체에 분리체가 삽입 또는 분리되도록 함으로써, 액츄에이터 본체와 분리체에 각각 연결된 스테빌라이저 바의 강성을 원활하게 조절하여 차량의 롤링 감소를 용이하게 도모할 수 있다.

둘째, 기존의 유압식 장치에 비하여 간단한 구성 및 저렴한 제작 비용으로 제작이 가능하여, 차량 구매자의 옵션 선택을 다양화시킬 수 있다.

도 1은 종래의 액티브 리어 스티어링 설치 모습을 도시한 개략도,
도 2는 액티브 리어 스티어링의 작동 상태를 도시한 개념도,
도 3은 액티브 리어 스티어링 장치를 장착한 차량과 미장착 차량 간의 롤링 차이를 비교한 그래프,
도 4는 본 발명에 따른 자동차용 액티브 리어 스티어링 장치를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 자동차용 액티브 리어 스티어링 장치의 본체 하우징 및 분리체 구조를 도시한 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 자동차용 액티브 리어 스티어링 장치의 작동 상태를 도시한 개략도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 4는 본 발명에 따른 자동차용 액티브 리어 스티어링 장치를 도시한 단면도이고, 도 5는 본체 하우징 및 분리체 구조를 도시한 단면도이다.

도 4에서 보듯이, 본체 하우징(10)의 일측 벽면에는 좌측 스테빌라이저 바(31)가 일체로 연결되고, 우측 스테빌라이저 바(32)의 외경에는 분리체(20)가 슬라이드 이동 가능하게 배치된다.

상기 본체 하우징(10)은 분리체(20)의 출입이 가능한 원통형 구조로서, 그 내부에서 타측쪽 내경면에는 다수개의 가이드 레일(12)이 원주방향을 따라 등간격을 이루며 일체로 형성되고, 상기 분리체(20)의 외경면에는 가이드 레일(12)이 삽입되는 가이드홈(22)이 원주방향을 따라 등간격을 이루며 형성된다.

상기 본체 하우징(10)의 내부에서 일측공간에는 모터(11)가 고정 장착된다.

이때, 상기 모터(11)의 정역방향 회전력을 전후진 직선방향으로 변경하여, 본체 하우징(10)의 내부로 분리체(20)를 당겨주거나 외부로 밀어내는 분리체 전후진 구동수단이 본체 하우징(10)과 분리체(20) 간에 설치된다.

상기 분리체 전후진 구동수단의 일 구성으로서, 모터(11)의 출력축에 연결되어, 모터(11)의 정역회전시 스트링(13)을 감거나 풀어주는 스트링 감김 기어(14)가 본체 하우징(10)내에서 모터(11) 앞쪽에 배치된다.

특히, 상기 스트링 감김기어(14)에 플렉시블한 스트링(13)이 감기게 되는데, 이 스트링(13)의 일측단은 스트링 감김기어(14)에 감김 가능하게 고정되고, 타측단은 본체 하우징(10)의 가이드레일(12) 사이를 통과하여 분리체(20)의 가이드홈(22) 사이면에 고정된다.

또한, 상기 본체 하우징(10)의 내부에서 스트링 감김기어(14)와 가이드레일(12) 사이에는 스프링 지지판(15)이 장착되며, 이 스프링 지지판(15)에는 스프링(16)의 일측단이 고정되고, 스프링(16)의 타측단은 분리체(20)의 내측면에 고정된다.

한편, 상기 분리체(20)의 내경면에는 우측 스테빌라이저 바(32)의 외경면에 구름 가능하게 접촉하는 니들베어링(24)이 장착된다.

또한, 상기 우측 스테빌라이저 바(32)의 끝단에 스토퍼(33)가 장착되고, 이 스토퍼(33)는 분리체 구동수단의 스프링 지지판(15)의 반대쪽 벽면에 걸림 가능하게 배치되며, 스토퍼(33)에는 스트링(13)과의 구름 마찰을 위한 베어링이 더 장착된다.

여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 자동차용 액티브 리어 스티어링 장치에 대한 작동 흐름을 첨부한 도 4 및 도 6을 참조로 살펴보면 다음과 같다.

직진 주행시

직진 주행시 ECU에서 모터(11)에 대한 전원을 오프 제어함으로써, 상기 스프링 지지판(15)과 분리체(20)의 내측면 간에 고정되어 압축되어 있던 스프링(16)의 탄성복원력이 분리체(20)에 작용한다.

이에, 본체 하우징(10)내에 삽입되어 있던 분리체(20)가 스프링(16)의 탄성복원력에 의하여 본체 하우징(10)의 밖으로 밀려나게 된다.

이와 동시에, 스트링 감김기어(14)에 감겨있던 스트링(13)이 분리체(20)의 외부 이동으로 풀리게 된다.

따라서, 상기 우측 스테빌라이저 바(32)를 본체 하우징(10)의 밖으로 이동된 분리체(20)가 단순히 접촉하며 잡아주기 때문에 스테빌라이저 바의 전반적인 강성이 낮아지게 되고, 차량의 직진 주행시 횡가속도가 거의 없는 상태이므로 낮아진 강성에도 불구하고 스테빌라이저 바는 차체 진동을 용이하게 감쇄시키게 된다.

선회 주행시

선회 주행시 ECU에서 모터(11)에 대한 전원을 인가하는 제어를 함으로써, 모터(11)가 구동하는 동시에 모터 출력축에 연결된 스트링 감김기어(14)가 스트링 감김 방향으로 회전을 하게 된다.

연이어, 상기 스트링(13)이 스트링 감김기어(14)에 감기면서 분리체(20)를 본체 하우징(10)의 내부방향으로 당겨주게 된다.

이에, 상기 분리체(20)의 가이드홈(22)과 본체 하우징(10)의 가이드 레일(12)이 매칭되면서 분리체(20)가 스프링(16)을 압축시키면서 본체 하우징(10)의 내부로 삽입된다.

따라서, 상기 우측 스테빌라이저 바(32)를 본체 하우징(10)의 안으로 이동된 분리체(20)와, 가이드레일(12) 및 가이드홈(22)에 의하여 분리체(20)와 상호 결합된 본체 하우징(10)에서 동시에 잡아주게 되므로, 스테빌라이저 바의 전반적인 강성이 높아지게 된다.

이에 따라, 차량의 선회시 횡가속도에 따른 롤 모멘트가 발생하면, 스테빌라이저에 발생하더라도 강성이 증대된 상태이므로, 롤 모멘트를 억제하면서 차체 롤링을 최소화시키게 된다.

10 : 본체 하우징
11 : 모터
12 : 가이드레일
13 : 스트링
14 : 스트링 감김 기어
15 : 스프링 지지판
16 : 스프링
20 : 분리체
22 : 가이드홈
24 : 니들베어링
30 : 스테빌라이저 바
31 : 좌측 스테빌라이저 바
32 : 우측 스테빌라이저 바
33 : 스토퍼

Claims (5)

1. 좌측 스테빌라이저 바와 연결되는 본체 하우징과;
   우측 스테빌라이저 바의 외경에 슬라이드 이동 가능하게 연결되는 분리체와;
   상기 본체 하우징의 내부에서 일측에 장착되는 모터와;
   상기 모터의 정역방향 회전력을 전후진 직선방향으로 변경하여, 본체 하우징의 내부로 분리체를 당겨주거나 외부로 밀어내는 분리체 전후진 구동수단;
   을 포함하되,
   상기 분리체 전후진 구동수단은:
   모터의 출력축에 연결되어, 모터의 정역회전시 스트링을 감거나 풀어주는 스트링 감김 기어와;
   일측단은 감김기어에 감김 가능하게 고정되고, 타측단은 본체 하우징의 가이드레일 사이를 경유하여 분리체의 가이드홈 사이면에 고정되는 복수개의 스트링과;
   일측단은 본체 하우징의 내부에 부착되는 스프링 지지판에 고정되고, 타측단은 분리체의 내측면에 고정되는 스프링;
   으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 액티브 리어 스티어링 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 본체 하우징의 내부에서 타측쪽 내경면에는 다수개의 가이드 레일이 원주방향을 따라 등간격을 이루며 일체로 형성되고, 상기 분리체의 외경면에는 가이드 레일이 삽입되는 가이드홈이 원주방향을 따라 등간격을 이루며 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 액티브 리어 스티어링 장치.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 분리체의 내경면에는 우측 스테빌라이저 바의 외경면에 구름 가능하게 접촉하는 니들베어링이 장착된 것을 특징으로 하는 자동차용 액티브 리어 스티어링 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 우측 스테빌라이저 바의 끝단에 스토퍼가 장착되고, 이 스토퍼는 분리체 전후진 구동수단의 스프링 지지판에 걸림 가능하게 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차용 액티브 리어 스티어링 장치.

Images