KR102175411B1 - 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치 - Google Patents

전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치에 의하면, 일단은 차체에 회전가능하게 연결되는 어퍼암, 상기 어퍼암의 하부에 배치되고, 그 일단은 상기 차체에 회전가능하게 연결되는 로우어암, 일측이 상기 어퍼암의 타단부와 상기 로우어암의 타단부에 연결되고, 타측에는 휠이 장착되는 너클, 및 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 일단부와 상기 차체를 연결하는 부분에 배치되는 부시 일체형 쇽업소버를 포함하고, 상기 부시 일체형 쇽업소버는 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 일단부에 형성되는 볼, 상기 볼의 외주면에 감기는 권선, 상기 권선과 설정된 간격을 두고 상기 볼의 양측에 각각 배치되는 N극 자석 및 S극 자석, 및 상기 볼에 감긴 상기 권선으로 인가되는 전류를 제어하여 상기 볼을 기준으로 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 타단부로 전달되는 진동을 감쇠시키는 전원제어부를 포함할 수 있다.

Description

전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치{SUSPENSION DEVICE HAVING ELECTRONIC SHOCK ABSORBER}
본 발명은 차량의 운행조건에 따라서 차체의 흔들림을 감쇠하는 기능을 가변적으로 수행하여 차량의 운행 안정성을 향상시키고 운전자의 감성을 만족시킬 수 있는 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 현가장치는 노면에서 발생하는 충격을 흡수하여 차체나 탑승자에게 그 충격력이 전달되는 것을 최소화시키는 장치로서, 쇼크업소버, 스프링, 서스펜션암 등을 포함하여 구성된다.
이러한, 현가장치는 상하방향으로는 스프링과 쇼크업소버 등에 의해 지지되며, 기타방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 휠 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시키게 된다. 또한, 상기 현가장치는 타이어를 지면에 확실하게 접지시키는 기능을 함께 수행함으로써, 차량의 고속주행 시 차체가 지면에 밀착되도록 한다.
그러나, 과속방지턱이나 비포장길과 같은 도로를 주행 시, 차고가 낮으면 충돌이 발생할 우려가 있고, 또한 차량의 롤링 또는 피칭 등의 주행 상황 발생시 차량이 기울어짐에 따라 승차감 및 조향성이 저하될 수 있다.
이에, 차량의 자세를 자동 제어하기 위해 쇼크업소버를 전자적으로 제어하는 전자제어 서스펜션이 개발되어 사용되고 있으며, 또한 판과 쇼크업소버 대신 응답성이 뛰어난 유압 시스템을 채용하여 주행 상태에 맞게 차체의 진동을 제어함으로써 주행 안정성과 조종 안정성을 꾀하는 액티브 서스펜션도 사용되고 있다.
그러나, 기존의 유압식 액티브 서스펜션의 경우 유압펌프와, 리저버, 유압라인 및 실린더블록 등의 구성이 필요하여 액티브 서스펜션 시스템을 구현하는 데에 복잡한 문제가 있으며, 또한 유압식의 특성상 연비가 저하되며, CO2의 배출이 증가할 수 있다.
본 발명의 목적은 전통적인 쇽업소버의 구조를 변경하여 중량을 감소시키고, 보다 신속하고 정밀하게 감쇠력을 제어하여 차량의 운행안정성과 운전자의 감성을 효과적으로 만족시킬 수 있는 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치를 제공하는 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치에 의하면, 일단은 차체에 회전가능하게 연결되는 어퍼암, 상기 어퍼암의 하부에 배치되고, 그 일단은 상기 차체에 회전가능하게 연결되는 로우어암, 일측이 상기 어퍼암의 타단부와 상기 로우어암의 타단부에 연결되고, 타측에는 휠이 장착되는 너클, 및 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 일단부와 상기 차체를 연결하는 부분에 배치되는 부시 일체형 쇽업소버를 포함하고, 상기 부시 일체형 쇽업소버는 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 일단부에 형성되는 볼, 상기 볼의 외주면에 감기는 권선, 상기 권선과 설정된 간격을 두고 상기 볼의 양측에 각각 배치되는 N극 자석 및 S극 자석, 및 상기 볼에 감긴 상기 권선으로 인가되는 전류를 제어하여 상기 볼을 기준으로 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 타단부로 전달되는 진동을 감쇠시키는 전원제어부를 포함할 수 있다.
상기 부시 일체형 쇽업소버에서 상기 N극 자석과 상기 S극 자석은 상기 볼을 기준으로 상하 방향으로 양측에 배치될 수 있다.
상기 부시 일체형 쇽업소버는, 상기 N극 자석과 상기 S극 자석이 그 내측에 고정되고, 외측면은 상기 차체에 고정되는 하우징, 및 상기 하우징 내부에 충진되어 상기 N극 자석과 상기 볼의 외주면 사이 및 상기 S극 자석과 상기 볼의 외주면 사이를 매꾸는 탄성재질의 부시를 더 포함할 수 있다.
상기 권선은 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 길이방향 중심축을 기준으로 상기 볼의 외주면에 시계방향 또는 시계반대 방향으로 감길 수 있다.
상기 전원제어부는, 상기 권선을 흐르는 전류의 방향을 전환시킬 수 있고, 전류의 세기, 및 전압을 가변적으로 제어할 수 있다.
차량의 운행조건에 따라서 상기 전원제어부는, 상기 권선을 흐르는 전류의 방향을 전환시킬 수 있고, 전류의 세기, 및 전압을 가변적으로 제어할 수 있다.
상기 전원제어부는 상기 권선에 인가되는 전류를 제어하여, 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 타단부를 들어올리는 힘을 발생시키거나, 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 타단부를 내리는 힘을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치는 일단은 차체에 회전가능하게 연결되는 어퍼암, 상기 어퍼암의 하부에 배치되고, 그 일단은 상기 차체에 회전가능하게 연결되는 로우어암, 일측이 상기 어퍼암의 타단부와 상기 로우어암의 타단부에 연결되고, 타측에는 휠이 장착되는 너클, 및 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 일단부에 형성되는 볼, 상기 볼의 외주면에 감기는 권선, 상기 권선과 설정된 간격을 두고 상기 볼의 양측에 각각 배치되는 N극 자석 및 S극 자석, 및 상기 볼에 감긴 상기 권선으로 인가되는 전류를 제어하여 상기 볼을 기준으로 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 타단부로 전달되는 진동을 감쇠시키는 전원제어부를 포함할 수 있다.
상기 N극 자석과 상기 S극 자석이 그 내측에 고정되고, 외측면은 상기 차체에 고정되는 하우징, 및 상기 하우징 내부에 충진되어 상기 N극 자석과 상기 볼의 외주면 사이 및 상기 S극 자석과 상기 볼의 외주면 사이를 매꾸는 탄성재질의 부시를 더 포함할 수 있다.
차량의 운행조건에 따라서 상기 전원제어부는, 상기 권선을 흐르는 전류의 방향을 전환시킬 수 있고, 전류의 세기, 및 전압을 가변적으로 제어할 수 있다.
상기 전원제어부는 상기 권선에 인가되는 전류를 제어하여, 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 타단부를 들어올리는 힘을 발생시키거나, 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 타단부를 내리는 힘을 발생시킬 수 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 쇽업소버의 기능을 어퍼암과 상기 로우어암을 상기 차체에 연결하는 부위에 일체로 형성하고, 이를 전자식으로 제어하여 댐핑정밀도와 댐핑을 가변적으로 수행하며, 차량의 중량을 감소시키는 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명과 관련된 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치의 개략적인 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치의 일부 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치의 원리를 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치의 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명과 관련된 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치의 개략적인 측면도이다.
도 1을 참조하면, 서스펜션 장치는 차체(100), 어퍼암(120), 로우어암(110), 너클(130), 휠(140), 쇽업소버(160), 및 스프링(150)을 포함한다.
상기 어퍼암(120)의 일단부는 상기 차체(100)에 힌지구조를 통해서 회전가능하게 배치되고, 상기 로우어암(110)은 상기 어퍼암(120)의 하부에 배치되고, 그 일단부는 상기 차체(100)에 힌지구조를 통해서 회전가능하게 배치된다.
상기 어퍼암(120)의 타단부는 상기 너클(130)의 상단부와 힌지 연결되고, 상기 로우어암(110)의 타단부는 상기 너클(130)의 하단부와 힌지 연결되고, 상기 너클(130)의 외측면에는 휠(140)이 장착된다.
상기 휠(140)과 상기 너클(130)은 상기 어퍼암(120)과 상기 로우어암(110)을 통해서 상기 차체(100)에서 상하로 움직이도록 배치되고, 킹핀(미도시)을 중심으로 조향되는 구조를 갖는다.
상기 어퍼암(120) 또는 상기 로우어암(110)의 일측은 상기 스프링(150)에 의해서 탄성적으로 지지되고, 상기 스프링(150)은 상기 차체(100)를 기준으로 상기 어퍼암(120) 또는 상기 로우어암(110)을 하부로 탄성적으로 밀어내는 구조를 갖는다.
상기 쇽업소버(160)는 상기 휠(140)과 상기 너클(130)의 움직임을 감쇄시켜서, 상기 차체(100)의 흔들림을 감소시키는 기능을 수행하며, 상기 쇽업소버(160) 주위에 상기 스프링(150)이 코일 형태로 배치되는 구조를 갖는다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 쇽업소버(160)의 기능을 상기 어퍼암(120)과 상기 로우어암(110)을 상기 차체(100)에 연결하는 부위에 일체로 형성하고, 이를 전자식으로 제어하여 댐핑정밀도와 댐핑을 가변적으로 수행하며, 차량의 중량을 감소시키는 효과를 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치의 개략적인 측면도이다.
도 2를 참조하면, 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치는 스프링(150), 어퍼암(120), 로우어암(110), 너클(130), 휠(140), 및 부시일체형쇽업소버(200)를 포함한다.
상기 어퍼암(120)의 일단부와 상기 로우어암(110)의 일단부는 상기 부시일체형쇽업소버(200)를 통해서 차체(100)에 회전가능하게 배치되고, 상기 어퍼암(120)의 타단부와 상기 로우어암(110)의 타단부는 상기 너클(130)의 상단부와 하단부에 각각 힌지결합된다. 그리고, 상기 너클(130)의 외측에 상기 휠(140)이 회전가능하게 배치된다.
도시한 바와 같이, 일반적인 기계식 쇽업소버는 삭제되고, 상기 부시일체형쇽업소버(200)가 기능을 대체한다. 상기 부시일체형쇽업소버(200)의 구조는 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치의 일부 단면도이다.
도 3을 참조하면, 상기 어퍼암(120)의 일단부에 상기 부시일체형쇽업소버(200)가 배치되고, 상기 부시일체형쇽업소버(200)는 하우징(310), 영구자석(320), 부시(330), 권선(340), 볼(350), 및 전원제어부(300)를 포함한다.
상기 어퍼암(120)의 일단부에는 볼(350)이 일체형으로 형성되고, 상기 볼(350)에는 상기 권선(340)이 감긴다. 상기 볼(350)은 볼형태와 단면이 원형인 샤프트형태를 선택적으로 포함할 수 있다.
상기 볼(350)의 외주면과 설정된 간격을 두고 상기 하우징(310)이 배치되고, 상기 하우징(310)은 상기 차체(100)에 고정된다. 그리고, 상기 하우징(310)의 내주면 상부에는 N극 자석이 배치되고, 상기 하우징(310)의 내주면 하부에는 S극 자석이 배치된다.
아울러, 상기 하우징(310)의 내주면과 상기 볼(350)의 외주면 사이에는 탄성재질의 부시가 메워지고, 상기 권선(340)의 일단과 타단은 상기 전원제어부(300)에 연결된다.
상기 전원제어부(300)는 상기 권선(340)으로 인가되는 전류의 크기, 세기, 및 방향을 운행조건에 따라서 가변적으로 제어한다.
상기 권선(340)에 인가되는 전류에 따라서 상기 볼(350)에는 회전토크가 발생되고, 그 회전토크에 따라서 상기 어퍼암(120)의 타단부가 상부로 들어올려지거나 하부로 내려지는 힘이 발생된다.
따라서, 상기 어퍼암(120)의 타단부로부터 전달되는 충격이나 움직임을 역으로 감쇄시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 전류와 자기장에 의해서 상기 권선(340)에 힘이 가해기 때문에, 상기 권선(340)에 가해지는 힘을 상기 볼에 효과적으로 전달하기 위해서, 상기 권선(340)은 상기 볼(350)에 견고하게 고정되는 것이 바람직하고, 상기 권선(340)은 상기 볼(350)의 홈에 삽입되는 구조를 가질 수 있다.
상기 전원제어부(300)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치의 원리를 보여주는 그래프로써, x축은 전류의 흐름방향을 나타내고, y축은 N극 자석에서 S극 자석 사이에 형성되는 자기장의 흐름방향을 나타내고, z축은 전류와 자기장에 의해서 권선이 받는 힘을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치의 제어방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 5를 참조하면, S500에서 운행조건이 감지된다. 여기서, 운행조건은 조향각, 차속, 휠속, 상하가속도, 차체높이 등을 포함할 수 있고, 조향각은 조향각센서에 의해서 감지될 수 있고, 휠속은 휠속센서에 의해서 감지될 수 있고, 차체높이는 높이센서에 의해서 감지될 수 있고, 상하가속도는 상하가속도센서에 의해서 감지될 수 있으며, 이러한 센서류의 구조 및 원리는 종래기술을 참조한다.
S510에서 감지되는 운행조건에 따라서 상기 전원제어부(300)는 상기 권선(340)으로 인가되는 전류를 제어한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 전원제어부(300)는 상기 권선을 흐르는 전류의 방향을 전환시킬 수 있고, 전류의 세기, 및 전압을 가변적으로 제어할 수 있다.
따라서, S520에서는, 상기 전원제어부(300)는 상기 권선(340)에 인가되는 전류를 제어하여, 상기 어퍼암(120) 또는 상기 로우어암(110)의 타단부를 들어올리는 힘을 발생시키거나, 상기 어퍼암(120) 또는 상기 로우어암(110)의 타단부를 내리는 힘을 발생시켜 상기 어퍼암(120) 또는 상기 로우어암(110)의 흔들림을 감소시키는 감쇄기능을 수행할 수 있다.
아울러, 감쇠력에 따라서 감쇄모드는 제1모드(comfort), 제2모드(normal), 및 제3모드(spoerts)등으로 나뉠 수 있고, 제1모드에서는 감쇄력이 작아서 소프트한 주행을 실현하고, 제3모드에서는 감쇄력이 커서 하드한 주행을 실현하고, 제2모드에서는 감쇄력이 중간상태로 중간상태의 주행을 실현할 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
100: 차체 110: 로우어암
120: 어퍼암 130: 너클
140: 휠 150: 스프링
160: 쇽업소버 200: 부시일체형쇽업소버
300: 전원제어부 310: 하우징
320: 영구자석 330: 부시
340: 권선 350: 볼

Claims (11)

  1. 일단은 차체에 회전가능하게 연결되는 어퍼암;
    상기 어퍼암의 하부에 배치되고, 그 일단은 상기 차체에 회전가능하게 연결되는 로우어암;
    일측이 상기 어퍼암의 타단부와 상기 로우어암의 타단부에 연결되고, 타측에는 휠이 장착되는 너클; 및
    상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 일단부와 상기 차체를 연결하는 부분에 배치되는 부시 일체형 쇽업소버; 를 포함하고,
    상기 부시 일체형 쇽업소버는
    상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 일단부에 형성되는 볼;
    상기 볼의 외주면에 감기는 권선;
    상기 권선과 설정된 간격을 두고 상기 볼의 양측에 각각 배치되는 N극 자석 및 S극 자석; 및
    상기 볼에 감긴 상기 권선으로 인가되는 전류를 제어하여 상기 볼을 기준으로 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 타단부로 전달되는 진동을 감쇠시키는 전원제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 부시 일체형 쇽업소버에서 상기 N극 자석과 상기 S극 자석은 상기 볼을 기준으로 상하 방향으로 양측에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치.
  3. 제1항에서,
    상기 부시 일체형 쇽업소버는,
    상기 N극 자석과 상기 S극 자석이 그 내측에 고정되고, 외측면은 상기 차체에 고정되는 하우징; 및
    상기 하우징 내부에 충진되어 상기 N극 자석과 상기 볼의 외주면 사이 및 상기 S극 자석과 상기 볼의 외주면 사이를 매꾸는 탄성재질의 부시;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 권선은 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 길이방향 중심축을 기준으로 상기 볼의 외주면에 시계방향 또는 시계반대 방향으로 감기는 것을 특징으로 하는 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 전원제어부는,
    상기 권선을 흐르는 전류의 방향을 전환시킬 수 있고, 전류의 세기, 및 전압을 가변적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치.
  6. 제5항에서,
    차량의 운행조건에 따라서 상기 전원제어부는, 상기 권선을 흐르는 전류의 방향을 전환시킬 수 있고, 전류의 세기, 및 전압을 가변적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 전원제어부는 상기 권선에 인가되는 전류를 제어하여, 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 타단부를 들어올리는 힘을 발생시키거나, 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 타단부를 내리는 힘을 발생시키는 것을 특징으로 하는 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치.
  8. 일단은 차체에 회전가능하게 연결되는 어퍼암;
    상기 어퍼암의 하부에 배치되고, 그 일단은 상기 차체에 회전가능하게 연결되는 로우어암;
    일측이 상기 어퍼암의 타단부와 상기 로우어암의 타단부에 연결되고, 타측에는 휠이 장착되는 너클; 및
    상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 일단부에 형성되는 볼;
    상기 볼의 외주면에 감기는 권선;
    상기 권선과 설정된 간격을 두고 상기 볼의 양측에 각각 배치되는 N극 자석 및 S극 자석; 및
    상기 볼에 감긴 상기 권선으로 인가되는 전류를 제어하여 상기 볼을 기준으로 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 타단부로 전달되는 진동을 감쇠시키는 전원제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치.
  9. 제8항에서,
    상기 N극 자석과 상기 S극 자석이 그 내측에 고정되고, 외측면은 상기 차체에 고정되는 하우징; 및
    상기 하우징 내부에 충진되어 상기 N극 자석과 상기 볼의 외주면 사이 및 상기 S극 자석과 상기 볼의 외주면 사이를 매꾸는 탄성재질의 부시;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치.
  10. 제8항에서,
    차량의 운행조건에 따라서 상기 전원제어부는, 상기 권선을 흐르는 전류의 방향을 전환시킬 수 있고, 전류의 세기, 및 전압을 가변적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치.
  11. 제8항에서,
    상기 전원제어부는 상기 권선에 인가되는 전류를 제어하여, 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 타단부를 들어올리는 힘을 발생시키거나, 상기 어퍼암 또는 상기 로우어암의 타단부를 내리는 힘을 발생시키는 것을 특징으로 하는 전자식 쇽업소버를 갖는 서스펜션 장치.
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