KR102406146B1 - 액티브 롤 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

액티브 롤 제어 시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 액티브 롤 제어 시스템은 차량의 휠이 고정되는 너클에 양단이 고정되어 선회 시 상기 너클을 따라 이동하는 스티어링 랙, 상기 스티어링 랙에 연결된 피스톤이 장착되어 상기 스티어링 랙이 이동함에 따라 유압이 발생되는 유압 발생 유닛, 및 양단이 상기 너클에 고정되는 쇽 업소버의 일측에 각각 고정되고, 중앙에 변형부가 결합되어 양측이 분리된 상태로, 선회 시 상기 유압 발생 유닛으로부터 발생되는 유압에 따라 상기 변형부가 변형되면서 강체결합되거나 분리되도록 구성되는 스태빌라이저 유닛을 포함한다.

Description

액티브 롤 제어 시스템{ACTIVE ROLL CONTROL SYSTEM}

본 발명은 액티브 롤 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 거동에 따라 롤 강성을 가변하는 액티브 롤 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 선회 시, 원심력에 의해 차체의 기울기가 증대하기 때문에, 이를 감소하기 위하여 차체의 롤강성을 강화시키는 스태빌라이저가 적용된다.

즉, 상기 스태빌라이저는 롤을 감소시켜 차체의 평형을 유지하기 위한 수단으로 적용된다.

이러한 스태빌라이저는 서브 프레임을 따라 배열되면서 로어 암이나 스트렛에 고정되어, 좌우 바퀴가 동시에 상,하작동하는 경우에는 작동하지 않지만, 좌우 바퀴가 서로 상,하작동하는 경우에는 상기 스태빌라이저가 비틀어지면서 이때의 발생하는 스프링력에 의해 차체의 기울기를 감소시키는 기능을 한다.

예를 들면, 차량의 선회 시에 발생되는 원심력에 의해 바깥쪽 휠이 가라앉을 경우, 상기 스태빌라이저가 비틀리면서 가라앉는 서스펜션을 지지함으로써, 상기 서스펜션이 덜 가라앉도록 하여 차량의 롤링을 줄이고, 핸들링을 향상시키는 기능을 한다.

또한, 양쪽 바퀴가 동시에 승강될 경우에는 상기 휠에 저항이 발생되지 않아 자유롭게 승강되면서 승차감이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

그러나 종래 기술에 따른 스태빌라이저는 차량 주행 상태에 맞게 능동적으로 롤 강성을 변화시키기 못하는 단점이 있다.

즉, 상기 스태빌라이저는, 고정된 롤 강성값을 갖고 있는 바, 각종의 운전상황에 능동적으로 대처할 수 없는 단점이 있다.

예컨대, 거친도로를 운행할 때에는 부드러운 승차감을 위해 스태빌라이저 바의 롤 강성값이 작은 것이 좋은 반면, 평탄한 도로를 운행할 때에는 롤이 발생하는 것을 방지하기 위해 스태빌라이저의 롤 강성 값이 큰 것이 좋다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 차량의 거동에 따라 롤강성을 제어하여 직진 시, 승차감을 향상시킴과 동시에, 선회 시, 핸들링 성능을 향상시킬 수 있는 액티브 롤 제어 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 차량의 휠이 고정되는 너클에 양단이 고정되어 선회 시 상기 너클을 따라 이동하는 스티어링 랙, 상기 스티어링 랙에 연결된 피스톤이 장착되어 상기 스티어링 랙이 이동함에 따라 유압이 발생되는 유압 발생 유닛, 및 양단이 상기 너클에 고정되는 쇽 업소버의 일측에 각각 고정되고, 중앙에 변형부가 결합되어 양측이 분리된 상태로, 선회 시 상기 유압 발생 유닛으로부터 발생되는 유압에 따라 상기 변형부가 변형되면서 강체결합되거나 분리되도록 구성되는 스태빌라이저 유닛을 포함하는 액티브 롤 제어 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 상기 유압 발생 유닛으로부터 바이패스 되어 선회 시, 상기 유압 발생 유닛으로 오일 체적을 보상하도록 구성되는 유압 보상 유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 유압 발생 유닛은 상기 스티어링 랙의 일측에 연결된 피스톤, 및 상기 피스톤이 삽입되어 내부에 오일이 충진되고, 상기 피스톤이 이동되면서 유압이 발생되는 제1 실린더로 구성될 수 있다.

또한, 상기 유압 보상 유닛은 상기 유압 발생 유닛과 연결되는 제2 실린더, 상기 제2 실린더의 내부 중앙에 길이방향을 따라 제1 로드 및 제2 로드가 형성되는 바이패스 밸브, 상기 바이패스 밸브의 양측에서 상기 제1 로드 및 제2 로드에 각각 대응하여 설치되어 상기 제1 로드 및 제2 로드를 선택적으로 개폐시키는 제1, 제2 체크밸브, 및 상기 바이패스 밸브의 양측에 형성되어 내부에 충진된 고압가스에 의해 선회 시, 상기 유압 발생 유닛으로 오일 체적을 보상하는 플로팅 밸브로 구성될 수 있다.

또한, 상기 스태빌라이저 유닛은 상기 변형부를 기준으로 마주보는 양단이 치형 결합되어 이동 가능하게 설치되고, 상기 변형부의 양측 외주면 둘레에 피스톤 돌기가 각각 형성되는 중공의 제1, 제2 스태빌라이저 바, 및 상기 제1, 제2 스태빌라이저 바를 감싸면서, 상기 양측 피스톤 돌기에 의해 구획되는 제1, 제2 챔버를 포함하며, 상기 피스톤 돌기가 이동 가능하게 구성되는 제3 실린더로 구성될 수 있다.

또한, 상기 변형부는 우레탄 소재로 이루어져 선회 시, 압축 변형되고, 직진 시, 원복되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 차량의 거동에 따라 롤강성을 제어하여 직진 시, 승차감을 향상시킴과 동시에, 선회 시, 핸들링 성능을 향상시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예는 차체의 평형을 유지하기 위한 스태빌라이저 바 사이에 변형부를 적용하여 전륜 현가장치에 연결된 스티어링 랙의 거동에 따라 발생되는 유압에 의해 상기 스태빌라이저 바를 분리시키거나, 강체결합되도록 구성함으로써, 직진 시, 롤강성을 소프트하게 하여 승차감을 향상시키고, 선회 시, 롤강성을 하드하게 하여 핸들링 성능을 향상시킬 수 있다.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 제어 시스템이 적용된 차량의 부분 사시도이다.
도 2는 도 1의 A를 확대한 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 제어 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 제어 시스템의 선회 시 작동도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

또한, 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 제어 시스템이 적용된 차량의 부분 사시도이고, 도 2는 도 1의 A를 확대한 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 제어 시스템의 개략적인 구성도이며, 도 3과 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 제어 시스템의 선회 시 작동도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 제어 시스템(Active Roll Control System) 차량의 전륜 현가 시스템에 적용된다.

상기 액티브 롤 제어 시스템은 차량의 선회 시, 그 진행방향을 변경하기 위하여 전륜의 회전축 방향을 바꾸기 위하여 적용되는 스티어링 랙(10)의 거동을 이용한다.

이러한 액티브 롤 제어 시스템은 선회 시에 발생하는 원심력에 의해 차체의 기울기가 증대하기 때문에, 선회 시 롤을 감소시켜 차체의 평형을 유지하기 위하여 적용한 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 제어 시스템은 차량의 스티어링 랙(10)과 연결되는 유압 발생 유닛(20), 유압 보상 유닛(30), 및 스태빌라이저 유닛(40)을 포함한다.

상기 스티어링 랙(10)은 차량의 휠이 고정되는 너클(1)에 양단이 각각 고정된다.

상기 스티어링 랙(10)은 선회 시, 상기 너클(1)이 회전함에 따라 함께 이동한다.

이러한 스티어링 랙(10)의 일측에는 피스톤(21)이 일체로 연결된다.

그리고 상기 유압 발생 유닛(20)은 상기 스티어링 랙(10)에 연결된 피스톤(21)이 장착되어 상기 스티어링 랙(10)이 이동함에 따라 유압이 발생되도록 구성된다.

이러한 유압 발생 유닛(20)은 피스톤(21)과 제1 실린더(C1)로 구성된다.

이때, 상기 제1 실린더(C1)는 원통형상으로 이루어져 상기 피스톤(21)이 삽입된 상태로, 내부에 오일이 충진된다.

그리고 상기 유압 보상 유닛(30)은 상기 유압 발생 유닛(20)으로 오일 체적을 보상하도록 구성된다.

이러한 유압 보상 유닛(30)은 상기 유압 발생 유닛(20)과 연결되는 제2 실린더(C2)를 포함한다.

상기 제2 실린더(C2)는 원통형상으로 이루어져 내부에 바이패스 밸브(31)가 구성된다.

상기 바이패스 밸브(31)는 길이방향을 따라 제1 로드(33a) 및 제2 로드(33b)가 형성된다.

이때, 상기 바이패스 밸브(31)는 제1 로드(33a)와 제2 로드(33b)가 상하방향으로 배치된다.

또한, 상기 유압 보상 유닛(30)은 상기 바이패스 밸브(31)의 양측에 제1 체크밸브(35a)와 제2 체크밸브(35b)가 장착된다.

이때, 상기 제1 체크밸브(35a)와 제2 체크밸브(35b)는 상기 제1 로드(33a) 및 제2 로드(33b)를 선택적으로 개폐시키도록 구성된다.

상기 제1 체크밸브(35a)와 제2 체크밸브(35b)는 차량의 선회 시, 선택적으로 작동된다.

예를 들어, 상기 제1 체크밸브(35a)는 상부의 상기 제1 로드(33a)에 대응하여 장착되어 좌회전 시, 상기 제1 로드(33a)를 개방하고, 상기 제2 체크밸브(35b)는 하부의 상기 제2 로드(33b)에 대응하여 장착되어 우회전 시, 상기 제2 로드(33b)를 개방하도록 구성된다.

또한, 상기 유압 보상 유닛(30)은 상기 바이패스 밸브(31)의 양측에 형성되는 제1 플로팅 밸브(37a)와 제2 플로팅 밸브(37b)를 포함한다.

이때, 상기 제1, 제2 플로팅 밸브(37a, 37b)는 내부에 고압가스가 충진된다.

이러한 제1, 제2 플로팅 밸브(37a, 37b)는 차량의 선회 시, 내부에 고압가스의 체적 변화로 인해 상기 유압 발생 유닛(20)으로 오일 체적을 보상한다.

예를 들어, 상기 제1, 제2 플로팅 밸브(37a, 37b)는 우회전 시, 제1 플로팅 밸브(37a)의 체적이 줄어들고, 제2 플로팅 밸브(37b)의 체적이 늘어나며, 반대로, 좌회전 시, 제1 플로팅 밸브(37a)의 체적이 늘어나고 제2 플로팅 밸브(37b)의 체적이 줄어들도록 구성된다.

그리고 상기 스태빌라이저 유닛(40)은 제1, 제2 스태빌라이저 바(41a, 41b), 및, 제3 실린더(C3)를 포함한다.

상기 제1, 제2 스태빌라이저 바(41a, 41b)는 중앙이 절단되어 양측이 분리된 상태로, 마주보는 각 단부가 변형부(43)를 통하여 치형 결합되도록 구성된다.

이때, 상기 변형부(43)는 우레탄 소재로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 제어 시스템에 적용되는 변형부(43)는 우레탄 소재로 이루어지는 것을 예로 들어 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 우레탄 소재와 동일한 특성을 가지는 소재라면 적용 가능하다.

이러한 제1, 제2 스태빌라이저 바(41a, 41b)는 양단이 너클에 고정되는 스트럿 바(3: 현가장치의 종류에 따라 쇽 업소버가 될 수 있음)의 일측에 각각 고정된다.

상기 제1, 제2 스태빌라이저 바(41a, 41b)는 중공으로 형성되어 상기 변형부(43)를 기준으로 양측 외주면 둘레에 피스톤 돌기(45)가 각각 형성된다.

이때, 상기 피스톤 돌기(45)는 제3 실린더(C3)에 삽입된 상태로, 이동 가능하게 설치된다.

또한, 제3 실린더(C3)는 원통형상으로 이루어져 상기 제1, 제2 스태빌라이저 바(41a, 41b)가 삽입된다.

이러한 제3 실린더(C3)는 상기 피스톤 돌기(45)에 의해 양측이 제1 챔버(CH1)와 제2 챔버(C2)로 구획된다.

상기와 같이 구성되는 액티브 롤 제어 시스템은 다음과 같은 라인을 통하여 연결되어 유압이 발생되도록 구성된다.

상기 액티브 롤 제어 시스템은 상기 유압 발생 유닛(20)의 제1 실린더(C1)의 일측과 상기 스태빌라이저 유닛(40)의 제2 챔버(CH1)와 연결되는 제1 라인(L1)을 포함한다.

상기 액티브 롤 제어 시스템은 상기 제1 라인(L1)으로부터 분기되어 상기 스태빌라이저 유닛(40)의 제1 챔버(CH1)와 연결되는 제2 라인(L2)을 포함한다.

상기 액티브 롤 제어 시스템은 상기 제1 라인(L1)으로부터 분기되어 상기 유압 보상 유닛(30)의 제2 실린더(C2)의 일측과 연결되는 제3 라인(L3)을 포함한다.

상기 액티브 롤 제어 시스템은 상기 유압 발생 유닛(20)의 제1 실린더(C1)의 타측과 상기 스태빌라이저 유닛(40)의 제2 챔버(C2)와 연결되는 제4 라인(L4)을 포함한다.

상기 액티브 롤 제어 시스템은 상기 제4 라인(L4)으로부터 분기되어 상기 스태빌라이저 유닛(40)의 제1 챔버(CH1)와 연결되는 제5 라인(L5)을 포함한다.

상기 액티브 롤 제어 시스템은 상기 제4 라인(L4)으로부터 분기되어 상기 유압 보상 유닛(30)의 제2 실린더(C2)의 타측과 연결되는 제6 라인(L6)을 포함한다.

도 3을 참조하면, 차량의 우회전 시, 선회 외륜이 캠버를 이루면서 상기 스티어링 랙(10)이 오른쪽으로 이동하게 된다.

상기 스티어링 랙(10)에 연결된 피스톤(21)이 제1 실린더(C1)의 내부에서 오른쪽으로 이동함에 따라 제1 라인(L1)으로 유압이 발생한다.

이때, 상기 제1 라인(L1)으로부터 분기된 제3 라인(L3)을 통해 제2 실린더(C2)로 오일이 이동되고, 제1 플로팅 밸브(37a)의 내부 체적이 줄어듬과 동시에, 왼쪽으로 이동하게 되며, 제2 체크밸브(35b)가 열리면서 제2 로드(33b)를 통해 제2 플로팅 밸브(37b)의 내부 체적이 늘어나게 됨으로써, 상기 제1 실린더(C1)의 오일 체적을 보상해준다.

또한, 상기 제1 라인(L1)으로부터 분기된 제2 라인(L2)을 통해 제3 실린더(C3)의 제1 챔버(CH1)로 유압이 발생되고, 결과적으로 피스톤 돌기(45)의 양측으로 유압이 발생되어 상기 변형부(43)가 압축 변형된다.

이에 따라, 상기 제1, 제2 스태빌라이저 바(41a, 41b)가 강체결합되면서, 하드한 롤강성을 구현하여 선회 핸들링 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 4를 참조하면, 차량의 좌회전 시, 선회 외륜이 캠버를 이루면서 상기 스티어링 랙(10)이 왼쪽으로 이동하게 된다. 상기 스티어링 랙(10)에 연결된 피스톤(21)이 제1 실린더(C1)의 내부에서 왼쪽으로 이동함에 따라 제4 라인(L4)으로 유압이 발생한다.

이때, 상기 제4 라인(L4)으로부터 분기된 제6 라인(L6)을 통해 제2 실린더(C2)로 오일이 이동하게 되고, 제2 플로팅 밸브(37b)의 내부 체적이 줄어듬과 동시에, 오른쪽으로 이동하게 되며, 제1 체크밸브(35a)가 열리면서 제1 로드(33a)를 통해 제1 플로팅 밸브(37a)의 내부 체적이 늘어나게 됨으로써, 상기 제1 실린더(C1)의 오일 체적을 보상해준다. 또한, 상기 제4 라인(L4)으로부터 분기된 제5 라인(L5)을 통해 제3 실린더(C3)의 제1 챔버(Ch1)로 유압이 발생되고, 결과적으로 피스톤 돌기(45)의 양측으로 유압이 발생되어 상기 변형부(43)가 압축 변형된다.

이에 따라, 상기 제1, 제2 스태빌라이저 바(41a, 41b)가 강체결합되면서, 하드한 롤강성을 구현하여 선회 핸들링 성능을 향상시킬 수 있다.

마지막으로 선회 후, 직진 시, 상기 변형부(43)가 원복되어 소프트한 롤강성을 구현함으로써 승차감을 향상시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 액티브 롤 제어 시스템은 차량의 선회 시, 상기 제1, 제2 스태빌라이저 바(41a, 41b)의 회전운동에 대하여 비틀림 저항력으로 상기 변형부(43)가 압축변형 되어 강체결합됨으로써, 이를 통해 롤강성이 하드해져 핸들링 성능을 향상시킬 수 있다. 더불어, 선회 후, 직진 시, 상기 변형부(43)의 복원력으로, 도 2와 같이, 복원되면서 제1, 제2 스태빌라이저 바(41a, 41b)가 이격되면서 롤강성이 소프트해져 승차감이 향상된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1: 너클 3: 스트럿 바
10: 스티어링 랙 20: 유압 발생 유닛
21: 피스톤 C1 ~ C3: 제1 내지 제3 실린더
30: 유압 보상 유닛 31: 바이패스 밸브
33a: 제1 로드 33b: 제2 로드
35a: 제1 체크밸브 35b: 제2 체크밸브
37a: 제1 플로팅 밸브 37b: 제2 플로팅 밸브
40: 스태빌라이저 유닛 41a: 제1 스태빌라이저 바
41b: 제2 스태빌라이저 바 43: 변형부
45: 피스톤 돌기 Ch1: 제1 챔버
Ch2: 제2 챔버 L1 ~ L6: 제1 라인 내지 제6 라인

Claims (6)

1. 차량의 휠이 고정되는 너클에 양단이 고정되어 선회 시 상기 너클을 따라 이동하는 스티어링 랙;
   상기 스티어링 랙에 연결된 피스톤이 장착되어 상기 스티어링 랙이 이동함에 따라 유압이 발생되는 유압 발생 유닛; 및
   양단이 상기 너클에 고정되는 쇽 업소버의 일측에 각각 고정되고, 중앙에 변형부가 결합되어 양측이 분리된 상태로, 선회 시 상기 유압 발생 유닛으로부터 발생되는 유압에 따라 상기 변형부가 변형되면서 강체결합되거나 분리되도록 구성되는 스태빌라이저 유닛;을 포함하고,
   상기 스태빌라이저 유닛은, 상기 변형부를 기준으로 마주보는 양단이 치형 결합되어 이동 가능하게 설치되고 상기 변형부의 양측 외주면 둘레에 피스톤 돌기가 각각 형성되는 중공의 제1, 제2 스태빌라이저 바와, 상기 제1, 제2 스태빌라이저 바를 감싸면서 상기 양측 피스톤 돌기에 의해 구획되는 제1, 제2 챔버를 포함하며 상기 피스톤 돌기가 이동 가능하게 구성되는 원통형상의 제3 실린더를 포함하는 액티브 롤 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 유압 발생 유닛으로부터 바이패스 되어 선회 시, 상기 유압 발생 유닛으로 오일 체적을 보상하도록 구성되는 유압 보상 유닛을 더 포함하는 액티브 롤 제어 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 유압 발생 유닛은
   상기 스티어링 랙의 일측에 연결된 피스톤; 및
   상기 피스톤이 삽입되어 내부에 오일이 충진되고, 상기 피스톤이 이동되면서 유압이 발생되는 원통형상의 제1 실린더;
   로 구성되는 액티브 롤 제어 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 유압 보상 유닛은
   상기 유압 발생 유닛과 연결되는 원통형상의 제2 실린더;
   상기 제2 실린더의 내부 중앙에 길이방향을 따라 제1 로드 및 제2 로드가 형성되는 바이패스 밸브;
   상기 바이패스 밸브의 양측에서 상기 제1 로드 및 제2 로드에 각각 대응하여 설치되어 상기 제1 로드 및 제2 로드를 선택적으로 개폐시키는 제1, 제2 체크밸브; 및
   상기 바이패스 밸브의 양측에 형성되어 내부에 충진된 고압가스에 의해 선회 시, 상기 유압 발생 유닛으로 오일 체적을 보상하는 플로팅 밸브;
   로 구성되는 액티브 롤 제어 시스템.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 변형부는
   우레탄 소재로 이루어져 선회 시, 압축 변형되고, 직진 시, 원복되도록 구성되는 액티브 롤 제어 시스템.

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