KR102440577B1 - 현가장치용 스프링 유닛 - Google Patents

Abstract

현가장치용 스프링 유닛이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 현가장치용 스프링 유닛은 내부가 중공으로 이루어지는 중공 스프링; 상기 중공 스프링의 중공부 내부에 봉입되는 MR 유체; 상기 중공 스프링의 외주에 감겨지는 전류인가용 코일; 상기 현가장치의 일측에 구성되어 상기 전류인가용 코일에 전류신호를 입력 제어하는 제어기를 포함한다.

Description

현가장치용 스프링 유닛{SPRING UNIT FOR SUSPENSION SYSTEM}

본 발명은 현가장치용 스프링 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중공으로 이루어지는 스프링의 내부에 MR 유체를 봉입하고, 차량의 주행조건에 따라 상기 MR 유체에 전류신호에 의한 자기장을 형성하여 스프링의 강성을 가변할 수 있도록 하는 현가장치용 스프링 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 있어서의 현가장치는 차체와 휠 사이에 존재하며, 이 두 강체를 하나 혹은 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 상하방향으로는 스프링과 쇽 업소버 등에 의해 지지되고, 기타방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 휠 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시키는 기능을 수행하게 된다.

이러한 현가장치는 차량의 주행 중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자의 안락한 승차감을 제공하고, 운전자의 운전행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공한다.

특히, 불규칙한 노면의 주행 시, 타이어 접지면에서의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회 주행 또는 제동 시 차량의 안정성을 확보해 준다.

상기와 같은 현가장치의 기능을 만족하기 위해서 여러 종류의 현가장치가 개발되어 실차에 적용되고 있는데, 본 발명에 관계하는 종래 스트럿형 현가장치의 구성을 살펴보면, 도 1에서와 같이, 휠(1)을 회전 가능하게 지지하는 너클(3)이 구비되며, 상기 너클(3)의 하측은 로워암(5)을 개재하여 차체와 연결한다.

상기 너클(3)의 상측은 마운터를 통하여 스트럿 바(7; 즉, 쇽 업소버)의 하측에 연결되고, 상기 스트럿 바(7)의 상측은 탑 마운터(9)를 통하여 차체에 장착된다.

상기 스트럿 바(7)에는 상부에 상부 스프링 시트(13)와, 하부에 하부 스프링 시트(15)가 구성되며, 상기 상부 스프링 시트(13)와 하부 스프링 시트(15) 사이에는 스프링(11)이 설치된다.

즉, 상기 스프링(11)은 노면으로부터 충격을 완화시키며, 상기 스트럿 바(7)는 상기 스프링(11)의 자유진동을 감쇄 제어하여 승차감을 좋게 한다.

그리고 상기 스트럿 바(7)의 일측에는 차체에 설치된 스테빌라이저 바(17)의 단부가 연결링크(19)를 통하여 연결되어 차체의 롤을 억제하는 작용을 하게 된다.

상기한 스트럿형 현가장치에서, 차량의 주행조건에 따라 범프와 리바운드를 반복하게 되며, 이때, 스프링(11)은 압축과 신장을 반복하여 노면으로부터의 충격을 완화하게 된다.

그러나 상기한 종래의 현가장치용 스프링(11)은 스프링 상수값(k)이 설정되어 차량의 하중변화, 또는 선회 주행, 도로 상의 요철 등의 주행조건에 따라 단일 스프링 특성을 나타냄으로 능동적 현가효과를 기대하기 어렵다는 단점이 있다.

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

본 발명의 실시 예는 중공으로 이루어지는 중공 스프링의 내부에 MR 유체를 봉입하고, 중공 스프링의 외주에 감긴 전류인가용 코일을 통하여 차량의 주행조건에 따라 상기 MR 유체에 전류신호에 의한 자기장을 형성하여 스프링 상수값을 능동적으로 제어하여 중공 스프링의 강성을 가변할 수 있도록 하는 현가장치용 스프링 유닛을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 현가장치의 스프링 유닛에 있어서, 내부가 중공으로 이루어지는 중공 스프링; 상기 중공 스프링의 중공부 내부에 봉입되는 MR 유체; 상기 중공 스프링의 외주에 감겨지는 전류인가용 코일; 상기 현가장치의 일측에 구성되어 상기 전류인가용 코일에 전류신호를 입력 제어하는 제어기를 포함하는 현가장치용 스프링 유닛이 제공될 수 있다.

또한, 상기 중공 스프링은 외주에 감겨진 상기 전류인가용 코일과 함께 피복에 의해 감싸여져 형성될 수 있다.

또한, 상기 피복은 비전도성 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 전류인가용 코일은 상기 중공 스프링의 일측에 구성되는 커넥터를 통하여 상기 제어기와 전기적으로 연결될 수 있다.

또한, 상기 제어기는 ECU와 전기적으로 연결되어 상기 ECU로부터 입력되는 차량의 주행정보에 따라 상기 전류인가용 코일에 인가되는 전류신호를 제어하는 제어로직을 가질 수 있다.

본 발명의 실시 예는 중공으로 이루어지는 중공 스프링의 내부에 MR 유체를 봉입하고, 중공 스프링의 외주에 감긴 전류인가용 코일을 통하여 차량의 주행조건에 따라 상기 MR 유체에 전류신호에 의한 자기장을 형성하여 스프링 상수값을 능동적으로 제어할 수 있다.

이에 따라, 차량의 하중변화, 또는 선회 주행, 도로 상의 요철 등의 주행조건에 따라 중공 스프링의 강성을 가변하여 승차감을 개선할 수 있다.

도 1은 일반적인 스트럿형 현가장치의 일측 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스프링 유닛이 적용된 현가장치의 부분 단면도이다
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스프링 유닛의 작동 상태도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스프링 유닛이 적용된 현가장치의 부분 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스프링 유닛은 차체와 너클 사이에 설치되는 스트럿 바(7) 상의 상부 스프링 시트(13)와 하부 스프링 시트(15) 사이에 중공 스프링(21)이 장착된다.

상기 중공 스프링(21)은 내부가 비어있는 중공부(S)으로 이루어지며, 상기 중공 스프링(21)의 중공부(S) 내부에는 MR 유체(MR)가 충진되어 봉입된다.

그리고 상기 중공 스프링(21)의 외주에는 전류인가용 코일(23)이 감겨지며, 상기 전류인가용 코일(23)은 상기 스트럿 바(7)의 일측에 구성되는 제어기(C)와 전기적으로 연결되어 전류신호를 입력 받도록 구성된다.

여기서, 상기 중공 스프링(21)은 외주에 감겨진 상기 전류인가용 코일(23)과 함께 피복(25)에 의해 감싸여져 절연되며, 이러한 피복(25)은 비전도성 재질로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 전류인가용 코일(23)은 상기 중공 스프링(21)의 일측에 구성되는 커넥터(27)를 통하여 상기 제어기(C)와 전기적으로 연결된다.

이때, 상기 제어기(C)는 ECU와 전기적으로 연결되어 상기 ECU로부터 입력되는 차량의 주행정보에 따라 상기 전류인가용 코일(23)에 인가되는 전류신호를 제어하는 제어로직을 갖는다.

여기서, 상기 MR 유체(MR)는 낮은 투자율(permeability)의 용매에 상자성(paramagnetic) 입자를 분산시킨 유체로, 자기장 무부하 시에는 입자가 자유롭게 운동하는 뉴토니안(Newtonian) 유체와 같은 거동을 보이고, 자기장 부하 시에는 입자가 대전되어 체인구조를 형성하여 항복응력을 갖는 빙햄(Bingham) 유체의 거동을 보인다.

이와 같이, 자기장 부하 시에는 유체내의 입자가 유도자극을 일으켜 자극을 향하는 다수의 조직을 형성함으로써, 이방성(Anisotropic)의 거동을 갖게 되어 유체의 유동이나 외부에서 가해지는 전단력에 대하여 저항을 갖는다.

즉, MR 유체(MR)는 상기 중공 스프링(21)의 중공부(S) 내부에 충진된 상태로 봉입되어 전류인가용 코일(23)에 제어기(C)로부터 전류신호가 인가되면, 상기 MR 유체(MR)가 충진된 중공 스프링(21)의 주변으로 자기장이 형성되어 MR 유체(MR)의 점성이 순간적으로 증가하여 상기 중공 스프링(21)의 스프링 상수값(k)을 크게 하여 중공 스프링(21)의 강성을 강하게 가변할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스프링 유닛의 작동 상태도이다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 현가장치용 스프링 유닛은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 기본적으로 차량의 범프 시, 중공 스프링(21)이 수축되면서 노면으로부터 전달되는 충격을 흡수하게 되며, 이때, 상기 스트럿 바(7)는 상기 중공 스프링(21)의 자유진동을 감쇄 제어하여 승차감을 좋게 한다.

한편, 차량의 선회 주행 시, 선회 외측의 차고를 높게 하여 선회 안정성을 높이기 위한 경우, 또는 스포츠 모드로 하드한 서스펜션 구현이 필요한 경우, 차량에 중량물을 탑재하여 전체적인 차체의 중량이 늘어나는 경우에는 상기 제어기(C)에서 전류인가용 코일(23)에 전류신호를 인가하여 MR 유체(MR)의 점성을 하드하게 함으로써, 상기 중공 스프링(21)의 강성을 크게 할 수 있다.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

21: 중공 스프링
23; 전류인가용 코일
25: 피복
MR: MR 유체
S: 중공부
C: 제어기

Claims (5)

1. 현가장치의 스프링 유닛에 있어서,
   내부가 중공으로 이루어지는 중공 스프링;
   상기 중공 스프링의 중공부 내부에 봉입되는 MR 유체;
   상기 중공 스프링의 외주에 감겨지는 전류인가용 코일;
   상기 중공 스프링과 상기 전류인가용 코일을 함께 감싸는 비전도성 재질의 피복; 및
   상기 현가장치의 일측에 구성되며, 상기 중공 스프링의 일측에 구성된 커넥터를 통하여 상기 전류인가용 코일에 연결되어 전류신호를 입력 제어하는 제어기;
   를 포함하는 현가장치용 스프링 유닛.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어기는
   ECU와 전기적으로 연결되어 상기 ECU로부터 입력되는 차량의 주행정보에 따라 상기 전류인가용 코일에 인가되는 전류신호를 제어하는 제어로직을 갖는 현가장치용 스프링 유닛.

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