KR102532579B1 - 능동 현가 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 감쇠력 가변 기구와 쇽업소버를 공간적으로 이격시켜, 쇽업소버의 장착 자유도를 증가시키고, 능동 현가 시스템의 내구성을 향상시킬 수 있는 능동 현가 시스템을 제공하기 위한 것으로서, 본 발명에 따르면, 실린더, 상기 실린더 내부에 슬라이딩 가능하게 배치되어 상기 실린더 내부를 압축 챔버와 리바운드 챔버로 분할하는 피스톤 및 상기 피스톤에 일 단부가 연결되는 이중 구조의 피스톤 로드를 포함하는 쇽업소버; 상기 2중 피스톤 로드의 타 단부가 돌출되도록 상기 타 단부에 연결되는 브라켓; 상기 브라켓의 바디 내부에 형성되는 연결 유로에 일 단부가 연결되는 제1 튜브; 상기 피스톤 로드의 돌출된 상기 타 단부에 일 단부가 연결되는 제2 튜브; 상기 제1 튜브의 타 단부 및 상기 제2 튜브의 타 단부가 연결되는, 상기 쇽업소버의 작동 유체의 유량을 제어하기 위한 감쇠력 가변 기구를 포함하는 능동 현가 시스템이 제공된다.

Description

능동 현가 시스템{ACTIVE SUSPENSION SYSTEM}
본 발명은 능동 현가 시스템에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는, 감쇠력 가변 기구와 쇽업소버를 공간적으로 이격시켜, 쇽업소버의 장착 자유도를 증가시키고, 능동 현가 시스템의 내구성을 향상시킬 수 있는 능동 현가 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 능동 현가 시스템은, 예를 들어 차량이 주행 중에 노면으로부터 전달되는 진동 및 충격을 감소시키기 위해서, 각종 센서, 예를 들어 차체 가속도 센서, 차속 센서 등으로부터 입력되는 신호를 사용하여 ECU(전자 제어 유닛)에서 제어 신호를 생성하여 리바운드 챔버 또는 압축 챔버에 공급되는 작동 유체의 유량을 제어하여, 연속적으로 쇽업소버의 감쇠력을 조절함으로써, 차량의 승차감 및 주행 안전성을 향상시킬 수 있는 장치이다. 또한, 최근에는 추가적으로 모터를 발전기로 이용하여 전기를 생성할 수 있는 기능이 부가되고 있다.
이러한 종래의 능동 현가 시스템의 일례가 미국 특허 US 8,840,118 B1에 개시되며, 도 1을 참조하여 종래의 능동 현가 시스템에 대해서 살펴본다.
종래의 능동 현가 시스템(802)은 쇽업소버 또는 액츄에이터 바디(804), 쇽업소버(804)의 외측 실린더에 직접적으로 돌출되도록 부착되어, 작동 유체의 유량을 조절할 수 있는 밸브(806)를 포함한다. 밸브(806)는 전기 모터(810), 전기 모터(810)와 작동적으로 연결된 유압 모터 펌프(812) 및 제어기(808)를 포함한다. 유압 모터 펌프(812)는 제1 포트(814) 및 제2 포트(818)를 통해서 제1 유체 챔버(816) 및 제2 유체 챔버(820)와 유체연통된다.
이와 같은 구성에 의하면, 실린더 내부에서 피스톤이 이동할 때, 피스톤에 의해서 가압되는 작동 유체가 제1 유체 챔버(816) 또는 제2 유체 챔버(820)로부터 제1 포트(814) 또는 제2 포트(818)을 통해서 유압 모터 펌프(812)로 유입된다. 전기 모터(810)는 유압 모터 펌프(812)에 회전력을 제공하고, 유압 모터 펌프(812)는 유입된 작동 유체가 다시 제2 포트(818) 또는 제1 포트(814)를 통해서 다시 제2 유체 챔버(820) 또는 제1 유체 챔버(816)으로 유입되도록 하며, 이때 작동 유체의 유량을 증가시키거나 감소시킬 수 있다.
그런데, 이와 같은 종래의 능동 현가 시스템은 쇽업소버(804)의 실린더에 직접적으로 고정되게 연결되어 있어, 실린더 외부로 돌출된 높이가 크다. 따라서, 능동 현가 시스템을 장착할 수 있는 공간이 많이 필요하여, 차량의 설계에 제한 요소가 되고 있다.
또한, 쇽업소버가 능동적인 힘을 생성하기 위해서는 내측 실린더 및 피스톤 로드의 외경이 커야 하기 때문에, 쇽업소버의 사이즈가 커질 수 밖에 없다.
아울러, 전기 모터, 유압 모터 펌프 및 전기 제어기를 포함하는 밸브, 또는 감쇠력 발생 기구가 쇽업소버의 실린더에 직접적으로 고정되어 있으므로, 노면으로부터 전달되는 진동 또는 충격이 밸브에 직접적으로 전달되므로, 능동 현가 시스템의 내구성이 악화되는 문제가 있다.
미국 특허 번호 US 8,840,118 B1 (2014. 09. 23)
본 발명은 상술된 바와 같은 문제를 해소하기 위해서 안출된 것으로서, 감쇠력 가변 기구와 쇽업소버를 공간적으로 이격시켜, 쇽업소버의 장착 자유도를 증가시키고, 능동 현가 시스템의 내구성을 향상시킬 수 있는 능동 현가 시스템을 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 실린더, 상기 실린더 내부에 슬라이딩 가능하게 배치되어 상기 실린더 내부를 압축 챔버와 리바운드 챔버로 분할하는 피스톤 및 상기 피스톤에 일 단부가 연결되는 이중 구조의 피스톤 로드를 포함하는 쇽업소버; 상기 2중 피스톤 로드의 타 단부가 돌출되도록 상기 타 단부에 연결되는 브라켓; 상기 브라켓의 바디 내부에 형성되는 연결 유로에 일 단부가 연결되는 제1 튜브; 상기 피스톤 로드의 돌출된 상기 타 단부에 일 단부가 연결되는 제2 튜브; 상기 제1 튜브의 타 단부 및 상기 제2 튜브의 타 단부가 연결되는, 상기 쇽업소버의 작동 유체의 유량을 제어하기 위한 감쇠력 가변 기구를 포함하는 능동 현가 시스템이 제공된다.
상기 피스톤 로드는, 중공의 외측 튜브, 상기 외측 튜부 내부에 배치되는 중공의 내측 튜브, 상기 외측 및 내측 튜브의 일단의 사이 간격에 끼워지는 중공의 제1 끼움 부재, 상기 외측 및 내측 튜브의 타단의 사이 간격에 끼워지는 중공의 제2 끼움 부재를 포함하며, 상기 외측 튜브와 상기 내측 튜브 사이에는 연통 공간이 형성되고, 상기 외측 튜브의 일 단부에는 제1 연통공이 형성되고, 상기 외측 튜브의 타 단부에는 제2 연통공이 형성될 수 있다.
상기 브라켓의 연결 유로는 상기 제2 연통공을 통해서 상기 연통 공간과 유체연통될 수 있다.
상기 외측 및 내측 튜브의 상기 일단에 끼워지는 상기 제1 끼움 부재의 단부는 다른 부분에 비하여 두께가 더 작을 수 있다.
상기 외측 및 내측 튜브의 상기 타단에 끼워지는 상기 제2 끼움 부재의 단부는 다른 부분에 비하여 두께가 더 작을 수 있다.
상기 피스톤은 상기 제1 끼움 부재에 고정될 수 있다.
상기 감쇠력 가변 기구는 펌프 및 모터를 포함할 수 있다.
도 1은 종래의 능동 현가 시스템의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 능동 현가 시스템이 차량에 장착된 상태를 개략적으로 도시하는 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 능동 현가 시스템의 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 능동 현가 시스템의 부분적인 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 능동 현가 시스템의 일 부분의 단면도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태가 설명되며, 이를 통해 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 이를 달성하는 방법이 명확하게 이해될 수 있다.
또한, 이하 설명은 본 발명의 실시형태에 관한 것으로서, 본 발명이 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서, 이하 설명에서 언급된 것과는 다른 여러 형태로 구현될 수 있다는 점은 당업자에게 명확할 것이다.
이하 설명되는 실시형태는 본 발명의 개시가 완전하도록 하기 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범위를 명확하게 알려주기 위해 제공되는 것이나, 본 발명의 범위는 청구항에 의해서 정의될 뿐이다.
한편, 이하 설명되는 어떤 실시형태에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여, 그리고 간결성을 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하고, 본 명세서에서 사용된 용어들은 실시형태를 설명하기 위한 것이지, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아님에 주의한다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함하며, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 능동 현가 시스템이 차량에 장착된 상태가 개략적으로 도시된다. 본 발명의 일 실시형태에 따른 능동 현가 시스템(10)은 차량(100)의 각각의 휠에 장착될 수 있으나, 도 2에는 편의상 하나의 휠에 장착된 모습만 도시된다. 능동 현가 시스템(10)은 도시되는 바와 같이, 쇽업소버와 감쇠력 가변 기구가 서로 분리된 것을 알 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 능동 현가 시스템의 사시도가 도시되고, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 능동 현가 시스템의 부분 단면도가 도시되고, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 능동 현가 시스템 일 부분의 단면도가 도시된다. 능동 현가 시스템(10)은 쇽업소버(20), 감쇠력 가변 기구(40, 50) 및 쇽업소버(20)와 감쇠력 가변 기구(40, 50)를 유체 연통가능하게 연결하는 연결부(30, 5, 6)를 포함한다.
쇽업소버(20)는, 예를 들어 외측 실린더(21), 내측 실린더(22), 내측 실린더(22) 내부를 리바운드 챔버(R)와 압축 챔버(C)로 분할하며, 실린더(22) 내부에 슬라이딩가능하게 배치되는 피스톤(25), 피스톤(25)에 일단이 연결되고, 후술되는 바와 같이 이중 구조를 갖는 피스톤 로드(24), 피스톤 로드(24)의 운동을 가이드하도록 실린더(21, 22)의 일단에 연결되는 피스톤 가이드(26), 실린더(21, 22)의 상하단부에 밀봉적으로 연결되어 상부 및 하부캡(23, 27)을 포함할 수 있다. 쇽업소버(20)의 하단에는 쇽업소버(20)를 차량의 휠 관련 부재에 연결시키기 위한 연결 부재(51)가 고정될 수 있다.
이중 구조의 피스톤 로드(24)는 외측 튜브(241), 외측 튜브(241)의 내부에 배치되는 내측 튜브(244), 외측 튜브(241)와 내측 튜브(244)의 상단 사이 간격에 끼워지는 상측 끼움 부재(8) 및 외측 튜브(241)와 내측 튜브(244)의 하단 사이 간격에 끼워지는 하측 끼움 부재(81)를 포함한다. 외측 튜브(241)의 직경과 내측 튜브(24)의 직경은, 이들 사이에 연통 공간(247)이 형성될 수 있도록 결정된다. 외측 튜브(241)의 상부와 하부에는 각각 상측 연통공(242) 및 하측 연통공(243)이 형성된다. 하측 연통공(243)은 리바운드 챔버(R)와 연통 공간(247)을 연통시키고, 상측 연통공(242)은 연통 공간(247)과 후술되는 브라켓(30)의 연결 유로(31)를 연통시킨다. 따라서, 리바운드 챔버(R)는 연통 공간(247)을 통해서 연결 유로(31)와 연통된다.
상측 끼움 부재(8)의 외측 튜브(241)와 내측 튜브(244)의 상단 사이 간격에 끼워지는 상측 끼움 부재(8)의 일 단부는 도 5에 도시된 바와 같이 단차지게 형성될 수도 있다. 즉, 끼워지는 부분(83)의 두께가 다른 부분(84)의 두께에 비하여 더 작게 형성될 수 있고, 다른 부분(84)은 외측 튜브(241)와 내측 튜브(244)의 상단과 밀착되게 접촉될 수 있다.
또한, 하측 끼움 부재(81)의 외측 튜브(241)와 내측 튜브(244)의 하단의 사이에 끼워지는 하측 끼움 부재(81)의 일 단부는 도 5에 도시된 바와 같이 단차지게 형성될 수도 있다. 즉, 끼워지는 부분(183)의 두께가 다른 부분(184)의 두께에 비하여 더 작게 형성될 수 있다. 다른 부분(184)은 외측 튜브(241)와 내측 튜브(244)의 하단과 밀착되게 접촉될 수 있다. 또한, 하측 끼움 부재(81)에는 피스톤(25)이 결합될 수 있다.
상측 끼움 부재(8) 및/또는 하측 끼움 부재(81)는 외측 튜브(241) 및 내측 튜브(244)와 용접에 의해서 서로 결합될 수 있다.
이와 같은 이중 구조의 피스톤 로드(24)의 구성에 의하면, 쇽업소버(20)의 리바운드 챔버(R)와 압축 챔버(C)의 내부 공간을 실린더(21,22)외부에 노출된 피스톤 로드(24)의 일 단부를 통해서 감쇠력 가변 기구(40, 50)에 연통시키는 것이 가능하므로, 외부에 돌출되거나 연장되는 부재가 없어 쇽업소버(20)의 장착 용이성이 향상될 수 있다.
상측 끼움 부재(8) 및 하측 끼움 부재(81)는 모두 중공이고, 내측 튜브(244) 역시 중공이므로, 압축 챔버(C)는 하측 끼움 부재(81), 내측 튜브(244) 및 상측 끼움 부재(8)를 거쳐서 후술되는 제2 튜브(6)와 유체 연통될 수 있다.
상측 끼움 부재(8)와 외측 및 내측 튜브(241, 244)의 상단이 연결되는 부분에는 브라켓(30)이 장착될 수 있다. 브라켓(30)은 피스톤 로드(24)의 상단을, 예를 들어 차량의 차체에 연결하는 한편, 후술되는 바와 같이 제1 튜브(5)와 피스톤 로드(24)의 연통 공간(247)을 연통시킨다.
브라켓(30)의 바디(33)의 중심부에는 관통공(32)이 형성되고, 이 관통공(32)에는 상측 끼움 부재(8) 및 이와 연결되는 외측 및 내측 튜브(241, 244)의 상단이 삽입된다. 또한, 브라켓(30)의 바디(33)의 내부에는 관통공(32)과 교차되도록 연결 유로(31)가 형성된다. 연결 유로(31)의 내부에서는 상측 연통공(242)이 개방되어, 연통 공간(247)이 연결 유로(31)와 유체연통된다. 연결 유로(31)의 일단에는 이를 감쇠력 가변 기구(40, 50)와 연결시키는 제1 튜브(5)가 연결된다. 관통공(32)을 관통한 상측 끼움 부재(8)의 단부는 브라켓(30)의 상측으로 돌출되며, 돌출된 상측 끼움 부재(8)의 단부에는, 이를 감쇠력 가변 기구(40, 50)와 연결시키는 제2 튜브(6)가 연결된다.
제1 및 제2 연결 튜브(5, 6)는 가요성 재료 또는 금속 재료로 형성될 수도 있다. 이들의 길이는, 감쇠력 가변 기구(40, 50)가 쇽업소버(20)로부터 이격되어 예를 들어 차량의 엔진 룸(도 2 참조)에 장착되도록 결정될 수 있다. 이와 같은 구성에 의해서, 능동 현가 시스템(10)의 감쇠력 가변 기구(40, 50)를 쇽업소버(20)로부터 떨어진 별도의 차량 내부 공간에 배치하는 것이 가능하므로, 좁은 공간에도 쇽업소버(20)를 장착하는 것이 가능하고, 쇽업소버(20)에 전달되는 노면으로부터의 진동, 충격 및 분진 등에 의한 영향을 감소시킬 수 있으므로, 능동 현가 시스템, 특히 모터(40) 및 펌프(50) 등과 같은 감쇠력 가변 기구를 형성하는 부품의 내구성 및 수명을 향상시킬 수 있다.
상측 끼움 부재(8) 및 하측 끼움 부재(81)는 중공이어서, 중공인 내측 튜브(244)와 유체연통되고, 내측 튜브(244)는 압축 챔버(C)와 유체연통된다. 따라서, 상측 끼움 부재(8)와 유체연통되는 제2 튜브(6)와 연결되는 펌프(50)의 제2 포트는 압축 챔버(C)와 유체연통될 수 있다.
외측 튜브(241)의 상측 연통공(241)은 외측 튜브(241)와 내측 튜브(244) 사이의 공간, 즉 연통 공간(247)과 브라켓(30)의 내부에 형성되는 연결 유로(31)를 유체연통하고, 하측 연통공(243)은 외측 튜브(241)와 내측 튜브(244) 사이의 연통 공간(247)과 리바운드 챔버(R)를 유체연통한다. 따라서, 연결 유로(31)와 유체연통되는 제1 튜브(5)와 연결되는 펌프(50)의 제1 포트는 리바운드 챔버(R)와 유체연통될 수 있다.
감쇠력 가변 기구는, 예를 들어 제1 튜브(5) 및 제2 튜브(6)와 유체연통되도록 연결되는 펌프(50) 및 펌프(50)에 구동력을 전달하기 위한 모터(40)를 포함할 수 있다. 또한, 모터(40)는 펌프(50)로부터의 회전력을 받아 회전되어 전기를 생성하기 위한 발전기로 사용될 수도 있다. 그러나, 이와 같은 감쇠력 가변 기구의 구성은 하나의 실시형태이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 압축 챔버(C)와 리바운드 챔버(R) 사이에서 작동 유체의 유량을 제어할 수 있으면 된다.
상술된 바와 같은 구성에 의하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 능동 현가 시스템은, 감쇠력 가변 기구(40, 50)를 쇽업소버(20)로부터 공간적으로 이격된 위치, 예를 들어 차량(100)의 엔진 룸에 장착할 수 있기 때문에, 쇽업소버(20)의 장착 자유도가 향상될 수 있고, 쇽업소버(20)와 감쇠력 가변 기구(40, 50)를 연결하기 위해서 상술된 바와 같은 구성을 갖는 이중 구조의 피스톤 로드(24) 및 브라켓(30)을 이용하기 때문에, 능동 현가 시스템의 차량에 대한 장착 작업이 용이해 질 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시형태를 참조하여, 본 발명이 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 또한 첨부된 청구범위에서 정의되는 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 당해 업계 통상의 지식을 가진 자에 의해서, 설명된 실시형태가 다양하게 변경 또는 수정될 수 있는 점이 주의된다.
5: 제1 튜브
6: 제2 튜브
10: 능동 현가 시스템
20: 쇽업소버
21: 외측 실린더
22: 내측 실린더
24: 2중 피스톤 로드
241: 외측 튜브
242: 상측 연통공
243: 하측 연통공
244: 내측 튜브
247: 연통 공간
25: 피스톤
30: 브라켓
31: 연결 유로
32: 관통홀
33: 바디
40: 모터
50: 펌프
8: 상측 끼움 부재
81: 하측 끼움 부재

Claims (7)

  1. 실린더, 상기 실린더 내부에 슬라이딩 가능하게 배치되어 상기 실린더 내부를 압축 챔버와 리바운드 챔버로 분할하는 피스톤 및 상기 피스톤에 일 단부가 연결되는 이중 구조의 피스톤 로드를 포함하는 쇽업소버;
    상기 이중 피스톤 로드의 타 단부가 돌출되도록 상기 타 단부에 연결되는 브라켓;
    상기 브라켓의 바디 내부에 형성되는 연결 유로에 일 단부가 연결되는 제1 튜브;
    상기 피스톤 로드의 돌출된 상기 타 단부에 일 단부가 연결되는 제2 튜브; 및
    상기 제1 튜브의 타 단부 및 상기 제2 튜브의 타 단부가 연결되는, 상기 쇽업소버의 작동 유체의 유량을 제어하기 위한 감쇠력 가변 기구를 포함하고,
    상기 피스톤 로드는, 중공의 외측 튜브, 상기 외측 튜브 내부에 배치되는 중공의 내측 튜브, 상기 외측 및 내측 튜브의 일단의 사이 간격에 끼워지는 중공의 제1 끼움 부재, 상기 외측 및 내측 튜브의 타단의 사이 간격에 끼워지는 중공의 제2 끼움 부재를 포함하며,
    상기 외측 튜브와 상기 내측 튜브 사이에는 연통 공간이 형성되고,
    상기 외측 튜브의 일 단부에는 제1 연통공이 형성되고,
    상기 외측 튜브의 타 단부에는 제2 연통공이 형성되는 능동 현가 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 브라켓의 연결 유로는 상기 제2 연통공을 통해서 상기 연통 공간과 유체연통되는, 능동 현가 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 외측 및 내측 튜브의 상기 일단에 끼워지는 상기 제1 끼움 부재의 단부는 다른 부분에 비하여 두께가 더 작은, 능동 현가 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 외측 및 내측 튜브의 상기 타단에 끼워지는 상기 제2 끼움 부재의 단부는 다른 부분에 비하여 두께가 더 작은, 능동 현가 시스템.
  6. 청구항 4에 있어서, 상기 피스톤은 상기 제1 끼움 부재에 고정되는, 능동 현가 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 감쇠력 가변 기구는 펌프 및 모터를 포함하는, 능동 현가 시스템.
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