KR19980041622A - 전자석을 이용한 현가장치 - Google Patents

Abstract

스프링과 전자석을 이용하여 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격이 차체에 직접 전달되지 않도록 하고, 구동 바퀴에서 발생되는 구동력 및 제동력을 차체에 전달하며, 차량이 선회할 경우에 원심력에도 견디며, 각각의 바퀴가 차체에 대하여 올바른 자세를 유지하도록 하는 것으로서 차체의 프레임과 앞바퀴의 차축의 사이에 리프 스프링 어셈블리를 설치하고, 상기 리프 스프링 어셈블리와 차체의 프레임의 사이에 전자석을 설치하고, 뒷바퀴측에는 액슬과 프레임의 사이에 전자석을 설치하며, 상기 전자석은 상호간에 소정의 간격을 유지하는 상부 전자석 및 하부 전자석으로 이루어지고, 차체의 높이를 검출하는 차고 센서, 조향 센서, 중량 센서, 차속 센서, 제동 압력 센서 및 가속 센서의 신호에 따라 상기 상부 전자석 및 하부 전자석이 동일한 극성 또는 서로 반대되는 극성의 자력선을 발생하게 함과 아울러 상부 전자석 및 하부 전자석이 발생하는 자력선의 세기는 차고 센서, 조향 센서, 중량 센서, 차속 센서, 제동 압력 센서 및 가속 센서의 신호의 레벨에 따라 조절한다.

Description

전자석을 이용한 현가장치

본 발명은 전자석을 이용한 현가장치(suspension)에 관한 것이다.

차량의 차축과 차체를 연결하는 현가장치는 차량이 주행할 경우에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격이 차체에 직접 전달되지 않도록 하여 차체와 화물의 손상을 방지하고, 승차감을 향상시키고 있다.

또한 상기 현가장치는 구동 바퀴에서 발생되는 구동력 및 제동력을 차체에 전달하고, 차량이 선회할 경우에 원심력에도 견디며, 각각의 바퀴가 차체에 대하여 올바른 자세를 유지하도록 하는 것이다.

이러한 현가장치는 노면으로부터 받는 진동 및 충격을 완화하기 위하여 상하 방향으로 유연한 결합을 필요로 하고, 바퀴에서 발생되는 구동력 및 제동력과 차량이 선회할 경우에 발생되는 원심력 등에 견딜 수 있도록 수평 방향으로 강한 결합을 필요로 한다.

종래의 차량에는 현가장치로 소정의 탄성력을 가지는 스프링을 사용하였다.

그러므로 차량이 주행할 경우에 무게 중심점이 이동하게 되면, 차량의 자세가 불안정하게 되고, 이로 인하여 승차감이 저하되고, 조향 성능이 저하되어 운전자에게 불안감을 주었음은 물론 차량의 기울어짐이 심할 경우에 전복 사고가 발생하게 되는 등의 여러 가지 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 스프링과 전자석을 이용하여 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격이 차체에 직접 전달되지 않도록 하고, 구동 바퀴에서 발생되는 구동력 및 제동력을 차체에 전달하며, 차량이 선회할 경우에 원심력에도 견디며, 각각의 바퀴가 차체에 대하여 올바른 자세를 유지하도록 하는 전자석을 이용한 현가장치를 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자석을 이용한 현가장치는 차체의 프레임과 앞바퀴의 차축의 사이에 리프 스프링 어셈블리를 설치하고, 상기 리프 스프링 어셈블리와 차체의 프레임의 사이에 전자석을 설치한다.

그리고 뒷바퀴측에는 액슬(axel)과 프레임의 사이에 전자석을 설치한다.

상기 전자석은 상호간에 소정의 간격을 유지하는 상부 전자석 및 하부 전자석으로 이루어지고, 차체의 높이를 검출하는 복수 개의 차고 센서, 조향각 센서, 차속 센서, 제동 압력 센서, 가속 센서 및 하중 센서의 신호에 따라 상기 상부 전자석 및 하부 전자석이 동일한 극성 또는 서로 반대되는 극성의 자력선을 발생하게 한다.

상기 상부 전자석 및 하부 전자석이 발생하는 자력선의 세기는 차고 센서, 조향각 센서, 차속 센서, 제동 압력 센서, 가속 센서 및 하중 센서가 각기 검출한 신호의 레벨에 따라 조절한다.

도 1은 본 발명의 현가장치가 차량에 구비된 상태를 보인 측면 개략도.

도 2는 본 발명의 현가장치가 차량에 구비된 상태를 보인 평면 개략도.

도 3은 도 2의 'A' 부분 확대도.

도 4는 도 3의 B - B 선 단면도.

도 5는 도 2의 'C' 부분 확대도.

도 6은 도 5의 D - D 선 단면도.

도 7은 본 발명의 현가장치의 제어 회로도.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 현가장치에서 차고센서의 검출신호에 따라 액츄에이터로 출력하는 구동 전류를 보인 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 프레임

2 : 앞바퀴

3 : 차축

4, 11 : 리프 스프링 어셈블리

8, 15, 16 : 전자석

9 : 스프링 시트

12 : 토크 로드

13, 14 : 액슬 하우징

801, 151, 161 : 상부 전자석

802, 152, 162 : 하부 전자석

803, 153, 163 : 자력 차단 벨로우즈

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 전자석을 이용한 현가장치를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 현가장치가 차량에 구비된 상태를 보인 측면 개략도이고, 도 2는 본 발명의 현가장치가 차량에 구비된 상태를 보인 평면 개략도이다.

여기서, 부호 1은 차체를 지지하는 프레임이고, 부호 2는 앞바퀴이며, 부호 3은 상기 앞바퀴(2)의 차축이다.

상기 프레임(1)과 차축(3)의 사이에는 리프 스프링 어셈블리(4)가 설치되고, 리프 스프링 어셈블리(4)의 일측 단부는 상기 프레임(1)에 고정된 스프링 브래키트(5)에 새클 핀(6)으로 설치되며, 리프 스프링 어셈블리(4)의 타측 단부는 새클(7)을 통해 상기 프레임(1)에 설치된다.

상기 프레임(1)과 리프 스프링 어셈블리(3)의 사이에는 본 발명의 전자석(8)이 설치된다.

상기 전자석(8)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상부 전자석(801) 및 하부 전자석(802)을 구비하고, 상부 전자석(801) 및 하부 전자석(802)의 외측에는 외부의 자력선을 차단하기 위한 자력 차단 벨로우즈(803)가 설치된다.

부호 9는 뒷바퀴(10) 측에 설치되는 스프링 시트로서 스프링 시트(9)와 상기 프레임(1)의 사이에는 리프 스프링 어셈블리(11)가 설치된다.

상기 스프링 시트(9)에는 토크 로드(12)를 통해 액슬 하우징(13)(14)에 연결되고, 상기 액슬 하우징(13)(14)과 상기 프레임(1)의 사이에는 전자석(15)(16)이 설치된다.

상기 전자석(15)(16)은 상기 전자석(8)과 마찬가지로 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상부 전자석(151)(161) 및 하부 전자석(152)(162)을 구비하고, 상부 전자석(151)(161) 및 하부 전자석(152)(162)의 외측에는 외부의 자력선을 차단하기 위한 자력 차단 벨로우즈(153)(163)가 설치된다.

도 7은 본 발명의 현가장치의 제어 회로도이다. 이에 도시된 바와 같이, 차량의 주행 상태를 검출하는 센서부(20)와, 상기 센서부(20)의 검출 신호에 따라 상기 전자석(8)(15)(16)의 동작을 제어하는 콘트롤러(21)와, 상기 콘트롤러(21)의 제어에 따라 상기 전자석(8)(15)(16)을 구동시키는 구동부(22)와, 엔진의 크랭크 축에 연결되어 발전되고 발전된 전원을 상기 구동부(22)에 동작 전원을 공급하는 발전기(23)로 구성된다.

상기 센서부(20)는, 차고를 검출하는 복수개의 차고센서(2011201N)와, 조향 핸들의 회전각을 검출하는 조향각 센서(202)와, 차량의 주행 속도를 검출하는 차속 센서(203)와, 차량의 제동력을 검출하는 제동 압력 센서(204)와, 차량의 가속력을 검출하는 가속 센서(205)와, 차량의 하중(payload)을 검출하는 하중 센서(206)로 구성된다.

도 7의 도면 설명중 미설명 부호 24는 동작 전원을 공급하는 배터리이고, 25는 휴즈이다.

이러한 구성을 가지는 본 발명의 전자석을 이용한 현가장치는 차량이 주행할 경우에 센서부(20)는 차량의 주행 상태를 검출하고, 검출신호를 출력하여 콘트롤러(21)로 입력된다.

즉, 센서부(20)의 차고 센서(2011201N)는 차량의 각 부위의 차고를 검출하고, 조향각 센서(202)는 조향 핸들의 회전각을 검출하며, 차속 센서(203)는 차량의 주행 속도를 검출하며, 제동 압력 센서(204)는 차량의 제동력을 검출하며, 가속 센서(205)는 차량의 가속력을 검출하며, 하중 센서(206)는 차량의 하중을 검출하며, 상기 차고 센서(2011201N), 조향각 센서(202), 차속 센서(203), 제동 압력 센서(204), 가속 센서(205) 및 하중 센서(206)가 각기 검출하여 출력하는 신호는 콘트롤러(21)로 입력된다.

그러면, 콘트롤러(21)는 입력된 센서부(20)의 신호로 차량의 주행 상태를 판단하고, 판단한 주행 상태에 따라 구동 제어신호를 출력하게 된다.

상기 콘트롤러(21)가 출력하는 구동 제어신호에 따라 구동부(22)는 배터리(24)의 전원을 전자석(8)(15)(16)에 선택적으로 인가하여 구동시키게 되고, 상기 전자석(8)(15)(16)을 구동시킬 경우에 순시적으로 소모되는 전력을 발전기(23)가 공급하게 된다.

예를 들면, 차량이 기울었을 경우에 기울어진 측의 전자석(8)(15)(16)은 상부 전자석(801)(151)(161)과 하부 전자석(802)(152)(162)이 동일한 극성의 자력선을 발생하게 하여 반발력이 발생되게 하고, 기울어진 반대 측의 전자석(8)(15)(16)은 상부 전자석(801)(151)(161)과 하부 전자석(802)(152)(162)이 서로 반대 극성의 자력선을 발생하게 하여 흡인력이 발생되게 함으로써 차량의 자세가 수평으로 되게 한다.

즉, 차량이 우측으로 기울어졌을 경우에 좌측에 위치한 전자석(8)(15)(16)의 상부 전자석(801)(151)(161)과 하부 전자석(802)(152)(162)이 동일한 극성의 자력선을 발생하게 하여 반발력이 발생되게 하고, 우측에 위치한 전자석(8)(15)(16)의 상부 전자석(801)(151)(161)과 하부 전자석(802)(152)(162)은 서로 반대 극성의 자력선을 발생하게 하여 흡인력이 발생되게 함으로써 차량의 자세가 수평으로 유지되게 한다.

그리고 차량을 가속시킬 경우에는 차량의 전방이 차량의 후방보다 높게 되고, 제동할 경우에는 차량의 전방이 후방보다 낮게 된다.

그러므로 차량을 가속시킬 경우에는 전자석(8)의 상부 전자석(801)과 하부 전자석(802)이 서로 반대 극성의 자력선을 발생하여 흡인력이 발생하게 하고, 전자석(15)(16)의 상부 전자석(151)(161)과 하부 전자석(152)(162)은 동일한 극성의 자력선을 발생하게 하여 반발력이 발생되게 한다. 차량을 제동시킬 경우에는 전자석(8)의 상부 전자석(801)과 하부 전자석(802)이 상호간에 동일한 극성의 자력선을 발생하여 반발력이 발생하게 하고, 전자석(15)(16)의 상부 전자석(151)(161)과 하부 전자석(152)(162)은 서로 반대 극성의 자력선을 발생하게 하여 흡인력이 발생되게 함으로써 차량의 가속 및 제동시킬 경우에도 차량이 수평을 유지하게 한다.

또한 상기 차고 센서(2011201N)가 각기 검출하는 차량의 차고에 따라 전자석(8)(15)(16)의 상부 전자석(801)(151)(161)과 하부 전자석(802)(152)(162)이 동일한 극성 또는 서로 반대 극성의 자력선을 발생하게 하여 차량이 수평을 유지하게 한다.

여기서, 전자석(8)(15)(16)은 공급되는 구동 전류의 세기에 따라 자력선의 세기가 가변되어 흡인력 및 반발력의 세기가 가변되는 것으로서 본 발명에서는 센서부(20)의 검출신호에 따라 전자석(8)(15)(16)으로 공급하는 구동 전류를 제어한다.

예를 들면, 도 8a와 같이 차고센서(2011201N)가 차고를 검출함에 따라 전자석(8)(15)(16)에는 도 8b와 같이 구동 전류를 공급하여 전자석(8)(15)(16)이 발생하는 흡인력 및 반발력을 조절한다.

이상에서와 같이 본 발명은 차량의 앞바퀴측과 뒷바퀴 측에 전자석을 설치하고, 차량의 주행 상태에 따라 전자석을 제어하여 차고를 조절함으로써 차량이 급회전하거나 험로를 주행할 경우에 급격한 기울어짐이 방지되어 전복 사고의 발생이 미연에 방지되고, 급출발 및 급제동시 차량의 롤링(rolling)을 제거하여 승차감이 증대되며, 구성이 간단하고, 저렴하게 제작할 수 있다.

Claims (3)

1. 차량의 프레임과 앞바퀴 측의 차축 사이에 설치되는 제 1 리프 스프링 어셈블리와, 뒷바퀴 측에 설치되는 스프링 시트와, 상기 스프링 시트와 상기 프레임의 사이에 설치되는 제 2 리프 스프링 어셈블리와, 상기 스프링 시트에 토크 로드를 통해 연결되는 액슬 하우징과, 상기 제 1 리프 스프링 어셈블리와 프레임의 사이에 설치되는 제 1 전자석과, 상기 액슬 하우징과 상기 프레임의 사이에 설치되는 제 2 전자석으로 구성됨을 특징으로 하는 전자석을 이용한 현가장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제 1 및 제 2 전자석은, 차량이 기울어지는 방향에 따라 상호간에 동일 극성 또는 서로 반대되는 극성의 자력선을 발생하는 상부 전자석 및 하부 전자석으로 구성됨을 특징으로 하는 전자석을 이용한 현가장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 전자석의 외측에는 외부의 자력선을 차단하기 위한 자력 차단 벨로우즈가 구비됨을 특징으로 하는 전자석을 이용한 현가장치.