KR19990015173A - 자동차의 후륜 캠버각 가변장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 현가,특히 후륜의 캠버각을 변화시켜주는 장치에 관한 것으로서,자동차의 선회시에 원심력으로 차체가 기울어 차륜에 슬립이 생기는 경우,자동차의 후륜의 캠버를 변화시킬 수 있도록 하여 이를 제어함으로서 차륜의 선회시 안정성과 승차감을 개선하려는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 자동차에 있어서,후륜에 설치된 캠버가변기구와;조향휠센서와;차속센서와;상기한 센서의 출력을 기초로 차량의 선회시 후차륜의 캠버각을 차륜의 상부가 원심력을 상쇄하는 방향으로 기울도록 상기의 캠버가변기구를 제어하는 전자제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 후륜 캠버각 가변장치를 제공한다.

Description

자동차의 후륜 캠버각 가변장치

본 발명은 자동차의 현가장치에 관한 것으로서 특히 후륜의 캠버각을 변화시켜주는 장치에 관한 것이다.

본 발명은 자동차의 선회시에 원심력으로 차체가 기울어 차륜에 슬립이 생기는 경우,자동차의 후륜의 캠버를 변화시킬 수 있도록 하여 이를 제어함으로서 차륜의 선회시 안정성과 승차감을 개선하려는 것을 목적으로 한다.

종래의 자동차는 차량이 고속으로 선회주행시 원심력의 작용으로 외측으로 무게중심이 편중되며 차량이 기울어 승차감을 해치는 현상이 발생한다.

이러한 현상이 발생한 경우 대부분 차량의 속력을 줄이거나 조향휠을 풀면 해지되지만 그 현상이 심한 경우에는 전복되는 경우가 있어 매우 위험하며,전복까지는 아니더라도 차륜이 노면에서 미끄러지게되어 차선을 침범하여 다른차선의 주행차량과 충돌하는 등의 바람직하지 못한 현상이 발생한다.

이러한 현상은 차량의 선회시에 차륜의 일부가 노면과의 사이에서 미끄러지기 때문이며,전륜의 미끄러짐은 언더스티어링을 야기하여 선회안정성을 해치고

후륜의 미끄러짐역시 오버스티어링의 원인이되어 승차감을 심히 해치게된다.

최근의 자동차에는 전술한 회전시의 선회안정성을 확보하는 수단으로 선회시 차륜의 슬립을 제어하기 위하여,트랙션콘트롤 시스템(TCS)을 장착하여 제동력제어시스템(ABS)와 함께 운용하고 있다.

그러나 전술한 TCS의 경우,유압회로등의 복잡함등으로 상대적으로 고가이며,또한 차륜의 캠버를 변화시키도록하여 차륜과 노면간의 마찰계수를 높이도록하는 방법은 아니다.

한편,선회시 차륜과 노면간의 접촉상태를 살펴보면 도 1에 도시한 바와 같은 상태로서 도면은 우회전시 후륜을 뒤에서 본 그림이다.

도시한 바와같이 차륜은 선회하는 반대측으로 원심력을 받아 기울게 되므로 노면과 타이어의 접촉면은 좁게되고 무게가 한곳에 집중되어 차륜의 마모는 물론 차륜의 슬립이 커지게되어 선회의 안정성을 해치게된다.

따라서 자동차가 곡선주로를 선회할 때는 차량의 캠버각을 도 2에 도시한바와 같이 교정하여 타이어와 노면간의 접촉면적을 최대한 크게하고,따라서 마찰계수를 크게함으로서 차륜의 슬립을 제어하는 것이 필요하다,

본 발명은 전술한 종래의 요구에 따른 것으로서,작동기를 두어 차량의 선회시 자동차의 후륜의 캠버를 제어함으로서 자동차의 선회중의 안정성을 향상시키도록한 자동차의 후륜 캠버각 가변장치를 제공하는 것을 기술적 과제로한다.

도 1은 종래의 자동차가 선회중일 때,차륜의 정렬상태를 도시한 도면,

도 2은 본 발명에 따른 후륜 캠버각 가변장치를 장착한 차량이 선회중인 경우의 차륜정렬상태를 도시한 도면,

도 3는 본 발명에 따른 자동차의 후륜 캠버각 가변장치의 가변기구를 전자석 액추에이터로 구성한 일실시예의 도면,

도 4는 전술한 도3 의 제어를 위한 회로의 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 자동차의 후륜 캠버각 가변장치의 가변기구를 유압식 엑추에이터로 구성한 일실시예를 도시한 도면,

도 6은 전술한 도5의 제어를 위한 회로의 구성도이다.

도면의주요부분에대한부호의설명

1:좌측후륜 2:우측후륜

4:휠 5;너클

6:상부 컨트롤로드 7:하부 컨트롤로드

8:볼조인트 9:상부측 가변기구

10:하부측 가변기구 11,11':전자석

12:가동철편 13:조향휠센서

16:좌륜상부액추에이터 17:우륜하부액추에이터

18:우륜상부액추에이터 19:좌륜하부액추에이터

20,20':전자석 21:축압기

22:유압펌프 24:오일리져버

27:유압제어밸브 28:제어판

29:좌륜 상부유압실 30:좌륜 하부유압실

31:우륜 상부유압실 32:우륜 하부유압실

본 발명은 전술한 기술적 과제를 해결하기위한 수단으로, 자동차에 있어서,후륜에 설치된 캠버가변기구와;조향휠센서와;차속센서와;상기한 센서의 출력을 기초로 차량의 선회시 후차륜의 캠버각을 차륜의 상부가 원심력을 상쇄하는 방향으로 기울도록 상기의 캠버가변기구를 제어하는 전자제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 후륜 캠버각 가변장치를 제공한다.

특히 바람직하기로 상기의 캠버가변기구는 각 차륜에 설치된 너클과;너클에 볼조인트 결합된 상하 한 쌍의 콘트롤로드와 상기의 상하 콘트롤로드를 밀거나 당겨주는 역할을 하는 액추에이터를 포함하도록하고,특히 상기의 액추에이터는 전자석에 전류를 공급 또는 차단하여 콘트롤로드를 운동시키는 방법으로 캠버각을 제어하는 전자식 액추에이터,또는 압축오일의 공급/회수에 따라 상기의 콘트롤로드를 운동시키는 방법으로 캠버각을 제어하는 유압식 액추에이터인 것을 특징으로 하는 캠버가변기구인 것으로 한다.

또한 더욱 바람직하기로는 상기의 액추에이터는 각 후륜의 상하에 설치된 한쌍의 콘트롤바를 좌륜상부액추에이터와 우륜하부엑추에이터 그리고 좌륜하부액추에이터와 우륜상부액추에이터를 동시에 작동시키되 서로 반대방향으로 작동하도록 하는 액추에이터인 것으로한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자동차의 후륜 캠버각 가변장치의 구성및 작동에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명은 전술한 바와 같은 목적인 후륜의 캠버각을 변환시키는 수단으로 도 3에 도시된 바와 같은 실시예를 제시한다.

도 3의 실시예는 캠버각가변장치를 후차륜의 너클(5) 상단 및 하단에 볼조인트(8) 결합으로 콘트롤로드(6)(7)를 설치하고 상기의 콘트롤로드를 왕복운동시켜줄 액추에이터(9)(10)를 설치하여 구성한 것이다.

이러한 캠버각 가변기구의 구성은 전술한 것에 한정되지 않으며 그 외에 너클의 차량 전방 또는 후방측에 회전로드를 설치하여 구성하는 것도 가능하다.

특히 상기의 액추에이터는 유압식,공압식,모터구동식,전자석구동식등 다야한 형식의 것들이 생각될 수 있으나 도 2에서는 전자석구동식을 도시하였으며,도 5에서는 유압구동식을 도시하였다.

도3에 따른 구성에서 너클에 직접 볼조인트(8)결합으로 컨트롤 로드를 설치하였으나 기타의 다른 구성으로 이를 실현하는 것도 가능하다.

컨트롤로드(6),(7)는 각각 차축을 중심으로 상하에 한 쌍으로 설치하며 컨트롤로드의 단부에는 자성체인 가동철편이 설치되어,상기의 가동철편이 공급되는 전류의 방향이 변함에 따라 상반된 자성을 띠게되는 전자석(11)에 의해 척력 또는 인력을 받게되므로 왕복운동을 하게된다.

한편,도 3에 도시된 액추에이터인 전자석 한 쌍(9),(10)은 그 작용방향이 서로달라 상부의 액추에이터인 전자석(9)에서 척력이 발생하여 차륜의 상부를 밀 때,하부의 액추에이터인 전자석(10)에서는 인력이 발생하여 차륜의 하부를 당기도록 제어된다.

따라서 전술한 결과,도시된 후차륜의 상부가 밖으로 밀리고 하부가 안으로 당겨지게되어 도시된 후차륜의 캠버각을 변화시키는 결과를 얻을 수 있다.

도 4는 전술한 도3에 따른 후륜 캠버각 가변장치의 제어부 구성을 전체적으로 도시한 것으로 조향휠 센서(13)로 부터 검출된 조향각 변화에 대한 신호는 전자제어장치로 전해지면,전자제어장치(14)는 차속센서(13')의 검출값과 조향휠센서의 검출값을 비교하여 현재의 원심력정도를 추정하고,차속과 조향각에 따라 사전에 설정된 표를 기초로 상기의 후륜 캠버각 가변장치의 캠버각의 방향 및 정도를 산출한 후,그 결과에 따라 스위칭장치(15)를 구동하도록 한다.

스위칭장치의 전원 공급 및 차단에 의해 작동하는 액추에이터는 도 4의 4개의 액추에이터인 좌륜상부액추에이터(16),우륜하부액추에이터(17),우륜상부액추에이터(18),및 좌륜하부액추에이터(19)로 구성하는 것을 기본으로한다.

이때,전술한 4개의 액추에이터는 특히 도4에 도시한 것과 같은 배선을 하는 것이 바람직하다.

물론,개별적인제어를 행하는 것도 가능하지만,도시한 바와같은 구성에서는 좌우의 후륜에 설치된 액추에이터의 작동으로 차륜을 도 2에 도시한 바와같이 한 방향으로의 캠버각 변화를 주기에 단순하기 때문이다.

따라서 전술한 배선에서는 차량이 우회전시 도 1과 같은 상태가 되므로 이때 도2와 같은 상태로 차륜을 정렬시키도록 하기위해,좌륜상부의 액추에이터(16)이 척력을 발생시키면서 동시에 우륜 하부의 액추에이터(17)에도 척력을 발생시키도록한다.

한편 전술한 우회전의 경우 차륜의 정렬을 보다 원활이 행하기 위하여 좌륜의 하부에설치된 액추에이터(19)에는 인력을 발생시키면서 동시에 우륜의 상부에 설치된 액추에이터(18)에도 인력을 발생시키도록 한다.

전술한 결과,차량이 우회전시 원심력에 의해 차륜의 정렬이 흐트러지는 경우 이를 도2에 도시한 것과 같이 바로잡아줌으로서 노면과 타이어의 마찰면적을 최대화하므로,차륜과 노면과의 마찰계수를 최대화하고 따라서 선회중 차륜의 슬립에 의해 선회안정성이 깨지는 것을 예방하여 차량의 안정성과 승차감을 개선할 수 있게 된다.

도 5및,도 6은 유압을 이용하여 구성한 유압식 구동부의 실시예로서,도5는 도 3에 도시하고 이미 설명한 전자석구동식과 액추에이터(9)(10)만 다를 뿐 다른 부분은 동일하다.

도 5에 도시한 구성에서 컨트롤로드를 구동하는 동력원은 압축오일의 척력 및 리턴스프링의 복귀력이다.

즉 컨트롤 로드는 실린더내의 피스톤(20)과 일체되어 실린더의 오일압력이 커지면 피스톤을 밀어 척력을 발생시키고 오일압력이 해지되면 리턴스프링(21)의 복귀력과 다른 실린더에서의 척력으로 인력이 발생된다.

이때 당연히도 상부액추에이터(9)와 하부액추에이터(10)는 서로 반대로 운동하게된다.

도 6은 전술한 도5에 따른 액추에이터를 구동하기위한 유압회로도및 제어결선도로서,각부의 유압실린더인 액추에이터(29)(30)(31)(32)는 압축펌프(21)로부터 오일압력을 공급받게된다.

오일 압력펌프로 부터의 압력은 제어밸브기구(27)에의해 각 실린더로 배분되며 제어밸브는 전자제어장치에 의해 구동된다.

제어밸브기구는 솔레노이드 밸브를 그 원리로 구성된 것으로서 압력펌프로부터 오일공급로(25)를 통해 공급된 오일압력을 두개의 출구로 선택적으로 송출하며,하나의 회수로(26)로 오일리져버(24)로 회수하도록 기능하면 족하다.

도시한 구성에서 제어밸브기구는 두개의 칸막이 피스톤(28)과 3개의 압력실로 구성하고 상기의 피스톤(28)을 양측의 전자석(20)(20')으로 구동하여 유로를 개페하는 방법을 제시하였으나 이는 반드시 도시한 방법에 한정되지 않는다.

한편 도시한 구성에서도 도 3및 도4를 통해 전술한 것처럼 실린더의 작동은 좌륜상부의 액추에이터(29)와 우륜하부의 액추에이터(32)가 동시에 작동하고,또한 우륜상부의 액추에이터(31)는 좌륜하부의 액추에이터(30)와 동시에 작동하도록하며 두쌍의 액추에이터는 서로 반대로 작동하도록 구성하여 제어구조를 간편히 한다.

또한 전자제어장치(14)는 전술한 전자석구동식과 동일한 제어를 행하도록하며 조향휠센서의 조향각과,차속센서의 차속값을 기초로 전자석(20)(20')을 온오프하여 상기한 제어밸브를 작동하도록 하여 전술한 전자석구동식과 동일한 효과를 가지도록 한다.

전술한 바와 같이 전자석식 또는 유압식으로 구성한 자동차의 후륜 캠버각 가변장치를 제공함으로서,후륜의 선회시의 슬립을 억제하고 그 결과 주행중선회안정성을 얻도록하였다.

한편 전술한 실시예에서는 유압구동식,또는 전자석구동식으로 컨트롤로드를 제어하여 후륜의 캠버를 제어하였으나,공압식 또는 모터식의 다양한 방법이 고려될 수 있으며,또한 컨트롤밸브 이외에 다른 구성으로 이를 이룰 수 도 있다.

Claims (5)

1. 자동차에 있어서,후륜에 설치된 캠버가변기구와;조향휠센서와;차속센서와;상기한센서의 출력을 기초로 차량의 선회시 후차륜의 캠버각을 차륜의 상부가 원심력을 상쇄하는 방향으로 기울도록 상기의 캠버가변기구를 제어하는 전자제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 후륜 캠버각 가변장치
2. 제 1항에 있어서,상기의 캠버가변기구는 각 차륜에 설치된 너클과;너클에 볼조인트 결합된 상하 한 쌍의 콘트롤로드와 상기의 상하 콘트롤 로드를 밀거나 당겨주는 역할을 하는 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차의 후륜 캠버각 가변장치
3. 제 2항에 있어서,상기의 액추에이터는 전자석에 전류를 공급 또는 차단하여 콘트롤로드를 운동시키는 방법으로 캠버각을 제어하는 전자식 액추에이터인 것을 특징으로 하는 자동차의 후륜 캠버각 가변장치
4. 제 2항에 있어서,상기의 액추에이터는 압축오일의 공급/회수에 따라 상기의 콘트롤로드를 운동시키는 방법으로 캠버각을 제어하는 유압식 액추에이터인 것을 특징으로 하는 자동차의 후륜 캠버각 가변장치
5. 제 2항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서,상기의 액추에이터는 각 후륜의 상하에 설치된 한쌍의 콘트롤바를 좌륜상부액추에이터와 우륜하부엑추에이터 그리고 좌륜하부액추에이터와 우륜상부액추에이터를 동시에 작동시키되 서로 반대방향으로 작동하도록 하는 액추에이터인 것을 특징으로하는 자동차의 후륜 캠버각 가변장치