KR20000013554A - 자동차의 액티브 서스펜션 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 액티브 서스펜션 장치에 관한 것으로, 차륜간에 횡방향으로 차체에 주행상태에 따라 감쇠력이 변화하는 감쇠력 가변식 쇽 업소버를 설치하고, 감쇠력 가변식 쇽 업소버에는 차량의 선회시 원심력의 크기에 따라 쇽 업소버의 감쇠력을 조절하는 조절수단을 설치하며, 조절수단은 차량 선회시의 원심력의 크기를 감지하는 감지수단과, 상기 쇽 업소버의 감쇠력을 감지하는 댐퍼감쇠력 감지센서와, 상기 감지수단에 의해 감지된 신호에 의하여 상기 쇽 업소버의 감쇠력을 조절하는 댐퍼감쇠력 조절수단과, 상기 감지수단 및 댐퍼감쇠력 감지센서의 신호에 의하여 상기 댐퍼감쇠력 조절수단을 구동시키는 제어부로 구성하여 차량 선회시에 선회되는 방향의 반대측 차륜이 차량의 원심력에 의하여 들리는 현상을 방지함으로써 안정적으로 차량이 코너링을 실시하도록 한 것이다.

Description

자동차의 액티브 서스펜션 장치

본 발명은 자동차의 서스펜션 장치에 관한 것으로, 특히 서로 마주보는 차륜과 차륜 사이에 감쇠력 가변식 쇽 업소버를 구비하여 직진시의 주행안정성을 향상시킴은 물론 선회시의 주행안정성을 극대화시키도록 한 자동차의 액티브 서스펜션 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 서스펜션 장치는 차축과 차체를 연결하여 주행중 노면에서 받는 충격을 완화하고, 자유진동을 흡수하며, 자동차의 좌우유동을 방지하도록 하여 자동차의 승차감을 향상시키도록 하는 장치이다.

이러한 서스펜션 장치 중 독립 현가 방식의 경우에는 도 1a에 도시한 바와 같이, 차체(1)에 구비되는 양측 차륜(2)(3)에 각각 쇽 업소버(4)(5)와 현가 스프링(6)(7)이 각각 설치되고, 차륜(2)과 차륜(3)은 스테이빌라이져(8)로 연결되어 있는 구성이다.

이와 같이 구성된 서스펜션 장치에 의한 차량은 직진시에는 좌우측 차륜이 차체의 하중을 균등하게 분배받아 접지력이 거의 동일하게 작용하게 됨으로써 제 기능을 다하게 된다.

하지만 도 1b에 도시한 바와 같이, 코너링시(도면에서는 좌측방향으로 선회하는 경우)에는 차체(1)의 중심에 대하여 원심력(F)이 작용되어 차량이 코너링되는 방향의 마주보는 차륜(3)의 접지면에 대한 모멘트가 발생되어 차체가 우측으로 기울어짐으로써 차륜(3)의 접지면의 하중은 급격히 증가되는 반면에 코너링되는 차륜(2)은 들리게 됨에 따라 접지면의 하중이 급격하게 감소되어 양측 차륜(2)(3)의 접지력의 불균형이 발생되어 차량이 미끌어지거나, 전복되는 등의 사고가 발생되든가, 사고가 발생되지 않더라도 운전자의 자세가 불안정해지게 되는 문제가 있다.

이와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 차량의 코너링시에 발생되는 원심력으로 인하여 차체가 기울어지는 것을 방지하여 운전자가 안정적으로 차량을 운행하도록 한 액티브 서스펜션 장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 액티브 서스펜션 장치의 구성 및 동작을 개략적으로 도시한 것으로,

도 1a은 차량 직진운행시의 상태도.

도 1b는 차량 코너링시의 상태도.

도 2는 본 발명에 의한 액티브 서스펜션 장치의 구성을 보인 개략도.

도 3은 도 2에서 일측 차륜부의 확대도.

도 4는 본 발명에 적용된 감쇠력 가변식 댐퍼의 동작 상태도로서,

도 4a는 평상시 댐퍼의 상태 단면도.

도 4b는 충격발생시 댐퍼의 상태 단면도.

도 5는 본 발명에 적용되는 감쇠력 가변식 댐퍼에 적용되는 액츄에이터의 사시도.

도 6은 본 발명에 적용되는 시스템의 블럭도.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 동작을 설명하기 위한 도면으로서,

도 7은 정상 주행시(직진시) 상태도로서,

도 7a는 일측 차륜에서 요철이 발생되는 상태도.

도 7b는 양측 차륜에서 요철이 발생되는 상태도.

도 8은 차량 선회시 본 발명의 동작을 링크 구조로 도시한 도면으로서,

도 8a는 좌측 선회시의 상태도.

도 8b는 우측 선회시의 상태도.

도 9는 선회 주행시(코너링시) 상태도로서,

도 9a는 좌측 선회시의 상태도.

도 9b는 우측 선회시의 상태도.

( 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 )

10 ; 차체 11,12 ; 차륜

13,14 ; 스트러트 15,16 ; 볼트,너트

17,18 ; 너클 19,20 ; 현가스프링

30 ; 쇽 업소버 31 ; 제어 로드

32 ; 로터리 밸브 40 ; 엑츄에이터

41 ; 펄스 모터 42 ; 피니언

43 ; 섹터 기어 50 ; 가속도계 센서

60 ; 스티어링 센서 70 ; 댐퍼감쇠력 센서

80 ; 제어부

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 자동차의 액티브 서스펜션 장치는 차체에 양측 차륜을 각각 고정시키는 스트러트와, 상기 차체와 스트러트 사이에 각각 설치되어 차체로 전달되는 진동충격을 흡수하는 현가스프링과, 상기 대응되는 차륜간에 횡방향으로 설치되어 차체에 주행상태에 따라 감쇠력이 변화하는 감쇠력 가변식 쇽 업소버와, 상기 감쇠력 가변식 쇽 업소버에 연결설치되어 차량의 선회시 원심력의 크기에 따라 쇽 업소버의 감쇠력을 조절하는 조절수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 조절수단은 차량 선회시의 원심력의 크기를 감지하는 감지수단과, 상기 쇽 업소버의 감쇠력을 감지하는 댐퍼감쇠력 감지센서와, 상기 감지수단에 의해 감지된 신호에 의하여 상기 쇽 업소버의 감쇠력을 조절하는 댐퍼감쇠력 조절수단과, 상기 감지수단 및 댐퍼감쇠력 감지센서의 신호에 의하여 상기 댐퍼감쇠력 조절수단을 구동시키는 제어부로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 감지수단은 차량의 원심력을 감지하는 가속도계 센서인 것이 바람직하다.

또한, 상기 감지수단은 차량의 스티어링의 회전각도를 감지하는 스티어링 센서인 것도 바람직하다.

이하, 상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

첨부도면 도 2는 본 발명에 의한 액티브 서스펜션 장치의 구성을 보인 개략도이고, 도 3은 도 2에서 일측 차륜의 확대도이며, 도 4는 본 발명에 적용된 감쇠력 가변식 댐퍼의 동작 상태도로서, 도 4a는 평상시 댐퍼의 상태 단면도, 도 4b는 충격발생시 댐퍼의 상태 단면도이고, 도 5는 본 발명에 적용되는 감쇠력 가변식 댐퍼에 적용되는 액츄에이터의 사시도이며, 도 6은 본 발명에 적용되는 시스템의 블럭도이다.

이에 도시한 바와 같이, 본 발명 실시예는 차체(10)와 양측 차륜(11)(12)이 각각 스트러트(13)(14)에 의해 연결되어 있고, 스트러트(13)(14)는 차륜(11)(12)에 볼트,너트(15)(16)를 사용하여 너클(17)(18)로 고정되어 있는 구조에서 차체(10)와 차륜(11)(12) 사이에는 현가스프링(19)(20)이 설치되어 있는 바, 현가스프링(19)(20)은 너클(17)(18)의 상면에 고정되어 있다.

이때, 서로 마주보는 차륜의 스트러트(13)와 스트러트(14) 사이에는 액티브 댐퍼의 역할을 수행하는 쇽 업소버(30)가 연결설치되어 있다.

이러한 쇽 업소버(30)는 감쇠력 가변식 댐퍼를 사용하는 바, 쇽 업소버(30)의 감쇠력을 자동적으로 또는 임의로 변환하여 주행안정성, 조종 안정성 및 승차감을 향상시키는 전자제어 현가 장치이다.

감쇠력 가변식 댐퍼인 쇽 업소버(30)는 도 4에 도시한 바와 같이, 제어 로드(31)를 어느 각도만큼 회전시켜 로터리 밸브(32)의 개폐시켜 유로를 변환함으로써 가능하게 되는 것으로, 평상시에는 도 4a에 도시한 바처럼, 유로를 넓혀주어 감쇠력을 작게 해주고, 충격발생시에는 도 4b에서와 같이, 유로를 좁힘으로써 감쇠력을 크게 해주게 된다. 이와 같은 쇽 업소버(30)의 감쇠력은 각각 변환스위치에 의해 조절되며, 그 밖에 오토모드로 함으로써 센서(50)(60)(70)에서의 신호를 제어부(80)에서 제어하여 자동적으로 변환할 수 있도록 한다.

쇽 업소버(30)의 제어 로드(31)를 회전시키는 것은 도 5에 도시한 바와 같이 쇽 업소버(30)의 일측에 엑츄에이터(40)를 사용하여 회전시키도록 한다.

이러한 액츄에이터(40)는 펄스 모터(41)와, 펄스 모터(41)에 의하여 회전되는 피니언(42)과, 피니언(42)과 맞물려 있어 피니언(41)의 회전에 의하여 제어 로드(31)를 회전시키는 섹터 기어(43) 등으로 구성되어 있다.

또한, 차체(10)에는 차량의 선회시 차체의 원심력의 크기를 감지하는 가속도계 센서(50)와, 스티어링 휠에 설치되어 차량의 선회각도의 크기를 감지하는 스티어링 센서(60)와, 쇽 업소버(30)에 설치되어 댐퍼의 감쇠력을 측정하는 댐퍼감쇠력 센서(70)가 구비되어 있어 이들은 제어부(80)와 연결되어 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명 액티브 서스펜션 장치의 작용을 설명한다.

차량이 직진하는 경우에는 쇽 업소버(30)의 유로가 넓혀진 상태에서 주행하게 되며 도 7a에 도시한 바와 같이, 일측 차륜(11)측이 지면의 돌출부와 충돌되면, 쇽 업소버(30)의 길이가 늘어나게 되므로, 결과적으로 양측 차륜(11)(12)간의 거리가 정상주행시보다 길어지게 되어 차량의 주행은 안정적으로 이루어진다.

도 7b에서와 같이, 양측 차륜(11)(12)이 모두 지면의 돌출부와 충돌되면 차륜(11)(12)간의 거리가 일측 차륜이 지면의 요철과 충돌되는 경우보다 더 길어지게 되므로 차량의 주행안정성은 더욱 증대되는 것이다.

또한, 차량이 선회하는 경우에는 가속도계 센서(50) 또는 스티어링 센서(60)에서 차량의 원심력을 감지하여 그 크기에 따라서 제어부(80)에서 엑츄에이터의 펄스 모터(41)를 구동시켜 쇽 업소버(30)의 제어 로드(31)를 회전시켜 쇽 업소버(30) 내의 유로를 좁히게 된다. 따라서, 차량의 원심력이 매우 증가되는 경우에는 쇽 업소버의 감쇠력이 매우 커지게 되므로 쇽 업소버는 매우 딱딱한 고체상의 리기드 바(rigid bar)로 변화되는 것이며, 결과적으로 차량이 선회하는 경우에는 쇽 업소버(30)는 길이가 변화되지 않게 된다.

이와 같이 차량의 선회시에 본 발명의 쇽 업소버에 의하여 차체에서 발생되는 차량의 충격흡수 구조는 도 8에 도시한 바와 같은 4절 링크 구조를 예로 설명한다.

차량이 좌회전하는 경우에는 원심력이 우측방향으로 작용되기 때문에 도 8a에 도시한 바와 같이, 쇽 업소버(30)의 해당되는 4절 링크의 하부 로드(C)는 고정로드가 되고, 좌우측 로드(B)(D)는 원심력이 작용되는 우측방향으로 기울어지게 됨으로써 상부 로드(A)는 좌측부분이 하측으로 기울어지게 되므로, 결국 상부 로드(A)에 해당되는 차체는 도 9a에 도시한 바와 같이, 차체(10)의 좌측부분이 하방향으로 기울어지게 되는 것이다.

따라서 차량이 좌측방향으로 선회함에 따라 차체의 좌측부분이 들리는 힘을 쇽 업소버(30)에 의하여 차체의 좌측부분이 기울어지는 힘으로 상쇄시킴으로써 차량은 안정된 상태로 좌측 방향으로 선회할 수 있게 된다.

또한, 차량이 우측으로 선회하는 경우에는 원심력이 좌측으로 작용되므로 도 8b에 도시한 바와 같이, 쇽 업소버(30)에 해당되는 하부 로드(C)가 고정인 상태에서 좌우측 로드(B)(D)가 좌측방향으로 기울어지면서 상부 로드(A)의 우측부분이 하방향으로 기울어지게 되므로, 도 9b에 도시한 바와 같이, 차체(10)는 우측부분이 기울어지게 된다.

이에 따라 우측으로 선회하는 차량에서 차체(10)의 우측부분이 들리려고 하는 힘을 쇽 업소버(30)에 의하여 차체(10)가 우측부분이 기울어지면서 상쇄시키게 되어 차체의 중심이 일측으로 기울어지지 않고 안정적인 상태로 선회하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 자동차의 액티브 서스펜션 장치는 차량 선회시의 원심력에 의한 차량의 기울어짐을 완벽하게 극복하여 급선회로 인한 차량의 전복이나, 운전불안정성을 방지하는 효과가 있다.

또한, 4륜의 접지력이 균일하게 분포되어 정상주행시에도 운전조정 안정성이 극대화되는 효과도 있다.

Claims (4)

1. 차체에 양측 차륜을 각각 고정시키는 스트러트와,

   상기 차체와 스트러트 사이에 각각 설치되어 차체로 전달되는 진동충격을 흡수하는 현가스프링과,

   상기 대응되는 차륜간에 횡방향으로 설치되어 차체에 주행상태에 따라 감쇠력이 변화하는 감쇠력 가변식 쇽 업소버와,

   상기 감쇠력 가변식 쇽 업소버에 연결설치되어 차량의 선회시 원심력의 크기에 따라 쇽 업소버의 감쇠력을 조절하는 조절수단을 포함하는 자동차의 액티브 서스펜션 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 조절수단은 차량 선회시의 원심력의 크기를 감지하는 감지수단과, 상기 쇽 업소버의 감쇠력을 감지하는 댐퍼감쇠력 감지센서와, 상기 감지수단에 의해 감지된 신호에 의하여 상기 쇽 업소버의 감쇠력을 조절하는 댐퍼감쇠력 조절수단과, 상기 감지수단 및 댐퍼감쇠력 감지센서의 신호에 의하여 상기 댐퍼감쇠력 조절수단을 구동시키는 제어부로 구성되는 자동차의 액티브 서스펜션 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 감지수단은 차량의 원심력을 감지하는 가속도계 센서인 자동차의 액티브 서스펜션 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 감지수단은 차량의 스티어링의 회전각도를 감지하는 스티어링 센서인 자동차의 액티브 서스펜션 장치.