KR20010111133A - 자동차의 조향륜 현가장치 - Google Patents

Abstract

현재의 차량 주행 상태에 따라 조향륜의 휠 얼라인먼트가 능동적으로 제어되면서 승차감 향상 및 최적의 주행 안정성을 유지할 수 있도록 한 자동차의 조향륜 현가장치를 제공할 목적으로;

휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어와; 차폭 방향으로 배치되어 상기 휠 캐리어의 하단부분과 상단부분을 차체측과 연결하는 로워 및 어퍼 컨트롤 아암을 포함하여 이루어지는 자동차의 조향륜 현가장치에 있어서,

상기 로워 컨트롤 아암의 차체측 연결부가 차체에 대하여 회전 및 상하 좌우의 움직임이 가능하도록 연결하여 주는 지지축에 휠 얼라인먼트 조절수단을 배치하여 이루어지는 자동차의 조향륜 현가장치를 제공한다.

Description

자동차의 조향륜 현가장치{AUTOMOTIVE SUSPENSION SYSTEM}

본 발명은 자동차의 조향륜 현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 현재의 차량 운행 조건에 따라 조향륜의 얼라인먼트가 변화되어 승차감 향상 및 최적의 주행 안정성을 유지할 수 있도록 한 자동차의 조향륜의 현가장치에 관한 것이다.

차량에 있어서의 현가장치는 차체와 휠 사이에 존재하며, 이 두 강체를 하나 혹은 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 상하방향으로는 스프링과 유압 쇽 업소오버등에 의해 지지되고, 기타 방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 휠 사이의 상대 운동을 기계적으로 적절히 조화시키는 기능을 수행하게 된다.

이러한 현가장치는 첫째, 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자에게 안락한 승차감을 제공하고,

둘째, 운전자의 운전 행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하여야 하며,

셋째, 불규칙한 노면의 주행시 타이어 접지면에서의 수직 하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 구동시 차량의 조종성 및 안정성을 확보하여야 한다는 기본 조건을 만족시켜야만 한다.

상기와 같은 조건을 만족시키기 위하여는 여러 종류의 서스펜션 시스템이 개발되어 실차에 적용되고 있는데, 그 중 더블 위시본 타입 현가장치의 일례를 살펴보면, 도 9 (a)(b)에서와 같이, 휠(200)을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어(202)와, 상기 휠 캐리어(202)의 하측 부분을 차체와 연결하여 주는 로워 컨트롤 아암(204)과, 상기 휠 캐리어(202)의 상측 부분을 차체와 연결하여 주는 어퍼 컨트롤 아암(206)과, 스프링(208)과 쇽 업소오버(210)가 일체로 형성되어 거의 수직상으로 세워지며, 그 상측단이 차체에 현가 지지되며 하측단이 로워 컨트롤 아암(204)에 연결되는 완충수단(212)을 포함하여 이루어진다.

상기에서, 완충수단(212)을 형성하는 스프링(208)과 쇽 업소오버(210)는 일체로 형성되는 것은 아니고 상호 독립적으로 형성되어 배치될 수 있음은 물론이다.

그러나 상기와 같은 현가장치에 있어서는 어퍼 및 로워 컨트롤 아암(204)(206)의 차체측 연결부(214)(216)가 차체측에 연결되는 경우에는 그 위치를 변화시킬 수 없는 바, 차량의 주행 상태에 따른 조향륜 얼라인먼트의 조절이 불가능하다는 문제점이 있다.

즉, 상기와 같은 현가장치의 구성에 있어서는, 도로 조건이나 선회에 의하여 차체가 기울어지는 경우, 휠의 자세가 로워 및 어퍼 컨트롤 아암의 길이에 의해서만 휠 얼라인먼트가 제어되는 바, 현재의 주행 조건에 따라 능동적으로 대처할 수 없다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 현재의 차량 주행 상태에 따라 조향륜의 휠 얼라인먼트가 능동적으로 제어되면서 승차감 향상 및 최적의 주행 안정성을 유지할 수 있도록 한 자동차의 조향륜 현가장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 의한 현가장치의 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 현가장치의 정면도.

도 3은 차체측 마운트 부분의 측면도.

도 4는 본 발명을 운용하기 위한 블록도.

도 5는 본 발명에 적용되는 유압 계통도.

도 6은 본 발명에 의한 캠버 변화를 나타내기 위한 정면 개략도.

도 7은 본 발명에 의한 토우인 변화를 나타내기 위한 평면 개략도.

도 8은 본 발명에 의한 캐스터 변화를 나타내기 위한 평면 개략도.

도 9는 종래도로서, (a)는 사시도이고, (b)는 정면도이다.

이러한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어와; 차폭 방향으로 배치되어 상기 휠 캐리어의 하단부분과 상단부분을 차체측과 연결하는 로워 및 어퍼 컨트롤 아암을 포함하여 이루어지는 자동차의 조향륜 현가장치에 있어서,

상기 로워 컨트롤 아암의 차체측 연결부가 차체에 대하여 회전 및 상하 좌우의 움직임이 가능하도록 연결하여 주는 지지축에 휠 얼라인먼트 조절수단을 배치하여 이루어지는 자동차의 조향륜 현가장치를 제공한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 현가장치의 구성도로서, 부호 2는 휠 캐리어를 지칭한다.

상기 휠 캐리어(2)는 휠(4)을 회전 가능하게 지지하며, 그의 중앙에는 관통공(6)이 형성되어 휠(4)을 지지하는 스핀들(미도시)이 배치되고, 상기 휠 캐리어(2)는 하단부분과 상단 부분에는 차폭 방향으로 배치되는 로워 컨트롤 아암(8) 및 어퍼 컨트롤 아암(10)에 의해 차체측에 연결된다.

상기에서 로워 컨트롤 아암(8)과 어퍼 컨트롤 아암(10)은 A형 아암으로 이루어져 휠 측 연결부(12)(14)가 휠 캐리어(2)와 볼 조인트 방식으로 연결이 이루어지고, 차체측 연결부는 각각 전,후 연결부(16)(18),(20)(22)로 이루어져 차체측에 연결된다.

상기에서 로워 및 어퍼 컨트롤 아암(8)(10)의 형상이 A형이라고 지칭하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 더블 위시본 타입 현가장치의 일예만을 설명하고 있을 뿐이다.

이러한 현가장치에 있어서, 본 발명은 상기 로워 컨트롤 아암(8)의 차체측 연결부(16)(18)에 휠 얼라인먼트 조절수단을 배치한 것에 그 특징이 있는 것이다.

보다 구체적으로는 상기 연결부(16)(18)를 지지축(24)으로 연결한 상태에서 상기 지지축(24)을 도 3에서와 같이 소정의 차체 탄성력을 갖는 고무부시(26)를 보유하는 마운트 브라켓(28)을 이용하여 차체(30)에 연결하였다.

물론 상기 지지축(24)을 차체측에 연결함에 있어서, 반드시 고무부시(26)를 보유하는 마운트 브라켓(28)만을 사용해야하는 것은 아니고, 로워 컨트롤 아암(8)의 회전운동을 수용함은 물론 지지축(24)이 약간의 상하 및 좌우 이동이 가능한 마운트 구조이면 만족한다.

그리고 상기 휠 얼라인먼트 조절수단은 지지축(24)의 중간부에는 수직상으로 배치되어 상기 지지축(24)을 상하방향으로 이동시켜 줄 수 있는 캠버 제어용 액튜에이터(32)와, 상기 지지축(24)의 후단부측에는 수평방향으로 배치되어 이 지지축(24)의 후단부를 좌우방향으로 이동시켜 줄 수 있는 토우 제어용 액튜에이터(34)와, 상기 지지축(24)의 후단부에 동일축상으로 배치되어 지지축(24)을 전후방향으로 이동시켜 줄 수 있는 캐스터 제어용 액튜에이터(36)를 포함하여 이루어진다.

상기에서 액튜에이터(32)(34)(36)는 유압 또는 공압, 구동모터등 여러 가지를 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 유압으로 작동되는 액튜에이터(32)(34)(36)를 사용하는 것으로 설명한다.

그리고 상기 액튜에이터는 도 4 및 도 5에서와 같은 제어 계통을 통해 운용된다.

즉, 감지수단으로 횡력센서(38)와 캠버각 센서(40), 토우 센서(42)와 캐스터각 센서(44)가 사용되는데, 상기 횡력센서(40)는 선회시 횡력을 센싱하여 컨트롤 유닛(46)으로 전기적인 신호를 보내며, 캠버각 센서(42) 및 캐스터 각 센서(42)(44) 또한 현재 차량의 캠버 및 캐스터각을 센싱하여 컨트롤 유닛(46)으로 신호를 보내게 된다.

그러면 컨트롤 유닛(46)에서는 오일펌프(48)로부터 오일이 공급되고 있는 방향전환밸브(50)(52)(54)(56)(58)(60)를 제어하여 각각의 액튜에이터(32)(34)(36), (62)(64)(66)에 유압을 공급하게 되는 것이며, 상기 액튜에이터 중 부호 62, 64, 66은 타측 조향륜 제어를 위한 것이다.

그리고 상기에서 각 액튜에이터 마다 방향전환밸브(50 ~ 60)를 적용한 것은 각 액튜에이터가 독립적으로 제어되어야 하기 때문이다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 작용 관계를 설명하면, 먼저 도 6은 캠버각을 제어하는 상태를 도시한 것으로서(설명의 편의를 위하여 도1, 2와 동일한 경우로 설명한다), 이때에는 컨트롤 유닛(46)에서 캠버각 제어용 방향전환밸브(50)를 제어하게 된다.

이와 같은 제어 과정에서 캠버를 정(+)의 상태로 제어하고자 할 때에는 액튜에이터(32)가 수축되도록 유압을 공급하면, 일점쇄선과 같이 로워 컨트롤 아암(8)의 지지축(24)이 상승되면서 휠 캐리어(2)의 하측부분을 차체측으로 당기게 된다.

그러면 휠(4)은 상측 부분이 외측으로 벌어지면서 정(+)의 캠버쪽으로 조절되는 것이며, 반대로 부(-)의 캠버로 조절하고자 할 때는 상기와 반대의 제어가 이루어져 이점쇄선과 같은 상태로 제어되는 것이다.

그리고 토우를 제어하고자할 때에는 이때에는 컨트롤 유닛(46)에서 토우 제어용 방향전환밸브(52)를 제어하게 된다.

이와 같은 제어 과정에서 토우 인상태로 제어하고자 할 때에는 도 7에서와 같이 액튜에이터(34)가 신장되도록 유압을 공급하면, 일점쇄선과 같이 로워 컨트롤 아암(8)의 지지축(24) 후측부분이 외측으로 빌리면서 휠 캐리어(2)의 뒷부분을 외측으로 밀어주게 된다.

그러면 휠(4)은 앞쪽 부분이 내측으로 기울어지면서 토우인 상태로 조절되는 것이며, 반대로 토우 아웃 상태로 조절하고자 할 때는 상기와 반대의 제어가 이루어져 이점쇄선과 같은 토우 아웃 상태로 제어되는 것이다.

그리고 캐스터각을 조절하고자 할 때에는 컨트롤 유닛(46)에서 캐스터각 제어용 방향전환밸브(54)를 제어하게 된다.

이와 같은 제어 과정에서 캐스터각을 크게 제어하고자 할 때에는 도 8에서와 같이, 액튜에이터(36)가 신장되도록 유압을 공급하면, 일점쇄선과 같이 로워 컨트롤 아암(8)의 지지축(24)이 앞쪽으로 밀리게 되는 바, 로워 컨트롤 아암(8)이 전체적으로 앞쪽으로 밀리게 되는 바, 이의 로워 컨트롤 아암(8)과 휠 캐리어(2)가 연결되는 부분(12)이 전측으로 밀리게 됨으로써, 캐스터각은 커지는 상태로 조절되는 것이다.

그리고 상기와는 반대로 캐스터각을 작게 유지하고 할 때에는 상기와는 반대의 제어가 이루어져 이점쇄선의 상태가 되면서 제어되는 것이다.

상기와 같은 휠 얼라인먼트의 각 구성품은 모두 장치하여 사용할 수 있으나,필요에 따라서는 캠버 및 캐스터, 캠버 및 토우, 토우 및 캐스터 제어만을 선택하여 장착할 수도 있음은 물론이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 조향륜 현가장치에 있어서, 캠버 캐그, 토우 인은 현 차량의 운행 조건에 따라 능동적으로 제어될 수 있도록 구성함으로써, 차량의 주행 안정성을 도모할 수 있는 발명인 것이다.

Claims (5)

1. 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어와; 차폭 방향으로 배치되어 상기 휠 캐리어의 하단부분과 상단부분을 차체측과 연결하는 로워 및 어퍼 컨트롤 아암을 포함하여 이루어지는 자동차의 조향륜 현가장치에 있어서,

   상기 로워 컨트롤 아암의 차체측 연결부가 차체에 대하여 회전 및 상하 좌우의 움직임이 가능하도록 연결하여 주는 지지축에 휠 얼라인먼트 조절수단을 배치하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 조향륜 현가장치.
2. 청구항 1에 있어서, 휠 얼라인먼트 조절수단은 현재의 휠 자세를 감지하는 센서들로부터 입력된 전기적인 신호를 비교 판단하는 컨트롤 유닛에 의해 제어되는 독립적인 방향전환밸브를 통해 유압을 공급받는 적어도 2개 이상의 액튜에이터로 이루어지되,

   상기 액튜에이터는 지지축의 중간부에 수직상으로 배치되어 상기 지지축을 상하방향으로 이동시켜 줄 수 있는 캠버 제어용 액튜에이터와, 상기 지지축의 후단부측에 수평방향으로 배치되어 이 지지축의 후단부를 좌우방향으로 이동시켜 줄 수 있는 토우 제어용 액튜에이터를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 조향륜 현가장치.
3. 청구항 1에 있어서, 휠 얼라인먼트 조절수단은 현재의 휠 자세를 감지하는센서들로부터 입력된 전기적인 신호를 비교 판단하는 컨트롤 유닛에 의해 제어되는 독립적인 방향전환밸브를 통해 유압을 공급받는 적어도 2개 이상의 액튜에이터로 이루어지되,

   상기 액튜에이터는 지지축의 중간부에 수직상으로 배치되어 상기 지지축을 상하방향으로 이동시켜 줄 수 있는 캠버 제어용 액튜에이터와, 상기 지지축의 후단부에 동일축상으로 배치되어 지지축을 전후방향으로 이동시켜 줄 수 있는 캐스터 제어용 액튜에이터를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 조향륜 현가장치.
4. 청구항 1에 있어서, 휠 얼라인먼트 조절수단은 현재의 휠 자세를 감지하는 센서들로부터 입력된 전기적인 신호를 비교 판단하는 컨트롤 유닛에 의해 제어되는 독립적인 방향전환밸브를 통해 유압을 공급받는 적어도 2개 이상의 액튜에이터로 이루어지되,

   상기 액튜에이터는 상기 지지축의 후단부측에 수평방향으로 배치되어 이 지지축의 후단부를 좌우방향으로 이동시켜 줄 수 있는 토우 제어용 액튜에이터와,

   상기 지지축의 후단부에 동일축상으로 배치되어 지지축을 전후방향으로 이동시켜 줄 수 있는 캐스터 제어용 액튜에이터를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 조향륜 현가장치.
5. 청구항 1에 있어서, 휠 얼라인먼트 조절수단은 현재의 휠 자세를 감지하는센서들로부터 입력된 전기적인 신호를 비교 판단하는 컨트롤 유닛에 의해 제어되는 독립적인 방향전환밸브를 통해 유압을 공급받는 적어도 2개 이상의 액튜에이터로 이루어지되,

   상기 액튜에이터는 지지축의 중간부에 수직상으로 배치되어 상기 지지축을 상하방향으로 이동시켜 줄 수 있는 캠버 제어용 액튜에이터와, 상기 지지축의 후단부측에 수평방향으로 배치되어 이 지지축의 후단부를 좌우방향으로 이동시켜 줄 수 있는 토우 제어용 액튜에이터와, 상기 지지축의 후단부에 동일축상으로 배치되어 지지축을 전후방향으로 이동시켜 줄 수 있는 캐스터 제어용 액튜에이터를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 조향륜 현가장치.