KR20020052382A - 휠 캐스터 자동 조절 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 휠 캐스터 자동 조절 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 상단부가 차체측에 연결되고 하단부가 바퀴와 조향 너클을 통해 연결되어 완충 작용을 하는 스트럿과; 상기 차체에 구비되어 상기 스트럿의 상단부가 전후 방향으로 일정 범위에서 유동 가능하게 결합되는 스트럿 마운팅부와; 상기 차체나 스트럿의 상단부 또는 하단부 중 적어도 어느 일측에 설치되어 캐스터 각을 감지하는 캐스터각 감지수단과; 상기 캐스터각 감시수단의 신호를 입력받아 캐스터 각 조정 신호를 출력하는 제어 수단과; 상기 스트럿 마운팅부에 구비되어 상기 제어 수단의 신호에 따라 상기 스트럿을 전후 방향으로 이동시켜 캐스터 각을 조정하는 캐스터 조절수단을 포함하여 구성됨으로써; 캐스터를 좌우 편차 없이 자동으로 조절할 수 있고, 이에 따라 차량의 풀링 문제를 용이하게 해결할 수 있는 효과가 있다.

Description

휠 캐스터 자동 조절 장치{Wheel caster automatic control apparatus}

본 발명은 자동차의 휠 캐스터 자동 조절 장치에 관한 것으로서, 특히 캐스터 각도를 감지하는 센서를 이용하여 자동으로 캐스터를 조절할 수 있도록 이루어진 휠 캐스터 자동 조절 장치에 관한 것이다.

자동차의 앞바퀴는 조향 조작을 하기 위해 조향 너클과 함께 킹 핀 또는 볼 조인트를 중심으로 하여 좌우로 방향을 바꾸도록 되어 있다.

따라서 자동차가 주행할 때 항상 바른 방향을 유지하고 또 핸들 조작이나 외부의 힘에 주행 방향이 잘못 되었을 때는 즉시 직진 상태로 되돌아가는 복원력이 요구되며 핸들 조작도 아주 가볍게 해야할 필요성에 따라 앞바퀴 정렬(Front Wheel alignment}을 사용하고 있다.

이와 같은 앞바퀴 정렬은 캠버, 캐스터, 킹 핀, 토인의 4개 요소로 되어 있으며, 선회시 핸들을 돌렸을 때 바퀴가 옆으로 미끄러지지 않도록 하는 요소로 조향각의 편차가 요구된다.

도 1은 앞바퀴의 현가 구조가 도시된 사시도이고, 도 2는 종래 기술에 의한 앞바퀴의 캐스터 구조가 도시된 개략적인 구성도이다.

스트럿(10)은 조향 너클(12)과 일체로 되어 쇽업소버(13)가 설치되고, 그 위부분이 마운팅부(3)를 통해 자체(1)에 결합된다.

여기서 상기한 캐스터(caster)는 도 2에서와 같이 앞바퀴(5)를 옆에서 볼 때 차체(1)와 스트럿(10)을 통해 이루어지는 조향 축의 중심과 노면에 대한 타이어의수직선이 이루는 각도(θ)로 통상 0.5 ~ 1° 정도로 되어 있다.

킹 핀의 경사가 뒤쪽으로 기울어져 있는 경우를 (+), 앞쪽으로 기울어져 있는 경우를 (-) 캐스터이다.

이와 같은 캐스터는 앞바퀴(5)의 하중이 중심보다 앞에 있기 때문에 주행시 앞바퀴(5)에 방향성 즉, 진행하는 방향으로 향하게 힘을 주고 또한 조향을 했을 때 되돌아오려는 복원력이 발생하게 된다.

그러나, 현재의 승용차는 휠 얼라이먼트 중 토인만을 조절할 수 있는 구조로 되어 있기 때문에 캐스터 및 캠버의 조절이 쉽지 않은 문제점이 있다.

즉, 차량에서 풀링(pulling)의 가장 큰 원인이 되는 캐스터가 조절되지 않기 때문에 풀링이 발생할 경우 토인을 조절하게 되나, 토인을 조절하는 것만으로는 캐스터 값을 변경하는 것이 불가능하다. 따라서 차량에서 풀링이 발생할 때 조향 너클(12)과 스트럿(10) 간의 마운팅 포인트를 억지로 틀어서 정열하는 경우가 발생하는 등 캐스터의 조정이 쉽지 않은 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 캐스터 각을 감지하여 자동으로 스트럿을 이동시킬 수 있도록 구성함으로써 캐스터를 좌우 편차 없이 자동으로 조절할 수 있도록 한 휠 캐스터 자동 조절 장치를 제공하는 데 목적이 있다.

도 1은 일반적인 앞바퀴 현가 구조가 도시된 사시도,

도 2는 종래 기술에 의한 앞바퀴의 캐스터 구조가 도시된 개략적인 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 휠 캐스터 자동 조절 장치가 도시된 구성도,

도 4는 도 3의 A-A선 방향의 단면 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 차체 55 : 바퀴

60 : 스트럿 마운팅부 61 : 유동홈

63 : 완충 부재 65 : 스트럿

66 : 상단부 66a : 랙 기어

70 : 조정 모터 70a : 피니언

71, 72, 73 : 거리측정센서 74 : 콘트롤러

75 : ECU

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 휠 캐스터 자동 조절 장치는, 상단부가 차체측에 연결되고 하단부가 바퀴와 조향 너클을 통해 연결되어 완충 작용을 하는 스트럿과; 상기 차체에 구비되어 상기 스트럿의 상단부가 전후 방향으로 일정 범위에서 유동 가능하게 결합되는 스트럿 마운팅부와; 상기 차체나 스트럿의 상단부 또는 하단부 중 적어도 어느 일측에 설치되어 캐스터 각을 감지하는 캐스터각 감지수단과; 상기 캐스터각 감시수단의 신호를 입력받아 캐스터 각 조정 신호를 출력하는 제어 수단과; 상기 스트럿 마운팅부에 구비되어 상기 제어 수단의 신호에 따라 상기 스트럿을 전후 방향으로 이동시켜 캐스터 각을 조정하는 캐스터 조절수단을 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 캐스터 조절수단은 상기 캐스터 마운팅부에 고정되어 상기 제어수단의 신호에 따라 작동되는 조정 모터와, 상기 조정 모터의 축에 설치된 피니언 기어와, 상기 스트럿의 상단 측면에 형성되어 상기 조정 기어와 치합되는 랙기어로 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 휠 캐스터 자동 조절 장치가 도시된 구성도이고, 도 4는 도 3의 A-A선 방향의 단면 구성도이다.

본 발명의 휠 캐스터 자동 조절 장치는 상단부가 차체(50)측에 연결되고 하단부가 바퀴(55)와 조향 너클을 통해 세로 방향으로 연결되어 완충 작용을 하는 스트럿(65)과, 상기 차체(50)에 구비되어 상기 스트럿(65)의 상단부가 전후 방향으로 일정 범위에서 유동 가능하게 결합되는 스트럿 마운팅부(60)와, 상기 차체(50)나스트럿(65)의 상단부 또는 하단부 중 적어도 어느 일측에 설치되어 캐스터 각(θ)을 감지하는 캐스터각 감지수단(71)(72)(73)과, 상기 캐스터각 감시수단(71)(72)(73)의 신호를 입력받아 캐스터 각(θ) 조정 신호를 출력하는 제어 컴퓨터 즉, ECU(75)와, 상기 스트럿 마운팅부(60)에 구비되어 상기 ECU(75)의 신호에 따라 상기 스트럿(65)의 상단부를 전후 방향으로 이동시켜 캐스터 각(θ)을 조정하는 캐스터 조정 모터(70)로 구성된다.

상기에서 스트럿 마운팅부(60)는 상기 스트럿(65)의 상단부가 삽입되는 동시에 스트럿(65)의 이동이 가능하도록 전후 방향으로 길게 이루어진 타원형상의 유동홈(61)이 형성된다.

물론, 상기 유동홈(61)의 상부는 상기 스트럿(65)의 상단부에 지지되도록 막힌 구조로 형성된다.

그리고 상기 스트럿 마운팅부(60)의 유동홈(61)과 상기 스트럿(65)의 상단부(66) 사이에는 외력에 의한 스트럿의 유동은 가능하면서 자유 유동은 제한되도록 두께가 가변되는 완충 부재(63)가 삽입된다.

상기 캐스터각 감지수단은 노면에 대하여 바퀴(55)의 수직선이 연결되는 차체(50)의 하단부, 상기 스트럿(65)의 상단부, 스트럿(65)의 하단부에 각각 설치되어 상호 거리를 측정하는 복수 개의 거리측정센서(71)(72)(73)와, 상기 각 거리측정센서(71)(72)(73)의 신호를 입력받아 캐스터각을 산출하여 상기 ECU(75)에 입력하는 콘트롤러(74)로 구성된다.

상기 거리측정센서(71)(72)(73)는 각 설치위치에서 서로 투사시킨 빛이 돌아오는 시간을 감지하는 발광 및 수광 구조로 이루어져 상호간의 거리를 측정할 수 있도록 구성된다.

상기 캐스터 조정 모터(70)는 상기 캐스터 마운팅부(60)에 고정되어 상기 ECU(75)의 신호에 따라 작동되고, 이 조정 모터(70)의 축에는 피니언 기어(70a)가 설치되며, 상기 스트럿(65)의 상단 측면에는 상기 피니언 기어(70a)와 치합되는 랙기어(66a)가 형성된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 휠 캐스터 자동 조절 장치는 상기 거리측정센서(71)(72)(73)를 통해 캐스터 각(θ)을 감지하여 기 캐스터각 설정값과 다르면 ECU(75)에서 제어 신호를 출력하여 조정 모터(70)를 구동시킨다.

상기 조정 모터(70)가 작동함에 따라 피니언 기어(70a)가 회전하게 되고, 이와 결합된 스트럿(65)의 랙 기어(66a)가 이동하면서 캐스터 각(θ)의 조절이 이루어진다.

즉, 상기 구동 모터(70)의 작동에 따라 상기 스트럿(65)의 상단부(66)가 스트럿 마운팅부(60)의 유동홈(61) 내에서 전후 방향으로 이동하게 되어 캐스터 각(θ)의 조절이 이루어지는 것이다.

여기서, 스트럿(65)과 유동홈(61) 사이에 삽입된 완충 부재(63)는 어느 정도 스트럿(65)의 전후 유동은 가능하게 하나 구속 없이 흔들리는 것을 방지하게 된다.

한편, 상기와 같이 조절된 캐스터 각(θ)은 다시 상기 거리측정센서(71)(72)(73)를 통해 측정되어 ECU(75)에 입력됨으로써 피드백 제어가 가능하도록 된다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명의 휠 캐스터 자동 조절 장치는 캐스터 각을 감지하여 자동으로 스트럿을 이동시킬 수 있도록 구성되어 있기 때문에 캐스터를 좌우 편차 없이 자동으로 조절할 수 있고, 이에 따라 차량의 풀링 문제를 용이하게 해결할 수 있는 이점이 있다.

Claims (5)

1. 상단부가 차체측에 연결되고 하단부가 바퀴와 조향 너클을 통해 연결되어 완충 작용을 하는 스트럿과; 상기 차체에 구비되어 상기 스트럿의 상단부가 전후 방향으로 일정 범위에서 유동 가능하게 결합되는 스트럿 마운팅부와; 상기 차체나 스트럿의 상단부 또는 하단부 중 적어도 어느 일측에 설치되어 캐스터 각을 감지하는 캐스터각 감지수단과; 상기 캐스터각 감시수단의 신호를 입력받아 캐스터 각 조정 신호를 출력하는 제어 수단과; 상기 스트럿 마운팅부에 구비되어 상기 제어 수단의 신호에 따라 상기 스트럿을 전후 방향으로 이동시켜 캐스터 각을 조정하는 캐스터 조절수단을 포함한 것을 특징으로 하는 휠 캐스터 자동 조절 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 스트럿 마운팅부는 상기 스트럿의 상단부가 삽입되는 동시에 스트럿의 이동이 가능하도록 전후 방향으로 길게 유동홈이 형성된 것을 특징으로 하는 휠 캐스터 자동 조절 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 스트럿 마운팅부의 유동홈과 상기 스트럿 사이에는 두께가 가변되는 완충 부재가 삽입된 것을 특징으로 하는 휠 캐스터 자동 조절 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 캐스터각 감지수단은 스트럿의 상단부, 스트럿의 하단부, 노면에 대하여 바퀴의 수직선이 연결되는 차체의 하단부에 각각 설치되어 상호 거리를 측정하는 복수 개의 거리측정센서와, 상기 각 거리측정센서의 신호를 입력받아 캐스터각을 산출하여 상기 제어수단에 입력하는 콘트롤러로 구성된 것을 특징으로 하는 휠 캐스터 자동 조절 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 캐스터 조절수단은 상기 캐스터 마운팅부에 고정되어 상기 제어수단의 신호에 따라 작동되는 조정 모터와, 상기 조정 모터의 축에 설치된 피니언 기어와, 상기 스트럿의 상단 측면에 형성되어 상기 피니언 기어와 치합되는 랙기어로 구성된 것을 특징으로 하는 휠 캐스터 자동 조절 장치.