KR20050010442A - 차량의 캠버 능동 제어 현가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 캠버 능동 제어 현가장치에 관한 것으로, 차륜의 범프와 리바운드 운동 정도에 상응하도록 현가장치와 차체간의 결합부위를 강제적으로 이동시켜 캠버를 변화해 차량의 주행안정성과 선회 안정성을 물론 승차감도 향상 할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차체(F)와 차륜(W)의 너클(N)사이에 구비되어 차륜(W)을 통해 가해지는 외력에 대해 상·하 이동되면서 충격을 흡수·완충하는 스트러트(1)와, 이 스트러트(1)의 차체(F) 결합부위를 이동시켜 캠버를 가변하는 가변수단으로 이루어지되, 상기 가변수단은 스트러트(1)의 스트러트암(2)과 차체(F)에 각각 결합되면서 내부로 고무재질의 매스(M)를 구비한 인슐레이터와, 이 인슐레이터를 이동시켜 캠버를 조절하는 구동부재(10) 및 차륜(W)을 통한 스트러트(1)의 변화를 감지하는 센서(30)의 신호에 따라 제어신호를 전송해 구동부재(10)를 작동시키는 콘트롤러(20)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 캠버 능동 제어 현가장치{Active camber control suspension in vehicle}

본 발명은 차량의 캠버 제어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차체와 쇽업서버가 결합되는 부위인 인슐레이터 부위를 자동으로 가변 시킬 수 있도록 된 차량의 캠버 능동 제어 현가장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 노면으로의 충격 외에도 구동력, 제동력, 원심력 등 다양한 힘이 동시에 작용하여 차량의 상·하방향으로의 진동인 범프·바운싱(bump·bouncing), 차량의 좌우로의 진동인 러칭(lurching), 차량의 전·후로 진동하는 서징(surging), 상·하방향의 축을 중심으로 회전하는 요잉(Yawing), 좌·우방향의 축을 중심으로 회전하는 피칭(Pitching) 및 전·후방향의 축을 중심으로 회전하는 롤링(rolling) 등의 진동을 받게 된다.

또한, 자동차의 차륜은 주행성과 안전성 그리고 조정성 등을 고려하여 기하학적으로 특정각도를 가지고 차륜에 설치되는 차륜정렬요소를 갖는데, 이와 같은차륜정렬요소는 캠버(camber), 캐스터(caster), 토우(toe), 킹핀 경사각(kingpin inclination), 킹핀 오프셋(kingpinoffset), 슬립각(slip angle)등이 있게된다.

이중 캠버는 차량의 선회 안정성을 좌우하는 요소로서 자동차의 정면에서 보았을 때 수직선에 대해 차륜의 중심선이 경사 되어 있는 것을 말하며, 차륜의 중심선이 위쪽이 밖으로 기울어진 상태인 정(+)캠버와 차륜의 중심선의 위쪽으로 기울어진 상태인 부(-)캠버로 구분하게 된다.

이에 따라, 일반적으로 캠버는 차량의 직진성과 커브주행시 선회성을 보다 안정적으로 유지하기 위해 차량의 주행 상태에 따라 소정 범위내에서 변하는 것이 바람직하게 되는데, 통상 이와 같은 캠버 변화는 현가장치를 통해 이루어지게 됨은 물론이다.

그러나, 이와 같이 현가장치를 통해 캠버에 변화를 주는 것은 차량의 주행 중 행해지는 것이 아니라 고정된 값을 갖는 캠버 각을 수동으로 조절해 새로운 캠버 각으로 고정시킨 다는 의미로서, 이는 캠버가 차량의 범프와 리바운드 및 선회등과 같이 차량의 주행 상태에 따라 능동적으로 변화되면서 차량의 안정성을 최적으로 유지할 수 없는 한계가 있게됨은 물론이다.

이에 따라, 차량의 주행 상태에 따라 적절하게 캠버가 능동적으로 변하면서도 그 변화를 통해 차량의 선회 안정성은 물론 조향성도 향상시킬 수 있는 캠버 변화가 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 차륜의 범프와 리바운드 운동 정도에 상응하도록 현가장치와 차체간의 결합부위를 강제적으로 이동시켜 캠버를 변화해 차량의 주행안정성과 선회 안정성을 물론 승차감도 향상 할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차체의 하부부위로 구비된 서브프레임에 일단이 결합된 로워아암의 타단이 결합되는 차륜의 너클과 차체 사이에 각각 결합되면서 스프링이 구비되어 차륜을 통해 가해지는 외력에 대해 상·하 이동되면서 충격을 흡수·완충하는 스트러트와, 이 스트러트의 차체 결합부위를 이동시켜 캠버를 가변하는 가변수단으로 이루어지되,

상기 가변수단은 차체로 결합되면서 그 내부로 매스가 충진된 메인서포트와, 이 메인서포트의 중앙부위로 구비된 인너파이프에 용접되어 고정되면서 그 내부로 스트러트의 스트러트암이 결합되어 구동부재를 통해 스트러트를 이동시켜 캠버를 변화시키는 서브서포트로 이루어진 인슐레이터와;

정·역회전하는 전기 모터와, 이 모터에 의해 정·역회전하는 권취축에 감겨지거나 풀어지면서 인슐레이터의 서브서포트와 함께 스트러트를 이동시켜 주는 케이블로 이루어진 구동부재;

및 차륜을 통한 스트러트의 변화를 감지하는 센서의 신호에 따라 제어신호를 전송해 구동부재를 작동시키는 콘트롤러로 이루어진 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따라 인슐레이터를 이용해 캠버를 제어하는 현가장치의 구성도

도 2는 도 1의 인슐레이터 부위에 대한 상세도

도 3은 도 1의 인슐레이터 부위에 부쉬가 구비된 상세도

도 4는 본 발명에 따라 범프시 인슐레이터를 이용한 캠버 능동 제어 작동 상태도

도 5는 본 발명에 따라 범프시 캠버각 변화 선도

도 6은 본 발명에 따라 범프시 차량의 트레드 변화 선도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 스트러트 2 : 스트러트암

3 : 메인서포트 3a : 홀

3' : 인너파이프 3a' : 부쉬

4 : 서브서포트

10 : 구동부재 11 : 모터

11a : 권취축 12 : 케이블

13 : 고정부재 20 : 콘트롤러

30 : 센서

F : 차체 N : 너클

M : 매스 S : 서브프레임

W : 차륜

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따라 인슐레이터를 이용해 캠버를 제어하는 현가장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 차체(F)의 하부부위로 구비된 서브프레임(S)에 일단이 결합된 로워아암(L)의 타단이 결합되는 차륜(W)의 너클(N)과 차체(F)사이에 각각 결합되면서 스프링(S)이 구비되어 차륜(W)을 통해 가해지는 외력에 대해 상·하 이동되면서 충격을 흡수·완충하는 스트러트(1)와, 이 스트러트(1)의 차체(F) 결합부위를 이동시켜 캠버를 가변하는 가변수단으로 이루어지되, 상기 가변수단은 스트러트(1)의 스트러트암(2)과 차체(F)에 각각 결합되면서 내부로 고무재질의 매스(M)를 구비한 인슐레이터와, 이 인슐레이터를 이동시켜 캠버를 조절하는 구동부재(10) 및 차륜(W)을 통한 스트러트(1)의 변화를 감지하는 센서(30)의 신호에 따라 제어신호를 전송해 구동부재(10)를 작동시키는 콘트롤러(20)로 이루어진다.

여기서, 상기 인슐레이터는 도 2에 도시된 바와 같이 차체(F)로 결합되면서 그 내부로 매스(M)가 충진된 메인서포트(3)와, 이 메인서포트(3)의 중앙부위로 구비된 인너파이프(3')에 용접되어 고정되면서 그 내부로 스트러트(1)의 스트러트암(2)이 결합되어 구동부재(10)를 통해 스트러트(1)를 이동시켜 캠버를 변화시키는 서브서포트(4)로 이루어진다.

또한, 상기 구동부재(10)는 콘트롤러(20)의 제어신호에 따라 정·역회전하는 전기 모터(11)와, 이 모터(11)에 의해 정·역회전하는 권취축(11a)에 감겨지거나 풀어지면서 인슐레이터의 서브서포트(4)와 함께 스트러트(1)를 이동시켜 주는 케이블(12)로 이루어진다.

여기서, 상기 케이블(12)은 그 일단이 모터(11)의 권취축(11a)에 고정되고 타단은 서브서포트(4)에 구비된 고정부재(13)로 용접되어 고정되는데 이때, 상기 케이블(12)의 이동이 자유롭도록 케이블(12)의 이동 경로상에 위치된 메인서포트(3)에는 그 내면을 라운드(Round)시킨 개구된 홀(3a)이 형성되어 짐은 물론이다.

또한, 상기 메인서포트(3)의 개구된 홀(3a)에는 그 내면을 라운드(Round)시키지 않고 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 케이블(12)이 접촉되는 내면을 라운드(Round)시킨 부쉬(3a')를 홀(3a)에 끼워 고정시킬 수 도 있음은 물론이다.

한편, 상기 콘트롤러(20)는 ECU(Electronic Control Uint)을 사용하는 것이 바람직하며 또한, 상기 센서(30)는 차륜(W)을 통해 가해지는 외력에 따라 이동되는 스트러트(1)의 움직임을 잘 감지 할 수 있는 적정한 위치에 장착되어짐은 물론이다.

또한, 상기 콘트롤러(20)는 스트러트(1)의 움직임 정도에 따라 각각 상응되는 캠버 이동 값에 대한 실험적적인 데이터 맵(Map)을 갖고 있어 센서(30)의 측정값을 바탕으로 구동부재(10)를 통한 케이블(12)의 감김이나 풀림 정도를 제어하게 됨은 물론이다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 차량이 주행하면서 차체의 진동이나 도로의 상태에 의하여 차륜(W)이 상승되면, 이 차륜(W)의 너클(N)부위에 일단이 고정된 로워아암(L)이 차체(F)측단의 연결부위를 기준으로 운동궤적을 따라 상측으로 회동하게 됨과 더불어 차륜(W)을 회동 가능하도록 지지하는 너클(N)의 일측에 고정된 스트러트(1)도 상측으로 상승해 스트러트암(2)이 결합된 인슐레이터내 매스(M)를 압축시켜주면서 충격을 흡수·완충하게 된다.

이때, 상기 스트러트(1)의 상측 이동 정도에 따라 가변수단이 작동해 스트러트(1)에 의해 설정된 캠버를 변화시켜 주는데 즉, 상기 스트러트(1)의 이동 상태를 감지하는 센서(30)의 신호를 전송받은 콘트롤러(20)가 데이터맵과 실제 입력된 스트러트(1)의 이동 값을 서로 비교해 상응하는 캠버의 변화를 수행할 수 있는 제어 신호를 구동부재(10)에 전송하게 된다.

이어, 상기 콘트롤러(20)의 제어 신호를 입력받은 구동부재(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 모터(11)가 회전되면서 권취축(11a)을 통해 케이블(12)을 잡아 당겨 감아 주게 되고, 이에 따라 상기 케이블(12)의 끝단이 고정된 인슐레이터의 서브서포트(4)부위가 차체(F)쪽으로 당겨지면서 기울어지게 된다.

이와 같이, 상기 인슐레이터이 서브서포트(4)가 기울어지면 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 서브서포트(4)에 결합된 스트러트(1)의 스트러트암(2)의 상단에 작용하는 작용점은 a점에서 b점으로 작용하여 캠버를 변위각 c만큼 차체측으로 기울이는 효과가 발생되는데 이는, 차량의 선회로 인하여 차량의 범프(bump)시와 같이 스트러트암(2)이 상승할 때에 - 캠버를 변위각 c만큼 증대시키게 된다.

또한, 이와 같이 캠버를 증대시켜주게 되면 즉, 로워아암(L)의 길이가 일정한 상태에서 -캠버가 증대됨에 따라 차량이 선회하는 동안의 트레드는 도 6에 도시된 바와 같이, +쪽으로 a'에서 b'로 변위각 c'만큼 증대되어 진다.

이에 따라, 본 발명에 의한 현가장치는 인슐레이터를 조작하는 가변수단의 작동에 의하여 차량이 범프상태인 동안에 캠버가 -쪽으로 크게 변화되고 이로 인해, 차량 선회시 대지 캠버가 0으로 제어되면서 선회능력이 향상되는 한편 차량이 범프 상태인 동안에 트레드가 +쪽으로 증대되어 승차감이 개선되고, 타이어의 접지력이 커지므로 제동력 및 구동력이 크게 향상되어진다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차체와 차륜사이에 결합되는 스트러트에 구비된 인슐레이터 부위를 강제로 이동해 스트러트의 움직임에 상응하는 캠버 변화를 발생시켜 차량의 선회능력과 제동력 및 구동력을 크게 향상시켜주는 효과가 있게 된다.

Claims (4)

1. 차체(F)의 하부부위로 구비된 서브프레임(S)에 일단이 결합된 로워아암(L)의 타단이 결합되는 차륜(W)의 너클(N)과 차체(F)사이에 각각 결합되면서 스프링(S)이 구비되어 차륜(W)을 통해 가해지는 외력에 대해 상·하 이동되면서 충격을 흡수·완충하는 스트러트(1)와, 이 스트러트(1)의 차체(F) 결합부위를 이동시켜 캠버를 가변하는 가변수단으로 이루어지되,

   상기 가변수단은 차체(F)로 결합되면서 그 내부로 매스(M)가 충진된 메인서포트(3)와, 이 메인서포트(3)의 중앙부위로 구비된 인너파이프(3')에 용접되어 고정되면서 그 내부로 스트러트(1)의 스트러트암(2)이 결합되어 구동부재(10)를 통해 스트러트(1)를 이동시켜 캠버를 변화시키는 서브서포트(4)로 이루어진 인슐레이터와;

   정·역회전하는 전기 모터(11)와, 이 모터(11)에 의해 정·역회전하는 권취축(11a)에 감겨지거나 풀어지면서 인슐레이터의 서브서포트(4)와 함께 스트러트(1)를 이동시켜 주는 케이블(12)로 이루어진 구동부재(10);

   및 차륜(W)을 통한 스트러트(1)의 변화를 감지하는 센서(30)의 신호에 따라 제어신호를 전송해 구동부재(10)를 작동시키는 콘트롤러(20)로 이루어진 차량의 캠버 능동 제어 현가장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 케이블(12)은 그 일단이 모터(11)의 권취축(11a)에 고정되고 타단은 서브서포트(4)에 고정되는 것을 특징으로 하는 차량의 캠버 능동 제어 현가장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 메인서포트(3)에 케이블(12)이 관통되도록 형성된 개구된 홀(3a)에는 그 내면을 라운드시킨 것을 특징으로 하는 차량의 캠버 능동 제어 현가장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 메인서포트(3)의 개구된 홀(3a)에는 케이블(12)이 접촉되는 내면을 라운드시킨 부쉬(3a')를 끼워 고정시키는 것을 특징으로 하는 차량의 캠버 능동 제어 현가장치.