KR20050021675A - 차량의 선회안정성 부가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 선회안정성 부가장치에 관한 것으로, 범프와 리바운드 및 선회시 변화되는 쇽업소버내 오일의 흐름을 이용해 조향력을 차륜으로 전달하는 랙어셈블리와 함께 차륜을 변화시켜 직진과 제동 및 선회 안정성을 동시에 향상함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차륜(W)과 차체(B)사이를 결합하는 어퍼·로워아암과 외력에 의한 충격을 흡수·완충하도록 스프링을 구비한 쇽업소버로 이루어진 현가장치와,

차량 상태에 따라 양쪽 차륜(W)부위에 장착된 좌·우쇽업소버(1,1')내 오일을 이동시켜 주는 이동라인이 연결되어 유입된 오일에 의해 내부 챔버 영역을 변화시키는 조작실린더(2)로 이루어져 유압을 발생하는 가변수단 및

이 가변수단에서 발생된 유압을 통해 강제로 이동되어 조향력을 전달하도록 차륜(W)의 너클부위에 고정된 타이로드(6)를 함께 이동시키기 위해 차체(B)에 슬라이딩결합된 랙어셈블리(5)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

차량의 선회안정성 부가장치{Roll steering safety improving device in vehicle}

본 발명은 차량의 선회안정성에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 선회시 안정성을 크게 향상시킬 수 있도록 된 차량의 선회안정성 부가장치에 관한 것이다.

일반적으로 현가장치는 차체와 휠 사이를 연결하면서 상·하방향으로 작용하는 외력을 스프링과 쇽업서버를 이용해 지지함과 더불어 기타방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시켜 차체와 휠 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시키는 기능을 수행하게 된다.

또한, 현가장치는 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자에게 안락한 승차감을 제공하고, 운전자의 운전행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하며, 불규칙한 노면의 주행시 타이어 접지면에서의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 구동시 차량의 조종성 및 안정성을 확보하여야 한다는 기본 조건을 만족시켜야만 한다.

즉, 차량의 주행에 의해 발생되는 범프(Bump)와 리바운드(Rebound)시 캠버(Camber)의 변화는 토우(Toe)변화와 함께 차량의 직진 안정성과 언더 스티어링 및 오버 스티어링 특성에 기여하는데, 이는 타이어가 노면에 대한 캠버 각에 대응한 캠버 스러스트를 발생하고 옆 미끄러짐 각에 의해 발생하는 사이드 포스와 합쳐져서 차량이 코너링하는데에 필요한 횡력으로 작용하기 때문이다.

이에 따라, 통상적으로 차량의 선회시 언더스티어(Understeer)를 유도하기 위하여 전륜의 경우 선회 외륜(범프되는 쪽)은 토우-아웃(Toe-Out)을 주고 선회 내륜(리바운드되는 쪽)은 토우-인(Toe-In)을 주며, 후륜의 경우 선회 외륜(범프되는 쪽)은 토우-인(Toe-In)을 주고 선회 내륜(리바운드되는 쪽)은 토우-아웃(Toe-Out)을 주어 안정성을 유지하게 된다.

그러나, 이와 같은 경우에는 범프와 리바운드시 토우의 변화가 커지게 되어서 직진 안정성이 나빠질 뿐만 아니라 특히 선회 제동시 후륜의 선회 외륜은 라바운드가 되면서 토우-아웃쪽으로 움직이기 때문에 갑자기 오버스티어의 경향을 보이게 되므로 매우 위험하게 되는 문제가 있게된다.

이에 따라, 이와 같은 문제점들을 해결하기 위해 범프/리바운드시나 제동시 토우변화를 최소가 되도록 설계하지만, 이는 일반 선회시 언더스티어를 유도하기 어려워지므로 결국 절충하여 설계할 수밖에 없는 한계가 있는실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 범프와 리바운드 및 선회시 변화되는 쇽업소버내 오일의 흐름을 이용해 조향력을 차륜으로 전달하는 랙어셈블리와 함께 차륜을 변화시켜 직진과 제동 및 선회 안정성을 동시에 향상함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차륜과 차체사이를 결합하는 어퍼·로워아암과 외력에 의한 충격을 흡수·완충하도록 스프링을 구비한 쇽업소버로 이루어진 현가장치와,

차량 상태에 따라 양쪽 차륜부위에 장착된 좌·우쇽업소버내 오일을 이동시켜 주는 이동라인이 연결되어 유입된 오일에 의해 내부 챔버 영역을 변화시키는 조작실린더로 이루어져 유압을 발생하는 가변수단 및

이 가변수단에서 발생된 유압을 통해 강제로 이동되어 조향력을 전달하도록 차륜의 너클부위에 고정된 타이로드를 함께 이동시키기 위해 차체에 슬라이딩결합된 랙어셈블리로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 선회안정성 부가장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 차륜(W)과 차체(B)사이를 결합하는 어퍼·로워아암과, 차체부위와 로워아암부위에 각각 양단이 결합되어 가해지는 외력에 의한 충격을 흡수·완충하도록 스프링을 구비한 쇽업소버, 차량 상태에 따라 양쪽 차륜(W)부위에 장착된 쇽업소버내 오일을 이동시켜 유압을 발생하는 가변수단 및 이 가변수단에서 발생된 유압을 통해 강제로 이동되어 조향력을 차륜으로 전달하도록 차륜(W)의 너클부위에 고정된 타이로드를 조작하도록 차체(B)에 슬라이딩(Sliding)결합된 랙어셈블리로 이루어지게 된다.

여기서, 상기 가변수단은 쇽업소버를 이루는 좌·우쇽업소버(1,1')내 오일을 이동시켜 주는 이동라인과, 이 이동라인이 연결되어 유입된 오일에 의해 챔버영역을 변화시켜 랙어셈블리(5)를 이동시켜주는 조작실린더(2)로 이루어지게 된다.

이때, 상기 이동라인은 조작실린더(2)를 매개로 그 내부에서 상·하부실린더(1a,1a',1b,1b')로 구획된 좌·우쇽업소버(1,1')를 엑스(X)자 형상으로 교차하도록 제1·2유압라인(3,3',4,4')이 설치되는데 즉, 상기 제1유압라인(3,3')이 좌쇽업소버(1)의 상부실린더(1a)와 조작실린더(2)의 제1챔버(2a)를 거쳐 우쇽업소버(1')의 하부실린더(1b')로 이어지는 반면, 상기 제2유압라인(4,4')은 좌쇽업소버(1)의 하부실린더(1b)와 조작실린더(2)의 제2챔버(2b)를 거쳐 우쇽업소버(1')의 상부실린더(1a')로 이어지게 된다.

또한, 상기 조작실린더(2)는 그 내부를 제1·2챔버(2a,2b)로 구획하면서 유입된 유압에 의해 이동되도록 그 내부에 구비된 피스톤(2c)과, 이 피스톤(2c)의 이동 방향으로 함께 이동되면서 차체(B)에 고정된 슬라이드브라켓(7)을 통해 슬라이딩되는 랙어셈블리(5)와 체결된 연결로드(2e)를 매개로 결합되어 랙어셈블리(5)를 이동시키는 이동로드(2d)로 이루어진다.

여기서, 상기 연결로드(2e)는 양단에 각각 나사부를 형성해 이동로드(2d)와 랙어셈블리(5)에 나사 체결되거나 또는 볼트와 너트를 매개로나 용접등에 의해 체결되어지게 된다.

그리고, 상기 랙어셈블리(5)는 도 2에 도시된 바와 같이 차체(B)에 고정된 슬라이드브라켓(7)에 의해 지지되면서 동시에 조작실린더(2)에 의해 가해지는 힘에 의해 랙어셈블리(5)전체가 이동되어 차륜(W)에 체결된 타이로드(6)를 조작하게 된다.

여기서, 상기 랙어셈블리(5)와 슬라이드브라켓(7)은 바람직하게 서로 접촉되는 접촉부위에 길이 방향으로 스플라인을 형성해 슬라이딩 이동되도록 함은 물론이다.

한편, 본 발명의 선회안정성 부가장치는 후륜에 장착되어 전륜에 장착된 경우와 동일한 기능을 발휘하게 되는데 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 쇽업소버를 이루는 좌·우쇽업소버(1,1')내 오일이 순환되는 가변수단이 그 내부에서 상·하부실린더(1a,1a',1b,1b')로 구획된 좌·우쇽업소버(1,1')를 엑스(X)자 형상으로 교차하는 제1·2유압라인(3,3',4,4')으로 이루어진 이동라인과, 상기 제1·2유압라인(3,3',4,4')이 연결되도록 그 내부를 제1·2챔버(2a,2b)로 구획하면서 유입된 유압에 의해 이동되도록 그 내부에 구비된 피스톤(2c)과, 이 피스톤(2c)의 이동 방향으로 함께 이동되면서 차륜(W)의 너클부위와 차체(B)부위 사이에 각각 결합된 로워아암(R)을 이동시켜 주도록 연결된 이동로드(2d)로 이루어진 조작실린더(2)로 이루어진다.

즉, 본원의 선회안정성 부가장치는 후륜에 장착되는 경우에는 조작실린더(2)가 현가장치를 이루면서 차체(B)와 차륜(W)사이에 위치된 아암(R)을 직접 조작하도록 구성되어진다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 범프와 리바운드시에는 쇽업소버를 이루는 좌·우쇽업소버(1,1')와 이에 오일이 흐르는 이동라인을 매개로 연결된 조작실린더(2)사이에서 유·출입된 오일이 서로 평형을 이루게 되고, 이에 따라 상기 조작실린더(2)의 이동이 없어 랙어셈블리(5)가 이동되지 않게 되는데 이는, 차량의 설계시 범프와 리바운드시에는 차륜의 토우값을 영(0)에 근접되게 유지하고 직진시나 제동시에 맞는 토우 값으로 최적화 시킬 수 있음을 의미함은 물론이다.

이를 차량의 범프시에 대해 상세히 설명하면 즉, 차량이 범프되면 도 3에 도시된 바와 같이 차륜(W)이 상승되어 좌·우쇽업소버(1,1')의 하부실린더(1b,1b')가 확장되는 반면 상부실린더(1a,1a')는 수축되고, 이로 인해 상기 좌쇽업소버(1)의 상부실린더(1a)내 오일이 제1유압라인(3,3')을 통해 조작실린더(2)의 제1챔버(2a)를 거쳐 우쇽업소버(1')의 하부실린더(1b')로 유입되어진다.

이와 같이, 상기 우쇽업소버(1')의 하부실린더(1b')로 좌쇽업소버(1)의 상부실린더(1a)내 오일이 유입되어 우쇽업소버(1')의 하부실린더(1b')가 확장됨에 따라, 상기 우쇽업소버(1')의 상부실린더(1a')내 오일은 제2유압라인(4',4)을 통해 조작실린더(2)의 제2챔버(2b)를 거쳐 좌쇽업소버(1)의 하부실린더(1b)로 유입되어진다.

이는, 상기 좌·우쇽업소버(1,1')간의 오일 교환이 이루어지도록 조작실린더(2)가 단순히 매개 역할만을 하는 것으로서 결국, 차량의 범프시에는 본 발명의 가변수단이 작동하지 않는 경우와 동일한 상태가 됨을 의미한다.

또한, 차량의 리바운드시에는 범프시와 반대로 차륜(W)이 하강되어 좌·우쇽업소버(1,1')의 상부실린더(1a,1a')가 확장되는 반면 하부실린더(1b,1b')는 수축되면서 조작실린더(2)를 거쳐 제1·2유압라인(3,3',4,4')을 통해 좌·우쇽업소버(1,1')의 상·하부실린더(1a,1a',1b,1b')간에 유·출입된 오일이 서로 평형을 이루고 결국, 범프시와 마찬가지로 본 발명의 가변수단이 작동하지 않는 경우와 동일한 상태가 됨을 의미한다.

한편, 차량이 선회시에는 양쪽 차륜(W)이 서로 다르게 변화되어 가변수단이 작동되면서 차륜의 토우값을 최적으로 변화시켜 주게 되는데 즉, 차량이 우회전하는 상태인 도 4에 도시된 바와 같이 좌측 차륜(W)에 비해 우측 차륜(W)이 더 상승되고, 이로 인해 상기 우쇽업소버(1')의 하부실린더(1b')가 확장되면서 상부실린더(1a')내 오일이 제2유압라인(4')을 통해 조작실린더(2)의 제2챔버(2b)를 거쳐 좌쇽업소버(1)의 하부실린더(1b)로 유입되려한다.

그러나, 상기 좌쇽업소버(1)의 하부실린더(1b)는 상부실린더(1a)가 확장되는 상태이므로 하부실린더(1b)내 오일도 제2유압라인(4)을 통해 조작실린더(2)의 제2챔버(2b)로 유입되려 하는 현상이 발생된다.

이에 따라, 상기 조작실린더(2)의 제2챔버(2b)에는 좌쇽업소버(1)의 하부실린더(1b)내 오일과 우쇽업소버(1')의 상부실린더(1a')내 오일이 모두 유입되어지므로 결국, 상기 조작실린더(2)의 제2챔버(2b)가 확장되어 피스톤(2c)을 제1챔버(2a)쪽으로 이동시키면서 이동로드(2d)가 조작실린더(2)로부터 인출(도4의 좌측으로)되어진다.

이어, 상기 조작실린더(2)로부터 인출되는 이동로드(2d)에 의해 연결로드(2e)를 매개로 결합된 랙어셈블리(5)가 차체(B)에 고정된 슬라이드브라켓(7)으로부터 슬라이딩 이동되면서 타이로드(6)를 동일한 방향으로 이동시켜 주고, 이로 인해 선회 안쪽 차륜(도 4의 좌측)은 토우인이 되고 선회 바깥쪽 차륜(도 4의 우측)은 토우아웃되어 선회 안정성이 최적으로 유지되어진다.

그리고, 상기 조작실린더(2)의 제2챔버(2b)에 의해 압축되는 제1챔버(2a)내 오일은 좌쇽업소버(1)의 상부실린더(1a)와 우쇽업소버(1')의 하부실린더(1b')로 각각 유입되고, 이에 따라 상기 좌·우쇽업소버(1,1')의 상·하부실린더(1a,1b')는 확장 상태를 유지하게 된다.

이로 인해, 상기 차륜(W)은 운전자가 선회하려는 조향각에 비해 상대적으로 선회를 덜 하는 차륜쪽으로 토우 값을 변화시켜 언더스티어(Under Steer)를 유발해 선회시 안정성을 강화시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 가변수단인 조작실린더(2)에 의해 랙어셈블리(5)가 이동되었다 하더라도 조향장치의 기능은 그대로 유지되는데 즉, 상기 조작실린더(2)가 랙어셈블리(5)전체를 단순 이동시키기만 하므로 조향휠의 조작력을 받는 랙바의 이동에는 전혀 지장을 받지 않게 되기 때문이다.

한편, 본 발명의 선회안정성 부가장치는 후륜에 장착되더라도 전륜에 장착된 전술한 설명과 같이 동일하게 작동되어 차량의 선회 안정성을 강화시키게 되는데 다만, 후륜의 경우에는 전륜의 경우와 달리 선회 안쪽 차륜이 토우 아웃이 되고 선회 바깥쪽이 토우인이 되도록 설정해 언더스티어(Under Steer)를 유발하게 되는데 이는, 좌·우쇽업소버(1,1')의 상·하부실린더(1a,1a',1b,1b')와 조작실린더(2)의 제1·2챔버(2a,2b)사이를 엑스(X)자 형상으로 교차하는 이동라인인 제1·2유압라인(3,3',4,4')을 전륜에 비해 후륜에서는 반대로 설치해 달성할 수 있으며 그 상세 작동은 동일하므로 생략한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 좌·우쇽업소버의 오일 흐름을 이용해 차륜의 토우값을 가변시켜 범프/리바운시 혹은 선회(롤링)시 모두를 최적화를 시킬 수 있기 때문에 직진 성능과 선회성을 동시에 향상시킬 수 있으면서도 또한, 어떤 상황에서도 대지 캠버를 '0'에 가깝게 유지해 직진성과 직진 접지능력 향상을 도모하면서 선회 접지력도 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 차량의 전륜부위에 대한 선회안정성 부가장치의 구성도

도 2는 도 1의 A-A 선 부분단면도

도 3은 본 발명에 따른 범프와 리바운드시 차량의 선회안정성 부가장치의 작동상태도

도 4는 본 발명에 따른 선회시 차량의 선회안정성 부가장치의 작동상태도

도 5는 본 발명에 따른 차량의 후륜부위에 대한 선회안정성 부가장치의 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1,1' : 쇽업소버 1a,1a' : 상부실린더

1b,1b' : 하부실린더 2 : 조작실린더

2a,2b : 제1·2챔버 2c : 피스톤

2d : 이동로드 2e : 연결로드

3,3' : 제1유압라인 4,4' : 제2유압라인

5 : 랙어셈블리 6 : 타이로드

7 : 슬라이드브라켓

B : 차체 R : 아암

W : 차륜

Claims (6)

1. 차륜(W)과 차체(B)사이를 결합하는 어퍼·로워아암과 외력에 의한 충격을 흡수·완충하도록 스프링을 구비한 쇽업소버로 이루어진 현가장치와,

   차량 상태에 따라 양쪽 차륜(W)부위에 장착된 좌·우쇽업소버(1,1')내 오일을 이동시켜 주는 이동라인이 연결되어 유입된 오일에 의해 내부 챔버 영역을 변화시키는 조작실린더(2)로 이루어져 유압을 발생하는 가변수단 및

   이 가변수단에서 발생된 유압을 통해 강제로 이동되어 조향력을 전달하도록 차륜(W)의 너클부위에 고정된 타이로드(6)를 함께 이동시키기 위해 차체(B)에 슬라이딩결합된 랙어셈블리(5)로 이루어진 차량의 선회안정성 부가장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 이동라인은 제1유압라인(3,3')이 좌쇽업소버(1)의 상부실린더(1a)와 조작실린더(2)의 제1챔버(2a)를 거쳐 우쇽업소버(1')의 하부실린더(1b')로 이어짐과 더불어 상기 제2유압라인(4,4')은 좌쇽업소버(1)의 하부실린더(1b)와 조작실린더(2)의 제2챔버(2b)를 거쳐 우쇽업소버(1')의 상부실린더(1a')로 이어진 것을 특징으로 하는 차량의 선회안정성 부가장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 조작실린더(2)는 그 내부를 제1·2챔버(2a,2b)로 구획하면서 유입된 유압에 의해 이동되도록 그 내부에 구비된 피스톤(2c)과, 이 피스톤(2c)의 이동 방향으로 함께 이동되면서 차체(B)에 고정된 슬라이드브라켓(7)을 통해 슬라이딩되는 랙어셈블리(5)와 체결된 연결로드(2e)를 매개로 결합되어 랙어셈블리(5)를 이동시키는 이동로드(2d)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 선회안정성 부가장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 랙어셈블리(5)는 차체(B)에 고정된 슬라이드브라켓(7)에 의해 지지되면서 동시에 조작실린더(2)에 의해 가해지는 힘에 의해 랙어셈블리(5)전체가 이동되어 차륜(W)에 체결된 타이로드(6)를 이동하도록 된 것을 특징으로 하는 차량의 선회안정성 부가장치.
5. 제 4항에 있어서, 상기 랙어셈블리(5)와 슬라이드브라켓(7)은 서로 접촉되는 접촉부위에 길이 방향으로 스플라인을 형성한 것을 특징으로 하는 차량의 선회안정성 부가장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 가변수단의 조작실린더(2)가 유압을 통해 현가장치를 이루면서 차체(B)와 차륜(W)사이에 위치된 아암(R)을 직접 조작하도록 된 것을 특징으로 하는 차량의 선회안정성 부가장치.