KR20050060830A

KR20050060830A - 감쇠력 가변형 쇽업소버 구조

Info

Publication number: KR20050060830A
Application number: KR1020030092555A
Authority: KR
Inventors: 김영광
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2005-06-22

Abstract

본 발명은 감쇠력 가변형 쇽업소버 구조에 관한 것으로서 보다 상세하게는 차속, 전ㆍ후와 상ㆍ하 가속도, 스티어링 휠 위치, 쇽업소버 압축위치, 전자석에 흐르는 전류의 세기를 이용하여 쇽업소버의 감쇠력을 적절하게 제어함으로써, 양호한 조종안정성을 얻을 수 있으며 동시에 편안한 승차감을 얻을 수 있는 감쇠력 가변형 쇽업소버 구조에 관한 것이다.

Description

감쇠력 가변형 쇽업소버 구조{shock absorber structure to adjust a damping force for a suspension}

일반적으로 현가장치는 차축과 차체 프레임 사이에 연결되어 주행 중 노면으로부터 전달되는 진동이나 충격을 흡수하여 승차감과 자동차의 안정성을 향상시키는 장치로서, 주행 중에 노면으로부터 받는 충격을 완화하는 섀시 스프링, 차체의 상하진동을 억제하여 승차감을 좋게 하는 쇽업소버로 이루어진다. 이러한 현가장치는 프론트 현가장치와 리어 현가장치로 대별되고, 프론트 현가장치는 앞차축의 형식에 따라 차축 현가식과 독립 현가식으로 나눌 수 있다. 독립 현가식은 차축을 분할하여 놓은 것으로, 양쪽 바퀴가 상호간에 간섭받지 않고 단독적으로 움직일 수 있도록 하여 승차감이나 자동차의 안전성을 향상시킬 수 있다. 이러한 독립 현가식은 위시본형, 맥퍼슨형, 스위차축형, 트레일링 링크형 등이 있다.

현가장치 중 맥퍼슨형 현가장치에 대한 예로서, 한국 특허 공개공보 제 2000-004017호, 제 1999-035385호, 제 1998-040143호 등에 제시되어 있다.

현가장치는 서로 반대되는 특성인 승차감과 조종안정성의 쌍방을 만족시키기 위한 목적으로 저속 주행 시 쇽업소버의 감쇠력을 낮추어 승차감을 향상시키고, 고속 주행 시 쇽업소버의 감쇠력을 높게 하여 조종안정성을 확보하는 쇽업소버 감쇠력 제어기구를 사용한다.

다시 말하면, 조종안전성과 승차감은 서로 상반된 특성을 가지고 있어 어느 한쪽을 만족시키면 다른 한쪽이 나빠지는 경향이 있으므로 이의 해결을 위해 차량의 정보를 이용, 쇽업소버 측 오일 통로의 크기 또는 오일 통로를 통과하는 오일량을 조절하여 쇽업소버의 감쇠력을 액티브하게 조절하는 기술들이 적용되어 왔다.

이러한, 감쇠력 가변형 쇽업소버 구조로써 한국 특허 공개공보 제 2003-0042604호 공보에 제시되어 있다.

도 1은 종래의 감쇠력 가변형 쇽업소버의 구조를 도시한 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 감쇠력 가변형 쇽업소버 구조는 내부에 오일이 충진된 외측 튜브(1) 및 내측 튜브(2)와, 상기 내측 튜브(2)의 내부를 따라 왕복 이동하는 피스톤 밸브(3)와, 상기 피스톤 밸브(3)에 그 단부가 고정되어 피스톤 밸브(3)를 왕복 이동시키는 피스톤 로드(4)를 구비한다. 그리고 피스톤 로드(4)에는 길이 방향으로 통공(5)이 형성되고, 측면에는 상기 통공(5)과 연통되는 유로(6)가 형성되어 있다. 그리고 피스톤 로드(4)의 통공(5) 내부에는 컨트롤 로드(7)가 설치되고, 이 컨트롤 로드(7)의 단부에는 상기 피스톤 로드(4)의 유로(6)와 선택적으로 연통되는 복수의 홀(8)이 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래 감쇠력 가변형 쇽업소버는, 승차감을 우선적으로 향상시킬 필요가 있을 경우에는, 컨트롤 로드(7)를 회전시켜 직경이 큰 홀(8)을 피스톤 로드(4)의 유로(6)에 맞추어 감쇠력을 크게 조정하는 방식으로 감쇠력을 조종하게 된다.

그러나, 전술한 감쇠력 가변형 쇽업소버 구조에서는 다음과 같은 문제가 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 쇽업소버는 감쇠력 제어 작용이 쇽업소버 내부의 오일 통로의 크기 또는 오일 통로를 통과하는 오일량 제어에 의해서만 이루어지기 때문에 고속 주행 중에 급격하게 선회할 경우에 충분히 대처할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 오일의 점도에 따라 온도에 크게 영향을 받을 수 있다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전자석으로 흐르는 전류를 제어하여 쇽업소버의 감쇠력을 적절하게 제어함으로써, 양호한 조종안정성을 얻을 수 있으며 동시에 편안한 승차감을 얻을 수 있을뿐만 아니라, 쇽업소버의 반응속도가 빠르며 온도의 영향을 받지 않으며 가변 감쇠력을 가질 수 있는 감쇠력 가변형 쇽업소버 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 스프링의 내부공간의 활용도를 높이고 설계자유도를 높일 수 있고, 쇽업소버가 압축되는 위치에 따라 전자석으로 흐르는 전류를 제어할 수 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 간단한 방법으로 쇽업소버의 압축위치를 감지할 수 있는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 감쇠력 가변형 쇽업소버 구조는 차체와 차륜사이에 장착되어 상ㆍ하 진동에 대한 감쇠력을 발휘하는 쇽업소버에 있어서, 상기 쇽업소버 내부에는 같은 극성을 가진 두 개의 전자석이 서로 마주보도록 장착되고, 상기 두 개 전자석의 내측과 외측에는 리턴스프링이 장착된다.

이 구성에 의하면, 전자석으로 흐르는 전류를 제어하여 쇽업소버의 감쇠력을 적절하게 제어함으로써, 양호한 조종안정성을 얻을 수 있으며 동시에 편안한 승차감을 얻을 수 있다.

또한, 쇽업소버의 반응속도가 빠르며 온도의 영향을 받지 않으며 가변 감쇠력을 가질 수 있다.

전술한 구성에서, 상기 쇽업소버의 측면에는 쇽업소버가 압축되는 위치를 감지하는 쇽업소버 위치감지센서가 설치되면, 스프링의 내부공간의 활용도를 높이고 설계자유도를 높일 수 있다.

또한, 쇽업소버가 압축되는 위치에 따라 전자석으로 흐르는 전류를 제어할 수 있다.

나아가, 상기 쇽업소버 위치감지센서는 상기 쇽업소버의 로드 상부에 장착되는 상부플레이트와, 상기 로드의 하부에 장착되는 하부플레이트로 이루어지되,

상기 상부플레이트에는 영구자석이 고정되고, 상기 하부플레이트에는 다수개의 홀소자가 고정되어 있는 인쇄회로기판이 장착되어,

상기 쇽업소버의 압축 시 상기 영구자석과 상기 홀소자간의 상대위치에 따라 각각 다른 신호를 출력하여 위치가 감지되면, 간단한 방법으로 쇽업소버의 압축위치를 감지할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 설명하는데, 종래의 것과 동일한 참조부호를 부여하고 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버 구조를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 3의 전자석을 확대 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 A부를 도시한 확대도이며, 도 5는 도 2의 회로도이다.

도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 감쇠력 가변형 쇽업소버 구조는 차체와 차륜사이에 장착되어 상ㆍ하 진동에 대한 감쇠력을 발휘하는 쇽업소버에 있어서, 쇽업소버(100) 내부에는 서로 마주보도록 두 개의 전자석(200)이 장착되고, 두 개 전자석(200)의 내측과 외측에는 리턴스프링(300)이 장착된다.

쇽업소버(100)에는 로드(400)가 상ㆍ하 방향으로 이동 가능하게 설치된다.

로드(400)에는 더스트 커버(150)가 설치되고 어퍼시트(110)와 로어시트(130)에 의해 스프링(170)이 장착된다.

전자석(200)은 도 3에 도시한 바와 같이, 철심(210)에 절연체(230)를 감싸고 그 위에 코일(250)을 감는다.

두 개의 전자석(200)은 서로 같은 극성을 가진다.

이하, 전술한 구성을 갖는 본 실시예의 작용을 설명한다.

쇽업소버의 내부에 서로 같은 극성을 가진 전자석(200)이 마주보도록 장작된 상태에서 두 개의 전자석(200)의 내측과 외측에는 리턴스프링(300)이 장착된다.

두 개의 전자석(200)의 내측과 외측에는 리턴스프링(300)은 두 개의 전자석(200)이 일정한 셋팅 위치를 가지도록 한다.

이렇게, 쇽업소버(100)의 내부에 두 개의 전자석(200)이 장착되어 전자석(200)으로 흐르는 전류를 제어한다.

즉, 전자석(200)으로 흐르는 전류를 높이면 쇽업소버(100)가 하드해지며, 반대로 전자석(200)으로 흐르는 전류를 줄이면 소프트해진다.

이렇게, 쇽업소버(100)의 감쇠력을 적절하게 제어함으로써, 양호한 조종안정성을 얻을 수 있으며 동시에 편안한 승차감을 얻을 수 있다.

또한, 쇽업소버(100)의 반응속도가 빠르며 온도의 영향을 받지 않으며 가변 감쇠력을 가질 수 있다.

여기에, 현 쇽업소버(100)의 압축위치 센싱을 위해 로드(400)의 측면에 쇽업소버 위치감지센서(A)가 설치된다.

쇽업소버 위치감지센서(A)는 스프링(170)의 내부공간에 장착된다.

이렇게, 스프링(170)의 내부공간의 활용도를 높여 쇽업소버 위치감지센서(A)를 장착함으로써, 설계자유도를 높일 수 있다.

또한, 쇽업소버 위치감지센서(A)가 장착됨으로써, 쇽업소버(100)가 압축되는 위치를 감지하여 쇽업소버(100)가 압축되는 위치에 따라 전자석(200)으로 흐르는 전류를 제어할 수 있다.

한편, 쇽업소버 위치감지센서(A)는 쇽업소버의 로드(400) 상부에 장착되는 상부플레이트(500)와, 로드(400)의 하부에 장착되는 하부플레이트(550)로 이루어진다.

도 4에 도시한 바와 같이, 상부플레이트(500)에는 영구자석(510)이 고정되어 있고, 하부플레이트(550)에는 다수개의 홀소자(590)가 고정되어 있는 인쇄회로기판(570)이 장착된다.

이때, 쇽업소버(100)가 압축되어 영구자석(510)과 홀소자(590)간의 상대적인 위치가 바뀔 경우 영구자석(510)에 위치되는 홀소자(590)에서 발생하는 전압을 감지하여 위치를 감지하게 된다.

이렇게, 영구자석(510)과 홀소자(590)를 사용하여 쇽업소버(100)가 압축되는 위치를 감지함으로써, 간단한 방법으로 쇽업소버의 압축위치를 감지할 수 있다.

한편, 도 5에 도시한 바와 같이 전자석(200)의 코일(250)로 흐르는 전류 제어를 위해 코일(250)로 연결된 도선 상에 변류기(60)(Current Transformer)를 장착하여 전자석(200)으로 흐르는 전류를 감지 및 제어한다.

차속센서(30)의 차속은 변속기 드리븐 기어측의 차속 신호를 이용한다.

차량 전ㆍ후 가속도센서(10)와 상ㆍ하 가속도센서(20)는 차량의 적당한 부위에 장착된다.

스티어링 휠 위치센서(40)는 일반적으로 사용되는 센서가 사용되는데 스티어링 샤프트와 동심으로 장착되어 스티어링 샤프트의 회전에 따라 90도 위상차가 나는 펄스(pulse)(A,B상) 및 정위치에서 펄스(Z상)를 발생시키는 센서를 사용한다.

전류제어는 전자제어유니트(50)(ECU)의 중앙처리장치(CPU)에 내장된 카운터가 카운트하여 센싱되고 가속도 및 전류는 중앙처리장치에 내장된 A/D 채널을 통해 센싱된다.

또한, 쇽업소버(100)의 현 압축위치는 홀소자(590)들로부터 발생되는 신호를 레지스터를 통해 디지털 버스로 읽어 센싱할 수 있으며 홀소자(590)의 개수를 늘려 센싱 및 제어 분석력을 높일 수 있다.

펄스 폭 변조(Pulse Width Modulation,PWM) duty비를 크게하여 전자석(200)에 흐르는 전류를 높이면 쇽업소버(100)가 하드(hard)해지며, 반대로 전류를 줄이면 소프트(soft)해지는데, 정차 시, 차량운행 시, 코너링 시 미리 정해진 제어 알고리즘에 따라 현 차속, 스티어링 휠 위치, 가속도, 전류, 쇽업소버(100) 압축량 등의 정보를 이용하여 상황에 따라 쇽업소버(100)의 감쇠력을 제어할 수 있다.

이렇게, 쇽업소버(100)의 감쇠력을 적절하게 제어하여 양호한 조종안정성을 얻을 수 있으며 동시에 편안한 승차감을 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 감쇠력 가변형 쇽업소버 구조에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

쇽업소버 내부에 두 개의 전자석을 장착함으로써, 전자석으로 흐르는 전류를 제어하여 쇽업소버의 감쇠력을 적절하게 제어할 수 있다.

이로써, 양호한 조종안정성을 얻을 수 있으며 동시에 편안한 승차감을 얻을 수 있다.

한편, 쇽업소버의 측면 즉, 스프링의 내부에 쇽업소버 위치감지센서가 설치됨으로써, 스프링의 내부공간의 활용도를 높이고 설계자유도를 높일 수 있다.

또한, 쇽업소버 위치감지센서가 장착됨으로써, 쇽업소버가 압축되는 위치에 따라 전자석으로 흐르는 전류를 제어할 수 있다.

나아가, 영구자석과 홀소자를 사용하여 쇽업소버가 압축되는 위치를 감지함으로써, 간단한 방법으로 쇽업소버의 압축위치를 감지할 수 있다.

도 1은 종래의 감쇠력 가변형 쇽업소버의 구조를 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버 구조를 도시한 단면도.

도 3은 도 3의 전자석을 확대 도시한 단면도.

도 4는 도 3의 A부를 도시한 확대도.

도 5는 도 2의 회로도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 전ㆍ후 가속도센서 20 : 상ㆍ하 가속도센서

30 : 차속센서 40 : 스티어링 휠 위치센서

50 : 전자제어유니트(ECU) 60 : 변류기

100 : 쇽업소버 110 : 어퍼시트

130 : 로어시트 150 : 더스트 커버

170 : 스프링 200 : 전자석

210 : 철심 230 : 절연체

250 : 코일 300 : 리턴스프링

400 : 로드 500 : 상부플레이트

510 : 영구자석 550 : 하부플레이트

570 : 인쇄회로기판 590 : 홀소자

A : 쇽업소버 위치감지센서

Claims

차체와 차륜사이에 장착되어 상ㆍ하 진동에 대한 감쇠력을 발휘하는 쇽업소버에 있어서,

상기 쇽업소버 내부에는 같은 극성을 가진 두 개의 전자석이 서로 마주보도록 장착되고,

상기 두 개 전자석의 내측과 외측에는 리턴스프링이 장착되는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변형 쇽업소버 구조.
제 1항에 있어서, 상기 쇽업소버의 측면에는 쇽업소버가 압축되는 위치를 감지하는 쇽업소버 위치감지센서가 설치된 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변형 쇽업소버 구조.
제 2항에 있어서, 상기 쇽업소버 위치감지센서는 상기 쇽업소버의 로드 상부에 장착되는 상부플레이트와,

상기 로드의 하부에 장착되는 하부플레이트로 이루어지되,

상기 상부플레이트에는 영구자석이 고정되고, 상기 하부플레이트에는 다수개의 홀소자가 고정되어 있는 인쇄회로기판이 장착되어,

상기 쇽업소버의 압축 시 상기 영구자석과 상기 홀소자간의 상대위치에 따라 각각 다른 신호를 출력하여 위치가 감지되는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변형 쇽업소버 구조.