KR20070038286A

KR20070038286A - 차량의 캠버 제어 현가장치

Info

Publication number: KR20070038286A
Application number: KR1020050093450A
Authority: KR
Inventors: 김기원
Original assignee: 기아자동차주식회사
Priority date: 2005-10-05
Filing date: 2005-10-05
Publication date: 2007-04-10

Abstract

본 발명은, 차량의 캠버 제어 현가장치에 관한 것으로서, 차체와 양측 휠 사이에 각각 설치되며, 제1아암 및 제2아암으로 분리되는 적어도 하나의 좌 · 우 어퍼 아암과; 상기 좌 · 우 어퍼 아암의 각 상기 제1아암과 상기 제2아암 사이에 설치되며, 피스톤에 의해 내부 챔버 영역이 변화되는 좌 · 우 유압 실린더와; 상기 좌 · 우 유압 실린더와 유압 펌프 사이에 연결되어 오일이 이동되는 좌 · 우 유압 라인과; 상기 좌 · 우 유압 라인 상에 설치되어 유로를 개폐하는 유압 밸브와; 차량 선회시, 롤링 량 감지부에서 입력된 신호를 기초로 하여 캠버 량을 결정하고, 선회 외측 휠에 위치한 상기 어퍼 아암을 차량 내측으로 당기기 위해 상기 선회 외측 휠의 유압 라인을 개방하도록 상기 유압 밸브를 제어하여 선회 외측 휠 측의 상기 유압 실린더를 작동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 차량 선회시 어퍼 아암에 장착된 유압 실린더를 매개로 선회 외측 휠을 차량 내측으로 당겨 외측 휠의 캠버를 조절함으로써, 주행안정성을 향상시킬 수 있다.

자동차, 현가장치, 서스펜션, 캠버, 롤링

Description

차량의 캠버 제어 현가장치{SUSPENSION HAVING CAMBER CONTROLLER FOR VEHICLE}

도 1은 종래의 차량이 우회전할 때 휠 캠버 상태를 도시한 정면도이고,

도 2는 본 발명에 따른 차량의 캠버 제어 현가장치를 도시한 개략도이고,

도 3은 본 발명에 따른 차량의 캠버 제어 현가장치에서 차량이 우회전할 때 유압 실린더의 작동을 설명하기 위한 개략도이고,

도 4는 도 3일 때 차량의 휠 캠버 상태를 도시한 정면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 차량의 캠버 제어 현가장치의 제어 블록도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 차체 20 : 좌측 휠

30 : 우측 휠 40 : 좌 어퍼 아암

50 : 우 어퍼 아암 41, 51 : 제1아암

42, 52 : 제2아암 60 : 좌 유압 실린더

70 : 우 유압 실린더 61, 71 : 피스톤

62, 72 : 제1챔버 63, 73 : 제2챔버

65 : 좌 유압 라인 75 : 우 유압 라인

80 : 유압 밸브 90 : 롤링 량 감지부

95 : 제어부

본 발명은, 차량의 캠버 제어 현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 어퍼 아암에 장착된 유압 실린더를 작동시켜 휠의 캠버를 제어함으로써 차량 선회시 주행 안정성을 향상시킬 수 있는 차량의 캠버 제어 현가장치에 관한 것이다.

일반적으로, 현가장치는 차체와 휠 사이를 연결하고, 주행 중 노면에서 받는 충격을 완화하는 스프링과, 스프링의 고유진동을 흡수하는 쇽 업서버와, 차량이 좌우로 흔들리는 것을 방지하는 스테이빌라이저 등으로 구성되어 차량의 승차감을 좋게하는 장치이다.

차량 주행중에는 외부 하중 및 노면 상태에 따라 차량이 수직방향으로 운동하는 상하진동(bouncing)과, 차량이 좌우축을 중심으로 회전 운동하는 피칭(pitching), 차량이 전후축을 중심으로 회전 운동하는 롤링(rolling) 및 차량이 수직축을 중심으로 회전 운동하는 요잉(yawing) 현상이 나타나게 되고, 이러한 거동은 중복 발생하는 특징이 있기 때문에 주행 안정을 결정하는 중요한 요소로 작용하게 된다.

특히 차량의 고유 진동 중 롤링은, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량(110)이 회전할 때 작용하는 횡력에 의해 발생하게 되는데, 이 때 차량(110)의 외측 휠(120)의 하측에 횡하중(F)이 비교적 많이 받아 외측 휠(120)의 변형이 일어나게 된 다. 이 때, 휠 트레드에서 사이드 월까지 변형되면서 운전자의 그립력을 잃게 되고, 사이드 월과 노면의 접촉으로 슬립양이 많게 되어 주행 안정성이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 차량의 선회시 휠 트레드가 노면과 적극 접촉하게 하여 그립력을 확보하고 주행 안정성을 향상시킬 수 있는 차량의 캠버 제어 현가장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 차체와 양측 휠 사이에 각각 설치되며, 제1아암 및 제2아암으로 분리되는 적어도 하나의 좌 · 우 어퍼 아암과; 상기 좌 · 우 어퍼 아암의 각 상기 제1아암과 상기 제2아암 사이에 설치되며, 피스톤에 의해 내부 챔버 영역이 변화되는 좌 · 우 유압 실린더와; 상기 좌 · 우 유압 실린더와 유압 펌프 사이에 연결되어 오일이 이동되는 좌 · 우 유압 라인과; 상기 좌 · 우 유압 라인 상에 설치되어 유로를 개폐하는 유압 밸브와; 차량 선회시, 롤링 량 감지부에서 입력된 신호를 기초로 하여 캠버 량을 결정하고, 선회 외측 휠에 위치한 상기 어퍼 아암을 차량 내측으로 당기기 위해 상기 선회 외측 휠의 유압 라인을 개방하도록 상기 유압 밸브를 제어하여 선회 외측 휠 측의 상기 유압 실린더를 작동시키는 제어부에 의해 달성된다.

여기서, 상기 제어부는 차량 선회시 선회 내측 휠의 캠버 량이 기본값으로 유지하기 위해 상기 선회 내측 휠 측의 유압 라인을 폐쇄하도록 상기 유압 밸브를 제어하는 것이 바람직하다.

일반적으로 현가장치는 설치 위치에 따라 차체와 앞 휠 사이에 설치되는 앞 현가장치와, 차체와 뒤 휠 사이에 설치되는 뒤 현가장치로 크게 구분된다.

이하에서는 더블 위시본 타입의 앞 현가장치를 실시예로 하여, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 캠버 제어 현가장치를 도시한 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 더블 위시본 타입의 앞 현가장치는 차체(10)와 양측 휠(20, 30) 사이에 설치되는 어퍼 아암(40, 50) 및 로워 아암과, 양단이 차체(10) 측과 로워 아암 측에 각각 결합되어 외력에 의한 충격을 흡수/완충하는 스프링(미도시) 및 쇽 업쇼바(미도시)를 포함하여 이루어진다.

어퍼 아암은 차체(10)와 좌측 휠(20)사이에 설치되는 좌 어퍼 아암(40)과, 차체(10)와 우측 휠(30) 사이에 설치되는 우 어퍼 아암(50)으로 구성된다. 여기서, 좌 어퍼 아암(40) 및 우 어퍼 아암(50)은 차체(10)를 기준으로 좌우 대칭되게 마련된다.

좌 어퍼 아암(40)은 두 개로 분기되어 전 · 후방으로 대칭되게 마련된다. 두 개의 좌 어퍼 아암(40)은 그 구성이 동일하므로 전방의 좌 어퍼 아암을 대표로 설명하기로 한다.

좌 어퍼 아암(40)은 일측이 좌측 휠(20)에 연결되는 제1아암(41)과, 일측이 차체(10)에 대해 회전 가능하게 연결되는 제2아암(42)으로 분리되며, 제1아암(41)과 제2아암(42) 사이에는 피스톤(61)에 의해 내부 챔버(62, 63) 영역이 변화되는 좌 유압 실린더(60)가 설치되어 있다.

좌 유압 실린더(60)는 유압 펌프(55)와 좌 유압 라인(65)에 의해 연결되어 있으며, 그 내부는 피스톤(61)에 의해 제1챔버(62) 및 제2챔버(63)로 구획되어 있다. 한편, 좌 유압 실린더(60)와 유압 펌프(55) 사이에는 오일의 유로를 개폐하는 유압 밸브(80)가 설치되어 있다.

좌 유압 라인(65)은 좌 유압 실린더(60)의 제1챔버(62)와 유압 밸브(80)를 연결하여 유압 펌프(55)로부터의 오일이 유입되는 유입라인(66)과, 좌 유압 실린더(60)의 제2챔버(63)와 유압 밸브(80)를 연결하여 유압 펌프(55)로부터의 오일이 토출되는 토출라인(67)으로 구성된다. 이에, 차량이 우회전하는 경우, 유압 밸브(80)가 오픈되어 유압 펌프(55)의 오일이 유입라인(66)을 통해 제1챔버(62)로 유입되면, 유압에 의해 피스톤(61)은 우측방향(F')으로 이동하게 되고 이에 따라 제2챔버(63) 내의 오일이 토출라인(67)을 통해 유압 펌프(55)로 귀환된다(도 3 참조).

한편, 우 어퍼 아암(50)은 좌 어퍼 아암(40)과 그 구성이 동일하며, 두 개로 분기되어 전 · 후방으로 대칭되게 마련된다. 두 개의 우 어퍼 아암(50)은 그 구성이 동일하므로 전방의 우 어퍼 아암을 대표로 설명하기로 한다.

우 어퍼 아암(50)은 일측이 우측 휠(30)에 연결되는 제1아암(51)과, 일측이 차체(10)에 대해 회전 가능하게 연결되는 제2아암(52)과, 제1아암(51)과 제2아암(52) 사이에 설치되어 피스톤(71)에 의해 내부 챔버(72, 73) 영역이 변화되는 우 유압 실린더(70)를 포함하여 이루어진다.

우 유압 실린더(70)는 유압 펌프(55)와 우 유압 라인(75)에 의해 연결되어 있으며, 그 내부는 피스톤(71)에 의해 제1챔버(72) 및 제2챔버(73)로 구획되어 있다. 한편, 우 유압 실린더(70)와 유압 펌프(55) 사이에는 오일의 유로를 개폐하는 유압 밸브(80)가 설치되어 있다. 본 실시예에서의 우 유압 실린더(70)는 좌 유압 실린더(60)와 연결된 유압 밸브(80)에 연결되나, 별도로 구성할 수도 있음은 물론이다.

우 유압 라인(75)은 우 유압 실린더(70)의 제1챔버(72)와 유압 밸브(80)를 연결하여 유압 펌프(55)로부터의 오일이 유입되는 유입라인(76)과, 우 유압 실린더(70)의 제2챔버(73)와 밸브를 연결하여 유압 펌프(55)로부터의 오일이 토출되는 토출라인(77)으로 구성된다. 이에, 차량이 좌회전하는 경우, 유압 밸브(80)가 오픈되어 유압 펌프(55)의 오일이 유입라인(76)을 통해 제1챔버(72)로 유입되면, 유압에 의해 피스톤(71)은 좌측방향으로 이동하게 되고 이에 따라 제2챔버(73) 내의 오일이 토출라인(77)을 통해 오일 펌프로 귀환된다.

여기서, 좌 · 우 유압 실린더(60, 70)의 피스톤(61, 71)이 우측 또는 좌측방향으로 이동되는 것은 차량이 선회할 때 휠의 횡방향 하중(F)을 줄여 휠의 변형을 줄임으로써 주행 안정성을 확보하기 위해 제어부(95)가 유압 밸브(80)를 제어함으로써 이루어진다.

일 예로, 도 4와 같이 차량이 우회전할 때 선회 외측 휠(즉, 좌측 휠(20))의 트레드는 선회 내측을 향한 횡방향 하중(F)을 받게 되는데, 이 때 제어부(95)는 차량의 롤링 량 감지부(90)에서 입력된 신호를 기초로 하여 좌측 휠(20)의 캠버 량을 결정하고, 좌 어퍼 아암(40)이 횡방향(F')으로 이동되어 좌측 휠(20)의 상측이 캠 버 량만큼 차량 내측으로 이동되도록 좌 유압 라인(65)이 개방되도록 유압 밸브(80)를 구동시킨다. 이에, 유압 밸브(80)를 통해 좌 유압 라인(65)의 유입라인(66)으로 유입된 제1챔버(62)의 오일은 피스톤(61)을 차량 내측방향(우측방향, F')으로 밀게 되고, 이에 따라 피스톤(61)과 연결된 제1아암(41)이 우측방향으로 이동되어 좌측 휠(20)의 상측이 차량 내측으로 이동될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따르면 차량이 우회전할 때 좌측 휠(120)에 가해진 횡하중(F)에 의해 좌측 휠(120)의 트레드 및 사이드 월(side wall)이 변형되어 주행 안정성이 떨어졌던 종래와는 달리 좌 유압 실린더(60)를 매개로 좌측 휠(20)의 상측이 차량 내측으로 이동되어 좌측 휠(20)의 트레드가 노면과 적극 접촉함으로써 주행 안정성이 향상될 수 있는 점에 특징이 있다.

이 때, 롤링 량 감지부(90)는 복수의 센서로 이루어지는데, 차속을 감지하는 차속센서, 스티어링량을 측정하는 조향각 센서, 스티어링량에 따른 횡가속도를 측정하는 G센서 및 쇽 업쇼바에 장착되어 차량 롤링시 쇽 업쇼바의 감쇠력을 주행조건에 따라 가변적으로 제어하는 ECS(Electronic Control Suspension) 등으로 이루어진다. 이에, 제어부(95)는 롤링 량 감지부(90)로부터 입력된 여러 입력값을 연산하여 적정 캠버 량을 결정한 후, 좌 유압 실린더(60)에 유압차가 발생하여 좌 어퍼 아암(40)이 이동되도록 유압 밸브(80)를 작동시키게 된다.

또한, 제어부(95)는 차량이 우회전할 때 회전 중심에 가까운 우측 휠(30)의 캠버 량이 기본값으로 유지하도록 유압 밸브(80)를 제어한다. 이와 같이, 우측 휠(30)을 고정시키는 이유는 무게 중심이 높은 차량이 노면이 경사진 곳에서 우회전 할 때 좌측 휠(20)과 같은 원리로 제어된다면 롤 오버(roll over) 현상이 발생할 수 있기 때문에, 우측 휠(30)은 기본 캠버 량을 유지하도록 하는 것이다. 따라서, 차량이 우회전할 때, 제어부(95)는 좌 유압 실린더(60)에 오일이 공급되도록 좌 유압 라인(65)을 개방하고, 우 유압 실린더(70)에 오일이 공급되지 않도록 우 유압 라인(75)을 폐쇄하도록 유압 밸브(80)를 제어한다. 이 때, 유압 펌프(55)에서 좌 유압 실린더(60)에 공급되는 오일량은 엑츄에이터 유압센서(85)로부터 측정된 실린더의 오일 양을 기초로 필요한 만큼만 공급된다.

전술한 실시예에서는 차량이 우회전하는 경우만을 대표로 설명하였으나, 좌회전하는 경우에는 상기의 작동과 반대로 이루어지므로(즉, 좌회전시에는 우측 휠의 캠버가 좌측을 향해 이동되고 좌측 휠의 캠버는 기본 상태로 유지된다) 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명은 더블 위시본 타입의 앞 현가장치를 실시예로 하여 설명하였으나, 멀티링크, 듀얼링크 등의 뒤 현가장치에도 적용된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 차량 선회시 어퍼 아암에 장착된 유압 실린더를 매개로 선회 외측 휠을 차량 내측으로 당겨 외측 휠의 캠버를 조절함으로써, 주행안정성을 향상시킬 수 있는 차량의 캠버 제어 현가장치를 제공한다.

Claims

차체와 양측 휠 사이에 각각 설치되며, 제1아암 및 제2아암으로 분리되는 적어도 하나의 좌 · 우 어퍼 아암과;

상기 좌 · 우 어퍼 아암의 각 상기 제1아암과 상기 제2아암 사이에 설치되며, 피스톤에 의해 내부 챔버 영역이 변화되는 좌 · 우 유압 실린더와;

상기 좌 · 우 유압 실린더와 유압 펌프 사이에 연결되어 오일이 이동되는 좌 · 우 유압 라인과;

상기 좌 · 우 유압 라인 상에 설치되어 유로를 개폐하는 유압 밸브와;

차량 선회시, 롤링 량 감지부에서 입력된 신호를 기초로 하여 캠버 량을 결정하고, 선회 외측 휠에 위치한 상기 어퍼 아암을 차량 내측으로 당기기 위해 상기 선회 외측 휠의 유압 라인을 개방하도록 상기 유압 밸브를 제어하여 선회 외측 휠 측의 상기 유압 실린더를 작동시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 캠버 제어 현가장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 차량 선회시 선회 내측 휠의 캠버 량이 기본값으로 유지하기 위해 상기 선회 내측 휠 측의 유압 라인을 폐쇄하도록 상기 유압 밸브를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 캠버 제어 현가장치.