KR20070060692A - 차량의 가변 강성을 갖는 스테빌라이저 바 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서브 프레임에 부시/클램프를 통해 고정되는 스테빌라이저 바를 두 개로 분할하고, 각 스테빌라이저 바의 내측단부에 각 센서값이 입력되는 엔진콘트롤유니트(ECU)를 통해 제어되는 모터를 설치하여 강성을 가변할 수 있도록 한 차량의 가변 강성을 갖는 스테빌라이저 바 시스템에 관한 것으로, 종래의 스테빌라이저 바(10')의 경우 설계과정에서 강성이 고정되어 있어 강성 값을 높게 설정해 놓으면 선회 시 또는 험로 주행에 있어서는 롤 모션에 대한 대응이 가능하지만 직진 도로 주행 시나 한 쪽 휠의 범프나 리바운드 시에 비틀림이 전달 되거나 승차감에 좋지 않은 영향을 줄 수 있게 되는 등 다양한 주행 환경에 능동적으로 대처하기에 어려움이 있었던 바, 스테빌라이저 바(10)를 반으로 분할하되, 부시/클램프(20)를 통해 서브 프레임에 고정되는 각 스테빌라이저 바(10)의 내측단에 모터(30)를 연결하고, 롤 센서와 차속 센서, 횡G 센서 등의 각종 센서가 접속되는 엔진콘트롤유니트(ECU)를 통해 상기 모터(30)의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 의하면 차량의 주행 시 발생되는 여러 가지 상황에 대하여 각 스테빌라이저 바(10)의 강성을 변화시켜 능동적으로 대처할 수 있게 되므로 차량의 롤 모션을 효과적으로 제어할 수 있게 되어 차량의 주행 안정성을 크게 향상시킬 수 있게 되고, 차량 주행 시 승차감의 향상에도 크게 기여할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

스테빌라이저 바, 모터, 엔진콘트롤유니트(ECU), 토크센서

Description

차량의 가변 강성을 갖는 스테빌라이저 바 시스템 {a stabilizer bar system for a vehicle}

도 1은 종래 구조의 사시도

도 2는 본 발명의 한 실시예의 구성도

도 3은 동 실시예의 요부 분해사시도

도 4는 본 발명의 다른 실시예의 일부 구성도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10 : 스테빌라이저 바 11 : 스플라인돌기

20 : 부시/클램프 30 : 모터

31 : 스플라인홈 40 : 토크센서

본 발명은 차량의 우측과 좌측의 현가장치를 연결하여 차량의 좌우 진동을 감쇄하는 스테빌라이저 바에 관한 것으로, 더 자세하게는 서브 프레임에 부시/클램프를 통해 고정되는 스테빌라이저 바를 두 개로 분할하고, 각 스테빌라이저 바의 내측단부에 각 센서값이 입력되는 엔진콘트롤유니트(ECU)를 통해 제어되는 모터를 설치하여 강성을 가변할 수 있도록 한 차량의 가변 강성을 갖는 스테빌라이저 바 시스템에 관한 것이다.

본 발명이 관계하는 스테빌라이저 바(Stabilizer Bar)는 차량의 우측과 좌측의 현가장치를 연결하는 금속제 봉 또는 관으로 차량이 좌우로 진동하는 것을 감쇄시키는 역할을 하는 바, 이러한 스테빌라이저 바를 사용하는 주목적은 차량 선회 시 또는 거친 노면을 주행할 때 차량의 롤링 모션을 제어하기 위함이다.

종래에 있어서 상기 스테빌라이저 바는 도 1과 같이 부시/클램프(20')로 서브 프레임(50')에 지지되고 콘트롤 링크(60')에 의하여 스트럿(60')에 연결되어 있다.

이러한 스테빌라이저 바 시스템에서 차량의 선회 시 외륜 휠은 범프하게 되고, 내륜 휠은 리바운드 하게 되며, 이에 좌우 휠은 위상차가 생기고 스테빌라이저 바(10')는 서로 반대방향으로 움직이게 되는데, 이때 발생하는 비틀림의 양에 따라 차량의 롤 모션은 줄어들게 되어 차량의 안정성을 확보하게 된다.

그러나 상기 종래의 스테빌라이저 바(10')의 경우 강성이 고정되어 있어 다양한 주행 환경에 능동적으로 대처하기에 어려움이 있었다.

즉, 설계 시 스테빌라이저 바(10')의 강성 값을 높게 설정해 놓으면 선회 시 또는 험로 주행에 있어서는 롤 모션에 대한 대응이 가능하지만 직진 도로 주행 시 나 한 쪽 휠의 범프나 리바운드 시에 비틀림이 전달 되거나 승차감에 좋지 않은 영향을 줄 수 있게 된다.

그리고 반대로 강성 값을 낮게 설정해 놓으면 직진 도로 주행 시 또는 고속 주행 시에는 승차감이 좋아지게 되지만 선회 시 롤 모션이 커지게 되어 차량의 안정성을 저하시키게 된다.

이처럼 종래에는 스테빌라이저 바(10')의 강성 값의 고정으로 인해 승차감과 안정성 사이에 트레이드오프(Trade-off)를 해야 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것이며, 그 목적이 다양한 주행 환경과 도로 상황 등을 고려하여 롤 강성 값을 가변시켜 최적의 차량 자세를 확보함으로써 주행의 안정성을 확보할 수 있도록 하는 차량의 가변 강성을 갖는 스테빌라이저 바 시스템을 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 스테빌라이저 바를 두 개로 분할하고 각각의 스테빌라이저 바에 장착한 모터의 구동을 롤 센서, 차속 센서, 횡G 센서 등의 센서값이 입력되는 엔진콘트롤유니트(ECU;Engine Control Unit)를 통해 제어하는 것을 특징으로 하며, 이하 그 구체적인 기술내용을 첨부도면에 의거하여 더욱 자세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 도 2에는 본 발명의 한 실시예의 구성도가 도시되어 있는 바, 본 발명의 차량의 스테빌라이저 바 시스템은 차량의 우측과 좌측의 현가장치를 연결하는 스테빌라이저 바(10)를 반으로 분할하되, 부시/클램프(20)를 통해 서브 프레임에 고정되는 각 스테빌라이저 바(10)의 내측단에 모터(30)를 연결하고, 롤 센서와 차속 센서, 횡G 센서 등의 각종 센서가 접속되는 엔진콘트롤유니트(ECU)를 통해 상기 모터(30)의 구동을 제어하여서 되는 것이다.

도 3에는 동 실시예의 요부 분해사시도가 도시되어 있는 바, 도 2 및 도 3에 도시된 실시예는 각 스테빌라이저 바(10)의 모터 결합부위에 스플라인돌기(11)를 형성하고, 모터(30)의 스테빌라이저 바 결합부위 스플라인홈(31)을 형성하여 스테빌라이저 바(10)와 모터(30)를 스플라인결합함으로써 모터(30)의 회전력이 미끄러짐 없이 스테빌라이저 바(10)에 정확하게 전달되도록 하는 형태로 되어 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 있어서 분할된 각각의 스테빌라이저 바(10)는 그에 결합된 모터(30)의 회전에 의한 토션에 의해 적절한 강성을 가질 수 있게 제어된다.

만약 오른쪽 스테빌라이저 바(10)가 범프하게 되면 모터(30)는 반시계 방향으로 회전하여 스테빌라이저 바(10)가 비틀림 강성을 가질 수 있게 되며, 이 때 스테빌라이저 바(10)의 범프나 리바운드되는 정도에 따라 모터(30)의 회전속도 및 회전방향이 엔진콘트롤유니트(ECU)에 의해 제어되므로 차량 자세 교정의 실시간 제어가 가능하게 된다.

그리고 엔진콘트롤유니트(ECU)의 모터 속도 및 방향 제어는 각종 센서에 의 해 측정된 정보에 의해 연산되거나 맵핑된다.

또한 스테빌라이저 바(10)가 각각 독립되어 각기 다른 모터(30)에 의해 제어되므로 기존의 스테빌라이저 바의 문제점 중에 하나였던 한 쪽 휠의 범프나 리바운드 시 반대 휠 쪽으로의 비틀림 전달현상이 사라지게 된다.

또 비틀림 구간이 짧아지는 대신 모터(30)의 회전력에 의한 토션의 크기가 커지므로 기존의 스테빌라이저 바(10')와 같은 충분한 강성을 얻을 수 있게 될 뿐만 아니라 주행 상황에 따라 가장 적절한 강성을 가질 수 있게 된다.

이처럼 본 발명은 차량의 주행 시 발생되는 여러 상황에 능동적으로 제어할 수 있는 스테빌라이저 바 시스템으로써 차량의 롤 모션을 효과적으로 제어하여 차량의 주행 안정성을 높임과 동시에 승차감에도 이점을 줄 수 있게 된다.

또한 레이아웃 문제에 있어서도 기존의 스테빌라이저 바(10')가 있던 자리에 모터(30)가 들어가게 되므로 별다른 문제없이 한 쌍으로 분리된 스테빌라이저 바(10)의 배치가 가능하다.

한편 도 4에는 본 발명의 다른 실시예의 일부 구성도가 도시되어 있는 바, 이 다른 실시예는 각 스테빌라이저 바(10)의 부시/클램프(20) 부분에 토크센서(40)를 장착한 것이다.

이 다른 실시예에 있어서는 토크센서(40)를 통해 주행상 실제 스테이빌라이저 바(10)의 거동에 따라 입력되는 토크(Torque)의 양을 정확하게 측정한 후 측정된 토크값을 엔진콘트롤유니트(ECU)를 통해 연산함으로써 모터(30)의 회전 속도, 방향, 토크를 보다 정밀하게 제어할 수 있게 된다.

예를 들어 차량 선회 시 오른쪽 스테빌라이저 바(10)가 외륜 측으로써 범프하면서 a Nm의 토크가 발생했다고 가정하면 토크센서(40)로부터 측정된 a Nm의 토크 값은 엔진콘트롤유니트(ECU)로 전달되고, 엔진콘트롤유니트(ECU)는 모터(30)가 a Nm의 토크를 가지고 시계방향으로 회전할 수 있게 한다.

또한 차량 선회 시에는 차량의 자세교정이 빠르게 이루어져야 하므로 모터(30)의 회전 속도 또한 빠르게 제어한다.

즉 차량 선회 시 본 발명의 시스템은 스테빌라이저 바(10)의 입력 토크와 같은 크기 반대 방향의 토크를 생성시키고 모터(30)의 회전 속도를 빠르게 하여 빠른 차량 자세 교정이 이루어지게 한다.(스테빌라이저 바의 강성 증가)

또한 직진 주행 시 요철을 통과하는 경우를 생각해 보면 선회 시와는 달리 두 개의 휠이 동시에 범프하거나 리바운드하게 된다.

만약 스테빌라이저 바(10)에 b Nm의 토크가 들어오면 엔진콘트롤유니트(ECU)는 역시 모터(30)에 b Nm의 토크를 입력 토크와 반대 방향으로 발생시킨다.

그러나 직진 주행 시의 급격한 자세 교정은 오히려 승차감에 좋지 않은 영향을 줄 수 있으므로 회전 속도는 완만하게 조정하게 된다.(스테빌라이저 바의 강성 서서히 증가)

보통 모터(30)의 토크는 전류의 크기에 선형적으로 비례하므로 모터(30)에서 발생 시키는 토크는 전류의 크기로 조절이 가능하다.

또한 앞에서 기술했던 3가지 종류의 센서는 차량 자세 또는 주행 상황에 대한 데이터를 엔진콘트롤유니트(ECU)에 제공하여 모터(30)가 회전하면서 어느 시점 까지 회전을 하고 토크를 줄 것인지에 대한 정보를 제공하게 된다.

즉, 롤 센서나 횡 G 센서 등으로부터 엔진콘트롤유니트(ECU)에 입력되는 정보가 차량 자세가 안정화되었다고 판단할 수 있는 데이터가 들어올 때까지 모터(30)의 구동은 계속된다.

이상에서와 같이 본 발명은 스테빌라이저 바(10)를 반으로 분할하되, 부시/클램프(20)를 통해 서브 프레임에 고정되는 각 스테빌라이저 바(10)의 내측단에 모터(30)를 연결하고, 롤 센서와 차속 센서, 횡G 센서 등의 각종 센서가 접속되는 엔진콘트롤유니트(ECU)를 통해 상기 모터(30)의 구동을 제어하는 것으로, 본 발명에 의하면 차량의 주행 시 발생되는 여러 가지 상황에 대하여 각 스테빌라이저 바(10)의 강성을 변화시켜 능동적으로 대처할 수 있게 되므로 차량의 롤 모션을 효과적으로 제어할 수 있게 되어 차량의 주행 안정성을 크게 향상시킬 수 있게 되고, 차량 주행 시 승차감의 향상에도 크게 기여할 수 있게 되는 등의 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 차량의 우측과 좌측의 현가장치를 연결하는 스테빌라이저 바(10)를 반으로 분할하되, 부시/클램프(20)를 통해 서브 프레임에 고정되는 각 스테빌라이저 바(10)의 내측단에 모터(30)를 연결하고, 롤 센서와 차속 센서, 횡G 센서 등의 각종 센서가 접속되는 엔진콘트롤유니트(ECU)를 통해 상기 모터(30)의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량의 가변 강성을 갖는 스테빌라이저 바 시스템.
2. 제1항에 있어서, 각 스테빌라이저 바(10)의 모터 결합부위에 스플라인돌기(11)를 형성하고, 모터(30)의 스테빌라이저 바 결합부위 스플라인홈(31)을 형성하여 스테빌라이저 바(10)와 모터(30)를 스플라인결합함으로써 모터(30)의 회전력이 미끄러짐 없이 스테빌라이저 바(10)에 정확하게 전달되도록 한 것을 특징으로 하는 차량의 가변 강성을 갖는 스테빌라이저 바 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각 스테빌라이저 바(10)의 부시/클램프(20) 부분에 토크센서(40)를 장착하고, 토크센서(40)를 통해 주행상 실제 스테이빌라이저 바(10)의 거동에 따라 입력되는 토크(Torque)의 양을 정확하게 측정한 후 측정된 토크값을 엔진콘트롤유니트(ECU)를 통해 연산함으로써 모터(30)의 회전 속도, 방 향, 토크를 보다 정밀하게 제어할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 차량의 가변 강성을 갖는 스테빌라이저 바 시스템.

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