KR20070101605A

KR20070101605A - 차량의 스트러트형 현가장치

Info

Publication number: KR20070101605A
Application number: KR1020060032805A
Authority: KR
Inventors: 장영석
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2007-10-17
Also published as: KR101220341B1

Abstract

본 발명은 스트러트형 현가장치에 있어서 압전소자를 이용하여 캠버 조절이 가능하게 하여 이상적인 휠 얼라인먼트를 구현할 수 있도록, 휠을 회전 가능하게 지지하는 너클과, 상기 너클의 하단부를 차체와 연결하여 주는 로워 컨트롤 아암과, 코일 스프링과 쇽 업소버가 일체로 형성되어 상단부가 차체에 현가 지지되고, 하단부가 상기 너클의 상단과 연결되는 스트러트 어셈블리를 포함하며, 상기 스트러트 어셈블리와 너클을 연결하여 캠버각을 가변할 수 있도록 겹쳐져 서로 연결되는 내,외측 브라켓으로 구성되는 가변 브라켓 유닛; 상기 코일 스프링과 상기 쇽 업소버 상의 하부 스프링 시트 사이에 구성되어 차체의 범프 상태를 검출하여 그 신호를 제어기로 출력하는 범프검출수단; 상기 가변 브라켓 유닛의 내,외측 브라켓 사이에 구성되어 제어기의 전기적 신호에 따라 상기 내,외측 브라켓의 일측에 대하여 작동하여 휠의 캠버각을 가변하는 캠버가변수단; 상기 가변 브라켓 유닛의 내,외측 브라켓 사이의 타측에 구성되어 리턴력을 제공하는 리턴 스프링; 및 상기 범프검출수단의 신호에 따라 배터리의 전원을 이용하여 상기 캠버가변수단에 전기적신호를 출력 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 스트러트형 현가장치를 제공한다.

압전소자, 캠버각, 너클, 스트러트

Description

차량의 스트러트형 현가장치{STRUT TYPE SUSPENSION SYSTEM FOR VEHICLE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스트러트형 현가장치의 정면도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스트러트형 현가장치의 주요부분의 사시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스트러트형 현가장치의 요부 측단면도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스트러트형 현가장치의 제어 개념 블록도,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스트러트형 현가장치의 요부 작동 상태도, 및

도 6은 종래 기술에 따른 스트러트형 현가장치의 정면도이다.

본 발명은 차량의 전륜에 주로 적용되는 스트러트형 현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 압전소자를 이용하여 캠버 조절이 가변되도록 하여 이상적인 휠 얼라인먼트를 구현할 수 있도록 하는 차량의 스트러트형 현가장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 있어서의 현가장치는 차체와 휠 사이에 존재하며, 이 두 강체를 하나 혹은 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 상하방향으로 는 스프링과 쇽업소버 등에 의해 지지되고, 기타방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 휠 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시키는 기능을 수행하게 된다.

이러한 서스펜션 시스템은, 차량의 주행 중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자의 안락한 승차감을 제공하고, 운전자의 운전행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하여야 하며, 불규칙한 노면의 주행 시, 타이어 접지면에서의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 구동시 차량의 안정성을 확보하여야 하다는 기본 조건을 만족시켜야만 한다.

상기와 같은 조건을 만족시키기 위하여 여러 종류의 현가장치가 개발되어 실차에 적용되고 있는데, 본 발명에 관계하는 종래 스트러트형 현가장치의 구성을 살펴보면, 도 6에서와 같이, 휠(100)을 회전 가능하게 지지하는 너클(102)은 그 하단이 로워 컨트롤 아암(104)을 개재시켜 차체와 연결되고, 상단이 코일 스프링(106)과 쇽 업소버(108)가 일체로 형성되는 스트러트 어셈블리(110)와 연결된다. 그리고 상기 스트러트 어셈블리(110)의 상단부는 미도시한 차체에 인슐레이터(112)를 개재시켜 현가 지지되며, 쇽 업소버(108)의 중간부 내측에는 스테빌라이저(114)가 연결된다.

이에 따라 노면으로부터 입력되는 진동 및 충격이 스트러트 어셈블리(110)에 의해 감쇠되어 차체에 전달되는 진동과 충격을 최소화하게 되는 것이다.

상기와 같은 스트러트형 현가장치는 구조가 간단하여 경량화 및 공간확보와 원가가 저렴하고, 엔진룸의 공간 확보가 유리하며, 장착 위치에 따른 휠(100)의 자세 변화가 작다는 장점을 가지고 있으나, 차량 성능 측면에서 한계를 내포하고 있다.

특히, 차량 선회시 캠버는 차량의 롤 자세를 흡수하고 캠버 스러스트를 발생시켜 타이어 그립력을 확보할 수 있도록 해주는데, 맥퍼슨 스트러트형 서스펜션은 실제로 차량의 선회 상태에서 확보해야 할 목표 캠버 수치보다 훨씬 부족한 값을 갖는다. 이 경우, 차량은 선회시 충분한 캠버 스러스트를 확보하지 못하여(즉, 원심력을 확보하지 못하여)선계 한계에 일찍 도달하여 전륜 드리프트 발생 확률이 높아지며, 운전자는 극한 상황에서 차량 드리프트에 대한 대처가 불가능하므로 차량 안정성 확보 측면에서 캠버 추가 확보는 필요하다 할 것이다.

이에 따라 본 발명자는 롤 중심고와 후두의 높이 문제는 스트러트형 현가장치의 기본적인 구성에 따른 문제점이므로 해결할 수 없다고 하더라도 캠버 컨트롤은 가능할 수 있다는데 착안하여 본 발명을 제안하게 되었다.

즉, 본 발명의 목적은 스트러트형 현가장치에 있어서 압전소자를 이용하여 캠버 조절이 가능하게 하여 이상적인 휠 얼라인먼트를 구현할 수 있도록 하는데 있다.

이러한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 휠을 회전 가능하게 지지하는 너클과, 상기 너클의 하단부를 차체와 연결하여 주는 로워 컨트롤 아암과, 코일 스프 링과 쇽 업소버가 일체로 형성되어 상단부가 차체에 현가 지지되고, 하단부가 상기 너클의 상단과 연결되는 스트러트 어셈블리를 포함하는 차량의 스트러트형 현가장치에 있어서,

상기 스트러트 어셈블리와 너클을 연결하여 캠버각을 가변할 수 있도록 겹쳐져 서로 연결되는 내,외측 브라켓으로 구성되는 가변 브라켓 유닛; 상기 코일 스프링과 상기 쇽 업소버 상의 하부 스프링 시트 사이에 구성되어 차체의 범프 상태를 검출하여 그 신호를 제어기로 출력하는 범프검출수단; 상기 가변 브라켓 유닛의 내,외측 브라켓 사이에 구성되어 제어기의 전기적 신호에 따라 상기 내,외측 브라켓의 일측에 대하여 작동하여 휠의 캠버각을 가변하는 캠버가변수단; 상기 가변 브라켓 유닛의 내,외측 브라켓 사이의 타측에 구성되어 리턴력을 제공하는 리턴 스프링; 및 상기 범프검출수단의 신호에 따라 배터리의 전원을 이용하여 상기 캠버가변수단에 전기적신호를 출력 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 가변 브라켓 유닛은 일측으로 상기 스트러트 어셈블리의 쇽 업소버 하단부가 끼워져 일체로 고정되고, 타측으로는 "??"자 형상의 포켓부을 형성하며, 이 포켓부의 양 외측면에는 상부에 힌지 볼트홀이 형성되고, 그 하부에 라운드형 슬롯을 형성하는 외측 브라켓; 상기 너클의 선단이 끼워져 설치되도록 너클 설치홈을 형성하는 "??"자 형상으로 이루어지며, 상기 외측 브라켓의 포켓부에 끼워진 상태로, 양 외측면에는 상기 외측 브라켓의 힌지 볼트홀과 라운드형 슬롯에 각각에 대응하는 볼트홀을 형성하여 상기 너클과 함께 외측 브라켓에 설치되는 내측 브라켓;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 범프검출수단은 압전소자의 전기적 특성을 이용한 압력센서로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 캠버가변수단은 상기 가변 브라켓 유닛의 외측 브라켓의 내부면 하부와 이에 대응하는 내측 브라켓의 외부면 하부 사이에 구성되어 상기 제어기의 전기적 신호에 따라 수축 및 팽창 제어되는 압전소자 구동기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 리턴 스프링은 상기 가변 브라켓 유닛의 외측 브라켓의 내부면 상부와 이에 대응하는 내측 브라켓의 외부면 상부 사이에 개재되는 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명에 의한 현가장치의 정면도로서, 휠(2)은 너클(4)에 회전 가능하게 지지된다.

그리고 상기 너클(4)은 하단부가 차폭 방향으로 배치되는 로워 컨트롤 아암(6)을 개재시켜 차체에 연결되며, 그 상단은 스트러트 어셈블리(8)와 연결된다.

상기에서 스트러트 어셈블리(8)는 코일 스프링(10)과 쇽 업소버(12)가 일체로 형성되어 차고방향으로 세워지며, 그 상단은 인슐레이터(14)를 개재시켜 차체에 현가 지지된다.

또한, 상기 스트러트 어셈블리(8)의 중간부 내측에는 스테빌라이저 바(16)의 링크(18)가 연결되는데, 이 링크(18)는 반드시 상기와 같이 스트러트 어셈블리(8) 에 연결되는 것은 아니고, 로워 컨트롤 아암(6)에 연결되는 경우도 있다.

이러한 현가장치에 있어서, 본 발명은 상기 스트러트 어셈블리(8)와 너클(4)을 연결하여 캠버각(CA)을 가변할 수 있도록 겹쳐져 서로 연결되는 내,외측 브라켓(21,23)으로 구성되는 가변 브라켓 유닛(20)이 구성된다.

그리고 상기 코일 스프링(10)과 상기 쇽 업소버(12) 상의 하부 스프링 시트 (13)사이에는 범프검출수단인 압력센서(25)가 구성되어 차체의 범프 상태를 검출하여 그 신호를 제어기(30)로 출력한다.

또한, 상기 가변 브라켓 유닛(20)의 내,외측 브라켓(21,23) 사이에는 제어기(30)의 전기적 신호에 따라 상기 내,외측 브라켓(21,23)의 일측에 대하여 작동하여 휠(2)의 캠버각(CA)을 가변하는 캠버가변수단인 압전소자 구동기(27)이 구성되며, 상기 가변 브라켓 유닛(20)의 내,외측 브라켓(21,23) 사이의 타측에는 리턴 스프링(29)이 구성되어 리턴력을 제공한다.

한편, 본 발명은 상기한 범프검출수단인 압력센서(25)의 신호에 따라 배터리(32)의 전원을 이용하여 상기 캠버가변수단인 압전소자 구동기(27)에 전기적신호를 출력 제어하는 상기 제어기(30)를 포함한다.

먼저, 상기 가변 브라켓 유닛(20)의 구체적인 구성은, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 외측 브라켓(23)의 일측으로 상기 스트러트 어셈블리(8)의 쇽 업소버(12) 하단부가 끼워져 일체로 고정된다.

상기 외측 브라켓(23)의 타측으로는 "??"자 형상의 포켓부(P)을 형성하며, 이 포켓부(P)의 양 외측면에는 상부에 힌지 볼트홀(34)이 형성되고, 그 하부에는 라운드형 슬롯(36)을 형성된다.

그리고 상기 내측 브라켓(21)은 상기 너클(4)의 선단이 끼워져 설치되도록 너클 설치홈(N)을 형성하는 "??"자 형상으로 이루어지며, 상기 외측 브라켓(23)의 포켓부(P)에 끼워진 상태로, 양 외측면에는 상기 외측 브라켓(23)의 힌지 볼트홀(34)과 라운드형 슬롯(36)에 각각에 대응하는 볼트홀(38,40)을 형성한다.

즉, 상기 내측 브라켓(21)은 그 볼트홀(38,40)을 통하여 상기 외측 브라켓(23)의 힌지 볼트홀(34) 및 라운드형 슬롯(36)을 통하여 삽입되는 볼트(42)에 의해 상기 너클(4)과 함께 외측 브라켓(23)에 장착된다.

여기서, 상기 내측 브라켓(21)은 상기 너클(4)과 함께, 외측 브라켓(23)에 장착된 상태에서 외측 브라켓(23)의 힌지 볼트홀(34)을 통하여 체결되는 부분이 힌지점이 되고, 외측 브라켓(23)의 라운드형 슬롯(36)을 통하여 체결되는 부분은 슬롯(36)을 따라 내측 브라켓(21) 및 너클(4)이 변위 이동할 수 있도록 설치되는 것이 중요하다.

그리고, 상기 범프검출수단인 압력센서(25)는 압전소자의 전기적 특성을 이용하여 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 캠버가변수단인 압전소자 구동기(27)는 상기 가변 브라켓 유닛(20)의 외측 브라켓(23)의 내부면(F1) 하부와 이에 대응하는 내측 브라켓(21)의 외부면(F2) 하부 사이에 구성되어 상기 제어기(30)의 전기적 신호에 따라 수축 및 팽창 제어되는 압전소자의 특성을 이용하여 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 리턴 스프링(29)은 상기 가변 브라켓 유닛(20)의 외측 브라 켓(23)의 내부면(F1) 상부와 이에 대응하는 내측 브라켓(21)의 외부면(F2) 상부 사이에 개재되는 코일형 스프링으로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 차량의 스트러트형 현가장치에서, 차량의 선회 시, 상기 압전소자 구동기(27)의 작동을 통한 캠버 조절과정을 도 4와 도 5를 통하여 설명한다.

즉, 차량 선회 시 외륜에 범프가 발생되면, 코일 스프링(10)의 압축에 따라 압력센서(25)에는 압력이 작용하며, 이 압력센서(25)에서 압력을 받으면 전류가 발생되어 제어기(30)로 인가되며, 제어기(30)로 인가되는 전류량을 통해 조건에 맞는 적정 전류신호가 압전소자 구동기(27)로 인가된다.

그러면, 상기 압전소자 구동기(27)는 팽창 작동하여 외측 브라켓(23)에 대하여 내측 브라켓(21)의 하부를 밀면서 외측 브라켓(23)에 대하여 내측 브라켓(21)이 힌지 작동하도록 구동하여 캠버각(CA)을 변화시킨다.

이때, 상기 외측 브라켓(23)에 대한 내측 브라켓(21)의 작동은 상기 외측 브라켓(23)의 힌지 볼트홀(34)을 통하여 체결되는 부분이 힌지점이 되고, 외측 브라켓(23)의 라운드형 슬롯(36)을 통하여 체결되는 부분은 그 슬롯(36)을 따라 내측 브라켓(21) 및 너클(4)이 변위 이동하여 힌지 작동함으로써 캠버각(CA)이 변화되도록 작동하게 된다.

이와 같이, 외측 브라켓(23)에 대하여 내측 브라켓(21)이 압전소자 구동기(27)의 작동에 의해 적정 캠버각(CA)을 확보함으로써 선회 시, 외륜의 횡력을 확보해 주며, 노면에 대한 접지력을 향상시켜 선회 안전성을 확보해주게 되는 것이 다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 캠버각 조절이 전혀 불가능했던 스트러트형 현가장치에 있어서 간단한 구조 개선으로 캠버각 조절이 능동적으로 조절 가능하게 되는 바, 이상적인 휠 얼라인먼트를 구현할 수 있는 효과가 있다.

특히, 리바운드 및 범프 시 능동적 캠버각 변화를 통한 노면 접지력의 향상과 선회 시 적정 캠버각 확보를 통한 선회 안정성 확보에 효과적이다.

또한, 기존의 엑티브 캠버 조절 장치에 비해 구조가 간단하며, 압전 소자의 특성상 전력 소모가 적다는 이점도 있으며, 장치의 크기가 작으므로 레이아웃 상 장점도 크다는 효과가 있다.

Claims

휠을 회전 가능하게 지지하는 너클과, 상기 너클의 하단부를 차체와 연결하여 주는 로워 컨트롤 아암과, 코일 스프링과 쇽 업소버가 일체로 형성되어 상단부가 차체에 현가 지지되고, 하단부가 상기 너클의 상단과 연결되는 스트러트 어셈블리를 포함하는 차량의 스트러트형 현가장치에 있어서,

상기 스트러트 어셈블리와 너클을 연결하여 캠버각을 가변할 수 있도록 겹쳐져 서로 연결되는 내,외측 브라켓으로 구성되는 가변 브라켓 유닛;

상기 코일 스프링과 상기 쇽 업소버 상의 하부 스프링 시트 사이에 구성되어 차체의 범프 상태를 검출하여 그 신호를 제어기로 출력하는 범프검출수단;

상기 가변 브라켓 유닛의 내,외측 브라켓 사이에 구성되어 제어기의 전기적 신호에 따라 상기 내,외측 브라켓의 일측에 대하여 작동하여 휠의 캠버각을 가변하는 캠버가변수단;

상기 가변 브라켓 유닛의 내,외측 브라켓 사이의 타측에 구성되어 리턴력을 제공하는 리턴 스프링; 및

상기 범프검출수단의 신호에 따라 배터리의 전원을 이용하여 상기 캠버가변수단에 전기적신호를 출력 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 스트러트형 현가장치.
제1항에 있어서,

상기 가변 브라켓 유닛은

일측으로 상기 스트러트 어셈블리의 쇽 업소버 하단부가 끼워져 일체로 고정되고, 타측으로는 "ㄷ"자 형상의 포켓부을 형성하며, 이 포켓부의 양 외측면에는 상부에 힌지 볼트홀이 형성되고, 그 하부에 라운드형 슬롯을 형성하는 외측 브라켓;

상기 너클의 선단이 끼워져 설치되도록 너클 설치홈을 형성하는 ""ㄷ자 형상으로 이루어지며, 상기 외측 브라켓의 포켓부에 끼워진 상태로, 양 외측면에는 상기 외측 브라켓의 힌지 볼트홀과 라운드형 슬롯에 각각에 대응하는 볼트홀을 형성하여 상기 너클과 함께 외측 브라켓에 설치되는 내측 브라켓;으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 스트러트형 현가장치.
제1항에 있어서,

상기 범프검출수단은 압전소자의 전기적 특성을 이용한 압력센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 스트러트형 현가장치.
제1항에 있어서,

상기 캠버가변수단은 상기 가변 브라켓 유닛의 외측 브라켓의 내부면 하부와 이에 대응하는 내측 브라켓의 외부면 하부 사이에 구성되어 상기 제어기의 전기적 신호에 따라 수축 및 팽창 제어되는 압전소자 구동기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 스트러트형 현가장치.
제1항에 있어서,

상기 리턴 스프링은 상기 가변 브라켓 유닛의 외측 브라켓의 내부면 상부와 이에 대응하는 내측 브라켓의 외부면 상부 사이에 개재되는 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량의 스트러트형 현가장치.