KR20090062299A - 토션바를 이용한 차량의 롤 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 차체와, 상기 차체의 양측 하부에 배치되고 휠을 회전 가능하게 지지하여 주는 휠지지체의 상부에 배치되는 어퍼암과, 상기 차체의 좌우에 배치된 상기 어퍼암의 회전축 상에 구비되어 축 회전되고, 한쪽 끝단이 기어 가공된 토션바와, 상기 토션바의 끝단 하부와 적어도 어느 일단에 배치되고, 좌우로 이동이 가능하여 상기 토션바의 비틀림 강성을 유도하는 랙바와, 상기 토션바의 하단에 배치되는 좌우 두 개의 상기 랙바를 각각 제어하며 상기 두 개의 랙바 중앙에 배치되어 왕복 운동하는 상기 랙바와 연동되는 유압 피스톤을 포함하여, 차량의 거동에 따라 롤 강성을 변화시킴으로서 차량 자세 제어를 통해 승차감과 안정성을 동시에 만족하는 이점이 있는 토션바를 이용한 차량의 롤 제어장치에 관한 것이다.

토션바, 피니언 기어, 랙바, 유압 피스톤

Description

토션바를 이용한 차량의 롤 제어장치{roll control device of using torsion bar for vehicle}

본 발명은 토션바를 이용한 차량의 롤 제어장치에 관한 것으로서, 특히 토션바를 이용한 차량의 롤 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 현가장치(Suspension)는 차축과 차체를 연결하고, 주행중 노면에서 받는 충격을 완화하는 리프 스프링(leaf spring)과, 스프링의 자유진동을 흡수하는 쇽업소버(shock absorber)와, 차량이 좌.우로 흔들리는 것을 방지하고 차체의 평행을 유지하기 위해 구비되는 스테빌라이저바(stabilizer bar) 등으로 구성되어 차량의 승차감을 좋게 하는 장치로 구성되어 있다. 또한, 코일 스프링(coil spring)은 단위 중량 당 에너지 흡수율이 상기 리프 스프링보다 크고 유연하기 때문에 주로 승용차에 쇽업소버와 결합하여 사용되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량의 현가 장치를 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 차량의 일반적인 현가 장치는, 휠(미도시)을 회전 가능하 게 지지하여 주는 휠지지체(5)의 상하부를 차체(4)에 연결하여 주는 어퍼암(2)과, 상기 어퍼암(2)과 결합되는 스트럿(1)에는 상하 하중을 지지하는 쇽업소버(미도시)가 내장되며, 상기 스트럿(1)과 차체(4) 사이에 배치되어 차량의 롤 거동을 제어하는 스테빌라이저바(3)로 구성된다. 상기 스테빌라이저바(3)는 차량의 좌/우륜의 범프와 리바운드 스트로크의 위상차에 의해 발생되는 비틀림에 의해 차량의 롤 거동을 제어한다.

그러나, 종래 기술에 따른 차량의 롤 제어장치는 차량의 롤 거동을 제어하는 스테빌라이저바의 특성상 차량의 활동적인 움직임에 의해 발생되는 롤을 제어하는데 한계가 있으며, 결국 고정된 강성을 갖는 스테빌라이저바 만으로는 차량의 안정성과 승차감을 모두를 만족할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차량의 거동에 따라 롤 강성을 변화시킴으로서 차량의 자세 제어를 통해 승차감과 안정성을 동시에 만족시키는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 토션바를 이용한 차량의 롤 제 어장치는, 차량의 차체와, 상기 차체의 양측 하부에 배치되고 휠을 회전 가능하게 지지하여 주는 휠지지체의 상부에 배치되는 어퍼암과, 상기 차체의 좌우에 배치된 상기 어퍼암의 회전축 상에 구비되어 축 회전되고, 한쪽 끝단이 기어 가공된 토션바와, 상기 토션바의 끝단 하부와 적어도 어느 일단에 배치되고, 좌우로 이동이 가능하여 상기 토션바의 비틀림 강성을 유도하는 랙바와, 상기 토션바의 하단에 배치되는 좌우 두 개의 상기 랙바를 각각 제어하며 상기 두 개의 랙바 중앙에 배치되어 왕복 운동하는 상기 랙바와 연동되는 유압 피스톤을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유압 피스톤은 상기 토션바의 밴딩 및 축력에 대한 강도를 버틸 수 있도록 상기 유압 피스톤의 상하부에 복수개 구비된 피스톤 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 피스톤 하우징은 상기 차체에 설치되어 축력에 대한 진동을 줄여주는 특징으로 한다.

또한, 상기 토션바의 한쪽 끝단이 상기 랙바의 일단과 맞물림 되도록 기어 가공되고, 상기 토션바의 비틀림 강성을 상기 랙바에 전달하는 피니언 기어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 랙바의 일단은 상기 피니언 기어부와 맞물림 되도록 기어 가공되고, 상기 토션바의 비틀림 응력을 받아 상기 랙바에 축력을 전달하는 랙 기어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 차량의 범핑 또는 롤 발생시 상기 랙바의 중앙에 위치한 상기 유압 피스톤과 연동되는 상기 랙바가 왕복운동을 하면서 상기 토션바는 자연스런 축 회전 운동을 하게 되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차량의 차체와, 상기 차체의 양측 하부에 배치되고 휠을 회전 가능하게 지지하여 주는 휠지지체의 상부에 배치되는 어퍼암과, 상기 차체의 좌우에 배치된 상기 어퍼암의 회전축 상에 구비되어 축 회전되고, 한쪽 끝단이 기어 가공된 토션바와, 상기 토션바의 끝단 하부와 적어도 어느 일단에 배치되고, 좌우로 이동이 가능하여 상기 토션바의 비틀림 강성을 유도하는 랙바와, 상기 토션바의 하단에 배치되는 좌우 두 개의 상기 랙바를 각각 제어하며 상기 두 개의 랙바 중앙에 배치되어 왕복 운동하는 상기 랙바와 연동되는 유압 피스톤을 포함하여, 차량의 거동에 따라 롤 강성을 변화시킴으로서 차량 자세 제어를 통해 승차감과 안정성을 동시에 만족하는 이점이 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 현가장치를 도시한 도면, 도 3은 본 발명에 따른 토션바를 이용한 차량의 롤 제어장치를 도시한 도면, 도 4는 본 발명에 따른 차량의 범핑시 롤 제어장치의 작동 상태를 간략하게 도시한 도면, 도 5는 본 발명에 따른 차량의 롤 거동시 롤 제어장치의 작동 상태를 간략하게 도시한 도면, 도 6은 본 발명에 따른 차량의 급선회에 따른 쏠림 발생시 롤 제어장치의 작동 상태를 간략하게 도시한 도면, 도 7은 본 발명에 따른 차량의 화물 탑재시나 승객의 탑승시 롤 제어장치의 작동 상태를 간략하게 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 토션바를 이용한 차량의 롤 제어장치는, 차량의 차체(10)와, 상기 차체(10)의 양측 하부에 배치되고, 휠(미도시)을 회전 가능하게 지지하여 주는 휠지지체(60)의 상부에 배치되는 어퍼암(20)과, 상기 차체(10)의 좌우에 배치된 상기 어퍼암(20)의 회전축 상에 구비되어 축 회전되고, 한쪽 끝단이 기어 가공된 토션바(30)와, 상기 토션바(30)의 끝단 하부와 적어도 어느 일단에 배치되고, 좌우로 이동이 가능하여 상기 토션바(30)의 비틀림 강성을 유도하는 랙바(40)와, 상기 토션바(30)의 하단에 배치되는 좌우 두 개의 상기 랙바(40)를 각각 제어하며 두 개의 상기 랙바(40) 중앙에 배치되어 왕복 운동하는 상기 랙바(40)와 연동되는 유압 피스톤(50)을 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 유압 피스톤(50)은 상기 토션바(30)의 밴딩 및 축력에 대한 강도를 버틸 수 있도록 상기 유압 피스톤(50)의 상하부에 복수개 구비된 피스톤 하우징(55)을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 피스톤 하우징(55)은 상기 차체(10)에 설치되어 축력에 대한 진동을 줄여준다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 토션바(30)의 한쪽 끝단이 상기 랙바(40)의 일단과 맞물림 되도록 기어 가공되고, 상기 토션바의 비틀림 강성을 상기 랙바(40)에 전달하는 피니언 기어부(35)를 포함하여 구성된다.

상기 랙바(40)의 일단은 상기 피니언 기어부(35)와 맞물림 되도록 기어 가공 되고, 상기 토션바(30)의 비틀림 응력을 받아 상기 랙바(40)에 축력을 전달하는 랙 기어부(45)를 포함하여 이루어진다.

또한, 차량의 범핑 또는 롤 발생시 상기 랙바(40)의 중앙에 위치한 상기 유압 피스톤(50)과 연동되는 상기 랙바(40)가 왕복운동을 하면서 상기 토션바(30)는 자연스런 축 회전운동을 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 차량의 차체(10)와, 상기 차체(10)의 양측 하부에 배치하고, 휠(미도시)을 회전 가능하게 지지하여 주는 휠지지체(60)의 상부에 어퍼암(20)을 배치하고, 상기 어퍼암(20)의 회전축 상에 축 회전하도록 한쪽 끝단이 기어 가공된 토션바(30)를 배치한다.

좌우로 이동이 가능하여 상기 토션바(30)의 비틀림 강성을 유도하는 랙바(40)를 상기 토션바(30)의 끝단 하부와 적어도 어느 일단에 배치한다.

또한, 상기 토션바(30)의 하단에 배치되는 좌우 두 개의 상기 랙바(40)를 각각 제어하고, 왕복 운동하는 상기 랙바(40)와 연동이 가능하도록 유압 피스톤(50)을 두 개의 상기 랙바(40) 중앙에 배치한다.

여기서 상기 유압 피스톤(50)은 상기 토션바(30)의 밴딩 및 축력에 대한 강도를 버틸 수 있도록 상기 유압 피스톤(50)의 상하부에 복수개 구비된 피스톤 하우징(55)을 상기 차체(10)와 연결하여 축력에 대한 진동을 줄여준다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 토션바(30)의 한쪽 끝단이 상기 랙바(40)의 일단과 맞물림 되도록 기어 가공되고, 상기 토션바의 비틀림 강성을 상기 랙바(40)에 전달하는 피니언 기어부(35)를 형성한다.

또한, 상기 랙바(40)의 일단은 상기 피니언 기어부(35)와 맞물림 되도록 기어 가공하고, 상기 토션바(30)의 비틀림 응력을 받아 상기 랙바(40)에 축력을 전달하는 랙 기어부(45)를 형성한다.

차량의 범핑 또는 리바운드(동위상 거동)시 도 4를 참조하면, 상기 어퍼암(20)이 동시에 거동을 하며, 이에 따라 연동하는 상기 토션바(30) 또한 축회전을 하게 되는데 양쪽 휠(미도시)이 리바운드시에는 아래의 중앙에 위치한 유압 피스톤(50)과 연동하는 렉바가 이동하여 상기 토션바(30)는 자연스런 축회전 운동을 하게되어 롤 제어를 하도록 한다.

차량의 롤거동(역위상 거동)시를 나타내는 도 5를 참조하여, 차량이 일반 험로 주행에 따른 롤거동시에는 너무나 강한 롤 강성 확보하려고 하면 차량의 승차감이 떨어지게 되므로 상기 랙바(40) 고정에 따라 기본적인 상기 토션바(30)의 강성이 전달되어 롤 제어를 하도록 한다. 즉, 차량의 롤거동시 복동방식의 상기 유압 피스톤(50)에 압을 발생시켜 양쪽 상기 랙바(40)를 고정함으로서 상기 토션바(30)의 비틀림 강성을 유도하여 기본적인 스테빌라이저바(미도시)의 성능을 구현시킨다.

차량의 급선회에 따른 쏠림 발생시에는 도 6에 도시된 바와 같이, 차량의 급선회시에는 스티어링(미도시)의 조타에 의해 발생되는 동력을 이용해 상기 유압 피스톤(50)을 작동시키게 되며, 차량이 왼쪽으로 선회시 상기 차체의 왼쪽은 리바운 드, 상기 차체의 오른쪽은 범핑이 발생되며 보다 큰 롤 강성을 필요로 하게 되므로 각각 상기 차체의 왼쪽은 상기 랙바를 왼쪽으로 상기 차체의 오른쪽 또한 상기 랙바를 왼쪽으로 이동시켜 상기 토션바(30)의 거동을 반대로 유도함으로서 차량의 거동을 안정화시킨다.

차량의 화물 탑재에 따른 차고변화를 도시한 도 7을 참고하면, 차량에 화물을 적재하거나 승객의 탑승에 따라 차량 전체 차고는 낮아지게 되며 그에 따라 상기 어퍼암에 몰려있는 상기 토션바(30) 또한 일정각 이상 동위상으로 회전하고, 이 경우 일정이상의 차고가 낮아지게 되면, 양쪽 상기 랙바(40)를 모두 안쪽으로 이동시킴으로서 상기 토션바(30)의 강성을 증대시켜 차고를 조절한다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명은 상기의 실시예와 도면에 의해 한정되지 않고 그 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따른 토션바를 이용한 차량의 롤 제어장치가 스테빌라이저바에 적용이 되면 다양한 주행 조건에서도 강성이 변하는 스테빌라이저바를 구현함으로서 차량의 안정성과 승차감을 동시에 만족시켜 차량의 성능 향상을 기대할 수 있고 이에 따른 상품성 향상의 효과도 있을 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량의 현가장치를 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 차량의 현가장치를 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 토션바를 이용한 차량의 롤 제어장치를 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 차량의 범핑시 롤 제어장치의 작동 상태를 간략하게 도시한 도면.

도 5는 본 발명에 따른 차량의 롤 거동시 롤 제어장치의 작동 상태를 간략하게 도시한 도면.

도 6은 본 발명에 따른 차량의 급선회에 따른 쏠림 발생시 롤 제어장치의 작동 상태를 간략하게 도시한 도면.

도 7은 본 발명에 따른 차량의 화물 탑재시나 승객의 탑승시 롤 제어장치의 작동 상태를 간략하게 도시한 도면.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 차체 20 : 어퍼암

30 : 토션바 35 : 피니언 기어부

40 : 랙바 45 : 랙 기어부

50 : 유압 피스톤 55 : 피스톤 하우징

60 : 휠지지체

Claims (6)

1. 차량의 차체와;

   상기 차체의 양측 하부에 배치되고, 휠을 회전 가능하게 지지하여 주는 휠지지체의 상부에 배치되는 어퍼암과;

   상기 차체의 좌우에 배치된 상기 어퍼암의 회전축 상에 구비되어 축 회전되고, 한쪽 끝단이 기어 가공된 토션바와;

   상기 토션바의 끝단 하부와 적어도 어느 일단에 배치되고, 좌우로 이동이 가능하여 상기 토션바의 비틀림 강성을 유도하는 랙바와;

   상기 토션바의 하단에 배치되는 좌우 두 개의 상기 랙바를 각각 제어하며 상기 두 개의 랙바 중앙에 배치되어 왕복 운동하는 상기 랙바와 연동되는 유압 피스톤을 포함하는 토션바를 이용한 차량의 롤 제어장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 유압 피스톤은 상기 토션바의 밴딩 및 축력에 대한 강도를 버틸 수 있도록 상기 유압 피스톤의 상하부에 복수개 구비된 피스톤 하우징을 포함하는 토션바를 이용한 차량의 롤 제어장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 피스톤 하우징은 상기 차체에 설치되어 축력에 대한 진동을 줄여주는 특징으로 하는 토션바를 이용한 차량의 롤 제어장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 토션바의 한쪽 끝단이 상기 랙바의 일단과 맞물림 되도록 기어 가공되고, 상기 토션바의 비틀림 강성을 상기 랙바에 전달하는 피니언 기어부를 포함하는 토션바를 이용한 차량의 롤 제어장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 랙바의 일단은 상기 피니언 기어부와 맞물림 되도록 기어 가공되고, 상기 토션바의 비틀림 응력을 받아 상기 랙바에 축력을 전달하는 랙 기어부를 포함하는 토션바를 이용한 차량의 롤 제어장치.
6. 청구항 1에 있어서,

   차량의 범핑 또는 롤 발생시 상기 랙바의 중앙에 위치한 상기 유압 피스톤과 연동되는 상기 랙바가 왕복운동을 하면서 상기 토션바는 자연스런 축 회전운동을 하게 되는 것을 특징으로 하는 토션바를 이용한 차량의 롤 제어장치.

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