KR20090100485A - 전자석을 이용한 감쇠력 가변식 쇽업소버 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전자석을 이용하여, 이 전자석에 인가되는 전류의 세기를 조절함으로써 자기장의 인력 및 척력의 세기를 조절하고 감쇠력을 가변시키기 위한 감쇠력 가변식 쇽업소버에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 차량의 차륜과 차체 사이에 설치되어 충격을 흡수하기 위한 쇽업소버로서, 실린더와; 상기 실린더의 상부 및 하부에 각각 설치되는 상부 및 하부 전자석과; 피스톤 로드의 일단에 부착되어 상기 실린더의 내부에서 직선 이동하는 피스톤 전자석과; 상기 상부 전자석, 하부 전자석 및 피스톤 전자석에 인가되는 전류의 세기를 조절하여 감쇠력을 가변시키기 위한 ECU; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변식 쇽업소버가 제공된다.

쇽업소버, 감쇠력 가변, 전자석, ECU, 높이 센서

Description

전자석을 이용한 감쇠력 가변식 쇽업소버{SHOCK ABSORBER FOR ADJUSTING DAMPING FORCE USING ELECTROMAGNETS}

본 발명은 감쇠력 가변식 쇽업소버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자석을 이용하여, 이 전자석에 인가되는 전류의 세기를 조절함으로써 자기장의 인력 및 척력의 세기를 조절하고 감쇠력을 가변시키기 위한 감쇠력 가변식 쇽업소버에 관한 것이다.

일반적으로 쇽업소버는 자동차 등의 이동수단에 설치되며 주행시 노면으로부터 받는 진동이나 충격 등을 흡수 및 완충하여 승차감을 향상시킨다.

이러한 쇽업소버는 실린더와, 이 실린더 내에 압축 및 신장가능하게 설치된 피스톤 로드를 포함하며, 이들 실린더와 피스톤 로드가 각각 차체 또는 바퀴나 차축에 설치된다.

상기 쇽업소버 중 감쇠력이 낮게 설정된 쇽업소버는 주행시 노면의 요철에 의한 진동을 흡수하여 승차감을 향상시킬 수 있다. 반면에, 감쇠력이 높게 설정된 쇽업소버는 차체의 자세 변화가 억제되어 조종 안정성이 향상되는 특성이 있다. 따라서, 종래의 차량에는 차량의 사용 목적에 따라 감쇠력 특성이 다르게 설정된 쇽업소버가 적용된다.

한편, 최근에는 쇽업소버의 일측에 감쇠력 특성을 적절하게 조정할 수 있는 감쇠력 가변 밸브를 장착하여, 노면 및 주행상태 등에 따라 승차감이나 조종안정성의 향상을 위해 감쇠력 특성을 적절하게 조정할 수 있는 감쇠력 가변식 쇽업소버가 개발되었다.

도 1은 종래 기술에 따른 감쇠력 가변식 쇽업소버의 일례를 도시한 단면도로서, 종래 기술에 따른 감쇠력 가변식 쇽업소버(10)는, 베이스 쉘(12)과, 이 베이스 쉘(12)의 내측에 설치되며 피스톤 로드(24)가 길이방향으로 이동가능하게 설치되는 인너 튜브(14)를 포함한다. 인너 튜브(14)와 베이스 쉘(12)의 상단과 하단에는 각각 로드 가이드(26)와 바디 밸브(27)가 설치된다. 또한, 인너 튜브(14)의 내부에서 피스톤 로드(24)의 일단에는 피스톤 밸브(25)가 결합되며, 이 피스톤 밸브(25)는 인너 튜브(14)의 내부 공간을 리바운드 챔버(20)와 컴프레션 챔버(22)로 구획한다. 그리고, 베이스 쉘(12)의 상부와 하부에는 각각 상부 캡(28)과 베이스 캡(29)이 설치된다.

인너 튜브(14)와 베이스 쉘(12) 사이에는 피스톤 로드(24)의 왕복 운동에 따른 인너 튜브(14) 내부의 체적 변화를 보상하는 리저버 챔버(30)가 형성되어 있다. 리저버 챔버(30)와 컴프레션 챔버(22) 사이의 작동유체의 유동은 바디 밸브(27)에 의해 제어된다.

또한, 베이스 쉘(12)의 내측에는 세퍼레이터 튜브(16)가 설치된다. 이 세퍼레이터 튜브(16)에 의해 베이스 쉘(12)의 내부는, 리바운드 챔버(20)에 연결되는 고압실(PH), 그리고 리저버 챔버(30)로서의 저압실(PL)로 구획된다.

고압실(PH)은 인너 튜브(14)의 내부홀(14a)을 통해 리바운드 챔버(20)와 연결된다. 한편, 저압실(PL)은 바디 밸브(27)의 몸체부와 베이스 쉘(12) 사이에 형성되는 하부 유로(32)를 통해 바디 밸브(27)의 유로로 연결된다.

한편, 종래 기술에 따른 쇽업소버(10)는 감쇠력을 가변하기 위해서 베이스 쉘(12)의 일측에 장착되는 감쇠력 가변 밸브(40)를 포함한다. 여기에서, 감쇠력 가변 밸브(40)에는 베이스 쉘(12) 및 세퍼레이터 튜브(16)에 각각 연결되며 고압실(PH) 및 저압실(PL)과 각각 연통하는 오일유로가 형성된다. 또한, 감쇠력 가변 밸브(40)에는 액추에이터(42)의 구동에 의해 이동하는 스풀(44)이 설치되며, 상기 스풀(44)의 이동에 의해 상기 고압실(PH) 및 저압실(PL)과 연통하는 내부 유로가 가변되면서 쇽업소버(10)의 감쇠력을 가변한다.

그러나, 종래 기술에 따른 감쇠력 가변식 쇽업소버(10)는 감쇠력을 가변하기 위한 감쇠력 가변 밸브(40)가 쇽업소버의 베이스 쉘(12) 외부 일측면에 부착되기 때문에, 이러한 감쇠력 가변 밸브(40)의 설치로 인해 쇽업소버(10)의 부피가 증가하는 문제가 있었고 구성부품이 증가하고 조립작업이 복잡해지는 문제가 있었다.

또한, 외부에 장착된 감쇠력 가변 밸브(40)로 인하여 전체 부피가 증가됨에 따라 차량에 장착시 주변부와의 간섭 등으로 인해 설치가 용이하지 않다는 문제가 있었다.

또한, 종래의 감쇠력 가변식 쇽업소버(10)는 감쇠력 가변 밸브(40)의 설치 및 결합을 위해 용접공정이 필요하며, 이에 따라 공정이 복잡해지고, 용접과정 중 에 제품의 물성이 변하게 되거나, 용접시 발생한 이물질들이 내부 유로를 막게 되며, 이로 인해 제품에 고장을 일으키는 요인이 되고 있다.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 전자석에 인가되는 전류의 세기를 조절하여 자기장의 인력 및 척력의 세기를 조절함으로써 감쇠력을 가변시키는, 전자석을 이용한 감쇠력 가변식 쇽업소버를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 차량의 차륜과 차체 사이에 설치되어 충격을 흡수하기 위한 쇽업소버로서, 실린더와; 상기 실린더의 상부 및 하부에 각각 설치되는 상부 및 하부 전자석과; 피스톤 로드의 일단에 부착되어 상기 실린더의 내부에서 직선 이동하는 피스톤 전자석과; 상기 상부 전자석, 하부 전자석 및 피스톤 전자석에 인가되는 전류의 세기를 조절하여 감쇠력을 가변시키기 위한 ECU; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변식 쇽업소버가 제공된다.

상기 감쇠력 가변식 쇽업소버는, 상기 실린더의 일측에 길이방향으로 배열되어 상기 피스톤 전자석의 위치를 검출하는 높이 센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 ECU는, 차량 외부로부터의 충격에 의해 상기 피스톤 전자석의 위치가 변위될 경우, 상기 높이 센서에 의해 검출된 상기 피스톤 전자석의 변위값에 근거하여 상기 상부 전자석, 하부 전자석 및 피스톤 전자석에 인가되는 전류의 세기를 조절하는 것이 바람직하다.

상기 ECU는, 운전자가 선택한 감쇠력 제어 모드나 차량의 속도에 근거하여 상기 상부 전자석, 하부 전자석 및 피스톤 전자석에 인가되는 전류의 세기를 조절하는 것이 바람직하다.

상기 ECU는, 상기 상부 전자석, 하부 전자석 및 피스톤 전자석에 각각 전달되는 전류의 세기의 상대적인 비를 변화시켜 차고를 조절하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 전자석에 인가되는 전류의 세기를 조절하여 자기장의 인력 및 척력의 세기를 조절함으로써 감쇠력을 가변시키는, 전자석을 이용한 감쇠력 가변식 쇽업소버가 제공될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자석을 이용한 감쇠력 가변식 쇽업소버를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇠력 가변식 쇽업소버의 개략적인 개념도가 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 감쇠력 가변식 쇽업소버는, 실린더(1)와, 이 실린더(1)의 상부 및 하부에 설치되는 상부 및 하부 전자석(3, 4)과, 피스톤 로드(2)의 일단에 부착되며 실린더(1)의 내부에서 직선 이동하는 피스톤 전자석(5)을 포함한다.

또한, 본 발명에 따르면, 실린더(1)의 일측에 길이방향으로 배열되어 피스톤 전자석(5)의 위치를 검출하는 높이 센서(6)를 더 포함할 수 있다.

실린더(1)에 설치되는 3개의 전자석, 즉 상부 전자석(3), 하부 전자석(4) 및 피스톤 전자석(5)은 신호를 증폭해 주는 증폭부(8)를 통하여 ECU(7)에 연결되어 있 다. ECU(7)는 차량 내에 장착되어 각종 센서로부터 차량의 속도 등과 같은 정보를 전달받는다.

ECU(7)는 차량 속도 혹은 운전자의 수동 조작 등의 정보에 근거하여 감쇠 모드를 결정한다. ECU(7)에서 결정된 감쇠 모드에 따라 각 전자석들에 전달될 전류의 세기가 결정되고 증폭부(8)를 통해 각 전자석들에 결정된 세기만큼의 전류가 전달된다.

전류의 세기에 따라 각 전자석들의 인력 및 척력의 세기가 조절된 상태에서 차량에 충격이 가해져 피스톤 전자석(5)의 위치가 이동하면, 높이 센서(6)는 피스톤 전자석(5)의 위치 이동을 검출하여 ECU(7)에 검출 결과를 전달한다.

ECU(7)는 높이 센서(6)로부터의 검출 결과에 근거하여 각 전자석들에 전달될 전류의 세기를 조절하고 증폭부(8)를 통해 각 전자석들에 조절된 결과를 전달한다. 그에 따라 감쇠력이 발생하여 피스톤 전자석(5)의 가진 변위가 축소될 수 있다.

차량 외부로부터의 충격에 의해 피스톤 전자석(5)이 하강하면, 하부 전자석(4)과 피스톤 전자석(5) 사이의 반발력이 증대된다. 이때 높이 센서(6)를 통해 피스톤 전자석(5)의 하강 이동이 검출되고, 이 검출값에 근거하여 ECU(7)는 각 전자석에 전달되는 전류의 세기를 증대시킨다. 그에 따라 피스톤 전자석(5)과 하부 전자석(4) 사이의 반발력이 더욱 증대되어 피스톤 전자석(5)은 상승한다.

피스톤 전자석(5)이 상승하면, 상부 전자석(3)과 피스톤 전자석(5) 사이의 반발력이 점차 증대된다. 이때 높이 센서(6)를 통해 피스톤 전자석(5)의 상승 이동이 검출되고, 이 검출값에 근거하여 ECU(7)는 피스톤 전자석(5)의 진폭을 확인한 다. 진폭이 증대되면 이 진폭증대에 비례하여 ECU(7)는 각 전자석에 전달되는 전류의 세기를 증대시킨다.

이와 같은 과정을 반복하면서 피스톤 전자석(5)의 진폭은 점진적으로 감소될 수 있다.

본 발명에 따르면, 운전자는 쇽업소버의 감쇠력 모드(예를 들어, 소프트 모드, 미디움 모드, 및 하드 모드)를 선택할 수 있다. 운전자에 의해 감쇠력 모드가 선택되면, 이 선택 정보가 ECU(7)에 전달된다. 계속해서 ECU(7)는, 상술한 바와 같이, 증폭부(8)를 통하여 각 전자석들에 사전에 정해진 세기의 전류를 전달하여 선택된 감쇠력 모드로 쇽업소버가 운용될 수 있도록 한다.

예를 들어, 운전자가 소프트 모드를 선택하였다면, ECU(7)는 전류 세기를 감소시켜 전자석들의 전자기력 세기를 감소시킨다. 그에 따라 외부로부터 충격이 입력되면 쇽업소버의 변위폭은 미디움이나 하드 모드일 때에 비해 상대적으로 증대된다.

이때, 각 전자석들 사이의 세기의 상대적인 비, 즉 상부 전자석(3), 하부 전자석(4) 및 피스톤 전자석(5)의 세기의 상대적인 비는 동일하므로, 차고는 일정하게 유지되면서 동일한 크기의 외부 충격에 대해 쇽업소버의 변위폭만 변화될 수 있다.

한편, 자동 감쇠력 모드가 설정되어 있는 상태라면, ECU(7)는 예를 들어 차량의 속도와 같은 정보를 근거로 감쇠력을 조절한다. 일반적으로, 속도가 증가할수록 감쇠력이 하드 모드로 운용되어야 조향 안정성이 확보될 수 있다. 이와 같이 상황에 따라 ECU(7)는 감쇠력을 조절하기 위해 필요한 세기의 전류가 각 전자석들에 공급될 수 있도록 제어한다.

상술한 바와 같이, 외부로부터 전달되는 초기 충격값이 크면 피스톤 전자석(5)의 변위량이 커지게 되고, 높이 센서(6)에 의해 이 변위량이 검출되면 ECU(7)는 각 전자석들에 전달되는 전류의 세기를 증대시킴으로써 감쇠력값을 증대시킬 수 있다. 따라서, 동일 모드에서도 입력 하중(즉, 초기 충격값)에 따라 감쇠력값이 변화된다.

또한, 본 발명에 따르면, 각 전자석들에 전달되는 전류의 세기를 변화시켜 감쇠력을 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 상부 전자석(3)과 하부 전자석(4) 사이의 상대적인 세기 조절에 의해 차고 조절이 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 전자석을 이용한 감쇠력 가변식 쇽업소버를, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 1은 종래기술에 따른 감쇠력 가변식 쇽업소버의 측단면도, 그리고

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇠력 가변식 쇽업소버의 개략적인 개념도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 실린더 2 : 피스톤 로드

3 : 상부 전자석 4 : 하부 전자석

5 : 피스톤 전자석 6 : 높이 센서

7 : ECU 8 : 증폭부

Claims (5)

1. 차량의 차륜과 차체 사이에 설치되어 충격을 흡수하기 위한 쇽업소버로서,

   실린더와;

   상기 실린더의 상부 및 하부에 각각 설치되는 상부 및 하부 전자석과;

   피스톤 로드의 일단에 부착되어 상기 실린더의 내부에서 직선 이동하는 피스톤 전자석과;

   상기 상부 전자석, 하부 전자석 및 피스톤 전자석에 인가되는 전류의 세기를 조절하여 감쇠력을 가변시키기 위한 ECU;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변식 쇽업소버.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 실린더의 일측에 길이방향으로 배열되어 상기 피스톤 전자석의 위치를 검출하는 높이 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변식 쇽업소버.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 ECU는, 차량 외부로부터의 충격에 의해 상기 피스톤 전자석의 위치가 변위될 경우, 상기 높이 센서에 의해 검출된 상기 피스톤 전자석의 변위값에 근거하여 상기 상부 전자석, 하부 전자석 및 피스톤 전자석에 인가되는 전류의 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변식 쇽업소버.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 ECU는, 운전자가 선택한 감쇠력 제어 모드나 차량의 속도에 근거하여 상기 상부 전자석, 하부 전자석 및 피스톤 전자석에 인가되는 전류의 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변식 쇽업소버.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 ECU는, 상기 상부 전자석, 하부 전자석 및 피스톤 전자석에 각각 전달되는 전류의 세기의 상대적인 비를 변화시켜 차고를 조절하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변식 쇽업소버.

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