KR20100048155A - 차량의 차고 제어장치 - Google Patents

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KR20100048155A
KR20100048155A KR1020080107188A KR20080107188A KR20100048155A KR 20100048155 A KR20100048155 A KR 20100048155A KR 1020080107188 A KR1020080107188 A KR 1020080107188A KR 20080107188 A KR20080107188 A KR 20080107188A KR 20100048155 A KR20100048155 A KR 20100048155A
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Abstract

차량의 현가장치에 구비되는 구성요소의 일부를 개선하여 레버비를 조절함으로써 필요에 따라 차량의 차고를 조절할 수 있는 차량의 차고 제어장치를 제공한다. 차량의 차고 제어장치는 휠이 장착되는 너클, 너클과 차체를 하부측에서 연결하는 로워암, 로워암의 상측에 구비되며, 너클과 차체를 연결하는 어퍼암, 및 로워암과 차체의 사이에서 차량의 차고방향으로 개재되며, 외력이 공급됨에 따라 구동되어 차량의 차고를 조절하는 차고 조절부를 포함하며, 차고 조절부가 구동됨에 따라로워암과 차체사이의 레버비가 조절되어 차량의 차고를 조절한다.
차량, 차고, 제어, 레버비

Description

차량의 차고 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING HEIGHT OF VEHICLE}
본 발명은 차량의 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 차고 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 차량의 주행중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달하지 않도록 하는 장치이다. 현가장치는 노면으로부터 전달되는 진동이나 충격을 흡수하여 차체의 손상을 방지하고 승차감을 향상시켜 쾌적한 주행이 가능하도록 한다.
한편, 차량은 주행 상태에 따라 노면에 의한 차체 손상을 방지하기 위해 차고를 조절할 필요가 있다. 예를 들어, 차량이 주행하는 노면이 불규칙한 험로인 경우 차고를 높여야 하고, 고속도로와 같은 평평한 길을 주행하는 경우에는 차고를 낮춰 공기저항을 줄일 필요가 있다.
차량의 현가장치에 구비되는 구성요소의 일부를 개선하여 레버비를 조절함으로써 필요에 따라 차량의 차고를 조절할 수 있는 차량의 차고 제어장치를 제공한 다.
차량의 차고 제어장치는 휠이 장착되는 너클, 너클과 차체를 하부측에서 연결하는 로워암, 로워암의 상측에 구비되며, 너클과 차체를 연결하는 어퍼암, 및 로워암과 차체의 사이에서 차량의 차고방향으로 개재되며, 외력이 공급됨에 따라 구동되어 차량의 차고를 조절하는 차고 조절부를 포함하며, 차고 조절부가 구동됨에 따라로워암과 차체사이의 레버비가 조절되어 차량의 차고를 조절한다.
차고 조절부는 상측이 차체측에 배치되어 회전 가능한 상태를 유지하며, 하측이 기설정된 기울기를 갖고 경사지게 형성되는 제1 부재, 하측이 로워암측에 배치도어 회전 가능한 상태를 유지하며, 상측이 제1 부재의 하측에 대응하여 기설정된 기울기를 갖고 경사지게 형성되는 제2 부재, 및 제1 부재와 제2 부재 사이에 개재되어 외력의 전달에 따라 가압되거나 복원되며, 제1 부재와 제2 부재의 회전에 연동되는 탄성부재를 포함할 수 있다.
제1 부재는 기설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖는 경사부, 경사부의 경사면으로부터 길이방향으로 신장되며, 탄성부재가 끼워지는 돌기부, 및 경사부의 양측에서 길이방향으로 신장되며, 탄성부재의 장착상태를 지지하는 걸림부를 포함할 수 있다.
탄성부재는 압축 코일 스프링으로 이루어질 수 있다.
레버비는 a/b로 이루어질 수 있다.
여기서, a는 차체와 로워암의 연결 지점에서 탄성부재의 하중(F)방향 중심선 이 로워암과 만나는 교점까지의 거리이며, b는 차체와 로워암의 연결 지점에서 너클과 로워암의 연결 지점까지의 거리를 의미한다.
제2 부재는 제1 부재와 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
제1 부재와 차체 사이에 개재되어 제1 부재를 차체로부터 회전 가능한 상태로 하는 제1 회전부재, 제1 부재에 결합되며, 외력이 전달됨에 따라 제1 부재로 회전력을 전달하는 기어부재, 및 제2 부재와 로워암 사이에 개재되어 제2 부재를 로워암으로부터 회전 가능한 상태로 하는 제2 회전부재를 더 포함할 수 있다.
기어부재는 제1 부재의 외면에 결합되는 피니언 기어로 이루어질 수 있다.
피니언 기어에 맞물리는 랙 기어, 랙 기어에 구동력을 공급하는 구동부, 및 구동부에 해당되는 구동 제어신호를 공급하여 차량의 차고를 조절하는 제어동작을 수행하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
차량의 차고를 검출하여 해당되는 차고신호를 발생하는 차고센서를 더 포함하며, 제어부는 차고센서로부터 입력되는 차고신호를 분석하여 기설정 차고값과 비교하며, 차량의 차고가 낮은 상태이면 구동부로 제1 구동 제어신호를 공급하여 차량의 차고를 높게 하는 제어동작을 수행하며, 차량의 차고가 높은 상태이면 구동부로 제2 구동 제어신호를 공급하여 차량의 차고를 낮게 하는 제어동작을 수행할 수 있다.
차량의 차고 제어장치는 레버비를 조절하여 차량의 직진시에는 차량의 차고를 낮게 설정하여 직진 안정성을 확보하고, 차량의 차고를 높게 유지할 필요가 있 는 경우에는 차량의 차고를 높게 조절할 수 있다.
또한, 차량의 선회시와 같이 필요한 경우 차량의 좌우측 차고를 다르게 조절하여 선회 안정성을 증대시킬 수도 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차고 제어장치를 도시한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차고 제어장치는 너클(10), 로워암(12), 어퍼암(14), 차고 조절부(20), 구동부(30), 제어부(40)를 포함하며, 차고 조절부(20)가 구동됨에 따라 로워암(12)과 차체(4)사이의 레버비가 조절되어 차량의 차고를 조절한다.
본 발명의 실시예에 따른 레버비는 a/b로 이루어진다. 여기서, a는 차체(4)와 로워암(12)의 연결 지점에서 탄성부재(26)의 하중(F)방향 중심선이 로워암(12)과 만나는 교점까지의 거리이며, b는 차체(4)와 로워암(12)의 연결 지점에서 너클(10)과 로워암(12)의 연결 지점까지의 거리를 의미한다.
너클(10)은 도 1에 도시한 바와 같이 휠(2)이 장착되는 부분이다.
로워암(12)은 너클(10)과 차체(4)를 하부측에서 연결한다.
어퍼암(14)은 로워암(12)의 상측에 구비되며, 너클(10)과 차체(4)를 연결한다.
차고 조절부(20)는 로워암(12)과 차체(4)의 사이에서 차량의 차고방향으로 개재되며, 외력이 공급됨에 따라 구동되어 차량의 차고를 조절한다.
차고 조절부(20)는 제1 부재(22), 제2 부재(24), 탄성부재(26)를 포함한다.
제1 부재(22)는 상측이 차체(4)측에 배치되어 회전 가능한 상태를 유지한다. 제1 부재(22)는 하측이 기설정된 기울기를 갖고 경사지게 형성된다.
제1 부재(22)는 경사부(22a), 돌기부(22b), 걸림부(22c)를 포함한다.
경사부(22a)는 기설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖는다.
돌기부(22b)는 경사부(22a)의 경사면으로부터 길이방향으로 신장되며, 탄성부재(26)가 끼워지는 부분이다.
걸림부(22c)는 경사부(22a)의 양측에서 길이방향으로 신장되며, 탄성부재(26)의 장착상태를 지지한다.
제2 부재(24)는 하측이 로워암(12)측에 배치되어 회전 가능한 상태를 유지한다. 제2 부재(24)는 상측이 제1 부재(22)의 하측에 대응하여 기설정된 기울기를 갖고 경사지게 형성된다. 제2 부재(24)는 제1 부재(22)와 동일한 형상으로 형성될 수 있다.
필요한 경우, 제2 부재(24)는 제1 부재(22)와 부분적으로 동일하게 형성할 수도 있다. 예를 들어, 제2 부재(24)는 제1 부재(22)의 경사부(22a)를 제외한 나머 지 부분을 동일하게 형성할 수 있다. 제2 부재(24)는 제1 부재(22)의 경사부(22a)와는 달리 평면으로 형성할 수 있다. 이러한 경우, 제2 부재(24)는 탄성부재(26)의 지지 기능을 하게 된다.
탄성부재(26)는 제1 부재(22)와 제2 부재(24) 사이에 개재되어 외력의 전달에 따라 가압되거나 복원되며, 제1 부재(22)와 제2 부재(24)의 회전에 연동된다. 탄성부재(26)는 압축 코일 스프링으로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차고 제어장치는 제1 부재(22)와 제2 부재(24)가 회전되도록 하기 위한 구성으로 제1 회전부재(60), 기어부재(70), 제2 회전부재(80)를 더 포함한다.
제1 회전부재(60)는 제1 부재(22)와 차체(4) 사이에 개재되어 제1 부재(22)를 차체(4)로부터 회전 가능한 상태로 하는 부분이다.
기어부재(70)는 1 부재에 결합되며, 외력이 전달됨에 따라 제1 부재(22)로 회전력을 전달한다.
제2 회전부재(80)는 제2 부재(24)와 로워암(12) 사이에 개재되어 제2 부재(24)를 로워암(12)으로부터 회전 가능한 상태로 한다. 제1 회전부재(60)와 제2 회전부재(80)는 베어링으로 이루어진다.
기어부재(70)는 제1 부재(22)의 외면에 결합되는 피니언 기어(72), 피니언 기어(72)에 맞물리는 랙 기어(74)의 조합으로 이루어진다.
구동부(30)는 랙 기어(74)에 구동력을 공급한다. 구동부(30)는 유압 실린더 또는 공압 실린더를 이용할 수 있으며, 모터로 이루어질 수도 있다. 구동부(30)는 랙 기어(74)를 구동하여 피니언 기어(72)를 회전시키는 구성이면 다양한 설계변경을 통해 여러 가지 형태로 구성할 수 있다. 따라서, 구동부(30)를 유압 실린더, 공압 실린더 및 모터로 한정하여 이해하면 안 된다.
제어부(40)는 구동부(30)에 해당되는 구동 제어신호를 공급하여 차량의 차고를 조절하는 제어동작을 수행한다. 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차고 제어장치는 사용자의 필요에 따라 레버비를 조절하여 차고의 높이를 조절할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차고 제어장치는 차량의 차고를 검출하여 해당되는 차고신호를 발생하는 차고센서(50)를 더 포함한다. 이러한 경우, 제어부(40)는 차고센서(50)로부터 입력되는 차고신호를 분석하여 기설정 차고값과 비교하며, 차량의 차고가 낮은 상태이면 구동부(30)로 제1 구동 제어신호를 공급하여 차량의 차고를 높게 하는 제어동작을 수행한다.
이와는 달리, 제어부(40)는 차량의 차고가 높은 상태이면 구동부(30)로 제2 구동 제어신호를 공급하여 차량의 차고를 낮게 하는 제어동작을 수행한다. 즉, 전술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라 조절되는 레버비는 사용자의 필요에 따라 조절할 수 있으며, 차고센서(50)의 입력에 따라 자동으로 조절되어 차고의 높이를 조절할 수도 있다.
도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차고 제어장치에서 레버비 변화상태를 도시한 도면이며, 도 2는 레버비가 크게 변화된 상태이고, 도 3은 레버비가 작게 변화된 상태를 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 차량의 차고 제어장치는 더블 위시본식 전륜 현가 장치에 적용한 것이다.
더블 위시본식 전륜 현가장치는 로워암(12), 어퍼암(14) 및 너클(10)을 포함한다.
이러한 구성요소들은 차량의 거동 특성에 따라 기구학적으로 배치된다. 여기서, 차량의 거동 특성은 범프, 리바운드 또는 조향 등에 따라 발생한다. 그런데, 현가장치의 기구학적인 거동을 결정짓는 지오메트리 점들은 차체(4)에 고정되어 있으므로 더블 위시본식 현가장치를 구성하는 어퍼암(14)과 로워암(12)의 링크들도 결정되어진 상태의 거동 특성을 수행하게 된다.
상기한 바와 같이 더블 위시본식 현가장치는 초기 설정시 차량의 운동 성능을 결정짓는 여러 가지 요소 중에서 일부의 성능을 만족시키기 위하여 지오메트리 점들이 결정되면 다른 운동 성능은 저하될 수 밖에 없는 구조적인 한계가 있다.
예를 들면, 차량의 선회 안정성을 증대시키기 위하여 차량의 롤센터(roll center)를 높게 설정하면 직진시 불규칙한 노면에 의한 타이어의 범프나 리바운드에 의하여 차량의 휠 트레드 변화가 심하게 발생되므로 직진 안정성이 나빠지게 된다.
이와는 반대로 직진 안정성을 확보하기 위하여 롤센터를 낮게 설정하면 차량의 선회시 롤강성이 저하되어 선회 안정성은 감소하게 된다.
여기서, 차량의 롤센터는 너클(10)에 설치되는 어퍼암(14)의 너클(10)측 연결부와 차체(4)측 연결부를 연결하여 연장되는 선과, 로워암(12)의 너클(10)측 연결부와 차체(4)측 연결부를 연결하여 연장되는 선이 만나는 교차점을 가정한다. 그 리고 교차점으로부터 타이어와 지면과의 접지점을 이은 직선을 가정한다. 이렇게 만들어진 직선과 차량의 중심선이 만나는 교점이 롤센터가 된다. 이때, 롤센터와 지면과의 높이는 롤센터의 높이가 된다.
한편, 전술한 바와 같이 더블 위시본식 현가장치의 경우 선회 안정성과 직진 안정성을 동시에 만족시킬 수 없는 구조적인 문제가 있다.
본 발명의 실시예는 더블 위시본식 현가장치에서 로워암(12)과 차체(4)사이의 레버비를 조절하여 차량의 차고를 조절하는 것이다.
로워암(12)과 차체(4) 사이에 차고 조절부(20)가 설치되는바, 이러한 차고 조절부(20)는 상호 대응되는 구성요소간 회전방향에 따라 레버비가 자동으로 조절되어 차고를 조절하게 된다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차고 제어장치의 제어동작을 설명한다.
먼저, 제어부(40)는 차고센서(50)로부터 입력되는 차고신호를 분석하여 기설정 차고값과 비교하며, 차량의 차고가 낮은 상태이면 구동부(30)로 제1 구동 제어신호를 공급하여 차량의 차고를 높게 하는 제어동작을 수행한다.
구동부(30)에 제1 구동 제어신호가 공급되면 랙 기어(74)가 구동되고, 랙 기어(74)에 맞물려 있는 피니언 기어(72)가 회전한다. 피니언 기어(72)가 회전되면 제1 부재(22)는 도 2에 도시한 상태로 회전하게 된다. 제1 부재(22)의 회전에 연동되어 제2 부재(24)도 회전하게 된다.
도 2는 레버비(a1/b)가 큰 경우를 도시한 것이며, 레버비가 작은 경우에 비 해 차고가 상대적으로 높은 상태이다. 레버비가 큰 경우는 탄성부재(26)의 하중(F)이 크게 작용하는 것을 의미하며, 탄성부재(26)가 제 기능을 충분히 하고 있는 것이므로 상대적으로 높은 차고를 갖게 된다.
이와는 달리, 제어부(40)는 차량의 차고가 높은 상태이면 구동부(30)로 제2 구동 제어신호를 공급하여 차량의 차고를 낮게 하는 제어동작을 수행한다.
구동부(30)에 제2 구동 제어신호가 공급되면 랙 기어(74)가 구동되고, 랙 기어(74)에 맞물려 있는 피니언 기어(72)가 회전한다. 참고로, 피니언 기어(72)의 회전은 제1 구동 제어동작시의 회전방향과 반대방향으로 이루어진다. 피니언 기어(72)가 회전되면 제1 부재(22)는 도 3에 도시한 상태로 회전하게 된다. 제1 부재(22)의 회전에 연동되어 제2 부재(24)도 회전하게 된다.
도 3은 레버비(a2/b)가 작은 경우를 도시한 것이며, 레버비가 큰 경우에 비해 차고가 상대적으로 낮은 상태이다. 레버비가 작은 경우는 탄성부재(26)의 하중(F)이 작게 작용하는 것으로, 탄성부재(26)가 제 기능을 하지 못하게 되므로 상대적으로 낮은 차고를 갖게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 차량의 차고 제어장치는 레버비를 조절하여 차량의 직진시에는 차량의 차고를 낮게 설정함으로써 직진 안정성을 확보한다. 차량의 직진시에는 차량의 롤에 대한 범프가 감소되므로 너클(10)의 움직임이 작게 된다. 이러한 경우 차량은 수평상태를 유지하기 때문에 롤센터의 높이가 일정하므로 직진 안정성을 증가시키게 된다.
한편, 차량의 차고를 높게 유지할 필요가 있는 경우에는 차량의 차고를 높게 조절할 수 있다. 필요한 경우 차량의 좌우측 차고를 다르게 조절할 수도 있다.
예를 들어, 차량의 선회시에는 차량의 좌우측 차고를 다르게 조절함으로써 선회 안정성을 증대시킬 수 있다. 차량 선회시에는 선회되는 외륜의 범프 스트로크에 의해 레버비를 적절하게 조절하여 차고를 조절할 필요가 있다. 따라서, 차량의 선회시에는 내측 방향은 차고를 낮게 조절하고 외측 방향은 차고를 상대적으로 높게 조절하여 선회 안정성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량의 차고 제어장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 레버비가 크게 변화된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 레버비가 작게 변화된 상태를 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
2 ; 휠 4 ; 차체
10 ; 너클 12 ; 로워암
14 ; 엎어암 20 ; 차고 조절부
22 ; 제1 부재 24 ; 제2 부재
26 ; 탄성부재 30 ; 구동부
40 ; 제어부 50 ; 차고센서
60 ; 제1 회전부재 70 ; 기어부재
72 ; 피니언 기어 74 ; 랙 기어
80 ; 제2 회전부재

Claims (5)

  1. 휠이 장착되는 너클;
    상기 너클과 차체를 하부측에서 연결하는 로워암;
    상기 로워암의 상측에 구비되며, 상기 너클과 상기 차체를 연결하는 어퍼암, 및
    상기 로워암과 상기 차체의 사이에서 상기 차량의 차고방향으로 개재되며, 외력이 공급됨에 따라 구동되어 상기 로워암과 상기 차체사이의 레버비가 조절되어 상기 차량의 차고를 조절하는 차고 조절부
    를 포함하며,
    상기 차고 조절부는
    상측이 상기 차체측에 배치되어 회전 가능한 상태를 유지하며, 하측이 기설정된 기울기를 갖고 경사지게 형성되는 제1 부재;
    하측이 상기 로워암측에 배치도어 회전 가능한 상태를 유지하며, 상측이 상기 제1 부재의 하측에 대응하여 기설정된 기울기를 갖고 경사지게 형성되는 제2 부재, 및
    상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이에 개재되어 외력의 전달에 따라 가압되거나 복원되는 압축 코일 스프링으로 이루어지며, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 회전에 연동되는 탄성부재
    를 포함하는 차량의 차고 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 부재와 상기 제2 부재는
    상기 기설정된 각도로 기울어진 경사면을 갖는 경사부;
    상기 경사부의 경사면으로부터 길이방향으로 신장되며, 상기 탄성부재가 끼워지는 돌기부, 및
    상기 경사부의 양측에서 길이방향으로 신장되며, 상기 탄성부재의 장착상태를 지지하는 걸림부
    를 포함하는 차량의 차고 제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 부재는 상기 제1 부재와 동일한 형상으로 형성되는 차량의 차고 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 부재와 상기 차체 사이에 개재되어 상기 제1 부재를 상기 차체로부터 회전 가능한 상태로 하는 제1 회전부재;
    상기 제1 부재에 결합되며, 외력이 전달됨에 따라 상기 제1 부재로 회전력을 전달하는 기어부재, 및
    상기 제2 부재와 상기 로워암 사이에 개재되어 상기 제2 부재를 상기 로워암 으로부터 회전 가능한 상태로 하는 제2 회전부재
    를 더 포함하는 차량의 차고 제어장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기어부재는 상기 제1 부재의 외면에 결합되는 피니언 기어와 상기 피니언 기어에 맞물리는 랙 기어로 이루어지며,
    상기 랙 기어에 구동력을 공급하는 구동부, 및
    상기 구동부에 해당되는 구동 제어신호를 공급하여 상기 차량의 차고를 조절하는 제어동작을 수행하는 제어부
    를 더 포함하는 차량의 차고 제어장치.
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