KR20100110946A - 다축 인휠 모터 차량용 자가 정렬 현가 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다축 인휠모터 차량용 자가 정렬 현가 장치에 관한 것으로, 특히 다축 인휠 모터 차량에서 제자리 회전시 발생되는 타이어 횡방향에서의 노면과의 마찰 저항을 저감하여 타이어의 마멸 현상 및 현가 장치에 미치는 저항력을 줄이고, 제자리 회전에 소요되는 구동 모터의 소요 동력 및 회전력을 저감할 수 있는 다축 인휠 차량용 자가 정렬 현가 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 다축 인휠모터 차량용 자가 정렬 현가 장치는 차체의 상하 진동을 감쇠하기 위한 완충 스프링이 상면에 설치되어 있고, 휠과 차체를 연결하는 주축암과, 일단이 상기 완충 스프링의 근방에서 상기 주축암에 연결되는 조향 링크와, 상기 조향 링크의 타단에 연결되는 완충 장치를 포함하며, 상기 완충 장치는 상기 제자리 회전시 전륜의 일측이 토우인되고, 상기 토우인되는 전륜과 대각선 방향에 위치한 후륜이 토우아웃되도록 압축 구동되는 것을 특징으로 한다.
제자리 회전, 투우인, 토우아웃, 현가 장치, 자가 정렬

Description

다축 인휠 모터 차량용 자가 정렬 현가 장치{SELF-ALIGNMENT SUSPENSION FOR MULTI-AXIS IN-WHEEL MOTOR VEHICLE}
본 발명은 다축 인휠모터 차량용 자가 정렬 현가 장치에 관한 것으로, 특히 다축 인휠 모터 차량에서 제자리 회전(피보팅; pivoting)시 발생되는 타이어 횡방향에서의 노면과의 마찰 저항을 저감하여 타이어의 마멸 현상 및 현가 장치에 미치는 저항력을 줄이고, 제자리 회전에 소요되는 구동 모터의 소요 동력 및 회전력을 저감할 수 있는 다축 인휠 차량용 자가 정렬 현가 장치에 관한 것이다.
최근, 직렬형 하이브리드 차량 및 무인 전기 동력 차량에서 다축(예컨대, 3축 이상) 인휠 모터 차량이 많이 이용되고 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제자리 회전은 좌우 바퀴를 서로 다른 방향으로 회전시켜 회전 모멘트(yaw moment)를 발생시킴으로써 차량이 회전중심축에 대해서 제자리에서 회전운동하는 것을 말한다.
이와 같은 제자리 회전 운동시, 노면과 차량 측면방향으로의 미끄럼 운동에 의해 타이어 횡방향으로 마찰 저항(103)이 발생한다. 이러한 마찰 저항은 타이어의 마멸을 야기한다. 또한, 상기 마찰 저항이 커질수록 제자리 회전에 소요되는 구동 모터의 소요 동력 및 회전력이 커지게 된다.
또한, 상기 마찰력 발생으로 인하여 현가장치의 각 요소에 저항력이 발생하게 되고, 이와 같은 저항력에 의하여 현가 장치의 각 부품 요소의 구조 강성 및 내구성이 영향을 받게 된다.
이에, 본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다축 인휠 모터 차량에서 제자리 회전시 발생되는 타이어 횡방향에서의 노면과의 마찰 저항을 저감하여 타이어의 마멸 현상 및 현가 장치에 미치는 저항력을 줄이고, 제자리 회전에 소요되는 구동 모터의 소요 동력 및 회전력을 저감할 수 있는 다축 인휠 차량용 자가 정렬 현가 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다축 인휠 모터 차량용 자가 정렬 현가 장치는, 차체의 상하 진동을 감쇠하기 위한 완충 스프링이 상면에 설치되어 있고, 휠과 차체를 연결하는 주축암과, 일단이 상기 완충 스프링의 근방에서 상기 주축암에 연결되는 조향 링크와, 상기 조향 링크의 타단에 연결되는 완충 장치를 포함하며, 상기 완충 장치는 상기 제자리 회전시 전륜의 일측이 토우인되고, 상기 토우인되는 전륜과 대각선 방향에 위치한 후륜이 토우아웃되도록 압축 구동되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 완충 장치는 하우징과, 상기 하우징 내부의 길이방향 일측에 설치된 스프링 지지판과, 상기 하우징의 일부에 형성된 가이드 홈 내에서 가이드되어, 상기 조향 링크와 연동하는 슬라이딩 가이드와, 상기 지지판과 상기 슬라이딩 가이드 사이에 설치된 탄성 스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 완충 장치는 상기 탄성 스프링에 인가되는 프리로드(preload)를 설정할 수 있는 장력 조절 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 주축암의 차체 연결 조인트와 차륜 중심축은 동일 축선 상에 위치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다축 인휠 차량용 자가 정렬 현가 장치에 따르면, 다축 인휠 모터 차량에서 제자리 회전시 발생되는 타이어 횡방향에서의 노면과의 마찰 저항을 저감함으로써, 타이어의 마멸 현상 및 노면 마찰음을 저감할 수 있는 효과가 있다. 상기 마찰 저항이 감소함으로써 현가 장치에 미치는 저항력 또한 저감할 수 있다.
또한, 제자리 회전에 소요되는 구동 모터의 소요 동력 및 회전력을 저감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 부가적 엑츄에이터 및 제어 로직이 없이도 원활한 제자리 회전 조향을 구현할 수 있다.
본 발명의 실시예들을 설명하기 위해 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함하는 의미이다. 그리고 "포함한다"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및 /또는 성분을 구체화하며 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외하는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다축 인휠 모터 차량용 자가 정렬 현가 장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명하겠지만, 본 발명이 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경할 수 있음은 자명하다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 인휠 모터 차량용 자가 정렬 현가 장치를 차체에 장착한 상태를 도시하는 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 인휠 모터 차량의 자가 정렬 현가장치의 구성도이며, 도 3은 도 2에 도시한 자가 정렬 현가장치의 차륜 중심축과 주축암의 차체 연결 조인트가 동일 축선에 위치하는 것을 설명하는 도면으로서, (a)는 그것의 평면도이고, (b)는 (a)의 A-A 방향에서 본 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 완충 장치의 구성을 도시하는 도면으로서, (a)는 그것의 사시도이고, (b)는 (a)의 B-B 라인을 따른 단면도이며, 도 5는 제자리 회전시 발생하는 힘의 구성도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 인휠 모터 차량의 자가 정렬 현가장치의 제자리 회전시 자가 정렬 토우인/아웃 상태를 설명하는 도면이다.
도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 인휠 모터 차량용 자가 정렬 현가 장치(1)는 크게 차체(2)의 상하 진동을 감쇠하기 위한 완충 스프링(40)이 상면에 설치되어 있고, 휠(3)과 차체(2)를 연결하는 주축암(10)과, 일단이 상기 완충 스프링(40)의 근방에서 상기 주축암(10)에 연결되는 조향 링크(30)와, 상기 조향 링크(30)의 타단에 연결되는 완충 장치(20)를 포함하여 구성된다.
상기 주축암(10)은 휠(3) 및 타이어(4)를 지지하고 있다. 전/후륜 주축 암(10)은 제 1 차체 연결부(12)에 의해 차체(2)에 고정되며, 상기 주축암(10)과 차체 연결부(12)의 사이에는 구형 조인트(11)가 설치되어 있다. 또한, 중륜 주축암(50)은 제 2 차체 연결부(52)에 의해 차체(2)에 연결되며, 상기 중륜 주축암(50)과 차체 연결부(52) 사이에는 연결 조인트(51)가 설치된다.
상기 구형 조인트(11)와 차륜 중심축은 동일 축선상에 위치하도록 설계된다(도 3 참조). 이는, 조향시 횡력에 의한 자가 조향 방향의 역방향으로의 회전력을 발생시키지 않도록 하기 위함이다.
상기 완충 스프링(40)의 하단은 스프링-주축암 연결부(41)에 의해 주축암(10)과 연결되고, 상단은 차체-스프링 연결부(42)에 의해 차체에 연결된다.
상기 완충 장치(20)는 구형 조인트(29)에 의해 상기 조향 링크(30)에 연결되며, 차체 고정부(27)에 의해 차체(2)에 고정된다.
도 4에 상세히 도시한 바와 같이, 상기 완충 장치(20)는 하우징(21)과, 상기 하우징(21) 내부의 길이방향 일측에 설치된 스프링 지지판(22)과, 상기 하우징(21)의 일부에 형성된 가이드 홈(21a) 내에서 가이드되어, 상기 조향 링크(30)와 연동하는 슬라이딩 가이드(23)와, 상기 지지판(22)과 상기 슬라이딩 가이드(23) 사이에 설치된 탄성 스프링(24)을 포함한다.
상기 하우징(21)의 일측에는 장력 조절 나사(26)가 상기 지지판(22)을 통하여 상기 탄성 스프링(24)에 소정량의 프리로드(preload)를 인가할 수 있도록 설치되어 있다.
상기 장력 조절 나사(26)는, 차량의 제자리 회전시 비교적 큰 종방향(차체 길이방향)의 구동력이 발생하는 경우 자가정렬 현가장치(1)의 완충장치(20)가 압축구동되어 조향 링크(30)를 통하여 차륜의 원활한 조향이 이루어지고, 평상시 직진주행시의 비교적 작은 종방향 구동력이 발생하는 경우에는 상기 완충장치(2)가 압축 구동하지 않을 정도의 프리로드를 설정하기 위한 것이다. 프리로드는 조절 나사(26)를 회전시켜 설정할 수 있다.
상기 하우징(27)의 내측 단부에는 상기 지지판(22)과 반대측에 스토퍼(25)가 설치되어 있다. 상기 스토퍼(25)는 상기 슬라이딩 가이드(23)가 상기 하우징(21)의 내측 단부와의 반복적인 충돌로 인하여 손상되는 것을 방지하도록 완충 기능이 있는 부재로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 스토퍼(25)는 일정 시간 사용 후 교환가능하다.
상기 조향 링크(30)의 일단은 레볼루션 조인트(31)를 통하여 상기 완충 스프링(40)의 근방에서 상기 주축암(10)에 연결되고, 타단은 구형 조인트(29)를 통하여 상기 완충 장치(20)와 연결된다.
이하, 전술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 다축 인휠 모터 차량용 자가 정렬 현가 장치(1)의 작용을 설명한다.
도 5 및 도 6에 상세히 도시한 바와 같이, 제자리 회전(도면에서 좌회전)시 다축 인휠모터 차량의 차륜(4)에 인가되는 종방향으로의 구동력(102)에 의해 제자리 회전운동(101)이 발생된다. 이때, 차륜(4)과 지면의 마찰저항에 따라 발생되는 횡방향으로의 저항력(103)이 발생하고, 차륜(4)에 발생하는 종방향 구동력에 의해 차체 회전축 방향으로의 모멘트(104)가 발생하게 된다.
상기 모멘트(104)에 의해 전륜측의 우측륜 및 후륜측의 좌측륜은 조향 링크의 완충장치의 압축 작용에 의하여 좌향 조향이 이루어지게 된다. 즉, 제자리 회전시 전륜측의 우측륜이 토우인되고, 상기 토우인되는 전륜과 대각선으로 위치한 후륜측의 좌축륜이 토우아웃된다.
이때, 전륜측의 좌측륜 및 후륜측의 우측륜은 완충장치(20) 내부의 스토퍼(25) 및 하우징(21)에 의해 조향이 이루어지지 않게 된다.
이에 따라, 조향이 이루어지는 측의 차륜의 종방향으로의 구동력에 의해 발생되는 제자리 회전 모멘트 팔(107)은 조향이 이루어지지 않은 차륜의 제자리 회전모멘트 팔(105)에 비하여 증가하게 된다. 이로 인하여, 회전 방향으로의 회전 모멘트가 증가한다.
또한, 조향이 이루어지는 측 차륜의 횡방향으로의 저향력(103)에 의해 발생되는 제자리 회전에 대한 저항 모멘트 팔(108)은 조향이 이루어지지 않는 측 차륜의 제자리 회전에 대한 저항 모멘트 팔(106)에 비하여 감소가 이루어지게 된다. 이에 따라, 상대적으로 원활한 제자리 회전을 발생시킬 수 있다.
상기와 같이, 저항 모멘트가 작아짐에 따라 차륜과 노면 사이의 마찰이 그만큼 감소하고, 그에 따라 차륜의 미끄러짐에 의한 차륜의 마멸 및 마찰음이 저감하게 된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 인휠 모터 차량용 자가 정렬 현가 장치를 차체에 장착한 상태를 도시하는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 인휠 모터 차량의 자가 정렬 현가장치의 구성도.
도 3은 도 2에 도시한 자가 정렬 현가장치의 차륜 중심축과 주축암의 차체 연결 조인트가 동일 축선에 위치하는 것을 설명하는 도면으로서, (a)는 그것의 평면도이고, (b)는 (a)의 A-A 방향에서 본 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 완충 장치의 구성을 도시하는 도면으로서, (a)는 그것의 사시도이고, (b)는 (a)의 B-B 라인을 따른 단면도.
도 5는 제자리 회전시 발생되는 힘의 구성도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 인휠 모터 차량의 자가 정렬 현가장치의 제자리 회전시 자가 정렬 토우인/아웃 상태를 설명하는 도면.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
1: 자가 정렬 현가 장치 10: 주축암
11: 구형 조인트 12: 제 1 차체 연결부
20: 완충 장치 21: 하우징
21a: 가이드 슬릿(21a) 22: 지지판
23: 슬라이딩 가이드 24: 스프링
25: 스토퍼 26: 장력 조절 나사
27: 차체 고정부 28: 연결 링크
29: 구형 조인트 30: 조향 링크
31: 레볼루션 조인트 40: 완충 스프링
41: 스프링-주축암 연결부 42: 차체-스프링 연결부
52: 제 2 차체 연결부

Claims (4)

  1. 다축 인휠 모터 차량용 자가 정렬 현가 장치로서,
    차체의 상하 진동을 감쇠하기 위한 완충 스프링이 상면에 설치되어 있고, 휠과 차체를 연결하는 주축암과,
    일단이 상기 완충 스프링의 근방에서 상기 주축암에 연결되는 조향 링크와,
    상기 조향 링크의 타단에 연결되는 완충 장치를 포함하며,
    상기 완충 장치는 상기 제자리 회전시 전륜의 일측이 토우인되고, 상기 토우인되는 전륜과 대각선 방향에 위치한 후륜이 토우아웃되도록 압축 구동되는 것을 특징으로 하는 다축 인휠 모터 차량용 자가 정렬 현가 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 완충 장치는,
    하우징과,
    상기 하우징 내부의 길이방향 일측에 설치된 스프링 지지판과,
    상기 하우징의 일부에 형성된 가이드 홈 내에서 가이드되어, 상기 조향 링크와 연동하는 슬라이딩 가이드와,
    상기 지지판과 상기 슬라이딩 가이드 사이에 설치된 탄성 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 인휠 모터 차량용 자가 정렬 현가 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 완충 장치는,
    상기 탄성 스프링에 인가되는 프리로드(preload)를 설정할 수 있는 장력 조절 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 인휠 모터 차량용 자가 정렬 현가 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주축암의 차체 연결 조인트와 차륜 중심축은 동일 축선 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 다축 인휠 모터 차량용 자가 정렬 현가 장치.
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