KR20120058148A - 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치 - Google Patents

Abstract

능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치가 개시된다. 본 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치는 차체측 서브 프레임의 좌우 양측에 각각 구비되어 너클에 일단이 설치된 어시스트 링크의 차체측 절점의 위치를 가변하는 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치에서, 상기 서브 프레임의 좌우 양측 하부에 각각 고정 설치되며, 양 측면에는 상기 어시스트 링크 선단의 부시가 안내되는 원호형상의 가이드 홈을 형성하는 가이드 하우징; 상기 가이드 하우징의 내 측면에 구성되어 체인구동을 통하여 상기 부시의 위치를 이동 제어하는 체인구동수단을 포함한다.

Description

능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치{ACTUATING DEVICE FOR ACTIVE GEOMETRY CONTROL SUSPENSION SYSTEM}

본 발명은 능동제어 서스펜션 시스템(AGCS, Active Geometry Control Suspension System)용 구동장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 차체측 서브 프레임의 좌우 양측에 각각 구비되어 너클에 일단이 설치된 어시스트 링크의 차체측 절점의 위치를 가변하는 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 현가장치는 차체와 차륜사이에 구성되어 2개의 강체를 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 스프링과 쇽업소버 및 트레일링 암과 너클, 컨트롤 아암 등으로 구성된다.

이러한 현가장치는 첫째, 차량의 주행 중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자에 안락한 승차감을 제공하고, 둘째, 운전자의 운전 행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하여야 하며, 셋째, 불규칙한 노면의 주행 시, 타이어 접지면에서의 수직 하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 시, 차량의 안정성을 확보해야 하는 기본 조건을 만족시켜야 한다.

특히, 최근 리어 서스펜션에 적용하는 능동제어 서스펜션 시스템(Active Geometry control Suspension System, AGCS)은 전기적으로 작동되는 액추에이터를 이용하여 어시스트 링크의 차체측 절점을 가변함으로써 차량의 고속 선회 혹은 급차선 변경 시에 선회 외측 후륜의 토우 인(Toe In) 값을 증대시켜 차량의 주행 및 조종 안정성을 개선시킨다.

즉, 상기한 능동제어 서스펜션 시스템은 차량의 급속 선회 또는 급차선 변경 시에 오버 스티어 경향이 나타나 조종성이 떨어지는데, 이를 해결하기 위해 고속 선회 및 급차선 변경 시, 선회 외측 후륜을 토우 인(Toe In)으로 유도하여 조종 안정성을 향상시키게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 일례에 의한 사시도로서, 종래 능동제어 서스펜션 시스템은 서브 프레임(101)의 좌우 양측에 각각 작동로드(105)가 직선 왕복 운동하는 액추에이터(103)가 구성되고, 상기 액추에이터(103)의 작동로드(105)는 상기 서브 프레임(101)의 일측에 레버 회전축(107)을 통하여 회전 가능하게 설치되는 제어레버(109)의 일단에 연결된다.

그리고 상기 제어레버(109)의 타단은 너클(111)의 일측에 볼 조인트(BJ)를 통하여 설치되는 어시스트 링크(113)의 선단에 부시(B)를 통하여 연결되어 어시스트 링크(113)의 차체측 절점(P)을 형성한다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 능동제어 서스펜션 시스템은 차량의 선회 시, 범프가 일어나는 선회 외측 후륜(115)의 토우-인 값을 증가시키게 된다.

즉, 상기 액추에이터(103)의 구동에 의해 제어레버(109)가 회전운동을 하게되면, 어시스트 링크(113)의 차체측 절점(P)의 위치가 아래로 이동하게 된다.

이에 따라, 상기 선회 외측 후륜(115)은 토우-인 값이 증대되어 차량의 고속 선회 또는 급차선 변경 시 등의 상황에서 차량의 선회 안정성을 향상시켜 안정된 차량 주행성능을 구현하게 된다.

그러나 종래의 능동제어 서스펜션 시스템은 상기한 액추에이터(103)와 어시스트 링크(113) 사이의 동력전달 구조로 제어레버(109)를 사용함에 따라 상기한 제어레버(109)의 회전작동을 액추에이터(103)의 작동력에만 의존해야 하는 단점이 있으며, 이러한 액추에이터(103)는 차량의 거동에 따라 어시스트 링크(113)를 통하여 전달되는 횡력에 상당하는 작동력을 갖추어야 함에 따라 대용량으로 적용되어야 하며, 이에 따른 설계상의 제약을 받는 단점이 있다.

또한, 상기한 액추에이터(103)의 작동력을 어시스트 링크(113)에 제어레버(109)의 회전작동을 통하여 전달함으로 인해 휠의 트레드 변화를 초래하는 단점도 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 단점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 액추에이터의 구동력을 체인을 통하여 전달함으로써, 상기 어시스트 링크를 통하여 전달되는 외력이 액추에이터에 직접적으로 전달되지 않도록 하여 액추에이터의 내구성을 유지함과 동시에 그 용량을 최소화하며, 이로 인한 설계상의 이점을 갖는 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 차체측 가이드 하우징의 양측에 형성되는 원호형상의 가이드 홈을 따라 어시스트 링크의 부시가 거동되도록 구성하여 상기 부시의 궤적이 어시스트 링크의 너클측 연결점을 회전중심으로 하는 원호방향을 따르도록 함으로써 휠의 트레드 변화를 최소화할 수 있도록 하는 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치는 차체측 서브 프레임의 좌우 양측에 각각 구비되어 너클에 일단이 설치된 어시스트 링크의 차체측 절점의 위치를 가변하는 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치에 있어서, 상기 서브 프레임의 좌우 양측에 각각 고정 설치되며, 양 측면에는 상기 어시스트 링크 선단의 부시가 안내되는 원호형상의 가이드 홈을 형성하는 가이드 하우징; 상기 가이드 하우징의 내 측부에 구성되어 체인구동을 통하여 상기 부시의 위치를 이동 제어하는 체인구동수단을 포함한다.

상기 각 가이드 홈은 상기 어시스트 링크의 너클측 연결점을 회전중심으로 하는 원호방향의 궤적을 따라 형성될 수 있다.

또한, 상기 부시는 양측 단부에 상기 가이드 홈을 따라 안내되는 가이드 턱부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 체인구동수단은 상기 가이드 하우징의 내 측면 일측에 브라켓을 통하여 설치되는 체인모터; 상기 체인모터의 회전축에 설치되는 구동 스프로킷; 상기 가이드 하우징의 상부와 하부에 각각 아이들 축을 통하여 설치되는 상부 및 하부 아이들 스프로킷; 및 상기 구동 스프로킷과 상기 상부 및 하부 아이들 스프로킷에 감긴 상태로, 일단과 타단이 상기 부시의 상측과 하측에 각각 연결되는 체인으로 구성될 수 있다.

또한, 상기 체인모터는 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 서보모터로 구성될 수 있다.

본 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치에 의하면, 체인모터의 회전구동력을 체인을 통하여 부시에 장력으로 전달함으로써, 동력전달과정에 마찰손실을 최소화하며, 상기 어시스트 링크를 통하여 전달되는 외력이 액추에이터에 직접적으로 전달되지 않도록 하여 액추에이터의 내구성을 유지함과 동시에 그 용량을 최소화할 수 있으며, 이로 인한 설계상의 이점을 갖는다.

또한, 차체측 가이드 하우징의 양측에 형성되는 원호형상의 가이드 홈을 따라 어시스트 링크의 부시가 거동되도록 구성하여 상기 부시의 궤적이 어시스트 링크의 너클측 연결점을 회전중심으로 하는 원호방향을 따르도록 함으로써 휠의 트레드 변화를 최소화할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 일측 투영 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치의 조립 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치의 측면 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치에 의한 차량의 주행 조건별 어시스트 링크의 작동 상태도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치의 조립 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치의 측면 구성도이다.

도 2을 참조하면, 본 실시예에 따른 구동장치(1)가 적용되는 능동제어 서스펜션 시스템은 차체 서브 프레임(미도시)의 좌우 양측에 각각 구비되어 각 너클(미도시)에 일단이 볼 조인트(3)를 통하여 설치된 어시스트 링크(5)의 선단과 연결된 상태로 어시스트 링크(5)의 차체측 절점(P)의 위치를 가변하도록 작동하게 된다.

이러한 구동장치(1)는 기본적으로 가이드 하우징(10)과 체인구동수단(20)으로 구성된다.

먼저, 가이드 하우징(10)은 서브 프레임(미도시)의 좌우 양측에 각각 고정 설치된다.

단, 본 실시에서는 이러한 가이드 하우징(10)의 고정은 일반적인 용접 또는 볼트 체결 등을 통하여 고정할 수 있으며, 이러한 구체적인 고정구조는 생략한다.

즉, 상기 가이드 하우징(10)은 서브 프레임(미도시)의 좌우 양측에 각각 고정 설치되며, 그 양 측면에는 상기 어시스트 링크(5) 선단의 부시(7)가 안내되도록 원호형상의 가이드 홈(11)이 형성된다.

이때, 상기 각 가이드 홈(11)은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 어시스트 링크(5)의 너클측 연결점(M)을 회전중심으로 하는 원호방향의 궤적(G)을 따라 형성된다.

또한, 상기 부시(7)는 그 양측 단부에 상기 가이드 홈(11)을 따라 안내되는 가이드 턱부(9)가 형성되어 설치된다.

그리고 상기 체인구동수단(20)은 상기 가이드 하우징(10)의 내 측부에 구성되어 체인구동을 통하여 상기 부시(7)의 위치를 이동 제어한다.

이러한 체인구동수단은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 가이드 하우징(10)의 내 측부 일측에 브라켓(21)을 통하여 체인모터(23)가 설치된다.

상기 체인모터(23)에는 그 회전축(25)에 구동 스프로킷(27)이 설치된다.

여기서, 상기 체인모터(23)는 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 서보모터로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 제어신호에 따라 회전수 및 회전방향의 제어가 정밀하게 이루어지는 구동원이면 적용이 가능하다.

또한, 상기 가이드 하우징(10)의 상단 일측과 하단 일측에는 각각 폭방향으로 설치되는 아이들 축(IS)이 구성되고, 각 아이들 축(IS)에는 상부 아이들 스프로킷(29)과 하부 아이들 스프로킷(31)이 각각 설치된다.

또한, 상기 구동 스프로킷(27)과 상기 상부 및 하부 아이들 스프로킷(29,31)에는 체인(C)이 감기는데, 상기 체인(C)은 그 일단이 상기 상부 아이들 스프로킷(29)을 거쳐 상기 부시(7)의 상측에 고정 연결되고, 타단은 상기 하부 아이들 스프로킷(31)을 거쳐 상기 부시(7)의 하측에 고정 연결된다.

즉, 상기 체인모터(23)의 구동에 따라 구동 스프로킷(27)이 회전하면, 상기 체인(C)은 그 양단이 상부 및 하부 아이들 스프로킷(29,31)을 거쳐 상기 부시(7)의 상측과 하측에 각각 연결된 상태로, 가이드 하우징(10)의 가이드 홈(11)을 따라 부시(7)의 위치를 이동시키도록 체인모터(23)의 회전 구동력을 부시(7)에 장력으로 전달한다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 종래의 액추에이터에 의해 구동하는 제어레버를 삭제하고, 체인모터(23)의 구동력을 3개의 스프로킷(27,29,31)에 걸쳐진 체인(C)을 통하여 부시(7)의 상측과 하측에 장력으로 전달한다.

이로써, 어시스트 링크(5)의 차체측 절점(P)은 어시스트 링크(5)의 너클측 연결점(M)을 회전중심으로 하는 원호방향의 궤적(G)을 따라 휠의 트레드 변화 없이 부드럽게 승하강되어 차량의 선회 외측 후륜의 토우(Toe)가 제어한다.

즉, 차량의 고속 선회 혹은 급차선 변경 등에 의해 차량의 선회 외측 후륜이 범프할 경우, 조향 각속도, 차속 등의 신호에 따라 제어기는 선회 외측 후륜에 대하여 상기 체인모터(23)에 제어신호를 출력한다.

이에 따라, 어시스트 링크(5)의 부시(7)는 가이드 하우징(10) 상의 가이드 홈(11)를 따라 상기한 원호방향의 궤적(G)을 그리며 하강하여 상기 어시스트 링크(5)의 차체측 절점(P)의 위치를 아래로 이동시키게 된다.

이에, 상기 차량의 선회 외측 후륜은 토우-인이 증대되며, 차량은 언더 스티어로 유도되어 차량의 선회 거동 안정성을 확보하게 되는 것이다.

한편, 도 4는 차량의 주행 조건별 어시스트 링크의 작동 상태도로, S1단계는 초기 휠 얼라인먼트 설정 상태에서의 어시스트 링크(5)의 설치각(θ1)을 도시하고 있으며, S2단계에서는 실제 차량 거동조건에서의 어시스트 링크(5)의 거동각(θ2)을 도시하고 있으며, S3단계에서는 본 실시예에 따른 구동장치가 적용된 능동제어 서스펜션 시스템이 작동하여 어시스트 링크(5)의 차체측 절점(P)이 어시스트 링크(5)의 너클측 연결점(M)을 회전중심으로 하는 원호방향의 궤적(G)을 따라 이동한 상태를 도시하고 있다.

이와 같이, 어시스트 링크(5)의 차체측 절점(P)이 상기 원호방향의 궤적(G)을 따라 이동하게 되면, 휠의 트레드 변화가 거의 없게 되어 능동제어 서스펜션 시스템의 부드러운 작동을 유도하게 된다.

1: 구동장치 3: 볼 조인트
5: 어시스트 링크 P: 절점
7: 부시 9: 가이드 턱부
10: 가이드 하우징 11: 가이드 홈
20: 체인구동수단 21: 브라켓
23: 체인모터 25: 회전축
27: 구동 스프로킷 29: 상부 아이들 스프로킷
31: 하부 아이들 스프로킷 C: 체인
IS: 아이들 축

Claims (5)

1. 차체측 서브 프레임의 좌우 양측에 각각 구비되어 너클에 일단이 설치된 어시스트 링크의 차체측 절점의 위치를 가변하는 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치에 있어서,
   상기 서브 프레임의 좌우 양측에 각각 고정 설치되며, 양 측면에는 상기 어시스트 링크 선단의 부시가 안내되는 원호형상의 가이드 홈을 형성하는 가이드 하우징;
   상기 가이드 하우징의 내 측부에 구성되어 체인구동을 통하여 상기 부시의 위치를 이동 제어하는 체인구동수단을 포함하는 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치.
2. 제1항에서,
   상기 각 가이드 홈은
   상기 어시스트 링크의 너클측 연결점을 회전중심으로 하는 원호방향의 궤적을 따라 형성되는 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치.
3. 제1항에서,
   상기 부시는
   양측 단부에 상기 가이드 홈을 따라 안내되는 가이드 턱부가 형성되는 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치.
4. 제1항에서,
   상기 체인구동수단은
   상기 가이드 하우징의 내 측면 일측에 브라켓을 통하여 설치되는 체인모터;
   상기 체인모터의 회전축에 설치되는 구동 스프로킷;
   상기 가이드 하우징의 상부와 하부에 각각 아이들 축을 통하여 설치되는 상부 및 하부 아이들 스프로킷; 및
   상기 구동 스프로킷과 상기 상부 및 하부 아이들 스프로킷에 감긴 상태로, 일단과 타단이 상기 부시의 상측과 하측에 각각 연결되는 체인으로 구성되는 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치.
5. 제4항에서,
   상기 체인모터는
   회전수 및 회전방향 제어가 가능한 서보모터로 구성되는 능동제어 서스펜션 시스템용 구동장치.

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