KR20160145871A - 시트판 회전을 통한 스프링의 하중축 조절이 가능한 능동형 서스펜션 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시트판 회전을 통한 스프링의 하중축 조절이 가능한 능동형 서스펜션 시스템에 관한 것으로, 차대와 휠의 상,하부 사이에 어퍼 암과 로워 암이 축설되고, 상기 차대의 저면과 로워 암의 상면 사이에는 쇼크업소버와 코일스프링이 설치되며, 상기 쇼크업소버의 외측에서 상기 코일스프링의 상,하단 접촉부에는 원판 형상을 갖는 어퍼 시트판과 로워 시트판이 각각 설치된 차량의 서스펜션 시스템에 있어서, 상기 어퍼 시트판의 저면 및 로워 시트판의 상면에 상기 코일스프링의 상,하단부가 정해진 각도로 경사진 형태로 접촉되게 경사면을 형성하고, 상기 어퍼 시트판의 외면과 어퍼 암 사이 또는 상기 로워 시트판의 외면과 로워 암 사이 중 어느 한 사이에 상기 코일스프링의 하중축을 시트판들의 회전을 통해 변화시켜 휠 레이트 및 차고 높이를 조절할 수 있도록 하는 스프링 하중축 조절수단을 설치하며, 차량 내에는 상기 스프링 하중축 조절수단의 구동을 제어할 수 있는 조작부를 설치한 것을 특징으로 한다.
따라서, 차대의 저면과 로워 암 상면 사이의 공간을 최소화할 수 있어 차대 및 서스펜션 시스템의 설계에 따른 편리성 향상과 더불어 생산원가를 절감할 수 있고, 코일스프링의 상,하단과 시트판들 사이의 마찰을 포함한 도장 손상 및 마모를 최소화할 수 있어 코일스프링 및 시트판들의 수명을 대폭 연장할 수 있으며, 특히 코일스프링의 하중축 변화를 통해 차량의 승차감을 변경함에 따른 신뢰도 및 서스펜스 시스템에 대한 상품성을 대폭 향상시킬 수 있다.

Description

시트판 회전을 통한 스프링의 하중축 조절이 가능한 능동형 서스펜션 시스템{Possible adjustment of the spring load axis rotated through active seat suspension system board}

본 발명은 시트판 회전을 통한 스프링의 하중축 조절이 가능한 능동형 서스펜션 시스템에 관한 것으로 보다 구체적으로는 로워 암과 어퍼 암 사이에 설치된 코일스프링과, 이와 연결구조인 어퍼 및 로워 시트판들이 고정식에서 축 방향으로 회전이 가능한 구조를 적용시켜, 상기 코일스프링의 하중 중심(즉, 하중축)을 스프링의 형상 중심에서 횡 방향으로 +/- 조절이 가능하도록 하는 방식을 통해 필요에 따라 휠 레이트(Wheel Rate)와 차고를 편리하게 조절할 수 있도록 발명한 시트판 회전을 통한 스프링의 하중축 조절이 가능한 능동형 서스펜션 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 서스펜션(suspension)는 자동차 차대의 받침장치를 이르는 말로, 현가(懸架)장치라고도 한다.

이와 같은 서스펜션은 쇼크업소버, 스프링, 서스펜션 암 등이 주요 구성 요소이며, 노면에서 발생하는 충격이 차대나 탑승자에게 직접적으로 전해지지 않게 충격을 흡수하는 기능과 타이어를 노면에 확실하게 접지시키는 기능이 주요한 역할이다.

따라서 이 장치는 탑승자의 승차감과 차량의 조종성 및 안정성에 큰 영향을 끼친다.

구조에 따라 여러 방식으로 나누며, 가장 일반적인 것은 스트럿 방식이고 그밖에 더블 위시본 방식, 멀티식 따위가 있다.

보통 금속판과 쇼크업소버로 충격을 흡수하는데, 쇼크업소버는 흡수 특성을 전자적으로 제어하는 '전자제어 서스펜션'이 개발되어 쓰이고 있고, 금속판 대신 공기판을 이용하는 '전자제어 에어서스펜션'도 쓰인다.

또 판과 쇼크업소버 대신 응답성이 뛰어난 유압 시스템을 채용하고, 컴퓨터로 주행 상태에 맞게 차대의 진동을 제어함으로써 주행 안정성과 조종 안정성을 꾀하는 '액티브 서스펜션'도 있다.

장착 부위에 따라 앞바퀴에 장착되는 것과 뒷바퀴에 장착되는 것으로 나누기도 하며, 앞바퀴에는 스트럿 방식, 뒷바퀴에는 리지드 액슬(rigid axle:고정차축)과 독립식 서스펜션(IRS:Independent Rear Suspension)이 많이 쓰인다.

한편, 차대에 일단부가 축지된 어퍼 암의 타단부는 어퍼 볼 조인트를 통해 휠의 상부에 축지되고, 차대에 일단부가 축지된 로워 암의 타단부는 로워 볼 조인트를 통해 휠의 하부에 축지되며, 상기 차대의 저면과 로워 암의 상면 사이에는 쇼크업소버와 코일스프링이 설치되고, 상기 쇼크업소버의 외측에서 상기 코일스프링의 상,하단 접촉부에는 각각 어퍼 시트판과 로워 시트판이 설치된 형태를 갖는다.

이때, 어퍼 및 로워 시트판은 각 중심점을 기준으로 피벗(Pivot) 운동을 하여 각도 조절이 가능하도록 코일스프링의 하중축을 코일스프링 형상 중심에서 좌/우로 이동시킬 수 있는 구성을 갖는다.

이와 같은 구성의 서스펜션 시스템에서 코일스프링의 하중축을 이동시키게 되면, 휠과 코일스프링의 하중 접촉점의 거리가 달라지게 되므로 휠 레이트(Wheel Rate)가 가능하고 차고의 높이도 조절 가능하여 차량의 승차감을 변화시켜 줄 수 있다.

여기서 휠 레이트(wheel rate)라 함은, 차량의 휠 위치에서의 현가 스프링 정수로서 서스펜션 레이트라고도 하며, 어떤 하중 조건하에서 타이어의 증대를 무시하고 코일스프링 위 중심과 휠 중심의 위치를 단위 거리(mm)에 가깝도록 하는데 필요한 중량으로 나타내는 것이다.

또한, 타이어를 포함한 휠 위치에서의 코일스프링 정수를 '라이트 레이트'라고 한다.

상기와 같이 서스펜션 시스템의 코일스프링에 대한 하중축을 변화시켜 휠 레이트(Wheel Rate) 및 차고의 높이도 조절하기 위한 종래의 방안으로 일본 특허공보 특허 제4369418호(2009. 09. 04)호(명칭; 휠 서스펜션)가 제시된 바 있다.

그러나, 상기 일본 특허공보 특허 제4369418호에서 제시된 휠 서스펜션은, 차대의 저면과 로워 암 상면 사이에 착탈 가능하기 설치되어 있는 쇼크업소버와 별개로 상기 어퍼 암의 저면과 로워 암의 상면 사이의 다른 공간부에 코일스프링을 설치하되, 상기 코일스프링의 중심선(L) 및 하중축(W)을 회전을 통해 기하학적으로 변화시켜 코일스프링의 강성을 바꿀 수 있도록 되어 있다.

그러나 이와 같은 구성은 상기 코일스프링이 쇼크업소버와 별개로 어퍼 암 저면과 로워 암 상면 사이에서 회전 가능하게 설치되어 있으므로 불필요한 설치공간을 차지하게 되고, 또한 코일스프링이 모터 등에 의해 회전할 때 상,하단의 접속부가 마찰에 의해 도장이 손상됨은 물론 마모가 이루어지게 되고, 또한, 상기와 같이 마모 및 도장 손상시 코일스프링의 해당 부위에서 부식이 발생하게 될 뿐만 아니라 심할 경우에는 스프링이 절단되는 등의 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 10-0907777호(2009년 07월 07일) 일본 특허공보 특허 제4369418호(2009년 09월 04일) 미국 특허공보 특허 US 7,392,978 B2(2008년 06월 04일)

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 서스펜션 시스템의 쇼크업소버의 외측에서 코일스프링의 상,하단 접촉부에 각각 설치되는 어퍼 시트판의 저면 및 로워 시트판의 상면을 소정각도로 경사지게 형성하고, 상기 어퍼 시트판과 로워 시트판 중 어느 한 시트판 또는 모든 시트판에 스프링 하중축 조절수단을 설치하여, 차량이 주행하고자 하는 도로의 상태에 맞춰 상기 스프링 하중축 조절수단를 통해 스트판들을 회전시키는 방식을 통해 코일스프링의 하중축을 원활히 변화시켜 휠 레이트 및 차고 높이를 자유롭게 조절할 수 있도록 함으로써, 차대의 저면과 로워 암 상면 사이의 공간을 최소화할 수 있어 차대 및 서스펜션 시스템의 설계에 따른 편리성 향상과 더불어 생산원가를 절감할 수 있는 시트판 회전을 통한 스프링의 하중축 조절이 가능한 능동형 서스펜션 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 경사진 형태를 갖는 상기 어퍼 시트판의 저면 또는 로워 시트판의 상면에 시트판들의 회전시 코일스프링의 상,하단과 시트판들 사이에서 마찰이 전혀 발생되지 않도록 베어링을 설치하여 줌으로써 코일스프링의 하중축 조절시 시트판들만 회전하게 되므로 코일스프링의 상,하단과 시트판들 사이의 마찰을 포함한 도장 손상 및 마모를 최소화할 수 있어 코일스프링 및 시트판들의 수명을 대폭 연장할 수 있는 시트판 회전을 통한 스프링의 하중축 조절이 가능한 능동형 서스펜션 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차대에 일단부가 축지된 어퍼 암 및 로워 암의 타단부는 어퍼 볼 조인트 및 로워 볼 조인트를 통해 휠의 상부 및 하부에 각각 에 축지되며, 상기 차대의 저면과 로워 암의 상면 사이에는 쇼크업소버와 코일스프링이 설치되고, 상기 쇼크업소버의 외측에서 상기 코일스프링의 상,하단 접촉부에는 원판 형상을 갖는 어퍼 시트판과 로워 시트판이 각각 설치된 차량의 서스펜션 시스템에 있어서, 상기 어퍼 시트판의 저면 및 로워 시트판의 상면에 상기 코일스프링의 상,하단부가 정해진 각도로 경사진 형태로 접촉되게 경사면을 형성하고, 상기 어퍼 시트판의 외면과 어퍼 암 사이 또는 상기 로워 시트판의 외면과 로워 암 사이 중 어느 한 사이에 상기 코일스프링의 하중축을 시트판들의 회전을 통해 변화시켜 휠 레이트 및 차고 높이를 조절할 수 있도록 하는 스프링 하중축 조절수단을 설치하며, 차량 내에는 상기 스프링 하중축 조절수단의 구동을 제어할 수 있는 조작부를 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 어퍼 시트판의 외면과 어퍼 암 사이 및 상기 로워 시트판의 외면과 로워 암 사이 모두에 스프링 하중축 조절수단을 설치한 것을 포함을 특징으로 한다.

또한, 경사면을 구비한 상기 어퍼 시트판의 저면 및 상기 로워 시트판의 상면에는 각각의 시트판이 상기 스프링 하중축 조절수단에 의해 정해진 방향으로 회전할 때, 코일스프링의 상,하단부와 마찰없이 상기 어퍼 시트판 또는 상기 로워 시트판만 회전되게 하는 베어링을 더 설치한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 스프링 하중축 조절수단은, 상기 어퍼 암 또는 로워 암에 고정 설치된 상태에서 조작부의 출력신호에 대응하여 정방향 또는 역방향으로 작동되며 스프링 하중축 조절에 필요한 동력을 발생하는 서보모터와; 상기 서보모터의 회전축에 고정 설치된 상태에서 정방향 또는 역방향으로 발생하는 서보모터의 동력을 웜 휠을 통해 상기 어퍼 시트판 또는 로워 시트판으로 전달하는 웜 기어와; 상기 어퍼 시트판 또는 로워 시트판의 외면에 직접 형성되거나 또는 별도로 성형되어 상기 어퍼 시트판 또는 로워 시트판의 외면에 고정 설치된 상태에서 상기 웜 기어와 직각으로 교차되게 결합되어 상기 웜 기어를 통해 전달되어 오는 서보모터의 회전력에 대응하여 상기 어퍼 시트판 또는 로워 시트판에 회전시켜 상기 어퍼 시트판의 저면 또는 로워 시트판의 상면에 형성된 경사면의 위치변화에 대응하여 코일스프링의 하중축이 변화되게 하는 웜 휠;로 구성한 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 시트판 회전을 통한 스프링의 하중축 조절이 가능한 능동형 서스펜션 시스템에 의하면, 서스펜션 시스템의 쇼크업소버의 외측에서 코일스프링의 상,하단 접촉부에 각각 설치되는 어퍼 시트판의 저면 및 로워 시트판의 상면을 소정각도로 경사지게 형성하고, 상기 어퍼 시트판과 로워 시트판 중 어느 한 시트판 또는 모든 시트판에 스프링 하중축 조절수단을 설치하여, 차량이 주행하고자 하는 도로의 상태에 맞춰 상기 스프링 하중축 조절수단를 통해 스트판들을 회전시키는 방식을 통해 코일스프링의 하중축을 원활히 변화시켜 휠 레이트 및 차고 높이를 자유롭게 조절할 수 있도록 함으로써, 차대의 저면과 로워 암 상면 사이의 공간을 최소화할 수 있어 차대 및 서스펜션 시스템의 설계에 따른 편리성 향상과 더불어 생산원가를 절감할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에서는 경사진 형태를 갖는 상기 어퍼 시트판의 저면 또는 로워 시트판의 상면에 각각 베어링을 설치하여 시트판들의 회전시 코일스프링의 상,하단과 시트판들 사이에서 마찰이 전혀 발생되지 않도록 함(즉, 베어링에 의해 시트판들만 회전되도록 함)으로써 코일스프링의 하중축 조절시 시트판들만 회전하게 되므로 코일스프링의 상,하단과 시트판들 사이의 마찰을 포함한 도장 손상 및 마모를 최소화할 수 있어 코일스프링 및 시트판들의 수명을 대폭 연장할 수 있으며, 특히 코일스프링의 하중축 변화를 통해 차량의 승차감을 변경함에 따른 신뢰도 및 서스펜스 시스템에 대한 상품성을 대폭 향상시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명이 적용된 능동형 서스펜션 시스템의 일부 사시도.
도 2는 본 발명이 적용된 능동형 서스펜션 시스템의 정면도.
도 3은 본 발명이 적용된 능동형 서스펜션 시스템의 측면도.
도 4는 본 발명이 적용된 능동형 서스펜션 시스템 중 스프링 하중축 조절수단의 결합상태를 설명하기 위한 평면도.
도 5 및 도 6은 본 발명에서 적용한 스프링 하중축 조절수단을 이용하여 코일스프링의 하중축을 변경한 상태를 설명하기 위한 개략적인 정면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명이 적용된 능동형 서스펜션 시스템의 일부 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명이 적용된 능동형 서스펜션 시스템의 정면도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명이 적용된 능동형 서스펜션 시스템의 측면도를 나타낸 것이다.

또한, 도 4는 본 발명이 적용된 능동형 서스펜션 시스템 중 스프링 하중축 조절수단의 결합상태를 설명하기 위한 평면도를 나타낸 것이고, 도 5 및 도 6은 본 발명에서 적용한 스프링 하중축 조절수단을 이용하여 코일스프링의 하중축을 변경한 상태를 설명하기 위한 개략적인 정면도를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명은,

차대(1)에 일단부가 축지된 어퍼 암(3) 및 로워 암(4)의 타단부는 어퍼 볼 조인트(31) 및 로워 볼 조인트(41)를 통해 휠(2)의 상부 및 하부에 각각 에 축지되며, 상기 차대(1)의 저면과 로워 암(4)의 상면 사이에는 쇼크업소버(5)와 코일스프링(6)이 설치되고, 상기 쇼크업소버(5)의 외측에서 코일스프링(6)의 상,하단 접촉부에는 원판 형상을 갖는 어퍼 시트판(7)과 로워 시트판(8)이 각각 설치된 차량의 서스펜션 시스템에 있어서,

상기 어퍼 시트판(7)의 저면 및 로워 시트판(8)의 상면에 각각 상기 코일스프링(6)의 상,하단부가 정해진 각도로 경사진 형태로 접촉되게 경사면(71)(81)을 형성하고,

상기 어퍼 시트판(7)의 외면과 어퍼 암(3) 사이 또는 상기 로워 시트판(8)의 외면과 로워 암(4) 사이 중 어느 한 사이에 상기 코일스프링(6)의 하중축(W)을 어퍼 및 로워 시트판(7)(8)의 회전을 통해 변화시켜 휠 레이트 및 차고 높이를 조절할 수 있도록 하는 스프링 하중축 조절수단(9)을 설치하며,

차량 내에는 상기 스프링 하중축 조절수단(9)의 구동을 제어할 수 있는 조작부(10)를 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 어퍼 시트판(7)의 외면과 어퍼 암(3) 사이 및 상기 로워 시트판(8)의 외면과 로워 암(4) 사이 모두에 스프링 하중축 조절수단(9)을 설치한 것을 포함을 특징으로 한다.

또한, 경사면(71)(81)을 각각 구비한 상기 어퍼 시트판(7)의 저면 및 상기 로워 시트판(8)의 상면에는 어퍼 또는 로워 시트판(7)(8)이 상기 스프링 하중축 조절수단(9)에 의해 정해진 방향으로 회전할 때, 상기 코일스프링(6)의 상,하단부와 마찰없이 상기 어퍼 시트판(7) 또는 상기 로워 시트판(8)만 회전되게 하는 베어링(11)을 더 설치한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 스프링 하중축 조절수단(9)은,

상기 어퍼 암(3) 또는 로워 암(4)에 고정 설치된 상태에서 조작부(10)의 출력신호에 대응하여 정방향 또는 역방향으로 작동되며 코일스프링(6)의 하중축(W) 조절에 필요한 동력을 발생하는 서보모터(92)와;

상기 서보모터(92)의 회전축에 고정 설치된 상태에서 정방향 또는 역방향으로 발생하는 서보모터(92)의 동력을 웜 휠(94)을 통해 상기 어퍼 시트판(7) 또는 로워 시트판(8)으로 전달하는 웜 기어(93)와;

상기 어퍼 시트판(7) 또는 로워 시트판(8)의 외면에 직접 형성되거나 또는 별도로 성형된 후 상기 어퍼 시트판(7) 또는 로워 시트판(8)의 외면에 일체로 고정 설치된 상태에서 상기 웜 기어(93)와 직각으로 교차되게 결합되어 상기 웜 기어(93)를 통해 전달되어 오는 서보모터(92)의 회전력에 대응하여 상기 어퍼 시트판(7) 또는 로워 시트판(8)와 함께 쇼크업소버(5) 외면에서 정해진 방향으로 회전하며, 상기 어퍼 시트판(7)의 저면 또는 로워 시트판(8)의 상면에 형성된 경사면(71)(81)의 기울기 위치가 변화되며 코일스프링(6)의 하중축(W)이 변화되게 하는 웜 휠(94);로 구성한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 시트판 회전을 통한 스프링의 하중축 조절이 가능한 능동형 서스펜션 시스템에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 시트판 회전을 통한 스프링의 하중축 조절이 가능한 능동형 서스펜션 시스템는 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 어퍼 암(3)과 로워 암(4), 쇼크업소버(5) 및 코일스프링(6) 등으로 이루어진 공지의 서스펜션 시스템 중 상기 어퍼 시트판(7)의 저면 및 로워 시트판(8)의 상면에 경사면(71)(81)을 형성하고, 상기 어퍼 시트판(7)과 어퍼 암(3) 사이 또는 상기 로워 시트판(8)과 로워 암(4) 사이 중 어느 한 사이에 스프링 하중축 조절수단(9)을 설치하여 차량이 주행하여 하는 도로의 상태에 따라 운전자가 상기 스프링 하중축 조절수단(9)의 적절한 작동을 통해 경사면(71)(81)이 구비된 상기 어퍼 및 로워 시트판(7)(8)을 회전시켜 주어 코일스프링(6)의 하중축(W)을 변화시켜 주는 방식을 통해 휠 레이트 및 차고 높이를 자유롭게 조절할 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.

이때, 공지된 서스펜션 시스템의 구성요소 중 상기 어퍼 암(3)은 일단부가 차대(1)에 축지되고 타단부는 어퍼 볼 조인트(31)를 통해 휠(2)의 상부에 축지된 형태를 갖는다.

또, 상기 로워 암(4)은 일단부가 차대(1)에 축지되고, 타단부는 로워 볼 조인트(41)를 통해 휠(2)의 하부에 축지된 형태를 갖는다.

또한, 상기 쇼크업소버(5)와 코일스프링(6)은 상기 차대(1)의 저면과 로워 암(4)의 상면 사이에 설치된 형태를 갖되, 상기 쇼크업소버(5)의 외측 상,하부에서 상기 코일스프링(6)의 상,하단가 접촉되는 부위에는 각각 원판 형상을 갖는 어퍼 시트판(7)과 로워 시트판(8)이 설치된 형태를 갖는다.

한편, 본 발명은 기본적으로 상기한 바와 같이 종래 원판 또는 원판형 캡 형태를 갖던 상기 어퍼 시트판(7)의 저면 및 로워 시트판(8)의 상면에 각각 소정각도를 갖는 경사면(71)(81)을 형성하여 상기 코일스프링(6)의 상단부 및 하단부가 각각 상기 경사면(71)(81)에 의해 정해진 각도로 경사진 형태로 접촉되게 형성하고, 또한 상기 어퍼 시트판(7)과 어퍼 암(3) 사이 또는 상기 로워 시트판(8)과 로워 암(4) 사이 중 어느 한 사이에 스프링 하중축 조절수단(9)을 설치함은 물론 차량 내에는 상기 스프링 하중축 조절수단(9)의 구동을 제어할 수 있는 조작부(10)를 설치하여 상기 어퍼 시트판(7) 또는 상기 로워 시트판(8)을 정해진 방향으로 회전시킬 수 있도록 하는 방식을 통해 코일스프링(6)의 하중축(W)을 도로상황에 맞춰 운전자가 임의 각도로 변화시켜 휠 레이트 및 차고 높이를 조절할 수 있도록 한 구성을 갖는다.

이때, 저면과 상면에 각각 경사면(71)(81)이 일체로 구비된 상기 어퍼 시트판(7) 및 로워 시트판(8)를 초기 상기 코일스프링(6)의 상,하단부에 위치시킬 때, 중심축이 상호 일치된 형태로 설치되는 일반적인 서스펜션 시스템에서의 쇼크업소버와 코일스프링의 형태를 갖도록 하기 위하여, 상기 어퍼 시트판(7)의 경사면(71)과 상기 로워 시트판(8)의 경사면(81)이 서로 대향되는 형태(즉, 반대방향)를 갖도록 설치하여 상기 코일스프링(6)의 중심축과 쇼크업소버(5)의 중심축이 일치되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 상기 어퍼 시트판(7)과 어퍼 암(3) 사이 및 상기 로워 시트판(8)과 로워 암(4) 사이 모두에 스프링 하중축 조절수단(9)을 설치하여 운전자가 도로상황에 맞춰 상기 어퍼 시트판(7)와 상기 로워 시트판(8)을 스프링 하중축 조절수단(9)을 통해 원하는 각도만큼 별도로 또는 동시에 회전시켜 코일스프링(6)의 하중축(W)을 임의 각도로 변화시켜 주는 방식을 통해 운전자가 원하는 휠 레이트 및 차고 높이로 정확히 조절할 수 있도록 한 것을 또 다른 주요가술 구성요소로 한다.

이때, 상기 코일스프링(6)의 상,하단부를 소정각도(예를 들어 10도~40도)로 경사진 경사면(71)(81)을 각각 구비한 상기 어퍼 시트판(7)의 저면 및 상기 로워 시트판(8)의 상면에 직접 접촉되도록 한 상태에서 상기 스프링 하중축 조절수단(9)을 통해 상기 어퍼 시트판(7) 또는 상기 로워 시트판(8)를 회전시킬 경우, 소정의 탄발력을 갖는 코일스프링(6)의 압력을 받는 상기 어퍼 시트판(7) 또는 상기 로워 시트판(8)의 회전이 원활히 이루어지지 않게 됨은 물론 상기 어퍼 시트판(7)의 저면 및 상기 로워 시트판(8)의 상면과 코일스프링(6)의 상,하단부 사이에서 큰 마찰력이 발생하여 코일스프링(6) 자체가 회전하며 뒤틀릴 우려가 있다.

따라서, 본 발명에서는 경사면(71)(81)을 각각 구비한 상기 어퍼 시트판(7)의 저면 및 상기 로워 시트판(8)의 상면에 베어링(11)을 각각 더 설치하여 줌으로써, 상기 어퍼 시트판(7) 또는 상기 로워 시트판(8)이 상기 스프링 하중축 조절수단(9)에 의해 정해진 방향으로 회전할 때, 상기 베어링(11)들이 상기 어퍼 시트판(7) 또는 상기 로워 시트판(8)와 함께 회전운동을 하게 된다.

그러므로 상기 어퍼 시트판(7)의 저면 및 상기 로워 시트판(8)의 상면과 코일스프링(6)의 상,하단부 사이에서 마찰이 전혀 발생하지 않게 되므로 코일스프링(6) 자체가 뒤틀리는 것을 완벽히 방지할 수 있고, 또한 상기 어퍼 시트판(7) 및 상기 로워 시트판(8)의 경사면(71)(81)은 물론 코일스프링(6)의 상,하단에 도포된 도장의 손상 및 마모를 최소화할 수 있어 코일스프링 및 시트판들의 수명을 대폭 연장할 수 있을 뿐만 아니라 코일스프링의 하중축 변화를 통해 차량의 승차감을 변경함에 따른 신뢰도 및 서스펜스 시스템에 대한 상품성을 대폭 향상시킬 수 있다.

이때, 상기 베어링(11)을 상기 어퍼 시트판(7) 및 상기 로워 시트판(8)의 경사면(71)(81)에 설치할 때, 상기 베어링(11)의 내륜은 상기 어퍼 시트판(7) 및 상기 로워 시트판(8)의 경사면(71)(81)에 일체로 고정되도록 설치하고, 외륜에는 상기 코일스프링(6)의 상,하단부가 각각 유동 및 이탈되지 않도록 결합(예를 들어 외륜에는 스프링 걸림봉 등을 형성)시켜 상기 코일스프링(6)의 상,하단부가 상기 베어링(11)들의 외륜에 의해 상기 어퍼 시트판(7) 및 상기 로워 시트판(8)의 경사면(71)(81)과 전혀 접촉되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 스프링 하중축 조절수단(9)으로 본 발명에서는 서보모터(92)와 웜 기어 및 웜 휠(94)로 구성하였다.

상기 스프링 하중축 조절수단(9)의 구성요소 중 상기 서보모터(92)는 직류전압의 공급방향에 따라 정방향 또는 역방향으로 구동되는 특성을 갖는 것으로, 상기 어퍼 암(3) 또는 로워 암(4)의 일측에 고정 설치된 상태를 갖고, 조작부(10)에서 출력되는 신호에 대응하여 정방향 또는 역방향으로 작동되며 상기 어퍼 시트판(7) 또는 로워 시트판(8)이 쇼크업소버(5)를 수직축으로 하여 회전하는데 필요로 하는 동력을 발생시켜 주는 기능을 수행한다.

또, 상기 웜 기어(93)는 봉의 외주면에 대략 스크류 형태를 갖는 기어가 일체로 형성된 형태를 갖는 것으로, 상기 서보모터(92)의 회전축에 고정 설치된 상태에서 후술하는 웜 휠(94)과 직각방향으로 맞물린 형태를 갖고, 정방향 또는 역방향으로 회동하는 서보모터(92)의 회전방향에 대응하는 방향으로 회전하며 상기 서보모터(92)에서 발생되는 동력을 웜 휠(94)을 통해 상기 어퍼 시트판(7) 또는 로워 시트판(8)에 전달해 주는 기능을 수행한다.

또한, 상기 웜 휠(94)은 상기 어퍼 시트판(7) 또는 로워 시트판(8)의 외면에 직접 형성되거나 또는 별도로 성형된 후 상기 어퍼 시트판(7) 또는 로워 시트판(8)의 외면에 일체로 고정 설치된 상태에서, 상기 웜 기어(93)와 직각으로 교차되게 결합된 형탸를 갖는다.

이와 같은 웜 휠(94)은 상기 웜 기어(93)를 통해 전달되어 오는 서보모터(92)의 회전력에 기어의 개수에 대응하여 감속시켜 주면서 상기 어퍼 시트판(7) 또는 로워 시트판(8)와 함께 쇼크업소버(5) 외면에서 정해진 방향으로 회전하며, 예를 들어 도 2와 같은 상태에 있는 상기 어퍼 시트판(7) 또는 로워 시트판(8)이 서보모터(92)의 회전방향 및 회전수에 대응하여 도 5 및 도 6과 같이 회전되게 된다.

따라서, 상기 어퍼 시트판(7)의 저면 또는 로워 시트판(8)의 상면에 일체로 형성되어 있는 경사면(71)(81)의 위치 즉, 기울기가 상기 어퍼 시트판(7) 또는 로워 시트판(8)의 회전각도에 대응하여 변화되므로 상기 코일스프링(6)의 압축형태도 그에 대응하여 달라지며 코일스프링(6)을 통해 가해지는 하중의 중심 위치가 중심선(L)으로부터 차대 측(도 5 참조) 또는 차대 외측(도 6 참조)으로 변화시져 주므로 코일스프링(6)의 하중축(W)과 차대(1)와의 접촉점 거리를 변화하게 되어 차고를 포함하여 차량의 승차감이 달라지게 된다.

이때, 상기 서보모터(92)의 회전축에 설치되어 있는 스크류 형태의 웜 기어(93)와 상기 어퍼 시트판(7) 또는 로워 시트판(8)의 외면에 형성 또는 설치된 상태를 갖는 상기 웜 휠(94)은 도 4와 같이 서로 직각방향으로 교차되게 결합된 형태를 갖게 되므로 차대 측 또는 휠 측으로 하중축이 기울어진 상태(즉, 코일스프링(6)의 하중 중심축이 내측으로 또는 외측으로 이동된 상태)를 갖는 상기 코일스프링(6)의 복원력이 가해지거나 또는 외부에서 휠을 통해 강한 충격력이 전달된다 하더라도 웜 휠(94)은 회전하지 않고 현상태를 유지한다.

즉, 상기 어퍼 시트판(7) 또는 로워 시트판(8)의 외면에 형성 또는 설치된 상기 웜 휠(94)은 상호 직각방향으로 교차되게 결합된 형태를 웜 기어(93)의 회전에 의해서만 회전하는 형태를 갖게 될 뿐만 아니라, 상기 웜 기어(93)는 서보모터(92)에 의해서만 회전되는 형태를 갖게 되므로 외부에서 어떠한 압력이나 충격력이 가해진다 하더라도 회전되지 않는 결합상태를 갖게 된다.

따라서, 전술한 바와 같이 운전자가 도로의 상태에 대응하여 상기 스프링 하중축 조절수단(9)을 통해 코일스프링(6)의 하중축(W)을 임의의 각도로 변화시켜 해당 차량의 휠 레이트 및 차고 높이로 조절한 다음 어떠한 형태를 갖는 도로를 주행하더라도 상호 직각방향으로 교차되게 결합된 형태를 갖는 상기 웜 기어(93)와 웜 휠(94)의 상호 맞물림 작용에 의해 코일스프링(6)의 하중축(W)은 변화되지 않고 이전에 조절한 상태를 그대로 유지하게 된다.

물론, 비록 도시는 생략하였으나 차대에 차고검출센서 등을 더 설치하여, 상기 스프링 하중축 조절수단(9)을 통해 저면 또는 상면에 각각 경사면(71)(81)이 구비된 상기 어퍼 시트판(7) 또는 로워 시트판(8)을 회전시키는 방식을 통해 코일스프링(6)의 하중축(W)을 임의의 각도로 변화시켜 해당 차량의 휠 레이트를 조절할 때, 차고 높이를 자동으로 센싱하여 차량의 높이가 운전자가 원하는 높이를 갖는지 확인하면서 상기 어퍼 시트판(7) 또는 로워 시트판(8)의 경사각도를 정확히 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기에서 스프링 하중축 조절수단(9)을 이용하여 서스펜션 시스템의 코일스프링(6)에 대한 하중축(W)을 도 5와 같이 차대 측(즉, 내측)으로 변화시킬 경우는 차고가 낮아져 포장도로 등과 같이 도로의 주행여건이 좋은 곳에 적합하게 되고, 이와 반대로 코일스프링(6)에 대한 하중축(W)을 도 6과 같이 휠 측(즉, 외측)으로 변화시킬 경우는 차고가 상대적으로 높아져 비포장도로 등과 같이 도로의 주행여건이 좋지 않은 곳에 적합하게 된다.

따라서, 운전자 등은 차량의 주행에 앞서 자신이 주행하고자 하는 도로의 상태를 확인하고 조작부(10)를 이용하여 스프링 하중축 조절수단(9)을 작동시켜 코일스프링(6)의 하중축(W)을 원하는 각도만큼 변화시켜 휠 레이트 및 차고 높이를 자유롭게 조절할 수 있는 것이다.

이와 같이 본 발명에서는 상기 스프링 하중축 조절수단(9)을 이용하여 저면 또는 상면에 각각 경사면(71)(81)이 구비하고, 상기 어퍼 암(3)의 저면과 코일스프링(6)의 상면 접촉부 및 상기 로워 암(4)의 상면과 코일스프링(6)의 저면 접촉부 사이에 설치되어 있는 상기 어퍼 시트판(7) 또는 로워 시트판(8)의 축 방향 회전의 각도를 임의로 조절하여 코일스프링(6)의 하중축(W) 변화를 통해 휠 레이트 및 차고 높이를 조절할 수 있으므로 차대의 저면과 로워 암 상면 사이의 공간을 최소화할 수 있어 차대 및 서스펜션 시스템의 설계에 따른 편리성 향상과 더불어 생산원가를 절감할 수 있다.

뿐만 아니라, 상기 어퍼 시트판(7) 저면 또는 로워 시트판(8)의 상면에 각각 구비된 경사면(71)(81)에 각각 베어링(11)을 설치하여, 시트판들의 회전시 코일스프링(6)의 상,하단과 시트판들 사이에서 마찰이 전혀 발생되지 않도록 함으로써 상기 코일스프링의 하중축 조절시 코일스프링은 전혀 회동되거나 뒤틀리지 않고 어퍼 시트판 또는 로워 시트판만 회전하게 되므로 코일스프링의 상,하단과 시트판들 사이의 마찰을 포함한 도장 손상 및 마모를 최소화할 수 있어 코일스프링 및 시트판들의 수명을 대폭 연장할 수 있음은 물론 코일스프링의 하중축 변화를 통해 차량의 승차감을 변경함에 따른 신뢰도 및 서스펜스 시스템에 대한 상품성을 대폭 향상시킬 수 있다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기한 실시 예 및 특허청구범위에 기재된 내용만으로 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

1 : 차대 2 : 휠
3 : 어퍼 암 31 : 어퍼 볼 조인트
4 : 로워 암 41 : 로워 볼 조인트
5 : 쇼크업소버 6 : 코일스프링
7 : 어퍼 시트판 71 : 경사면
8 : 로워 시트판 81 : 경사면
9 : 스프링 하중축 조절수단
92 : 서보모터 93 : 웜 기어
94 : 웜 휠
10 : 조작부 11 : 베어링

Claims (4)

1. 차대와 휠의 상,하부 사이에 어퍼 암과 로워 암이 수직방향으로 정해진 거리를 두고 축설되고, 상기 차대의 저면과 로워 암의 상면 사이에는 쇼크업소버와 코일스프링이 설치되며, 상기 쇼크업소버의 외측에서 상기 코일스프링의 상,하단 접촉부에는 원판 형상을 갖는 어퍼 시트판과 로워 시트판이 각각 설치된 차량의 서스펜션 시스템에 있어서,
   상기 어퍼 시트판의 저면 및 로워 시트판의 상면에 상기 코일스프링의 상,하단부가 정해진 각도로 경사진 형태로 접촉되게 경사면을 형성하고,
   상기 어퍼 시트판의 외면과 어퍼 암 사이 또는 상기 로워 시트판의 외면과 로워 암 사이 중 어느 한 사이에 상기 코일스프링의 하중축을 시트판들의 회전을 통해 변화시켜 휠 레이트 및 차고 높이를 조절할 수 있도록 하는 스프링 하중축 조절수단을 설치하며,
   차량 내에는 상기 스프링 하중축 조절수단의 구동을 제어할 수 있는 조작부를 설치한 것을 특징으로 하는 시트판 회전을 통한 스프링의 하중축 조절이 가능한 능동형 서스펜션 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 어퍼 시트판의 외면과 어퍼 암 사이 및 상기 로워 시트판의 외면과 로워 암 사이 모두에 스프링 하중축 조절수단을 설치한 것을 포함을 특징으로 하는 시트판 회전을 통한 스프링의 하중축 조절이 가능한 능동형 서스펜션 시스템.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 어퍼 시트판 및 상기 로워 시트판의 경사면에는,
   상기 코일스프링의 상,하단부와의 마찰을 줄이기 위하여 베어링을 더 설치한 것을 특징으로 하는 시트판 회전을 통한 스프링의 하중축 조절이 가능한 능동형 서스펜션 시스템.
   
4. 청구항 1 또는 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스프링 하중축 조절수단은,
   상기 어퍼 암 또는 로워 암에 고정 설치된 상태에서 조작부의 출력신호에 대응하여 정방향 또는 역방향으로 작동되며 스프링 하중축 조절에 필요한 동력을 발생하는 서보모터와;
   상기 서보모터의 회전축에 고정 설치된 상태에서 정방향 또는 역방향으로 발생하는 서보모터의 동력을 웜 휠을 통해 상기 어퍼 시트판 또는 로워 시트판으로 전달하는 웜 기어와;
   상기 어퍼 시트판 또는 로워 시트판의 외면에 직접 형성되거나 또는 별도로 성형되어 상기 어퍼 시트판 또는 로워 시트판의 외면에 고정 설치된 상태에서 상기 웜 기어와 직각으로 교차되게 결합되어 상기 웜 기어를 통해 전달되어 오는 서보모터의 회전력에 대응하여 상기 어퍼 시트판 또는 로워 시트판에 회전시켜 상기 어퍼 시트판의 저면 또는 로워 시트판의 상면에 형성된 경사면의 위치변화에 대응하여 코일스프링의 하중축이 변화되게 하는 웜 휠;로 구성한 것을 특징으로 하는 시트판 회전을 통한 스프링의 하중축 조절이 가능한 능동형 서스펜션 시스템.

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