KR20170000150A

KR20170000150A - 완충 구조가 개선된 ars 시스템

Info

Publication number: KR20170000150A
Application number: KR1020150088980A
Authority: KR
Inventors: 성준호
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2017-01-02

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 완충 구조가 향상된 ARS 시스템은 모터부, 기어부, 댐퍼부를 내부에 구비하고 있는 액추에이터, 액추에이터 일측에 부착되어 있는 제1 스태빌라이저, 액추에이터 타측에 부착되어 있는 제2 스태빌라이저를 포함하고, 댐퍼부는 모터와 기어부 사이에 구비되어 상기 댐퍼부의 파손을 방지한다.

Description

완충 구조가 개선된 ARS 시스템{ARS SYSTEM ENHANCING THE DAMPING STRUCTURE}

본 발명은 차량의 안정감 및 승차감을 증대시키는 ARS(Active Roll Stabilizer)에 관한 것으로, 구체적으로는 액츄에이터 내부의 완충구조를 개선하여 ARS 응답성을 향상시키는 장치에 관한 것이다.

ARS(Active Roll Stabilizer)는 차량의 안전감 및 승차감을 증대시키는 장치이다. 이러한 ARS에는 스태빌라이저 바의 중앙에 링크의 움직임을 조절하기 위한 액추에이터(Actuator)가 구비되어 있다.

액추에이터는 동력을 이용하여 기계를 동작시키는 구동 장치로서 전기 모터 혹은 유압이나 공기압으로 작동하는 피스톤 실린더 기구를 가리킨다. ARS 시스템에 사용되는 액추에이터에는 모터, 기어 등이 포함되어 전기에너지를 기계적인 힘으로 바꾸어준다.

최근에는 잔진동 방지 및 노이즈를 필터링하여 승차감을 향상시키기 위하여 액추에이터 내부에 댐퍼가 구비되어 진다.

다만, 이러한 댐퍼의 경우 기어부로 부터 전달되는 토크에 의하여 댐퍼가 파손되어 사용자가 느끼는 승차감을 감소시킬 수 있다. 또한, 토크가 인가되어 댐퍼가 압축하는 동안 모터는 공회전을 하게되어 ARS 시스템 응답성이 저하된다.

하기 선행기술문헌은 차량 자세 제어 장치 및 방법에 관한 것으로 액추에이터, 차량의 롤 각을 검출하는 제1 제어장치 및 액추에이터를 제어하는 제2 전자 제어 장치에 관련된 기술이 개시되어 있으며 본 발명의 기술적 요지는 포함하고 있지 않다.

대한민국 공개특허공보 10-2014-0147234

본 발명의 실시 예에 따른 완충 구조가 개선된 ARS 시스템은 다음과 같은 해결과제를 목적으로 한다.

첫째, 감속기를 통해 큰 토크가 인가될 경우, 댐퍼가 파손되는 것을 방지하고자 한다.

둘째, 모터 구동시 ARS 응답성이 향상되는 것을 제공하고자 한다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정하지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

댐퍼부는 압축 가능하게 형성되어 일측이 기어부에 연결되고 타측은 삽입할 수 있는 공간이 형성된 댐퍼, 일측은 모터부에 열결되고 타측은 댐퍼 내측 공간으로 삽입되도록 제1돌출부가 형성된 커플러를 포함한다.

기어부는 선기어, 유성기어, 및 캐리어로 형성되는 다단 유성기어 세트, 캐리어 일측은 댐퍼에 연결된다.

댐퍼는 댐퍼 외주면에 볼록하게 형성된 한개 이상의 제2돌출부를 포함하고,커플러의 돌출부는 댐퍼의 형상에 대응하여 댐퍼 내측 공간에 삽입되도록 형성되고, 캐리어 일측은 댐버를 내측으로 삽입수용하도록 댐퍼의 형상에 대응하게 형성된다.

제1 스태빌라이저는 고정형 스태빌라이저이고, 제2 스태빌라이저는 회전형 스태빌라이저인다.

본 발명의 실시 예에 따른 완충 구조가 개선된 ARS 시스템은 모터와 기어부 사이에 댐퍼를 구비하여 댐퍼가 파손되는 것을 방지 할 수 있다.

또한, 모터와 기어부 사이에 댐퍼를 구비하여 모터 구동시 기어부와 무관하게 댐퍼가 즉시 압축되어 ARS 응답성이 향상시킬 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

도1 종래의 액추에이터를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도2 본 발명의 일 실시 예에 따른 완충 구조가 개선된 ARS 시스템을 나타내는 사시도이다.
도3 본 발명의 일 실시 예에 따른 완충 구조가 개선된 ARS 시스템의 액추에이터를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도4 본 발명의 일 실시 예에 따른 완충 구조가 개선된 ARS 시스템의 댐퍼부 및 캐리어를 나타내는 사시도이다.
도5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 완충 구조가 개선된 ARS 시스템 및 종래의 액추에이터의 Dead Band를 나타낸 그래프이다.
도6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 완충 구조가 개선된 ARS 시스템의 다단 유성기어 세트를 나타내는 사시도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적으로 설명하겠다. 첨부한 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사항이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 완충 구조가 향상된 ARS 시스템은 액추에이터(1), 제1스태빌라이저(6), 제2스태빌라이저(7)를 포함한다.

액추에이터(1) 내부에는 모터부(20), 감속기어부(30), 댐퍼부(40)가 구비된다.

제1 스태빌라이저(6)는 액추에이터(1) 일측에 부착된다.

제2 스태빌라이저(7)는 액추에이터(1) 타측에 부착된다.

특히, 댐퍼부(40)의 경우에는 모터부(20)와 감속기어부(30) 사이에 구비되어있다.

제1 스태빌라이저(6) 와 제2 스태빌라이저(7) 중 제2 스태빌라이저는 회전형 스태빌라이저가 되고, 제1 스태빌라이저(6)는 고정형 스태빌라이저가될 수 있다.

또한, 설계에 따라 제1 스태빌라이저(6) 및 제2 스태빌라이저(7) 둘 다 회전형 스태빌라이저가될 수 있다.

모터부(20)는 자력을 발생시키는 고정자와 자력으로 회전하는 회전자를 포함한다.

액추에이터(1)은 차량이 직진, 후진, 선회 등의 상태에 따라 차량의 두 앞바퀴 또는 차량의 두 뒷바퀴를 연결하는 제1 스태빌라이저(6) 및 제2 스태빌라이저(7)의 비틀림을 조절한다.

또한, 액추에이터(1)는 댐퍼부(40)를 구비하고 있어 이는 외부 잔진동 방지, 노이즈 필터링을 하므로 제어 능력을 향상시켜준다.

도1에 도시된 바와 같이 종래의 액추에이터의 경우 모터(2), 기어부(30), 댐퍼부(40) 순으로 형성이 되어 있었다.

종래는 모터(2)가 회전시 기어부(30)를 통하여 댐퍼부(40)로 토크가 전달되는 형태로 구성되어 있어 댐퍼부(40)에 큰 토크가 전달되면 파손될 가능성이 있었다.

예를 들어 감속비 200:1의 감속기가 기어부(30)에 형성되어 있을 경우 댐퍼부(40)는 200의 토크를 받게 되므로 파손될 수 있다.

도3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 완충 구조가 향상된 ARS 시스템은 모터부(20), 댐퍼부(40), 감속기어부(30) 순으로 형성되어 있다.

따라서, 위에 개시되어 있는 예와 같이 감속기어부(30)가 감속비 200:1의 감속기로 형성되어 있을 경우 댐퍼부(40)는 1의 토크를 받게 되므로 댐퍼부(40)가 파손될 가능성을 낮출 수 있다.

도4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 완충 구조가 향상된 ARS 시스템의 댐퍼부(40)는 댐퍼(90) 및 커플러(80)를 포함할 수 있다.

댐퍼(90)는 압축 가능하게 형성되어 일측이 상기 감속기어부(30)에 연결되고 타측은 삽입할 수 있는 공간이 형성되어 있다.

커플러(90)의 일측은 모터부(20)에 열결되고 타측은 댐퍼(90) 내측 공간으로 삽입되도록 제1돌출부가 형성되어 있다.

댐퍼(90)는 압축 가능하도록 탄성체(Elastomer)로 형성될 수 있다.

종래 액추에이터 내부에는 모터(2), 기어부(3), 댐퍼부(4) 순으로 구성되어 있다. 모터 회전시 기어부(3)를 통하여 토크가 댐퍼부(4)로 인가될 경우 댐퍼부(4)에 구비되어 있는 댐퍼가 압축된다.

댐퍼가 완전히 압축되어야 스태빌라이저가 완활하게 제어된다.

이와 같이, 종래의 경우 댐퍼가 압축되는 동안 모터(2)가 공회전을 하게되고 종래의 스태빌라이저가 회전하지 않는 데드밴드(dead band) 구간이 형성될 수 있다. 이는 시스템 friction에 영향을 받아 댐퍼가 압축되기 때문이다.

또한, 모터(2)가 공회전하고 데드밴드(dead band)가 증가할 수록 ARS 응답성을 저하되므로 운전자가 느끼는 차량의 승차감을 떨어트릴 수 있다.

또한, 종래에는 큰 토크를 완충하기 위한 댐퍼를 설계하기 위해서는 다음과 같은 사항이 고려되어야한다.

댐퍼의 형상(접촉면적, 크기, 압축 두께), 댐퍼의 재질 및 경도(온도 조건 및 강도), 커플러의 형상(하중분산을 위한 블레이트 수 등)이다.

다만, 위와 같은 사항을 고려하여 설계를 하여도, 직접 테스트하기 전엔 결과를 예상하기 어렵다.

반대로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 완충 구조가 향상된 ARS 시스템은 모터부(20), 댐퍼부(40), 감속기어부(30) 순으로 구비되어 있다.

따라서, 댐퍼부(40) 내부에 구비되어 있는 댐퍼(90)는 모터부(20)가 회전시 감속기어부(30)와 무관하게 즉시 압축된다.

이와 같이, 댐퍼(90)가 즉시 압축되므로 데드밴드(dead band)가 저하되고, ARS 응답성을 향상될 수 있다.

또한, 댐퍼(90)는 모터 회전시 즉시 압축되고, 기존 대비 전달되는 토크가 감소되므로 재질 및 형상에 대한 제약이 감소 된다.

또한, 예를 들어 종래의 감속비가 180 : 1 인 감속기가 설치되어 있고, 시스템 friction을 이겨낼 때까지 종래의 댐퍼가 압축되는 변위를 10도라고 하면, 다음과 같다.

180 : 1 = X : 10/30

X = 5

다시 말해, 종래의 모터(2)가 5바퀴 회전했음에도 불구하고 종래의 스태빌라이저는 회전하기 않게 된다. 또한, 종래의 댐퍼가 파손되었을 경우, 빈공간이 생겨서 Dead Band 구간이 더 증가할 수 있다.

다만, 본 발명의 일 실시 예에 따른 완충 구조가 향상된 ARS 시스템은 모터부(20), 댐퍼부(40), 감속기어부(30) 순으로 구비되어 있어 모터부(20)출력측에 바로 댐퍼(90)가 연결되어 있기 때문에 감속기어부의 영향을 배제할 수 있다.

예를 들어 댐퍼의 압축 변위가 10도라고 하면 다음과 같다.

X = 10/360

X = 약 0.03

다시 말해, 모터부(20)가 0.03바퀴 회전한 후에는 제2 스테빌라이저와 함께 움직이게 된다. 결국 Dead Band 구간이 감소되고 ARS 응답성이 향상되어 제어 성능을 확보할 수 있게 된다.

도5를 참조해 보면 종래의 모터, 종래의 기어부(3), 종래의 댐퍼부(4) 순으로 형성된 그래프 (a) 및 모터부(20), 댐퍼부(40), 감속기어부(30) 순으로 형성된 그래프 (b)의 Dead Band 구간을 표시하고 있다. 그래프 (b)의 Dead Band 구간이 작다는 것을 확인 할 수 있다.

도6에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 완충 구조가 향상된 ARS 시스템의 감속기어부(30)는 다단 유성기어 세트를 포함할 수 있다.

다단 유성기어 세트는 선기어, 유성기어, 및 캐리어(10)로 형성되고 캐리어 일측은 댐퍼(90)에 연결된다.

또한, 댐퍼(90)는 댐퍼 외주면에 볼록하게 형성된 한개 이상의 제2돌출부를 포함 할 수 있다.

커플러(80)의 돌출부는 댐퍼(90)의 형상에 대응하여 댐퍼(90) 내측 공간에 삽입되도록 형성된다.

캐리어(10) 일측은 댐버(90)를 내측으로 삽입수용하도록 댐퍼(90)의 형상에 대응하게 형성된다.

또한, 캐리어(10)는 유성기어를 고정할 수 있고 설계 구성에 따라 3단 캐리어로 형성된 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것이 아님을 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당해 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 액추에이터 2 : 종래의 모터
3 : 종래의 기어부 4 : 종래의 댐퍼부
6 : 제1 스태빌라이저 7 : 제2 스태빌라이저
10 : 캐리어 20 : 모터부
30 : 감속기어부 40 : 댐퍼부
80 : 커플러 90 : 댐퍼

Claims

모터부(20), 감속기어부(30), 댐퍼부(40)를 내부에 구비하고 있는 액추에이터(1);
상기 액추에이터(1) 일측에 부착되어있는 제1 스태빌라이저(6);
상기 액추에이터(1) 타측에 부착되어 있는 제2 스태빌라이저(7);
를 포함하고,
상기 댐퍼부(40)는 모터부(20)와 감속기어부(30) 사이에 구비되어 상기 댐퍼부(40)의 파손을 방지하는 완충 구조가 향상된 ARS 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 댐퍼부(40)는
압축 가능하게 형성되어 일측이 상기 감속기어부(30)에 연결되고 타측은 삽입할 수 있는 공간이 형성된 댐퍼(90);
일측은 모터부(20)에 열결되고 타측은 상기 댐퍼(90) 내측 공간으로 삽입되도록 제1돌출부가 형성된 커플러(80);
를 포함하는 완충 구조가 향상된 ARS 시스템.
제 2항에 있어서,
상기 감속기어부(30)는
선기어, 유성기어, 및 캐리어(10)로 형성되는 다단 유성기어 세트(30);
를 포함하고,
상기 캐리어(10) 일측은 상기 댐퍼(90)에 연결되는 완충 구조가 향상된 ARS 시스템.
제 3항에 있어서,
상기 댐퍼(90)는 상기 댐퍼(90) 외주면에 볼록하게 형성된 한개 이상의 제2돌출부를 포함하고,
상기 커플러(80)의 돌출부는 상기 댐퍼(90)의 형상에 대응하여 상기 댐퍼(90) 내측 공간에 삽입되도록 형성되고,
상기 캐리어(10) 일측은 상기 댐버(90)를 내측으로 삽입수용하도록 상기 댐퍼(90)의 형상에 대응하게 형성된 완충 구조가 향상된 ARS 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 제1 스태빌라이저(6)는 고정형 스태빌라이저이고,
상기 제2 스태빌라이저(7)는 회전형 스태빌라이저인 완충 구조가 향상된 ARS 시스템.