KR100863641B1 - Steering control unit of automotive suspension using leaf spring geometry - Google Patents
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Abstract
본 발명은 판스프링 지오메트리를 이용한 자동차용 현가장치의 조종특성 제어장치에 관한 것으로서, 자동차용 현가장치의 스프링 궤적에 따라 발생하는 조향 특성을 이용하여 판스프링의 아이(eye)부의 위치를 능동적으로 변화시켜 운전자의 운전 특성에 따라 자동차의 조종특성을 변화시킴으로써, 선회시의 안정성과 핸들링 성능을 극대화시킬 수 있는 판스프링 지오메트리를 이용한 자동차용 현가장치의 조종특성 제어장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steering characteristic control apparatus for an automobile suspension using leaf spring geometry, and actively changes the position of an eye portion of a leaf spring by using steering characteristics generated according to a spring trajectory of an automobile suspension. By controlling the driving characteristics of the vehicle according to the driver's driving characteristics, the steering characteristics control device of the vehicle suspension using the leaf spring geometry that can maximize the stability and handling performance when turning.
이를 위하여, 본 발명은 스티어링 휠의 각속도에 따라 판스프링의 지오메트리를 변경시키기 위하여 전방측 아이부의 위치를 변경하기 위한 구조와 장치를 구현하는바, 좌,우측 판스프링 어셈블리의 전방측 아이부의 상하 위치를 변경할 수 있도록 상기 좌,우측의 전방측 아이부에 구동축을 편심되게 연결하고, 상기 구동축이 편심 회전 가능하도록 하는 구동부를 연결한 판스프링 지오메트리를 이용한 자동차용 현가장치의 조종특성 제어장치를 제공하고자 한다.To this end, the present invention implements a structure and apparatus for changing the position of the front eye portion in order to change the geometry of the leaf spring according to the angular velocity of the steering wheel, the upper and lower positions of the front eye portion of the left and right leaf spring assembly In order to provide a steering characteristic control device for a vehicle suspension using the leaf spring geometry connected to the drive shaft eccentrically connected to the front and rear eye parts of the left and right, and the drive to allow the drive shaft eccentric rotation do.
자동차, 현가장치, 판스프링 지오메트리, 조종특성 Automobile, suspension, leaf spring geometry, steering characteristics
Description
도 1은 본 발명에 따른 판스프링 지오메트리를 이용한 자동차용 현가장치의 조종특성 제어장치에 있어서, 판스프링 어셈블리의 아이부에 연결된 구동축의 장착상태를 나타내는 장착도,1 is a mounting view showing the mounting state of the drive shaft connected to the eye portion of the leaf spring assembly in the steering characteristic control apparatus for the vehicle suspension using the leaf spring geometry according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 아이부에 연결된 구동축을 회전 작동시키는 작동부의 장착위치를 나타내는 도면,2 is a view showing the mounting position of the operating unit for rotating the drive shaft connected to the eye unit according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 판스프링 어셈블리의 아이부의 작동상태를 나타내는 작동도,3 is an operation view showing the operating state of the eye portion of the leaf spring assembly according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따른 아이부의 작동에 따른 판스프링 어셈블리의 작동상태를 나타내는 작동도,Figure 4 is an operation showing the operating state of the leaf spring assembly according to the operation of the eye portion according to the present invention,
도 5는 종래의 자동차가 좌회전시 현가장치의 상태를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 5 is a plan view schematically illustrating a state of a suspension device when a conventional vehicle is turned left.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 판스프링 3 : 아이부1: leaf spring 3: Ibu
5 : 스프링핀 10 : 감지부 5: spring pin 10: sensing unit
11 : 회전각속도 검출센서 20 : 구동부 11: rotation angle velocity detection sensor 20: drive unit
21 : 원판 22 : 구동축 21: disc 22: drive shaft
30 : 제어부 31 : ECU30 control unit 31 ECU
본 발명은 판스프링 지오메트리를 이용한 자동차용 현가장치의 조종특성 제어장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차용 현가장치의 스프링 궤적에 따라 발생하는 조향 특성을 이용하여 판스프링의 아이(eye)부의 위치를 능동적으로 변화시켜 운전자의 운전 특성에 따라 자동차의 조종특성을 변화시킬 수 있는 판스프링 지오메트리를 이용한 자동차용 현가장치의 조종특성 제어장치에 관한 것이다. The present invention relates to a steering characteristic control device for a vehicle suspension using the leaf spring geometry, and more particularly, the position of the eye portion of the leaf spring by using the steering characteristics generated by the spring trajectory of the vehicle suspension The present invention relates to a steering characteristic control device for a vehicle suspension system using a leaf spring geometry that can change the steering characteristics of a vehicle according to the driver's driving characteristics by actively changing the driving characteristics.
일반적으로 자동차의 현가장치에서 섀시 스프링은 차체와 차륜 사이에 설치되어 주행중 노면으로부터 전달되는 충격과 타이어의 진동을 흡수하여 차체에 전달시키지 않도록 함으로써 승차감을 좋게 하는 부품인 바, 이러한 섀시 스프링은 크게 판스프링과 코일스프링 및 에어스프링 등으로 구분될 수 있는데, 특히 대형 화물차의 경우에는 가격과 정비 비용이 저렴하면서 내구성은 우수하고 하중에 잘 견딜 수 있도록 길이가 각기 다른 다수개의 띠모양으로 이루어진 스프링강을 구부려서 포갠 형태의 판스프링(Leaf Spring)을 주로 사용하고 있는 실정이다.In general, in the suspension system of a vehicle, the chassis spring is installed between the vehicle body and the wheels to absorb the shock transmitted from the road surface and the vibration of the tire so as not to be transmitted to the vehicle body. Springs, coil springs and air springs can be categorized into. For large trucks, spring steel, which is made up of a number of bands of different lengths with different lengths, can be used to provide excellent durability and to withstand loads. It is a situation that mainly uses a leaf spring (bend) folded spring.
한편, 상기와 같은 판스프링(1)의 중앙은 액슬(9)과 U-볼트등의 체결수단을 매개로 고정되어 있는 것이 일반적이다.On the other hand, it is common that the center of the leaf spring (1) as described above is fixed through the fastening means such as the axle (9) and the U-bolt.
그리고, 상기와 같은 판스프링(1)을 장착한 자동차가 직진 주행시에는 양측 전륜을 지지하고 있는 액슬(9)이 수평을 유지하면서 좌,우측 판스프링(1)은 각각 액슬(9)에 대하여 수직한 방향으로 배치되어 있다. When the vehicle equipped with the
이때, 상기 좌,우측 판스프링(1)의 후미를 각기 자동차의 차체에 장착시키도록 된 좌,우측 섀클(shackle)(7)은 동일한 상태로 유지된다.At this time, the left and
그런데, 주행중 차량이 좌회전을 하게 되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전륜이 좌측을 향하게 되는 바, 이때 차체는 선회 반대방향으로 원심력을 받아 기울어지게 되는데, 즉 선회방향의 좌측차체는 상방향으로 들려지는 리바운드(Rebound)되고, 선회 반대방향의 우측차체는 하방향으로 가라앉는 범프(Bump)가 된다.However, when the vehicle makes a left turn while driving, as shown in FIG. 5, the front wheels are directed to the left side, and the vehicle body is inclined by the centrifugal force in the opposite direction of the turning, that is, the left vehicle body in the turning direction is upward. The vehicle is rebounded and the vehicle body on the right side of the turn opposite direction becomes a sinking bump.
이에 따라, 상기 우측 판스프링(1)은 범프되는 차체의 하중을 받아 상하방향으로 많이 변형되는 바, 이때 우측 판스프링(1)의 변형은 판스프링의 후미를 차체에 고정시키는 우측 섀클(7)이 흡수하여 후방으로 밀려나면서 우측 판스프링(1)의 전체길이를 후방으로 신장되게 한다.Accordingly, the
따라서 상기 우측 판스프링(1)의 중앙부위와 U-볼트등의 체결수단을 매개로 고정된 전륜측 액슬(9)은 우측부위가 후방으로 약간 선회 되는바, 이와 같이, 전륜을 장착하고 있는 전륜측 액슬(9)이 선회시 선회반대방향의 후방으로 약간 선회되면, 선회반경이 작아지는 오버스티어링(over steering) 현상을 유발하게 된다.Therefore, the front
이와 반대로, 운전자가 좌측으로 선회시, 전륜이 반대의 궤적을 갖는다면 이 는 운전자의 의도와는 달리 더 회전을 하게 되므로 언더스티어링(under steering) 현상이 발생하게 된다. On the contrary, when the driver turns to the left side, if the front wheel has the opposite trajectory, the driver rotates more contrary to the driver's intention, thereby causing an under steering phenomenon.
그런데, 종래의 자동차용 현가장치는 스티어링 휠의 조향 특성을 이용하여 판스프링의 지오메트리를 변경할 수 없어 운전자의 운전 특성에 따라 자동차의 조종특성을 변화시킬 수 없게 되고, 궁극적으로는 자동차 선회시의 안정감을 상실하게 되는 문제점이 있다. However, the conventional vehicle suspension system cannot change the geometry of the leaf spring by using the steering characteristics of the steering wheel, so that the steering characteristics of the vehicle cannot be changed according to the driver's driving characteristics, and ultimately, a sense of stability when turning the vehicle. There is a problem that you lose.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 자동차용 현가장치의 스프링 궤적에 따라 발생하는 조향 특성을 이용하여 판스프링의 아이(eye)부의 위치를 능동적으로 변화시켜 운전자의 운전 특성에 따라 자동차의 조종특성을 변화시킴으로써, 선회시의 안정성과 핸들링 성능을 극대화시킬 수 있는 판스프링 지오메트리를 이용한 자동차용 현가장치의 조종특성 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention is invented to solve the above problems, by using the steering characteristics generated by the spring trajectory of the vehicle suspension device to actively change the position of the eye portion of the leaf spring to drive the driver It is an object of the present invention to provide a steering characteristic control device for a vehicle suspension using leaf spring geometry that can maximize the stability and handling performance when turning by changing the steering characteristics of the vehicle.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 스티어링 휠의 각속도의 변화를 감지하는 감지부(10)와;In order to achieve the above object, the present invention provides a detection unit for detecting a change in the angular velocity of the steering wheel;
판스프링 어셈블리의 좌,우측의 전방측 아이부(3)를 차체에 대해 상하방향으로 이동시키도록 하는 상기 좌,우측 차체에 장착된 구동부(20)와;A drive unit (20) mounted to the left and right vehicle bodies for moving the left and right front eye parts (3) of the leaf spring assembly upward and downward with respect to the vehicle body;
자동차의 선회시 운전자의 운전특성에 따라 자동차의 조종특성을 변화시킬 수 있도록 상기 구동부(20)에 제어신호를 보내는 제어부(30)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.It characterized in that it comprises a control unit 30 for sending a control signal to the
바람직한 구현예로서, 상기 구동부(20)는 상기 좌,우측의 전방측 아이부(3)에 편심된 한 쌍의 원판(21)이 장착되고, 상기 좌,우측의 전방측 아이부(3)의 중심부에 상기 전방측 아이부(3)의 스프링핀(5)을 편심 회전할 수 있도록 하는 구동축(22)이 서로 연결되어지되, 상기 구동축(22)에 형성된 피니언 기어와, 상기 피니언 기어에 치합하는 랙기어가 전후방향으로 작동되도록 하는 액츄에이터 수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the
또한, 상기 제어부(30)는 자동차의 선회시 스티어링 휠의 회전각속도를 감지하는 회전각속도 검출센서(11)로부터 이의 회전각속도를 입력받아 상기 구동부(20)에 제어신호를 전송하는 ECU(31)인 것을 특징으로 한다. In addition, the control unit 30 is an ECU (31) for receiving a rotational angular velocity from the rotational angular velocity detection sensor (11) for detecting the rotational angular velocity of the steering wheel when the vehicle is turning and transmitting a control signal to the drive unit (20). It is characterized by.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the configuration of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 판스프링 지오메트리를 이용한 자동차용 현가장치의 조종특성 제어장치에 있어서, 판스프링 어셈블리의 아이부에 연결된 구동축의 장착상태를 나타내는 장착도이고, 도 2는 본 발명에 따른 아이부에 연결된 구동축을 회전 작동시키는 작동부의 장착위치를 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 판스프링 어셈블리의 아이부의 작동상태를 나타내는 작동도이다. 1 is a mounting view showing the mounting state of the drive shaft connected to the eye portion of the leaf spring assembly in the steering characteristic control apparatus for a vehicle using the leaf spring geometry according to the present invention, Figure 2 Figure 3 is a view showing the mounting position of the operating unit for rotating the drive shaft connected to the eye portion, Figure 3 is an operation diagram showing the operating state of the eye portion of the leaf spring assembly according to the present invention.
또한, 도 4는 본 발명에 따른 아이부의 작동에 따른 판스프링 어셈블리의 작 동상태를 나타내는 작동도이다. 4 is an operation diagram showing an operating state of the leaf spring assembly according to the operation of the eye portion according to the present invention.
본 발명은 스티어링 휠(미도시)의 각속도에 따라 판스프링(1)의 지오메트리를 변경시키기 위하여 전방측 아이(eye)부(3)의 위치를 변경하기 위한 구조와 장치를 구현하는바, 좌,우측 판스프링 어셈블리의 전방측 아이부(3)의 상하 위치를 변경할 수 있도록 상기 좌,우측의 전방측 아이부(3)에 구동축(22)을 편심되게 연결하고, 상기 구동축(22)이 편심 회전 가능하도록 하는 구동부(20)를 연결하는데 주안점이 있다.The present invention implements a structure and a device for changing the position of the
상기 판스프링 어셈블리의 전방측 아이부(3)를 차체에 대해 전후 방향으로 이동시킴으로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 전방측 아이부(3)가 상하 방향으로 이동하게 된다.By moving the
이를 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 좌,우측의 전방측 아이부(3)에 편심된 한 쌍의 원판(21)이 장착되고, 상기 좌,우측의 전방측 아이부(3)의 중심부에 상기 전방측 아이부(3)의 스프링핀(5)을 편심 회전할 수 있도록 하는 구동축(22)이 서로 연결된다. To this end, as shown in FIG. 1, a pair of
즉, 상기 전방측 아이부(3)가 기준선을 중심으로 편심 회전할 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 최고점과 최하점이 확보되는바, 이때의 구동축(22) 회전각도는 180°로 한정함이 바람직하다. That is, when the
또한, 상기 전방측 아이부(3)에 연결된 구동축(22)을 회전시키는 구동부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 구동축(22)의 중심부에 장착하게 되는바, 상기 구동축(22)을 회전시키는 수단이라면 어떠한 구성으로 이루어지더라도 상관없다.In addition, the
예를 들어, 상기 구동축(22)에 기어치가 형성된 피니언 기어가 구비되고, 상기 피니언 기어에 치합하는 랙기어가 전후방향으로 작동되도록 하는 액츄에이터 수단으로 이루어진 구성으로 이루어진 것이 바람직하다.For example, it is preferable that the pinion gear having gear teeth formed on the
또는, 상기 액츄에이터 수단 사이에 랙,피니언 기어가 아닌, 다른 종류의 기어수단을 통해 작동되도록 하는 것도 무방하다.Alternatively, the actuator means may be operated by other types of gear means other than the rack and pinion gear.
이와 같이, 상기 구동부(20)는 그 구성이 한정되지 않으며, 상기 구동축(22)을 회전시키는 특성을 갖는 것이라면 어떠한 구성으로 이루어지더라도 무방하다. As such, the configuration of the
한편, 이러한 구동부(20)에 연결되어 차량의 선회시 좌,우측 판스프링 어셈블리의 전방측 아이부(3)가 상방 또는 하방으로 이동할 수 있도록 제어신호를 보내도록 설정된 제어부(30)가 구비되어 있다.On the other hand, the control unit 30 is connected to such a
상기 제어부(30)는 운전자의 운전특성에 따라 자동차의 조종특성을 변화시킬 수 있도록 구현되는바, 제어부(30)는 스티어링 휠의 회전각속도를 감지하는 감지부(10), 즉 회전각속도 검출센서(11)로부터 스티어링 휠의 회전각속도를 입력받도록 된 ECU(31)로 이루어진바, 이 ECU(31)는 자동차의 선회시 그 회전각속도를 통해 상기 구동부(20)에 제어신호를 보내 그 회전각을 제어하게 된다. The control unit 30 is implemented to change the steering characteristics of the car according to the driver's driving characteristics, the control unit 30 is a sensing unit 10 for detecting the rotational angular velocity of the steering wheel, that is, the rotational angular velocity detection sensor ( 11, the ECU 31 is configured to receive the rotational angular velocity of the steering wheel. The ECU 31 controls the rotational angle by sending a control signal to the
따라서, 주행중인 자동차가 좌측으로 선회할 때, 스티어링 휠의 각속도를 감지하여 오버스티어링 또는 언더스티어링을 구현하게 되는바, 이를 상기 감지부(10)인 회전각속도 검출센서(11)에서 검출하여 이를 ECU(31)로 입력하게 되고, 이 ECU(31)는 구동부(20)에 제어신호를 보내 액츄에이터 수단으로 하여금 구동축(22)을 순방향 또는 역방향으로 회전시켜 판스프링 어셈블리의 전방측 아이부(3)를 차 체에 대해 전후 방향으로 이동시킴으로써, 상방 또는 하방으로 편심 회전하도록 한다.Therefore, when the driving car turns to the left, the steering wheel detects the angular speed to implement oversteering or understeering, and this is detected by the rotational angular velocity detection sensor 11, which is the detection unit 10, and then the ECU. (31), the ECU (31) sends a control signal to the drive unit (20) to cause the actuator means to rotate the drive shaft (22) in the forward or reverse direction to move the front eye portion (3) of the leaf spring assembly. By moving in the front-rear direction with respect to the vehicle body, eccentric rotation is performed upward or downward.
즉, 상기 스티어링 휠의 각속도가 기준 설정값보다 빠를 경우, 상기 전방측 아이부(3)를 상방으로 작동시켜 언더스티어링 동작을 구현되도록 하고, 반대로 스티어링 휠의 각속도가 기준 설정값보다 느린 경우, 상기 전방측 아이부(3)를 하방으로 작동시켜 오버스티어링 동작을 구현되도록 하여 자동차의 선회 안정성을 향상시키게 된다.That is, when the angular speed of the steering wheel is faster than the reference setting value, the
그러나, 경주용 자동차의 경우, 이와 반대로 하여 빠른 각속도에서는 더욱 빠른 자동차의 선회를 구현하기 위하여 오버스티어링으로도 변경이 가능하다. However, in the case of a racing car, on the contrary, it can be changed to oversteering in order to implement a faster turning of the car at a higher angular speed.
이때에는 상기 회전각속도 검출센서(11)가 아닌, 운전자의 의지에 따라 스위치 등을 이용하여 수동으로 아이부(3)를 작동하도록 하는 구조로 된 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the rotational angular velocity detection sensor 11 is configured to manually operate the
그리고, 자동차의 선회가 완료되고, 직진 주행시에는 상기 ECU(31)가 스티어링 휠의 회전각을 감지하는 검출수단으로부터 이를 검출하여 구동부(20)에 역회전 신호를 보내게 되는데, 이에 따라 구동축(22)이 초기방향과 반대로 역방향으로 회전하여 원래의 위치로 복귀되도록 한다.Then, when the turning of the vehicle is completed and the vehicle travels straight, the ECU 31 detects this from the detection means for detecting the rotation angle of the steering wheel, and sends a reverse rotation signal to the driving unit 20. ) Is rotated in the opposite direction to the initial direction to return to the original position.
이와 같이, 본 발명은 주행중인 자동차가 선회시 판스프링(1)의 아이부(3)의 위치를 능동적으로 변화시켜 운전자의 운전 특성에 따라 자동차의 조종특성을 변화시킴으로써, 선회시의 안정성과 핸들링 성능을 극대화시킬 수 있는 새로운 자동차용 현가장치이다. As described above, the present invention actively changes the position of the
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 판스프링 지오메트리를 이용한 자동차용 현가장치의 조종특성 제어장치에 의하면, 자동차용 현가장치의 스프링 궤적에 따라 발생하는 조향 특성을 이용하여 판스프링의 아이(eye)부의 위치를 능동적으로 변화시켜 운전자의 운전 특성에 따라 자동차의 조종특성을 변화시킴으로써, 선회시의 안정성과 핸들링 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the steering characteristic control apparatus of the vehicle suspension apparatus using the leaf spring geometry according to the present invention, the eye of the leaf spring using the steering characteristics generated by the spring trajectory of the vehicle suspension system By actively changing the negative position to change the steering characteristics of the car according to the driver's driving characteristics, there is an effect that can improve the stability and handling performance during turning.
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KR1020060100520A KR100863641B1 (en) | 2006-10-16 | 2006-10-16 | Steering control unit of automotive suspension using leaf spring geometry |
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JPS5967645U (en) | 1982-10-27 | 1984-05-08 | トヨタ自動車株式会社 | leaf spring |
JPH06206414A (en) * | 1991-03-04 | 1994-07-26 | Hino Motors Ltd | Leaf suspension device |
-
2006
- 2006-10-16 KR KR1020060100520A patent/KR100863641B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS5967645U (en) | 1982-10-27 | 1984-05-08 | トヨタ自動車株式会社 | leaf spring |
JPH06206414A (en) * | 1991-03-04 | 1994-07-26 | Hino Motors Ltd | Leaf suspension device |
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