KR101283605B1 - 능동형 롤 제어장치 - Google Patents

Abstract

능동형 롤 제어장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 롤 제어장치는 차체와 양측 로워암 사이에 각각 구성되는 유압 댐퍼; 상기 로워암 상에 설치되는 레일을 따라 슬라이더가 이동 가능하게 구성되는 레일수단; 상기 차체에 양측이 설치된 상태로, 양단이 스태빌라이저 링크를 통하여 상기 레일수단의 슬라이더에 연결되는 스태빌라이저 바; 및 상기 레일의 내측단에 대응하여 상기 로워암 상에 설치되고, 작동로드를 통하여 상기 슬라이더와 연결되며, 상기 유압 댐퍼와 유압관로를 통하여 연결되는 유압 실린더를 포함한다.

Description

능동형 롤 제어장치{ACTIVE ROLL CONTROL SYSTEM}

본 발명은 능동형 롤 제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 선회 운동 시, 범프 측 유압 댐퍼의 내부 유압을 구동원으로 하여 스태빌라이저 링크의 로워암 측 장착위치를 조정하여 스태빌라이저 링크의 레버비를 가변함으로써 차량의 롤 강성을 능동적으로 제어하는 능동형 롤 제어장치를 제공하고자 한다.

일반적으로 차량의 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 주행 중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접적으로 전달되지 않도록 차체의 거동을 제어하여 차체와 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치이다.

이러한 현가장치는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 노면으로부터 충격을 완화시키는 샤시 스프링(101)과, 샤시 스프링(101)의 자유진동을 감쇠 제어하여 승차감을 좋게 하는 댐퍼(103: 즉, 스트럿 바) 및 차량의 롤링을 억제하는 스태빌라이저 바(105) 등으로 구성된다.

여기서, 상기 스태빌라이저 바(105)는 양측이 차체(107)와 설치되고, 양단은 스태빌라이저 링크(115)를 통하여 로워암(109) 또는 스트럿 바(103)에 장착되어, 좌,우측 바퀴(111)가 서로 동시에 상하 운동하는 경우에는 작용하지 않고, 좌,우측 바퀴(111)가 서로 상대적으로 상하 운동하는 경우에는 비틀리면서 그때에 발생하는 비틀림 복원력으로 차체(107)의 롤을 억제하는 안티 롤 역할을 한다.

즉, 상기 스태빌라이저 바(105)는 차량의 선회주행 시에 차체(107)의 선회 외측이 원심력으로 기울어지거나 혹은 주행 중에 범프 또는 리바운드로 인해 좌,우측 바퀴(111)가 상대적으로 위상차를 가질 때에 비틀어지면서 그 복원력으로 차체의 자세를 안정화시켜 주게 된다.

그런데, 상기한 종래의 스태빌라이저 바(105)는 자체 비틀림 복원력만으로 차량의 기울어짐을 억제하거나, 기울어진 차체(107)를 복귀시켜 안정시키는 데에는 신속하고 정확한 롤 제어에 미흡한 점이 있다.

이를 해결하기 위해 종래에는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 스태빌라이저 바(105)의 일단에 유압 실린더(113)로 이루어지는 액추에이터를 연결하여 능동적인 롤 제어를 할 수 있도록 하는 액티브 롤 컨트롤 장치(ARC)가 개발되었다.

그러나 상기한 종래의 액티브 롤 컨트롤 장치(ARC)는 구동원으로 별도의 유압 실린더(113)를 이용함으로, 유압 공급을 제어하기 위하여 차량의 가속도 센서, 차고 센서, 스티어링 센서에서 나오는 신호를 기반으로 ECU가 밸브, 유압펌프 등을 포함하는 유압 공급 시스템을 구성하여야 하는 단점이 있다.

또한, 종래의 액티브 롤 컨트롤 장치(ARC)는 유압 실린더(113; 즉, 구동원)의 작동 스트로크를 최대한 확보하기 위하여 그 하단이 별도 브라켓(121)을 통하여 로워암(109)의 아래측에서 조립되어야 하며, 이와 같은 레이아웃은 양산성을 고려하였을 경우, 설계기준에 맞지 않는 문제점도 내포하고 있다.

본 발명의 실시 예는 차량의 선회 운동 시, 범프 측 유압 댐퍼의 내부 유압을 구동원으로 하여 스태빌라이저 링크의 로워암 측 장착위치를 조정하여 스태빌라이저 링크의 레버비를 가변함으로써 차량의 롤 강성을 능동적으로 제어하여 차량의 조정 및 선회 안정성을 향상시키는 능동형 롤 제어장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 차체와 양측 로워암 사이에 각각 구성되는 유압 댐퍼; 상기 로워암 상에 설치되는 레일을 따라 슬라이더가 이동 가능하게 구성되는 레일수단; 상기 차체에 양측이 설치된 상태로, 양단이 스태빌라이저 링크를 통하여 상기 레일수단의 슬라이더에 연결되는 스태빌라이저 바; 및 상기 레일의 내측단에 대응하여 상기 로워암 상에 설치되고, 작동로드를 통하여 상기 슬라이더와 연결되며, 상기 유압 댐퍼와 유압관로를 통하여 연결되는 유압 실린더를 포함하는 능동형 롤 제어장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 레일수단은 상기 로워암 상에 길이방향을 따라 설치되는 레일; 상기 레일 상에 이동 가능하게 설치되며, 상면에는 조인트 설치단이 형성되고, 내측면에는 상기 유압 실린더의 작동로드가 설치되는 체결단이 형성되는 슬라이더; 및 상기 레일의 외측면에 체결되어 상기 슬라이더의 이동을 제한하는 스토퍼 플레이트로 구성될 수 있다.

또한, 상기 레일수단은 상기 레일의 내부에서, 상기 슬라이더와 스토퍼 플레이트 사이에 탄성부재를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 탄성부재는 일단이 상기 슬라이더의 외측면에 끼움단을 통하여 끼워지고, 타단은 상기 스토퍼 플레이트의 내측면에 끼움단을 통하여 끼워지는 코일 스프링으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 스태빌라이저 링크는 일단과 타단이 볼 조인트를 통하여 상기 스태빌라이저 바의 단부와 상기 슬라이더의 상면에 각각 연결될 수 있다.

또한, 상기 유압관로는 유연한 호스로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 유압 실린더는 상기 차체의 범프 측 유압 댐퍼에서 배출되는 유압을 공급받아 상기 작동로드를 전진하여 상기 슬라이더를 외측으로 밀도록 구동될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 범프 측 유압 댐퍼의 내부 유압을 구동원으로 하여 스태빌라이저 링크의 로워암 측 장착위치를 조정할 수 있도록 함으로 별도의 구동원 없이도 차체의 거동에너지를 이용하면서 스태빌라이저 링크의 레버비를 가변할 수 있다.

이로써, 차량의 롤 강성을 능동적으로 제어하여 차량의 조정 및 선회 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 종전의 액티브 롤 컨트롤 장치(ARC)와 같이, 유압 실린더에 유압 공급을 제어하기 위한 복잡한 유압 공급 시스템을 구성할 필요가 없으며, 간단한 구조로 레이아웃상의 제약을 받지 않는 이점도 있다.

도 1은 일반적인 차량용 현가장치의 구성도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 액티브 롤 컨트롤 장치(ARC)가 적용된 차량용 현가장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 능동형 롤 제어장치가 적용된 차량용 현가장치의 일측 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 능동형 롤 제어장치의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 능동형 롤 제어장치의 작동 상태도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.

또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 설명의 편의상 도 3의 좌측방향을 외측, 우측방향을 내측이라 정의하여 설명한다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 능동형 롤 제어장치는 차량의 후륜 양측에 설치되는 것이 바람직하나, 필요에 따라서는 전륜 양측에도 설치될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 후륜 일측에 적용되는 예로 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 능동형 롤 제어장치가 적용된 차량용 현가장치의 일측 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 능동형 롤 제어장치의 분해 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 능동형 롤 제어장치가 적용되는 차량용 현가장치는 너클(1)과 서브 프레임(3)을 연결하는 로워암(5)이 구성된다.

이러한 로워암(5)과 차체(7) 사이에 본 발명의 실시 예에 따른 능동형 롤 제어장치(10)가 구성된다.

이러한 능동형 롤 제어장치(10)는 유압 댐퍼(11), 레일수단(20), 스태빌라이저 바(13), 유압 실린더(15)로 구성된다.

즉, 상기 유압 댐퍼(11)는 상기 로워암(5)의 일측과 차체(7) 사이에 양 단부가 마운터를 통하여 설치된다.

도 4를 참조하면, 상기 레일수단(20)은 레일(21), 슬라이더(23), 스토퍼 플레이트(25)로 구성된다.

상기 레일(21)은 로워암(5) 상에 길이방향을 따라 설치되고, 상기 슬라이더(23)는 레일(21) 상에 이동 가능하게 설치된다.

이러한 슬라이더(23)는 상면에 조인트 설치단(23a)이 형성되고, 내측면에는 상기 유압 실린더(15)의 작동로드(15a)가 설치되는 체결단(23b)이 형성된다.

또한, 상기 레일(21)의 외측면에는 상기 슬라이더(23)의 이동을 제한하는 스토퍼 플레이트(25)가 설치된다.

여기서, 상기 레일(21)의 내부에는 탄성부재인 코일 스프링(27)이 구성되는데, 상기 코일 스프링(27)은 상기 슬라이더(23)와 스토퍼 플레이트(25) 사이에 설치된다.

즉, 상기 코일 스프링(27)은 일단이 상기 슬라이더(23)의 외측면에 끼움단(E)을 통하여 끼워지고, 타단은 상기 스토퍼 플레이트(25)의 내측면에 끼움단(E)을 통하여 끼워진 상태로, 상기 슬라이더(23)에 복원력을 제공한다.

그리고 상기 스태빌라이저 바(13)는 상기 서브 프레임(3)에 양측이 마운팅 부시(B)를 통하여 설치된 상태로, 그 양단은 스태빌라이저 링크(17)를 통하여 상기 레일수단(20)의 슬라이더(23) 상에 연결된다.

이때, 상기 스태빌라이저 링크(17)는 일단과 타단이 상기 스태빌라이저 바(13)의 단부와 상기 슬라이더(23)의 상면에 형성된 조인트 설치단(23a)에 각각 볼 조인트(BJ)를 통하여 요동각을 갖도록 연결된다.

그리고 상기 유압 실린더(15)는 상기 레일(21)의 내측단에 체결되어 상기 로워암(5) 상에 설치된다.

상기 유압 실린더(15)의 작동로드(15a)는 상기 슬라이더(23)의 내측면에 형성된 체결단(23b)에 나사 체결되어 연결되고, 상기 유압 댐퍼(11)에 유압관로(L)를 통하여 연결되어 상기 유압 댐퍼(11)로부터 유압을 공급받아 작동한다.

여기서, 상기 유압관로(L)는 유연한 호스로 형성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 로워암(5)의 거동에 따른 유압 실린더(15)의 변위를 흡수하면서 유압을 공급 이송할 수 있는 관 소재이면 적용이 가능하다.

즉, 상기 유압 실린더(15)는 상기 차체(7)의 범프 측 유압 댐퍼(11)에서 배출되는 유압을 유압관로(L)를 통하여 공급받아 상기 작동로드(15a)를 전진 구동하여 상기 슬라이더(23)를 외측으로 밀도록 구동한다.

이때, 상기 코일 스프링(27)은 스토퍼 플레이트(25)에 지지된 상태로, 상기 슬라이더(23)의 이동으로 압축되었다가 차체(7)의 범프가 복귀되면, 자체 탄성력에 의해 상기 슬라이더(23)를 초기위치로 복원시킨다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 능동형 롤 제어장치의 작동을 도 5를 참조하여 설명한다.

즉, 도 5에서 도시한 바와 같이, 차량이 일반 주행 시에 장애물 또는 선회 주행 등으로, 차체가 동상 또는 역상으로 범프하는 경우, 유압 댐퍼(11)는 수축하게 된다.

이때, 유압 댐퍼(11)에서 발생된 유압은 유압관로(L)를 통하여 유압 실린더(15)로 공급되고, 이에 유압 실린더(15)는 그 작동로드(15a)가 전진 구동한다.

따라서, 상기 슬라이더(23)는 유압 실린더(15)의 전진 구동에 의해 코일 스프링(27)을 압축시키면서 외측으로 밀려나게 되고, 이때, 상기 스태빌라이저 바(13)의 단부에 일단이 연결된 스태빌라이저 링크(17)의 타단이 외측으로 이동한다.

즉, 상기 슬라이더(23)는 레일(21) 상의 "P1" 위치에서 "P2" 위치로 이동하여 스태빌라이저 링크(17)의 레버비를 크게 해주며, 이로 인해 스태빌라이저 바(13)의 강성값은 커지게 되고, 이와 동시에 스태빌라이저 링크(17)의 로워암(5) 상의 장착위치(P1->P2)도 로워암(5)의 거동이 더 큰 위치(P2)로 이동된다.

물론, 상기한 유압 댐퍼(11)와 유압 실린더(15)의 작동에 의해서 로워암(5) 상의 스태빌라이저 링크(17)의 장착위치(P1->P2)가 변하는 작동이 이루어져도 상기 차체(10)가 동상으로 범프하는 경우, 스태빌라이저 바(13)는 서브 프레임(3) 상의 마운팅 부시(B) 내부에서 회전 슬립이 일어나 기존의 스태빌라이저 바(13)와 동일한 작동을 이룬다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 능동형 롤 제어장치(10)는 범프 측 유압 댐퍼의 내부 유압을 구동원으로 하여 스태빌라이저 링크(17)의 로워암(5) 측 장착위치를 조정할 수 있도록 함으로 별도의 구동원 없이도 차체의 거동에너지를 이용하면서 스태빌라이저 링크(17)의 레버비를 가변한다.

이로써, 차체에 롤 발생 시에만 롤 강성을 능동적으로 제어하여 차량의 조정 및 선회 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 유압 실린더(15)에 유압 공급을 제어하기 위한 복잡한 유압 공급 시스템을 구성할 필요가 없으며, 가속도 센서, 차고 센서, 스티어링 센서에서 출력되는 신호를 기반으로 제어회로를 구성할 필요가 없는 간단한 구조를 갖는다.

특히, 차량의 선회 주행 시에는 스태빌라이저 링크(17)의 로워암(5) 상의 장착위치가 로워암(5)의 거동이 더 큰 위치(P2)로 이동되어 더 큰 롤 억제력으로 차체의 롤을 능동적으로 제어한다.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

1: 너클 3: 서브 프레임
5: 로워암 7: 차체
11: 유압 댐퍼 13: 스태빌라이저 바
15: 유압 실린더 17: 스태빌라이저 링크
20: 레일수단 21: 레일
23: 슬라이더 25: 스토퍼 플레이트
27: 코일 스프링 L; 유압관로

Claims (14)

1. 능동형 롤 제어장치에 있어서,
   차체와 양측 로워암 사이에 각각 구성되는 유압 댐퍼;
   상기 로워암 상에 설치되는 레일을 따라 슬라이더가 이동 가능하게 구성되는 레일수단;
   상기 차체에 양측이 설치된 상태로, 양단이 스태빌라이저 링크를 통하여 상기 레일수단의 슬라이더에 연결되는 스태빌라이저 바; 및
   상기 레일의 내측단에 대응하여 상기 로워암 상에 설치되고, 작동로드를 통하여 상기 슬라이더와 연결되며, 상기 유압 댐퍼와 유압관로를 통하여 연결되는 유압 실린더를 포함하며,
   상기 레일수단은 상기 로워암 상에 길이방향을 따라 설치되는 레일; 상기 레일 상에 이동 가능하게 설치되며, 상면에는 조인트 설치단이 형성되고, 내측면에는 상기 유압 실린더의 작동로드가 설치되는 체결단이 형성되는 슬라이더; 및 상기 레일의 외측면에 체결되어 상기 슬라이더의 이동을 제한하는 스토퍼 플레이트로 구성되고,
   상기 스태빌라이저 링크는 일단과 타단이 볼 조인트를 통하여 상기 스태빌라이저 바의 단부와 상기 슬라이더의 상면에 각각 연결되며,
   상기 유압 실린더는 상기 차체의 범프 측 유압 댐퍼에서 배출되는 유압을 공급받아 상기 작동로드를 전진하여 상기 슬라이더를 외측으로 밀도록 구동되는 것을 특징으로 하는 능동형 롤 제어장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 레일수단은
   상기 레일의 내부에서, 상기 슬라이더와 스토퍼 플레이트 사이에 탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 롤 제어장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 탄성부재는
   일단이 상기 슬라이더의 외측면에 끼움단을 통하여 끼워지고, 타단은 상기 스토퍼 플레이트의 내측면에 끼움단을 통하여 끼워지는 코일 스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동형 롤 제어장치.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 유압관로는
   유연한 호스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 능동형 롤 제어장치.
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제

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