KR101491359B1 - 전동식 차량 자세제어장치 - Google Patents

전동식 차량 자세제어장치 Download PDF

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김종민
김보민
고대식
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은, 하단부가 휠 측에 결합되며, 상단부가 개구 형성된 외통; 상단부가 차체 측에 결합되고, 하단부가 상기 외통의 상단부에서 삽입되어 휠과 차체 사이에서 발생되는 흔들림을 완충하도록 구성된 스트럿어셈블리; 모터의 회전력이 볼너트유닛에 의해 스트럿어셈블리에 전달되어 상기 스트럿어셈블리의 상하 직선운동으로 변환됨으로써, 상기 모터의 회전시 상기 스트럿어셈블리가 상기 외통에 대해 상부 또는 하부로 이동되어 차체의 높이를 조절하도록 구성된 차고조절모듈; 및 상기 모터의 축 상에 마련되며, 상기 모터에서 출력되는 회전력은 상기 스트럿어셈블리 측에 전달되도록 하고, 상기 스트럿어셈블리 측에서 모터 측으로 입력되는 회전력은 차단하는 역전방지장치;를 포함하여 구성되는 전동식 차량 자세제어장치가 소개된다.

Description

전동식 차량 자세제어장치{ELECTRONIC STABILITY PROGRAM FOR VEHICLE}
본 발명은 차량 자세제어장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모터를 이용하여 쇼크업소버를 포함한 스트럿어셈블리의 위치를 변경하여 차체의 높이를 자동으로 조절하도록 한 전동식 차량 자세제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 현가장치는 노면에서 발생하는 충격을 흡수하여 차체나 탑승자에게 그 충격력이 전달되는 것을 최소화시키는 장치로서, 쇼크업소버, 스프링, 서스펜션암 등을 포함하여 구성된다.
이러한, 현가장치는 상하방향으로는 스프링과 쇼크업소버 등에 의해 지지되며, 기타방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 휠 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시키게 된다. 또한, 상기 현가장치는 타이어를 지면에 확실하게 접지시키는 기능을 함께 수행함으로써, 차량의 고속주행시 차체가 지면에 밀착되도록 한다.
그러나, 과속방지턱이나 비포장길과 같은 도로를 주행시, 차고가 낮으면 충돌이 발생할 우려가 있고, 또한 차량의 롤링 또는 피칭 등의 주행 상황 발생시 차량이 기울어짐에 따라 승차감 및 조안성이 저하되는 문제가 있다.
이에, 차량의 자세를 자동 제어하기 위해 쇼크업소버를 전자적으로 제어하는 전자제어 서스펜션이 개발되어 사용되고 있으며, 또한 판과 쇼크업소버 대신 응답성이 뛰어난 유압 시스템을 채용하여 주행 상태에 맞게 차체의 진동을 제어함으로써 주행 안정성과 조종 안정성을 꾀하는 액티브 서스펜션도 사용되고 있다.
그러나, 기존의 유압식 액티브 서스펜션의 경우 유압펌프와, 리저버, 유압라인 및 실린더블록 등의 구성이 필요하여 액티브 서스펜션 시스템을 구현하는 데에 복잡한 문제가 있으며, 또한 유압식의 특성상 연비가 저하되며, CO2의 배출이 증가하는 문제도 있다.
한편, 종래 기술로서 한국 공개특허공보 공개번호 10-2011-0057667호의 "자동차의 스트러트형 현가장치"가 소개된바 있다.
그러나, 상기한 종래 기술은 일반적인 스트럿 구조에 불과한 것으로, 이같은 방식에 의해서는 스트럿어셈블리의 위치 변경을 통해 차고의 높이를 자동 제어하여 차량의 자세를 제어하는 동작은 불가능한 문제가 있었다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
KR 10-2011-0057667 A
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 모터를 이용하여 쇼크업소버를 포함한 스트럿어셈블리의 위치를 변경하여 차고의 높이를 자동 제어하도록 한 전동식 차량 자세제어장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 하단부가 휠 측에 결합되며, 상단부가 개구 형성된 외통; 상단부가 차체 측에 결합되고, 하단부가 상기 외통의 상단부에서 삽입되어 휠과 차체 사이에서 발생되는 흔들림을 완충하도록 구성된 스트럿어셈블리; 모터의 회전력이 볼너트유닛에 의해 스트럿어셈블리에 전달되어 상기 스트럿어셈블리의 상하 직선운동으로 변환됨으로써, 상기 모터의 회전시 상기 스트럿어셈블리가 상기 외통에 대해 상부 또는 하부로 이동되어 차체의 높이를 조절하도록 구성된 차고조절모듈; 및 상기 모터의 축 상에 마련되며, 상기 모터에서 출력되는 회전력은 상기 스트럿어셈블리 측에 전달되도록 하고, 상기 스트럿어셈블리 측에서 모터 측으로 입력되는 회전력은 차단하는 역전방지장치;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 차고조절모듈은, 정역방향으로 회전되는 모터; 상기 모터로부터 회전력을 제공받아 회전하는 회전기어; 상기 스트럿어셈블리에 끼워지며, 외주면에 제1스크류가 형성된 승강샤프트; 및 상기 승강샤프트에 끼워지며, 외주면이 상기 회전기어와 치합되고, 내주면에 제2스크류가 형성되어 상기 제2스크류가 상기 제1스크류와 나선 결합되어 회전됨으로써, 회전시 상기 승강샤프트를 상부 또는 하부로 직선 이동되도록 하는 볼너트유닛;을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 스트럿어셈블리의 중단에는 서스펜션스프링을 하부에서 지지하기 위한 로워시트가 마련되며; 상기 로워시트와 볼너트유닛의 사이에는 탄성부재가 설치될 수 있다.
상기 탄성부재는 어큐뮬레이터스프링일 수 있다.
상기 탄성부재와 볼너트유닛의 사이에는 상기 탄성부재에 대한 볼너트유닛의 상대 회전을 위해 제1베어링이 설치될 수 있다.
상기 볼너트유닛의 내주면과 외통의 외주면 사이에는 볼너트유닛의 상하 이동을 규제하면서 상기 외통에 대한 상대 회전을 위해 제2베어링이 설치될 수 있다.
상기 외통의 내주면과 상기 스트럿어셈블리의 외주면 사이에는 상기 스트럿어셈블리의 상하 이동을 위해 제3베어링이 설치될 수 있다.
상기 역전방지장치는, 일단부가 상기 모터에 결합되어, 상기 모터로부터 회전력을 제공받아 회전하며, 타단부 외주면에는 가압돌부와 장착공간이 원주방향을 따라 교번하여 형성된 입력축; 일단부가 상기 입력축의 타단부 중심에 삽입 및 연결되며, 타단부가 볼너트유닛 측에 연결되어 상기 입력축에서 제공되는 회전력을 상기 볼너트유닛 측으로 전달하는 출력축; 상기 입력축의 타단부를 감싸는 형상으로 마련된 하우징; 및 상기 장착공간 내에 반경 방향으로 설치되며, 내측단이 상기 출력축의 외면을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 외측단이 상기 가압돌부를 향해 돌출 형성되며, 상기 내측단 및 외측단 사이의 길이가 상기 출력축의 외주면 및 하우징의 내주면 사이의 반경 방향 길이보다 길게 형성됨으로써, 입력축에서 회전력 제공시 상기 입력축의 회전방향에 형성된 가압돌부가 돌출된 외측단을 가압하면서 출력축이 함께 회전되며, 출력축에서 회전력 제공시 내측단을 중심으로 하여 상기 출력축의 회전방향과 상반된 방향으로 회전되면서 외측단이 하우징의 내주면에 걸려져 출력축 및 입력축의 회전을 제한하도록 구성된 스프래그;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 출력축의 원주방향을 따라 스프래그를 관통하여 위치고정부재가 설치될 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 선회, 제동, 급 발진 등 다양한 주행 조건 시 차량 자세를 실시간으로 제어함으로써, 선회 시의 롤링 뿐만 아니라, 요, 피치 등 제어로 조종안정성이 향상되며, 롤 거동 등의 축소로 승차감이 개선되는 효과가 있다.
더욱이, 둔턱이나 거친 노면에서 차량 자세를 일정하게 유지하여 플랫라이드를 구현하며, 차량에 탑재되는 승객 및 화물의 무게에 관계없이 항상 일정한 차고를 유지시킴으로써, 고속주행 시에 차고를 낮춰주어 승차감을 향상시킴은 물론 연비 개선의 효과가 있으며, 오프로드에서는 차고를 올려주어 지면으로부터 차량을 보호하는 효과도 있다.
또한, 유압식 차량 자세제어장치에 비해 시스템을 단순화하여 차량의 중량 및 원가를 절감하며, 연비를 개선하고, CO2 배출량을 저감하는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 의한 차량 자세제어장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 의한 차량 자세제어장치의 구성요소들을 분리하여 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 의한 차량 자세제어장치의 결합구조를 설명하기 위한 단면도.
도 4a, 4b는 본 발명에 의한 차량 자세제어장치의 차고 조절 작동상태를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명에 의한 역전방지장치 구성의 일부를 절개하여 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 의한 역전방지장치의 작동상태를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명에 의한 모터 제어의 예시를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 의해 차량이 선회할 때의 제어예시를 설명하기 위한 도면.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 차량 자세제어장치의 전체적인 구성을 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명에 의한 차량 자세제어장치의 구성요소들을 분리하여 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 의한 차량 자세제어장치의 결합구조를 설명하기 위한 단면도이며, 도 4a, 도 4b는 본 발명에 의한 차량 자세제어장치의 차고 조절 작동상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명에 의한 역전방지장치 구성의 일부를 절개하여 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 의한 역전방지장치의 작동상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명에 의한 모터 제어의 예시를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명에 의해 차량이 선회할 때의 제어예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 전동식 차량 자세제어장치는, 크게 외통(10)과, 스트럿어셈블리(20) 및 차고조절모듈을 포함하여 구성된다.
구체적으로, 하단부가 휠(1) 측에 결합되며, 상단부가 개구 형성된 외통(10); 상단부가 차체(2) 측에 결합되고, 하단부가 상기 외통(10)의 상단부에서 삽입되어 휠(1)과 차체(2) 사이에서 발생되는 흔들림을 완충하도록 구성된 스트럿어셈블리(20); 모터(40)의 회전력이 볼너트유닛(30)에 의해 스트럿어셈블리(20)에 전달되어 상기 스트럿어셈블리(20)의 상하 직선운동으로 변환됨으로써, 상기 모터(40)의 회전시 상기 스트럿어셈블리(20)가 상기 외통(10)에 대해 상부 또는 하부로 이동되어 차체(2)의 높이를 조절하도록 구성된 차고조절모듈; 및 상기 모터(40)의 축 상에 마련되며, 상기 모터(40)에서 출력되는 회전력은 상기 스트럿어셈블리(20) 측에 전달되도록 하고, 상기 스트럿어셈블리(20) 측에서 모터(40) 측으로 입력되는 회전력은 차단하는 역전방지장치;를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 외통(10)은 상단이 개구 형성된 통 형상으로 형성된 것으로, 상기 외통(10)의 하단부가 너클(도시생략) 등을 통해 휠(1) 측에 결합될 수 있다.
그리고, 스트럿어셈블리(20)는 상단부가 차체(2)에 결합되며, 하단부가 상기 외통(10)의 개구된 상부 측에서 삽입됨으로써, 휠(1)로부터 전달되는 진동 및 흔들림을 흡수 및 저감하여 차체(2)에 진동이 전달되는 것을 방지할 수 있다.
부연하면, 상기 스트럿어셈블리(20)는 쇼크업소버(22)와 서스펜션스프링(24) 등을 포함하는 구성으로, 쇼크업소버(22) 상단에 어퍼시트(부호생략) 및 인슐레이터(21)가 장착될 수 있으며, 상기 인슐레이터(21)가 차체(2)에 고정 결합된다.
그리고, 상기 쇼크업소버(22)의 중단부에 로워시트(23)가 고정되며, 상기 로워시트(23)와 인슐레이터(21) 사이에 서스펜션스프링(24)이 탄력 상태로 개재된다. 따라서, 상기 서스펜션스프링(24)을 통해 휠(1)로부터 전달되는 진동을 흡수하며, 상기 쇼크업소버(22)가 서스펜션스프링(24)의 신축작용을 억제하여 차체(2)를 안정화시키게 된다.
즉, 모터(40)의 회전력이 차고조절모듈에 포함된 볼너트유닛(30)의 구조를 통해서 스트럿어셈블리(20)의 직선운동으로 변환 및 전달됨으로써, 상기 모터(40)의 정역방향 회전작동시, 스트럿어셈블리(20)가 상부 또는 하부로 이동된다. 따라서, 상기 스트럿어셈블리(20)에 설치된 로워시트(23)의 높이가 조절되는바, 차체(2)의 높이를 조절하여 차고를 조절할 수 있게 된다.
특히, 외부의 하중(차량의 하중)에 의한 스트럿어셈블리(20)의 상하 유동시, 모터(40)의 축 상에 설치된 역전방지장치가 상기 볼너트유닛(30)의 회전을 방지하게 됨으로써, 보다 정밀한 차고의 제어가 가능한 것은 물론, 페일세이프 또는 모터(40) 오프 제어시 차고의 높이를 유지 가능하게 되는 것이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 상기 차고조절모듈은, 정역방향으로 회전되는 모터(40); 상기 모터(40)로부터 회전력을 제공받아 회전하는 회전기어(41); 상기 스트럿어셈블리(20)에 끼워지며, 외주면에 제1스크류(33a)가 형성된 승강샤프트(33); 및 상기 승강샤프트(33)에 끼워지며, 외주면이 상기 회전기어(41)와 치합되고, 내주면에 제2스크류(31a)가 형성되어 상기 제2스크류(31a)가 상기 제1스크류(33a)와 나선 결합되어 회전됨으로써, 회전시 상기 승강샤프트(33)를 상부 또는 하부로 직선 이동되도록 하는 볼너트유닛(30);을 포함하여 구성될 수 있다.
이에 대해 부연하면, 상기 모터(40)는 외통(10)의 외측면 일부에 별도의 브라켓에 의해 마운팅될 수 있으며, 상기 회전기어(41)는 상기 모터(40)의 축(후술하는 출력축(43)) 단부에 고정되어 상기 모터(40)의 회전구동에 따라 함께 회전 동작된다. 이때, 상기 모터(40)는 차량에 설치된 제어부(50)에 의해 제어될 수 있으며, 상기 제어부(50)는 ECU일 수 있다.
그리고, 상기 볼너트유닛(30)은, 볼너트(31)와 볼너트하우징(32)을 포함하여 구성될 수 있다. 구체적으로, 상기 볼너트하우징(32)의 상단 내부에 볼너트(31)가 삽입 및 조립되며, 상기 볼너트(31)의 내주면에 제2스크류(31a)가 형성될 수 있고, 상기 볼너트하우징(32)의 하단 외주면에는 상기 회전기어(41)와 치합되도록 치차(부호생략)가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 볼너트유닛(30)은 상기 회전기어(41)와 치합되면서 상기 승강샤프트(33)의 외주면에 끼워지게 되는바, 상기 모터(40)의 회전력에 대해 감속기어의 역할을 하게 된다.
그리고, 상기 승강샤프트(33)에 형성된 제1스크류(33a)와 볼너트(31)에 형성된 제2스크류(31a)는 볼스크류 구조로서 서로에 대해 상대 회전될 수 있게 된다.
또한, 상기 승강샤프트(33)는 그 내부에 쇼크업소버(22)의 하단부가 압입되어 끼워지게 됨으로써, 상기 승강샤프트(33)와 함께 쇼크업소버(22)를 포함하는 스트럿어셈블리(20)가 함께 이동된다.
즉, 모터(40)가 회전되면, 회전기어(41)가 회전되고, 상기 회전기어(41)와 치합된 볼너트유닛(30)이 함께 회전된다. 그러면, 상기 볼너트유닛(30)과 볼스크류 구조에 의해 체결된 승강샤프트(33)는 상하 직선변위로 이동될 수 있도록 운동방향이 변환됨으로써, 상기 볼너트유닛(30)의 회전방향에 따라 외통(10)에 대해서 상부 또는 하부로 직선 이동된다.
이때, 상기 승강샤프트(33)는 스트럿어셈블리(20)와 함께 이동되는바, 상기 스트럿어셈블리(20)를 전체적으로 상부 또는 하부로 이동시키게 되며, 이로 인해 차고의 높낮이를 조절하게 된다.
한편, 도 3 및 도 4a, 도 4b를 참조하면, 본 발명에서 상기 스트럿어셈블리(20)의 중단에는 서스펜션스프링(24)을 하부에서 지지하기 위한 로워시트(23)가 마련되며; 상기 로워시트(23)와 볼너트유닛(30)의 사이에는 탄성부재가 설치될 수 있다. 여기서, 상기 탄성부재는 어큐뮬레이터스프링(34)일 수 있다.
즉, 모터(40)의 회전에 의해 승강샤프트(33)가 상부로 이동될 때에, 상기 어큐뮬레이터스프링(34)이 상기 승강샤프트(33)를 상부로 밀어올리는 힘을 가하게 되는바, 상기 모터(40)의 기동토크를 감소시키며, 작동토크를 보상하고, 모터(40)와 외통(10)에 가해지는 부하를 저감하게 된다.
즉, 도 4a 및 도 4b와 같이, 상기 어큐뮬레이터스프링(34)의 상단이 로워시트(23)의 저면에서 서스펜션스프링(24)을 지지함으로써, 상기 차량의 범프 및 리바운드 후에 발생되는 모터(40) 작동토크를 보상하고, 모터(40)의 작동 온/오프 절환시 급격한 토크의 변화를 방지하게 되는 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에서, 상기 탄성부재와 볼너트유닛(30)의 사이에는 상기 탄성부재에 대한 볼너트유닛(30)의 상대 회전을 위해 제1베어링(36)이 설치될 수 있다.
즉, 상기 어큐뮬레이터스프링(34)의 저면에 상기 어큐뮬레이터스프링(34)을 지지하는 스프링로워시트(35)가 더 설치될 수 있으며, 상기 스프링로워시트(35)와 볼너트하우징(32) 사이에 제1베어링(36)이 설치될 수 있다. 여기서, 상기 제1베어링(36)은 스러스트베어링일 수 있다.
이에 따라, 상기 제1베어링(36)에 의해 상기 볼너트하우징(32)의 회전력이 상기 어큐뮬레이터스프링(34)에 전달되는 것을 방지하게 되는바, 상기 볼너트하우징(32)의 회전마찰력을 저감하여 볼너트하우징(32)의 원활한 회전을 돕게 된다.
또한, 본 발명에서, 상기 볼너트유닛(30), 적절하게는 볼너트하우징(32)의 하단 내주면과 외통(10) 상단의 외주면 사이에는 볼너트유닛(30)의 상하 이동을 규제하면서 상기 외통(10)에 대한 상대 회전을 위해 제2베어링(37)이 설치될 수 있다. 여기서, 상기 제2베어링(37)은 롤러베어링일 수 있다.
즉, 상기 제2베어링(37)에 의해 볼너트유닛(30)의 상하 이동을 규제하는 것은 물론, 상기 볼너트유닛(30)의 회전시 상기 볼너트유닛(30)이 외통(10)의 외주면에 간섭되는 것을 방지하여 볼너트유닛(30)의 원활한 회전을 돕게 된다.
또, 본 발명에서, 상기 외통(10)의 중단 내주면과 상기 스트럿어셈블리(20), 적절하게는 승강샤프트(33)의 하단 외주면 사이에는 상기 스트럿어셈블리(20)의 상하 이동을 위해 제3베어링(38)이 설치될 수 있다. 여기서, 상기 제3베어링(38)은 슬리브베어링일 수 있다.
즉, 상기 승강샤프트(33)가 외통(10)의 내주면에 밀접되어 있는바, 상기 제3베어링(38)에 의해 스트럿어셈블리(20)와 함께 상하 이동되는 승강샤프트(33)의 마찰력을 저감하여 승강샤프트(33) 및 스트럿어셈블리(20)의 원활한 직선 이동을 돕게 된다.
한편, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에서 상기 역전방지장치는, 일단부가 상기 모터(40)에 결합되어, 상기 모터(40)로부터 회전력을 제공받아 회전하며, 타단부 외주면에는 가압돌부(42a)와 장착공간(42b)이 원주방향을 따라 교번하여 형성된 입력축(42); 일단부가 상기 입력축(42)의 타단부 중심에 삽입 및 연결되며, 타단부가 볼너트유닛(30) 측에 연결되어 상기 입력축(42)에서 제공되는 회전력을 상기 볼너트유닛(30) 측으로 전달하는 출력축(43); 상기 입력축(42)의 타단부를 감싸는 형상으로 마련된 클러치하우징(44); 및 상기 장착공간(42b) 내에 반경 방향으로 설치되며, 내측단이 상기 출력축(43)의 외면을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 외측단이 상기 가압돌부(42a)를 향해 돌출 형성되며, 상기 내측단 및 외측단 사이의 길이가 상기 출력축(43)의 외주면 및 클러치하우징(44)의 내주면 사이의 반경 방향 길이보다 길게 형성된 스프래그(45);를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 출력축(43)의 외주면에는 상기 스프래그(45)의 내측단이 끼워져 회전될 수 있도록 힌지홈(43a)이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 출력축(43)의 원주방향을 따라 스프래그(45)를 관통하여 위치고정부재(46)가 설치됨으로써, 상기 스프래그(45)의 위치를 고정시킬 수 있다.
또한, 상기 클러치하우징(44) 내부에는 입력축(42) 및 출력축(43)의 원활한 회전을 위해 베어링(부호 생략)을 설치할 수 있을 것이다.
즉, 도 6의 (a)(b)와 같이, 모터(40)의 구동을 통해 입력축(42)에서 정방향 또는 역방향으로 회전력이 제공되면, 상기 입력축(42)의 회전방향에 형성된 가압돌부(42a)가 스프래그(45) 외측단에 돌출된 돌출부(45a)를 가압하면서 입력축(42)과 출력축(43)이 함께 회전된다.
반면, 도 6의 (c)와 같이, 차량의 하중 등으로 인해 출력축(43)에서 회전력이 제공되면, 상기 스프래그(45)의 내측단을 중심으로 하여, 상기 스프래그(45)가 상기 출력축(43)의 회전방향과 상반된 방향으로 회전되면서 상기 스프래그(45)의 외측단이 클러치하우징(44)의 내주면에 걸려지게 된다. 따라서, 상기 출력축(43)은 물론 입력축(42)의 회전이 함께 제한되는바, 스트럿어셈블리(20)의 높이가 제한되어 차고의 높이를 그대로 유지할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명에 의한 모터(40) 제어의 예시를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 제어부(50)는 차량에 설치된 여러 센서에서 주행 중 발생하는 다양한 측정값을 입력받고 이 수치들을 토대로 차세 제어에 필요한 값을 계산하여 모터(40)의 동작을 제어하게 된다. 이때, 상기 모터(40)를 포함하는 차고조절모듈은 차량의 각 휠(1)에 각각 개별 설치될 수 있어, 각 휠(1)에 설치된 스트럿어셈블리(20)의 높이를 각각 개별적으로 조절 가능하며, 이로 인해 차고 높이 제어의 신뢰성과 정밀도를 높이게 된다.
여기서, 상기 제어부(50)에 연결된 센서는 조향각 센서, 휠속 센서, 하이트센서, 상하가속도 센서 등이 있을 수 있으며, 상기 센서들에서 측정된 입력값들에 의해 하중 이동량, 전, 후륜 롤 강성, 각 휠의 스프링에 걸리는 하중, 각 모터(40)의 회전토크/회전방향 등을 계산할 수 있게 되며, 이를 토대로 각 휠(1)에 설치된 모터(40)를 개별 제어할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명에 의해 차량이 선회할 때의 제어예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 차량이 선회하는 경우, 원심력에 의해 차량의 선회 내륜측의 차고가 선회 외륜측의 차고보다 높아지게 되는바, 상기한 모터(40) 제어에 의해 선회 내륜 측의 스트럿어셈블리(20)는 하향시키고, 선회 외륜 측의 스트럿어셈블리(20)는 상향시켜, 차량의 자세를 제어하게 된다.
이 외에도, 차량이 급정거하는 경우, 관성력에 의해 후륜 측의 차고가 전륜 측의 차고보다 높아지게 되는바, 상기한 모터(40) 제어에 의해 전륜 측의 스트럿어셈블리(20)는 상향시키고, 후륜 측의 스트럿어셈블리(20)는 하향시켜, 차량의 자세를 안정적으로 제어하게 된다.
한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
1 : 휠 2 : 차체
10 : 외통 20 : 스트럿어셈블리
30 : 볼너트유닛 33 : 승강샤프트
34 : 어큐뮬레이터스프링 35 : 스프링로워시트
36 : 제1베어링 37 : 제2베어링
38 : 제3베어링 40 : 모터
41 : 회전기어 42 : 입력축
43 : 출력축 44 : 클러치하우징
45 : 스프래그

Claims (9)

  1. 하단부가 휠 측에 결합되며, 상단부가 개구 형성된 외통;
    상단부가 차체 측에 결합되고, 하단부가 상기 외통의 상단부에서 삽입되어 휠과 차체 사이에서 발생되는 흔들림을 완충하도록 구성된 스트럿어셈블리;
    모터의 회전력이 볼너트유닛에 의해 스트럿어셈블리에 전달되어 상기 스트럿어셈블리의 상하 직선운동으로 변환됨으로써, 상기 모터의 회전시 상기 스트럿어셈블리가 상기 외통에 대해 상부 또는 하부로 이동되어 차체의 높이를 조절하도록 구성된 차고조절모듈; 및
    상기 모터의 축 상에 마련되며, 상기 모터에서 출력되는 회전력은 상기 스트럿어셈블리 측에 전달되도록 하고, 상기 스트럿어셈블리 측에서 모터 측으로 입력되는 회전력은 차단하는 역전방지장치;를 포함하는 전동식 차량 자세제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 차고조절모듈은,
    정역방향으로 회전되는 모터;
    상기 모터로부터 회전력을 제공받아 회전하는 회전기어;
    상기 스트럿어셈블리에 끼워지며, 외주면에 제1스크류가 형성된 승강샤프트; 및
    상기 승강샤프트에 끼워지며, 외주면이 상기 회전기어와 치합되고, 내주면에 제2스크류가 형성되어 상기 제2스크류가 상기 제1스크류와 나선 결합되어 회전됨으로써, 회전시 상기 승강샤프트를 상부 또는 하부로 직선 이동되도록 하는 볼너트유닛;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 차량 자세제어장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 스트럿어셈블리의 중단에는 서스펜션스프링을 하부에서 지지하기 위한 로워시트가 마련되며;
    상기 로워시트와 볼너트유닛의 사이에는 탄성부재가 설치된 것을 특징으로 하는 전동식 차량 자세제어장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 탄성부재는 어큐뮬레이터스프링인 것을 특징으로 하는 전동식 차량 자세제어장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 탄성부재와 볼너트유닛의 사이에는 상기 탄성부재에 대한 볼너트유닛의 상대 회전을 위해 제1베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 전동식 차량 자세제어장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼너트유닛의 내주면과 외통의 외주면 사이에는 볼너트유닛의 상하 이동을 규제하면서 상기 외통에 대한 상대 회전을 위해 제2베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 전동식 차량 자세제어장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 외통의 내주면과 상기 스트럿어셈블리의 외주면 사이에는 상기 스트럿어셈블리의 상하 이동을 위해 제3베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 전동식 차량 자세제어장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 역전방지장치는,
    일단부가 상기 모터에 결합되어, 상기 모터로부터 회전력을 제공받아 회전하며, 타단부 외주면에는 가압돌부와 장착공간이 원주방향을 따라 교번하여 형성된 입력축;
    일단부가 상기 입력축의 타단부 중심에 삽입 및 연결되며, 타단부가 볼너트유닛 측에 연결되어 상기 입력축에서 제공되는 회전력을 상기 볼너트유닛 측으로 전달하는 출력축;
    상기 입력축의 타단부를 감싸는 형상으로 마련된 하우징; 및
    상기 장착공간 내에 반경 방향으로 설치되며, 내측단이 상기 출력축의 외면을 중심으로 회전 가능하게 설치되고, 외측단이 상기 가압돌부를 향해 돌출 형성되며, 상기 내측단 및 외측단 사이의 길이가 상기 출력축의 외주면 및 하우징의 내주면 사이의 반경 방향 길이보다 길게 형성됨으로써, 입력축에서 회전력 제공시 상기 입력축의 회전방향에 형성된 가압돌부가 돌출된 외측단을 가압하면서 출력축이 함께 회전되며, 출력축에서 회전력 제공시 내측단을 중심으로 하여 상기 출력축의 회전방향과 상반된 방향으로 회전되면서 외측단이 하우징의 내주면에 걸려져 출력축 및 입력축의 회전을 제한하도록 구성된 스프래그;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전동식 차량 자세제어장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 출력축의 원주방향을 따라 스프래그를 관통하여 위치고정부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 전동식 차량 자세제어장치.
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