KR20020058776A - 자동차의 조향륜 현가장치 - Google Patents

Abstract

현재의 차량 주행 상태에 따라 조향륜의 휠 얼라인먼트가 능동적으로 제어되면서 승차감 향상 및 최적의 주행 안정성을 유지할 수 있도록 한 자동차의 조향륜 현가장치를 제공할 목적으로;

존 발명에 따른 조향륜 현가장치는, 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어와; 차폭 방향으로 배치되어 상기 휠 캐리어의 하단부분과 상단부분을 차체측과 연결하는 로워 컨트롤 아암과; 상기 휠 캐리어의 대략 수직방향으로 장착되는 스트럿바를 포함하여 이루어지는 자동차의 조향륜 현가장치에 있어서,

상기 로워 컨트롤 아암을 연결하는 지지축 후측부분에 장착되어 로워 컨트롤 아암을 내측 혹은 외측으로 밀어내어 토우를 제어하는 토우 제어수단과; 상기 스트럿바와 연결되어 상기 스트럿바를 좌우방향으로 이동시키므로서 캠버값을 제어하는 캠버 제어수단과; 상기 스트럿바와 연결되어 그 스트럿바를 전후방향으로 이동시키므로서 캐스터값을 제어하는 캐스터 제어수단과; 상기 토우 제어수단, 캠버 제어수단 및 캐스터 제어수단과 전기적으로 연결되어 외부로부터 전달되는 입력값에 의해 이들 각 제어수단을 제어하는 제어부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 조향륜 현가장치{A WHEEL ALIGNMENT FOR VEHICLES}

본 발명은 자동차의 조향륜 현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 현재의 차량 운행 조건에 따라 조향륜의 얼라인먼트가 변화되어 승차감 향상 및 최적의 주행 안정성을 유지할 수 있도록 한 자동차의 조향륜의 현가장치에 관한 것이다.

차량에 있어서의 현가장치는 차체와 휠 사이에 존재하며, 이 두 강체를 하나혹은 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 상하방향으로는 스프링과 유압 쇽 업소오버등에 의해 지지되고, 기타방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 휠 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시키는 기능을 수행하게 된다.

이러한 현가장치는 첫째, 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자에게 안락한 승차감을 제공하고,

둘째, 운전자의 운전행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하여야 하며,

셋째, 불규칙한 노면의 주행시 타이어 접지면에서의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 구동시 차량의 조종성 및 안정성을 확보하여야 한다는 기본 조건을 만족시켜야만 한다.

상기와 같은 조건을 만족시키기 위하여는 여러종류의 서스펜션 시스템이 개발되어 실차에 적용되고 있는데, 그 중 더블 위시본 타입 현가장치의 일례를 살펴보면, 도 8 (A)(B)에서와 같이, 휠(200)을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어(202)와, 상기 휠 캐리어(202)의 하측 부분을 차체와 연결하여 주는 로워 컨트롤 아암(204)과, 상기 휠 캐리어(202)의 상측 부분을 차체와 연결하여 주는 어퍼 컨트롤 아암(206)과, 스프링(208)과 쇽 업소오버(210)가 일체로 형성되어 거의 수직상으로 세워지며, 그 상측단이 차체에 현가 지지되며 하측단이 로워 컨트롤 아암(204)에 연결되는 완충수단(212)을 포함하여 이루어진다.

상기에서, 완충수단(212)를 형성하는 스프링(208)과 쇽 업소오버(210)은 일체로 형성되는 것은 아니고 상호 독립적으로 형성되어 배치될 수 있음은 물론이다.

그러나 상기와 같은 현가장치에 있어서는 어퍼 및 로워 컨트롤 아암(204)(206)의 차체측 연결부(214)(216)가 차체측에 연결되는 경우에는 그 위치를 변화시킬 수 없는 바, 차량의 주행 상태에 따른 조향륜 얼라인먼트의 조절이 불가능하다는 문제점이 있다.

즉, 상기와 같은 현가장치의 구성에 있어서는, 도로 조건이나 선회에 의하여 차체가 기울어지는 경우, 휠의 자세가 로워 및 어퍼 컨트롤 아암의 길이에 의해서만 휠 얼라인먼트가 제어되는 바, 현재의 주행 조건에 따라 능동적으로 대처할 수 없다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 현재의 차량 주행 상태에 따라 조향륜의 휠 얼라인먼트가 능동적으로 제어되면서 승차감 향상 및 최적의 주행 안정성을 유지할 수 있도록 한 자동차의 조향륜 현가장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 의한 현가장치의 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 현가장치의 정면도.

도 3은 본 발명을 운용하기 위한 블록도.

도 4는 본 발명에 적용되는 유압 계통도.

도 5는 본 발명에 의한 토우 인 변화를 나타내기 위한 정면 개략도.

도 6은 본 발명에 의한 캠버 변화를 나타내기 위한 평면 개략도.

도 7은 본 발명에 의한 캐스터 변화를 나타내기 위한 평면 개략도.

도 8은 종래도로서, (A)는 사시도이고, (B)는 정면도이다.

이러한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어와; 차폭 방향으로 배치되어 상기 휠 캐리어의 하단부분과 상단부분을 차체측과 연결하는 로워 컨트롤 아암과; 상기 휠 캐리어의 대략 수직방향으로 장착되는 스트럿바를 포함하여 이루어지는 자동차의 조향륜 현가장치에 있어서, 상기 로워 컨트롤 아암을 연결하는 지지축 후측부분에 장착되어 로워 컨트롤 아암을 내측 혹은 외측으로 밀어내어 토우를 제어하는 토우 제어수단과; 상기 스트럿바와 연결되어 상기 스트럿바를 좌우방향으로 이동시키므로서 캠버값을 제어하는 캠버 제어수단과; 상기 스트럿바와 연결되어 그 스트럿바를 전후방향으로 이동시키므로서 캐스터값을 제어하는 캐스터 제어수단과; 상기 토우 제어수단, 캠버 제어수단 및 캐스터 제어수단과 전기적으로 연결되어 외부로부터 전달되는 입력값에 의해 이들 각 제어수단을 제어하는 제어부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 현가장치의 구성도로서, 부호 2는 휠 캐리어를 지칭한다.

상기 휠 캐리어(2)는 휠(4)을 회전 가능하게 지지하며, 상기 휠 캐리어(2)의 하단부분과 배치되는 로워 컨트롤 아암(6) 에 의해 차체측에 연결된다.

상기에서 로워 컨트롤 아암(6)은 휠 측 연결부(8)가 휠 캐리어(2)와 볼 죠인트 방식으로 연결이 이루어지고, 차체측 연결부는 연결부(10)(12)로 이루어져 차체측에 연결된다.

또한 상기 휠 캐리어(2)에는 대략 수직방향으로 노면으로부터의 충격을 흡수하여 차체 또는 운전자를 보호하기 위해 코일 스프링 및 쇽업소버로 이루어지는 스트럿바(14)가 장착된다.

이러한 현가장치에 있어서, 본 발명은 상기 로워 컨트롤 아암(6)의 차체측 연결부(10)(12) 의 후면 및 쇽업소버(14)에 휠 얼라인먼트 조절수단을 배치한 것에그 특징이 있는 것이다.

보다 구체적으로는 상기 연결부(10)(12)를 지지축(15)으로 연결한 상태에서 상기 지지축(15)의 후단부측에는 수평방향으로 배치되어 이 지지축(15)의 후단부를 좌우방향으로 이동시켜 줄 수 있는 토우 제어용 액튜에이터(16)가 장착된다.

또한 상기 스트럿바(14)의 상단부에는 그 스트럿바(14)를 좌우방향으로 이동시켜 줄 수 있는 캠버 제어용 액튜에이터(18)와, 상기 스트럿바(14)를 전후방향으로 이동시켜 줄 수 있는 캐스터 제어용 액튜에이터(20)가 각각 장착된다.

상기에서 액튜에이터(16)(18)(20)는 유압 또는 공압, 구동모터등 여러 가지를 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 유압으로 작동되는 액튜에이터(16)(18)(20)를 사용하는 것으로 설명한다.

그리고 상기 액튜에이터는 도 3 및 도 4에서와 같은 제어 계통을 통해 운용된다.

즉, 감지수단으로 앱솔루트 앤코더부(22), 로터리 앤코더부(24), 및 속도센서(26)가 사용되는데, 상기 앱솔루트 앤코더부(22)는 차량 주행시 각 차륜의 높이를 감지하여 컨트롤 유닛(28)으로 전기적 신호를 보내며, 로터리 앤코더부(24)는 각 요소들의 직선 위치를 판별하기 위해 링크를 설치하여 그 회전값을 검출하며 이를 컨트롤 유닛(28)으로 전기적 신호를 통해 보내고, 속도센서(26)는 차량의 속도를 감지하여 컨트롤 유닛(28)에 전기적 신호를 보낸다.

그러면 컨트롤 유닛(28)에서는 오일펌프(30)로부터 오일이 공급되고 있는 방향전환밸브(32),(34),(36)를 제어하여 각각의 액튜에이터(16),(18),(20)에 유압을공급하게 되는 것이다.

그리고 상기에서 각 액튜에이터 마다 방향전환밸브(32),(34),(36)를 적용한 것은 각 액튜에이터가 독립적으로 제어되어야 하기 때문이다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 작용 관계를 설명하면, 먼저 도 5는 토우를 제어하는 상태를 도시한 것으로서, 컨트롤 유닛이 방향전환밸브를 통해 액튜에이터(16)가 신장되도록 유압을 공급하면, 일점쇄선과 같이 로워 컨트롤 아암(6)의 지지축(15) 후측부분이 외측으로 빌리면서 휠 캐리어(2)의 뒷부분을 외측으로 밀어주게 된다.

그러면 휠(4)은 앞쪽 부분이 내측으로 기울어지면서 토우인 상태로 조절되는 것이며, 반대로 토우 아웃 상태로 조절하고자 할 때는 상기와 반대의 제어가 이루어져 이점쇄선과 같은 토우 아웃 상태로 제어되는 것이다.

또한 캠버각 제어는 도 6에서 도시하는 바와 같이 컨트롤 유닛에서 캠버각 제어용 방향전환밸브를 제어하게 된다.

이와 같은 제어 과정에서 캠버를 정(+)의 상태로 제어하고자 할 때에는 액튜에이터(18)가 신장되도록 유압을 공급하면, 일점쇄선과 같이 스트럿바(14) 우측으로 이동하면서 휠 캐리어(2)의 하측 부분을 동기하여 우측으로 밀어내게 된다.

그러면 휠(4)은 상측 부분이 외측으로 벌어지면서 정(+)의 캠버쪽으로 조절되는 것이며, 반대로 부(-)의 캠버로 조절하고자 할 때는 상기와 반대의 제어가 이루어져 이점쇄선과 같은 상태로 제어되는 것이다.

그리고 캐스터 각을 조절하고자 할 때에는 컨트롤 유닛에서 캐스터각 제어용방향전환밸브를 제어하게 된다.

이와 같은 제어 과정에서 캐스터각을 크게 제어하고자 할 때에는 도 7에서와 같이, 액튜에이터(20)가 신장되도록 유압을 공급하면, 일점쇄선과 같이 스트럿바(14)가 앞쪽으로 밀리게 되는 바, 스트럿바(14)와 휠 캐리어(2)가 연결되는 연결부(8)가 전측으로 밀리게 되므로서, 캐스터각은 커지는 상태로 조절되는 것이다.

그리고 상기와는 반대로 캐스터각을 작게 유지하고 할 때에는 상기와는 반대의 제어가 이루어져 이점쇄선의 상태가 되면서 제어되는 것이다.

상기와 같은 휠 얼라인먼트의 각 구성품은 모두 장치하여 사용할 수 있으나, 필요에 따라서는 캠버 및 캐스터, 캠버 및 토우, 토우 및 캐스터 제어만을 선택하여 장착할 수도 있음은 물론이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 조향륜 현가장치에 있어서, 캠버 캐그, 토우 인은 현 차량의 운행 조건에 따라 능동적으로 제어될 수 있도록 구성함으로써, 차량의 주행 안정성을 도모할 수 있는 발명인 것이다.

Claims (5)

1. 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어와; 차폭 방향으로 배치되어 상기 휠 캐리어의 하단부분과 상단부분을 차체측과 연결하는 로워 컨트롤 아암과; 상기 휠 캐리어의 대략 수직방향으로 장착되는 스트럿바를 포함하여 이루어지는 자동차의 조향륜 현가장치에 있어서,

   상기 로워 컨트롤 아암을 연결하는 지지축 후측부분에 장착되어 로워 컨트롤 아암을 내측 혹은 외측으로 밀어내어 토우를 제어하는 토우 제어수단과;

   상기 스트럿바와 연결되어 상기 스트럿바를 좌우방향으로 이동시키므로서 캠버값을 제어하는 캠버 제어수단과;

   상기 스트럿바와 연결되어 그 스트럿바를 전후방향으로 이동시키므로서 캐스터값을 제어하는 캐스터 제어수단과;

   상기 토우 제어수단, 캠버 제어수단 및 캐스터 제어수단과 전기적으로 연결되어 외부로부터 전달되는 입력값에 의해 이들 각 제어수단을 제어하는 제어부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조향륜 현가장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제어부는 각 바퀴의 높이를 감지하여 전기적 신호를 보내는 앱솔루트 앤코더부와;

   각 요소들의 직선 위치를 판별하기 위해 링크를 설치하여 그 회전값을 검출하는 로터리 앤코더부와;

   차량의 속도를 감지하여 전기적 신호를 보내는 속도센서와;

   상기 앱솔루트 앤코더부와, 로터리 앤코더부 및 속도센서의 전기적 신호를 감지하여 각 제어수단을 제어하는 컨트롤 유닛으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조향륜 현가장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 토우 제어수단은 컨트롤 유닛의 전기적 신호에 의해 구동되는 오일펌프와, 상기 오일펌프의 구동에 의해 공급되는 유압을 선택적으로 개폐시키는 방향전환밸브와, 상기 방향전환밸브를 통해 공급되는 유압에 의해 로워 컨트롤 아암을 내측 혹은 외측으로 밀어내어 토우 제어용 액튜에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조향륜 현가장치.
4. 청구항 1에 있어서,

   상시 캠버 제어수단은, 컨트롤 유닛의 전기적 신호에 의해 구동되는 오일펌프와, 상기 오일펌프의 구동에 의해 공급되는 유압을 선택적으로 개폐시키는 방향전환밸브와, 상기 방향전환밸브를 통해 공급되는 유압에 의해 상기 스트럿바를 좌우방향으로 이동시키는 캠버 제어용 액튜에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조향륜 현가장치.
5. 청구항 1에 있어서,

   캐스터 제어수단은, 컨트롤 유닛의 전기적 신호에 의해 구동되는 오일펌프와, 상기 오일펌프의 구동에 의해 공급되는 유압을 선택적으로 개폐시키는 방향전환밸브와, 상기 방향전환밸브를 통해 공급되는 유압에 의해 상기 스트럿바를 전후방향으로 이동시키는 캐스터 제어용 액튜에이터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조향륜 현가장치.