KR20160142625A

KR20160142625A - 차량용 댐퍼

Info

Publication number: KR20160142625A
Application number: KR1020150078598A
Authority: KR
Inventors: 김한수
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2016-12-13

Abstract

차량용 댐퍼가 개시된다. 차량의 바디와 연결된 마운트부, 상기 차량의 차축에 연결된 실린더부, 상기 마운트부와 상기 실린더부 사이에 연결되어 상기 실린더부로 유입되는 압력을 통해 상기 실린더부에 대하여 상대 운동 하도록 구성된 로드부, 및 상기 마운트부와 상기 실린더부 사이의 거리를 측정하는 센서부를 포함하여, 서스펜션 시스템의 센서 수가 줄어들어 시스템 복합도를 낮출 수 있고, 응답성이 뛰어난 센서의 이용을 통해 제어 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

차량용 댐퍼{Damper for Vehicle}

본 발명은 차량용 댐퍼에 관한 것으로, 특히 자체적으로 차고 측정이 가능한 차량용 댐퍼에 관한 것이다.

현재 출시되는 차량은 운전자의 안전 및 운전 편의를 위하여, 차량의 상태에 따라 핸들 조타 및 바퀴의 상하 진동을 적절하게 조절할 수 있는 연속 댐핑 제어(Continuous Damping Control; 이하 "CDC"라 함) 시스템, EPS(Electric Power Steering), ECPS(Electronic Control Power Steering), EHPS(Electro-Hydraulic Power Steering) 등을 포함하는 파워 스티어링 시스템 및 능동 전륜(Active Front Steering; 이하 "AFS"라 함) 시스템 등을 장착하고 있다.

이 CDC 시스템은 현가장치 중 하나로서, 차량에 장착된 4륜 댐퍼(Damper)의 감쇠력을 독립적으로 제어함으로써 주행 안정성 및 승차감을 향상시킨다. 이 CDC 시스템은 각 차륜의 상단에 부착된 상/하 가속도 센서를 이용하여 각각의 차륜의 거동을 측정하고 각각의 차륜을 독립적으로 제어한다.

또한, 차속 센서와 조향각 센서의 신호를 기준으로 운전자의 급조향 거동을 판단하여 각각의 차륜의 댐퍼 감쇠력을 제어한다. 이로써, 차량이 불규칙한 노면을 주행할 때 타이어 접지 면에서의 수직 하중이 적절한 수준으로 유지되고, 선회, 제동, 구동시의 차량의 안정성이 확보된다. 아울러, 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 압력을 효과적으로 차단함으로써 승객에게 안락한 승차감과 운전 편의성을 제공해 준다.

도 1를 참조하면, CDC 시스템에서 이용되는 차고 센서, 가속도 센서, 전륜 에어스트럿(에어 스프링과 CDC 댐퍼의 결합) 및 후륜 CDC 댐퍼를 확인할 수 있다. CDC 시스템에서 차량의 주행 상태 판별은 일반적으로 차체에 배치되는 3 개의 수직 가속도 센서와 휠에 배치되는 2개의 수직 가속도 센서 또는 각 코너에 배치되는 4개의 차고 센서를 이용하고 있다.

CDC 시스템에서 차체의 수직 가속도 센서는 차량 거동을 판별하는데 이용되며, 4개의 차고 센서 또는 2개의 휠 수직 가속도 센서는 노면의 거친 정도와 댐퍼의 상태 속도를 계산하는데 이용되고 있다.

이러한 CDC 시스템은 승차감과 조종안정성의 큰 향상을 가져올 수 있으나, 센서가 너무 많이 필요하다는 문제점이 있었다.

즉, 서스펜션 시스템 중 에어 서스펜션과 같은 시스템이 탑재될 경우에는 에어 서스펜션에서 이용되는 차고 센서를 이용할 수 있으나, 그 이외의 경우에는 다른 시스템에서 사용하지 않는 많은 센서가 직접 ECU(Electronic Control Unit)에 연결되어야 하기 때문에 시스템의 복잡도가 증가하는 단점이 있다.

따라서, 서스펜션 시스템에서 이용되는 센서 수를 줄임과 동시에 간단한 형태의 센서를 도입하여 시스템의 복잡도를 낮추는 방안이 필요한 실정이다.

이에 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 안출된 것으로, 서스펜션 시스템의 제어 성능을 향상시키고, 이용되는 센서수를 감소시켜 시스템의 복잡도를 낮출 수 있는 차량용 댐퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 댐퍼는 차량의 바디와 연결된 마운트부; 상기 차량의 차축에 연결된 실린더부; 상기 마운트부와 상기 실린더부 사이에 연결되어 상기 실린더부로 유입되는 압력을 통해 상기 실린더부에 대하여 상대 운동 하도록 구성된 로드부; 및 상기 마운트부와 상기 실린더부 사이의 거리를 측정하는 센서부;를 포함할 수 있다.

상기 로드부의 외주면을 감싸면서 상기 마운트부 일면에 연결된 스토퍼; 및 외부로부터 이물질의 유입을 방지하기 위해 상기 마운트부와 상기 실린더부에 겹쳐져 배치된 더스트 커버;를 더 포함할 수 있다.

상기 센서부는, 상기 실린더부 일면에 광신호를 투사하는 발광부; 및 상기 실린더부 일면으로부터 반사되어 돌아오는 상기 광신호를 수신하는 수광부;를 포함할 수 있다.

상기 광신호는 레이저 광일 수 있다.

상기 센서부는 상기 광신호가 상기 발광부로부터 상기 실린더부 일면으로 투사될 수 있도록 상기 광신호의 진행 경로를 변경시키는 미러 광학부를 더 포함할 수 있다.

상기 발광부 및 상기 수광부는 상기 로드부 축을 벗어나 위치할 수 있다.

상기 발광부 및 상기 수광부는 상기 로드부와 동일한 축 상에 위치하고, 상기 미러 광학부는 상기 로드부 축을 벗어나 위치할 수 있다.

상기 센서부에 의해 측정된 상기 마운트부와 상기 실린더부 사이의 거리에 따라 상기 압력이 조절될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 차량용 댐퍼에 의하면, 서스펜션 시스템의 제어 성능이 향상되어 차량의 승차감 및 조종 안정성이 크게 향상되는 효과가 있다.

또한, 서스펜션 시스템에 이용되는 센서 수를 줄일 수 있으므로, 센서와 관련된 마운팅 브라켓 제작 등의 차량 조립 공정이 간소화될 수 있고, 서스펜션 시스템의 복잡도를 크게 줄일 수 있다.

도 1은 종래의 서스펜션 시스템의 댐퍼 및 센서의 위치를 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 댐퍼를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 차량용 댐퍼를 나타내는 사시도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시 예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 차량용 댐퍼(200)는 서스펜션 시스템에서 주행중인 차량에 노면으로부터의 진동 및 충격이 발생하면, 그 진동 및 충격을 흡수하여 차량의 승차감 및 주행 안정성을 향상시키기 위한 장치로서, 마운트부(210), 로드부(220), 실린더부(230), 센서부(240), 스토퍼(250) 및 더스트 커버(260)를 포함할 수 있다.

마운트부(210)는 차량용 댐퍼(200)의 상부를 차지하며, 차량의 바디(Body)와 밀접하게 배치될 수 있다. 마운트부(210)는 외부 충격으로 인해 차량의 바디에 진동이 발생하면, 그 진동을 감쇠시킬 수 있는 탄성 재질로 이루어질 수 있다. 마운트부(210)는 센서부(240)를 수용할 수 있도록 내부에 빈 공간을 구비하고, 서로 다른 부피의 상부(211)와 하부(212)로 구성되는 이중 구조의 원통 형태일 수 있다. 즉, 마운트부(210)의 상부(211)가 하부(212)보다 더 큰 직경을 가지는 것이 바람직하다. 여기서, 센서부(240)는 마운트부(210)의 하부(212) 내부 소정 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

로드부(220)는 마운트부(210)의 하부(212)에 연결된다. 로드부(220)는 차량용 댐퍼(200)의 중앙부를 차지하며, 마운트부(210)의 하부(212) 하단으로부터 아래 방향(도2기준)으로 연장되어 형성되는 원기둥일 수 있다. 로드부(220)의 하부에는 실린더부(230) 내부에 위치하여 실린더부(230) 내측면과 맞닿도록 형성되는 원판 부재(미도시)가 형성될 수 있다. 로드부(220)는, 차량에 충격 발생시 실린더부(230), 로드부(220) 및 마운트부(210)를 지나 차량으로 전달되는 진동을 적절히 감쇠시키도록 실린더부(230)에 대하여 상대 운동할 수 있다.

실린더부(230)는 외부에서 입력되는 압력을 통해 로드부(220)를 상하 운동시킬 수 있다. 실린더부(230)는 로드부(220)의 원판 부재 및 외부에서 입려되는 압력을 수용하고, 로드부(220)의 일부를 출입 가능하게 하는 빈 공간을 구비할 수 있다. 실린더부(230)는 로드부(220)의 원판 부재의 외주면에 맞닿는 내주면을 가지는 원통형상으로 이루어질 수 있다. 실린더부(230)는 차량의 차축과 연결될 수 있다.

센서부(240)는 마운트부(210)와 실린더부(230) 사이의 거리(D)를 계측하는 변위 센서일 수 있다. 센서부(240)는 로드부(220)가 길이 방향으로 연장될 경우에 겹치지 않는 로드부(220) 축을 벗어난 위치에 배치될 수 있다.

센서부(240)는 거리(D) 측정을 위해 광신호를 투사하는 발광부와 투사되어 되돌아오는 광신호를 수신하는 수광부를 포함할 수 있다. 발광부에서 투사된 광신호는 실린더부(230)의 상부면을 거쳐 수광부로 진행되며, 마운트부(210)와 실린더부(230) 사이의 거리(D)를 계측하는데 이용될 수 있다. 이러한 광신호는 응답성이 빠른 레이저 광일 수 있다.

여기서, 마운트부(210)와 실린더부(230) 사이의 거리(D)는 발광부에서 투사된 광신호가 수광부로 수신되는 동안의 시간을 통해 산출될 수 있으며, 산출된 거리(D)는 각 차륜에 장착되어 있는 댐퍼의 연속 가변 댐핑 제어에 이용될 수 있다. 즉, 서스펜션 시스템은 거리(D)를 분석하여 적절한 신호를 실린더부(230)에 전송하여 실린더부(230)에 입력되는 압력을 조절할 수 있다.

이와 같이 센서부(240)는 종래의 차량에 장착된 차고 센서 및 가속도 센서의 역할을 대체 수행할 수 있으며, 이에 따라 서스펜션 시스템에 이용되는 각종 센서 수가 줄어들 수 있다.

스토퍼(250)는 로드부(220)의 상하 운동 시 일정 수준 이상으로 실린더부(230) 내부로 들어가지 않도록 로드부(220)를 스톱시키는 역할을 수행한다. 스토퍼(250)는 로드부(220)의 외주면을 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 스토퍼(250)는 로드부(220)의 하강 운동을 적절한 위치에서 스톱시킬 수 있도록 외주면에 돌기가 형성될 수 있다. 스토퍼(250)는 로드부(220)의 하강 운동을 스톱시켜 마운트부(210)와 실린더부(230)가 직접 맞부딪혀 파손되는 것을 방지할 수 있다.

더스트 커버(260)는 외부로부터 이물질의 유입을 방지하기 위한 것으로서, 마운트부(210)와 실린더부(230)에 겹쳐져 배치될 수 있다.

또한, 차량용 댐퍼(200)는 실린더부(230)에 유입되는 압력을 조절하기 위해 압력 밸브(미도시)를 구비할 수 있다.

압력 밸브는 서스펜션 시스템의 제어 신호에 따라 코일에 전기가 통하면 플런저가 올라가 열리고, 전기가 차단되면 플런저 무게에 의하여 자동적으로 닫히는 밸브일 수 있으며, 열리거나 닫히는 것을 통해 실린더부(230)로 유입되는 압력을 조절할 수 있고, 이때 압력은 유압 또는 공압일 수 있다.

여기서, 차량의 서스펜션 시스템은 전륜 및 후륜에 장착되는 차량용 댐퍼(200)의 센서부(240)로부터 센싱 정보(거리(D))를 전달받아 분석을 통해 차량용 댐퍼(200)를 동시에 가변 댐핑 제어할 수 있다.

차량용 댐퍼(200)에 내장된 센서부(240)는 그 응답성이 매우 빠른 레이저 광신호를 이용한 변위 센서로서, 차량의 서스펜션 시스템의 제어 성능 향상에 크게 기여할 수 있다.

이와 더불어, 차량의 차고 제어 시스템은 필요에 따라 차량용 댐퍼(200)의 센서부(240)로부터 측정된 마운트부(210)와 실린더부(230) 사이의 거리(D)를 전달받아 분석하여 지면으로부터 차량 바디의 높이를 조절할 수도 있으며, 이에 따라 차량의 승차감 및 주행 안정성을 높일 수도 있다.

도 3을 참조하면, 제2 실시 예에 따른 차량용 댐퍼(300)는 센서부(340)에 미러 광학부(342)를 더 포함할 수 있다.

센서부(340)는 외부 충격 등에 민감하여 외부 충격이 발생하는 경우에 파손될 우려가 있으므로, 충격 보호를 위해 로드부(330)와 동일한 축 상에 위치할 수 있다. 이때, 센서부(340)의 발광부(341)는 실린더부(330)의 상부면에 직접 광신호를 투사할 수 없으며, 이에 따라 센서부(340)는 미러 광학부(342)를 더 구비할 수 있다.

미러 광학부(342)는 로드부(330) 축을 벗어나 위치할 수 있으며, 발광부(341)로부터 광신호를 전달받아 실린더부(330)의 상부면에 수직하게 반사시킬 수 있고, 실린더부(330)의 상부면으로부터 반사되어 되돌아오는 광신호를 수광부(341)로 안정적으로 되돌려 줄 수 있다.

센서부(340)에서 측정한 마운트부(310)와 실린더부(330) 사이의 거리(D)는 차량의 서스펜션 시스템의 제어에 이용되어 차량의 승차감 및 주행 안정성 향상에 기여할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

200: 차량용 댐퍼
210: 마운트부
220: 로드부
230: 실린더부
240: 센서부
250: 스토퍼
260: 더스트 커버

Claims

차량의 바디와 연결된 마운트부;
상기 차량의 차축에 연결된 실린더부;
상기 마운트부와 상기 실린더부 사이에 연결되어 상기 실린더부로 유입되는 압력을 통해 상기 실린더부에 대하여 상대 운동 하도록 구성된 로드부; 및
상기 마운트부와 상기 실린더부 사이의 거리를 측정하는 센서부;
를 포함하는 차량용 댐퍼.
제1 항에 있어서,
상기 로드부의 외주면을 감싸면서 상기 마운트부 일면에 연결된 스토퍼; 및
외부로부터 이물질의 유입을 방지하기 위해 상기 마운트부와 상기 실린더부에 겹쳐져 배치된 더스트 커버;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 댐퍼.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 센서부는,
상기 실린더부 일면에 광신호를 투사하는 발광부; 및
상기 실린더부 일면으로부터 반사되어 돌아오는 상기 광신호를 수신하는 수광부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 댐퍼.
제3 항에 있어서,
상기 광신호는
레이저 광인 것을 특징으로 하는 차량용 댐퍼.
제3 항에 있어서,
상기 센서부는
상기 광신호가 상기 발광부로부터 상기 실린더부 일면으로 투사될 수 있도록 상기 광신호의 진행 경로를 변경시키는 미러 광학부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 댐퍼.
제3 항에 있어서,
상기 발광부 및 상기 수광부는
상기 로드부 축을 벗어나 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 댐퍼.
제5 항에 있어서,
상기 발광부 및 상기 수광부는 상기 로드부와 동일한 축 상에 위치하고,
상기 미러 광학부는 상기 로드부 축을 벗어나 위치하는 것을 특징으로 하는 차량용 댐퍼.
제1 항에 있어서,
상기 센서부에 의해 측정된 상기 마운트부와 상기 실린더부 사이의 거리에 따라 상기 압력이 조절되는 것을 특징으로 하는 차량용 댐퍼.