KR20120032340A

KR20120032340A - 능동제어 서스펜션 시스템

Info

Publication number: KR20120032340A
Application number: KR1020100093936A
Authority: KR
Inventors: 김성일
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-09-28
Filing date: 2010-09-28
Publication date: 2012-04-05
Anticipated expiration: 2030-09-28
Also published as: KR101592352B1

Abstract

능동제어 서스펜션 시스템이 개시된다. 본 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템은 너클에 일단이 연결되며, 타단에는 중심축을 갖는 연결 부시가 일체로 설치되는 어시스트 링크; 상기 어시스트 링크의 연결 부시를 차체에 2단 링크구조로 연결하는 링크 마운팅 수단; 상기 어시스트 링크의 연결 부시에 대향하여 상기 차체의 일측에 설치되며, 외측면에는 상하로 안내레일을 구성하는 레일 프레임; 상기 레일 프레임의 상단에 구성되며, 상기 안내레일에 나란히 배치되는 스크루 축을 회전 구동하는 액추에이터; 및 상기 스크루 축에 치합 설치됨과 동시에 상기 안내레일을 따라 이동 가능하게 설치되며, 선단이 상기 연결 부시의 중심축에 끼워져 상기 액추에이터의 구동력을 승하강 작동력으로 전달하는 포크를 포함한다.

Description

능동제어 서스펜션 시스템{ACTIVE GEOMETRY CONTROL SUSPENSION SYSTEM}

본 발명은 능동제어 서스펜션 시스템(AGCS, Active Geometry Control Suspension System)에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 차량의 고속 선회 또는 급차선 변경 시에 선회 외측 후륜의 토우-인 값을 증대시켜 차량의 선회 안정성을 향상시키도록 너클과 차체 사이를 연결하는 어시스트 링크의 차체측 절점을 가변하는 능동제어 서스펜션 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 현가장치는 차체와 차륜사이에 구성되어 2개의 강체를 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 스프링과 쇽업소버 및 트레일링 암과 너클, 컨트롤 아암 등으로 구성된다.

이러한 현가장치는 첫째, 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자에 안락한 승차감을 제공하고, 둘째, 운전자의 운전 행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하여야 하며, 셋째, 불규칙한 노면의 주행 시, 타이어 접지면에서의 수직 하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 시, 차량의 안정성을 확보해야 하는 기본 조건을 만족시켜야 한다.

특히, 최근 리어 서스펜션에 적용하기 위해 개발된 능동제어 서스펜션 시스템(Active Geometry control Suspension System, AGCS)은 전기적으로 작동되는 액추에이터를 이용하여 차량용 리어 서스펜션의 지오메트리를 변경하고, 결과적으로 선회 시, 롤 스티어량을 증대시켜 후륜의 접지력을 향상시킴으로써 차량의 핸들링 성능을 대폭적으로 개선시켜 주었다.

즉, 상기한 능동제어 서스펜션 시스템은 차량의 급선회 시에 오버 스티어 경향이 나타나 조종성이 떨어지는데, 이를 해결하기 위해 고속 선회 시, 범프되는 후륜측 선회 외륜을 토우-인(Toe-In)으로 유도하여 차량의 롤(Roll) 발생 시, 조종 안정성을 향상시키게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 구성 사시도로서, 종래 능동제어 서스펜션 시스템은 서브 프레임(101)의 좌우 양측 내부에 각각 작동로드(105)가 직선 왕복 운동하는 액추에이터(103)가 구성되고, 상기 액추에이터(103)의 작동로드(105)는 상기 서브 프레임(101)에 레버 회전축(107)을 통하여 회전 가능하게 설치되는 제어레버(109)의 일단에 연결된다.

그리고 상기 제어레버(109)의 타단은 너클(111)의 후방 일측에 볼 조인트(BJ)를 통하여 설치되는 어시스트 링크(113)의 선단에 부시(B)를 통하여 연결되어 어시스트 링크(113)의 차체측 절점(P)을 형성하게 된다.

따라서 상기한 능동제어 서스펜션 시스템은 차량의 고속 선회 또는 급차선 변경 등으로 범프되는 선회 외측 후륜(115)을 토우-인으로 유도하게 된다.

즉, 상기 액추에이터(103)의 구동에 의해 제어레버(109)가 회전운동을 하게되면, 어시스트 링크(113)의 차체측 절점(P)의 위치가 아래로 이동하여 선회 외측 후륜(115)의 토우-인 값이 증대되도록 함으로써 차량의 고속 선회 또는 급차선 변경 등의 상황에서 차량의 선회 안정성을 향상시켜 안정된 차량 주행성능을 구현하게 된다.

그러나 종래의 능동제어 서스펜션 시스템은 제어레버(109)의 회전작동을 액추에이터(103)의 작동력에만 의존해야 하고, 이러한 액추에이터(103)는 차량의 거동에 따라 어시스트 링크(113)를 통하여 전달되는 횡력에 상당하는 작동력을 갖추어야 함에 따라 대용량으로 적용되어야 하며, 이에 따른 설계상의 제약을 받는 단점도 있다.

또한, 어시스트 링크(113)의 차체측 절점(P)의 작동궤적이 서브 프레임(101)에 레버 회전축(107)을 통하여 설치된 제어레버(109)의 회전반경에 영향을 받기 때문에 최적의 작동궤적을 구현하기에는 한계가 있다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 단점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하려는 과제는 어시스트 링크를 통하여 전달되는 외력이 액추에이터에 직접적으로 전달되지 않도록 함으로써 액추에이터의 내구성을 유지함과 동시에 그 용량을 최소화하며, 이로 인한 설계상의 이점을 갖는 능동제어 서스펜션 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 어시스트 링크의 차체측 절점을 이루는 연결 부시를 링크 마운팅 수단을 통하여 2단 링크구조로 연결함으로써 어시스트 링크의 차체측 절점이 갖는 작동궤적을 최적화할 수 있도록 하는 능동제어 서스펜션 시스템을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명에 따른 능동제어 서스펜션 시스템은 너클에 일단이 연결되며, 타단에는 중심축을 갖는 연결 부시가 일체로 설치되는 어시스트 링크; 상기 어시스트 링크의 연결 부시를 차체에 2단 링크구조로 연결하는 링크 마운팅 수단; 상기 어시스트 링크의 연결 부시에 대향하여 상기 차체의 일측에 설치되며, 외측면에는 상하로 안내레일을 구성하는 레일 프레임; 상기 레일 프레임의 상단에 구성되며, 상기 안내레일에 나란히 배치되는 스크루 축을 회전 구동하는 액추에이터; 및 상기 스크루 축에 치합 설치됨과 동시에 상기 안내레일을 따라 이동 가능하게 설치되며, 선단이 상기 연결 부시의 중심축에 끼워져 상기 액추에이터의 구동력을 승하강 작동력으로 전달하는 포크를 포함한다.

또한, 상기 링크 마운팅 수단은 상기 연결 부시의 중심축에 중앙부가 회전 가능하게 연결되는 연결 링크; 상기 연결 링크의 상단에 일측이 회전 가능하게 연결되며, 양단은 차체에 연결되는 상부 링크; 및 상기 연결 링크의 하단에 일측이 회전 가능하게 연결되며, 양단은 차체에 연결되는 하부 링크로 구성될 수 있다.

또한, 상기 연결 부시는 상기 연결 링크의 중앙부가 상기 중심축을 통하여 연결되도록 일측에 연결홈이 형성될 수 있다.

또한, 상기 연결 링크는 상기 상부 및 하부 링크의 각 일측이 끼워져 연결되도록 상단과 하단에 연결링이 일체로 구성될 수 있다.

또한, 상기 상부 및 하부 링크는 "U" 자 형상으로 형성되며, 각각의 양단에는 부시를 일체로 구성하여 차체에 연결될 수 있다.

또한, 상기 상부 및 하부 링크는 상기 차체와 연결 링크 사이에 상호 평행하게 설치될 수 있다.

또한, 상기 상부 및 하부 링크는 양단이 상기 어시스트 링크의 너클 연결점과 상기 연결 링크의 상단 및 하단을 잇는 연결선 상에서 차체에 연결될 수 있다.

또한, 상기 상부 링크는 상기 하부 링크에 비하여 그 길이가 짧게 형성될 수 있다.

또한, 상기 레일 프레임은 내측면을 통하여 차체에 설치되며, 외측면에는 레일홈을 갖는 안내레일이 상하방향으로 설치될 수 있다.

또한, 상기 액추에이터는 상기 레일 프레임의 상단에 하향 설치되는 구동 모터; 및 상기 구동 모터의 회전축으로 형성되며, 상기 안내레일에 이웃하게 나란히 배치된 상태로 하단이 상기 레일 프레임의 하측에 베어링 유닛을 통하여 회전 지지되는 스크루 축으로 구성될 수 있다.

여기서, 상기 구동모터는 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 서보 모터로 구성될 수 있다.

또한, 상기 포크는 상기 스크루 축에 치합 설치되는 포크 몸체; 상기 포크 몸체의 일측에 일체로 구성되어 상기 연결 부시의 중심축 양측에 수평방향으로 끼워지는 포크부; 및 상기 포크 몸체의 타측에 일체로 구성되어 상기 안내레일의 레일홈을 따라 이동하는 슬라이더를 포함할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 능동제어 서스펜션 시스템에 의하면, 어시스트 링크의 차체측 연결부가 연결 링크의 상단 및 하단에 연결되는 상부 링크 및 하부 링크를 통하여 차체에 연결되어 어시스트 링크를 통하여 전달되는 외력이 액추에이터에 직접적으로 전달되지 않도록 함으로써 액추에이터의 내구성을 유지함과 동시에 그 용량을 최소화하며, 이로 인한 설계상의 이점을 갖는다.

또한, 어시스트 링크의 차체측 연결부를 2단 링크구조인 상부 링크와 하부 링크를 통하여 연결하되, 상부 링크와 하부 링크의 길이를 달리하여 어시스트 링크의 차체측 절점이 이루는 작동궤적을 최적화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 일측 투영 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 조립 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 측면 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 작동 상태도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템에 적용되는 링크 마운팅 수단의 다른 예에 의한 측면 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템에 적용되는 링크 마운팅 수단의 또 다른 예에 의한 측면 구성도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2와 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 조립 및 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템의 측면 구성도이다.

본 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 차체(1)의 후륜(W) 측에 대응한 좌우 양측에 각각 구성되어 각 너클(3)에 연결된 어시스트 링크(5)의 차체측 절점(P)을 가변하여 차량의 고속 선회 또는 급차선 변경 시에 선회 외측 후륜(W)의 토우-인 값을 증대시켜 차량의 선회 안정성을 향상시키도록 작동한다.

도 2와 도 3을 참조하면, 이러한 능동제어 서스펜션 시스템은 상기 어시스트 링크(5)의 일단이 너클(3)에 볼 조인트(BJ)를 통하여 연결된다.

상기 어시스트 링크(5)의 타단은 중심축(7)을 갖는 연결 부시(9)가 일체로 설치되어 링크 마운팅 수단(10)을 통하여 차체(1)에 2단 링크구조로 연결된다.

즉, 상기 링크 마운팅 수단(10)의 구체적인 구성은, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 연결 부시(9)의 중심축(7)에 연결 링크(11)가 그 중앙부를 통하여 회전 가능하게 연결된다.

이때, 상기 연결 부시(9)는 연결 링크(11)의 중앙부가 상기 중심축(7)을 통하여 연결되도록 그 일측에 연결홈(13)을 형성하며, 상기 연결 링크(11)는 연결홈(13)을 통하여 그 중앙부가 끼워진 상태로 상기 중심축(7)을 통하여 연결 부시(9)에 연결된다.

또한, 상기 연결 링크(11)의 상단에는 상부 링크(15)가 그 일측을 통하여 회전 가능하게 연결되며, 상부 링크(15)의 양단은 차체(1)에 연결된다.

또한, 상기 연결 링크(11)의 하단에는 하부 링크(17)가 그 일측을 통하여 회전 가능하게 연결되며, 하부 링크(17)의 양단은 차체(1)에 연결된다.

여기서, 상기 연결 링크(11)는 상기 상부 링크(15) 및 하부 링크(17)의 각 일측이 끼워져 연결되도록 그 상단과 하단에 연결링(R)이 일체로 구성되고, 상기 상부 링크(15) 및 하부 링크(17)는 그 일측이 상기 연결링(R)을 통하여 각각 연결 링크(11)의 상단 및 하단에 각각 회전 가능하게 설치된다.

상기 상부 링크(15) 및 하부 링크(17)는 "U" 자 형상으로 형성되며, 각각의 양단에는 차체(1)에 연결을 위한 부시(B)가 일체로 구성된다.

이때, 상기 상부 링크(15) 및 하부 링크(17)는 상기 차체(1)와 연결 링크(11) 사이에 상호 평행하게 설치된다.

한편, 상기 어시스트 링크(5)의 연결 부시(9)에 대향하여 상기 차체(1)의 일측에 레일 프레임(21)이 설치된다.

상기 레일 프레임(21)은 그 내측면을 통하여 차체(1)에 설치되고, 그 외측면에는 레일홈(23)을 갖는 안내레일(25)이 상하방향으로 설치된다.

또한, 상기 레일 프레임(21)의 상단에는 구동력을 제공하는 액추에이터(30)가 구성된다.

상기 액추에이터(30)는 레일 프레임(21)의 상단에 구동 모터(31)가 하향 설치되고, 상기 구동 모터(31)의 회전축으로 스크루 축(33)이 구성된다.

즉, 상기 스크루 축(33)은 안내레일(25)에 이웃하게 나란히 배치된 상태로 그 하단이 상기 레일 프레임(21)의 하측에 베어링 유닛(27)을 통하여 회전 지지되어 설치된다.

여기서, 상기 구동모터(31)는 회전수 및 회전방향 제어가 가능한 서보 모터로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

그리고 상기 스크루 축(33)에 치합 설치됨과 동시에 상기 안내레일(25)을 따라 이동 가능하게 포크(40)가 설치되며, 상기 포크(40)는 선단이 상기 연결 부시(9)의 중심축(7)에 끼워져 상기 액추에이터(30)의 회전 구동력을 승하강 작동력으로 전달한다.

즉, 상기 포크(40)는 상기 스크루 축(33)에 포크 몸체(41)가 치합 설치되고, 상기 포크 몸체(41)의 일측에는 상기 연결 부시(9)의 중심축(7) 양측에 수평방향으로 끼워지는 포크부(43)가 일체로 구성된다.

또한, 상기 포크(40)는 포크 몸체(41)의 타측에 상기 안내레일(25)의 레일홈(23)을 따라 이동하는 슬라이더(45)를 일체로 구성한다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 능동제어 서스펜션 시스템은, 도 1에서 도시한 바와 같은 종래의 액추에이터(103)에 의해 구동하는 제어레버(109)를 삭제하고, 액추에이터(30)의 스크루 축(33)과 포크(40)를 통하여 회전 구동력을 승하강 작동력으로 전달하여 어시스트 링크(5)의 차체측 절점(P)을 이동시킴으로써 차량의 선회 외측 후륜(W)을 토우-인으로 유도하게 된다.

즉, 차량의 고속 선회 또는 급차선 변경 등에 의해, 도 5에서 도시한 바와 같이, 차량의 선회 외측 후륜(W)이 범프할 경우, 조향 각속도, 차속 등의 신호에 따라 제어기는 해당 구동 모터(31)에 구동신호를 출력하게 된다.

이에 따라, 스크루 축(33)에 설치된 포크(40)가 안내레일(25)을 따라 하강하면서 중심축(7)을 통하여 연결 부시(9)를 이동시켜 상기 어시스트 링크(5)의 차체측 절점(P)의 위치를 작동궤적(G)을 따라 아래로 이동시키게 된다.

이에, 상기 차량의 선회 외측 후륜(W)은 토우-인이 증대되어 차량은 횡방향 주행 안정성이 향상된다.

한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템에 적용되는 링크 마운팅 수단(10)의 다른 예에 의한 측면 구성도로써, 링크 마운팅 수단(10)의 상부 링크(15)와 하부 링크(17)의 차체측 연결점(P1,P2)을 상기 어시스트 링크(5)의 너클측 연결점(P3)과 상기 연결 링크(11)의 상단 및 하단을 잇는 연결선(L1,L2) 상에 두었다.

이에 따라, 어시스트 링크(5)의 차체측 절점(P)이 어시스트 링크(5)의 너클측 연결점(P3)을 회전중심으로 하는 원호방향의 작동궤적(G1)을 따라 구현되도록 함으로써 휠의 트레드 변화 없이 부드럽게 하강작동이 유도되도록 하였다.

또한, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 능동제어 서스펜션 시스템에 적용되는 링크 마운팅 수단(10)의 또 다른 예에 의한 측면 구성도로써, 링크 마운팅 수단(10)의 상부 링크(15)의 길이가 하부 링크(17)의 길이보다 짧게 형성하였다.

이에 따라, 어시스트 링크(5)의 차체측 절점(P)이 갖는 작동궤적이 다른 패턴의 작동궤적(G2)으로 구현될 수 있도록 함으로써 설계변경 또는 차종별 사양에 대응하여 어시스트 링크(5)의 차체측 절점(P)의 위치변화를 최적으로 설계할 수도 있다.

이상과 같이, 본 발명은 한정된 실시 예와 도면을 통하여 설명되었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재된 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

1: 차체 3: 너클
5: 어시스트 링크 P: 절점
BJ: 볼 조인트 7: 중심축
9:연결 부시 10: 링크 마운팅 수단
11: 연결 링크 13: 연결홈
15,17: 상부 및 하부 링크 21: 레일 프레임
23: 레일홈 25: 안내레일
27: 베어링 유닛 30: 액추에이터
31: 구동 모터 33: 스크루 축
40: 포크 41: 포크 몸체
43: 포크부 45: 슬라이더

Claims

너클에 일단이 연결되며, 타단에는 중심축을 갖는 연결 부시가 일체로 설치되는 어시스트 링크;
상기 어시스트 링크의 연결 부시를 차체에 2단 링크구조로 연결하는 링크 마운팅 수단;
상기 어시스트 링크의 연결 부시에 대향하여 상기 차체의 일측에 설치되며, 외측면에는 상하로 안내레일을 구성하는 레일 프레임;
상기 레일 프레임의 상단에 구성되며, 상기 안내레일에 나란히 배치되는 스크루 축을 회전 구동하는 액추에이터; 및
상기 스크루 축에 치합 설치됨과 동시에 상기 안내레일을 따라 이동 가능하게 설치되며, 선단이 상기 연결 부시의 중심축에 끼워져 상기 액추에이터의 구동력을 승하강 작동력으로 전달하는 포크를 포함하는 능동제어 서스펜션 시스템.
제1항에서,
상기 링크 마운팅 수단은
상기 연결 부시의 중심축에 중앙부가 회전 가능하게 연결되는 연결 링크;
상기 연결 링크의 상단에 일측이 회전 가능하게 연결되며, 양단은 차체에 연결되는 상부 링크; 및
상기 연결 링크의 하단에 일측이 회전 가능하게 연결되며, 양단은 차체에 연결되는 하부 링크로 구성되는 능동제어 서스펜션 시스템.
제1항 또는 제2항에서,
상기 연결 부시는
상기 연결 링크의 중앙부가 상기 중심축을 통하여 연결되도록 일측에 연결홈이 형성되는 능동제어 서스펜션 시스템.
제2항에서,
상기 연결 링크는
상기 상부 및 하부 링크의 각 일측이 끼워져 연결되도록 상단과 하단에 연결링이 일체로 구성되는 능동제어 서스펜션 시스템.
제2항에서,
상기 상부 및 하부 링크는
"U" 자 형상으로 형성되며, 각각의 양단에는 부시를 일체로 구성하여 차체에 연결되는 능동제어 서스펜션 시스템.
제2항에서,
상기 상부 및 하부 링크는
상기 차체와 연결 링크 사이에 상호 평행하게 설치되는 능동제어 서스펜션 시스템.
제2항에서,
상기 상부 및 하부 링크는
양단이 상기 어시스트 링크의 너클측 연결점과 상기 연결 링크의 상단 및 하단을 잇는 연결선 상에서 차체에 연결되는 능동제어 서스펜션 시스템.
제2항에서,
상기 상부 링크는
상기 하부 링크에 비하여 그 길이가 짧게 형성되는 능동제어 서스펜션 시스템.
제1항에서,
상기 레일 프레임은
내측면을 통하여 차체에 설치되며, 외측면에는 레일홈을 갖는 안내레일이 상하방향으로 설치되는 능동제어 서스펜션 시스템.
제1항에서,
상기 액추에이터는
상기 레일 프레임의 상단에 하향 설치되는 구동 모터; 및
상기 구동 모터의 회전축으로 형성되며, 상기 안내레일에 이웃하게 나란히 배치된 상태로 하단이 상기 레일 프레임의 하측에 베어링 유닛을 통하여 회전 지지되는 스크루 축으로 구성되는 능동제어 서스펜션 시스템.
제10항에서,
상기 구동모터는
회전수 및 회전방향 제어가 가능한 서보 모터로 구성되는 능동제어 서스펜션 시스템.
제1항에서,
상기 포크는
상기 스크루 축에 치합 설치되는 포크 몸체;
상기 포크 몸체의 일측에 일체로 구성되어 상기 연결 부시의 중심축 양측에 수평방향으로 끼워지는 포크부; 및
상기 포크 몸체의 타측에 일체로 구성되어 상기 안내레일의 레일홈을 따라 이동하는 슬라이더를 포함하는 능동제어 서스펜션 시스템.