KR101317572B1 - 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치에 관한 것으로, 타이어에서 발생하는 축하중과 댐퍼(4)의 작동방향이 떨어진(Offset)구조로 인하여, 실린더에 대한 피스톤(8)과 더불어 실린더에 대한 실린더 로드(5)의 반력인 측 하중(Side Load)을 최소화하도록, 스트러트(3)에 발생하는 측 하중 크기에 따라 스트러트(3)를 구성하는 스프링(7)의 레이 아웃을 변화시켜 측 하중을 감소시켜, 다양한 도로 조건에서도 항상 최적의 승차감을 유지할 수 있는 특징이 있게 된다.

Description

측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치{Side load decreasing typed Mcphason strut suspension}

도 1은 본 발명에 따른 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 로어 시트 패드의 댐퍼 실린더 결합도

도 3(가),(나)는 본 발명에 따른 측 하중 저감을 위한 측 하중 조절 장치의 작동도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 캐리어 2 : 컨트롤 암

3 : 스트러트 4 : 댐퍼

5 : 실린더 로드 6 : 인슐레이터

7 : 스프링 8 : 피스톤

9 : ECU 10 : 측 하중 조절 장치

11 : 실린더 로드 마찰 센서

12 : 피스톤 마찰 센서

13 : 모터 14 : 연결 로드

15 : 로워 시트 패드 16 : 마운팅 브라켓

17 : 고정 부재

T : 타이어

본 발명은 맥퍼슨 스트러트 현가장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치에 관한 것이다.

일반적으로 주행 중 차량이 노면의 불균일로부터 소음을 수반하는 진동을 받게 되면서 차체가 흔들리는 현상을 방지하는 현가장치는 스프링과 쇽업소버(Shock Absober) 및 스테빌라이져 등으로 구성되어, 대체로 스프링상수와 댐핑력 및 차고조종의 3가지 기능을 주로 하면서 차량의 승차감과 안정성을 개선하는 역할을 한다.

또한, 이러한 현가장치는 도로 노면의 상태와 차량의 현재속력 등의 주행조건에 따라 차고의 조정 또는 감쇠력의 조정이 가능하도록 구성되고, 이에 따라 차량의 승차감과 조정안정성을 최적의 상태로 유지시킬 수 있도록 하고 있다.

이러한 서스펜션 중 맥퍼슨 스트러트 현가장치는 코일 스프링과 쇽업소버를 하나로 결합한 것으로서 스트러트 아래쪽 끝은 빔 형태의 하부 컨트롤 암의 바깥쪽 끝에 연결되며, 상부 컨트롤 암은 사용되지 않고 스트러트의 상단은 댐퍼(또는 쇽업소버)의 상단부로 진동이 차체 쪽으로 전달되는 것을 방지하면서 외력에 의한 부 품 자체의 탄성 변형과, 차륜에 장착된 너클에 연동되어 함께 회전 작용을 하는 베어링을 통한 회전을 이용해 조종 안정성을 향상시켜주는 인슐레이터 어셈블리를 통해 차체에 장착되도록 구성되어진다.

그러나, 이러한 맥퍼슨 스트러트 타입의 현가장치는 그 구조적인 특성으로 인해 타이어에서 발생하는 축하중과 댐퍼(Damper)의 작동방향이 떨어져(Offset)있게 됨에 따라, 댐퍼의 두 지점 접촉 부위 즉, 피스톤과 실린더와 더불어 실린더 로드(Cylinder Rod)와 실린더에 반력인 측 하중(Side Load)이 작용할 수밖에 없는 한계가 있게 된다.

이러한 측 하중은 댐퍼의 피스톤과 더불어 실린더 로드와 실린더 사이의 마찰(Friction)을 유발하게 되고, 이는 댐퍼의 원활한 작동을 방해하여 차량의 승차감 특성에 악영향을 미치게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 차량 주행중 노면상태에 따라 실시간으로 변화하는 다양한 형태의 측 하중(Side Load)을 최대한 저감시키도록 스트러트를 이루는 스프링의 레이아웃(Lay Out)을 가변시켜, 측 하중으로 인한 승차감 저하를 방지함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 맥퍼슨 스트러트 현가장치가 일단이 차체 측면 쪽으로 장착되고 타단은 캐리어를 통해 고정되어 타이어쪽으로 결합되는 컨트롤 암과;

타이어에 장착된 캐리어를 통해 일단이 결합되고 타단은 차체 쪽으로 결합되어 외력을 흡수·완충하는 댐퍼와, 상기 댐퍼를 감싸면서 외력을 흡수·완충하는 스프링 및 상기 댐퍼의 상부부위를 감싸면서 댐퍼의 거동에 대해 비틀림과 회전을 발생시키는 인슐레이터로 이루어진 스트러트 및;

상기 스트러트를 이루는 댐퍼의 거동을 통해 변화하는 댐퍼부위의 마찰력 변화를 측정해, 댐퍼와 함께 외력을 흡수·완충하는 스프링의 지지 위치에 변화를 가해 스프링의 레이 아웃을 변경시켜 주어 측 하중을 감소하는 측 하중 조절 장치;

로 구성되어진 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 측 하중 조절 장치는 댐퍼의 거동에 따른 마찰력 크기를 통해 측 하중을 측정하는 마찰 센서 유니트와, 상기 마찰 센서 유니트의 측정 정보를 통해 측 하중 크기를 판단하는 ECU, 상기 ECU에서 발생된 제어 신호에 따라 구동력을 발생하는 모터, 일단이 모터에 결합되어져 동력을 전달받는 연결 로드, 스프링의 저부를 받치면서 댐퍼에 대해 움직일 수 있도록 결합되어져, 모터로부터 동력을 전달받은 상기 연결 로드를 통해 스프링의 지지 각도가 변경되는 로워 시트 패드 및, 댐퍼의 실린더에 대해 로워 시트 패드가 움직일 수 있도록, 댐퍼의 실린더 외주면으로 고정된 마운팅 브라켓을 매개로 로워 시트 패드를 고정하는 고정 부재로 이루어진다.

또한, 상기 마찰 센서 유니트는 댐퍼를 이루는 실린더에 대해 실린더 로드의 인입·인출 거동 시, 실린더와 실린더 로드간 발생되는 마찰력을 측정하는 실린더 로드 마찰 센서와, 댐퍼를 이루는 실린더 안에서 왕복 이동하는 피스톤 거동 시, 실린더와 피스톤간 발생하는 마찰력을 측정하는 피스톤 마찰 센서로 이루어진다.

그리고, 상기 로워 시트 패드는 댐퍼에 결합된 상태에서 한쪽으로 올라가는 경사진 구조를 갖으며, 상기 마운팅 브라켓은 댐퍼의 실린더에 대해 서로 대향되는 부위로 2곳에 구비되어진다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명에 따른 맥퍼슨 스트러트 현가장치는 차체 측면 쪽으로 장착된 컨트롤 암(2)을 고정하는 캐리어(1)를 통해 일단이 타이어(T)쪽으로 결합되고 타단은 차체쪽으로 결합된 스트러트(3)와, 상기 스트러트(3)를 이루는 댐퍼(4)의 거동을 통해 변화하는 측 하중 크기를 측정해, 댐퍼(4)와 함께 외력을 흡수·완충하는 스프링(7)의지지 위치 변화를 통해 레이 아웃(Lay Out)을 변경시켜 측 하중을 감소하는 측 하중 조절 장치(10)로 구성되어진다.

그리고, 상기 스트러트(3)는 타이어(T)에 장착된 캐리어(1)를 통해 일단이 결합되고 타단은 차체 쪽으로 결합되어 외력을 흡수·완충하는 댐퍼(4)와, 상기 댐퍼(4)를 감싸면서 외력을 흡수·완충하는 스프링(7) 및 상기 댐퍼(4)의 상부부위를 감싸면서 댐퍼(4)의 거동에 대해 비틀림과 회전을 발생시키는 인슐레이터(6)로 구성되어진다.

또한, 상기 측 하중 조절 장치(10)는 댐퍼(4)의 거동에 따른 마찰력 크기를 통해 측 하중을 측정하는 마찰 센서 유니트와, 상기 마찰 센서 유니트의 측정 정보를 통해 측 하중 크기를 판단하는 ECU(9), 상기 ECU(9)에서 발생된 제어 신호에 따라 구동력을 발생하는 스텝 모터(13) 및 상기 모터(13)의 구동력을 통해 댐퍼(4)에 움직일 수 있도록 결합되면서 스프링(7)의 저부를 받치고 있는 로워 시트 패드(15)부위를 변화시켜, 스프링(7)의 레이 아웃을 변경시키는 거동수단으로 구성되어진다.

그리고, 상기 마찰 센서 유니트는 댐퍼(4)를 이루는 실린더에 대해 실린더 로드(5)의 인입·인출 거동 시, 실린더와 실린더 로드(5)간 발생되는 마찰력을 측정하는 실린더 로드 마찰 센서(11)와, 댐퍼(4)를 이루는 실린더 안에서 왕복 이동하는 피스톤(8) 거동 시, 실린더와 피스톤(8)간 발생하는 마찰력을 측정하는 피스톤 마찰 센서(12)로 이루어진다.

또한, 상기 거동수단은 일단이 모터(13)에 결합되어져 동력을 전달받는 연결 로드(14)와, 스프링(7)의 저부를 받치면서 댐퍼(4)에 대해 움직일 수 있도록 결합되어져, 모터(13)로부터 동력을 전달받은 상기 연결 로드(14)를 통해 스프링(7)의 지지 각도를 변경하는 로워 시트 패드(15) 및 댐퍼(4)에 대해 로워 시트 패드(15)가 움직일 수 있도록 결합하는 결합 수단으로 구성된다.

이때, 상기 모터(13)와 연결 로드(14)의 결합부위는 모터(13)를 통해 거동되는 연결 로드(14)가, 결합 수단을 매개로 댐퍼(4)의 실린더에 대해 로워 시트 패드(15)를 내리거나 올려주는데, 이는 상기 로워 시트 패드(15)의 구조가 한쪽으로 경사진 방향을 갖도록 기울어진 상태에서 스프링(7)의 저부를 받쳐주기 때문이다.

즉, 상기 로워 시트 패드(15)의 높게 올라간 부위를 댐퍼(4)의 실린더에 대해 내리거나 올려줌에 따라, 스프링(7)의 지지 위치가 변하게 되면서 스프링(7)의 전체 레이 아웃이 변하게 된다.

그리고, 상기 결합 수단은 도 2에 도시된 바와 같이 댐퍼(4)의 실린더 외주면으로 고정된 마운팅 브라켓(16)과, 일단이 구 형상 볼을 이용해 상기 마운팅 브라켓(16)에 형성된 홀로 끼워져 고정되고 타단이 로워 시트 패드(15)쪽으로 고정되는 고정 부재(17)로 이루어진다.

이때, 상기 마운팅 브라켓(16)은 양 끝단에 대해 볼록한 구조를 이루어 댐퍼(4)의 실린더 외주면 고정 시 양 끝단부위만 용접등으로 고정되어지며, 고정 부재(17)는 양 끝단에 대해 볼록한 부위에 형성된 홀로 끼워지게 된다.

또한, 상기 마운팅 브라켓(16)은 댐퍼(4)의 실린더에 대해 서로 대향되는 부위로 2곳에 구비되어진다.

그리고, 상기 연결 로드(14)와 로워 시트 패드(15)간 결합은 연결 로드(14)가 로워 시트 패드(15)를 잡아당기도록 고정되거나, 또는 도 1에 도시된 바와 같이 로워 시트 패드(15)쪽에 마운팅 브라켓(16)을 고정하고, 상기 마운팅 브라켓(16)의 홀쪽으로 끼워지도록 끝단에 구 형상 볼을 갖는 고정 부재(17)를 이용할 수 도 있게 된다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 맥퍼슨 스트러트 현가장치는 차량 주행 시 매순간 노면조건에 대 해 다르게 발생하는 측 하중(Side Load) 즉, 타이어에서 발생하는 축하중과 댐퍼(4)의 작동방향이 떨어진(Offset)구조로 인하여, 실린더에 대한 피스톤(8)과 더불어 실린더에 대한 실린더 로드(5)의 반력인 측 하중(Side Load)을 최소화하도록, 스트러트(3)에 발생하는 측 하중 크기에 따라 스트러트(3)를 구성하는 스프링(7)의 레이 아웃을 변화시켜 측 하중을 감소시킬 수 있는 특징이 있게 된다.

이는 스트러트(3)를 구성하는 댐퍼(4)의 거동에 따른 측 하중을 측정하는 측 하중 조절 장치(10)를 통해 ECU(9)가, 스프링(7)의 레이 아웃을 변경해 이루어지는데 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 주행 중 스트러트(3)부위에 발생하는 변화에 대해 마찰 센서 유니트를 이용해 측정 한 후, 이 측정값을 ECU(9)에서 분석 및 판단하여 거동수단을 이루는 모터(13)를 구동하게 되면, 상기 모터(13)의 동력을 통해 거동수단을 이루는 연결 로드(14)가 로워 시트 패드(15)를 움직여 스프링(7)의 지지 각도가 변경됨에 따라 구현되어진다.

이를 보다 상세히 설명하면, 도 3(가)에 도시된 바와 같이 스프링(7)의 초기 세팅에 따른 레이 아웃을 갖는 상황에서 외력이 가해질 때, 타이어(T)에서 발생하는 축하중과 댐퍼(4)의 작동방향이 떨어져(Offset)있게 됨에 따라 발생하는 반력인 측 하중(Side Load)을 2곳의 위치에서 측정, 즉 실린더 로드 마찰 센서(11)가 댐퍼(4)의 실린더와 실린더 로드(5)간 발생되는 마찰력을 측정하고, 피스톤 마찰 센서(12)가 댐퍼(4)를 이루는 실린더 안에서 피스톤(8)거동에 따른 마찰력을 측정하게 되면, 이와 같은 측정 정보는 ECU(9)쪽으로 전송되어진다.

이어, 상기 ECU(9)는 실린더 로드 마찰 센서(11)와 피스톤 마찰 센서(12)의 측정값을 통해, 외력이 가해지는 댐퍼(4)의 거동에 따른 측정 부위 마찰력 크기를 산출한 후, 이와 같이 산출된 마찰력 크기에 따른 발생된 측 하중 값을 산출하게 된다.

이와 같이 스트러트(3)부위에 대해 산출된 측 하중 값에 따라 ECU(9)는 이를 저감하기 위한 모터(13) 제어 값을 결정하고, 결정된 모터(13)제어 값에 따라 모터(13)를 구동시켜 동력을 발생하게 된다.

이어, 상기 ECU(9)를 통해 모터(13)가 구동됨에 따라 이에 결합된 연결 로드(14)가 로워 시트 패드(15)를 거동시키는데, 이는 모터(13)의 회전력으로 연결 로드(14)가 로워 시트 패드(15)를 잡아당기게 되면, 상기 로워 시트 패드(15)는 댐퍼(4)의 실린더에 대해 초기 위치에서 내려가면서 스프링(7)의 지지 위치가 변화되어진다.

즉, 상기 연결 로드(14)가 로워 시트 패드(15)를 잡아당기면 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 댐퍼(4)에 용접 고정된 마운팅 브라켓(16)에 고정 부재(17)를 매개로 끼워져 결합된 로워 시트 패드(15)가 아래로 내려오게 된다.

이에 따라, 도 3(나)에 도시된 바와 같이 댐퍼(4)의 실린더를 중심으로 해, 상기 로워 시트 패드(15)의 양쪽부위가 초기 세팅 상태에 비해 더 수평한 상태로 전환됨에 따라, 상기 로워 시트 패드(15)를 통해 지지되던 스프링(7)의 저부 형상도 변하게 되면서 스프링(7)의 전체적인 레이 아웃이 바뀌게 된다.

이와 같이, 로워 시트 패드(15)가 보다 수평하게 변화되면서 스프링(7)의 전체적인 레이 아웃을 변화시키게 되면, 타이어에서 발생하는 축하중과 댐퍼(Damper) 의 작동방향이 떨어진(Offset) 거리 즉, 스트러트(3)부위로 측 하중을 발생시키는 모우멘트 작용 길이가 줄어들게 되고, 이는 다시 댐퍼(4)의 두 지점 접촉 부위인 피스톤(8)과 실린더의 반력과 더불어 실린더 로드(5)와 실린더의 반력인 측 하중이 줄어들도록 작용하게 되며, 이러한 상승 작용으로 인해 스트러트(3)부위에 대한 측 하중이 감소하면서 원활한 댐퍼(4) 작동을 가져와 승차감 저하를 방지해주게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 맥퍼슨 스트러트 현가장치의 구조에서 스프링의 저부를 지지하면서 댐퍼 실린더에 거동 가능하게 결합된 로워 시트 패드가, 모터의 동력을 이용해 강제로 초기 세팅 위치를 바꾸어 스프링의 레이 아웃(Lay Out)을 변화시켜 줌에 따라, 타이어에서 발생하는 축 방향 하중과 댐퍼의 작동 방향간 이격(Offset)에 따라 발생되는 측 하중을 실시간으로 저감시켜 다양한 노면조건에서도 승차감을 높여줄 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (5)

1. 일단이 차체 측면 쪽으로 장착되고 타단은 캐리어(1)를 통해 고정되어 타이어(T)쪽으로 결합되는 컨트롤 암(2)과;

   타이어(T)에 장착된 캐리어(1)를 통해 일단이 결합되고 타단은 차체 쪽으로 결합되어 외력을 흡수·완충하는 댐퍼(4)와, 상기 댐퍼(4)를 감싸면서 외력을 흡수·완충하는 스프링(7) 및 상기 댐퍼(4)의 상부부위를 감싸면서 댐퍼(4)의 거동에 대해 비틀림과 회전을 발생시키는 인슐레이터(6)로 이루어진 스트러트(3) 및;

   상기 스트러트(3)를 이루는 댐퍼(4)의 거동을 통해 변화하는 댐퍼(4)부위의 마찰력 변화를 측정해, 댐퍼(4)와 함께 외력을 흡수·완충하는 스프링(7)의 지지 위치에 변화를 가해 스프링(7)의 레이 아웃을 변경시켜 주어 측 하중을 감소하는 측 하중 조절 장치(10);로 구성되고,

   상기 측 하중 조절 장치(10)는 댐퍼(4)의 거동에 따른 마찰력 크기를 통해 측 하중을 측정하는 마찰 센서 유니트와, 상기 마찰 센서 유니트의 측정 정보를 통해 측 하중 크기를 판단하는 ECU(9), 상기 ECU(9)에서 발생된 제어 신호에 따라 구동력을 발생하는 모터(13), 일단이 모터(13)에 결합되어져 동력을 전달받는 연결 로드(14), 스프링(7)의 저부를 받치면서 댐퍼(4)에 대해 움직일 수 있도록 결합되어져, 모터(13)로부터 동력을 전달받은 상기 연결 로드(14)를 통해 스프링(7)의 지지 각도가 변경되는 로워 시트 패드(15) 및 댐퍼(4)의 실린더에 대해 로워 시트 패드(15)가 움직일 수 있도록, 댐퍼(4)의 실린더 외주면으로 고정된 마운팅 브라켓(16)을 매개로 로워 시트 패드(15)를 고정하는 고정 부재(17)로 이루어진 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 마찰 센서 유니트는 댐퍼(4)를 이루는 실린더에 대해 실린더 로드(5)의 인입·인출 거동 시, 실린더와 실린더 로드(5)간 발생되는 마찰력을 측정하는 실린더 로드 마찰 센서(11)와, 댐퍼(4)를 이루는 실린더 안에서 왕복 이동하는 피스톤(8) 거동 시, 실린더와 피스톤(8)간 발생하는 마찰력을 측정하는 피스톤 마찰 센서(12)로 이루어진 것을 특징으로 하는 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 로워 시트 패드(15)는 댐퍼(4)에 결합된 상태에서 한쪽으로 올라가는 경사진 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 마운팅 브라켓(16)은 댐퍼(4)의 실린더에 대해 서로 대향되는 부위로 2곳에 구비되어진 것을 특징으로 하는 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치.

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