KR20180068799A

KR20180068799A - Spring unit for suspension system

Info

Publication number: KR20180068799A
Application number: KR1020160170804A
Authority: KR
Inventors: 하동현; 최정훈
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2018-06-22
Also published as: KR102440577B1

Abstract

Disclosed is a spring unit for a suspension system. According to one embodiment of the present invention, the spring unit comprises: a hollow spring of which inner portion is hollow; an MR fluid sealed in a hollow portion of the hollow spring; a current applying coil coiled around the outer circumference of the hollow spring; and a controller formed on one side of the suspension system to input and control a current signal to the current applying coil. Accordingly, the spring unit can vary stiffness of a hollow spring.

Description

[0001] SPRING UNIT FOR SUSPENSION SYSTEM [0002]

본 발명은 현가장치용 스프링 유닛에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중공으로 이루어지는 스프링의 내부에 MR 유체를 봉입하고, 차량의 주행조건에 따라 상기 MR 유체에 전류신호에 의한 자기장을 형성하여 스프링의 강성을 가변할 수 있도록 하는 현가장치용 스프링 유닛에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a spring unit for a suspension device, more specifically, a MR fluid is sealed in a hollow spring, a magnetic field is formed in the MR fluid by a current signal in accordance with a running condition of the vehicle, To a spring unit for a suspension device.

일반적으로 차량에 있어서의 현가장치는 차체와 휠 사이에 존재하며, 이 두 강체를 하나 혹은 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 상하방향으로는 스프링과 쇽 업소버 등에 의해 지지되고, 기타방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 휠 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시키는 기능을 수행하게 된다.In general, a suspension device in a vehicle exists between a vehicle body and a wheel, and is a device for connecting the two rigid bodies with one or more links. The suspension device is supported by a spring and a shock absorber in the vertical direction, , The high rigidity and the flexibility are appropriately matched to perform the function of mechanically adjusting the relative motion between the vehicle body and the wheel appropriately.

이러한 현가장치는 차량의 주행 중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자의 안락한 승차감을 제공하고, 운전자의 운전행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공한다. Such a suspension device effectively prevents uneven input of the road surface generated during running of the vehicle to provide a comfortable ride of the occupant and provides driving convenience by appropriately controlling the shaking of the vehicle body caused by the driving behavior of the driver and the bending of the road surface .

특히, 불규칙한 노면의 주행 시, 타이어 접지면에서의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회 주행 또는 제동 시 차량의 안정성을 확보해 준다. In particular, when the vehicle is running on an irregular road surface, the vertical load on the tire ground plane is maintained at an appropriate level to ensure the stability of the vehicle during turning or braking.

상기와 같은 현가장치의 기능을 만족하기 위해서 여러 종류의 현가장치가 개발되어 실차에 적용되고 있는데, 본 발명에 관계하는 종래 스트럿형 현가장치의 구성을 살펴보면, 도 1에서와 같이, 휠(1)을 회전 가능하게 지지하는 너클(3)이 구비되며, 상기 너클(3)의 하측은 로워암(5)을 개재하여 차체와 연결한다. In order to satisfy the function of the suspension device described above, various suspension devices have been developed and applied to the actual vehicle. The structure of the conventional strut suspension device according to the present invention will be described with reference to FIG. 1, And a lower side of the knuckle 3 is connected to the vehicle body via a lower arm 5. The lower body of the knuckle 3 is rotatably supported by a knuckle 3,

상기 너클(3)의 상측은 마운터를 통하여 스트럿 바(7; 즉, 쇽 업소버)의 하측에 연결되고, 상기 스트럿 바(7)의 상측은 탑 마운터(9)를 통하여 차체에 장착된다. The upper side of the knuckle 3 is connected to a lower side of a strut bar 7 (that is, a shock absorber) through a mounter, and the upper side of the strut bar 7 is mounted to a vehicle body via a top mounter 9.

상기 스트럿 바(7)에는 상부에 상부 스프링 시트(13)와, 하부에 하부 스프링 시트(15)가 구성되며, 상기 상부 스프링 시트(13)와 하부 스프링 시트(15) 사이에는 스프링(11)이 설치된다.The strut bar 7 is formed with an upper spring seat 13 and a lower spring seat 15 at the upper portion and a spring 11 between the upper spring seat 13 and the lower spring seat 15 Respectively.

즉, 상기 스프링(11)은 노면으로부터 충격을 완화시키며, 상기 스트럿 바(7)는 상기 스프링(11)의 자유진동을 감쇄 제어하여 승차감을 좋게 한다.That is, the spring 11 relaxes the impact from the road surface, and the strut bar 7 attenuates the free vibration of the spring 11 to improve the ride comfort.

그리고 상기 스트럿 바(7)의 일측에는 차체에 설치된 스테빌라이저 바(17)의 단부가 연결링크(19)를 통하여 연결되어 차체의 롤을 억제하는 작용을 하게 된다.An end of the stabilizer bar 17 provided on the vehicle body is connected to one side of the strut bar 7 through a connecting link 19 to suppress the roll of the vehicle body.

상기한 스트럿형 현가장치에서, 차량의 주행조건에 따라 범프와 리바운드를 반복하게 되며, 이때, 스프링(11)은 압축과 신장을 반복하여 노면으로부터의 충격을 완화하게 된다. In the strut type suspension device described above, the bump and the rebound are repeated according to the running condition of the vehicle. At this time, the spring 11 repeats compression and extension to mitigate the impact from the road surface.

그러나 상기한 종래의 현가장치용 스프링(11)은 스프링 상수값(k)이 설정되어 차량의 하중변화, 또는 선회 주행, 도로 상의 요철 등의 주행조건에 따라 단일 스프링 특성을 나타냄으로 능동적 현가효과를 기대하기 어렵다는 단점이 있다.However, the spring 11 for a suspension device according to the related art has a spring constant value k, which indicates a single spring characteristic in accordance with a load change of the vehicle, a turning travel, It is difficult to expect.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.The matters described in the background section are intended to enhance the understanding of the background of the invention and may include matters not previously known to those skilled in the art.

본 발명의 실시 예는 중공으로 이루어지는 중공 스프링의 내부에 MR 유체를 봉입하고, 중공 스프링의 외주에 감긴 전류인가용 코일을 통하여 차량의 주행조건에 따라 상기 MR 유체에 전류신호에 의한 자기장을 형성하여 스프링 상수값을 능동적으로 제어하여 중공 스프링의 강성을 가변할 수 있도록 하는 현가장치용 스프링 유닛을 제공하고자 한다. In the embodiment of the present invention, a MR fluid is sealed in a hollow hollow spring and a magnetic field is generated in the MR fluid by a current signal in accordance with the running condition of the vehicle through a current applying coil wound around the hollow spring And to provide a suspension unit spring unit capable of actively controlling the spring constant value to vary the rigidity of the hollow spring.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 현가장치의 스프링 유닛에 있어서, 내부가 중공으로 이루어지는 중공 스프링; 상기 중공 스프링의 중공부 내부에 봉입되는 MR 유체; 상기 중공 스프링의 외주에 감겨지는 전류인가용 코일; 상기 현가장치의 일측에 구성되어 상기 전류인가용 코일에 전류신호를 입력 제어하는 제어기를 포함하는 현가장치용 스프링 유닛이 제공될 수 있다.In one or more embodiments of the present invention, a spring unit of a suspension device, comprising: a hollow spring having an interior hollow; An MR fluid sealed in the hollow portion of the hollow spring; A coil for current application wound on the outer periphery of the hollow spring; And a controller for inputting and controlling a current signal to the current application coil, the spring unit being provided at one side of the suspension device.

또한, 상기 중공 스프링은 외주에 감겨진 상기 전류인가용 코일과 함께 피복에 의해 감싸여져 형성될 수 있다.In addition, the hollow spring may be formed by being wrapped by a coating together with the current applying coil wound around the outer periphery.

또한, 상기 피복은 비전도성 재질로 이루어질 수 있다.In addition, the coating may be made of a nonconductive material.

또한, 상기 전류인가용 코일은 상기 중공 스프링의 일측에 구성되는 커넥터를 통하여 상기 제어기와 전기적으로 연결될 수 있다.The current applying coil may be electrically connected to the controller through a connector formed on one side of the hollow spring.

또한, 상기 제어기는 ECU와 전기적으로 연결되어 상기 ECU로부터 입력되는 차량의 주행정보에 따라 상기 전류인가용 코일에 인가되는 전류신호를 제어하는 제어로직을 가질 수 있다.In addition, the controller may have control logic that is electrically connected to the ECU and controls a current signal applied to the current applying coil according to driving information of the vehicle inputted from the ECU.

본 발명의 실시 예는 중공으로 이루어지는 중공 스프링의 내부에 MR 유체를 봉입하고, 중공 스프링의 외주에 감긴 전류인가용 코일을 통하여 차량의 주행조건에 따라 상기 MR 유체에 전류신호에 의한 자기장을 형성하여 스프링 상수값을 능동적으로 제어할 수 있다. In the embodiment of the present invention, a MR fluid is sealed in a hollow hollow spring and a magnetic field is generated in the MR fluid by a current signal in accordance with the running condition of the vehicle through a current applying coil wound around the hollow spring The spring constant value can be actively controlled.

이에 따라, 차량의 하중변화, 또는 선회 주행, 도로 상의 요철 등의 주행조건에 따라 중공 스프링의 강성을 가변하여 승차감을 개선할 수 있다. Accordingly, the rigidity of the hollow spring can be varied in accordance with the running conditions such as the load change of the vehicle, the turning travel, the unevenness on the road, and the ride comfort can be improved.

도 1은 일반적인 스트럿형 현가장치의 일측 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스프링 유닛이 적용된 현가장치의 부분 단면도이다
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스프링 유닛의 작동 상태도이다.1 is a side view of a general strut type suspension device.
2 is a partial cross-sectional view of a suspension device to which a spring unit according to an embodiment of the present invention is applied
3 is an operational state diagram of a spring unit according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. .

단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.In order to clearly illustrate the embodiments of the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the entire specification.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스프링 유닛이 적용된 현가장치의 부분 단면도이다.2 is a partial cross-sectional view of a suspension device to which a spring unit according to an embodiment of the present invention is applied.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스프링 유닛은 차체와 너클 사이에 설치되는 스트럿 바(7) 상의 상부 스프링 시트(13)와 하부 스프링 시트(15) 사이에 중공 스프링(21)이 장착된다. 2, a spring unit according to an embodiment of the present invention includes a hollow spring 21 between an upper spring seat 13 and a lower spring seat 15 on a strut bar 7 provided between a vehicle body and a knuckle Respectively.

상기 중공 스프링(21)은 내부가 비어있는 중공부(S)으로 이루어지며, 상기 중공 스프링(21)의 중공부(S) 내부에는 MR 유체(MR)가 충진되어 봉입된다.The hollow spring 21 is made of a hollow portion S having an empty interior. The MR fluid MR is filled in the hollow portion S of the hollow spring 21.

그리고 상기 중공 스프링(21)의 외주에는 전류인가용 코일(23)이 감겨지며, 상기 전류인가용 코일(23)은 상기 스트럿 바(7)의 일측에 구성되는 제어기(C)와 전기적으로 연결되어 전류신호를 입력 받도록 구성된다. A current applying coil 23 is wound on the outer periphery of the hollow spring 21 and the current applying coil 23 is electrically connected to a controller C formed on one side of the strut bar 7 And receives a current signal.

여기서, 상기 중공 스프링(21)은 외주에 감겨진 상기 전류인가용 코일(23)과 함께 피복(25)에 의해 감싸여져 절연되며, 이러한 피복(25)은 비전도성 재질로 이루어질 수 있다.Here, the hollow spring 21 is enclosed by the coating 25 together with the current applying coil 23 wound around the outer periphery, and the coating 25 is made of a nonconductive material.

그리고 상기 전류인가용 코일(23)은 상기 중공 스프링(21)의 일측에 구성되는 커넥터(27)를 통하여 상기 제어기(C)와 전기적으로 연결된다. The current application coil 23 is electrically connected to the controller C through a connector 27 formed on one side of the hollow spring 21.

이때, 상기 제어기(C)는 ECU와 전기적으로 연결되어 상기 ECU로부터 입력되는 차량의 주행정보에 따라 상기 전류인가용 코일(23)에 인가되는 전류신호를 제어하는 제어로직을 갖는다.At this time, the controller (C) has control logic that is electrically connected to the ECU and controls the current signal applied to the current applying coil (23) according to the running information of the vehicle inputted from the ECU.

여기서, 상기 MR 유체(MR)는 낮은 투자율(permeability)의 용매에 상자성(paramagnetic) 입자를 분산시킨 유체로, 자기장 무부하 시에는 입자가 자유롭게 운동하는 뉴토니안(Newtonian) 유체와 같은 거동을 보이고, 자기장 부하 시에는 입자가 대전되어 체인구조를 형성하여 항복응력을 갖는 빙햄(Bingham) 유체의 거동을 보인다. The MR fluid (MR) is a fluid in which paramagnetic particles are dispersed in a solvent having a low permeability. The MR fluid behaves like a Newtonian fluid in which particles move freely when the magnetic field is not loaded, At the time of loading, particles are charged to form a chain structure, which shows the behavior of Bingham fluid with yield stress.

이와 같이, 자기장 부하 시에는 유체내의 입자가 유도자극을 일으켜 자극을 향하는 다수의 조직을 형성함으로써, 이방성(Anisotropic)의 거동을 갖게 되어 유체의 유동이나 외부에서 가해지는 전단력에 대하여 저항을 갖는다.Thus, when a magnetic field is loaded, the particles in the fluid induce an induction stimulus to form a plurality of tissues facing the stimulus, thereby having an anisotropic behavior and thus having a resistance against flow of the fluid or shear force externally applied.

즉, MR 유체(MR)는 상기 중공 스프링(21)의 중공부(S) 내부에 충진된 상태로 봉입되어 전류인가용 코일(23)에 제어기(C)로부터 전류신호가 인가되면, 상기 MR 유체(MR)가 충진된 중공 스프링(21)의 주변으로 자기장이 형성되어 MR 유체(MR)의 점성이 순간적으로 증가하여 상기 중공 스프링(21)의 스프링 상수값(k)을 크게 하여 중공 스프링(21)의 강성을 강하게 가변할 수 있다. That is, when the MR fluid MR is filled in the hollow portion S of the hollow spring 21 and a current signal is applied from the controller C to the current applying coil 23, A magnetic field is formed around the hollow spring 21 filled with the MR fluid to increase the viscosity of the MR fluid instantaneously to increase the spring constant value k of the hollow spring 21, ) Can be strongly varied.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 스프링 유닛의 작동 상태도이다.3 is an operational state diagram of a spring unit according to an embodiment of the present invention.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 현가장치용 스프링 유닛은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 기본적으로 차량의 범프 시, 중공 스프링(21)이 수축되면서 노면으로부터 전달되는 충격을 흡수하게 되며, 이때, 상기 스트럿 바(7)는 상기 중공 스프링(21)의 자유진동을 감쇄 제어하여 승차감을 좋게 한다.Therefore, as shown in Fig. 3, the spring unit for a suspension having the above-described configuration basically absorbs impact transmitted from the road surface while the hollow spring 21 is contracted at the time of bumping the vehicle, The strut bar (7) attenuates the free vibration of the hollow spring (21) to improve ride comfort.

한편, 차량의 선회 주행 시, 선회 외측의 차고를 높게 하여 선회 안정성을 높이기 위한 경우, 또는 스포츠 모드로 하드한 서스펜션 구현이 필요한 경우, 차량에 중량물을 탑재하여 전체적인 차체의 중량이 늘어나는 경우에는 상기 제어기(C)에서 전류인가용 코일(23)에 전류신호를 인가하여 MR 유체(MR)의 점성을 하드하게 함으로써, 상기 중공 스프링(21)의 강성을 크게 할 수 있다. On the other hand, in the case of turning the vehicle at high speed to improve the turning stability by increasing the height of the outside of the turn, or when it is necessary to implement suspension in a sports mode, when the weight of the vehicle body is increased by mounting a heavy object on the vehicle, The rigidity of the hollow spring 21 can be increased by applying a current signal to the current applying coil 23 in the step (C) to make the viscosity of the MR fluid MR hard.

이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And all changes to the scope that are deemed to be valid.

21: 중공 스프링
23; 전류인가용 코일
25: 피복
MR: MR 유체
S: 중공부
C: 제어기21: Hollow spring
23; Current application coil
25: Cloth
MR: MR fluid
S: hollow portion
C: Controller

Claims

In the spring unit of the suspension,
A hollow spring whose interior is hollow;
An MR fluid sealed in the hollow portion of the hollow spring;
A coil for current application wound on the outer periphery of the hollow spring;
A controller which is disposed at one side of the suspension to input and control a current signal to the current applying coil;
And a spring unit for a suspension.

The method according to claim 1,
The hollow spring
Wherein the coil spring is formed by being wrapped around the coil with the current applying coil wound around the outer circumference.

3. The method of claim 2,
Wherein the cover is made of a nonconductive material.

The method according to claim 1,
The current application coil
And is electrically connected to the controller through a connector formed on one side of the hollow spring.

The method according to claim 1,
The controller
And a control logic that is electrically connected to the ECU and controls the current signal applied to the current applying coil according to the running information of the vehicle inputted from the ECU.