KR0136260B1 - 자동차의 조향륜 현가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 킹핀 오프셋을 0 또는 －으로 유지하며 동시에 부싱효과를 줄여 주어 승차감을 향상시킬 수 있는 조향륜 현가장치를 제공하기 위한 것으로, 휠을 회전가능하게 지지하여 주는 조향너클과; 평면상에서 보았을 때 서로 크로스되어 배치되는 제1 어퍼컨트롤 아암 및 제2 어퍼컨트롤 아암과: 상단이 휠보다 높은 높이를 가지고 휠측으로 만곡되고 서로 높이를 달리하여 양측으로 분기되어 있어 높은측에는 상기 제1 어퍼컨트롤 아암이 연결되어 있고 낮은측에는 상기 제2 어퍼컨트롤 아암이 연결되어 있는 커넥팅아암과, 차체에 대하여 전후로 배치되는 2개의 아암으로 형성되며 이의 양단에 연결부가 형성되어 차체와 조향너클의 하부를 연결하여 주는 로워 컨트롤 아암과; 쇽 업소오버와 스프링의 조립체로 구성되어 상단이 인슐레이터 지지부로 차체에 지지되고 그의 하단이 상기 로워 콘트롤 아암의 하부에 연결되는 스트러트 아암을 구비하여 구성되는 자동차의 조향륜 현가장치에 관한 것이다.

Description

자동차의 조향륜 현가장치

제1도는 본 발명에 따른 조향륜 현가장치를 도시하고 있는 사시도.

제2도는 본 발명에 따른 조향륜 현가장치를 도시하고 있는 평면도.

제3도는 본 발명에 따른 조향륜 현가장치를 도시하고 있는 측면도.

제4도의 (a) (b)는 본 발명에 따른 조향륜 현가장치의 전·후력 특히 제동력 및 충격력에 의한 타이어의 자세변화를 나타내고 있는 측면도 및 평면도.

제5도는 종래 기술의 설명을 위한 현가 장치의 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

6 : 조향너클 20 : 제1 어퍼컨트롤 아암(20)

20' : 제2 어퍼컨트롤아암 10 : 휠

12 : 커넥팅아암 40 : 로워 컨트롤 아암

81 : 쇽업소오버 82 : 스프링

8 : 스트러트 아암

본 발명의 자동차의 조향륜 현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 어퍼아암을 길게 설정하면서도 킹핀 축 설정을 자유롭게 하여 승차감 및 조정안정성을 제공할 수 있는 조향륜 현가장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 있어서의 현가장치는 차축과 프레임을 연결하고, 주행중 노면으로부터 받는 진동과 충격을 흡수하여 승차감과 자동차의 안전성을 향상시키는 장치로서, 노면에서의 충격을 완화하기 위하여 상하방향의 연결이 유연하여야 하고, 휠에 발생되는 구동력, 제동력, 선회시의 원심력 등을 이겨낼 수 있는 수평방향의 연결이 견고해야만 한다.

상기와 같은 현가장치에는 구조상으로 일체 차축 현가장치와, 독립현가장치로 구분되는데, 일체차축 현가장치는 버스, 화물차 등과 같은 대형차량과 승용차의 뒤차축에 주로 적용되며, 독립 현가장치는 차축을 분할하여 양 휠이 서로 관계없이 움직이게 하여 승차감과 안정성이 향상되도록 한 것으로서 승용차에 주로 적용되고 있다.

이러한 현가장치에 있어서, 본 발명의 독립 현가장치에 관계되는데, 독립 현가장치에는 여러 종류의 현가장치가 있으며, 조향륜에 적용되는 현가장치로는 주로 맥퍼슨 타임(MacPherson strut type) 현가장치와 위시본 타입(Wishbone type) 현가장치가 적용되고 있다.

상기와 같은 조향륜은 현가장치에 있어서는 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 흡수함은 물론 주행중 자동차의 바른 자세를 유지하며 주행 안정성을 확보하고 선회시 조종 안정성을 확보할 수 있도록 설계되고 있다.

즉, 조향륜은 조향동작을 하기 때문에 킹핀을 중심으로 하여 좌우로 방향을 변환시킬 수 있도록 설치되며, 또한 어떤 기하학적인 각도를 두고 설치되어 상기 조향륜으로서의 조건을 만족시킬 수 있도록 하고 있다.

이와 같이 조향륜이 기하학적인 각을 두고 설치되는 것을 휠 얼라인먼트(Front Wheel Alignment)라하며, 상기의 휠 얼라인먼트에는 여러 요소로 구별되나, 이 요소들의 서로 보완작용은 조향륜으로서의 이상적인 작용이 이루어지도록 하게 되는데, 휠 얼라인먼트의 요소중 킹핀 경사각은 캠버와 함께 핸들이 조작력을 경감시키고 제동 및 주행시의 충격을 흡수하며, 핸들의 복원력을 증대시켜 주게 되므로 직진성을 안정되게 하여 자동차의 주행 안정성과 선회시의 조종 안정성을 확보할 수 있도록 하고 있다.

상기에서 킹핀 경사각은 자동차를 앞에서 보았을 때 킹핀축이 수선에 대하여 일정 각도를 두고 설치되어 있는 것을 의미하며, 이의 킹핀축과 휠의 중심선과 거리를 오프셋(Offset)이라 하는데, 보통 휠 센터에서의 오프셋과 지면에서의 오프셋 두 가지로 분류하여 휠 센터에서의 오프셋은 주로 구동력이나 엔진 브레이크가 걸릴 때 직전성에 영향을 미치며, 지면에서의 오프셋 량이 적으로 적을수록 조향에 대한 민감성이 감소되어 안정성이 좋아지게 되고 제동 및 선회시의 조종 안정성이 좋아지게 된다.

제5도는 종래의 일반적인 조향륜 현가장치의 구성을 나타내는 참고도로서, 일반적인 위시본 타입 현가장치를 도시하고 있는 것으로, 어퍼 및 로워 컨트롤 아암(2), (4)과, 조향너클(6)과, 쇽 업소오버(81)를 포함하는 스크링 조립체(8)와 상기 어퍼 및 로워 컨트롤 아암(2), (4)의 보올이음(21), (41)으로 구성되는데, 킹핀 오프세트(a)를 조정하기 위하여는 어퍼 컨트롤 아암(2)의 차체측 연결부(22)를 엔진룸측으로 이동시키거나 로워 컨트롤 아암(4)의 보올이음(41)을 외측으로 이동시켜야만 한다.

그러나, 상기와 같은 위시본 타입 현가장치의 경우에 있어서, 구조가 간단하고, 엔진룸의 유효체적을 간단하게 할 수 있다는 장점은 있으나, 킹핀 오프셋(a)을 줄이거나 －로 하기 위하여 컨트롤 아암(2)와 차체측 연결부(22)를 엔진룸측으로 이동시키는 경우에는 엔진 룸의 유효체적이 줄어들고 킹핀 각(α)이 지나치게 크게 되어 선회성능에 약영향을 미치게 되고, 로워 컨트롤 아암(4)의 보올이음(41)을 외측으로 이동시키는 경우에는 휠(10)측으로 형성되는 브레이크 디스크와의 간섭으로 인해 이동시키는것이 거의 불가능하여 킹핀 오프셋(a)을 작게 하는 데에 많은 어려움이 있다는 문제점이 있다.

또한 일반적으로 어퍼아암의 길이와 스티어링 축에 의한 킹핀 오프셋과는 서로 상반된 결과를 갖게 되는데, 이 결과 어퍼아암이 길이가 짧아지면 부싱효과와 캠버각의 변화가 커지면서 킹핀 오프셋을 거의 0에 가깝게 유지할 수 있는 반면에, 어퍼아암의 길이가 길어지면 부싱효과를 줄일 수 있지만 캠버변화와 킹핀 오프셋을 0으로 조절할 수 없게 된다. 즉, 상기한 종래의 현가장치에 있어서는 킹핀의 오프셋의 문제와 조향각 및 부싱효과에 대한 문제를 동시에 해결할 수 없다는 문제점을 갖는다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 제반 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 킹핀 오프셋을 0 또는 －으로 유지하며 동시에 부싱효과를 줄어주고, 캠버 변화를 작게 하여 차량 직진 안정성을 향상시켜 승차감을 좋게 할 수 있는 조향륜 현가장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 타이어의 제동력이나 충격에 의한 전후 하중에 의한 타이어의 자세를 토우인(TOE IN)으로 유도하여 제동 안정성 및 충격 안정성을 향상시킬 수 있는 조향륜 현가장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 휠을 회전 가능하게 지지하여 주는 조향너클과; 서로 크로스 되어 일정한 상하간격을 두고 배치되는 제1 어퍼컨트롤 아암 및 제2 어퍼컨트롤 아암과: 상단이 휠보다 높은 높이를 가지고 휠측으로 만곡되고 서로 높이를 달리하여 양측으로 분기되어 있어 높은 측에는 상기 제1 어퍼컨트롤 아암이 연결되어 있고 낮은 측에는 상기 제2 어퍼컨트롤 아암이 연결되어 있는 커넥팅아암과, 차체에 대하여 전후로 배치되는 2개의 아암으로 형성되며 이의 양단에 연결부가 형성되어 차체와 조향너클의 하부를 연결하여 주는 로우 컨트롤 아암과; 쇽 업소오버와 스프링의 조립체로 구성되어 상단이 인슐레이터 지지부로 차체에 지지되고 그의 하단이 상기 로워 콘트롤 아암의 하부에 연결되는 스트러트 아암을 구비하여 구성되는 자동차 조향륜 현가장치를 제공한다.

이하, 상기의 목적을 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면과 함께 보다 상세히 설명한면 다음과 같다.

제1도 및 제2도 그리고 제3도는 본 발명에 의한 현가장치의 일실시예의 사시도 및 평면도 그리고 정면도로서, 본 발명의 의한 현가장치는 휠(10)을 회전 가능하게 지지하는 조향 너클(6)과; 상기 조향너클(6)의 상측으로 연결되는 커넥팅 아암(12); 상기 커넥팅 아암(12)의 상하부와, 조향 너클(6)의 하부를 차체에 연결하여 주어 휠(10)을 포함하는 조향너클(6)에 차체(3)에 대하여 상하운동을 가능케 하는 제1 및 제2 어퍼컨트롤 아암(20), (20')과 그리고 로워 컨트롤 아암(40)를 구비하여 구성된다.

상기 조향 너클(6)의 상단에 연결되는 커넥팅 아암(12)은 Y자 형상으로 분기되어 있는데 한측은 다른측보다 높이 형성되어 있어 높은 쪽에는 상기 제1 어퍼컨트롤 아암(20)이 연결되고 낮은 측에는 에는 상기 제2 어퍼컨트롤 아암(20')이 연결되도록 되어 있다.

다시말해, 상기 커넥팅 아암(12)의 상단과 차체(미도시)를 연결하여 주는 어퍼컨트롤 아암은 차체에 대하여 상, 하로 배치되어 서로 크로스되어 있는데 각각 양단에 연결부(201), (201')가 형성되어 차체에 고무부시를 개재시켜 피봇 연결되며, 휠측 연결부(202), (202')는 상기에서 설명한 바와 같이 커넥팅 아암(12)에 볼 죠인트 피봇 연결된다.

그리고, 상기 조향너클(6)의 하단을 차체와 연결하여 주는 로워 컨트롤 아암(40)은 전후 2개의 아암으로 형성되며, 그의 양단에는 연결부(401), (401')가 형성되어 차체측 연결부(401)는 차체의 브라켓에 고무부시를 개시시켜 피봇 연결되고, 휠측 연결부(42)는 평면상으로 한데 모아져 조향너클(6)의 하면에 볼 죠인트 연결된다.

상기의 고무부시와 볼 죠인트는 종래의 현가장치에 적용되는 것과 동일한 것을 사용하게 되며, 이들은 조향너클(6)을 포함하는 휠(10)이 차체의 대하여 상하 운동이 가능하도록 한다.

또한 완층부재인 스트러트 아암(8)은 쇽 업소오버(81)와 스프링(82)의 조립체로 구성되어 상단은 차체에 지지되고 하단은 커넥팅 아암(10)의 하부 내측에 피봇 연결되어 차체의 상하 방향으로 입력되는 충격을 흡수 감쇠하면서 지지하게 된다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 작용효과를 제3도 내지 제4도와 함께 설명하면 다음과 같다.

휠(10)이 상하진동을 하거나 차체가 롤링시 현가장치를 구성하는 각 부품들의 순간 중심을 살펴보면, 제1 어퍼컨트롤 아암과 제2 어퍼컨트롤 아암에 대한 커넥팅 아암의 순간중심은 상기 2개의 어퍼컨트롤 아암의 크로스되는 B점이 가상의 순간중심이 되고, 로워 콘트롤 아암(4)에 대한 순간중심은 연결점(401')이 된다.

따라서, 킹핀 축은 제3도에서와 같이 로워 컨트롤 아암(4)의 순간 중심인 휠측 연결부(401')와 제1 어퍼컨트롤 아암(20)과 제2 어퍼컨트 아암(20')의 크로스지점인 B점이 연결되는 가상 선분(도면의 2점쇄선)과 같다. 즉 휠과 차체를 연결하여 주는 어퍼컨트롤 아암(20), (20')을 2개 형성하는 커넥팅 아암(12)과 연결하여 2개의 힌지점(202), (202')을 중심으로 상하 간격을 두고 크로스되어 작동하게 되어 있으므로 크로스되는 점이 사실상의 가상 순간중심이 된다. 따라서 이것은 사실상 어퍼컨트롤 아암을 엔진룸 쪽으로 이동한 결과와 같게 되어 킹핀 오프셋(Q)은 도시하는 바와 같이 0 또는 －가 되게 되어 조향에 대한 민감성을 감소시키게 되므로 제동 및 선회시의 조종 안정성을 향상시킬 수 있다는 장점을 갖게 된다.

아울러 어퍼 아암을 길게 설정할 수 있어 부싱효과를 줄어 주고 타이어의 상하 운도에 의한 캠버 변화 및 트래드 변화를 극소화하여 승차감을 향상시킬 수 있는 장점도 가진다.

한편 제4도의 (a) 및 (b)에도 도시하는 바와 같이 서로 일정한 상하 간격을 두고 크로스되어 있는 어퍼아암(20), (20')이 구성되어 있고 제동력 및 충격력이 타이어의 컨텍트 패치(Contact Patch)에 가해질 때 너클의 로워암 마운팅 부위에 하중(F1)과 하중(F2)의 힘의 방향은 반대이다. 즉 어퍼암 마운팅 부위 하중은 어퍼암을 앞으로 움직이려는 힘이 생겨 2중 링크에 의한 티이어의 토우인 효과로 제동 안정성 및 선회 제동 안정성을 갖제 된다.

Claims (7)

1. 휠을 회전가능하게 지지하여 주는 조향너클과, 상기 너클의 상단부로부터 수직방향으로 직립하여 있으며, 상단이 Y형으로 분리되어 있는 커넥팅 아암과, 상기 커넥팅 아암의 상단부의 각각 연결되어 차체에 대하여 횡방향으로 결합되는 제1,2 어퍼 컨트롤 아암, 차체에 대하여 횡방향으로 배치되는 차체와 조향너클의 하단부를 연결하는 로워 커트롤 아암과, 쇽 업소오버와 스프링의 조립체로 이루어져 그 상단부가 차체에 지지되고 하단이 상기 로워 컨트롤 아암에 연결되는 스트러트 아암을 구비하여 이루어지며, 상기 제1,2 컨트롤 아암은 서로 크로스의 상태로 배치됨을 특징으로 하는 자동차의 조향륜 현가장치.
2. 제1에 있어서, 커넥팅 아암은 상단 전,후 연결부의 위치가 서로 다르게 구성됨을 특징으로 하는 자동차의 조향륜 현가장치.
3. 제1에 있어서, 제1, 2 컨트롤 아암은 이들 중 어느 하나의 아암이 상호 크로스 되는 부위에서 만족이 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 조향륜 현가장치.
4. 제1항에 있어서, 제1, 2 어퍼 컨트롤 아암은 커넥팅 아암의 상단부와 각각 볼 죠인트로 연결됨을 특징으로 하는 자동차의 조향륜 현가장치.
5. 제1항에 있어서, 제1, 2 어퍼 컨트롤 아암은 차체측 연결부에 고무부시를 개재시켜 차체와 연결됨을 특징으로 하는 자동차의 조향륜 현가장치.
6. 제1항 있어서, 로워 컨트롤 아암은 조향 너클의 하단부와 볼 죠인트로 연결됨을 특징으로 하는 자동차의 조향륜 현가장치.
7. 제1항 있어서, 로워 컨트롤 아암은 차체측 연결부에 고무부시를 개재시켜 차체와 연결됨을 특징으로 하는 자동차의 조향륜 현가장치.