KR0136262B1 - 자동차의 현가장치 - Google Patents

Abstract

쇽 업소오버와 스프링의 조립체로 형성되어 그의 하단이 휠을 회전가능하게 지지하는 너클과 일체로 형성되고 상단이 인슐레이터를 개재시켜 차체에 지지되는 스트러트 아암과, 양단에 연결부가 형성되어 이의 연결부를 통하여 차체와 너클에 연결되어 상기 휠을 포함하는 너클이 차체에 대하여 상하운동이 가능하도록 차체의 하부와 너클의 하측부분을 연결하여 주는 로워아암과, 노면으로부터 입력되는 진동에 의하여 휠이 상용구간 이상으로 상승될 때 - 캠버각이 유지될 수 있도록 휠의 상승에 따라 상승되는 스트러트 아암의 동작에 의하여 상기 로워아암을 외측으로 밀어줄 수 있는 캠버 제어수단을 구비하여 구성되는 자동차의 현가장치를 제공함으로써, 자동차의 주행 조건에 따라 캠버의 변화를 가장 이상적으로 제어하여 선회시 선회 안정성을 향상시키고, 직진시 승차감은 물론 직진 주행안정성을 크게 향상시킬 수 있게 한 것이다.

Description

자동차의 현가장치

제1도는 본 발명에 의한 현가장치의 구성도.

제2도는 본 발명의 작동상태도.

제3도는 본 발명의 동작을 설명하기 위한 요부 발췌도.

(a)는 휠이 상승할 때를 나타낸 것이며,

(b)는 휠이 하강할 때를 나타낸 것이다.

제4도 (a)는 본 발명에 의한 캠버 변화를 나타낸 그래프선도.

(b)는 본 발명에 의한 트레드 변화를 나타낸 그래프선도.

제5도는 종래 기술의 설명을 위한 현가장치의 구성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 스트러트 아암 5 : 너클아암

10 : 토워아암 11 : 차체측 연결부

20 : 캠버 제어수단 21 : 회동아암

22 : 커넥팅 로드 23 : 힌지부

24 : 수직부 25 : 수평부

27 : 편심 고무부시 29 : 축공

본 발명은 자동차의 현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차의 주행 조건에 따라 캠버의 변화를 가장 이상적으로 제어하여 선회시 선회 안정성을 향상시키고, 직진시 승차감은 물론 직진 주행 안정성을 향상시킬 수 있는 자동차의 현가장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에 있어서의 현가장치(Suspension System)라 함은 차축과 프레임을 연결하고, 주행 중 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 수평 방향의 연결이 견고해야만 한다.

이러한 현가장치에는 그의 구조적인 특성에 따라 여러종류로 구분되어지며, 당해 차량에 가장 이상적인 기구학적 특성을 갖는 현가장치가 선별 적용되고 있는데, 승용차의 경우에는 차축을 분할하여 양 휠이 서로 관계없이 독립적으로 동작되게 하여 승차감과 안전성이 좋은 독립 현가장치를 적용하고 있다.

그리고 상기 독립 현가장치에는 여러 종류의 현가장치가 있는데, 최근 승용차의 조향륜에 널리 적용되고 있는 맥퍼슨 타입 현가장치를 일예로 설명하면, 맥퍼슨 타입 현가장치는 제5도에서 보인바와 같이 쇽업소오버(51)와 스프링(52)의 조립체로 형성되고 그의 하단이 휠(50)을 회전가능하게 지지하는 너클(53)과 일체로 형성되고 상단이 차체(54)에 지지되는 완충기구인 스트러트 아암(55)과, 상기 너클(53)의 하측을 차체(54)의 하부와 연결하여 주는 로워 아암(56)으로 구성되어 휠(50)의 상하 진동시 로워 아암(56)이 휠(50)의 상하 운동 범위를 한정함과 동시에 이의 내단을 차체(54)와 연결하는데에 개재되는 탄성부시 연결부(57)에 의하여 완충작용을 하도록 하고, 완충기구인 스트러트 아암(55)의 쇽업소오버(51)와 스프링(52)의 완충작용에 의하여 노면으로부터 들어오는 충격이 차체(54)에 작게 전달되도록 하는 현가장치로서의 기능을 수행하게 된다.

그런 상기와 같은 현가장치의 동작과정을 살펴보면, 주행조건에 따른 휠(50)의 상하 진동시 로워 아암(56)이 길이가 한정되어 있는 상태에서 상하 요동을 하게 되는 바, 휠(50)은 로워 아암(56)의 내단 연결부(57)를 기준으로 하는 로워 아암(56)의 길이에 의하여 형성되는 운동궤적(M)을 따라 상하운동을 하게 된다.

이와 같이 휠(50)이 상하운동을 하게 되는 경우에는 승차감과 선회 안정성 및 주행 안정성에 크게 영향을 미치는 휠의 컴버변화를 살펴보면 다음과 같다.

즉, 로워 아암(56)은 정상적인 상태에서는 그의 휠측단이 휠 중심의 하측에 위치하도록 설계되어 있는 바, 흴(50)의 상승시 휠(50)이 로워 아암(56)의 운동궤적(M)을 따라 상승되는 과정에서 일정의 높이 즉, 로워 아암(56)의 내측단 연결부(57)의 동일 높이까지는 운동궤적(M)의 곡률에 따라 그의 하측부가 외측으로 밀리면서 캠버각이 - 쪽으로 커지게 된다.

그러나 휠(50)의 일정의 높이 즉, 상용구간(보통의 상용구간)을 지난후에는 로워 아암(56)이 그의 운동 궤적(M)에 의하여 휠(50)의 하측부를 당기면서 상승하게 되는 바, 휠(50)의 캠버각은 다시 급속하게 + 쪽으로 향하여 기울어지게 된다.

상기와 같은 캠버각의 변화는 제4도 (a)의 점선과 같은 상태로 나타나게 되며, 이러한 캠버각의 변화에 의하여 휠(50)의 트레드 변화 또한 제4도 (b)의 점선과 같이 변화하게 됨으로써, 조향 특성에 많은 악영향을 주어 선회시 안정성이 결여되고, 직진 주행성 안전성에 좋지 않다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 제반 문제점을 해소하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 주 목적은 상용구간 이상에서의 펌프 구간에서 휠이 항시 -캠버각을 유지할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 주목적의 달성에 의하여 직진 주행시의 안정성은 물론 선회시의 선회 안정성을 향상시켜 승차감과 조종 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는데 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은 쇽 업소오버와 스프링의 조립체로 형성되어 그의 하단이 휠을 회전가능하게 지지하는 너클과 일체로 형성되고 상단이 인슐레이터를 개재시켜 차체에 지지되는 스트러트 아암과, 양단에 연결부가 형성되어 이의 연결부를 통하여 차체와 너클에 연결되어 상기 휠을 포함하는 너클이 차체에 대하여 상하운동이 가능하도록 차체의 하부와 너클의 하측부분을 연결하여 주는 로워아암과, 노면으로부터 입력되는 진동에 의하여 휠이 상용구간 이상으로 상승될 때 - 캠버각이 유지될 수 있도록 휠의 상승에 따라 상승되는 스트러트 아암이 동작에 의하여 상기 로워아암을 외측으로 밀어줄 수 있는 캠버 제어수단으로 구성되는 자동차의 현가장치를 제공함에 있다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명에 위한 현가장치의 구성도로서, 본 발명이 적용되는 현가장치는 완충기구인 스트러트 아암(1)과, 휠(2)의 상하운동을 안내하는 로워 아암(10)과, 회동 아암(21)과 커넥팅 로드(22)를 포함하는 캠버 제어수단(20)을 주요 부품으로 하여 구성된다.

상기 스트러트 아암(1)은 공지와 같은 쇽 업소오버(3)와 스프링(4)의 조립체로 형성되어 그의 하단이 휠(2)을 회전가능하게 지지하는 너클(5)과 일체로 형성되고 상단이 인슐레이터(6)를 개재시켜 자체(7)에 지지된다.

상기 휠(2)을 포함하는 너클(5)이 자체(7)에 대하여 상하운동이 가능하도록 자체(7)의 하부와 너클(5)의 하측부분을 연결하여 주는 로워 아암(10)은 양단에 연결부(11), (12)가 형성되어 이의 연결부(11), (12)를 통하여 자체(7)와 너클(5)에 연결된다.

상기 로워 아암(10)의 연결부(11), (12)를 자체(7)와 너클(5)에 연결함에 있어서는 양 연결부(11), (12) 모두를 고무부시 또는 볼 죠인트 방식을 이용하여 연결할 수도 있으나, 본 발명에서는 통상과 같이 차체측 연결부(11)는 고무부시를 이용하고, 휠측 연결부(12)는 볼 죠인트 연결방식을 채용한 것으로 도시하였다.

상기와 같은 맥퍼슨 타입 현가장치에 있어서, 본 발명은 노면으로부터 입력되는 진동에 의하여 휠(2)이 상용구간 이상으로 상승될 때 - 캠버각이 유지될 수 있도록 휠(2)의 상승에 따라 상승되는 스트러트 아암(1)의 동작에 의하여 상기 로워아암(10)을 외측으로 밀어줄 수 있는 캠버 제어수단(20)을 형성하였다.

상기 캠버 제어수단(20)은 중간부에 힌지부(23)를 두고 하측과 외측으로 입설되는 수직부(24)와 수평부(25)를 갖는 회동아암(21)과, 상기 회동아암(21)의 수평부(25) 선단에 하단이 피봇 연결되고 상단이 스트러트 아암(1)의 하부 내측에 마련된 브라켓(26)에 피봇 연결되는 커넥팅 로드(22)와, 상기 로워아암(10)의 차체측 연결부(11)에 개재되는 편심 고무부시(27)를 포함한다.

상기 회동아암(21)은 힌지부(23)가 로워아암(10)의 차체측 연결부(11)상측에 소정의 간격을 두고 힌지핀(28)으로 힌지 고정되어 고정힌지점(H1)을 이루게 된다.

그리고 상기 회동아암(21)의 수평부(25)는 수평상태를 유지하는 레버 형태로 돌출되며, 그의 선단은 커넥팅 로드(22)의 하단과 피봇 고정되면서 이동 힌지점(H2)을 이루게 된다.

상기 수직부(24)는 소정의 곡률을 갖고 차체측으로 만곡되는 호형의 형태를 취하며, 이의 하단부 외측이 상기 로워 아암(10)의 차체측 연결부(11) 선단에 위치하게 된다.

이에 따라 스트러트 아암(1)이 휠(2)의 상승에 의하여 상승되면 커넥팅로드(22)가 상승되면서 이에 연결된 회동아암(21)의 수평부(25) 선단을 반시계 방향으로 들어 올리면서 회동아암(21)을 전체를 반시계 방향으로 회동시키게 되고, 이의 동작에 의하여 회동아암(21)의 수직부(24)는 로워 아암(10)의 차체측 연결부(11)를 외측으로 밀어주어 로워 아암(10) 전체를 외측으로 밀어주게 되는 것이다.

상기에서와 같이 스트러트 아암(1)의 상승동작에 의하여 로워 아암(10)이 외측으로 밀리게 하기 위하여 로워 아암(10)의 자체측 연결부(11)에는 일반적인 상하진동 구간에서 로워 아암(10)의 상하동작을 적당한 스프링 특성을 갖고 제어하여줌과 동시에 외측으로 밀리는 과정에서는 이의 수용할 수 있는 편심 고무부시(27)를 적용하여야 한다.

즉, 상기 편심 고무부시(27)는 축공(29)을 일측으로 편심되게 형성한 것으로서, 이의 축공(29)을 통하여 고정 볼트(30)로서 차체(7)의 고정부재(8)와 연결이 이루어짐으로써, 로워 아암(10)의 자체측 연결부(11)가 차체(7)와 연결되는 것이다.

그리고 상기 고무부시(27)는 그의 중심점(C)과 로워 아암(10)의 축선을 연결하는 연결선상에 축공(29)이 위치하도록 하여 배치한다.

이와 같은 본 발명의 현가장치는 상용 진동구간에서 종래의 현가장치와 마찬가지로 휠(2)이 노면의 조건이나 자체의 진동에 의하여 상하운동을 하면 이에 로워 아암(10)이 자체측 연결부(11)를 기준으로 하여 상하 회동이 이루어지게 되며, 휠(2)이 상용구간 이상으로 상승될 때에는 캠버 제어수단(20)에 의하여 캠버각이 컨트롤 된다.

즉, 제2도에서와 같은 휠(2)이 상승하여 스트러트 아암(1)을 상승시키면서 커넥팅 로드(22)가 이를 따라 상승하면서 회동 아암(21)의 수평부(25)선단을 상측으로 당기게 되어 회동아암(21)은 제3도(가)의 가상선과 같이 반시계 방향으로 회전하게 되며, 이의 상승동작에 있어서 상승폭이 상용구간 이상이 되면, 회동아암(21)의 수직부(24)는 이를 가로막고 있는 로워아암(10)의 자체측 연결부(11)의 외측단과 접촉되면서 외측으로 밀어주게 된다.

이때 차체측 연결부(11)에는 편심 고무부시(27)가 개재되어 있는 바, 축공(29)의 편심에 의하여 형성되는 두께 증대부가 회동아암(21)의 미는 힘에 의하여 압축되면서 로워아암(10)이 외측으로 밀리는 것을 허용하게 되므로 로워아암(10)은 제3도(가)의 가상선과 같이 상측으로 회동됨과 동시에 외측으로 b만큼 이동된다.

상기와 같이 로워아암(10)이 b만큼 외측으로 이동하게 되면 결국은 이의 외측단으로 연결되어 있는 휠(2)의 하측부가 외측으로 밀리게 되므로 휠(2)은 -쪽으로의 캠버각이 커지게 되는 것이다.

상기와 같은 현가장치의 동작에 의한 캠버의 변화는 제4도(가)의 실선과 같이 나타나며, 이는 휠(2)이 일정각 이상으로 상승되기 이전 즉, 일반적인 진동이 이루어지는 상용구간까지는 점선과 같은 종래의 컴버와 동일한 변환을 이루면서 동작되다가 상용구간(a) 이상으로 휠(2)이 상승되면 캠버 제어수단(20)의 동작에 의하여 - 캠버로 크게 변하게 되어 선회시 대지캠버를 0으로 만들어주어 한계 선회 성능이 향상된다.

그리고 상기 캠버의 변화에 의하여 트레드 또한 제4도(나)의 실선과 같이 크게 되는 바, 조향특성이 개선되어 선회성능을 향상시키게 된다.

또한, 직진시에는 캠버 및 트레드 변화가 적게 발생하여 승차감은 물론 직진 주행안정성에 크게 기여할 수 있게 된다.

상기와 같은 본 발명에 있어서의 로워아암(10)의 밀림양(b)은 회동아암(21)의 수평부(25)와 수직부(24)의 길이 차이에 의하여 결정되므로, 현가장치의 설계시에는 적용 자동차의 주행상에 가장 이상적인 캠버 및 트레드 변화를 설정될 수 있도록 회동아암(21)의 수평부(25)와 수직부(24)의 길이비를 설정하면 된다.

이에 따라 간단하게 캠버와 트레드 변화를 설정할 수 있으므로 설계 자유도를 높일 수 있게 된다.

그리고 상기와는 반대로 휠(2)이 하강할 때는 스트러트 아암(1)과 로워아암(10)이 휠(2)을 따라 하강하게 되는데, 이때 스트러트 아암(1)이 하강하면서 커넥팅 로드(22)를 하측으로 밀어주게 된다.

그러면 커넥팅 로드(22)는 하강하면서 회동아암(21)의 수평부(25) 선단을 하측으로 밀어주어 회동아암(21)은 제3도(나)의 가상선과 같이 시계방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 수직부(24)도 시계방향으로 회전하게 되는 바, 고정 힌지점(H1)인 로워아암(10)의 차체측 연결부(11)와는 먼거리로 벌어지게 되므로 캠버 컨트롤에는 아무런 작용을 하지 않게 된다.

이상에서와 같은 본 발명은 간단한 구조로서 자동차의 주행 조건에 따라 캠버의 변화를 가장 이상적으로 제어하여 선회시 선회 안정성을 향상시키고, 직진시 승차감은 물론 직진 주행 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 발명인 것이다.

Claims (2)

1. 휠을 회전가능하게 지지하는 너클과, 완충부재와 스프링을 보유하며, 하단이 상기 너클에 연결 고정되고, 상단이 차체에 연결되는 스트러트 어셈블리와, 상기 스트러트 어셈블리의 상하운동을 안내하고, 상기 차체와 너클의 하단과를 연결하는 로워 컨트롤 아암과, 상기 휠이 소정의 진동구간 이상으로 상승할 때, 상기 스트러트 어셈블리의 상승 동작에 따라 상기 로워 컨트롤 아암을 차체 외측으로 밀어내어 상기 휠의 캠버각을 부(-)로 유지하는 캠버 제어수단과, 이를 구비하며, 상기 캠버 제어수단은, 상기 로워 컨트롤 아암의 차체측 연결부의 상방으로 배치되는 힌지부와, 상기 힌지부로부터 자체 외측방향으로 돌출되는 수평부와, 상기 힌지부로부터 하측으로 돌출되며 소정의 곡률로 차체외측으로 만곡되는 수직부를 갖는 회동아암과, 하단이 상기 수평부의 차체 외측 선단부와 연결되고, 상단이 상기 스트러트 어셈블리의 하부 내측에 형성된 브라켓과 연결되는 컨넥팅 로드와 상기 로워 컨트롤 아암의 차체측 연결부에 삽입되어 소정의 진동구간에서 상기 로워 컨트롤 아암의 상하 작동을 소정의 스프링 특성으로 제어하고, 상기 소정의 진동구간 범위 이외에서 로워 컨트롤 아암을 밀어내는 힘을 소정의 탄성력으로 흡수하는 편심 고무부시와, 이를 포함하여 이루어지는 자동차의 현가장치.
2. 청구항 1에 있어서, 편심 고무부시는 그의 축공이 부시의 중심점과 로워 아암의 측선을 연결하는 연결선상에 편심되어 형성됨을 특징으로 하는 자동차의 현가장치.