KR100217560B1 - 가변형 하부 현가암을 구비한 차량의 현가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하부 현가암의 길이를 변화시킬 수 있는 독립식 현가장치에 관한 것으로, 본 발명에 의한 현가장치는 전기제어 유닛으로부터 전달된 전기신호에 의해 유압이 작용함에 따라 유압 실린더의 내부에 설치된 피스톤이 길이방향으로 미끄럼 운동하며, 이때 볼 조인트를 통해 유압 실린더와 연결된 조향 너클과 타단에 연결된 하부 현가암간의 길이를 변화시켜 차량의 하중이나 선회각도에 따라 캠버각 및 트레드의 관계를 적절히 유지시켜 선회능력을 증대시키고 타이어의 이상 마모를 크게 줄일 수 있다.

Description

가변형 하부 현가암을 구비한 차량의 현가장치

제1도는 본 발명의 유압 실린더와 하부 현가암의 분해 사시도.

제2도는 본 발명에 따른 유압 실린더의 단면도.

제3도는 본 발명에 따른 유압 실린더의 작동 예시도.

제4(a)도와 제4(b)도는 종래 기술과 비교하여 본 발명의 가변형 하부 현가암을 구비한 차량의 캠버각과 트레드의 변화를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 하부 현가암 12 : 유압 실린더

20 : 피스톤 24,25 : 유입구

28,28' : 스토퍼 30 : 볼 조인트

본 발명은 차량의 현가장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유압 실린더를 사용하여 하부 현가암의 길이를 변화시킴으로써 주행 상태에 따라 조향륜의 캠버와 트레드 간의 관계를 적절히 유지할 수 있는 차량의 현가장치에 관한 것이다.

차량에서 현가장치는 차축과 프레임 또는 차체를 연결하고, 주행중 차량의 하중을 지탱하여 노면에서 받는 충격이나 진동을 흡수하여 승차감의 안정성을 향상시키는 장치로, 구조에 따라 일체식과 독립식 현가장치로 구분된다. 일체식에 비해 독립식 현가장치는 차고를 낮출 수 있으므로 안정성이 향상되며, 승차감이 좋고 조향휠에 발생하는 진동이 극미하다는 장점을 지닌 반면, 바퀴의 상하 움직임에 따라 일반적으로 트레드(tread)나 앞바퀴 정렬, 특히 캠버가 변화되기 때문에 타이어의 마모가 빠르다고 하는 단점을 지닌다.

종래의 독립식 현가장치의 일예로는 코일 스프링과 2개의 상하 현가암을 사용하는 위시본형(wish bone type)을 들 수 있다. 이것의 구조를 살펴보면, 상하 2개의 현가암의 일단은 프레임에 장치되고 타단은 볼 조인트를 사용하여 조향너클에 고정된다. 상하의 현가암 사이에는 완충작용을 하는 코일 스프링 및 충격 흡수장치가 설치된다.

이와 같은 구조에서는 상하의 현가암의 길이에 따라 캠버 또는 트레드가 변화한다. 캠버와 트레드 모두를 변하지 않도록 하는 것은 불가능하며, 일반적으로 타이어의 마모를 피하기 위하여 하부 현가암을 상부 현가암의 길이보다 길게 하여 캠버의 변화가 다소 커지더라도 트레드의 변화가 적게 되도록 사용하고 있는 실정이다.

본 발명의 이해를 돕기 위해 캠버와 트레드라는 용어를 설명하면, 캠버는 조향핸들의 조작을 가볍게 하여 수직방향 하중에 의한 앞차축 휨을 방지하기 위해 설치하는 것으로, 차량을 앞에서 보면 앞바퀴가 수직선을 중심으로 좌 또는 우로 어떤 각도만큼 기울어진 것을 말하며 그 각도를 캠버각이라 말한다. 트레드는 양쪽 바퀴의 중심간의 거리인 윤거를 말한다.

종래의 독립식 현가장치가 갖고 있는 단점을 감안하여 본 발명의 목적은 차량의 적재량 및 노면 상태에 따라 적절히 하부 현가암의 길이를 변화시켜 캠버 또는 트레드를 조절할 수 있는 현가장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 공차상태나 상용구간에서는 캠버의 변화가 억제되는 한편, 차량의 하중이 증가하거나 차량의 고속 선회시에는 캠버의 변화를 크게 하여 차량의 선회능력을 향상시키고 앞차축 휨을 방지할 수 있는 현가장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 차량의 극한 상황, 즉 차량 적재량이 최대이거나 차량의 고속 선회시, 즉 좌우 바퀴의 변위가 다른 위상이 될 때에도 트레드 변화를 최소화하여 타이어의 마모를 줄일 수 있는 현가장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위해, 일단은 차량의 프레임(또는 차체)에 고정되고 타단은 볼 조인트에 의해 조향너클의 상부에 연결되는 상부 현가암과, 상기 상부 현가암의 아래에 설치되어 노면으로부터 전달되는 진동을 완화시키는 충격 흡수장치와, 상부 현가암과는 대향으로 충격 흡수장치의 하부에 배치되며 일단이 차량의 프레임(또는 차체)에 고정된 하부 현가암과, 일단은 상기 하부 현가암에 고정되고 타단은 볼 조인트를 통해 조향 너클에 연결되며 전기제어 유닛의 전달신호에 따라 공급되는 유압에 의해 작동되어 상기 하부 현가암의 길이를 조절하는 유압 실린더로 구성되는 것을 특징으로 하는 현가장치를 제공한다.

다음에는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명의 유압 실린더(12)와 하부 현가암(2)의 분해 사시도로, 하부 현가암(2)은 V형상을 지닌다. 이것은 일단에 형성된 관통공(4)을 통해 차량의 프레임(또는 차체) (도시않음)에 고정되며 타단에는 고정구멍(6)을 통해 유압 실린더(12)가 장치된다.

유압 실린더(12)에는 볼 조인트(30)가 연결되어 있고, 볼 조인트(30)는 도시하지 않은 조향너클에 피봇가능하게 설치된다. 볼 조인트(30)가 연결된 유압 실린더(12)의 타단은 고정부재(36)와 연결되며 고정부재(36)는 구멍(38)에 보울트 등의 체결요소를 사용하여 하부 현가암(2)의 저면에 장치된다. 유압 실린더(12)의 상부에는 반경방향으로 연장되어 형성된 돌출부(14)가 있다. 돌출부(14)내에 형성된 구멍(16)에 보울트(18)를 끼운후 하부 현가암(2)의 양 고정부재(6) 사이에 유압 실린더(12)를 설치한다.

제2도는 본 발명에서 사용한 유압 실린더(12)의 단면도로 내부에는 원통형의 피스톤(20)이 삽입되어 유압 실린더(12)의 내벽을 따라 미끄럼 운동한다. 피스톤 로드(22)는 볼 조인트(30)(제1도)와 연결되어 피스톤(20)의 길이방향 운동을 조향너클(도시않음)에 전달한다. 피스톤(20)을 중심으로 2개의 유압실(Va, Vb)이 형성되어 있으며 유압실(Va, Vb)에는 전기제어 유닛(C)에서 전달되는 전기신호에 따라 전자밸브(V)가 개폐되어 유압이 공급 또는 배출되는 유입구(24, 25) 및 배출구(도시 않음)가 각기 형성되어 있다. 피스톤(20)이 배치되는 유압 실린더(12)의 타단부에는 유압 실린더(12)를 하부 현가암(2)(제1도)에 고정시키기 위한 고정 브라켓(26)이 설치되어 있다. 양 유압실(Va, Vb)에는 피스톤(20)이 길이방향 운동을 제한하는 스토퍼(28, 28')가 각기 설치되어 있으며 유압 실린더(12) 내의 유출을 방지하는 시일부재(29, 29')가 설치되어 있다.

전기제어 유닛(C)은 전기제어 서스펜션 시스템을 구비한 차량의 각부에 장치되어 있는 통상적인 차고 감시센서, 가속도 센서 또는 조향휠 회전각 및 각 속도센서로부터 전달되는 전기신호에 따라 전자밸브(V)를 개폐하며, 그에 따라 공급되는 유압에 의해 유압 실린더(12) 내의 피스톤(20)이 길이방향으로 이동되어 너클아암과 하부 현가암(2)간의 길이를 변화시킨다.

다음에는 제3도를 참조하여 본 발명의 유압 실린더(12)의 작용원리를 설명하기로 한다. 정상적으로는 유입구(24, 25)를 통해 유압이 공급되어, 제2도에 도시한 바와 같이 피스톤(20)은 중앙에 위치한다. 이와 같은 상태에서 너클아암과 하부 현가암간의 길이를 증대시킬 때, 다시 말해서 차량의 각부에 장치된 각종 센서로부터 전기제어 유닛(C)에 전기신호가 입력되면, 전기제어 유닛(C)은 전달된 신호를 비교 판단하여 전자밸브(V)를 작동한다. 전자밸브(V)는 유압구(24)를 통해 유압실(Va) 내에는 유압을 계속 공급하는 한편, 유압실(Vb)에서는 배출구를 통해 유압을 배출시켜 피스톤(20)을 우측(x')방향으로 이동시킨다. 피스톤(20)의 이동으로 하부 현가암과 너클아암 간의 길이가 증가된다. 유압에 의해 이동된 피스톤(20)은 유압실(Vb)내에 설치한 스토퍼(28')에 의해 이동이 제지된다.

반대로, 유압실(Va)내에 유압공급이 차단됨과 동시에 전자밸브(V)에 의해 유압실(Vb)에 유압이 공급되면, 피스톤(20)은 좌측(x)방향으로 이동되어 하부 현가암과 너클아암간의 길이를 단축시킨다.

제4(a)도와 제4(b)도는 본 발명의 하부 현가암을 구비한 차량의 범프(압축) 및 리바운드(팽창) 때의 캠버각과 트레드의 변화를 종래의 현가장치를 구비한 차량과 비교 실시한 그래프이다. 제4(a)도에 도시한 바와 같이, 종래기술의 현가장치에서는 차량의 하중 및 선회각도에 따라 캠버각이 거의 일정하게 변하지만, 본 발명의 현가장치에서는 정상 주행상태인 상용구간에서의 캠버각의 변화는 작은 반면, 차량의 적재량이 최대이거나 선회각도가 큰 한계범위에서는 캠버각이 급격히 증가됨으로써 차량의 선회능력을 향상시키고 수직방향 하중에 의한 조향륜의 휨을 방지할 수 있다. 선회시에는 타이어와 지면과의 관계를 항시 수직한 관계로 유지할 수 있기 때문에 타이어의 이상 마모를 방지할 수 있다.

또한, 제4(b)도에서 볼 수 있는 바와 같이, 종래기술의 현가장치에서는 캠버각의 증감에 따라 트레드의 변화량도 증가 또는 감소되어 타이어의 마모를 증대시키는 반면, 본 발명의 현가장치에서는 캠버각의 변화가 증대되어도 하부 현가암의 길이를 조절하여 트레드의 변화량은 극히 작게 되어 타이어의 마모를 상당히 감소시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명의 현가장치에 의하면, 차량의 하중 상태 및 선회각도에 따라 하부 현가암의 길이를 조절하여 캠버각을 적절히 변화시킴과 동시에 트레드의 변화량을 상당히 감소시켜 타이어의 이상 마모를 없앨 수 있다.

Claims (2)

1. 일단은 차량의 프레임(또는 차체)에 고정되고 타단은 볼 조인트에 의해 조향 너클의 상부에 연결되는 상부 현가암과, 상기 상부 현가암의 아래에 설치되어 노면으로부터 전달되는 진동을 완화시키는 충격 흡수장치와, 상부 현가암과는 대향으로 충격 흡수장치의 하부에 배치되어 일단이 차량의 프레임에 고정되는 하부 현가암, 일단은 상기 하부 현가암에 고정되고 타단은 볼 조인트를 통해 조향 너클에 연결되며 전기제어 유닛의 전달신호에 따라 공급되는 유압에 의해 작동되어 상기 하부 현가암의 길이를 조절하는 유압 실린더로 구성되는 것을 특징으로 하는 현가장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유압 실린더(12)는 유압의 공급으로 그의 내벽을 따라 미끄럼 운동하는 피스톤(20)과, 상기 피스톤(20)을 중심으로 배치된 유압실(Va, Vb)과, 상기 피스톤(20)의 길이방향 운동을 구속하는 스토퍼(28, 28')와, 유압 실린더(12)의 누출을 방지하는 시일부재(29, 29')로 구성되는 것을 특징으로 하는 현가장치.