KR100260191B1 - 자동차의 현가장치 - Google Patents

Abstract

쇽 업소버와 스프링의 조립체로 형성되어 그 하단이 휠을 회전 가능하게 지지하는 너클과 일체로 형성되고, 상단에 형성된 서포트 인슬레이터가 차체에 지지되는 완충기구인 스트러트 아암과; 상기 스트러트 아암이 결합되는 너클의 하측을 차체 또는 서브 프레임과 연결하는 로워 아암을 포함하는 자동차의 현가장치에 있어서; 주행 조건에 따라 캠버의 변화를 이상적으로 제어하여 선회시 한계 선회 성능을 향상시키고, 직진시에 승차감은 물론 직진 주행 안정성을 향상시키기 위하여; 상기 서포트 인슐레이터는 하측은 개방되고 상측은 관통구를 형성하여 체결수단으로 차체에 결합되는 하우징과; 상기 하우징의 하측 개방된 부분에 제공되어 스트러트 아암의 상단과 결합되는 인너 파이프와; 상기 인너 파이프와 하우징 사이에 충진되어 스트러트 아암의 승강 작용시 압축·팽창 작용을 하며, 차량의 외측의 인너 파이프와 하우징 사이보다 내측의 인너 파이프와 하우징 사이에 더 강한 경도로 충진되는 고무부재를 포함하는 자동차의 현가장치.

Description

자동차의 현가장치

제1도는 본 발명에 관련하는 현가장치의 구성도.

제2도는 제1도의 A부분을 확대한 단면도.

제3도는 제1도의 A부분에 작용하는 힘의 관계를 벡터로 도시한 분력도.

제4도는 본 발명에 의한 캠버 변화를 도시한 그래프.

제5도는 제1도의 A부분에 적용되는 종래 기술의 단면도이다.

[산업상의 이용분야]

본 발명은 자동차의 현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차의 주행 조건에 따라 캠버의 변화를 이상적으로 제어하여 선회시 선회 안정성을 향상시키는 자동차의 현가장치에 관한 것이다

[종래 기술]

일반적으로 자동차에 적용되는 현가장치는 차축과 프레임을 연결하고, 주행 중 노면으로부터 받는 진동과 충격을 흡수하여 승차감과 자동차의 안정성을 향상시키는 장치이다.

그래서 이 현가장치는 노면으로부터의 충격을 완화하기 위하여 상하 방향의 연결이 유연하여야 하고, 휠에 발생되는 구동력, 제동력, 선회시의 원심력 등을 극복할 수 있는 수평 방향의 연결이 견고하여야 한다.

이러한 현가장치에는 그 구조적인 특성에 따라 여러 종류로 구분되어지며, 차량에 가장 이상적인 기하학적 특성을 갖는 현가장치가 선별 적용되고 있는데, 승용차의 경우에는 차축을 분할하여 양 휠이 서로 독립적으로 동작하게 되어 승차감과 안전성이 좋은 독립 현가장치가 적용된다.

이 독립 현가장치에는 여러 종류의 현가장치가 있는데, 최근 승용차의 조향륜에는 맥퍼슨 타입 현가장치가 많이 사용되고 있다.

이 맥퍼슨 타입 현가장치는 쇽 업소버와 스프링의 조립체로 형성되어 그 하단이 휠을 회전 가능하게 지지하는 너클에 일체로 형성되고 상단이 차체에 지지되는 완충기구인 스트러트 아암을 포함한다.

상기 너클의 하측에는 로워 아암이 제공되어 차체의 하부와 연결하여 휠의 상하 진동시 로워 아암이 휠의 상하 운동의 범위를 한정한다.

그리고 로워 아암의 내측단은 탄성부시 연결부에 의하여 차체와 연결되어 완충 작용을 한다.

상기 완충기구인 스트러트 아암은 쇽 업소버와 스프링의 완충 작용에 의하여 노면으로부터 들어오는 충격이 차체에 작게 전달되도록 하는 기능을 수행하며, 그 상단에는 차체와 결합되는 서포트 인슐레이터가 제공된다.

이 서포트 인슐레이터는 제5도에 도시된 바와 같이, 차체(51)에 체결부재(53)로 결합되는 하우징(55)과, 이 하우징(55)의 내측으로 하방에서 삽입되는 스트러트 아암(57)을 지지하는 인너 파이프(59)를 포함한다.

이 인너 파이프(59)와 하우징(55)이 형성되는 공간에는 고무부재(61)가 충진된다.

상기와 같이 구성된 현가장치는 주행 조건에 따른 휠의 상하 진동시 로워 아암의 길이가 한정되어 있는 상태에서 서포트 인슐레이터의 고무부재(61)를 압축시키면서 상하 요동을 하게 된다.

따라서 휠은 로워 아암의 내단 연결부를 기준으로 하는 로워 아암의 길이에 의하여 형성되는 운동 궤적에 의하여 상하 운동을 하면서 인너 파이프(59)를 승강시키는 휠의 요동력은 a상태에서 b상태로 이동하게 된다.

이와 같이 휠이 상하 운동을 하게 되는 경우 승차감과 선회 안정성 및 주행 안정성에 크게 영향을 미치는 휠의 캡버 변화는 다음과 같다.

즉, 로워 아암은 정상적인 상태에서는 그의 휠 측단이 휠 중심의 하측에 위치하도록 설계되어 있다.

따라서 휠의 상승시 휠이 로워 아암의 운동 궤적을 따라 상승되는 과정에서 일정한 높이 즉, 로워 아암의 내측단 연결부의 동일 높이 까지는 운동 궤적의 곡률에 따라 그의 하측부가 외측으로 밀리면서 캠버각이 ″-″쪽으로 커지게 된다.

그러나 휠이 일정한 높이를 지나 후에는 로워 아암이 그의 운동 궤적에 의하여 휠의 하측부를 당기면서 상승하게 된다. 따라서 하측부의 캠버각은 다시 ″+″ 쪽으로 기울어지게 된다.

[본 발명이 해결하려는 문제점]

그러므로 상기와 같은 자동차의 현가장치는 스트러트 아암의 상승을 지지하는 서포트 인슐레이터가 스트러트 아암에 수직하게 장착되고, 서포트 인슐레이터 내에 충진된 고무부재가 좌우 균일한 경도로 형성되어 휠의 요동력이 직선으로 작용되기 때문에,

캠버각의 변화는 제4도에 도시된 점선 상태와 같이 변화되므로써,

조향 특성에 악영향을 주어 선회시 한계 선회 성능이 저하되는 단점이 있다. 따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 주행 조건에 따라 캠버의 변화를 이상적으로 제어하여 선회시 한계 선회 성능을 향상시키고, 직진시에 승차감은 물론 직진 주행 안정성을 향상시킬 수 있는 자동차의 현가장치를 제공하는 것이다.

[문제점을 해결하기 위한 수단]

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 자동차의 현가장치는,

쇽 업소버와 스프링의 조립체로 형성되어 그 하단이 휠을 회전 가능하게 지지하는 너클과 일체로 형성되고, 상단에 형성된 서포트 인슐레이터가 차체에 지지되는 완충기구인 스트러트 아암과;

상기 스트러트 아암이 결합되는 너클의 하측을 차체 또는 서브 프레임과 연결하는 로워 아암을 포함하며,

상기 서포트 인슐레이터는 하측은 개방되고 상측은 관통구를 형성하여 체결수단으로 차체에 결합되는 하우징과;

상기 하우징의 하측 개방된 부분에 제공되어 스트러트 아암의 상단과 결합되는 인너 파이프와;

상기 인너 파이프와 하우징 사이에 충진되어 스트러트 아암의 승강 작용시 압축·팽창 작용을 하며, 차량의 외측의 인너 파이프와 하우징 사이보다 내측의 인너 파이프와 하우징 사이에 더 강한 경도로 충진되는 고무부재;

를 포함한다.

상기 스트러트 아암은 차체의 하단에 수평하게 고정되는 서포트 인슐레이터의 수직방향에 대하여 그 상단이 차량의 외측으로 일정한 각도로 경사지게 장착된다.

[작용]

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 현가장치는 스트러트 아암을 서포트 인슐레이터에 대하여 그 상단이 차체의 외측으로 경사지게 장착하고, 서포트 인슐레이터 내에 충진되는 고무의 경도를 차체의 외측보다 내측에 더 강하게 하므로,

선회시 스트러트 아암의 상단의 작용점이 차체의 내측으로 치우치게 하여 캠버각을 (-)쪽으로 제어한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의하여 보다 상세히 설명한다.

[실시예]

제1도는 본 발명에 관련하는 현가장치의 구성도로서, 도면 부호 1을 스트러트 아암(1)이라 지칭한다.

이 스트러트 아암(1)은 쇽 업소버(3)와 스프링(5)의 조립체로 형성되고, 그 하단은 휠(7)을 회전 가능하게 지지하는 너클(9)과 결합되며, 그 상단은 완충 수단인 서포트 인슐레이터(11)를 개재하여 차체(13)와 결합된다.

이 서포트 인슐레이터(11)를 지지하는 스트러트 아암(1)은 서포트 인슐레이터(11)의 수직 방향에 대하여 일정한 각도(a)만큼 그 상단이 차체(13)의 외측으로 경사지게 장착된다.

그리고 이 차체(13)가 안장되는 서브 프레임(15)과 너클(9) 사이에는 로워 아암(17)이 개재되어 휠(7)의 하단을 지지한다. 이 로워 아암(17)은 서브 프레임(15)의 연결부(19)에 상하 방향으로 선회 가능하게 연결된다.

상기 로워 아암(17)의 차체(13) 측단은 모든 자동차에서 서브 프레임(15)에 연결되는 것은 아니며, 서브 프레임(15)을 사용하지 않는 자동차에서는 차체에 연결을 하는데, 본 실시예에서는 서브 프레임(15)에 적용되는 차량을 일실시예로 한다.

상기한 서포트 인슐레이터(11)는 제2도에 도시된 바와 같이, 하측이 개방되고 상측에 관통구(21)를 형성하여 체결수단(22)으로 차체(13)에 결합되는 하우징(23)을 포함한다.

이 하우징(23)의 하측에 개방된 부분에는 스트러트 아암(1)의 상단이 결합되는 인너 파이프(25)가 제공되며, 이 인너 파이프(25)는 충진된 고무부재(27)에 의하여 하우징(23)의 내측에 고정된다.

상기 고무부재(27)는 차체(13)의 내·외측에 각각 경도를 다르게 하여 충진된다. 즉 차체(13)의 내측에 위치하는 하우징(23)과 인너 파이프(25) 사이에는 경도가 강한 고무부재(29)가 충진되고, 반대로 차체(13)의 외측에 위치하는 하우징(23)과 인너 파이프(25) 사이에는 경도가 약한 고무부재(31)가 각각 충진된다.

상술한 바와 같이 구성된 자동차의 현가장치를 적용하는 차량이 주행하면서 차체(13)의 진동에 의하여 휠(7)이 상승되면 이에 로워 아암(17)이 차체 측단의 연결부(19)를 기준으로 운동 궤적(M)으로 하여 상측으로 회동된다.

그리고 휠(7)을 회전 가능하게 지지하는 너클(9)의 일측에 고정된 스트러트 아암(1)이 상승하여 스트러트 아암(1)의 상단과 차체(13) 사이에 개재되는 서포트 인슐레이터(11)가 제2도와 같은 상태로 작동된다.

즉, 서포트 인슐레이터(11)의 인너 파이프(25)로 그 상단이 관통되어 장착되는 스트러트 아암(1)이 서포트 인슐레이터(11)의 수직방향에 c에 대하여 차체(13)의 외측으로 각도 d만큼 외측으로 경사지게 제공되므로 고무부재(27)의 경도 차이에 따라 외측 고무부재(31)가 내측 고무부재(29)에 비하여 보다 많이 수축되어 e상태에서 f상태로 변화된다.

이때 작용점(B)에는 스트러트 아암(1)에서 작용하는 힘(F)의 분력이 제3도에 도시된 바와 같이 발생된다.

즉 스트러트 아암(1)에 작용하는 힘(F)은 차체(13)의 외측인 서포트 인슐레이터(11)의 수평방향의 힘(F1)과, 차체(13)의 내측인 서포트 인슐레이터(11)의 수직 방향의 힘(F2)으로 분리된다.

상기 작용점(B)에서 차체(13)의 내측으로 작용하는 힘(F₂)은 서포트 인슐레이터(11)에 장착된 스트러트 아암(11)을 차체(13)의 내측으로 이동시키 게 된다.

따라서, 차체(13)의 내측으로 작용하는 힘(F2)은 캠버를 d′만큼 내측으로 기울이는 효과, 즉 제4도에 도시된 바와 같이, 가상선에서 실선 상태로 ″-″캠버를 증대시키게 된다.

그리고 로워 아암(17)의 길이가 일정하기 때문에, 상기 캠버가 ″-″ 쪽으로 증대됨에 따라 트레드는 ″+″ 쪽으로 증대된다.

상술한 바와 같은 자동차의 현가장치는 서포트 인슐레이터(11)의 작동에 의하여 캠버가 ″-″로 크게 변화하므로, 선회시 대지 캠버를 ″0″으로 제어하는 한계 선회 성능을 향상시킨다.

그리고 트레드가 ″+″로 증대되므로, 승차감을 개선시키고, 타이어의 제동력 및 구동력을 증대시킨다.

[발명의 효과]

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 현가장치는 스트러트 아암을 서포트 인슐레이터에 대하여 그 상단이 차체의 외측으로 경사지게 장착하고, 서포트 인슐레이터 내에 충진되는 고무의 경도를 차체의 외측보다 내측을 강하게 하므로,

선회시 스트러트 아암의 상단의 작용점이 차체의 내측으로 치우치게 하여 캠버각을 (-)쪽으로 크게 제어하기 때문에,

주행 조건에 따라 캠버의 변화를 이상적으로 제어하여 선회시 한계 선회 성능을 향상시키고, 직진시에 숭차감은 물론 직진 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 쇽 업소버와 스프링의 조립체로 형성되어 그 하단이 휠을 회전 가능하게 지지하는 너클과 일체로 형성되고, 상단에 형성된 서포트 인슐레이터가 차체에 지지되는 완충기구인 스트러트 아암과; 상기 스트러트 아암이 결합되는 너클의 하측을 차체 또는 서브 프레임과 연결하는 로워 아암을 포함하는 자동차의 현가장치에 있어서, 상기 서포트 인슐레이터는 하측은 개방되고 상측은 관통구를 형성하여 체결수단으로 차체에 결합되는 하우징과; 상기 하우징의 하측 개방된 부분에 제공되어 스트러트 아암의 상단과 결합되는 인너 파이프와; 상기 인너 파이프와 하우징 사이에 충진되어 스트러트 아암의 승강 작용시 압축 · 팽창 작용을 하며, 차량의 외측의 인너 파이프와 하우징 사이보다 내측의 인너 파이프와 하우징 사이에 더 강한 경도로 충진되는 고무부재;를 포함하는 자동차의 현가장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 스트러트 아암은 차체의 하단에 수평하게 고정되는 서포트 인슐레이터의 수직방향에 대하여 그 상단이 차량의 외측으로 일정한 각도로 경사지게 장착됨을 특징으로 하는 자동차의 현가장치.