KR100261428B1 - 자동차의 현가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 현가장치에 관한 것으로서, 특히, 쇽업소버와 스프링의 조립체로 형성되어, 그 하단이 휠을 회동 가능하도록 지지하는 너클과 일체로 형성되고, 그 상단에 형성된 서포트 인슐레이터가 차체에 지지되도록 된 완충용 스트러트암과, 상기 스트러트암이 결합되는 너클의 하측을 차체 또는 서브프레임과 연결하는 로워암을 포함하여 구성되는 자동차의 현가장치에 있어서, 상기 서포트 인슐레이터는, 하측은 개방되고, 상측은 관통구를 형성하여 소정의 체결수단으로 차체에 결합되도록 된 하우징과, 상기 하우징의 하측 개방부에 구비되어, 상기 스트러트암의 상단과 결합되는 이너파이프, 상기 이너파이프의 외측 하단에 구비되는 서브 서포트와, 상기 이너파이프와 하우징의 사이에 충진되어 있는 한편, 스트러트암의 승강작용에 의하여 압축 또는 팽창되는 고무부재 및, 상기 이너파이프를 중심으로 차체 내측방향쪽에 충진된 상기 고무부재의 내심에 복수개 삽입되어 있는 한편, 소정의 전원을 인가받아 열을 발생하는 열선으로 구성되는 특징으로 하는 자동차의 현가장치를 제공하여, 차량의 선회성능과 주행안전성 및 승차감을 향상시킬 수 있다.

Description

자동차의 현가장치

본 발명은 자동차의 현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 자동차의 주행조건에 따라 캠버를 제어하여 선회 안정성을 향상시키는 데에 적합한 자동차의 현가장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 주행중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접적으로 전달되지 않도록 제어하여 차체와 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 만드는 장치로서 노면에서 받는 충격을 완화시키는 섀시 스프링과, 섀시 스프링의 자유진동을 제어하여 승차감을 좋게하는 쇽업소버 및 차량의 롤링을 방지하는 스태빌라이저 등으로 구성된다.

여기서, 상기 섀시 스프링은 차체와 바퀴사이에 설치되어 주행중 노면으로부터 전달되는 충격과 바퀴의 진동을 흡수하여 차체에 전달되지 않도록 하기 위한 것으로서, 금속스프링에는 리프스프링과 코일스프링 밋 토션바스프링이 있고, 이밖에 고무스프링과 공기스프링등도 사용되고 있다.

그리고, 상기 쇽업소버는 차량의 주행중 스프링이 받는 충격에 의해 발생하는 고유진동은 흡수함으로써, 진동을 신속하게 감쇠시켜 승차감을 좋게하기 위한 장치로서, 상하의 운동에너지를 열에너지로 바꾸는 작용을 하고, 그 방식에 따라 고체 마찰식과 유압식이 있지만, 일반적으로 유압식이 많이 사용되며, 또한, 작동상으로는 신장시에 감쇠려을 발휘하는 단동식과, 신장시와 압축시에 모두 감쇠력을 발휘하는 복동식이 있다.

한편, 상기 스태빌라이저는 좌우의 로어 현가암에 양단이 장착되어 좌우의 바퀴가 서로 동시에 상하운동하는 경우에는 작용하지 않지만, 좌우의 바퀴가 서로 상하운동하는 경우에는 비틀려져 그 때에 발생하는 스프링 복원력으로 차체의 기울기를 감소시키는 역할을 하고 있다.

그리고, 상기 현가장치는 자동차의 장착부위에 따라 전방현가장치와 후방현가장치로 구분되어지고, 또 좌우의 바퀴가 1개의 차축으로 연결된 일체 차축식 앞차축을 스프링으로 차체와 연결시킨 차축현가식과, 좌우 양바퀴에 독립적으로 작동할 수 있도록 차체에 설치되면서 스프링 하중량이 가볍고 승차감이 좋으며 접지성이나 조정성 등이 뛰어난 독립현가식으로 나누어진다.

여기서, 상기 전방현가장치는 프레임과 차축사이를 연결하여 차의 중량을 지지하면서 바퀴의 진동을 흡수하는 장치로서, 앞차축의 형식에 따라 차축현가식과, 독립현가식으로 구분되어지는 데, 승차감이나 조종성을 중요시하는 승용차에는 독립현가식이 많이 사용되는 반면에, 버스나 트럭 등에는 차축현가식이 많이 사용되고 있다.

그리고, 후방현가장치는 평행 리이프 스프링형과 가로 놓인 리이프 스프링형, 코일스프링형, 드 디옹형, 공기 스프링형의 차축현가식과, 스윙차축 튜브형과 다이아고널 링크형, 트레일링 암형, 세미 트레일링 암형의 독립현가식으로 구분되어 지고, 상기 독립현가식은 스프링 아래 무게를 가볍게 할 수 있기 때문에 숭차감이나 로드 홀딩이 좋아지고 바디의 바닥을 낮출 수 있어 실내 공간이 커지는 등의 효과가 있으므로 승용차나 스포츠 카 등에 사용되고 있다.

상기한 바와 같은 독립현가장치에는 여러 종류가 있으나, 최근의 승용차에는 맥퍼슨 스트럿식 현가장치가 널리 사용되고 있는 추세이다.

이러한 맥퍼슨 스트럿식 현가장치는 쇽업소버와 스프링의 조립체로 형성되어 있는데, 그 하단이 휠을 회동가능하도록 지지하는 너클과 일체로 형성되고, 그 상단이 차체에 지지되는 완충용 스트러트암을 포함한다.

여기서, 상기 너클의 하주에는 로워암이 구비되어 차체의 하부와 연결되는 한편, 휠의 상하운동을 제어하고, 그 운동범위를 제한하도록 되어 있다.

그리고, 상기 로워암의 내측단은 탄성부시 연결부재에 의하여 차체와 연결되어 휠이 노면에서 받는 충격이나 진동을 완화 및 흡수한다.

또한, 상기 완충용 스트러트암은 상기 스프링 및 상기 쇽업소버의 완충작용에 의하여 노면으로부터 전해지는 충격이나 진동을 감쇠하며, 그 상단에는 차체와 결합되는 서포트 인슐레이터가 구비된다.

이와 같은 서포트 인슐레이터는 제6도에 도시된 바와 같이, 체결부재를 체결 매개로 차체와 결합되는 하우징(91)과, 하우징(91)의 내측으로 하방에서 삽입되는 스트러트암(100)을 지지하도록 된 이너파이프(92)를 포함한다.

그리고, 이너파이프(92)의 외주면과 하우징(91)의 내주면의 사이에 형성되는 공간에는 고무부재(93)가 층진되며. 이너파이프(92)의 외측하단에는 서브 서포트(94)가 구비된다.

상기한 바와 같이 구성된 종래의 현가장치는, 주행조건에 따라 휠이 상하로 운동할 때, 상기 로워암의 길이가 한정되어 있는 상태로 서포트 인슐레이터(90)의 고무부재(93)을 압축시키면서 상하로 요동을 하게 된다.

따라서, 휠은 상기 로워암의 길이에 의해 형성되는 운동궤적을 따라 상하운동을 하면서 이너파이프(92)를 상하로 승강시키게 된다.

이와 같은 휠의 상하운동에 따라 휠의 캠버가 변화되며, 이와 같은 캠버의 변화는 승차감과, 선회안정성 및, 주행안정성에 큰 영향을 미치게 되는데, 그에 대한 내용은 하기와 같다.

즉, 상기 로워암은 정상적인 상태에서는 그의 휠측단이 휠 중심의 하측에 위치하도록 설계되어 있다.

따라서, 휠의 상승시 휠이 로워암의 운동궤적을 따라 상승되는 과정에서 일정한 높이 즉, 로워암의 내측단 연결부의 동일 높이 까지는 운동궤적에 곡를에 따라 그의 하측부가 외측으로 밀리면서 캠버각이 ‘-’쪽으로 커지게 된다.

그러나, 휠이 일정한 높이를 지난 후에는 로워암이 그의 운동궤적에 의하여 휠의 하측부를 당기면서 상승하게 되고, 이로 인하여 하측부의 캠버각은 다시 “+”쪽으로 기울어지게 된다.

그러므로. 상기와 같은 자동차의 현가장치는 스트러트암(100)의 상승을 지지하는 서포트 인슐레이터(90)의 내에 층진된 고무부재(93)가 좌우 대칭으로 형성되어 휠의 요동력이 직선으로 작용되기 때문에, 제4도에 점선으로 도시된 바와 같은 캠버의 변화가 발생되고, 제5도에 점선으로 도시된 바와 같은 트레드의 변화가 발생됨으로써, 조향특성 및 타이어의 접지력에 악영향을 미쳐 선회시 한계선회성능이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 주행조건에 따라 캠버의 변화를 이상적으로 제어하여 자동차의 선회성능을 향상시키고, 직진상태에서의 승차감 및 주행안정성을 향상시킬 수 있는 자동차의 현가장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차의 현가장치는, 쇽업소버와 스프링의 조립체로 형성되어, 그 하단이 휠을 회동 가능하도록 지지하는 너클과 일체로 형성되고, 그 상단에 형성된 서포트 인슐레이터가 차체에 지지되도록 된 완충용 스트러트암과, 상기 스트러트암이 결합되는 너클의 하측을 차체 또는 서브프레임과 연결하는 로워암을 포함하여 구성되는 자동차의 현가장치에 있어서, 상기 서포트 인슐레이터는, 하측은 개방되고, 상측은 관통구를 형성하여 소정의 체결수단으로 차체에 결합되도록 된 하우징과, 상기 하우징의 하측 개방부에 구비되어, 상기 스트러트암의 상단과 결합되는 이너파이프, 상기 이너파이프의 외측 하단에 구비되는 서브 서포트와, 상기 이너파이프와 하우징의 사이에 충진되어 있는 한편, 스트러트암의 승강작용에 의하여 압축 또는 팽창되는 고무부재 및, 상기 이너파이프를 중심으로 차체 내측방향쪽에 충진된 상기 고무부재의 내심에 복수개 삽입되어있는 한편, 소정의 전원을 인가받아 열을 발생하는 열선으로 구성되는 특징으로 한다.

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 현가장치를 도시한 개략적인 구조도.

제2도는 제1도에 도시된 서포트 인슐레이터를 도시한 개략적인 구조도.

제3도는 제2도에 도시된 서포트 인슐레이터의 작용상태를 설명하기 위한 도면.

제4도는 본 발명에 의한 캠버의 변화를 도시한 그래프.

제5도는 본 발명에 의한 트레드의 변화를 도시한 그래프.

제6도는 종래예에 의한 서포트 인슐레이터를 도시한 개략적인 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 스트러트암 11 : 쇽업소버

12 : 스프링 20 : 휠

30 : 너클 40 : 서포트 인슐레이터

41 : 관통구 42 : 하우징

43 : 이너파이프 44 : 고무부재

45 : 서브 서포트 46 : 열선

50 : 차체 60 : 서브 프레임

70 : 로워암 80 : 연결부

90 : 서포트 인슐레이터 91 : 하우징

92 : 이너파이프 93 : 고무부재

94 : 서브 서포트 100 : 스트러트암

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명에 의한 자동차의 현가장치에 관한 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 현가장치를 도시한 개략적인 구조도로서, 스트러트암(10)은 쇽업소버(11)와 스프링(12)의 조립체로 형성되고, 그 하단은 휠(20)을 회동 가능하도록 지지하는 너클(30)과 결합되며, 그 상단은 완충용 서포트 인슐레이터(40)를 개재하여 차체(50)와 결합된다.

그리고, 이 차체(50)가 안장되는 서브 프레임(60)과 너클(30)사이에는 로워암(70)이 개재되어 휠(20)의 하단을 지지한다. 이 로워암(70)은 서브 프레임(60)의 연결부(80)에 상하방향으로 선회가능하게 연결된다.

상기 로워암(70)의 차체(50) 측단은 모든 자동차에서 서브 프레임(60)에 연결되는 것은 아니며, 서브 프레임(60)을 사용하지 않는 자동차에서는 차체에 연결을 하는데, 본 실시예에서는 서브 프레임(60)에 적용되는 차량을 일실시예로 한다.

상술한 서포트 인슐레이터(40)는 제2도에 도시된 바와 같이, 하측이 개방되고, 상측에 관통구(41)를 형성하여 도시생략된 체결수단으로 차체(50)에 결합되는 하우징(42)을 포함한다.

이 하우징(42)의 하측에 개방된 부분에는 스트러트암(10)의 상단이 결합되는 이너파이프(43)가 구비되며, 이 이너파이프(43)는 충진된 고무부재(44)에 의하여 하우징(42)의 내측에 고정되고, 차체(50)의 외측이자 이너파이프(43)의 외측에 서브 서포트(45)가 형성된다.

한편, 상기 고무부재(44)는 이너파이프(43)를 중심으로 차체(50)쪽의 내심에 다수의 열선(46)이 삽입되어 있는데, 이 열선(46)은 소정의 전원을 인가받아 열을 발생시키게 된다.

이와 같이 열선(46)에서 열이 발생되면, 이너파이프(43)를 중심으로 차체(50)쪽의 고무부재(44)는 그 재질이 유연해지게 된다.

상기한 바와 같이 구성된 현가장치를 적용하는 차량이 주행하면서 차체(50)의 진동에 의하여 휠(20)이 상승되면 이에 로워암(70)이 차체(50) 측단의 연결부(87)를 기준으로 운동궤적(M)을 따라 상측으로 회동된다.

그리고, 휠(20)을 회동가능하도록 지지하는 너클(30)의 일측에 고정된 스트러트암(17)이 상승하여 스트러트암(10)의 상단과 차체(50)사이에 개재되는 서포트 인슐레이터(40)가 제3도에 도시된 바와 같은 상태로 작동된다.

즉, 서포트 인슐레이터(40)의 내측에서 스트러트암(10)의 상승력을 받는 이너파이프(43)는 이의 일측에 구비된 서브 서포트(45)와 함께, 차체(50)측의 고무부재(44)를 압박한다.

이때, 차체(50)측의 고무부재(44)는 열선(46)에서 발생된 열에 의하여 그 재질이 유연해진 상태이기 때문에, 스트러트암(10)의 상승력을 받는 이너파이프(43)및 서브 서포트(45)로부터의 압려에 대한 지지력이 저하된다.

이로 인하여, 스트러트암(17)의 상단에 작용하는 작용점은 a점에서 b점으로 작용하여 캠버를 변위각 c만큼 차체(50)측으로 기울이는 효과가 발생됨으로써, 제4도에 도시된 바와 같이, 차량의 법프(Bump)시 즉, 차량의 선회로 인하여 스트러트암(10)이 상승할 때에 “-”캡버를 변위각 c만큼 증대시키게 된다.

한편, 로워암(70)의 길이가 일정한 상태에서 “-”캠버가 증대됨에 따라 차량의 범프시 즉, 차량이 선회하는 동안의 트레드는 제5도에 도시된 바와 같이, “+”쪽 으로 a′에서 b′로 변위각 c′만큼 증대된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 자동차의 현가장치는, 서포트 인슐레이터(47)의 작동에 의하여 차량이 범프상태인 동안에 캠버가 “-”쪽으로 크게 변화되므로, 선회시 대지캠버가 “0”으로 제어되고, 선회성능이 향상된다.

그리고, 차량이 범프상태인 동안에 트레드가 “+”쪽으로 증대되므로, 승차감이 개선되고, 타이어의 접지력이 커지므로, 제동력 및 구동력이 향상된다.

전출한 바와 같이 본 발명의 자동차의 현가장치에 의하면, 스트러트암의 상단에 구비되는 서포트인슐레이터의 차체의 내측에 대한 탄성이 약해져서, 차량이 선회할 때 “-”캠버 및 “+”트레드가 증대되므로, 차량의 선회성능과 주행안전성 및 승차감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 쇽업소버와 스프링의 조립체로 형성되어, 그 하단이 휠을 회동 가능하도록 지지하는 너클과 일체로 형성되고, 그 상단에 형성된 서포트 인슐레이터가 차체에 지지되도록 된 완충용 스트러트암과, 상기 스트러트암이 결합되는 너클의 하측을 차체 또는 서브프레임과 연결하는 로워암을 포함하여 구성되는 자동차의 현가장치에 있어서, 상기 서포트 인슐레이터는, 하측은 개방되고, 상측은 관통구를 형성하여 소정의 체결수단으로 차체에 결합되도록 된 하우징과, 상기 하우징의 하측 개방부에 구비되어, 상기 스트러트암의 상단과 결합되는 이너파이프, 상기 이너파이프의 외측 하단에 구비되는 서브 서포트와, 상기 이너파이프와 하우징의 사이에 충진되어 있는 한편, 스트러트암의 승강작용에 의하여 압축 또는 팽창되는 고무부재 및, 상기 이너파이프를 중심으로 차체 내측방향쪽에 충진된 상기 고무부재의 내심에 복수개 삽입되어 있는 한편, 소정의 전원을 인가받아 열을 발생하는 열선으로 구성되는 특징으로 하는 자동차의 현가장치.