KR100295846B1 - Suspension for front wheels of vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 충돌시 충돌 에너지를 효과적으로 흡수할 수 있도록 한 자동차의 전륜 현가장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a front wheel suspension of an automobile capable of effectively absorbing collision energy during a collision.
자동차에 있어서의 현가장치는 차체와 차륜 사이에 존재하면서 이 2개의 강체를 하나 혹은 다수의 컨트롤 아암으로 연결하여 상하 방향으로는 스프링과 쇽 업소오버에 의하여 지지되고, 기타 방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 차륜 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시켜 주행 중 노면으로부터 받는 진동과 충격을 흡수하여 승차감과 선회 안정성을 향상시키는 장치이다.Suspensions in automobiles exist between the body and the wheels and are connected by one or more control arms, supported by springs and shock absorbers in the vertical direction, and high rigidity and flexibility in the other directions. By appropriately harmonizing, mechanically harmonizes the relative movement between the vehicle body and the wheels to absorb vibrations and shocks received from the road surface while driving to improve ride comfort and turning stability.
이러한 현가장치는 노면으로부터의 입력에 대한 여러부문의 성능을 만족시키기 위하여 다음의 3가지 조건이 요구되고 있다.In order to satisfy the performance of various sectors for the input from the road surface, the following three conditions are required.
첫째, 조종 안정성을 위하여 타이어는 노면에 대하여 이상적인 자세를 유지케 하여 노면에 대한 그립(Grip)력을 극대화하고, 차체는 나름대로 최상의 자세를 유지하여 목적하는 차량 운동상태를 가능케 하여야 하며, 특히 어떠한 상태에서도 항상 다음 동작을 얻을 수 있는 순간력을 지님과 동시에 운전자의 의도하는 방향 및 순간 외에는 외부 입력에 의한 어떠한 거동도 허용하면 안된다.First, for the sake of steering stability, the tire should maintain the ideal posture on the road surface to maximize the grip force on the road, and the body should maintain the best posture in its own way to enable the desired vehicle movement state. In addition, it must not have any momentary force to get the next motion at all times and at the same time allow any action by external input except the driver's intended direction and moment.
둘째, 안락감을 위하여 어떠한 충격도 준민하게 흡수할 수 있도록 하여 차내에 있는 탑승자들로 하여금 불쾌감을 느끼지 못하도록 하여야 한다.Secondly, for comfort, the passengers should be able to absorb any shocks sensitively so that passengers in the car will not feel uncomfortable.
셋째, 충돌시 이의 충돌 에너지의 흡수에 기여토록 하여 충돌 안전성을 증대시킬 수 있도록 하여야 한다.Third, it is necessary to contribute to the absorption of the collision energy in the collision to increase the collision safety.
상기와 같은 현가장치의 요구조건에 있어서, 이제까지는 첫째와 둘째 조건을 충족시키기 위한 개발이 중점적으로 이루어지고 이에 설계된 현가장치가 양산차량에 적용되고 있으나, 최근에는 안전도에 대한 규제가 점차적으로 까다로워 짐으로써, 기존 현가장치의 설계개념만으로는 이를 충족시키기에는 역부족이었다.In the above requirements of the suspension system, until now, the development to meet the first and second conditions has been chiefly focused and the designed suspension system has been applied to mass production vehicles, but in recent years, the safety regulations have become increasingly difficult. As a result, the design concept of the existing suspension system was not sufficient to satisfy this.
이에 따라 최근에는 차체 구조에 악영향을 미치지 않는 조건에서 전면 및 옵셋 충돌시 이의 충돌 에너지를 흡수하여 충돌 안전성을 향상시킬 수 있는 수단으로 서브 프레임을 우물정(井)자와 같이 사각의 형태로 형성하여 이에 조향 및 현가장치와 일부는 파워유닛도 탑재하는 방식으로 개발되고 있다.As a result, in recent years, the sub-frame is formed in a rectangular shape like a well well as a means to improve collision safety by absorbing collision energy in front and offset collisions under conditions that do not adversely affect the body structure. The steering and suspension and some of them are being developed in such a way that the power unit is also mounted.
그러나 상기와 같이 서브 프레임을 사각의 형태로 형성하는 경우에 있어서는 강성이 증대되어 충돌 안전도 규제를 극복하는 데에는 별다른 문제점을 발생되지 않으나, 자재소비가 크게 증대됨으로써, 제조비용과 중량이 크게 상승된다는 문제점을 내포하고 있다.However, in the case of forming the sub-frame in the shape of a square as described above, the rigidity is increased, so there is no problem in overcoming the regulation of collision safety, but the material consumption is greatly increased, and the manufacturing cost and weight are greatly increased. There is a problem.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래의 사각 서브 프레임을 사용하지 않으면서 옵셋 및 정면 충돌시 이의 충격이 차체 멤버와 현가장치 전체 시스템으로 분산 흡수되도록 하여, 즉 현가장치로 하여금 충돌 에너지 흡수기능을 갖게 끔 함으로써, 충돌 에너지를 효과적으로 흡수할 수 있으며, 제작원가 및 중량을 저감시킬 수 있는 현가장치를 제공함에 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, and an object of the present invention is to disperse and absorb the impact of the body member and the suspension system in the whole body and the offset during frontal collision without using the conventional rectangular subframe. In other words, by providing a suspension energy absorption function, the suspension energy can be effectively absorbed, providing a suspension that can reduce the manufacturing cost and weight.
본 발명의 다른 목적은 노면으로부터의 입력되는 충격 특히 전후력에 의해 입력되는 충격등이 운전석과 멀리 있는 부위에서 차체로 전달되도록 함으로써, 탑승자가 이를 느끼지 못하도록 하여 승차감을 향상시킬 수 있는 현가장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a suspension device that can improve the riding comfort by preventing the occupants from feeling this by allowing the impact input from the road surface, in particular, the impact input by the front and rear force to be transmitted to the vehicle body from the far away from the driver's seat. Is in.
도 1은 본 발명에 의한 현가장치의 사시도.1 is a perspective view of a suspension device according to the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 현가장치의 평면도.2 is a plan view of a suspension device according to the present invention.
도 3은 충돌시 그 충격 전달 경로를 도시한 도면.3 shows the impact transmission path during a collision.
도 4는 충돌시 차체의 사이드 멤버의 변형 상태를 보인 도면이다.4 is a view showing a deformation state of the side member of the vehicle body during a collision.
이를 실현하기 위하여 본 발명은 상호 전,후 일정의 간격을 차폭방향으로 배치되는 차체 멤버와, 상기 멤버들의 양단부에 길이방향으로 배치되어 이들을 상호 연결하는 멤버로 이루어져 엔진룸 기본 골격을 이루게 하고,In order to realize this, the present invention is composed of a body member arranged in the vehicle width direction at a predetermined interval before and after each other, and arranged in the longitudinal direction at both ends of the members to form an engine room basic skeleton,
상기 후측 차폭방향 멤버와 길이방향 멤버가 연결되는 부위에 휠 지지수단을 차폭방향으로 지지하는 차폭방향 지지수단을 연결하며,Connecting the vehicle width direction support means for supporting the wheel support means in the vehicle width direction to a portion where the rear vehicle width direction member and the longitudinal member are connected;
상기 전측 차폭방향 멤버와 길이방향 멤버가 연결되는 부위에 별도 브라켓을 형성하여 차체 길이방향으로 지지하여 주는 길이방향 지지수단의 전단부를 연결하고,Connecting a front end portion of the longitudinal support means for supporting the vehicle body in the longitudinal direction by forming a separate bracket in the portion where the front side vehicle width direction member and the longitudinal member is connected,
상기 휠 지지수단을 상하 방향으로 지지하여 주는 완충수단의 상측부를 상기 길이방향 멤버에 현가 지지하여 이루어지는 자동차의 전륜 현가장치를 제공함에 특징이 있다.It is characterized in that the front wheel suspension of a vehicle is provided by suspending the upper portion of the buffer means for supporting the wheel support means in the vertical direction to the longitudinal member.
그리고 상기 차폭방향 지지수단의 차체측단 연결부는 수평형 고무부시를 개재시켜 후측 차폭방향 멤버와 길이방향 멤버를 연결하는 지지부재에 연결하고, 상기 길이방향 지지수단의 전단 연결부는 상기 길이방향 멤버의 전측 브라켓과 전측 차폭방향 멤버에서 돌출되는 스테이 사이에 수직형 부시를 개재시켜 연결한 것에 특징이 있다.And the vehicle body side end connection portion of the vehicle width direction support means is connected to the support member for connecting the rear vehicle width direction member and the longitudinal member via a horizontal rubber bush, the front end connection portion of the longitudinal support means is the front side of the longitudinal member The bracket is characterized in that it is connected through the vertical bushing between the stays protruding from the member in the front vehicle width direction.
이에 따라 옵셋 및 정면 충돌시 이의 충격이 길이방향 멤버와 길이방향 지지수단에 의하여 분산 수용되어 흡수됨으로써, 충돌 에너지를 효과적으로 흡수할 수 있으며, 종래의 사각 서브 프레임을 사용하지 않고, 단순 "T"형 기본 엔진룸의 프레임을 사용함으로써, 제작원가 및 중량을 저감시킬 수 있게 된다.Accordingly, when the offset and frontal impact, the impact is dispersed and received by the longitudinal member and the longitudinal support means, so that it can effectively absorb the collision energy, without using a conventional rectangular sub-frame, simple "T" type By using the frame of the basic engine room, manufacturing cost and weight can be reduced.
그리고 차폭방향 지지수단과 길이방향 지지수단의 차체측 연결부 위치가 운전석과 멀리 떨어진 곳에 위치하기 때문에 충격에 대한 운전자의 느낌이 을 최소화된 상태로 되므로 승차감을 향상시킬 수 있게 된다.And since the position of the vehicle side connection portion of the vehicle width direction support means and the longitudinal support means is located far away from the driver's seat, the driver's feeling of impact is minimized, thereby improving the riding comfort.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
차량 엔진룸의 기본 골격을 이루는 프레임의 구성은 도 1에서와 같이, 차폭방향으로 배치되는 후측 차폭방향 멤버인 크로스 멤버(2)의 그 중앙부와 그 양측단에 차체 길이방향으로 길이방향 멤버인 센터멤버(4)와 사이드 멤버(6)가 배치되며, 상기 센터멤버(4)와 사이드 멤버(6)의 전단부에는 전측 차폭방향 멤버인 라디에이터 서포트 멤버(8)가 연결되어 4각형으로 엔진룸의 기본 골격을 이루게 된다.The frame constituting the basic skeleton of the vehicle engine room is, as shown in Fig. 1, the center of the
물론, 상기 크로스 멤버(2)와 라디에이터 서포트 멤버(4)는 하부에 위치하고, 양 사이드 멤버(6)가 이들 상측에 위치하게 된다.Of course, the
이와 같은 프레임에 현가장치를 배치함에 있어서, 본 발명은 차폭방향으로 배치되어 휠 캐리어(10)를 차체와 연결하여 주는 차폭방향 지지수단인 레터널 아암(12)은 그 차체측단 연결부(14)를 상기 크로스 멤버(2)의 양단 선단부와 사이드 멤버(6) 사이에 세워지는 지지부재(16)의 하단부에 수평형 부시를 개재시켜 연결하였다.In arranging the suspension device in such a frame, the present invention is arranged in the vehicle width direction, and the
그리고 레터럴 아암(12)의 중간부에는 차체 길이방향 지지수단인 트레일링 아암(18)의 후단부가 연결되며, 이 트레일링 아암(18)의 전단 연결부(20)는 상기 사이드 멤버(6)의 전측 하부에 고착되는 브라켓(22)과, 라디에이터 서포트 멤버(8)의 양단부에서 돌출되는 스테이(24) 사이에 연결되는데, 수직형 부시를 이용하여 고정한다.The rear end of the
상기에서 연결부(14)(20)에 적용되는 수평, 수직형 부시라고 함은 부시의 축이 어떻게 배치되는가에 따라 분류한 것으로서, 수평형은 그 축방향이 수평의 상태로 배치된 것이고, 수직형은 그 축방향이 수직의 상태로 배치된 것을 의미한다.The horizontal and vertical bushes applied to the connecting
그리고 상기 부시들은 적절한 강성과 유연성을 갖는 고무 부시가 사용되는데, 이들은 공지의 것인 바, 상세한 설명은 생략하기로 한다.In addition, the bushes are rubber bushes having appropriate stiffness and flexibility, which are well known, and thus detailed descriptions thereof will be omitted.
상기 휠 캐리어(10)는 도 2에서와 같이, 휠(26)을 회전 가능하게 지지하며, 그의 상단부는 완충수단인 스트러트 어셈블리(28)의 하단부와 연결되는데, 이의 스트러트 어셈블리(28)는 코일 스프링(30)과 쇽 업소오버(32)가 일체로 형성되어 그 상측단이 인슐레이터(34)를 개재시켜 사이드 멤버(6)와 일체로 형성되는 지지부재(36)에 현가 지지된다.The
도면 2에서 미설명 부호 38은 조향을 위한 조향기구를 지칭하고, 40은 타이어를 지칭한다.In FIG. 2,
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 의하면, 도2, 3에서와 같이, 정면 충돌 또는 옵셋 충돌시에는 트레일링 아암(18)의 전단부가 사이드 멤버(6)의 전측부에 연결되어 있는 바, 도 3에서와 같이, 이의 충격력(F)는 사이드 멤버(6)와 트레일링 아암(18)로 분산되고, 사이드 멤버(6)가 그 충격력으로 후방으로 밀리는 경우에는 트레일링 아암(18) 또한, 뒤로 밀리게 된다.According to the present invention made as described above, as shown in Figs. 2 and 3, the front end of the
그러면 결국은 휠(26)이 후방으로 이동됨으로써, 휠(26)을 형성하는 타이어(40)가 휠 하우스(42)와 접촉되며, 이와 같이 타이어(40)가 휠 하우스(42)와 접촉되는 순간부터는 타이어(40)가 탄성적으로 압축되면서 완충역할을 수행하게 되어 충돌 에너지를 흡수하게 되는 것이다.Eventually, the
그리고 상기와 같은 충돌 에너지의 흡수과정에서 모든 충돌 에너지가 종래와 같이 사이드 멤버(6)에 집중되지 않고 트레일링 아암(18)을 통해 링크 및 휠, 타이어를 포함한 현가장치 전체가 충돌 에너지의 흡수에 기여함으로써, 사이드 멤버(6)는 중간부가 절곡되는 등의 큰 변형이 이루어지지 않고, 도 4에서와 같이 전단부로부터 점차적으로 충돌 에너지를 흡수하게 되고 또한, 충돌 완료시까지 에너지 흡수에 기여할 수 있게 되므로 그 변형정도 또한 점차적으로 작아지게 된다.In the process of absorbing the collision energy, all the collision energy is not concentrated on the
또한, 사이드 멤버(6)의 의 끝 부분과 연결되는 대시패널의 차내측으로 밀림이 최소화되어 탑승자의 안전을 도모할 수 있게 된다.In addition, since the rolling is minimized to the inside of the dash panel that is connected to the end of the
또한, 레터럴 아암(12)의 차체측 연결부(14)가 크로스 멤버(2)와 사이드 멤버(6) 사이에 고착된 지지부재(16)에 위치하게 되는 바, 레터럴 아암(12)의 차체측 연결부(14)에 후측으로 밀리는 충격 에너지가 가해지더라도 크로스 멤버(2)와 사이드 멤버(6)에서 흡수가 이루어지게 되므로 이 부위에 대한 후측 밀림량이 아주 작아져 탑승자를 보호할 수 있게 되는 것이다.In addition, the vehicle body
상기와 같이 충돌 에너지를 분산 흡수하는 본 발명의 현가장치에 있어서, 그 고유기능에 대하여 살펴보면, 노면으로부터 입력되는 상,하의 충격은 기존과 마찬가지로 코일 스프링(30)과 쇽 업소오버(32)로 이루어지는 스트러트 어셈블리(28)에 의하여 흡수 감쇠된다.In the suspension device of the present invention for dispersing and absorbing collision energy as described above, when considering the inherent function, the upper and lower shocks input from the road surface are made up of the
그리고 휠(26)에 전,후력이 가해지는 경우에는 이의 충격이 트레일링 아암(18)을 통해 전단 연결부(20)의 수직형 부시에서 인장형태로 입력됨으로써, 큰 충격이 입력되더라도 운전자로부터 멀리 있는 곳으로부터 전달되는 바, 그 충격을 최소한으로 느끼게 된다.When the front and rear forces are applied to the
이에 따라 승차감이 크게 향상되며, 또한, 종래의 사각 서브 프레임이 사용되지 않음으로써, 제조비용 및 중량을 크게 저감시킬 수 있게 된다.As a result, the riding comfort is greatly improved, and since the conventional rectangular sub-frame is not used, manufacturing cost and weight can be greatly reduced.
상기에서 옵셋 충돌이라 함은 어떠한 2개의 강체가 서로 충돌할 때, 정면 충돌이 아니고 중심부를 기준으로 하여 편심된 상태로 충돌하는 것을 말하는 것으로서, 차량에 있어서는 차량의 중심에서 어느 한쪽으로의 부분 충돌을 의미하는 것이다.In the above description, the offset collision refers to the collision of two rigid bodies eccentrically with respect to the center rather than the frontal collision. It means.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 종래의 사각 서브 프레임을 사용하지 않으면서 옵셋 및 정면 충돌시 사이드 멤버 및 크로스 멤버와 함께 충돌 에너지의 흡수에 일정부분 기여함으로써, 그 충돌 에너지의 효과적인 분산 흡수가 가능함에 따라 탑승자의 안전을 도모하고, 제작원가가 및 중량을 저감시킬 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, by effectively contributing to the absorption of the collision energy with the side member and the cross member at the time of offset and frontal collision without using the conventional rectangular subframe, the effective dispersed absorption of the collision energy is possible. Accordingly, the safety of the occupants can be promoted, and manufacturing cost and weight can be reduced.
그리고 노면으로부터의 입력되는 전,후력 충격이 운전석과 멀리 있는 트레일링 아암의 연결부로터 인장하중으로 차체에 전달되는 바, 탑승자들은 이의 충격을 느낄 수 없게 되므로 승차감을 크게 향상시킬 수 있게 된다.In addition, since the front and rear shocks input from the road surface are transmitted to the vehicle body by the tensile load of the connection portion of the trailing arm away from the driver's seat, the passengers cannot feel the impact thereof, thereby greatly improving the ride comfort.
또한, 로워 컨트롤 아암의형태가 도 5에서와같이 (a)에서 (b)와 같이 변하게 됨으로써, 기존(a)형태에서의 "G"점 장착공간을 위해 사이드 멤버의 후측 아랫단 부위의 단면이 축소되어 있어 차체 전체의 굽힘 강성 및 충돌 특성에 악영향을 주던 것이 (b)에서와같이 사이드 멤버 전단부에 장착되므로 사이드 멤버 후측 하부 끝단 부위의 단면을 최대한 증대시켜 차체 강성을 충분히 확보하는 것이 가능해짐에따라 차체 강성 증대에 따른 기본적인 승차감 향상은 물론 진동 특성에도 많은 개선된 효과를 기대할 수 있게 된다.In addition, the shape of the lower control arm is changed from (a) to (b) as in FIG. 5, so that the cross section of the rear lower end portion of the side member is reduced for the "G" point mounting space in the conventional (a) form. Since it adversely affects the bending stiffness and impact characteristics of the entire body, it is mounted on the front end of the side member as shown in (b), so that the cross section of the lower end of the rear side of the side member can be increased to the maximum to ensure sufficient body rigidity. Accordingly, it is possible to expect a lot of improved effects on the vibration characteristics as well as improving the basic ride comfort due to the increase in the rigidity of the body.
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