KR100312555B1 - 상용차의후륜현가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상용차의 후륜 현가장치에 관한 것으로, 상용차의 후방 차축이 선회시 일정한 각도로 선회방향과 동일한 방향으로 조향을 하도록 하여 4륜조향과 유사한 조향특성을 얻음으로써, 타이어의 내마모성을 향상시키하면서 후륜을 언더스티어링되게 하여 선회의 안정성과 핸들링 성능을 향상시킬 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

전술한 바의 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 판스프링(4)의 전방측 장착부(6)를 지지하는 마운팅블럭(13)이 볼스터스프링(15)을 매개로 사이드프레임(5)에 각각 접합된 브래킷(16)과 아웃리거(17)에 지지되고, 이 마운팅블럭(13)의 후미에는 제1마운팅부시(20)가 장착되며, 이 제1마운팅부시(20)에는 사이드프레임(5)에 대해 아랫방향과 내측방향으로 경사지게 설치된 제1컨트롤링크(21)가 접합되어 사이드프레임(5)의 저면에 접합된 브래킷(22)과 제2마운팅부시(23)를 매개로 피봇결합되는 한편, 상기 제1마운팅부시(20)에는 사이드프레임(5)에 대해 전방으로 경사지게 설치된 제2컨트롤링크(24)가 접합되어 사이드프레임(5)의 측면에 접합된 상기 브래킷(16)과 제3마운팅부시(25)를 매개로 피봇결합되어 이루어진다.

Description

상용차의 후륜 현가장치{Rear suspension in commercial vehicle}

본 발명은 상용차의 후륜 현가장치에 관한 것으로, 특히 상용차의 후방 차축이 선회시 일정한 각도의 조향기능을 하도록 하여 4륜조향과 유사한 조향특성을 얻음으로써, 타이어의 마모성을 개선하면서 후륜을 언더스티어링되게 하여 선회의 안정성과 핸들링 성능을 향상시킬 수 있도록 된 상용차의 후륜 현가장치에 관한 것이다.

일반적으로 상용차의 현가장치에서 섀시스프링은 차체와 차륜사이에 설치되어 주행중 노면으로 부터 전달되는 충격과 타이어의 진동을 흡수하여 차체에 전달시키지 않도록 함으로써 승차감을 향상시키도록 하는 부품인 바, 이러한 섀시스프링은 크게 판스프링과 코일스프링 및 에어스프링 등으로 구분될 수 있는데, 특히 대형 화물차의 경우에는 가격과 정비비용이 저렴하면서 내구성은 우수하고 하중에 잘 견디도록 길이가 각기 다른 다수개의 띠모양으로 된 스프링강을 구부려서 포갠 형태의 판스프링(Leaf Spring)을 주로 사용하고 있는 실정이다.

도 1은 종래 상용차의 후륜에서 판스프링이 장착된 상태를 도시한 측면도인 바, 상기 판스프링(31)의 중앙부위는 후방 차축(32)에 U-볼트(33)를 매개로 고정되고, 이 판스프링(31)의 전방 단부는 차체의 사이드프레임(34)상에 접합된 제1마운팅브래킷(35)에 볼트(36)를 매개로 직접 체결되어 고정되는 반면에, 상기 판스프링(31)의 후방 단부는 섀클(37)과 체결된 다음, 이 섀클(37)의 일단부가 사이드프레임(34)상에 접합된 제2마운팅브래킷(35')에 볼트(36)를 매개로 체결되어 고정된다.

한편, 상기와 같이 사이드프레임(34)상에 장착된 판스프링(31)은 재질이 지닌 동특성(Kinematic Property)으로 인해 주행중 차체에 가해지는 하중이나 노면으로부터 전달되는 충격력에 의해 상하방향으로 신장과 복원을 거듭하게 되는 바, 이때 상기 판스프링(31)의 대략 중간부위에 U-볼트(33)를 매개로 고정된 후방 차축(32)은 도 2에 도시된 바와 같이, 차체의 전방쪽 소정위치에 존재하게 되는 선회중심점(O)을 중심으로 하여 일정형태의 궤적을 나타내는 원호를 따라 상하로 이동하게 되는데, 상기 후방 차축(32)을 고정시키는 판스프링(31)의 결합위치인 (A)지점은 정상적인 주행상태에서는 정위치를 유지하다가 차체의 하중변화나 노면으로부터의 충격력의 변화에 따라 (B)지점 내지는 (C)지점으로 이동하게 된다.

즉, 상기 판스프링(31)상의 후방 차축(32)의 고정점인 (A)지점은 주행중 차체가 범퍼(Bumper)될 때에는 (B)지점으로 이동하게 되는 반면에, 주행중 차체가 리바운드(Rebound)될 때에는 (C)지점으로 이동하게 되는데, 이와 같이 상기 판스프링(31)상의 후방 차축(32)의 고정점인 (A)지점이 선회중심점(O)을 중심으로 한 원호상의 궤적을 따라 상하의 (B) 내지 (C)지점으로 이동하게 되면, 상기 후방 차축(32)의 고정점인 (A)지점은 정상적인 위치일 때보다 전후방향으로 각각 최대 "ℓ" 만큼의 이격거리를 두고 이동하게 된다.

이에 따라, 주행중 차량에 롤링(Rolling)이 유발되면, 상기 후방 차축(32)의 좌우측 단부에 장착된 차륜의 진행방향이 변화되어 마치 조향을 실시한 것과 동일한 효과를 유발시키게 되는 차축조향(Axle Steer)현상이 발생되는 단점이 있다.

한편, 상기와 같이 주행중 판스프링(31)에 가해지는 하중의 변화에 의해 발생되는 차축조향현상은 이외에도 주행중인 차량이 선회할 때에 특히 심하게 유발되는데, 이는 상용차가 직진 및 선회할 때 후륜의 현가장치의 상태를 도시하고 있는 도 3의 경우와 같다.

즉, 도면에 도시된 바와 같이, 먼저 직진 주행시에는 양측 후륜(38)을 지지하고 있는 후방 차축(32)이 전륜(39)을 지지하고 있는 전방 차축(40)과 평행하게 유지되는 반면에, 예를 들어 주행중인 차량이 우회전을 하게 되면, 원심력이 차체에 선회반대방향으로 작용하게 되므로, 이때 발생되는 원심력으로 인해 차체의 하중은 선회반대방향에서 후방 차축(32)을 지지하고 있는 판스프링(31)에 가해지게되고, 이에 따라 선회반대방향에 위치한 판스프링(31)은 차체의 범퍼시 변형되는 경우와 동일하게 후방 차축(32)의 고정점인 (A)지점이 (B)지점으로 이동하게 되며, 이와 동시에 선회방향에 위치한 판스프링(31)은 차체의 리바운드시 변형되는 경우와 동일하게 후방 차축(32)의 고정점인 (A)지점이 (C)지점으로 이동하게 된다.

이에 따라, 선회반대방향측 후방 차축(32)의 단부는 정상적인 후방 차축(32)의 연장선(L) 보다 후방으로 최대 "ℓ"만큼 밀리게 되고, 선회방향측 후방 차축(32)의 단부는 정상적인 후방 차축(32)의 연장선(L) 보다 전방으로 최대 "ℓ" 만큼 밀리게 되는 현상이 유발된다.

즉, 선회시 차체의 원심력으로 인해 차량의 자세가 선회반대방향으로 기울어짐으로써, 상기 판스프링(31)의 동특성에 의해 후방 차축(32)과 이에 장착된 후륜(38)이 선회반대방향을 향하게 되는 차축조향현상이 유발되는 것이다.

그리고, 상기와 같이 선회시 후방 차축(32)의 방향이 변환되면, 차축조향현상의 유발외에도 운전자의 조향조작에 의한 조향의 정도 보다도 실제 발생되는 선회반경이 작아지는 이른 바 오버스티어링(Over Steering)현상도 유발되는 바, 이와 같은 오버스티어링현상은 선회의 안정성을 저하시키는 것으로 알려져 왔다.

또한, 상기와 같이 선회시 후방 차축(32)의 방향이 변환되어 이에 장착된 후륜(38)이 전륜(39)과 반대방향을 향하게 되면, 상기 후방 차축(32)에 장착된 후륜(38)의 휠얼라인먼트(Wheel Alignment)가 토우-아웃(Toe-Out)으로 전환되고, 이에 따라 상기 후륜(38)에 장착된 타이어와 노면간의 마찰이 심화되어 타이어의 마모가 촉진된다.

이에 본 발명은 상용차의 후방 차축이 선회시 일정한 각도로 선회방향과 동일한 방향으로 조향을 하도록 하여 4륜조향과 유사한 조향특성을 얻음으로써, 타이어의 내마모성을 향상시키하면서 후륜을 언더스티어링되게 하여 선회의 안정성과 핸들링 성능을 향상시킬 수 있도록 상용차의 후륜 현가장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 판스프링의 전방측 마운팅부를 지지하는 마운팅블럭이 볼스터스프링을 매개로 사이드프레임에 각각 접합된 브래킷과 아웃리거에 지지되고, 이 마운팅블럭의 후미에는 제1마운팅부시가 장착되며, 이 제1마운팅부시에는 사이드프레임에 대해 아랫방향과 내측방향으로 경사지게 설치된 제1컨트롤링크가 접합되어 사이드프레임의 저면에 접합된 브래킷과 제2마운팅부시를 매개로 피봇결합되는 한편, 상기 제1마운팅부시에는 사이드프레임에 대해 전방으로 경사지게 설치된 제2컨트롤링크가 접합되어 사이드프레임의 측면에 접합된 상기 브래킷과 제3마운팅부시를 매개로 피봇결합되어 이루어진다.

도 1은 종래 상용차의 판스프링이 장착된 상태를 도시한 측면도,

도 2는 종래 상용차의 선회시 판스프링에 고정된 차축의 이동궤적을 개략적으로 도시한 측면도,

도 3은 종래 상용차가 직진 및 우회전시에 후륜 현가장치의 상태를 개략적으로 도시한 평면도,

도 4는 본 발명에 따른 후륜 현가장치를 장착한 상용차에서 선회시 후륜에서 회전중심점을 개략적으로 도시한 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 후륜 현가장치를 도시한 사시도,

도 6은 본 발명에 따른 후륜 현가장치를 도시한 측면도,

도 7은 본 발명에 따른 후륜 현가장치를 도시한 후면도,

도 8은 본 발명에 따른 후륜 현가장치를 도시한 저면도,

도 9는 본 발명에 따른 후륜 현가장치를 장착한 상용차에서 우회전시에 상태를 개략적으로 도시한 평면도,

도 10은 본 발명의 요부인 볼스터스프링을 도시한 단면도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-후륜 2-후방 차축

4-판스프링 6-전방측 장착부

7-후방측 장착부 10-전방 차축

13-마운팅블럭 14-핀

15-볼스터스프링 16-브래킷

17-아웃리거 18-바이어싱메카니즘

19-핀 20-제1마운팅부시

21-제1컨트롤링크 22-브래킷

23-제2마운팅부시 24-제2컨트롤링크

25-제3마운팅부시

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 후륜 현가장치를 장착한 상용차에서 선회시 후륜에서 회전중심점을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 후륜 현가장치를 도시한 사시도이며, 도 6과 도 7 및 도 8은 각각 본 발명에 따른 후륜 현가장치를 도시한 측면도와 후면도 및 저면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 후륜 현가장치를 장착한 상용차에서 우회전시에 상태를 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 10은 본 발명의 요부인 볼스터스프링을 도시한 단면도이다.

본 발명은 전술한 도 1에 도시된 바와 같이, 판스프링(4)을 채택하고 있는 대형 상용차의 후륜 현가장치에 적용되는 것으로, 선회시 후방 차축(2)이 일정한 각도(본 발명에서는 대략 0.6°)의 조향기능을 하도록 하여 마치 4륜조향과 같은 특성을 발휘하도록 한 것이다.

본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이, 좌우측 후륜(1)이 후방 차축(2)의 양선단에 장착되고, 이 이 후방 차축(2)은 중앙의 종감속장치(11)를 매개로 좌우로 이분된 개체로 이루어지며, 이 종감속장치(11)는 구동축(도시안됨)을 통해 엔진으로부터 구동력을 전달받는다.

그리고 후륜 현가장치로는 판스프링(4)이 이의 중앙부위가 상기 좌우측 후륜(1)을 장착하고 있는 후방 차축(2)의 좌우선단부위에 고정되면서 전후방향의 선단은 각기 사이드프레임(5)상에 고정되는 바, 특히 전방측 장착부(6)는 선회시 판스프링(4)의 후미를 차체에 고정시켜 주는 후방측 장착부(7)를 연결하는 선과 후방 차축(2)의 중심이 만나는 회전 중심점(P)을 기준으로 하여 좌우방향으로 이동하게 된다.

이를 위해 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 판스프링(4)의 전방측 선단부위의 스프링아이부는 마운팅블럭(13)을 관통하는 핀(14)에 의해 지지되고, 이 마운팅블럭(13)은 볼스터스프링(15)을 매개로 브래킷(16)과 연결되며, 이브래킷(16)은 사이드프레임(5)과 아웃리거(17)에 각각 직각으로 장착되는 한편, 상기 핀(14)은 마운팅블럭(13)을 지나 사이드프레임(5)의 아래에 접합된 보조사이드프레임(17)을 관통하여 바이어싱메카니즘(18)에까지 지나간다.

여기서, 상기 볼스터스프링(15)은 도 10에 도시된 바와 같이, 다수개의 판(15a)사이로 각기 고무류의 완충재(15b)가 가류접착되어 일체를 형성하도록 되어 수직한 방향으로는 변형을 억제시키도록 강성을 유지할 수 있으며, 횡방향의 힘에 의해서는 다소 변형되는 것이다.

그리고, 상기 마운팅블럭(13)의 후미선단부위에는 이를 관통하는 핀(19)을 매개로 제1마운팅부시(20)가 장착되고, 이 제1마운팅부시(20)에는 제1컨트롤링크(21)가 접합되어 사이드프레임(5)의 저면에 접합된 브래킷(22)과 제2마운팅부시(23)를 매개로 연결되며, 또한 상기 제1마운팅부시(20)에는 제2컨트롤링크(24)가 접합되어 사이드프레임(5)의 측면에 접합된 상기 브래킷(16)과 제3마운팅부시(25)를 매개로 연결되어 있다.

여기서 상기 제1컨트롤링크(21)는 사이드프레임(5)에 대해 아랫방향으로 α각도이면서 사이드프레임(5)의 내측으로는 β각도만큼 경사지게 설치된다.

또, 상기 제1컨트롤링크(21)는 사이드프레임(5)상에 접합된 브래킷(22)에 제2마운팅부시(23)를 매개로 피봇지지되어 어느정도 회동가능하다.

그리고, 상기 제2컨트롤링크(24)는 사이드프레임(5)에 대해 전방으로 θ각도만큼 경사지게 설치된다.

또한, 상기 제2컨트롤링크(24)는 사이드프레임(5)상에 접합된 브래킷(16)에제3마운팅부시(25)를 매개로 피봇지지되어 어느정도 회동가능하다.

따라서 상기 마운팅블럭(13)에 핀(19)을 매개로 장착된 제1마운팅부시(20)는 이에 각기 접합된 제1컨트롤링크(21)와 제2컨트롤링크(24)가 제2마운팅부시(23)와 제3마운팅부시(25)를 매개로 사이드프레임(5)의 저면과 측면에 장착된 브래킷(22)과 브래킷(16)에 대해 회동가능하므로 선회시 마운팅블럭(13)의 움직임을 제한하는 효과를 발휘하게 된다.

그러므로 상기 판스프링(4)의 전방측 장착부(6)인 마운팅블럭(13)과 브래킷(16) 사이에 장착된 볼스터스프링(15)이 선회시 후륜(1)에 가해진 측력에 의해 변형되면, 이 마운팅블럭(13)은 일정한 원호를 그리면서 움직이게 되는데, 이때 상기 두 개의 제1컨트롤링크(21)와 제2컨트롤링크(24)는 이의 운동을 보다 더 잘 콘트롤할 수 있게 된다.

즉. 차량의 선회시 가해지는 측력에 의해 볼스터스프링(15)이 변형되면 마운팅블럭(13)도 함께 변형 방향으로 일정한 원호를 그리면 궤적이동을 하게 되며 이때, 상기 마운팅블럭(13)에 결합된 제1마운팅부시(20)를 매개로 각각 브래킷(16,22)측에 고정된 제1·2컨트롤링크(21,24)가 상기 마운팅블럭(13)의 변형에 따라 전방장착부(6)의 회동을 원활하게 안내할 수 있게 됨은 물론, 선회 종료후 상기 후륜(1)에 가해진 측력이 제거될 경우에는 제1·2컨트롤링크(21,24)의 각 마운팅부시(23,25)를 매개로 판스프링(4)의 전방측 장착부(6)에 복원기능을 줄 수 있게 되므로 후륜(1)의 휠얼라인먼트는 선회 이전 상태로 원활하게 복귀될 수 있게 된다.

즉, 차량의 선회시 도 4에 도시된 바와 같이 차체에 작용하는 횡력에 의해 후륜현가장치는 차에의 회전중심, 차체의 무게중심이 아님, 인 회전중심점(P)에 대해 마운팅블럭(13)이 힘을 받아 이동되면서 즉, 후륜(1)에 작용하는 횡력에 의해 전방측 장착부(6)가 횡방향으로 움직이도록 볼스터스프링(15)이 변형을 일으키게 된다.

또한, 차량의 선회는 이와 동시에 도 2를 참조로 설명된 전술한 바와 같이 원심력으로 인해 차체의 하중은 선회반대방향에서 후방 차축(2)을 지지하고 있는 판스프링(4)에 가해지게 되고, 이에 따라 선회반대방향에 위치한 판스프링(4)은 차체의 범퍼시 변형되는 경우와 동일하게 후방 차축(2)의 고정점인 (A)지점이 (B)지점으로 이동시키는 한편, 이와 동시에 선회방향에 위치한 판스프링(4)은 차체의 리바운드시 변형되는 경우와 동일하게 후방 차축(2)의 고정점인 (A)지점이 (C)지점으로 이동시키려는 경향을 같게 됨은 물론이다.

따라서, 이와 같은 볼스터스프링(15)의 변형에 따라 판스프링(4)의 이동 즉, A나 B지점으로의 이동을 가져오는 측력이 분산 및 흡수됨과 더불어 상기 볼스터스프링(15)이 장착된 마운팅블럭(13)의 이동 궤적에 따라 이에 결합된 제1·2컨트롤링크(21,24)가 변형되므로 결국, 차량의 선회시 상기 후륜(1)에 횡력이 작용하게 되면, 상기 판스프링(4)의 전방측 장착부(6)는 변형되는 볼스터스프링(15)이 장착된 마운팅블럭(13)를 매개로 회전 중심점(P)을 기준으로 하여 횡력이 작용하는 방향으로 회동할 수 있게 되므로, 이 판스프링(4)상에 고정된 후방 차축(2)은 도 9에 도시된 바와 같이 선회방향의 외측에 있는 후방 차축(2)은 전방으로 회동되는 반면에, 선회방향의 내측에 있는 후방 차축(2)은 후방으로 약간 밀리게 된다.

이와 같이 선회시 상기 후륜(1)과 이를 장착하고 있는 후방 차축(2)이 선회방향으로 향하게 되면, 상기 후륜(1)의 휠얼라인먼트는 토우-인이 되면서 조향특성도 언더스티어링으로 전환되므로 선회의 안정성이 부가될 수 있게 된다.

즉, 차량의 선회시 운전자의 조향에 따라 선회되는 전륜에 대해 후륜의 회전 반경이 작게 되어 즉, 후륜의 회전 반경이 전륜보다 크게 되어 밖으로 벗어나려는 오버스티어링현상이 방지되고 언더스티어링을 가져와 안정성을 유지하게 됨은 물론이다.

이상과 같이, 후륜 현가장치에서 상기 판스프링(4)의 전방측 장착부(6)가 마운팅블럭(13)과 사이드프레임(5)상에 장착된 브래킷(16) 사이로 설치된 볼스터스프링(15)과, 이 마운팅블럭(13)의 일단에 장착된 제1마운팅부시(20)를 각각 사이드프레임(5)의 하부에 측부에 피봇지지되어 장착되는 제1컨트롤링크(21)와 제2컨트롤링크(24)를 매개로 지지됨으로써, 선회시 도 9에 도시된 바와 같이 후륜(1)을 장착하고 있는 후방 차축(2)이 전방 차축(10)상에 장착된 전륜(9)과 동일한 선회방향으로 기울어지면서, 이에 따라 상기 후륜(1)이 전륜(9)과 동위상(同位相)으로 조향된다.

이와 같이 주행중인 차량이 선회시 상기 후륜(1)이 전륜(9)의 선회방향과 동일하게 선회하게 되면, 차체에서 발생되는 요잉도 줄어 들게 되면서 후륜(1)의 휠얼라인먼트가 토우-인되게 유도되므로 조향시 후륜(1)이 언더스티어링되어 선회의 안정성과 핸들링성능이 향상될 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 상용차의 후륜 현가장치에 의하면, 선회시 후륜이 전륜과 동위상으로 조향되게 하여 후륜을 토우-인되게 유도함으로써, 조향시 후륜이 언더스티어링되어 선회의 안정성과 핸들링성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (2)

1. (정정)판스프링(4)의 전방측 장착부(6)를 지지하는 마운팅블럭(13)이 볼스터스프링(15)을 매개로 사이드프레임(5)에 각각 접합된 브래킷(16)과 아웃리거(17)에 지지되고, 이 바운팅블럭(13)의 후미에는 제1마운팅부시(20)가 장착되며, 이 제1마운팅부시(20)에는 사이드프레임(5)에 대해 아랫방향과 내측방향으로 경사지게 설치된 제1컨트롤링크(21)가 접합되어 사이드프레임(5)의 저면에 접합된 브래킷(22)과 제2마운팅부시(23)를 매개로 피봇결합되는 한편, 상기 제1마운팅부시(20)에는 사이드프레임(5)에 대해 전방으로 경사지게 설치된 제2컨트롤링크(24)가 접합되어 사이드프레임(5)의 측면에 접합된 상기 브래킷(16)과 제3마운팅부시(25)를 매개로 피봇결합되어 이루어지는 상용차의 후륜현가장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 볼스터스프링(15)은 다수개의 판(15a)사이로 각기 완충재(15b)가 가류 접착되어 일체를 형성하도록 된 것을 특징으로 하는 상용차의 후륜현가장치.

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