KR100313798B1 - 차량용서스펜션시스템 - Google Patents

Abstract

부품 단순화 및 생산성 향상으로 제조원가를 절감하고, 차체에 대한 휠의 운동 궤적을 다양하고 정교하게 구현토록 하여 성능을 향상시킬 수 있는 서스펜션 시스템을 제공할 목적으로;

외측단으로 휠을 회전 가능하게 지지하는 액슬 샤프트와 차체 사이에 상하 방향 으로 세워져 휠의 승강운동에 의한 수직하중을 완화 감쇠시키는 완충기구를 보유하며, 상기 액슬 샤프트의 내단부와 차체 사이에 소정 곡률의 캠면을 보유하는 캠을 배치하고, 상기 액슬 샤프트의 내단부와 캠이 차체에 탄성적으로 접촉될 수 있도록 탄지되는 탄성부재를 보유하는 차량용 서스펜션 시스템을 제공한다.

Description

차량용 서스펜션 시스템

본 발명은 차량에 적용되는 서스펜션 시스템에 관한 것이다.

차량에 있어서의 서스펜션 시스템은 차체와 휠 사이에 존재하며, 이 두 강체를 하나 혹은 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 상하방향으로는 스프링과 유압 쇽 업소오버등에 의해 지지되고, 기타방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 휠 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시키는 기능을 수행하게 된다.

이러한 서스펜션 시스템은 첫째, 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자의 안락한 승차감을 제공하고,

둘째, 운전자의 운전행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하여야 하며,

셋째, 불규칙한 노면의 주행시 타이어 접지면에서의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 구동시 차량의 안정성을 확보하여야 하다는 기본 조건을 만족시켜야만 한다.

그리고 상기와 같은 서스펜션 시스템은 수많은 종류로 개발되어 사용되고 있으며, 이들은 나름대로 꾸준한 발전을 거듭하고 있으며, 특히 최근에는 고성능 엔진의 등장과 더불어 주행의 재미에 대한 선호도가 급격히 증가함에 따라 운전자의 의지를 유쾌하게 표현할 수 있는 고성능의 서스펜션 시스템의 출현이 강력하게 요구되고 있는 실정이다.

상기와 같은 조건과 요구에 부응하기 위하여 기 개발되어 있는 서스펜션 시스템을 살펴보면, 구조가 간단하고 경량으로 이루어지는 맥퍼슨 타입과, 원가는 다소 비싸지만 고성능을 요구하는 차량에 적용되는 더블 위시본 타입과, 다수의 링크가 적용되는 멀티 링크 타입등이 있다.

그러나 상기와 같은 서스펜션 시스템에 있어서는 다양한 링크들과 죠인트들로 구성되는 바, 부품수가 증대되어 구조가 복잡하고, 조립공정이 복잡하여 제조원가가 상승된다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 예의 연구한 결과, 휠은 소정의 곡률을 갖는 순간 중심의 궤적을 기준으로 하여 승강한다는데 착안하여 본 발명을 제안하게 되었다.

이에 따른 본 발명의 목적은 부품 단순화 및 생산성 향상으로 제조원가를 절감할 수 있는 서스펜션 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 차체에 대한 휠의 운동 궤적을 다양하고 정교하게 구현토록 하여 성능을 향상시킬 수 있는 서스펜션 시스템을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명의 기본원리를 설명하기 위한 도면.

도 2는 본 발명에 의한 제1실시예의 서스펜션 시스템의 구성도.

도 3은 휠의 바운드시 작동도.

도 4는 휠의 리바운드시 작동도.

도 5는 본 발명에 따른 제2실시예의 서스펜션 시스템 의 구성도.

도 6은 본 발명에 의한 제1,2 실시예의 캠 장착부위의 일 형태를 도시한 도면.

도 7은 도 6의 조립 단면도이다.

이러한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 외측단으로 휠을 회전 가능하게 지지하는 액슬 샤프트와 차체 사이에 상하방향 으로 세워져 휠의 승강운동에 의한 수직하중을 완화 감쇠시키는 완충기구를 보유하며, 상기 액슬 샤프트의 내단부와 차체 사이에 소정 곡률의 캠면을 보유하는 캠을 배치하고, 상기 액슬 샤프트의 내단부와 캠이 차체에 탄성적으로 접촉될 수 있도록 탄지되는 탄성부재를 보유하는 차량용 서스펜션 시스템을 제공한다.

또한, 외측으로 휠을 지지하며, 내측단이 구형으로 이루어지는 액슬 샤프트와;

내측면이 상기 휠의 승강운동시 그 승강 정도에 따라 수시로 변하는 차체에 대한 휠의 순간중심 궤적의 곡률로 캠면이 이루어지며, 외측면이 상기 액슬 샤프트의 내측단과 구면 접촉이 이루어지는 캠과;

차체와 상기 캠의 캠면과 차체 사이에 배치되는 캠 접촉부재와;

상기 액슬 샤프트의 내단부와 차체 사이에서 액슬 샤프트가 차체측과 탄성적으로 연결이 이루어질 수 있도록 하는 탄성부재와;

상기 액슬 샤프트의 외측 부분에 대한 수직하중을 완충 감쇠시키는 완충기구와;

를 포함하는 차량용 서스펜션 시스템을 제공한다.

그리고, 외측으로 휠을 지지하며, 내측단이 구형으로 이루어지는 액슬 샤프트와;

내측면이 상기 휠의 승강운동시 차체에 대한 휠의 순간중심 궤적의 곡률로 캠면이 이루어지며, 외측면이 상기 액슬 샤프트의 내측단과 구면 접촉이 이루어지는 캠과, 상기 캠의 캠면과 접촉되는 캠 접촉부재와, 상기 액슬 샤프트로부터 축방향으로 입력되는 충격을 흡수할 수 있는 절연재가 차체에 고정되는 브라켓에 일체형으로 조립되는 캠 조립체와;

상기 액슬 샤프트의 내단부와 차체 사이에서 액슬 샤프트가 차체측과 탄성적으로 연결이 이루어질 수 있도록 하는 탄성부재와;

상기 액슬 샤프트의 외측 부분에 대한 수직하중을 완충 감쇠시키는 완충기구와;

를 포함하는 차량용 서스펜션 시스템을 제공한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은, 본 발명의 기본 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 더블 위시본 타입 현가장치에 있어서, 차체에 대한 휠(2)의 순간중심은 어퍼 및 로워 아암(4)(6)의 양단 연결부를 상호 연결하는 가상의 직선의 교점으로 이루어진다.

즉, 어퍼 아암(4)의 양단 연결부를 연결하는 직선(L1)과, 로워 아암(4)을 연결하는 직선(L2)이 교차하는 교점이 순간중심(IC)이 된다.

이에 따라 휠(2)은 상기의 순간중심을 기준으로 승강운동을 실시하게 되며, 이의 순간중심은 한 지점에 고정되는 것이 아니라 휠(2)이 바운드 할 때에는 IC1, IC2 와 같이 그 바운드 정도에 따라 변하게 되며, 리바운드시에는 상기와 반대방향인 IC3, IC4 와 같이 수시로 변하게 된다.

이와 같이 휠(2)은 상기의 순간중심을 연결하는 소정 곡률의 궤적(C)으로 승강운동이 이루어지게 되는 바, 본 발명은 캠을 이용하여 상기의 궤적을 구현시킬 수 있도록 하였다.

즉, 도 2에서와 같이, 휠(2)을 지지하는 액슬 샤프트(8)와 차체(10)와의 사이에 상기 순간중심의 궤적(C)과 동일한 곡률로 이루어지는 캠면(12)을 보유하는 캠(14)을 개재시켜 기존 더블 위시본 타입 서스펜션 시스템과 동일 효과를 얻을 수 있도록 한 것이다.

구체적으로는 상기 액슬 샤프트(8)의 내단부를 구형으로 형성하여 캠(14)과 구면 접촉이 이루어지도록 하고, 이의 액슬 샤프트(8) 내단 중심부(16)와 차체(10) 사이에는 강력한 탄성력을 보유하는 탄성수단인 인장 스프링(18)을 배치하여 액슬 샤프트(8)가 차체(10)와 연결되도록 하였다.

또한, 상기 캠(14)의 캠면(12)이 접촉되는 차체(10)에는 소정의 곡률을 갖고 이루어지는 호형의 캠 접촉부재(20)를 배치하고, 그 내측에는 절연수단으로 절연재(22)를 배치하였다.

상기에서 액슬 샤프트(8)을 강력한 탄성력을 보유하는 인장 스프링(18)으로 탄지한 것은 항상 액슬 샤프트(8)가 탄성적으로 당겨지면서 캠(14)의 움직임에 능동적으로 작동할 수 있도록 하기 위함이며, 절연재(22)를 배치한 것은 휠(2)로부터 충격이 입력될 때 이의 충격이 캠(14)을 통해 차체(10)에 직접 전달되는 것을 방지하기 위함이다.

그리고 상기 액슬 샤프트(8)는 그의 상측부 차체(10)와의 사이에는 스프링(24)과 쇽 업소오버(26)로 이루어지는 완충기구(28)에 의하여 상하방향으로 지지된다.

이에 따라 불규칙한 노면으로부터 입력되는 하중에 의하여 휠(2)의 승강 운동이 이루어지는 경우에는 상기 완충기구(28)에 의하여 흡수 감쇠되면서 최소한의 충격만이 차체로 전달된다.

그리고 휠(2)의 바운드시 캠(14)의 작동상태를 살펴보면, 도 3에서와 같이, 액슬 샤프트(8)가 실선과 같은 상태에서 가상선과 같은 휠(2)의 상승으로 인하여 반시계 방향으로 회전하게 된다.

그러면 액슬 샤프트(8)가 상승되는 과정에서 인장 스프링(18)의 탄성력에 의하여 내측으로 계속 당겨지는 힘을 받게 되는 바, 그 축선방향으로 하중이 전달됨으로써, 캠(14)이 시계방향으로 회전하게 된다.

상기와 같이 캠(14)이 시계방향으로 회전하는 경우에는 그 캠면(12) 형상에 따라 캠(14)이 하측으로 기울어지게 되어 이에 구면 접촉되어 있는 액슬 샤프트(8)의 내단부가 미소하게 내측과 하측으로 이동하게 된다.

상기와 같이 캠(14)이 시계방향으로 회전한다는 것은 액슬 샤프트(8)가 상승 회동하는 각도에 따라 순간중심이 이동하는 것과 동일한 궤적으로 형성된 캠면(12)의 형상에 의하여 이동하게 되는 것을 의미한다.

그리고 상기와는 반대로 휠(2)이 리바운드 하는 경우에는 도 4에서와 같이, 액슬 샤프트(8)가 실선과 같은 상태에서 가상선과 같은 휠(2)의 하강으로 인하여 시계 방향으로 회전하게 된다.

그러면 액슬 샤프트(8)가 하강되는 과정에서 인장 스프링(18)의 탄성력에 의하여 내측으로 계속 당겨지는 힘을 받게 되는 바, 그 축선방향으로 하중이 전달됨으로써, 캠(14)이 반시계방향으로 회전하게 된다.

상기와 같이 캠(14)이 반시계방향으로 회전하는 경우에는 그 캠면(12) 형상에 따라 캠(14)이 상측으로 기울어지게 되어 이에 구면 접촉되어 있는 액슬 샤프트(8)의 내단부가 미소하게 내측과 하측으로 이동하게 된다.

상기와 같이 캠(14)이 반시계 방향으로 회전한다는 것은 액슬 샤프트(8)가 하강 회동하는 각도에 따라 순간중심이 상측으로 이동하는 것과 동일한 궤적으로 형성된 캠면(12)의 형상에 의하여 이동하게 되는 것을 의미한다.

이와 같이, 본 발명에 의하면 기존 서스펜션 시스템에서와 같이, 다수의 링크를 사용하지 않고, 휠(2)을 지지하는 액슬 샤프트(8)를 차체에 대한 휠의 순간중심 궤적에 따른 캠면(12)을 보유하는 캠(14)을 개재시켜 연결됨으로써, 기존 현가 시스템과 동일한 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

즉, 다수의 링크와 각각의 죠인트가 생략됨으로써, 부품수를 줄여 이에 수반되는 제반효과를 기대할 수 있으며, 캠(14)의 기울어짐 정도에 따라 순간중심이 이동하게 됨으로써, 캠면(12)을 다양한 궤적으로 형성하는 경우에는 고도로 정교한 운동을 구현할 수 있게 되는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 제2실시예의 구성도를 나타낸 것으로서, 이는 탄성부재로서, 상기와 같이 인장 스프링을 사용하지 않고, 압축 스프링(30) 을 사용한 것이다.

이는 탄성수단으로 압축 스프링(30)을 사용한다는 것 이외에는 본 발명과 구성과 작동상에 다른점이 없으며, 단지 압축 스프링(30)을 탄지하기 위한 수단만이 다를 뿐이다.

즉, 차체의 하측부분을 휠측으로 일정길이반큼 돌출시켜 스프링 지지구(32)를 형성하고, 이의 지지구(32)와 액슬 샤프트(8)의 내단 중심부(16) 사이에 압축 스프링(30)을 탄지한 것이다.

도 6과 도 7은 본 발명에 따른 제1,2실시예의 캠 장착부위의 일 형태를 도시 한 것으로서, 캠 접촉부재(20)와 절연재(22), 그리고 캠(14)을 차체(10)에 고정되는 브라켓(34)에 조립체로 형성한 것이다.

상기에서 브라켓(34)은 양측 측면부재(36)(38)의 사이로 절연재(22)와 캠 접촉부재(20)가 순차적으로 삽입되어 그의 상하부가 고정수단인 볼트(40)와 너트(42)에 의하여 고정된다.

그리고 상기 캠 접촉부재(20)의 전측에는 캠(14)을 조립하되, 캠(14)의 중심부에는 캠면(12)과 반대방향의 궤적을 갖는 소정길이의 안내장공(44)이 형성되어 이에 측면부재(36)(38)를 관통하는 안내핀(46)에 의하여 고정이 이루어지게 된다.

상기에서 캠(14)에 캠면(12)과 반대방향의 궤적으로 형성되는 안내장공(44) 을 형성 한 것은 캠(14)의 상하 작동시 원활 회동이 이루어질 수 있도록 하기 위함이다.

그리고 상기 브라켓(34)의 측면부재(36)(38)의 외측단에는 상기 안내장공(44)과 동일 형상의 또 다른 안내장공(48)을 형성하여 액슬 샤프트(8)의 조립시 이의 내단 중심부(16)를 관통하는 안내핀(50)이 조립될 수 있도록 하였으며, 이의 안내핀 양측으로는 탄성부재인 인장 스프링(18)의 일단이 고정되도록 하였다.

상기와 같이 액슬 샤프트(8)이 브라켓(34)에 안내장공(48)을 형성하고, 이에 안내핀(50)을 이용하여 액슬 샤프트(8)가 조립되도록 한 것은 액슬 샤프트(8)의 작동을 원활하게 함과 동시에 액슬 샤프트(8)가 휠측으로 이탈되도록 하중이 가해지는 경우 액슬 샤프트(8)의 이탈을 방지하기 위함이다.

상기와 같이 캠 접촉부재(20)와 절연재(22), 그리고 캠(14)을 조립체로 형성하는 경우의 작동은 상기의 본 발명의 작동과 동일하게 이루어지게 되는 바, 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이상에서와 같이, 본 발명에 의하면 기존 서스펜션 시스템에서와 같이 다수의 링크를 사용하지 않고, 휠을 지지하는 액슬 샤프트를 자체를 서스펜션 아암으로 이용함으로써, 별도의 서스펜션 아암을 적용할 필요가 없으며, 다수의 죠인트 부재가 생략되어 부품수 절감에 따른 제작공정과 조립공정의 단순화로 제조원가를 절감할 수 있다.

그리고 차체에 대한 휠의 순간중심 궤적에 따른 캠면을 보유하는 캠을 개재시켜 연결됨으로써, 기존 서스펜션 시스템과 동일한 효과를 얻을 수 있으며, 특히, 캠의 기울어짐 정도에 따라 순간중심이 이동하게 됨으로써, 캠면을 다양한 궤적으로 형성하는 경우에 고도로 정교한 휠의 운동을 구현할 수 있는 발명인 것이다.

Claims (18)

1. 외측단으로 휠을 회전 가능하게 지지하는 액슬 샤프트와 차체 사이에 상하방향 으로 세워져 휠의 승강운동에 의한 수직하중을 완화 감쇠시키는 완충기구를 보유하며, 상기 액슬 샤프트의 내단부와 차체 사이에 소정 곡률의 캠면을 보유하는 캠을 배치하고, 상기 액슬 샤프트의 내단부와 캠이 차체에 탄성적으로 접촉될 수 있도록 탄지되는 탄성부재를 보유하는 차량용 서스펜션 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 액슬 샤프트와 캠은 상호 구면 접촉이 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 시스템.
3. 청구항 1 또는 2 중 어느 한 항에 있어서, 액슬 샤프트의 내단부가 구형으로 이루어지고, 캠의 외측면이 상기 구형 내단부를 수용 할 수 있는 요입부로 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 시스템.
4. 청구항 1에 있어서, 캠의 캠면은 휠의 승강운동시 그 승강 정도에 따라 수시로 변하는 차체에 대한 휠의 순간중심 궤적의 곡률로 형성됨을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 시스템.
5. 청구항 1에 있어서, 캠과 차체 사이에는 캠의 캠면이 접촉되는 호형의 캠 접촉부재가 개재됨을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 시스템.
6. 청구항 5에 있어서, 캠 접촉부재와 차체 사이에는 절연수단인 절연재가 개재됨을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 시스템.
7. 청구항 1에 있어서, 탄성부재는 액슬 샤프트의 내단부를 차체측으로 당겨주는 한쌍의 인장 스프링으로 형성함을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 시스템.
8. 청구항 1에 있어서, 탄성부재는 액슬 샤프트의 내단부를 차체측으로 밀어줄 수 있도록 차체 하부에서 외측으로 돌출 형성되는 스프링 지지구와 액슬 샤프트의 내단 중심부와의 사이에 개재되는 압축 스프링으로 형성함을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 시스템.
9. 외측으로 휠을 지지하며, 내측단이 구형으로 이루어지는 액슬 샤프트와;

   내측면이 상기 휠의 승강운동시 그 승강 정도에 따라 수시로 변하는 차체에 대한 휠의 순간중심 궤적의 곡률로 캠면이 이루어지며, 외측면이 상기 액슬 샤프트의 내측단과 구면 접촉이 이루어지는 캠과;

   차체와 상기 캠의 캠면과 차체 사이에 배치되는 캠 접촉부재와;

   상기 액슬 샤프트의 내단부와 차체 사이에서 액슬 샤프트가 차체측과 탄성적으로 연결이 이루어질 수 있도록 하는 탄성부재와;

   상기 액슬 샤프트의 외측 부분에 대한 수직하중을 완충 감쇠시키는 완충기구와;

   를 포함하여 이루어지는 차량용 서스펜션 시스템.
10. 청구항 9에 있어서, 캠 접촉부재와 차체 사이에는 절연수단인 절연재가 개재됨을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 시스템.
11. 청구항 9에 있어서, 탄성부재는 액슬 샤프트의 내단부를 차체측으로 당겨주는 한쌍의 인장 스프링으로 형성함을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 시스템.
12. 청구항 9에 있어서, 탄성부재는 액슬 샤프트의 내단부를 차체측으로 밀어줄 수 있도록 차체 하부에서 외측으로 돌출 형성되는 스프링 지지구와 액슬 샤프트의 내단 중심부와의 사이에 개재되는 압축 스프링으로 형성함을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 시스템.
13. 외측으로 휠을 지지하며, 내측단이 구형으로 이루어지는 액슬 샤프트와;

    내측면이 상기 휠의 승강운동시 차체에 대한 휠의 순간중심 궤적의 곡률로 캠면이 이루어지며, 외측면이 상기 액슬 샤프트의 내측단과 구면 접촉이 이루어지는 캠과, 상기 캠의 캠면과 접촉되는 캠 접촉부재와, 상기 액슬 샤프트로부터 축방향으로 입력되는 충격을 흡수할 수 있는 절연재가 차체에 고정되는 브라켓에 일체형으로 조립되는 캠 조립체와;

    상기 액슬 샤프트의 내단부와 차체 사이에서 액슬 샤프트가 차체측과 탄성적으로 연결이 이루어질 수 있도록 하는 탄성부재와;

    상기 액슬 샤프트의 외측 부분에 대한 수직하중을 완충 감쇠시키는 완충기구와;

    를 포함하여 이루어지는 차량용 서스펜션 시스템.
14. 청구항 13에 있어서, 캠 조립체는 브라켓의 양측 측면부재의 사이로 절연재와 캠 접촉부재가 순차적으로 삽입되어 그의 상하부가 소정의 고정수단에 의하여 고정되고, 상기 캠 접촉부재의 전면에 캠을 조립하되, 캠의 중심부에는 캠면과 반대방향의 궤적을 갖는 소정길이의 안내장공이 형성되어 이에 측면부재를 관통하는 안내핀에 의하여 고정이 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 시스템.
15. 청구항 14에 있어서, 액슬 샤프트는 브라켓의 측면부재의 외측부에 안내장공을 형성하여 내단 중심부를 관통하는 안내핀에 의하여 결합이 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 시스템.
16. 청구항 15에 있어서, 안내 장공은 캠면과 반대방향의 궤적으로 형성됨을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 시스템.
17. 청구항 13에 있어서, 탄성부재는 액슬 샤프트의 내단부를 차체측으로 당겨주는 한쌍의 인장 스프링으로 형성함을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 시스템.
18. 청구항 13에 있어서, 탄성부재는 액슬 샤프트의 내단부를 차체측으로 밀어줄 수 있도록 차체 하부에서 외측으로 돌출 형성되는 스프링 지지구와 액슬 샤프트의 내단 중심부와의 사이에 개재되는 압축 스프링으로 형성함을 특징으로 하는 차량용 서스펜션 시스템.