KR100313799B1 - 자동차의현가장치 - Google Patents

Abstract

고유성능을 유지한 상태에서도 좁은 공간에 적용할 수 있도록 컴팩트화 하며, 완충력의 조절이 가능하여 적용범위가 크게 확대되며, 최저 지상고의 조절이 가능하고, 불규칙한 노면으로부터 입력되는 충격 하중을 차체의 다수 개소로 분산시켜 입력되도록 함으로써, 집중하중에 의한 차체의 변형을 방지할 수 있는 현가장치를 제공할 목적으로;

휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어와; 차폭방향으로 배치되어 상기 휠 캐리어의 상,하부를 차체측과 연결하여 주는 어퍼 및 로워 컨트롤 아암과;

로워 컨트롤 아암에 연결된 외력전달부재를 통해 전달되는 충격을 감쇠하게 프론트 사이드 멤버의 길이 방향으로 스트러트 어셈블리를 모듈화하여 내장한 댐핑수단을 설치하여 이루어지는 자동차의 현가장치를 제공하는데 있다.

Description

자동차의 현가장치

본 발명은 협소한 공간에 효과적으로 장착할 수 있는 자동차의 현가장치에 관한 것이다.

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.

이러한 현가장치는 노면으로부터의 입력에 대한 여러부문의 성능을 만족시키기 위하여 다음의 3가지 조건이 요구되고 있다.

첫째, 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 승객들에게 안락한 승차감을 제공하고,

둘째, 운전자의 운전행위 또는 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전의 편의성을 제공하며,

셋째, 불규칙한 노면의 주행시 타이어 접지면의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동, 구동시 차량의 안정성을 확보하여야 한다.

이러한 성능의 극대화를 위하여 엔지니어들은 현가기구의 개선 및 튜닝과, 새로운 스프링 또는 댐핑 메카니즘의 개발에 꾸준한 노력을 기울이고 있는 실정이다.

이러한 점을 고려하여 종래의 스트러트형 현가장치를 살펴보면, 도 6에서와 같이, 스프링(102)과 쇽 업소오버(104)가 일체로 형성되어 그 상측단이 인슐레이터(106)를 개재시켜 차체(108)에 현가 지지되며, 하측에는 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어(110)가 일체로 고착되는 스트러트 어셈블리(112)와;

상기 휠 캐리어(110)의 하측 부분을 차체 또는 프레임(114)과 연결하여 주는 로워 컨트롤 아암(116)을 포함하여 이루어진다.

이에 따라 노면으로부터 입력되는 불규칙한 입력이 스트러트 어셈블리에 의하여 완충 감쇠되면서 차체로 최소한의 충격을 전달하게 되는 것이다.

그러나 상기와 같은 현가장치는 완충기구인 스트러트 어셈블리가 수직 또는 약간의 경사각을 보유하는 상태로 배치되어 그의 상단부가 차체 휠 하우스의 상측부분에 마운팅되는 바, 이에 따른 많은 문제점이 제기되고 있다.

즉, 스트러트 어셈블리가 상하 길이방향으로 배치되는 바, 스트러트 어셈블리의 자체 길이와 휠의 승강에 따른 충분한 공간을 확보하기 위하여 현가장치의 점유공간이 매우 커져 엔진룸의 공간활용이 효과적이지 못함은 물론 현가장치의 설계시 이에 따른 설계 자유도가 제한된다는 문제점이 있다.

또한, 스트러트 어셈블리의 상단 마운팅부분에서 휠을 통해 들어오는 하중을 집중적으로 받게 되어 이 부분에 대한 피로 증대와 차체 변형의 요인이 되며, 이의 하중에서 상하방향으로의 하중이 가장 가혹하고, 이 가혹한 하중은 큰 가속도(속도)를 가지게 되므로 차체 소음 및 진동문제를 야기함은 물론 이에 따른 핸들링 및 승차감에 좋지 않은 영향을 미치게 되므로 운전성능의 저하를 초래한다는 문제점이 있다.

이에 따라 상기의 문제점을 보완하기 위하여 차체 휠 하우스 부분을 많이 보강하여야 하는데, 이는 원가 및 중량을 야기시켜 근본적인 치유책이 될 수 없다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점은 상기의 스트러트 타입 현가장치 뿐만 아니라, 더블 위시본 타입, 멀티 링크 타입의 현가장치등에서와 같이 완충기구가 상하방향으로 세워지는 현가장치에서도 발생되고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 그 고유성능을 유지한 상태에서도 좁은 공간에 적용할 수 있도록 컴팩트화 하여 엔진 룸 및 실내공간간의 확보에 유리한 현가장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 불규칙한 노면으로부터 입력되는 수직 충격 하중이 차체에 직접 전달되지 않도록 하므로서 집중 하중에 의한 차체 휠 하우스 부분의 변형 및 파손을 방지하고, 핸들링 및 승차감 성능을 향상시킬 수 있는 현가장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 약간의 완충력의 조절이 가능하여 적용범위가 크게 확대되며, 최저 지상고의 조절이 가능한 현가장치를 제공함에 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어와; 차폭방향으로 배치되어 상기 휠 캐리어의 상,하부를 차체측과 연결하여 주는 어퍼 및 로워 컨트롤 아암과;

로워 컨트롤 아암에 연결된 외력전달부재를 통해 전달되는 충격을 감쇠하게 프론트 사이드 멤버의 길이 방향으로 스트러트 어셈블리를 모듈화하여 내장한 댐핑수단을 설치하여 이루어지는 자동차의 현가장치를 제공하는데 있다.

상기한 댐핑수단은 로워 컨트롤 아암에 연결되는 전달로드의 타단과 여기에서 수직으로 외력을 전달하게 베벨기어를 둔 제1축과, 이 제1축의 끝단에 아이들링 기어를 개재후 배치한 전달기어에 형성한 제2축과, 제2축의 일단에 장착한 피니언 기어와 기어 물림하여 회전력을 직선운동으로 전환하는 랙기어와, 이 랙기어를 일측에 형성하면서 프론트 사이드 멤버내에 가이드로 안내되게 수평으로 배치한 쇽업소오버로 이루어진 스트러트 어셈블리를 포함하여 이루어지는 자동차의 현가장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 현가장치의 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 현가장치의 정면도.

도 3은 도 2의 A - A 선 단면도.

도 4는 휠이 상승하였을 때의 작동 상태도.

도 5는 휠이 하강하였을 때의 작동 상태도.

도 6은 종래 현가장치의 일예를 보인 사시도이다.

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

도 1, 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 현가장치의 사시도 및 그 정면도로서, 휠 캐리어(2)와 어퍼 및 로워 컨트롤 아암(4)(6), 그리고 불규칙한 노면으로부터 입력되는 충격 및 진동을 흡수하는 댐핑수단(8)로 이루어진다.

상기에서 휠 캐리어(2)는 휠(13)을 회전 가능하게 지지하며, 그의 본체부(12) 중앙에는 관통공(14)이 형성되어 구동륜의 경우 미도시한 구동축의 단부를 회전 가능하게 지지토록 하였다.

그리고 상기 휠 캐리어(2)의 상단부를 차체와 연결하는 어퍼 컨트롤 아암(4)은 1개의 휠측 연결부(16)와, 전,후 2개의 차체측 연결부(18)(20)를 보유하되, 휠측 연결부(16)는 볼 죠인트 또는 수평형 부시에 의하여 연결되고, 차체측 연결부(18)(20)는 수평형 부시를 이용하여 차체측과 연결된다.

상기에서 어퍼 컨트롤 아암(4)의 차체측 연결부(18)(20)를 차체와 연결함에 있어서는 상기에서와 같이 수평형 부시를 이용한다고 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 어퍼 컨트롤 아암(4)의 상하 회동을 수용할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.

상기 휠 캐리어(2)의 하측 부분을 차체와 연결하여 주는 로워 컨트롤아암(6)은 1개의 휠측 연결부(22)와, 내측부에서 전,후 분기되어 2개의 차체측 전,후 연결부(24)(26)를 보유하는 "A" 형 아암으로서, 상기 휠측 연결부(22)는 공지의 볼 죠인트 방식에 의하여 휠 캐리어(2)와 연결이 이루어지고, 차체측 연결부(24)(26)는 부시를 이용하여 차체와 연결이 이루어진다.

그리고 상기 로워 컨트롤 아암(6)을 "A"형 아암으로 사용한다고 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 각 1개씩의 연결부를 보유하는 "I" 형 아암을 사용하여도 무관하다.

이러한 현가장치에 있어서, 상기 댐핑수단(8)을 수평방향으로 배치하여 로워 컨트롤 아암(6)의 상하 요동을 수평방향으로 전환하여 흡수토록 한 것이다.

이를 위하여 댐핑수단(8)은 도 3에서 도시한 바와 같이, 코일 스프링(28)과 쇽 업소오버(30)가 일체로 형성되는 스트러트 어셈블리를 적용하되, 하나의 원통형 케이스(32)에 내장되어 이의 스트러트 어셈블리는 프론트 사이드 멤버(S) 내부에 장착된다.

그리고 상기의 스트러트 어셈블리를 원통형 케이스(32)에 내장함에 있어서는 코일 스프링(28)측으로 돌출되는 댐핑로드(29)의 선단을 원통형 케이스(32)의 일측에 고정하고, 쇽 업소오버(30)의 외주연 중간부와 원통형 케이스(32) 사이에 가이드 부재(31)를 개재시켜 쇽 업소오버(30)의 전,후 이동이 가능하도록 하였다.

상기에서 가이드 부재(31)는 쇽 업소오버(30)의 상하 유동은 억제하고, 미끄럼 작용에 의해 쇽 업소오버(30)의 전,후 이동이 가능하도록 지지하여 준다.

그리고 상기 쇽 업 소오버(30)의 일측단은 로워 컨트롤 아암(6)의 상하 회전운동을 전달하는 연결기구에 의하여 로워컨트롤 아암(6)과 연결되는데, 이의 연결기구는 상호 직교상태로 회전력을 전달할 수 있는 제1, 2축(36)(38)과 상기 제1축(36)과 동일방향으로 배치되는 제3축(50)을 포함하여 이루어진다.

상기에서 제1,2축(36)(38)은 상기 스트러트 어셈블리를 수용하고 있는 원통형 케이스(32)의 하측에 결합되는 하부 케이스(40) 내부에 구름부재인 다수의 베어링을 개재시켜 내장되어 상호 직교상태로 동력을 전달할 수 있는 기어(42)(44)(예를들면, 베벨기어)로 연결되며, 상기 제1축(36)의 상단에 형성되는 되는 기어(45)는 아이들링 기어(52)를 개재시켜 제3축(54)의 하부 기어(50)와 연결된다.

그리고 상기 제3축(54)의 상단 피니언(46)이 쇽 업소오버(30)의 일측으로 형성되는 랙(48)과 치합된다.

또한, 상기 제2축(38)은 하부 케이스(40)의 외부로 돌출되어 그 단부가 차체 외측으로 일정길이 만큼 절곡되어 상기 로워 컨트롤 아암(6)의 중간부에 부시등을 개재하여 회전 가능하게 연결된다.

상기에서 제2축(38)과 로워 컨트롤 아암(6)의 차체측 연결부(24)(26)는 동일축선상으로 배치하여 로워 컨트롤 아암(6)의 거동시 제2축(38)에 의한 간섭이 발생되지 않도록 하였다.

이에 따라 노면의 조건에 따라 로워 컨트롤 아암(6)이 상하로 회동하면, 그의 거동은 제2축(38)과 제1축(36), 그리고 제3축(54)을 통해 피니언(46)으로 전달되고, 이에 전달된 회전력은 랙(48)과 피니언(46)의 작동으로 쇽 업소오버(30) 전,후 직선 왕복 운동시킴으로써, 완충 작용이 이루지는 것이다.

이와 같이 이루어지는 일 실시예의 작동을 구체적으로 살펴보면, 도4는 노면 조건에 의하여 휠(13)이 바운드 할 때의 작동을 나타낸 것으로서, 휠(13)이 바운싱 하면 로워 컨트롤 아암(6)은 상측으로 회전하게 된다.

그러면 제2축(38)이 도면에서 상측으로 회전하게 되는 바, 제1축(36)은 시계방향으로 회전하게 되고, 제3축(54)은 아이들링 기어(52)에 의해 제1축(36)과 동일하게 시계방향으로 회전하게 된다.

이와 같이 제3축(54)이 시계방향으로 회전하는 경우에는 피니언(46)과 랙(48)의 상호 작용에 의하여 쇽 업소오버(30)가 도면에서 좌측으로 이동하면서 코일 스프링(28)을 압축시킴으로써, 충격과 진동을 흡수하게 되는 것이다.

그리고 상기와는 반대로 휠(13)이 리바운드 하는 경우에는 도 5에서와 같이, 동작이 이루어지게 되며, 이의 동작은 상기 바운싱과 반대로 이루어지므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이에 따라 휠(13)이 노면 조건에 따라 상, 하로 움직이면 상기 작동이 반복적으로 이루어지면서 충격 및 진동이 흡수되는 것이다.

상기에서 스트러트 어셈블리를 수용하는 케이스(32)를 차체의 사이드 멤버(S)에 내장한다고 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것을 아니고 필요에 따라 사이드 멤버(S)의 외측 소정 위치에 장착할 수 있음은 물론이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예는 이에 한정되는 것은 결코 아니며, 이의 실시예로부터 용이하게 실시할 수 있는 모든 발명을 포함한다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 스트러트 어셈블리를 차체 길이방향으로 배치함으로써, 종래와 같은 최소한의 상하 높이를 요구하지 않게 되는 바, 그 고유성능을 유지한 상태에서도 엔진룸 및 실내공간을 크게 확보할 수 있게 된다.

그리고 불규칙한 노면으로부터 입력되는 수직 충격하중이 차체에 직접 전달되지 않고 차체 길이방향으로 흡수되는 바, 집중하중에 의한 차체의 휠 하우스의 변형을 감소시킬 수 있으며, 차체 소음 및 진동이 저감되고, 핸들링 및 승차감을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 스프링의 압축 정도에 따라 약간의 완충력 조절이 가능하여 적용범위가 크게 확대할 수 있고, 최저 지상고의 조절이 가능하다.

그리고 종래에는 휠의 상하 요동에 따른 변위가 실제 쇽 업소오버의 상하 변위와 동일하지만, 실시예에서는 연결기구의 기어비를 통하여 변위 조절을 조절할 수 있으므로 스프링 및 쇽 업소오버의 용량을 줄일 수 있게 되는 바, 전체적으로 크기와 중량을 줄일 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어와; 차폭방향으로 배치되어 상기 휠 캐리어의 상, 하부를 차체측과 연결하여 주는 어퍼 및 로워 컨트롤 아암과; 노면으로부터 입력되는 충격 및 진동을 흡수하는 댐핑수단; 를 포함하여 이루어지되,

   상기 댐핑수단을 차체의 기울기와 로워 컨트롤 아암의 회동에 따라 전,후방향으로 신축되면서 댐핑 작용을 할 수 있도록 사이드 멤버내에 수평방향으로 장착되어 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 현가장치.
2. 청구항 1에 있어서, 댐핑수단은 로워 컨트롤 아암의 요동을 랙과 피니언 방식으로 스트러트 어셈블리에 전달하여 흡수 될 수 있도록 형성함을 특징으로 하는 자동차의 현가장치.
3. 청구항 1에 있어서, 댐핑수단은 원통 케이스에 스트러트 어셈블리를 수평으로 배치하여 랙과 피니언 기어를 통해 전달된 외력을 흡수, 감쇄하는 댐퍼부재와,

   상기 댐퍼부재의 원통 케이스에 휠측으로 절곡된 하부 케이스내에 피니언 기어를 통해 외력 전달 작용이 이루어지게 아이들링 기어를 개재한 하부기어가 설치되는 제3축과, 하부기어에 외력을 전달하는 베벨기어를 직교하게 배치 설치한 제1,2축을 구비한 외력전달부재를 포함한 구성으로 이루어지는 자동차의 현가장치.
4. 청구항 3에 있어서, 댐퍼부재는 사이드 멤버내에 설치되는 원통형 케이스의 일측은 스트러트 어셈블리의 인슐레이터측이 장착되고, 타측은 랙기어를 형성하여 여기에 기어 물림하는 피니언 기어를 통해 전달된 외력을 흡수하게 설치 구성하여 이루어지는 자동차의 현가장치.
5. 청구항 3에 있어서, 외력전달부재는 피니언 기어와 일체로 회전하게 설치하면서 아이들링 기어를 개재한 하부기어와 연결 설치하는 제3축과, 상기 하부기어에 직교한 베벨기어를 통해 외력을 전달하게 연결 설치한 제1축과, 상기 베벨기어에 로워 컨트롤 아암을 통해 외력을 전달하게 절곡되어 연결 설치되는 제2축으로 이루어지는 자동차의 현가장치.