KR100316889B1 - 자동차의 후륜 현가장치 - Google Patents

Abstract

횡력에 의한 하중을 충분히 견디면서 횡력의 입력이 작은 선회 초기에는 휠이 약간의 토우 아웃 경향을 띠고, 횡력이 크게 입력될 때에는 약간의 토우 인 경향으로 변화되도록 하는 기구학적인 특성을 갖게 함으로써, 선회 초기에는 오버 스티어 경향으로 유도하여 차량을 기민하게 하고, 그 이후로는 언더 스티어 경향으로 유도하여 자동차의 후륜 현가장치에서 요구되는 추종성과 직진 안정성, 그리고 선회 안정성의 향상으로 조종 안정성을 향상시킬 목적으로;

전후 2개의 로워 컨트롤 아암과 1개의 어퍼 컨트롤 아암, 전후방향으로 배치되는 트레일링 아암을 보유하며, 스프링과 쇽 업소오버가 분리되어 적용되는 현가장치에 있어서, 상기 전측 로워 컨트롤 아암과 차체 사이에 범프 스톱퍼를 배치하고, 후측 로워 컨트롤 아암과 차체 사이에 스프링을 배치한 자동차의 후륜 현가장치를 제공한다.

Description

자동차의 후륜 현가장치{AUTOMOTIVE REAR SUSPENSION}

본 발명은 자동차의 후륜 현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선회등으로 인하여 휠에 작은 횡력이 입력되는 경우에는 약간의 토우 아웃 경향을 띠고, 큰 횡력이 입력될 때에는 약간의 토우 인 경향을 띠도록 하여 선회 성능의 향상으로 조종 안정성을 향상시킬 수 있는 자동차의 후륜 현가장치에 관한 것이다.

예컨대, 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 상대 운동을 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, 조종 안정성을 위하여 타이어는 노면에 대하여 이상적인 자세를 유지케 하여 노면에 대한 그립(Grip)력을 극대화하고, 차체는 나름대로 최상의 자세를 유지하여 목적하는 차량 운동 상태를 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.

둘째, 안락감을 위하여 어떠한 충격도 준민하게 흡수할 수 있도록 하여 차내에 있는 탑승자들로 하여금 불쾌감을 느끼지 못하도록 하여야 한다.

셋째, 충돌시 이의 충돌 에너지의 흡수에 기여토록 하여 충돌 안정성을 증대시킬 수 있도록 하여야 한다.

이러한 요구 조건을 충족시킬 수 있는 서스펜션 시스템은 그 종류가 매우 다양하며, 그들 나름대로 꾸준한 발전이 거듭되고 있는데, 특히, 최근에는 고출력 엔진의 등장과 더불어 운전자의 의지를 유쾌하게 표현할 수 있는 고성능 현가장치의 출현이 강력히 요구되고 있다.

상기한 점을 고려하여 종래 현가장치의 일예를 살펴보면, 도 5 및 6에서와같이, 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어(100)의 하측단은 전후 일측 간격을 두고 차폭 방향으로 배치되는 전,후 로워 컨트롤 아암(102)(104)을 이용하여 차체의 서브 프레임(106)에 연결함과 동시에 차체 길이 방향으로 배치되는 트레일링 아암(108)을 이용하여 차체와 연결하고, 그리고 상기 휠 캐리어(100)의 상단부는 차폭 방향으로 배치되는 어퍼 컨트롤 아암(110)을 이용하여 차체와 연결하고 있다.

그리고 상기 휠 캐리어(100)와 차체 사이에는 쇽 업소오버(112)가 배치되고, 상기 후측 로워 컨트롤 아암(104)과 서브 프레임(106) 사이에는 코일 스프링(114)이 배치되며, 상기 코일 스프링(114)의 내부 상하 즉, 서브 프레임(106)의 저면과 후측 로워 컨트롤 아암(104)상에 상,하 범프 스톱퍼(116)(118)를 장착하고 있다.

이에 따라 상하 진동 및 충격에 대하여는 쇽 업소오버 및 코일 스프링에서 완충 감쇠시키고, 횡력 및 전후력에 대하여는 상하 컨트롤 아암과 이들 컨트롤 아암의 각 연결부에 적용되는 부시에 의하여 흡수되면서 현가장치로서의 제기능을 발휘하게 되는 것이다.

그러나 상기와 같은 현가장치에 있어서는, 범프 스톱퍼와 스프링에 후측 컨트롤 아암과 서브 프레임 사이에 한데 모아져 배치되어 있는 바, 휠의 최대 범프로 인하여 상하 범프 스톱퍼가 접촉한 후부터는 해당 부위에 과도한 하중이 집중된다.

즉, 스프링의 하중 뿐만 아니라 범프 스톱퍼 하중까지 합쳐져 동일 부위에 집중된다.

이에 따라 차량의 선회에 따라 도 7에서와 같이 휠(W)에 횡력(F)이 가해지는경우 이의 하중이 스프링과 범프 스톱퍼가 있는 후측 로워 컨트롤 아암(104)에 집중됨으로써, 이 후측 컨트롤 아암(104)의 양 연결부(120)(122)에 취부되어 있는 고무부시의 변형량이 커지면서 휠(W)을 가성선과 같이 토우 아웃 경향을 띠게 하여 선회시 선회 성능이 떨어지게 함으로써, 차량의 조종 안정성을 저하시킨다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은, 횡력에 의한 하중을 충분히 견디면서 횡력의 입력이 작은 선회 초기에는 휠이 약간의 토우 아웃 경향을 띠고, 횡력이 크게 입력될 때에는 약간의 토우 인 경향으로 변화되도록 하는 기구학적인 특성을 갖게 함으로써, 선회 초기에는 오버 스티어 경향으로 유도하여 차량을 기민하게 하고, 그 이후로는 언더 스티어 경향으로 유도하여 자동차의 후륜 현가장치에서 요구되는 추종성과 직진 안정성, 그리고 선회 안정성의 향상으로 조종 안정성을 달성할 수 있는 후륜 현가장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 의한 후륜 현가장치의 사시도.

도 2는 본 발명에 적용되는 로워 컨트롤 아암의 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 후륜 현가장치의 정면도.

도 4는 본 발명의 작동 설명을 위한 도면.

도 5는 종래 후륜 현가장치의 사시도.

도 6은 종래 후륜 현가장치의 정면도.

도 7은 종래 후륜 현가장치의 작동 설명도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 전후 2개의 로워 컨트롤 아암과 1개의 어퍼 컨트롤 아암, 전후방향으로 배치되는 트레일링 아암을 보유하며, 스프링과 쇽 업소오버가 분리되어 적용되는 현가장치에 있어서,

상기 전측 로워 컨트롤 아암과 차체 사이에 범프 스톱퍼를 배치하고, 후측 로워 컨트롤 아암과 차체 사이에 스프링을 배치한 자동차의 후륜 현가장치를 제공한다.

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

도 1내지 도 4는 본 발명에 의한 후륜 현가장치의 실시예를 도시한 것으로서, 휠 캐리어(2)는 휠을 회전 가능하게 지지하며, 그의 본체부(4) 상측에는 상측부분이 차내측으로 만곡되고, 그의 상단부가 휠의 차체측 상부에 위치하는 연장부(6)가 일체로 형성된다.

그리고 상기 휠 캐리어(2)의 하측부를 서브 프레임(8)과 연결하여 주는 로워 컨트롤 아암(10)은 전후로 상,호 소정의 간격 두고 배치되는 2개의 아암(12)(14)으로 이루어져 휠측단 연결부(16)(18)는 휠 캐리어(2)의 하단부와 연결이 이루어지고, 차체측단 연결부(20)(22)는 서브 프레임(8)과 연결된다.

또한, 상기 휠 캐리어(2)의 연장부(6) 상단부를 서브 프레임(8)과 연결하여 주는 어퍼 컨트롤 아암(24)은 1개의 휠측 연결부(26)와, 전,후측으로 분기되어 이의 선단으로 형성되는 2개의 차체측 연결부(28)(30)를 보유하면서 상기 로워 컨트롤 아암(10)과 함께 휠 캐리어(2)를 서브 프레임(8)에 연결하여 주게 된다.

이에 따라 로워 및 어퍼 컨트롤 아암(10)(24)은 휠이 차체측단 연결부(16)(18),(28)(30)를 기준으로 하여 승강할 수 있도록 지지하게 된다.

상기 로워 및 어퍼 컨트롤 아암(10)(24)의 각 연결부(16)(18)(20)(22), (26)(28)(30)에는 수평형 고무부시를 개재시키게 되며, 이들 고무부시는 적정한 강성과 유연성을 보유하면서 휠 캐리어(2)의 승하강시 이의 동작을 유연하게 하면서 미세한 진동까지 흡수하게 되며, 횡방향의 입력에 대하여는 적정한 강성을 갖고 변형되면서 이를 수용하게 되는데, 이의 구성은 공지이므로 상세한 설명은 생략한다.

그리고 상기 휠 캐리어(2)의 전측부는 차체 길이방향으로 배치되는 트레일링 아암(32)에 의해 차체에 연결되어 이들 전후 연결부에 개재된 고무부시에 의하여 휠의 승하강시 적정한 강성과 유연성으로 이를 작동이 유연하게 이루어지도록 함은 물론 휠에 전,후력이 가해질 때 변형되면서 이를 수용하게 된다.

또한, 상기 로워 컨트롤 아암(10)과 서브 프레임(8) 사이에는 범프 스톱퍼(34)와 코일 스프링(36)이 배치되는데, 상기 범프 스톱퍼(34)는 전측 로워 컨트롤 아암(12)상에 배치되고, 코일 스프링(36)은 후측 로워 컨트롤 아암(14)와 서브 프레임(8) 사이에 배치된다.

상기에서는 범프 스톱퍼(34)가 후측 로워 컨트롤 아암(12)상에만 배치되어 있는 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 로워 컨트롤 아암(12)의 범프시 상기 범프 스톱퍼(34)가 접촉되는 위치에 상측 범프 스톱퍼(38)를 설치할 수도 있다.

또한, 상기 휠 캐리어(2)과 차체 사이에는 쇽 업소오버(40)가 배치되어 상기 코일 스프링(36)과 함께 상하 방향에 대한 완충력을 발휘하게 된다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의하면, 기존의 현가장치와 마찬가지로 노면으로부터 입력되는 상,하의 충격은 코일 스프링(36)과 쇽 업소오버(40)로 이루어지는 완충수단에 의하여 흡수 감쇠된다.

또한, 상기 상하 방향 이외의 방향으로 입력되는 전후력 및 횡력은 이들 휠 캐리어(2)와, 로워 및 어퍼 컨트롤 아암(10)(24) 및 트레일링 아암(32),그리고 차체 및 서브 프레임(8)들을 상호 연결하는 연결부에 개재되는 부시의 강성과 유연성에 의하여 미세 진동까지 흡수되어 승차감을 향상시키게 된다.

그리고 상하방향에 대한 하중은 스프링(36)과 범프 스톱퍼(34)가 담당하게 되지만 상하 하중이 일정 범위를 넘게 되면, 스프링(36)과 범프 스톱퍼(34)가 취부되어 있는 로워 컨트롤 아암(10)에 차량 횡방향으로의 하중을 분담시키게 된다.

이에 따라 단순히 컨트롤 아암만으로 차량의 횡하중을 지지하는 현가장치(스프링과 쇽 업소오버가 일체로 형성된 현가장치)와는 다른 특성을 갖게 된다.

즉, 선회등에 의하여 도 4에서와 같이, 횡력(F)이 가해지면, 전,후 로워 컨트롤 아암(12)(14)에서 하중을 나누어 지지하게 되는데, 횡력이 작을 때는 범프 스톱퍼(34)에 작용하는 하중이 스프링에 작용하는 하중 보다 작고, 하중 부담도 스프링(36)이 취부된 후측 컨트롤 아암(14) 쪽이 크게 되므로 휠(W)은 터우 아웃의 경향을 띠게 된다.

이는 선회 초기이므로 차량을 오버 스티어 경향으로 유도하여 차량을 기민하게 할 수 있어 선회 초기의 적절한 제어가 이루어지게 된다.

그러나 횡력이 증가하면서 범프 스톱퍼(34)에 작용하는 하중도 증가하고, 이로 인해 전측 로워 컨트롤 아암(12)에 작용하는 하중도 증가하여 휠(W)은 토우인 경향을 띠게 되는데, 이는 차량의 선회시 언더 스티어 경향을 강화시키는 방향이 되어 선회 성능을 향상시키게 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 전후 2개의 로워 컨트롤 아암과 1개의어퍼 컨트롤 아암, 전후방향으로 배치되는 트레일링 아암을 보유하며, 스프링과 쇽 업소오버가 분리되어 적용되는 현가장치에 있어서, 스프링과 범프 스톱퍼를 분리시켜 전,후 로워 컨트롤 아암에 분리 장착함으로써, 횡력에 의한 하중을 충분히 견디면서 횡력의 입력이 작은 선회 초기에는 휠이 약간의 토우 아웃 경향을 띠고, 횡력이 크게 입력될 때에는 약간의 토우 인 경향으로 변화되도록 하는 기구학적인 특성을 갖게 되는 것이다.

이에 따라 선회 초기에는 오버 스티어 경향으로 유도하여 차량을 기민하게 하고, 그 이후로는 언더 스티어 경향으로 유도하여 자동차의 후륜 현가장치에서 요구되는 추종성과 직진 안정성, 그리고 선회 안정성의 향상으로 조종 안정성을 달성할 수 있는 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어와; 전,후 소정의 간격을 두고 차폭 방향으로 배치되어 상기 휠 캐리어의 본체 하단부를 서브 프레임과 연결하여 주는 로워 컨트롤 아암과; 차폭 방향으로 배치되어 상기 휠 캐리어의 상단부분을 차체측과 연결하여 주는 어퍼 컨트롤 아암과; 차체 길이방향으로 배치되어 휠 캐리어의 전측부분을 차체와 연결하여 주는 트레일링 아암과; 스프링과 쇽 업소오버로 이루어지되, 이의 스프링과 쇽 업소오버가 상호 분리된 상태로 적용되는 완충 수단을 구하여 이루어지는 현가장치에 있어서,

   상기 전측 로워 컨트롤 아암과 차체 사이에 범프 스톱퍼를 배치하고, 후측 로워 컨트롤 아암과 차체 사이에 스프링을 배치하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 후륜 현가장치.