KR100320806B1 - 전기자동차용현가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휠 인 모터 타입에 적용되는 전기자동차용 현가 장치에 관한 것으로, 좁은 공간에서의 주차 또는 선회 시 선회 반경을 극소화함과 아울러 타이어를 횡방향 회전시켜 횡방향 주차가 가능하도록 구성한 전기 자동차용 현가 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 타이 로드(TR)의 동작에 따라 모터가 내장되어 각각 별도로 구동하는 휠(51)을 조향시키도록 휠(51)에 연결 설치된 너클을 포함하는 전기 자동차용 현가 장치에 있어서, 상기한 너클(1)과 휠(51)의 상단보다 높은 위치에서 수평 방향으로 회동 가능하도록 결합됨과 아울러 너클(1)과 함께 승강 운동하도록 설치된 수평 아암부(2)와; 상기한 수평 아암부(2) 양단에 일단이 회동 가능하게 연결됨과 아울러 차량 전후 방향으로 타단이 차체에 피봇 연결된 다수의 어퍼 아암(3)과; 상기한 수평 아암부(2)와 어퍼 아암(3)의 회전 연결 부분에서 차량 후방에 위치된 부분에 일단이 회동 가능하게 연결됨과 아울러 휠(51)의 조타 시 타이어(T) 회전 반경에서 벗어나도록 형성된 아암 서포트(4)와;상기한 아암 서포트(4)의 일단에 회동 가능하게 일단이 연결됨과 아울러 타단이 차체에서 타이어(T) 후방 위치에 피봇 설치된 로워 아암(5)을 포함함을 특징으로 한다.

Description

전기자동차용 현가장치{suspension system for electric vehicles}

본 발명은 현가 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휠 인 모터(Wheel - in - motor) 타입의 전기 자동차에 적용되는 전기 자동차용 현가 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 현가장치는 주행중에 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 감소시킴과 아울러 차량 주행 안정성을 유지하도록 구성된다.

상기한 바와 같은 현가장치는 통상 노면으로부터 전달되는 충격을 흡수하는 스프링과, 상기한 스프링의 진동을 억제하는 쇽 업소버와, 상기한 쇽 업소버 및 스프링과 연동함과 아울러 차량의 자세를 실질적으로 제어하는 다수의 아암 및 링크등으로 구성된다.

여기서, 상기한 현가 장치는 차량의 용도, 차량 구조등에 따라 각각 상이한 구성으로 설치되는 바, 특히, 차량 중량이 가벼울 뿐만 아니라 휠의 구성(구동장치, 브레이크 장치등)이 단순한 전기 자동차는 현가 장치의 구성 및 설치가 비교적 단순하게 된다.

즉, 도5에 도시된 바와 같이 휠 인 모터(Wheel-in-motor) 타입의 전기 자동차에 적용되는 현가 장치는 타이어(T)가 설치된 휠(50)과, 상기한 휠(50) 중앙부에 설치되어 휠(50)을 회전시키게 되는 모터(51)와, 상기한 모터(51)에 연결됨과 아울러 어퍼(52), 로워 아암(53)이 연결 설치된 너클(54)로 구성되어 있게 된다.

물론, 상기한 너클(54)에는 휠 조향을 위한 타이 로드(미 도시)등이 조인트로 연결 설치되어 있게 된다.

그러나, 상기한 바와 같이 전기 자동차용 현가 장치를 구성하게 되면 휠 조향 시 상기한 어퍼, 로워 아암 또는 타이 로드등과 같이 현가 또는 조향과 관련되는 부품류와 간섭을 받게 됨으로써, 휠의 조타각을 일정 각도 이하(약 48°)로 작게 설정할 수 없게 됨과 아울러 이로 인해 차량의 최소 회전 반경이 불필요하게 커지는 문제점이 있다.

또한, 최소 회전 반경이 크게 설정된 자동차를 좁은 공간에서 주차하게 되면 주차가 매우 어렵게 됨으로써 초보 운전자 또는 후진등에 미숙한 운전자가 주차하지 못하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 휠의 조타각을 90°까지 설정하여 조타하여도 현가 장치 및 조향 장치등에 간섭되지 않도록 함으로써, 좁은 공간에서의 주차등을 용이하게 함과 아울러 최소 회전 반경을 극소화시킬 수 있는 전기 자동차용 현가 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 타이 로드의 동작에 따라 모터가 내장되어 각각 별도로 구동하는 휠을 조향시키도록 휠에 연결 설치된 너클을 포함하는 전기 자동차용 현가 장치에 있어서, 상기한 너클과 타이어의 상단보다 높은 위치에서 수평 방향으로 회동 가능하도록 결합됨과 아울러 너클과 함께 승강 운동하도록 설치된 수평 아암부와; 상기한 수평 아암부 양단에 일단이 회동 가능하게 연결됨과 아울러 차량 전후 방향으로 타단이 차체에 피봇 연결된 다수의 어퍼 아암과; 상기한 수평 아암부와 어퍼 아암의 회전 연결 부분에서 차량 후방에 위치된 부분에 일단이 회동 가능하게 연결됨과 아울러 휠의 조타 시 타이어 회전 반경에서 벗어나도록 형성된 아암 서포트와; 상기한 아암 서포트의 일단에 회동 가능하게 일단이 연결됨과 아울러 타단이 차체에서 타이어 후방 위치에 피봇 설치된 로워 아암을 포함함을 특징으로 한다.

도1은 본 발명에 따른 전기자동차용 현가장치를 도시한 개략 사시도,

도2는 도1의 평면도,

도3은 도1의 정면도,

도4는 도1의 측면도,

도5는 일반적인 전기 자동차에서 휠 인 모터 타입의 현가 장치를 도시한 정단면도.

＊도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＊

1: 너클 2: 수평 아암부

3: 어퍼 아암 4: 아암 서포트

5: 로워 아암 6: 브라켓

7: 스트러트 어셈블리

도1은 본 발명에 따른 전기자동차용 현가 장치를 도시한 개략 사시도이고, 도2는 도1의 평면도이며, 도3은 도1의 정면도이고, 도4는 도1의 측면도로서, 휠(51;타이어를 포함하는 것임) 중심부에 모터가 설치되어 휠(51)을 각각 회전시키도록 구성된 휠(51)에 일단이 연결됨과 아울러 타단이 승강 운동 가능한 타이 로드(TR)에 연결되어 휠(51)을 조향하는 너클(1)과, 상기한 너클(1)이 회전 운동 가능하도록 중간 부분에 회전가능하게 결합됨과 아울러 너클(1)과 함께 승강 운동하도록 차축 방향으로 설치된 수평 아암부(2)와, 상기한 수평 아암부(2) 양단에 일단이 회동 운동 가능하게 연결됨과 아울러 타단이 차체에 피봇 연결된 다수의 어퍼 아암(3)과, 상기한 수평 아암부(2)와 어퍼 아암(3)의 회전 연결 부분에서 차량 후방에 위치된 부분에 일단이 회동 가능하게 연결됨과 아울러 조타 시 휠(51)의 회전 반경에서 벗어나도록 곡률진 형태로 형성된 아암 서포트(4)와, 상기한 아암 서포트(4)의 일단에 회동 가능하게 일단이 연결됨과 아울러 타단이 차체에서 휠(51) 후방 위치에 피봇(Pivot) 설치된 로워 아암(5)과, 상기한 아암 서포트(4) 일부분에 브라켓(6)으로 일단이 고정되고 타단이 차체에 고정되어 대략 수직 상태로 설치되는 스트러트 어셈블리(7)로 구성되어 있다.

또한, 상기한 수평 아암부(2)와 너클(1)의 연결 부분 및 수평 아암부(2)와 어퍼 아암(3) 그리고 아암 서포트(4)의 연결 부분은 조타에 따른 휠(51) 회전 시 휠(51)의 회전 반경에서 벗어나 간섭되지 않도록 높은 위치에 설치되어 있다.

한편, 상기 너클(1)과 수평 아암부(2) 사이의 결합부위를 보다 상세하게 설명하면, 상기 너클(1)은 조타시 타이 로드(TR)에 가해지는 조작력에 의해 회동가능하게 설치되는 것이고, 상기 수평 아암부(2)는 조타시 너클(1)의 자유로운 회동을 보장하도록 이를 수용할 수 있는 구조로 형성되는 것이다.

즉, 상기 너클(1)과 수평 아암부(2)는 각각 주행중 휠(51)이 노면으로부터 받는 진동에 의해 범프 및 리바운드될 경우에 각각 상하방향으로 이동할 수 있게 되는 데, 이 경우에 상기 수평 아암부(2)는 이의 전/후방 선단에 회동가능하게 결합된 어퍼 아암(3)을 매개로 차체에 대해 상하방향으로 회동가능하게 된다.

또한, 조향시에는 상기 타이 로드(TR)로부터 전달되는 조작력에 의해 상기 너클(1)은 수평 아암부(2)와의 연결부위에서 자유로운 회동이 가능하게 되므로, 상기 너클(1)은 휠(51)을 자유롭게 선회시켜 조향이 이루어질 수 있게 되는 것이다.

상기한 어퍼 아암(3)의 차체 피봇 연결 부분은 평면에서 보았을 때, 도 2에 도시된 바와 같이 휠(51)를 중심으로 하여 차량의 후방 부분이 차체의 내측으로 보다 안쪽의 위치에서 차체에 피봇 연결되어 θ₁인 소정의 각도가 형성되어 있고, 측면에서 보았을 때 도 4에 도시된 바와 같이 차량의 후방 부분이 지면으로부터 더 높은 위치에서 차체에 피봇 연결되어 θ₂인 소정의 각도가 형성되어 있다.

즉, 상기한 θ₁, θ₂의 각도에 의해 상기한 휠(51)의 바운드 시 휠(51)와 노면의 접촉점이 도4에서 도시된 바와 같이 P 방향으로 이동하게 되는 바, 정지 시 차량이 전면으로 눌리는 힘이 휠(51)의 수직선에 대해 전면으로 이동하게 됨으로써안티 다이브(Anti-dive) 특성이 향상된다.

이는, 제동시 차량의 무게중심이 차체의 전방부위로 이동하여 전방차체가 낮아지는 다이브 현상의 정도를 줄일 수 있는 것으로, 제동시 차체의 전방부위로 차량의 무게중심이 이동하는 경우에도 상기 어퍼 아암(3)의 차체측 전/후방 연결부위가 각각 다른 경사각으로 설치됨에 따라 전방부위가 과도하게 하향되지 않게 되는 안티-다이브 특성이 구현되는 것이다.

또한, 상기한 현가 장치를 장착한 차량의 주행중 휠(51)에 가해지는 횡력에 대한 컴플라이언스(Compliance)특성을 부여하도록, 상기 어퍼 아암(3)의 수평 아암부(2)에 너클(1)이 장착되는 지점이 수평아암부(2)의 차체 전방측 선단거리(ℓ₁)가 수평 아암부(2)의 차체 후방측 선단거리(ℓ₂)보다 크게 설정됨과 아울러 상기 로워 아암(5)의 차체 장착 부위를 휠(51)의 중심보다 후방으로 설정하였다.

그리고, 상기한 휠(51)의 캠버 특성을 부여하기 위해 수평면을 중심으로 너클(1)의 휠 연결 부분과 로워 아암(5)의 아암 서포트(4) 연결 부분 각도 및 수평면에 대해 수평 아암부(2)와 너클(1)의 연결 부분이 이루는 각도가 θ₅, θ₆을 이루고 있으면서 상기한 각도가 서로 상이하게 구성된다.

또한, 차량의 복원력 및 직진성을 부여하기 위해, 너클(1)과 차체의 전방을 기준으로 한 수직선과의 경사각인 킹핀 경사각을 θ₃으로 형성하고, 차체의 측면을 기준으로 한 수직선과의 경사각인 캐스터 각을 θ₄로 형성하였다.

물론, 상기한 경사각 θ₁, θ₂, θ₃, θ₄, θ₅, θ₆및 ℓ₁, ℓ₂의 값은 조향 장치의 설계 시 차량 특성에 따라 통상적으로 현가 장치에 적용되는 휠 얼라인먼트값에 따라 정해지게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 작용 효과를 설명하면 차량 주행중 노면에 의해 휠(51)가 바운싱(Bouncing)하게 되면 휠과 함께 너클(1)이 승강 운동하게 된다.

이 경우에, 상기 너클(1)이 승강 운동하게 되면 상기한 어퍼 아암(3)이 연동함과 아울러 수평 아암부(2)를 통해 아암 서포트(4)로 연결된 로워 아암(5)이 승강 운동하게 되는 바, 상기한 아암 서포트(4)의 승강 운동 시 이와 차체 사이에 설치된 스트러트 어셈블리(7)에 의해 충격 흡수 및 진동 흡수가 이루어지게 된다.

이때, 상기한 휠 얼라인먼트를 이루는 θ₁, θ₂, θ₃, θ₄, θ₅, θ₆들에 의하여 차량의 주행 안정성 및 승차감등이 적절한 상태를 유지하게 된다.

주행중 또는 주차중 상기한 타이 로드(TR)를 통해 휠(51)을 회전시키게 되면 상기한 너클(1)이 타이 로드(TR)와 함께 회전하게 된다.

상기 너클(1)이 회전하게 되면 이와 연결된 휠(51)이 회전하게 되는 바, 상기한 휠(51)의 회전 시 휠(51)가 회전하는 반경내에는 휠(51)와 간섭되는 부분이 없기 때문에 실질적으로 휠(51)가 약 90°정도까지 회전 가능하게 된다.

즉, 로워 아암(5)과 어퍼 아암(3)을 연결하고 있는 아암 서포트(4)가 곡선상으로 형성되어 있기 때문에 휠(51)가 회전되어도 아암 서포트(4)와 간섭되지 않게 되고, 상기한 수평 아암부(2) 및 어퍼 아암(3)의 연결 부분도 휠(51)의 상단보다높은 위치에 형성되어 있기 때문에 휠(51) 회전에 간섭을 주지 않게 되는 것이다.

물론, 구동력을 발생시키기 위한 구성이 휠 내부에 모터가 각각 장착된 휠 인 모터 타입이기 때문에 휠(51)을 구동시키는 데에 따른 동력 전달 구성에서도 휠(51)와 간섭되는 부분은 없게 되고, 휠(51)가 수납되는 공간이 휠 하우징(미 도시)는 도2에 이점쇄선으로 도시된 휠(51)의 회전 위치에서 간섭되지 않도록 형성된다.

상기한 바와 같이 너클(1)이 약 90°까지 회전 가능하게 되면, 주차 시 또는 저속 주행 시 휠(51)을 도2에서 이점쇄선으로 표시한 바와 같이 위치시킬 수 있게 됨으로써, 차량이 횡방향으로 이동 가능하게 된다.

또한, 차량의 저속 선회시에도, 종래의 현가 장치가 적용된 휠(51)은 드라이브 샤프트등과 같은 구동 장치등에 따른 간섭으로 48°정도까지밖에 회전되지 않는 것에 비해, 본 발명의 현가 장치에 따른 휠의 회전 각도를 보다 크게 할 수 있게 됨으로써 최소 회전 반경을 현저하게 작게 할 수 있게 된다.

예를 들어, 비교적 작은 공간에서 차량 주차 시 운전자가 빈공간 측면에 차량을 정지시킨 후 상기한 타이 로드(TR) 및 너클(1)을 90°정도 회전시켜 휠을 도2에서의 일점쇄선에서 이점쇄선의 경우와 같이 위치시키게 된다.

이 경우에 상기 휠(51)이 이점쇄선으로 도시된 위치인 횡방향으로 위치되면, 휠을 정/역회전시키게 되는 바, 이에 따라 차량이 측방향으로 이동하게 됨으로써 비교적 작은 공간에서도 상기한 차량을 주차시키는 것이 매우 용이하게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명은 휠 인 모터 타입의 전기 자동차용 현가장치에서 어퍼 아암과 로워 아암을 연결하는 아암서포트를 휠의 바깥쪽으로 돌려 설치함으로써 조타 시 휠이 대략 90°정도 회전 가능하게 되고 이로 인해 주차 시 또는 선회시 조향 동작의 편의성이 대폭 향상되는 잇점이 있는 것이다.

Claims (7)

1. 타이 로드의 동작에 따라 모터가 내장되어 각각 별도로 구동하는 휠을 조향시키도록 휠에 연결 설치된 너클을 포함하는 전기 자동차용 현가 장치에 있어서,

   상기한 너클과 휠의 상단보다 높은 위치에서 수평 방향으로 회동 가능하도록 결합됨과 아울러 너클과 함께 승강 운동하도록 설치된 수평 아암부와;

   상기한 수평 아암부 양단에 일단이 회동 가능하게 연결됨과 아울러 차량 전후 방향으로 타단이 차체에 피봇 연결된 다수의 어퍼 아암과;

   상기한 수평 아암부와 어퍼 아암의 회전 연결 부분에서 차량 후방에 위치된 부분에 일단이 회동 가능하게 연결됨과 아울러 조타 시 휠의 회전 반경에서 벗어나도록 곡률진 형태로 형성된 아암 서포트와;

   상기한 아암 서포트의 일단에 회동 가능하게 일단이 연결됨과 아울러 타단이 차체에서 휠 후방 위치에 피봇 설치된 로워 아암을 포함함을 특징으로 하는 전기 자동차용 현가 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 아암 서포트 일부분에 일단이 고정되고 타단이 차체에 고정되며 대략 수직 상태로 설치되는 스트러트 어셈블리를 포함함을 특징으로 하는 전기 자동차용 현가 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 어퍼 아암과 차체의 회동 연결 부분은안티-다이브 특성의 향상을 위해 전방측에 비해 후방측이 차체의 안쪽으로 더 깊이 설정됨과 더불어 후방측이 전방측에 비해 지면으로부터 높은 위치에 설치되어 각각의 장착부가 θ₁, θ₂의 각도를 갖도록 구성함을 특징으로 하는 전기자동차용 현가장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 너클과 수평 아암부의 연결 부분을 중심으로 차량 전방측이 길고 후방측이 짧아지도록 구성함을 특징으로 하는 전기 자동차용 현가 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 휠에 캠버 특성을 부여하도록 수평면을 중심으로 너클의 휠 연결 부분과 로워 아암의 아암 서포트 연결 부분 각도 및 수평면에 대해 수평 아암부와 너클의 연결 부분이 이루는 각도가 각각 θ₅, θ₆을 이루되, 이 각도는 각각 상이하게 설정되는 것을 특징으로 하는 전기 자동차용 현가 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 너클과 차체의 전방을 기준으로 한 수직선과의 경사각인 킹핀 경사각을 θ₃으로 형성하여 구성함을 특징으로 하는 전기 자동차용 현가 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 너클과 차체의 측면을 기준으로 한 수직선과의 경사각인 캐스터각을 θ₄로 형성하여 구성함을 특징으로 하는 전기 자동차용 현가 장치.