KR100476191B1 - 자동차의 멀티 링크 현가장치용 더블 볼 죠인트 - Google Patents

Abstract

2개의 볼 죠인트를 하나의 몸체에 일체화함으로써, 모듈화하여 점유공간과 제작공차를 줄임은 물론 조향시 소요되는 회전력을 줄이고, 회전각도의 정확도를 높일 수 있는 멀티링크 현가장치의 더블 볼 죠인트를 제공할 목적으로;

휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어와; 차폭 방향으로 배치되어 상기 휠 캐리어의 하단부분과 상단부분을 차체측과 연결하는 적정수의 로워 및 어퍼 컨트롤 아암등을 포함하여 이루어지되, 상기 휠 캐리어와 로워 및 어퍼 컨트롤 아암을 상호 연결하는 볼 죠인트에 있어서,

상기 볼 죠인트를 형성하는 볼 스터드의 방향을 상호 반대방향으로 한 상태에서 상기 볼 스터드의 볼 부분이 하나의 케이스에 결합되어 단일체로 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 멀티 링크 현가장치의 더블 볼 죠인트를 제공한다.

Description

자동차의 멀티 링크 현가장치용 더블 볼 죠인트{DOUBLE BALL JOINT FOR MULTLINK SUSPENSION SYSTEM}

본 발명은 자동차의 멀티 링크형 전륜 현가장치에 적용되는 볼 죠인트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2개의 볼 죠인트를 하나의 몸체에 일체화함으로써, 모듈화하여 제작공차를 줄임은 물론 조향시 소요되는 회전력을 줄이고, 회전각도의 정확도를 높일 수 있도록 한 멀티 링크형 현가장치의 더블 볼 죠인트에 관한 것이다.

차량에 있어서의 현가장치는 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 현가장치에는 휠을 지지하여 주는 휠 캐리어와 차체를 연결하여 주는 컨트롤 아암 사이에는 요동, 미끄럼 운동이 가능한 볼 죠인트가 적용되며, 이의 볼 죠인트는 휠의 상하 운동과 조향 운동을 가능케 하는 것으로서,

첫째, 휠의 상하 운동에 추종하는 요동각을 가질 것,

둘째, 스티어링의 움직임이나 느낌에 악영향을 주지 않을 것.

셋째, 시미나 이상음의 원인이 되는 헐거움이 없을 것,

넷째, 진흙탕이나 물, 그리고 저온, 고온등의 사용환경에 견딜 것,

다섯째, 휠로부터의 입력에 대하여 충분한 강도를 가질 것 등의 요구조건을 만족시켜야만 한다.

상기와 같은 볼 죠인트가 적용되는 현가장치의 일예를 살펴보면, 도 1에서와 같이, 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어(2)의 하부는 차폭 방향으로 배치되는 2개의 전,후 로워 컨트롤 아암(4)(6)에 의해 차체에 연결되고, 휠 캐리어(2)의 상부는 차폭방향으로 배치되는 전,후 2개의 어퍼 컨트롤 아암(8)(10)에 의하여 차체에 지지된다.

물론 도 1에서는 완충수단은 도시하지 않고 있다.

상기와 같은 멀티링크 타입의 현가장치에 있어서, 컨트롤 아암들을 휠 캐리어에 연결함에 있어서, 종래에는 도 5 및 도 6에서와 같이, 각각의 컨트롤 아암(100)(102)의 휠측 선단부에 볼 죠인트(104)(106)를 개재시켜 독립적으로 휠 캐리어(108)와 연결하고 있다.

상기에서 볼 죠인트(104)(106)는 로워 컨트롤 아암(100)(102) 선단에 일체로 형성된 케이스(110)(112)에 볼 스터드(114)(116)의 볼(120)(122) 부분이 삽입되고, 이의 케이스(110)(112)와 볼(120)(122)는 이들의 구면 회전운동이 가능하도록 하는 구조로 이루어지고, 상기 볼 스터드(114)(116)가 휠 캐리어(118)에 체결된다.

이러한 볼 죠인트(104)(106)의 구면 회전운동에 의하여 휠의 조향이 가능해 지게 되는데, 직진의 상태에서는 도 7의 (A)에서와 같은 상태를 유지하게 된다.

이때 전, 후 로워컨트롤 아암의 양단 연결부를 연결하는 가상의 연결선이 만나는 곳이 휠의 회전중심(RC)이 되며, 조향시에는 휠(124)의 자세에 따라 변하게 되는데, 우회전시에는 (B), 좌회전시에는 (C)와 같이 변하게 된다.

그리고, 상기와 같이 컨트롤 아암을 독립적으로 볼 죠인트를 이용하여 연결하는 경우에 있어서는, 조향시에는 볼 스터드가 휠 캐리어에 고정되어 있는 상태에서 케이스가 요동하면서 조향이 이루어지게 되는 바, 도6 에서와 같이, 케이스의 최대 요동시 상호 간섭을 피하기 위하여 최소의 갭(g)을 유지하여야만 하며, 상호 일정한 높이 차(h)를 두어야만 한다.

그러나 상기 휠의 회전중심(RC) 변화는 가능한 작아야만 휠의 조향이 용이하게 이루어지고, 운전자로 하여금 조향 느낌을 좋게 할 수 있게 되는데, 상기 휠의 회전중심(RC) 변화를 작게 하려면 결국 상기 볼 죠인트의 상호 이격거리를 작게 하여야만 함에도 불구하고, 종래의 구조적인 특성에 의하여 볼 죠인트의 상호 갭을 줄이는데에는 한계가 있다는 문제점을 내포하고 있다.

그리고 양 볼 죠인트간에 과도한 높이 차이로 인하여 조향시 회전력이 증대되고, 회전각도의 정확성을 기할 수 없으며, 점유공간을 크게 차지한다는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 독립적인 볼 죠인트를 사용함으로써, 제작 오차가 발생됨은 물론 조립 작업시 조립시간이 많이 소요되고, 부품수 증가와 높이 차를 확보하기 위해서는 휠 캐리어의 형상 변형에 따른 금형 제작비 상승으로 생산 원가상승의 요인이 된다는 문제점이 있는 것이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서 본 발명의 목적은 2개의 볼 죠인트를 하나의 몸체에 일체화함으로써, 모듈화하여 점유공간과 제작공차를 줄임은 물론 조향시 소요되는 회전력을 줄이고, 회전각도의 정확도를 높일 수 있는 멀티링크 현가장치의 더블 볼 죠인트를 제공함에 있다.

이러한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어와; 차폭 방향으로 배치되어 상기 휠 캐리어의 하단부분과 상단부분을 차체측과 연결하는 적정수의 로워 및 어퍼 컨트롤 아암등을 포함하여 이루어지되, 상기 휠 캐리어와 로워 및 어퍼 컨트롤 아암을 상호 연결하는 볼 죠인트에 있어서,

상기 볼 죠인트를 형성하는 볼 스터드의 방향을 상호 반대방향으로 한 상태에서 상기 볼 스터드의 볼 부분이 하나의 케이스에 결합되어 단일체로 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 멀티 링크 현가장치의 더블 볼 죠인트를 제공한다.

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

도 1 은 본 발명이 적용되는 현가장치의 일예를 보인 것으로서, 상기한 바와 같이, 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어(2)의 하부는 차폭 방향으로 배치되는 2개의 전,후 로워 컨트롤 아암(4)(6)에 의해 차체에 연결되고, 휠 캐리어(2)의 상부는 차폭방향으로 배치되는 전,후 2개의 어퍼 컨트롤 아암(8)(10)에 의하여 차체에 지지된다.

이와 같이 로워 및 어퍼 컨트롤 아암(4)(6),(8)(10)을 다수 이용하는 멀티형 현가장치에 있어서는, 휠측 단부를 가능한 한데 모은 상태에서 휠 캐리어(2)와 연결하게 되며, 조향륜인 전륜의 경우에는 회전 방향과 회전각도를 크게 확보할 수 있는 볼 죠인트를 사용하게 된다.

상기에서와 같이 볼 죠인트를 이용하여 각각 전,후 2개의 아암으로 이루어지는 로워 또는 어퍼 컨트롤 아암(4)(6),(8)(10)을 휠 캐리어(2)에 연결함에 있어서, 본 발명은 도 2에서와 같이, 2개의 볼 죠인트를 일체화 한 더블 볼 죠인트(20)를 사용하였다.

상기 더블 볼 죠인트(20)는 로워 및 어퍼 컨트롤 아암(4)(6),(8)(10)에 모두 적용되지만, 설명의 편의상 로워 컨트롤 아암(4)(6)을 일예로서 도시하고 설명함을 전제한다.

상기 더블 볼 죠인트(20)는 도 3에서와 같이 하나의 케이스(22)에 2개의 볼 스터드(24)(26)를 조립한 것으로서, 상기 케이스(22)는 중앙부분에 나란히 하향 볼 스터드(24)와 상향 볼 스터드(26)를 조립할 수 있는 공간부(28)(30)를 확보하며, 양측으로는 이의 케이스(22)를 휠 캐리어(2)에 체결할 수 있도록 하는 고정구(32)(34)가 일체로 형성된다.

그리고 상기 볼 스터드(24)(26)는 이에 일체로 형성되는 볼(36)(38) 부분이 상기 공간부(28)(30)에 위치한 상태에서 컨트롤 아암이 체결되는 연장부(40)(42)가 하향 및 상향 돌출되는 형태로 조립된다.

물론 상기 공간부(26)(28)에는 이에 결합되는 볼(36)(38)과 구면접촉을 이루는 윤활부재(지지부재)(42)(44)가 배치되는데, 이의 내부 구성은 어떤 일정한 구조로 한정하는 것이 아니라, 볼 스터드(24)(26)의 구면 회전운동이 가능하도록 지지하는 구조이면 충분하며, 이의 구성은 여러 종류로서 이미 공지된 사실이다.

또한, 상기와 같이 볼 스터드(24)(26)를 조립함에 있어서는, 볼(36)(38)의 센터(BC1)(BC2)를 상호 연결하는 가상의 선이 대략 45°를 유지할 수 있도록 하였다.

상기의 각은 45°로 한정되는 것은 아니고 적용되는 차량에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.

상기에서 볼 센터(BC1)(BC2)를 연결하는 가상의 연결선이 45°가 되도록 한 것은 볼 스터드(24)(26)이 구면 회전운동을 하는데에 간섭이 발생되지 않는 범위내에서 볼(36)(38) 상호간의 최소 갭(g1)과 높이 차(h1)를 최소화하기 위함인 것이다.

상기에서 볼 스터드(24)(25)는 케이스(22)에 일직선에 위치하는 것만은 아니고, 적용차량의 특성에 따라 편심되게 배치될 수 도 있으나, 볼 센터(BC1)(BC2)는 45°를 유지한다.

상기와 같이, 전, 후 로워 컨트롤 아암(4)(6)를 볼 스터드(24)(26) 간에 거리와 높이를 최소화할 수 있도록 한 본 발명의 더블 볼 죠인트(20)를 이용하여 현가장치를 구성하는 경우에는 도 4에서와 같이, 전, 후 로워 컨트롤 아암의 양측 연결부를 연결하는 가상의 연결선이 교차하여 형성되는 휠의 회전중심(RC1)이 종래의 회전중심(RC)에 비하여 가까이에 존재함으로써, 조향시 휠의 회전마찰이 줄어들고, 휠이 안정되게 회전하게 됨으로써, 휠의 조향이 원활하게 이루어지게 되는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 2개의 볼 죠인트를 하나의 몸체에 일체화하여 형성함으로써, 모듈화되어 휠 캐리어와 컨트롤 아암의 조립작업이 매우 간편하게 이루어질 수 있게 되며, 이에 따른 부품수 저감과 컴팩트화로 생산 원가를 절감할 수 있게 된다.

그리고 제작오차 발생을 최소화할 수 있는 바, 현가장치 및 조향장치의 성능향상에 도움이 되며, 원활한 조향으로 품질이 향상되어 당해 차량에 대한 신뢰성을 높일 수 있게 된다.

또한, 각각 전,후 컨트롤 아암과 연결되는 볼 스터드의 볼을 이의 볼 중심이 45°가 유지되면서 최소의 갭과 최소의 높이 차를 보유할 수 있도록 함으로써, 조향시 휠의 원활한 조향이 이루어짐은 물론 회전각의 정확성을 높일 수 있는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명이 적용되는 전륜 현가장치의 일예를 도시한 사시도.

도 2는 본 발명의 적용상태를 보인 휠 캐리어와의 분해 사시도.

도 3은 본 발명에 의한 더블 죠인트의 단면도.

도 4는 본 발명의 작동 설명을 위한 도면.

도 5는 종래 적용예를 보인 일부 발췌 사시도.

도 6은 종래 볼 죠인트의 단면도.

도 7은 종래의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (2)

1. 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어와; 차폭 방향으로 배치되어 상기 휠 캐리어의 하단부분과 상단부분을 차체측과 연결하는 적정수의 로워 및 어퍼 컨트롤 아암등을 포함하여 이루어지되, 상기 휠 캐리어와 로워 및 어퍼 컨트롤 아암을 상호 연결하는 볼 죠인트에 있어서,

   상기 볼 죠인트를 형성하는 볼 스터드의 방향을 상호 반대방향으로 한 상태에서 상기 볼 스터드의 볼 부분이 하나의 케이스에 결합되어 단일체로 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 멀티 링크 현가장치의 더블 볼 죠인트.
2. 제1항에 있어서, 볼 스터드의 볼은, 이들 중심을 상호 연결하는 선이 45°를 유지할 수 있도록 형성한 것을 특징으로 하는 자동차의 멀티 링크 현가장치의 더블 볼 죠인트.