KR100503537B1 - 차량의 리어 서스펜션 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 리어 서스펜션(rear suspension)에 관한 것으로서, 특히 지면에서 발생하는 충격을 흡수하고 진동을 절감하며, 차량의 후방 충돌시 충격을 완화시켜 충돌개선성능을 향상시킬 수 있는 차량용 독립식 리어 서스펜션에 관한 것이다.

Description

차량의 리어 서스펜션 { Rear suspension of vehicle }

본 발명은 차량의 리어 서스펜션(rear suspension)에 관한 것으로서, 특히 지면에서 발생하는 충격을 흡수하고 진동을 절감하며, 차량의 후방 충돌시 충격을 완화시켜 충돌개선성능을 향상시킬 수 있는 차량용 독립식 리어 서스펜션에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 주행중 바퀴를 통해서 노면으로부터 크고 작은 진동이나 충격을 끊임없이 받고 있다.

따라서 프레임과 차축(axle)과의 사이에 완충장치를 설치하여 충격이나 진동이 직접 프레임에 전달되는 것을 방지하고, 승차자의 승차감을 좋게 하며, 적재한 화물의 손상을 방지하고 무리한 충격에 의해서 차체 각부가 손상되는 것을 방지하고 있는데, 이러한 완충장치를 포함해서 프레임과 차축을 연결하는 있는 기구를 서스펜션이라 한다.

이러한 서스펜션은 노면으로부터 입력되는 충격을 완화하기 위하여 상하방향으로 연결이 유연하여야 하며, 휠에 발생되는 구동력, 제동력, 선회시의 원심력 등을 이겨낼 수 있는 수평방향의 연결이 견고하여야 한다.

또한 서스펜션은 진동, 승차감에 영향을 미치는 것 이외에 조정안정성에도 크게 관계가 있다. 서스펜션의 기본형식에는 크게 좌·우 두바퀴를 1개의 차축으로 연결한 차축식 서스펜션과 좌·우 바퀴가 독립해서 운동할 수 있는 독립식 서스펜션으로 나눌 수 있다.

도 1은 종래 일반적인 독립식 리어 서스펜션의 후면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 리어 서스펜션은 휠(11)에 설치되어지는 너클(knuckle, 12); 차량의 주행중에 받는 충격을 완화하는 코일 스프링(31); 일단이 차체와 연결되고 타단은 상기 너클(12)과 연결되며 상기 코일스프링(31)의 자유진동을 흡수하여 승차감이 향상되도록 설치된 쇽업소버(shock absorber, 30); 일단은 상기 너클(12)에 연결되고, 타단은 크로스멤버(cross member, 20)와 연결되어 휠(11)이 지지되도록 차량의 진행방향과 직각으로 좌·우에 설치된 로어암(13); 상기 로어암(13)과 크로스멤버(20)가 힌지 결합되는 로어암의 힌지부(14); 상기 로어암(13)에 가해지는 충격과 진동을 흡수함과 더불어 마모를 방지하도록 상기 힌지부(14)에 삽입되어지는 부시(bush, 미도시); 양단이 상기 로어암(13)의 좌·우에 결합되고 중앙부가 프레임 상에 장착되어 좌·우의 바퀴가 동시에 상하 작동시에는 사용되지 않지만, 좌·우의 휠이 서로 다르게 상하 작동하게 될 경우에는 비틀려서 그 때 발생되는 탄성력에 의해 차체의 기울기가 감소되도록 하는 스테빌라이저(stabilizer, 미도시) 등으로 구성되어 있다.

그러나 상기한 바와 같이, 상기 크로스멤버(20)의 전방에는 연료탱크가 후방플로어패널(미도시)에 탑재되는데, 차량의 후방충돌시 상기 크로스멤버(20)와 상기 연료탱크 사이에 적당한 충격완화장치가 없어서, 하중이 큰 충돌시 연료탱크에 충격을 가하게 되어 변형되거나 파열됨으로써 연료가 외부로 유출되어 화재의 위험성이 있고, 또한 충격이 직접적으로 차량의 실내로 전달되기 때문에 운전자 및 탑승객을 효과적으로 보호할 수 없다는 문제점이 있었다.

또한, 코일스프링의 공간 확보를 위하여 타이어 윗부분에 스프링이 위치되어야 하므로 차체 취부점(서스펜션 타워)이 높아지고 스프링의 외경만큼의 공간확보가 요구되는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 코일스프링을 제거하고 대신 토션바를 연료탱크의 후방과 로어암 사이에 설치함으로써 후방추돌시 연료탱크에 가해지는 충격을 흡수하고, 쇽업소버의 차체측 취부점의 높이를 낮출 수가 있으며, 타이어 장착공간을 쉽게 확보할 수 있는 차량의 리어 서스펜션을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 차량의 리어 서스펜션은, 휠을 회전 가능하게 지지하는 너클; 상기 너클과 차체 사이에 설치되는 쇽업소버; 차폭방향으로 설치된 크로스멤버; 일단이 상기 크로스멤버에, 타단이 상기 너클에 연결되는 로어암; 상기 로어암과 상기 크로스멤버가 힌지 결합되는 힌지부; 상기 힌지부의 외주면에 설치된 구동베벨기어; 상기 구동베벨기어와 맞물리는 피동베벨기어; 일단이 상기 피동베벨기어에 연결되는 토션바; 상기 토션바가 일정한 위치를 유지하도록 지지하는 지지부재; 상기 토션바의 타단을 고정시키는 고정부로 구성되어 있다.

그리고, 상기 고정부는 차체 또는 상기 크로스멤버 전방에 설치된 연료탱크에 장착된다.

상기 토션바는 일단이 상기 피동베벨기어에 결합되어 휠의 상하 변위로써 상기 로어암의 회전을 상기 토션바 자체의 비틀림 탄성을 이용하여 스프링 역할을 하게 되며, 타단은 상기 고정부에 고정되어 차량 자세가 유지되게 한다.

따라서, 주행 중 노면으로부터 상·하방향으로 충격이 가해지게 되면, 상·하방향 가압력이 상기 로어암에 가해져 상기 베벨기어와 결합된 상기 토션바로 전달되어 모멘트를 발생하므로 결국, 상기 토션바에 시계·반시계방향의 비틀림응력이 발생되어 가해진 상·하방향 가압력에 따른 충격을 흡수하게 된다.

그리고 후방 충돌시에는 상기 크로스멤버, 예비타이어 등에 의한 충격을 상기 토션바의 벤딩응력에 의해 상기 연료탱크에 가해지는 충격을 흡수하게 된다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 리어 서스펜션의 후면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 리어 서스펜션의 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 리어 서스펜션의 고정부의 사시도이다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량의 리어 서스펜션은 너클(12), 쇽업소버(30), 크로스멤버(100), 로어암(13), 구동 및 피동 베벨기어 (101, 102), 토션바(105), 고정부(110)로 구성되어 있다.

상기 너클(12)은 휠(11)을 회전 가능하게 지지하고, 상기 너클(12)과 차체 사이에는 쇽업소버(30)가 설치된다.

로어암(13)은 차폭방향으로 설치된 크로스멤버(100)와 힌지 결합되는 힌지부(14)에 의해 일단이 상기 크로스멤버(100)와 연결되고, 타단이 상기 너클(12)에 연결된다.

상기 로어암의 힌지부(14)의 내측에는 종래에 알려진 부시(미도시)가 삽입되어 있다.

상기 힌지부(14)의 외주면에는 구동베벨기어(101)가 설치되고, 이와 맞물리며 회전하는 피동베벨기어(102)는 상기 토션바(105)의 일단에 설치된다.

상기 토션바(105)의 일단이 회전할 때, 상기 토션바(105)가 비틀림을 발생하도록 상기 토션바(105)의 타단은 차체 또는 연료탱크에 고정된 고정부(110)에 설치된다.

상기 크로스멤버(100)는 상기 피동베벨기어(102)가 상기 구동베벨기어(101)와 맞물리기 위해서 내부로 일부 삽입될 경우에는 측면에 삽입구(미도시)가 형성되도록 제작함이 바람직하다.

상기 크로스멤버(100) 또는 차체에 설치되는 지지부재(103)는 상기 토션바(105)가 이탈되지 않고 일정한 위치를 유지하도록 지지한다.

상기 고정부(110)와 상기 피동베벨기어(102) 사이에 설치되는 상기 토션바(105)는 직선형을 사용하여 지면으로부터의 충격에는 비틀림응력으로 충격을 흡수하고, 후방으로부터의 충격에는 벤딩응력으로 충격을 흡수할 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이 굴곡형의 토션바(105)를 사용하여 지면으로부터의 충격에 비틀림응력과 벤딩응력을 동시에 발생시켜 충격흡수율을 향상시킴은 물론 토션바(105)의 차체 강성도 함께 증가시킬 수 있고, 후방으로부터의 충격시에는 벤딩응력에 의해 후방충격을 흡수할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고정부(110)는 브라켓(201), 지지파이프(210), 앵커암(211), 시트(220,221), 볼트(231), 너트(230) 등으로 이루어진다. (공개특허공보 공개번호 특1998-035582참조)

상기한 토션바(105)를 장착하는 방법은 상기 토션바(105)의 일단을 상기 피동베벨기어(102)에 삽입하고, 타단은 상기 앵커암(211)에 형성된 상기 지지파이프(210)에 삽입하여 상기 브라켓(201)에 고정되도록 한다.

그 후에, 상기 토션바(105)에 비틀림응력이 가해지지 않은 위치로부터 상기 볼트(231)를 상기 시트(220,221)에 안착시키고, 상기 앵커암(211)을 상기 볼트(231)를 따라 회동시킨 후, 이 상태에서 상기 너트(230)를 조여서 고정시키게 된다.

상기 토션바(105)의 장착이 완료된 후에는 차량의 중량에 따라 상기 볼트(231)의 조임량을 조절하여 상기 앵커암(211)을 회전시킴으로써 상기 토션바(105)의 스티프니스(stiffness)와 차량 자세를 조절하게 된다.

상기 브라켓(201)은 연료탱크(120)나 차체에 용접 등의 방법으로 고정된다.

종래의 코일스프링을 제거하고 대신 상기 토션바(105)를 연료탱크(120)의 후방에 설치함으로써, 바운드 또는 리바운드에 의해 지면으로부터 충격이 가해질 때에는 상기 로어암(13)의 회전운동을 상기 구동 및 피동베벨기어(101,102)에 의해 상기 토션바(105)에 충격이 가해지게되고, 후방 충돌시에는 상기 크로스멤버(100), 예비타이어(미도시) 또는 차체 등에 의해 직접적으로 상기 토션바(105)에 충격이 가해지게 된다.

이로 인해, 지면으로부터 충격이 가해질 때에는 상기 로어암(13)을 통해 상기 토션바(105)의 비틀림응력에 의해 충격을 흡수하고, 후방 충돌시에는 상기 토션바(105)의 벤딩응력에 의해 충격을 흡수하게 된다.

본 발명인 차량의 리어 서스펜션은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형되어 실시될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 차량의 리어 서스펜션에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 차량의 후방 충돌시 차실 쪽으로 전달되는 충격을 상기 토션바에서 흡수하여 탑승자를 보다 안전하게 보호할 수 있을 뿐만 아니라, 연료탱크에 가해지는 충격을 흡수하여 연료탱크가 변형되거나 파열되는 것을 막아 연료누유의 염려가 줄어들어 화재의 위험성을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

둘째, 코일스프링과 쇽업소버로 구성된 종래의 서스펜션에서 코일스프링을 제거하고 토션바를 설치함으로써, 토션바와 쇽업소버에 의한 지면의 충격흡수 및 진동절감은 종래와 동일하면서, 코일스프링이 제거됨에 따라 쇽업소버의 차체측 취부점의 높이를 낮출 수 있어 타이어의 장착공간을 용이하게 확보할 수 있고, 또한 하중분담으로 인한 쇽업소버의 강성확보와 섭동저항의 감소, 코일스프링으로 인한 진동유입을 방지할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 굴곡형의 토션바를 사용함으로서, 지면으로부터의 충격에 비틀림응력과 벤딩응력을 동시에 발생시켜 충격흡수율을 향상시킴은 물론, 토션바의 차체 강성도 함께 증가시킬 수 있고, 후방으로부터의 충격시에는 벤딩응력에 의해 후방충격을 흡수할 수 있다.

도 1은 종래의 독립식 리어 서스펜션의 후면도,

도 2는 본 발명에 따른 리어 서스펜션의 후면도,

도 3은 본 발명에 따른 리어 서스펜션의 평면도,

도 4는 본 발명에 따른 리어 서스펜션의 고정부의 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

13 : 로어암, 30 : 쇽업소버,

100 : 크로스멤버, 101 : 구동베벨기어,

102 : 피동베벨기어, 103 : 지지부재,

105 : 토션바, 110 : 고정부,

120 : 연료탱크, 201 : 브라켓,

211 : 앵커암.

Claims (2)

1. 삭제
2. 휠을 회전 가능하게 지지하는 너클;

   상기 너클과 차체 사이에 설치되는 쇽업소버;

   차폭방향으로 설치된 크로스멤버;

   일단이 상기 크로스멤버에, 타단이 상기 너클에 연결되는 로어암;

   상기 로어암과 상기 크로스멤버가 힌지 결합되는 힌지부;

   상기 힌지부의 외주면에 설치된 구동베벨기어;

   상기 구동베벨기어와 맞물리는 피동베벨기어;

   일단이 상기 피동베벨기어에 연결되는 토션바;

   상기 토션바가 일정한 위치를 유지하도록 지지하는 지지부재;

   상기 토션바의 타단을 고정시키는 고정부를 포함하여 이루어지되,

   상기 고정부는 연료탱크에 장착되어 상기 토션바가 후방 또는 지면의 충격을 흡수하는 것을 특징으로 하는 차량의 리어 서스펜션.