KR100559884B1 - 맥퍼슨 스트럿형 현가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 맥퍼슨 스트럿형 현가장치는, 스트럿의 하단부에는 너클 브라켓 및 고정축에 의해 너클이 고정된 맥퍼슨 스트럿형 현가장치에 있어서, 상기 너클 브라켓(28) 내에는 소정 간격을 두고 너클(34)이 삽입되어 고정축(36)에 의해 결합되되, 상기 너클(34)은 베어링(40)을 매개로 상기 고정축을 따라 슬라이딩 가능케 되어 있는 한편, 상기 너클(34)과 너클 브라켓(28) 사이간격에는 신축부재(42)가 끼워져 있으므로, 스트럿의 기울기를 크게 설계하지 않고도 안티 다이브와 승차감을 동시에 만족시키는 효과가 있다.

Description

맥퍼슨 스트럿형 현가장치{suspension of McPherson strut type}

도1은 종래 맥퍼슨 스트럿형 현가장치를 나타내는 사시도,

도2는 종래 맥퍼슨 스트럿형 현가장치의 너클 조립부를 나타낸 단면도,

도3은 일반적인 맥퍼슨 스트럿형 현가장치의 등가 표시도,

도4는 도3의 등가 표시도에서 피칭센터에 따른 타이어의 궤적 변화를 나타내는 도면,

도5는 도4에서 안티 다이브와 승차감을 동시에 만족하기 위한 설명도,

도6은 본 발명에 의한 맥퍼슨 스트럿형 현가장치의 너클 조립부를 나타낸 단면도,

도7은 본 발명에 의한 맥퍼슨 스트럿형 현가장치의 작용상태도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

26 : 스트럿 28 : 제1너클 브라켓

30 : 제2너클 브라켓 32 : 체결수단

34 : 너클 36 : 고정축

38 : 너트 40 : 베어링

42 : 신축부재(고무부시)

본 발명은 맥퍼슨 스트럿형 현가장치에 관한 것으로서, 안티 다이브와 승차감을 동시에 만족시키는 맥퍼슨 스트럿형 현가장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 주행 중 노면으로부터 각종의 진동과 충격을 받으므로, 차축과 프레임 사이에 완충장치를 연결하고 진동과 충격이 프레임에 직접 전달되지 않도록 하여 승차감을 향상시키고 자동차 각부분을 손상으로부터 보호하고 있다. 이 완충장치를 포함하여 프레임과 차축을 연결하고 있는 기구를 현가장치라 한다.

현가장치는 자동차의 주행 중 노면에서 받은 충격이나 진동을 완화하여 승차감과 자동차의 안정성을 향상시키기 위한 것으로서, 섀시 스프링 및 섀시 스프링의 고유진동을 제어하여 승차감을 향상시키는 쇽 업소버(Shock Absorber), 자동차의 롤링을 방지하는 스태빌라이저(Stabilizer) 및 각종 링크기구로 구성되어 있다.

이러한 현가장치에는 차륜구동방식과 스프링 시스템의 종류에 따라 여러 가지 형식의 액슬(Axle) 또는 현가장치가 사용된다.

일체식 차축(Rigid Axle)은 승용 자동차에서 주로 후차축(Rear Axle)으로만 사용된다. 일체식 차축을 승용 자동차의 앞차축으로 사용할 경우에는 기관 아래에 비교적 큰 설치공간을 필요로 한다는 점이 문제가 되기 때문이다. 화물자동차와 같은 대형자동차에서는 승용 자동차에 비해 상대적으로 설치 높이에 여유가 있고, 동시에 하중 부담 능력을 먼저 고려하게 된다. 따라서 전후 차축 모두에 하중 부담 능력이 큰 일체식 차축이 사용된다.

독립현가장치는 전차륜 현가장치로 적합하지만, 설치 공간이 작아도 되고, 무게가 가볍고, 좌우 차륜이 서로 독립적이라는 장점 때문에 후륜 현가장치, 특히 승용 자동차의 후차축 현가장치로도 많이 이용되고 있다.

독립현가식의 앞 현가장치는 차축을 분할하여 양쪽 바퀴가 서로 관계없이 움직이게 하여 좌우 어느 쪽이든 바퀴에 장애물이 걸리거나 부딪쳐도 그 바퀴만이 상하로 운동되어 차체는 기울지 않는 구조로 되어 있다. 독립현가식의 종류로는 위시본 형(Wishbone Type), 맥퍼슨 형(McPherson Type), 트레일링암 형(Trailing Arm Type)이 있다.

독립현가식 중 맥퍼슨형은 조향너클과 같이 쇽 업소버가 내장된 스트럿, 코일 스프링 등이 일체로 구성되어 있고, 코일 스프링은 스트럿에 설치된 위 스프링 시트와 아래 스프링 시트 사이에 설치된다. 한편, 맥퍼슨형의 개량형으로서 맥퍼슨 스트럿형이 있는데, 맥퍼슨 스트럿형은 맥퍼슨 원형에 가로놓인 리이프 스프링을 병용한 것으로서 코일 스프링의 설치위치를 아래 암과 프레임 사이에서 변경한 것이다.

종래 맥퍼슨 스트럿형 현가장치는 도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 스프링 시트(2)와 코일스프링(4)이 설치된 스트럿(6)의 하단부에는 제1너클 브라켓(8)과 제2너클 브라켓(10) 및 체결수단(12 : 볼트 및 너트)에 의해 너클(14)이 고정된 구조이다.

차량은 울퉁불퉁한 노면을 달릴 때, 바퀴가 오로지 범프 만을 하는 것 보다는 후방을 향해 선회하는 궤적으로 위로 밀리면서 올라가는 것이 승차감에서 유리하다. 따라서 모든 차들의 바퀴 궤적은 범프시 후방으로 밀리게 설계하는 것이 주요 관심사이다. 맥퍼슨 스트럿형 현가장치는 도3의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이 차량이 좌우축(Y축)을 중심으로 회전운동하는 피치(Pitch)의 피칭센터(C)에서 하나의 링크(S)로 연결된 스윙암 타입의 현가장치로 표현가능하며, 타이어(T)의 궤적(TR)은 피칭센터(C)에 따라 바뀌게 된다. 상기 피칭센터(C)는 로워암(A)과 스트럿(6)의 위치와 오리엔테이션에 의해 결정된다.

도4의 (a) 및 (b)는 피칭센터(C)에 따른 타이어(T)의 궤적 변화를 나타내는데, 도4의 (a)에서는 θ의 값이 크기 때문에 안티 다이브에 유리한 조건이지만 타이어(T)의 궤적(TR)이 앞쪽으로 향하고 있으므로 승차감이 불리하고, 도4의 (b)에서는 타이어(T)의 궤적(TR)이 뒤쪽으로 크게 밀리기 때문에 승차감은 좋지만 안티다이브에 불리하게 된다. 도면에서 L1은 지면 라인을 나타내고 L2는 타이어의 중심에서 지면과 수평한 라인을 나타낸다.

안티 다이브와 승차감을 동시에 만족시키기 위해서는, 도5의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이 피칭센터(C1, C2)가 지면 라인(L1)과 타이어의 중심에서 지면과 수평한 라인(L2)사이에 위치하여야 하고, 또한 피칭센터(C1)보다 최대한 앞쪽으로 위치하여 피칭센터(C2)가 존재하여야 한다. 피칭센터가 최대한 앞쪽으로 위치하기 위해서는 표시한 바와 같이 링크의 길이가 짧아져야 하며(S2로 표시), 이를 위해서 스트럿이 많이 기울어져야 한다(6'로 표시).

그런데, 안티 다이브와 승차감을 동시에 만족시키기 위해 스트럿을 많이 기 울이여야 하지만, 스트럿의 기울기는 보통 킹핀축과 캐스터의 설정에 의해 이미 정해지게 되므로 더 이상의 유리한 조건을 얻을 수 없다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 스트럿의 기울기를 크게 설계하지 않고도 안티 다이브와 승차감을 동시에 만족시키는 맥퍼슨 스트럿형 현가장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은, 스트럿의 하단부에는 너클 브라켓 및 고정축에 의해 너클이 고정된 맥퍼슨 스트럿형 현가장치에 있어서, 상기 너클 브라켓 내에는 소정 간격을 두고 너클이 삽입되어 고정축에 의해 결합되되, 상기 너클은 베어링을 매개로 상기 고정축을 따라 슬라이딩 가능케 되어 있는 한편, 상기 너클과 너클 브라켓 사이간격에는 신축부재가 끼워져 있는 것을 특징으로 한다.

상기 신축부재는 고무부시로 되어 있는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 실시예에 대해 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도6에 도시한 바와 같이, 스트럿(26)의 하단부에는 제1너클 브라켓(28)과 제2너클 브라켓(30) 및 체결수단(32)에 의해 너클(34)이 고정되는데, 상기 체결수단(32)은 볼트형으로 된 고정축(36)에 너트(38)가 체결되는 구조이다.

상기 제1너클 브라켓(28) 내에는 소정 간격을 두고 상기 너클(34)이 삽입되어 상기 고정축(36)에 의해 결합되는데, 상기 너클(34)은 베어링(40)을 매개로 상기 고정축(36)을 따라 슬라이딩 가능케 되어 있고, 상기 너클(34)과 제1너클 브라켓(28) 사이간격에는 신축부재(42)가 끼워져 있다.

상기 신축부재(42)는 신축가능한 플라스틱이나 고무재의 부시로 되어 있으나, 고무부시인 것이 바람직하다.

본 발명의 너클(34)은 완전히 고정되어 있는 종래의 구조와는 달리, 베어링(40) 축방향으로 고무부시가 변형하면서 슬라이딩 할 수 있게 되어 있다. 따라서 본 발명의 스트럿(26)과 너클(34)은 고무부시의 변형에 의해 베어링 축방향으로 슬라이딩 자유도를 가지게 된다.

도7은 본 발명에 의한 맥퍼슨 스트럿형 현가장치가 범프시 작동하는 상태를 도시하고 있는데, 도7의 (a)에 도시한 바와 같이 평시에는 너클(34)이 제1너클 브라켓(28)의 중앙에 위치하여 스트럿(26)의 중심과 너클(34)의 중심이 일치한다.

이러한 상태에서 범프가 일어나면 도7의 (b)에 도시한 바와 같이 스트럿(26)은 앞쪽으로 힘을 받게 되고 고무부시로 된 신축부재(42)가 변형되고, 스트럿(26)은 너클(34)과 상대적으로 슬라이딩하게 된다. 이에 따라 스트럿(26)은 더욱 많이 기울어지게 되고 도5에서 설명한 바와 같이 스트럿(26)이 기울어질수록 타이어(T)의 궤적은 뒤로 밀리게 되고 θ값은 커지게 된다. 따라서, 승차감과 안티 다이브에 유리한 서스펜션이 되는 것이다.

본 발명에 의한 맥퍼슨 스트럿형 현가장치에 의하면, 스트럿의 기울기를 크게 설계하지 않고도 안티 다이브와 승차감을 동시에 만족시키는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 스트럿의 하단부에는 너클 브라켓 및 고정축에 의해 너클이 고정된 맥퍼슨 스트럿형 현가장치에 있어서,

   상기 너클 브라켓 내에는 소정 간격을 두고 너클이 삽입되어 고정축에 의해 결합되되,

   상기 너클은 베어링을 매개로 상기 고정축을 따라 슬라이딩 가능케 되어 있는 한편, 상기 너클과 너클 브라켓 사이간격에는 신축부재가 끼워져 있는 것을 특징으로 하는 맥퍼슨 스트럿형 현가장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 신축부재는 고무부시로 되어 있는 것을 특징으로 하는 맥퍼슨 스트럿형 현가장치.

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