KR100569331B1 - 횡력 저감용 차량의 스트럿 타입 현가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 횡력 저감용 차량의 스트럿 타입 현가장치에 관한 것으로, 현가장치의 스트럿에 장착된 스프링의 오프셋 각이 차량의 직진 주행이나 선회 주행에 따라 자동적으로 최적 오프셋 각으로 조절되어 항상 최적의 승차감을 만족함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 맥퍼슨 스트럿 현가장치가 차체와 차륜(W)에 회전 가능하게 지지되는 너클 사이를 연결하는 스트럿트어셈블리(1)가 일단이 차체와 움직임이 억제되도록 고정된 상태로 결합되면서 타단이 차륜(W)에 회전 가능하게 지지되는 너클과 움직임이 허용되도록 연결되는 댐퍼(2,쇽업소버)와, 이 댐퍼(2)를 감싸면서 차륜으로부터 차체에 전해지는 충격을 감소시키는 스프링(3), 상기 댐퍼(2)에 서로 간격을 두고 부설되어 스프링(3)을 지지하면서 차륜(W)으로 전달되는 외력에 대해 스프링의 오프셋 각을 가변시키는 시트어셈블리로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

횡력 저감용 차량의 스트럿 타입 현가장치{Strut type suspension for decreasing side force}

도 1은 본 발명에 따른 횡력 저감용 차량의 스트럿 타입 현가장치의 구성도

도 2는 본 발명에 따라 범프와 리바운시 횡력 저감용 차량의 스트럿 타입 현가장치의 작동 상태도

도 3은 본 발명에 따른 횡력 저감용 차량의 스트럿 타입 현가장치의 변형례

도 4는 도 2에 따라 횡력 저감용 차량의 스트럿 타입 현가장치의 작동상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 스트럿트어셈블리 2 : 댐퍼

3 : 스프링 4 : 어퍼스프링시트

5 : 로워스프링시트 6 : 가변스프링시트

7 : 굴절링크 7a,7b : 제1·2링크

7c : 조인트 10 : 스테빌라이저

W : 차륜

본 발명은 스트럿 타입 현가장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스프링을 일정한 각도로 기울여 전달된 하중에 의한 횡력을 줄여 승차감을 증대시킬 수 있도록 된 횡력 저감용 차량의 스트럿 타입 현가장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 노면으로의 충격외에도 구동력, 제동력, 원심력 등 다양한 힘이 동시에 작용하여 차량의 상, 하로의 진동인바운싱(bouncing), 차량의 좌우로의 진동인 러칭(lurching), 차량의 전, 후로 진동하는 서징(surging), 길이방향의 중심축을 기준으로 좌, 우로 진동하는 롤링(rolling) 등의 진동을 받게 된다.

이와 같이 다양한 진동을 흡수하고 승차감과 주행안정성 및 선회특성을 고려하여 다양한 현가장치와 스프링시스템이 사용되고 있는데 이중, 쇽업소버(댐퍼)를 차륜의 휠의 위치결정을 위해 스트럿을 이용하는 맥퍼슨 스트럿식 현가장치(macpherson strut type suspension)는 쇽업소버를 내장하여 스프링을 설치한 스트럿(strut)을 세로로 설치하여 상단을 보디에 장착하고 하단은 로워암(트랜스퍼 링크)에 지지되는 구조인 독립형 현가장치이다.

한편, 이와 같은 스트럿 타입 현가장치는 구조상 스트럿 축과 하중의 입력축(타이어접지점과 스트럿 어퍼마운트점을 연결하는 선)이 경사져 있으므로 스트럿에 굽힘모멘트가 발생하는데, 이 굽힘모멘트는 쇽업소버(댐퍼)의 섭동부에 경사력을 발생시키므로 마찰이 증대하여 부드럽게 작동하지 못하도록 작용하고 이에 따라, 코일스프링을 스트럿 축과 오프셋(Offset)시켜 설치해 굽힘모멘트를 상쇄하도록 구성하게 된다.

즉, 스프링의 오프셋(offset)양을 결정하기 위해서는 주행 조건을 고려해야 하는 어려움이 있는데 즉, 차량이 직진 주행 조건인 경우에는 차륜의 너클을 기준으로 작용하는 수직 하중에 대해 로워아암이 인장력을 받게 되므로 이를 고려해 쇽업소버(댐퍼)에 걸리는 횡력(측력)을 줄여줄 수 있도록 스프링의 오프셋 각을 상대적으로 크게 설정해야함은 물론이다.

또한, 차량이 코너링 조건의 경우과 같이 수직하중과 횡하중이 동시에 접지점에서 작용할 때에는 수직력에 의한 인장력과 횡력에 의한 압축력이 동시에 작용하게 되므로 이를 고려해 쇽업소버(댐퍼)에 걸리는 횡력(측력)을 줄여줄 수 있도록 스프링의 오프셋 각을 상대적으로 작게 설정해야함은 물론이다.

그러나, 실제 차량 주행 조건에서는 직진 및 코너링 조건이 혼재되어 있으므로 두 가지의 주행 조건 모두에 대해서 만족시키는 스프링의 오프셋 각를 결정할 수 없는 한계가 있고 이로 인해, 실질적으로 스프링의 오프셋 각은 설계상 경험을 통해서 두 조건을 조화시킬 수 있는 영역내에서 잡아주게 되지만, 이러한 절충에 따른 결정 방식으로 인해 직진 주행뿐만 아니라 코너링 조건에서도 승차감을 모두 충분히 만족시키지 못하는 한계가 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 현가장치의 스트럿에 장착된 스프링의 오프셋 각이 차량의 직진 주행이나 선회 주행에 따라 자동적 으로 최적 오프셋 각으로 조절되어 항상 최적의 승차감을 만족함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차체와 차륜에 회전 가능하게 지지되는 너클 사이를 연결하는 스트럿트어셈블리가 일단이 차체와 움직임이 억제되도록 고정된 상태로 결합되면서 타단이 차륜에 회전 가능하게 지지되는 너클과 움직임이 허용되도록 연결되는 댐퍼와, 이 댐퍼를 감싸면서 차륜으로부터 차체에 전해지는 충격을 감소시키는 스프링 및 상기 댐퍼에 서로 간격을 두고 부설되어 스프링을 지지하면서 차륜으로 전달되는 외력에 대해 스프링의 오프셋 각을 가변시키는 시트어셈블리로 이루어지되,

상기 시트어셈블리는 댐퍼의 상부부위에 설치되어 스프링의 상단부를 고정·지지하는 어퍼스프링시트와,

상기 댐퍼의 하부부위에 설치되어 스프링의 하단부를 고정·지지하면서 외력에 따라 스프링을 댐퍼쪽으로나 바깥쪽으로 이동시켜 오프셋 각을 가변시키는 가변수단 및

이 가변수단을 안착시켜 슬라이딩이동되도록 지지하면서 상기 댐퍼에 고정된 로워스프링시트로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 횡력 저감용 차량의 스트럿 타입 현가장치의 구성도 를 도시한 것인바, 본 발명의 맥퍼슨 스트럿 현가장치는 차체와 차륜(W)에 회전 가능하게 지지되는 너클 사이를 연결하는 스트럿트어셈블리(1)가 일단이 차체와 움직임이 억제되도록 고정된 상태로 결합되면서 타단이 차륜(W)에 회전 가능하게 지지되는 너클과 움직임이 허용되도록 연결되는 댐퍼(2,쇽업소버)와, 이 댐퍼(2)를 감싸면서 차륜으로부터 차체에 전해지는 충격을 감소시키는 스프링(3), 상기 댐퍼(2)에 서로 간격을 두고 부설되어 스프링(3)을 지지하면서 차륜(W)으로 전달되는 외력에 대해 스프링의 오프셋 각을 가변시키는 시트어셈블리로 이루어진다.

여기서, 상기 시트어셈블리는 댐퍼(2)의 상부부위에 설치되어 스프링(3)의 상단부를 고정·지지하는 어퍼스프링시트(4)와, 상기 댐퍼(2)의 하부부위에 설치되어 스프링(3)의 하단부를 고정·지지하면서 외력에 따라 스프링(3)을 댐퍼(2)쪽으로나 바깥쪽으로 이동시켜 오프셋 각을 가변시키는 가변수단 및, 이 가변수단을 안착시켜 슬라이딩(Sliding)이동되도록 지지하면서 상기 댐퍼(2)에 고정된 로워스프링시트(5)로 이루어진다.

또한, 상기 가변수단은 스프링(3)의 하단부를 고정·지지하는 가변스프링시트(6)와, 이 가변스프링시트(6)를 댐퍼(2)쪽으로나 바깥쪽으로 이동시키도록 일단이 가변스프링시트(6)에 고정되고 타단이 댐퍼(2)부위에 고정되어 그 중앙부위에 구비된 조인트(7c)를 매개로 굴절되는 굴절링크(7)로 이루어진다.

이때, 상기 굴절링크(7)는 일단이 가변스프링시트(6)에 조인트(7c)를 매개로 고정되면서 타단이 중앙부위에 구비된 조인트(7c)에 고정되는 제1링크(7a)와, 중앙부위에 구비된 조인트(7c)에 일단이 고정되면서 타단이 댐퍼(2)쪽에 체결된 조인트(7c)에 고정되는 제2링크(7b)로 이루어지게 된다.

그리고, 상기 가변수단은 좌·우 현가장치에서 모두 안쪽을 향하도록 설치될 수 있으나 그 변화량이 큰 바깥쪽을 향하도록 설치되는 것이 바람직함은 물론이다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 가변수단은 도 3에 도시된 바와 같이 차체 록을 따라 양쪽 차륜을 가로지르는 스테빌라이저(10)의 양단에 고정되어 스테빌라이저(10)의 움직임에 따라 스프링(3)의 오프셋 각을 가변시킬 수 있는데 즉, 상기 스테빌라이저(10)의 양단이 가변수단의 제2링크(7b)에 고정되어지게 된다.

그리고, 상기 조인트(7c)는 리볼루트 조인트(Revolute Joint)를 사용함은 물론이다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 스프링 오프셋 각은 차륜의 너클을 기준으로 작용하는 수직 하중에 대해 로워아암이 인장력을 받게 되는 차량의 직진 주행 조건에 맞추어 설정되는데 즉, 댐퍼(2,쇽업소버)에 걸리는 횡력(측력)을 줄여줄 수 있도록 스프링(3)의 오프셋 각을 최대한 크게 설정한 상태로 된다.

그러나, 수직하중과 횡하중이 동시에 접지점에서 작용할 때에는 수직력에 의한 인장력과 횡력에 의한 압축력이 동시에 작용하게 되는 코너링 조건의 경우에는 차량의 선회에 따라 가변수단이 작용을 하게 되고, 이에 따라 상기 가변수단의 운동에 의해 댐퍼(쇽업소버)에 걸리는 횡력(측력)을 줄여줄 수 있도록 스프링의 오프셋 각이 상대적으로 작게 설정되게 된다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이 좌측(도 2에서)차륜(W)이 범프(Bump)하게 되고 우측(도 2에서)차륜(W)이 리바운드(Rebound)하게 되는 경우를 설명하면, 좌측 차륜(W)은 범프로 인해 상승되어 스트럿어셈블리(1)를 들어올리려는 힘이 작용해 스트럿어셈블리(1)에 구비된 가변수단이 댐퍼(2)쪽으로 이동하게 되는 반면, 우측 차륜(W)은 리바운드로 인해 하강되어 스트럿어셈블리(1)를 내리려는 힘이 작용해 스트럿어셈블리(1)에 구비된 가변수단이 댐퍼(2)로부터 벗어나는 쪽으로 이동하게 된다.

이와 같이, 상기 좌측 차륜(W)에 상승력이 가해질 때에는 스프링(3)하단부를 지지하는 가변수단의 가변스프링시트(6)와 댐퍼(2)사이를 연결하는 굴절링크(7)가 하 방향으로 이동되고, 이로 인해 상기 굴절링크(7)의 제1·2링크(7a,7b)가 그 중앙을 연결하는 조인트(7c)부위를 중심으로 하 방향으로 꺾이면서 스프링(3)을 댐퍼(2)쪽으로 끌어당기게 되어 결국, 상기 스프링(3)의 오프셋 각을 초기 설정시보다 상대적으로 더 작게 만들어 주게 된다.

그리고, 이와 동시에 상기 우측 차륜(W)에 하강력이 가해질 때에는 스프링(3)하단부를 지지하는 가변수단의 가변스프링시트(6)와 댐퍼(2)사이를 연결하는 굴절링크(7)가 상 방향으로 이동되고, 이로 인해 상기 굴절링크(7)의 제1·2링크(7a,7b)가 그 중앙을 연결하는 조인트(7c)부위를 중심으로 상 방향으로 꺾이면서 스프링(3)을 댐퍼(2)쪽으로 끌어당기게 되어 결국, 상기 스프링(3)의 오프셋 각을 초기 설정시보다 상대적으로 더 작게 만들어 주게 된다.

또한, 상기 스프링(3)이 갖는 오프셋 각도를 가변시키는 것은 전적으로 차륜(W)으로부터 스트럿어셈블리(1)로 전달되는 외력에 의한 것이므로 선회시, 상 기 스트럿어셈블리(1)로 가해지는 횡력(측력)이 가변수단의 굴절링크(7)를 통해 스프링(3)의 오프셋 조작력으로 변환되므로 결국, 상기 스트럿어셈블리(1)의 댐퍼(2)에 발생되는 횡력(측력, Side Force)을 줄여주어 그에 따른 마찰력 저감을 통해 승차감을 향상하게 됨은 물론이다.

한편, 이와 같이 차륜의 범프와 리바운드로 인한 스트럿어셈블리(1)의 횡력을 저감하면서 스프링의 오프셋을 변화시키는 작용은 차량의 선회시 함께 움직이는 스테빌라이저(10)를 통해서도 동일하게 달성되는데 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 좌측(도 4에서)차륜(W)이 범프(Bump)하게 되는 경우, 좌측 차륜(W)에 구비된 스트럿어셈블리(1)를 들어올리려는 힘과 선회에 따른 스테빌라이저(10)의 이동에 의해 가변수단을 이루는 굴절링크(7)의 제2링크(7b)가 하 방향으로 이동되고 이로 인해, 상기 굴절링크(7)의 제1·2링크(7a,7b)가 그 중앙을 연결하는 조인트(7c)부위를 중심으로 하 방향으로 꺾이면서 가변스프링시트(6)와 함께 스프링(3)을 댐퍼(2)쪽으로 끌어당겨 스프링(3)의 오프셋 각을 초기 설정시보다 상대적으로 더 작게 만들어 주게 된다.

그리고, 이와 동시에 우측(도 4에서)차륜(W)이 리바운드(Rebound)하게 되는 경우, 우측 차륜(W)에 구비된 스트럿어셈블리(1)를 들어올리려는 힘과 선회에 따른 스테빌라이저(10)의 이동에 의해 가변수단을 이루는 굴절링크(7)의 제2링크(7b)가 상 방향으로 이동되고 이로 인해, 상기 굴절링크(7)의 제1·2링크(7a,7b)가 그 중앙을 연결하는 조인트(7c)부위를 중심으로 상 방향으로 꺾이면서 가변스프링시트(6)와 함께 스프링(3)을 댐퍼(2)쪽으로 끌어당겨 스프링(3)의 오프 셋 각을 초기 설정시보다 상대적으로 더 작게 만들어 주게 된다.

또한, 상기 스프링(3)이 갖는 오프셋 각도를 가변시키는 것은 전적으로 차륜(W)으로부터 스트럿어셈블리(1)로 전달되는 외력에 의한 것이므로 선회시, 상기 스트럿어셈블리(1)로 가해지는 횡력(측력)이 스테빌라이저(10)의 운동과 함께 가변수단의 굴절링크(7)를 통해 스프링(3)의 오프셋 조작력으로 변환되므로 결국, 상기 스트럿어셈블리(1)의 댐퍼(2)에 발생되는 횡력(측력, Side Force)을 줄여주어 그에 따른 마찰력 저감을 통해 승차감을 향상하게 됨은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 선회시 발생되는 범프와 리바운드를 통해 함께 운동되는 가변수단이 스트럿어셈블리에 장착되어 전달되는 힘에 따라 스프링을 강제로 이동시키면서 스프링 오프셋 각을 초기 설정치에 대해 변화시켜 스트럿어셈블리에 마찰력으로 작용하는 횡력(측력)을 크게 줄여 차량의 승차감을 항상 최적으로 유지 할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (5)

1. 차체와 차륜(W)에 회전 가능하게 지지되는 너클 사이를 연결하는 스트럿트어셈블리(1)가 일단이 차체와 움직임이 억제되도록 고정된 상태로 결합되면서 타단이 차륜(W)에 회전 가능하게 지지되는 너클과 움직임이 허용되도록 연결되는 댐퍼(2)와, 이 댐퍼(2)를 감싸면서 차륜으로부터 차체에 전해지는 충격을 감소시키는 스프링(3) 및 상기 댐퍼(2)에 서로 간격을 두고 부설되어 스프링(3)을 지지하면서 차륜(W)으로 전달되는 외력에 대해 스프링의 오프셋 각을 가변시키는 시트어셈블리로 이루어지되;

   상기 시트어셈블리는 댐퍼(2)의 상부부위에 설치되어 스프링(3)의 상단부를 고정·지지하는 어퍼스프링시트(4)와, 상기 댐퍼(2)의 하부부위에 설치되어 스프링(3)의 하단부를 고정·지지하면서 외력에 따라 스프링(3)을 댐퍼(2)쪽으로나 바깥쪽으로 이동시켜 오프셋 각을 가변시키는 가변수단 및, 이 가변수단을 안착시켜 슬라이딩이동되도록 지지하면서 상기 댐퍼(2)에 고정된 로워스프링시트(5)로 이루어지고;

   상기 가변수단은 스프링(3)의 하단부를 고정·지지하는 가변스프링시트(6)와, 이 가변스프링시트(6)를 댐퍼(2)쪽으로나 바깥쪽으로 이동시키도록 일단이 가변스프링시트(6)에 고정되고 타단이 댐퍼(2)부위에 고정되어 그 중앙부위에 구비된 조인트(7c)를 매개로 굴절되는 굴절링크(7)로 이루어지며;

   상기 굴절링크(7)는 일단이 가변스프링시트(6)에 조인트(7c)를 매개로 고정되면서 타단이 중앙부위에 구비된 조인트(7c)에 고정되는 제1링크(7a)와, 중앙부위에 구비된 조인트(7c)에 일단이 고정되면서 타단이 댐퍼(2)쪽에 체결된 조인트(7c)에 고정되는 제2링크(7b)로 이루어진 것을 특징으로 하는 횡력 저감용 차량의 스트럿 타입 현가장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 굴절링크(7)의 제2링크(7b)는 차체 폭을 따라 양쪽 차륜을 가로지르는 스테빌라이저(10)의 양단에 고정되어진 것을 특징으로 하는 횡력 저감용 차량의 스트럿 타입 현가장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 가변수단은 좌·우 현가장치에서 모두 바깥쪽을 향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 횡력 저감용 차량의 스트럿 타입 현가장치.

Images