KR100649964B1 - 지오메트리 컨트롤 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 프론트 혹은 리어 서스펜션에 설치되어 자동차의 선회에 따른 최적의 토우각을 제공하는 지오메트리 컨트롤 조인트에 관한 것이다.

본 발명은 차축에 그 일단이 연결되는 암; 상기 암의 타단이 그 외주면에 연결되는 케이싱; 상기 케이싱의 내측에 편심 결합되어 그 양단이 차체에 연결되는 편심 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 지오메트리 컨트롤 조인트를 제공한다.

지오메트리 컨트롤 조인트, 선회, 토우, 암, 케이싱

Description

지오메트리 컨트롤 조인트{Geometry Control Joint}

도 1 내지 도 5는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 예시도.

도 6 및 도 7은 다른 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 예시도.

도 8은 본 발명에 따른 지오메트리 컨트롤 조인트의 구조를 설명하기 위한 분해 사시도.

도 9는 본 발명에 따른 지오메트리 컨트롤 조인트의 구조를 설명하기 위한 사시도.

도 10은 본 발명에 따른 지오메트리 컨트롤 조인트의 구조를 설명하기 위한 단면도.

도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 지오메트리 컨트롤 조인트의 작용을 설명하기 위한 예시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10 : 케이싱 20 : 고정부

21 : 제 1단부 22 : 제 2단부

23 : 편심 캠 31 : 베어링

32 : 제 1가이드 33 : 제 1써포트

34 : 제 1캡 35 : 제 2가이드

36 : 제 2써포트 37 : 제 2캡

본 발명은 지오메트리 컨트롤 조인트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차의 프론트 혹은 리어 서스펜션에 설치되어 자동차의 선회에 따른 최적의 토우각을 제공하는 지오메트리 컨트롤 조인트에 관한 것이다.

일반적으로, 차량에 있어서의 현가장치(Suspension)는, 차체와 휠 사이에 존재하며, 이 두 강체를 하나 혹은 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 스프링과 유압 쇽 업소버 및 트레일링 암과 너클, 컨트롤 아암 등으로 구성되어 있다.

이러한 현가장치는 첫째, 차량의 주행 중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자의 안락한 승차감을 제공하고, 둘째, 운전자의 운전 행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하여야 하며, 셋째, 불규칙한 노면의 주행 시 타이어 접지면에서의 수직 하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 시 차량의 안정성을 확보하여야 하다는 기본 조건을 만족시켜야만 한다.

그리고, 차량이 운행 중 발생되는 토우인(toe-in)을 증가시켜 선회시의 주행안전성을 향상시키기 위한 기술로, 토우 컨트롤 시스템이 적용된 리어 서스펜션이 적용된 차량의 경우에, 도 1에 도시된 바와 같이 휠이 장착된 너클(1)의 상부에는 어퍼 아암(2)이 연결되고 하부에는 토우 링크(3)가 연결된 구조로 되어 있으며, 상부에서 보았을 때는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 토우 링크(3)는 너클(1)의 후방에 연결되고 전방에는 토우 링크(3)에 비해 상대적으로 길이가 짧은 래터럴 링크(4)가 연결된 구조로 이루어져 있다.(너클(1)의 전방 단부에 연결된 또 하나의 링크는 트레일링 링크(5)이다.)

그런데, 상기와 같은 구조에서 토우 링크(3)의 차체 측 단부(A)가 도 1에서와 같이 상방으로 올려진 위치(실선의 위치)에 있게 되면, 주행 중 차량 범프(bump)시 토우 링크(3)의 외측 단부가 도 3에서와 같이 L만큼 바깥쪽으로 밀려나게 되고, 이때 상기 토우 링크(3)와 래터럴 링크(4)의 길이 차에 의해 위에서 보았을 때 차륜에는 도 2에서와 같이 토우인(toe-in)이 발생하게 된다.

따라서, 토우 컨트롤 서스펜션에서는 상기 토우 링크(3)의 차체 측 단부(A)의 위치(높이)를 조절함으로써 차량의 토우인 정도를 제어할 수 있게 되는 바, 평상 주행시에는 상기 A점의 위치를 낮게 하여 범프에 의한 토우 인 값의 변화를 줄임으로써 직진 안정성을 확보하고, 선회 시에는 선회 외륜이 되는 쪽의 A점의 위치를 높게 위치시켜 범프 토우 인 값을 증가시킴으로써 언더 스티어(under steer)값을 증가시켜 주행 안정성을 확보하고 있다.

즉, 차량 선회 시에는 외측 후륜에 토우 아웃(toe-out)되려는 경향이 발생하여 차량이 오버 스티어링(over steering)되어짐으로써 선회 시 주행 안정성이 떨어지게 되는데, 따라서, 상기와 같이 외측 후륜의 토우 인 값을 증가시키는 방향으로 차륜의 정렬상태를 조정하여 차량의 언더 스티어 경향을 증가시킴으로써 양자를 상 쇄시켜 선회시 차량의 주행 안정성을 확보하게 되는 것이다.

한편, 종래에는 상기와 같이 토우 인 값을 조절하기 위하여 도 4에 도시된 바와 같은 컨트롤레버(6)를 사용하였는데, 이 컨트롤레버(6)는 차체 측 고정위치인 C점을 중심으로 모터에 의해 회전 작동되며, 단부가 상기 토우 링크(3)의 단부(A)에 힌지 연결된 구조로 이루어져, 상기 컨트롤레버(6)의 회전 각도를 조절함으로써 토우 링크(3)의 차체 측 단부(A)의 높낮이를 조절하여 차륜의 토우 인 값을 제어하였다.

그런데, 상기와 같은 종래 구조에 의하면, 컨트롤레버(6)가 C점을 중심으로 회전하면서 A점의 위치를 상향시키기 때문에 컨트롤레버(6)의 회전 궤적에 비례하여 A점의 위치가 차체 쪽으로 당겨지게 된다.

이렇게 되면, 토우 링크(3)의 차외측 단부가 M 만큼 안쪽으로 당겨지게 되므로 차륜에 양의 캠버가 발생하게 되고, 이때 토우 링크(3)와 너클(1) 및 래터럴 링크(4)의 기구적 관계에 의하여 위에서 보았을 때 차륜에는 도 5에서와 같이 토우 아웃이 발생하게 된다.

따라서, 목적한 바와는 달리 차량의 오버 스티어링 경향이 증가하여 차량이 과도하게 선회됨으로써 선회시의 주행 안정성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 제어시 상기 M 만큼 트레드(tread)가 변화하게 되므로 노면과 타이어의 마찰 때문에 더욱 큰 구동 토크가 필요하며, 따라서 용량이 큰 모터를 사용해야만 하는 단점도 있었다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같은 개선된 토우 컨트롤 서스펜션이 제안되었다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 종래의 토우 컨트롤 시스템은 너클(1)의 상부에 어퍼아암(2)이 연결되고 하부에 토우 링크(3)가 연결되며, 이 토우 링크(3)는 위에서 보아 너클(1)의 후방에 위치되고, 전방에는 래터럴링크와 트레일링링크가 연결되는 한편, 상기 토우 링크(3)는 차체에 고정된 모터에 의해 구동되는 컨트롤레버(6)에 의해 차체측 단부(A)의 높낮이가 조절되도록 한 것이다.

그리고, 상기 토우 링크(3)의 차체측 단부(A)에 몸체와 직선 방향으로 연장 성형된 연장단(3a)이 형성되고, 이 연장단(3a)의 단부에는 강구(3b)가 형성된다. 또한, 상기 컨트롤레버(6)는 몸체의 차륜측 부분이 중공의 실린더부(6a)로 형성되며, 이 실린더부(6a)의 단부는 개방되어 있고, 하면에 축방향으로 절개홈(6b ; 도 7 참조)이 형성된다.

따라서, 컨트롤레버(6)와 토우 링크(3)의 연결은 토우 링크(3)의 강구(3b)가 컨트롤레버(6)의 실린더부(6a)로 단순 삽입되어 있는 상태로 이루어진다.

한편, 상기 토우 링크(3)의 차체측 단부(A)에는 원형의 핀(3c)이 몸체에 수직한 방향으로 돌출 형성되며, 이 핀(3c)은 차체에 고정된 고정플레이트(7)의 가이드홈(7a)에 삽입되는데, 이 가이드홈(7a)은 토우 링크(3)가 너클(1)과의 연결점(D)을 중심으로 회전할 때 그 차체측 단부(A)가 그리는 회전 궤적과 동일선상에 형성된다.

상기와 같이 이루어진 종래의 토우 컨트롤 시스템은 제어 수단에 의하여 제어되는 별도의 구동 모터에 의하여 구동되기 때문에 제어 인자의 증가로 인한 신뢰 성이 낮아지는 문제점을 안고 있었다.

한편, 상기와 같은 종래 기술들의 문제점인 후륜 토우각의 개선하여 주행 중 선회 안정성이 저하되는 상황을 미연에 방지해 주는 기능을 가지고 있는 능동형 지오메트리 제어 서스펜션(Active Geometry Controlled Suspension)이 개발되어 운용되고 있는 실정이다.

상기 능동형 지오메트리 제어 서스펜션 시스템은 차량 선회 시 토우 아웃(Toe Out) 경향이 나타나 조정성이 떨어지는 문제를 해결하기 위해 리어 컨트롤 암의 길이를 신축시켜 선회 시 후륜을 토우 인(Toe In)으로 유도하여 차량의 롤(Roll) 발생시 조종 안정성을 향상시키는 시스템이다.

상기 능동형 지오메트리 제어 서스펜션 시스템은 직진성, 중저속 선회 및 고속 선회성이 매우 우수한 특성을 제공한다.

그러나, 상기 능동형 지오메트리 제어 서스펜션 시스템은 제어 수단에 의하여 제어되는 모터의 구동에 의하여 조정되기 때문에 신뢰성이 낮은 문제점이 있으며, 일반적인 능동형 지오메트리 제어 서스펜션 시스템은 그 구성이 매우 복잡하기 때문에 생산성이 떨어지는 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 매우 간단한 구조로 이루어지고, 토우각의 제어를 위하여 별도의 구동력을 필요로 하지 않은 채 자동차의 선회에 따른 최적의 토우각을 제공하는 지오메트리 컨트롤 조인트를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 차축에 그 일단이 연결되는 암; 상기 암의 타단이 그 외주면에 연결되는 케이싱; 상기 케이싱의 내측에 편심 결합되어 그 양단이 차체에 연결되는 편심 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 지오메트리 컨트롤 조인트를 제공한다.

상기 편심 수단은 차체에 각 일단이 고정되는 제 1 및 제 2단부와, 상기 제 1 및 제 2단부의 각 타단이 그 편심된 위치에 연결되는 편심 캠으로 구성된다.

그리고, 상기 편심 캠과 상기 케이싱의 내주면 사이에 장착되는 베어링을 더 포함하여 구성된다.

상기 제 1 및 제 2단부는 각각 미리 설정된 일방향으로 가이드해 주는 한 쌍의 가이드를 더 포함하여 구성되고, 상기 한 쌍의 가이드를 지지해 주는 한 쌍의 써포트를 더 포함하여 구성된다.

또한, 상기 한 쌍의 써포트의 일측면과 상기 제 1 및 제 2단부의 측면 사이에 결합되어 외부의 이 물질이 상기 케이싱 내부로 유입되는 것을 방지해 주도록 플렉시블한 소재로 이루어진 한 쌍의 캡을 더 포함하여 구성된다.

(실시예)

이하에 상기한 본 발명을 바람직한 실시예가 도시된 첨부 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 지오메트리 컨트롤 조인트는 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 케이싱(10), 암(도 8 및 도 9에는 나타나지 않으며, 도 10 및 도 11에 부재 번 호 15로 도시되어 있음), 편심 수단(20), 가이드(32, 35), 써포트(33,36), 캡(34, 37)으로 구성된다.

상기 케이싱(10)은 원통형으로 구성되며, 그 외주면의 일측에는 그 일단이 차축에 연결되는 암(15)이 연결되어 있다.

상기 편심 수단(20)은 상기 케이싱(10)의 내부 중심에 회전 가능하게 설치되는 편심 캠(23)을 중심으로, 상기 편심 캠(23)의 양측면에 편심된 위치에 각각의 일단이 연결되는 제 1 및 제 2단부(21, 22)로 구성된다. 그리고, 상기 제 1 및 제 2단부(21, 22)의 타단은 차체에 고정 설치된다.

또한, 상기 편심 캠(23)과 상기 케이싱(10)의 내주면 사이에는 베어링(31)이 장착되는데, 상기 베어링(31)은 상기 편심 캠(23)이 상기 케이싱(10)에 대하여 원활하게 회전 가능하게 하기 위한 것이다.

상기 제 1 및 제 2단부(21, 22)는 각각 미리 설정된 일방향으로 가이드해 주기 위하여 상기 제 1 및 제 2가이드(32, 35)와 제 1 및 제 2써포트(33, 36)에는 각각 일측 방향으로 길에 형성되어 상기 제 1 및 제 2단부(21, 22)가 삽입되는 제 1~제 4가이드 홈(32a, 33a, 35a, 36a)에 의하여 가이드되는데, 상기 제 1 및 제 2가이드(32, 35)는 각각의 외측면에 접촉되어 지지해 주는 제 1 및 제 2써포트(33, 36)에 의하여 지지된다.

한편, 상기 제 1 및 제 2써포트(33, 36)의 일측면과 상기 제 1 및 제 2단부의 측면 사이에는 외부의 이 물질이 상기 케이싱(10) 내부로 유입되는 것을 방지해 주는 제 1 및 제 2캡(34, 37)이 장착되는데, 상기 제 1 및 제 2캡(34, 37)은 상기 제 1 및 제 2단부(21, 22)의 각 일단이 차체의 브래킷(예를 들어, 상기 제 1 및 제 2단부의 각 일단이 그 내측에 접촉되는 "ㄷ"자형의 브래킷)에 연결되기 때문에, 상기 브래킷과 제 1 및 제 2단부(21, 22)간의 결합을 위한 볼트(도면에 도시되지 않음)가 통과되기 위한 관통구(24)가 상기 제 1 및 제 2단부(21, 22)와 상기 편심 캠(23)을 관통하도록 형성되어 있어야 하며, 상기 제 1 및 제 2단부(21, 22)가 상기 케이싱(10)의 가상적 중심을 기준으로 상기 가이드 홈 사이에서 왕복 이동하므로 상기 제 1 및 제 2캡(34, 37)은 플렉시블한 소재(예를 들어 합성 수지, 고무재 등)로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 지오메트리 컨트롤 조인트는 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 자동차가 선회를 할 때에 정상 장착 상태에서 자동차가 선회를 하여 바퀴의 토우가 변화되면 차축에 연결된 암(15)이 회전(외곽 회전(1))하기 때문에 제 1 및 제 2단부(21, 22)의 중심이 변위량 "B"만큼 이동되어 결과적으로 상기 암(15)의 길이가 변위량 "B"만큼 연장되는 효과를 나타낸다.

다시 말하면, 편심 캠(23)에 의하여 제 1 및 제 2단부(21, 22)가 차체에 고정되어 있고, 상기 편심 캠(23)에 편심 결합된 케이싱(10)에 의하여 암(15)이 차축에 연결되어 있기 때문에 차축의 선회에 따라 암(15)이 회전하면 상기 케이싱(10)이 상기 편심 캠(23)을 중심으로 회전하기 때문에, 상기 편심 캠(23)에 편심 결합되어 있는 제 1 및 제 2단부(21, 22)의 위치가 케이싱(10)의 가상적 중심으로부터 변경된 위치로 이동된다.

따라서, 본 발명에 따른 지오메트리 컨트롤 조인트는 상기 편심 수단(20)의 편심 작용에 의하여 암(15)의 길이를 차축의 선회 조건에 따라 가변시켜 주는 작용을 함으로써 토우각 변경에 따른 선회성을 안정적으로 유지해 주는 것이다.

그리고, 본 발명에 따른 지오메트리 컨트롤 조인트는 종래의 능동형 지오메트리 제어 서스펜션 시스템 등과 같이 암의 길이 변경에 필요한 별도의 구동 모터를 필요로 하지 않기 때문에 제어 인자가 증가되지 않아 신뢰성이 향상되는 결과를 얻을 수 있다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명은 토우각의 제어를 위하여 별도의 구동수단을 필요로 하지 않아 자동차의 신뢰성을 높여 준다.

그리고, 매우 간단한 구조로 이루어져 자동차의 선회에 따른 최적의 토우각을 제공함으로써 생산성을 높여 준다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.

Claims (7)

1. 차축에 그 일단이 연결되는 암;

   상기 암의 타단이 그 외주면에 연결되는 케이싱;

   상기 케이싱의 내측에 편심 결합되어 그 양단이 차체에 연결되는 편심 수단으로 구성되고,

   상기 편심수단은 차체에 각 일단이 고정되는 제 1 및 제 2단부와, 상기 제 1 및 제 2단부의 각 타단이 그 편심된 위치에 연결되는 편심 캠으로 구성되는 것을 특징으로 하는 지오메트리 컨트롤 조인트.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 편심 캠과 상기 케이싱의 내주면 사이에 장착되는 베어링을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지오메트리 컨트롤 조인트.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2단부는 각각 미리 설정된 일방향으로 가이드해 주는 한 쌍의 가이드를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지오메트리 컨트롤 조인트.
5. 제 4항에 있어서, 상기 한 쌍의 가이드를 지지해 주는 한 쌍의 써포트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지오메트리 컨트롤 조인트.
6. 제 5항에 있어서, 상기 한 쌍의 써포트의 일측면과 상기 제 1 및 제 2단부의 측면 사이에 결합되어 외부의 이 물질이 상기 케이싱 내부로 유입되는 것을 방지해 주는 한 쌍의 캡을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지오메트리 컨트롤 조인트.
7. 제 6항에 있어서, 상기 한 쌍의 캡은 플렉시블한 소재로 구성되는 것을 특징으로 하는 지오메트리 컨트롤 조인트.

Images