KR100820697B1 - 자동차의 토션 비임 현가장치 - Google Patents

Abstract

주행 상황에 따라 토션 빔의 오픈 방향을 변화시켜 줌으로써, 토우 특성을 적절히 가변시켜 주행 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 자동차의 토션 빔 현가장치를 제공할 목적으로

차폭 방향으로 배치되는 토션 빔의 양측단에 트레일링 아암이 연결되고, 상기 트레일링 아암의 후단부 외측으로 휠을 지지하며, 상기 트레일링 아암의 전단부가 토션 빔의 전측으로 돌출되어 그 선단 부분이 차체에 마운트되는 토션 빔 현가장치에 있어서,

상기 토션 빔을 하방 오픈형으로 하되, 그 양단이 트레일링 아암에 회전 가능하도록 연결하고 이에 토션 빔 회전수단을 형성한 것이다.

액튜에이터, 커넥터, 회전체

Description

자동차의 토션 비임 현가장치{TORSION BEAM SUSPENSION SYSTEM OF VEHICLE}

도 1은 일반적인 토션 빔 현가장치의 사시도.

도 2는 도 1에 의한 현가장치의 작동도.

도 3은 토션 빔의 형상에 따른 회전중심을 설명하기 위한 도면.

도 4는 토션 빔의 형상에 따른 회전중심의 위치를 설명하기 위한 도면.

도 5는 하방 오픈형 빔의 토우 변화를 나타낸 도면.

도 6은 후방 오픈형 빔의 토우 변화를 나타낸 도면.

도 7은 상방 오픈형 빔의 토우 변화를 나타낸 도면.

도 8은 본 발명에 의한 현가장치의 사시도.

도 9는 발명의 요부 확대도.

도 10은 토션 빔과 모터의 연결 상태를 보인 분리 사시도.

도 11은 본 발명을 운용하기 위한 시스템의 구성도.

도 12는 본 발명에 의하여 토션 빔이 후방 오픈형으로 변화된 상태를 보인 도면이다.

본 발명은 자동차의 토션 빔 현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주행 상황에 따라 토션 빔의 오픈 방향을 변화시켜 줌으로써, 토우 특성을 적절히 가변시켜 주행 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 자동차의 토션 빔 현가장치에 관한 것이다.

자동차에 있어서의 현가장치는 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자의 안락한 승차감을 제공하고, 운전자의 운전행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하여야 하며, 불규칙한 노면의 주행시 타이어 접지면에서의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 구동시 차량의 안정성을 확보하여야 한다는 기본 조건을 만족시켜야만 한다.

상기와 같은 조건을 만족시키기 위하여 여러종류의 현가장치가 개발되어 실차에 적용되고 있는데, 그 일예로서, 토션 빔 타입 현가장치를 들 수가 있으며, 이 현가장치는 구성이 매우 간단하고, 선회시에는 좌,우륜이 독립 현가장치의 기능을 하고 범프 및 리바운드시에는 일체형 처럼 작동하는 장점을 갖고 있다.

이러한 토션 빔 타입 현가장치의 일반적인 구성을 살펴보면, 도 1 및 도 2에서와 같이, 차폭 방향으로 배치되는 토션 빔(2)의 양측단에 트레일링 아암(4)(6)이 일체로 형성되고, 이 트레일링 아암(4)(6)의 후단부 외측에 휠(8)(10)을 지지하는 휠 지지체(12)(14)이 일체로 형성된다.

그리고 상기 트레일링 아암(4)(6)의 전단부가 토션 빔(2)의 전측으로 돌출되어 그 선단 부분에 마운트부(16)(18)가 형성되어 이의 마운트 부(16)(18)에는 고무 부시를 개재시켜 차체에 마운트하게 되고, 트레일링 아암(4)(6)의 후측에는 코일 스프링(20)(22)과 쇽 업소오버(24)(26)로 이루어지는 완충수단이 배치된다.

이에 따라 노면의 조건 및 차량 운행 상태에 따라 트레일링 아암의 후측 부분이 휠과 함께 승강하게 되면 상기 마운트 부를 힌지로 하여 승강 운동이 이루어지 되며, 이때 상기 완충수단에 의하여 상하 진동 및 충격이 감쇠됨과 동시에 상기 고무부시의 적절한 탄성력에 의하여 유연하게 흡수되는 것이다.

이러한 현가장치에 있어서, 선회시와 같은 롤링시에는 도 2에서와 같이 토션 빔(2)의 중간부분에 회전중심(SHEAR CENTER, SC)이 형성된다.

상기 회전중심(SC)의 위치는 토션 빔(2)의 형상에 따라 달라지게 되는데, 도 3은 토션 빔(2)을 반분하여 일측은 하방 오픈형을 도시하고, 타측은 후방 오픈형으로 도시하고 있다.

상기 하방 오픈형은 도3 및 도 4에서와 같이, 회전중심(SC1)이 토션 빔(2)의 상측에 형성되고, 후방 오픈형은 토션 빔(2)의 전측에 회전중심(SC2)이 형성된다.

즉, 회전중심(SC1, 2)이 개구되는 방향의 반대 방향측에 형성됨을 알 수 있는데, 이의 회전중심은 휠의 지오메트리 특성 특히, 토우 특성에 직접적인 연관되는데, 회전중심이 높은 하방 오픈형의 경우에는 도 5에서와 같이 휠의 범프 또는 리바운드에 대하여 토우 변화가 크게 나타남을 알 수 있다

그리고 후방 오픈형의 경우에는 도 6에서와 같이 상기 하방 오픈형에 비하여 토우 변화는 작지만, 공차시 범프의 경에는 오히려 토우 아웃의 특성까지 나타나며, 상방 오픈형의 경우에는 도 7에서와 같이 상기 하방 오픈형이나 후방 오픈형과 는 정반대의 토우 특성을 나타내고 있다.

이에 따라 상기 상방 오픈형 및 후방 오픈형의 경우에는 선회 및 직진시 범프나 리바운드에 대하여 토우 인 특성을 가지게 되는 바, 언더 스티어가 유도되어 차량이 안정감 있게 진행할 수 있다는 장점이 있다.

그러나 상기와 같은 두 시스템은 휠의 거동에 따른 토우 인 특성값이 정해져 있기 때문에 모든 주행 조건을 만족하는 안정감 있는 차량의 자세 제어에는 한계가 있는 것이다.

즉, 두 시스템이 조건이라면 하방 오픈형이 후방 오픈형 보다 큰 토우 변화를 갖게 되지만, 토우 인 값이 크면 조타력이 크게 되어 조향에 어려움을 주게 되고, 선회 초기에는 약간의 토우 아웃 후에 점점 토우 인을 크게 하는 것이 안정감 있는 주행에 도움을 주지만, 양자 모두 주행의 안정성에 있어서 어느 정도의 한계를 가지고 있는 것은 사실이다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 주행 상황에 따라 토션 빔의 오픈 방향을 변화시켜 줌으로써, 토우 특성을 적절히 가변시켜 주행 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 자동차의 토션 빔 현가장치를 제공함에 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 차폭 방향으로 배치되는 토션 빔의 양측단에 트레일링 아암이 연결되고, 상기 트레일링 아암의 후단부 외측으로 휠을 지지하 며, 상기 트레일링 아암의 전단부가 토션 빔의 전측으로 돌출되어 그 선단 부분이 차체에 마운트되는 토션 빔 현가장치에 있어서,

상기 토션 빔을 하방 오픈형으로 하되, 그 양단이 트레일링 아암에 회전 가능하도록 연결하고 이에 토션 빔 회전수단을 형성한 것에 그 특징이 있다.

또한, 상기 토션 빔 회전수단은 토션 빔 선단에 부착되어 트레일링 아암에 회전 가능하게 결합되는 커넥터와, 전자제어유닛에 제어에 의해 차량의 주행 상황에 따라 상기 커넥터를 회전시켜 줄 수 있는 액튜에이터를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

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

도 8은 본 발명에 의한 현가장치에 적용되는 토션 빔 어셈블리의 사시도로서, 상기 도 1과 동일 부품으로 구성되지만 본 발명과의 차별을 위하여 다른 부호를 부여함을 전제한다.

상기 토션 빔(100)은 양측단에 트레일링 아암(102)(104)이 연결되고, 이 트레일링 아암(102)(104)의 후단부 외측에 휠을 회전 가능하게 지지하는 미 도시한 휠 캐리어가 장착되는 브라켓(106)(108)이 일체로 형성되어 있다.

그리고 상기 트레일링 아암(54)(56)의 전단부가 토션 빔(100)의 전측으로 일정길이 만큼 돌출되어 그 선단 부분에 마운트 부(110)(112)가 형성되며, 이의 마운트 부(110)(112)에는 미 도시한 고무부시를 개재시켜 차체에 마운트하게 된다.

또한, 상기 휠 캐리어 브라켓(106)(108)의 내측 부분에는 코일 스프링과 쇽 업소오버로 이루어지는 미 도시한 완충수단을 구비하게 되는 것이다.

이와같이 이루어지는 현가장치에 있어서, 본 발명은 도 9에서와 같이, 토션 빔(100)을 하방 오픈형으로 형성하되, 그 양단이 트레일링 아암(102)(104)에 회전 가능하도록 연결하고, 이에 토션 빔 회전수단을 구성하였다.

상기 토션 빔 회전수단은 도 9 및 도 10에서와 같이, 토션 빔(100) 선단에 부착되어 트레일링 아암(102)(104)에 회전 가능하게 결합되는 커넥터(120)와, 상기 커넥터(120)를 회전시켜 줄 수 있는 액튜에이터(122)로 이루어진다.

상기에서 액튜에이터(122)는 모터를 지칭하는데, 모터 이외에도 전자제어유닛에 의하여 제어되면서 상기 커넥터를 회전시켜 줄 수 있는 것이면 어느 것이나 사용해도 좋다.

그리고 상기 커넥터(120)와 액튜에이터(122) 사이에 미끄러짐이 발생되지 않도록 하기 위하여 상기 커넥터(120)의 외측 중심부에 내륜 기어부(124)를 형성하고, 상기 액튜에이터(122)의 회전체(126)는 내륜 기어부(124)에 대응하는 외륜 기어부(128)를 형성하여 상호 스플라인 결합이 이루어지도록 하였다.

또한, 상기 액튜에이터(122)는 미도시하였으나, 적당한 수단을 이용하여 고정되며, 상기 액튜에이터(122)는 도 11에서와 같이 전자제어유닛(ECU)에 전기적으로 연결되어 이의 전자제어유닛(ECU)에 의해 제어된다.

그리고 상기 전자제어유닛(ECU)은 차속센서(130)와 롤 센서(132), 그리고 횡가속 센서(134)등의 검출수단으로부터 차량의 주행 상황을 정밀하게 측정하여 상기 액튜에이터(122)를 제어하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 현가장치에 의하면 전자제어유닛(ECU)에서 각종 센서(130)(132)(134)로부터 차량의 현재 주행 상황을 정밀하게 측정하여 매핑된 정보와 비교한 후 토션 빔(100)을 어느 정도 회전시킬 것인가를 판단하여 상기 액튜에이터(122)를 제어하게 된다.

그러면 토션 빔(100)은 도 9에서와 같이 초기 하방 오픈형을 유지하고 있다가 상기 액튜에이터(122)의 작동에 따라 도 12와 같이 후방 오픈형이 되거나, 미도시한 상방 오픈형으로 변하게 된다.

즉, 차량의 주행 상황에 따라 적절한 토우 값을 찾아내고, 이의 토우 값을 실현하기 위하여 토션 빔(100)의 오픈 방향을 결정하여 액튜에이터(122)를 작동시키게 되는 것이다.

예를 들면, 선회시 초기에 약간의 토우 아웃을 유도하기 위하여 액튜에이터(122)를 작동시켜 토션 빔(100)이 상방 오픈형이 되도록 한 후, 선회가 진행될수록 토우 인의 특성을 나들기 위하여 후방 또는 하방 오픈형으로 변화시키게 되는 것이다.

그리고 토션 빔(100)의 오픈 형태에 따라 도 13과 같이 롤센터 높이도 달라지게 되는 바, 토션 빔(100)의 다양한 위치에 따라 적절한 롤 센터를 갖게 하는 것도 바람직하다.

이상에서와 같이, 본 발명에 의하면, 간단한 구조로서 오픈형 토션 빔을 차량의 주행 상황에 따라 토우 특성 및 롤 센터 높이를 가변시킴으로써, 주행 안정성 을 향상시킬 수 있는 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 차폭 방향으로 배치되는 토션 빔의 양측단에 트레일링 아암이 연결되고, 상기 트레일링 아암의 후단부 외측으로 휠을 지지하며, 상기 트레일링 아암의 전단부가 토션 빔의 전측으로 돌출되어 그 선단 부분이 차체에 마운트되는 토션 빔 현가장치에 있어서,

   상기 토션 빔을 하방 오픈형으로 하되, 그 양단이 트레일링 아암에 회전 가능하도록 연결하고, 이에 토션 빔 회전수단을 형성하되,

   상기 토션 빔 회전수단은 토션 빔 선단에 부착되어 트레일링 아암에 회전 가능하게 결합되는 커넥터와, 전자제어유닛에 제어에 의해 차량의 주행 상황에 따라 상기 커넥터를 회전시켜 줄 수 있는 액튜에이터를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 토션 빔 현가장치.
3. 제2항에 있어서, 커넥터와 액튜에이터의 회전체는 상호 스플라인 결합됨을 특징으로 하는 자동차의 토션 빔 현가장치.

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