KR100828684B1 - 5링크 서스펜션의 구조 - Google Patents

Abstract

5링크 서스펜션의 구조가 개시된다. 개시된 5링크 서스펜션의 구조는, 전후방향의 하중을 지지하는 어퍼 링크와, 상기 어퍼 링크와 나란하게 그 하부에 배치된 로워 링크와, 상기 로워 링크와 가로질러 배치되어 횡방향 하중을 지지하는 래터럴 링크를 구비하여 된 5링크 서스펜션의 구조에 있어서, 상기 로워 링크는, 그 길이를 조정할 수 있도록 설치되어 스티어 특성 변화가 가능하게 구비된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 센서를 비롯한 특정한 전자제어 장치 없이 언더 스티어를 유도하여 조정 안정성을 확보할 수 있어 차량의 성능 향상에 크게 기여할 수 있고, 충격 흡수를 유도하는 지오메트리의 구조로 이루어져 차량의 승차감을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

로워 링크, 서스펜션, 지오메트리

Description

5링크 서스펜션의 구조{STRUCTURE OF FIVE LINKS SUSPENSION}

도 1은 종래의 기술에 따른 5링크 서스펜션의 구조의 구성을 개략적으로 나타내 보인 도면.

도 2는 도 1의 측면도.

도 3은 도 1에서 범프∼리바운드시의 휠의 궤적을 나타내 보인 도면.

도 4는 선회시 선회 내륜과 외륜의 작동 상태를 설명하기 위해 나타내 보인 개략적인 도면.

도 5는 선회시 언더 스티어가 되는 작동 상태를 설명하기 위해 나타내 보인 개략적인 도면.

도 6a는 본 발명에 따른 5링크 서스펜션의 구조의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도.

도 6b는 도 6a의 정면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20. 로워 링크

30. 오일 리저버

31,52. 유압 호스

40. 센터 유닛

41. 피스톤

42. 인렛 오리피스

43. 아웃렛 오리피스

50. 유압 실린더

51. 피스톤 로드

61. 서스펜션 스프링

71. 어퍼 링크

72. 래터럴 링크

본 발명은 5링크 서스펜션의 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 조종 안정성과 차량의 승차감을 향상시키기 위한 5링크 서스펜션의 구조에 관한 것이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, SUV(Sports Utility Vehicle)나 레저형 차량인 RV(Recreational Vehicle) 차종에서 흔히 사용되고 있는 차축현가 5링크 서스펜션은 전후방향의 하중을 지지하는 어퍼 링크(upper link)(11), 로워 링크(lower link)(12) 각 2개와, 횡방향 하중을 지지하는 래터럴 링크(lateral link)(13) 1개로 구성되어 있다.

그런데, 차축현가의 구조적 한계 때문에 지오메트리(Geometry) 특성 설정의 자유도가 독립 현가에 비해서는 다소 떨어진다. 즉, 서스펜션이 차축을 지지해야 하기 때문에 차축을 중심으로 링크의 위치가 구성되어야만 하고, 차축의 무거운 하중을 지탱할 수 있게 서스펜션 부싱(bushing)의 특성이 결정되어야만 하기 때문에 자유도가 부족해진다.

특히, 좌우륜 지오메트리의 독립 제어가 안되기 때문에 적절한 승차감과 조종 안정성을 동시에 확보하는 것은 통상적인 5링크 구조에서는 현실적으로 어렵다.

그리고 상기한 구조의 지오메트리 특성에서 가장 큰 문제점은 충돌 충격(Impact Shock) 저감, 승차감 향상을 위해 범프(Bump)시 지오메트리를 휠베이스(Wheel base)가 커지는 방향(휠센터의 X축 변위가 증가하는 방향)으로 설정하면 롤 스티어(Roll Steer) 특성이 오버 스티어(Over Steer)가 되어 조종 안정성이 나빠진다는 것이다. 즉, 두 가지 특성이 상충된다.

첫째, 차량의 선회시 후륜의 롤 스티어 특성이 약(弱) 언더 스티어(Under Steer)나 뉴트럴 스티어(Neutral Steer)가 되어야 차량 전체의 적정한 스티어의 특성 확보가 가능하다.

그리고, 돌기물이나 과속 방지턱 등을 통과할 때 차량에 가해지는 충격을 흡수하기 위해서는 범프시 타이어의 궤적이 주행 방향의 반대 방향(즉, 후방)으로 이동되어야 한다.

도 3에는 범프∼리바운드시의 휠(14)의 궤적을 나타내 보인 것으로, 스티어 특성을 고려한 지오메트리로 범프시 휠(14)이 전방으로 이동하는 것을 볼 수 있다.

그리고 도 4에 도시된 바와 같이, 선회시 선회 내륜은 리바운드(Rebound)되 고, 선회 외륜은 범프된다.

또한 차량의 선회시 언더 스티어 특성이 확보되기 위해서는 전륜의 외륜(범프측 타이어)은 토우 아웃(Toe Out)이 되어야 하고, 후륜은 토우 인(Toe In)이 되어야 한다.

후륜 차축현가의 경우, 범프측 타이어가 토우 인이 되기 위해서는 범프시 타이어가 전방으로 이동하도록 지오메트리가 설정되어야 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 선회시 스티어 입력을 기준으로 한 선회 반경 대비 지오메트리 특성에 의한 선회 방향이 작으므로 언더 스티어가 된다.

도 5에서 도면부호 'A'는 차량의 주행 방향, 'B'는 조향 방향, 'C'는 실제 조향 휠의 방향, 'D'는 지오메트리 특성에 의한 휠(14)의 조향 방향을 각각 나타내 보인 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 좌우 로워 링크의 길이를 조정하여 스티어 특성의 변화가 가능하게 하도록 한 5링크 서스펜션의 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 5링크 서스펜션의 구조는, 전후방향의 하중을 지지하는 어퍼 링크와, 상기 어퍼 링크와 나란하게 그 하부에 배치된 로워 링크와, 상기 로워 링크와 가로질러 배치되어 횡방향 하중을 지지하는 래터럴 링크를 구비하여 된 5링크 서스펜션의 구조에 있어서, 상기 로워 링크는, 그 길이를 조정할 수 있도록 설치되어 스티어 특성 변화가 가능하게 구비된 것으로, 서스펜션의 일측에 설치된 오일 리저버와; 상기 오일 리저버로부터 오일을 공급받고, 공급된 오일 양에 따라 외부로 오일을 배출하는 센터 유닛과; 상기 센터 유닛으로부터 유입된 오일을 이용하여 상기 로워 링크의 길이가 변경되도록 하는 유압 실린더;를 포함하고,
이때, 상기 오일 리저버는, 서스펜션 스프링 상단에 설치되어 상기 서스펜션 스프링에 작용하는 압축 하중의 변화에 따라 상기 센터 유닛에 오일을 공급하며, 상기 센터 유닛은, 상기 오일 리저버에서 공급된 오일 양에 따라 작동되게 구비된 피스톤이 작동되어 상기 유압 실린더에 오일을 공급하고,
그리고 상기 피스톤의 일측에는 다수개의 오리피스가 구비되는데, 상기 오리피스는, 상기 피스톤의 좌우에 구비된 인렛 오리피스와; 상기 피스톤의 전방에 구비된 2개의 아웃렛 오리피스;를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 6a에는 본 발명에 따른 5링크 서스펜션의 구조의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도가 도시되어 있고, 도 6b에는 도 6a의 정면도가 도시되어 있다.

도면을 각각 참조하면, 본 발명에 따른 5링크 서스펜션의 구조는, 전후방향의 하중을 지지하는 어퍼 링크(71)와, 이 어퍼 링크(71)와 나란하게 그 하부에 배치된 로워 링크(20)와, 이 로워 링크(20)와 가로질러 배치되어 횡방향 하중을 지지하는 래터럴 링크(72)를 구비하여 된다.

특히, 상기 로워 링크(20)는, 그 길이를 조정할 수 있도록 설치되어 스티어 특성 변화가 가능하게 구비된다.

보다 구체적으로는, 상기 로워 링크(20)는, 서스펜션의 일측에 설치된 오일 리저버(oil reservoir)(30)와, 이 오일 리저버(30)로부터 오일을 공급받고 공급된 오일 양에 따라 외부로 오일을 배출하는 센터 유닛(center unit)(40)과, 이 센터 유닛(40)으로부터 유입된 오일을 이용하여 로워 링크(20)의 길이가 변경되도록 하는 유압 실린더(50)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 오일 리저버(30)는, 서스펜션 스프링(61) 상단에 설치되어 서스펜션 스프링(61)에 작용하는 압축 하중의 변화에 따라 센터 유닛(40)에 오일을 공급한다.

또한 상기 센터 유닛(40)은, 오일 리저버(30)에서 공급된 오일 양에 따라 작동되게 구비된 피스톤(41)이 작동되어 유압 실린더(50)에 오일을 공급한다. 상기 센터 유닛(40)의 피스톤(41)의 일측에는 다수개의 오리피스가 구비된다.

이 오리피스는, 센터 유닛(40)의 피스톤(41)의 좌우에 구비된 인렛 오리피스(inlet orifice)(42)와, 상기 센터 유닛(40)의 피스톤(41)의 전방에 구비된 2개의 아웃렛 오리피스(outlet orifice)(43)를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 유압 실린더(50)에는 피스톤 로드(51)가 구비되어 있어, 이 피스톤 로드(51)를 작동시켜 로워 링크(20)의 길이를 변경하게 한다.

상기 오일 리저버와 유압 실린더는 센터 유닛과 유압 호스(31,52)를 통해 연결된다.

이때, 도 6a에 도시된 바와 같이, 상기 센터 유닛(40)에서 유압 실린더(50)로 연결되는 유압 호스(52)를 크로스(Cross)로 연결한다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 5링크 서스펜션의 구조의 작용을 설명하면 다음과 같다.

전술한 바와 같이, 차량의 선회시 후륜의 롤 스티어 특성이 약(弱) 언더 스티어나 뉴트럴(Neutral) 스티어가 되어야 차량 전체의 적정한 스티어 특성 확보가 가능하다.

그리고 돌기물이나 과속 방지턱 등을 통과할 때 차량에 가해지는 충격을 흡수하기 위해서는 범프시 타이어의 궤적이 주행 방향의 반대 방향(즉, 후방)으로 이동되어야 한다.

본 발명에 따른 5링크 서스펜션의 구조는, 이러한 요구 조건을 만족하기 위해서 좌우 로워 링크(20)의 길이를 조정하여 스티어 특성의 변화가 가능하게 하는 구조인데, 차량 주행 정보에 대한 센싱(Sensing)이나 전자제어가 필요 없이 센터 유닛(40) 이라는 밸브 구조를 이용하여 액슬(axle)의 위상 변화에 따른 밸브의 압력 편차를 이용 유압 실린더(50)를 작동시키는 구조이다.

이에 따라 상기 오일 리저버(30)는 서스펜션 스프링(61) 상단에 설치되어 서스펜션 스프링(61)에 작용하는 압축 하중의 변화에 따라 센터 유닛(40)에 오일 공급하고, 상기 센터 유닛(40)은 오일 리저버(30)에서 공급된 오일 양에 따라 내부의 피스톤(41)이 작동되어 유압 실린더(50)에 오일을 공급한다. 그리고 상기 유압 실린더(50)는 센터 유닛(40)에서 유입된 오일을 이용하여 유압 실린더(50) 내의 피스톤 로드(51)를 작동시켜 로워 링크(20)의 길이를 변경한다.

이를 구체적으로 설명한다.

도면을 다시 참조하면, 우선, 좌우측의 서스펜션 스프링(61) 상단에 장착된 오일 리저버(30)가 차량의 운동(범프, 선회)으로 인해 발생하는 서스펜션 스프링(61)의 압축 하중을 받아 오일을 센터 유닛(40)으로 공급한다.

그리고 상기 좌우측의 서스펜션 스프링(61)에 가해지는 압축 하중이 상이할 때, 즉 선회 조건시(한 쪽은 범프, 다른 한 쪽은 리바운드 될 때)에 센터 유닛(40)에 공급되는 오일 량이 상이해져 센터 유닛(40) 내의 피스톤(41)이 오일 유입량이 적은 쪽으로 이동(즉, 압력이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동)한다.

또한 상기 센터 유닛(40)의 피스톤(41)이 이동되어 오일 유입량이 많은 쪽의 아웃렛 오리피스(43)가 열리고, 열려진 상기 아웃렛 오리피스(43)를 통해 로워 링크(20)의 유압 실린더(50)로 오일이 공급되어 로워 링크(20)의 길이가 변경된다.

이를 좀 더 부연 설명하면, 선회시 범프 쪽 타이어가 선회 외측에 위치하게 되므로, 센터 유닛(40)에서 유압 실린더(50)로 연결되는 유압 호스(52)를 크로스(Cross)로 연결하여 리바운드 쪽의 링크의 길이를 길게 하여 언더 스티어를 유도한다.

그리고 전술한 것처럼, 후륜 서스펜션에서 언더 스티어 특성을 얻기 위해서는 선회시 토우 인이 되어야 하는데, 차축현가 서스펜션에서 그런 조건을 얻기 위해서는 범프 쪽 타이어는 전방으로 움직여야 하고, 리바운드 쪽 타이어는 후방으로 움직여야 한다.

따라서 리바운드 쪽 링크의 길이를 길게 하여 언더 스티어를 유도하는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 5링크 서스펜션의 구조는 다음과 같은 효과를 갖는다.

센서를 비롯한 특정한 전자제어 장치 없이 언더 스티어를 유도하여 조정 안정성을 확보할 수 있어 차량의 성능 향상에 크게 기여할 수 있다.

그리고 충격 흡수를 유도하는 지오메트리의 구조로 이루어져 차량의 승차감을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

1. 전후방향의 하중을 지지하는 어퍼 링크와, 상기 어퍼 링크와 나란하게 그 하부에 배치된 로워 링크와, 상기 로워 링크와 가로질러 배치되어 횡방향 하중을 지지하는 래터럴 링크를 구비하여 된 5링크 서스펜션의 구조에 있어서,

   상기 로워 링크는, 그 길이를 조정할 수 있도록 설치되어 스티어 특성 변화가 가능하게 구비된 것으로, 서스펜션의 일측에 설치된 오일 리저버와; 상기 오일 리저버로부터 오일을 공급받고, 공급된 오일 양에 따라 외부로 오일을 배출하는 센터 유닛과; 상기 센터 유닛으로부터 유입된 오일을 이용하여 상기 로워 링크의 길이가 변경되도록 하는 유압 실린더;를 포함하고,

   이때, 상기 오일 리저버는, 서스펜션 스프링 상단에 설치되어 상기 서스펜션 스프링에 작용하는 압축 하중의 변화에 따라 상기 센터 유닛에 오일을 공급하며,

   상기 센터 유닛은, 상기 오일 리저버에서 공급된 오일 양에 따라 작동되게 구비된 피스톤이 작동되어 상기 유압 실린더에 오일을 공급하고,

   그리고 상기 피스톤의 일측에는 다수개의 오리피스가 구비되는데, 상기 오리피스는, 상기 피스톤의 좌우에 구비된 인렛 오리피스와; 상기 피스톤의 전방에 구비된 2개의 아웃렛 오리피스;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 5링크 서스펜션의 구조.
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