KR100947390B1 - 자동차의 스테빌라이저 바 - Google Patents

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Abstract

현가장치에 적용되는 스테빌라이저 바를 이용하여 캠버, 트레드 변화없이 선회시 토우(TOE)를 제어하여 언더 스티어를 효율적으로 유도함으로써, 조종 안정성을 개선하여 주행 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 자동차의 스테빌라이저 바를 제공할 목적으로;
양단에 컨트롤 링크를 개재시켜 로워 컨트롤 아암 또는 스트러트 어셈블리에 연결되고, 직선부의 앙측이 마운팅 부시에 의하여 서브 프레임에 고정되는 자동차의 스테빌라이저 바에 있어서,
상기 스테빌라이저 바의 중간부를 분할하여 좌,우 2개의 스테빌라이저 바로 형성하되, 상기 좌,우 스테빌라이저 바는 일정량의 축방향 이동은 허용하고 상호 다른 회전은 허용하지 않도록 연결하고, 상기 좌,우 스테빌라이저 바의 각각에 토우제어기구를 배치하여 이루어지는 자동차의 스테빌라이저 바를 제공한다.
토우, 스테빌라이저 바, 랙, 워엄

Description

자동차의 스테빌라이저 바{STABILIZER BAR FOR VEHICLE}
본 발명은 자동차의 현가장치에 적용되는 스테빌라이저 바에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선회시 토우(TOE)를 제어하여 언더 스티어를 효율적으로 유도함으로써, 조종 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 자동차의 스테빌라이저 바에 관한 것이다.
차량에 있어서의 현가장치는 차체와 휠 사이에 존재하며, 이 두 강체를 하나 혹은 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 상하방향으로는 스프링과 유압 쇽 업소오버등에 의해 지지되고, 기타방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 휠 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시키는 기능을 수행하게 된다.
이러한 현가장치는 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자에게 안락한 승차감을 제공하고, 운전자의 운전행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하며, 불규칙한 노면의 주행시 타이어 접지면에서의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 구동시 차량의 조종성 및 안정성을 확보하여야 한다는 기본 조 건을 만족시켜야만 한다.
이러한 조건을 만족시키기 위해서는 현가장치의 지오메트리에 의한 휠의 자세가 매우 중요한 요소로 작용하게 되는데, 특히, 토우는 차량의 직진 안정성 및 선회 안전성에 많은 영향을 미치게 되며, 선회시의 조종 안정성 측면에서 볼 때 언더스티어로 유도하는 것이 바람직하다.
이에 따라 선회시 범프하는 선회 외측의 전륜은 토우 아웃(TOE-OUT), 선회 외측의 후륜은 토우 인(TOE-IN) 경향을 갖도록 지오메트리를 설계하고 있다.
그리고 최근에는 적극적인 언더스티어 유도를 위해 범프시 지오메트리 포인트를 바꾸기 위한 여러 가지 기술이 적용되고 있으며, 특히 AGCS(Active Geometry Control Suspension System)와 같이 후륜 지오메트리 구동에 의해 변화시킴으로써, 적극적인 토우 인으로 유도하는 것도 일 예라고 할 수 있다.
그러나 상기와 같이 AGCS와 같은 적극적인 기술들은 아직 고가의 옵션 사양이기 때문에 일반적인 언더스티어 경향으로 유도하는 차량에 적용하기에는 많은 제한이 뒤따른다는 문제점을 내포하고 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 현가장치에 적용되는 스테빌라이저 바를 이용하여 캠버, 트레드 변화없이 선회시 토우(TOE)를 제어하여 언더 스티어를 효율적으로 유도함으로써, 조종 안정성을 개선하여 주행 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 자동차의 스테빌라이저 바를 제공함에 있다.
이러한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 양단에 컨트롤 링크를 개재시켜 로워 컨트롤 아암 또는 스트러트 어셈블리에 연결되고, 직선부의 앙측이 마운팅 부시에 의하여 서브 프레임에 고정되는 자동차의 스테빌라이저 바에 있어서,
상기 스테빌라이저 바의 중간부를 분할하여 좌,우 2개의 스테빌라이저 바로 형성하되, 상기 좌,우 스테빌라이저 바는 일정량의 축방향 이동은 허용하고 상호 다른 회전은 허용하지 않도록 연결하고, 상기 좌,우 스테빌라이저 바의 각각에 토우제어기구를 배치하여 이루어지는 자동차의 스테빌라이저 바를 제공한다.
상기에서 좌,우 스테빌라이저 바는 일측 스테빌라이저 바의 단부에 다각형의 돌기부를 형성하고, 타측 스테빌라이저 바의 단부에 상기 돌기부에 대응하는 요입 홈을 형성하여 상호 결합함을 특징으로 한다.
상기에서 토우제어기구는 좌,우 스테빌라이저 바에 일체로 형성되는 워엄과, 상기 워엄에 각각 치합되면서 차체에 고정되는 랙을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
상기에서 좌,우 스테빌라이저 바에 형성되는 워엄은 나선방향이 상호 반대로 형성됨을 특징으로 한다.
상기에서 워엄의 나선방향은 해당 스테빌라이저 바의 범프 동작시 휠측으로 이동할 수 있도록 형성함을 특징으로 한다.
상기에서와 같이, 본 발명에 의하면 현가장치에 적용되는 스테빌라이저 바를 좌,우 스테빌리이저 바로 분할 구성하고, 이의 좌, 우 스테빌라이저 바의 각각에 간단한 기계적인 부품으로 이루어지는 토우제어기구를 배치하여 캠버 및 트레드 변화없이 선회시 토우(TOE)를 제어하여 언더 스티어를 효율적으로 유도함으로써, 조종 안정성을 개선하여 주행 안정성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 스테빌라이저 바가 적용되는 현가장치의 일예를 도시한 것으로서, 부호 2는 스테빌라이저 바를 지칭한다.
상기 스테빌라이저 바(2)는 그 양단에 각각 컨트롤 링크(4)(6)를 개재시켜 로워 컨트롤 아암(8)(10) 또는 스트러트 어셈블리(12)(14)에 연결되고, 그 내측의 직선부 양측 부분이 서브 프레임(16)에 마운팅 부시(18)(20)를 개재시켜 고정된다.
이에 따라 상기 스테빌라이저 바(2)는 차체의 롤링시 발생하는 좌우 휠(22)(24)을 지지하는 보조 스프링 기능을 하면서 좌우 휠(22)(24)이 동위상으로 움직일 때에는 힘을 받지 않고, 역위상으로 움직이는 경우에는 비틀림 탄성력에 의해 좌우 휠(22)(24)의 움직임을 구속하여 차체의 롤 거동을 억제하는 역할을 수행하게 된다.
이러한 스테빌라이저 바(2)에 있어서, 본 발명은 도 2에서와 같이 상기 스테빌라이저 바(2)의 중간부를 분할하여 좌, 우 2개의 스테빌라이저 바(30)(32)로 형성하고, 상기 좌, 우 스테빌라이저 바(30)(32)의 각각에 토우 제어기구(34)(36)를 배치하였다.
상기에서 스테빌라이저 바(2)를 분할함에 있어서는 도 3에서와 같이 우측 스테빌라이저 바(32)의 단부에는 중앙부에 사각 돌기부(38)를 형성하고 이에 연결되는 좌측 스테빌라이저 바(30)의 단부에는 상기 사각 돌기부(38)와 대응하는 요입홈(40)을 형성하여 상기 돌기부(38)가 요입홈(40)에 삽입되면서 결합이 이루어지도록 하였다.
이에 따라 상기 각각의 스테빌라이저 바(30)(32)는 도 4에서와 같이 상호 축방향 이동은 일정 범위내에서 가능하지만 회전은 허용되지 않는다.
그리고 상기에서 돌기부(38)를 사각형으로 예시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 양 스테빌라이저 바(30)(32)가 상호 회전이 자유롭지 않도록 형상에 구애받지 않는 다각형으로 형성하고, 요입홈(40) 또한 돌기부(38)와 대응되는 형상으로 형성할 수 있다.
또한, 상기에서 돌기부(38)를 우측 스테빌라이저 바(32)에 형성하고, 좌측 스테빌라이저 바(30)에 요입홈(40)을 형성한 것으로 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 그 반대로 형성할 수 있다.
그리고 상기 돌기부(38)와 요입홈(40)의 길이(L)는 좌, 우측 어느 스테빌라이저 바(30)가 외측으로 밀렸을 때 회전력을 충분히 견디면서 상호 이탈되지 않는 범위내에서 형성된다.
상기 토우 제어기구(34)(36)는 도 2에서와 같이 좌,우 스테빌라이저 바(30)(32)의 외주연 일부에 각각 형성되는 워엄(42)(44)과, 상기 워엄(42)(44)에 각각 치합되면서 차체 즉, 서브 프레임(16)에 고정되는 랙(46)(48)으로 이루어진다.
상기 워엄(42)(44)을 형성함에 있어서는 나선방향이 상호 방대방향으로 이루어지는데, 이는 좌,우 휠(22)(24)의 범프시 해당 스테빌라이저 바(42)(44)가 휠(22)(24)측으로 이동하여 토우 인 경향으로 유도하기 위함이다.
보다 구체적으로, 도 5와 도 6은 설명의 편의를 위하여 차량이 좌측으로 선회할 때의 선회 외측 휠인 우측 휠(24)의 토우 제어 과정을 개시하고 있다.
즉, 차량이 좌측으로 선회하여 선회 외측 휠(24)이 범프되면 도 5에서와 같이 우측 스테빌라이저 바(44)가 반시계방향으로 회전하게 된다.
그러면 우측 스테빌라이저 바(44)의 워엄(44)이 서브 프레임(16)에 고정되어 있는 랙(48)과 치합되어 있는 바, 그 회전 정도에 따라 우측 스테빌라이저 바(44)는 워엄(44)의 나사선 방향에 의하여 일정량(ΔL) 만큼 도면에서 우측으로 이동하게 된다.
상기와 같이 우측 스테빌라이저 바(44)가 도면에서 우측으로 이동하면 이에 연결되어 있는 좌측 휠(24)의 후측 부분이 외측으로 밀리면서 도 6과 같이 토우 인 상태로 제어되는 것이다.
그리고 상기와는 반대로 차량이 우측으로 선회하는 경우에는 상기와 동일한 작동으로 좌측 토우 제어기구(34)가 작동하여 좌측 휠(22)의 후측을 외측으로 밀어주어 토우 인 상태로 제어하게 되는 것이다.
이와 같은 토우 제어과정에서는 좌,우 스테빌라이저 바(30)(32)는 도 4에서와 같이 일정량 좌측 또는 우측으로 이동하지만 돌기부(38)와 요입홈(40)이 상호 결합되어 있는 바, 기본적인 스테빌라이저 바(2)의 기능은 충실히 수행하게 된다.
그리고 상기와 같은 토우 제어과정에서 작은 범프 즉 완만한 경사에 의하여 잔진동이 발생되는 경우에는 도 7의 A 영역에서와 같이 외측으로의 이동량(ΔL)이 작아 직진성을 우선으로 한다.
상기와는 반대로 큰 범프 즉 급 경사(급 선회)에 의하여 롤 거동이 커지면 B 영역에서와 같이 이동량(ΔL)이 커지면서 토우 조절을 우선으로 하게 되는 것이다.
또한, 상기와 같은 작동은 선회시 선회 내측 휠이 리바운드 될 때에는 반대로 작동하여 토우 아웃 경향으로 유도하게 된다.
상기에서와 같이 본 발명에 의하면 현가장치에 적용되는 스테빌라이저 바(2) 를 좌, 우 스테빌리이저 바(30)(32)로 분할 구성하고, 이의 좌, 우 스테빌라이저 바(30)(32)의 각각에 간단한 기계적인 부품으로 이루어지는 토우제어기구(34)(36)를 배치하여 캠버 및 트레드 변화없이 선회시 토우(TOE)를 제어하여 언더 스티어를 효율적으로 유도함으로써, 조종 안정성을 개선하여 주행 안정성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
상기에서 본 발명의 스테빌라이저 바에 대한 바람직한 실시 예를 개시하고 있으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 발명하여 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
도 1은 본 발명의 스테빌라이저 바가 적용된 현가장치의 일 예를 보인 평면도.
도 2는 본 발명에 의한 스테빌라이저 바의 일부 발췌 평면도.
도 3은 좌,우 스테빌리아저 바의 연결 상태를 보인 분리 사시도.
도 4는 좌, 우 스테빌라이저 바의 연결부의 작동도.
도 5는 본 발명에 적용되는 토우제어기구의 작동도.
도 6은 본 발명에 의하여 토우 제어 과정을 보인 도면.
도 7은 범프량에 따라 토우 제어량의 변화를 나타낸 그래프선도이다.

Claims (5)

  1. 양단에 컨트롤 링크를 개재시켜 로워 컨트롤 아암 또는 스트러트 어셈블리에 연결되고, 직선부의 앙측이 마운팅 부시에 의하여 서브 프레임에 고정되는 자동차의 스테빌라이저 바에 있어서,
    상기 스테빌라이저 바의 중간부를 분할하여 좌,우 2개의 스테빌라이저 바로 형성하되, 상기 좌,우 스테빌라이저 바는 일정량의 축방향 이동은 허용하고 상호 다른 회전은 허용하지 않도록 연결하고, 상기 좌,우 스테빌라이저 바의 각각에 토우제어기구를 배치하여 이루어지며,
    상기 토우제어기구는 좌,우 스테빌라이저 바에 일체로 형성되는 워엄과, 상기 워엄에 각각 치합되면서 차체에 고정되는 랙을 포함하고,
    상기 좌,우 스테빌라이저 바에 형성되는 워엄은 나선방향이 상호 반대로 형성됨을 특징으로 하는 자동차의 스테빌라이저 바.
  2. 제1항에 있어서, 상기 좌,우 스테빌라이저 바는 일측 스테빌라이저 바의 단부에 다각형의 돌기부를 형성하고, 타측 스테빌라이저 바의 단부에 상기 돌기부에 대응하는 요입홈을 형성하여 상호 결합함을 특징으로 하는 자동차의 스테빌라이저 바.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 워엄의 나선방향은 해당 스테빌라이저 바의 범프 동작시 휠측으로 이동할 수 있도록 형성함을 특징으로 하는 자동차의 자동차의 스테빌라이저 바.
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