KR101003812B1 - 컨트롤 칼럼을 구비한 유연한 리어 액슬 및 이에 대응하는 차량 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종방향 암(12) 및 가로 부재(24)가 제공되어 있는 자동차용의 유연한 리어 액슬에 관한 것으로, 상기 유연한 리어 액슬은 상기 가로 부재(24)를 횡단하도록 놓여 있고 실질적으로 수직인 관절 축에 의하여 가로 부재의 중앙부에 연결되어 있는 컨트롤 칼럼(26)을 형성하는 암; 차량의 차체에서 종방향 암의 관절에 근접한 종방향 암(12)의 타단부(18)에, 또는 차체 상의 상기 종방향 암의 관절에서 차량의 차체(20)에, 차량의 전방을 향하는 컨트롤 칼럼의 전단부(30)를 연결하며, 실질적으로 상기 가로 부재(24)에 대하여 평행한 연결 부재(50); 및 각각 차량의 후방을 향하는 컨트롤 칼럼의 후단부(32)를 차륜 지지체(16)에 연결하는 2개의 커넥팅 로드(34)를 구비한다.

Description

컨트롤 칼럼을 구비한 유연한 리어 액슬 및 이에 대응하는 차량{FLEXIBLE REAR AXLE WITH A CONTROL COLUMN AND CORRESPONDING VEHICLE}

본 발명은 2개 또는 4개의 조향륜을 구비하는 차량용의 유연한 리어 액슬 및 이러한 액슬을 구비하는 차량에 관한 것이다.

차량의 유연한 리어 액슬은, 각각 양단 중 일단에 하나의 차륜을 지지하고 타단에서 차량의 차체에 관절식으로 연결되는 2개의 종방향 진동 암(oscillating arm)을 구비한다. 상기 진동 암 상에 브래킷을 구비하는 탄성 수단 및 완충 장치는 차체를 탄성적으로 지지하며, 탄성적으로 변형 가능한 휨 방지 크로스바는 양단이 상기 2개의 진동 암에 견고하게 연결되어 있다.

차륜의 스티어링 로크(steering lock)는 수평면에서 차륜면과 차량의 전후 방향 면 사이에 형성되는 각으로서 정의된다. 회전시, 차륜의 전방이 내부(또는 외부)를 향하여 변위될 때, 토우 인(toe-in)(또는 토우 아웃(toe-out))이라 한다. 회전시, 차량의 후륜은 회전 방향으로 측면 하중을 받는다. 따라서, 유연한 액슬의 경우, 우회전시(또는 좌회전시), 좌측(또는 우측) 외륜이 토우 아웃되는 경향이 있다. 이러한 차륜의 회전은 차량의 안정성을 감소시키는 요소이다.

2개의 조향륜을 구비한 차량의 경우, 양호한 안정성을 얻기 위하여 회전시 후륜의 토우 인을 제한할 필요가 있다. 4개의 조향륜을 구비한 차량의 경우, 회전에 따른 후륜의 회전 제어 장치도 안정성을 개선시킨다.

상기 두 경우, 멀티암 액슬을 사용할 수 있다. 그러나, 이것은 차지하는 면적이 상당한데, 예컨대 예비 타이어와 같은 차량의 아키텍쳐와 조화될 수 없고 유연한 액슬보다 더 무겁고 더 고가라는 이중의 단점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 회전시 후륜의 회전을 전륜과 동일한 쪽으로 제한할 수 있고 언더스티어(understeer) 효과를 나타내어 차량의 안정성을 개선시키는 2개 또는 4개의 조향륜을 구비한 유연한 리어 액슬을 제안하는 것이다. 유연한 액슬 구조는 멀티암 액슬이 차지하는 면적의 제약에서 벗어나는데, 예컨대 예비 타이어를 수용할 공간을 남길 수 있다.

이를 위하여, 본 발명의 목적은, 각각 차량의 후방을 향하는 일단에서 차륜의 지지체에 관절식으로 연결되고 타단에서 차량의 차체에 관절식으로 연결되며 가로 부재에 의하여 서로 연결되는 2개의 종방향 진동 암을 구비하는 자동차용의 유연한 리어 액슬에 관한 것으로,

- 가로 부재를 횡단하도록 연장되고 실질적으로 수직인 관절축에 의하여 가로 부재의 중앙부에 연결되어 있는 컨트롤 칼럼을 형성하는 암,

- 차량의 차체에 있는 종방향 진동 암의 관절에 근접한 종방향 진동 암의 단부에, 또는 차체 상의 상기 종방향 진동 암의 관절에서 차량의 차체에, 차량의 전방을 향하는 컨트롤 칼럼의 단부를 연결하며, 실질적으로 상기 가로 부재에 대하여 평행한 연결 부재,

- 각각, 차량의 후방을 향하는 컨트롤 칼럼의 타단을 차륜의 지지체에 연결하는 2개의 커넥팅 로드

를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이렇게 차체 또는 종방향 진동 암에 연결된 연결 부재는 회전시 차륜의 회전을 제한 및/또는 제어할 수 있다. 또한, 연결 부재를 가로 부재와 평행하게 함으로써 액슬의 평형에 해로운 불필요한 운동의 발생을 회피할 수 있다.

2개의 커넥팅 로드는 실질적으로 수직인 회전축에 의하여 컨트롤 칼럼 및 차륜 지지체에 관절식으로 연결하는 것이 유리하다.

컨트롤 칼럼 상에서 2개의 커넥팅 로드의 관절 축은 예컨대 분리되어 있다.

연결 부재의 양단은 실질적으로 수직인 축을 따라 컨트롤 칼럼 및 종방향 암 또는 차량의 차체에 관절식으로 연결시켜 불필요한 운동의 발생을 회피하는 것이 유리하다.

커넥팅 로드들은 가로 부재에 대하여 실질적으로 평행하게 놓는 것이 유리하다. 예컨대, 각 차륜 지지체는 실질적으로 수평한 면에서 차륜면에 대하여 실질적으로 평행하게 놓인 암을 구비하며, 차량의 전방을 향한 상기 암의 자유 단부는 2 개의 커넥팅 로드의 하나의 단부에 관절식으로 연결된다.

한 구체예에서, 연결 부재는 잭이다. 상기 잭은 그 변위를 조정하기에 적합한 엔진에 연결시키는 것이 유리하다. 이렇게 하여 회전에 따라 액슬 차륜의 회전을 제어할 수 있다. 엔진은 예컨대 전륜의 스티어링 로크 또는 모든 다른 궤도 파라미터(예컨대, 좌우로 흔들리는 속도)에 따라 제어되는 전자 장치에 의하여 조정한다. 따라서, 잭의 변위는 컨트롤 칼럼을 그 축 주위로 회전시키며, 이로써 커넥팅 로드들을 통하여 실질적으로 수직인 축을 따라 차륜 지지체의 회전과 이에 따른 차륜의 회전이 일어난다. 이러한 구체예는 특히 4개의 조향륜을 구비한 차량에 적합하다.

또 다른 구체예에서, 연결 부재는 타이 로드(tie rod)이다. 이러한 구성은 수직축 주위에서 후륜의 회전 진폭을 제한하는데, 그것은 이러한 회전으로 컨트롤 칼럼이 구동되며 컨트롤 칼럼이 타이 로드를 통하여 차량의 차체 또는 차체에 연결된 종방향 암의 단부와 연결되어 컨트롤 칼럼의 운동에 제동이 걸리기 때문이다. 이러한 구체예는 특히 2개의 조향륜을 구비한 차량에 적합하다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 리어 액슬을 구비하는 차량에 관한 것이다.

이제 본 발명을 비제한적인 첨부 도면을 참고로 개시하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 구체에에 따른 유연한 액슬의 좌측 투시도이다.

도 2는 본 발명의 제2 구체에에 따른 유연한 액슬의 개략도이다.

본 발명에 따른 유연한 액슬(10)은 도 1 및 2를 참고로 개시한다. 액슬(10)은 2개의 종방향 진동 암(12)을 구비한다. 각 진동 암(12)은 차량의 후방부를 향하는 일단부(14)에 의하여 차륜 지지체(16)에 연결된다. 도 2에서, 차륜은 타원으로 나타나 있다. 차량의 전방을 향하는 진동 암(12)의 타단부(18)는 도 2에 상징적으로 나타낸 차량의 차체(20)에 관절식으로 연결된다. 상기 2개의 진동 암(12)은 차량의 종축과 교차하는 동일한 회전축(22)을 따라 차체에 관절식으로 연결된다.

각 차륜 지지체(16)는 공지된 방식으로 볼 조인트와 같은 2개의 관절(17a, 17b)에 의하여 진동 암(12)에 연결된다.

탄성적으로 변형 가능한 가로 부재(24)는 그 양단이 회전축(22)에 근접 평행하게 2개의 진동 암(12)에 견고하게 연결된다. 가로 부재는 예컨대 차량의 전방부를 향해 벌어진 평면 V자형 프로파일을 가진다. 주지하는 바와 같이, 또 다른 형태의 가로 부재를 사용할 수 있다.

컨트롤 칼럼(26)을 형성하는 암은 가로 부재(24)를 횡단하도록 놓인다. 이것은 실질적으로 수직인 관절축(28)에 의하여 가로 부재의 중앙부에 연결된다.

차량의 전방을 향하는 컨트롤 칼럼 전단부(30)는 연결 부재에 의하여 차량의 차체에 있는 종방향 암의 관절에 근접한 종방향 진동 암(12)의 일단에, 또는 차체 상의 상기 종방향 진동 암의 관절에서 차량의 차체(20)에 연결된다. 연결 부재는 가로 부재(24)에 대하여 실질적으로 평행하게 놓인다. 이 연결 부재는 가로 부재(24)의 비틀림 중심 및 차체에서의 종방향 진동 암(12)의 관절 점들을 포함하는 평면에 포함되는 것이 바람직하다. 연결 부재는 상세히 후술될 것이다.

차량의 후방을 향하는 컨트롤 칼럼 후단부(32)는 커넥팅 로드(34)에 의하여 각 차륜 지지체(16)에 연결된다. 이를 위하여, 각 차륜 지지체(16)는 차륜면에서 실질적으로 수평으로 차량의 전방을 향하여 놓인 암(36)을 구비한다. 이 암(36)은 커넥팅 로드(34)가 가로 부재(24)에 대하여 실질적으로 평행하도록 충분히 길다. 따라서, 각 커넥팅 로드(34)의 일단은 실질적으로 수직인 축(38) 근처에서 암(36)의 자유 단부에 관절식으로 연결되는 반면, 타단은 실질적으로 수직인 축(40) 근처에서 컨트롤 칼럼(26)의 후단부(32)에 관절식으로 연결된다. 대표적인 구체예들에서, 커넥팅 로드의 회전축(40)은 분리되어 있다.

컨트롤 칼럼(26)은 예컨대 포크 형태이며, 도 1에 도시된 바와 같이 그 핸들형 단부가 후단부(32)를 형성하고 빗살(dent) 중 하나의 단부가 전단부(30)를 형성한다. 회전축(28)은 포크의 두 빗살 상에 고정된다. 주지하는 바와 같이, 가로 부재(24)의 형태에 따라 다른 형태가 고려될 수 있다. 예컨대, 각각 연결 부재 및 커넥팅 로드들을 지지하기 위하여 전단 및 후단에서 납작한 고리형을 생각할 수 있다.

이제 연결 부재의 두 구체예를 개시하기로 한다.

제1 구체예는 도 1을 참고로 개시되며, 여기서 연결 부재는 잭이다. 도 1에서는 액슬의 좌측부만을 도시하였다. 실제로 컨트롤 칼럼(26)과 차륜 지지체(16) 사이의 연결은 액슬의 양 측에서 동일하다.

컨트롤 칼럼의 전단부(30)는 잭(42)에 의하여 좌측 진동 암(12)에 연결된다. 잭의 핀 말단은 실질적으로 수직인 축(44)에서 컨트롤 칼럼의 전단부(30)에 관절식으로 연결된다. 잭(42)이 가로 부재(24)에 대하여 실질적으로 평행하도록, 잭의 반대편 말단은 차량의 차체에서 진동 암(12)의 관절에 근접하게 위치된 실질적으로 수직인 축(46)을 통해 진동 암(12)의 전단부(18)에 관절식으로 연결된다.

차체에서 진동 암(12)의 관절에 근접하게 진동 암(12)에 고정되고 잭(42)의 실린더에 연결된 엔진(48)은 잭의 변위를 제어하여 차륜의 방향을 제어할 수 있다.

도시되지 않은 변형예에서, 잭(42)은 차량의 우측에 위치된 진동 암(12)에 연결되거나 또는 좌측 또는 우측 차체의 종방향 암의 관절에서 차량의 차체(20)에 연결될 수 있다.

제2 실시예는 도 2의 개략도를 참고로 개시된다. 컨트롤 칼럼의 전단부(30)는 타이 로드(50)에 의하여 차량의 차체의 좌측에 연결된다. 타이 로드의 단부 중 일단은 실질적으로 수직인 축(44)에서 컨트롤 칼럼의 전단부(30)에 관절식으로 연결된다. 그 타단은 차체의 좌측 진동 암(12)의 관절에서 실질적으로 수직인 축(52)을 따라 차량의 차체(20)에 관절식으로 연결된다. 타이 로드(50)는 가로 부재(24)에 대하여 실질적으로 평행한 방식으로 고정된다. 상기 구체예에서와 마찬가지로 타이 로드(50)는 차량의 우측에 연결되거나 또는 차체 관절 측의 종방향 암 중 하나의 일단에 직접 연결될 수 있다.

연결 부재 및 타이 로드들의 상이한 관절들은 탄성 관절, 예컨대 볼 조인트인 것이 바람직하다.

제1 구체예는 하기 방식으로 기능한다. 엔진(48)의 작용하에, 잭(42)은 시계 방향으로 컨트롤 칼럼(26)을 관절축(28) 주위로 회전시킨다. 이러한 회전은 컨트롤 칼럼의 후단부(32)를 차량의 좌측으로 변위시키고, 이로써 차륜 지지체(16) 및 이에 따른 차륜이 커넥팅 로드(34)를 매개로 좌측을 향하여 실질적으로 수직인 축 주위를 회전하게 된다. 잭(42)의 수축은 컨트롤 칼럼을 역방향으로 회전되게 하여 차륜이 우측으로 회전되게 한다. 엔진을 제어 장치에 연결함으로써, 예컨대 차량이 취하는 회전에 따라 후륜을 이끌 수 있다. 잭을 종방향 암의 관절 점에서 차량의 차체에 직접 연결할 경우 동일한 효과가 얻어진다.

제2 구체예는 차량이 커브를 틀 때 수동적인 작동 방식에 해당된다. 우회전시, 후륜의 트레인은 이것을 차량의 차체에 대하여 우측으로 변위시키는 측면 하중을 받게 될 것이다. 이러한 변위는 가로 부재(24)에 고정된 컨트롤 칼럼의 회전축(28)의 우측으로의 변위를 유도한다. 컨트롤 칼럼의 전단부(30)는 타이 로드(50)를 통하여 차체에 결속되어 우측으로 이끌리지 않을 것이다. 따라서, 컨트롤 칼럼의 후단부(32)는 회전축(28)에 대하여 우측을 향하여 변위되어 차량의 방향을 우측으로 가볍게 변경시킬 것이다. 따라서, 액슬은 그 구조로 인하여 언더 스티어 효과를 나타내어 커브를 틀 때 차륜의 밀착성을 제한할 수 있으므로 차량의 안정성이 개선된다. 이러한 효과는, 커브를 틀 때 외륜의 레그를 횡단하는 하중이 축(17a-17b) 주위에서의 밀착 우력을 발생시키도록 차량의 종방향 평면에 관절(17a, 17b)을 배치함으로써 완성될 수 있음에 주목하여야 한다.

Claims (10)

1. 각각 차량의 후방을 향하는 일단부(14)가 차륜의 지지체(16)에 관절식으로 연결되고 타단부(18)가 차량의 차체(bodywork)에 관절식으로 연결되며 가로 부재(24)에 의하여 서로 연결되는 2개의 종방향 진동 암(12)을 구비하는 자동차용의 유연한 리어 액슬로서,

   - 상기 가로 부재를 횡단하도록 놓여 있고 수직인 관절 축(28)을 통해 가로 부재의 중앙부에 연결되어 있는 컨트롤 칼럼(26)을 형성하는 암,

   - 차량의 차체에 있는 종방향 암의 관절(articulation)에 근접한 종방향 진동 암의 타단부(18)에, 또는 차체 상의 상기 종방향 진동 암의 관절에서 차량의 차체(20)에, 차량의 전방을 향하는 컨트롤 칼럼의 전단부(30)를 연결하며, 상기 가로 부재(24)에 대하여 평행한 연결 부재(42, 50) 및

   - 각기 차량의 후방을 향하는 컨트롤 칼럼의 후단부(32)를 차륜의 지지체(16)에 연결하는 2개의 커넥팅 로드(34)

   를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차용의 유연한 리어 액슬.
2. 제1항에 있어서, 상기 2개의 커넥팅 로드(34)는 수직인 회전축(38, 40)을 통해 상기 컨트롤 칼럼(26) 및 상기 차륜 지지체(16)에 관절식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차용의 유연한 리어 액슬.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컨트롤 칼럼(26) 상에서 상기 2개의 커넥팅 로드(34)의 관절 축(40)은 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용의 유연한 리어 액슬.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연결 부재(42, 50)의 양단은 상기 컨트롤 칼럼(26) 및 상기 종방향 암(12) 또는 차량의 차체(20)에 수직인 축(44, 52, 46) 둘레에서 관절식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차용의 유연한 리어 액슬.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 커넥팅 로드(34)는 상기 가로 부재(24)에 평행하게 놓여 있는 것을 특징으로 하는 자동차용의 유연한 리어 액슬.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 각 차륜 지지체(16)는 수평인 면에서 차륜면에 대하여 평행하게 놓인 암(36)을 구비하며, 차량의 전방을 향한 상기 암의 자유 단부는 상기 2개의 커넥팅 로드(34)의 하나의 단부에 관절식으로 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차용의 유연한 리어 액슬.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연결 부재는 잭(42)인 것을 특징으로 하는 자동차용의 유연한 리어 액슬.
8. 제7항에 있어서, 상기 잭(42)은 그 변위를 조정하기에 적합한 엔진(48)에 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차용의 유연한 리어 액슬.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연결 부재는 타이 로드(50)인 것을 특징으로 하는 자동차용의 유연한 리어 액슬.
10. 제1항 또는 제2항의 자동차용의 유연한 리어 액슬을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량.

Images