KR101146517B1 - Torsion beam device and method for calculation toe angle using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 토션빔 및 이를 이용한 토우각 산출방법에 관한 것으로서, 트레일링암에 장착되는 가이드부와, 가이드부에 결합되고 차체에 연결되는 연결부를 포함한다.
본 발명에 따른 토션빔 및 이를 이용한 토우각 산출방법은 차량의 곡선주행 바깥쪽에 위치되는 가이드부가 연결부에 의해 전방으로 이동됨으로써, 추가적인 토우각으로 인해 토우인이 증가되어 차량의 언더스티어 특성을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a torsion beam and a tow angle calculation method using the same, and includes a guide part mounted on a trailing arm and a connection part coupled to the guide part and connected to a vehicle body.
In the torsion beam and the tow angle calculation method using the same according to the present invention, the guide part located on the outside of the curved driving of the vehicle is moved forward by the connection part, thereby increasing the toe-in due to the additional toe angle, thereby improving the understeer characteristics of the vehicle. have.

Description

토션빔 및 이를 이용한 토우각 산출방법{TORSION BEAM DEVICE AND METHOD FOR CALCULATION TOE ANGLE USING THE SAME}Torsion beam and toe angle calculation method using the same {TORSION BEAM DEVICE AND METHOD FOR CALCULATION TOE ANGLE USING THE SAME}

본 발명은 토션빔 및 이를 이용한 토우각 산출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 롤 운동과정에서 휠에 추가적인 토우인을 보강하여 차량운동 성능을 개선하는 토션빔 및 이를 이용한 토우각 산출방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a torsion beam and a tow angle calculation method using the same, and more particularly, to a torsion beam for improving the vehicle motion performance by reinforcing additional toe-in on the wheel during the roll motion of the vehicle and a tow angle calculation method using the same. will be.

일반적으로 자동차의 현가장치는 차체와 바퀴를 연결하는 것으로서, 주행 중 노면으로부터 받는 충격이나 진동을 흡수하여 승차감과 자동차의 안정성을 향상시키는 장치이다.In general, the suspension device of the vehicle is to connect the vehicle body and the wheels, and is to absorb the shock or vibration received from the road surface while driving to improve the riding comfort and stability of the vehicle.

현가장치의 하나인 토션빔은 자동차의 후륜에서 널리 사용되는 것으로서, 도 1은 종래 토션빔을 개략적으로 나타내는 도면이다.The torsion beam, which is one of suspension devices, is widely used in the rear wheel of a vehicle, and FIG. 1 is a view schematically showing a conventional torsion beam.

도 1을 참조하면, 토션빔(100)은 횡방향으로 형성되는 빔(101)의 좌우 양단부에 트레일링암(102)이 결합된다. 트레일링암(102)에는 부싱파이프(103), 스프링시트(104), 댐퍼브라켓(105) 및 스핀들브라켓(106)이 결합된다.Referring to FIG. 1, the torsion beam 100 has a trailing arm 102 coupled to both left and right ends of the beam 101 formed in a lateral direction. The bushing pipe 103, the spring seat 104, the damper bracket 105, and the spindle bracket 106 are coupled to the trailing arm 102.

한편, 차량이 곡선을 선회 운동하는 경우 노면과 타이어에는 코너링포스(cornering force)가 작용하고, 동시에 차량의 질량중심에 작용하는 원심력에 의해 차체에는 롤각이 발생하여 기울어진다.On the other hand, when the vehicle rotates the curve, a cornering force is applied to the road surface and the tire, and at the same time, a roll angle is inclined to the vehicle body by a centrifugal force acting on the center of mass of the vehicle.

차체를 기준으로, 차량의 롤 운동과정에서 곡선의 바깥쪽에 있는 휠은 수직위로 움직이고, 곡선의 안쪽에 있는 휠은 수직 아래로 움직인다.With respect to the body, the wheels on the outside of the curve move vertically up and the wheels on the inside of the curve move vertically down during the roll movement of the vehicle.

차량의 롤 운동에서 휠의 토우각 변화는 차량의 조정안정성과 밀접한 관계가 있다.The change of the toe angle of the wheel in the roll motion of the vehicle is closely related to the adjustment stability of the vehicle.

토션빔(100)은 구조적으로 코너링포스 또는 횡력이 작용할 때 토아웃(toe out)되는 경향이 있으며, 차량의 조종 안정성 개선을 위해 차량의 횡방향과 부싱축 방향에 틸팅각을 부여하여 횡력에 의한 토아웃을 감소시킨다.The torsion beam 100 tends to toe out when the cornering force or the lateral force is structurally applied, and the tilting angle is applied to the lateral direction and the bushing axis direction of the vehicle to improve the steering stability of the vehicle. Reduce toe out

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.
The above technical configuration is a background art for helping understanding of the present invention, and does not mean a conventional technology well known in the art.

본 발명은 차량의 롤 운동과정에서 바깥쪽에 있는 휠의 토우인(toe in)을 보강하여 언더스티어(under steer) 특성을 향상시키고, 이러한 토우각을 산출하는 토션빔 및 이를 이용한 토우각 산출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention improves the understeer characteristics by reinforcing the toe in of the outer wheel during the rolling motion of the vehicle, and provides a torsion beam for calculating the toe angle and a toe angle calculation method using the same. Its purpose is to.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 차량에 구비되는 트레일링암부; 및 상기 트레일링암부에 결합되고, 차체에 연결되는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 토션빔을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a trailing arm unit provided in the vehicle; And a coupling part coupled to the trailing arm part and connected to the vehicle body.

상기 트레일링암부는 트레일링암과 상기 트레일링암에 장착되는 가이드부를 구비하고, 상기 연결부는 상기 가이드부 또는 상기 트레일링암 중 적어도 어느 하나에 결합되는 것을 특징으로 한다.The trailing arm part includes a trailing arm and a guide part mounted to the trailing arm, and the connection part is coupled to at least one of the guide part or the trailing arm.

상기 가이드부는 상기 연결부가 결합되는 원통형상의 몸체부; 및 상기 몸체부에 구비되고 상기 연결부의 이탈을 방지하도록 돌출 형성되는 걸림부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The guide portion is a cylindrical body portion to which the connection portion is coupled; And it is characterized in that it comprises a locking portion provided on the body portion and protruding to prevent separation of the connection portion.

상기 연결부는 상기 가이드부에 감기는 것을 특징으로 한다.The connecting portion is characterized in that wound around the guide portion.

상기 연결부는 외력에 따른 길이변화가 제한적인 강성재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The connection portion is characterized in that it comprises a rigid material of limited length change according to the external force.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 토션빔 현가계를 세미트레일링암 현가계로 근사화하여 부싱 중심과 빔의 전단중심을 지나는 선을 회전축으로 휠이 회전 운동하는 회전축의 단위벡터를 아래식 1에 의해 산출하는 단계; 휠 중심좌표와 부싱 중심좌표의 차이를 아래식 2에 의한 하드 포인트 함수로 변환하는 단계; 휠 중심 수직변위에 대한 토우각 변화율을 아래식 3에 의해 산출하는 단계; 휠 중심 수직변위에 대한 횡방향 빔의 비틀림각 변화율을 아래식 4에 의해 산출하는 단계; 트레일링암에 가이드부가 장착되고, 상기 가이드부와 차체에 연결부가 결합된 상태에서, 가이드부의 중심이동량을 아래식 5에 의해 산출하는 단계; 및 휠 중심 수직변위에 대한 토우각의 미소변위를 아래식 6에 의해 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 토션빔을 이용한 토우각 산출방법을 제공한다.In addition, in order to achieve the above object, the present invention approximates a torsion beam suspension system to a semi-trailing arm suspension system, and below the unit vector of the rotation axis in which the wheel rotates around the line passing through the bushing center and the shear center of the beam. Calculating by Equation 1; Converting the difference between the wheel center coordinates and the bushing center coordinates into a hard point function according to Equation 2 below; Calculating a tow angle change rate with respect to the wheel center vertical displacement by Equation 3 below; Calculating a rate of change of the torsion angle of the transverse beam relative to the wheel center vertical displacement by Equation 4 below; Comprising the guide portion is mounted on the trailing arm, the coupling portion is coupled to the guide portion and the vehicle body, calculating the center movement amount of the guide portion by the following equation 5; And calculating a small displacement of the tow angle with respect to the vertical displacement of the wheel center by the following equation (6).

(아래식 1)(Equation 1)

Figure 112010046604779-pat00001
Figure 112010046604779-pat00001

n : 회전축의 단위벡터n: unit vector of rotation axis

P1 : 부싱 중심좌표P 1 : Bushing center coordinate

P2 : 빔의 전단중심좌표
P 2 : shear center coordinate of beam

(아래식 2)(Equation 2)

Figure 112010046604779-pat00002
Figure 112010046604779-pat00002

P1 : 부싱 중심좌표P 1 : Bushing center coordinate

P3 : 휠 중심좌표
P 3 : Wheel center coordinates

(아래식 3)(Equation 3)

Figure 112010046604779-pat00003

Figure 112010046604779-pat00003

(아래식 4)(Equation 4)

Figure 112010046604779-pat00004

Figure 112010046604779-pat00004

(아래식 5)(Equation 5)

Figure 112010046604779-pat00005
Figure 112010046604779-pat00005

R : 가이드부의 회전반경R: Rotation radius of guide part

r : 연결부에 의한 유효회전반경의 증가r: Increase of effective radius of rotation by connecting part

A : 좌우 부싱 중심간의 간격
A: Spacing between left and right bushing centers

(아래식 6)(Equation 6)

Figure 112010046604779-pat00006

Figure 112010046604779-pat00006

본 발명에 따른 토션빔 및 이를 이용한 토우각 산출방법은 차량의 곡선주행 과정에서 바깥쪽 휠에 추가적인 토우인(toe-in) 각을 유발함으로써, 차량의 언더스티어(under steer) 특성을 향상시키는 효과가 있다.The torsion beam according to the present invention and the method of calculating the toe angle using the same have an effect of improving the understeer characteristic of the vehicle by causing an additional toe-in angle to the outer wheel during the curve driving of the vehicle. have.

본 발명에 따른 토션빔 및 이를 이용한 토우각 산출방법은 몸체부에 걸림부가 구비됨으로써, 몸체부를 감고 있는 연결부의 이탈이 방지되는 효과가 있다.The torsion beam according to the present invention and the method of calculating the tow angle using the same have an effect of preventing the detachment of the connecting portion which is wound around the body by being provided with a locking portion.

본 발명에 따른 토션빔 및 이를 이용한 토우각 산출방법은 설계변수를 함수로 표현하여 간단하게 토우각을 산출할 수 있는 효과가 있다.
The torsion beam according to the present invention and the tow angle calculation method using the same have an effect of simply calculating the tow angle by expressing a design variable as a function.

도 1은 종래 토션빔을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔의 가이드부와 연결부가 제외된 상태에서 곡선주행 중의 휠 상대운동을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔의 가이드부와 연결부가 제외된 상태에서 기구학적 거동을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔의 가이드부와 연결부가 제외된 상태에서 휠 중심 수직변위와 비틀림각 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔의 가이드부와 연결부의 결합관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6에서 곡선 바깥쪽 휠에 연결된 트레일링암 부분의 가이드부 이동을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6에서 곡선 안쪽 휠에 연결된 트레일링암 부분의 가이드부 이동을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔의 롤 운동과정에서 가이드부의 전방이동에 따른 토우각 변화를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔을 이용한 토우각 산출방법을 순차적으로 나타내는 흐름도이다.1 is a view schematically showing a conventional torsion beam.
2 is a view schematically showing a torsion beam according to an embodiment of the present invention.
3 is a view schematically showing the relative motion of the wheel during the curve driving in the state in which the guide portion and the connection portion of the torsion beam according to the embodiment of the present invention are excluded.
4 is a view schematically showing a kinematic behavior in the state in which the guide portion and the connecting portion of the torsion beam according to an embodiment of the present invention are excluded.
5 is a view schematically showing the relationship between the wheel center vertical displacement and the torsion angle in the state in which the guide portion and the connection portion of the torsion beam according to the embodiment of the present invention are excluded.
6 is a view schematically illustrating a coupling relationship between a guide part and a connection part of a torsion beam according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view schematically illustrating movement of a guide part of a trailing arm part connected to a curved outer wheel in FIG. 6.
FIG. 8 is a view schematically illustrating movement of a guide part of a trailing arm part connected to a curved inner wheel in FIG. 6.
9 is a view schematically showing a change in the toe angle according to the forward movement of the guide unit in the roll movement process of the torsion beam according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart sequentially illustrating a tow angle calculation method using a torsion beam according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 토션빔 및 이를 이용한 토우각 산출방법의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of a torsion beam and a tow angle calculation method according to the present invention. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or custom. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔의 가이드부와 연결부가 제외된 상태에서 곡선주행 중의 휠 상대운동을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔의 가이드부와 연결부가 제외된 상태에서 기구학적 거동을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔의 가이드부와 연결부가 제외된 상태에서 휠 중심 수직변위와 비틀림각 관계를 개략적으로 나타내는 도면이다.2 is a view schematically showing a torsion beam according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a wheel relative movement during the curve driving in the state in which the guide portion and the connection portion of the torsion beam according to an embodiment of the present invention 4 is a view schematically showing the kinematic behavior in a state in which the guide portion and the connecting portion of the torsion beam according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a view according to an embodiment of the present invention 4 is a view schematically showing the relationship between the wheel center vertical displacement and the torsion angle in a state where the guide part and the connection part of the torsion beam are excluded.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔의 가이드부와 연결부의 결합관계를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6에서 곡선 바깥쪽 휠에 연결된 트레일링암 부분의 가이드부 이동을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 8은 도 6에서 곡선 안쪽 휠에 연결된 트레일링암 부분의 가이드부 이동을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔의 롤 운동과정에서 가이드부의 전방이동에 따른 토우각 변화를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔을 이용한 토우각 산출방법을 순차적으로 나타내는 흐름도이다.
FIG. 6 is a view schematically illustrating a coupling relationship between a guide portion and a connection portion of a torsion beam according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 schematically illustrates the movement of a guide portion of a trailing arm connected to a curved outer wheel in FIG. 6. FIG. 8 is a view schematically illustrating movement of a guide part of a trailing arm part connected to a curved inner wheel in FIG. 6, and FIG. 9 is a front view of the guide part in a roll motion of a torsion beam according to an embodiment of the present invention. 10 is a diagram schematically illustrating a change in toe angle according to movement, and FIG. 10 is a flowchart sequentially illustrating a method of calculating a toe angle using a torsion beam according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔(1)은 차량에 구비되는 트레일링암부와, 트레일링암부에 결합되고 차체에 연결되는 연결부(20)를 구비한다. 트레일링암부는 트레일링암(30)과, 트레일링암(30)에 장착되는 가이드부(10)를 구비하며, 연결부(20)는 가이드부(10) 또는 트레일링암(30) 중 적어도 어느 하나에 결합된다. 이하, 본 실시예에서는 연결부(20)가 가이드부(10)에 결합되는 경우를 예로 들어 설명한다.Referring to FIG. 2, the torsion beam 1 according to an embodiment of the present invention includes a trailing arm part provided in a vehicle and a connection part 20 coupled to the trailing arm part and connected to the vehicle body. The trailing arm unit includes a trailing arm 30 and a guide unit 10 mounted to the trailing arm 30, and the connection unit 20 is coupled to at least one of the guide unit 10 or the trailing arm 30. do. Hereinafter, in the present embodiment, a case in which the connecting portion 20 is coupled to the guide portion 10 will be described as an example.

본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔(1)에는 가이드부(10)와 연결부(20)가 구비된다. 가이드부(10)는 트레일링암(30)에 장착된다. 이러한 트레일링암(30)은 좌우 한 쌍으로 이루어지고, 빔(40)에 의해 연결된다.The torsion beam 1 according to an embodiment of the present invention is provided with a guide portion 10 and the connecting portion 20. The guide part 10 is mounted to the trailing arm 30. The trailing arms 30 are formed in a pair of left and right, and are connected by the beam 40.

트레일링암(30)의 전단부에는 러버부쉬가 장착된 부싱파이프(50)가 차체에 피봇식으로 결합된다. 또한, 트레일링암(30)의 후단부 안쪽에는 현가 스프링이 장착되는 스프링 시트(60)와 쇽 업쇼버가 장착되는 댐퍼 브래킷(70)이 설치된다. At the front end of the trailing arm 30, a bushing pipe 50 equipped with a rubber bush is pivotally coupled to the vehicle body. In addition, the rear end of the trailing arm 30 is provided with a spring seat 60 on which the suspension spring is mounted and a damper bracket 70 on which the shock absorber is mounted.

트레일링암(30)의 후단부 바깥쪽에는 자동차의 후륜을 결합시키기 위하여 휠 캐리어(80)가 설치된다. A wheel carrier 80 is installed outside the rear end of the trailing arm 30 to couple the rear wheel of the vehicle.

연결부(20)는 가이드부(10)에 결합되고, 차체와 연결된 상태를 유지한다.The connection part 20 is coupled to the guide part 10 and maintains a connection state with the vehicle body.

한편, 가이드부(10)는 트레일링암(30)에 구비되는 부싱파이프(50)와 결합된다. 이러한 부싱파이프(50)에는 부싱이 결합된다.Meanwhile, the guide unit 10 is coupled to the bushing pipe 50 provided in the trailing arm 30. Bushing pipe 50 is coupled to the bushing.

본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부(10)에는 몸체부(11)와 걸림부(12)가 구비된다. Guide portion 10 according to an embodiment of the present invention is provided with a body portion 11 and the engaging portion 12.

몸체부(11)는 부싱이 부싱파이프(50)에 삽입되어 결합되도록 원통형상을 갖는다. 이러한 몸체부(11)의 외주면에는 연결부(20)가 결합된다.Body portion 11 has a cylindrical shape so that the bushing is inserted into the bushing pipe 50 to be coupled. The connecting portion 20 is coupled to the outer circumferential surface of the body portion 11.

걸림부(12)는 몸체부(11)의 외주면에서 돌출 형성된다. 이러한 걸림부(12)는 몸체부(11)의 외주면에서 돌출되어 연결부(20)를 감싸도록 형성됨으로써, 연결부(20)가 이탈되는 것을 방지한다.The locking portion 12 is formed to protrude from the outer circumferential surface of the body portion 11. The locking portion 12 protrudes from the outer circumferential surface of the body portion 11 to surround the connecting portion 20, thereby preventing the connecting portion 20 from being separated.

몸체부(11)와 걸림부(12)는 일체로 성형되거나, 별물로 이루어져 용접이나 나사 결합에 의해 결합된 상태를 유지한다.The body portion 11 and the locking portion 12 are integrally formed or made of separate materials to maintain a state of being joined by welding or screwing.

연결부(20)는 가이드부(10)에 감긴다. 즉, 연결부(20)의 일단부는 용접이나 별도의 브라켓과의 결합에 의해 몸체부(11)에 결합되고, 연결부(20)의 타단부는 용접이나 별도의 브라켓과의 결합에 의해 차체에 결합된다. 이때, 연결부(20) 일부는 가이드부(10)에 감기고, 걸림부(12)에 걸려 가이드부(10)에서 이탈되는 것이 방지된다.The connecting portion 20 is wound around the guide portion 10. That is, one end of the connection portion 20 is coupled to the body portion 11 by welding or coupling with a separate bracket, and the other end of the connection portion 20 is coupled to the vehicle body by welding or coupling with a separate bracket. . At this time, a part of the connection part 20 is wound around the guide part 10, and the hook part 12 is prevented from being separated from the guide part 10.

본 발명의 일 실시예에 따른 연결부(20)는 외력에 따른 길이변화가 제한적인 강성재질을 포함하여 이루어진다. 예를 들어 연결부(20)는 와이어, 체인 등이 될 수 있다.Connection portion 20 according to an embodiment of the present invention comprises a rigid material of limited length change according to the external force. For example, the connection part 20 may be a wire, a chain, or the like.

토션빔(1)에 가이드부(10)와 연결부(20)가 장착된 상태에서, 차량이 곡선주행을 하면, 곡선 바깥쪽 휠에 연결된 트레일링암(30) 부분에 장착된 가이드부(10)는 전방 이동을 하여 추가적인 토우각(toe angle)을 얻을 수 있으므로, 차량의 언더스티어 효과를 개선할 수 있다.When the vehicle curves while the guide unit 10 and the connection unit 20 are mounted on the torsion beam 1, the guide unit 10 mounted on the trailing arm 30 connected to the outer wheel of the curve is By moving forward, an additional toe angle can be obtained, thereby improving the understeer effect of the vehicle.

한편, 본 실시예에서는 연결부(20)가 트레일링암(30)에 장착되는 가이드부(10)에 결합되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 연결부(20)가 가이드부(10)가 아닌 트레일링암(30)에 결합될 수도 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.
On the other hand, in the present embodiment has been described as an example that the connecting portion 20 is coupled to the guide portion 10 mounted on the trailing arm 30, the present invention is not limited to this, the connecting portion 20 is a guide portion 10 Various modifications are possible, such as may be coupled to the trailing arm 30 rather than).

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 토션빔을 이용한 토우각 산출방법을 도 10을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A tow angle calculation method using a torsion beam according to an embodiment of the present invention having the above structure will be described with reference to FIG. 10 as follows.

차량이 곡선을 선회운동하는 경우 노면과 타이어에는 코너링포스(corning force)가 작용하고, 동시에 차량의 질량중심에 작용하는 원심력 때문에 차체에는 롤각(roll angle)이 발생하여 기울어진다.When the vehicle pivots on a curve, a cornering force is applied to the road surface and the tire, and at the same time, a roll angle is inclined due to the centrifugal force acting on the center of mass of the vehicle.

이와 같은 차량의 롤 운동에서, 차체를 기준으로 볼 때, 곡선의 바깥쪽에 있는 휠의 경우 δz의 변위로 수직 상방으로 움직이고, 곡선 안쪽에 있는 휠의 경우 δz의 변위로 수직 하방으로 움직인다(도 3 참조).In the roll movement of such a vehicle, the wheels on the outside of the curve move vertically upwards at a displacement of δ z , and the wheels inside the curve move vertically downward at a displacement of δ z ( 3).

가이드부(10)와 연결부(20)가 배제된 토션빔현가계를 장착한 차량에서 롤 운동에 의해 단순히 나타나는 곡선 바깥쪽 휠의 수직변위에 의한 토우각을 θtoe_1 이라고 가정한다.In a vehicle equipped with a torsion beam suspension system in which the guide unit 10 and the connection unit 20 are excluded, it is assumed that the toe angle due to the vertical displacement of the curved outer wheel which is simply displayed by the roll motion is θ toe_1 .

이때, 바깥쪽 휠은 도 4와 같이 기구학적으로 독립현가계인 세미트레일링암(semi-trailing arm)현가계와 유사하게 구동된다는 가정에 의해 부싱 중심좌표(P1)와 횡방향 빔의 전단중심좌표(P2)를 지나는 선을 회전축으로 하여 회전한다고 가정하면, 회전축의 단위벡터(n)는 수학식1에 의해 산출된다(S10).At this time, the outer wheel is driven similarly to the semi-trailing arm suspension, which is kinematically independent suspension, as shown in FIG. 4, and the shear center of the bushing center coordinate P 1 and the transverse beam. Assuming that the line passing through the coordinates P 2 is rotated as the rotation axis, the unit vector n of the rotation axis is calculated by Equation 1 (S10).

Figure 112010046604779-pat00007
Figure 112010046604779-pat00007

이후, 수식을 간단하게 표현하기 위해 휠 중심좌표(P3)와 부싱 중심좌표(P1)에서 각 좌표성분의 차이를 수학식2와 같이 하드 포인트(hard point)의 함수형태로 변환한다(S20).Then, in order to simply express the equation, the difference between each coordinate component in the wheel center coordinates (P 3 ) and the bushing center coordinates (P 1 ) is converted into a functional form of a hard point as shown in Equation 2 (S20). ).

Figure 112010046604779-pat00008
Figure 112010046604779-pat00008

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 토션빔의 롤 운동에서 바깥쪽 휠 중심의 수직변위 δz에 대해 횡방향 빔 비틀림각을 2θtwist라고 할 때, 트레일링암은 부싱 중심을 기준으로 θtwist만큼 회전한다고 볼 수 있다.On the other hand, when the lateral beam twist angle is 2θ twist with respect to the vertical displacement δ z of the outer wheel center in the roll motion of the torsion beam as shown in FIG. 5, the trailing arm rotates by θ twist relative to the bushing center. It can be said that.

따라서, 하드 포인트 함수변환 후에 휠 중심 수직변위에 대한 토우각변화율을 수학식3에 의해 산출한다(S30).Therefore, the toe angle change rate with respect to the wheel center vertical displacement after the hard point function transformation is calculated by Equation 3 (S30).

Figure 112010046604779-pat00009
Figure 112010046604779-pat00009

따라서, 토션빔 중심에서 횡방향빔의 전단중심을 부싱 중심보다 높게 설계하면, 휠의 수직변위에 대한 양의 토우인(toe-in)값이 증가한다.Therefore, if the shear center of the transverse beam at the torsion beam center is designed higher than the center of the bushing, the positive toe-in value for the vertical displacement of the wheel increases.

이후, 휠 중심 수직변위에 대한 빔의 비틀림각 변화율을 수학식4에 의해 산출한다(S40).Then, the rate of change of the torsion angle of the beam with respect to the wheel center vertical displacement is calculated by Equation 4 (S40).

한편, 가이드부(10)와 연결부(20)와 장착된 토션빔(1)에서 가이드부(10)의 중심이동량을 수학식5에 의해 산출한다(S50).Meanwhile, in the torsion beam 1 mounted with the guide unit 10, the connecting unit 20, the center shift amount of the guide unit 10 is calculated by Equation 5 (S50).

Figure 112010046604779-pat00011
Figure 112010046604779-pat00011

이후, 휠 중심 수직변위에 대한 토우각의 미소변위를 수학식6에 의해 산출한다(S60).Then, the small displacement of the tow angle with respect to the wheel center vertical displacement is calculated by Equation 6 (S60).

Figure 112010046604779-pat00012
Figure 112010046604779-pat00012

즉, 도 2 와 도 6에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 부싱파이프(50)에 회전반경 R의 가이드부(10)를 좌우 대칭형상으로 결합시킨다. That is, as shown in Figures 2 and 6, the guide portion 10 of the rotation radius R is coupled to the pair of bushing pipes 50 in a symmetrical shape.

그리고, 길이방향으로 변형이 거의 없는 와이어나 스트립 또는 체인과 같은 연결부(20)의 일단부는 가이드부(10)에 결합되고, 타단부는 차체에 고정 설치된다.Then, one end of the connecting portion 20 such as a wire, strip or chain having almost no deformation in the longitudinal direction is coupled to the guide portion 10, and the other end is fixed to the vehicle body.

연결부(20)의 일부는 가이드부(10)의 일측면에 접하게 되는데, 트레일링암(30)이 부싱 중심 주위로 회전할 때 휠 중심이 수직위로 움직이는 회전각도에 대해서만, 가이드부(10) 주위로 감기게 된다.A portion of the connecting portion 20 is in contact with one side of the guide portion 10, and only around the guide portion 10 for the rotation angle in which the wheel center moves vertically when the trailing arm 30 rotates around the bushing center. It is cold.

이때, 곡선주행 바깥쪽 휠 부분에 추가적으로 발생하는 토우각을 θtoe_2라고 하면, 발생하는 메카니즘은 다음과 같다.At this time, if the toe angle additionally generated in the curved outer wheel portion is θ toe_2 , the generated mechanism is as follows.

차량에 롤 운동이 발생하여 빔(40)이 좌우로 비틀어질 때 곡선주행 바깥쪽 휠에 연결된 트레일링암(30)은 부싱 중심에서 횡방향축 기준으로 각도 θtwist만큼 회전하게 된다.When the roll motion occurs in the vehicle and the beam 40 is twisted from side to side, the trailing arm 30 connected to the outer wheel of the curved drive is rotated by an angle θ twist at the center of the bushing with respect to the transverse axis.

가이드부(10)의 회전반경을 R이라 하고, 연결부(20)에 의한 유효회전 반경의 증가를 r이라 하면, 곡선주행 바깥쪽 휠 부분에 위치되는 가이드부(10)는 연결부(20)에 의해 δx만큼 차량의 전방으로 움직인다(도 7 참조).When the rotation radius of the guide portion 10 is referred to as R, and the increase in the effective radius of rotation by the connecting portion 20 is referred to as r, the guide portion 10 located at the outer portion of the curved running wheel is connected by the connecting portion 20. Move forward of the vehicle by δ x (see FIG. 7).

반면에 곡선주행 안쪽 휠 부분에 위치되는 가이드부(10)는 연결부(20)가 풀리기 때문에 전방으로의 중심이동이 없다(도 8 참조).On the other hand, the guide part 10 located in the curved driving inner wheel part has no center movement forward because the connection part 20 is released (see FIG. 8).

상술한 바와 같이 곡선주행 안쪽 가이드부(10)의 중심이동 없이 바깥쪽 가이드부(10)만 δx만큼 전방으로 이동하고, 도 9와 같이 토션빔(1) 전체가 왼쪽 부싱 중심의 수직축을 회전축으로 일정각도만큼 회전하게 되는데, 이때의 회전각이 바로 추가적인 토우각(θtoe_2)이 된다. 이때, A는 좌우 부싱 중심간의 간격이다.As described above, only the outer guide portion 10 moves forward by δ x without moving the center of the curved driving inner guide portion 10, and as shown in FIG. 9, the torsion beam 1 entirely rotates the vertical axis of the center of the left bushing. It rotates by a certain angle, and the rotation angle at this time is an additional toe angle θ toe_2 . In this case, A is the distance between the left and right bushing centers.

따라서, 본 발명에 따른 토션빔(1)은 수학식3에 의해 기본적으로 얻어지는 토우각과, 수학식6에 의해 곡선주행시 바깥쪽 휠에서 얻어지는 토우각이 추가되어 차량의 언더스티어 효과를 개선할 수 있다.
Accordingly, in the torsion beam 1 according to the present invention, a tow angle basically obtained by Equation 3 and a tow angle obtained from the outer wheel during curve driving are added by Equation 6 to improve the understeer effect of the vehicle. .

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art to which the art belongs can make various modifications and other equivalent embodiments therefrom. I will understand.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.

10 : 가이드부 11 : 몸체부
12 : 걸림부 20 : 연결부
30 : 트레일링암 40 : 빔
50 : 부싱파이프10: guide portion 11: body portion
12: engaging portion 20: connecting portion
30: trailing arm 40: beam
50: bushing pipe

Claims (7)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 차량에 구비되는 트레일링암부; 및
상기 트레일링암부에 결합되고, 차체에 연결되는 연결부를 포함하고,
상기 트레일링암부는 트레일링암과 상기 트레일링암에 장착되는 가이드부를 구비하며,
상기 연결부는 상기 가이드부 또는 상기 트레일링암 중 적어도 어느 하나에 결합되고,
상기 가이드부는 상기 트레일링암에 구비되는 부싱파이프와 결합되며,
상기 가이드부는
상기 연결부가 결합되는 원통형상의 몸체부; 및
상기 몸체부에 구비되고 상기 연결부의 이탈을 방지하도록 돌출 형성되는 걸림부를 포함하는 것을 특징으로 하는 토션빔.A trailing arm unit provided in the vehicle; And
It is coupled to the trailing arm, and comprises a connecting portion connected to the vehicle body,
The trailing arm portion includes a trailing arm and a guide portion mounted to the trailing arm,
The connecting portion is coupled to at least one of the guide portion or the trailing arm,
The guide portion is coupled to a bushing pipe provided in the trailing arm,
The guide portion
A cylindrical body portion to which the connection portion is coupled; And
Torsion beam, characterized in that provided in the body portion and comprises a engaging portion protruding to prevent separation of the connection. 제 4항에 있어서,
상기 연결부는 상기 가이드부에 감기는 것을 특징으로 하는 토션빔.The method of claim 4, wherein
And the connecting portion is wound around the guide portion. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
상기 연결부는 외력에 따른 길이변화가 제한적인 강성재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 토션빔.The method according to claim 4 or 5,
The connecting portion is a torsion beam, characterized in that it comprises a rigid material of limited length change according to the external force. 토션빔 현가계를 세미트레일링암 현가계로 근사화하여 부싱 중심과 빔의 전단중심을 지나는 선을 회전축으로 휠이 회전 운동하는 회전축의 단위벡터를 아래식 1에 의해 산출하는 단계;
휠 중심좌표와 부싱 중심좌표의 차이를 아래식 2에 의한 하드 포인트 함수로 변환하는 단계;
휠 중심 수직변위에 대한 토우각 변화율을 아래식 3에 의해 산출하는 단계;
휠 중심 수직변위에 대한 횡방향 빔의 비틀림각 변화율을 아래식 4에 의해 산출하는 단계;
트레일링암에 가이드부가 장착되고, 상기 가이드부와 차체에 연결부가 결합된 상태에서, 가이드부의 중심이동량을 아래식 5에 의해 산출하는 단계; 및
휠 중심 수직변위에 대한 토우각의 미소변위를 아래식 6에 의해 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 토션빔을 이용한 토우각 산출방법.
(아래식 1)
Figure 112010046604779-pat00013

n : 회전축의 단위벡터
P1 : 부싱 중심좌표
P2 : 빔의 전단중심좌표

(아래식 2)
Figure 112010046604779-pat00014

P1 : 부싱 중심좌표
P3 : 휠 중심좌표

(아래식 3)
Figure 112010046604779-pat00015


(아래식 4)
Figure 112010046604779-pat00016


(아래식 5)
Figure 112010046604779-pat00017

R : 가이드부의 회전반경
r : 연결부에 의한 유효회전반경의 증가
A : 좌우 부싱 중심간의 간격

(아래식 6)
Figure 112010046604779-pat00018

Approximating the torsion beam suspension system to a semi-trailing arm suspension system and calculating a unit vector of the rotation axis in which the wheel rotates about a line passing through the bushing center and the shear center of the beam according to Equation 1 below;
Converting the difference between the wheel center coordinates and the bushing center coordinates into a hard point function according to Equation 2 below;
Calculating a tow angle change rate with respect to the wheel center vertical displacement by Equation 3 below;
Calculating a rate of change of the torsion angle of the transverse beam relative to the wheel center vertical displacement by Equation 4 below;
Comprising the guide portion is mounted on the trailing arm, the coupling portion is coupled to the guide portion and the vehicle body, calculating the center movement amount of the guide portion by the following equation 5; And
Tow angle calculation method using a torsion beam, characterized in that it comprises the step of calculating the small displacement of the toe angle with respect to the wheel center vertical displacement by the formula (6).
(Equation 1)
Figure 112010046604779-pat00013

n: unit vector of rotation axis
P 1 : Bushing center coordinate
P 2 : shear center coordinate of beam

(Equation 2)
Figure 112010046604779-pat00014

P 1 : Bushing center coordinate
P 3 : Wheel center coordinates

(Equation 3)
Figure 112010046604779-pat00015


(Equation 4)
Figure 112010046604779-pat00016


(Equation 5)
Figure 112010046604779-pat00017

R: Rotation radius of guide part
r: Increase of effective radius of rotation by connecting part
A: Spacing between left and right bushing centers

(Equation 6)
Figure 112010046604779-pat00018
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