KR101294500B1 - 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치 - Google Patents

측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가 장치에 관한 것으로, 타이어에서 발생하는 축하중과 댐퍼(4)의 작동방향이 이격된(Offset)구조로 인하여 발생되는 측 하중(Side Load) 즉, 실린더에 대한 피스톤(8)과 더불어 실린더에 대한 실린더 로드(5)의 반력인 측 하중(Side Load)을 그 크기에 따라 스트러트(3)의 스프링(7) 레이 아웃(Lay Out)이 로워 시트 패드(15)의 병진 거동에 따른 변화로 측 하중을 감소시켜주어, 다양한 도로 조건에서도 측 하중으로 승차감 저하를 방지할 수 있는 특징이 있게 된다.
측하중, 스프링

Description

측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치{Side load decreasing typed Mcphason strut suspension}
본 발명은 현가 장치에 관한 것으로, 특히 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가 장치에 관한 것이다.
일반적으로 주행 중 차량이 노면의 불균일로부터 소음을 수반하는 진동을 받게 되면서 차체가 흔들리는 현상을 방지하는 현가장치는 스프링과 쇽업소버(Shock Absober) 및 스테빌라이져 등으로 구성되어, 대체로 스프링상수와 댐핑력 및 차고조종의 3가지 기능을 주로 하면서 차량의 승차감과 안정성을 개선하는 역할을 한다.
또한, 이러한 현가장치는 도로 노면의 상태와 차량의 현재속력 등의 주행조건에 따라 차고의 조정 또는 감쇠력의 조정이 가능하도록 구성되고, 이에 따라 차량의 승차감과 조정안정성을 최적의 상태로 유지시킬 수 있도록 하고 있다.
이러한 서스펜션 중 맥퍼슨 스트러트 현가장치는 코일 스프링과 쇽업소버를 하나로 결합한 것으로서 스트러트 아래쪽 끝은 빔 형태의 하부 컨트롤 암의 바깥쪽 끝에 연결되며, 상부 컨트롤 암은 사용되지 않고 스트러트의 상단은 댐퍼(또는 쇽 업소버)의 상단부로 진동이 차체 쪽으로 전달되는 것을 방지하면서 외력에 의한 부품 자체의 탄성 변형과, 차륜에 장착된 너클에 연동되어 함께 회전 작용을 하는 베어링을 통한 회전을 이용해 조종 안정성을 향상시켜주는 인슐레이터 어셈블리를 통해 차체에 장착되도록 구성되어진다.
그러나, 이러한 맥퍼슨 스트러트 타입의 현가장치는 그 구조적인 특성으로 인해 타이어에서 발생하는 축하중과 댐퍼(Damper)의 작동방향이 떨어져(Offset)있게 됨에 따라, 댐퍼의 두 지점 접촉 부위 즉, 피스톤과 실린더와 더불어 실린더 로드(Cylinder Rod)와 실린더에 반력인 측 하중(Side Load)이 작용할 수밖에 없는 한계가 있게 된다.
이러한 측 하중은 댐퍼의 피스톤과 더불어 실린더 로드와 실린더 사이의 마찰(Friction)을 유발하게 되고, 이는 댐퍼의 원활한 작동을 방해하여 차량의 승차감 특성에 악영향을 미치게 된다.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 차량 주행 중 노면상태에 따라 실시간으로 변화하는 다양한 형태의 측 하중(Side Load)을 최대한 저감시키도록, 스트러트 앗세이를 이루는 스프링의 레이아웃(Lay Out)을 로워 시트 패드의 병진운동으로 가변시킴에 따라 측 하중으로 인한 승차감 저하를 방지함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 맥퍼슨 스트러트 현가장치가 일단이 차체 측면 쪽으로 장착되고 타단은 캐리어를 통해 고정되어 차륜쪽으로 결합되는 컨트롤 암과;
차륜에 장착된 캐리어를 통해 일단이 결합되고 타단은 차체 쪽으로 결합되어 외력을 흡수·완충하는 댐퍼와, 상기 댐퍼를 감싸면서 외력을 흡수·완충하는 스프링 및 상기 댐퍼의 상부부위를 감싸면서 댐퍼의 거동에 대해 비틀림과 회전을 발생시키는 인슐레이터로 이루어진 스트러트 앗세이 및;
상기 스트러트 앗세이를 이루는 스프링의 저부를 지지하면서 초기 스프링 하중 방향을 설정하는 로워 시트 패드가, 차륜의 범프와 리바운드에 따른 댐퍼의 실린더 로드 상하거동을 이용해 차륜 쪽으로 접근하거나 멀게 위치 이동됨에 따라, 차륜의 축 하중 방향에 스프링 하중 방향이 일치되도록 스프링의 레이 아웃을 변경시켜 주는 측 하중 조절 장치;
로 구성되어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 측 하중 조절 장치는 댐퍼의 실린더 로드의 양쪽 측면에 형성된 랙크에 치합되어진 한 쌍의 피니언과, 상기 피니언이 중앙으로 형성된 피니언 축을 스크류 체결해 위치 고정하면서, 상기 피니언 축을 통해 차륜에 근접되거나 멀어지도록 이동되는 로워 시트 패드로 구성되어진다.
또한, 상기 로워 시트 패드에는 피니언 축과 스크류 체결되도록, 내면으로 스크류를 형성해 로워 시트 패드에서 고리 형상으로 돌출된 외곽 지지단을 형성하 게 된다.
그리고, 상기 피니언은 상기 실린더 로드의 한쪽 측면에 형성된 랙크에 1개가 치합되며, 상기 로워 시트 패드는 피니언이 중앙으로 형성된 피니언 축을 스크류 체결해 위치 고정하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 맥퍼슨 스트러트 현가장치의 구조에서 스프링의 저부를 지지하면서 댐퍼 실린더에 거동 가능하게 결합된 로워 시트 패드가, 댐퍼 실린더 로드의 거동을 이용해 강제로 초기 세팅 위치를 바꾸어 스프링의 레이 아웃(Lay Out)을 변화시켜 줌에 따라, 타이어에서 발생하는 축 방향 하중과 댐퍼의 작동 방향간 이격(Offset)에 따라 발생되는 측 하중을 실시간으로 저감시켜 다양한 노면조건에서도 승차감을 높여줄 수 있는 효과가 있게 된다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가 장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명에 따른 맥퍼슨 스트러트 현가 장치는 차체 측면 쪽으로 장착된 컨트롤 암(2)을 고정하는 캐리어(1)를 통해 일단이 차륜(T)쪽으로 결합되고 타단은 차체 쪽으로 결합된 스트러트 앗세이(3)와, 상기 스트러트 앗세이(3)를 이루는 댐퍼(4)의 거동을 통해 변화하는 측 하중 크기를 측정해, 댐퍼(4) 와 함께 외력을 흡수·완충하는 스프링(7)의 지지 위치를 로워 시트 패드(15)를 이용하여 레이 아웃(Lay Out)을 변경시켜 측 하중을 감소하는 측 하중 조절 장치(10)로 구성되어진다.
그리고, 상기 스트러트 앗세이(3)는 타이어(T)에 장착된 캐리어(1)를 통해 일단이 결합되고 타단은 차체 쪽으로 결합되어 외력을 흡수·완충하는 댐퍼(4)와, 상기 댐퍼(4)를 감싸면서 외력을 흡수·완충하는 스프링(7) 및 상기 댐퍼(4)의 상부부위를 감싸면서 댐퍼(4)의 거동에 대해 비틀림과 회전을 발생시키는 인슐레이터(6)로 구성되어진다.
또한, 상기 측 하중 조절 장치(10)는 댐퍼(4)의 실린더 로드(5)양쪽으로 위치되어진 한 쌍의 제1·2 동력 앗세이(11,11')와, 스프링(7)의 저부를 받치면서 댐퍼(4)에 대해 움직일 수 있도록 결합되어져, 상기 제1·2 동력 앗세이(11,11')를 통한 실린더 로드(5)의 강제 거동과 함께 병진 거동함에 따라 스프링(7)의 레이 아웃을 변경시키는 로워 시트 패드(15)로 구성되어진다.
여기서, 상기 제1·2 동력 앗세이(11,11')는 실린더 로드(5)의 양쪽 측면에 형성된 랙크(5a)와 치합되어져 상기 모터(12,12')를 통한 회전으로 강제 거동시키는 피니언(13,13')과, 상기 피니언(13,13')의 양쪽으로 연장 형성되어져 로워 시트 패드(15)부위를 이용해 위치 고정된 피니언 축(14,14')으로 구성되어진다.
이에 더해, 상기 로워 시트 패드(15)는 댐퍼(4)의 실린더 로드(5)가 관통하는 양쪽으로 위치된 피니언 축(14,14')이 회전될 때, 그 회전 방향으로 로워 시트 패드(15)를 병진 운동시키도록 피니언 축(14,14')과 스크류 결합되는 거동 지지단 으로 매개로 결합되어진다.
이러한 상기 거동 지지단은 피니언(13,13')에서 먼 피니언 축(14,14')부위를 스크류 체결하도록, 내면으로 스크류를 형성해 로워 시트 패드(15)에서 고리 형상으로 돌출된 외곽 지지단(16)으로 이루어지게 된다.
이에 더해, 상기 피니언 축(14,14')은 보다 안정적인 설치를 위해 피니언(13,13')에 근접된 위치에서 피니언 축(14,14')과 스크류 체결되도록, 상기 로워 시트 패드(15)에서 고리 형상으로 돌출된 이너 지지단(17)이 더 형성되어진다.
그리고, 상기 로워 시트 패드(15)는 댐퍼(4)의 실린더 로드(5)가 관통하는 주위 영역을 개구시킨 측면 개구단(20)이 서로 대향되도록 형성되어진다.
이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 맥퍼슨 스트러트 현가장치는 차량 주행 시 매순간 노면조건에 대해 다르게 발생하는 측 하중(Side Load) 즉, 차륜(T)에서 발생하는 축하중과 댐퍼(4)의 작동방향이 서로 이격(Offset)됨에 따른 실린더에 대한 피스톤(8)과 더불어 실린더에 대한 실린더 로드(5)의 반력인 측 하중을 스트러트 앗세이(3)를 구성하는 스프링(7)의 레이 아웃(Lay Out)이 로워 시트 패드(15)의 병진 거동을 통해 변화시킴에 따라, 측 하중(Side Load)의 영향을 최소화 해 항상 최적의 승차감을 유지할 수 있는 특징이 있게 된다.
이는 차량 주행 시 차륜의 범프와 리바운드 거동에 따라 상하 이동되는 댐퍼(4)의 실린더 로드(5)와 함께 거동되어져, 스프링(7)의 하부를 지지하는 로워 시 트 패드(15)를 병진 거동시킴에 따라 스프링(7)의 레이 아웃이 측 하중을 줄여 주는 방향으로 변화됨에 따라 구현되어진다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 주행 차량이 풀 범프(Full Bump)되는 상황 즉, 스프링(7)의 초기 세팅에 따른 레이 아웃을 갖는 상황에서 풀 범프 상황이 발생되면, 컨트롤 암(2)이 체결된 캐리어(1)에 고정된 댐퍼(4)를 감싼 스프링(7)이 차륜(T)쪽으로 가하는 스프링 하중 방향이 차륜(T)에서 발생하는 축 하중 방향간에는 그 작동방향이 떨어져(Offset)있게 된다.
이와 같이 차륜(T)에 대해 스트러트 앗세이(3)쪽에서 차륜(T)에 작용하는 스프링 하중 방향과, 차륜(T)에서 발생하는 축 하중 방향간에 그 작동방향이 떨어진(Offset)상태가 되면, 실린더 로드(5)와 병진 운동되는 피니언(13,13')을 이용하여 로워 패드 시트(15)가 위치 이동되어진다.
즉, 실린더 로드(5)가 위로 이동됨에 따라 댐퍼(4)로 인입되는 실린더 로드(5)를 통해 댐퍼(4)의 높이가 낮추어지면서, 동시에 상기 실린더 로드(5)의 측면에 형성된 랙크(5a)에 치합된 피니언(13,13')이 회전되어진다.
이와 동시에 상기 피니언(13,13')의 회전은 피니언 축(14,14')도 함께 회전시킴에 따라, 외곽 지지단(16)과 이너 지지단(17)에 스크류 체결된 피니언 축(14,14')이 로워 시트 패드(15)를 거동 즉, 상기 로워 시트 패드(15)가 차륜(T)에서 멀어지는 방향(차량 안쪽 방향)으로 이동되어진다.
이와 같이 실린더 로드(5)의 댐퍼(4)로 인입 거동으로 댐퍼의 길이가 줄어듬과 동시에, 피니언(13,13')과 피니언 축(14,14')을 매개로 로워 시트 패드(15)가 차륜(T)에서 멀어지게 거동됨에 따라, 스트러트 앗세이(3)의 스프링(7)이 갖는 초기 스프링 하중 방향이 차륜(T)에서 멀어지면서 차륜(T)의 축 하중 방향으로 이동되어진다.
이러한 스프링 하중 방향의 이동으로 인하여 차륜(T)에서 발생하는 축하중과 댐퍼(4)의 작동방향이 떨어진(Offset) 거리 즉, 스트러트(3)부위로 측 하중을 발생시키는 모우멘트 작용 길이가 줄어들게 되고, 이는 다시 댐퍼(4)의 두 지점 접촉 부위인 피스톤(8)과 실린더의 반력과 더불어 실린더 로드(5)와 실린더의 반력인 측 하중이 줄어들도록 작용하게 되며, 이러한 상승 작용으로 인해 스트러트(3)부위에 대한 측 하중이 감소하면서 원활한 댐퍼(4) 작동을 가져와 승차감 저하를 방지해주게 된다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 주행 차량이 풀 리바운드(Full Rebound)되는 상황은 풀 범프되는 상황과 단지 스프링 하중 방향의 이동만 반대될 뿐 동일하므로 이를 간략히 설명한다.
즉, 차륜(T)의 풀 리바운드 시 스프링(7)의 초기 세팅에 따른 스프링 하중 방향은 차륜(T)에서 발생하는 축 하중 방향보다 더 차량 안쪽으로 떨어져(Offset)위치되어진다.
이에 따라 스프링 하중 방향이 차륜(T)쪽으로 더 근접되어져 축 하중 방향과 일치되도록 변화되는데 즉, 풀 범프시와 반대 방향으로 회전되도록 로워 패드 시트(15)가 댐퍼(4)의 실린더 로드(5)와 연동되어 위치 이동되어진다.
이는, 차륜(T)의 풀 리바운드에 따라 댐퍼(4)에서 실린더 로드(5)가 인출되 면서 피니언(13,13')이 실린더 로드(5)의 랙크(5a)를 매개로 풀 범프시와 반대로 회전되고, 이러한 거동은 상기 댐퍼(4)의 높이가 높아짐과 동시에, 상기 피니언(13,13')을 통해 회전되는 피니언 축(14,14')을 통해 로워 시트 패드(15)를 차륜(T)쪽으로 다가가도록 이동시켜주게 된다.
이와 같이 차륜(T)의 풀 리바운드에 따라 댐퍼(4) 길이가 높여짐과 더불어 피니언(13,13')의 회전에 따라 함께 회전하는 피니언 축(14,14')을 매개로 로워 시트 패드(15)를 차륜(T)쪽으로 근접시켜줌에 따라, 스트러트 앗세이(3)의 초기 스프링 하중 방향이 차륜(T)의 축 하중 방향에 일치하도록 이동되고, 이러한 작용으로 스트러트 앗세이(3)부위에 대한 측 하중이 감소하면서 원활한 댐퍼(4) 작동을 가져와 승차감 저하를 방지해주게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치의 구성도
도 2는 풀 범프(Full Bump)시, 본 발명에 따른 측 하중 저감을 위한 측 하중 조절 장치의 작동도
도 3은 풀 리바운드(Full Rebound)시, 본 발명에 따른 측 하중 저감을 위한 측 하중 조절 장치의 작동도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 캐리어 2 : 컨트롤 암
3 : 스트러트 앗세이 4 : 댐퍼
5 : 실린더 로드 5a : 랙크
6 : 인슐레이터
7 : 스프링 8 : 피스톤
10 : 측 하중 조절 장치
11,11' : 제1·2 동력 앗세이
13,13' : 피니언
14,14' : 피니언 축 15 : 로워 시트 패드
16 : 외곽 지지단 17 : 이너 지지단
20 : 측면 개구단
T : 차륜

Claims (5)

  1. 일단이 차체 측면 쪽으로 장착되고 타단은 캐리어(1)를 통해 고정되어 차륜(T)쪽으로 결합되는 컨트롤 암(2)과;
    차륜(T)에 장착된 캐리어(1)를 통해 일단이 결합되고 타단은 차체 쪽으로 결합되어 외력을 흡수·완충하는 댐퍼(4)와, 상기 댐퍼(4)를 감싸면서 외력을 흡수·완충하는 스프링(7) 및 상기 댐퍼(4)의 상부부위를 감싸면서 댐퍼(4)의 거동에 대해 비틀림과 회전을 발생시키는 인슐레이터(6)로 이루어진 스트러트 앗세이(3) 및;
    상기 스트러트 앗세이(3)를 이루는 스프링(7)의 저부를 지지하면서 초기 스프링 하중 방향을 설정하는 로워 시트 패드(15)가, 차륜(T)의 범프와 리바운드에 따른 댐퍼(4)의 실린더 로드(5) 상하거동을 이용해 차륜 쪽으로 접근하거나 멀게 위치 이동됨에 따라, 차륜(T)의 축 하중 방향에 스프링 하중 방향이 일치되도록 스프링(7)의 레이 아웃을 변경시켜 주는 측 하중 조절 장치(10);로 구성되며,
    상기 측 하중 조절 장치(10)는 댐퍼(4)의 실린더 로드(5)의 양쪽 측면에 형성된 랙크(5a)에 치합되어진 한 쌍의 피니언(13,13')과,
    상기 피니언(13,13')이 중앙으로 형성된 피니언 축(14,14')을 스크류 체결해 위치 고정하면서, 상기 피니언 축(14,14')의 회전 방향에 따라 차륜(T)에 근접되거나 멀어지도록 이동되는 로워 시트 패드(15)로 구성되어진 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 로워 시트 패드(15)에는 피니언 축(14,14')과 스크류 체결되도록, 내면으로 스크류를 형성해 로워 시트 패드(15)에서 고리 형상으로 돌출된 외곽 지지단(16)을 형성하는 것을 특징으로 하는 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 로워 시트 패드(15)에는 피니언(13,13')에 근접된 위치에서 피니언 축(14,14')과 스크류 체결되도록, 내면으로 스크류를 형성해 로워 시트 패드(15)에서 고리 형상으로 돌출된 이너 지지단(17)이 더 형성되어진 것을 특징으로 하는 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 피니언은 댐퍼(4)의 실린더 로드(5)의 한쪽 측면에 형성된 랙크(5a)에 1개가 치합되며, 상기 로워 시트 패드(15)는 피니언이 중앙으로 형성된 피니언 축을 스크류 체결해 위치 고정하는 것을 특징으로 하는 측 하중 저감 타입 맥퍼슨 스트러트 현가장치.
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KR20050029505A (ko) * 2003-09-23 2005-03-28 현대자동차주식회사 분리된 외력 전달 경로를 갖는 차량용 현가장치

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