KR101316500B1 - 후륜 현가장치의 토우조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 CTBA(Coupled Torsion Beam Axle)형 후륜 현가장치에 관한 것으로, 특히 현가장치를 차체에 체결하기 위해 사용되는 트레일링 아암 마운팅 브라켓트의 구조를 개량하여 자동차의 선회 및 제동시에 차륜에 토우 인을 형성시켜 안정성을 향상시키도록 한 후륜 현가장치의 토우조절장치에 관한 것이다.

본 발명의 후륜 현가장치의 토우조절장치는, 차량의 폭 방향을 따라 연장된 토션빔(10)과, 토션빔(10)의 양단에 각각 일체로 설치되는 트레일링 아암(20)과, 트레일링 아암(20)의 일단에 설치되어 차체의 마운팅 브라켓트(50)와 연결되는 부시(30)와, 트레일링 아암(20)의 타단에 각각 장착되는 차륜(40)과, 부시(30)의 스톱퍼(31)에 대향되는 위치의 마운팅 브라켓트(50)에 돌출되게 형성되어 선회 및 제동시 상호 접촉하여 트레일링 아암의 틸팅각과 부시의 변형에 의해 발생되는 토우각(θ)에 시계방향의 회전에 의한 토우각(φ)이 합성되어 토우 인을 유도하도록 하는 돌출부(51)로 구성된 후륜 현가장치의 토우조절장치에 있어서, 상기 돌출부(51)는 부시의 스톱퍼 형상과 동일하게 원주방향을 따라 부채꼴형으로 형성한 것이다.

토션빔, 트레일링 아암, 부시, 스톱퍼, 차륜, 마운팅 브라켓트, 돌출부

Description

후륜 현가장치의 토우조절장치{Toe adjusting device for rear suspension system}

본 발명은 자동차의 CTBA(Coupled Torsion Beam Axle)형 후륜 현가장치에 관한 것으로, 특히 현가장치를 차체에 체결하기 위해 사용되는 트레일링 아암 마운팅 브라켓트의 구조를 개량하여 자동차의 선회 및 제동시에 차륜에 토우 인을 형성시켜 안정성을 향상시키도록 한 후륜 현가장치의 토우조절장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 현가장치는 차체와 차축을 연결하여 주행 중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접적으로 전달되지 않도록 제어하여 차체와 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 만드는 장치로써, 노면으로부터의 충격을 완화시키는 섀시스프링과, 이 섀시스프링의 자유진동을 제어하여 승차감을 좋게 하는 쇽 업소버 및 차량의 롤링을 방지하는 스태빌라이저 등으로 구성된다.

상기 현가장치는 차량의 장착부위에 따라 전륜 현가장치와 후륜 현가장치로 구분되어지고, 최근에는 소형차의 후륜 현가장치로써 중량과 원가, 작업성 등에 우수한 CTBA(Coupled Torsion Beam Axle)형 현가장치를 주로 사용하고 있고, 이 CTBA 형 현가장치를 차량의 폭 방향을 따라 연장된 토션빔의 양단에 트레일링 아암이 끼워져서 용접 등의 방법으로 일체로 연결되고, 상기 트레일링 아암의 일단은 부시를 개재하여 차체에 볼트로 체결되는 반면에 타단에는 좌우 차륜이 각각 장착되게 된다.

상기와 같은 CTBA형 현가장치는 차륜의 거동에 따른 지오메트리 변화를 현가 아암이나 컨트롤 링크로 조절할 수 없기 때문에 상기 트레일링 아암의 선단에 장착되는 부시의 특성에 의해 현가장치의 성능이 결정되게 되는 바, 제동시에는 차륜의 지오메트리가 토우 인이 되어야 제동 성능이 향상되지만, CTBA형 현가장치에서는 차륜의 토우를 인위적으로 조절할 수 없다고 하는 결점이 있었다.

즉, 도 1은 CTBA형 현가장치에 횡력(F)이 가해졌을 때(우회전시) 트레일링 아암 부시에서의 반력을 나타낸 것으로, 부시의 파이프를 소정의 각도로 기울여 강성이 강한 반경 방향쪽으로 반력을 받도록 하여 축방향으로의 변형을 최대한 이용하는 방법이며, 이는 도 2에서와 같이 좌측 트레일링 아암 부시는 차량 전방, 선회 내측으로 변형하고 우측 트레일링 아암 부시는 차량 후방, 선회 내측으로 이동하여 결과적으로 선회 외륜에는 토우 인, 선회 내륜에는 토우 아웃을 형성하여 이론상 언더스티어(understeer)를 유도하게 된다. 그러나 실제 개발된 CTBA형 현가장치는 모두 토우 아웃현상으로 나타나는 문제점이 있다.

또한 상기 트레일링 아암 부시의 파이프를 소정의 각도로 기울여 토우 인을 유도하는 방법이외에 다른 방법으로써, 스핀들 브라켓트의 구조를 감안하여 조립시 또는 정비시에 인위적으로 원하는 토우값을 설정할 수 있도록 하는 방법과, 제동시 브레이크의 유압을 이용하는 방법과, 부시의 비선형 특성을 이용하여 토우 인을 유도하는 방법과, 엠알댐퍼와 횡 가속도센서를 이용하여 선회시라고 판단할 때 엠알댐퍼를 이용하여 횡강성을 높여 횡력 토우 아웃을 저감하는 방법 등을 적용하고 있었으나, 이들 대부분 제작이 어렵고 구조가 복잡하여 제작단가가 비싸져 원가상승을 유발할 뿐만 아니라 에너지의 소모가 심하고, 제어부의 고장시 대처가 곤란하며, 다양한 급제동 환경에 효과적으로 대처하기가 미흡하다고 하는 결점이 있었다.

본 발명은 자동차의 CTBA(Coupled Torsion Beam Axle)형 후륜 현가장치를 차체에 체결하기 위해 사용되는 트레일링 아암 마운팅 브라켓트의 구조를 개량하여 자동차의 선회 및 제동시에 차륜에 토우 인을 형성시켜 안정성을 향상시키며, 구조의 단순화로 제작이 간단하여 제작단가를 낮추어 원가인하에 도움을 주고, 다양한 급제동 환경에 효과적으로 대처할 뿐만 아니라 고장발생의 염려가 없는 후륜 현가장치의 토우조절장치를 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 차량의 폭 방향을 따라 연장된 토션빔과, 토션빔의 양단에 각각 일체로 설치되는 트레일링 아암과, 트레일링 아암의 일단에 설치되어 차체의 마운팅 브라켓트와 연결되는 부시와, 트레일링 아암의 타단에 각각 장착되는 차륜과, 부시의 스톱퍼에 대향되는 위치의 마운팅 브라켓트에 돌출되게 형성되어 선회 및 제동시 상호 접촉하여 트레일링 아암의 틸팅각과 부시의 변형에 의해 발생되는 토우각(θ)에 시계방향의 회전에 의한 토우각(φ)이 합성되어 토우 인을 유도하도록 하는 돌출부, 로 후륜 현가장치의 토우조절장치를 구성한 것이 본 발명의 특징이다.

상기 돌출부는 부시의 스톱퍼 형상과 동일하게 원주방향을 따라 부채꼴형으로 형성하며, 제작이 용이하도록 프레스 성형하는 것이 바람직하다.

본 발명은 자동차의 CTBA형 후륜 현가장치를 차체에 체결하기 위해 사용되는 트레일링 아암 마운팅 브라켓트의 구조를 간단하게 프레스 성형하여 자동차의 선회 및 제동시에 차륜에 토우 인을 형성시켜 안정성을 향상시키며, 구조의 단순화로 제작이 간단하여 제작단가를 낮추어 원가인하에 도움을 주고, 다양한 급제동 환경에 효과적으로 대처할 뿐만 아니라 고장발생의 염려가 없는 효과가 있다.

이하 본 발명의 후륜 현가장치의 토우조절장치에 대한 실시예에 대하여 설명하고자 한다.

도면에서 도 3은 본 발명의 요부를 나타낸 토우조절장치의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 요부를 나타낸 마운팅 브라켓트의 정면도이고, 도 5(a)(b)(c)는 차량 의 선회시 토우 인의 변형과정을 도시한 예시도이다.

본 발명의 후륜 현가장치의 토우조절장치는 도 1 내지 도 4와 같이, 차량의 폭 방향을 따라 연장된 토션빔(10)과, 토션빔(10)의 양단에 각각 일체로 설치되는 트레일링 아암(20)과, 트레일링 아암(20)의 일단에 설치되어 차체의 마운팅 브라켓트(50)와 연결되는 부시(30)와, 트레일링 아암(20)의 타단에 각각 장착되는 차륜(40)로 구성한다.

이때 상기 마운팅 브라켓트(50)에는 부시(30)의 스톱퍼(31)에 대향되는 위치에 돌출부(51)가 돌출되게 형성되어 선회 및 제동시 스톱퍼(31)와 돌출부(51) 상호간이 접촉하여 트레일링 아암의 틸팅각과 부시의 변형에 의해 발생되는 토우각(θ)에 시계방향의 회전에 의한 토우각(φ)이 합성되어 토우 인을 유도하도록 한다.

본 발명의 돌출부(51)에 의하여 선회시 외륜의 트레일링 아암 부시의 변형에 시계방향의 회전을 추가하여 보다 적극적으로 토우 인을 형성시켜 실제적으로 토우 아웃 경향을 줄이거나 토우 인 경향으로 바꿀 수가 있는 것이다.

예컨데, 도 5(a)(b)(c)에 도시한 바와 같이 좌회전시 선회 외륜의 경우, 횡력이 작용하면 부시(30)는 차량 전방, 선회 내측으로 변형을 하게 되고 변형이 일어나는 사이에 스톱퍼(31)와 돌출부(51)가 접촉을 하게 된다.

따라서 돌출부(51)와 스톱퍼(31)의 접촉에 의하여 시계방향 모멘트(M)가 발생하게 되고, 이에 따른 시계방향의 회전이 일어나게 된다.

그러므로 트레일링 아암의 틸팅각과 부시의 변형에 의해 발생되는 토우각(θ)에 시계방향의 회전에 의한 토우각(φ)이 합성되어 보다 적극적인 토우 인을 유도하여 선회시 조안성을 향상시킬 수가 있는 것이며, 제동시에도 이와 동일한 동작을 하게 되어 보다 안정성을 향상시킬 수 있는 것이다.

상기 돌출부(51)는 부시(30)의 스톱퍼(31) 형상과 동일하게 원주방향을 따라 부채꼴형으로 형성하며, 제작이 용이하도록 프레스로 성형한다. 따라서 돌출부의 프레스 성형으로 구조를 단순화할 수 있어 제작이 간단하며 제작단가를 낮추어 원가인하에 도움을 주고, 다양한 급제동 환경에 효과적으로 대처할 뿐만 아니라 고장발생의 염려도 없는 것이다.

도 1은 종래 CTBA형 현가장치에 횡력이 가해졌을 때 트레일링 아암 부시에서의 반력을 나타낸 것이며,

도 2는 도 1에 의해 차량의 내,외륜 토우 인 및 토우 아웃의 형성을 나타낸 변형도이고,

도 3은 본 발명의 요부를 나타낸 토우조절장치의 사시도이며,

도 4는 본 발명의 요부를 나타낸 마운팅 브라켓트의 정면도이고,

도 5(a)(b)(c)는 차량의 선회시 토우 인의 변형과정을 도시한 예시도이다.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10;토션빔 20;트레일링 아암

30;부시 31;스톱퍼

40;차륜 50;마운팅 브라켓트

51;돌출부

Claims (3)

1. 차량의 폭 방향을 따라 연장된 토션빔(10)과, 토션빔(10)의 양단에 각각 일체로 설치되는 트레일링 아암(20)과, 트레일링 아암(20)의 일단에 설치되어 차체의 마운팅 브라켓트(50)와 연결되는 부시(30)와, 트레일링 아암(20)의 타단에 각각 장착되는 차륜(40)과, 부시(30)의 스톱퍼(31)에 대향되는 위치의 마운팅 브라켓트(50)에 돌출되게 형성되어 선회 및 제동시 상호 접촉하여 트레일링 아암의 틸팅각과 부시의 변형에 의해 발생되는 토우각(θ)에 시계방향의 회전에 의한 토우각(φ)이 합성되어 토우 인을 유도하도록 하는 돌출부(51)로 구성된 후륜 현가장치의 토우조절장치에 있어서, 상기 돌출부(51)는 부시의 스톱퍼 형상과 동일하게 원주방향을 따라 부채꼴형으로 형성한 것을 특징으로 하는 후륜 현가장치의 토우조절장치.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 돌출부(51)는 제작이 용이하도록 프레스 성형한 것을 특징으로 하는 후륜 현가장치의 토우조절장치.

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