KR101326848B1 - 서스펜션 모듈의 특성시험장치 - Google Patents

서스펜션 모듈의 특성시험장치 Download PDF

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Abstract

서스펜션 모듈의 특성시험장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 서스펜션 모듈의 특성시험장치는 바닥면에 대하여 세워져 서스펜션의 스트럿을 고정하는 제1지그유닛; 바닥면에 대하여 세워져 서스펜션의 서브 프레임을 고정하는 제2지그유닛; 상기 제1지그유닛의 양 측방에 각각 구성되며, 모터의 회전력을 이용하여 스크루 체결되는 승하강 커넥터가 레일 프레임을 따라 승하강하도록 구성되는 승하강 수단; 및 상기 승하강 수단의 승하강 커넥터에 구성되어 상기 서스펜션의 휠 디스크에 연결되며, 상기 휠 디스크에 대하여 전후 및 좌우방향으로 자유도를 갖도록 하는 복합 조인트를 포함한다.

Description

서스펜션 모듈의 특성시험장치{CHARACTERISTIC TEST DEVICE FOR SUSPENSION MODULE}
본 발명은 서스펜션 모듈의 특성시험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휠의 상하 거동에 대한 서스펜션 고유의 특성을 평가할 수 있도록 하는 서스펜션 모듈의 특성시험장치에 관한 것이다.
일반적으로 신차 개발시에는 개발된 완성 차량의 주행 내구력을 체크하기 위하여 다양한 시험을 하게되는데, 이는 일정한 기준을 마련하고 이 기준에 합당한지 여부에 따라 완성도를 체크하게 된다.
특히, 서스펜션은 차체와 노면 사이의 거리를 적절하게 유지시켜주는 구조물로서, 선회, 구동, 제동 등 차량의 특성에 절대적으로 영향을 미치는 요소이다.
즉, 링크의 길이를 포함한 키네마틱 포인트와 부시 및 코일 스프링의 강성, 부품의 특성 등의 요소를 통하여 개발 컨셉에 맞는 성능을 발휘할 수 있도록 서스펜션의 특성을 설정하는 설계를 하고, 이 특성은 실차의 노면 주행 시, 상품성과 직접적인 연관성이 있는 차량의 거동특성으로 표현된다.
개발단계에서는 서스펜션 특성을 파악할 수 있는 시험장치를 통하여 실차 거동을 예측하게 되는데, 이와 같이, 서스펜션 특성을 평가할 수 있는 장비로는 SPMD(suspension parameter measuring device)와 SPMM(suspension parameter measuring machine)을 대표적으로 꼽을 수 있다.
두 장비의 공통점은 서스펜션 모듈만이 아닌 차량을 대상으로 평가한다는 점이며, 이로 인하여 실차의 거동 성능을 예측할 수 있다.
그러나 서스펜션 개발의 관점에서 볼 때에는 시험결과가 차체 및 타이어 등 차량 전체의 특성이 포함되어 있는 서스펜션 특성으로 나타나며, 서스펜션만의 고유의 특성을 파악하기에는 부족함이 있다.
또한, 상하 및 전후 좌우 하중을 하나의 액추에이터 플레이트를 이용하여 인가하는 형태로 다양한 형태의 하중조건을 인가하기에는 유리하지만, 상하, 및 전후 좌우 하중에 대한 독립된 형태의 거동을 계측하기 위해서는 해당방향 하중의 인가 시에 발생되는 불필요한 방향의 힘을 상쇄시키기 위한 부가 하중 입력이라는 인위적인 제어가 필요하다.
이는 실차 현상에 대하여 왜곡된 형태의 서스펜션 거동을 유발시킬 가능성이 있다.
이에, 서스펜션 고유의 특성을 인위적인 제어 없이 명확하게 파악하기 위한 계측장비가 필요하며, 이를 통해 서스펜션 성능 개발에 대한 목표를 보다 객관화 및 구체화할 필요가 있다.
본 발명의 실시 예는 승하강 수단과 복합 조인트를 통하여 휠 센터에 수직방향 이외의 방향에 대한 자유도를 준 상태로, 휠의 상하 거동에 대한 서스펜션 고유의 특성을 평가할 수 있도록 하는 서스펜션 모듈의 특성시험장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 서스펜션의 스트럿을 고정하는 제1지그유닛; 서스펜션의 서브 프레임을 고정하는 제2지그유닛; 상기 제1지그유닛의 양 측방에 각각 구성되며, 모터의 회전력을 이용하여 스크루 체결되는 승하강 커넥터가 레일 프레임을 따라 승하강하도록 구성되는 승하강 수단; 및 상기 승하강 수단의 승하강 커넥터에 구성되어 상기 서스펜션의 휠 디스크에 연결되며, 상기 휠 디스크에 대하여 전후 및 좌우방향으로 자유도를 갖도록 하는 복합 조인트를 포함하는 서스펜션 모듈의 특성시험장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 제1지그유닛은 바닥면에 대하여 수직으로 세워져 설치되는 수직 프레임; 및 상기 수직 프레임의 상부에 수평방향으로 배치되어 중앙부가 설치되며, 양 단부에 상기 스트럿의 상단을 체결하는 수평 프레임으로 이루어질 수 있다.
또한, 기 제2지그유닛은 상기 제1지그유닛의 전방 양측의 전후측 바닥면에 수직으로 세워져 설치되는 복수개의 지그 베이스; 및 상기 복수개의 지그 베이스의 각 상부에 일체로 구성되어 상기 서브 프레임의 하부를 고정하는 고정부재로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 승하강 수단은 상기 제1지그유닛의 양 측방에 각각 대응하여 바닥면에 세워져 설치되며, 내부에는 상하방향으로 레일홈이 형성되는 레일 프레임; 상기 레일 프레임의 상단에 설치되며, 회전축은 스크루 축으로 형성되는 모터; 및 상기 레일 프레임의 레일홈을 따라 승하강 안내되며, 상하로 관통되는 스크루 홀을 통하여 상기 스크루 축에 치합되는 승하강 커넥터로 구성될 수 있다.
또한, 상기 스크루 축은 하단이 상기 레일 프레임의 하부에 구성되는 베어링 유닛에 의해 회전 지지될 수 있다.
또한, 상기 복합 조인트는 상기 승하강 커넥터의 선단에 상하로 힌지단을 형성하여 상기 힌지단에 전후 회전방향으로 자유도를 갖도록 힌지 설치되며, 길이방향을 따라 관통된 관통홀을 형성하는 원통 조인트; 및 상기 원통 조인트의 관통홀에 삽입된 상태로, 상기 관통홀 내에서 좌우방향으로 자유도를 가지며, 내측 단부는 볼 조인트를 통하여 휠 어댑터의 중심에 연결되는 로드 조인트로 구성될 수 있다.
또한, 상기 휠 어댑터는 다수의 볼트홀을 갖는 원형판으로 형성되며, 상기 볼트홀을 통하여 상기 서스펜션의 휠 디스크와 볼트 체결될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 승하강 수단과 복합 조인트를 통하여 휠 센터에 수직방향 이외의 방향에 대한 자유도를 준 상태로, 휠의 상하 거동에 대한 서스펜션 고유의 특성을 평가할 수 있다.
이에 따라, 인위적 제어에 의한 평가결과의 왜곡이 발생하지 않고, 서스펜션 모듈 고유의 특성을 평가할 수 있다.
또한, 복합 조인트를 통하여 상하방향 하중 전달 시, 전후 회전방향 및 좌우방향 하중에 대한 서스펜션 거동 특성의 상호 간섭을 구조적으로 배제할 수 있다.
또한, 제1, 제2지그유닛을 통하여 서스펜션 모듈을 고정함으로써, 차체의 변형을 배제하여 서스펜션만의 고유 특성을 확인할 수 있다.
또한, 경쟁사 및 참고차의 모듈을 교환 장착하여 특성을 파악 및 비교 분석할 수 있는 공용성을 갖는다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 서스펜션 모듈의 특성시험장치의 전체 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 서스펜션 모듈의 특성시험장치에 적용되는 제1, 제2지그유닛의 확대 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 서스펜션 모듈의 특성시험장치에 적용되는 승하강 수단 및 복합 조인트의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 서스펜션 모듈의 특성시험장치에 적용되는 승하강 수단 및 복합 조인트의 조립 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
또한, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하여 설명하며, 하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 설명의 편의상 도 1의 중심을 내측, 좌,우측방향을 외측이라 정의하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 서스펜션 모듈의 특성시험장치의 전체 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 서스펜션 모듈의 특성시험장치에 적용되는 제1, 제2지그유닛의 확대 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 서스펜션 모듈의 특성시험장치에 적용되는 승하강 수단 및 복합 조인트의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 서스펜션 모듈의 특성시험장치에 적용되는 승하강 수단 및 복합 조인트의 조립 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 서스펜션 모듈의 특성시험장치는 제1,제2지그유닛(10,20), 승하강 수단(30), 복합 조인트(40)로 구성된다.
도 2를 참조하면, 제1지그유닛(10)은 바닥면에 대하여 세워져 서스펜션의 스트럿(9)을 고정하고, 제2지그유닛(20)은 바닥면에 대하여 세워져 서스펜션의 서브 프레임(1)을 고정한다.
즉, 제1지그유닛(10)은 바닥면에 대하여 수직으로 수직 프레임(11)이 세워져 설치되고, 상기 수직 프레임(11)의 상부에 수평 프레임(13)이 수평방향으로 배치되어 중앙부가 수직 프레임(11)의 상단에 일체로 설치된다.
상기 수평 프레임(13)의 양 단부에는 상기 스트럿(9)의 상단을 체결하여 스트럿(9)을 고정한다.
또한, 상기 제2지그유닛(20)은 상기 제1지그유닛(10)의 전방 양측의 전후측 바닥면에 각각 지그 베이스(21)가 수직으로 세워져 설치되고, 상기 각 지그 베이스(21)의 각 상부에는 고정부재(23)가 일체로 구성되어 상기 서브 프레임(1)의 하부를 고정한다.
여기서, 상기 고정부재(23)는 별도의 클램퍼로 구성될 수 있으며, 볼트 체결을 위한 브라켓으로 구성될 수 있다.
도 3과 도 4를 참조하면, 상기 승하강 수단(30)은 상기 제1지그유닛(10)의 양 측방에 각각 구성되며, 모터(35)의 회전력을 이용하여 스크루 체결되는 승하강 커넥터(39)가 레일 프레임(31)을 따라 승하강하도록 구성된다.
이러한 승하강 수단(30)은 레일 프레임(31), 모터(35), 승하강 커넥터(39)로 구성된다.
상기 레일 프레임(31)은 제1지그유닛(10)의 양 측방에 각각 대응하여 바닥면에 세워져 설치되며, 내부에는 상하방향으로 레일홈(33)이 형성된다.
또한, 모터(35)는 상기 레일 프레임(31)의 상단에 설치되며, 회전축은 스크루 축(37)으로 형성된다.
이때, 상기 스크루 축(37)은 하단이 상기 레일 프레임(31)의 하부에 구성되는 베어링 유닛(BU)에 의해 회전 지지된다.
또한, 상기 승하강 커넥터(39)는 레일 프레임(31)의 레일홈(33)을 따라 승하강 안내되도록 설치되며, 일측에는 상하방향으로 관통되는 스크루 홀(41)을 형성하여 상기 스크루 축(37)에 치합된다.
따라서 상기 모터(35)의 구동에 의해 스크루 축(37)이 회전하면, 상기 승하강 커넥터(39)는 레일 프레임(31)의 레일홈(33)을 따라 상하로 안내되어 승하강 구동하게 된다.
도 4와 도 5를 참조하면, 상기 복합 조인트(40)는 상기 승하강 수단(30)의 승하강 커넥터(39)에 구성되며, 상기 서스펜션의 너클(5)에 설치된 휠 디스크(7)에 연결되어 휠 디스크(7)에 대하여 전후 및 좌우방향으로 자유도를 가지며 승하강력만을 전달하도록 구성된다.
여기서, 상기 너클(5)은 서브 프레임(1)과의 사이에 로워암(3)을 통하여 연결된다.
이러한 복합 조인트(40)는 원통 조인트(47)와 로드 조인트(53)로 구성된다.
상기 원통 조인트(47)는 승하강 커넥터(39)의 선단에 상하로 힌지홀(45)을 갖는 힌지단(43)을 형성하여 상기 힌지단(43)의 힌지홀(45)에 힌지핀(49)을 통하여 전후 회전방향으로 자유도를 갖도록 설치된다.
또한, 상기 원통 조인트(47)는 길이방향을 따라 관통된 관통홀(51)을 형성한다.
상기 로드 조인트(53)는 상기 원통 조인트(47)의 관통홀(51)에 삽입된 상태로, 상기 관통홀(51) 내에서 좌우방향으로 자유도를 가지며 설치된다.
이러한 로드 조인트(53)의 내측 단부는 볼 조인트(BJ)를 통하여 휠 어댑터(55)의 중심에 연결된다.
상기 휠 어댑터(55)는 둘레 내측을 따라 5개의 볼트홀을 갖는 원형판으로 형성되며, 상기 볼트홀을 통하여 상기 서스펜션의 휠 디스크(7)와 볼트 체결된다.
따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 서스펜션 모듈의 특성시험장치를 통하여 서스펜션 모듈의 특성을 시험하기 위해서는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 조향계를 포함한 서스펜션 모듈을 제1,제2지그유닛(10,20)에 견고하게 장착함으로서 차체에 해당하는 변형이 발생하지 않도록 하여 순수한 서스펜션의 특성을 계측하게 된다.
즉, 서스펜션의 서브 프레임(1) 하부를 제2지그유닛(20)의 각 고정부재(23)를 통하여 고정하고, 서스펜션의 양측 스트럿(9)의 상단은 제1지그유닛(10)의 수평 프레임(13) 양측에 고정한다.
이때, 상기 서브 프레임(1) 및 스트럿(9)의 고정은 별도의 클램퍼 및 브라켓을 통하여 고정할 수 있으며, 볼트 체결에 의한 고정으로 차체에 해당하는 변형의 발생을 고려하지 않도록 하는 것이 중요하다.
이와 같이, 스트럿(9)과 서브 프레임(1)을 제1,제2지그유닛(10,20)에 고정한 상태로, 서스펜션의 양측 휠 디스크(7)는 휠 어댑터(55)를 통하여 복합 조인트(40)와 연결한다.
이때, 상기 휠 어댑터(55)는 휠 디스크(7) 상의 체결볼트에 볼트 체결되어 로드 조인트(53)와 연결되며, 복합 조인트(40)의 전후 회전방향 및 좌우방향의 자유도에 의해 전후 하중 및 좌우 하중에 대한 간섭 없이 승하강 수단(30)의 모터(35) 구동에 의해 상하 방향의 하중만 인가되도록 한다.
즉, 모터(35) 구동에 의해 휠 센터를 상하로 거동할 수 있게 하되, 상하 거동에 대해서는 휠 센터에 수직 하중을 인가하는 형태를 기본으로 취한다.
여기서, 전후 및 좌우 방향의 하중에 대한 입력은 별도의 액추에이터나 어댑터를 이용하여 인가할 수 있겠으나, 본 발명의 실시 예에서는 구체적인 구성을 생략한다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 서스펜션 모듈의 특성시험장치는 복합 조인트(40)를 통하여 휠 센터의 상하 거동 시, 수직방향 이외의 방향에 대한 자유도를 주어 수직방향의 힘만을 인가하여 서스펜션 고유의 특성을 평가할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 서스펜션 모듈의 특성시험장치는 모듈단위의 시험계측을 위한 고정 구조물을 지주형태(즉, 프레임의 형태)로 구현하여 설치공간을 최소화하고, 서스펜션 모듈의 키네마틱(kinematic) 특성(즉, 서스펜션을 이루고 있는 링크 들의 하드 포인트(Hard Point)를 중심으로 하는 움직임 특성) 및 컴플라이언스(compliance) 특성(즉, 서스펜션의 링크와 링크 사이에 NVH, 스티어링 특성 등의 이유로 사용되는 러버 부시들의 탄성 변형의 영향도)을 평가할 수 있다.
이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 제1지그유닛 20: 제2지그유닛
30: 승하강 수단 40: 복합 조인트
1: 서브 프레임 3: 로워암
5: 너클 7: 휠 디스크
9: 스트럿 11: 수직 프레임
13: 수평 프레임 21: 지그 베이스
23: 고정부재 31: 레일 프레임
33: 레일홈 35: 모터
37: 스크루 축 39: 승하강 커넥터
41: 스크루 홀 43: 힌지단
45: 힌지홀 47: 원통 조인트
49: 힌지핀 51: 관통홀
53: 로드 조인트 55: 휠 어댑터

Claims (7)

  1. 서스펜션의 스트럿을 고정하는 제1지그유닛; 서스펜션의 서브 프레임을 고정하는 제2지그유닛; 상기 제1지그유닛의 양 측방에 각각 구성되며, 모터의 회전력을 이용하여 스크루 체결되는 승하강 커넥터가 레일 프레임을 따라 승하강하도록 구성되는 승하강 수단; 및 상기 승하강 수단의 승하강 커넥터에 구성되어 상기 서스펜션의 휠 디스크에 연결되며, 상기 휠 디스크에 대하여 전후 및 좌우방향으로 자유도를 갖도록 하는 복합 조인트를 포함하며,
    상기 복합 조인트는 상기 승하강 커넥터의 선단에 상하로 힌지단을 형성하여 상기 힌지단에 전후 회전방향으로 자유도를 갖도록 힌지 설치되며, 길이방향을 따라 관통된 관통홀을 형성하는 원통 조인트; 및
    상기 원통 조인트의 관통홀에 삽입된 상태로, 상기 관통홀 내에서 좌우방향으로 자유도를 가지며, 내측 단부는 볼 조인트를 통하여 휠 어댑터의 중심에 연결되는 로드 조인트;
    로 구성되는 것을 특징으로 하는 서스펜션 모듈의 특성시험장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1지그유닛은
    바닥면에 대하여 수직으로 세워져 설치되는 수직 프레임; 및
    상기 수직 프레임의 상부에 수평방향으로 배치되어 중앙부가 설치되며, 양 단부에 상기 스트럿의 상단을 체결하는 수평 프레임;
    으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 서스펜션 모듈의 특성시험장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2지그유닛은
    상기 제1지그유닛의 전방 양측의 전후측 바닥면에 수직으로 세워져 설치되는 복수개의 지그 베이스; 및
    상기 복수개의 지그 베이스의 각 상부에 일체로 구성되어 상기 서브 프레임의 하부를 고정하는 고정부재;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 서스펜션 모듈의 특성시험장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 승하강 수단은
    상기 제1지그유닛의 양 측방에 각각 대응하여 바닥면에 세워져 설치되며, 내부에는 상하방향으로 레일홈이 형성되는 레일 프레임;
    상기 레일 프레임의 상단에 설치되며, 회전축은 스크루 축으로 형성되는 모터; 및
    상기 레일 프레임의 레일홈을 따라 승하강 안내되며, 상하로 관통되는 스크루 홀을 통하여 상기 스크루 축에 치합되는 승하강 커넥터;
    으로 구성되는 것을 특징으로 하는 서스펜션 모듈의 특성시험장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스크루 축은
    하단이 상기 레일 프레임의 하부에 구성되는 베어링 유닛에 의해 회전 지지되는 것을 특징으로 하는 서스펜션 모듈의 특성시험장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 휠 어댑터는
    다수의 볼트홀을 갖는 원형판으로 형성되며, 상기 볼트홀을 통하여 상기 서스펜션의 휠 디스크와 볼트 체결되는 것을 특징으로 하는 서스펜션 모듈의 특성시험장치.
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