KR101356179B1

KR101356179B1 - 토션빔 액슬 차량의 후륜 조향장치

Info

Publication number: KR101356179B1
Application number: KR1020110123221A
Authority: KR
Inventors: 노양수; 성현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2011-11-23
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2014-01-24
Also published as: KR20130057361A

Abstract

본 발명은 토션빔 액슬 타입 후륜 현가장치를 구비한 차량에서 후륜을 조향할 수 있도록 구성함으로써, 비교적 저렴한 비용과 컴팩트한 구성으로 4륜 조향장치를 구성할 수 있도록 하여, 저속에서 차량의 최소회전반경을 감소시키고, 고속에서 선회안정성 및 주행안정성을 증대시킬 수 있도록 한다.

Description

토션빔 액슬 차량의 후륜 조향장치{REAR WHEEL STEERING FOR VEHICEL WITH TORSION BEAM AXLE}

본 발명은 토션빔 액슬 차량의 후륜 조향장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 리어 서스펜션으로 토션빔 액슬을 구비한 차량에서 4륜 조향 시스템을 구현하기 위하여 후륜을 조향할 수 있도록 하는 메커니즘에 관한 기술이다.

일반적으로 차량이 고속으로 주행할 때에는 조향각이 아주 적어도 되지만， 좁은 장소에 주차할 때 또는 급커브를 저속으로 선회할 때 등은 조향각이 상대적으로 커야 한다. 즉， 짧은 시간 내에 스티어링휠을 여러 바퀴 회전시켜야 한다. 그러나 후륜까지 조향시킬 경우 즉，4륜조향(4-wheel steering: 4WS) 방식은 종래의 통상적인 2륜조향(2-wheel steering: 2WS) 방식에 비해 회전반경을 작게 할 수 있으며， 동시에 차량의 선회 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

한편, 차량의 후륜 현가장치 중 토션빔 액슬 타입이 있는데, 차체의 좌우측에서 차체의 전후 방향을 따라 배치되면서 전방쪽 일단이 부시를 매개로 차체에 결합되어 설치되는 한 쌍의 트레일링암과, 차체의 좌우 방향으로 배치되면서 양단이 상기 한 쌍의 트레일링암에 결합되어 설치되는 토션빔과, 상기 토션빔의 내부공간에 위치함과 더불어 차체의 좌우 방향으로 배치되어서 양단이 상기 한 쌍의 트레일링암에 결합되어 설치되는 토션바를 포함하여 구성되고, 비교적 간단한 구조로 저렴하게 구성되면서도 강한 구조적 특성을 가지고 있어서 소형 승용차량에 많이 사용되고 있다.

상기의 발명의 배경이 되는 기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

KR

10-1995-0013883

A

KR

10-2001-0113263

A

본 발명은 토션빔 액슬 타입 후륜 현가장치를 구비한 차량에서 후륜을 조향할 수 있도록 구성함으로써, 비교적 저렴한 비용과 컴팩트한 구성으로 4륜 조향장치를 구성할 수 있도록 하여, 저속에서 차량의 최소회전반경을 감소시키고, 고속에서 선회안정성 및 주행안정성을 증대시킬 수 있도록 한 토션빔 액슬 차량의 후륜 조향장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 토션빔 액슬 차량의 후륜 조향장치는

후륜을 회전 가능하게 지지함과 아울러 토션빔 액슬 타입 현가장치를 구성하는 트레일링암에 대하여 회동 가능하게 설치되어 후륜의 조향이 가능하도록 된 후륜너클과;

상기 토션빔 액슬 타입 현가장치를 구성하는 토션바에 형성된 스크류부와;

상기 스크류부와 상대적인 나사운동을 하여 상기 토션바 상에서 차체의 횡방향으로 직선변위를 형성하는 직선운동부와;

상기 직선운동부의 직선변위를 상기 후륜너클에 전달하도록 연결된 링크;

를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 토션빔 액슬 차량의 후륜 조향장치의 전체 구성을 설명한 도면,
도 2는 도 1의 직선운동부 구조를 상세히 도시한 도면,
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선 단면도,
도 4는 도 2의 액츄에이터하우징을 도시한 도면,
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,
도 6은 도 2의 모터하우징을 도시한 도면,
도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선 단면도,
도 8은 도 2의 모터로터를 도시한 도면,
도 9는 도 2의 토션바를 도시한 도면,
도 10은 도 2의 슬립링과 고정링의 전기적 연결관계를 예시하여 설명한 도면이다.

도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명 토션빔 액슬 차량의 후륜 조향장치의 실시예는, 후륜(1)을 회전 가능하게 지지함과 아울러 토션빔 액슬 타입 현가장치를 구성하는 트레일링암(3)에 대하여 회동 가능하게 설치되어 후륜(1)의 조향이 가능하도록 된 후륜너클(5)과; 상기 토션빔 액슬 타입 현가장치를 구성하는 토션바(7)에 형성된 스크류부(9)와; 상기 스크류부(9)와 상대적인 나사운동을 하여 상기 토션바(7) 상에서 차체의 횡방향으로 직선변위를 형성하는 직선운동부(11)와; 상기 직선운동부(11)의 직선변위를 상기 후륜너클(5)에 전달하도록 연결된 링크(13)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 직선운동부(11)가 상기 토션바(7)에 대하여 직선변위를 형성하도록 함으로써, 상기 직선운동부(11)의 직선변위가 상기 링크(13)를 통해 상기 후륜너클(5)에 전달되면 상기 후륜너클(5)이 상기 트레일링암(3)에 대하여 회동됨에 의해 후륜(1)의 조향이 이루어지게 되는 것이다.

물론, 상기 직선운동부(11)는 별도의 컨트롤러에 연결되어 상기 컨트롤러가 지시하는 제어신호에 따라 구동됨으로써, 상기 후륜(1)들의 조향이 이루어지게 되며, 전륜의 조향은 종래의 일반적인 조향장치 메커니즘으로 별도로 구성될 수 있는 바, 상기 컨트롤러는 차속 등과 같은 차량의 주행상황 및 전류의 조향 상태에 따라 상기 직선운동부(11)를 적절히 제어하여 4륜 조향 기능을 구현하도록 하는 것이다.

상기 스크류부(9)는 상기 토션바(7)의 중앙부 일부 구간에 형성되고, 상기 링크(13)는 상기 직선운동부(11)의 양쪽에서 각각 양쪽의 후륜너클(5)에 연결되며, 상기 직선운동부(11)에 대하여 양쪽이 대칭되도록 설치된다.

물론, 상기 링크(13)의 양단은 상기 직선운동부(11) 및 상기 후륜너클(5)에 각각 볼조인트 등과 같은 구조물로 연결되도록 하여, 상기 직선운동부(11)로부터 전달되는 직선변위를 상기 후륜너클(5)의 회동운동으로 원활하게 전환할 수 있도록 한다.

상기 직선운동부(11)는 상기 토션빔 액슬 타입 현가장치를 구성하는 토션빔(15)의 내부에 고정되며 내부에 상기 토션바(7)가 관통하는 상태로 공간을 형성하는 액츄에이터하우징(17)과, 상기 액츄에이터하우징(17) 내에서 상기 액츄에이터하우징(17)에 의해 차체의 횡방향을 따라 직선이동 가능하게 설치되며 상기 링크(13)가 양쪽으로 연결되고 모터의 스테이터를 구성하는 모터하우징(19)과, 상기 모터하우징(19) 내에서 상기 토션바(7)의 스크류부(9)와 나사결합된 상태로 회전 가능하게 설치되며 모터의 로터를 구성하는 모터로터(21)를 포함하여 구성된다.

즉, 상기 모터하우징(19)은 통상의 모터의 스테이터 역할을 하도록 구성되며, 상기 모터로터(21)는 통상의 모터의 로터 역할을 하도록 구성되는 바, 명확히 도시하지는 않았지만, 상기 모터하우징(19)에는 스테이터 역할을 수행할 수 있는 스테이터코일이나 영구자석 등이 설치되고, 상기 모터로터(21)에는 로터코일 등이 설치되는 것이다.

한편, 상기 모터로터(21)의 양단에는 모터로터(21)와 함께 회전되는 슬립링(23)이 설치되고, 상기 모터하우징(19)의 내측에는 회전이 구속된 상태로 상기 슬립링(23)과 접촉되는 고정링(25)이 설치되며, 상기 고정링(25)과 슬립링(23) 사이에는 상기 모터로터(21)에 제공할 전류를 통전시키는 다수의 전기단자체(27)가 상호 접촉 상태를 형성할 수 있도록 설치된다.

따라서, 상기 모터로터(21)의 회전에도 불구하고, 상기 고정링(25)과 슬립링(23) 사이의 상대회전이 허용되면서 지속적으로 상기 모터로터(21)로 전달되는 전기에너지에 의해 상기 모터로터(21)는 상기 컨트롤러가 제어하는 범위 내에서 안정되게 지속적인 회전을 할 수 있게 되는 것이다.

상기 액츄에이터하우징(17)은 중앙의 일부에 개구부(29)가 구비되고, 상기 모터하우징(19)에는 상기 개구부(29)를 관통하여 돌출되는 연결돌기부(31)가 일체로 형성되며, 상기 링크(13)는 상기 연결돌기부(31)의 양쪽에 각각 연결된다.

즉, 상기 액츄에이터하우징(17) 내부에 상기 모터하우징(19)과 모터로터(21)가 구비되므로, 상기 모터로터(21)의 회전으로 상기 모터하우징(19) 및 모터로터(21)의 직선변위가 발생한 것을 상기 링크(13)로 제공하기 위해, 상기 개구부(29)를 구비하고 상기 연결돌기부(31)를 형성한 것이다.

상기 토션바(7)에는 상기 액츄에이터하우징(17)의 차량 횡방향운동을 구속할 수 있도록 반경방향으로 확대된 단면적을 형성하는 구속돌출부(33)가 양쪽에 일체로 형성되는 구조이다.

따라서, 상기 구속돌출부(33)가 상기 액츄에이터하우징(17)의 양쪽 내측을 지지함에 의해 상기 모터하우징(19)의 직선변위 발생시에 상기 액츄에이터하우징(17)이 함께 이동하지 않고 안정된 상태로 고정된 상태를 유지할 수 있게 된다.

물론, 상기 액츄에이터하우징(17)은 도 3에 도시된 바와 같이 토션빔(15)에 체결볼트(35)로 고정될 수 있는 바, 이 경우에는 상기 구속돌출부(33)가 불필요할 수도 있고, 함께 구비하면 보다 견고한 지지작용을 구현하도록 할 수도 있다.

상기 모터하우징(19)의 외측표면에는 가이드돌기(37)가 일체로 돌출되어 형성되고, 상기 액츄에이터하우징(17)에는 상기 모터하우징(19)의 가이드돌기(37)가 삽입되어 가이드됨으로써, 상기 모터하우징(19)의 회전을 방지하고 차량 횡방향을 따른 직선운동만 가능하도록 하는 가이드홈(39)이 일체로 형성된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명 토션빔 액슬 차량의 후륜 조향장치는 상기 컨트롤러가 후륜(1)의 조향이 필요한 상황에서 상기 모터로터(21)로 전기를 제공하면, 상기 모터로터(21)는 상기 고정링(25)과 슬립링(23)을 통해 제공받은 전기에 의해 스테이터 기능을 하는 상기 모터하우징(19)에 대하여 회전하게 되고, 이 모터로터(21)의 회전은 상기 토션바(7)의 스크류부(9)에 대하여 나사운동을 하게 되어, 결과적으로 모터로터(21)가 상기 토션바(7)에 대하여 직선방향의 변위를 형성하게 되며, 상기 모터로터(21)의 양단은 상기 슬립링(23)과 고정링(25) 구조로 서로 밀착되어 있으므로 결과적으로 상기 모터하우징(19)에 상기 직선변위가 그대로 전달된다.

상기 모터하우징(19)의 직선변위는 상기 연결돌기부(31)를 통해 상기 링크(13)로 전달되며, 상기 링크(13)는 상기 후륜너클(5)로 상기 직선변위를 전달하게 되고, 상기 후륜너클(5)은 전달받은 직선변위로 회동됨에 의해 조향이 이루어지게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명에 의한 토션빔 액슬 차량의 후륜 조향장치는 종래 토션빔 액슬 타입 현가장치의 구성을 거의 그대로 사용하면서 일부 부품을 컴팩트한 구성으로 추가함에 의해 후륜의 조향이 가능하도록 해, 전륜 조향장치와 함께 연동하게 되면, 컴팩트하고 간단한 구성의 상대적으로 저렴한 4륜 조향 장치를 구성할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

1; 후륜
3; 트레일링암
5; 후륜너클
7; 토션바
9; 스크류부
11; 직선운동부
13; 링크
15; 토션빔
17; 액츄에이터하우징
19; 모터하우징
21; 모터로터
23; 슬립링
25; 고정링
27; 전기단자체
29; 개구부
31; 연결돌기부
33; 구속돌출부
35; 체결볼트
37; 가이드돌기
39; 가이드홈

Claims

후륜을 회전 가능하게 지지함과 아울러 토션빔 액슬 타입 현가장치를 구성하는 트레일링암(3)에 대하여 회동 가능하게 설치되어 후륜의 조향이 가능하도록 된 후륜너클(5)과;
상기 토션빔 액슬 타입 현가장치를 구성하는 토션바(7)의 중앙부 일부 구간에 형성된 스크류부(9)와;
상기 스크류부(9)와 상대적인 나사운동을 하여 상기 토션바(7) 상에서 차체의 횡방향으로 직선변위를 형성하는 직선운동부(11)와;
상기 직선운동부(11)의 양쪽에서 각각 양쪽의 후륜너클(5)에 연결되며, 상기 직선운동부(11)에 대하여 양쪽이 대칭되도록 설치되어 직선변위를 상기 후륜너클(5)에 전달하도록 연결된 링크(13);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 토션빔 액슬 차량의 후륜 조향장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 직선운동부(11)는
상기 토션빔 액슬 타입 현가장치를 구성하는 토션빔의 내부에 고정되며 내부에 상기 토션바(7)가 관통하는 상태로 공간을 형성하는 액츄에이터하우징(17)과;
상기 액츄에이터하우징(17) 내에서 상기 액츄에이터하우징(17)에 의해 차체의 횡방향을 따라 직선이동 가능하게 설치되며, 상기 링크(13)가 양쪽으로 연결되고, 모터의 스테이터를 구성하는 모터하우징(19)과;
상기 모터하우징(19) 내에서 상기 토션바(7)의 스크류부(9)와 나사결합된 상태로 회전 가능하게 설치되며 모터의 로터를 구성하는 모터로터(21);
를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 토션빔 액슬 차량의 후륜 조향장치.
청구항 3에 있어서,
상기 모터로터(21)의 양단에는 모터로터(21)와 함께 회전되는 슬립링(23)이 설치되고;
상기 모터하우징(19)의 내측에는 회전이 구속된 상태로 상기 슬립링(23)과 접촉되는 고정링(25)이 설치되며;
상기 고정링(25)과 슬립링(23) 사이에는 상기 모터로터(21)에 제공할 전류를 통전시키는 다수의 전기단자체(27)가 상호 접촉 상태를 형성할 수 있도록 설치된 것
을 특징으로 하는 토션빔 액슬 차량의 후륜 조향장치.
청구항 3에 있어서,
상기 액츄에이터하우징(17)은 중앙의 일부에 개구부(29)가 구비되고;
상기 모터하우징(19)에는 상기 개구부(29)를 관통하여 돌출되는 연결돌기부(31)가 일체로 형성되며;
상기 링크(13)는 상기 연결돌기부(31)의 양쪽에 각각 연결되는 것
을 특징으로 하는 토션빔 액슬 차량의 후륜 조향장치.
청구항 3에 있어서,
상기 토션바(7)에는 상기 액츄에이터하우징(17)의 차량 횡방향운동을 구속할 수 있도록 반경방향으로 확대된 단면적을 형성하는 구속돌출부(33)가 양쪽에 일체로 형성되는 것
을 특징으로 하는 토션빔 액슬 차량의 후륜 조향장치.
청구항 3에 있어서,
상기 모터하우징(19)의 외측표면에는 가이드돌기(37)가 일체로 돌출되어 형성되고;
상기 액츄에이터하우징(17)에는 상기 모터하우징(19)의 가이드돌기(37)가 삽입되어 가이드됨으로써, 상기 모터하우징(19)의 회전을 방지하고 차량 횡방향을 따른 직선운동만 가능하도록 하는 가이드홈(39)이 일체로 형성된 것
을 특징으로 하는 토션빔 액슬 차량의 후륜 조향장치.