KR101371440B1 - 커플드 토션 빔 액슬용 토션 바 유닛 - Google Patents

Abstract

토션 빔 내부에 역회전 기어수단을 통하여 2개의 토션 바를 연결하고, 각 토션 바의 단부는 차체 마운팅 부시의 인너 레이스와 관절링크로 연결하여 차량의 선회주행에 의한 범프, 리바운드 작동시에 상기 마운팅 부시에 발생되는 비틀림 토크를 이용하여 전체적인 차체의 자세를 언더 스티어로 유도하는 커플드 토션 빔 액슬용 토션 바 유닛을 제공한다.

커플드 토션 빔 액슬, 트레일링 암, CTBA, 토션 바, 역회전 기어

Description

커플드 토션 빔 액슬용 토션 바 유닛{TORSION BAR UNIT FOR COUPLED TORSION BEAM AXLE SUSPENSION OF A VEHICLE}

본 발명은 커플드 토션 빔 액슬용 스테빌라이저 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 선회주행에 따른 범프, 리바운드 작동시에 트레일링 암과 차체를 연결하는 마운팅 부시에 발생되는 비틀림 토크를 이용하여 후륜측을 언더 스티어로 유도하는 커플드 토션 빔 액슬용 토션 바 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 커플드 토션 빔 액슬(CTBA; Coupled Torsion Beam Axle) 타입의 현가장치는 단순한 부품으로 인하여 설계 성능 영역이 높지 않음에도 불구하고, 낮은 생산 단가와 작은 질량에 비해 상대적으로 높은 주행 안정성을 갖추어 주로 경차 및 준 중형차의 후륜 현가장치로 적용되어져 왔다.

이러한 커플드 토션 빔 액슬(CTBA) 타입의 현가장치의 구성은, 도 1에 도시된 바와 같이, 차체 횡방향으로 토션 빔(1)이 배치되고, 상기 토션 빔(1)의 양단에는 타이어와 휠을 장착하기 위한 스핀들 브라켓(3)를 일측에 장착한 트레일링 암(5)이 용접된다.

상기 각 트레일링 암(5)의 선단에는 차체와 연결하기 위한 마운팅 부시(7)가 구성되고, 중앙과 후방 일측에는 스프링(13)을 장착하기 위한 스프링 시트(9)와 쇽 업소버(15)를 연결하기 위한 쇽 업소버 핀(11)이 설치된다.

이러한 커플드 토션 빔 액슬은 그 중앙에 위치한 토션 빔(1)의 토션 변형 특성으로 인하여 휠(Wheel)의 변형이 이루어지는 특징이 있으며, 토션 빔(1)의 변형 및 트레일링 암(5)의 위치 및 마운팅 부시(7) 특성에 의해서 범프(Bump)시에 토우인(Toe-In)으로 유도가 가능한 특징이 있다.

즉, 차량의 선회 시, 차량의 안정성을 고려해서는 다소 언더 스티어 경향을 유지해야 하는데, 이를 위해서는 후륜측의 선회 외륜이 토우 인으로 유도되고, 후륜측의 선회 내륜은 토우 아웃으로 유도되어야 이상적이다.

그러나 상기와 같은 종래의 트레일링 암 타입의 후륜 현가장치는 선회주행 시에 범프가 일어나는 후륜측의 선회 외륜은 토우 인으로 유도되나, 선회 내측에서는 리바운드가 일어나 그 선회 내륜은 설정된 토우각을 그대로 유지하게 됨으로 선회 안정성이 다소 떨어지는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 토션 빔 내부에 역회전 기어수단을 통하여 2개의 토션 바를 연결하고, 각 토션 바의 단부는 차체 마운팅 부시의 인너 레이스와 관절링크로 연결하여 차량의 선회주행에 의한 범프, 리바운드 작동시에 상기 마운팅 부시에 발생되는 비틀림 토크를 이용하여 전체적인 차체의 자세를 언더 스티어로 유도하는 커플드 토션 빔 액슬용 토션 바 유닛을 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 커플드 토션 빔 액슬용 토션 바 유닛은 토션 빔의 양단에 각각 트레일링 암을 연결하고, 상기 좌,우측 트레일링 암에는 그 선단에 차체와의 장착을 위한 마운팅 부시를 구성하며, 그 후방 내측에는 에는 스프링을 장착하기 위한 스프링 시트와 쇽 업소버 핀을 구성하고, 그 후방 외측에는 캐리어를 장착하기 위한 스핀들 브라켓을 구성하는 커플드 토션 빔 액슬에서,

차동원리를 이용한 2개의 사이드 기어와, 이에 치합되는 2개의 차동기어로 구성되어 상기 토션 빔의 저면 내측의 중앙에 설치되는 역회전 기어수단; 상기 역회전 기어수단의 각 차동기어에 일단이 각각 고정되어 상기 토션 빔의 저면 내측을 따라 배치되며, 각 일측은 상기 토션 빔에 마운터로 회전 지지되는 양측 토션 바; 상기 각 토션 바의 타단에 일단이 결합되고, 상기 각 트레일링 암 선단에 구성되어 차체와 결합되는 마운팅 부시의 인너 레이스와 그 타단이 일체로 고정되며, 중앙 일측은 힌지부를 형성하여 구성되는 양측 관절링크로 이루어진다.

상기 역회전 기어수단은 상기 토션 빔의 저면 내측의 중앙에 용접 고정되는 기어 하우징; 상기 기어 하우징의 내부에서 차체 전후방향으로 회전 가능하게 각각 설치되는 2개의 사이드 기어; 상기 각 토션 바의 내측 선단에 고정 장착된 상태로, 상기 기어 하우징의 내부에서 각 사이드 기어에 치합되는 좌,우측 차동기어;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 관절링크는 그 일단이 상기 각 토션 바의 외측 선단과 세레이션 결합되는 것으로 할 수 있다.

상기 마운팅 부시는 상기 차체와 볼트로 연결되는 인너 레이스와, 상기 각 트레일링 암의 선단에 일체로 용접 고정되는 아웃터 레이스, 및 상기 인너 레이스와 아웃터 레이스 사이에는 개재되는 부시고무로 구성하되, 상기 아웃터 레이스와 부시고무에는 상기 인너 레이스와 관절링크의 타단이 일체로 연결되도록 공간부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 커플드 토션 빔 액슬용 토션 바 유닛에 의하면, 토션 빔 내부에 역회전 기어수단을 통하여 2개의 토션 바를 연결하고, 각 토션 바의 단부는 차체 마운팅 부시의 인너 레이스와 관절링크로 연결하여 차량의 선회주행에 의한 범프, 리바운드 작동시에 상기 마운팅 부시에 발생되는 비틀림 토크를 이용하여 전체적인 차체의 자세를 언더 스티어로 유도함으로써 차량의 선회 안정성 을 향상시키는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 토션 바 유닛이 적용된 커플드 토션 빔 액슬 타입의 후륜 현가장치의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 토션 바 유닛이 적용된 커플드 토션 빔 액슬의 저면도이다.

단, 본 발명의 구성을 설명함에 있어서, 종래 기술의 구성과 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.

먼저, 본 실시예에 따른 토션 바 유닛이 적용되는 커플드 토션 빔 액슬은, 도 2에서 도시된 바와 같이, 차체 횡방향으로 토션 빔(1)이 배치되고, 상기 토션 빔(1)의 양단에는 타이어와 휠을 장착하기 위한 스핀들 브라켓(3)를 일측에 장착한 트레일링 암(5)이 용접된다.

상기 각 트레일링 암(5)의 선단에는 차체와 연결하기 위한 마운팅 부시(7)가 구성되고, 중앙과 후방 일측에는 스프링(13)을 장착하기 위한 스프링 시트(9)와 쇽 업소버(15)를 연결하기 위한 쇽 업소버 핀(11)이 설치된다.

이러한 구성의 커플드 토션 빔 액슬에 적용되는 본 실시예에 따른 토션 바 유닛는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 차동원리를 이용한 역회전 기어수단(20)이 상기 토션 빔(1)의 저면 내측 중앙에 설치된다.

즉, 상기한 역회전 기어수단(20)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 토션 빔(1)의 저면 내측의 중앙에 기어 하우징(21)이 용접 고정된다.

상기 기어 하우징(21)의 내부에는 차체 전후방향으로 전방과 후방에 각각 사이드 기어(SG1,SG2)가 하나씩 회전 가능하게 각각 설치된다. 또한, 상기 기어 하우징(21)의 내부에서 차폭방향으로 양측에 좌,우측 차동기어(DG1,DG2)가 구성되어 각 사이드 기어(SG1,SG2)에 치합되어 구성된다.

그리고 상기한 토션 빔(1)의 저면 내측을 따라서는 상기 역회전 기어수단(20)을 기준으로 양측에 각각 토션 바(B1,B2)가 배치되는데, 상기 좌,우측 토션 바(B1,B2)는 상기 역회전 기어수단(20)의 좌,우측 각 차동기어(DG1,DG2)에 각 토션 바(B1,B2)가 그 내측 선단을 통하여 각각 고정 설치된다. 또한, 상기 좌,우측 토션 바(B1,B2)는 각 일측이 상기 토션 빔(1)에 마운터(M)로 회전 가능하도록 지지된다.

한편, 상기 각 토션 바(B1,B2)의 외측 선단과 상기 각 트레일링 암(5) 선단에 구성되어 차체와 결합되는 마운팅 부시(7) 사이에는 상기 트레일링 암(5)의 내부를 따라 관절링크(30)가 각각 설치된다.

즉, 상기 양측 관절링크(30)는 2개의 링크(31,33)가 그 중앙에 힌지부(H)를 형성하여 관절과 같이 접히도록 형성되며, 이 관절링크(30)의 일측 링크(31)의 일단은 상기 각 토션 바(B1,B2)의 외측 선단에 결합되고, 그 타측 링크(33)의 타단은 차체(23)에 볼트(25)로 체결되는 상기 마운팅 부시(7)의 인너 레이스(17)와 일체로 연결되어 고정된다.

여기서, 상기 관절링크(30)는 그 일측 링크(31)의 일단이 상기 각 토션 바(B1,B2)의 외측 선단과 세레이션 결합되는 것이 바람직하다.

그리고 상기한 마운팅 부시(7)는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 차체(23)와 볼트(25)로 연결되는 인너 레이스(17)와, 상기 각 트레일링 암(5)의 선단에 일체로 용접 고정되는 아웃터 레이스(18), 및 상기 인너 레이스(17)와 아웃터 레이스(18) 사이에는 개재되는 부시고무(19)로 구성되는데, 이때, 상기 아웃터 레이스(18)와 부시고무(19)에는 상기 인너 레이스(17)와 관절링크(30)의 타측 링크(33)의 타단이 일체로 연결되도록 공간부(S)를 형성하여 구성된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 커플드 토션 빔 액슬용 토션 바 유닛의 작동을 도 6과 도 7 및 도 8을 통하여 설명한다.

먼저, 직진 주행 중, 차체 양측에 동시에 범프 혹은 리바운드 작동이 일어날 경우에는, 도 6에 도시한 바와 같이, 양측 토션 바(B1,B2)가 하나로 동일하게 회전하여 커플드 토션 빔 액슬의 토션 빔(1)이 갖는 기본적인 토션 변형 특성을 나타내게 된다.

한편, 차량의 선회 주행시에는, 도 7에서 도시한 바와 같이, 양측 토션 바(B1,B2)가 서로 다른 방향으로 회전하면서 양측 트레일링 암(5)의 좌우측 차체 장착위치(P1,P2)를 가변하여 후륜측 선회 외륜(W2)을 토우 인으로 유도하고, 선회 내륜(W1)을 토우 아웃으로 유도하여 차체가 언더 스티어 경향을 갖도록 유도한다.

즉, 도 8에서 도시한 바와 같이, 차량의 좌선회 주행을 예로 하여 설명하면, 선회 외측에서는 범프가 일어나고, 선회 내측에서는 리바운드가 일어난다.

이에 따라, 선회 외륜(W2)을 설치한 우측 트레일링 암(5) 상의 우측 마운팅 부시(7)의 아웃터 레이스(18)에는 도면에서와 같이 반시계방향으로 비틀림 토크(T2)가 발생하며, 동시에 상기 우측 마운팅 부시(7)의 인너 레이스(17)와 우측 토션 바(B2)를 연결하는 우측 관절링크(30)는 접히는 방향으로 작동하여 상기 우측 토션 바(B2)도 도면에서와 같이 반시계방향으로 회전하게 된다.

이때, 길이가 좁혀지면서 발생되는 관절링크(30)의 인장력은 상기 우측 토션 바(B2)를 지지하는 마운터(M)로 전달되면서, 상기 우측 트레일링 암(5)을 차체(23)에 고정하는 마운팅 부시(7)의 부시고무(19)를 후방으로 압축시켜, 상기 차체 장착점(P)에 대한 선회 외륜(W2)의 위치를 당기게된다.

한편, 리바운드가 일어나는 선회 내측에서는 선회 내륜(W1)을 설치한 좌측 트레일링 암(5) 상의 좌측 마운팅 부시(7)의 아웃터 레이스(18)에 도면에서와 같이 시계방향으로 비틀림 토크(T1)가 발생하며, 이에 더하여 상기 우측 토션 바(B2)의 반시계방향 회전력이 역회전 기어수단(20)에 의해 반대방향(시계방향)의 회전력으로 좌측 토션 바(B1)에 전달되된다.

그러면, 상기 좌측 마운팅 부시(7)의 인너 레이스(17)와 좌측 토션 바(B1)를 연결하는 좌측 관절링크(30)는 펴지는 방향으로 작동하게 된다.

이때, 길이가 길어지면서 발생되는 관절링크(30)의 미는 힘은 상기 좌측 토션 바(B1)를 지지하는 마운터(M)로 전달되면서, 상기 좌측 트레일링 암(5)을 차체(23)에 고정하는 마운팅 부시(7)의 부시고무(19)를 전방으로 압축시켜, 상기 차체 장착점(P)에 대한 선회 내륜(W1)의 위치를 밀게된다.

따라서 상기한 바와 같은 커플드 토션 빔 액슬용 토션 바 유닛의 작동에 의 해 상기 토션 빔(1)은 양측 트레일링 암(5)을 통하여 차체(23)에 장착되는 좌우측 위치(P1,P2)가 변형되어 차체(23)의 선회 방향에 대한 언더 스티어 경향을 나타내게 된다.

이상에서는 현재로서 실질적이라 고려되는 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. 오히려, 전술한 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 일반적인 커플드 토션 빔 액슬 타입의 후륜 현가장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 토션 바 유닛이 적용된 커플드 토션 빔 액슬 타입의 후륜 현가장치의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 토션 바 유닛이 적용된 커플드 토션 빔 액슬의 저면도이다.

도 4는 도 3의 A 부분의 확대 단면도이다.

도 5는 도 3의 B 부분의 확대 단면도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 토션 바 유닛의 개략도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 토션 바 유닛의 작동에 의한 차량의 선회 시, 현가 거동 상태도이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 토션 바 유닛의 차량 선회 주행 시, 작동 개념도이다.

Claims (4)

1. 토션 빔의 양단에 각각 트레일링 암을 연결하고, 상기 좌,우측 트레일링 암에는 그 선단에 차체와의 장착을 위한 마운팅 부시를 구성하며, 그 후방 내측에는 에는 스프링을 장착하기 위한 스프링 시트와 쇽 업소버 핀을 구성하고, 그 후방 외측에는 캐리어를 장착하기 위한 스핀들 브라켓을 구성하는 커플드 토션 빔 액슬에서,

   차동원리를 이용한 2개의 사이드 기어와, 이에 치합되는 2개의 차동기어로 구성되어 상기 토션 빔의 저면 내측의 중앙에 설치되는 역회전 기어수단;

   상기 역회전 기어수단의 각 차동기어에 일단이 각각 고정되어 상기 토션 빔의 저면 내측을 따라 배치되며, 각 일측은 상기 토션 빔에 마운터로 회전 지지되는 양측 토션 바;

   상기 각 토션 바의 타단에 일단이 결합되고, 상기 각 트레일링 암 선단에 구성되어 차체와 결합되는 마운팅 부시의 인너 레이스와 그 타단이 일체로 고정되며, 중앙 일측은 힌지부를 형성하여 구성되는 양측 관절링크를 포함하며,

   상기 마운팅 부시는 상기 차체와 볼트로 연결되는 인너 레이스와, 상기 각 트레일링 암의 선단에 일체로 용접 고정되는 아웃터 레이스, 및 상기 인너 레이스와 아웃터 레이스 사이에는 개재되는 부시고무로 구성하되, 상기 아웃터 레이스와 부시고무에는 상기 인너 레이스와 관절링크의 타단이 일체로 연결되도록 공간부를 형성하는 것을 특징으로 하는 커플드 토션 빔 액슬용 토션 바 유닛.
2. 제1항에서,

   상기 역회전 기어수단은

   상기 토션 빔의 저면 내측의 중앙에 용접 고정되는 기어 하우징;

   상기 기어 하우징의 내부에서 차체 전후방향으로 회전 가능하게 각각 설치되는 2개의 사이드 기어;

   상기 각 토션 바의 내측 선단에 고정 장착된 상태로, 상기 기어 하우징의 내부에서 각 사이드 기어에 치합되는 좌,우측 차동기어;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 커플드 토션 빔 액슬용 토션 바 유닛.
3. 제1항에 있어서,

   상기 관절링크는

   그 일단이 상기 각 토션 바의 외측 선단과 세레이션 결합되는 것을 특징으로 하는 커플드 토션 빔 액슬용 토션 바 유닛.
4. 삭제

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