KR101510325B1 - 차량용 현가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 텐션 암 부시와 서브 프레임 사이에 토우 조절유닛을 포함하여 구성함으로써, 각 암의 기하학적 특성과 상기 토우 조절유닛을 통해 차량의 제동 시, 휠의 토우변화 경향을 조절하여 순간 회전중심을 차량 측으로 이동시켜 휠이 토우-인으로 변형되는 경향을 줄이고, 차량 선회 시에는 스티어링 특성에 영향을 미치지 않도록 하여 차량의 제동 안정성 및 주행 안전성을 향상시키도록

휠을 회전 가능하게 지지하는 각 휠 캐리어의 하부 전, 후측 부분을 각각 텐션 암과 래터널 암을 통하여 차체의 서브 프레임에 연결하고, 상기 레터널 암의 후방에서 상기 휠 캐리어의 후단부는 타이로드를 통하여 차량의 선회 시, 운전자의 조작에 의해 상기 휠을 좌, 우측으로 이동시키는 스티어링 기어박스와 연결하여 구성되는 차량용 현가장치에 있어서, 상기 텐션 암 부시와 서브 프레임 사이에는 차량의 선회 및 제동 시, 상기 텐션 암이 회동 가능하게 하여 상기 휠에서 발생되는 토우 변화를 조절하기 위해 구성되는 토우 조절유닛을 더 포함하는 차량용 현가장치를 제공한다.

토우 제어유닛, 현가장치, 멀티링크, 텐션 암, 제동, 토우-인, 토우-아웃

Description

차량용 현가장치{SUSPENSION SYSTEM FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 멀티링크 타입의 현가장치에서 차량 제동 시, 텐션 암과 레터널 암 및 타이로드의 기하학적 특성에 의해 휠의 토우변화 경향을 조절하도록 순간 회전 중심을 차량 측으로 이동시켜 차량의 제동 안정성을 향상시키고, 차량 선회 시에는 스티어링 특성에 영향을 미치지 않도록 하여 주행 안전성을 향상시키도록 하는 차량용 현가장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 있어서의 현가장치는 차체와 휠 사이에 존재하며, 이 두 강체를 하나 혹은 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 상하방향으로는 스프링과 유압 쇽 업소오버등에 의해 지지되고, 기타방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 휠 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시키는 기능을 수행하게 된다.

이러한 현가장치는 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자에게 안락한 승차감을 제공하고, 운전자의 운전행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하 며, 불규칙한 노면의 주행시 타이어 접지면에서의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 구동시 차량의 조종성 및 안정성을 확보하여야 한다는 기본 조건을 만족시켜야만 한다.

이러한 조건을 만족시키기 위해서는 서스펜션 지오메트리에 의한 휠의 자세가 매우 중요한 요소로 작용하게 되는데, 휠의 자세는 차체와의 상대 운동에 따라 라 크게 변하게 되며, 변하는 휠의 자세에 따라 차량의 전체적인 성능을 크게 좌우하게 된다.

이에 따라, 최근에는 적어도 3개 이상의 링크를 사용하여 노면으로부터 입력되는 충격 및 진동과, 차체의 진동을 이상적인 기구학적 운동으로 이들을 효과적으로 수용할 수 있는 멀티 링크 타입 서스펜션 시스템이 개발되어 양산차량에 적용되고 있다.

이러한 멀티 링크 타입 현가장치의 구성을 개략적으로 살펴보면, 도 4와 도 5에서 도시한 바와 같이, 휠(100)을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어(102)의 하부 전, 후측 부분을 텐션 암(104)과 레터널 암(106)을 통하여 차체의 서브 프레임(110)에 연결하고, 상기 휠 캐리어(102)의 상측 부분을 어퍼 암(108)을 통하여 차체와 연결하며, 상기 휠 캐리어(102)에는 타이로드(112)를 통해 차량의 선회 시, 조향을 조작하는 스티어링 기어박스(114)를 상기 레터널 암(106)의 후방에 배치하여 연결한다.

여기서, 상기 텐션 암(104)과 레터널 암(106)은 각각 텐션 암 부시(116)와 레터널 암 부시(118)를 통하여 상기 서브 프레임(110)에 연결된다.

이러한 구성을 갖는 멀티링크타입의 현가장치는 그 지오메트리 특성에 휠(100)의 자세가 매우 중요한 요소로 작용하게 되는데, 특히, 토우는 차량의 직진 안정성 및 선회 안전성에 많은 영향을 미치게 된다.

그러나 상기와 같은 종래 멀티링크 타입의 현가장치는, 도 6의 (S100)에서와 같이, 차량의 제동 시 발생되는 제동력이 휠(100)에 작용하면, 상기 레터널 암 부시(118)의 강성이 텐션 암 부시(116)의 강성보다 크게 작용하게 되어 상기 텐션 암(104)은 휠(100)의 운동 구속 링크 역할을 하지 못하게 된다.

이에 따라, 현가장치는 상기 레터널 암(106)과 타이로드(112)로 구성된 순간 4절 링크 기구의 형태로 레터널 암(106)과 타이로드(112) 사이의 순간 회전중심(C)이 차량의 내측에 형성되며, 상기 순간 회전중심(C)에 대하여 시계방향 모멘트가 작용함에 따라 휠(100)에 토우-아웃(Toe-Out)이 발생된다.

이러한 상태에서, 상기 휠(100)에 제동력이 계속해서 작용하면, 도 6의 (S200)에서와 같이, 텐션 암 부시(116)는 변형 한계치에 도달하여 강성이 급격히 증가되고, 상기 레터널 암 부시(118)의 강성보다 크게 작용함에 따라 상기 래터널 암(106)은 휠(100)의 운동 구속 링크 역할을 하지 못하게 된다.

이에 따라, 현가장치는 상기 텐션 암(104)과 타이로드(112)로 구성된 순간 4절 링크 기구의 형태로 상기 텐션 암(104)과 타이로드(112) 사이의 순간 회전중심(C1)이 차량의 외측에 형성되며, 상기 순간 회전중심(C1)에 대하여 시계방향 모멘트가 작용하여 휠(100)이 토우-인(Toe-In)으로 급격히 변경된다.

즉, 종래 기술에 따른 멀티링크 타입의 현가장치는 각 암의 기하학적 특성에 따라 차량의 제동 시 작용하는 제동력이 계속해서 작용함에 따라 휠(100)이 토우-아웃에서 토우-인으로 그 경향성이 변경되어 차량의 제동 안정성이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 종래의 멀티링크타입 현가장치는 차량의 선회 시, 상기 휠(100)이 좌, 우방향으로 회전되면서 상기 텐션 암(104)에 가해지는 하중이 상기 텐션 암 부시(116)의 변형을 발생시키고, 이에 따라, 상기 텐션 암(104)이 그 길이방향으로 상기 휠(100) 측을 향하여 이동되면서 스티어링 특성이 변형됨에 따라 주행 안정성이 저하되는 문제점도 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 텐션 암 부시와 서브 프레임 사이에 토우 조절유닛을 포함하여 구성함으로써, 각 암의 기하학적 특성과 상기 토우 조절유닛을 통해 차량의 제동 시, 휠의 토우변화 경향을 조절하여 순간 회전중심을 차량 측으로 이동시켜 휠이 토우-인으로 변형되는 경향을 줄이고, 차량 선회 시에는 스티어링 특성에 영향을 미치지 않도록 하여 차량의 제동 안정성 및 주행 안전성을 향상시키도록 하는 차량용 현가장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치는 휠을 회전 가능하게 지지하는 각 휠 캐리어의 하부 전, 후측 부분을 각각 텐션 암과 레터널 암을 통하여 차체의 서브 프레임에 연결하고, 상기 레터널 암의 후방에서 상기 휠 캐리어의 후단부는 타이로드를 통하여 차량의 선회 시, 운전자의 조작에 의해 상기 휠을 좌, 우측으로 이동시키는 스티어링 기어박스와 연결하여 구성되는 차량용 현가장치에 있어서, 상기 텐션 암에 장착되는 텐션 암 부시와 서브 프레임 사이에는 차량의 선회 및 제동 시, 상기 텐션 암이 회동 가능하게 하여 상기 휠에서 발생되는 토우 변화를 조절하기 위해 구성되는 토우 조절유닛을 더 포함하며, 상기 토우 조절유닛은 상기 텐션 암 부시의 외주면 상에 일체로 돌출 형성되는 걸림돌기; 및 상기 걸림돌기가 이동 가능하게 끼워지도록 상기 서브 프레임 상에 형성되는 슬롯으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

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상기 걸림돌기는 차량의 후방 측을 향하는 상기 텐션 암 부시의 외주면에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 슬롯은 차량의 후방 측에서 상기 텐션 암 부시의 외주면에 대응하여 라운드지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치에 의하면, 텐션 암 부시와 서브 프레임 사이에 토우 조절유닛을 포함하여 구성함으로써, 각 암의 기하학적 특성과 상기 토우 조절유닛을 통해 차량의 제동 시, 휠의 토우변화 경향을 조절하여 순간 회전중심을 차량 측으로 이동시켜 휠이 토우-인으로 변형되는 경향을 줄여 차량의 제동 안정성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 토우 조절유닛은 차량 선회 시에 텐션 암이 회전되도록 하여 텐션 암 부시의 변형을 최소화하고, 텐션 암이 길이방향을 따라 휠 측을 향하여 이동되는 것을 최소화함으로써, 스티어링 특성에 영향을 미치지 않게 하여 차량의 주행 안정성을 향상시키는 효과도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치의 제동 시, 작동 상태도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치의 좌, 우 선회 주행 시의 작동 상태도이다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 차량용 현가장치(1)는 텐션 암 부시(12)와 서브 프레임(16) 사이에 토우 조절유닛(20)을 포함하여 구성함으로써, 각 암(8, 10, 18)의 기하학적 특성과 상기 토우 조절유닛(20)을 통해 차량의 제동 시, 휠(4)의 토우변화 경향을 조절하여 순간 회전중심(C2)을 차량 측으로 이동시켜 휠(4)이 토우-인으로 변형되는 경향을 줄이고, 차량 선회 시에는 스티어링 특성에 영향을 미치지 않도록 하여 차량의 제동 안정성 및 주행 안전성을 향상시키도록 한다.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치(2)는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 기본적으로 휠(4)을 회전 가능하게 지지하는 각 휠 캐리어(6)의 하부 전, 후측 부분을 각각 텐션 암(8)과 래터널 암(10)을 텐션 암 부시(12)와 레터널 암 부시(14)를 통하여 차체의 서브 프레임(16)에 각각 연결하고, 상기 레터널 암(14)의 후방에서 상기 휠 캐리어(6)의 후단부에는 타이로드(18)를 통하여 차량의 선회 시, 운전자의 조작에 의해 상기 휠을 좌, 우측으로 이동시키는 스티어링 기어박스(19)와 연결하여 구성된다.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치(2)는 상기 텐션 암 부시(12)와 서브 프레임(16) 사이에 차량의 선회 및 제동 시, 상기 텐션 암(8)이 회 동 가능하게 하여 상기 휠(4)에서 발생되는 토우 변화를 조절하기 위해 구성되는 토우 조절유닛(20)을 더 포함한다.

본 실시예에서, 상기 토우 조절유닛(20)은 걸림돌기(22)와 슬롯(24)으로 구성되며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 걸림돌기(22)는 상기 텐션 암 부시(24)의 외주면 상에 일체로 돌출 형성된다.

여기서, 상기 걸림돌기(22)는 차량의 후방 측을 향하는 상기 텐션 암 부시(12)의 외주면에 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 슬롯(24)은 상기 걸림돌기(22)가 이동 가능하게 끼워지도록 상기 서브 프레임(16) 상에 형성된다.

여기서, 상기 슬롯(24)은 차량의 후방 측에서 상기 텐션 암 부시(12)의 외주면에 대응하여 라운드지게 형성되는 것이 바람직하다.

즉, 상기 토우 조절유닛(20)의 걸림돌기(22)는 상기 슬롯(24)에 이동 가능하게 끼워지며, 상기 텐션 암(8)의 회동에 따라 상기 텐션 암 부시(12)가 회전되면, 상기 슬롯(24)을 따라 상기 슬롯(24)의 양단부까지 이동된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치(2)의 작동 및 작용을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치의 제동 시, 작동 상태도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치의 좌, 우 선회 주행 시의 작동 상태도이다.

먼저, 차량의 제동 시, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치(2)의 작동을 설명한다.

차량에 제동이 시작되면, 도 2의 (S1)과 같이, 상기 레터널 암 부시(14)의 강성이 텐션 암 부시(12)의 강성보다 크게 작용하게 되어 상기 텐션 암(8)은 휠(4)의 운동 구속 링크 역할을 하지 못하게 된다.

이 경우, 상기 현가장치(2)는 상기 레터널 암(10)과 타이로드(18)로 구성된 순간 4절 링크 기구의 형태로 레터널 암(10)과 타이로드(18) 사이의 순간 회전중심(C)이 차량의 내측에 형성되며, 상기 순간 회전중심(C)에 대하여 시계방향 모멘트가 작용함에 따라 휠(4)에 토우-아웃(Toe-Out)이 발생된다.

이러한 상태에서 상기 휠(4)에 제동력이 계속해서 작용하게 되면, 도 2의 (S2)와 같이, 상기 텐션 암 부시(12)는 변형 한계치에 도달하여 강성이 급격히 증가되고, 상기 레터널 암 부시(14)의 강성보다 크게 작용함에 따라 상기 래터널 암(10)은 휠(4)의 운동 구속 링크 역할을 하지 못하게 된다.

이 경우, 현가장치는 상기 텐션 암(8)과 타이로드(18)로 구성된 순간 4절 링크 기구의 형태가 되는데, 이 때, 토우 조절유닛(20)의 걸림돌기(22)가 상기 슬롯(24)에 지지된 상태로 상기 텐션 암 부시(12)의 외통을 고정시키게 된다.

그러면, 상기 텐션 암 부시(12)는 상기 서브 프레임(16)의 전방측을 향하여 변형되고, 상기 텐션 암(8)은 상기 서브 프레임(16)의 전방으로 이동된다.

이에 따라, 상기 텐션 암(8)과 타이로드(18) 사이에 형성되는 순간 회전중심(C2)은 상기 토우 조절유닛(20)이 적용되지 않은 종래 순간 회전중심(C1)에 비해 휠(4) 측으로 이동된 곳에 형성된다.

여기서, 휠(4)과 순간 회전중심(C2) 사이의 모멘트 암의 길이는 (D2)가 되며, 휠(4)과 종래 순간 회전중심(C1) 사이의 모멘트 암의 길이인 (D1)에 비해 그 길이가 짧아지게 됨에 따라 휠(4)이 종래에 비해 토우-인(Toe-In)으로 급격히 변화되는 경향을 줄임으로써, 차량의 제동 안정성을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기한 도 3을 통하여 차량의 선회 시, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치(2)의 작동을 설명한다

먼저, 차량이 좌측으로 선회할 경우에는, 도 3의 (S10)에서와 같이, 상기 스티어링 기어박스(19)의 작동을 통해 상기 타이로드(18)가 상기 휠(4)의 후방을 차량의 외측으로 이동시키게 되고, 동시에, 상기 휠(4)은 전방이 서브 프레임(16) 측으로 이동된다.

이 경우, 상기 걸림돌기(22)는 상기 슬롯(24)을 따라 서브 프레임(16)의 내측으로 이동하면서, 상기 텐션 암 부시(12)를 회동시키고, 동시에 상기 텐션 암(8)은 차량의 후방 측을 향하여 회동된다.

반대로, 차량이 우측으로 선회할 경우에는, 도 3의 (S20)에서와 같이, 상기 스티어링 기어박스(19)의 작동을 통해 상기 타이로드(18)가 상기 휠(4)의 후방을 차량의 내측으로 이동시키게 되고, 동시에, 상기 휠(4)은 전방이 서브 프레임(16)의 반대측으로 이동된다.

이 경우, 상기 걸림돌기(22)는 좌측으로 선회할 경우와는 반대로, 상기 슬롯(24)을 따라 서브 프레임(16)의 외측으로 이동하면서, 상기 텐션 암 부시(12)를 회전시키고, 이에 따라, 상기 텐션 암(8)은 차량의 전방 측을 향하여 회동된다.

즉, 본 실시예에 따른 현가장치(2)는 차량의 좌, 우측 선회 시, 상기 토션 조절 유닛(20)의 걸림돌기(22)가 상기 슬롯(24)을 따라 좌측 또는 우측으로 각각 이동되면서, 상기 텐션 암(8)을 좌측 또는 우측으로 회동시켜 상기 텐션 암(8)의 길이방향으로 작용하는 하중에 의해 텐션 암(8)이 휠(4) 측을 향하여 이동되는 것을 최소화함으로써, 스티어링 특성에 영향을 미치지 않게 하여 차량의 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치(2)를 적용하면, 텐션 암 부시(12)와 서브 프레임(16) 사이에 토우 조절유닛(20)을 포함하여 구성함으로써, 각 암(8, 10, 18)의 기하학적 특성과 상기 토우 조절유닛(20)을 통해 차량의 제동 시, 휠(4)의 토우변화 경향을 조절하여 순간 회전중심(C2)을 차량 측으로 이동시켜 휠이 토우-인으로 변형되는 경향을 줄여 차량의 제동 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한, 토우 조절유닛(20)은 차량 선회 시에 텐션 암(8)이 회동되도록 하여 텐션 암 부시(12)의 변형을 최소화하고, 텐션 암(8)이 길이방향을 따라 휠(4) 측을 향하여 이동되는 것을 최소화함으로써, 스티어링 특성에 영향을 미치지 않게 하여 차량의 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치의 제동 시, 작동 상태도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치의 좌, 우 선회 주행 시의 작동 상태도이다.

도 4는 종래 기술에 따른 멀티링크 타입 현가장치의 사시도이다.

도 5는 종래 기술에 따른 멀티링크 타입 현가장치의 구성도이다.

도 6은 종래 기술에 따른 멀티링크 타입 현가장치의 제동 시 작동 상태도이다.

Claims (4)

1. 휠을 회전 가능하게 지지하는 각 휠 캐리어의 하부 전, 후측 부분을 각각 텐션 암과 레터널 암을 통하여 차체의 서브 프레임에 연결하고, 상기 레터널 암의 후방에서 상기 휠 캐리어의 후단부는 타이로드를 통하여 차량의 선회 시, 운전자의 조작에 의해 상기 휠을 좌, 우측으로 이동시키는 스티어링 기어박스와 연결하여 구성되는 차량용 현가장치에 있어서,

   상기 텐션 암에 장착되는 텐션 암 부시와 서브 프레임 사이에는 차량의 선회 및 제동 시, 상기 텐션 암이 회동 가능하게 하여 상기 휠에서 발생되는 토우 변화를 조절하기 위해 구성되는 토우 조절유닛을 더 포함하며,

   상기 토우 조절유닛은

   상기 텐션 암 부시의 외주면 상에 일체로 돌출 형성되는 걸림돌기; 및

   상기 걸림돌기가 이동 가능하게 끼워지도록 상기 서브 프레임 상에 형성되는 슬롯으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 걸림돌기는 차량의 후방 측을 향하는 상기 텐션 암 부시의 외주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 슬롯은 차량의 후방 측에서 상기 텐션 암 부시의 외주면에 대응하여 라운드지게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치.

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