KR101966661B1 - 바퀴를 차량 구조체에 연결하기 위한 장치 - Google Patents

바퀴를 차량 구조체에 연결하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바퀴를 차량 구조체에 연결하기 위한 연결 장치에 관한 것으로서, 이것은 실질적으로 횡방향의 제 1 축(Y1)을 가지고 조향 너클(3)을 지지하는 조향 너클 홀더(2)를 구비하고, 제 1 축을 따라서 바퀴 및 2 개의 연결 수단(4,5)들이 차량 구조체(6)에 회전 가능하게 장착된다. 연결 수단(4,5) 및 조향 너클(3)은 횡방향의 상기 제 1 축(Y1)에 직각인 단일의 수직 축(Z)을 따라서 배치되고, 제 1 연결 수단(4)은 조향 너클(3)과 제 2 연결 수단(5) 사이에 배치된다.

Description

바퀴를 차량 구조체에 연결하기 위한 장치{Device for connecting a wheel to a motor vehicle structure}
본 발명은 자동차 분야에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 구조체에 바퀴를 연결하는 연결 장치에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 본 발명은 조향 너클 캐리어의 분야에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차는 동체, 지면상에 놓이는 바퀴들 및, 동체를 바퀴들에 연결시키는 차축을 포함한다. 각각의 바퀴에 대한 상기 차축은 조향 너클 캐리어(steering knuckle carrier)를 포함하며, 상기 조향 너클 캐리어상에서 바퀴는 "조향 너클"로서 지칭되는, 나사화 단부를 가진 횡방향 축의 둘레에서 회전 가능하게 장착된다. 차축은 또한 제 1 단부에 의해 동체에 연결된 실질적으로 길이 방향의 아암 및, 제 1 단부에 대향하는 아암의 제 2 단부에 너클 캐리어를 연결하기 위한 수단과, 2 개의 바퀴들의 개별적인 아암들과 일체로 형성된 실질적으로 횡방향의 변형 가능 횡단 부재를 포함한다.
바퀴가 지면상의 장애물을 만났을 때, 상기 바퀴는 수직 성분 및 길이 방향 성분을 가진 힘을 받게 된다. 상기 장애물은 지면의 불규칙함, 돌, 구멍 또는 지면에 대하여 돌출되거나 또는 구멍을 형성하는 임의의 다른 대상물이거나 형성물일 수 있다. 수직 성분은 동체에 전달되기 전에 차량의 서스펜션에 의해 완충되고 따라서 승객들이 거의 인식하지 못한다. 대조적으로 길이 방향 성분은 서스펜션에 의해 완충되지 않으며, 차량 안의 승객이 덜컹거림으로서 인식한다.
공지된 바에 따르면, 승객의 안락함을 향상시키기 위하여 바퀴가 장애물을 만날 때 바퀴 중심의 길이 방향 변위를 허용하도록 차축을 설계한다. 이러한 목적을 가지고, 장애물을 만날 때, 바퀴와 지면 사이의 접촉 지점에 가깝게 위치된 횡방향 축의 둘레로 바퀴의 중심이 회전하도록 차축의 운동 역학이 강제하는 차축이 선택된다.
프랑스 출원 FR 2875742 를 참조하면, 각각의 너클 캐리어를 길이 방향 경로에 걸친 변위로서 안내하기 위한 수단이 설치된 차량이 개시되어 있는데, 이것은 조향 너클 캐리어상에 배치된 경사진 구멍들과 협동하고 아암상에 배치된 안내 요소를 포함한다. 그러나, 그러한 시스템은 설치하기 어렵고, 차량 구조체의 변형을 필요로 한다. 더욱이, "바퀴 반동(wheel kickback)"으로 지칭된 바퀴 중심의 길이 방향 변위가 안내될지라도, 안내 수단은 길이 방향 성분을 적절하게 완충시킬 수 없다.
따라서 본 발명의 목적은 상기의 단점들을 극복하고, 길이 방향 성분의 쿠션 작용을 향상시킬 수 있고, 설치가 용이하며, 모든 유형의 차축에 적합화될 수 있는, 차량 구조체로의 바퀴 연결 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따르면, 본 발명은 바퀴를 차량 구조체에 연결시키기 위한 연결 장치에 관한 것으로서, 바퀴가 회전 가능하게 장착된 실질적으로 횡방향의 제 1 축을 가지고 조향 너클을 유지하는 조향 너클 캐리어 및, 차량 구조체로의 2 개의 연결 수단을 포함한다.
연결 수단 및 조향 너클은 실질적으로 횡방향의 상기 제 1 축에 직각인, 동일한 수직 축에 걸쳐 배치되고, 제 1 연결 수단은 조향 너클과 제 2 연결 수단 사이에 배치된다.
본 발명의 시스템의 장점은 다음과 같다.
치수 및 질량(mass)을 감소시키는 해법의 집약성(compactness).
유탄성 조인트에 의해 구성된 횡방향의 제 1 축의 기능을 최적화시킴.
제 2 연결 수단을 지면에 가능한 한 가깝게 위치시킴으로써, 시스템이 브레이크 힘에 둔감하게 할 수 있음.
조향 너클 캐리어, 조향 너클 및, 연결 수단이 유리하게는 차량의 구조체에 장착된 단일 부조립체를 형성할 수 있다.
제 1 연결 수단은, 조향 너클 캐리어상에 장착된 실질적으로 횡방향의 제 2 축과 함께 유탄성 조인트를 포함할 수 있다.
예를 들어, 유탄성 조인트는 내측 링, 외측 링, 상기 링들 사이에 배치된 탄성 요소 및, 쿠션 액체를 포함하고, 유탄성 조인트는 횡방향의 제 2 축과 함께 차량 구조체에 연결된 횡방향 축상에 장착된다.
제 2 연결 수단이 유리하게는 횡방향의 제 1 및 제 2 축들에 평행한 횡방향의 제 3 축을 가진 피봇 조인트를 포함함으로써, 실질적으로 횡방향의 상기 제 3 축 둘레에서 연결 장치를 피봇시키고, 길이 방향 안내 경로에 걸친 변위로써 연결 장치를 안내한다.
경로는 제 2 연결 수단의 횡방향의 제 3 축에 중심이 있는 원의 원호일 수 있으며, 횡방향의 제 3 축은 지면상의 바퀴의 접촉 지점에 인접한다.
부조립체는 차량 구조체상에 직접적으로 장착될 수 있거나, 또는 너클 플레이트에 의해 장착될 수 있다.
예를 들어, 제 2 연결 수단은 구름 베어링을 포함한다.
구름 베어링은 테이퍼진 롤러 베어링이거나 또는 2 중 베어링(duplex bearing)일 수 있다.
쿠션 액체는 글리콜일 수 있다.
제 2 양상에 따르면, 본 발명은 차량에 관한 것으로서, 이것은 동체, 지면상에 놓이는 적어도 2 개의 바퀴들 및, 동체를 바퀴들에 연결시키는 차축을 포함한다. 차축은 위에서 설명된 연결 장치를 포함한다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 장점들은 첨부된 도면을 참조하여, 오직 비제한적인 예로서 주어지는 다음의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 연결 장치의 정면으로부터의 도면이다.
도 2 는 자동차의 구조체와 바퀴 허브 사이에 장착된 도 1 에 따른 연결 장치의 단면도이다.
도 3 은 바퀴 구조체상에 장착된, 도 1 에 따른 연결 장치의 개략적인 사시도이다.
도 4 는 도 2 에 따른 연결 수단의 상세도이다.
도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이, 바퀴를 자동차(미도시)에 연결하기 위한 장치는 전체적으로 도면 번호 1 로서 표시되어 있으며, 상기 장치는 조향 너클(steering knuckle, 3)을 유지하는 조향 너클 캐리어(2) 및, 차량의 구조체(6)에 연결하기 위한 2 개의 수단(4,5)을 포함한다. 조향 너클(3) 및 2 개의 연결 수단(4,5)은 차량의 길이 방향 축(X)에 직각인, 실질적으로 수직의 동일 축(Z)에 걸쳐 배치된다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 연결 장치(1)는 휠 허브(7)에 의하여 바퀴(미도시)를 차축과 같은 차량의 구조체(6)에 연결하도록 설계된다. 차축(axle, 6)은 실질적으로 길이 방향의 아암(6a)을 구비하는데, 상기 아암은 제 1 단부에 의해 차량의 동체(미도시)에 연결되고, 제 1 단부에 대향하는 제 2 단부에 의해 연결 장치(1)에 연결된다. 차축(6)은 또한 2 개 바퀴들의 개별적인 아암(6a)들과 일체로 형성된 변형 가능한 횡방향의 횡단 부재(6b)를 포함한다. 조향 너클 캐리어(2)는 또한 날개부(2a)를 포함하는데, 이것은 조향 너클 캐리어(2)의 상부 부분상에 배치되고 브레이크 캘리퍼(brake caliper, 미도시)의 고정을 보장한다.
횡방향 축(Y1)을 가진 조향 너클(3)은 가느다란 샤프트로서, 조향 너클 캐리어(2)에 있는 구멍(2b) 안으로 삽입된다. 조향 너클(3)은 바퀴 허브(7)의 테이퍼진 롤러 베어링(8)들을 유지하고, 나사 단부(3a)를 가지며, 나사 단부는 테이퍼진 롤러 베어링(8)을 조절하도록 설계된 조절 너트(9)와 협동한다. 따라서 조향 너클(3)은 바퀴 허브(7)에 있는 구멍(7a) 안으로 삽입되고, 바퀴(미도시)는 조향 너클(3)상에 회전 가능하게 장착된다. 보호 덮개(10)는 바퀴 허브(7)에 있는 구멍(7a)의 일 단부에 배치될 수 있어서, 오염 물질이 구멍(7a) 및 테이퍼진 롤러 베어링(8) 안으로 침투하는 것을 회피한다. 도 1 내지 도 3 에 도시된 바와 같이, 축(Yi)을 가지는 센서 장착부(11)는 조향 너클 캐리어(2) 상에 배치된다. 전체적으로 원형의 형상인 센서 장착부(11)는 노취(notch, 11a)를 포함하는데, 이것은 바퀴의 회전을 감지하는 센서(11b)와 협동한다.
축(Yi)에 평행한 횡방향 축(Y2)을 가지는 제 1 연결 수단(4)은 내측 링(4a), 외측 링(4b) 및, 내측 링(4a)과 외측 링(4b) 사이에 배치된 탄성 요소(4c)를 구비하는 유탄성 조인트(hydroelastic joint)를 포함하며, 탄성 요소는 예를 들어 고무로 만들어진다. 유탄성 조인트(4)는 조향 너클 캐리어(2)상에 제공된 구멍(2c) 안에 장착되어 잠겨진다. 스크류(12) 및 워셔(13)에 의해 형성된 조립체는 횡방향 축(Y2)을 따른 유탄성 조인트(4)의 병진이 유지되는 것을 보장한다. 사실상, 스크류(12)의 실린더형 부분(12a)은 내측 링(4a)에 있는 구멍(14) 안에 삽입되고, 스크류(12)의 나사 부분(12b)은 차축(6)에 고정되도록 설계된 너클 플레이트(15)상에 형성되어 있는 태핑(tapping, 15a)에 나사 결합된다. 변형예에서, 태핑(15a)은 차축(6)의 일부에 직접적으로 형성될 수 있다. 유탄성 조인트(4)는 조향 너클 캐리어(2)의 간극을 제어하고 제한할 수 있게 한다. 유탄성 조인트(4)의 예는 도 4 를 참조하여 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 설명된 것과 상이한 유탄성 조인트의 이용도 효과가 유사하다면 가능하다.
축(Yi 및 Y2)들에 평행한 횡방향 축(Y3)을 가지는 제 2 연결 수단(5)은 구름 베어링(16)에 의해 형성된 피봇 연결부를 포함하는데, 이것은 나사 단부(17a)를 가지는 횡방향 샤프트(17)에 의해 유지되는 테이퍼진 롤러 베어링과 같은 것이다. 테이퍼진 롤러 베어링(16)은 내측 링(16a), 외측 링(16b) 및 상기 링(16a,16b)들 사이에 배치된 테이퍼진 롤러(16c)들의 하나 또는 두개의 열을 포함한다. 외측 링(16b)은 조향 너클 캐리어(2)의 축(Y3)을 가지는 구멍(2d) 안에 장착되어 잠김으로써, 조향 너클 캐리어(2)가 축(Y3) 둘레에서 피봇된다. 횡방향 샤프트(7)의 나사화된 단부(17a)는 노취(17b)와 협동하고 너클 플레이트(15)의 고정을 보장할 수 있게 한다. 보호 덮개(18)는 너클 캐리어(2)에 있는 구멍(2d)의 일 단부에 위치될 수 있어서, 오염 물질이 테이퍼진 롤러 베어링(16) 안에 침투하는 것을 회피한다. 변형예에서, 2 중 베어링(duplex bearing)의 이용이 가능하다. 너클 플레이트(15)는 2 개의 스크류(15a,15b)들에 의해 차축(6)에 고정된다.
조향 너클 캐리어(2), 조향 너클(3) 및, 2 개의 연결 수단(4,5)은 단일의 조립체(1)를 형성하여, 차량의 구조체(6)상에 장착되도록 설계된 연결 장치를 형성한다. 너클 플레이트(15)는 변형예에서 상기 부 조립체(sub-assembly, 1)의 일부를 형성한다. 그러나, 차축(6)에 직접적으로 너클 캐리어(2)를 고정하는 것도 가능하다.
수직 축(Z)은 횡방향 축(Yi, Y2, Y3)들에 직각이다.
제 1 연결 수단(4)은 조향 너클(3)과 제 2 연결 수단(5) 사이에 배치되는데, 이는 지면에 장애물이 존재하는 경우에, 도 1 에 도시된 화살표(F)를 따라서, 실질적으로 축(X)을 따라서 길이 방향 만곡 경로에 걸쳐 조향 너클 캐리어의 변위를 안내하고, 횡방향 축(Y3) 둘레에서 조향 너클 캐리어(2)를 피봇시키기 위한 것이다. 사실상, 바퀴가 지면상의 장애물을 만나면, 상기 바퀴는 길이 방향 성분 및 수직 성분을 가진 힘을 받게 된다. 길이 방향 성분은 축(X)을 따라서 조향 너클(3)에 직접적으로 가해져서 바퀴의 변위를 일으킨다. 이러한 바퀴의 변위는 "바퀴 반동(wheel kickback)"으로서 지칭된다. 장애물의 경우에 바퀴 반동은 차량의 바퀴 조립체에 전달되는 힘을 감소시킬 수 있게 한다.
축(Y3)을 따른 조향 너클 캐리어(2)의 회전을 허용하는 피봇 연결부(5) 덕분에, 조향 너클(3)의 변위는 진동 운동을 하게 되며, 진동 운동의 경로는 화살표(F)를 따른 원의 원호이고, 원의 중심은 제 2 연결 수단(5)의 횡방향 축(Y3)에 있다. 횡방향 축(Y3)이 지면상의 바퀴 접촉 지점에 근접할수록, 이러한 경로는 더욱 축(X)을 따르는 길이 방향일 것이다.
피봇 연결부(5)의 볼 베어링(16)은 축(X, Y, Z)들을 따른 병진을 차단할 수 있게 하고, 또한 축(X,Z)들을 따른 회전을 차단할 수 있게 함으로써, 바퀴들의 캠버(camber)를 조절할 수 있게 한다. 캠버는 축(Z)을 따라서, 지면에 직각인 평면과 바퀴 사이의 각도이다. 캠버의 조절은 타이어의 균일한 마모를 가능하게 한다.
축(Y3)을 따른 조향 너클 캐리어(2)의 회전은 피봇 연결부(5)에 의해 이루어질 수 있지만, 상기 캐리어의 간극은 유탄성 조인트(4)에 의해 제한되며, 예를 들어 대략 10 mm 의 범위로 제한되며, 이는 바퀴 반동을 제어할 수 있게 한다.
도 4 에 도시된 바와 같이, 축(Y2)을 가진 유탄성 조인트(4)는 내측 링(4a), 외측 링(4b) 및 상기 링(4a,4b)들 사이에 배치된 탄성 요소(4c)를 포함한다. 유탄성 조인트(4)는 또한 탄성 요소(4c)를 둘러싸는 중간 아마튜어(armature, 4d) 및, 중간 아마튜어(4d)와 외측 링(4b) 사이에 배치된 외측 아마튜어(4f)를 포함한다. 외측 아마튜어(4f)는 채널(4e)을 가지며, 채널 안에 쿠션 액체(cushioning liquid) 및 포화 요소(saturator element, 4g)가 배치된다. 유탄성 조인트(4)는 도 4 에 도시된 예에 제한되지 않으며, 상기 조인트를 형성하는 상이한 요소들의 특정한 형태들에 제한되지 않는다. 쿠션 액체는 예를 들어 충분한 쿠션 효과를 달성하도록 글리콜(glycol)이다.
본 발명에 의하여, 길이 방향 구성 요소의 쿠션 작용은 동일한 수직 축에 걸쳐 배치된 2 개의 연결 수단에 의해 향상된다.
더욱이, 연결 장치는 그것이 이전에 장착된 부조립체를 구성하는 한, 설치하기에 용이하다. 그러한 부조립체는 모든 유형의 차축에 적합화될 수 있다.
3. 조향 너클 4.5. 연결 수단
6. 차축 7. 바퀴 허브
7a. 구멍 12. 스크류

Claims (11)

  1. 차량 구조체로의 바퀴 연결 장치로서, 바퀴가 회전 가능하게 장착되는 실질적으로 횡방향의 제 1 축(Yi)을 가지고 조향 너클(steering knuckle, 3)을 유지하는 조향 너클 캐리어(steering knuckle carrier, 2) 및, 차량 구조체(6)로의 연결을 위한 2 개의 연결 수단(4,5)을 포함하고,
    연결 수단(4,5) 및 조향 너클(3)은, 실질적으로 횡방향의 상기 제 1 축(Yi)에 직각인, 동일한 수직 축(Z)에 걸쳐 배치되고,
    제 1 연결 수단(4)은 조향 너클(3)과 제 2 연결 수단(5) 사이에 배치되고,
    제 1 연결 수단(4)은, 조향 너클 캐리어(2)상에 장착되고 실질적으로 횡방향의 제 2 축(Y2)을 가진, 유탄성 조인트(hydroelastic joint)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 바퀴 연결 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    조향 너클 캐리어(2), 조향 너클(3) 및 연결 수단(4,5)은 차량 구조체(6)상에 장착된 단일의 부조립체(sub-assembly)를 형성하는, 바퀴 연결 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    유탄성 조인트(4)는 내측 링(4a), 외측 링(4b), 상기 내측 링(4a)과 상기 외측 링(4b) 사이에 배치된 탄성 요소(4c) 및 쿠션 액체(cushion liquid)를 포함하고, 유탄성 조인트(4)는 차량 구조체(6)에 연결된 횡방향 축(12)상에 장착되는, 바퀴 연결 장치.
  5. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항의 어느 한 항에 있어서,
    제 2 연결 수단(5)은 횡방향의 제 1 축(Yi) 및 제 2 축(Y2)에 평행한 실질적으로 횡방향의 제 3 축(Y3)을 가진 피봇 조인트(16)를 포함함으로써, 연결 장치(1)를 상기 횡방향의 제 3 축(Y3) 둘레에서 피봇시키고, 길이 방향의 만곡된 경로에 걸친 변위로써 연결 장치를 안내하는, 바퀴 연결 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 경로는 제 2 연결 수단(5)의 횡방향의 제 3 축(Y3)에 중심이 있는 원의 원호이고, 횡방향의 제 3 축(Y3)은 지면상의 바퀴 접촉 지점에 인접한, 바퀴 연결 장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    부조립체는 차량 구조체(6)상에 직접적으로 장착되거나, 또는 너클 플레이트(15))에 의해 장착되는, 바퀴 연결 장치.
  8. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항의 어느 한 항에 있어서,
    제 2 연결 수단(5)은 구름 베어링(16)을 포함하는, 바퀴 연결 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    구름 베어링(16)은 테이퍼진 롤러 베어링 또는 2 중 베어링(duplex bearing)인, 바퀴 연결 장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    쿠션 액체는 글리콜(glycol)인, 바퀴 연결 장치.
  11. 동체, 지면상에 놓이는 적어도 2 개의 바퀴들 및, 동체를 바퀴들에 연결하는 차축(6)을 포함하는 자동차로서,
    차축(6)은 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항의 어느 한 항에 따른 연결 장치(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차.
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