KR20020035337A - 차량 현가장치의 스프링 마운팅 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 현가장치에서 스트럿과 함께 설치되는 스프링의 설치구조에 관한 것으로서, 스프링의 상단은 차체에 대해 고정되어 지지되고, 상기 스프링은 베어링을 통하여 스트럿에 연결되어 상기 스트럿의 회전이 가이드되도록 구성된 스프링 마운팅 구조를 제공하여, 차량의 직진주행시는 물론 차량의 선회주행시에도 스트럿의 피스톤로드가 실린더와의 사이에서 마찰을 일으키게 하는 원인이 되는 타이어력을 스프링에 의한 스프링력으로 계속적으로 정확하게 상쇄시킬 수 있도록 함으로써, 안정된 조향성능을 제공하고 승차감을 향상시킬 수 있도록 한다.

Description

차량 현가장치의 스프링 마운팅 구조{SPRING MOUNTING STRUCTURE OF AUTOMOBILE SUSPENSION}

본 발명은 자동차의 스트럿형 현가장치에 사용되는 스프링의 마운팅 구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스트럿과 함께 설치되는 스프링의 설치상태를 변화시켜 차량의 직진 주행시는 물론 차량의 선회 주행시에도 좋은 승차감과 안정된 조정안정성을 얻도록 하는 구조에 관한 것이다.

스트럿형(맥퍼슨형) 현가장치는 위시본형에 비하여 구조가 간단하고 승차감이 우수하여 승용차 등에 널리 사용되고 있는 방식으로, 그 기본적인 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 쇽업소버가 내장된 스트럿(100)이 그 외부에 스프링(102)이 결합된 상태로 조향너클(104)과 일체로 연결되어 있으며, 상기 조향너클(104)의 하단은 현가아암(106)에 볼조인트(108)로 연결되어 지지되는 구조로서, 조향시에는 상기 조향너클(104)과 스트럿(100)이 일체로 회전된다는 특징을 가지고 있다.

상기한 바와 같은 스트럿(100)이 차체에 연결되는 일반적인 구조를 도 2를 통하여 살펴보면, 스트럿(100)의 상단에는 차륜(W)으로부터의 충격적인 하중이 차체로 전달되지 않도록 차단하는 범프스토퍼(110)가 쇽업소버의 피스톤로드(112) 상부에 설치되어 있으며, 상기 범프스토퍼(110)의 상측에 스프링시트(114)가 설치되어 상기 스프링(102)의 상단을 지지하며, 상기 스트럿(100)의 피스톤로드(112)의 상단 및 스프링시트(114)의 상측은 인슐레이터어셈블리(116)에 의해 차체에 연결되어 있다.

여기서, 상기 인슐레이터어셈블리(116)의 내측에는 진동 및 충격을 절연하기 위한 인슐레이터러버(118)가 설치되고, 상기 인슐레이터러버(118) 내측에는 베어링(120)이 설치되어, 상기 베어링(120)의 인너레이스 내측에는 상기 스트럿의 피스톤로드(112)가 직접 결합되어 있으며, 베어링(120)의 인너레이스 하측에는 상기 스프링시트(114)가 와셔(122)를 통해 연결되어 있는 구조이다.

특히, 상기 스프링(102)의 장착상태를 살펴보면, 스프링(102) 하단의 중심이 스트럿(100)의 중심에 대해 일정량 오프셋되어 고정된 상태로 회전 불가능하게 설치되어 있는데, 이는 스트럿(100)에 작용하는 힘의 균형을 맞추기 위한 것으로, 차체의 스트럿(100) 연결부위로부터 타이어의 접지면 중심을 잇는 차체 지지력의 방향이 상기 스트럿(100)의 중심에 대해 기울어져 있어서, 상기 스트럿에는 스러스트 굽힘력이 작용되어 결국, 스트럿(100)의 내부에 있는 쇽업소버의 피스톤로드(112)와 실린더사이의 작용점에 편심된 마찰력으로 작용되는 바, 이에 대해 스프링(102)을 경사지게 설치하여 스프링 반발력이 상기 스러스트 굽힘력을 상쇄시키도록 하는 것이다.

즉, 도 3을 참조하여 살펴보면 상기 스러스트 굽힘력은 타이어(130)로부터 조향너클(104)을 통해 전해지는 힘(이하 '타이어력(Ft)'이라 함)으로 도면상 스프링의 로워시트(132)상에 표시된 쇽업소버의 중심(AC)으로부터 좌측을 향하도록 표시되고, 이에 대해 스프링(102)의 하단 중심(SC)은 쇽업소버의 중심(AC)으로부터 우측으로 오프셋되어 있으므로 스프링(102)은 상기 타이어력(Ft)을 상쇄시키는 스프링력(Fs)을 쇽업소버 중심(AC)로부터 우측을 향하게 작용하고 있는 것이다.

따라서, 차량의 충격을 완화할 때, 상기 스트럿(100)의 쇽업소버는 상기한 바와 같은 힘의 상쇄로 인해 마찰력 없이 원활하게 작동하여 차량의 충격을 완화하고 스프링의 자유진동을 감쇠시켜 승차감 및 조정안정성을 향상시키게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 힘의 작용 관계는 차량의 정지상태나 직진주행시에는 올바르지만, 차량이 선회주행중일 경우에는 그 양상이 다르다. 즉, 차량의 선회시에는 원심력이 추가로 발생되므로 그에 따른 코너링포스가 작용하여 상기 스트럿(100)에 작용하는 힘이 달라지는 것이다.

즉, 스트럿형 현가장치에서는 조향시 스트럿(100) 및 스프링(102)이 조향너클(104)과 함께 회전되므로 도 4에 도시된 바와 같이 타이어(130)와 스프링(102)의 로워시트(132)가 모두 회전된 상태로서, 이 때에 작용하는 힘은 타이어(130)로부터 조향너클(104)을 통해 쇽업소버에 작용하는 타이어력(Ft)은 종래와 같이 쇽업소버의 중심(AC)으로부터 좌측을 향하는데, 스프링(102)의 로워시트(132)와 쇽업소버는 모두 타이어와 함께 회전된 상태이므로 스프링(102)에 의한 스프링력(Fs)은 도시된 바와 같이 쇽업소버 중심(AC)으로부터 우측 하방으로 경사지는 방향을 같게 된다.

따라서, 상기한 바와 같이 선회주행시에는 상기 타이어력(Ft)과, 스프링의 스프링력(Fs)이 정확히 상쇄되지 않고 일부의 힘이 분력(Fsv)으로 작용하여 피스톤로드에 마찰을 발생시키는 요인으로 작용하게 되고, 이는 곧 선회 주행시의 조정안정성 및 승차감에 불리한 요소로 작용하게 되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 차량의 직진주행시는 물론, 선회주행시에도 쇽업소버의 피스톤로드와 실린더의 마찰력 발생을 방지할 수 있도록 하여 차량의 승차감 및 조정안정성을 지속적으로 유지할 수 있도록 한 차량 현가장치의 스프링 마운팅 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량 현가장치의 스프링 마운팅 구조는 스프링의 상단은 차체에 대해 고정되어 지지되고, 상기 스프링은 베어링을 통하여 스트럿에 연결되어 상기 스트럿의 회전이 가이드되도록 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 일반적인 스트럿형 현가장치의 구성도,

도 2는 종래 기술에 의한 스트럿 마운팅 구조를 도시한 구조도,

도 3은 종래 기술에 의한 차량의 직진 주행시의 쇽업소버 중심에서의 작용력 선도,

도 4는 종래 기술에 의한 차량의 선회 주행시의 쇽업소버 중심에서의 작용력 선도,

도 5는 본 발명에 따른 차량 현가장치의 스프링 마운팅 구조를 도시한 구조도,

도 6은 본 발명 차량 현가장치의 스프링 마운팅 구조의 다른 실시예를 도시한 구조도,

도 7은 본 발명에 의한 차량의 선회 주행시의 쇽업소버 중심에서의 작용력 선도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1, 102: 스프링3: 인슐레이터어셈블리

5, 100: 스트럿7: 베어링

9: 어퍼시트11: 돌기

13: 인슐레이터러버15: 로워시트

17: 피스톤로드19: 로드부쉬

21: 제2베어링AC: 쇽업소버 중심

SC: 스프링 중심Ft: 타이어력

Fs: 스프링력

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 5은 본 발명에 따른 차량 현가장치의 스프링 마운팅 구조를 도시한 것으로서, 스프링(1)의 상단은 인슐레이터어셈블리(3)를 경유하여 차체에 대해 고정되어 지지되고, 스트럿(5)은 상기 스프링(1)의 하측에 마련된 베어링(7)에 의해 회전이 가이드되도록 되어 있다.

즉, 상기 스프링(1)의 어퍼시트(9)는 그 상측면에 작은 돌기(11)들을 마련하여, 이 돌기(11)들이 인슐레이터어셈블리(3)의 인슐레이터러버(13)에 압착되도록 하여 스프링(1)의 회전이 방지되는 상태로 고정지지되도록 하였고, 상기 스프링(1)의 로워시트(15)의 하측에는 도시된 바와 같이 베어링(7)의 아웃레이스가 결합되고, 베어링(7)의 인너레이스에는 스트럿(3)이 설치되어 스트럿(3)의 자유로운 회전이 가이드되도록 되어 있는 것이다.

여기서, 상기 스트럿(3)의 피스톤로드(17)의 상단은 종래와는 달리 인슐레이터러버(13) 사이에 개재된 로드부쉬(19)에 의해 고정지지되어 있는 구조인바, 상기한 바와 같이 피스톤로드(17)가 고정되어 회전이 불가능하여도 피스톤로드(17)의 하단에 마련된 피스톤은 쇽업소버내에서 자유로이 회전이 가능한 상태이므로, 결과적으로 조향조작에 따른 스트럿(3)의 회전이 방해받지는 않게 된다.

물론, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 스트럿(3)의 피스톤로드(17) 상단을 별도의 제2베어링(21)에 의해 인슐레이터러버(13)에 연결되도록 구성할 수도 있는 바, 이와 같은 경우에는 조향시 스트럿(3)의 회전에 따라서, 피스톤로드(17)도 회전될 수 있으므로 피스톤과 실린더에서 회전시에 발생될 수 있는 미세한 마찰력까지도 방지할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명 차량 현가장치의 스프링 마운팅 구조의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

차량의 직진 주행시에는 타이어로부터 조향너클을 통해 상기 스트럿(5)에 작용하는 타이어력(Ft)이 종래와 마찬가지로 도 3에 도시된 바와 같이 스프링(1)의 로워시트(15)상의 편심된 중심(SC)에 의해 쇽업소버에 작용하는 스프링력(Fs)과 상쇄되어 쇽업소버는 불필요한 마찰을 일으키지 않고 원활한 댐핑기능을 수행할 수 있다.

또한, 차량의 선회주행시에는 도 7에 도시된 바와 같이 운전자가 핸들을 틀어 조향너클이 회전되면, 상기 스트럿(5)만 상기 베어링(7) 및 제2베어링(21)을 통해 회전될 뿐 스프링(1) 및 로워시트(15)는 회전되지 않고 그대로 있어서, 상기 직진 주행시와 마찬가지로 타이어(130)로부터 전해지는 타이어력(Ft)과 스프링(1)의 쇽업소버 중심에 대해 편심된 장착상태로부터 발생되는 스프링력(Fs)이 정확히 쇽업소버 중심(AC)의 좌우로 방향을 잡게 되어 두 힘은 모두 상쇄된다.

따라서, 상기한 바와 같은 구조에서는 차량의 직진주행시는 물론 선회주행시에도 스트럿(5)의 피스톤로드(17)와 실린더사이에서 불필요한 마찰력이 발생되지 않게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차량의 직진주행시는 물론 차량의 선회주행시에도 스트럿의 피스톤로드가 실린더와의 사이에서 마찰을 일으키게 하는 원인이 되는 타이어력을 스프링에 의한 스프링력으로 계속적으로 정확하게 상쇄시킬 수 있도록 함으로써, 안정된 조향성능을 제공하고 승차감을 향상시킬 수 있도록 한다.

Claims (2)

1. 스프링의 상단은 차체에 대해 고정되어 지지되고, 상기 스프링은 베어링을 통하여 스트럿에 연결되어 상기 스트럿의 회전이 가이드되도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 현가장치의 스프링 마운팅 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스트럿의 피스톤로드 상단은 베어링에 의해 인슐레이터에 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량 현가장치의 스프링 마운팅 구조.