KR200231664Y1 - 스핀 방지용 자동차 리어 현가장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차의 후륜과 차체를 연결하는 듀얼 링크 리어 현가 장치에 있어서 자동차가 선회시 타이어와 노면의 마찰로 인하여 발생되는 횡방향의 압력을 상쇄시키는 스핀 방지용 자동차 리어 현가 장치에 관한 것이다. 상세하게는 노면을 고속으로 선회시 접지면의 중심부인 착력점이 차량 정지상태에서의 착력점에 비해 후방으로 이동되는 뉴메트릭 트레일(PNEUMATIC TRAILING)이 발생되고, 이동된 착력점에 작용되는 횡력으로 인하여 후륜 타이어가 조향륜과 반대방향으로 틀어지는 관계로 인하여 운전자의 조향 핸들 조작각도보다 큰 각도로 차체가 선회하며 오버 스티어가 발생되는 문제점을 해소하기 위한 스핀 방지용 자동차 리어 현가 장치에 관한 것이다. 즉 너클(51)에 결합된 브래킷(53)에 일측이 결합되며 제 1캡(55)을 구비한 외측 고무 부싱(59)과, 원형의 제 1압력판(63)을 구비하고 메인 부싱(72) 내부로 삽입되는 외측 링크(61)와, 내측 링크(67)의 일단부와 결합되는 외경을 구비하고 상기 외측 고무 부싱(59)과 동일한 형태로 형성되는 내측 부싱(69)과, 이 내측 부싱(69)의 외주면과 결합되는 크로스 멤버(5)로 이루어져 조향 안정성을 증가시켜 고속 주행중의 급선회시 발생되는 오버스티어 현상과 차량의 본체가 회전하는 스핀 현상 등을 방지할 수 있게 되어 차량의 안전한 주행을 보장할 수 있는 효과를 가져온다.

Description

스핀 방지용 자동차 리어 현가 장치(REAR SUSPENSION OF ANTI SPINNING TYPE FOR A CAR)

본 고안은 자동차의 후륜과 차체를 연결하는 듀얼 링크 리어 현가 장치에 있어서 자동차가 선회시 타이어와 노면의 마찰로 인하여 발생되는 횡방향의 압력을 상쇄시키는 스핀 방지용 자동차 리어 현가 장치에 관한 것이다. 상세하게는 듀얼 링크 타입 리어 현가 장치를 장착한 차량이 노면을 고속으로 선회시 공기압 타이어의 외주면과 노면이 접하며 형성된 접지면의 중심부인 착력점이 차량 정지상태에서의 착력점에 비해 후방으로 이동되는 뉴메트릭 트레일(PNEUMATIC TRAILING)이 발생되고, 이동된 착력점에 작용되는 횡력(사이드 포스:SIDE FORCE)으로 인하여 후륜타이어가 조향륜과 반대방향으로 틀어지는 관계로 인하여 운전자의 조향 핸들 조작각도보다 큰 각도로 차체가 선회하며 오버 스티어(OVER-STEER)가 발생되는 문제점을 해소하기 위한 스핀 방지용 자동차 리어 현가 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 성능은 동력성능과 제동성능 및 선회성능으로 구분되며 이 세 가지의 성능이 만족되어야 우수한 성능의 차량이라 할 수 있다. 특히 상기 성능 중 선회성능은 주로 차량의 곡선운동의 능력 및 성질을 대상으로 한 것으로서 현가 장치 및 타이어 등의 구조에 따라 좌우되며 이러한 선회성능은 고속 주행을 하는 모든 차량에 있어서 안전한 주행을 가늠하는 가장 중요한 요소중의 하나이다.

통상적으로 자동차가 선회하는 경우에는 원심력(centrifugal force)이 거의 영(Zero)에 가까운 극저속일 때에는 구심력(centripetal force)을 필요로 하지 않지만 자동차의 속도가 높아짐에 따라 자동차에 원심력이 증가되는 이유로 인하여 이 원심력에 대하여 반력으로 저항하는 구심력이 발생된다.

이러한 구심력은 타이어가 접지된 노면의 가로경사가 없다고 가정할 경우 발생하는 대부분의 구심력은 타이어가 노면에 대하여 횡방향으로 미끄러지려는 힘에 대응된다. 따라서 타이어와 노면과의 접지부 사이에는 타이어의 접지면이 미끄러지는 원심력과 대응하기 위하여 반력인 마찰력이 발생되고 이때 발생되는 마찰력은 타이어가 회전하는 방향에 대하여 직각으로 작용된다. 이러한 힘을 사이드 포스라 한다.

또한 차량이 노면을 주행함에 있어 노면으로부터 발생되는 충격이 타이어를 통하여 상·하 방향으로 압력과 충격이 형성된다.

상술한 바와 같이 자동차의 바퀴는 선회시 노면으로부터 상·하 방향의 압력과 좌·우 방향의 압력이 동시에 작용되며 이러한 여러 방향의 압력으로부터 조향안정성을 확보하기 위하여 다양한 형식의 현가 장치를 구비하고 있다.

특히 첨부된 도면의 도 1에는 좌·우 방향으로 작용되는 사이드 포스와 상·하 방향의 압력을 동시에 대응할 수 있는 듀얼 링크 리어 현가 장치를 개략적으로 도시한 것으로서 이에 따르면 노면과 접촉하여 구동력을 발생시키는 공기압 타이어(1)의 중심부와 결합되는 너클(51)과 이 너클(51)과 차체의 크로스멤버(cross member)(5)를 연결하는 전·후방링크(7)(9)가 구비되었고 이 전·후방링크(7)(9)의 양단부에 통상상적인 고무 부싱(rubber bush)이 결합되었다. 또한 너클(51)의 상부에는 쇽업쇼버(11)가 구비되었고 하부에는 크로스 멤버(5)의 하부로부터 연장된 트레일링 암(미도시)이 너클(51)의 측면으로 연결되는 구조로 형성되었다.

상기와 같은 구조로 형성된 듀얼 링크 리어 현가 장치는 차량의 선회시 발생되는 사이드 포스를 각 링크의 양단부에 결합된 고무 부싱의 탄성운동으로 완충작용을 하였으며 상·하 방향으로 발생되는 압력은 쇽업쇼버에 의하여 완충되었다.

그러나 도 2에 선회하고 있는 차량의 후륜을 평면도시한 바와 같이 차량이 정지 중에 형성되는 공기압 타이어 접지면의 중심에 형성되는 착력점(A)은 타이어의 회전과 선회로 인한 타이어의 변형으로 후방으로 착력점(A)가 이동되어 착력점(B)을 형성하게 된다. 이때 (A)와 (B)사이의 거리를 뉴메틱 트레일이라한다.

따라서 착력점(B)에 작용되는 사이드 포스(C)에 의하여 선회중인 후륜은 너클(51)을 중심으로 하여 후방링크(9)에 압력을 가하게 되고 동시에 전방링크(7)는 상기 사이드 포스(C)의 반대방향으로 힘이 작용되는 현상으로 선회중인 후륜의 전방부가 첨부된 도면의 도 3에 도시한 바와 같이 바깥으로 틀어지는 현상이 발생되었다.

상기와 같이 선회중인 차량의 후륜이 일정각도로 틀어지는 현상으로 인하여 첨부된 도면의 도 4에 도시한 바와 같이 예정된 선회반경보다 선회반경이 적어지는 오버 스티어(over-steer)현상을 일으키는 문제가 발생되었다. 또한 이와 같은 현상은 차량이 운전자의 조작과 상이하게 선회되는 문제로 인하여 사고의 발생률이 증가시키는 요소로 작용되었고 극단적으로는 고속 주행중의 급선회시에는 차량의 차체가 회전하는 스핀(spin)현상을 유발하기도 하였다.

본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 듀얼 링크 타입 리어 현가 장치를 장착한 차량이 노면을 고속으로 선회시 공기압 타이어의 외주면과 노면이 접하며 형성된 접지면의 중심부인 착력점이 차량 정지상태에서의 착력점에 비해 후방으로 이동되는 뉴메트릭 트레일(PNEUMATIC TRAILING)이 발생되고, 이동된 착력점에 작용되는 횡력(사이드 포스:SIDE FORCE)으로 인하여 후륜타이어가 조향륜과 반대방향으로 틀어지는 관계로 인하여 운전자의 조향 핸들 조작각도보다 큰 각도로 차체가 선회하며 오버 스티어(OVER-STEER)가 발생되는 문제점을 해소하기 위한 스핀 방지용 자동차 리어 현가 장치를 제공하는 데에 있다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 자동차에 장착된 듀얼 링크 리어 현가 장치의 사용상태를 개 략적으로 도시한 사시도

도 2는 종래의 자동차에 장착된 듀얼 링크 리어 현가 장치의 평면을 개략적 으로 도시한 평면도

도 3은 종래의 자동차에 장착된 듀얼 링크 리어 현가 장치에 있어 듀얼 링크 의 작용 상태를 도시한 평면도

도 4는 종래의 듀얼 링크 리어 현가 장치를 장착한 자동차의 선회 곡선을 개 략적으로 도시한 평면도

도 5는 본 고안에 따른 스핀 방지용 리어 현가 장치의 작용상태를 도시한 부 분 절개도

도 6은 본 고안에 따른 스핀 방지용 리어 현가 장치를 장착한 자동차의 사용 상태를 도시한 사시도

〈도면의 주요부호에 대한 부호의 설명〉

51 : 너 클 53 : 브 래 킷

55,73 : 제 1·2 고정캡 57 : 외측 스프링

59 : 외측 부싱 61 : 내측 링크

63,65 : 제 1·2 압력판 67 : 외측 링크

69 : 내측 부싱 71 : 내측 스프링

72 : 메인 부싱 75 : 메인 스프링

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 듀얼 링크 리어 현가 장치에 있어서, 너클(51)에 결합된 브래킷(53)의 일측에 결합되는 외측 고무 부싱(59)과, 크로스멤버의 일측에 결합되는 내측 고무부싱(69)과, 상기 부싱의 외측과 내측 각각에 결합되는 제1캡(55)과 제2캡(73)으로 씌워진 각각의 고무부싱 안쪽에 삽입되는 스프링(57, 71)과, 외측, 내측 링크(61, 67)의 일단에 형성되어 대응되는 제1 및 제2압력판(63, 65)의 사이에 메인스프링(75)를 개재하여 감싸는 메인부싱(72)으로 구성된다.

본 고안의 구체적인 실시과정을 첨부된 도면을 참조하여 살펴보면, 도 5에 도시한 바와 같이 공기압 타이어(1)의 휠(미도시)의 중심부와 기계적으로 결합되어 차체의 하중을 타이어를 전달시켜 차체를 지지하는 너클(51)이 구비된다. 이 너클(51)의 상부 측면에는 하단부가 연결되고 상단부는 차체와 결합되는 상·하충격을 완충시키는 쇽업쇼버(11)가 구비된다.

또한 상기 쇽업쇼버(11)와 너클(51)의 접촉면 하부에는 일정크기로 돌출된 판재형의 브래킷(53)이 형성되어 전·후방 양측벽면에 통상적으로 사용되는 고무 부싱이 결합되고 후방 고무 부싱과 연결되는 후방링크(9)가 결합되어 그 일단부가 연장되어 크로스 멤버(5)의 측부에 형성된 고무 부싱의 내부로 연결된다.

한편 상기 브래킷(59)의 전방에 형성된 외측부싱(59) 일측부에는 제 1캡(55)이 외측부싱(59)의 내부에 형성된 암나사산과 결합하고 외측부싱(59)의 내부에는 외측 스프링(57)이 구비된다. 또 상기 외측부싱(59)의 내부 공간에서 외측 스프링(57)과 접하는 일단부를 구비한 외측 링크(61)가 외부 방향으로 연장된다. 이 연장된 외측 링크(61)의 타단부에는 원형의 제 1압력판(63)이 형성되어 메인 부싱(72)의 내부로 삽입된다.

상기 메인 부싱(72)의 내부에는 메인 스프링(75)의 일단부가 상기 제 1압력판(63)과 접촉되어 형성되고 이 메인 스프링(75)의 타단부에는 제 1압력판과 형태와 크기가 동일한 제 2압력판(65)이 구비되어 메인 부싱(72)의 외부로 연장되어 내측 링크(67)를 형성한다.

또한 이 내측 링크(67)의 일단부는 상기 외측부싱(59)과 형태 및 크기가 동일한 내측 부싱(69)의 내부로 삽입된다. 그리고 내측 부싱(69)의 일측단에 형성된 제 2캡(73)에 의하여 형성된 내부 공간에는 내측 스프링(71)이 형성된다.

따라서 상술한 바와 같은 구조로 형성되는 스핀 방지용 리어 현가 장치는 차량의 고속 선회시 타이어의 접지면에 발생되는 뉴메틱 트레일에 의하여 이동된 착력점(B)에 사이드 포스(C)가 직각방향으로 작용되어 후륜 전체가 너클(51)을 중심으로 틀어지는 회전력이 작용되는 관계로 인하여 도 4에 도시한 바와 같이 선회시 차량의 조향 핸들 조작에 의한 예정된 차량의 선회 곡선(E)보다 선회반경이 적게되어 차량의 본체가 (F)방향으로 선회되는 오버 스티어 현상이 발생되는 경우 브래킷(53)의 통하여 전달되는 상기 회전력을 외측 스프링(57)과 메인 스프링(75) 및 내측 스프링(71)의 탄성 반발력에 의하여 상쇄시킨다. 또한 상기 스프링들의 탄성력은 스프링에 탄성 계수를 증가시킴으로써 적절한 대응을 할 수 있다.

따라서 상기와 같은 회전력 상쇄 작용으로 인하여 차량이 고속 선회시 발생되는 오버 스티어를 방지하는 작용을 함과 동시에 선회성능을 향상시켜 조정안정성을 증가시키는 작용을 한다.

이와 같이 구성된 본 고안은 상술한 바와 같이 차량이 고속으로 선회시 후륜 타이어의 접지면 중심부의 착력점이 후방으로 이동되는 뉴메틱 트레일 현상의 발생으로 인하여 후륜의 전체가 바깥방향으로 틀어지면서 차량이 선회하는 반경을 적게 하는 오버 스티어 현상의 발생을 방지하여 선회시 조향 안정성을 증가시켜 고속 주행중의 급선회시 발생되는 오버 스티어 현상과 차량의 본체가 회전하는 스핀 현상 등을 방지할 수 있게 되어 차량의 안전한 주행을 보장할 수 있는 효과를 가져온다.

Claims (1)

1. 자동차의 듀얼 링크 리어 현가 장치에 있어서, 너클(51)에 결합된 브래킷(53)에 일측이 결합되는 외측고무부싱(59)과, 크로스멤버의 일측에 결합되는 내측 고무부싱(69)과, 상기 부싱의 외측과 내측 각각에 결합되는 제1캡(55)과 제2캡(73)으로 씌워진 각각의 고무부싱 안쪽에 삽입되는 스프링(57, 71)과 외측, 내측링크(61, 67)의 일단에 형성되어 대응되는 제1 및 제2압력판(63, 65)의 사이에 메인스프링(75)를 개재하여 감싸는 메인부싱(72)으로 구성된 것을 특징으로 한 스핀방지용 자동차 리어 현가 장치.