KR20030000856A - An automotive strut type suspension - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 차량용 스트러트 타입 현가장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는차량의 주행에 따른 진동 전달을 방지할 수 있도록 된 차량용 스트러트 타입 현가장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vehicle strut type suspension device, and more particularly, to a vehicle strut type suspension device that is capable of preventing the transmission of vibration due to the running of the vehicle.
일반적으로, 차량의 현가장치는 외부로부터 전달되는 노면의 충격을 완화하면서 조향장치의 작동에 따라 차량의 자세를 변화시키도록 차륜부위에 장착되는바, 이러한 현가장치 중 스트러트 타입(또는 맥퍼슨 타입) 현가장치는 위시본 타입에 비해 구조가 간단하고 부품이 적으면서도 조향성능과 승차감을 양립할 수 있는 장점이 있다.In general, the suspension of the vehicle is mounted on the wheel portion to change the attitude of the vehicle according to the operation of the steering system while mitigating the impact of the road surface transmitted from the outside, the suspension of the strut type (or McPherson type) of these suspensions Compared to the wishbone type, the device has a simple structure, fewer parts, and has the advantage of achieving both steering performance and ride comfort.
이와 같은 스트러트 타입 현가장치는 도 1에 도시된 바와 같이 조향장치의 조작력을 전달받는 차륜의 타이어림(R)에 구비된 너클(20)과 결합되어 차륜을 차체프레임(F)에 고정시켜 차륜의 수평운동을 제어하는 로워암(10)과, 상기 너클(20)에 고정되어 차폭을 따라 반대쪽 차륜의 타이어림(R)에 구비된 너클(20)에 결합되어 차량의 선회 안전성과 차륜의 수평운동을 제어하는 타이로드(30)로 이루어진다.Such a strut-type suspension is coupled to the knuckle 20 provided on the tire rim R of the wheel that receives the operating force of the steering device as shown in FIG. 1 to fix the wheel to the vehicle body frame F so as to It is coupled to the lower arm 10 for controlling horizontal movement and the knuckle 20 fixed to the knuckle 20 and provided on the tire rim R of the opposite wheel along the width of the vehicle. It consists of a tie rod 30 to control.
여기서, 상기 로워암(10)은 너클(20)에 한 점 고정되면서 차체프레임(F)에 부시를 매개로 서로 간격을 두고 컨트롤부시와 어시스트부시를 매개로 두 곳으로 고정되는 3점 고정 방식으로 결합되어진다.Here, the lower arm 10 is fixed at one point to the knuckle 20 while being spaced from each other via a bush to the body frame (F) in a three-point fixed manner fixed to two places via a control bushing and an assist bushing. Are combined.
또한, 상기 타이로드(30)는 너클(20)과 차체프레임(F)에 볼조인트를 매개로 각각 한 점 고정되어진다.In addition, the tie rod 30 is fixed to the knuckle 20 and the body frame (F) by one point via a ball joint, respectively.
이와 같은 스트러트 타입 현가장치는 로워암(10)과 타이로드(30)의 결합관계를 도식적으로 도시한 도 2에 도시된 바와 같이, 노면에서 전달되는 충격에 의해 차륜에서 발생되는 가진력 성분으로 너클(20)부위에서 생성된 좌우방향수평력(Fx)와 전후방향수평력(Fy) 및 킹핀축모우멘트(Mz)은 상기 로워암(10)과 타이로드(30)를 통해 차체프레임(F)으로 전달되는데 이와 같은, 힘의 전달은 타이로드(30)를 통해 주행 중 조타륜의 진동인 쉬미(shimmy)를 유발하게 된다.Such a strut-type suspension is shown in FIG. 2 schematically showing the coupling relationship between the lower arm 10 and the tie rod 30, and the knuckles are formed as a component of the excitation force generated in the wheel by the impact transmitted from the road surface. 20) the horizontal horizontal force (Fx), the horizontal horizontal force (Fy) and the kingpin shaft moment (Mz) generated at the portion is transmitted to the vehicle body frame (F) through the lower arm (10) and tie rod (30). As such, the transmission of force causes a shimmy, which is a vibration of the steering wheel, during driving through the tie rod 30.
즉, 상기 수평력에 의한 쉬미는 타이로드(30)를 통해 전달되는 좌우수평전달력에 따르는데 이를 상세히 설명하면, 상기 너클(20)부위에서 생성된 좌우방향수평력(Fx)와 전후방향수평력(Fy) 및 킹핀축모우멘트(Mz)는 너클(20)의 제1고정점(K)에 고정된 로워암(10)과 차체프레임(F)의 제2·3고정점(K',K")으로 전달되는 한편, 상기 너클(20)의 제4고정점(K1)에 고정된 타이로드(30)와 차체프레임(F)의 제5고정점(K1')으로 전달되어지게 된다.That is, the shimmy due to the horizontal force depends on the left and right horizontal transfer force transmitted through the tie rod 30. In detail, the left and right horizontal force Fx and the front and rear horizontal force Fy generated by the knuckle 20 are described. ) And the kingpin shaft moment Mz are the lower arm 10 fixed to the first fixed point K of the knuckle 20 and the second and third fixed points K ', K "of the body frame F. On the other hand, the tie rod 30 fixed to the fourth fixed point K1 of the knuckle 20 and the fifth fixed point K1 ′ of the vehicle body frame F are transmitted.
여기서, 상기 로워암(10)의 제2·3고정점(K',K")에는 각각 좌우방향 2·3수평반력(Ax,Gx)과 전후방향2·3수평반력(Ay,Gy)이 발생되는 한편, 상기 타이로드(30)의 제5고정점(K1')에는 쉬미전달력(Bx)이 발생되어진다.Here, the second and third fixed points K 'and K "of the lower arm 10 have horizontal and horizontal horizontal forces Ax and Gx and horizontal and horizontal horizontal forces 3 and 3, respectively. On the other hand, a shimmy transfer force Bx is generated at the fifth fixing point K1 ′ of the tie rod 30.
이때, 상기 힘들의 관계를 통해 쉬미전달력(Bx)의 크기를 산출하면 다음과 같다.At this time, the magnitude of the Schmime transfer force (Bx) through the relationship between the forces are as follows.
먼저, 힘의 균형식을 고려하면,First, considering the balance of forces,
Fx + Ax + Bx + Gx = 0----------- (1)Fx + Ax + Bx + Gx = 0 ----------- (1)
Fy + Ay + Gy = 0 ------------------ (2)Fy + Ay + Gy = 0 ------------------ (2)
Mz + a(Ay + Gy) + b(Bx) + c(Gx) = 0 -- (3)Mz + a (Ay + Gy) + b (Bx) + c (Gx) = 0-(3)
여기서, a : 너클(20)과 차체프레임(F)까지의 거리, b : 타이로드(30)의 제5고정점(K1')과 로워암(10)의 제2고정점(K')까지의 거리, c : 로워암(10)의 제2·3고정점(K',K")까지의 거리이다.Where a is the distance between the knuckle 20 and the body frame F, and b is the fifth fixed point K1 'of the tie rod 30 and the second fixed point K' of the lower arm 10. Is the distance to the 2nd and 3rd fixed point (K ', K ") of the lower arm (10).
상기 (1),(2),(3)식을 쉬미전달력(Bx)으로 정리하면 다음과 같다.(1), (2), (3) can be summarized as the Schmime transfer force (Bx) as follows.
Bx = (Mz - a(Fy) - c(Fx) - c(Ax))/(c - b) ------- (4)Bx = (Mz-a (Fy)-c (Fx)-c (Ax)) / (c-b) ------- (4)
또는,or,
Bx = (-Mz + a(Fy) - c(Gx))/b ---------------- (5)Bx = (-Mz + a (Fy)-c (Gx)) / b ---------------- (5)
이에 따라, 스트러트 타입 현가장치의 쉬미전달력(Bx)은 로워암(10)과 타이로드(30)와의 거리인 c와 b의 값에 의존되어 짐을 알 수 있게 된다.Accordingly, it can be seen that the shimmer transfer force Bx of the strut type suspension device depends on the values of c and b, which are the distance between the lower arm 10 and the tie rod 30.
그러나, 이와 같이 타이로드(30)가 로워암(10)의 영역 즉, 제1·2·3고정점(K,K',K")내에 위치되는 경우에는 상기 b의 값 증가에 한계가 있음은 물론 c와 b의 값이 서로 상쇄되므로 쉬미전달력(Bx)의 저감에 한계가 있게 되는 한편, 스트러트 타입의 경우 상기 타이로드(30)의 결합위치가 운전석과 조향기어박스의 차체 고정위치로 인해 로워암(10)의 후방에 위치되는 구조적인 제약으로 인해 차륜의 주행에 따른 진동이 조타륜에 쉽게 전달이 되어 주행 시 쉬미가 크게 발생되는 문제가 있게 된다.However, when the tie rod 30 is located in the region of the lower arm 10, that is, the first, second, and third fixed points K, K ', and K', there is a limit in increasing the value of b. Of course, since the values of c and b cancel each other, there is a limit in reducing the shimmer transfer force (Bx), while in the case of the strut type, the coupling positions of the tie rods 30 are fixed to the body of the driver's seat and the steering gear box. Due to the structural constraints located at the rear of the lower arm 10, the vibration caused by the driving of the wheel is easily transmitted to the steering wheel, which causes a problem that the shimmer is greatly generated during the driving.
또한, 이와 같은 스트러트 타입 현가장치는 차체프레임(F)에 고정된 로워암(10)의 위치가 운전석부위로 근접되어져 충돌 시 집중하중이 작용되는 경우 탑승객의 부상을 초래하는 등 구조적인 단점이 있게 된다.In addition, such a strut-type suspension has structural disadvantages such as the position of the lower arm 10 fixed to the body frame F closes to the driver's seat, resulting in injury of the occupants when the concentrated load is applied during a collision. do.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 타이로드와 로워암의 결합위치를 변경하여 조타륜의 쉬미 발생을 저감하면서도 충돌에 따른 충격에의한 탑승객의 안전성을 크게 확보함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned point, and by changing the coupling position of the tie rod and the lower arm, while reducing the generation of the shimmy of the steering wheel, the objective of securing a great safety of the passengers due to the impact of the collision There is this.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 로워암이 너클의 제1고정점에 고정됨과 더불어 차체프레임에 컨트롤부시와 어시스트부시를 매개로 서로 간격을 두고 제2·3고정점을 매개로 고정되는 3점 고정 방식으로 결합되는 한편, 상기 타이로드는 로워암의 전방이나 후방으로 상기 너클의 제4고정점에 고정됨과 더불어 차체프레임에 제5고정점을 매개로 고정되는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, the lower arm is fixed to the first fixed point of the knuckle, and fixed to the body frame via the second and third fixed points at intervals between the control bush and the assist bush. While being coupled in a three-point fixing manner, the tie rod is fixed to the fourth fixing point of the knuckle as well as to the front or rear of the lower arm, and is fixed to the body frame via the fifth fixing point.
도 1은 일반적인 차량용 스트러트 타입 현가장치의 구성도1 is a configuration diagram of a typical vehicle strut type suspension device
도 2는 종래에 따른 차량용 스트러트 타입 현가장치의 작동 상태도Figure 2 is an operating state of the vehicle strut type suspension according to the prior art
도 3은 본 발명에 따른 차량용 스트러트 타입 현가장치의 제1실시예에 따른 작동상태도3 is an operating state diagram according to a first embodiment of a vehicle strut type suspension device according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 차량용 스트러트 타입 현가장치의 제2실시예에 따른 작동상태도4 is an operating state diagram according to a second embodiment of a vehicle strut type suspension device according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 로워암 반력에 따른 타이로드 반력 선도5 is a tie rod reaction force diagram according to the lower arm reaction force according to the present invention
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 로워암20 : 너클10: lower arm 20: knuckle
30 : 타이로드30: tie rod
F : 차체프레임R : 타이어림F: Body frame R: Tire rim
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 차량용 스트러트 타입 현가장치의 제1실시예에 따른 작동 상태도를 도시한 것인바, 본 발명은 조향장치의 조작력을 전달받는 차륜의 타이어림(R)에 구비된 너클(20)과 결합되어 차륜을 차체프레임(F)에 고정시켜 차륜의 수평운동을 제어하는 로워암(10)과, 상기 너클(20)에 고정되어 차폭을 따라 반대쪽 차륜의 타이어림(R)에 구비된 너클(20)에 결합되어 차량의 선회 안전성과 차륜의 수평운동을 제어하는 타이로드(30)로 이루어지되, 상기 로워암(10)은 타이로드(30)의 후방으로 소정간격을 두고 구비되어진다.Figure 3 shows an operating state diagram according to the first embodiment of the vehicle strut type suspension device according to the present invention, the present invention is a knuckle (20) provided in the tire rim (R) of the wheel receives the operating force of the steering device And a lower arm 10 fixed to the vehicle body frame F to control the horizontal movement of the wheel, and fixed to the knuckle 20 and provided on the tire rim R of the opposite wheel along the vehicle width. Is coupled to the knuckle 20 is made of a tie rod 30 for controlling the turning safety of the vehicle and the horizontal movement of the wheel, the lower arm 10 is provided with a predetermined interval to the rear of the tie rod 30 .
즉, 상기 로워암(10)이 너클(20)의 제1고정점(K)에 고정됨과 더불어 차체프레임(F)에 컨트롤부시와 어시스트부시를 매개로 서로 간격을 두고 제2·3고정점(K',K")을 매개로 고정되는 3점 고정 방식으로 결합되는 한편, 상기 타이로드(30)는 로워암(10)의 전방으로 상기 너클(20)의 제4고정점(K1)에 고정됨과 더불어 차체프레임(F)에 제5고정점(K1')을 매개로 고정되어 진다.That is, the lower arm 10 is fixed to the first fixing point K of the knuckle 20 and the second and third fixing points are spaced apart from each other by the control bushing and the assist bushing in the body frame F. The tie rod 30 is fixed to the fourth fixing point K1 of the knuckle 20 in front of the lower arm 10 while being coupled in a three point fixing manner fixed through K ', K "). In addition, it is fixed to the vehicle body frame (F) via the fifth fixing point (K1 ').
이와 같이, 상기 타이로드(30)가 로워암(10)의 전방부에 소정간격(b)을 두고 설치되면 전술한 종래의 경우와 같이, 노면에서 전달되는 충격에 의해 차륜에서 발생되는 수평력은 너클(20)부위에서 생성된 좌우방향수평력(Fx)와 전후방향수평력(Fy) 및 킹핀축모우멘트(Mz)은 상기 로워암(10)과 타이로드(30)를 통해 차체프레임(F)으로 전달되어 결국, 상기 로워암(10)의 제2·3고정점(K',K")에는 각각 좌우방향 2·3수평반력(Ax,Gx)과 전후방향2·3수평반력(Ay,Gy)이 발생되는 한편, 상기 타이로드(30)의 제5고정점(K1')에는 쉬미전달력(Bx)이 발생되어진다.As such, when the tie rod 30 is installed at a front portion of the lower arm 10 at a predetermined interval b, as in the conventional case described above, the horizontal force generated in the wheel by the impact transmitted from the road surface is knuckle. (20) The horizontal horizontal force (Fx), the horizontal horizontal force (Fy), and the kingpin shaft moment (Mz) generated at the portion are transmitted to the vehicle body frame (F) through the lower arm (10) and the tie rod (30). As a result, the second and third fixed points K 'and K "of the lower arm 10 are respectively horizontal and horizontal horizontal forces Ax and Gx and horizontal and horizontal horizontal forces 2 and 3 horizontal reaction forces Ay and Gy, respectively. Meanwhile, a shimmy transfer force Bx is generated at the fifth fixed point K1 ′ of the tie rod 30.
이때, 상기 힘들의 관계를 통해 쉬미전달력(Bx)의 크기를 산출하면 다음과 같다.At this time, the magnitude of the Schmime transfer force (Bx) through the relationship between the forces are as follows.
먼저, 힘의 균형식을 고려하면,First, considering the balance of forces,
Fx + Ax + Bx + Gx = 0----------- (6)Fx + Ax + Bx + Gx = 0 ----------- (6)
Fy + Ay + Gy = 0 ------------------ (7)Fy + Ay + Gy = 0 ------------------ (7)
Mz + a(Ay + Gy) - b(Bx) + c(Gx) = 0 -- (8)Mz + a (Ay + Gy)-b (Bx) + c (Gx) = 0-(8)
상기 (6),(7),(8)식을 쉬미전달력(Bx)으로 정리하면 다음과 같다.The above formulas (6), (7) and (8) can be summarized as the Schmime transfer force Bx as follows.
Bx = (Mz - a(Fy) - c(Fx) - c(Ax))/(c + b) ------- (9)Bx = (Mz-a (Fy)-c (Fx)-c (Ax)) / (c + b) ------- (9)
이에 따라, 스트러트 타입 현가장치의 쉬미전달력(Bx)은 로워암(10)과 타이로드(30)와의 거리인 c와 b의 값이 커지면 커질 수 록 작아짐을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that the shimmer transfer force Bx of the strut type suspension device becomes smaller as the values of c and b, which are the distance between the lower arm 10 and the tie rod 30, become larger.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 차량용 스트러트 타입 현가장치의 제2실시예에 따른 작동상태도를 도시한 것인바, 본 발명의 제 2실시예는 제1실시예에 비해 로워암(10)의 어시스트부시를 컨트롤부시의 전방에 위치시킴과 더불어타이로드(30)가 로워암(10)의 후방부에 소정간격(b)을 두고 설치되어지며 이에 따라, 전술한 제1실시예와 동일한 방법으로 너클(20)부위에서 생성된 좌우방향수평력(Fx)와 전후방향수평력(Fy) 및 킹핀축모우멘트(Mz)의 관계를 통해 쉬미전달력(Bx)의 크기를 산출하면 다음과 같다.On the other hand, Figure 4 shows an operating state diagram according to a second embodiment of a vehicle strut type suspension device according to the present invention, the second embodiment of the present invention assists the lower arm 10 compared to the first embodiment In addition to positioning the bush at the front of the control bush, the tie rod 30 is installed at a rear portion of the lower arm 10 at a predetermined interval b. Accordingly, the knuckle is operated in the same manner as in the first embodiment. (20) Calculate the magnitude of the Schmime transfer force (Bx) through the relationship between the horizontal horizontal force (Fx) generated in the region, the horizontal horizontal force (Fy) and the kingpin axis moment (Mz).
먼저, 힘의 균형식을 고려하면,First, considering the balance of forces,
Fx + Ax + Bx + Gx = 0----------- (10)Fx + Ax + Bx + Gx = 0 ----------- (10)
Fy + Ay + Gy = 0 ------------------ (11)Fy + Ay + Gy = 0 ------------------ (11)
Mz + a(Ay + Gy) + b(Bx) - c(Gx) = 0 -- (12)Mz + a (Ay + Gy) + b (Bx)-c (Gx) = 0-(12)
상기 (10),(11),(12)식을 쉬미전달력(Bx)으로 정리하면 다음과 같다.The equations (10), (11) and (12) can be summarized as the Schmime transfer force (Bx) as follows.
Bx = (-Mz + a(Fy) - c(Fx) - c(Ax))/(c + b) ------- (13)Bx = (-Mz + a (Fy)-c (Fx)-c (Ax)) / (c + b) ------- (13)
이에 따라, 스트러트 타입 현가장치의 쉬미전달력(Bx)은 제1실시예와 같이 로워암(10)과 타이로드(30)와의 거리인 c와 b의 값이 커지면 커질 수 록 작아짐을 알 수 있다.Accordingly, it can be seen that the shimmer transfer force Bx of the strut type suspension device becomes smaller as the values of c and b, which are the distance between the lower arm 10 and the tie rod 30, increase, as in the first embodiment. .
이는, 상기 a를 0.3m, b를 0.1m, c를 0.3m로 하여 로워암 반력에 따른 타이로드 반력 선도를 도시한 도 5를 보면 알 수 있는데 즉, 쉬미전달력(Bx)은 타이로드(30)가 로워암(10)내에 위치된 경우보다 로워암(10)의 전방에 위치된 경우가 작고 로워암(10)의 후방에 위치되면서 로워암(10)의 어시스트부시 고정점(K")을 전방으로 배치한 경우가 가장 작은 값을 갖게됨을 알 수 있음은 물론이다.This can be seen from FIG. 5 showing the tie rod reaction force diagram according to the lower arm reaction force with a as 0.3 m, b as 0.1 m, and c as 0.3 m. The assist bush fixing point (K ") of the lower arm (10) is smaller than the case where the lower arm (30) is located in front of the lower arm (10) than the lower arm (10). Of course, it can be seen that the case where the front side has the smallest value.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 스트러트 타입 현가장치에서 타이로드를 로워암의 후방에 위치시켜 차륜의 주행에 따른 진동이 조타륜에 쉽게 전달이 되지 않음은 물론 로워암의 전방에 위치시키더라도 상기 로워암과 타이로드와의 거리간격이 증가되어 주행 시 쉬미가 크게 저감될 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, in the strut type suspension device, the tie rod is positioned behind the lower arm, so that the vibration caused by driving of the wheel is not easily transmitted to the steering wheel. As the distance between the lower arm and the tie rod is increased, the shimmy can be greatly reduced during driving.
또한, 본 발명과 같이 이와 같은 타이로드가 로워암의 전·후방에서 로워암과 분리된 상태로 결합되므로 오프세트(Off Set) 충돌 시 충격을 차량의 전방부위로 분산하므로 탑승객의 부상을 줄여줄 수 있는 효과가 있음은 물론이다.In addition, since the tie rod is combined with the lower arm in the front and rear of the lower arm as in the present invention, the impact is distributed to the front part of the vehicle during an offset collision, thereby reducing the injuries of the passengers. Of course, there is an effect that can be.
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2001
- 2001-06-27 KR KR1020010037010A patent/KR20030000856A/en not_active Application Discontinuation
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