KR20030023025A - 스티어링 기어 프레임을 이용한 최적의 서스펜션 레이아웃 - Google Patents

스티어링 기어 프레임을 이용한 최적의 서스펜션 레이아웃 Download PDF

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Abstract

스티어링 기구 어셈블리와 서브 프레임을 일체화하여 모듈화함으로써, 조립시간 단축으로 생산성을 향상시켜 원가를 절감하고, 강성의 향상으로 충돌시 스티어링 기어 모터가 실내로 치고 들어오는 것을 방지하여 안전성을 확보할 수 있는등의 제반 효과를 얻을 목적으로;
차폭방향을 일정 간격을 두고 차체 길이방향으로 배치되는 사이드 멤버와, 상기 사이드 멤버의 전측부에 차폭방향으로 배치되어 상호 연결 고정되는 크로스 멤버로 이루어지는 서브 프레임과;
상기 서브 프레임의 사이드 멤버에 각각 독립적으로 배치되는 스티어링 기어 모터와, 상기 스티어링 기어 모터의 로드 진퇴동작을 너클까지 전달하여 조향이 이루어지도록 하는 스티어링 동력 전달수단을 포함하는 스티어링 기구 어셈블리를 포함하여 이루어지는 스티어링 기어 프레임을 이용한 최적의 서스펜션 레이아웃을 제공한다.

Description

스티어링 기어 프레임을 이용한 최적의 서스펜션 레이아웃{Layout of suspension using steering gear frame}
본 발명은 스티어링 기어 프레임을 이용한 최적의 서스펜션 레이아웃에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전동식 독립 조향장치의 어셈블리를 일체화하여 하나의 조립체로 이루어지는 스티어링 기어 프레임을 이용한 최적의 서스펜션 레이아웃에 관한 것이다.
자동차에 있어서의 서브 프레임은 자동차는 엔진 룸의 하측부에 배치되어 차체의 전측 하부에 차폭방향으로 배치되어 현가장치와 차체를 연결하여 주며, 스티어링 기어박스 어셈블리를 지지하여 주는 역할을 수행하게 된다.
이러한 서브 프레임은 차체의 강성에 지대한 영향을 미치기 때문에 일정 이상의 강성을 보유해야 하며, 그 양단으로 배치되는 현가장치의 구성품들을 견고하게 지지해야만 한다.
이러한 서브 프레임을 구성함에 있어서, 종래에는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 2개의 상, 하부 강판 플레이트(102,104)를 일정 형상으로 프레스 가공하여, 그의 가장자리에 형성되는 플랜지부를 상호 용접으로 고정시킴으로써, 그 중간부에 소정 형상의 밀폐 공간을 보유하는 밀폐 튜브 형태로 서브 프레임(100)을 형성하게 된다.
그리고 상기 서브 프레임(100)의 상부를 형성하는 상측 강판 플레이트(102)의 후측 부분 중간부에는 길이방향으로 일정 높이의 돌출부(106)가 형성되며, 이의 돌출부(106) 양측에는 스티어링 기어박스 어셈블리(108)의 마운팅을 위한 마운팅 브라켓(110)이 형성되어, 이에 스티어링 기어박스 어셈블리(108)가 별도의 고정부재(112)에 의해 고정된다.
또한, 상기 서브 프레임(100)의 양단에는 차체와의 고정을 위한 마운트부가 형성되어 볼트와 같은 고정수단으로 차체와 연결되고, 그에 이웃하여 현가장치를 구성하는 컨트롤 아암이 연결된다.
그러나 상기와 같이 서브 프레임과 스티어링 기어박스 어셈블리를 별도로 구성하여 조립하는 경우에는 이 서브 프레임이 고유의 기능을 수행할 수 있도록 강성을 보유할 수 있도록 제작하여야 하는 바, 그 크기는 물론 하중이 커지게 된다.
특히, 상부 후측에는 스티어링 기어박스 어셈블리를 조립하기 위한 돌출부를 반드시 형성하여야 하고, 이에 스티어링 기어박스 어셈블리가 조립되는 바, 전체적으로 하중이 증대되어 경량화를 추구하는 현실에 역행하고, 엔진룸 하부의 공간을 많이 점유하게 됨으로써, 이에 따른 엔진룸의 공간을 작게 하여 공간 이용률을 낮게 하는 문제점이 있다.
또한, 별도의 공정으로 서브 프레임상에 스티어링 기어박스 어셈블리를 조립하여야 하는 불필요한 작업 시간이 소요되고, 스티어링 기어박스 어셈블리의 조립을 위한 다수의 부품들이 소요되어 원가상승의 요인이 되며, 차체 하부의 구조를 복잡하게 하는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스티어링 기구 어셈블리와 서브 프레임을 일체화하여 모듈화함으로써, 조립시간 단축으로 생산성을 향상시켜 원가를 절감하고, 강성의 향상으로 충돌시 스티어링 기어 모터가 실내로 치고 들어오는 것을 방지하여 안전성을 확보할 수 있는 스티어링 기어 프레임을 이용한 최적의 서스펜션 레이아웃을 제공함에 있다.
또한, 사이드 멤버에 양 조향휠의 각 스티어링 기어 모터 장착됨으로써, 크로스 멤버의 형상을 자유롭게 할 수 있는 바, 설계 자유도를 향상시킴은 물론 점유공간의 축소로 엔진룸의 공간 확보률을 높일 수 있으며, 종래와 같이 차폭방향으로 배치되는 동력 실린더를 포함하는 스티어링 기어 모터가 생략됨으로써, 4WD 차량에서의 프로펠러 샤프트의 통과 루트를 최적화할 수 있는 스티어링 기어 프레임을 이용한 최적의 서스펜션 레이아웃을 제공함에 있다.
도 1은 본 발명에 의한 서브 프레임 조립체의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 서브 프레임 조립체의 평면도.
도3은 본 발명에 의한 서브 프레임 조립체의 측면도.
도 4는 본 발명에 적용되는 조향모터의 장착상태를 보인 제1 실시예도.
도 5는 본 발명에 적용되는 조향모터의 장착상태를 보인 제2 실시예도.
도 6은 본 발명에 적용되는 조향장치의 작동 상태도이다.
이를 실현하기 위하여 본 발명은, 차폭방향을 일정 간격을 두고 차체 길이방향으로 배치되는 사이드 멤버와, 상기 사이드 멤버의 전측부에 차폭방향으로 배치되어 상호 연결 고정되는 크로스 멤버로 이루어지는 서브 프레임과;
상기 서브 프레임의 사이드 멤버에 각각 독립적으로 배치되는 스티어링 기어 모터와, 상기 스티어링 기어 모터의 로드 진퇴동작을 너클까지 전달하여 조향이 이루어지도록 하는 스티어링 동력 전달수단을 포함하는 스티어링 기구 어셈블리를 포함하여 이루어지는 스티어링 기어 프레임을 이용한 최적의 서스펜션 레이아웃을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 의한 서브 프레임을 도시한 것으로서, 부호 2는 서브 프레임을 총칭한다.
상기 서브 프레임(2)은 차폭방향으로 일정 간격을 두고 차체 길이방향으로 배치되는 사이드 멤버(4)(6)와, 상기 사이드 멤버(4)(6)의 전측부에 차폭방향으로 배치되어 상호 연결 고정되는 크로스 멤버(8)를 포함하여 이루어져 전체적인 형상이 대략 "ㄷ"형으로 이루어진다.
그리고 상기 서브 프레임(2)의 후측단부는 미도시한 차체 프레임의 메인 크로스 멤버에 고정되는데, 이때 완전 고착방식으로 고정될 수 도 있으나, 부시를 개재시켜 연결부에 유연성을 갖도록 할 수도 있다.
상기 사이드 멤버(4)(6)의 양측 전측부에는 현가장치의 로워 컨트롤 아암 (12)(14)이 장착되는데, 전측 연결부(16)(18)는 수평형 부시를 개재시켜 연결되며, 후측 연결부(20)(22)는 수평형 고무부시를 개재시켜 연결된다.
물론, 상기에서 수직형 부시와 수평형 부시의 위치는 상기 위치로 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 사이드 멤버(4)(6)의 전단부 상측에는 일정 높이를 갖는 브라켓 (25)(27)이 배치되어 이의 상측으로 메인 사이드 멤버(24)(26)가 배치되며, 이 메인 사이드 멤버(24)(26)는 상기 메인 크로스 멤버(8)와도 연결된다.
이러한 서브 프레임(2)에 있어서, 상기 사이드 멤버(4)(6)의 후부 상측에는 각각 스티어링 기어 모터(28)(30)가 배치되는데, 상기 스티어링 기어 모터(28)(30)는 상기 사이드 멤버(4)(6)에 일체로 형성되는데, 도 4에서와 같이, 상측부재(32)을 반원형 또는 곡면으로 형성하여 이에 스티어링 기어 모터(28)(30)가 올려지고, 이의 스티어링 기어 모터(28)(30)는 상측 커버(34)에 의하여 고정될 수 있도록 하였다.
상기에서 스티어링 기어 모터(28)(30)는 전기적인 작동에 의하여 로드 (36)(38)가 진퇴동작을 실시하는 것으로서, 공지의 것이므로 상세한 구성 설명은 생략하기로 한다.
또한, 다른예로서는 도 5에서와 같이, 상부측부재(32)가 평판으로 이루어져이에 스티어링 기어 모터(28)(30)를 올려놓고, 상측 커버(34)로 시킬 수도 있는 다양한 구조로서 사이드 멤버(4)(6)와 일체형으로 구성할 수 있다.
그리고 상기 스티어링 기어 모터(28)(30)의 로드(36)(38)는 중간에 스티어링 동력 전달 수단을 통해 너클과 연결되는데, 이는 중간부에 힌지부(40)(42)를 두고 거의 직각의 상태로 일정 길이로 링크(44)(46),(48)(50)가 돌출 형성되는 회전체(52)(54)의 차폭방향 링크(44)(48) 단부에 힌지 연결된다.
상기 회전체(52)(54)는 그 힌지부(40)(42)가 크로스 멤버(8)의 양측 상부에 힌지 고정되며, 차체 길이방향 링크(46)(48)의 단부에는 타이로드(56)(58)가 연결되며, 이의 타이로드(56)(58)는 너클(60)(62)와 연결된다.
또한, 상기 회전체(52)(54)는 상호 대칭의 상태로 배치되어 상호 반대방향으로 회전이 이루어지게 되는데, 반드시 대칭으로 배치하는 것은 아니고 동일방향으로 배치할 수도 있다.
이에 따라 좌회전을 하고자 하여 미도시한 핸들을 죄회전시키면 이를 컨트롤 유닛에서 인식하여 양 스티어링 기어 모터(28)(30)를 제어하게 되는데, 이때 휠(64)(66)이 동일방향으로 동작되기 위해서는 도 6에서와 같이 스티어링 기어 모터(28)(30)의 로드(36)(40) 진행방향이 반대 방향으로 이루어져야 한다.
또한, 양 휠(64)(66)이 독자적인 스티어링 기어 모터(28)(30)를 보유하고 있는 바, 독립 조향이 가능해진다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 스티어링 기구 어셈블리와 서브 프레임을 일체화하여 모듈화함으로써, 강성이 향상되고, 조립시간 단축으로 생산성을 향상시켜 원가를 절감할 수 있게 된다.
그리고 충돌시 스티어링 기어 모터가 차체의 플로워 하측에 위치하게 되므로 실내로 치고 들어오는 것을 방지하여 안전성을 확보할 수 있게 된다.
또한, 종래와 같이 차폭방향으로 길게 배치되는 스티어링 기구가 생략됨으로써, 크로스 멤버의 형상을 자유롭게 할 수 있는 바, 설계 자유도를 향상시킴은 물론 점유공간의 축소로 엔진룸의 공간 확보률을 높일 수 있으며, 4WD 차량에서의 프로펠러 샤프트의 통과 루트를 최적화할 수 있다.
그리고 타이로드의 위치 설정이 자유롭기 때문에 현가장치의 지오메트리 설정이 자유로우며, 독립 조향이 가능하므로 최적의 조향각 구현 가능하여 휠의 그립력 극대화가 가능한 발명인 것이다.

Claims (6)

  1. 차폭방향을 일정 간격을 두고 차체 길이방향으로 배치되는 사이드 멤버와, 상기 사이드 멤버의 전측부에 차폭방향으로 배치되어 상호 연결 고정되는 크로스 멤버로 이루어지는 서브 프레임과;
    상기 서브 프레임의 사이드 멤버에 각각 독립적으로 배치되는 스티어링 기어 모터와, 상기 스티어링 기어 모터의 로드 진퇴동작을 너클까지 전달하여 조향이 이루어지도록 하는 스티어링 동력 전달수단을 포함하는 스티어링 기구 어셈블리를 포함하여 이루어지는 스티어링 기어 프레임을 이용한 최적의 서스펜션 레이아웃.
  2. 제1항에 있어서, 서브 프레임은 사이드 멤버의 전측부분이 차체의 메인 사이드 멤버에 고정되고, 후측부분이 차체의 메인 크로스 멤버에 고정됨을 특징으로 하는 스티어링 기어 프레임을 이용한 최적의 서스펜션 레이아웃.
  3. 제1항에 있어서, 서브 프레임의 사이드 멤버 전측부분 외측에 각각 현가장치의 로워 컨트롤 아암이 연결됨을 특징으로 하는 스티어링 기어 프레임을 이용한 최적의 서스펜션 레이아웃.
  4. 제1항에 있어서, 스티어링 기구 어셈블리의 스티어링 기어 모터는 사이드 멤버에 길이방향으로 배치하되, 사이드 멤버의 상측부재를 하향 곡면으로 형성하여이에 스티어링 기어모터가 올려진 상태에서 상측 커버에 의하여 고정됨을 특징으로 하는 스티어링 기어 프레임을 이용한 최적의 서스펜션 레이아웃.
  5. 제1항에 있어서, 스티어링 동력 전달수단은 중간부에 힌지부를 두고 차폭방향 링크와 차체 길이방향 링크가 형성되어 차폭 방향 링크는 스티어링 기어 모터의 로드와 힌지 연결되고, 차체 길이방향 링크는 타이로드와 연결되는 회전체로 이루어짐을 특징으로 하는 스티어링 기어 프레임을 이용한 최적의 서스펜션 레이아웃.
  6. 제5항에 있어서, 회전체는 상호 대칭으로 배치됨을 특징으로 하는 스티어링 기어 프레임을 이용한 최적의 서스펜션 레이아웃.
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