KR20030096712A - 자동차의 휠 얼라인먼트 조절 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 휠 얼라인먼트 조절 장치에 관한 것으로, 전방 현가 장치에 있어 너클 아암과 타이 로드 사이를 상대 회동이 가능하게 연결하는 볼 조인트의 설치 위치를 조타각과 차속 대비 가변적으로 조절할 수 있도록 함으로써, 주행중 전륜이 범프 및 리바운드될 때 휠 얼라인먼트의 특성중 토우각과 캠버각을 각각 최적으로 상태로 조절할 수 있게 하여 주행의 안정성을 확보할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 차체 프레임(10)상에 일측 전/후방 부위가 마운팅 부위(12,12')를 매개로 하여 각각 고정되는 로어 아암(14)과, 이 로어 아암(14)의 일측에 고정된 너클 아암(15)의 일측에 조향 장치의 타이 로드(18)의 선단 부위를 상대 회동이 가능하게 연결하는 볼 조인트(20)를 구비한 전방 현가 장치에 있어서, 상기 볼 조인트(20)에는 주행중인 차량의 조타각과 차속을 검출하는 검출부와, 이 검출부로부터 검출된 입력값에 따라 적정의 제어 신호를 출력하는 제어부 및, 이 제어부로부터 출력된 제어 신호에 따라 상기 볼 조인트(20)의 상하 방향의 위치를 조절하는 구동부로 이루어진 위치 조절 수단이 구비되어 이를 매개로 하여 조타각 내지 차속에 따라 휠 얼라인먼트 특성을 가변화시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 휠 얼라인먼트 조절 장치{apparatus for adjusting wheel alignment of automotive vehicles}

본 발명은 자동차의 휠 얼라인먼트 조절 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전륜의 너클과 타이 로드 사이를 상대 회동이 가능하도록 연결하는 볼 조인트의 설치 위치를 조타각과 차속 대비 변화시킬 수 있게 하여 전륜의 토우각과 캠버각을 최적의 상태로 조절할 수 있도록 하는 자동차의 휠 얼라인먼트 조절 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 현가 장치에 있어 전방 차륜에는 캠버각과 킹핀 경사각, 토우각 및, 캐스터각과 같은 휠 얼라인먼트(wheel alignment)의 정렬 요소가 있는 바, 상기 휠 얼라인먼트는 차량의 특성에 따라 적절하게 조정되어야 주행의 안정성 내지 제동의 안정성 등을 각각 적절하게 보장할 수 있는 것이다.

즉, 종래 휠 얼라인먼트의 조정을 위한 전방 현가 장치의 일례로는 도 1에 도시된 바와 같이, 엔진과 변속기를 각각 장착시키는 차체 프레임(10)상에 마운팅 부위(12,12')를 매개로 하여 로어 아암(14)이 고정되고, 이 로어 아암(14)의 일측선단에 차륜(W)을 지지하는 너클 아암(15)이 고정되며, 상기 로어 아암(14)의 의 상부에는 스트럿 바아 조립체(16)가 수직하게 고정되며, 상기 너클 아암(15)의 일측에는 조향 장치의 타이 로드(18)가 볼 조인트(20)를 매개로 고정되어 있다.

여기서, 상기 너클 아암(15)과 타이 로드(18) 사이를 상대 회동 가능하게 연결하는 볼 조인트(20)의 설치 부위는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 타이 로드(18)의 엔드부(18a)상에 상기 볼 조인트(20)의 볼부위(20a)가 수용되고, 이 볼부위(20a)로부터 수직하게 일체로 연장된 스터드부위(20b)가 상기 너클 아암(15)의 일측 선단을 관통하여 너트(N)를 매개로 체결되어 있다.

따라서, 상기와 같은 전방 현가 장치에서는 상기 차체 프레임(10)에 대한 로어 아암(14)의 마운팅 부위(12,12')의 위치 내지 상기 너클 아암(15)과 타이 로드(18) 사이를 연결하는 볼 조인트(20)의 위치에 따라, 현가 장치에 있어 지오메트리 특성인 휠 얼라인먼트가 결정되어 주행중 차체의 범프 및 리바운드시 적절한 휠 얼라인먼트의 특성을 구현하게 된다.

그런데, 상기와 같은 종래 전방 현가 장치에서는 상기 볼 조인트(20)의 위치가 고정된 특성을 나타내므로, 주행중 차량의 거동 자세에 따라 최적의 휠 얼라인먼트 특성을 구현할 수 없다는 단점이 있다.

즉, 도 6 내지 도 7에 도시된 그래프에서와 같이, 주행중 차체가 범프 및 리바운드될 때 토우각과 캠버각이 각각 전방 현가 장치의 설계에 따라 획일적인 특성곡선(점선 도시)을 추종하게 되므로, 최적의 휠 얼라인먼트 특성을 구현하지 못한다는 것이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 전방 현가 장치에 있어 너클 아암과 타이 로드 사이를 상대 회동이 가능하게 연결하는 볼 조인트의 설치 위치를 조타각과 차속 대비 가변적으로 조절할 수 있도록 함으로써, 주행중 전륜이 범프 및 리바운드될 때 휠 얼라인먼트의 특성중 토우각과 캠버각을 각각 최적으로 상태로 조절할 수 있게 하여 주행의 안정성을 확보할 수 있도록 하는 자동차의 휠 얼라인먼트 조절 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차체 프레임상에 일측 전/후방 부위가 마운팅 부위를 매개로 하여 각각 고정되는 로어 아암과, 이 로어 아암에 고정되는 너클 아암의 일측에 조향 장치의 타이 로드의 선단 부위를 상대 회동이 가능하게 연결하는 볼 조인트를 구비한 전방 현가 장치에 있어서, 상기 볼 조인트에는 주행중인 차량의 조타각과 차속을 검출하는 검출부와, 이 검출부로부터 검출된 입력값에 따라 적정의 제어 신호를 출력하는 제어부 및, 이 제어부로부터 출력된 제어 신호에 따라 상기 볼 조인트의 상하 방향의 위치를 조절하는 구동부로 이루어진 위치 조절 수단이 구비되어 이를 매개로 하여 조타각 내지 차속에 따라 휠 얼라인먼트 특성을 가변화시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 자동차의 전방 차체측에 볼 조인트의 설치 상태를 도시한 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 볼 조인트의 장착 부위를 확대하여 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 휠 얼라인먼트의 조절을 위한 볼 조인트의 장착 상태를 도시한 단면도.

도 4는 도 3의 요부를 도시한 사시도.

도 5의 (a),(b)는 각각 휠 얼라인먼트의 조절을 위한 작동 상태를 도시한 단면도.

도 6은 도 3과 도 5에 각각 도시된 볼 조인트의 위치 변화에 따른 토우각과 캠버각의 변화를 도시한 그래프.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-차체 프레임12,12'-마운팅 부시

14-로어 아암15-너클 아암

16-스트럿 바아 조립체18-타이 로드

20-볼 조인트22-조타각 검출 센서

24-차속 검출 센서26-제어 유니트

28-모터30-워엄기어

32-워엄휘일34-하우징

36-트러스트 롤러 베어링

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 휠 얼라인먼트의 조절을 위한 볼 조인트의 장착 상태를 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 요부를 도시한 사시도이며, 도 5의 (a),(b)는 각각 휠 얼라인먼트의 조절을 위한 작동 상태를 도시한 단면도인 바, 본 발명의 상세한 설명을 위해 종래 볼 조인트의 장착 상태를 도시한 도 2에서와 동일한 참조부위에는 동일한 참조부호를 병기하면서, 아울러 전방 현가 장치의 주요 부위는 도 1을 참조로 하여 기술한다.

본 발명은 도면에 도시된 바와 같이, 차체 프레임(10)상에 일측 전/후방 부위가 마운팅 부위(12,12')를 매개로 하여 각각 고정되는 로어 아암(14)과, 이 로어 아암(14)의 일측에 고정된 너클 아암(15)의 일측에 조향 장치의 타이 로드(18)의 선단 부위를 상대 회동이 가능하게 연결하는 볼 조인트(20) 및, 이 볼 조인트(20)의 상하 방향의 위치를 조타각 내지 차속에 따라 적절하게 가변화시키는 위치 조절 수단을 포함하여 구성된다.

이를 위해, 상기 위치 조절 수단은 주행중인 차량의 조타각과 차속을 검출하는 검출부와, 이 검출부로부터 검출된 입력값에 따라 상기 볼 조인트(20)의 상하 방향의 위치를 조절하도록 제어 신호를 출력하는 제어부 및, 이 제어부로부터 출력된 제어 신호에 따라 상기 볼 조인트(20)의 상하 방향의 위치를 조절하는 구동부로 이루어진다.

여기서, 상기 검출부는 주행중인 차량의 조타각과 차속을 각각 검출하는 조타각 검출 센서(22)와 차속 검출 센서(24)로 구성된다.

그리고, 상기 제어부는 상기 조타각 검출 센서(22)와 차속 검출 센서(24)로부터 검출된 조타각과 차속으로부터 상기 볼 조인트(20)의 상하 방향의 위치를 최적의 상태로 제어하기 위해 제어 신호를 출력하는 제어 유니트(26)로 구성된다.

또한, 상기 구동부는 상기 제어 유니트(26)의 제어를 받아 동작되는 모터(28)와, 이 모터(28)의 회전축상에 설치된 워엄기어(30), 이 워엄기어(30)에 외접함과 더불어 내주면에 나사부(32a)를 갖춘 워엄휘일(32) 및, 상기 모터(28)와 워엄기어(30) 및 워엄휘일(32)을 각각 수용함과 더불어 상기 너클 아암(15)의 일측 선단에 설치된 하우징(34)으로 구성된다.

여기서, 상기 워엄휘일(32)은 상기 하우징(34)내에서 공회전이 자유롭도록 상하 부위가 각각 트러스트 롤러 베어링(36)을 매개로 공회전이 자유롭게 설치되어 있다.

그리고, 상기 볼 조인트(20)는 타이 로드(18)의 엔드부(18a)에 수용되는 볼부위(20a)와, 이 볼부위(20a)의 상측으로 일체로 연장형성됨과 더불어 상기 워엄기어(30)의 내주면의 나사부(32a)와 치합되도록 외주면에 나사부(20c)를 갖춘 스터드부위(20b)를 갖춘 구조로 되어 있다.

이에 따라, 상기 모터(28)의 회전에 따라 워엄기어(30)가 회전하면, 이 워엄기어(30)에 외접하여 치합된 워엄휘일(32)이 회전하고, 이 워엄휘일(32)이 회전하면, 이 워엄휘일(32)의 내주면의 나사부(32a)에 치합된 나사부(20c)를 갖춘 상기 볼 조인트(20)의 볼스터드부위(20b)는 상하방향으로 이동하게 되므로, 상기 너클 아암(15)과 타이 로드(18)의 엔드부(18a) 사이를 상대회동이 가능하도록 연결하는 볼 조인트(20)의 상하방향 위치가 인위적으로 조절가능하게 된다.

즉, 상기 볼 조인트(20)의 상하방향의 위치는 도 5의 (a),(b)에 각각 도시된 바와 같이 상기 모터(28)의 구동 방향에 따라 상기 너클 아암(15)의 하부에서 최대로 하방향으로 위치를 옮길 수 있으며, 또한 상기 너클 아암(15)의 상부에서 최대로 상방향으로 위치를 옮길 수도 있다.

이와 같이, 상기 너클 아암(15)과 타이 로드(18) 사이를 상대 회동이 가능한 상태로 연결하는 볼 조인트(20)가 이의 위치를 가변적으로 옮길 수 있게 되면, 도 6 내지 도 7에 각각 도시된 바와 같이, 주행중 차량의 거동 자세가 범프 및 리바운드 되는 경우에 있어, 상기 볼 조인트(20)의 위치에 따라 차륜의 휠 얼라인먼트에 있어 토우각과 캠버각은 각각 획일적인 특성 곡선(점선 도시)을 추종하여 변화되는 것이 아니라, 도 6 내지 도 7에 각각 실선으로 도시한 부위에서와 같이 보다 큰 범위내에서 변화될 수 있으므로, 이를 통해 전방 차륜의 휠 얼라인먼트 특성을 차량의 거동 자세에 따라 최적의 상태로 셋팅할 수 있게 된다.

즉, 주행중 조타각이나 차속에 따라 전방 차륜의 휠 얼라인먼트에 있어 토우각과 캠버각에 대한 최적의 상태의 구현을 위한 상기 볼 조인트(20)의 상하 방향 위치를 시험적으로 산출한 다음, 이를 맵데이터화 하여 상기 제어 유니트(26)에 기입력하게 되면, 주행중 다양한 주행 상황의 변화에도 전방 차륜의 휠 얼라인먼트 특성은 최적의 상태로 조절이 가능하게 되므로, 안정된 주행 성능의 확보를 도모할 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차의 휠 얼라인먼트 조절 장치에 의하면, 전방 현가 장치에서 너클 아암(15)과 타이 로드(18) 사이를 상대 회동이 가능하게 연결하는 볼 조인트(20)가 위치 조절 수단을 매개로 하여 이의 상하 방향 위치를 주행중 차량의 거동 자세의 변화에 따라 최적의 휠 얼라인먼트 특성을 구현할 수 있도록 토우각과 캠버각을 각각 적절하게 변화시킬 수 있음에 따라, 주행의 안정성을 도모할 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (5)

1. 차체 프레임(10)상에 일측 전/후방 부위가 마운팅 부위(12,12')를 매개로 하여 각각 고정되는 로어 아암(14)과, 이 로어 아암(14)의 일측에 고정된 너클 아암(15)의 일측에 조향 장치의 타이 로드(18)의 선단 부위를 상대 회동이 가능하게 연결하는 볼 조인트(20)를 구비한 전방 현가 장치에 있어서,

   상기 볼 조인트(20)에는 주행중인 차량의 조타각과 차속을 검출하는 검출부와, 이 검출부로부터 검출된 입력값에 따라 적정의 제어 신호를 출력하는 제어부 및, 이 제어부로부터 출력된 제어 신호에 따라 상기 볼 조인트(20)의 상하 방향의 위치를 조절하는 구동부로 이루어진 위치 조절 수단이 구비된 것을 특징으로 하는 자동차의 휠 얼라인먼트 조절 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 검출부는 주행중인 차량의 조타각과 차속을 각각 검출하는 조타각 검출 센서(22)와 차속 검출 센서(24)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 휠 얼라인먼트 조절 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 조타각 검출 센서(22)와 차속 검출 센서(24)로부터 검출된 조타각과 차속으로부터 상기 볼 조인트(20)의 상하 방향의 위치를 최적의 상태로 제어하기 위한 시험 데이터를 저장한 제어 유니트(26)로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 휠 얼라인먼트 조절 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동부는 상기 제어 유니트(26)의 제어를 받아 동작되는 모터(28)와, 이 모터(28)의 회전축상에 설치된 워엄기어(30) 및, 이 워엄기어(30)에 외접함과 더불어 내주면에 나사부(32a)를 갖추고서 상기 볼 조인트(20)의 스터드부위(20b)와 치합된 워엄휘일(32)을 갖춘 것을 특징으로 하는 자동차의 휠 얼라인먼트 조절 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 워엄휘일(32)의 상하부위에는 이의 공회전을 위해 하우징(34)과의 사이로 트러스트 롤러 베어링(36)이 각각 배치된 것을 특징으로 하는 자동차의 휠 얼라인먼트 조절 장치.