KR20050076872A - 토션 빔 액슬 서스펜션 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토션 빔 액슬 서스펜션에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 트레일링 암에 4절 링크와 마운팅 보조링크가 장착됨으로써 컴플라이언스 토우 아웃이 감소될 수 있는 토션 빔 액슬 서스펜션에 관한 것이다.

Description

토션 빔 액슬 서스펜션{torsion beam axle suspension}

본 발명은 토션 빔 액슬 서스펜션에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 트레일링 암에 4절 링크와 마운팅 보조링크가 장착됨으로써 컴플라이언스 토우 아웃이 감소될 수 있는 토션 빔 액슬 서스펜션에 관한 것이다.

서스펜션은 차축과 차체를 연결하여 주행 중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달하지 않도록 하여, 차체의 손상을 방지하고 차량의 승차감과 안정성을 확보하기 위한 장치이다. 서스펜션 중에서도 토션 빔 액슬 서스펜션은 고강력 강판을 사용한 보통 U자 또는 V자 형 토션 빔, 토션 빔 양단에 접착되는 트레일링 암, 레터럴 로드, 쇽업소버, 코일 스프링 등으로 구성되어 있다. 토션 빔 액슬 서스펜션에는 액슬 빔 타입(V형), 피봇 빔 타입(역V형), 커플드 빔 타입(H형) 세 가지가 있다.

종래의 커플드 토션 빔 서스펜션은 특허등록 제 20-0278494호에 구체적으로 제시되어 있다.

도 1은 종래의 커플드 토션 빔 액슬 서스펜션을 도시한 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 좌ㆍ우측 휠에 연결되고 토션 빔(2)에 의해 연결되는 좌ㆍ우 트레일링 암(4,6)과, 이 트레일링 암(4,6)의 끝단부에 장착되어 트레일링 암(4,6)을 차체 프레임에 결합시키는 마운팅부로 구성된다.

도 2는 종래의 토션 빔 액슬 서스펜션에 횡력 작용 시의 상태를 도시한 상태도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 커플드 토션 빔 액슬 서스펜션은 구조적 특성상 코너링 시, 횡력에 의해 횡변위(x)를 일으켜 컴플라이언스(compliance) 토우 아웃을 유발하여 조종안전성이 저하된다.

뿐만 아니라, 조향 변화를 일으킴에 따라 직진 안정성을 해칠 뿐만 아니라 승차감을 저하시킨다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 트레일링 암 또는 토션 빔의 강성이 증대될 뿐만 아니라, 횡력 작용 시 횡변위량이 감소되어 조종안정성과 직진안정성을 향상시킬 뿐만 아니라 탑승자의 승차감이 향상될 수 있는 토션 빔 액슬 서스펜션을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 특징은 차량 코너링 시나 범프 시 차체가 상승될 때 컴플라이언스 토우 아웃이 감소하는 방향으로 횡변위가 일어나 횡력을 상쇄시켜 조종안정성이 향상될 수 있는 토션 빔 액슬 서스펜션을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 특징은 차량 주행 시 횡변위량이 억제되어 조종안정성과 직진안정성을 향상시킬 뿐만 아니라 탑승자의 승차감이 향상될 수 있는 토션 빔 액슬 서스펜션을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 특징은 차량의 리바운드 시 차량의 휠이 노면의 굴곡을 따라가며 노면에 붙어서 굴러가므로 승차감이 향상될 수 있는 토션 빔 액슬 서스펜션을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 토션 빔 액슬 서스펜션은 차체 길이방향으로 배치되는 제1,2 트레일링 암과, 상기 제1,2 트레일링 암을 연결하는 토션 빔을 포함하여 이루어지되,

상기 제1 트레일링 암에는 트레일링 암의 상하 운동은 자유롭지만 횡방향 운동을 구속하는 4절 링크가 장착된다.

이 구성에 의하면, 트레일링 암의 강성이 증대된다.

그 뿐만 아니라, 횡력 작용 시 트레일링 암의 횡변위량이 감소되어 조종안정성과 직진안정성을 향상시킬 뿐만 아니라 탑승자의 승차감이 향상된다.

전술한 구성에서, 상기 4절 링크는 한쪽 끝단은 차체 프레임에 장착되고 다른 쪽 끝단은 제1 트레일링 암에 장착되는 제1 링크와, 상기 제1 링크와 힌지 연결되며 제1 트레일링 암에 장착되는 제2 링크와, 상기 제2 링크의 끝단과 힌지 연결되며 차체 프레임에 장착되는 제3 링크로 이루어지면, 4절 링크가 컴플라이언스 토우 아웃이 감소하는 방향으로 이동함으로써, 컴플라이언스 토우 아웃이 감소하는 방향으로 트레일링 암의 횡변위가 일어나 횡력을 상쇄시키므로 조종안정성이 향상된다.

한편, 차체 길이방향으로 배치되는 제1,2 트레일링 암과, 상기 제1,2 트레일링 암을 연결하는 토션 빔을 포함하여 이루어지되,

상기 토션 빔에는 토션 빔의 상하 운동은 자유롭지만 횡방향 운동을 구속하는 4절 링크가 장착되면, 토션 빔의 강성이 증대될 뿐만 아니라, 횡력 작용 시 토션 빔의 횡변위량이 감소되어 조종안정성과 직진안정성을 향상시킬 뿐만 아니라 탑승자의 승차감이 향상된다.

전술한 구성에서, 상기 4절 링크는 한쪽 끝단은 차체 프레임에 장착되고 다른 쪽 끝단은 토션 빔에 장착되는 제1 링크와, 상기 제1 링크와 힌지 연결되며 토션 빔에 장착되는 제2 링크와, 상기 제2 링크의 끝단과 힌지 연결되며 차체 프레임에 장착되는 제3 링크로 이루어지면, 4절 링크가 컴플라이언스 토우 아웃이 감소하는 방향으로 이동함으로써, 컴플라이언스 토우 아웃이 감소하는 방향으로 토션 빔의 횡변위가 일어나 횡력을 상쇄시키므로 조종안정성이 향상된다.

나아가, 상기 제1 링크와 제2 링크의 연결부에는 길이가 가변될 수 있는 마운팅 보조링크가 장착되면, 마운팅 보조링크의 피스톤이 이동하여 횡변위량이 억제되며 이로 인해 조종안정성과 직진안정성을 향상시킬 뿐만 아니라 탑승자의 승차감이 향상될 수 있다.

그뿐만 아니라, 차량의 리바운드 시 차량의 휠이 노면의 굴곡을 따라가며 노면에 붙어서 굴러가므로 승차감이 향상될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

참고적으로, 이하에서 설명될 본 발명의 구성들 중 종래기술과 동일한 구성에 대해서는 전술한 종래기술을 참조하기로 하고 별도의 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 서스펜션을 도시한 후면도이고, 도 4는 도 3의 커플드 토션 빔 액슬 서스펜션에 횡력 작용 시의 상태를 도시한 상태도이고, 도 5는 도 3의 커플드 토션 빔 액슬 서스펜션이 범프 시의 상태를 도시한 상태도이며, 도 6은 도 3의 마운팅 보조링크(150)를 확대 도시한 확대도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 토션 빔 액슬 서스펜션은 차체 길이방향으로 배치되는 제1,2 트레일링 암과, 제1,2 트레일링 암을 연결하는 토션 빔(200)을 포함하여 이루어진다.

제1,2 트레일링 암의 전방측은 부시를 통해 차체 프레임(500)에 결합되고 후방측은 스핀들(300)에 의해 휠(400)과 결합된다.

스핀들(300)은 휠(400)을 회전 가능하게 지지하며 이 구성을 통하여 휠(400)이 상ㆍ하로 움직였을 경우 트레일링 암(100)이 상하운동을 하게 된다.

제1 트레일링 암(100)에는 도 2에 도시한 A부에 4절 링크가 각각 장착된다.

4절 링크는 도 3에서 도시한 바와 같이, 제1 링크(110)와 제2 링크(120)와 제3 링크(130)로 이루어진다.

제1 링크(110)의 한쪽 끝단은 차체 프레임(500)에 장착되고 다른 쪽 끝단은 제1 트레일링 암(100)에 장착된다.

제2 링크(120)의 한쪽끝단은 제1 링크(110)의 제1 트레일링 암(100)에 장착된 부분에 힌지 가능하게 연결된다.

제 3링크(130)의 한쪽 끝단은 제2링크(120)의 끝단에 힌지 가능하게 연결되며 다른 쪽 끝단은 차체 프레임(500)에 장착된다.

이때, 제1 링크(110)의 길이는 제2 링크(120)와 제 3링크(130)의 길이의 합보다 작으며, 제1 링크(110)는 중심선에서 차체 바깥방향으로 기울어져 있다.

토션 빔(200)의 양단은 제1,2측 트레일링 암에 용접 결합된다.

이하, 전술한 구성을 갖는 본 실시예의 작용을 설명한다.

차량의 코너링 시, 휠(400)에 차체의 안쪽 방향으로 횡력이 작용하면 휠(400)과 연결되어 있는 제1 트레일링 암(100)에도 횡력이 작용하게 되어 횡 컴플라이언스 토우 아웃이 발생하게 된다.

이때, 제1 트레일링 암(100)과 차체 프레임(500)에 장착된 4절 링크에 의해 제1 트레일링 암(100)의 강성이 증대된다.

그 뿐만 아니라, 도 4에 도시한 바와 같이, 횡력 작용 시 4절 링크의 제2 링크(120)와 제 3링크(130)가 일직선상에 오게 되므로 고착되어 더 이상 움직이지 않아 횡변위량(y)이 도 2에서 도시한 종래의 횡변위량(x)보다 감소된다.

이렇게, 횡변위량(x)이 감소되어 조종안정성과 직진안정성을 향상시킬 뿐만 아니라 탑승자의 승차감이 향상된다.

여기서, 제 1트레일링 암은 좌ㆍ우측 어느 한 트레일링 암이 될 수 있으며, 좌ㆍ우측 트레일링 암에 각각 4절 링크가 장착될 수도 있음은 물론이다.

한편, 차체에는 노면의 굴곡에 따른 외력이 휠(400)을 통해 전달되고 이에 제1 트레일링 암(100)은 노면의 굴곡을 따라 상하운동을 하게되며 차량 코너링 시에도 휠(400)과 이 휠(400)에 연결되어 있는 제1 트레일링 암(100)은 횡력이 발생함과 동시에 상승하게 된다.

이렇게, 제 1트레일링 암(100)의 범프 시 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 링크(110)와 제2 링크(120)가 상승하면서 차체 바깥방향으로 밀려나게 된다.

이때, 제2 링크(120)에 연결되어 있는 제3 링크(130)도 연동되어 차체 바깥방향으로 이동한다.

따라서, 제 1트레일링 암(100)의 코너링 시나 범프 시 4절 링크가 차체 바깥방향 즉, 컴플라이언스 토우 아웃이 감소하는 방향으로 이동함에 따라 횡력이 작용하는 반대방향으로 횡변위(z)가 발생하여 컴플라이언스 토우 아웃이 감소하게 되는 것이다.

즉, 차량 코너링 시나 범프 시 차체가 상승될 때 제1 트레일링 암(100)에 장착된 4절 링크에 의해 제1 트레일링 암(100)이 컴플라이언스 토우 아웃이 감소하는 방향으로 횡변위(z)가 일어나 횡력을 상쇄시키므로 조종 안정성이 향상된다.

상기의 설명에서는 제1 링크(110)를 중심으로 차체 바깥방향으로 제2 링크(120)와 제 3링크(130)가 장착되었지만, 제1 링크(110)를 중심으로 차체 중심방향으로 제2 링크(120)와 제 3링크(130)가 장착될 수도 있다.

즉, 4절 링크의 제1 링크(110)와 제2 링크(120)의 힌지 부분에 상하력이 작용할 때 컴플라이언스 토우 아웃이 감소하는 방향 즉, 차체 바깥방향으로 이동할 수 있는 구조이면 되는 것이다.

한편, 4절 링크는 토션 빔(200)에 장착될 수도 있다.

이렇게, 4절 링크가 토션 빔(200)에 장착되면 상기에서 설명한 바와 같이, 4절 링크에 의해 토션 빔(200)의 강성이 증대되며, 횡력 작용 시 제2 링크(120)와 제 3링크(130)가 일직선상에 오게 되므로 고착되어 더 이상 움직이지 않아 횡변위량(y)이 감소되어 조종안정성과 직진안정성을 향상시킬 뿐만 아니라 탑승자의 승차감이 향상된다.

뿐만 아니라, 차량 코너링 시나 범프 시 차체가 상승될 때 토션 빔(200)에 장착된 4절 링크에 의해 토션 빔(200)이 컴플라이언스 토우 아웃이 감소하는 방향으로 횡변위(z)가 일어나 횡력을 상쇄시키므로 조종 안정성이 향상된다.

나아가, 제1 링크(110)와 제2 링크(120)의 연결부에는 길이가 가변될 수 있는 마운팅 보조링크(150)가 장착되는 것이 바람직하다.

마운팅 보조링크(150)는 피스톤 로드(155)와, 피스톤 로드(155)에 일체로 형성된 피스톤(153)과, 피스톤 로드(155)가 상하운동을 하는 실린더(151)로 구성되어 있다.

피스톤 로드(155)는 제1 트레일링 암(100)에 마운팅된다.

한편, 4절 링크가 토션 빔(200)에 장착되는 경우에는 피스톤 로드(155)는 토션 빔(200)에 마운팅된다.

이렇게, 마운팅 보조링크(150)가 장착되면, 차량의 주행 시 휠(400)을 통해 좌ㆍ우 횡력을 받게 되면 마운팅 보조링크(150)의 피스톤(153)이 이동하여 마운팅 보조링크(150)의 길이가 줄어들므로 횡변위량(y)이 억제되며 이로 인해 조종안정성과 직진안정성을 향상시킬 뿐만 아니라 탑승자의 승차감이 향상된다.

한편, 차량의 공차 시에는 도 6에 도시한 바와 같이, 피스톤(153)이 실린더(151) 내부의 상부에 위치하게 된다.

그러나, 차량의 리바운드 시에는 피스톤(153)이 아래로 슬라이딩되어 마운팅 보조링크(150)의 길이가 늘어남에 따라 차량의 휠(400)이 노면의 굴곡을 따라가며 노면에 붙어서 굴러가므로 승차감이 향상된다.

상기 종래기술에서 서술한 바와 같이, 토션 빔(200) 액슬 서스펜션에는 액슬 빔 타입(U형), 피봇 액슬 타입(역U형), 커플드 빔 타입(H형) 세 가지가 있는데, 상기의 상세한 설명에는 커플드 빔 타입을 예로 들어 설명하였으나, 액슬 빔 타입이나 피봇 액슬 타입에도 적용될 수 있음은 자명하다고 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 토션 빔 액슬 서스펜션에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

트레일링 암이나 토션 빔에 4절 링크가 장착됨으로써, 트레일링 암 또는 토션 빔의 강성이 증대된다.

그 뿐만 아니라, 횡력 작용 시 횡변위량이 감소되어 조종안정성과 직진안정성을 향상시킬 뿐만 아니라 탑승자의 승차감이 향상된다.

한편, 차량 코너링 시나 범프 시 차체가 상승될 때 트레일링 암이나 토션 빔에 장착된 4절 링크가 컴플라이언스 토우 아웃이 감소하는 방향으로 이동함으로써, 컴플라이언스 토우 아웃이 감소하는 방향으로 토션 빔 또는 트레일링 암의 횡변위가 일어나 횡력을 상쇄시키므로 조종안정성이 향상된다.

나아가, 제1 링크와 제2 링크의 연결부에는 길이가 가변될 수 있는 마운팅 보조링크가 장착됨으로써, 차량 주행 시 횡력이 발생될 때 마운팅 보조링크의 길이가 줄어들어 횡변위량이 억제되므로 이로 인하여 조종안정성과 직진안정성을 향상시킬 뿐만 아니라 탑승자의 승차감이 향상된다.

반면, 차량의 리바운드 시에는 마운팅 보조링크의 길이가 늘어남에 따라 차량의 휠이 노면의 굴곡을 따라가며 노면에 붙어서 굴러가므로 승차감이 향상된다.

도 1은 종래의 커플드 토션 빔 액슬 서스펜션을 도시한 사시도.

도 2는 종래의 토션 빔 액슬 서스펜션에 횡력 작용 시의 상태를 도시한 상태도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 서스펜션을 도시한 후면도.

도 4는 도 3의 커플드 토션 빔 액슬 서스펜션에 횡력 작용 시의 상태를 도시한 상태도.

도 5는 도 3의 커플드 토션 빔 액슬 서스펜션이 범프 시의 상태를 도시한 상태도.

도 6은 도 3의 마운팅 보조링크를 확대 도시한 확대도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 제1 트레일링 암 110 : 제1 링크

120 : 제2 링크 130 : 제3 링크

150 : 마운팅 보조링크 151 : 실린더

153 : 피스톤 155 : 피스톤 로드

200 : 토션 빔 300 : 스핀들

400 : 휠 500 : 차체 프레임

A : 마운팅부 y,z : 횡변위량

Claims (5)

1. 차체 길이방향으로 배치되는 제1,2 트레일링 암과,

   상기 제1,2 트레일링 암을 연결하는 토션 빔을 포함하여 이루어지되,

   상기 제1 트레일링 암에는 트레일링 암의 상하 운동은 자유롭지만 횡방향 운동을 구속하는 4절 링크가 장착된 것을 특징으로 하는 토션 빔 액슬 서스펜션.
2. 차체 길이방향으로 배치되는 제1,2 트레일링 암과,

   상기 제1,2 트레일링 암을 연결하는 토션 빔을 포함하여 이루어지되,

   상기 토션 빔에는 토션 빔의 상하 운동은 자유롭지만 횡방향 운동을 구속하는 4절 링크가 장착된 것을 특징으로 하는 토션 빔 액슬 서스펜션.
3. 제 1항에 있어서, 상기 4절 링크는 한쪽 끝단은 차체 프레임에 장착되고 다른 쪽 끝단은 제1 트레일링 암에 장착되는 제1 링크와,

   상기 제1 링크와 힌지 연결되며 제1 트레일링 암에 장착되는 제2 링크와,

   상기 제2 링크의 끝단과 힌지 연결되며 차체 프레임에 장착되는 제3 링크로 이루어진 것을 특징으로 하는 토션 빔 액슬 서스펜션.
4. 제 2항에 있어서, 상기 4절 링크는 한쪽 끝단은 차체 프레임에 장착되고 다른 쪽 끝단은 토션 빔에 장착되는 제1 링크와,

   상기 제1 링크와 힌지 연결되며 토션 빔에 장착되는 제2 링크와,

   상기 제2 링크의 끝단과 힌지 연결되며 차체 프레임에 장착되는 제3 링크로 이루어진 것을 특징으로 하는 토션 빔 액슬 서스펜션.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 제1 링크와 제2 링크의 연결부에는 길이가 가변될 수 있는 마운팅 보조링크가 장착된 것을 특징으로 하는 토션 빔 액슬 서스펜션.