KR20060022067A - 오버 스티어 방지를 위한 마운팅 부시와 이를 적용한 토션비임 액슬형 현가 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토션 비임 액슬형 현가 장치에 있어 트레일링 아암의 전방측 마운팅부에 설치되는 마운팅 부시의 형상을 변경하고 이를 매개로 부시의 종방향 강성에 변화를 줄 수 있도록 함으로써, 선회시 오버 스티어의 정도를 줄일 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 마운팅 볼트의 삽입을 위해 중공 형상으로 형성되는 내통과; 상기 내통의 외주면 전 둘레에 대해 가류 접합되면서 종단면을 기준으로 양 측부에 수평 방향으로 절개된 형태의 슬롯부를 형성한 고무 부시 및; 상기 고무 부시의 외주면 전 둘레에 대해 가류 접합되는 외통을 갖추되; 상기 내통은 종단면을 기준으로 양측 가장자리의 부위가 외측으로 경사진 방향으로 벌어지도록 절곡되어 원추형의 장구형상을 이루는 제1경사부를 일체로 형성하고, 상기 고무 부시는 종단면을 기준으로 양측 가장자리의 부위가 상기 슬롯부의 외곽에서 경사진 형태의 제2경사부를 형성하며, 상기 고무 부시의 제2경사부는 상기 내통의 제1경사부와 다소 이격된 상태로 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

오버 스티어 방지를 위한 마운팅 부시와 이를 적용한 토션 비임 액슬형 현가 장치{mounting bush for preventing over-steer and coupled torsion beam axle type suspension system adapted the same}

도 1은 종래 토션 비임 액슬형 현가 장치를 도시한 평면도.

도 2는 도 1에 도시된 마운팅 부시의 종단면도.

도 3은 종래 토션 비임 액슬형 현가 장치에서 선회시 발생하는 토우 아웃의 현상을 도시한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 토션 비임 액슬형 현가 장치를 도시한 평면도.

도 5는 도 4에 도시된 마운팅 부시의 종단면도.

도 6은 도 5에 도시된 마운팅 부시에 있어, 선회시와 비선회시의 종방향 힘과 변형에 대한 차이를 나타내는 그래프.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10-트레일링 아암 12-토션 비임 액슬

14-차륜 16-마운팅 부시

18-마운팅 볼트 20-마운팅 브라켓

본 발명은 오버 스티어 방지를 위한 부시에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토션 비임 액슬형 현가 장치에 있어, 트레일링 아암의 전방 마운팅부에 적용되어 오버 스티어를 방지하는 부시에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 현가 장치는 차체와 차륜을 연결하는 것으로서, 주행중 노면으로부터 받는 충격이나 진동을 흡수하여, 차체의 운동 억제와 차륜의 지지 및 차륜의 하중 변화를 최소화하면서 노면과 접지 상태의 유지 등과 같은 역할을 수행하여 승차감과 자동차의 안정성을 향상시키는 것이다.

이를 위해, 현가 장치에서는 주행중 노면으로부터 가해지는 상하 방향의 힘과 충격은 스프링과 쇽 업소버에 의해 흡수되고, 전후 및 횡 방향으로 작용하는 힘은 현가 장치를 구성하고 있는 각종 링크류의 부품에 의해 지지되고 있다.

이와 같은 기능을 수행하는 현가 장치에는 다양한 형태가 있는 바, 그 중에서 반 독립식 후륜 현가 장치의 한 종류인 토션 비임 액슬형(CTBA;coupled torsion beam axle) 현가 장치는 도 1에 도시된 바와 같다.

즉, 차체의 길이 방향을 따라 배치되는 좌/우측 트레일링 아암(1)과, 상기 좌/우측 트레일링 아암(1) 사이를 연결하도록 차체의 폭 방향을 따라 배치되는 토션 비임 액슬(3) 및, 상기 토션 비임 액슬(3)의 내부에서 상기 좌/우측 트레일링 아암 사이를 연결하는 토션 바아(도시안됨) 등을 갖춘 구조로 이루어진다.

또한, 상기 트레일링 아암(1)의 후방 부위에는 차륜(5)이 설치되고, 상기 트 레일링 아암(1)의 전방 부위에는 마운팅 부시(7)를 매개로 차체에 연결되는 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 마운팅 부시(7)는 도 2에 도시된 바와 같이, 내통(7a)과 외통(7b) 사이에 방진 고무(7c)가 가류 접착되어 고정되고, 상기 내통(7a)은 장착용 볼트(9)를 매개로 차체에 고정된 장착용 브라켓(11)에 지지되어 차체에 고정되어진다.

상기와 같은 구성을 가지는 종래 토션 비임 액슬형의 현가 장치에서는 구조가 비교적 간단하여 차량에 있어 점유하는 공간이 작고, 장착이 용이하며, 무게가 작게 나가고, 추가의 안티 롤 바아의 구성이 필요없다는 장점이 있다.

또한, 토션 비임 액슬형의 현가 장치는 주행중 롤(roll) 시 캠버의 변화가 작고, 제동시 차체의 후미가 들리는 현상이 작기 때문에, 중/소형의 전륜 구동형 자동차에서 후륜 현가 장치로 널리 적용되고 있는 실정이다.

그런데, 상기와 같은 구성의 종래 토션 비임 액슬형 현가 장치를 적용한 차량에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 선회시 상기 차륜(5)에 횡력(F)이 작용하게 되는 데, 즉, 정상 상태에서 일점 쇄선으로 도시된 현가 장치가 횡방향으로 밀리면서 실선으로 도시된 바와 같이, 선회 외측의 후방에 위치한 차륜(5)이 차체쪽으로 밀려 들어오면서 토우 아웃(toe out)되는 방향으로 회전하게 된다.

이와 같이 후륜의 휠 얼라인먼트가 선회시 토우 아웃으로 변화되면, 선회 반경이 작아지는 바람직하지 못한 오버 스티어(over steer; 과대 조향) 현상이 발생되어 선회의 안정성에 악영향을 미치게 된다.

이와 같은 토우 아웃의 주요 원인으로는 선회에 따라 발생되는 횡력(F)에 의해, 선회 외측에 위치하고 있는 마운팅 부시(7; 도면 기준으로 좌측에 위치함)가 후방으로 밀리고, 선회 내측에 위치하고 있는 마운팅 부시(7; 도면 기준으로 우측에 위치함)가 전방으로 밀리면서 발생되는 것이다.

이 경우, 좌/우측 마운팅 부시(7)의 변형에 따른 차량의 종방향 성분 차이를 마운팅 부시(7) 사이의 거리로 나눈 값이 토우 아웃 각도(θ)에 해당되는 바, 상기 토우 아웃의 각도(θ)는 마운팅 부시(7) 사이의 거리와, 마운팅 부시(7)와 차륜(5)의 중심과의 사이의 거리에 의해 결정되는 것으로 알려지고 있다.

아울러, 상기와 같은 기하학적 인자를 제외하면, 상기 토우 아웃의 각도(θ)는 상기 마운팅 부시(7)의 방진 고무(7c)에 대한 차량의 종방향 강성(k)에 의해 결정되는 것으로 알려지고 있다.

이 경우, 상기 마운팅 부시(7)의 방진 고무(7c)에 대한 종방향 강성(k)을 크게 하면, 선회시 토우 아웃의 경향을 줄일 수 있으나, 부시의 진동 및 충격 절연의 성능이 저하되어 차량의 NVH 특성을 악화시키는 문제가 있었다.

이와는 반대로, 상기 마운팅 부시(7)의 종방향 강성(k)을 작게 하면, 부시의 진동 및 충격 절연의 성능이 향상되어 차량의 NVH 특성이 증진되는 반면에 선회시 토우 아웃의 경향이 증가되는 문제가 있었다.

즉, 상기 마운팅 부시(7)의 종방향 강성(k)의 값에 대한 적정의 설정은 선회시 토우 아웃의 정도와, 주행중 NVH 특성에 대한 정도를 각각 동시에 만족시키는 데 어려움이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 토션 비임 액슬형 현가 장치에 있어 트레일링 아암의 전방측 마운팅부에 설치되는 마운팅 부시의 형상을 변경하고 이를 매개로 부시의 종방향 강성에 변화를 줄 수 있도록 함으로써, 선회시 오버 스티어의 정도를 줄일 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마운팅 부시는, 마운팅 볼트의 삽입을 위해 중공 형상으로 형성되는 내통과; 상기 내통의 외주면 전 둘레에 대해 가류 접합되면서 종단면을 기준으로 양 측부에 수평 방향으로 절개된 형태의 슬롯부를 형성한 고무 부시 및; 상기 고무 부시의 외주면 전 둘레에 대해 가류 접합되는 외통을 갖추되; 상기 내통은 종단면을 기준으로 양측 가장자리의 부위가 외측으로 경사진 방향으로 벌어지도록 절곡되어 원추형의 장구형상을 이루는 제1경사부를 일체로 형성하고, 상기 고무 부시는 종단면을 기준으로 양측 가장자리의 부위가 상기 슬롯부의 외곽에서 경사진 형태의 제2경사부를 형성하며, 상기 고무 부시의 제2경사부는 상기 내통의 제1경사부와 다소 이격된 상태로 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 토션 비임 액슬형 현가 장치는, 상기 기재된 마운팅 부시를 전방측 마운팅부에 장착하고서, 차체의 좌/우측에서 길이 방향을 따라 설치되는 한 쌍의 트레일링 아암과; 상기 트레일링 아암의 전방측 마운팅부로부터 후방으로 이격된 위치에서 좌/우측 트레일링 아암 사이를 연결하도록 설치되는 토션 비임 액슬 및; 상기 토션 비임 액슬로부터 후방으로 이격된 위치에서 상기 트레일링 아암의 측부에 설치된 차륜을 갖춘 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 토션 비임 액슬형 현가 장치는 도 4에 도시된 바와 같이, 차체의 좌/우측부에 트레일링 아암(10)이 차체에 대해 길이 방향을 따라 길게 배치되고, 상기 트레일링 아암(10)의 사이에는 차체의 폭 방향을 따라 토션 비임 액슬(12)이 이들 사이를 연결하도록 설치되어 있다.

그리고, 상기 트레일링 아암(10)의 후방 부위에는 좌/우측 차륜(14)이 설치되고, 상기 트레일링 아암(10)의 전방 부위는 마운팅 부시(16)를 매개로 차체에 결합되는 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 마운팅 부시(16)는 도 5에 도시된 바와 같이, 중공 형상으로 이루어져 내부에 삽입되는 마운팅 볼트(18)를 매개로 차체에 고정되는 내통(16a)과, 상기 내통(16a)의 외주면 전 둘레에 대해 가류 접합되면서 종단면을 기준으로 양 측부에 수평 방향으로 절개된 형태의 슬롯부(16c)를 형성한 고무 부시(16b) 및, 상기 고무 부시(16b)의 외주면 전 둘레에 대해 가류 접합되는 외통(16d)을 갖춘 구조로 이루어진다.

또한, 상기 내통(16a)은 종단면을 기준으로 양측 가장자리의 부위가 외측으로 경사진 방향으로 벌어지도록 절곡되어 원추형의 장구형상을 이루는 제1경사부 (16e)를 일체로 형성하고, 상기 고무 부시(16b)는 종단면을 기준으로 양측 가장자리의 부위가 상기 슬롯부(16c)의 외곽에서 경사진 형태의 제2경사부(16f)를 형성하며, 상기 고무 부시(16b)의 제2경사부(16f)는 상기 내통(16a)의 제1경사부(16e)와 다소 이격된 상태로 배치되어 있다.

한편, 상기 슬롯부(16c)는 상기 고무 부시(16b)의 양 측부에서 동심원을 이루도록 형성되고, 상기 마운팅 볼트(18)는 차체에 고정된 마운팅 브라켓(20)에 삽입되어 체결된다.

따라서, 상기와 같은 구조로 이루어진 마운팅 부시(16)를 매개로 차체에 고정되는 상기 트레일링 아암(10)의 전방측 마운팅부는 선회시 토우 아웃의 정도를 줄일 수 있게 되는 바, 이는 상기 마운팅 부시(16)가 가지는 종방향 강성(k)의 변화에 따라 기인하는 것이다.

즉, 상기 마운팅 부시(16)는 정상적인 직진 주행과 선회시에 각각 종방향 강성(k)에 변화를 일으키게 되는 데, 이는 도 6에서 직진 주행시와 같이 비선회시의 종방향 강성(k)의 변화를 나타내는 선(가)과, 선회시 종방향 강성(k)의 변화를 나타내는 선(나)을 통해 쉽게 이해할 수 있다.

이를 보다 상세하게 설명하면, 정상적인 직진 주행 상태에서 상기 고무 부시(16b)의 종방향 강성(k)은 종방향으로 가해지는 외력에 대해 일정한 비율로 증가하다가, 선회가 수반되면서 상기 마운팅 부시(16)에 횡력(F)이 작용하게 되면, 상기 고무 부시(16b)는 슬롯부(16c)를 매개로 횡방향으로 수축되는 변형을 유발하게 되는 바, 이때 상기 내통(16a)의 제1경사부(16e)와 상기 고무 부시(16b)의 제2경사부 (16f)가 각각 접촉하게 되면서 상기 고무 부시(16b)의 종방향 수축은 제한을 받게 되고, 이에 따라 상기 고무 부시(16b)의 종방향 강성(k)이 크게 증가하는 변화를 하게 된다.

이와 같이 선회시 상기 트레일링 아암(10)의 전방측 마운팅부에 설치된 마운팅 부시(16)의 종방향 강성(k)이 증가하게 되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 횡력(F)에 의한 상기 트레일링 아암(10)의 거동 자세가 측방향으로 국한되어 변화하게 되므로, 토우 아웃의 정도가 극미하게 되고, 이로 인해 오버 스티어(over steer; 과대 조향) 정도가 줄어 들게 되어 선회의 안정감을 얻을 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 오버 스티어 방지를 위한 부시와 이를 적용한 토션 비임 액슬형 현가 장치에 의하면, 토션 비임 액슬(12)의 전방측 마운팅부에 설치된 마운팅 부시(16)의 종방향 강성(k)이 직진 주행시에는 설정된 낮은 수준을 유지할 수 있어, 주행중 노면으로부터 전달되는 진동이나 충격에 대한 절연 성능이 향상되어 차량의 NVH 특성이 증진될 수 있게 된다.

또한, 상기 마운팅 부시(16)의 종방향 강성(k)은 선회시 설정된 수준 이상으로 증가하게 되어, 선회시 토우 아웃의 정도를 줄일 수 있으므로, 오버 스티어의 정도를 줄일 수 있음과 더불어 선회의 안정감을 얻을 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 마운팅 볼트의 삽입을 위해 중공 형상으로 형성되는 내통과;

   상기 내통의 외주면 전 둘레에 대해 가류 접합되면서 종단면을 기준으로 양 측부에 수평 방향으로 절개된 형태의 슬롯부를 형성한 고무 부시 및;

   상기 고무 부시의 외주면 전 둘레에 대해 가류 접합되는 외통을 갖추되;

   상기 내통은 종단면을 기준으로 양측 가장자리의 부위가 외측으로 경사진 방향으로 벌어지도록 절곡되어 원추형의 장구형상을 이루는 제1경사부를 일체로 형성하고, 상기 고무 부시는 종단면을 기준으로 양측 가장자리의 부위가 상기 슬롯부의 외곽에서 경사진 형태의 제2경사부를 형성하며, 상기 고무 부시의 제2경사부는 상기 내통의 제1경사부와 다소 이격된 상태로 배치되는 것을 특징으로 하는 오버 스티어 방지를 위한 마운팅 부시.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬롯부는 상기 고무 부시의 양 측부에 동심원상으로 형성된 것을 특징으로 하는 오버 스티어 방지를 위한 마운팅 부시.
3. 제1항에 기재된 마운팅 부시를 전방측 마운팅부에 장착하고서, 차체의 좌/우측에서 길이 방향을 따라 설치되는 한 쌍의 트레일링 아암과;

   상기 트레일링 아암의 전방측 마운팅부로부터 후방으로 이격된 위치에서 좌/ 우측 트레일링 아암 사이를 연결하도록 설치되는 토션 비임 액슬 및;

   상기 토션 비임 액슬로부터 후방으로 이격된 위치에서 상기 트레일링 아암의 측부에 설치된 차륜을 갖춘 것을 특징으로 하는 오버 스티어 방지를 위한 마운팅 부시를 적용한 토션 비임 액슬형 현가 장치.

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