KR20070031560A - 무 동력 능동 토우조절장치를 갖춘 차량용 후륜 현가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무 동력 능동 토우조절장치를 갖춘 차량용 후륜 현가장치에 관한 것으로, 듀올 링크나 멀티 링크 타입 후륜 현가장치에서, 고가의 AGCS(Active Geometry Control Suspension)를 사용하지 않고 차량의 주행 상태에 따라 토우 변화를 주어, AGCS에서 구현되는 직진성과 조종안정성 및 승차감등을 얻을 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 듀얼링크(Dual Link) 또는 멀티링크(Multi Link)타입 후륜 현가장치에서, 노면으로부터 전달되는 충격을 흡수하는 쇽업소버(Sb)가 체결된 차륜(W)부위에 일단이 체결된 상태로 서로 간격을 두고 차폭 방향으로 배열된 한쌍의 전방로워·후방어시스트링크(1,3)와, 양쪽 차륜(W)부위를 가로지르는 서브프레임(S)에 지지되면서 상기 링크(1,3)의 각 끝단에 각각 연결되어져 가해지는 외력을 통해 차륜을 안쪽으로 당기거나 바깥쪽으로 밀면서 차륜(W)의 토우 각을 조절하는 토우어저스터가 구비된 것을 특징으로 한다.

Description

무 동력 능동 토우조절장치를 갖춘 차량용 후륜 현가장치{Non power type active geometry control suspension in vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 무 동력 능동 토우조절장치를 갖춘 차량용 후륜 현가장치의 구성도

도 2는 본 발명에 따라 선회시 작용하는 횡력에 의한 토우조절장치의 작동 상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 전방로워링크 1a,3a : 고정단

2 : 전방연결레버 2a,4a : 결합단

2b,4b : 체결단 2c,4c : 바디로드

3 : 후방어시스트링크 4 : 후방연결레버

5 : 토션바

a,b : 부시고정점 c,s : 용접고정점

A : 전방차이간격 B : 후방차이간격

K : 용접부 Fd : 하강력

Fu : 상승력 Fs : 횡력

S : 서브프레임 Sa : 서포터

T : 비틀림력 W : 차륜

본 발명은 차량용 후륜 현가장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모터와 같은 강제적인 구동원을 이용하지 않고 선회시와 직진시 차륜의 토우 값을 조정할 수 있도록 된 수동식 토우조절장치를 갖춘 차량용 후륜 현가장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 주행 중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달되지 않도록 하여, 차체와 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게하며, 이는 차량의 전륜과 후륜에 각각 장착되어 진다.

이와 같은 현가장치는 여러 종류가 있는데 그중 후륜(뒤 차축)에 장착되는 듀얼링크(dual link)타입이나 멀티 링크(Muti Link)타입의 현가장치는, 통상적으로 차륜에 장착된 너클부위로 쇽업소버가 장착되면서, 리어 플로워 사이드 멤버부위로 결합되는 리어크로스멤버를 매개로 상기 너클부위와 결합되는 1쌍이나 그 이상의 링크들이 결합되는 구조로 이루어지게 된다.

이러한, 후륜 현가장치는 차량의 선회시, 선회반경이 적어져 앞바퀴의 슬립각보다 뒷바퀴의 슬립각이 커지는 현상인 오버스티어(Over Steer)나, 오버스티어에 반해 선회반경이 커져 앞바퀴의 슬립각이 뒷바퀴의 슬립각에 비해 커지는 현상인 언더스티어(Under Steer)를 방지하여, 차량에 안정성을 부여하도록 설계시 여러 수단을 적용하게 된다.

이중, 한 예로서 범프(Bump)시 후륜의 토우(Toe) 변화를 토우인(Toe in)으로 하여 횡력을 최대한 증가시켜 주거나 또는, 횡력에 대한 토우(Toe) 변화를 토우인(Toe in)으로 하여 횡력을 증가시키는 방법이 있지만, 이들은 모두 범프(Bump)시 토우인(Toe in)변화에 의해 직진성능이 저해되므로 통상적으로는, 직진성과 조종안정성 및 승차감등을 감안하여 범프(Bump)시와 횡력 작용시 토우인(Toe in)변화가 작게 일어나지 않도록 절충되므로 각 성능을 극대화하는데는 제약이 있게 된다.

이와 같은 설계 상 제약을 해소하기 위해 AGCS(Active Geometry Control Suspension)를 사용하는데, 이는 모터(액튜에이터)를 장착하여 직진 시에는 휠(차륜)의 상하운동에 의한 토우(Toe)변화를 영(Zero)으로 하고, 선회 시에는 토우인(Toe in)으로 능동 제어함으로써, 일반적인 현가장치에서는 구현이 어려운 성능을 얻을 수 있지만, 가격이 고가이면서 모터의 무게로 인한 연비의 저하 및 고장 발생 가능성등 큰 한계가 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 듀올 링크나 멀티 링크 타입 후륜 현가장치에서, 고가의 AGCS(Active Geometry Control Suspension)를 사용하지 않고 차량의 주행 상태에 따라 토우 변화를 주어, AGCS에서 구현되는 직진성과 조종안정성 및 승차감등을 얻을 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수의 링크를 이용하여 범프스티어와 횡력스티어가 결정되는 후륜 현가장치에서,

노면으로부터 전달되는 충격을 흡수하는 쇽업소버가 체결된 차륜부위에 일단이 체결된 상태로 서로 간격을 두고 차폭 방향으로 배열된 한 쌍의 전방로워·후방어시스트링크와,

서브프레임에 간격을 두고 돌출 형성된 한 쌍의 서포터의 개구홀을 통해 느슨하게 끼워져 차체 길이 방향을 따라 전방로워·후방어시스트링크의 배치 간격사이에서 배열되는 토션바 및,

일단은 상기 토션바의 양 끝단에 각각 용접 고정되고 타단은 볼트와 너트를 매개로 상기 전방로워·후방어시스트링크의 각 끝단 측면 쪽에서 체결되는 한 쌍의 전·후방연결레버로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 무 동력 능동 토우조절장치를 갖춘 차량용 후륜 현가장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명에 따른 토우조절장치는 듀얼링크(Dual Link) 또는 멀티링크(Multi Link)타입 후륜 현가장치에서, 노면으로부터 전달되는 충격을 흡수하는 쇽업소버(Sb)가 체결된 차륜(W)부위에 일단이 체결된 상태로 서로 간격을 두고 차폭 방향으로 배열된 한쌍의 전방로워·후방어시스트링크(1,3)와, 양 쪽 차륜(W)부위를 가로지르는 서브프레임(S)에 지지되면서 상기 링크(1,3)의 각 끝단에 각각 연결되어져 가해지는 외력을 통해 차륜을 안쪽으로 당기거나 바깥쪽으로 밀면서 차륜(W)의 토우 각을 조절하는 토우어저스터가 구비된다.

여기서, 상기 토우어저스터는 서브프레임(S)에 간격을 두고 돌출 형성된 한 쌍의 서포터(Sa)의 개구홀을 통해 느슨하게 끼워져 차체 길이 방향을 따라 전방로워·후방어시스트링크(1,3)의 배치 간격사이에서 배열되는 토션바(5)와, 일단은 상기 토션바(5)의 양 끝단에 각각 용접 고정되고 타단은 볼트와 너트를 매개로 상기 전방로워·후방어시스트링크(1,3)의 각 끝단 측면 쪽에서 체결되는 한 쌍의 전·후방연결레버(2,4)로 이루어진다.

이때, 상기 전·후방연결레버(2,4)는 각각 동일한 구조를 이루는데 즉, 전·후방연결레버(2,4)는 차륜(W)에 체결되지 않는 전방로워·후방어시스트링크(1,3)의 고정단(1a,3a)이 삽입되어 측면에서 볼트와 너트(도시되어 있지 않음)를 매개로 체결되도록 양측면을 막는 플랜지를 형성해 개구된 결합단(2a,4a)과, 상기 결합단(2a,4a)을 일단에 형성하여 일정 길이를 이루는 바디로드(2c,4c)의 타단으로 형성되어져 측면으로 관통되는 토션바(5)가 용접을 이용한 용접부(K)를 통해 고정되는 체결단(2b,4b)이 형성된 구조를 이루게 된다.

그러나, 상기 전·후방연결레버(2,4)의 길이는 토션바(5)와 전방로워·후방어시스트링크(1,3)의 각 끝단 사이의 길이는 서로 차이를 갖는데 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 토션바(5)와 전방로워링크(1)의 각 끝단 사이에 배치된 전방연결레버(2)의 전방차이간격(A)은, 상기 토션바(5)와 후방어시스트링크(3)의 각 끝단 사이 에 배치된 후방연결레버(4)의 후방차이간격(B)에 비해 더 길게 형성되어진다.

이와 같이, 상기 전방연결레버(2)가 후방연결레버(4)에 비해 그 길이가 더 길게 형성되는 것은, 차량의 선회 시 차륜(W)쪽으로부터 가해지는 횡력과 롤(Roll)의 작용에 따라 차륜(W)에 토우-인(Toe-In)이 발생하도록 전방로워·후방어시스트링크(1,3)의 회전 궤적을 결정해 주기 때문이다.

또한, 상기 전·후방연결레버(2,4)의 결합단(2a,4a)에 결합되는 전방로워·후방어시스트링크(1,3)의 고정단(1a,3a)은, 통상적인 고무재질의 탄성체를 갖는 부시체결구조로 이루어짐은 물론이다.

이하, 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명의 듀얼링크(Dual Link) 또는 멀티링크(Multi Link)타입 후륜 현가장치는, 하단에 있는 2개의 링크(즉, 전방로워·후방어시스트링크(1,3)) 배치에 의해 범프스티어와 횡력스티어가 결정되므로, 이와 같은 2개의 링크부위에 차륜의 토우 각을 차량 주행 상태에 따른 힘 발생을 통하여 기구적으로 변환되는 힘을 이용해 특히, 선회시 차륜의 토우-인을 유도하도록 한다.

즉, 본원 발명의 무 동력 능동 토우조절장치는 후륜 현가장치를 이루는 2개의 링크인 전방로워·후방어시스트링크(1,3)와 서브프레임(S)사이에 구비된 토우어저스터로 이루어지는데, 이와 같은 토우어저스터가 차량의 선회시 차륜(W)을 토우-인으로 유도하는 작용을 하게 된다.

이를 도 2를 참조로 설명하면, 차량이 선회함에 따라 선회되는 차륜(W)을 통 해 전방로워·후방어시스트링크(1,3)에 횡력(Fs)이 작용함과 더불어, 이어서 발생되는 롤(Roll)에 의해 서브프레임(S)의 서포터(Sa)에 지지되면서 한 쌍의 전·후방연결레버(2,4)에 양 끝단부위가 용접 고정된 토션바(5)에 비틀림력(T)이 발생되어진다.

이때, 상기 토션바(5)에 작용하는 비틀림력(T)은, 횡력(Fs)을 전달받는 전·후방연결레버(2,4)에 용접고정점(c,d)을 통해 토션바(5)의 양단을 용접 고정되기 때문에, 상기 레버(2,4)의 상대 운동으로 발생됨은 물론이다.

이와 같이, 상기 전방로워·후방어시스트링크(1,3)를 통해 전달되는 횡력(Fs)이 작용하는 전·후방연결레버(2,4)는 각각 서로 다른 운동 궤적을 그리면서 동시에 토션바(5)에 비틀림력(T)을 발생시키는데, 이때 상기 전방연결레버(2)는 전방로워링크(1)와의 연결점인 부시고정점(a)부위가 하강력(Fd)을 받아 내려가는 반면, 상기 후방연결레버(4)는 후방어시스트링크(3)와의 연결점인 부시고정점(b)부위가 상승력(Fu)을 받아 올라가게 된다.

즉, 상기 토션바(5)와 전방로워링크(1)의 각 끝단 사이에 배치된 전방연결레버(2)의 길이가 후방연결레버(4)에 비해 더 길게 형성되는 구조적인 차이와 더불어, 상기 레버(2,4)의 양단으로 각각 횡력(Fs)과 비틀림력(T)이 동시에 작용함에 따라, 상기 레버(2,4)는 부시고정점(a,b)을 중심으로 하여 각각 내려가고 올라가는 반대의 운동 궤적을 갖고, 이와 같이 발생되는 상기 레버(2,4)의 높이 차이만큼 범프스티어가 토우-인 하게 된다.

이는, 선회 차량의 차륜(W)에 발생하는 횡력(Fs)에 의해 후방어시스트링크 (3)와 후방연결레버(4)의 부시고정점(b)이 상승함에 따라 바깥쪽으로 미세하게 이동하는 반면, 전방로워링크(1)아 전방연결레버(3)의 부시고정점(a)이 하강함에 따라 안쪽으로 미세하게 이동하게 되고, 이로 인해 항상 이동된 상기 링크(1,3)와 레버(2,4)간의 부시고정점(a,b)을 기준으로 발생되는 범프스티어로 인해 토우-인이 되어, 차량의 선회 안정성이 확보 될 수 있게 된다.

한편, 차량이 직진 주행하는 경우에는 횡력(Fs)이 발생되지 않으면서 차량에 롤(Roll)도 발생하지 않게 되는데, 이는 전방로워·후방어시스트링크(1,3)와 서브프레임(S)사이에 구비된 토우어저스터에 기구적인 힘이 발생하지 않는 상태로서, 이러한 상태에서 범프스티어는 초기에 설정한 영(0)을 유지하게 되어 직진성도 항상 유지하게 됨은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 차륜과 차체사이를 연결하는 한 쌍의 링크에 연결되어 차량의 주행 상태에 따라 작용하는 차륜에 연결된 링크로부터 전달되는 외력을 통해 상대 운동하면서 차륜의 토우 각을 변화시켜, 선회 시 항상 안정적인 토우-인을 형성하게 되어 조종 안정성을 항상 최적으로 유지하면서도, 전동 모터의 구동력을 이용하여 강제로 토우 각을 조정하는 AGCS 시스템이 갖는 비용적인 증가도 발생하지 않는 효과가 있게 된다.

Claims (3)

1. 다수의 링크를 이용하여 범프스티어와 횡력스티어가 결정되는 후륜 현가장치에서,

   노면으로부터 전달되는 충격을 흡수하는 쇽업소버(Sb)가 체결된 차륜(W)부위에 일단이 체결된 상태로 서로 간격을 두고 차폭 방향으로 배열된 한 쌍의 전방로워·후방어시스트링크(1,3)와,

   서브프레임(S)에 간격을 두고 돌출 형성된 한 쌍의 서포터(Sa)의 개구홀을 통해 느슨하게 끼워져 차체 길이 방향을 따라 전방로워·후방어시스트링크(1,3)의 배치 간격사이에서 배열되는 토션바(5) 및,

   일단은 상기 토션바(5)의 양 끝단에 각각 용접 고정되고 타단은 볼트와 너트를 매개로 상기 전방로워·후방어시스트링크(1,3)의 각 끝단 측면 쪽에서 체결되는 한 쌍의 전·후방연결레버(2,4)로 이루어진 무 동력 능동 토우조절장치를 갖춘 차량용 후륜 현가장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전방연결레버(2)가 후방연결레버(4)에 비해 그 길이가 더 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 무 동력 능동 토우조절장치를 갖춘 차량용 후륜 현가장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 전·후방연결레버(2,4)는 차륜(W)에 체결되지 않는 전방로워·후방어시스트링크(1,3)의 고정단(1a,3a)이 삽입되어 측면에서 볼트와 너트를 매개로 체결되도록 양측면을 막는 플랜지를 형성해 개구된 결합단(2a,4a)과,

   상기 결합단(2a,4a)을 일단에 형성하여 일정 길이를 이루는 바디로드(2c,4c)의 타단으로 형성되어져 측면으로 관통되는 토션바(5)가 용접을 이용한 용접부(K)를 통해 고정되는 체결단(2b,4b)이 형성된 것을 특징으로 하는 무 동력 능동 토우조절장치를 갖춘 차량용 후륜 현가장치.

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