KR20090045725A

KR20090045725A - 자동차 후륜 현가장치

Info

Publication number: KR20090045725A
Application number: KR1020070111690A
Authority: KR
Inventors: 장대원
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2009-05-08

Abstract

본 발명은 토션빔을 좌·우로 분할하고 연결부재를 이용하여 연결함으로써, 독립현가장치와 같은 기능을 갖도록 하여 조종안정성 및 승차감을 향상시키고 토우아웃 양을 줄이도록 한 자동차 후륜 현가장치에 관한 것이다.

본 발명의 자동차 후륜 현가장치는, 자동차의 좌,우측 후륜에 각각 장착되는 양측 트레일링암(10)과; 양측 트레일링암(10)에 각각 일단이 결합되는 제1,2토션부재(20a)(20b)와; 상기 각 제1,2토션부재(20a)(20b)의 타단을 연결하여 RCH(roll center hight) 위치를 조절하는 동시에 각기 독립적으로 운동하도록 하는 연결부재(30); 로 구성한 것이다.

트레일링암, 제1,2토션부재, 조립구멍, 연결부재, 연결브라켓트, 외부관, 내부관, 고무부시, 보울트조립수단, 경사면, 고무

Description

자동차 후륜 현가장치{REAR SUSPENSION FOR VEHICLE}

본 발명은 자동차 후륜 현가장치에 관한 것으로서, 특히 토션빔을 좌·우로 분할하고 연결부재를 이용하여 연결함으로써, 독립현가장치와 같은 기능을 갖도록 하여 조종안정성 및 승차감을 향상시키고 토우아웃 양을 줄이도록 한 자동차 후륜 현가장치에 관한 것이다.

차량의 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.

종래의 비독립현가장치인 CTBA(Coupled Torsion Beam Axle) 타입의 후륜 현가장치의 토션빔 액슬 서스펜션은 토션빔, 트레일링암, 쇽업소버 및 스프링 등으로 구성된다.

상기 토션빔은 철판을 U형 내지는 V형으로 구부려서 형성하고, 기능상 차량의 선회시 원심력이 작용할 때 즉, 롤(roll)이 작용할 때 차량의 자세를 유지하기 위하여 강한 비틀림강성과 밴딩강성이 요구된다. 차량 동역학에서 후륜 롤강성은 선회시 조종안정성을 결정하는 중요한 인자이다. 전륜대비 후륜 롤강성을 줄여 언더스티어(Understeer)를 유도하는 것은 현가장치 설계의 쟁점중 하나이다.

또한, 코너링시 후륜 토우인(toe-in)의 유도 슬립각을 증가시켜 언터스티어를 유도하는 것이 조종안정성의 중요한 요소이다.

이러한 CTBA 타입의 현가장치는 비독립현가장치로써 종래의 다른 후륜 현가장치에 비해 구조가 단순하여 부품수와 중량, 설계 등의 이점이 있으나, 독립현가차량과 비교하여 스프링 아래 무게(Unsprung Mass)가 크고 운동 자유도가 적어 승차감이 나쁜 단점이 있다.

또한, 롤강성이 크고 구조적인 특성상 코너링시 후륜 토우아웃(toe-out)이 발생하여 조종안정성이 떨어지는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 토션빔을 좌·우로 분할하고 연결부재를 이용하여 연결함으로써, 독립현가장치와 같은 기능을 갖도록 하여 조종안정성 및 승차감을 향상시키고 토우아웃 양을 줄이고자 자동차 후륜 현가장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 자동차 후륜 현가장치는, 자동차의 좌,우측 후륜에 각각 장착되는 양측 트레일링암과; 양측 트레일링암에 각각 일단이 결합되는 제1,2토션부재와; 상기 각 제1,2토션부재의 타단을 연결하여 RCH(roll center hight) 위치를 조절하는 동시에 각기 독립적으로 운동하도록 하는 연결부재; 로 구성한 것이 본 발명의 기본적인 특징이다.

상기 연결부재는, 양측 하단 전,후방으로 조립구멍이 동축상으로 형성되어 상기 제1,2토션부재의 타단을 포용하여 연결하도록 역U자형으로 절곡되는 연결브라켓트와, 상기 각 제1,2토션부재의 타단 전, 후방에 각각 용착되어 각 토션부재의 두께보다 길게 전,후방으로 돌출되는 외부관과, 상기 각 외부관에 동축상으로 끼워져서 외부관보다 길게 전,후방으로 돌출되어 연결브라켓트의 조립구멍에 끼워 조립되는 내부관과, 상기 내,외부관 사이에 끼워져서 제1,2토션부재에 전달되는 강성 비틀림강성과 밴딩강성의 발생시 흡수하도록 하는 고무부시와, 상기 각 제1,2토션부재의 타단 전, 후방에 조립된 내부관으로 각각 끼워서 각 토션부재와 연결브라켓트가 상호 일체로 연결하여 RCH 위치를 조절하는 동시에 각기 독립적으로 운동하도록 하는 보울트조립수단, 으로 구성한다.

상기 연결브라켓트는 절곡된 상단 중간부를 기준으로 양측방으로 상향되게 경사면을 형성하여 RCH 위치를 조절하여 주므로써 롤축을 설정할 수 있도록 한다.

또한 연결브라켓트의 상단부 내면에 고무를 일체로 설치하여 범프시 충격을 방지하도록 한다.

상기 고무부시는 강성 비틀림강성과 밴딩강성의 발생시 고무의 특성상 댐핑 기능을 하여 차량의 횡방향 충격이나 전후 방향 충격을 고무의 변형으로 흡수하여 승차감을 향상시키도록 한다.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 제1토션부재와 제2토션부재를 연결부재를 이용하여 연결함으로써, 비독립현가장치를 독립현가장치로 변환시킬 수 있어 승차감 및 조종안정성을 향상시킬 수 있으며,

둘째, 제1토션부재와 제2토션부재를 토션바로 이루어지도록 함으로써, 종래에 사용하던 토션빔이 필요 없으므로 그에 따른 중량 및 원가 절감의 효과가 있고,

셋째, 연결부재를 고무부시로 연결되도록 함으로써, 전,후력과 상,하력에 대하여 각각 독립적으로 운동 가능케 하여 독립현가장치의 구조를 가지므로 비독립현가장치에 비해 설계자유도가 높고 Unsprung mass를 줄일 수 있으므로 승차감과 조종안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있으며,

넷째, 제1토션부재와 제2토션부재를 토션빔으로 이루어지도록 하고, 연결부재를 탄성을 갖는 탄성부재로 함으로써, 후륜의 롤 강성을 줄여 선회시 토우 인에 의한 언더스티어를 확보하여 조종안정성을 높일 수 있고,

다섯째, 탄성부재를 고무로 이루어지게 함으로써, 고무의 특성상 댐핑 기능을 하여 차량의 횡방향 충격이나 전,후 방향 충격을 고무의 변형으로 흡수하여 승 차감을 향상시키는 효과가 있으며,

여섯째, 제1,2토션부재 및 연결부재에 의하여 토션빔의 자세 제어 및 쉬어센터(shear center) 위치의 조절이 가능 즉, 연결부재의 우치에 따라 RCH 위치를 조절하여 초기 롤 축 설정이 가능하고,

일곱째, 롤 강성을 작게 하여 코너링시 선회하는 방향의 바깥쪽으로 기울어지는 운동을 제어하므로써 토우 아웃 양을 줄여 조종안정성 및 승차감을 향상시킬 수가 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도면에서 도 1(b)는 도 1(a)의 측면도이고, 도 2는 본 발명이 설치된 자동차의 후륜 현가장치에 사용되는 토션빔 액슬 서스펜션을 도시한 정면도이며, 도 3은 본 발명이 설치된 자동차의 후륜 현가장치에 사용되는 토션빔 액슬 서스펜션을 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 요부를 발췌하여 분리시킨 정면도이며, 도 5는 본 발명의 요부를 발췌한 조립 측단면도이고, 도 6은 본 발명의 요부를 확대한 측단면도이며, 도 7은 본 발명의 토우 각에 대한 롤 각의 변화상태를 나타낸 그래프도이다.

본 발명은 크게 트레일링암(10), 분할된 제1,2토션부재(20a)(20b) 및 연결부재(30)로 이루어진다.

상기 트레일링암(10)에는 제1,2토션부재(20a)(20b)의 양단이 각각 용접되어 일체로 결합된다.

제1,2토션부재(20a)(20b)와 트레일링암(10)을 서로 용접함으로써 좌,우 트레일링암(10)이 서로 회전운동하는 것을 방지하여 롤 강성을 유지할 수 있고 스태빌라이져 바의 역할을 하도록 할 수 있다.

또한, 종래의 현가장치에 존재하는 토션빔을 제거하고 상기 제1,2토션부재(20a)(20b)의 중앙부를 연결부재(30)로 체결함으로써, 전,후력과 상,하력에 대하여 각각 독립적으로 운동 가능케 하여 독립현가장치의 구조를 가지므로 비독립현가장치에 비해 설계자유도가 높고 Unsprung mass를 줄일 수 있으므로 승차감과 조종안정성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 토션빔이 필요 없으므로 그에 따른 중량 및 원가 절감의 효과가 있다.

상기 제1토션부재(20a)와 상기 제2토션부재(20b)는 연결부재(30)에 의해 연결되는데, 상기 연결부재(30)는 댐퍼 역할을 하는 것으로써 양측 하단 전,후방으로 조립구멍(21a)(21b)이 동축상으로 형성되어 상기 제1,2토션부재(20a)(20b)의 타단을 포용하여 연결하도록 역U자형으로 절곡되는 연결브라켓트(31)와, 상기 각 제1,2토션부재(20a)(20b)의 타단 전, 후방에 각각 용착되어 각 토션부재의 두께보다 길게 전,후방으로 돌출되는 외부관(32)과, 상기 각 외부관(32)에 동축상으로 끼워져서 외부관(32)보다 길게 전,후방으로 돌출되어 연결브라켓트(31)의 조립구멍(31a)에 끼워 조립되는 내부관(33)과, 상기 내, 외부관(32)(33) 사이에 끼워져서 제1,2토션부재(20a)(20b)에 전달되는 강성 비틀림강성과 밴딩강성의 발생시 흡수하도록 하는 고무부시(34)와, 상기 각 제1,2토션부재(20a)(20b)의 타단 전, 후방에 조립된 내부관(33)으로 각각 끼워서 각 토션부재(20a)(20b)와 연결브라켓트(31)가 상호 일체로 연결하여 RCH 위치를 조절하는 동시에 각기 독립적으로 운동하도록 하는 보울트조립수단(35), 으로 구성한다.

상기 연결브라켓트(31)는 절곡된 상단 중간부를 기준으로 양측방으로 상향되게 경사면(31c)을 형성하여 RCH 위치를 조절하여 주므로써 롤 축을 설정할 수 있도록 한다.

또한 연결브라켓트(31)의 상단부 내면에 고무(36)를 일체로 설치하여 범프시 충격을 방지하도록 한다.

위와 같이 제1,2토션부재(20a)(20b)에 고무부시(34)로 이루어진 연결부재(30)를 설치함으로써, 후륜 롤강성을 줄여 선회시 언더스티어를 유도하여 조종안정성을 높이는 효과가 있으며, 또한 고무의 특성상 댐핑 기능을 하여 차량의 횡방향 충격이나 전후 방향 충격을 고무의 변형으로 흡수하여 승차감을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 비독립현가장치이면서 고무의 유연성을 이용하여 독립현가장치의 특성을 나타내 승차감을 향상시키는 효과가 있다.

또, 롤 강성을 작게 하여 코너링시 선회하는 방향의 바깥쪽으로 기울어지는 운동을 제어하므로써 후륜 토우아웃 양을 줄일 수 있어 조종안정성을 향상시킬 수 있다.

상기 보울트조립수단(35)은 통상적인 보울트, 너트 및 와셔를 이용하여 조립 하는 것을 총칭하여 지칭한 것이다.

도 7은 토우 각에 대한 롤 각의 변화상태를 나타낸 그래프도로써, 연결부재의 위치에 따라 롤 센터의 변경이 가능함을 알 수 있다.

도 1(a)는 종래의 자동차의 후륜 현가장치에 사용되는 토션빔 액슬 서스펜션을 도시한 정면도이며,

도 1(b)는 도 1(a)의 측면도이고,

도 2는 본 발명이 설치된 자동차의 후륜 현가장치에 사용되는 토션빔 액슬 서스펜션을 도시한 정면도이며,

도 3은 본 발명이 설치된 자동차의 후륜 현가장치에 사용되는 토션빔 액슬 서스펜션을 도시한 사시도이고,

도 4는 본 발명의 요부를 발췌하여 분리시킨 정면도이며,

도 5는 본 발명의 요부를 발췌한 조립 측단면도이고,

도 6은 본 발명의 요부를 확대한 측단면도이며,

도 7은 본 발명의 토우 각에 대한 롤 각의 변화상태를 나타낸 그래프도이다.

* 도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10;트레일링암 20a,20b;제1,2토션부재

21a,21b;조립구멍 30;연결부재

31;연결브라켓트 32;외부관

33;내부관 34;고무부시

35;보울트조립수단 31c;경사면

36;고무

Claims

자동차의 좌,우측 후륜에 각각 장착되는 양측 트레일링암(10)과; 양측 트레일링암(10)에 각각 일단이 결합되는 제1,2토션부재(20a)(20b)와; 상기 각 제1,2토션부재(20a)(20b)의 타단을 연결하여 RCH(roll center hight) 위치를 조절하는 동시에 각기 독립적으로 운동하도록 하는 연결부재(30); 로 구성한 것을 특징으로 하는 자동차 후륜 현가장치.
청구항 1에 있어서, 상기 연결부재(30)는, 양측 하단 전,후방으로 조립구멍(21a)(21b)이 동축상으로 형성되어 상기 제1,2토션부재(20a)(20b)의 타단을 포용하여 연결하도록 역U자형으로 절곡되는 연결브라켓트(31)와, 상기 각 제1,2토션부재(20a)(20b)의 타단 전, 후방에 각각 용착되어 각 토션부재의 두께보다 길게 전,후방으로 돌출되는 외부관(32)과, 상기 각 외부관(32)에 동축상으로 끼워져서 외부관(32)보다 길게 전,후방으로 돌출되어 연결브라켓트(31)의 조립구멍(31a)에 끼워 조립되는 내부관(33)과, 상기 내, 외부관(32)(33) 사이에 끼워져서 제1,2토션부재(20a)(20b)에 전달되는 강성 비틀림강성과 밴딩강성의 발생시 흡수하도록 하는 고무부시(34)와, 상기 각 제1,2토션부재(20a)(20b)의 타단 전, 후방에 조립된 내부관(33)으로 각각 끼워서 각 토션부재와 연결브라켓트가 상호 일체로 연결하여 RCH 위치를 조절하는 동시에 각기 독립적으로 운동하도록 하는 보울트조립수단(35), 으 로 구성한 것을 특징으로 하는 자동차 후륜 현가장치.
청구항 2에 있어서, 상기 연결브라켓트(31)는 절곡된 상단 중간부를 기준으로 양측방으로 상향되게 경사면(31c)을 형성한 것을 특징으로 하는 자동차 후륜 현가장치.
청구항 4에 있어서, 상기 연결브라켓트(31)의 상단부 내면에 고무(36)를 일체로 설치한 것을 특징으로 하는 자동차 후륜 현가장치.