KR20090091296A - 휠 서스펜션 - Google Patents

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KR20090091296A
KR20090091296A KR1020097010104A KR20097010104A KR20090091296A KR 20090091296 A KR20090091296 A KR 20090091296A KR 1020097010104 A KR1020097010104 A KR 1020097010104A KR 20097010104 A KR20097010104 A KR 20097010104A KR 20090091296 A KR20090091296 A KR 20090091296A
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wheel
vehicle
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wheel carrier
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KR1020097010104A
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펠릭스 하우슬러
시몬 아라마흐
크누트 하이드지크
Original Assignee
젯트에프 프리드리히스하펜 아게
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Abstract

본 발명은 차량 휠(1)을 지지하는 2 부분 휠 캐리어(2)를 포함하고, 상기 휠 캐리어(2)의 제 1 부분(3)은 상기 휠 캐리어(2)의 제 2 부분(4)과 관절식으로 연결되는, 휠 서스펜션에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 상기 휠 캐리어(2)의 제 1 부분(3)과 상기 휠 캐리어(2)의 제 2 부분(4)을 연결하기 위해, 보상 수단(5, 6, 7)이 제공된다.
차량 휠, 휠 캐리어, 제 1 부분, 제 2 부분, 보상 수단.

Description

휠 서스펜션{WHEEL SUSPENSION}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 휠 서스펜션에 관한 것이다.
휠 서스펜션은 자동차에서 안전성 및 쾌적성 요구를 충족시키기 위한 중요한 유닛이다. 따라서, 휠 서스펜션에 작용하는 방해는 최적으로 보상되어야 한다. 예컨대, 커브의 주행시 나타나는 바와 같은 차량 휠에 대한 측력의 영향 또는 차체의 롤링에 의해, 도로 표면에 대한 차량 휠의 기울기가 변한다. 차량 휠에 나타나는 캠버(camber)는 타이어 접촉점을 변화시키므로, 차량 휠이 지면에 양호하게 접촉하지 못한다.
지금까지 공지된 2중 컨트롤 암 축들은 휠 위치의 의도적인 조절에 의해 이러한 캠버 경향을 보상한다. 즉, 컨트롤 암의 상이한 길이 또는 정렬에 의해 얻어질 수 있는, 반대 방향의, 네거티브 캠버의 발생에 의해 보상한다. 그러나, 이는 자동차의 직선 주행 동안, 즉 개별 차량 휠들이 한 측면에서 편향될 때, 예컨대 울퉁불퉁한 지면을 통과할 때와 나타나는 바와 같이, 단점을 야기한다. 또한, 이러한 2중 컨트롤 암 휠 서스펜션에서는 바람직하지 않은 타이어 마모가 나타나고 타이어의 유용한 측력 포텐셜이 사라진다.
EP 1 070 609 B1은 2중 컨트롤 암 축으로 구현되는 휠 서스펜션을 제시한다. 이 해결책의 특수성은 보상 수단으로서 스티어링 로커(rocker)가 사용된다는 것이며, 상기 스티어링 로커는 상부 및 하부 컨트롤 암의 차체 측 단부의 관절식 연결을 형성하므로, 2개의 컨트롤 암의 단부는 공통의 스티어링 로커에 배치된다. 상기 컨트롤 암의 마주 놓인, 휠 측 단부들은 각각 휠 캐리어에 고정된다.
자동차의 다른 휠 서스펜션은 US 6,929,271 B2에 공지되어 있다. 상기 휠 서스펜션은 휠 위치, 예컨대 휠 캠버를 보정하기 위한 보상 수단으로서 안정화기를 갖는다. 서로 마주 놓인 2개의 휠들, 즉 2개의 차량 측면의 휠들의 연결부, 및 전방 휠과 후방 휠의 커플링이 제공된다. 이 해결책에서 보상 수단으로는 자동차의 안정화기 내에 통합된, 2중으로 작용하는 피스톤-실린더 유닛이 사용된다. 상기 피스톤-실린더 유닛은 예컨대 커브 통과시 바람직하지 않은 휠 운동을 보상한다. US 6,929,271 B2에 공지된 휠 서스펜션은 차량 휠을 지지하는 휠 캐리어에 관절식으로 결합된 컨트롤 암을 갖는다.
이들 공지된 해결책에서의 공통점은 차량 휠에 작용하는 힘 및 그것으로부터 초래되는 차량 휠들의 변위가 다수의 차량 휠들의 커플링에 의해 보상되고, 이를 위해 적합한 보상 수단이 사용된다는 것이다.
DE 10 2006 006 513 A1에는 하나 이상의 제 1 링크 및 하나 이상의 제 2 링크가 각각 차량 휠을 지지하는 휠 캐리어와 관절식으로 결합되는, 자동차용 휠 서스펜션이 개시된다. 휠 서스펜션은 휠 위치를 보정하기 위한 보상 수단을 가지며, 링크들 각각은 하나의 보상 수단을 갖거나 또는 보상 수단과 연결되고 하나의 차량 휠의 보상 수단들은 각각 하나 이상의 결합 부재에 의해 서로 결합된다. 이 해결 책은 차량 휠들의 힘 조절식 패시브 캠버 조정을 제공한다. 이 경우, 구조의 설계에 따라, 측력의 영향 하에서 차량 휠의 휠 정렬 특성이 패시브하게 조절될 수 있다.
또한, US 2005/023679 A1에는 차량 휠을 지지하는, 신속하게 구현된 휠 캐리어를 구비한 휠 서스펜션이 공지되어 있으며, 상기 휠 캐리어의 제 1 부분은 휠 캐리어의 제 2 부분과 관절식으로 연결된다. 휠 캐리어의 제 1 부분과 휠 캐리어의 제 2 부분을 연결하기 위해, 복잡하게 형성된 보상 수단이 제공된다.
본 발명의 목적은 개별 차량 휠의 캠버 조정 및/또는 휠 정렬 조정이 간단한 수단에 의해 이루어지는 자동차용 휠 서스펜션을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1의 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 다른 실시예는 종속 청구항에 제시된다.
차량 휠을 지지하는, 2 부분 휠 캐리어를 포함하고, 상기 휠 캐리어의 제 1 부분은 상기 휠 캐리어의 제 2 부분과 연결되는, 휠 서스펜션은, 상기 휠 캐리어의 제 1 부분을 상기 휠 캐리어의 제 2 부분과 연결하기 위해 보상 수단이 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 보상 수단들은 운동을 보상하거나 전달하는 부재들 또는 유닛들을 의미한다.
해결책에서는 "힘 조절식" 또는 더 양호하게 "힘 제어식" 구현이 언급되는데, 이는 차량 휠에 작용하는 측력이 차량 휠의 캠버 및/또는 휠 정렬을 변화시키고, 본 발명에 따라 상기 변화에 대해 반대로 향한 캠버 및/또는 휠 정렬의 보상이 이루어지는 것을 의미한다.
이러한 해결책에 의해, 수동적인 캠버 및 휠 정렬 조정의 원리가 제한된 수의 휠 서스펜션에만 적용되는 것이 아니라, 지금까지 공지된 모든 휠 서스펜션에 사용될 수 있고, 여기서 "수동적인(passive)"은 외부 에너지의 공급에 의해 차량 휠의 캠버 또는 휠 정렬을 조정하는 "능동적인(active)" 부재가 사용되지 않는다는 것을 의미한다. 휠 캐리어 자체에 수동적인 캠버 조절 수단이 통합된다. 이 수단은 본 발명에 따라 2개의 부분으로 이루어진다. 휠 캐리어를 2개의 개별 부분으로 분할함으로써, 휠 캐리어 부분들은 서로 상대 이동될 수 있다. 따라서, 휠 정렬 및 캠버 보정이 최적으로 실시될 수 있다. 본 발명에 의해, 자동차의 안전성이 훨씬 증대될 수 있다. 여기에 제시된 해결책에 따른 휠 캐리어는 스티어링되는 휠 서스펜션 및 스티어링되지 않는 휠 서스펜션에 사용될 수 있다.
상기 구성에 의해, 타이어의 측력 포텐셜을 현저히 증가시키는, 차체에 대한 차량 휠의 추가 네거티브 캠버를 발생시키는 것도 가능하다. 달리 표현하면, 커브 주행시 도로와 타이어의 접촉이 개선된다. 본 발명에 의해, "시스템 휠 캐리어"에서만 부품의 필요한 운동이 나타나기 때문에, 본 발명이 상이한 차축 시스템에 사용될 수 있다. 측력 포텐셜의 증가와 더불어, 바람직하게는 타이어 마모가 감소할 수 있다.
보상 수단으로서 회전 링크가 사용될 수 있고, 회전 링크는 본 발명의 실시예에 따라 예컨대 3개 이상의 조인트 점을 가진 삼각형 링크일 수 있다. 상기 보상 수단을 통한 2개의 휠 캐리어 부분들의 연결에 의해, 상기 휠 캐리어 부분들은 간접적인 커플링을 갖는다. 삼각형 링크들은 3개의 조인트 점을 갖기 때문에 특히 보상 수단으로 바람직하다. 이로 인해, 2개의 휠 캐리어 부분들의 간접적인 커플링이 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 상기 삼각형 링크 각각에 다른 조인트 점이 제공되고, 상기 조인트 점에 의해 본 발명에 따라 적합한 결합 부재에 의한 삼각형 링크들 간의 결합이 이루어진다.
본 발명의 개선예에 따라 조인트는 볼-앤드-소켓 조인트, 피벗 조인트 또는 탄성 중합체 베어링일 수 있다. 여기서, 탄성 중합체 베어링은 하나 이상의 탄성 중합체 층을 가진 조인트이다. 이러한 탄성 중합체 베어링은 구성에 따라 탄성 중합체 재료의 탄성 특성에 기초하는 특정 복원 모멘트를 발생시킬 수 있다는 장점을 갖는다. 탄성 중합체 베어링은 가장 간단한 경우 댐핑 특성을 가진 힌지 조인트일 수 있다.
회전 링크의 상이한 치수 설계는 본 발명의 범위에 속한다. 회전 링크의 치수 설계는 휠 접촉점에서 발생하는 측력이 먼저 측력의 방향으로 휠 캐리어의 제 1의, 휠 측 부분의 하부 회전점의 운동을 야기하도록 선택될 수 있다. 이러한 운동은 회전 링크 및 하나 이상의 결합 부재를 통해 휠 캐리어의 상부 회전점으로 전달된다. 네거티브 캠버를 발생시키기 위해, 측력의 방향으로 상부 회전점의 더 큰 운동이 이루어진다.
회전 링크의 제 1 바람직한 구조적 설계에서는, 하나의 차량 휠의 측면에서 상부 회전 링크의, 차량 휠 측, 차량과 관련해서 상부 연결점과 하부 연결점 사이의 간격이 나머지, 하부 회전 링크들의 차량 휠 측, 상부 연결점들과 관련 하부 연결점들 사이의 간격보다 크다.
또한, 상부 회전 링크의, 차량 휠 측, 차량과 관련해서 상부 연결 점들의 간격 대 동일한 상부 회전 링크의 차체 측, 상부 연결 점들의 간격의 비율은 나머지, 하부 회전 링크들의 차량 휠 측, 상부 연결 점들의 간격 대 차체 측, 상부 연결 점들의 간격의 비율 보다 클 수 있다.
이러한 설계 실시예들은 서로 조합해서 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고로 상세히 설명한다. 도시된 실시예는 설명된 변형예에 제한되지 않으며, 본 발명에 따른 휠 서스펜션의 원리를 설명하기 위해서만 사용된다. 동일한 또는 동일한 방식의 부품들은 동일한 도면 부호로 표시된다. 본 발명에 따른 작동 방식을 설명하기 위해, 도면에는 개략적인 원리도만이 도시되며, 이 원리도에는 본 발명에 중요하지 않은 구성 부분은 생략되었다. 그러나, 이는 그러한 구성 부분이 본 발명에 따른 휠 서스펜션에 없다는 것을 의미하는 것은 아니다.
도 1은 편향되지 않은 차량 휠에서 본 발명에 따른 해결책의 제 1 실시예의 원리도.
도 2는 편향된 차량 휠을 가진 도 1에 따른 휠 서스펜션.
도 3은 편향되지 않은 차량 휠에서 본 발명에 따른 해결책의 제 2 실시예의 원리도.
도 4는 편향된 차량 휠을 가진 도 3에 따른 도면.
도 5는 휠 서스펜션의 일부를 사시도로 나타낸, 본 발명에 따른 휠 서스펜션의 제 3 실시예의 원리도.
도 1 및 도 2에 도시된, 본 발명에 따른 해결책의 제 1 실시예는 휠 캐리어(2)에 회전 가능하게 고정된 차량 휠(1)을 포함한다. 도 1과 도 2의 차이점은 도 1에는 편향되지 않은 차량 휠(1)이 도시되며, 도 2에는 편향된 차량 휠(1)이 도시된다는 것이다.
휠 캐리어(2)는 제 1 부분(3)과 이것에 연결된 제 2 부분(4)으로 이루어진다. 휠 캐리어(2)의 부분들(3, 4) 사이의 연결은 삼각형 링크로서 형성된 회전 링크(5, 6)를 통해 이루어진다. 삼각형 링크들(5, 6)은 각각 3개의 조인트 점들(5a, 5b, 5c) 또는 (6a, 6b, 6c)을 갖는다. 상기 조인트 점들(5a, 5b, 5c 또는 6a, 6b, 6c) 중 하나 이상의 조인트 점은 탄성 중합체 베어링을 갖거나 또는 전체적으로 탄성 중합체 베어링으로 이루어진다.
휠 캐리어(2)의 제 1 부분(3)은 조인트 점들(5b, 6b)을 통해 삼각형 링크들(5, 6)과 연결된다. 휠 캐리어(2)의 제 2 부분(4)은 조인트 점들(5a, 6a)을 통해 삼각형 링크들(5, 6)과 연결된다. 삼각형 링크들(5, 6)은 또한 조인트 점들(5c, 6c)을 통해 진자 지지체로서 형성된 결합 부재(11)에 의해 서로 연결된다. 진자 지지체(11)에 의해 삼각형 링크들(5, 6)은 동일한 방향의 운동을 한다.
도시된 자동차용 휠 서스펜션은 스티어링 가능한 차량 휠 및 스티어링 불가 능한 차량 휠에 사용될 수 있다. 스티어링 가능한 차량 휠의 경우, 스티어링은 휠 캐리어(2)의 제 2 부분(4)에 장착된다.
도 1 및 도 2에 나타나는 바와 같이, 삼각형 링크들(5, 6)은 상이한 구조를 갖는다. 이렇게 삼각형 링크들(5, 6)을 상이한 구조로 설계함으로써, 휠 캐리어(2)의 서로 상대 이동 가능한 부분들(3, 4) 사이의 운동이 의도적으로 제어 가능하다. 따라서, 도 1 및 도 2에 도시된 휠 서스펜션은 힘 조절식 또는 힘 제어식, 기계적인, 수동의 캠버 조절에 사용될 수 있다.
차체(8)와 휠 캐리어(2)의 연결, 그에 따라 차체(8)와 차량 휠(1)의 연결을 위해, 링크들(9, 10)이 사용된다. 여기서 컨트롤 암으로서 형성된 상기 링크들(9, 10)은 조인트 점들(5a, 6a)과 연결된다. 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이, 차량 휠(1)에 작용하는 측력(Fs)으로 인해 차량 휠(1)이 편향된 경우, 하부 삼각형 링크(6)는 도 2의 화살표 A의 방향으로 선회된다. 삼각형 링크(6)의 회전 운동은 조인트 점(6b)을 중심으로 이루어진다. 진자 지지체로서 구현된 결합 부재(11)에 의해, 상기 운동이 도 2의 화살표 A를 따라 상부 삼각형 링크(5)로 전달되므로, 상기 삼각형 링크는 강제로 조인트 점(5b)을 중심으로 화살표 A의 방향으로 선회된다. 도 2에 명확히 나타나는 바와 같이, 휠 캐리어(2)의 부분들(3, 4)은 차량 휠(1)의 편향된 위치에서 상이한 3차원 각도 위치를 갖는다. 따라서, 커브 주행시 소정의 추가의 네거티브 캠버가 제공된다. 이로 인해 나타나는 타이어와 도로 사이의 접촉 증가에 의해 차량 안전성이 증대된다.
복원력을 발생시키기 위해, 휠 캐리어(2)의 부분들(3, 4)이 스프링(13)에 의 해 서로 결합된다. 스프링(13)은 상기 복원력을 발생시킬 수 있는 부재를 상징적으로 나타낸다. 스프링-댐퍼 유닛과 같은 등가 수단 또는 다른 부품도 사용될 수 있다.
도 3 및 도 4에는 본 발명의 다른 실시예가 도시된다. 여기서도 차량 휠(1)은 휠 캐리어(2)에 의해 지지된다. 상기 휠 캐리어(2)는 전술한 바와 같이 2 개의 부분(3, 4)으로 이루어진다. 휠 캐리어(2)의 제 1 부분(3)은 조인트 점(5b, 6b)에서 각각 하나의 삼각형 링크(5) 또는 (6)에 연결된다. 삼각형 링크들(5, 6)의 조인트 점들(5a, 6a)은 휠 캐리어(2)의 제 2 부분(4)과 링크들(9, 10)에 대한 연결부를 형성한다. 상기 링크들(9, 10)은 컨트롤 암으로서 구현된다.
본 발명에 따른 휠 서스펜션의 상기 실시예도 삼각형 링크들(5, 6)의 조인트 점들(5c, 6c)을 연결하는 결합 부재로서 진자 지지체(11)를 갖는다.
도 3에는 편향되지 않은 차량 휠에 대한 스프링-댐퍼 유닛(12)을 구비한 맥퍼슨 휠 서스펜션이 도시된다. 도 3과는 달리, 도 4는 편향된 차량 휠에 대한 도 3의 휠 서스펜션을 도시한다. 여기서는 측력(Fs)이 차량 휠(1)에 작용하므로, 차량 휠이 편향된다. 차량 휠(1)은 특정 각도만큼 기울어지고, 그 결과 하부 삼각형 링크(6)가 조인트 점(6b)을 중심으로 도 4의 화살표 B의 방향으로 선회된다. 진자 지지체(11)를 통한 삼각형 링크들(5, 6)의 결합으로 인해, 삼각형 링크(6)에서 시작된 운동이 그 위에 있는 상부 삼각형 링크(5)로 직접 전달된다. 상기 삼각형 링크도 조인트 점(5b)을 중심으로 도 4의 화살표 B의 방향으로 선회된다.
본 발명에 따른 휠 서스펜션의 다른 실시예는 도 5에 도시된다. 이러한 휠 서스펜션에 의해, 캠버 및 휠 정렬이 수동적으로 조절될 수 있다. 상기 조절은 기계적으로 그리고 힘 조절식으로 또는 힘 제어식으로 이루어진다. 이를 위해, 추가의 삼각형 링크(7)가 존재한다. 도 1 및 도 2와 관련해서 이미 설명된 바와 같이, 상기 휠 서스펜션은 상부 삼각형 링크(5) 및 하부 삼각형 링크(6)를 갖는다.
2개의 컨트롤 암들(9, 10)은 삼각형 링크(5) 또는 (6)를 조인트 점(5a) 또는 (6a)으로부터 차체(8)에 연결시킨다. 휠 캐리어(2)의 제 1 부분(3)은 조인트 점들(5b, 6b)에서 각각 관련 삼각형 링크(5) 또는 (6)와 결합된다. 휠 캐리어(2)의 제 2 부분(4)의 연결은 삼각형 링크들(5, 6)의 조인트 점들(5a, 6a)에서 이루어진다. 삼각형 링크들(5, 6) 사이에 진자 지지체(11)로 이루어진 결합 연결부가 있다. 상기 결합 연결부는 삼각형 링크들(5, 6)의 조인트 점들(5c, 6c)에 연결된다. 이러한 점에서, 도 5에 도시된 실시예는 도 1 및 도 2의 실시예와 동일하다. 차이점은 마찬가지로 3개의 조인트 점들(7a, 7b, 7c)을 가진, 추가로 존재하는 삼각형 링크(7)에 있다. 삼각형 링크(7)는 하부 삼각형 링크(6) 및 상부 삼각형 링크(5)와는 다른 높이로 그들 측면 옆에 배치된다. 조인트 점(7a)에서, 휠 캐리어(2)의 제 2 부분(4)에 대한 결합이 이루어진다. 조인트 점(7b)에서 제 3 삼각형 링크(7)가 휠 캐리어(2)의 제 1 부분(3)과 연결된다. 조인트 점(7c)은 이 휠 서스펜션에서 진자 지지체로 이루어진 결합 부재(14)의 연결에 사용되고, 상기 결합 부재의 반대편 단부는 하부 삼각형 링크(6)의 조인트 점(6c)에 연결된다. 삼각형 링크(6)를 각각의 진자 지지체(11) 또는 (14)를 통해 삼각형 링크(5) 및 삼각형 링크(7)와 결합함으로써, 차량 휠(1)의 편향시 삼각형 링크(6)가 조인트 점(6b)을 중심으로 선회되면, 삼각형 링크들(5, 7)의 동기 운동이 이루어진다. 전술한 바와 같이, 이 실시예에서도 상기 조인트들 중 하나 이상이 탄성 중합체 베어링으로서 구현되거나 또는 탄성 중합체 베어링을 포함한다.

Claims (7)

  1. 차량 휠(1)을 지지하는 2 부분 휠 캐리어(2)를 포함하고, 상기 휠 캐리어(2)의 제 1 부분(3)은 상기 휠 캐리어(2)의 제 2 부분(4)과 관절식으로 연결되는, 휠 서스펜션에 있어서,
    상기 휠 캐리어(2)의 상기 제 1 부분(3)과 상기 휠 캐리어(2)의 상기 제 2 부분을 연결하기 위해, 회전 링크로서 형성된 보상 수단(5, 6, 7)이 제공되고, 진자 지지체(11, 14) 형태의 하나 이상의 결합 부재는 각각 2개의 회전 링크들(5 및 6 또는 7 및 6) 사이의 연결부를 형성하는 것을 특징으로 하는 휠 서스펜션.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 회전 링크들(5, 6, 7)이 각각 3개 이상의 조인트들(a, b, c)을 가진 삼각형 링크인 것을 특징으로 하는 휠 서스펜션.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 조인트들(a, b, c)은 볼-앤드-소켓 조인트, 피벗 조인트 또는 탄성 중합체 베어링인 것을 특징으로 하는 휠 서스펜션.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 링크들(5, 6, 7)은 상이한 치수로 설계되는 것을 특징으로 하는 휠 서스펜션.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상부 회전 링크(5)의, 차량 휠 측, 차량과 관련해서 상부 연결점(5a)과 하부 연결점(5b) 사이의 간격이 나머지, 하부 회전 링크들(6, 7)의, 차량 휠 측 상부 연결점들(6a, 7a)과 관련 하부 연결점들(6b, 7b) 사이의 간격보다 큰 것을 특징으로 하는 휠 서스펜션.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상부 회전 링크(5)의, 차량 휠 측, 차량과 관련해서 상부 연결 점들(5a)의 간격 대 동일한 상부 회전 링크(5)의 차체 측 상부 연결 점들(5c)의 간격의 비율은 나머지, 하부 회전 링크들(6, 7)의 차량 휠 측 상부 연결 점들(6a, 7a)의 간격 대 차체 측 상부 연결 점들(6c, 7c)의 간격의 비율 보다 큰 것을 특징으로 하는 휠 서스펜션.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 휠 캐리어(2)의 부분들(3, 4)은 스프링(13)에 의해 복원력을 형성하도록 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 휠 서스펜션.
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