KR20100056699A - 차량용 현가장치 - Google Patents

Abstract

액추에이터 구동에 의해 작동하는 랙 피니언 유닛을 이용하여 캠버 및 토우를 가변할 수 있도록 하여 이상적인 휠 얼라인먼트를 구현함으로써 승차감 향상 및 최적의 주행 안정성을 확보할 수 있도록 하는 차량용 현가장치를 제공한다.

휠 얼라인먼트, 캠버, 토우, 현가장치, 랙 피니언 유닛

Description

차량용 현가장치{SUSPENSION SYSTEM OF AUTOMOBILE}

본 발명은 차량용 현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액추에이터 구동에 의해 작동하는 랙 피니언 유닛을 이용하여 이상적인 휠 얼라인먼트를 구현함으로써 승차감 향상 및 최적의 주행 안정성을 확보할 수 있도록 하는 차량용 현가장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 현가장치는 차체와 휠 사이에 존재하며, 이 두 강체를 하나 혹은 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 상하방향으로는 스프링과 쇽업소버 등에 의해 지지되고, 기타방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 휠 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시키는 기능을 수행하게 된다.

이러한 현가장치는 첫째, 차량의 주행 중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자에게 안락한 승차감을 제공하고, 둘째, 운전자의 운전행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하여야 하며, 셋째, 불규칙한 노면의 주행 시, 타이어 접지면에서의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 구동시 차량의 조종성 및 안정성을 확보하여야 한다는 기본 조건을 만족시켜야만 한다.

상기와 같은 조건을 만족시키기 위하여 여러 종류의 현가장치가 개발되어 실차에 적용되고 있는데, 그 중 소형 승용 차량에 주로 적용되는 맥퍼슨 타입의 현가장치를 일례로 하여 설명하면, 도 1에서 도시한 바와 같이, 노면으로부터 충격을 완화시키는 샤시 스프링(101)과, 샤시 스프링(101)의 자유진동을 감쇄 제어하여 승차감을 좋게 하는 스트럿 바(103) 및 차량의 롤을 제어하는 스테빌라이저 바(105) 등으로 구성된다.

여기서, 상기 스테빌라이저 바(105)는 양측이 서브 프레임(107)에 설치되고, 양단은 스트럿 바(103)에 장착되어, 좌,우측 휠(109,111)이 서로 동시에 상하 운동하는 경우에는 작용하지 않고, 좌,우측 휠(109,111)이 서로 상대적으로 상하 운동하는 경우에는 비틀려 그때에 발생하는 비틀림 복원력으로 차체의 롤을 억제하는 안티 롤 역할을 한다.

그러나 상기와 같은 종래의 차량용 현가장치는 좌,우측 휠(109,111)을 회전 지지하는 휠 캐리어(113)가 로워암(115)을 통하여 서브 프레임(107)과 스트럿 바(103)에 연결된 상태로, 그 캠버 및 토우가 설정치로 고정되어 차량의 주행 상태에 따른 휠 얼라인먼트의 조절이 불가능하다는 문제점이 있다.

즉, 상기와 같은 종래의 차량용 현가장치는, 도로 조건이나 선회에 의하여 차체가 기울어지는 경우에도 설정치를 유지하도록 설계되어 휠의 자세를 현재의 주행조건에 따라 능동적으로 대처할 수 없다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 액추에이터 구동에 의해 작동하는 랙 피니언 유닛을 이용하여 캠버 및 토우를 가변할 수 있도록 하여 이상적인 휠 얼라인먼트를 구현함으로써 승차감 향상 및 최적의 주행 안정성을 확보할 수 있도록 하는 차량용 현가장치를 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 차량용 현가장치는 양측 휠 캐리어와 각각 로워암을 통하여 연결되는 서브 프레임, 노면으로부터 충격을 완화시키는 샤시 스프링, 상기 샤시 스프링의 자유진동을 감쇄 제어하여 승차감을 좋게 하는 스트럿 바를 포함하는 차량용 현가장치에 있어서,

상기 서브 프레임과 각 휠 캐리어 사이에 설치되어 액추에이터 구동에 의해 캠버 및 토우를 가변 작동시키는 랙 피니언 유닛을 포함하되,

상기 랙 피니언 유닛은 상기 서브 프레임의 양측방에 단부가 고정 설치되는 하우징; 상기 하우징의 내부 전방측에 차폭방향으로 슬라이드 가능하게 설치되며, 전측면에는 일정구간 요철부가 형성되고, 후측면에는 일정구간 랙부를 형성하며, 그 외측단이 상기 휠 캐리어의 일측에 연결되는 전방 랙바; 상기 하우징의 내부 후방측에서, 상기 전방 랙바와 일정간격 이격되어 차폭방향으로 슬라이드 가능하게 설치되며, 전측면에는 일정구간 랙부를 형성하고, 그 외측단이 상기 휠 캐리어의 타측에 연결되는 후방 랙바; 상기 전방 및 후방 랙바 사이의 각 랙부에 치합되어 설치되는 피니언; 상기 하우징의 내단면의 중앙에 설치되며, 그 작동로드의 선단에는 상기 피니언이 회전 가능하게 설치되는 메인 액추에이터; 상기 하우징의 전측부 일측에 설치되며, 제어신호에 따라 상기 전방 랙바의 요철부에 작동하여 전방 랙바의 슬라이드 작동을 고정하는 고정 액추에이터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징은 그 내단면 중앙에 상기 액추에이터 장착부를 형성함과 동시에, 전방 및 후방 랙바를 슬라이드 가이드 하는 격벽이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명의 차량용 현가장치에 의하면, 액추에이터 구동에 의해 작동하는 두 개의 랙바 사이에 피니언이 치합되어 구성되는 랙 피니언 유닛을 이용하여 휠 캐리어의 위치를 제어하여 캠버각 및 토우각을 차량의 운행조건에 따라 능동적으로 가변 제어되도록 함으로써, 차량의 주행 안정성을 도모할 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치에 적용되는 랙 피니언 유닛의 확대 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치에 적용되는 랙 피니언 유 닛의 단면도이다.

본 실시예에 따른 차량용 현가장치은 기본적으로, 도 2에서 도시한 바와 같이, 양측 휠 캐리어(1)와 각각 로워암(9)을 통하여 연결되는 서브 프레임(3)이 구비되고, 노면으로부터 충격을 완화시키는 샤시 스프링(5)과 상기 샤시 스프링(5)의 자유진동을 감쇄 제어하여 승차감을 좋게 하는 스트럿 바(7)를 포함한다.

그리고 상기 서브 프레임(3)과 각 휠 캐리어(1) 사이에는 메인 액추에이터(11) 구동에 의해 캠버 및 토우를 가변 작동시키는 랙 피니언 유닛(10)이 구비되어 차량의 운행조건에 따라 상기 메인 액추에이터(11)를 제어하여 캠버각 및 토우각을 임의로 가변 제어하여 이상적인 휠 얼라인먼트를 구현하게 된다.

즉, 상기 랙 피니언 유닛(10)의 구체적인 구성은, 도 3과 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 서브 프레임(3)의 양측방에 하우징(13)이 그 내측 단부를 통하여 각각 고정 설치된다. 상기 하우징(13)은 직사각 박스 형상으로 형성되며, 외측면은 개구된 상태로 형성된다.

이때, 상기 각 하우징(13)은 보조 프레임(15)을 통하여 상기 서브 프레임(3)의 양측방에 고정 설치된다.

그리고 상기 하우징(13)의 내부 전방측에는 전방 랙바(R1)가 차폭방향으로 슬라이드 가능하게 설치되는데, 상기 전방 랙바(R1)는 그 전측면에는 일정구간 요철부(17)가 형성되어 있으며, 그 후측면에는 일정구간 랙부(R)를 형성한다.

또한, 상기 전방 랙바(R1)는 그 외측단이 상기 휠 캐리어(1)의 상부 전측에 전방 연결바(B1)를 통하여 연결된다.

이때, 상기 전방 랙바(R1)는 그 전방 연결바(B1)의 선단이 상기 휠 캐리어(1)의 상부 전측에 볼 조인트(J)를 통하여 연결된다.

그리고 상기 하우징(13)의 내부 후방측에는 후방 랙바(R2)가 차폭방향으로 슬라이드 가능하게 설치되는데, 상기 후방 랙바(R2)는 상기 전방 랙바(R1)와 일정간격 이격되어 배치되며, 그 전측면에는 일정구간 상기 전방 랙바(R1)의 랙부(R)에 대응하는 랙부(R)를 형성한다.

또한, 상기 후방 랙바(R2)는 그 외측단이 상기 휠 캐리어(1)의 상부 후측에 후방 연결바(B2)를 통하여 연결된다.

상기 후방 랙바(R2)는 상기 전방 랙바(R1)와 동일하게 그 후방 연결바(B2)의 선단이 상기 휠 캐리어(1)의 상부 후측에 볼 조인트(J)를 통하여 연결된다.

상기 전방 랙바(R1) 및 후방 랙바(R2) 사이의 각 랙부(R)에는 피니언(P)이 치합되어 배치된다.

그리고 상기 하우징(13)의 내단면의 중앙에는 메인 액추에이터(19)가 설치되는데, 상기 메인 액추에이터(19)의 작동로드(21)의 선단에는 상기 피니언(P)이 회전 가능하게 설치된다.

즉, 상기 메인 액추에이터(19)는 상기 하우징(13)의 그 내단면 중앙에 설치되는 격벽(23)에 의해 형성되는 상기 액추에이터 장착부에 끼워져 설치되며, 상기 격벽(23)은 전방 랙바(R1) 및 후방 랙바(R2)를 차폭방향으로 슬라이드 가이드 하는 기능도 하게 된다.

한편, 상기 하우징(13)의 전측부 일측에는 고정수단으로 고정 액추에이 터(25)가 설치되는데, 상기 고정 액추에이터(25)는 제어신호에 따라 상기 전방 랙바(R1)의 요철부(17)에 작동하여 전방 랙바(R1)의 슬라이드 작동을 고정하도록 작동로드 선단이 뾰족한 고정단(27)으로 형성된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 차량용 현가장치는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기한 랙 피니언 유닛(10)을 통하여 캠버각을 정(+)의 상태로 제어하고자 할 경우에, 상기 고정 액추에이터(25)는 작동시키지 않은 상태로, 메인 액추에이터(19)만 전진 구동시키게 된다.

그러면, 상기 메인 액추에이터(19)는 상기 피니언(P)에 치합된 전방 및 후방 랙바(R1,R2)를 외측으로 밀어 상기 휠 캐리어(1)의 상부 전,후측을 동시에 차체 외측으로 밀게 된다.

이때, 상기 휠(W)은 상측 부분이 외측으로 벌어지면서 정(+)의 캠버쪽으로 조절되며, 반대로 부(-)의 캠버로 조절하고자 할 경우에는 상기 메인 액추에이터(19)를 반대로 작동 제어함으로써 이루게 된다.

한편, 도 6에서 도시한 바와 같이, 상기한 랙 피니언 유닛(10)을 통하여 토우각을 토우인으로 제어하고자 할 경우에는 상기 고정 액추에이터(25)를 전진 구동시켜 그 고정단(27)이 상기 전방 랙바(R1)의 요철부(17)에 끼워져 전방 랙바(R1)를 슬라이드 방향으로 고정해 두게 된다.

이러한 상태로, 상기 메인 액추에이터(19)를 전진 구동시키게 되면, 상기 메인 액추에이터(19)는 상기 피니언(P)에 치합된 후방 랙바(R2)만을 외측으로 밀어 상기 휠 캐리어(1)의 상부 후측을 차체 외측으로 밀게 된다.

이때, 상기 휠(W)은 상부 후측 부분이 외측으로 벌어지면서 토우각을 토우인으로 조절하게 되며, 반대로 토우각을 토우아웃으로 조절하고자 할 경우에는 상기 메인 액추에이터(19)를 반대로 작동 제어함으로써 이루게 된다.

이상에서는 현재로서 실질적이라 고려되는 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것으로 이해되어서는 안되며, 오히려, 전술한 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 일반적인 차량용 현가장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치에 적용되는 랙 피니언 유닛의 확대 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치에 적용되는 랙 피니언 유닛의 단면도이다.

도 5와 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 현가장치에 적용되는 랙 피니언 유닛의 작동 상태도이다.

Claims (2)

1. 양측 휠 캐리어와 각각 로워암을 통하여 연결되는 서브 프레임, 노면으로부터 충격을 완화시키는 샤시 스프링, 상기 샤시 스프링의 자유진동을 감쇄 제어하여 승차감을 좋게 하는 스트럿 바를 포함하는 차량용 현가장치에 있어서,

   상기 서브 프레임과 각 휠 캐리어 사이에 설치되어 액추에이터 구동에 의해 캠버 및 토우를 가변 작동시키도록 랙 피니언 유닛을 포함하되,

   상기 랙 피니언 유닛은 상기 서브 프레임의 양측방에 단부가 고정 설치되는 하우징;

   상기 하우징의 내부 전방측에 차폭방향으로 슬라이드 가능하게 설치되며, 전측면에는 일정구간 요철부가 형성되고, 후측면에는 일정구간 랙부를 형성하며, 그 외측단이 상기 휠 캐리어의 일측에 연결되는 전방 랙바;

   상기 하우징의 내부 후방측에서, 상기 전방 랙바와 일정간격 이격되어 차폭방향으로 슬라이드 가능하게 설치되며, 전측면에는 일정구간 랙부를 형성하고, 그 외측단이 상기 휠 캐리어의 타측에 연결되는 후방 랙바;

   상기 전방 및 후방 랙바 사이의 각 랙부에 치합되어 설치되는 피니언;

   상기 하우징의 내단면의 중앙에 설치되며, 그 작동로드의 선단에는 상기 피니언이 회전 가능하게 설치되는 메인 액추에이터;

   상기 하우징의 전측부 일측에 설치되며, 제어신호에 따라 상기 전방 랙바의 요철부에 작동하여 전방 랙바의 슬라이드 작동을 고정하는 고정 액추에이터로 이루 어지는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치.
2. 제1항에서,

   상기 하우징은

   그 내단면 중앙에 상기 액추에이터 장착부를 형성함과 동시에, 전방 및 후방 랙바를 슬라이드 가이드 하는 격벽이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치.

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