KR20100074298A

KR20100074298A - 원격 스프링 및 댐퍼수단을 구비한 휠내 현가 시스템

Info

Publication number: KR20100074298A
Application number: KR1020107011194A
Authority: KR
Inventors: 라우렌스 제이. 홀트; 토마스 알렉산더 스파로우
Original assignee: 멀티매틱 인코퍼레이티드
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2010-07-01
Also published as: ES2543971T3; AU2008316271B2; MX2010004183A; CN101835642B; BRPI0818224B1; CA2608825A1; WO2009052612A1; RU2482976C2; US8240689B2; JP5721437B2; AU2008316271A1; KR101386269B1; CN101835642A; EP2200847A4; US20100259025A1; BRPI0818224A2; EP2200847A1; EP2200847B1; JP2011500425A; RU2010121156A

Abstract

차량 현가 시스템(55)은 에너지 저장장치(45) 및 댐핑장치(42)를 원격에 위치시키면서 완전히 도로 휠(100)의 이내에 모든 현가 운동제어 요소들을 내장시키기 위해서 구성된다. 업라이트(60)는 스핀들(61), 브레이크 캘리퍼(105), 및 2차 스트러트 샤프트(67)에 병렬로 주 스트러트 샤프트(70)를 유지하는 구조체를 포함한다. 현가 운동은 차량(1)의 스프링 장치 부분에 대해 슬라이드하는 샤프트들에 의해 제어된다. 주 스트러트 샤프트(70)는 펌핑 피스톤(73)을 포함한다. 펌핑 피스톤(73)에 의해 변위되는 유체(91)는 유압 연결부(47)를 통해 차량의 스프링 장치 부분에 장착된 원격 현가 모듈(40)에 흐른다. 원격 현가 모듈(40)은 유압으로 휠 운동을 원격 에너지 저장장치(45) 및 댐핑장치(42)에 전달한다. 주 스트러트 샤프트(70) 주위로 회전하는 조향 암(95)은 두 스트러트들(70, 67)이 이를 통해 슬라이딩할 수 있게 구성되고 이에 따라 범프 스티어를 제거한다.

Description

원격 스프링 및 댐퍼수단을 구비한 휠내 현가 시스템{IN WHEEL SUSPENSION SYSTEM WITH REMOTE SPRING AND DAMPER MEANS}

이 발명은 휠을 구비한 차량들을 위한 현가 시스템에 관한 것이다.

차량의 현가 시스템은 객실을 도로의 불규칙으로부터 격리하기 위해 주로 설치된다. 그러나, 현가는 차량이 경로에서 범프들에 마주쳤을 때 소비되는 에너지량을 감소시키는데에도 중요한 역할을 한다. 차량 현가에 대한 가장 일반적 기법은 타이어, 휠, 브레이크 어셈블리, 베어링 부품 및 연관된 구조적 부재가 독립적으로, 그러나 주 차량 구조체에 대해 소정의 방식으로 운동하게 하는 관절 링크를 설치하는 것이다. 타이어, 휠, 브레이크 어셈블리, 베어링 부품 및 연관된 구조체의 부-어셈블리를 일반적으로 언스프렁 매스(unsprung mass)라 하며, 승객실을 포함한, 주 차량 구조체를 스프렁 매스(sprung mass)라 한다. 차량이 범프에 마주쳤을 때 관절 링크는 언스트렁 매스를 그 위로 운동하게 한다. 스프링은 언스프렁 매스를 이의 사전에 교란된 상태로 복원하기 위해 사용되는 전가된 에너지를 저장하기 위해 설치된다. 또한, 신속하게 안정상태가 되도록 스프링-매스 시스템의 진동특성을 제어하기 위해 댐퍼 혹은 쇽 옵서버를 설치하는 것이 또한 일반적 관행이다. 이에 따라 차량은 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 간단히 단일의 큰 스프렁 매스(1)와 4개의 독립적 언스프렁 매스들(3)로 구성된 5개의 매스 시스템으로 간주될 수 있다.

각각의 언스프렁 매스의 운동은 언스프렁 매스의 구조적 부재를 주 차량 구조체에 연결하는 연관된 관절 링크의 기하구조에 의해 결정된다. 독립적 링크들과 적합하게 제약된 연결 조인트들이 결합되어 있어 전체 시스템 운동은 일반적으로 완전히 스프링 및 댐퍼에 의해서 제어되는 것으로 제한된다. 독립적 언스프렁 매스 현가 시스템들에 연관된 가장 일반적인 관절 링크들은 더블 'A' 암(도 2), 맥퍼슨 스트러트(도 3) 및 다중-링크(도 4)로서 유별될 수 있다.

도 2에 개략적으로 도시된 더블 'A' 암 구성은 주 차량 구조체(1)(도 2에 도시되지 않음), 상측 제어 암(10), 하측 제어 암(11), 및 타이어, 휠, 브레이크 어셈블리 및 베어링 부품와 같은 모든 언스프렁 매스 구성성분들을 탑재하도록 된 구조적 부재 또는 업라이트(12)로 구성된 비교적 간단한 4개의 바 리크 부품들로 구성된다. 연결 조인트들 각각은 코일 스프링(13) 및 통상의 유압 댐퍼(14)에 의해 제어되는 업라이트(12)의 단일 병진 운동 자유도가 되게 거의 단일 회전 자유도를 제한하도록 구성된다. 주 차량 구조체(1)에 추가의 격리를 더하기 위해서 각 조인트에 다수의 자유도 컴플라이언스를 사용함으로써 추가적 복잡성이 야기된다. 이들 컴플라이언스는 전형적으로 모든 3개의 병진 자유도에서 스프링 강성 및 댐핑을 복귀시키는 고무 부싱들에 의해 제공된다. 이들 고무 부싱들의 강성은 전형적으로 코일 스프링(13)에 비해 매우 크다.

도 3은 하측 제어 암(22)와, 타이어, 휠, 브레이크 어셈블리 및 베어링 부품과 같은 모든 언스프렁 매스 구성성분들을 탑재하도록 된 구조적 부재 또는 업라이트(23)와, 업라이트에 단단히 부착되어 통상의 유압 댐퍼를 내장할 뿐만 아니라 선형 운동 제어를 제공하는 스트러트(24)로 구성된 맥퍼슨 스트러트 장치를 개략적으로 도시한 것이다. 하측 제어 암 조인트들은 상측 스트러트 마운트가 2개의 회전 자유도를 방면하는 반면 거의 단일 회전 자유도를 제약시키게 구성된다. 이러한 구성으로 코일 스프링(25) 및 스트러트(24) 내 통상의 유압 댐퍼에 의해 제어되는 업라이트(23)는 단일 병진 운동 자유도가 된다.

도 4에 개략적으로 도시된 다중-링크 현가 구성은 많은 서로 다른 가용한 부품들 중 단지 하나이다. 많은 경우들에 있어서 이들 다중-링크 구성들은 4개의 바 링크의 운동에 거의 근사할지라도, 더 복잡한 운동학이 가능하여 업라이트(33)가 진보된 차량 동적 거동에 필요한 것으로 여겨지는 자기-조향 및 비선형 운동을 제공할 수 있게 한다. 또한, 요구되는 자유도를 갖게 하는 고무 부싱 커플라이언스만으로 다중-링크 구성들이 운동학적으로 과도하게 구속되게 혹은 록킹되게 하는 것이 일반적이다.

위에 기술된 모든 종래의 관절 링크들은 현저한 복잡성, 장착을 위한 상당한 넓은 차량 구조체에 대한 요구, 상당한 비용, 및 이들의 운동을 수용하기 위한 큰 패키지 용적들에 대한 요구를 포함하는 다수의 본연의 한계들을 내포하고 있다. 이들 한계들을 해결하기 위한 많은 종래 기술의 시도들이 있었다. 미국특허 3578354은 일반적으로 이용되는 관절 링크들을 스핀들 축선에 수직한 축선을 따라 휠이 슬라이드 가능하게 운동할 수 있게 하는 허브 하우징 및 한 쌍의 반경방향으로 확장한 핀들로 대체한 차량 현가 시스템 형태를 기술하고 있다. 반경방향 확장 핀들은 주 차량 구조체에 단단히 연결되어, 요망된다면 회전 조향 운동을 제외하고, 요망되는 슬라이드 가능 운동을 가능하게 하나 그외 모든 다른 자유도를 제약시키는 한 쌍의 일체화된 부싱들을 내장한 프레임 지지 암들을 통과한다. 코일 스프링은 쇽 부하들을 흡수하기 위해서 반경방향 확장 핀들 중 한 핀 상에 도입된다. 이렇게 하여 미국특허 3578354의 현가 시스템은 모든 통상의 관절 링크들 및 이들의 연관된 패키지 용적을 제거한다. 전체 현가 운동은 휠 이내로 제약되고, 그럼으로써 대용을 위해 현저한 량의 차량 용적을 방면한다. 프레임 지지 암들의 장착은 종래의 관절 링크들의 연결보다 훨씬 더 자유로워 구조적 최적화가 훨씬 더 유효할 것이다.

이러한 종래기술의 실시예가 차량의 현가 시스템을 단순화시키는 신규한 수법을 기술할지라도, 스프링 운동을 댐핑시키는 어떠한 방법도 제공하지 못한다. 또한, 현존의 도로 차량 현가 스프링들의 상세한 계산 및 연구에 따르면 미국특허 3578354에 제시된 스프링 크기 및 패키지가 비현실적으로 작음을 보이고 있다. 정확한 크기의 스프링은 이 종래기술의 구성에 의해 제공되는 공간 내에 들어맞을 수 없을 것이다. 마지막으로, 이 종래기술의 현가 구성은 차량의 조향을 제공하도록 된 조향 암을 부착할 수 있게 하는 허브 하우징에 결합된 일체형 타이 바를 기술하고 있다. 허브 하우징은 압도적으로 수직 선형으로 이동하게 구성되고 조향 암은 이의 내측 단부로부터 호를 그릴 것이기 때문에, 현가 운동동안에 자기-조향 운동이 일어날 것이다. 이러한 형태의 자기-조향 현상을 일반적으로 토-스티어(toe-steer) 혹은 범프-스티어(bump-steer)라고 하며 이 현상은 미국특허 3578354에 기술된 구조를 사용하여 제거될 수도 없을 매우 바람직하지 못한 특성이다.

미국특허 3578354의 한계들 중 일부는 미국특허 6113119에 청구된 종래기술의 구성에서 극복되는데 이 특허는 유사하게, 허브, 휠, 휠 캐리어, 지지부에 대해 병진 운동으로 휠 캐리어를 안내하는 안내부재를 포함하는 지지부, 및 차량의 섀시 상에 지지부를 장착하기 위한 장착수단을 포함하는 자동차를 위한 휠 연결 어셈블리를 기술하고 있다. 미국특허 3578354와 유사한 방식으로, 이들 구성성분들 모두는 차량의 휠 내에 제한된 엔벨로프 내에 수용된다. 지지부에 의해 휠 캐리어에 전달되는 자동차 부하를 지지하는 수단이 설치되는데 이 수단도 제한된 엔벨로프 내에 내장된다. 이 지지수단은 코일 스프링으로서 기술되어 있으나 미국특허 3578354에 보인 것보다는 더 현실적인 크기 및 구성을 갖는 것으로 예시되어 있다. 그러나, 코일 스프링은 안내부재에 의해 정해지는 병진 운동 축선에서 크게 벗어나 패키지된다. 이러한 크게 벗어남에 의해 안내부재에 매우 바람직하지 못한 토크 부하들이 야기되어 현가 운동 내에서 마찰을 유발하게 되고 이는 당업자들에 의해 성능을 심각히 저하시키는 것으로 알려져 있다.

이 종래기술의 실시예가 현가장치의 모든 필수 기능이 현실적 스프링 패키지를 갖고 휠 내 용적의 실제 내부 내에 일체화될 수 있게 하는 어셈블리 및 범프-스티어를 제거하는 방법을 기술하고 있을지라도, 이것은 스프링-매스 시스템의 진동특성을 제어하는 통상적 댐퍼를 제공하지 못한다. 자동차 산업에 의해 사용되는 댐퍼들 혹은 쇽-업서버들은 거의, 제어하는 힘이 현가장치 속도에 응하여 가변 오리피스 흐름의 어떤 형태를 통해 발생되는 유동압(hydro-dynamic) 구성이 없다. 미국특허 6113119는 스프링 및 댐퍼에 대한 대안으로서 휠의 편향 운동들을 제어하기 위해 전기기계적 수단을 언급하고 있으나, 이 방법은 산업에서 전혀 적용되고 있지 않기 때문에, 통상의 댐퍼를 포함시키지 못하는 것이 이 종래기술의 장치에서 현저한 한계이다. 조향 장치 및 스프링 위치는 현저한 마찰 부하들을 현가 운동에 더해줄 것이며 이는 매우 바람직하지 못하다.

미국특허 6357770는 모든 혹은 거의 모든 움직이는 현가장치 구성성분들이 휠의 림에 의해 둘러싸인 용적 이내로 장착될 수 있게 하는 "휠 내 현가" 시스템을 기술한다. 위에 기술된 종래 기술에 대한 개선은 완전히 제어되는 현가 운동이 가능하게 되도록 스프링 및 댐핑 메커니즘이 포함된다는 것이다. 기술된 휠 현가장치는 차축 및 베어링들을 포함하는 허브/베어링 어셈블리를 포함하는 허브 장착 어셈블리를 포함한다. 허브 장착 어셈블리는 운동 제어 상호맞물림 슬라이딩 마운트 어셈블리에 의해 현가 프레임에 장착되어 연결됨으로써 허브 플레이트가 제어된 방식으로 슬라이드 가능하게 운동할 수 있게 한다. 상호맞물림 슬라이딩 마운트 어셈블리는 한 자유도를 갖고 허브 플레이트가 운동할 수 있게 한다. 스프링 메커니즘은 허브 플레이트 및 현가 프레임 사이에 확장하여 장착되고 이들 둘 다에 연결되고 바람직하게는 댐핑장치를 포함한다. 이렇게 하여 이전에 기술된 종래기술과 유사한 운동이 관절식 링크의 필요성없이 달성되며 시스템은 일체형 스프링-댐퍼를 포함하며 실질적으로 휠 림의 용적 이내에 장착될 수 있다. 그러나, 다시 한번, 현존의 도로 차량 현가 스프링들의 상세한 계산 및 연구는 미국특허 6357770에 제시된 스프링 및 댐퍼 크기가 비현실적으로 작음을 보이고 있다. 사실, 이 종래기술 설명은 전기차량들, 사람동력이용 차량들, 태양열 발전식 차량들 등과 같은 경 도로 차량들에만 적용될 수 있는 있다고 스스로가 공인하고 있다. 구성은 상호맞물림 슬라이딩 마운트 어셈블리 및 소형 크기의 스프링 메커니즘 및 댐핑장치의 경 본분 특성에 기인하여 범용 도로 주행 차량들엔 적합하지 않을 것이다. 또한, 이 종래기술의 구성은 운동하는 현가 구성성분들이 조향될 수 있게 하기 위한 방법을 기술하고 있지 않으며 이는 이 장치의 현저한 한계이다.

따라서, 종래기술에 기술된 휠내 장치의 모든 잇점들을 제공하면서도 이들의 부적절한 스프링 및 댐핑 구성들 및 연관된 불충분한 조향 기하구조들의 본질적 단점들이 없는 현가 시스템을 만드는 것이 잇점이 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 차량의 휠 용적 엔벨로프 내에 운동 제어 특징물을 패키지함으로써 종래의 장치의 관절 링크들을 제거하는 현가 시스템을 제공하는 것이다. 시스템에 바람직하지 못한 부하들을 전가하지 않도록 패키지된 적합한 크기의 스프링 및 댐퍼 장치를 일체화하는 것이 종래기술에 비해 현저한 개선이 될 것이다. 또 다른 주된 잇점은 이전의 휠내 현가 시스템들의 기하학적 및 마찰 문제들을 극복한 조향 장치가 제공된다면 실현될 것이다.

본 발명은 휠 베어링 어셈블리를 탑재하게 구성된 스핀들을 포함하는 업라이트를 포함하는 차량용 현가 시스템을 제공한다. 베어링 어셈블리는 휠 허브에 대해 회전가능한 장착을 제공하도록 된 것이다. 휠 허브는 휠과 타이어 어셈블리를 위한 착탈가능한 연결부를 구비한다. 또한, 업라이트는 브레이크 캘리퍼에 대한 장착 플랜지와 체결수단을 포함한다. 스트러트 샤프트는 상기 체결수단을 통해 업라이트에 견고히 부착되고 펌핑 피스톤 및 피스톤 시일을 포함한다. 주 하우징은 스트러트 샤프트를 안내하여 지지하도록 된 베어링 부품, 펌핑 유체를 내포하는 시일링 시스템, 주 차량 구조체에 부착을 위한 장착 부품 및 유체 포트를 구비하여 구성된다. 원격 현가 모듈은 유압 작동 피스톤, 에너지 저장장치 및 댐핑 장치를 구비하여 구성된다. 주 하우징의 유체 포트는 스트러트 샤프트의 펌핑 피스톤이 주 하우징 내에서 운동할 때 운동이 펌핑 유체를 통해 유압 작동 피스톤에 직접 전달되도록 유압 연결부를 통해 원격 현가 모듈의 유압 작동 피스톤에 연결된다. 차량의 현가 운동은 근본적으로 휠의 운동으로서 정의되며 이것은 베어링 부품을 통해 스트러트 샤프트의 안내에 의해 소정의 경로로 제약된다. 소정의 현가 운동은 펌핑 유체를 통해 원격 현가 모듈의 에너지 저장장치 및 댐핑장치에 전달된다. 이렇게 하여 에너지 저장장치 및 댐핑 장치는 업라이트, 스트러트 샤프트 및 이들 성분들이 휠의 용적 내에 쉽게 구속될 수 있게 하는 주 하우징으로부터 원격에 위치될 수 있다. 또한, 이것은 전체 현가 운동이 휠 용적 이내로 제약될 수 있게 하며 그럼으로써 현저한 량의 차량용적을 대안적 사용으로서 방면할 뿐만 아니라 관절 링크들 및 이들의 연관된 구조적 장착 지점들에 대한 필요성을 제거할 수 있게 한다.

본 발명의 다른 면에서, 주 하우징은 상기 스트러트 샤프트와 공축으로 정렬하여 조향 암을 주 하우징에 회전가능하게 장착하도록 된 조향 베어링을 구비한다. 상기 스트러트 샤프트와 병렬로 정렬하여 업라이트에 안내 샤프트가 견고하게 부착된다. 상기 조향 암은 조향 베어링에 부착을 위한 회전 장착 조인트, 타이 로드 부착부 및 안내 샤프트를 따라 병진하도록 된 안내 조인트를 구비하여 구성된다. 전형적인 차량 조향 링크의 타이 로드 단부는 조향 운동이 업라이트의 회전운동으로 전환되도록 타이 로드 부착부 및 스트러트 샤프트 축선 주위에 스트러트 샤프트에 연결된다. 조향운동은 안내 샤프트에 작용하는 조향 암 안내 조인트를 통해 업라이트에 부여된다. 차량의 현가 운동은 안내 샤프트를 따라 안내 조인트의 병진을 통해 조향 암으로부터 분리된다. 이렇게 하여, 토-스티어, 혹은 범프-스티어가 완전히 제거된다.

본 발명의 다른 면의 대안적 실시예에서, 타이 로드 부착부는 현가 시스템이 비-조향 응용들에 사용될 수 있으면서 토-스티어 혹은 범프-스티어가 완전히 제거되도록 업라이트 및 스트러트 샤프트의 회전운동을 제거하기 위해서 주 차량 구조체에 직접 연결된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 스트러트 샤프트는 볼트체결 클램프들, 축방향 단부 볼트들, 혹은 유사 부품과 같은 체결수단을 통해 바깥 단부들에서 상기 업라이트에 견고하게 부착되는 원통관이다. 스트러트 샤프트는 추가로, 원주 피스톤 시일이 끼워맞추어지도록 된 일체형 원통형 펌핑 피스톤을 구비하여 구성된다. 주 하우징은 스트러트 샤프트와 주 하우징간에 상대적 운동동안 용적을 변화시키는 시일링된 주 하우징 펌핑실이 생성되도록 펌핑 피스톤과 협동하도록 된 원통형 내측 보어를 내장한다. 이렇게 하여, 현가 운동이 펌핑유체를 통해 원격 현가 모듈에 전달되고 현가 운동과 에너지 저장장치간에 운동비가 쉽게 수정될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 상기 현가 모듈의 상기 에너지 저장장치는 코일 스프링이며 상기 댐핑장치는 상기 펌핑유체에 직접 작용하는 가변 오리피스 부품이다. 유압 작동 피스톤은 폐(closed) 실린더 내 내장되고 코일 스프링의 일단부에 작용한다. 가변 오리피스 부품는 폐 실린더에 유압으로 연결되고 유압연결을 위한 종단을 내장하는 밸브 블록 내에 위치된다. 이렇게 하여 현가 운동은 펌핑유체를 통해 코일 스프링에 직접 전달되고 흐름은 가변 오리피스 부품에 의해 제어된다. 이 흐름 제어는 현가 운동의 필요한 댐핑을 제공한다.

본 발명의 대안적 실시예에서, 상기 에너지 저장장치는 둘러싸인 기체 용적이다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 상기 댐핑장치에 작용하는 상기 가변 오리피스 부품은 캐나다 온타리오 마크햄의 멀티매틱 사로부터 구입할 수 있는 유니크 다이나믹 현가 스풀 밸브(DSSV) 구성으로 구성된다. DSSV 구성은 고정된 오리피스 저속 범프 범프 및 리바운드 밸브들 및 스풀형 고속 범프 및 리바운드 밸브들과, 범프 및 리바운드 현가 운동동안에 맞는 밸브들을 통해 펌핑유체를 적합하게 보내는 일방향 밸브들로 구성된다. 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서 DSSV 밸브들은 모두 외부에서 조절될 수 있다.

본 발명의 다른 대안적 실시예에서, 가변 오리피스 부품은 통상의 심 스택(shim stack) 구성이다.

본 발명의 다른 대안적 실시예에서, 상기 댐핑장치는 펌핑유체와는 별개인 자체 내장된 유압유체 회로를 이용하는 통상의 유압 쇽 업서버이다. 유압 작동 피스톤은 상기 통상의 유압 쇽 업서버의 일단부에 작용한다.

본 발명의 다른 대안적 실시예에서, 차량의 서로 대향한 양측 상에 본 발명의 현가 시스템들의 펌핑 유체는 커플링, 혹은 오리피스 블록, 혹은 플로팅 피스톤, 혹은 스프링 시스템을 통해 결합된 플로팅 피스톤들, 혹은 유사 장치를 통해 연결될 수 있다. 이렇게 하여, 한 형태의 유압 롤링방지 장치가 차량의 서로 대향한 양측의 현가 운동을 결합함으로써 만들어질 수 있다. 이 결합은 통상의 기계식 롤링방지 장치들에 대한 필요성을 제거한다. 유사하게, 차량의 전방 및 후방 상에 본 발명의 현가 시스템들의 펌핑 유체들은 연결되어 유압 피칭방지 장치를 만들어낼 수 있다.

본 발명의 다른 대안적 실시예에서, 유압 펌프 및 분배 밸브 장치는 본 발명의 현가 시스템의 유압회로에 펌핑유체의 용적에 더해지게 혹은 이로부터 감해지게 구성된다. 이에 따라 스트러트 샤프트의 레스팅 포인트와 업라이트간에 관계는 에너지 저장장치에 관하여 변경될 수 있다. 이것은 차량의 정적 차고를 간단하고 신속하게 변경할 수 있게 한다.

발명의 또 다른 면들은 다음 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

도 1은 전형적인 차량 현가 시스템의 개략적 사시도이다.
도 2는 종래기술의 이중 "A" 암 현가 구성의 개략적 사시도이다.
도 3은 종래기술의 맥퍼슨 스트러트 현가 구성의 개략적 사시도이다.
도 4는 종래기술의 다중-링크 현가 구성의 개략적 사시도이다.
도 5는 본 발명의 현가 시스템의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 현가 시스템의 휠내 구성성분들, 차량의 휠 및 타이어의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 현가 시스템의 휠내 구성성분들의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 현가 시스템의 업라이크의 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명의 현가 시스템의 휠내 구성성분들의 분해조립 사시도이다.
도 10은 본 발명의 현가 시스템의 주 하우징 및 스트러트 샤프트의 부분 단면도이다.
도 11은 본 발명의 현가 시스템의 현가 모듈 구성성분들의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 현가 시스템의 현가 모듈 구성성분들의 분해조립 사시도이다.

도 5를 참조하면, 현가 시스템(55)은 실질적으로 업라이트(60), 스트러트 샤프트(70), 주 하우징(80) 및 원격 현가 모듈(40)로부터 구성된다. 도 6 및 도 8을 참조하면, 업라이트(60)는 스핀들(61), 브레이크 캘리퍼(105)를 위한 장착 플랜지(62) 및 체결수단(63)으로 구성된다. 스핀들(61)은 휠 허브(65)를 회전가능하게 장착하도록 된 휠 베어링 어셈블리(64)를 탑재하게 구성된다. 또한, 휠 허브(65)는 휠(100) 및 타이어(101) 어셈블리를 위한 착탈가능 연결부(66) 포함한다. 도 7 및 도 10을 참조하면, 주 하우징(80)은 실질적으로 압력관(86), 한 쌍의 제거가능 시일 캡들(82), 및 주 차량 구조체에 부착을 위한 장착 부품(81)로부터 구성된다. 시일 캡들(82)은 시일링 시스템(83), 및 매칭 압력관 나삿니(87)와 상호작용하게 구성된 나삿니 보유 형상(85)을 내장하고 있고, 베어링 부품(88)을 보유하도록 되어 있다. 또한, 주 하우징(80)은 주 하우징 펌핑실(90)로부터 압력관(86) 및 장착 부품(81) 둘 다를 통과하는 유체 포트(89)를 포함한다. 주 하우징 펌핑실(90)은 실질적으로 압력관(86)의 내측 보어와 스트러트 샤프트(70)의 외표면에 의해 생성되는 원통형 용적이며 펌핑 유체(91)을 내포한다. 스트러트 샤프트(70)는 상측단부에 볼트 체결 클램프(71)를 통해서 하측 단부엔 축방향 단부 볼트(72)에 의해 업라이트(60)의 체결수단(63)에 견고하게 부착되는 원통관을 포함한다. 또한, 스트러트 샤프트(70)는 원주 피스톤 시일(74)이 끼워맞추지도록 된 일체형 원통 펌핑 피스톤(73)으로 구성된다.

도 6 및 도 9를 참조하면, 주 하우징(80)은 스트러트 샤프트(70)와 공축으로정렬되어 조향 암(95)을 회전가능하게 장착하도록 된 조향 베어링(84)을 구비한다. 안내 샤프트(67)는 스트러트 샤프트(70)와 병렬로 정렬되어 업라이트(60)에 견고하게 부착된다. 조향 암(95)은 조향 베어링(84)에 부착을 위한 회전 장착 조인트(96), 타이 로드 부착부(97) 및 안내 샤프트(67)를 따라 병진하도록 된 안내 조인트(98)로 구성된다. 전형적인 차양 조향 링크(112)의 타이 로드 단부(111)는 타이 로드 부착부(97)에 연결된다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 원격 현가 모듈(40)은 밸브 블록(42) 및 폐 실린더(44)로 구성되는 본체(41)를 포함한다. 유압 작동 피스톤(43)은 폐 실린더(44) 내에 끼워맞추어지도록 되어 있고 작동 피스톤 시일(48)을 구비하여 구성된다. 강성 파이프 및 연관된 부속품들로 구성된 유압 연결부(47)는 주 하우징(80)의 유체 포트(89)(도 7 및 도 10에 도시된)를 밸브 블록(42)에 연결한다. 유압 연결부(47)와 폐 실린더(44) 사이에 유압 회로로 배열된 밸브 블록(42) 내에 표준 가변 오리피스 부품(46)이 내장된다. 유압 작동 피스톤(43)은 코일 스프링(45)의 일단부 상에 직접 작용하도록 한 것이다. 보유 로드(49) 및 스프링 플랫폼(50)은 유압 작동 피스톤(43)에 대향하여 코일 스프링의 단부에 코일 스프링(45)을 보유한다.

도 5, 도 7 및 도 10을 참조하면, 현가 시스템(55)이 범프에 마추쳤을 때, 휠 운동은 베어링 부품(88) 내 스트러트 샤프트(70)의 안내에 의해 소정의 경로로 제약된다. 이 소정의 현가 운동에 의해 스트러트 샤프트(70)의 펌핑 피스톤(73)과 주 하우징(80) 간에 상대적 운동이 초래된다. 이 상대적 운동으로 주 하우징 펌핑실(90)은 용적 변화를 야기하여 펌핑 유체(91)가 강제로 유체포트(89) 내외로 흐르게 한다. 도 11 및 도 12을 다시 참조하면, 변위된 펌핑 유체(91)는 유압 연결부(47)를 통해 원격 현가 모듈(40)의 폐 실린더(44) 및 밸브 블록(42)와 이의 연관된 가변 오리피스 부품(46)에 전달된다. 폐 실린더(44)에 들어가거나 나가는 변위된 펌핑 유체(91)는 직접 유압 작동 피스톤(43)에 작용하여 코일 스프링(45)의 병진 운동을 야기한다. 따라서, 현가 운동은 소정의 단일 자유도의 운동으로 제약되고 이 운동은 전가된 에너지를 저장하는 코일 스프링(45), 및 스프링-매스 시스템의 진동특성을 제어하는 댐퍼 또는 쇽 업서버로서 작용하는 가변 오리피스 부품(46)에 의해 제어된다. 원격 현가 모듈(40)은 업라이트(50), 스트러트 샤프트(70) 및 주 하우징(80)(도 5 참조)에서 떨어져 위치되어 있기 때문에, 이들 운동 제어 구성성분들은 휠(100)의 용적 이내로 쉽게 제약될 수 있다(도 6 및 도 8 참조). 또한, 이것은 전체 현가 운동이 휠 용적 이내로 제약될 수 있게 하므로 현저한 량의 차량 용적을 다른 용도에 사용될 수 있게 된다.

도 6 및 도 9를 참조하면, 조향 운동이 전형적 차량 조향 링크(112)의 타이 로드 단부(111)에 의해 조향 암(95)의 타이 로드 부착부(97)에 전가될 때 조향 암(95)은 스트러트 샤프트(70)의 축 주위로 조향 베어링(84) 상에서 회전한다. 회전 장착 조인트(96)에 조향 암(95)의 회전은 안내 샤프트(67)에 작용하는 조향 암 안내 조인트(98)를 통해 스트러트 샤프트(70) 및 업라이트(60)에 이전된다. 이에 따라 차량 휠(100) 및 타이어(101)는 전형적인 차량 조향 링크(112)를 통해 통상적으로 조향될 수 있다. 차량의 현가 운동은 안내 샤프트(67)를 따라 안내 조인트(98)의 병진을 통해 조향 암(95)으로부터 분리되기 때문에, 토-스티어 혹은 범프-스티어가 완전히 제거된다.

본 발명의 대안적 실시예에서, 조향 암(95)의 타이 로드 부착부(97)가 조향 링크(112)가 아니라 주 차량 구조체(1)에 직접 연결되어 업라이트(60) 및 스트러트 샤프트(70)의 회전운동을 제거하므로 현가 시스템(55)은 조향불가한 응용들에도 사용될 수 있고 그러면서도 토-스티어 혹은 범프-스티어가 완전히 제거된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 댐핑 장치로서 작용하는 가변 오리피스 부품(46)은 캐나다 온타리오 마크햄의 멀티매틱 사로부터 구입할 수 있는 유니크 다이나믹 현가 스풀 밸브(DSSV) 구성으로 구성된다. 도 11에 도시된 바와 같이, DSSV 구성은 고정된 오리피스 저속 범프 밸브(120), 고정된 오리피스 저속 리바운드 밸브(121), 스풀형 고속 범프 밸브(122), 스풀형 고속 리바운드 밸브(123), 및 범프와 리바운드 현가 운동동안에 맞는 밸브들을 통해 펌핑유체(91)를 적합하게 보내는 일방향 밸브들로 구성된다. 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, DSSV 저속 범프 밸브(120), 저속 리바운드 밸브(121), 고속 범프 밸브(122), 및 고속 리바운드 밸브(123)은 모두 외부에서 조절될 수 있다.

Claims

차량용 현가 시스템에 있어서,
a) 휠을 탑재하게 구성된 휠 허브에 대해 회전가능한 장착과 브레이크 캘리퍼에 대한 장착을 제공하도록 된 것으로서 체결수단을 포함하는 것인 업라이트;
b) 펌핑 피스톤 및 상기 체결수단에 견고히 부착하도록 된 적어도 한 장착 점을 포함하는 스트러트 샤프트;
c) 상기 스트러트 샤프트를 안내하여 지지하도록 된 베어링 부품, 펌핑 유체를 내장하는 시일링 시스템, 주 차량 구조체에 부착하기 위한 장착 부품 및 유체 출구 포트로 구성된, 주 하우징;
d) 유압 작동 피스톤, 에너지 저장장치 및 댐핑장치로 구성된 원격 현가 모듈;
e) 상기 주 하우징의 상기 유체 출구 포트와 상기 원격 현가 모듈의 상기 유압 작동 피스톤간의 유압 연결부를 포함하고,
상기 휠은 상기 스트러트 샤프트를 안내하는 상기 베어링 부품에 의해 소정의 운동으로 제약되고 이 운동은 상기 펌핑 유체를 통해 상기 원격 현가 모듈의 상기 에너지 저장장치 및 댐핑장치에 전달되며, 상기 업라이트, 스트러트 샤프트 및 주 하우징은 상기 휠의 용적 이내에 모두 내포되는 것인, 차량용 현가 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 주 하우징은 상기 스트러트 샤프트와 공축으로 정렬하여 조향 암을 회전가능하게 장착하도록 된 조향 베어링을 구비하며, 상기 조향 암은, 전형적인 차량 조향 링크의 타이 로드 단부에 연결된 타이 로드 부착부, 및 상기 타이 로드 부착부에서 조향운동이 안내 샤프트에 작용하는 조향 암 안내 조인트를 통해 상기 업라이트에 전가될 수 있도록, 상기 스트러트 샤프트와 병렬로 정렬하여, 상기 업라이트에 견고하게 부착된 상기 안내 샤프트를 따라 병진하도록 된 안내 조인트로 구성된 것인, 차량용 현가 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 타이 로드 부착부는 상기 업라이트 및 스트러트 샤프트의 회전운동을 제거하기 위해서 상기 주 차량 구조체에 연결된 것인, 차량용 현가 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 스트러트 샤프트는 단부들에서 상기 업라이트에 견고하게 부착되는 2개의 단부들을 구비한 원통관이며 일체형 원통 펌핑 피스톤을 구비하여 구성된 것이며, 상기 일체형 원통 펌핑 피스톤은 이에 피스톤 시일이 끼워맞추어져 있고 상기 주 하우징 내에 원통형의 내측 보어와 협동하도록 되어 있어 상기 주 하우징 내 시일링된 펌핑실을 생성하고 이 펌핑실은 상기 펌핑 유체를 내포하고 상기 스트러트 샤프트와 주 하우징간에 상대적 운동동안 용적을 변화시키는 것인, 차량용 현가 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 원격 현가 모듈은 펌핑 유체를 내포하는 시일링된 작동실을 생성하기 위해 상기 유압 작동 피스톤과 협동하도록 된 것인 폐 실린더를 구비하여 구성되고, 상기 에너지 저장장치는 2개의 단부들을 포함하며, 상기 유압 작동 피스톤은 상기 에너지 저장장치의 일단부에 작용하는 것인, 차량용 현가 시스템.
제 5 항에 있어서, 상기 현가 모듈의 상기 에너지 저장장치는 코일 스프링이며 상기 댐핑장치는 상기 펌핑유체에 직접 작용하는 가변 오리피스 부품인, 차량용 현가 시스템.
제 5 항에 있어서, 상기 원격 현가 모듈의 상기 에너지 저장장치는 둘러싸인 기체 용적을 포함하는, 차량용 현가 시스템.
제 6 항에 있어서, 상기 댐핑장치에 작용하는 상기 가변 오리피스 부품은 고정된 오리피스 저속 범프 밸브, 고정된 오리피스 저속 리바운드 밸브, 스풀형 고속 범프 밸브, 스풀형 고속 리바운드 밸브, 범프 및 리바운드 현가 운동동안에 맞는 밸브들을 통해 펌핑유체를 보내는 일방향 밸브들의 장치를 포함하는 복수의 밸브들을 포함하는, 차량용 현가 시스템.
제 8 항에 있어서, 상기 복수의 밸브들은 외부에서 조절가능한, 차량용 현가 시스템.
제 6 항에 있어서, 상기 가변 오리피스 부품은 통상의 심 스택(shim stack) 구성인, 차량용 현가 시스템.
제 5 항에 있어서, 상기 댐핑장치는 자체 내장된 유압유체 회로를 이용하는 2개의 단부들을 가진 통상의 유압 쇽 업서버이며, 상기 유압 작동 피스톤은 상기 통상의 유압 쇽 업서버의 일단부에 작용하는 것인, 차량용 현가 시스템.
복수의 휠들 및 각각의 휠에 연관된 청구항 1에 기술된 개별적 현가 시스템을 포함하는 차량으로서, 상기 차량은 2개의 서로 대향하는 양측, 전방 및 후방을 구비하고, 적어도 2개의 휠들이 상기 차량의 상기 서로 대향한 양측 상에 위치되고, 상기 차량의 서로 대향한 양측 상에 현가 시스템들 내 펌핑 유체는 커플링, 혹은 오리피스 블록, 혹은 플로팅 피스톤, 혹은 컴플라이언스를 통해 결합된 플로팅 피스톤들, 혹은 유사 장치를 통해 연결된 것인, 차량.
복수의 휠들 및 각각의 휠에 연관된 청구항 1에 기술된 개별적 현가 시스템을 포함하는 차량으로서, 상기 차량은 서로 대향하는 양측, 전방 및 후방을 구비하고, 적어도 2개의 휠들이 상기 차량의 상기 전방 및 후방에 각각 위치되고, 상기 차량의 상기 전방 및 후방에 상기 현가 시스템들 내 펌핑 유체는 커플링, 혹은 오리피스 블록, 혹은 플로팅 피스톤, 혹은 컴플라이언스를 통해 결합된 플로팅 피스톤들, 혹은 유사 장치를 통해 연결된 것인, 차량.
제 1 항에 있어서, 상기 펌핑 유체는 유압회로로 둘러싸여지며, 유압 펌프 및 분배 밸브 장치는 상기 유압회로에 펌핑유체의 용적에 더해지게 혹은 이로부터 감해지게 구성된 것인, 차량용 현가 시스템.