KR20120050231A

KR20120050231A - 사륜구동 차량용 커플드 토션빔 액슬 타입 리어 현가장치

Info

Publication number: KR20120050231A
Application number: KR1020100111633A
Authority: KR
Inventors: 임동민; 임동규
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2012-05-18
Also published as: KR101575375B1

Abstract

본 발명은 사륜구동 차량용 커플드 토션빔 액슬 타입 리어 현가장치에 관한 것으로, 후방 오픈 타입 토션빔(12)이 적용된 CTBA 리어 현가장치의 횡강성을 크게 향상시킬 수 있게 됨으로써 차량의 조정 안정성을 향상시킬 수 있게 되고, 더 나아가 CTBA가 적용된 모든 차종에 공용적으로 적용하여 사용할 수 있으며, 특히 차종에 따라 요구하는 횡강성에 부합되도록 CTBA의 횡강성을 적절히 튜닝할 수 있도록 된 것이다.

Description

사륜구동 차량용 커플드 토션빔 액슬 타입 리어 현가장치{Coupled torsion beam axle type rear suspension system for four wheel drive vehicle}

본 발명은 사륜구동 차량용 커플드 토션빔 액슬 타입 리어 현가장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토션빔이 후방 오픈 타입으로 된 커플드 토션빔 액슬의 횡강성을 크게 향상시킬 수 있는 사륜구동 차량용 커플드 토션빔 액슬 타입 리어 현가장치에 관한 기술이다.

일반적으로, 자동차의 현가장치는 주행할 때 노면에서 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달되지 않도록 함으로써 차체나 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치이다.

자동차의 현가장치 중 커플드 토션빔 액슬(Coupled Torsion Beam Axle; 이하 CTBA라 한다) 타입 리어 현가장치는 도 1에 도시된 바와 같이 차체의 좌우측에서 차체의 전후 방향을 따라 배치되는 한 쌍의 트레일링암(1)과, 차체의 좌우 방향으로 배치되면서 양단이 상기 한 쌍의 트레일링암(1)에 결합되어 설치되는 토션빔(2)을 포함하여 구성된다.

상기 토션빔(2)은 제작방식에 따라 튜블라 빔 타입과 프레스 타입이 있고, 단면형상은 대체로 브이(∨)자 모양과 유(∪)자 모양이 있으며, 오픈 방향에 따라 전방 오픈 타입, 후방 오픈 타입, 상방 오픈 타입, 하방 오픈 타입이 있는 바, 상기 튜블라 빔 타입은 대체로 하방 오픈 타입을 위하고 있고, 상기 프레스 타입은 전,후.상.하방 오픈 타입을 모두 취하고 있다.

한편, 도 1에 도시된 CTBA는 토션빔(2)이 전방으로 오픈된 전방 오픈 타입이면서 사륜구동(이하, 4WD라 한다) 차량에 적용된 것으로, 4WD 차량에 CTBA를 적용하기 위해서는 차량 전방에 위치한 변속기와 후방에 위치한 디퍼렌셜(3)을 연결하는 프로펠러 샤프트(4)와의 간섭을 회피해야 하는 바, 이를 위해 토션빔(2)의 중간부분을 양단에 비해 상방향으로 오프셋(offset) 된 형상(또는 아치형상)으로 설정해야 하고, 또한 적절한 롤센터의 위치를 확보하기 위해 상기 토션빔(2)을 전방 오픈 타입이나 또는 후방 오픈 타입으로 적용해야 한다.

상기와 같이 4WD 차량에 적용된 CTBA 중 토션빔(2)이 후방으로 오픈된 타입은 전방 오픈 타입에 비해 상기 CTBA의 횡강성이 대략 15% 내지 20%정도 열세인데, 그 이유는 상기 토션빔(2)의 형상이 변형된 변곡 지점(P1)에서 빔의 형상 변경이 상하 방향으로 변경된 형태이기 때문에 그러하며, 횡강성이 약하면 조정 안정성이 나빠지는 문제가 발생한다.

본 발명은, 4WD 차량에 적용된 CTBA 중 토션빔이 후방으로 오픈된 타입에서 CTBA의 횡강성을 크게 향상시킬 수 있고, 더 나아가 CTBA가 적용된 차종에 따라 횡강성을 적절하게 튜닝할 수 있는 사륜구동 차량용 커플드 토션빔 액슬 타입 리어 현가장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 사륜구동 차량용 커플드 토션빔 액슬 타입 리어 현가장치는, 후방으로 오픈 타입으로 양단이 각각 트레일링암과 결합되어 설치되고 중간부위가 양단에 비해 상방향으로 돌출되도록 형성된 토션빔과; 상기 트레일링암에 일단이 결합되고 타단이 상기 토션빔의 길이방향을 따라 배치된 외측토션바와; 상기 외측토션바와 이격된 상태로 상기 토션빔의 길이방향을 따라 배치되어서 일단이 상기 토션빔과 결합되어 설치된 내측토션바와; 상기 외측토션바와 상기 내측토션바를 관통한 상태로 일단은 상기 트레일링암과 결합되고 타단은 상기 내측토션바와 결합되어서 축방향 회전시 상기 외측토션바와 상기 내측토션바 사이의 간격조절을 통해 횡강성을 조정할 수 있도록 하는 횡강성조정장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 외측토션바는 내부가 비어있는 일자형 파이프로 형성되면서 내주면에는 길이방향을 따라 나사홈이 형성된 구조이다.

그리고, 상기 내측토션바는 상기 외측토션바와 이격된 상태로 상기 토션빔의 길이방향을 따라 배치되고 내부가 비어있는 일자형 파이프로 형성되면서 내주면에는 상기 외측토션바의 나사홈과 반대 방향의 나사홈이 길이방향을 따라 형성된 횡부와; 내부가 비어있는 일자형 파이프로 상기 횡부의 일단에 티(Ｔ)자 모양이 되도록 일체로 형성되면서 양단이 상기 토션빔과 결합되어 설치된 종부로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 횡강성조정장치는 일단은 상기 외측토션바를 관통해서 상기 트레일링암과 일체로 결합되고 타단은 상기 내측토션바의 횡부를 관통해서 상기 내측토션바의 종부와 일체로 결합되어 설치됨과 더불어 바깥 둘레면에는 중간지점에서부터 양단을 향하여 상기 외측토션바의 나사홈과 나사 결합을 이루는 제1나사산 및 상기 횡부의 나사홈과 나사 결합을 이루는 제2나사산이 각각 형성된 리드스크루와; 상기 제1,2나사산이 만나는 중간지점에서 상기 리드스크루와 일체로 결합된 조절너트로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외측토션바와 상기 조절너트 사이에 존재하는 상기 제1나사산에는 상기 외측토션바의 예하중 풀림현상을 방지하는 제1잠금너트가 상기 제1나사산을 따라 이동 가능하게 설치되고; 상기 내측토션바의 횡부와 상기 조절너트 사이에 존재하는 상기 제2나사산에는 상기 내측토션바의 예하중 풀림현상을 방지하는 제2잠금너트가 상기 제2나사산을 따라 이동 가능하게 설치된 구조가 바람직하다.

본 발명에 의하면, 후방 오픈 타입 토션빔이 적용된 CTBA 리어 현가장치의 횡강성을 크게 향상시킬 수 있게 됨으로써 차량의 조정 안정성을 향상시킬 수 있게 되고, 더 나아가 CTBA가 적용된 모든 차종에 공용적으로 적용하여 사용할 수 있으며, 특히 차종에 따라 요구하는 횡강성에 부합되도록 CTBA의 횡강성을 적절히 튜닝할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 전방 오픈 타입 토션빔이 적용된 4WD 차량 CTBA 리어 현가장치를 차량의 전방에서 바라본 도면,
도 2는 본 발명에 따라 후방 오픈 타입 토션빔이 적용된 4WD 차량 CTBA 리어 현가장치의 평면도 및 후방에서 바라본 도면,
도 3은 도 2에서 토션빔의 단부를 후방에서 바라본 확대도,
도 4는 도 3의 단면도,
도 5는 본 발명에 따라 CTBA의 횡강성 조정상태를 보여주기 위한 도면이다.

이하 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 4WD 차량 CTBA 리어 현가장치는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 차체의 좌우측에서 차체의 전후 방향을 따라 배치되는 한 쌍의 트레일링암(11)과, 차체의 좌우 방향으로 배치되면서 양단이 상기 한 쌍의 트레일링암(11)에 결합되어 설치되는 토션빔(12)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 토션빔(12)은 차량 전방에 위치한 변속기와 후방에 위치한 디퍼렌셜(3; 도1 참조)을 연결하는 프로펠러 샤프트(4; 도1 참조)와의 간섭을 회피할 수 있도록 양단부쪽의 변곡 지점(P11)을 기준으로 중간부위가 양단에 비해 상방향으로 오프셋(offset)되어 돌출된 형상(또는 아치형상)이고, 또한 적절한 롤센터의 위치를 확보하기 위해 후방 오픈 타입으로 형성된 것이다.

본 발명에 따른 리어 현가장치는 후방 오픈 타입 토션빔(12)을 구비한 CTBA의 횡강성을 향상시키기 위해서 상기 트레일링암(11)에 일단이 용접 결합되고 타단이 상기 토션빔(12)의 길이방향을 따라 배치된 외측토션바(20)와, 상기 외측토션바(20)와 이격된 상태로 상기 토션빔(12)의 길이방향을 따라 배치되어서 일단이 상기 토션빔(12)과 볼트(13) 및 너트(14)를 매개로 결합되어 설치된 내측토션바(30)와, 상기 외측토션바(20)와 상기 내측토션바(20)를 관통한 상태로 일단은 상기 트레일링암(11)과 용접 결합되고 타단은 상기 내측토션바(30)와 용접 결합되어서 축방향 회전시 상기 외측토션바(20)와 상기 내측토션바(20) 사이의 간격조절을 통해 CTBA의 횡강성을 조정할 수 있도록 하는 횡강성조정장치(40)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 외측토션바(20)는 내부가 비어있는 일자형 파이프로 형성되면서 내주면에는 길이방향을 따라 나사홈(20a)이 형성된 구조이다.

그리고, 상기 내측토션바(30)는 상기 외측토션바(20)와 이격된 상태로 상기 토션빔(12)의 길이방향을 따라 배치되고 내부가 비어있는 일자형 파이프로 형성되면서 내주면에는 상기 외측토션바(20)의 나사홈(20a)과 반대 방향의 나사홈(31a)이 길이방향을 따라 형성된 횡부(31)와, 내부가 비어있는 일자형 파이프로 상기 횡부의 일단에 티(Ｔ)자 모양이 되도록 일체로 형성되면서 양단이 상기 토션빔(12)과 상기 볼트(13) 및 너트(14)를 매개로 결합되어 설치된 종부(32)로 구성된다.

즉, 상기 외측토션바(20)와 상기 내측토션바(30)는 상기 토션빔(12)의 양단에서 후방으로 오픈된 부위를 통해 상기 토션빔(12)속에 삽입된 상태로 설치된 구조이고, 상기 볼트(13)는 상기 토션빔(12)의 윗면과 상기 내측토션바(30)의 종부(32)와 상기 토션빔(12)의 아랫면을 순차적으로 관통하여 설치되고, 상기 토션빔(12)의 아랫면을 관통한 상기 볼트(13)의 끝단에 상기 너트(14)가 체결됨에 따라 상기 내측토션바(30)의 종부(32)가 상기 토션빔(12)에 결합되어 설치된 구조인 것이다.

그리고, 상기 외측토션바(20)의 나사홈(20a)이 오른 나사 방향이라면 상기 내측토션바(30)의 횡부(31)에 형성된 나사홈(31a)은 상기 나사홈(20a)과 방향성이 반대인 왼 나사 방향이 되며, 필요에 따라서 서로 반대로 형성될 수도 있다.

한편, 상기 내측토션바(30)의 종부(32)가 상기 볼트(13)와 너트(14)를 매개로 상기 토션빔(12)에 결합되는 지점은 상기 토션빔(12)의 형상이 상방향으로 돌출되게 변형되는 변곡 지점(P11)으로, 상기 변곡 지점(P11)으로 인해 발생되는 CTBA의 횡강성 약화를 없앨 수 있게 된다.

그리고, 상기 횡강성조정장치(40)는 일단은 상기 외측토션바(20)를 관통해서 상기 트레일링암(11)과 용접으로 일체로 결합되고 타단은 상기 내측토션바(30)의 횡부(31)를 관통해서 상기 내측토션바(30)의 종부(32)와 용접으로 일체로 결합되어 설치됨과 더불어 바깥 둘레면에는 중간지점에서부터 양단을 향하여 상기 외측토션바(20)의 나사홈(20a)과 나사 결합을 이루는 제1나사산(41a) 및 상기 횡부(31)의 나사홈(31a)과 나사 결합을 이루는 제2나사산(41b)이 각각 형성된 리드스크루(41)와, 상기 제1,2나사산(41a,41b)이 만나는 중간지점에서 상기 리드스크루(41)와 용접으로 일체로 결합된 조절너트(42)로 구성된다.

또한, 상기 외측토션바(20)와 상기 조절너트(42) 사이에 존재하는 상기 제1나사산(41a)에는 상기 외측토션바(20)의 예하중 풀림현상을 방지하는 제1잠금너트(51)가 상기 제1나사산(41a)을 따라 이동 가능하게 설치되고, 상기 내측토션바(30)의 횡부(31)와 상기 조절너트(42) 사이에 존재하는 상기 제2나사산(41b)에는 상기 내측토션바(30)의 예하중 풀림현상을 방지하는 제2잠금너트(52)가 상기 제2나사산(41b)을 따라 이동 가능하게 설치된 구조이다.

따라서, CTBA의 횡강성을 강화시키기 위해 작업자가 도 5와 같이 제1,2잠금너트(51,52)를 풀어서 외측토션바(20)와 내측토션바(30)의 횡부(31)로부터 이격시켜 준 다음, 조절너트(42)를 도 5의 상태에서 도시된 화살표 R1방향(시계방향에 해당한다)으로 회전시켜 주면, 상기 조절너트(42)와 함께 리드스크루(41)도 동일 방향으로 회전을 하게 된다.

리드스크루(41)가 회전을 하면 외측토션바(20)와 내측토션바(30)가 상기 리드스크루(41)를 따라 조절너트(42)가 있는 방향으로 이동하려는 힘을 갖게 되지만, 상기 외측토션바(20)와 내측토션바(30)는 각각 트레일일암(11)과 토션빔(12)에 결합되어 고정된 상태이기 때문에 상기 외측토션바(20)와 내측토션바(30)에는 상기 조절너트(42)가 있는 방향으로 각각 길이가 늘어나려고 하는 인장하중(예하중)이 작용하게 된다.

상기와 같이 외측토션바(20)와 내측토션바(30)에 인장하중이 작용하면 상기 외측토션바(20)와 내측토션바(30)는 각각 강성이 증대되고, 이 결과 CTBA의 횡강성을 크게 향상시킬 수 있게 되며, 더 나아가 차량의 조정 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.

본 발명에 다른 구조에 의해 CTBA의 횡강성은 대략 30%정도 크게 향상된다.

그리고, CTBA의 횡강성을 조정하고 난 후 작업자는 풀어진 제1,2잠금너트(51,52)를 다시 조여서 도 4와 같이 각각 외측토션바(20)와 내측토션바(30)의 횡부(31)에 밀착시키게 되면, 예하중의 풀림현상이 상기 제1,2잠금너트(51,52)에 의해 방지됨에 따라 조정된 CTBA의 횡강성을 지속적으로 유지시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 CTBA가 적용된 모든 차종에 공용적으로 적용할 수 있는 장점이 있으며, 특히 차종에 따라 요구하는 횡강성에 부합되도록 CTBA의 횡강성을 적절히 튜닝할 수 있는 장점도 있다.

11 - 트레일링암 12 - 토션빔
20 - 외측토션바 30 - 내측토션바
31 - 횡부 32 - 종부
40 - 횡강성조정장치 41 - 리드스크루
42 - 조절너트 51 - 제1잠금너트
52 - 제2잠금너트

Claims

후방으로 오픈 타입으로 양단이 각각 트레일링암과 결합되어 설치되고 중간부위가 양단에 비해 상방향으로 돌출되도록 형성된 토션빔과;
상기 트레일링암에 일단이 결합되고 타단이 상기 토션빔의 길이방향을 따라 배치된 외측토션바와;
상기 외측토션바와 이격된 상태로 상기 토션빔의 길이방향을 따라 배치되어서 일단이 상기 토션빔과 결합되어 설치된 내측토션바와;
상기 외측토션바와 상기 내측토션바를 관통한 상태로 일단은 상기 트레일링암과 결합되고 타단은 상기 내측토션바와 결합되어서 축방향 회전시 상기 외측토션바와 상기 내측토션바 사이의 간격조절을 통해 횡강성을 조정할 수 있도록 하는 횡강성조정장치
를 포함하는 사륜구동 차량용 커플드 토션빔 액슬 타입 리어 현가장치.
청구항 1에 있어서, 상기 외측토션바는 내부가 비어있는 일자형 파이프로 형성되면서 내주면에는 길이방향을 따라 나사홈이 형성된 것
을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 커플드 토션빔 액슬 타입 리어 현가장치.
청구항 2에 있어서, 상기 내측토션바는
상기 외측토션바와 이격된 상태로 상기 토션빔의 길이방향을 따라 배치되고 내부가 비어있는 일자형 파이프로 형성되면서 내주면에는 상기 외측토션바의 나사홈과 반대 방향의 나사홈이 길이방향을 따라 형성된 횡부와;
내부가 비어있는 일자형 파이프로 상기 횡부의 일단에 티(Ｔ)자 모양이 되도록 일체로 형성되면서 양단이 상기 토션빔과 결합되어 설치된 종부
로 구성된 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 커플드 토션빔 액슬 타입 리어 현가장치.
청구항 3에 있어서, 상기 토션빔의 형상이 상방향으로 돌출되게 변형되는 변곡 지점에 상기 내측토션바의 종부가 양단이 고정되게 결합되어 설치된 것
을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 커플드 토션빔 액슬 타입 리어 현가장치.
청구항 3에 있어서, 상기 횡강성조정장치는
일단은 상기 외측토션바를 관통해서 상기 트레일링암과 일체로 결합되고 타단은 상기 내측토션바의 횡부를 관통해서 상기 내측토션바의 종부와 일체로 결합되어 설치됨과 더불어 바깥 둘레면에는 중간지점에서부터 양단을 향하여 상기 외측토션바의 나사홈과 나사 결합을 이루는 제1나사산 및 상기 횡부의 나사홈과 나사 결합을 이루는 제2나사산이 각각 형성된 리드스크루와;
상기 제1,2나사산이 만나는 중간지점에서 상기 리드스크루와 일체로 결합된 조절너트
로 구성된 것을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 커플드 토션빔 액슬 타입 리어 현가장치.
청구항 5에 있어서, 상기 외측토션바와 상기 조절너트 사이에 존재하는 상기 제1나사산에는 상기 외측토션바의 예하중 풀림현상을 방지하는 제1잠금너트가 상기 제1나사산을 따라 이동 가능하게 설치되고;
상기 내측토션바의 횡부와 상기 조절너트 사이에 존재하는 상기 제2나사산에는 상기 내측토션바의 예하중 풀림현상을 방지하는 제2잠금너트가 상기 제2나사산을 따라 이동 가능하게 설치된 것
을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 커플드 토션빔 액슬 타입 리어 현가장치.
청구항 1에 있어서, 상기 외측토션바와 상기 내측토션바는 상기 토션빔의 양단에서 후방으로 오픈된 부위를 통해 상기 토션빔속에 삽입된 상태로 설치된 것
을 특징으로 하는 사륜구동 차량용 커플드 토션빔 액슬 타입 리어 현가장치.