KR20160021780A

KR20160021780A - 조향 가능한 휠 서스펜션

Info

Publication number: KR20160021780A
Application number: KR1020157035624A
Authority: KR
Inventors: 클라우스 발그렌
Original assignee: 젯트에프 프리드리히스하펜 아게
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2014-05-19
Publication date: 2016-02-26
Also published as: WO2014202300A1; US10035393B2; KR102101630B1; JP2016525035A; JP6371383B2; US20160339753A1; CN105339195A; EP3010734A1; EP3010734B1; DE102013211535A1; CN105339195B

Abstract

본 발명은 자동차용 휠 서스펜션에 관한 것이며, 상기 휠 서스펜션은 휠(3)을 수용하기 위한 휠 캐리어(2)와, 이를 위해 제공되어 있는 구조부와 휠 캐리어(2)를 관절 방식으로 연결하기 위한 휠 가이드 컨트롤 암(4)과, 휠(3)을 조향하기 위한 조향 수단(23)을 포함하고, 휠 캐리어(2) 및 휠 가이드 컨트롤 암(4)은 휠(3)을 조향하기 위해, 휠 캐리어(2)가 휠 가이드 컨트롤 암(4)에 대해 조향 축을 중심으로 피봇될 수 있도록 서로 관절 방식으로 연결된다. 본 발명에 따라서 휠 캐리어(2)는 제1 연결 영역(20)에서 간접적으로 통합 링크(5)를 통해 컨트롤 암(4)과 연결된다.

Description

조향 가능한 휠 서스펜션{STEERABLE WHEEL SUSPENSION}

본 발명은 특허 청구항 제1항의 전제부에 더 상세하게 정의된 유형에 따르는 자동차용 휠 서스펜션에 관한 것이다.

EP 0 278 095 A1로부터는 자동차의 조향 가능한 휠들을 위한 휠 서스펜션이 공지되었으며, 이 휠 서스펜션은 휠을 지지하는 휠 캐리어를 포함한다. 휠 서스펜션의 휠 가이드 컨트롤 암들(wheel guiding control arm) 중 하나의 컨트롤 암은 대략 차량의 횡방향으로 서보 모터를 통해 변위될 수 있고 그 밖에 지지 스프링을 지지한다. 컨트롤 암은 자신의 내부 단부로 중간 레버 상에 관절 방식으로 연결된다. 상기 중간 레버는 대략 차량 종방향으로 연장되는 피봇 축을 중심으로 차량 구조부 상에 피봇 가능하게 장착되고 자신의 하부 단부 상에서는 측면 타이 로드를 통해 서보 모터와 연결된다.

본 발명의 과제는, 휠 서스펜션을 위해 전체적으로 상대적으로 더 작은 장착 공간을 필요로 하는 휠 서스펜션을 형성하는 것에 있다.

본 발명의 기초가 되는 과제는 특허 청구항 제1항의 특징들을 통해 해결된다. 추가의 바람직한 구현예들은 종속 청구항들 및 도면들에서 제시된다.

휠을 수용하기 위한 휠 캐리어, 이를 위해 제공된 구조부와 휠 캐리어를 관절 방식으로 연결하기 위한 휠 가이드 컨트롤 암, 및 휠을 조향하기 위한 조향 수단을 포함하는 자동차용 휠 서스펜션, 특히 리어 휠 서스펜션이 제안된다. 휠 가이드 컨트롤 암은 직접적으로 구조부와 관절 방식으로 연결될 수 있다. 또한, 그 대안으로 상기 휠 가이드 컨트롤 암은 보조 프레임 상에 관절 방식으로 장착될 수 있고, 보조 프레임은 다시 구조부와 연결된다. 조향 수단은, 편향(deflection) 또는 반동(rebounding) 시 수동적으로 토우 링크(toe link)의 유형에 따라서 휠 트래블(wheel travel)을 이용하여 휠을 회전시키거나, 능동적으로 서보 모터를 통해 특정 조향 각도를 중심으로 휠을 회전시키기 위해 적합한 각각의 장치를 의미한다. 조향된 상태에서 휠들은, 차량 종축에 대해, 대략 차량 수직 방향으로 연장되는 휠 측 조향 축을 중심으로 하는 양 또는 음의 경사 위치를 갖는다.

휠 서스펜션을 조향 가능하게 형성하기 위해, 휠 캐리어 및 휠 가이드 컨트롤 암은, 휠 캐리어가 휠 가이드, 특히 수평 방향 가이드 컨트롤 암에 대해 조향 축을 중심으로 피봇될 수 있도록 서로 관절 방식으로 연결된다. 조향 축은 바람직하게는 실질적으로 차량 수직 방향으로 정렬된다. 휠 캐리어는 어느 한 연결 영역, 특히 제1 연결 영역에서 간접적으로 통합 링크(integral link)를 통해 컨트롤 암과 연결된다. 그 결과, 바람직하게는 매우 콤팩트한 조향 가능한 휠 서스펜션이 제공될 수 있다. 따라서, 그 결과로 획득되는 장착 공간은 휠 서스펜션을 추가로 구동 가능하게 형성하기 위해 이용될 수 있다. 이를 위해, 휠 캐리어 내에 회전 가능하게 수용된 휠은 구동 유닛, 특히 휠 허브 모터와 연결될 수 있다. 또한, 그 대안으로, 구동할 휠은 구동 샤프트를 통해서도 간접적으로 구동 장치와 연결될 수 있다. 구동 장치는 내연기관 또는 전기 모터일 수 있다. 그 밖에, 통합 링크를 통해 휠 가이드 컨트롤 암과 휠 캐리어의 간접적인 연결을 통해, 휠 서스펜션은 매우 경제적으로 형성될 수 있다.

바람직하게는 휠 캐리어는 제2 연결 영역에서 직접적으로, 특히 볼 조인트롤 통해 컨트롤 암과 연결된다. 그에 따라, 제2 연결 영역에서, 휠 캐리어는 추가의 컨트롤 암 지지 없이 실질적으로 자유롭게 피봇 또는 회전 가능한 방식으로 휠 가이드 컨트롤 암과 연결된다. 그러나 제2 연결 영역으로부터 이격되는 방식으로 제1 연결 영역에 배치되는 통합 링크는 차축을 통한 휠 캐리어의 회전을 방지한다. 제1 연결 영역에서 통합 링크를 통해 형성되는 간접적인 관절형 링크를 통해, 그리고 제1 연결 영역으로부터 이격된 제2 연결 영역에서 볼 조인트를 통해 형성되는 직접적인 관절형 링크를 통해, 휠 캐리어는, 한편으로 이를 위해 제공된 구조부 및/또는 보조 프레임에 대해 관절 방식으로 편향 및 반동할 수 있고 다른 한편으로는 휠 가이드 컨트롤 암에 대해 또는 구조부에 대해 조향 운동을 실행하기 위해 조향 축을 중심으로 회전될 수 있는 방식으로 휠 가이드 컨트롤 암, 특히 토우인 가이드 컨트롤 암과 관절 방식으로 연결된다.

또한, 차축을 통한 휠 캐리어의 회전을 방지하기 위해, 바람직하게 두 연결 영역은 서로 특히 차량 종방향으로 이격되어 있다. 그 결과, 제1 연결 영역에 배치되는 통합 링크는 지지 부재로서 작용하며, 그럼으로써 차축을 중심으로 하는 휠 캐리어의 회전은 방지된다.

또한, 바람직하게는 두 연결 영역 중 일측 연결 영역, 특히 제1 연결 영역은 휠 중심의 뒤쪽에 형성되고 타측 연결 영역은 휠 중심의 앞쪽에 형성된다. 그 결과, 제1 연결 영역과 제2 연결 영역 사이에 충분히 큰 이격 간격이 실현될 수 있으며, 그럼으로써 통합 링크 상에 작용하는 지지력은 감소될 수 있게 된다.

휠이 조향되지 않은 상태에서 통합 링크가 실질적으로 차량 수직 방향으로, 또는 차량 수직축에 대해 적어도 거의 평행하게 정렬될 때, 휠 서스펜션은 매우 콤팩트하게 형성될 수 있다. 또한, 그 결과, 양 및 음의 최대 조향 각도가 각각 거의 동일한 크기로 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 개선예에서, 통합 링크는 특히 자신의 양쪽 단부 중 일측 단부의 영역에서는 휠 캐리어와, 그리고 자신의 타측 단부의 영역에서는 휠 가이드 컨트롤 암과 각각 회전 조인트를 통해 연결된다. 바람직하게 두 회전 조인트의 회전축들은 서로 평행하게, 그리고/또는 실질적으로 차량 종방향으로 정렬된다. 그 결과, 휠 서스펜션은 매우 콤팩트하고 장착 공간을 절약하는 방식으로 형성될 수 있다. 또한, 조향 수단은 구조적으로 간단하게 형성될 수 있는데, 그 이유는 상기 조향 수단이 통합 링크를 편향시키기 위해 차량 횡방향으로만 변위 가능하게 형성되기만 하면 되기 때문이다. 그 결과, 휠 서스펜션의 제조 비용은 감소될 수 있다.

바람직하게 휠 가이드 컨트롤 암은 적어도 부분적으로 가로 컨트롤 암(transverse control arm) 및/또는 세로 컨트롤 암(longitudinal control arm)으로서 형성된다. 따라서, 휠 가이드 컨트롤 암은, 바람직하게는 실질적으로 차량 횡방향으로 연장되고/연장되거나 차량 종방향에서는 휠 중심의 뒤쪽, 휠 중심, 또는 휠 중심의 앞쪽에 위치하는 가로 컨트롤 암 영역을 포함한다. 가로 컨트롤 암 영역이 바람직하게는 차량 종방향에서 휠 중심의 뒤쪽에 배치되면, 휠 중심의 영역에는, 특히 사륜 구동 차량의 경우 구동 수단들, 특히 모터들 및/또는 변속기를 위한 충분히 자유로운 장착 공간이 제공될 수 있다. 휠 중심에, 그리고/또는 그 근처에 특히 주행 방향으로 배치되는 가로 컨트롤 암 영역은, 예컨대 차체 또는 구조부에 대한 세로 컨트롤 암의 연결부에서의 횡력 및 토크처럼 휠 횡력을 통해 야기되는 부정적인 영향들이 방지될 수 있다는 장점을 갖는다. 가로 컨트롤 암 영역에 의해, 특히 이 가로 컨트롤 암 영역이 휠 중심의 근처에 배치될 때, 충분히 높은 캠버 강성(camber rigidity)이 보장될 수 있다. 이에 추가로 또는 그 대안으로 컨트롤 암은, 실질적으로 차량 종방향으로 연장되는 세로 컨트롤 암 영역을 포함한다. 바람직하게 상기 세로 컨트롤 암 영역은 차량 종방향으로 가로 컨트롤 암 영역으로부터 출발하여 휠 중심의 앞쪽에 이를 때까지 연장된다. 그에 따라, 세로 컨트롤 암 영역의 자유 단부(다시 말하면 구조부 상에서 관절 방식으로 고정되도록 하기 위해 제공되어 있는 단부)는 차량 종방향으로 볼 때 휠 중심의 앞쪽에 위치한다. 세로 컨트롤 암 영역에 의해, 바람직하게는, 발생하는 제동 토크 및 가속 토크들이 지지될 수 있다.

적합한 힘 분포는 컨트롤 암이 실질적으로 L자 형태로 형성될 때 보장될 수 있는데, 그 이유는 이에 의해, 특히 세로 컨트롤 암 영역을 통해 휠의 종방향 힘이 충분히 지지될 수 있기 때문이다. 이 경우, 바람직하게 가로 컨트롤 암 영역은 L자 형태 중 짧은 다리부를 형성하고 세로 컨트롤 암 영역은 그 중 긴 다리부를 형성한다. 바람직하게 L자형 컨트롤 암은 휠 캐리어에 대해 자신의 세로 컨트롤 암 영역이 가로 컨트롤 암 영역으로부터, 특히 이 가로 컨트롤 암 영역의 단부로부터 출발하여 실질적으로 주행 방향을 가리키는 방식으로 배치된다.

바람직하게 제1 연결 영역은 가로 컨트롤 암 영역의 휠 캐리어 측 단부의 영역에 형성된다. 이에 추가로, 또는 그 대안으로, 제2 연결 영역은 세로 컨트롤 암 영역의 영역에 형성된다. 이를 통해, 조향 축의 위치 및 그 방향은 차량의 의도하는 토우인 거동(toe-in behavior)을 위해 영향을 받을 수 있다. 또한, 그에 따라, 휠 서스펜션은 공간을 매우 절약하는 방식으로 형성될 수 있는데, 그 이유는 통합 링크뿐만 아니라 조향 수단이 휠 중심의 뒤쪽에 배치될 수 있기 때문이다. 그 결과, 특히 구동되는 휠 서스펜션 변형예의 경우 구동 컴포넌트들을 위한 장착 공간이 충분하게 제공될 수 있다. 그에 의해, 특히 조향 타이 로드(steering tie rod)와 능동적으로 관절 방식으로 연결되는 실시예의 경우, 조향 타이 로드를 변위시키는 액추에이터, 바람직하게는 서보 모터도 보조 프레임 또는 구조부 상에 문제없이 장착될 수 있다.

휠 가이드를 위해, 바람직하게 휠 서스펜션은 바람직하게는 횡력을 흡수하도록 형성되어 있는 휠 가이드 가로 컨트롤 암을 포함한다.

그 대안으로, 휠 서스펜션은 그 밖에도 2점 베어링을 구비한 휠 가이드 가로 판 스프링(transverse leaf spring)도 포함하며, 이 가로 판 스프링은 자신의 단부들의 영역에서 각각 할당된 휠 캐리어와 관절 방식으로 연결된다. 휠 캐리어 또는 이를 위해 제공된 휠들의 편향 및 반동을 위해, 가로 판 스프링은 자신의 두 단부 사이의 영역에서 상기 휠 캐리어 또는 휠들로부터 이격되어 지지된다. 바람직하게 가로 판 스프링은 상기 영역에서 직접적으로 구조부와 관절 방식으로 연결될 수 있거나, 그 대안으로 구조부 상에 장착될 수 있는 보조 프레임 내에서 지지된다. 또한, 가로 판 스프링은 자신의 두 단부의 영역에서 각각 할당된 휠 캐리어와 연결된다. 이 경우, 가로 판 스프링은 직접적으로, 또는 그 대안으로 간접적으로 휠 캐리어들과 연결될 수 있다. 간접적인 연결의 경우, 가로 판 스프링은 예컨대 컨트롤 암과 연결될 수 있고, 이 컨트롤 암은 다시 각각의 휠 캐리어 상에 관절 방식으로 고정된다.

바람직하게는, 휠 가이드 컨트롤 암은 차량 수직 방향에서 하부 컨트롤 암 평면에 배치되고, 가로 판 스프링 또는 이 대안으로 가로 컨트롤 암은 하부 컨트롤 암 평면의 위에 위치하는 상부 컨트롤 암 평면에 배치된다. 그 결과, 휠 서스펜션은 매우 콤팩트하게 형성될 수 있다. 또한, 특히 가로 판 스프링 변형예의 경우에, 가로 판 스프링은 상기 유형의 배치 구조에서 기계적 및 열적 영향들로부터 매우 확실하게 보호된다. 따라서 예컨대 대개 하부 컨트롤 암 평면의 영역에 배치되는 배기가스 시스템은 이 배기가스 시스템으로부터 이격되어 배치된 가로 판 스프링에 어떠한 영향도 미치지 않는다. 그 때문에, 가로 판 스프링을 위해, 휠 서스펜션의 중량을 강하게 감소시킬 수 있는 온도 민감성 재료들, 특히 섬유 강화 플라스틱들도 이용될 수 있다.

또한, 상부에 위치하는 가로 판 스프링을 통해, 트래블 확장(travel spread) 및/또는 롤링 확장(rolling spread)은 강하게 확대될 수 있다. 가로 판 스프링의 확대된 스프링 트래블에 근거하여, 휠 서스펜션의 훨씬 더 향상된 매칭 가능성들이 제공된다. 또한, 휠 서스펜션은 상기 유형으로 상부에 위치하는 가로 판 가이드에 의해 공간을 매우 절약하고 간단하면서도 경량으로 형성될 수 있다. 특히 공간을 매우 절약하는 상기 구성에 근거하여, 구동되는 차축도 문제없이 바람직하게 실현될 수 있다.

바람직하게는, 가로 판 스프링은 휠을 가이드하는 방식으로 형성된다. 따라서 가로 판 스프링은, 자신에 의해 특히 차량 횡방향 및/또는 종방향으로 발생하는 힘이 흡수되고 지지될 수 있는 방식으로 각각의 휠 캐리어와 연결될 수 있다. 가로 판 스프링은 자신의 배치 구조 및 상부 위치를 통해 실질적으로 상부 가로 컨트롤 암으로서 형성되고 실질적으로 상부 가로 컨트롤 암의 기능을 수행한다. 그에 따라, 바람직하게는 추가의 컨트롤 암이 절약될 수 있으며, 그럼으로써 휠 서스펜션은 간단하면서도 경제적으로 실현된다.

본 발명의 바람직한 개선예에서, 휠 서스펜션은 이중 가로 컨트롤 암 휠 서스펜션이며, 바람직하게는 상부 가로 컨트롤 암은 가로 판 스프링을 통해 형성된다. 그 결과, 매우 경량이면서 유리하게 제조될 뿐만 아니라 장착되는 서스펜션이 실현될 수 있다.

추가의 컨트롤 암을 절약하기 위해, 바람직하게 가로 판 스프링은 자신의 두 단부의 영역에서 관절 방식으로, 그리고/또는 직접적으로 각각의 휠 캐리어와 연결된다. 그 결과, 가로 판 스프링은 휠 서스펜션의 완충을 수행할 뿐만 아니라, 추가로 적어도 부분적으로는 휠 가이드의 기능도 수행한다. 그 때문에, 휠 서스펜션의 구조적인 복잡성은 강하게 감소된다. 이와 관련하여, 동일한 방식으로 바람직하게는, 관절 방식 연결은 회전 조인트에 의해 수행되고, 이 회전 조인트의 회전축은 바람직하게는 실질적으로 차량 종방향으로 정렬된다. 그 결과, 가로 판 스프링에 의한 휠 가이드는 특히 차량 수직 방향으로 실현될 수 있다.

가로 판 스프링의 가이드 특성을 위해, 바람직하게는, 특히 내비틀림성인 상기 가로 판 스프링은 차량 종방향으로 강성으로, 그리고 차량 수직 방향으로는 가요성으로 형성된다. 따라서, 가로 판 스프링에 의해, 차량 수직 방향으로 두 휠 캐리어의 완충뿐만 아니라 가이드도 수행될 수 있다. 그 때문에, 본원의 과제를 위해 추가의 구조 부재들, 특히 컨트롤 암들은 필요하지 않다.

또한, 바람직하게는, 가로 판 스프링은 직접적으로는 구조부와, 또는 간접적으로는 보조 프레임에 의해 제1 및 제2 베어링을 통해 구조부와 연결되거나 연결될 수 있다. 그 결과, 트래블 완충부뿐만 아니라 롤링 완충부도 실현될 수 있다. 그에 따라, 바람직하게는 가로 판 스프링에 의해, 추가의 스태빌라이저가 생략될 수 있으며, 그럼으로써 휠 서스펜션의 비용 및 그 구조적인 복잡성은 감소될 수 있다. 상기 유형의 트래블 및 롤링 완충을 보장하기 위해, 바람직하게는, 제1 및 제2 베어링은 특히 차량 종방향에 대해 평행한 회전축을 각각 갖는다. 또한, 바람직하게는 두 베어링은 바람직하게는 탄성 중합체 베어링으로서, 특히 고무 베어링으로서 형성되어, 서로 이격된 방식으로, 그리고/또는 차량 종방향에 대해 대칭으로 배치된다.

바람직하게는 가로 컨트롤 암 또는 가로 판 스프링 및/또는 휠 가이드 컨트롤 암의 가로 컨트롤 암 영역은 휠 중심의 뒤쪽에서, 그리고/또는 실질적으로 차량 수직 방향으로 상하로 위치하는 방식으로 배치된다. 따라서 이런 경우에서도 휠 서스펜션은 장착 공간을 매우 절약하는 방식으로 형성될 수 있으며, 그럼으로써 휠들을 위한 구동부는 문제없이 사전 구성 가능한 구동 유닛의 형태로 통합될 수 있다.

조향 축을 중심으로 휠 캐리어를 조향하기 위해, 바람직하게 조향 수단은 휠 트래블을 통한 수동적인 조향(passive steering)을 위해 토우 링크로서 형성된다. 그 결과, 휠 서스펜션은 매우 경제적으로 형성될 수 있다. 그 대안으로, 조향 수단은 서보 모터 또는 액추에이터를 통한 능동적인 조향을 위해서도 타이 로드로서 형성될 수 있다. 이런 경우에, 타이 로드는 자신의 길이와 관련하여 변경될 수 있는 타이 로드로서 형성된다. 이런 타이 로드는, 차체 상에서 지지되는 상태에서 휠 캐리어 내로 조향 운동을 유도하기 위해, 예컨대 주행 다이내믹을 검출하고 제어하는 제어 유닛을 통해, 각각의 의도하는 주행 경험에 따라서 또는 주행 상황에 매칭되는 방식으로 그 길이와 관련하여 변경될 수 있다.

휠 서스펜션은, 조향 수단이 특히 직접적으로 휠 캐리어와 연결될 때 매우 콤팩트하게 형성될 수 있다. 따라서, 휠 캐리어와 조향 수단을 직접 연동시키는 것을 통해, 조향 축을 중심으로 휠 캐리어 또는 이 휠 캐리어와 회전 가능하게 연결된 휠의 매우 정밀한 조향이 수행될 수 있다.

휠들을 구동하기 위한 장착 용적을 충분히 제공할 수 있도록 하기 위해, 바람직하게 조향 수단은 휠 중심의 뒤쪽에 배치된다.

바람직하게, 휠 서스펜션은 특히 2개의 부재로 형성되는 마운팅 지지부(mounting support)를 포함하며, 이 마운팅 지지부는 가로 판 스프링 또는 크로스 멤버의 지지를 위한 제1 홀더와, 특히 휠 가이드 컨트롤 암의 가로 컨트롤 암 영역에서 휠 가이드 컨트롤 암을 관절 방식으로 수용하기 위한 제2 홀더와, 그리고/또는 조향 수단의 수용을 위한 제3 홀더를 포함한다. 마운팅 지지부가 2개의 부재로 형성됨으로써, 가로 판 스프링의 매우 신속하면서도 간단한 조립이 수행될 수 있다. 바람직하게 가로 판 스프링은 제1 및 제2 베어링의 영역에서 마운팅 지지부의 두 부재 사이에 끼움 고정된다. 또한, 휠 서스펜션의 조립 복잡성은 상기 유형의 마운팅 지지부를 통해 감소될 수 있는데, 그 이유는 상기 마운팅 지지부가 모듈 형태로 매우 신속하면서도 간단하게 자동차의 구조부 또는 보조 프레임 상에 장착될 수 있기 때문이다.

바람직하게, 휠 캐리어는 구동 유닛과 연결될 수 있고, 특히 휠 허브 모터, 전기 모터 및/또는 내연기관에 의해 구동 가능하게 형성되고, 그리고/또는 상기 유형의 구동 유닛과 연결될 수 있다. 가로 판 스프링에 의해 추가의 컨트롤 암이 절약될 수 있으므로, 상기 유형의 구동 가능한 해결책을 위해 장착 공간은 충분히 제공될 수 있다. 또한, 장착 공간은 휠 중심의 뒤쪽에 배치되는 조향 수단, 및 마찬가지로 그 뒤쪽에 배치되는 통합 링크를 통해 확대될 수 있다. 이에 추가로, 구동 유닛의 부재들, 또는 그 밖에 그 구동 유닛 역시도 마운팅 지지부 상에 완전히 고정될 수 있다. 그 결과, 구동 유닛과 함께 모듈로서 형성된 휠 서스펜션의 조립 복잡성이 강하게 감소될 수 있다.

하기에서 본 발명은 도면들에 따라서 더 상세하게 설명된다.

도 1 내지 도 3은 휠 가이드 컨트롤 암 및 가로 판 스프링을 포함하는 휠 서스펜션의 제1 실시예이다.
도 4는 가로 판 스프링을 대체하는 가로 컨트롤 암을 포함하는 휠 서스펜션의 제2 실시예이다.

도 1 내지 도 3 및 도 4에는, 휠 서스펜션(1)의 2개의 대체되는 실시예가 매우 간소화되어 서로 상이한 사시도로 도시되어 있다. 도면들은, 특히 구조 부재들의 연결 영역들을 더욱 잘 파악할 수 있도록, 실질적인 구조 부재들로 축소되어 있다. 또한, 도면들 중 몇몇 도면에는 차축 영역의 반쪽 도면만이 도시되어 있으며, 도시된 휠에 대향하여 위치하는 휠의 휠 서스펜션도 동일하게 형성된다.

도 1 내지 도 3에 도시된 휠 서스펜션(1)의 제1 실시예는 차량 횡방향으로 서로 대향하는 방식으로 배치되는 2개의 휠 캐리어(2)를 포함하고, 상기 두 휠 캐리어(2) 중 하나의 휠 캐리어만이 도시되어 있다. 휠 캐리어(2)는 휠(3)을 회전 가능하게 지지하는 방식으로 수용한다. 휠(3) 또는 휠 캐리어(2)는 여기에는 도시되어 있지 않은 구조부에 대해, 휠(3)이 구조부에 대해 편향되고 반동될 수 있을 뿐만 아니라 조향 축을 중심으로 능동적으로 또는 수동적으로 조향될 수 있도록 관절 방식으로 지지된다. 이를 위해, 휠 서스펜션(1)은 휠 가이드 컨트롤 암(4)과, 통합 링크(5)와, 가로 판 스프링(6)을 포함한다. 또한, 진동을 감쇠하기 위해, 제1 실시예에 따라서 댐퍼(7)가 휠 가이드 컨트롤 암(4)과 연동한다.

컨트롤 암(4)은, 특히 도 1에서 확인할 수 있는 것처럼, 하부 컨트롤 암 평면에 배치된다. 가로 판 스프링(6)은 하부 컨트롤 암 평면의 위에 위치하는 상부 컨트롤 암 평면에 포지셔닝된다. 그에 따라, 가로 판 스프링(6)은 하부 컨트롤 암 평면의 영역에 배치되는 배기가스 시스템(8)에 대해 소정의 이격 간격을 갖는다. 그에 따라, 바람직하게 가로 판 스프링(6)은 온도 민감성 재료로도, 특히 섬유 강화 플라스틱으로도 형성될 수 있다. 그 결과, 휠 서스펜션(1)의 중량은 강하게 감소될 수 있다. 따라서 가로 판 스프링(6)은 바람직하게 열경화성 및/또는 열가소성 매트릭스 내에 매립되는 탄소, 유리 및/또는 아라미드 섬유들로 구성된다. 가로 판 스프링(6)은 본 실시예의 경우 휠을 가이드하는 방식으로 형성된다. 이를 위해, 가로 판 스프링(6)은 내비틀림성으로 형성된다. 또한, 가로 판 스프링은 차량 종력의 흡수를 위해 차량 종방향으로 강성으로 형성된다. 휠 서스펜션(1)의 현가를 위해, 가로 판 스프링(6)은 차량 수직 방향으로는 가요성으로 형성된다. 그에 따라, 가로 판 스프링은 종래의 나선형 스프링 또는 판 스프링 및 종래의 상부 가로 컨트롤 암의 기술적 작용을 하나의 구조 부재에 통합한다.

가로 판 스프링(6)의 휠 가이드는 각각의 휠 캐리어(2)와 가로 판 스프링의 단부(9)의 영역에서 가로 판 스프링(6)의 관절 방식 연결을 통해 수행되며, 가로 판 스프링은 대략 중앙에서 베어링들(12, 13)(도 2 참조)을 통해 차체 상에서 지지된다. 가로 판 스프링(6)과 휠 캐리어(2) 사이의 관절 방식 연결은 본 실시예의 경우 회전 조인트(10)를 통해 형성된다. 회전 조인트(10)의 회전축은 실질적으로 차량 종방향으로 정렬된다. 그 때문에, 휠 가이드 가로 판 스프링(6)은 종력 및/또는 횡력을 흡수할 수 있다.

가로 판 스프링(6)은 자신의 두 단부(6) 사이의 영역에서 [반쪽 도면에는 상기 두 단부(6) 중 일측 단부만이 도시되어 있음] 상기 두 단부로부터 이격되어 2점 베어링의 형태로 마운팅 지지부(11)와 연결된다. 판 스프링(6)의 2점 베어링은 제1 베어링(12)과 제2 베어링(13)을 포함하고, 각각의 단부들(6)은 휠 서스펜션의 현가를 위해 스프링들을 중심으로 피봇될 수 있다. 그에 따라, 두 휠 캐리어(2)의 균일한 편향 시, 가로 판 스프링(6)은 거의 U자 형태를 취한다. 이 경우, 가로 판 스프링(6)은 두 베어링(12, 13)을 통해 차량의 구조부를 휴지 위치(rest position)로 밀착시킨다. 그에 따라, 가로 판 스프링(6)은 트래블 완충부의 임무를 수행한다. 두 캐리어(2) 또는 휠(3) 중 일측 휠 캐리어 또는 휠이 더욱 강하게 편향되는 커브 운행의 경우, 가로 판 스프링(6)은 주행 방향으로 볼 때 거의 S자 형태를 취한다. 이런 경우에서도, 가로 판 스프링(6)은 두 베어링(12, 13)을 통해 차량의 구조부를 휴지 위치로 밀착시킨다. 그에 따라, 가로 판 스프링(6)은 롤링 완충부로서 작용하므로 결과적으로 본원의 휠 서스펜션(1)의 경우 생략될 수 있는 스태빌라이저의 임무를 수행한다. 그 결과, 휠 서스펜션(1)은 매우 경량으로 형성될 수 있다.

가로 판 스프링(6) 외에, 컨트롤 암(4) 역시도 휠 가이드의 임무를 수행한다. 컨트롤 암(4)은 실질적으로 가로 및 세로 컨트롤 암 부재들을 포함하는 사다리꼴 컨트롤 암이다. 따라서, 컨트롤 암(4)은 실질적으로 L자 형태를 갖는다. 이런 L자 형태는 가로 컨트롤 암 영역(14)과 세로 컨트롤 암 영역(15)으로 구성된다. 세로 컨트롤 암 영역(15)은 가로 컨트롤 암 영역(14)으로부터 출발하여 실질적으로 차량 종방향으로 연장된다. 이와 달리, 가로 컨트롤 암 영역은 차량 횡방향으로 연장된다. 세로 컨트롤 암 영역(15)은 가로 컨트롤 암 영역(14)으로부터 출발하여, 특히 가로 컨트롤 암 영역의 단부로부터 출발하여 실질적으로 주행 방향으로 연장된다. 컨트롤 암(4)의 가로 컨트롤 암 영역(14)은 차량 종방향에서 휠 중심의 뒤쪽에 형성된다. 이와 동일한 사항은 가로 판 스프링(6)에도 해당하며, 또한 가로 판 스프링(6) 및 가로 컨트롤 암 영역(14)은 차량 수직 방향으로, 바람직하게는 실질적으로 상하로 위치하는 방식으로 배치된다.

구조부 측에서 휠 가이드 컨트롤 암(4)은 제1 및 제2 조인트(16, 17)에서 구조부 및/또는 보조 프레임과 관절 방식으로 연결된다. 제1 구조부 측 조인트(16)는 세로 컨트롤 암 영역의 반대 방향으로 향해 있는 가로 컨트롤 암 영역(14)의 단부의 영역에 형성된다. 상기 조인트는 컨트롤 암의 가로 컨트롤 암 영역(14)의 영역에서 마운팅 지지부(11)와 컨트롤 암(4)을 연결한다. 이와 달리, 제2 구조부 측 조인트(17)는 가로 컨트롤 암 영역(14)의 반대 방향으로 향해 있는 세로 컨트롤 암 영역(15)의 영역에서 컨트롤 암(4) 상에 형성된다. 제2 조인트(17)에 의해서는 컨트롤 암(4)이 여기서는 도시되어 있지 않은 구조부와 연결된다.

또한, 휠(3)의 편향 및 반동을 위해, 컨트롤 암(4)은 제1 및 제2 휠 측 조인트(18, 19)에서 휠 캐리어(2)와 연결된다. 따라서 휠 캐리어(2)는 컨트롤 암(4)과 함께 제1 및 제2 연결 영역(20, 21)을 포함한다. 구조부에 대해 휠 캐리어(2)의 편향 및 반동을 보장할 수 있도록 하기 위해서뿐만 아니라, 휠 캐리어(2) 또는 이 휠 캐리어와 연결된 휠(3)을 추가로 조향할 수 있도록 하기 위해서도, 휠 캐리어(2)는 제2 연결 영역(21)에서 직접적으로, 그리고 제1 연결 영역(20)에서는 간접적으로 컨트롤 암(4)과 연결된다. 휠(3)을 조향할 때, 휠 캐리어(2)는 컨트롤 암(4)에 대해 조향 축을 중심으로 피봇된다. 이 경우, 회전 조인트(10)와 제2 휠 측 조인트(19) 사이의 연결선은 휠 캐리어(2)의 가상의 조향 축을 나타낸다.

휠 캐리어(2)와 컨트롤 암(4)의 간접적인 커플링은 제1 연결 영역(20)에서 통합 링크(5)에 의해 수행된다. 이 통합 링크는 휠(3)이 조향되지 않은 상태에서 실질적으로 수직으로 정렬된다. 통합 링크(5)는 컨트롤 암(4)으로 향해 있는 자신의 하부 단부로 제1 휠 측 조인트(18)에 의해 관절 방식으로 컨트롤 암(4)과 연결된다. 또한, 통합 링크(5)는 휠 캐리어(2)로 향해 있는 자신의 상부 단부로도 휠 캐리어 조인트(22)를 통해 휠 캐리어(2)와 연결된다. 휠 캐리어 조인트(22) 및 제1 휠 측 조인트(18)는 각각 회전 조인트로서 형성된다. 두 회전 조인트의 회전축들은 서로 평행하게, 그리고 실질적으로는 차량 종방향으로 배향된다. 그에 따라, 통합 링크(5)는 구조부 또는 마운팅 지지부(11)에 대해 휠 측 조인트(18)를 중심으로 차량 횡방향으로 피봇될 수 있다. 이 경우, 휠 캐리어(2)는 휠 캐리어 조인트(22)의 영역에서 구조부 쪽으로, 또는 이 구조부로부터 이격되는 방향으로 이동된다. 그에 따라, 제2 연결 영역(21)과의 상호 작용으로, 휠 서스펜션(1)의 조향 축을 중심으로 하는 휠 캐리어(2)의 조향 운동이 수행된다.

이를 위해, 제2 연결 영역(21)은, 휠 중심의 뒤쪽에 배치되는 제1 연결 영역(20)과 달리, 이 제1 연결 영역으로부터 이격되어 휠 중심의 앞쪽에 형성된다. 또한, 휠 캐리어(2)는 제2 연결 영역(21)에서, 특히 컨트롤 암의 세로 컨트롤 암 영역(15)에서 직접적으로 제2 휠 측 조인트(19)에 의해 컨트롤 암(4)과 연결된다. 제2 휠 측 조인트(19)는 본 실시예의 경우 볼 조인트로서 형성된다. 그에 따라 통합 링크(5) 없이, 휠 캐리어(2)는 차축을 중심으로 회전할 수도 있다. 그러나 대응하는 토크는 통합 링크(5)에 의해 저지된다.

제1 및 제2 연결 영역(20, 21)에서 통합 링크(5) 및 제2 휠 측 조인트(19) 또는 볼 조인트에 의해 형성되는 간접 또는 직접적인 커플링은 휠(3)의 편향 및 반동 시 휠 가이드 컨트롤 암(4)에 대한 휠 캐리어(2)의 피봇 운동을 가능하게 한다. 또한, 휠(3)은 상기 커플링을 통해 조향 가능하게 형성된다. 이에 따라, 휠 캐리어(2)는, 휠 가이드 컨트롤 암(4)에 대해 제1 휠 측 조인트(18)를 중심으로 통합 링크(5)를 피봇시키는 것을 통해, 실질적으로 차량 수직 방향으로 향하는 휠 서스펜션(1)의 조향 축을 중심으로 회전되거나 피봇될 수 있다. 상기 조향 운동을 제어하기 위해, 휠 서스펜션(1)은 조향 수단(23)을 포함하며, 이 조향 수단은 본 실시예에 따라 휠 캐리어(2)와 관절 방식으로 연동한다. 그러나 그 대안으로, 조향 수단(23)은 여기서는 도시되어 있지 않은 실시예의 경우 특히 통합 링크의 하부 단부로부터 이격된 방식으로 직접적으로도 통합 링크(5)와 연동할 수도 있다.

본 실시예에서, 조향 수단(23)은 토우 링크로서 형성된다. 상기 토우 링크가 구조부 측에서는 마운팅 지지부(11)와, 그리고 휠 측에서는 휠 캐리어(2)와 차량 수직 방향으로 휠 가이드 컨트롤 암(4)으로부터 이격되어 관절 방식으로 연결된다. 휠 중심의 뒤쪽에 위치하는 제1 휠 측 조인트(18)는 바람직하게 가요성으로, 특히 고무 베어링으로서 형성된다. 이와 달리, 휠 중심의 앞쪽에 위치하는 제2 휠 측 조인트(19)는 바람직하게 강성으로 형성된다. 그 결과, 추가로 탄성 운동학의 이용을 통해 휠 트래블을 통한 의도하는 토우인이 실현될 수 있다. 이런 특성 거동의 설정은 조향 수단(23)을 통해, 또는 토우 링크(17)를 통해 수행될 수 있다. 그러나 그 대안으로, 조향 수단(23)은 여기서는 도시되지 않은 실시예에서도 타이 로드로서도 형성될 수 있으며, 이 타이 로드는 액추에이터, 특히 서보 모터를 통해 차량 횡방향으로 편향되고 그에 따라 컨트롤 암(4)에 대한 휠 캐리어(2)의 조향 운동을 유도한다. 액추에이터는 상기 유형의 변형예의 경우 바람직하게 마운팅 지지부(11) 상에 장착될 수도 있다.

도 4에는, 휠 서스펜션(1)의 대체되는 실시예가 도시되어 있다. 여기서는 제1 실시예와 동일한 특징들에 대해 동일한 도면부호들이 이용된다. 이런 특징들이 다시 상세하게 논의되지 않는 한, 상기 특징들의 구성 및 그 작동 방식은 앞서 이미 기재한 특징들에 상응한다.

제1 실시예와 달리, 도 4에 도시된 실시예는 상부 컨트롤 암 평면에 배치되는 가로 컨트롤 암(24)을 포함한다. 이런 가로 컨트롤 암은 제1 실시예의 가로 판 스프링(6)을 대체한다. 또한, 도 4에 따르는 휠 서스펜션(1)은 특히 휠 가이드 컨트롤 암의 가로 컨트롤 암 영역(14)에서 휠 가이드 컨트롤 암(4)과 연동하는 스프링(25)을 포함한다. 또한, 댐퍼(7)는 스프링(25)으로부터 이격되어 마운팅 지지부(11) 내에 배치된다. 댐퍼(7)는 편향 장치(26)를 통해 컨트롤 암(4)과 연결된다.

본 발명은 설명되고 기재된 실시예들로만 국한되지 않는다. 특청구범위의 범위에서의 변형은, 비록 대응하는 특징들이 여러 가지 실시예들에 설명되고 기재되어 있을지라도, 상기 특징들의 조합과 마찬가지로 가능하다.

1: 휠 서스펜션
2: 휠 캐리어
3: 휠
4: 컨트롤 암
5: 통합 링크
6: 가로 판 스프링
7: 댐퍼
8: 배기가스 시스템
9: 단부
10: 회전 조인트
11: 마운팅 지지부
12: 제1 베어링
13: 제2 베어링
14: 가로 컨트롤 암 영역
15: 세로 컨트롤 암 영역
16: 제1 구조부 측 조인트
17: 제2 구조부 측 조인트
18: 제1 휠 측 조인트
19: 제2 휠 측 조인트
20: 제1 연결 영역
21: 제2 연결 영역
22: 휠 캐리어 조인트
23: 조향 수단
24: 가로 컨트롤 암
25: 스프링
26: 편향 장치

Claims

휠(3)을 수용하기 위한 휠 캐리어(2), 이를 위해 제공되어 있는 구조부와 휠 캐리어(2)를 관절 방식으로 연결하기 위한 휠 가이드 컨트롤 암(4), 및 휠(3)을 조향하기 위한 조향 수단(23)을 포함하는 자동차용 휠 서스펜션으로서, 휠 캐리어(2) 및 휠 가이드 컨트롤 암(4)은 휠(3)을 조향하기 위해, 휠 캐리어(2)가 휠 가이드 컨트롤 암(4)에 대해 조향 축을 중심으로 피봇될 수 있도록 서로 관절 방식으로 연결되는, 휠 서스펜션에 있어서,
휠 캐리어(2)는 제1 연결 영역(20)에서 간접적으로 통합 링크(5)를 통해 컨트롤 암(4)과 연결되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 휠 서스펜션.
제1항에 있어서, 휠 캐리어(2)는 제2 연결 영역(21)에서 직접적으로, 특히 볼 조인트를 통해 컨트롤 암(4)과 연결되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 휠 서스펜션.
제1항 내지 제2항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 두 연결 영역(20; 21)은 서로 특히 차량 종방향으로 이격되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 휠 서스펜션.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 두 연결 영역(20; 21) 중 일측 연결 영역, 특히 제1 연결 영역(20)은 휠 중심의 뒤쪽에 형성되고, 타측 연결 영역은 휠 중심의 앞쪽에 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 휠 서스펜션.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 휠(3)이 조향되지 않은 상태에서 통합 링크(5)는 실질적으로 차량 수직 방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 휠 서스펜션.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 통합 링크(5)는, 특히 자신의 두 단부 중 일측 단부의 영역에서는 휠 캐리어(2)와 연결되고, 특히 자신의 타측 단부의 영역에서는 컨트롤 암(4)과 각각 회전 조인트를 통해 연결되며, 바람직하게는 두 회전 조인트의 회전축들은 서로 평행하게, 그리고/또는 실질적으로 차량 종방향으로 정렬되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 휠 서스펜션.
제1항 내지 제6항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 컨트롤 암(4)은, 실질적으로 차량 횡방향으로 연장되고 특히 차량 종방향에서 휠 중심의 뒤쪽에 위치하는 가로 컨트롤 암 영역(14) 및/또는 실질적으로 차량 종방향으로 연장되는 세로 컨트롤 암 영역(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차용 휠 서스펜션.
제1항 내지 제7항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 제1 연결 영역(20)은 가로 컨트롤 암 영역(14)의 휠 캐리어 측 단부의 영역에 형성되고/형성되거나 제2 연결 영역(21)은 세로 컨트롤 암 영역(15)의 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 휠 서스펜션.
제1항 내지 제8항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 휠 서스펜션(1)은 휠 가이드 가로 컨트롤 암(24), 또는 2점 베어링(12, 13)을 구비한 휠 가이드 가로 판 스프링(6)을 포함하며, 휠 가이드 가로 판 스프링은 자신의 단부들의 영역에서 각각 할당된 휠 캐리어(2)와 관절 방식으로 연결되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 휠 서스펜션.
제1항 내지 제9항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 휠 가이드 컨트롤 암(4)은 차량 수직 방향에서 하부 컨트롤 암 평면에 배치되고, 가로 컨트롤 암(24) 또는 가로 판 스프링(6)은 하부 컨트롤 암 평면에 대한 상부 컨트롤 암 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 휠 서스펜션.
제1항 내지 제10항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 가로 컨트롤 암(24) 또는 가로 판 스프링(6) 및 휠 가이드 컨트롤 암(4)의 가로 컨트롤 암 영역(14)은 휠 중심의 뒤쪽에, 그리고/또는 실질적으로 차량 수직 방향으로 상하로 위치하는 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 휠 서스펜션.
제1항 내지 제11항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 조향 수단(23)은 휠 트래블을 통한 수동적인 조향을 위해서는 토우 링크로서, 또는 서보 모터를 통한 능동적인 조향을 위해서는 타이 로드로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 휠 서스펜션.
제1항 내지 제12항 중 어느 하나 이상의 항에 있어서, 조향 수단(23)은 특히 직접적으로 휠 캐리어(2)와 관절 방식으로 연결되고/연결되거나 휠 중심의 뒤쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는, 자동차용 휠 서스펜션.