KR20180068407A - 후륜 서스펜션 토션바구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래 하나로 이루어진 중공 토션바를 제1 및 제2 토션바 두개로 나누어 이들 각각에 나사산을 형성하여 결합함으로써, 중심부가 두꺼워진 제1 및 제 2토션바의 중첩된 구간을 조절하여 적절한 롤 강성과 횡강성을 조절할 수 있도록 한 후륜 서스펜션 토션바구조, 상기 좌,우측 트레일링암(200,200')에 나사산(201,201')이 각각 형성되고, 이들 사이에 양단에 나사산이 형성된 제1 및 제2 토션바(110,120)가 나사맞춤며, 상기 좌측 트레일링암(200) 쪽에 형성된 나사산(201)에 제1 토션바(110)가 결합되고, 상기 제1 토션바(110)는 제2 토션바(120)와 나사맞춤되며, 상기 제2 토션바(120)에 형성된 나사산은 우측 트레일링암(200')에 형성된 나사산(201')과 결합하는 3가지 결합구조를 갖도록 함으로써, 제1 토션바(110)와 제2 토션바(120)의 결합에 의해 두꺼워진 중첩된 부분의 길이를 조절하여 차량의 조종안정성을 강화함과, 일반적으로 적용하는 토션바의 구조를 변경하여 적절한 롤 강성과 횡강성을 조절할 수 있도록 하여 개발시 튜닝 자유도를 높일 수가 있도록 하였다.

Description

후륜 서스펜션 토션바구조{STRUCTURE OF TORSION BAR FOR SUSPENSION}

본 발명은 후륜 서스펜션 토션바구조에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 종래 하나로 이루어진 중공 토션바를 제1 및 제2 토션바 두개로 나누어 이들 각각에 나사산을 형성하여 결합함으로써, 중심부가 두꺼워진 제1 및 제 2토션바의 중첩된 구간을 조절하여 적절한 롤 강성과 횡강성을 조절할 수 있도록 한 후륜 서스펜션 토션바구조에 관한 것이다.

일반적으로 후륜 서스펜션의 일종인 CTBA(Coupled Torsion Beam Axle) 서스펜션은 도 1의 도시와 같이 한 쌍의 트레일링암(11)(11')과, 트레일링암(11)(11')의 끝단에 설치되는 스핀들(12)(12')과, 한 쌍의 트레일링암(11)(11') 사이에 조립되는 토션빔(13)과, 토션빔(13)과 평행한 구조로 트레일링암(11)(11')에 조립되는 토션바(10)를 포함하여 구성된다.

여기서, 토션빔(13)은 기하학적 및 컴플라이언스(Compliance) 특성을 확보하기 위해 양측 끝단이 각각 트레일링암(11)(11')에 용접으로 강 결합되어 이 부위에서의 내구성이 확보되도록 하며, 토션바(10)는 도 2의 도시와 같이 트레일링암에 관통 조립되어 추가적인 롤 강성을 확보하여 휠 및 전후방향에 대한 조정안정성을 향상시키기 위하여 설치된다.

이러한, CTBA 서스펜션은 다른 서스펜션에 비해 중량이나 원가 측면에서 매우 유리한 장점이 있지만, 도 3의 도시와 같이 CTBA 서스펜션의 거동 특성이 거의 선형적으로 나타나기 때문에 승차감이 매우 떨어지게 된다는 문제점이 있게 된다.

특히, 소형차의 경우 중량 및 재료비를 고려하여 CTBA(Coupled Torsion Beam Axle) 타입을 적용하고 있다.

그러나 CTBA타입은 구조적으로 멀티링크 서스펜션 대비 성능면에서 횡력스티어 및 횡강성에 취약한 구조를 가지고 있다.

따라서, 선회시 주행안전성이 떨어지는 한계를 가지고 있다.

이러한 문제점을 개선하기 위한 방안 즉, 횡강성을 높이기 위해 CTBA 빔 하단에 토션바를 적용하여 그 한계를 극복하려고 하고 있다.

또한, 현재의 CTBA의 경우 획일적인 토션바의 적용으로 차량의 하중/제원 및 성능 목표에 따른 롤강성 및 횡강성의 변화를 꾀하기 어려운 구조이다.

이를 해결하기 위한 방안으로 본 발명은 △ℓ의 길이를 조절함으로써 원하는 롤강성/횡강성을 변화시킬 수 있는 구조로 높은 주행 안정성을 도모할 수 있도록 한 후륜 서스펜션 토션바구조를 제안하게 되었다.

1. 한국 등록특허 제10-0857363호(2008.09.01 공보)

1. 한국 등록특허 제10-1305599호(2013.09.02 공보)

1. 한국 공개특허공보 제10-2014-0063968호 (2014.05.28 공개)

본 발명은 종래 하나로 이루어진 중공 토션바를 두개로 나누어 각각 내면부에 나사산을 적용하여 토션바를 양쪽에서 구동부를 통해 조립하게 함으로써, 외측 구동부의 형상을 트레일링암의 형상에 따라 일부 변경될 수 있도록 하고, 나사산이 있는 구동부를 통해 체결 또는 구동부를 회전시켜 △ℓ의 길이를 조절할 수 있도록 한 후륜 서스펜션 토션바구조를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 토션바의 길이를 조절함으로써, 원하는 롤강성/횡강성을 변화시킬 수 있어 높은 주행안정성을 도모 할 수 있도록 하는 데에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 개발 시 튜닝 자유도가 높아 원하는 강성을 미리 예측 시험할 수 있으며 또한 강성을 예측할 수가 있어 토션빔 모델링으로 연구개발을 할 수 있도록 하는 데에 있다.

본 발명의 상기 목적 및 기타의 목적은 하기 설명되는 본 발명에 의해 모두 달성될 수 있다.

본 발명은 후륜 서스펜션 토션바구조는,

좌우 한 쌍의 트레일링암과, 상기 트레일링암 사이를 연결하는 토션빔 및, 상기 토션빔의 내부에 상기 토션빔과 평행을 유지하는 구조로 트레일링암에 관통 조립되는 토션바를 포함하여 구성되는 CTBA 서스펜션으로,

상기 좌,우측 트레일링암(200,200')에 나사산(201,201')이 각각 형성되고, 이들 사이에 양단에 나사산(112,121)이 형성된 중공의 제1 및 제2 토션바(110,120)가 각각 나사맞춤된 것을 특징으로 한다.

상기 좌측 트레일링암(200) 쪽에 형성된 나사산(201)에 제1 토션바(110)가 결합되고, 상기 제1 토션바(110)는 제2 토션바(120)와 나사맞춤되며, 상기 제2 토션바(120) 일단에 형성된 나사산(121)은 우측 트레일링암(200')에 형성된 나사산(201')과 결합하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 토션바(110)는 외측 구동부(20)의 형상을 트레일링암(200)의 형상에 따라 일부 변경될 수 있도록 하고, 나사결합되어 중심부가 두꺼워진 제1 및 제 2토션바(110,210)의 중첩된 구간을 조절하여 강성을 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명 후륜 서스펜션 토션바구조는 다음과 같은 효과를 얻을 수가 있다.

첫째, 현재의 CTBA의 경우 획일적인 토션바의 적용으로 차량의 하중/제원 및 성능 목표에 따른 롤강성 및 횡강성의 변화를 꾀하기 어려운 구조이다. 이를 해결하기 위한 방안으로 본 발명은 중첩된 제1 및 제2 토션바의 길이를 조절함으로써 원하는 롤강성/횡강성을 변화시킬 수 있는 구조로 높은 주행 안정성을 도모 할 수 있도록 하였다.

둘째, 토션 빔 개발 시 튜닝 자유도가 높아 원하는 강성을 미리 예측 시험할 수가 있다.

셋째, 토션바를 제1 및 제2 토션바로 나누고 이들을 서로 중첩되게 결합하여 두꺼워진 부분의 길이를 조절하는 것으로, 강성을 예측할 수가 있어 토션빔 모델링으로 연구개발을 자유롭게 할 수가 있다.

도 1은 도 1은 일반적인 CTBA 후륜 서스펜션의 구조를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 트레일링암과 토션바의 결합구조를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 종래 CTBA 서스펜션의 롤 거동상태를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 후륜 서스펜션 토션바구조를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 토션바를 이루는 제 1및 제2 토션바의 결합전의 상태를 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 5의 A의 요부확대 단면도로 제1 토션바와 제2 토션바가 결합 된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 7은 차량이 선회시 타이어로 들어오는 횡력에 의해 서스펜션 지오메트리에 따라 차량의 자세가 변경되는 상태를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

본 발명은 도 4에 도시된 바와 같이, 종래 좌우 한 쌍의 트레일링암(200)과, 상기 트레일링암(200) 사이를 연결하는 토션빔(300) 및, 상기 토션빔(300)의 내부에 상기 토션빔(300)과 평행을 유지하는 구조로 트레일링암(200)에 관통 조립되는 토션바(100)를 포함하여 구성되는 CTBA 서스펜션의 구조와 동일하다.

다만, 본 발명은 차량의 조종안정성을 강화하는 제안으로 일반적으로 적용하는 상기 토션바의 구조를 변경하여 적절한 롤강성과 횡강성을 조절할 수 있는 구조로 개발시 튜닝 자유도가 높아 사전 성능을 예측할 수 있도록 한 구조이다.

이를 실현하기 위하여 종래 상기 토션바(100)를 도 5 또는 도 6에 도시된 바와 같이, 중공으로 이루어진 제1 및 제2 토션바(110,120)로 구분하고, 좌측 및 우측 트레일링암(200,200')에 각각 나사산(201,201')을 형성하였다.

이때, 상기 제1 토션바(110)의 일측에는 수나사(111)를 형성하고, 타단에는 암나사(112)를 형성하였다.

상기 제2 토션바(120)의 양단에는 수나사(121)를 형성하였다.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 좌측 트레일링암(200) 쪽에 형성된 나사산(201)(편의상 암나사라 칭함)에 제1 토션바(110)가 결합되고, 상기 제1 토션바(110)에 형성된 암나사(112)는 제2 토션바(120)에 형성된 나사산(편의 상 수나사라 칭함)(121)과 나사맞춤되고, 상기 제2 토션바(120)에 형성된 수나사(121)은 우측 트레일링암(200')에 형성된 암나사(201')과 결합되는 구조이다.

이와 같이, 좌, 우측 트레일링암(200)에 나사결합된 제1 또는 제2 토션바(110,120)가 각각 나사결합된다.

이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 나사결합되어 중심부가 t만큼 두꺼워진 제1 및 제 2토션바(110,120)의 중첩된 구간(△ℓ)을 조절하여 강성을 조절하게된다.

상기 t만큼의 두께로 중첩된 토션바의 강성이 종래에 비하여 강성이 우수하게 되고, 또 상기 각각의 제1 및 제2 토션바의 길이조절에 의해 원하는 롤강성/횡강성을 변화시킬 수가 있는 것이다.

상기 나사산의 경우 상기 좌측 트레일링암(200)에 암나사 대신 수나사가 형성될 수가 있으며, 또한 여기에 결합되기 위해 제1 토션바(110)에는 암나사가 형성될 수도 있음을 명심해야 할 것이다.

이때, 상기 제1 토션바(110)는 외측 구동부(20)의 형상을 트레일링암(200)의 형상에 따라 일부 변경될 수 있도록 하고, 나사산에 결합되어 있는 제1 및 제2 토션바(110,120) 쪽을 통해 △ℓ의 길이를 조절할 수 있도록 하였다.

예를 들면, 일반적으로 도 7에 도시된 바와 같이, 차량 선회시 타이어로 들어오는 횡력에 의해 서스펜션 지오메트리에 따라 차량의 자세가 변경이 되는데, 후륜 롤강성 및 횡강성에 따라 핸들링 특성이 크게 차이가 나고 따라서 차량의 조종안정성이 달라지게 된다.

따라서, 본 발명은 상기 차량의 조종안정성 증대를 위해 중량/재료비 최소화 하면서 강성을 높이는 구조를 가지며 좌우측 구동부(20)를 조절하면서 이 강성들을 적절히 튜닝할 수 있도록 토션바(100)를 도 5에 도시된 바와 같이, 좌측 트레일링암(200)과 제1 토션바(110) 간 나사결합하고, 제1 토션바(110)와 제2 토션바(120)를 나사결합한 후, 다시 상기 제2 토션바, 우측 트레일링암(200')에 나사 결합하는 3가지 결합구조를 갖도록 함으로써, 차량의 조종안정성을 강화함과, 일반적으로 적용하는 토션바의 구조를 변경하여 적절한 롤 강성과 횡강성을 조절할 수 있도록 하여 개발시 튜닝 자유도를 높일 수가 있도록 하였다.

상기와 같이, 토션바의 길이를 조절하는 이류는 상기 표에 나타낸 바와 같이, 강성 값이 너무 높으면 차량이 너무 뻑뻑해져(STIFF) 승차감을 해칠 수도 있어 이를 감안하여 길이 조절이 필요하다.

즉, 표에 도시된 바와 같이, △ℓ이 커지면 검은색 노란 라인처럼 두께 증대 효과에 따른 횡강성 및 롤강성이 커지는 쪽으로 변경된다.

이때, 중첩된 제1 및 제2 토션바(110,120)의 길이를 조절함으로써, 원하는 롤강성/횡강성을 변화시킬 수 있어 높은 주행안정성을 도모할 수가 있는 것이다.

따라서, 상기와 같이 토션바를 제1 및 제2로 이등분함으로써, 토션 빔 개발 시 튜닝 자유도가 높고, 원하는 강성을 미리 예측 시험할 수가 있으며, 이와 같이 강성을 예측이 자유로워 토션빔 모델링으로 연구개발 또한 활발하게 진행할 수가 있는 것이다.

본 발명은 상기한 바람직한 실시 예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 토션바
110 : 제1 토션바
120 : 제2 토션바
200 : 트레일링암

Claims (3)

1. 좌우 한 쌍의 트레일링암과, 상기 트레일링암 사이를 연결하는 토션빔 및, 상기 토션빔의 내부에 상기 토션빔과 평행을 유지하는 구조로 트레일링암에 관통 조립되는 토션바를 포함하여 구성되는 CTBA 서스펜션에 있어서,
   상기 좌,우측 트레일링암에 나사산이 각각 형성되고, 이들 사이에 양단에 나사산이 형성된 중공의 제1 및 제2 토션바가 각각 나사맞춤된 것을 특징으로 하는 후륜 서스펜션 토션바구조.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 좌측 트레일링암 쪽에 형성된 나사산에 제1 토션바가 결합되고, 상기 제1 토션바는 제2 토션바와 나사맞춤되며, 상기 제2 토션바에 형성된 나사산은 우측 트레일링암에 형성된 나사산과 결합하는 것을 특징으로 하는 후륜 서스펜션 토션바구조.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제1 토션바와 제2 토션바가 나사결합되어 중심부가 두꺼워진 제1 및 제 2토션바의 중첩된 구간을 조절하여 강성을 조절하는 것을 특징으로 하는 후륜 서스펜션 토션바구조.

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