KR20200008405A

KR20200008405A - 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션

Info

Publication number: KR20200008405A
Application number: KR1020180082486A
Authority: KR
Inventors: 조기봉
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아자동차주식회사
Priority date: 2018-07-16
Filing date: 2018-07-16
Publication date: 2020-01-28
Also published as: KR102552080B1

Abstract

본 발명은 하중이 가해지면 미소변형되도록 너클의 중간부분에 탄성이 부여하여 타이어의 접지력을 향상시키고 선회 안정성이 확보되도록 한 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션에 관한 것이다.
본 발명에 따른 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션은, 너클(10)과, 상기 너클(10)의 상부에 구비되어 진동을 흡수하는 쇽업저버(21), 상기 너클(10)의 하부에 연결되는 로워암(22)과, 상기 너클(10)의 하부 또는 상기 쇽업저버(21)의 하부에 연결되는 어퍼암(23), 조향시 조작력을 전달하는 타이로드(24)를 포함하는 맥퍼슨 서스펜션에 있어서, 상기 너클(10)은, 쇽업저버(21)와 연결되는 부위와 휠(W)이 마운트 되는 부위 사이가 다른 부위보다 두께가 얇아지도록 형성되는 네크부(16)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션{MACPHERSON STRUT TYPE SUSPENSION WITH IMPROVED CAMBER CHARACTERISTICS}

본 발명은 하중이 가해지면 미소변형되도록 너클의 중간부분에 탄성이 부여하여 타이어의 접지력을 향상시키고 선회 안정성이 확보되도록 한 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션에 관한 것이다.

차량에서 차륜이 설치되는 부위에는 상기 차륜과 노면 사이에서 발생한 진동을 완충시키는 서스펜션이 구비된다.

상기 서스펜션은 여러 가지 종류가 제시되어 있고, 각 차종에 적합한 서스펜션을 선택하여 적용한다.

그 일례로 도 1에 도시된 바와 같은 맥퍼슨 서스펜션이 있다.

상기 맥퍼슨 서스펜션(100)은 너클(110)과, 상기 너클(110)의 상부에 구비되어 진동을 흡수하는 쇽업저버(121), 상기 너클(110)의 하부에 연결되는 로워암(122)과, 상기 너클(110)의 하부 또는 상기 쇽업저버(121)의 하부에 연결되는 어퍼암(123), 조향시 조작력을 전달하는 타이로드(124)를 포함한다.

상기 너클(110)은 바디(111)를 중심으로, 중심에서 휠(W)이 설치되는 휠마운트부(112)와, 상기 바디(111)의 상부에서 상기 쇽업저버(121)에 연결되는 쇽업저버 연결부(112)와, 상기 바디(111)의 하부에서 상기 로워암(122)에 연결되는 로워암 연결부(114), 상기 타이로드(124)에 연결되는 타이로드 연결부(115)를 포함한다.

이러한 맥퍼슨 서스펜션(100)은 도 2에 도시된 바와 같은 특성을 보인다. 상기 맥퍼슨 서스펜션은 범프 시 (-) 캠버 확보가 어려워 통상적으로 멀티링크 타입의 서스펜션보다 조종안정성이 떨어지는 것으로 알려져 있다. 상기 맥퍼슨 서스펜션(100)은 상기 너클(110)과 상기 쇽업저버(121)가 연결되는 부위가 변형이 일어나지 않는 강체(rigid) 구조를 갖기 때문에 범프시 (-)캠버를 확보하기 어려운 문제점이 있었다.

도 3a 및 도 3b에는 각각 상기 너클의 측면도 및 정면도가 도시되어 있는데, 종래기술에 따른 맥퍼슨 서스펜션에서는 상기 바디(111)와 상기 쇽업저버 연결부(113)가 연결되는 부위에 강도보강을 위한 리브(116)를 형성하여, 상기 너클(110)이 외력에 의해 변형되지 않는 강체로 작용하여, 상기와 같은 특성을 발휘하게 되어 조종안정성이 떨어질 수 밖에 없었다.

한편, 하기의 선행기술문헌에는 '차량의 서스펜션용 너클'에 관한 기술이 개시되어 있다.

KR 10-2006-0092340 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 범프 발생시 너클이 미소변형되도록 함으로써, 캠버를 추가적으로 확보하여 선회시 조종 안정성이 향상되도록 한 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션은, 너클과, 상기 너클의 상부에 구비되어 진동을 흡수하는 쇽업저버, 상기 너클의 하부에 연결되는 로워암과, 상기 너클의 하부 또는 상기 쇽업저버의 하부에 연결되는 어퍼암, 조향시 조작력을 전달하는 타이로드를 포함하는 맥퍼슨 서스펜션에 있어서, 상기 너클은, 쇽업저버와 연결되는 부위와 휠(W)이 마운트 되는 부위 사이가 다른 부위보다 두께가 얇아지도록 형성되는 네크부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 너클은 상기 쇽업저버와 연결되는 부위로부터 상기 휠(W)이 마운트 되는 부위로 갈수록 두께가 얇아지다가 다시 두꺼워지는 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 너클에서 상기 쇽업저버와 연결되는 부위와 상기 휠(W)이 마운트 되는 부위 사이에는 관통공이 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 쇽업저버와 연결되는 부위로부터 하방으로 연장되는 상부 연장부와, 상기 휠(W)이 마운팅되는 부위로부터 상방으로 연장되는 하부 연장부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 상부 연장부의 하단과 상기 하부 연장부의 상단은 정해진 간격으로 이격되는 것을 특징으로 한다.

상기 상부 연장부의 하단과 상기 하부 연장부의 상단 중 적어도 어느 한 쪽에는 상기 상부 연장부와 상기 하부 연장부의 접촉시 완충하는 완충캡이 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 완충캡은 상기 상부 연장부의 하단 또는 상기 하부 연장부의 상단을 둘러 싸도록 끼워지는 것을 특징으로 한다.

상기 완충캡은 상기 상부 연장부의 하단 또는 상기 하부 연장부의 상단에 형성된 삽입홈에 끼워지는 것을 특징으로 한다.

상기 완충캡은 고무재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션에 따르면, 범프시 너클이 네크부를 중심으로 미소 변형되도록 함으로써, 캠버를 추가적으로 확보하여 선회시 조종안정성이 향상된다.

도 1은 종래기술에 따른 맥퍼슨 서스펜션을 도시한 사시도.
도 2는 종래기술에 따른 맥퍼슨 서스펜션과 멀티링크 서스펜션의 특성을 도시한 그래프.
도 3a 및 도 3b는 종래기술에 따른 맥퍼슨 서스펜션을 도시한 측면도 및 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션의 너클을 도시한 측면도.
도 5는 본 발명에 따른 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션의 너클을 도시한 정면도.
도 6은 본 발명에 따른 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션을 도시한 정면도.
도 7은 본 발명에 따른 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션에서 스토퍼에 완충부재가 끼워지는 것을 도시한 확대도.
도 8은 본 발명에 따른 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션의 특성을 도시한 그래프.
도 9는 본 발명에 따른 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션의 작동 전의 상태를 도시한 개략도.
도 10은 본 발명에 따른 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션의 작동시 상태를 도시한 개략도.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션에 대하여 자세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션(1)은, 너클(10)을 중심으로, 차량의 휠(W)이 연결되고, 상기 너클(10)과 상기 차체를 연결하는 쇽업저버(21)가 상부에 연결되며, 상기 너클(10)의 하부에 로워암(22)이 연결되고, 상기 너클(10)의 상부 또는 상기 쇽업저버(21)에 어퍼암(23)이 연결되며, 상기 너클(10)에 조향시 조작력이 입력되도록 하는 타이로드(24)가 상기 너클(10)의 일측에 연결되는 구조는 갖는데, 상기 너클(10)이 탄성 변형이 가능한 구조를 갖도록 한다.

너클(10)은, 바디(11)를 중심으로 상기 휠(W)이 마운팅되는 휠마운트부(12)와, 상기 쇽업저버(21)가 연결되도록 상기 바디(11)의 상부에 쇽업저버 연결부(13)와, 상기 바디(11)의 하부에 상기 로워암(22)이 연결되는 로워암 연결부(14) 및 상기 바디(11)의 일측에 상기 타이로드(24)가 연결되는 타이로드 연결부(15)가 형성된다.

상기 너클(10)은 쇽업저버(21)가 마운팅되는 부위와 휠(W)이 마운팅되는 부위 사이가 다은 부위에 비하여, 두께가 얇아 지도록 형성되는 네크부(16)가 형성되도록 한다.

상기 네크부(16)의 의해서 상기 너클(10)에서 쇽업저버(21) 연결되는 부위인 쇽업저버 연결부(13)와 상기 휠(W)이 연결되는 휠마운트부(12)의 사이가 다른 상기 쇽업저버 연결부(13)와 상기 휠마운트부(12) 보다 두께가 얇게 형성되도록 한다.

도 4 및 도 5를 보면, 너클(10)에서 바디(11)의 상부에 형성되는 쇽업저버 연결부(13)와, 상기 바디(11)의 일측에 형성되는 휠마운트부(12) 사이는 두께가 얇은 네크부(16)가 되도록 한다.

물론 상기 네크부(16)의 두께가 다른 부분에 비하여 얇게 형성되지만, 충분히 강도를 발휘할 수 있는 정도의 두께를 갖도록 한다.

상기 네크부(16)는 두께가 상기 쇽업저버 연결부(13)와 상기 휠마운트부(12)보다 얇게 형성됨으로써, 상기 너클에 하중이 가해지는 경우, 미소 변형이 발생하도록 한다. 상기 네크부(16)가 미소 변형됨으로써, 상기 너클(10)이 완전 강체가 아닌 일정한 탄성을 발휘함으로써, 캠버 특성이 개선된다.

상기 네크부(16)는 종래 기술에 따른 너클(110)에서 쇽업저버 연결부와 휠마운트부 사이에 강도보강을 위해 형성되는 리브(116)를 제거하여 형성되도록 할 수 있다. 상기 쇽업저버 연결부(13)와 휠마운트부(12) 사이에 리브(116)를 제거함으로써, 상기 네크부(16)의 두께가 상기 쇽업저버 연결부(13)나 상기 휠마운트부(12) 보다 두께가 얇아지도록 하여 변형이 유리해진다.

또한, 쇽업저버 연결부(13)와 휠마운트부(12) 사이에 관통공(16a)이나 슬롯을 형성함으로써, 하중 작용시 너클의 변형을 유도한다.

상기 네크부(16)는 상기 쇽업저버 연결부(13)로부터 상기 휠마운트부(12)로 갈수록 두께가 얇아지다가 다시 두꺼워지는 형태로 형성될 수 있다.

상기 너클(10)을 상기 네크부(16)를 중심으로서 변형되는데, 상기 변형이 정해진 범위 이내에서만 진행되도록 제한하는 수단이 구비되는 것이 바람직하다.

예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 쇽업저버 연결부(13)로부터 하방으로 연장되는 상부 연장부(17)와 상기 휠마운트부(12)로부터 상방으로 연장되는 하부 연장부(18)가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 상부 연장부(17)의 하단과 상기 하부 연장부(18)의 상단은 정해진 간격을 두고 이격되게 형성됨으로써, 상기 너클(10)은 상기 상부 연장부(17)의 하단과 상기 하부 연장부(18)의 상단이 접촉할 때 까지만 변형된다.

상기 상부 연장부(17)의 하단과 상기 하부 연장부(18)의 상단 사이의 간격은 급조타시 상기 상부 연장부(17)의 하단과 상기 하부 연장부(18)의 상단이 접촉하도록 설정될 수 있다. 상기 차량에서 1열 좌석에 탑승하는 인원에 의해 작용하는 하중에 비하여, 급조타시 전륜 편측에 작용하는 하중이 훨씬 크기 때문에, 승차인원에 따라 상기 간격이 결정되기 보다는 급조타 조건에서 서로 접촉하는 간격을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

상기 상부 연장부(17) 및 상기 하부 연장부(18)는 상기 너클(10)과 함께 일체로 주조로 이루어질 수 있다. 상기 상부 연장부(17)와 상기 하부 연장부(18)가 상기 너클(10)과 주조로 일체로 이뤄지므로, 상기 상부 연장부(17)와 상기 하부 연장부(18)가를 별도로 부착하지 않아도 된다.

한편, 상기 상부 연장부(17)와 상기 하부 연장부(18)는 상기 너클(10)에 추가로 장착될 수 있다. 예컨대, 상기 상부 연장부(17)와 상기 하부 연장부(18)가 용접으로 상기 너클(10)과 일체가 되도록 할 수 있고, 볼트와 같은 체결수단을 통하여 상기 너클(10)에 장착될 수도 있다.

그리고, 상부 연장부(17)의 하단과 상기 하부 연장부(18)의 상단 중 적어도 어느 한 쪽에는 상기 상부 연장부(17)와 상기 하부 연장부(18)의 접촉시 완충하는 완충캡(19)이 구비된다. 바람직하게는 상부 연장부(17)의 하단과 상기 하부 연장부(18)의 상단에 모두 고무를 재질로 하는 상기 완충캡(19)이 구비될 수 있다.

상기 완충캡(19)은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 완충캡(19)이 상기 상부 연장부(17)의 하단 또는 상기 하부 연장부(18)의 상단을 둘러싸도록 끼워질 수도 있다.

뿐만 아니라, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 상부 연장부(17)의 하단 또는 상기 하부 연장부(18)의 상단에 형성된 삽입홈에 완충캡(19')이 끼워질 수도 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션의 작용에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

도 6에 도시된 바와 같이, 휠(W)에는 차량의 하중(F)이 항상 가해진다. 상기 휠(W)에 가해지는 하중이 상기 휠마운트부(12)를 통하여 상기 너클(10)로 입력되면, 상기 네크부(16)에는 상기 하중(F)에 따른 모멘트(M)가 작용한다.

상기 차량의 선회시 도 6에 도시된 휠이 외측 휠이라면, 선회시 차량의 하중(F)은 원심력에 의해 커지게 되고, 이에 따라 상기 너클(10)에 작용하는 모멘트(M)도 증가한다.

이때, 상기 너클(10)은 상기 네크부(16)에 의해 탄성이 가지게 되고, 상기 상부 연장부(17)와 상기 하부 연장부(18)의 간극이 작아지도록 상기 너클(10)은 탄성 변형한다.

상기 모멘트(M)가 커짐에 따라 상기 상부 연장부(17)와 상기 하부 연장부(18)의 간극이 작아지는 탄성 변형에 의해 (-)캠버가 커지게 된다.

만약, 상기 휠(W)에 과도한 하중(F)이 가해지면, 상기 상부 연장부(17)와 상기 하부 연장부(18)이 접촉하여 과도한 캠버의 변화나 상기 너클의 파손을 방지한다.

도 8에는 본 발명에 따른 맥퍼슨 서스펜션(1)의 특성이 도시되어 있는데, 종래기술에 비하여, (-)캠버쪽 특성이 개성되었음을 알 수 있다.

한편, 도 9와 도 10에는 상기 너클(10)을 포함하여 드라이브 샤프트(31)의 움직임까지 도시되어 있다. 도 9는 상기 너클(10)의 변형 전의 상태이고, 도 9는 상기 너클(10)의 변형 후의 상태이다. 상기 너클(10)이 변형되면, 휠베어링에 연결된 드라이브 샤프트(31)도 회전하게 되고, 캠버의 변화에 따라 드라이브 샤프트(31)도 회전하게 된다. 상기 너클(10)의 변형에 따라 캠버를 추가적으로 확보할 수 있어서, 상기 드라이브 샤프트(31)의 조인트(32)에 대한 자유도에 의해 상기 드라이브 샤프트(31)도 상기 너클(10)의 변화에 따라 절각이 변화하기 때문에 상기 드라이브 샤프트(31)의 작동에는 문제가 없다.

이와 같이, 캠버특성이 개선됨으로써, 선회시 타이어의 접지력이 향상된다.

1 : 맥퍼슨 서스펜션 10 : 너클
11 : 바디 12 : 휠마운트부
13 : 쇽업저버 연결부 14 : 로워암 연결부
15 : 타이로드 연결부 16 : 네크부
17 : 상부 연장부 18 : 하부 연장부
19, 19' : 완충캡 21 : 쇽업저버
22 : 로워암 23 : 어퍼암
24 : 타이로드 31 : 드라이브 샤프트
32 : 조인트 100 : 맥퍼슨 서스펜션
110 : 너클 111 : 바디
112 : 휠마운트부 113 : 쇽업저버 연결부
114 : 로워암 연결부 115 : 타이로드 연결부
116 : 리브 121 : 쇽업저버
122 : 로워암 123 : 어퍼암
124 : 타이로드

Claims

너클과, 상기 너클의 상부에 구비되어 진동을 흡수하는 쇽업저버, 상기 너클의 하부에 연결되는 로워암과, 상기 너클의 하부 또는 상기 쇽업저버의 하부에 연결되는 어퍼암, 조향시 조작력을 전달하는 타이로드를 포함하는 맥퍼슨 서스펜션에 있어서,
상기 너클은,
쇽업저버와 연결되는 부위와 휠이 마운트 되는 부위 사이가 다른 부위보다 두께가 얇아지도록 형성되는 네크부가 형성되는 것을 특징으로 하는 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션.
제1항에 있어서,
상기 너클은 상기 쇽업저버와 연결되는 부위로부터 상기 휠이 마운트 되는 부위로 갈수록 두께가 얇아지다가 다시 두꺼워지는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션.
제1항에 있어서,
상기 너클에서 상기 쇽업저버와 연결되는 부위와 상기 휠이 마운트 되는 부위 사이에는 관통공이 형성되는 것을 특징으로 하는 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션.
제1항에 있어서,
상기 쇽업저버와 연결되는 부위로부터 하방으로 연장되는 상부 연장부와,
상기 휠이 마운팅되는 부위로부터 상방으로 연장되는 하부 연장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션.
제4항에 있어서,
상기 상부 연장부의 하단과 상기 하부 연장부의 상단은 정해진 간격으로 이격되는 것을 특징으로 하는 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션.
제5항에 있어서,
상기 상부 연장부의 하단과 상기 하부 연장부의 상단 중 적어도 어느 한 쪽에는 상기 상부 연장부와 상기 하부 연장부의 접촉시 완충하는 완충캡이 구비되는 것을 특징으로 하는 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션.
제6항에 있어서,
상기 완충캡은 상기 상부 연장부의 하단 또는 상기 하부 연장부의 상단을 둘러 싸도록 끼워지는 것을 특징으로 하는 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션.
제6항에 있어서,
상기 완충캡은 상기 상부 연장부의 하단 또는 상기 하부 연장부의 상단에 형성된 삽입홈에 끼워지는 것을 특징으로 하는 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션.
제6항에 있어서,
상기 완충캡은 고무재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 캠버 특성이 개선된 맥퍼슨 서스펜션.