KR890002077B1 - 독립차륜 현가장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

독립차륜 현가장치

제1도는 동력전달장치를 차륜에 연결하는 구동축의 내단부와 외단부에 정속유니버설조인트를 포함하는 제1부분과 각 차륜을 차량의 프레임에 연결하는 차량운동 저항수단을 포함하는 제2부분으로 된, 적어도 2개의 현가부분을 포함하는 독립차륜 현가장치의 개략도.

제2도는 본 발명의 독립차륜 현가장치의 평면도.

제3도는 본 발명에 따라 횡방향튜브, 비틀림봉 및 스윙아암을 연결하는 부싱의 부분단면 등각도.

제4도는 독립차륜 현가장치의 제1부품으로서 사용하기에 적합한 정속유니버설조인트의 부분 단면도.

제5도는 제3도의 선 5-5를 따라 취한 측면도.

제6도는 정상위치, 전부하위치 및 무부하위치에 위치하고 있는 본 발명의 독립차륜 현가장치의 도식적측면도.

제7도는 종래의 독립차륜 현가장치에 비하여 증가된 지상높이가 얻어진 것을 도시한 본 발명의 독립차륜 현가장치의 도시적 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 차량프레임 13 : 차량프레임(12)의 전방 프레임단부

14 : 제1종방향 프레임 16 : 제2종방향 프레임

18 : 횡방향튜브 19 : 횡방향축선

20 : 부싱 21 : 부싱

22 : 차동장치(24)의 수직축선 23 : 바닥가장자리부

24 : 차동장치 25 : 차동장치 출력축선

26 : 장착판 27 : 차동장치의 정상부

28 : 장착판(26)의 후단부 29 : 트렁크

30 : 볼트 34 : 립

36 : 횡방향튜브(18)의 외주부

38 : 용접 40 : 카아단조인트

44 : 추진축 45 : 추진축의 축선

46 : 장착스터드(stud) 47 : 유니버설조인트

50 : 구동차륜 조립체 51 : 차륜축선

52 : 제1현가부재 54 : 제2현가부재

55 : 연직축선 56 : 주행면

58 : 차륜조립체 60 : 내측 정속유니버설조인트

62 : 구동축 64 : 외측 정속유니버설조인트

70 : 스윙아암 72 : 비틀림봉

74 : 차륜단부 76 : 비틀림봉 단부

80 : 피봇너클 82 : 축방향길이부재

84 : 육각형소켓 86 : 비틀림봉(72)의 육각형단부

88 : 볼트기구 92 : 환상의 로드부싱

94 : 장착고리 96 : 장착고리

98 : 평탄부분

C : 바닥가장자리부(23)과 주행면(56) 사이의 지상높이

D : 종래기술의 지상높이

본 발명은 독립차륜 현가장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 현가장치의 필수부품으로서의 정속조인트가 차륜운동저항 현가조립체에 조립되고, 차량의 차동장치가 차량의 프레임상에 설정되어 있는 제1피복축선과 현가장치상에 설정되어 있는 제2피봇축선을 중심으로 하여 피봇운동을 할 수 있는 독립차륜 현가장치에 관한 것이다.

본 발명은 통상엔진, 변속장치 및 차동하우징을 포함하는 동력전달장치로 부터 하프축(half-shaft) 구동차축을 통하여 구동차륜에 동력을 전달하는데 유니버설조인트가 사용되는 전륜 독립현가장치 및 후륜 독립현가장치에 특히 적용된다. 차량이 노면을 따라 주행함에 따라, 차륜은 노면, 즉 주행면에 대해 상하운동을 하게 된다. 이와 같은 운동은 진동(jounce) 및 반동(rebound)이라 불리우며, 그것에 따라 갖가지 차량부품의 지상높이(road clearance)가 변하게 된다. 차륜이 주행표면에 대해 대략 수직인 평면내에서 운동할 수 있도록 한다면, 이와 같은 상하운동에 기인하여 차륜과 동력전달장치의 차동장치사이의 스윙거리를 그 상하 운동에 대응하여 변화시켜 주어야 했다. 이러한 스윙길이의 변화는 통상 구동부재를 차륜에 대해, 또는 구동부재중의 하나를 다른 하나에 대해 축선방향으로 조절할 수 있게 함에 의해 수행되고 있다. 이와 같은 차륜의 상하운동에 수반되는 하중과 차륜이 받는 하중변화 및 노면의 상태변동에 수반되는 현가부재의 구조상의 움직임을 고려하여, 종래의 현가장치 설계는 차량의 동력전달장치 즉 차량의 토오크 전달부품에 현가하중에 가해지는 것을 방지하기 위하여 구동장치의 부품을 현가장치 부품으로 부터 완전히 분리시키는 방침을 취하고 있었다. 그 결과 종래의 차량의 구조설계기준은 차량의 토오트 전달부품은 차량 추진용 토오크하중만을 전달하는 것에 한정시키고, 하중 및/또는 노면상태의 변화의 결과로서 발생하는 차량의 상하운동에 수반하는 하중을 지지하기 위해 별도의 현가장치를 설계하는 것이었다.

노면에 대해 구동차륜의 상기 진동 및 반동운동에 의해 동력 전달장치의 차동장치에 대해 측방향 즉 축선 방향의 트러스트하중이 가해진다.

트러스트하중의 크기는 전달되는 토오크와 노면의 돌기, 토너링속도(cornering speed), 중량 분포, 차륜의 캠버 및 차량이 받는 하중 및 기타 요인에 관련된다. 이와 같은 축선방향 트러스트하중을 차륜조립체를 차량의 샤시상의 다른 지점에 연결하는 현가제어부재에 의해, 또는 토오크전달 하프축 또는 구동조인트를 수납하는 부가적인 구조체에 의하여 토오크전달 구동조인트에 가해지지 않도록 되어 있었다.

독립차륜 현가장치에는 카아단형(Cardan-type) 조인트 및 정속형 조인트의 2종류의 일반적인 형식의 유니버설 구동조인트를 사용할 것이 고려되고 있다. 카아단형 조인트는 카아단 즉 십자형부재의 단부상의 미끄럼베어링 또는 롤베어링에 의하여 연결되는 두개의 요오크(yoke)로 구성된다. 십자형부재는 1개의 블록과 2개의 핀으로 이루어지며, 한쪽핀은 다른 쪽 핀보다 가늘고, 다른쪽 핀의 내부를 관통한다. 십자형 부재 전체를 열처리된 합금강으로 구성할지라도, 가는 쪽 핀의 직경이 축선방향 트러스트하중을 지탱하는 조인트의 강도를 결정한다. 이와 같은 트러스트하중은 통상의 구동토오크에 의해 발생되는 응력의 몇 배나 되는 응력을 핀에 가하게 된다. 또한, 벡터합산에 의해 응력이 증가하므로 유해하다. 그러나 후륜 독립현가장치에 1개의 카아단형 조인트를 사용하는 것을 저해하는 주된 원인은 높은 토오크하중하에서의 조인트의 관점의 허용굽힘각도가 엄격하게 제한된다는 점이다. 그 이유는 구동축에 대한 피동축의 회전속도비가 이들 축들(구동축와 피동축) 사이의 관절굽힘각도의 증대에 수반하는 진폭증대와 함께 맥동, 즉 변동하기 때문이다. 구동조인트부재와 피동조인트부재간의 굽힘각도가 커짐에 따라 주기적인 속도맥동(cyclic speed pulsation)이 매우 커진다. 다소의 관성하중은 이 조인트를 통해 전달되므로, 이와 같은 속도맥동은 카아단십자핀에 그 속도 맥동에 대응하는 큰 동적응력을 가하며, 또한 그 속도맥동에 따라 차량이 진동되어 소음을 발생하게 된다. 큰 동적응력은 조인트구조체를 마모시켜 속도변동을 더욱 크게하며, 높은 토오크하중을 전달하는 카아단조인트의 능력을 더한층 제한하게 된다. 또한, 트러스트하중하에서는 훅조인트(Hook's joint) 또는 카아단조인트의 정상적인 제작오차 자체가 허용할 수 없는 진동의 원인이 된다.

카아단형 유니버설조인트에 있어서의 응력 및 하중의 전달에 의거한 상기한 문제점을 피하기 위해 차량에의 카아단형 유니버설조인트의 사용은 구동부재와 피구동부재간의 정상적인 관절굽힘각도가 10도 보다 훨씬 작은 경우, 일반적으로는 3도이하인 경우로 한정된다. 또, 전술한 바와 같이 축선방향의 트러스트하중이 카아단형 유니버설조인트에 가해지지 않도록 하는 다른 구조체도 설치되고 있다. 예를들면, 영국특허 제765,659호에는 구동 토오크만을 전달하기 위한 카아단형 유니버설조인트를 사용하는 것이 기재되어 있다. 축선 방향의 트러스트하중이 카아단조인트에 가해지지 않도록 하기위해 카아단조인트의 주위에 구면형상소켓과 그 소켓에 끼워넣어지는 볼(ball)형상부재가 설치된다. 미합중국 특허 제3,112,809호에는 회전중인 차축의 내단부와 외단부를 연결하기 위해 카아단 유니버설조인트를 사용하는 것이 기재되어 있다. 차륜에 가해지는 횡방향의 힘이 회전중인 차축과 캔틸레버 판스프링에 저항받는 것으로서 상기 미합중국 특허에 기재되어 있다. 카아단 유니버설조인트는 통상의 조건하에서 받는 축선방향의 하중보다 훨씬 큰 축선방향의 하중을 흡수할 수 있는 것으로서 상기 미합중국특허에 기재되어 있지만 상기의 통상의 조건이라는 것은 카아단조인트를 현가부재로서가 아니라 구동부재로서만 사용하는 한도내에 제한되는 조건인 것이다.

카아단 유니버설조인트는 허용굽힘각도가 제한되며, 또한 주행중인 차량에 통상 수반되는 축선방향의 트러스트하중은 지지할 수 없으므로 현가부재로서는 사용되지 않으며, 그로인해 축선방향 트러스트하중을 지지하기 위해 그와 같은 카아단조인트로 부터 외측으로 치우친 피봇점과 이 피봇점에 연결되는 부가적인 현가제어부재가 필요해진다.

카아단조인트의 전술한 주기적 속력변동의 영향을 없애고, 구동축에 대한 차륜의 관절굽힘각도, 또는 동력전달장치내의 차동장치에 대한 구동축의 관절굽힘각도를 충분히 크게하기 위해 독립차륜 현가장치에 정속 유니버설조인트가 종래부터 사용되어 오고 있다. 구동부재와 피동부재사이에서 그 연결각도 여하에 불문하고 균일한 속도를 전달하는 정속유니버설조인트가 미합중국특허 제2,046,584호, 제3,162,026호, 제3,688,521호, 제3,928,985호, 제4,240,680호 및 4,231,233호에 기재되어 있다. 그러나, 위와 같은 공지의 정속유니버설조인트는 조인트의 구형볼부재를 통해 전해지는 구동토오크만을 전하기 위해 사용되어 왔다. 부형볼부재는 부분적으로 구면상인 내측 조인트부재와 부분적으로 구면상인 외측 조인트부재상에 형성되어 있는 서로 마주보는 축선방향 홈내에 설치되어 있다. 볼의 중심이 구동축과 피동축간의 관절굽힘각도를 거의 2등분하는 정속회전평면을 통해 그 볼부재를 포획하여 안내하기 위한 케이지(cage)형태의 볼안내수단이 위치하며, 그 결과, 회전운동이 정속으로 전달되게 된다. 상기 케이지 형태의 안내수단은 조인트부재의 부분적으로 구면형상인 내면 및 외면상에서 각각 안내되는 부분적으로 구면형상인 상면 및 하면으로 구성되지만, 이들 표면을 윤활시켜 과도한 온도상승을 방지하기 위해 이들 표면사이에 반경방향의 과도한 온도상승을 방지하기 위해 이들 표면사이에 반경방향의 틈새를 갖게끔 설계된다.

미합중국특허 제3,928,985호에 보다 상세하게 설명되어 있는 바와 같이, 연결되어 있는 구동축이 임의의 어떤 관절굽힘각도에서 토오크하중을 전달하면, 정속유니버설조인트의 내부에 생긴 마찰과, 조인트의 기하학적 형상에 기일하여 상기 틈새의 존재에 의해 내측 조인트부재와 외측 조인트부재가 상대적으로 이동된다. 직경방향으로 마주보다 있는 홈의 조합내에 설치된 불은 역방향 트러스트를 받아 케이지형태의 안내수단을 설계된 것보다 다소 기울어지게 한다. 케이징형태의 안내부재의 상·하의 부분적으로 구면인 전단부와 후단부가 하중을 전달하고 있는 토오크에 의해 기울어지고, 즉 비틀려지고, 내측 및 외측의 구면형상의 조인트부재에 대해 반경방향으로 접촉한다. 케이지형태의 안내수단의 내측 및 외측의 구면형상 표면과 내측 및 외측의 조인트 부재가의 위와 같은 비틀림접촉은 보다 좁은 틈새에서의 보다 넓은 표면간의 접촉에 있어서의 바람직하지 못한 마찰의 영향을 피하기 위해 허용된다. 조인트를 통한 토오크전달의 결과로서 조인트의 내부에 발생되는 하중을 차량이 움직이기 시작하기 직전의 구동조인트의 최대 관절굽힘각도에서 최대토오크가 전달될 때에 생기는 하중인 1차륜 최대 약 300파운드로 부터 감소하는 것이 관찰되어 있다.

아무튼, 현재까지는 구동토오크를 전달하기 위해 정속유니버설조인트의 볼 및 축선방향의 홈이 사용되고 있으나, 내측 및 회측의 조인트부재의 구면형상부분이 내부에서 생긴 하중을 받고, 이 하중은 내측 및 외측의 조인트부재간의 직접 접촉에 의해 또는 케이지형태의 안내수단의 구면을 통해 전달된다. 미합중국 특허 제3,789,626호에 기재되어 있는 바와 같이, 후륜 구동자동차의 구동축에 있어서와 같이, 하나의 정속유니버설조인트가 고정조인트로서 사용될 경우의 목적은 최소한 토오크전달에 관련된 힘을 흡수하도록 조인트가 구성되어 있다고 하더라도 조인트의 요소에 축선방향의 내부발생력이 가해지지 않도록 하는 것이다. 실제로, 그 조인트는 축선방향의 힘이 제어요소를 통해 전달되는 것을 피하도록 설계되어 있다. 따라서, 구동하프축의 양단 각각에서 사용될 경우, 정속유니버설조인트의 한 쪽은 축선방향으로 미끄러지는 종류(즉, 축선방향으로 이동하는 종류)의 것이며, 그것에 의해 피동조인트가 구동조인트에 대해 움직일 수 있게 되고, 타단부에 설치된 정속유니버설조인트는 그와 같은 축선방향의 움직임을 허용하지 않는 고정식으로 되어 있었다.

아무튼, 그와 같은 정속조인트와 그 조인트를 연결하는 구동축은 토오크하중과 그것에 관련하여 내부에 생긴 축선방향의 하중이외는 전달하지 않게 되어 있다. 예를들면, 미합중국 특허 제3,709,314호에는 르제파형(Rzeppa type) 또는 벤딕스-와이스형(Bendix-Weiss type)의 접속조인트를 2개의 전륜구동축 각각의 양단에 사용하고, 2개의 각 후륜구동축의 양단에 르제파형 정속조인트를 사용하는 기술이 기재되어 있다. 또한 위 미합중국 특허에는 외부에서 생긴 축선방향의 트러스트하중이 정속유니버설조인트에 가해지지 않게 하기 위해 전통적을 사용되어 온 4종류의 현가장치도 기재되어 있다. 그 현가장치는 비틀림봉, 완충기, 현가장치의 설치장소에 기인된 링크기구의 부착점(전방에서 후방 및 축방에서 측방)만이 다르고 대체로 유사하다. 전형적인 각 현가장치는 통상의 상부 A프레임아암 및 하부 A프레임아암으로 구성되는 것으로서 기재되어 있다. 그 아암은 다수의 브래킷에 의해 관형상 프레임부재에 연결되어, 수직스윙운동을 가능하게 하고 있다. A프레임 아암의 위시본(Wishbome)형태의 단부가 각 차륜중심의 전방과 후방에 피봇연결되어 있는 것이 기재되어 있지만 구동축자체가 현가장치의 어떤 부분 또는 전형적인 현가장치의 일부를 구성하는 것은 전혀 기재되어 있지 않다. 미합중국특허 제3,625,300호에는 차량과 차축기어하우징 사이에서 서로 수직인 2개의 대략 수평인 축선의 어느 하나를 중심으로 하는 상대적인 움직임을 허용하지 않는 상태로 상부구조체에 관련하여 차륜쌍을 상기 2개의 축선을 중심으로 하여 회전가능하게 하는 지지부재에 의한 자동차의 차축장치의 현가가 기재되어 있다.

본 발명은 정속유니버설조인트가 적어도 2부분의 독립차륜 현가장치의 하나로서 사용하게 되면, 제2부분을 차륜의 움직임에 저항하기 위한 방식으로 차량프레임에 연결할 수 있다는 사실, 그리고 동시에 지상높이(road clearance)를 높게하고 트렁크의 용적을 크게하도록 차량을 지지하는 방식으로 상기 독립현가장치의 제2부분을 차량의 프레임에 연결할 수 있다는 사실을 이용하는 것이다.

본 발명은 조인트의 축선과 구동축의 축선을 중심으로 하여 피봇운동할 수 있는 독립현가장치의 하나의 필수 현가부재로서의 기능을 하도록 하기 위해 차륜구동축의 최소한 내단부에 정속유니버설조인트를 사용하는 것을 고려하는 것이다. 독립현가장치의 두번째의 필수 현가부재는 횡방향 지지축선을 중심으로 하여 횡방향으로 굽는 운동, 즉 피봇운동을 허용하도록 차량의 프레임에 장착되는 횡방향 지지구조체로 구성된다.

제2현가부재는 횡방향축선과 스윗축선을 중심으로 하는 횡방향 및 종방향의 피봇운동 및 굽힘운동에 저항한다.

본 발명의 일실시예에 있어서, 차륜운동 저항수단은 종방향 비틀림을 및 스윙아암을 포함한다. 종방향 비틀림봉의 고정단부는 차량의 프레임에 고정되며, 비틀림단부는 종방향 지지구조체에 의해 피봇가능하게 지지된다. 스윙아암의 차륜단부는 차륜조립체에 연결되고, 비틀림봉의 단부는 횡방향 지지구조체에 피봇가능하게 부착된다. 스윙아암과 종방향 비틀림봉이 조합되어 스윙축선을 중심으로 하는 종방향의 굽힘운동과, 횡방향 지지축선을 중심으로 하는 종방향의 굽힘운동에 저항한다.

본 발명의 또 다른 특징은 차량의 차동장치와 횡방향 지지구조체 사이에 연결되는 장착수단에 의해 차동장치를 횡방향 지지구조체에 피봇장착함으로써, 차량프레임의 움직임에 따라 횡방향 지지구조체의 축선이 상하운동할때 차동장치가 차륜의 구동축선을 중심으로 하여 피봇운동할 수 있도록 하고, 이와 동시에 차륜구동축선이 상하운동할 때 차동장치가 횡방향 지지축선을 중심으로 하여 피봇운동할 수 있게 하는 것이다. 이와 같이 장착함으로써 종래의 장착방법으로 차동장치가 장착되어 있는 차량과 비교하여 지상높이 및 트렁크의 용적이 증대한다.

본 발명의 목적은 새롭고 개량된 독립차륜 현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 차륜구동축 및 그 구동축의 축선에 따른 축선방향의 트러스트하중에 견딜 수 있는 적어도 하나의 내측 정속유니버설조인트를 갖는 제1부분과, 내측 정속유니버설조인트를 통하는 스윙축선과 횡방향 지지축선을 중심으로 하는 움직임에 저항하는 운동저항수단을 갖는 제2부분으로 된 최소한 2개의 필수부분을 갖는 독립현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목저은 2개이상의 축선을 중심으로 하여 회전할 수 있는 차동장치를 갖는 독립차륜 현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적을 차륜운동 저항수단이 횡방향 지지구조체, 비틀림을 조립체 및 스윙아암수단을 포함하며, 횡방향 지지구조체는 차량의 프레임에 피봇장착되어 횡방향의 지지축선을 형성하고, 비틀림을 조립체의 비틀림단부는 횡방향 지지구조체에 의해 피봇지지되고, 스윙아암수단은 차량의 차륜과 비틀림봉 조립체의 비틀림단부를 연결하게 되어 있는 전술한 형식의 독립차륜 현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 차량의 프레임이 횡방향축선 또는 스윙축선을 중심으로 하여 움직이는 상태에서 차륜의 구동축선과 횡방향 지지축선을 중심으로 하여 피봇운동할 수 있도록 동력전달장치의 차동장치가 횡방향 지지구조체에 장착되는 독립차륜 현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 지상높이가 높아지는 방식으로, 그리고 트렁크의 유효용적은 증대시키는 방식으로 동력전달장치의 차동장치가 차량의 프레임으로부터 현가되는 전술한 형식의 독립현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 추진축(prop shaft)의 조인트부분에서의 굽힘각도를 감소시키도록 동력전달장치의 차동장치가 횡방향 지지축선과 차륜구동축선을 중심으로 현가되는 독립차륜 현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 간단한 스프링장치를 사용할 수 있는 독립현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 필요한 경우 캐리어를 교체함으로써 언스프링(unsprung)질량 및 제작원가를 감소시키는 독립차륜 현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 단일조립체를 형성하는 독립차륜 현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 소음을 분리 및 감소시키고, 동력전달장치에 관련된 현가의 소음과 진동을 감소한 독립차를 현가장치를 제공하는 것이다.

이하, 제1도 내지 제7도에는 샤시(10)에 장착된 차체(5)를 포함하는 4륜자동차가 도시되어 있다. 샤시(10)은 스프링 또는 완충기(도시생략)와 같은 공지의 수단에 의해 차량프레임(12)의 형태의 샤시 지지수단에 대해 지지된다. 프레임(12)는 제1 및 제2의 종방향 프레임부재(14),(16)과 이들 프레임부재간에 이격된 상태로 그 프레임부재에 적절히 부착된 최소한 하나의 횡방향 지지부재로 구성된다. 샤시 및/또는 샤시 지지수단은 샤시부품중의 몇개가 차체내에 설치되는 단일체구조로 제작된 차량도 포함하도록 고려된다. 제2도에 도시된 바와 같이 횡방향튜브(18)의 형태로 도시되어 있는 횡방향 지지부재의 횡단부는 제1 및 제2종방향 프레임부재(14),(16)에 의해 각각 지지된 부싱(20),(21)에 의해 회전할 수 있게 지지되어, 횡방향튜브(18)의 축선과 동축인 횡방향축선(19)을 중심으로 하여 회전운동할 수 있게 된다.

동력전달장치의 차동장치(24)는 장착판(26) 형태의 차동장치 장착수단에 의하여 횡방향튜브(18)로 부터 현가된다. 장착판(26)의 후단부(28)은 볼트(30)과 같은 적절한 수단에 의해 차동장치(24)에 고정되어 있다. 차동장치 장착판(26)의 전단부(32)는 제5도에 도시된 바와 같이 부분적으로 굽어있는 립(34)내에서 끝난다.

상기 립(34)는 용접(38)과 같은 적절한 공지수단에 의해 횡방향튜브(18)의 외주부(36)에 부착된다. 차동장치의 입력단에는 훅조인트 또는 카아단조인트(40)과 같은 유니버설조인트에 의해 추진축(44)의 구동단부가 연결되며, 추진축의 타단부는 다른 유니버설조인트(47)에 의해 내연기관(도시생략)과 같은 원동기에 연결된다. 추진축(44)는 공지된 방식으로 회전하여, 제1 및 제2의 종방향 프레임부재(14),(16)의 중간에 위치한 추진축의 축선(45)를 중심으로 하는 구동토오크를 엔진으로부터 차동장치(24)로 전달된다. 차동장치(24)는 그 구동토오크를 차동장치의 축력축선(25)를 중심으로 하여 양측에 하프축조립체에 재전달한다.

미합중국특허 출원 제586,086호에 보다 상세하게 설명되어 있는 바와 같이, 차량은 각각의 구동차륜 조립체(50)을 위한 독립차륜 현가장치도 포함한다. 각 독립차륜 현가장치는 주행면(56)에 대해 차륜조립체 각각을 독립적으로 현가하기 위한 최소한 제1현가부재(52)와 제2현가부재(54)로 구성된다. 이와 같은 각 현가장치의 각 제1현가부재(52)는 하프축 즉 구동축(62)에 의해 외측 정속유니버설조인트(64)에 연결되는 내측 정속유니버설조인트(60)을 갖는다. 내측 정속유니버설조인트(60)는 적절한 장착스터드(46)에 의해 차동장치(24)의 횡방향 측면에 부착되고, 외측 정속유니버설조인트(64)는 차륜축선(51)을 중심으로 하여 구동차륜(50)을 회전시키도록 구동차륜 조립체에 부착된다. 이에 대해서는 미합중국특허 제4,231,233호에 상세히 기재되어 있다.

내측 및 외측 정속유니버설조인트(60),(64)는 제4도에 상세하게 도시되어 있는 바와 같이 고정형 즉 비축선방향 운동형으로 하는 것이 바람직하다. 내측 및 외측의 각 정속유니버설조인트(60),(64)는 사이에 관절각(articulation angle)이라고도 알려져 있는 각도교차 A를 갖는 각각의 축을 연결하는 내측 및 회측의 조인트부재를 포함한다. 이 조립체의 관절각도는 차량이 정지해 있을 때는 3-6도 정도이지만 차량의 전부하(full load)시 및 차륜이 진동 및 반동하는 상태에서는 10-15도 정도 또는 그 이상이 된다.

어떤 용도에서는 미합중국특허 제3,688,521호에 기재되어 있는 바와 같은 축선방향의 플런징형, 텔레스코핑형, 스플라인형의 정속유니버설조인트와 같이 축선방향의 이동의 양측 한계위치에서는 고정 정속유니버설조인트와 동일한 방식을 독립현가장치의 현가부의 기능을 가진다면 위와 같은 종류의 정속유니버설조인트를 내측 및 외측의 정속유니버설조인트로서 사용할 수 있다. 또한, 어떤 용도에서는 내측조인트만을 정속유니버설조인트로 하고 외측조인트는 다른 종류, 유니버설형 또는 그밖의 종류로 할 수 있다.

각 제2현가부재(54)는 스윙아암(70)의 형태의 차륜운동 저항조립체 및 횡방향튜브(18)에는 조합되는 비틀림봉(72)를 포함한다. 각 스윙아암(70)은 차륜단부(74)와 비틀림봉 단부(76)를 갖는다. 차륜단부(74)는 피봇너클(80)에 의하여 차륜조립체(58)에 피봇운동이 가능하게 연결되며, 비틀림봉 단부(76)에는 비틀림봉(72)의 육각형 단부(86)을 파지하기 위한 육각형 소켓(84)가 형성되어 있는 축방향 길이부재(82)가 갖추어져 있다. 비틀림봉(72)의 타단부는 또 다른 육각형 소켓 및 볼트기구(88)과 같은 적절한 공지방식으로 차량프레임(12)의 전방 프레임단부(13)에 축선방향 및 원주방향에 대해 적절히 파지 및 고정된다. 제3도에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 각 비틀림봉(72)는 원주방향의 슬립을 방지하기 위하여 평탄부분(98)을 갖는 장착고리(94),(96)에 의하여 횡방향튜브(18)에 적절히 고정된 환상의 로드부싱(92)내에 저어널 연결된다. 제1 및 제2현가부재(52),(54)는 내측 정속유니버설조인트(60)의 정속중심(homokinetic center)에 정렬되어 있는 비틀림봉의 종방향 축선에 의해 결정되는 스윙축선(53)을 중심으로 하여 스윙운동, 즉 피봇운동한다. 제1 및 제2현가부재(52),(54)는 또한 횡방향축선(19)를 중심으로 하여 피봇운동한다. 그러나, 각각의 축선을 중심으로 하여 피봇운동하려는 피봇운동하려는 경향은 이하에서 설명하는 작동의 설명에서 밝혀지는 방식으로 상기 차륜윤동저항 조립체에 의해 지지되고 감소된다.

이하, 제6도에 도시한 3개의 구동성위치를 참조하여 본 원 발명의 독립차륜 현가장치의 작동에 대해 설명한다. 위치 I는 차량의 자체중량에 평균적인 운전자의 평균체중이 가해진 상태인 표준적인 정상상태를 나타낸다. 추진축(44)는 엔진으로 부터 차동장치(24)를 향해 약간 상향경사를 이루고 있으며, 차동장치(24)는 횡방향축선(19)로 부터 차동장치의 출력축선(25)를 향해 후방향으로 약간 하향 경사를 이루고 있다. 위치 II는 5인의 승객에 해당하는 중량을 객석에 가하고, 약 300파운드의 중량을 트렁크에 가한 완전부하 상태를 나타낸다. 위치 III는 차륜이 지면으로부터 떨어져서 자유롭게 들 수 있게 되는 상태가 되기 까지 차량의 프레임이 지면으로부터 들어 돌려진 표준적인 무부하 상태를 나타낸다. 이 독립차륜 현가장치는 진동, 반동, 곡선주행(cornering)을 포함하는 다른 모든 정상적인 상태가 위치 I, II, III의 중간위치를 취하도록 설계된다.

완전부하위치 II를 얻기위해, 차량프레임(12) 및 횡방향튜브(18)은 주행면(56)을 향하여 제2도에 도시된 지면을 향해 하강된다. 즉, 제5도-제7도에 도시한 노면(56)을 향해 하강된다. 구동차륜(50)의 수행면(56)에 대한 진동 또는 반동이 없다고 가정하면, 각 구동차륜(50)은 횡방향축선(19) 및 스윙축선(53)을 중심으로 하여 차량프레임(12)에 대해 상방향으로 스윙운동하려는 경향을 가진다. 그러나, 이와 같은 운동은 스윙아암(70)을 통하여 비틀림봉(72)에 의하여 저지 또는 완화된다. 스윙축선(53)을 중심으로 하는 상승운동은 각 비틀림봉(72)의 비틀림강성에 의하여 저지되며, 횡방향축선(19)를 중심으로 하는 상승운동은 각 비틀림봉(72)의 종방향 굽힘강성에 의하여 저지된다.

차동장치는 차동장치 출력축선(25)는 물론 횡방향축선(19)을 중심으로 하여 회전가능하기 때문에, 차동장치(24)는 설계된 비율만큼 수행면(56)에 대해 하강하며, 바람직하게는 주행면(56)에 대한 횡방향튜브(18)에서의 차량프레임(12)의 하강운동의 3분의 1미만만큼 주행면(56)에 대해 하강한다. 정확한 차동장치/프레임 운동비는 소정의 스프링률, 정상적인 관절각도, 최대의 관절각도, 내측 정속유니버설조인트를 통한 횡방향축선 부하 스윙아암(70)의 길이, 소정의 트렁크 용적 및 소정의 최소지상높이를 포함하는 갖가지 인자에 의하여 결정된다. 예를들면, 각 내측 정속유니버설조인트(60)으로부터 각 구동차륜(50)을 향해 적어도 3도 만큼 약간 하강하도록, 즉 관절운동 하도록 설계되었다고 하면, 구동차륜(50)은 구동축(62)를 통하여 상향의 축선방향의 힘을 내측 정속유니버설조인트(60)상에 가하게 될 것이다. 이와 같은 상방향의 힘은 차동장치(24)의 전단부가 횡방향튜브(18)의 하강운동에 종동(following)하므로, 차동장치(24)의 전단부가 차륜축선(51)을 중심으로 하여 하향하여(제6도의 시계방향으로) 회전했다 하더라도, 차동장치(24)의 추진축의 중심을 그 정상위치 1에 유지하려는 경향을 가진다.

운전자의 체중과 같은 정상적인 하중이 가해져서 차량이 평탄한 주행면(56)을 행해 하강되면, 내특 정속유니버설조인트(60)의 구동부재의 축선과 일치하고 있는 차동장치 출력축선(25)가 제5도에 도시된 구동차륜(50)의 차륜축선(51)의 상부에 수평으로 위치되도록 독립차륜 현가장치는 구성된다. 이와 같은 어긋남(offset)은 각 정속유니버설조인트의 내측부재와 외측부재간의 3도-4도의 상향관절각도에 의하여 행해진다. 또한 이 현가장치는 차동장치(24)의 수칙축선(22)을 주행면(50)으로의 연직축선(55)로부터 (제5도에서 보아 반시계방향으로) 후방향으로 약간 기울이도록 배열된다. 횡방향축선(19)를 중심으로 하는 차동장치(24)의 수직축선(22)의 위와 같은 약간의 후방경사는 제6도에 잘 도시된 바와 같이 구동차륜(60)의 횡방향튜브(18)에 대하여 하강함에 따라 증대하므로, 차동장치(24)와 추진축(44)는 정상위치 I에 대해 무부하 상부위치 III으로 이동된다. 예를들면, 구동차륜(50)이 도로의 구멍내로 떨어지는 경우와 같이 제2도의 지면을 향하는 방향으로 하강했다고 가정하면, 이와 같은 하강운동은 비틀림봉(72)와 스윙축선(53)을 중심으로 하는 스윙아암(70)과의 협동에 의해 저지된다. 또한, 이와 같은 하강운동은 비틀림봉(72)의 굽힘에 의하여 스윙아암(70)의 비틀림봉의 단부(86)에 전달된 횡방향축선(19)를 중심으로 하는 굽힘저항에 의해서도 저지된다.

환상로드부싱(92) 및 부싱컵은 비틀림봉(72)의 종방향 굽힘저항을 횡방향튜브(18)에 전달하여, 횡방향축선(19)를 중심으로 하는 구동차륜(50)의 하강운동과 횡방향튜브(18)에 부착되어 있는 차동장치의 장착판(26)을 통하여 행해지는 상기 횡방향축선(19)를 중심으로 하는 차동장치(24)의 하강운동을 더욱 억제한다.

이와 반대로 차륜이 이 노면융기부 위에 올라앉은 경우 구동렬(drivetrain)은 정상위치 I에 대하여 완전 부하가 가해진 하방향위치 II를 취하고, 그 위치 II에 있어서는 차동장치(24)의 수직축선(22)는 횡방향튜브(18)의 횡방향축선(19)를 중심으로 하여 연직축선(55)를 넘어 주행면에 대해 전방으로 회전한다.

제7도에서로부터 잘 이해할 수 있는 바와 같이, 상기 독립차륜 현가장치는 구동차륜(50)이 노면융기부상에 올라 앉았을때, 바닥 가장자리부(23)과 주행면(56) 사이에 지상높이(C)를 부여한다. 이와 같은 지상높이(C)는 종래의 독립차를 현가장치와 주행면(56) 사이에 형성되는 지상높이(D)의 적어도 2배가 되도록 결정되어 있다. 이와 같이 지상높이가 크게 다른 이유는 종래의 독립차륜 현가장치에는 차동장치가 프레임에 직접 장착되는 것에 비해, 본 발명에서는 차동장치가 프레임에 피봇연결되기 때문이다. 종래의 독립차륜 현가장치에 있어서는 자동장치는 강성의 프레임부재에 직접장착되어, 프레임부재와 함께 상하운동하여 차량이 완전 부하위치(II)를 향해 하중 가해졌을 때, 또는 차륜이 융기부분에 올라앉았을 때, 또는 위 두가지 경우가 모두 일어났을 때, 지상높이는 D까지 감소된다. 그러나, 본 발명에서는 차량이 완전부하위치(II)를 향해 하중이 가해지면, 횡방향축선(19)와 차동장치(24)의 출력축선(25)를 중심으로 하여 차동장치(24)가 전방으로 회전하게 된다. 이는 각 구동차륜(50)으로 부터 스윙아암(70)을 통해 횡방향튜브(18)에 부여되는 전방으로의 굽힘운동에 의한 것이다.

그러므로 차동장치(24)가 횡방향축선(19)를 중심으로 하여 스윙운동한다 할지라도, 주행면(56)에 대한 차동장치(24)의 직선운동은 주행면(56)에 대한 프레임(12)의 직선운동에 소정부분에만 한정된다. 그러므로, 보다 높은 지상높이(C)를 얻을 수 있음과 더불어 본 발명의 독립차륜 현가장치에 의해 차동장치(24)의 정상부(27)과 트렁크(29)의 저부 사이의 트렁크 간격이 넓어지며, 또한 구동축터널(도시생략)도 좁게 할 수 있다.

힌가부재(54)로 이루어지는 차륜운동 저항수단, 양호한 실시예에서, 스윙아암(70)과 종방향 비틀림봉(72)를 포함하지만 차동장치(24)가 횡방향축(19) 및 차동장치출력선(25)를 중심으로 하여 회전할 수 있는 한 기타의 차륜운동 저지수단을 사용할 수도 있다는 것은 당업자에게 명백한 것이다. 예를들면, 비틀림봉(72)에 의하여 주어지는 종방향 만곡에 대한 저항은 차동장치 장착판(26) 또는 차륜조립체(58)의 적절한 지점에 작용하는 수압 수평화장치 및 유압완충장치 또는 코일 스프링과 같은 동등한 수단에 의하여 부여할 수도 있다. 또한 예를들면, 미합중국 특허 출원 제586,056호에 기재되어 있는 바와 같이 스윙아암(70)을 횡방향튜브(18)의 전방과 같은 비틀림봉(72)의 다른부분에 부착시킬 수도 있다. 또한, 당 기술에 숙련된 사람들에게 명백한 바와 같이, 운동저지수단은 나선스프링, 판상스프링 완충기 및 기타 공지된 현가장치의 각가지 조합을 포함할 수도 있다.

이상은, 본원 발명의 최선의 실시태양에 관한 설명이며, 본 발명은 본 발명의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능하다.

Claims (10)

1. 차량의 샤시를 지지하기 위한 차량지지장치와 차륜을 갖는 차량의 차륜조립체의 독립차륜 현가장치에 있어서, 횡방향 지지장치(14,16,18,20)를 관통하는 횡방향 지지축선(19)을 중심으로 하는 회전운동을 할 수 있도록 상기 차량지지장치에 피봇장착되는 횡방향 지장치(14,16,18,20); 상기 횡방향 지지축선(19)을 중심으로 하여 상기 횡방향 지지장치(14,16,18,20)와 함께 상기 회전운동을 할 수 있도록 상기 횡방향 지장치(14,16,18,20)에 장착되며, 상기 횡방향 지지축선(19)에 평행한 구동축선과, 상기 횡방향 지지축선(19)의 후방에 있는 구동축선 오프셋트(off set) 거리만큼 이격되어 그 횡방향 지지축선(19)에 평행하게 연장되는 구동축선을 결정하는 동력전달장치; 상기 동력전달장치의 횡방향 측면에 상기 구동축선을 따라 장착되며, 상기 동력전달 축선으로부터 횡방향으로 일정거리만큼 오프세트되어 상가 동력전달축선에 평행인 스윙축선(53)을 결정하는 내측 정속유니버설조인트(60); 상기 차륜조립체(50,58)에 장착되는 외측 유니버설조인트(64); 상기 내측 유니버설조인트(60) 및 상기 외측 유니버설조인트(64) 사이에서 구동토오크과 축선방향의 트러스트하중을 전달하는 동시에, 상기 차륜(50,58)을 상기 스윙축선(53)을 중심으로 하여 어떤 스윙길이에서 스윙운동시키도록 하기 위해 상기 내측 유니버설조인트(60)와 상기 외측유니버설조인트(64)를 연결하여 상기 스윙길이를 결정하는 구동축장치(62); 상기 횡방향 지지장치(14,16,18,20)의 전방의 상기 차량지지장치에 고정된 장착단부, 피봇가능한 단부 및 상기 스윙축선(53)에 동축으로 따르는 상기 두단부 사이의 비틀림길이부를 구비하며, 상기 피봇가능한 단부에서 상기 스윙축선(53) 주위의 일정한 부하에 응하여 상기 스윙축선(53)을 중심으로 하여 상기 횡방향 지장치(14,16,18,20)에 대해 피봇운동이 가능해지도록 상기 횡방향지지장치(14,16,18,20)에 의해 상기 피봇가능한 단부의 근처에 피봇가능하게 지지되는 피봇가능한 비틀림단부; 및 상기 비틀림 저항장치의 상기 회전가능한 단부에 연결된, 상기 차륜단부를 구비한 상기 구동축선과 상기 횡방향 지지축선(19) 사이에 배치되어, 상기 스윙축선(53)을 중심으로 하여 상기 차륜(50,58)의 스웅운동은 저지하기위해 상기 비틀림 저항장치와 협동하게 되어 있는 아암을 포함하며; 상기 횡방향 지지축선(19)을 중심으로 하여 상기 동력전달장치의 피봇운동을 허용할 수 있도록 함과 동시에 상기 아암과 상기 피봇운동 가능한 비틀림 저항장치 사이의 협동에 의해 저지된 상기 스윙축선(53)을 중심으로 하는 상기 차륜(50,58)의 스윙운동을 허용하도록 하기 위해, 상기 내측 및 외측조인트(60)(64)가 관절굽힘될 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 독립차륜 현가장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 동력전달장치가 유니버설조인트에 의해 추진축(44)에 연결된 차동기어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립차륜 현가장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 유니버설조인트가 상기 횡방향 지지축선(19)에 인접한 상기 동력전달축선을 따라 위치된 것을 특징으로 하는 독립차륜 현가장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 차동기어장치가 장착판에 의해 상기 횡방향 지지장치(14,16,18,20)에 부착되는 것을 특징으로 하는 독립차륜 현가장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 횡방향 지지장치(14,16,18,20)는 튜브(18)를 구비하고, 이 튜브(18)의 제1 및 제2단부는 상기 비틀림 저항장치의 횡방향외측에 위치하고, 상기 차량지지장치 내부 베어링에 의해 피봇가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 독립차륜 현가장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 비틀림 저항장치를 상기 횡방향 지지장치(14,16,18,20)에 대해 피봇가능하게 지지하는 진동감쇠장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 독립차륜 현가장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 동력전달장치를 상기 횡방향지지장치(14,16,18,20)에 탄력적으로 부착되는 탄성부착판과, 상기 비틀림저항수단을 상기 횡방향지지수단에 탄력적으로 부착하는 탄성지지수단을 더 포함하며, 이것에 의해 상기 탄성부착판과 상기 탄성지지수단과 상기 횡방향 지지장치(14,16,18,20)가 협동하여, 상기 동력전달장치에 관련된 진동과 소음을 억제하는 것을 특징으로 하는 독립차륜 현가장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 스윙길이는 상기 동력전달축선으로부터의 상기 내측 정속조인트(60)의 상기 횡방향의 오프세트를 최소로 함으로써 최대가 되고 이에 의해 상기 스윙축선(53)을 중심으로 하여 상기 차륜(50,58)이 스윙운동할 때 상기 차륜(50,58)의 캠버(camber)의 변화를 최소로 하는 것을 특징으로 하는 독립차륜 현가장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 동력전달장치를 상기 횡방향 지지장치(14,16,18,20)에 부착함에 의해, 상기 차량지지장치와 주행면(56) 사이의 샤시 간격변화에 의한 상기 동력전달장치와 상기 주행면(56) 사이의 지상높이(road clearance)의 변화가 최소로 되는 것을 특징으로 하는 독립차륜 현가장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 아암은 상기 비틀림 저항장치의 상기 비틀림길이의 충분한 부분에 맞물리며, 그것과 협동해서 상기 스윙축선(53)을 중심으로 하는 상기 차륜(50,58)의 상기 스윙운동에 저항하고, 또한 상기 횡방향 지지장치(14,16,18,20)와 협동하여 상기 동력전달장치의 상기 횡방향축선을 중심으로 하는 상기 회전에 저항함으로써 상기 동력전달장치와 주행면(56)간의 지상높이가 상기 스윙축선(53)을 중심으로 하는 상기 차륜(50,58)의 스윙운동, 즉 상기 주행면에 대한 상기 차량지지장치 부분의 스윙운동이 일어나도록 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 독립차륜 현가장치.

Images