KR100293672B1 - 자동차의현가장치 - Google Patents

Abstract

고유성능을 유지한 상태에서도 좁은 공간에 적용할 수 있도록 컴팩트화 하며, 완충력의 조절이 가능하여 적용범위가 크게 확대되며, 최저 지상고의 조절이 가능하고, 불규칙한 노면으로부터 입력되는 충격 하중을 차체의 다수 개소로 분산시켜 입력되도록 함으로써, 집중하중에 의한 차체의 변형을 방지할 수 있는 현가장치를 제공할 목적으로;

휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어와; 차폭방향으로 배치되어 상기 휠 캐리어의 상,하부를 차체측과 연결하여 주는 어퍼 및 로워 컨트롤 아암과; 노면으로부터 입력되는 충격 및 진동을 흡수하는 제1 댐핑수단과; 상기 제1 댐핑수단이 받는 충격에 의해 발생되는 고유진동을 감쇠시키는 제2 댐핑수단과; 를 포함하여 이루어지되,

상기 제1 댐핑수단을 차체의 기울기와 로워 컨트롤 아암의 회동에 따라 전,후방향으로 신축되면서 댐핑작용을 할 수 있도록 로워 컨트롤 아암의 차체측 연결부에 수평방향으로 배치하고,

상기 제2 댐핑수단을 상기 로워 컨트롤 아암과 차체 사이에 상하 길이방향으로 배치함을 특징으로 하는 자동차의 현가장치를 제공한다.

Description

자동차의 현가장치

본 발명은 협소한 공간에 효과적으로 장착할 수 있는 자동차의 현가장치에 관한 것이다.

자동차에 있어서의 현가장치는 차체와 차륜 사이에 존재하면서 이 2개의 강체를 하나 혹은 다수의 컨트롤 아암으로 연결하여 상하 방향으로는 스프링과 쇽 업소오버에 의하여 지지되고, 기타 방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 차륜 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시켜 주행 중 노면으로부터 받는 진동과 충격을 흡수하여 승차감과 선회 안정성을 향상시키는 장치이다.

이러한 현가장치는 노면으로부터의 입력에 대한 여러부문의 성능을 만족시키기 위하여 다음의 3가지 조건이 요구되고 있다.

첫째, 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 승객들에게 안락한 승차감을 제공하고,

둘째, 운전자의 운전행위 또는 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전의 편의성을 제공하며,

셋째, 불규칙한 노면의 주행시 타이어 접지면의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동, 구동시 차량의 안정성을 확보하여야 한다.

이러한 성능의 극대화를 위하여 엔지니어들은 현가기구의 개선 및 튜닝과, 새로운 스프링 또는 댐핑 메카니즘의 개발에 꾸준한 노력을 기울이고 있는 실정이다.

이러한 점을 고려하여 종래의 스트러트형 현가장치를 살펴보면, 도 6에서와 같이, 스프링(102)과 쇽 업소오버(104)가 일체로 형성되어 그 상측단이 인슐레이터(106)를 개재시켜 차체(108)에 현가 지지되며, 하측에는 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어(110)가 일체로 고착되는 스트러트 어셈블리(112)와;

상기 휠 캐리어(110)의 하측 부분을 차체 또는 프레임(114)과 연결하여 주는 로워 컨트롤 아암(116)을 포함하여 이루어진다.

이에 따라 노면으로부터 입력되는 불규칙한 입력이 스트러트 어셈블리에 의하여 완충 감쇠되면서 차체로 최소한의 충격을 전달하게 되는 것이다.

그러나 상기와 같은 현가장치는 완충기구인 스트러트 어셈블리가 수직 또는 약간의 경사각을 보유하는 상태로 배치되어 그의 상단부가 차체 휠 하우스의 상측부분에 마운팅 되는 바, 이에 따른 많은 문제점이 제기되고 있다.

즉, 스트러트 어셈블리가 상하 길이방향으로 배치되는 바, 스트러트 어셈블리의 자체 길이와 휠의 승강에 따른 충분한 공간을 확보하기 위하여 현가장치의 점유공간이 매우 커져 엔진룸의 공간활용이 효과적이지 못하다는 문제점이 있다.

또한, 스트러트 어셈블리의 상단 마운팅부분에서 휠을 통해 들어오는 입력을 집중적으로 받게 되어 이 부분에 대한 피로 증대와 차체 변형의 요인이 되며, 이는 곧 운전성능의 저하를 초래한다는 문제점이 있다.

그리고 일단 제조된 스트러트 어셈블리는 완충력 조절이 불가능하여 적용차량 이외에는 적용이 불가능하다는 단점이 있다.

상기와 같은 문제점은 상기의 스트러트 타입 현가장치 뿐만 아니라, 더블 위시본 타입, 멀티 링크 타입의 현가장치 등에서와 같이 완충기구가 상하방향으로 세워지는 현가장치에서도 발생되고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 그 고유성능을 유지한 상태에서도 좁은 공간에 적용할 수 있도록 컴팩트화 한 현가장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 약간의 완충력의 조절이 가능하여 적용범위가 크게 확대되며, 최저 지상고의 조절이 가능한 현가장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 불규칙한 노면으로부터 입력되는 충격 하중을 차체의 다수 개소로 분산시켜 입력되도록 함으로써, 집중하중에 의한 차체의 변형을 방지할 수 있는 현가장치를 제공함에 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 코일 스프링과 쇽 업소오버가 일체로 형성되는 스트러트 어셈블리를 생략하고, 코일 스프링을 모듈화하여 차체의 길이방향 즉, 수평방향으로 배치하고, 쇽 업소오버는 로워 컨트롤 아암과 차체 사이에 개재시킴으로써, 현가장치의 상하방향에 대한 크기를 대폭 줄일 수 있도록 하였다.

보다 구체적으로는, 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어와; 차폭방향으로 배치되어 상기 휠 캐리어의 상,하부를 차체측과 연결하여 주는 어퍼 및 로워 컨트롤 아암과; 노면으로부터 입력되는 충격 및 진동을 흡수하는 제1 댐핑수단과; 상기 제1 댐핑수단이 받는 충격에 의해 발생되는 고유진동을 감쇠시키는 제2 댐핑수단과; 를 포함하여 이루어지되,

상기 제1 댐핑수단을 차체의 기울기와 로워 컨트롤 아암의 회동에 따라 전,후방향으로 신축되면서 댐핑작용을 할 수 있도록 로워 컨트롤 아암의 차체측 연결부에 수평방향으로 배치하고,

상기 제2 댐핑수단을 상기 로워 컨트롤 아암과 차체 사이에 상하 길이방향으로 배치함을 특징으로 하는 자동차의 현가장치를 제공한다.

도 1은 본 발명에 의한 현가장치의 사시도.

도 2는 본 발명에 의한 현가장치의 정면도.

도 3은 도 2의 A - A 선 단면도.

도 4는 휠이 상승하였을 때의 작동 상태도.

도 5는 휠이 하강하였을 때의 작동 상태도.

도 6은 종래 현가장치의 일예를 보인 사시도이다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1, 2는 본 발명에 의한 현가장치의 사시도 및 그 정면도로서, 본 발명은 휠 캐리어(2)와 어퍼 및 로워 컨트롤 아암(4)(6), 그리고 불규칙한 노면으로부터 입력되는 충격 및 진동을 흡수하는 제1,2 댐핑수단(8)(10)로 이루어진다.

상기에서 휠 캐리어(2)는 휠(13)을 회전 가능하게 지지하며, 그의 본체부(12) 중앙에는 관통공(14)이 형성되어 구동륜의 경우 미도시한 구동축의 단부를 회전 가능하게 지지토록 하였다.

그리고 상기 휠 캐리어(2)의 상단부를 차체와 연결하는 어퍼 컨트롤 아암(4)은 1개의 휠측 연결부(16)와, 전,후 2개의 차체측 연결부(18)(20)를 보유하되, 휠측 연결부(16)는 볼 죠인트 또는 수평형 부시에 의하여 연결되고, 차체측 연결부(18)(20)는 수평형 부시를 이용하여 차체측과 연결된다.

상기에서 어퍼 컨트롤 아암(4)의 차체측 연결부(18)(20)를 차체와 연결함에 있어서는 상기에서와 같이 수평형 부시를 이용한다고 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 어퍼 컨트롤 아암(4)의 상하 회동을 수용할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.

상기 휠 캐리어(2)의 하측 부분을 차체와 연결하여 주는 로워 컨트롤 아암(6)은 1개의 휠측 연결부(22)와, 내측부에서 전,후 분기되어 2개의 차체측 전,후 연결부(24)(26)를 보유하는 "A" 형 아암으로서, 상기 휠측 연결부(22)는 공지의 볼 죠인트 방식에 의하여 연결이 이루어지고, 차체측 연결부(24)(26)의 전측 연결부(24)는 제1 댐핑수단(8)과 연결되고, 후측 연결부(26)는 수직형 부시를 이용하여 차체와 연결이 이루어진다.

상기에서 각 연결부에 적용되는 수평, 수직형 부시라고 함은 부시의 축이 어떻게 배치되는가에 따라 분류한 것으로서, 수평형은 그 축방향이 수평의 상태로 배치된 것이고, 수직형은 그 축방향이 수직의 상태로 배치된 것을 의미한다.

그리고 상기 로워 컨트롤 아암(6)을 "A"형 아암으로 사용한다고 설명하고 있으나 이에 한정되는 것은 아니고, 각 1개씩의 연결부를 보유하는 "I" 형 아암을 사용하여도 무관하다.

상기에서 제1 댐핑수단(8)은 도 3에서와 같이, 로워 컨트롤 아암(6)의 요동을 랙과 피니언 방식으로 탄성부재인 코일 스프링(28)에 전달하여 흡수 될 수 있도록 한 것이다.

즉, 상기 코일 스프링(28)은 원통형 외부 케이스(30)의 일측 내부에 배치되는 내부 케이스(32)에 내장되며, 이 코일 스프링(28)의 일측단은 내부 케이스(32)에서 전후 슬라이드 가능하게 배치되는 피스톤(34)과 접촉된다.

그리고 상기 피스톤(34)는 내부 케이스(32)의 일측으로 인출되는 랙(36)과 일체로 이루어지며, 상기 랙(36)은 이에 직교방향으로 배치되는 축(38)의 일단에 형성되는 피니언(40)과 치합된다.

또한, 상기 축(38)은 타단에 베벨기어(42)가 장착되어 상기 로워 컨트롤 아암(6)의 휠 측 연결부(24)에 형성된 또 다른 베벨기어(44)와 치합된다.

이에 따라 노면의 조건에 따라 로워 컨트롤 아암(6)이 상하로 회동하면, 그의 거동은 연결부의 베벨기어(44)로 전달되고, 이의 베벨기어(44)의 운동은 축(38)을 회전시키고, 이의 회전은 랙(36)과 피니언(36)의 작동으로 피스톤(34)을 통해 코일 스프링(28)으로 전달되는 것이다.

이와 같이 이루어지는 제1 댐핑수단의 작동을 구체적으로 살펴보면, 도 4는 노면 조건에 의하여 휠(10)이 바운드 할 때의 작동을 나타낸 것으로서, 휠(10)이 바운드 하면 로워 컨트롤 아암(6)은 상측으로 회전하게 된다.

그러면 이의 차체측 연결부(24)에 일체로 형성되어 있는 베벨기어(44)가 도면에서 상측으로 회전하게 되는 바, 축(38)은 시계방향으로 회전하게 된다.

이와 같이 축(38)이 시계방향으로 회전하는 경우에는 피니언(40)과 랙(36)의 상호 작용에 의하여 피스톤(34)이 도면에서 좌측으로 이동하면서 코일 스프링(28)을 압축시킴으로써, 충격과 진동을 흡수하게 되는 것이다.

그리고 상기와는 반대로 휠(10)이 리바운드 하는 경우에는 도 5에서와 같이, 동작이 이루어지게 되며, 이의 동작은 상기 바운시와 반대로 이루어지므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.

이에 따라 휠(10)이 노면 조건에 따라 상,하로 움직이면 상기 작동이 반복적으로 이루어지면서 충격 및 진동이 흡수되는 것이다.

또한, 상기와 같은 제1 댐핑수단(8)에 있어서는 공차의 상태에서 코일 스프링(34)의 압축정도에 따라 그 탄성력이 변하게 되는 바, 필요에 따라서는 압축정도를 조절함으로써, 차체의 최저 지상고를 조절할 수 있으며, 적용 차량의 차중에 따라 그 압축정도를 조절하여 적용할 수 있으므로 적용 차종의 범위를 확대 할 수 있게 된다.

상기에서 코일 스프링(34)의 압축 정도하고 함은 어떤 기준치의 기본 압축에서 탄성력을 크게 하고자 할 때에는 더욱 압축하여 현재의 압축된 위치를 기본위치로 설정하면, 탄발력이 증대됨으로써, 큰 탄성력을 요구하는 차량에 적용할 수 있음은 물론 이에 따른 차체의 최저 지상고도 변하게 되는 것이다.

상기와 같은 제1 댐핑수단(8)의 댐핑작동중에 필연적으로 나타나는 고유진동을 흡수하여 주는 제2 댐핑수단(10)은 공지의 쇽 업소오버로 이루어지며, 이의 쇽 업소오버의 구성은 공지이므로 설명은 생략하기로 한다.

그리고 제2 댐핑수단(10)에 있어서는 단순히 쇽 업소오버로 이루어지게 되는 바, 종래 스트러트 어셈블리의 길이 보다는 대폭적으로 줄일 수 있게 된다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예는 이에 한정되는 것은 결코 아니며, 이의 실시예로부터 용이하게 실시할 수 있는 모든 발명을 포함한다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 코일 스프링과 쇽 업소오버를 분리하여 적용함으로써, 스트러트 어셈블리 적용에 따른 최소한의 상하 높이를 요구하지 않게 되는 바, 그 고유성능을 유지한 상태에서도 좁은 공간에 적용할 수 있도록 컴팩트화 할 수 있게 된다.

그리고 약간의 완충력의 조절이 가능하여 적용범위가 크게 확대되며, 최저 지상고의 조절이 가능하며, 코일 스프링과 쇽 업소어버가 분리 배치됨으로써, 이들 각각의 연결부에 하중이 입력되므로 종래와 같은 집중하중에 의한 차체의 변형을 방지할 수 있는 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어와; 차폭방향으로 배치되어 상기 휠 캐리어의 상,하부를 차체측과 연결하여 주는 어퍼 및 로워 컨트롤 아암과; 노면으로부터 입력되는 충격 및 진동을 흡수하는 제1 댐핑수단과; 상기 제1 댐핑수단이 받는 충격에 의해 발생되는 고유진동을 감쇠시키는 제2 댐핑수단과; 를 포함하여 이루어지되,

   상기 제1 댐핑수단을 차체의 기울기와 로워 컨트롤 아암의 회동에 따라 전,후방향으로 신축되면서 댐핑작용을 할 수 있도록 로워 컨트롤 아암의 차체측 연결부에 수평방향으로 배치하고,

   상기 제2 댐핑수단을 상기 로워 컨트롤 아암과 차체 사이에 상하 길이방향으로 배치함을 특징으로 하는 자동차의 현가장치.
2. 청구항 1에 있어서, 제1 댐핑수단은 로워 컨트롤 아암의 요동을 랙과 피니언 방식으로 탄성부재인 코일 스프링에 전달하여 흡수 될 수 있도록 형성함을 특징으로 하는 자동차의 현가장치.
3. 청구항 1에 있어서, 제1 댐피수단은 원통형 외부 케이스의 일측 내부에 배치되는 내부 케이스에 내장되는 코일 스프링과;

   일측으로 랙이 형성되고, 그 반대측면이 상기 코일 스프링에 탄지되어 전후 슬라이드 가능하게 배치되는 피스톤과;

   상기 랙과 직교하는 방향으로 배치되어 상기 랙과는 피니언으로 연결되고, 로워 컨트롤 아암과는 베벨기어로 연결되는 축과;

   를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동차의 현가장치

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