KR100828788B1

KR100828788B1 - 차량용 현가 장치의 스프링 좌굴 방지 장치

Info

Publication number: KR100828788B1
Application number: KR1020060094830A
Authority: KR
Inventors: 선무영
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2008-05-09
Also published as: KR20080029164A

Abstract

본 발명은 차량용 현가 장치의 스프링 좌굴 방지 장치에 관한 것으로, 차륜에 추종되는 로어 암의 거동 시 스프링의 반발력을 견디면서 그 하부부위가 자유롭게 움직일 수 있어, 스프링의 상부 부위와 하부 부위간 반력을 균일하게 발생시켜 스프링 좌굴 현상을 방지할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량용 현가 장치의 스프링 좌굴 방지 장치가 볼 로어 브라켓(5)이 로어 암(A)의 로어 암 하판(1)부위에 위치되어 로어 암 상판(2)에 가려지면서, 상기 볼 로어 브라켓(5)의 상부에 위치된 볼(6)은 로어 암 상판(2)의 스프링 안착부(2a)쪽으로 위치되고, 상기 볼(6)위로 얹혀지는 볼 어퍼 브라켓(7)과 스프링 로어 시트(8)는 로어 암 상판(2)의 스프링 안착부(2a)에서 돌출되도록 위치되는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 현가 장치의 스프링 좌굴 방지 장치{Spring buckling prevented device for suspension in vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 차량용 현가 장치의 스프링 좌굴 방지 장치의 구성도

도 2 (가) 내지(다)는 본 발명에 따른 스프링 좌굴 방지 장치의 결합 및 단면도

도 3은 본 발명에 따른 스프링 좌굴 방지 장치의 현가 장치 거동에 따른 작동 상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 로어 암 하판 2 : 로어 암 상판

2a : 스프링 안착부 3 : 부시

4 : 스프링 거동 장치 5 : 볼 로어 브라켓

5a,7a : 볼 안착단 6 : 볼

7 : 볼 어퍼 브라켓 8 : 스프링 로어 시트

8a : 돌출단 8b : 스프링 패드

9 : 스프링 10 : 스프링 어퍼 시트

A : 로어 암 a,b : 경사각

T : 바퀴

본 발명은 차량용 현가 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 범프(Bump)와 리바운드(Rebound)에 따른 스프링의 좌굴 현상을 방지하도록 된 차량용 현가 장치에 관한 것이다.

일반적으로 주행 중 차량이 노면의 불 균일로부터 소음을 수반하는 진동을 받게 되면서 차체가 흔들리는 현상을 방지하는 현가 장치는 스프링과 쇽업소버(Shock Absober), 스테빌라이져 및 차륜의 너클을 통해 들어오는 차량의 전·후방 하중과 내·외향 하중을 지지하는 강성을 갖는 컨트롤 암(로어 암과 어퍼 암)등으로 구성되어, 대체로 스프링상수와 댐핑력 및 차고 조종의 3가지 기능을 주로 하면서 차량의 승차감과 안정성을 개선하는 역할을 한다.

이와 같은 현가장치는 전륜과 후륜 부위에 각각 장착되며 이중 후륜쪽에 장착되는 리어 현가장치는, 보통 3 내지 5개의 링크를 사용하여 액슬의 위치를 결정하는 멀티링크 리어 현가장치를 사용하게 된다.

이러한 멀티링크 리어 현가장치에서 쇽업소버와 스프링이 서로 분리된 상태로 장착되는 경우 로어 암에는, 상부가 스프링 어퍼 시트에 지지되고 하부는 스프링 로어 시트를 매개로 안착·지지되는 스프링(코일 스프링)이 위치되고, 상기 스프링은 차량의 상하 스트로크(범프와 리바운드)시 움직이는 로어 암에 의해 그 길이가 변하게 된다.

그러나, 이와 같이 스프링 어퍼 시트와 로어 암 사이에 수직하게 위치된 스프링은 차량의 공차 상태 시 좌굴이 없지만, 차륜의 범프와 리바운드 거동 시 이를 추종하는 로어 암으로 인해 스프링 중심선이 수직에서 기울어져 스프링이 휘어지는 좌굴 현상을 발생시키게 되며, 이러한 스프링의 좌굴 현상이 심한 경우에는 스프링이 옆으로 이탈되어 나오는 경우도 있고, 외측과 내측의 스프링 반력이 차이가 생기므로 스프링 상수 값에 영향을 주게된다.

즉, 로어 암의 회전운동에 따라 로어 암 안쪽과 바깥쪽이 서로 다른 변위량을 갖게 되면, 일정한 스프링 상수를 갖는 스프링으로 인해 로어 암 안쪽은 높은 반력이 나타나고, 로어 암 바깥쪽은 상대적으로 낮은 반력을 나타내므로, 이러한 불균형적인 반력으로 인해 로어 암 바깥쪽으로 방향성을 가지면서 결과적으로 스프링에 좌굴 현상이 나타나게 된다.

이러한 스프링의 좌굴 현상을 감소하기 위해 스프링의 길이를 줄이게 되면, 차륜의 최대 범프 시 스프링 사이에 선간 접촉 가능성 있고 또한 최대 리바운드 시 로어 암에서 스프링이 이탈될 수 도 있어, 충분한 스프링 길이를 가지면서도 동시에 스프링의 좌굴 현상을 방지할 수 있는 스프링 장착 구조가 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 차륜에 추종되는 로어 암의 거동 시 스프링의 반발력을 견디면서 그 하부부위가 자유롭게 움직일 수 있어, 스프링의 상부 부위와 하부 부위간 반력을 균일하게 발생시켜 스프링 좌굴 현상을 방지할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일단이 차륜의 너클 부위에 체결되고 타단은 부시를 매개로 차체 프레임에 체결되면서 상호 상하로 결합되는 로어 암 하판과 로어 암 상판으로 이루어진 로어 암과;
차체 프레임에 설치된 스프링 어퍼 시트에 상단이 지지되고, 상기 로어 암에 하단이 지지되는 스프링 및;
상기 스프링의 하단을 안착하면서 상기 로어 암의 거동시 상기 스프링의 축중심과 상기 스프링의 하측 안착면 사이를 수직한 상태로 유지시키도록 상기 로어 암에 대해 좌/우로 경사이동이 가능하게 지지되는 스프링 거동 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

삭제

상기 스프링 거동 장치는 상기 로어 암 하판에 안착되고 상부에 구 형상으로 함몰된 볼 안착단을 형성한 볼 로어 브라켓과, 상기 볼 안착단에 수용되어져 상기 로어 암의 거동에 따라 자유롭게 회전되는 볼, 상기 볼의 상부를 감싸도록 구 형상으로 함몰된 볼 안착단을 형성한 볼 어퍼 브라켓 및, 상기 볼 안착단을 감싸는 돌출단을 형성하면서 상기 스프링(9)의 하단이 안착되는 스프링 패드가 덧대어진 스프링 로어 시트를 갖춘 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 현가 장치의 스프링 좌굴 방지 장치의 구성도를 도시한 것인바, 본 발명은 멀티 링크 리어 현가장치를 구성하는 로어 암(A)은 일단이 차륜의 너클 부위에 체결되고 타단이 부시(3)를 매개로 차체 프레임에 체결되면서 상호 상하로 결합되는 로어 암 하판(1)과 로어 암 상판(2)으로 이루어진다.

스프링(9)은 쇽업소버와 떨어진 위치에서 상단이 차체 프레임에 설치된 스프링 어퍼 시트(10)에 지지되고 하단이 상기 로어 암(A)에 지지된다. 이때, 상기 스프링(9)의 상/하측 양단부는 상기 스프링 어퍼 시트(10)와 로어 암(A) 사이에 각각 접촉되어 지지된다.
아울러, 상기 스프링(9)은 상기 로어 암(A)이 풀 리바운드시에도 상기 스프링 어퍼 시트(10)와 상기 로어 암(A) 사이에서 이탈되지 않도록 설치된다. 즉 상기 스프링(9)의 길이는 상기 로어 암(A)이 풀 리바운드시 상기 스프링 어퍼 시트(10)와 상기 로어 암(A) 사이의 이격거리 보다 크게 설정되는 바, 이와 같은 스프링(9)의 길이에 대한 설정은 주지의 사실이다.

스프링 거동 장치(4)는 상기 로어 암(A)을 통해 하단이 지지되는 상기 스프링(9)을 안착하면서 상기 로어 암(A)에 대해 자유롭게 선회 가능하게 설치되어 상기 스프링(9)의 축중심을 상기 로어 암(A)의 거동 방향에 따라 좌/우로 경사이동이 가능하게 지지함으로써, 스프링(9)의 하부 부위 안착면을 평행 상태, 즉 상기 스프링(9)의 축중심과 상기 스프링(9)의 하측 안착면 사이를 항상 수직한 상태로 유지시켜 주게 된다.

이를 위해, 상기 스프링 거동 장치(4)는 상기 로어 암 하판(1)에 대해 넓게 안착되면서 그 상부에 구 형상으로 함몰된 볼 안착단(5a)을 형성한 볼 로어 브라켓(5)과, 상기 볼 로어 브라켓(5)의 볼 안착단(5a)에 수용되어져 상기 로어 암(A)의 거동에 따라 자유롭게 회전되는 볼(6), 상기 볼(6)의 상부를 감싸도록 구 형상으로 함몰된 볼 안착단(7a)을 중앙으로 돌출 형성하면서 상기 볼 로어 브라켓(5)과 이격된 상태로 결합되는 볼 어퍼 브라켓(7) 및, 상기 볼 안착단(7a)을 감싸도록 중앙으로 돌출단(8a)을 형성하면서 상기 스프링(9)의 하단이 안착되는 스프링 패드(8b)가 덧대어진 스프링 로어 시트(8)로 구성된다.

이와 같은 상기 스프링 거동 장치(4)는 도 2의 (가) 내지 (다)에 도시된 바와 같이, 상기 볼 로어 브라켓(5)이 상기 로어 암(A)의 로어 암 하판(1)부위에 위치되어 상기 로어 암 상판(2)에 의해 가려지면서, 상기 볼 로어 브라켓(5)의 상부에 위치된 상기 볼(6)은 상기 로어 암 상판(2)의 스프링 안착부(2a)쪽으로 위치되고, 상기 볼(6)의 위로 얹혀지는 상기 볼 어퍼 브라켓(7)과 상기 스프링 로어 시트(8)는 상기 로어 암 상판(2)의 스프링 안착부(2a)에서 돌출되도록 위치되어진다.

또한, 상기 스프링(9)의 상부부위를 지지하는 상기 스프링 어퍼 시트(8)는 도 2의 (나)에 도시된 바와 같이, 상기 스프링(9)의 안쪽으로 수용되는 길이를 갖고 상기 스프링(9)의 끝단부위가 감아져 권취되는 구조를 갖는 일반적인 형상을 갖게 된다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 멀티 링크 리어 현가장치로서, 이를 구성하는 각 구성요소 즉, 쇽업소버와 스테빌라이저 및 스프링 등의 상호 작용을 통한 일반적인 현가 장치로서의 기능은 주지의 사실이므로 그 설명을 생략하며, 본 발명의 로어 암(A)과 스프링(9) 및 스프링 거동 장치(4)간 상호 작용을 통한 스프링(9)의 좌굴 현상 방지 작용에 대해서 상세 설명한다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 로어 암(A)은 차체 프레임 쪽에 체결된 부시(3)를 회전 중심점으로 하여, 초기 결합 상태에서 바퀴(T)가 위쪽으로 상승하는 범프(Bump) 거동과 바퀴(T)가 아래쪽으로 하강하는 리바운드(Rebound) 거동을 추종하게 되고, 이러한 로어 암(A)의 거동 시 로어 암(A)과 스프링 어퍼 시트(10) 사이에 상/하단이 각각 지지된 스프링(9)은 상기 스프링 거동 장치(4)를 통해 그 축 중심이 변화되면서 그 하부 부위 안착면이 항상 평행 상태로 유지된다. 즉 상기 스프링(9)의 축중심과 상기 스프링(9)의 하측 안착면 사이는 상기 로어 암(A)의 거동시 상기 스프링 거동 장치(4)를 매개로 항상 수직한 상태로 유지하게 된다.

이러한 스프링(9)의 축 중심 변화에 대해 먼저 바퀴(T)의 범프 발생 시를 설명하면, 하중이 작용하지 않는 상태에서 로어 암(A)이 이루는 기준 각을 기점으로 하여 위쪽으로 상승(상승 각은 최대 범프 시 13°- 14°이며, 차종에 따라 달라짐)되면, 도 3에 도시된 바와 같이 스프링(9)의 초기 축 중심(o)이 좌측(차량 바깥쪽으로 바퀴(T)쪽)으로 경사지면서 새로운 변경 축 중심(a)을 갖게 된다.

이와 같은 스프링(9)의 축 중심 변경(a)은 스프링(9)의 하부부위가 스프링 거동 장치(4)의 스프링 로어 시트(8)에 대해 평행한 상태로 유지되도록 하는데, 이러한 작용은 로어 암(A)이 부시(3)점을 중심으로 위로 회전됨에 따라 스프링 거동 장치(4)를 이루는 볼(6)을 중심으로 하여 하부를 이루는 볼 로어 브라켓(5)에 대해, 상기 볼(6)을 중심으로 상부를 이루면서 스프링(9)의 반력을 받는 스프링 로어 시트(8)부위가 볼 어퍼 브라켓(7)과 함께 볼(6)을 통해 바퀴(T)쪽(좌측)으로 회전되도록 작용되어진다.

이로 인해 상기 스프링 로어 시트(8)의 스프링 패드(8b)에 하부부위가 안착된 스프링(9)도 함께 바퀴(T)쪽으로 경사시켜 주게 되고, 이러한 스프링(9)의 경사 작용은 스프링(9)의 축 중심도 함께 이동(o -> a)시키는 결과를 가져오므로, 상기 스프링(9)의 하부부위 안착면은 스프링 패드(8b)를 덧댄 스프링 로어 시트(8)에서 초기 상태와 같이 평행한 상태로 유지되어진다.

이와 같이 범프가 발생하더라도 스프링(9)의 하부부위 안착면이 스프링 로어 시트(8)에서 평행한 상태로 계속 유지되므로, 로어 암(A)의 범프에 따라 로어 암(A) 바깥쪽의 높은 반력과 로어 암(A) 안쪽의 상대적으로 낮은 반력을 발생시키는 회전 영향이 거의 작용하지 않아, 결과적으로 스프링(9)의 좌굴 현상이 거의 방지되어진다.

한편, 범프와 반대로 발생되는 리바운드(Rebound)의 경우도 범프시와 동일한 작용을 하게 되는데, 즉 도 3에 도시된 바와 같이 하중이 작용하지 않는 상태에서 로어 암(A)이 이루는 기준 각을 기점으로 하여 아래쪽으로 하강(하강 각은 최대 리바운드 시 11°- 13°이며, 차종에 따라 달라짐)되면, 스프링(9)의 초기 축 중심(o)이 우측(차량 안쪽으로 바퀴(T)에서 멀어지는 방향)으로 경사지면서 새로운 변경 축 중심(a)을 갖게 된다.

이러한 로어 암(A)의 부시(3)점을 중심으로 한 아래로의 회전은 스프링 거동 장치(4)를 이루는 볼(6)을 중심으로 하여 하부를 이루는 볼 로어 브라켓(5)에 대해, 상기 볼(6)을 중심으로 상부를 이루면서 스프링(9)의 반력을 받는 스프링 로어 시트(8)부위가 볼 어퍼 브라켓(7)과 함께 볼(6)을 통해 차량 안쪽(우측)으로 회전되도록 작용하게 된다.

이로 인해 상기 스프링 로어 시트(8)의 스프링 패드(8b)에 하부부위가 안착된 스프링(9)도 함께 차량 안쪽으로 경사 시켜 주게 되고, 이러한 스프링(9)의 경사 작용은 스프링(9)의 축 중심도 함께 이동(o -> b)시키는 결과를 가져오므로, 상기 스프링(9)의 하부부위 안착면은 스프링 패드(8b)를 덧댄 스프링 로어 시트(8)에서 초기 상태와 같이 평행한 상태로 유지되어진다.

이에 따라 리바운드가 발생하더라도 스프링(9)의 하부부위 안착면이 스프링 로어 시트(8)에서 평행한 상태로 계속 유지되므로, 로어 암(A)의 리바운드에 따라 로어 암(A) 안쪽의 높은 반력과 로어 암(A) 바깥쪽의 상대적으로 낮은 반력을 발생시키는 회전 영향이 거의 작용하지 않아, 결과적으로 스프링(9)의 좌굴 현상이 거의 방지되어진다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 범프와 리바운드에 따라 추종되는 로어 암과 함께 거동되는 스프링이 그 하단부위를 구형상의 볼을 이용해 지지되어, 로어 암의 거동 시 로어 암과 분리된 스프링의 하단부위가 이를 안착한 스프링 로어 시트와 항상 평행하게 유지되어져 스프링의 좌굴 현상과 이탈을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 범프와 리바운드 거동을 추종하는 로어 암의 안쪽과 바깥쪽간의 반력 차에 따른 영향을 스프링이 받지 않으므로, 스프링의 내측과 외측 길이를 동일하게 할 수 있어 스프링의 차량 적용 시 설계 치와 동일한 차량 자세를 가능하게 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 스프링의 하부부위가 구형상의 볼을 이용해 지지되므로 로어 암의 거동 시, 스프링의 국부적인 반력을 저감시켜 스프링과 로어 암의 부시 류 등에 대한 내구성도 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 레이아웃(Layout)상 스프링 내부에 범프 스토퍼를 장착시키는 경우에도, 스프링의 축 중심에 대한 거동이 이루어짐에 따라 범프 스토퍼 접촉 면의 각도변화를 축소시켜 설계 자유도를 높여줄 수 있는 효과가 있다.

Claims

일단이 차륜의 너클 부위에 체결되고 타단은 부시(3)를 매개로 차체 프레임에 체결되면서 상호 상하로 결합되는 로어 암 하판(1)과 로어 암 상판(2)으로 이루어진 로어 암(A)과;

차체 프레임에 설치된 스프링 어퍼 시트(10)에 상단이 지지되고, 상기 로어 암(A)에 하단이 지지되는 스프링(9) 및;

상기 스프링(9)의 하단을 안착하면서 상기 로어 암(A)의 거동시 상기 스프링(9)의 축중심과 상기 스프링(9)의 하측 안착면 사이를 수직한 상태로 유지시키도록 상기 로어 암(A)에 대해 좌/우로 경사이동이 가능하게 지지되는 스프링 거동 장치(4)를 구비하고;

상기 스프링 거동 장치(4)는 상기 로어 암 하판(1)에 안착되고 상부에 구 형상으로 함몰된 볼 안착단(5a)을 형성한 볼 로어 브라켓(5)과, 상기 볼 안착단(5a)에 수용되어져 상기 로어 암(A)의 거동에 따라 자유롭게 회전되는 볼(6), 상기 볼(6)의 상부를 감싸도록 구 형상으로 함몰된 볼 안착단(7a)을 형성한 볼 어퍼 브라켓(7) 및, 상기 볼 안착단(7a)을 감싸는 돌출단(8a)을 형성하면서 상기 스프링(9)의 하단이 안착되는 스프링 패드(8b)가 덧대어진 스프링 로어 시트(8)를 갖춘 것을 특징으로 하는 차량용 현가 장치의 스프링 좌굴 방지 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 볼 어퍼 브라켓(7)은 상기 볼(6)의 하부를 감싸 수용한 상기 볼 로어 브라켓(5)과 이격된 상태로 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 현가 장치의 스프링 좌굴 방지 장치.