KR101859436B1 - 차량 서스펜션 시스템 - Google Patents

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KR101859436B1
KR101859436B1 KR1020127030482A KR20127030482A KR101859436B1 KR 101859436 B1 KR101859436 B1 KR 101859436B1 KR 1020127030482 A KR1020127030482 A KR 1020127030482A KR 20127030482 A KR20127030482 A KR 20127030482A KR 101859436 B1 KR101859436 B1 KR 101859436B1
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올리버 크리스토프 페르디난드 커트너
로날드 크리스토퍼 마티스
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에디슨2 엘엘씨
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Abstract

차량의 휠 내에 내장됨으로써 주 차량 구조물로부터 격리될 수 있어 충돌 중 부상 위험을 감소시키고 서스펜션 기하학적 구조의 유리한 재설계를 허용하는 구조적으로 효율적인 차량 서스펜션 시스템. 전통적으로 공지된 위시본 서스펜션 시스템의 위치설정과 비교시 서스펜션 링크 선회축을 반시계 방향으로 대략 90도 회전시킴으로써, 각각의 차량 휠에 대한 상부 및 하부 서스펜션 링크가 그 휠의 주행축에 본질적으로 평행하게 연장되도록 재위치된다. 결과적으로, 각각의 휠에 대해 가상 종방향 링크 길이가 화살표로 지시되는 휠의 주행축과 평행하게 연장되고, 가상 스윙 액슬 길이가 가상 종방향 링크 길이에 수직하게 연장된다. 그러나, 상부 링크 선회축 및 하부 링크 선회축은 이제 가상 스윙 액슬에 평행하게 연장되고, 그 수렴점은 그 길이를 한정한다.

Description

차량 서스펜션 시스템{VEHICLE SUSPENSION SYSTEM}
본 발명은 일반적으로 자동차용 서스펜션 시스템 분야에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 시스템은 서스펜션 시스템의 모든 가동 부품을 차량의 각각의 휠 내부에 또는 그것에 바로 인접하게 위치시켜 차량의 유리한 개장(reshaping)을 가능하게 한다.
공지된 종래의 서스펜션 시스템은 흔히 그것들이 사용되는 차량의 설계, 유용성, 경제성 및 안전성을 개별적으로 및/또는 전체적으로 제한하는 하나 이상의 문제를 겪는다. "종래의" 서스펜션 시스템으로 간주될 수 있는 많은 설계가 있지만, 5개의 주요 변형이 있다.
첫째는 그 인보드(inboard)(섀시 단부) 선회축이 차량의 주행 방향과 정렬되거나 거의 정렬되는 다수의 대체로 횡방향의 부재("링크")로 구성되는 위시본(Wishbone) 설계이다. 링크는 그 아웃보드(outboard) 단부에서, 휠을 지지하는 "직립부(upright)"에 연결된다. 위시본 서스펜션은 종래에 최상의 해법으로 간주되는데, 왜냐하면 잘 설계된 때, 그것은 바람직한 기하학적 특성을 제공하기 때문이다. 이 설계는 대부분 매우 고성능/고급의 자동차에 사용되지만, 그 상대적인 복잡성(그리고 따라서 고비용) 및 공간 요건의 조합이 통상의 승용차에 보다 많이 활용되는 것을 방해한다.
둘째는 일반적으로 그 상대적인 제조 경제성으로 인해 저급 내지 중급 범위의 승용차에 사용되는 스트럿(Strut) 설계이다. 스트럿-타입 서스펜션은 측방향 및 종방향 하중을 지지하기 위한 대체로 평탄한 횡방향 부재 및 수직 하중을 취급하기 위한 대체로 수직한 부재로 구성된다. 서스펜션이 움직이게 하기 위해, 수직 부재는 삽통식(telescopic)이어야 하며, 이러한 활주 기능은 보통 댐퍼에 의해 수행된다. 이러한 목적 및 기능의 조합이 제조 경제성에 바람직하지만, 그것들은 기하학적 구조의 훼손 및 댐퍼에 대한 측하중의 부과의 단점을 수반한다.
셋째는 2가지 기본 종류, 즉 라이브(live) 및 데드(dead)인 빔 설계이다. 라이브 빔 액슬(live beam axle)은 그 휠에 구동력을 제공하는 것이며, 전형적인 예는 픽업 트럭 후방 액슬이다. 데드 빔 액슬(dead beam axle)은 구동력을 제공하지 않으며, 흔히 세미 트랙터(semi tractor) 및 버스와 같은 대형 차량 전방에 사용된다. 빔 액슬은 제조하기에 저렴하지만, 독립적인 휠 운동을 허용하지 않는 것, 높은 스프링 하 중량(unsprung weight)을 비롯한 많은 단점을 갖고, 전체 액슬이 서스펜션 이동과 함께 움직이기 때문에, 그것들은 많은 공간을 차지한다.
넷째는 한때 상당히 흔하였지만 지금은 훨씬 덜 자주 사용되는 리딩/트레일링(Leading/Trailing) 링크 설계이다. 이는 오리지널 폭스바겐 비틀(Volkswagen Beetle) 차량의 전방 서스펜션에 사용된 설계였다. 단점은 롤에 대한 캠버 보상의 부재, 범프-스티어(bump-steer) 자율 조향을 준비하는 어려움 및 큰 크기를 포함한다.
마지막은 그 인보드 선회축이 차량의 주행 방향과 실질적으로 정렬되는 단일의 실질적으로 횡방향의 부재로 구성되는 스윙 암(Swing Arm) 설계이다. 이는 가장 간단한 유형의 독립 서스펜션이다. 단점은 부수하는 자이로스코픽 운동과 함께 부자연스럽게 큰 캠버 변화를 초래하는 그 필연적으로 짧은 길이 및 그 바람직하지 않은 재킹 효과(jacking effect) 성향을 포함한다. 코베어(Corvair)의 스윙 암 후방 서스펜션의 재킹 효과가 문헌 [Ralph Nader's book, Unsafe At Any Speed]의 커버 상에 예시된다.
예를 들어 하나 초과의 주요 서스펜션 타입의 요소를 조합하거나 적어도 그 최악의 특성의 일부를 완화하는 세미-트레일링 링크 또는 드디옹(deDion) 배열과 같은 전술된 서스펜션 설계의 많은 아류형이 있다. 이들 변형은 모든 서스펜션 설계 전문가에게 주지의 사실이다.
따라서, 임의의 자동차 서스펜션 시스템의 설계시 근본적인 문제는 비용, 중량, 패키징 제약 및 기하학적 특성과 같은 상쇄되는 상충하는 요건인 것이 명백하다. 필요로 하는 것은 이전에는 획득할 수 없는 바람직한 특성의 조합을 제공하면서 동시에 차량 내에 통합된 개별 기하학적 세팅의 조작을 그러한 세팅 사이의 상충을 일으킴이 없이 가능하게 하는 서스펜션 시스템이다.
또한, 차량의 서스펜션이 장착되는 위치와 방법은 전체 설계의 안전성 결과에 큰 영향을 준다. 예를 들어, 종래의 위시본은 충돌시 객실 내로의 침투를 통한 부상의 부수하는 가능성을 갖고서 차량의 탑승자에 근접하여 종단되는 강한 가느다란 부품이다. 매우 흔한 스트럿 서스펜션도 자동차의 구성 내에 큰 노치를 필요로 하며, 이는 2가지 주된 결점을 야기한다. 첫째, 그것은 구조적으로 비효율적이어서 바람직하지 않게 높은 차량 중량을 초래하고, 둘째, 휠을 내장하기 위해 필요한 요형 코너 및 그 서스펜션이 충돌시 휠을 포획하는 경향이 있다. 이 마지막 사항이 중요하며: 휠은 높은 피크 감속을 초래하는 경향이 있는(탑승자 부상 가능성을 증가시킴) 매우 강성의 장벽으로서의 역할을 하고, 에너지가 쉐딩(shedding) 구성요소에 의해 소산되지 않는다.
당업계에 이미 알려진 것과는 상이한 서스펜션 시스템을 채택하는 다른 중요한 이유는 연료 소비율을 개선하기 위한 차량의 개장을 용이하게 하는 것이다. 현재의 승용차 공력 특성은 브랜드 사이의 차이를 말하기 어려울 정도로 최적화되었다. 임의의 인식가능한 크기의 다른 공기역학적 개선은 새로운 공기역학적 접근법 및 현재 판매되는 것과는 현저히 상이한 형상 및 외양의 차량을 필요로 할 것이다. 이러한 새로운 차량 형상 요구는 전통적인 서스펜션 시스템을 더 이상 쓸모없게 만들 것이다.
본 발명은 서스펜션의 모든 가동 부품이 휠 내부에 또는 휠에 바로 인접하게 위치됨으로써 차량의 주 구조물로부터 이격되는 차량용 서스펜션 시스템에 관한 것이다. 휠이 알려진 주행축을 갖고 차량이 횡방향 빔에 의해 각각의 서스펜션 조립체에 연결되는 차량 휠용 서스펜션 조립체가 제공된다. 킹핀축(king pin axis)이 횡방향 빔에 부착되고, 조향 캐리어 조립체가 킹핀축에 선회가능하게 부착된다. 조향 링크 트랙 로드가 또한 조향 캐리어 조립체에 이동가능하게 부착된다. 스프링식(sprung) 단부 및 비스프링식(unsprung) 단부를 갖춘 스프링/댐퍼 유닛이 그 스프링식 단부 상에서 킹핀축에 부착된다. 적어도 하나의 상부 서스펜션 링크가 휠의 주행축에 대체로 평행하게 그 길이를 따라 배향되고, 차량의 주행축에 대체로 수직한 선회축을 갖는다. 각각의 상부 서스펜션 링크는 제1 스프링식 단부 상에서 조향 캐리어 조립체에 선회가능하게 부착된다. 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크가 차량의 주행축에 대체로 평행하게 그 길이를 따라 배향되고, 임의의 상부 서스펜션 링크 아래로 그리고 그것으로부터 떨어져 이격된다. 각각의 하부 서스펜션 링크는 차량의 주행축에 대체로 수직한 선회축을 갖고, 제1 스프링식 단부 상에서 조향 캐리어 조립체에 선회가능하게 부착된다. 마지막으로, 휠 캐리어가 제1 베어링 조립체에 의해 각각의 상부 서스펜션 링크의 제2 비스프링식 단부에 그리고 제2 베어링 조립체에 의해 각각의 하부 서스펜션 링크의 제2 비스프링식 단부에 부착된다.
본 발명의 주된 목적은 서스펜션의 가장 바람직한 기하학적 특성이 임의의 다른 서스펜션 설계에서보다 더욱 밀접하게 패키지화되도록 허용하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 임의의 비교가능한 서스펜션 설계보다 훨씬 큰 전체 차량 설계 자유를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 경량 및 더욱 이상적인 유선형과 같은 다른 바람직한 그러나 이전에는 달성하기 어려웠던 차량 설계 특성이 차량 내에 통합되도록 허용하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 개선된 차량 충돌 안전성의 가능성을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 전륜 구동 또는 사륜 구동 모드에서 조향 휠을 구동시키는 능력을 보유하면서 개시된 서스펜션 시스템에 의해 제공되는 다른 이점을 여전히 유지시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 원하는 경우 종방향, 횡방향 및 조향 기하학적 구조를 실질적으로 독립적으로 설정, 조절 및 조정하는 가능성을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 행해진 설계 선택에 따라, 단일 축 베어링을 갖춘 차량의 구성을 가능하게 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 추가적인 목적은 서스펜션 시스템에 기인하는 차량 내부 공간에 대한 침범을 최소화시키는 것이다.
본 발명의 전술한 및 다른 목적, 태양 및 이점은 도면을 참조하여 다음의 본 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 원리에 따라 구성된 서스펜션 시스템을 채용한 자동차 차체의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 시스템의 분해된 구성요소의 차량의 후방으로부터 전방 쪽으로 본 인보드 사시도이다.
도 3은 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 시스템의 조립된 구성요소의 차량의 후방으로부터 전방 쪽으로 본 인보드 사시도이다.
도 4는 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 시스템의 분해된 구성요소의 차량의 전방으로부터 후방 쪽으로 본 인보드 사시도이다.
도 5는 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 시스템의 조립된 구성요소의 차량의 전방으로부터 후방 쪽으로 본 인보드 사시도이다.
도 6은 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 시스템의 분해된 구성요소의 차량의 후방으로부터 전방 쪽으로 본 아웃보드 사시도이다.
도 7은 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 시스템의 분해된 구성요소의 차량의 전방으로부터 후방 쪽으로 본 아웃보드 사시도이다.
도 8은 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 시스템의 조립된 구성요소의 아웃보드 사시도이다.
도 9는 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 시스템의 조립된 구성요소의 조감도이다.
도 10은 휠 구조물의 휠 림 내에 설치된 때 보일 수 있는 바와 같이 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 시스템의 조립된 구성요소의 차량의 후방으로부터 전방 쪽으로 본 인보드 사시도이다.
도 11은 종래의 공지된 위시본 서스펜션의 상대 축 및 선회 링크를 예시한다.
도 12는 조향 링크의 인보드 단부에서 조향이 달성되는 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 구성의 상대 축 및 선회 링크를 예시한다.
도 13은 조향 링크의 아웃보드 단부에서 조향이 달성되는 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 구성의 상대 축 및 선회 링크를 예시한다.
본 발명의 시스템은 조향식(steered) 및 비-조향식(non-steered) 서스펜션에 적용가능하고, 차량의 전방 또는 후방 휠에 사용될 수 있다. 다음의 설명은 전방 액슬, 조향식 서스펜션을 가정한다.
도 1은 본 발명의 서스펜션 시스템을 채용한 차량(5)의 외면의 사시도를 제공한다. 타이어(10)가 차량의 본체 구조물(15)로부터 외측에 위치된다. 각각의 타이어(10)는 도 1에서 보이지 않는 휠(20) 상에 장착된다. 본 발명의 신규한 시스템에서, 모든 가동 서스펜션 구성요소는 실제 휠(20)에 근접하게 또는 그것 내부에 위치된다. 가동 구성요소는 그 형상이 똑바르거나 원하는 대로 다른 구성을 취할 수 있는 강성의 비교적 불요성의 횡방향 빔(25)으로 차량의 주 구조물(15)에 부착된다. 각각의 타이어(10) 및 휠(20) 조립체는 공기 유동을 용이하게 하여 공기 저항(aerodynamic drag)을 감소시키기 위해 최소화된 단면의 카울링(30)에 의해 둘러싸인다.
도 2는 본 발명의 원리에 따라 구성된 서스펜션 시스템의 바람직한 실시예의 주된 분해된 구성요소에서 차량의 전방 단부로부터 전방 쪽으로 본 인보드 사시도를 나타낸다. 본 개시에서, 전방 액슬 조향식 서스펜션이 기술되고 있다. 따라서, 다양한 도면에 예시된 도면으로부터의 위치는 차량의 전방 액슬에 대해 기술된다. 이 실시예에서, 조향축은 전체 서스펜션이 차량의 조향에 관여하도록 서스펜션의 내측에 있다. 제2 실시예에서, 차량의 조향은 유리하게는 서스펜션 시스템이 구동 액슬 상에 채용된 경우에 채택되는 구성인 서스펜션 시스템의 외측에서 일어난다. 제1 실시예에서, 횡방향 빔(25)은 전형적으로 캐스터 및 킹핀 경사를 제공하기 위해 수직으로부터 각도를 이루는 킹핀축(35)에 연결되고 그것에서 종단된다. 조향 캐리어 조립체(40)가 킹핀축(35)에 부착되고, 조향 링크 트랙 로드(50) 및 트랙 로드(50)가 부착되는 스위블(swivel)(55)의 위치에 의해 결정되는 바와 같이 킹핀축(35)을 중심으로 선회한다. 스프링/댐퍼 유닛(45)의 스프링식 단부가 우선적으로 킹핀축(35)에 부착되지만 자동차 구조물의 어떤 다른 스프링식 부품에 부착될 수 있는 반면, 스프링/댐퍼 유닛(45)의 비스프링식 단부는 아래에서 논의되는 휠 캐리어 조립체(90) 또는 전방/후방 링크 중 하나에 부착될 수 있다. 스프링과 댐퍼는 매우 통상적인 자동차 기술이다. 편의성 및 명확성을 위해서, 동심 스프링/댐퍼 유닛이 도시되지만, 본 발명의 기능은 선택된 정확한 스프링 및 댐퍼 조합/배열과 관계없다. 상부 서스펜션 링크(65) 및 하부 서스펜션 링크(75)가 각각 베어링(60, 70)에서 조향 캐리어(40)를 중심으로 선회한다. 베어링(60, 70)은 전형적으로 전단 플레이트(shear plate)(80)에 의해 안정화되지만, 이러한 플레이트의 사용이 필수적이지는 않다. 플레이트(80)의 안정성은 조향 캐리어 조립체(40)로부터 연장되는 브라켓 바(85)에 대한 부착에 의해 향상될 수 있다. 베어링(60, 70)은 차량(5)의 스프링식 부품을 중심으로 선회하는 단일 부시 또는 보다 일반적으로 다수의 근접-이격된 부시로 구성될 수 있다. 고 하중 적용에서 보다 높은 강성을 위하여, 베어링(60, 70)은 그 확장된 좌측 및 우측 요소 사이에 기부를 구비할 수 있다. 충분히 확장되면, 서스펜션 링크(65, 75)는 삼각형의 "위시본" 형상을 취할 것이다. 베어링(60, 70)의 작동축의 각도 및 위치 관계가 서스펜션의 실질적으로 횡방향의 기하학적 구조(롤 중심, 캠버 변화 등)를 결정한다. 휠 캐리어 조립체(90)가 서스펜션 링크(65, 75)를 각각 링크(65, 75)의 비스프링식 단부에 위치되는 제1 베어링 조립체(95) 및 제2 베어링 조립체(100)를 통해 휠 마운트에 결합시킨다. 링크(65, 75)의 위치, 각도 및 길이 관계가 서스펜션의 실질적으로 종방향의 기하학적 구조[안티-다이브(anti-dive) 등]를 결정한다. 도 2에 단지 2개의 전방/후방 링크(65, 75)만이 있는 것에 주목하라. 의도적으로 범프 스티어를 유도하는 것과 같은 이유로 조향 캐리어(40)를 휠 캐리어(90)에 결합시키는 2개 초과의 전방/후방 링크를 구비하는 것이 가능하고, 몇몇 상황에서는 바람직할 수 있다. 또한, 정확한 적용에 따라, 하나 초과의 회전축을 갖는 베어링, 예컨대 구형 부시 및/또는 컴플라이언스(compliance)를 갖는 베어링, 예컨대 고무 부시가 베어링(60, 70, 90, 95)으로서 요구될 수 있고, 어떤 베어링이든 선택적으로 서스펜션 구조물 내에 통합될 수 있는 링크(65, 75) 너머의 임의의 전방/후방 링크의 단부에 있을 수 있다.
도 3은 본 발명의 원리에 따라 구성된 서스펜션 시스템의 바람직한 실시예의 조립된 구성요소에서 차량의 후방 단부로부터 전방 쪽으로 본 다른 인보드 사시도를 제공한다. 도 4는 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 시스템의 분해된 구성요소의 차량의 후방으로부터 본 인보드 사시도이다. 도 5는 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 시스템의 조립된 구성요소의 차량의 전방으로부터 본 인보드 사시도이다. 브레이크 캘리퍼(105)가 도 5의 도면에 부가된다. 도 6은 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 시스템의 분해된 구성요소의 차량의 후방으로부터 본 아웃보드 사시도이다. 도 7은 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 시스템의 분해된 구성요소의 차량의 전방으로부터 본 아웃보드 사시도이다. 도 8은 로드 휠(road wheel)이 명확성을 위해 생략된 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 시스템의 조립된 구성요소의 아웃보드 사시도이다. 도 9는 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 시스템의 조립된 구성요소의 조감도이다. 도 10은 휠 구조물의 휠 림 내에 설치된 때 보일 수 있는 바와 같이 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 시스템의 조립된 구성요소의 차량의 후방으로부터 본 인보드 사시도이다.
본 명세서에 개시된 서스펜션 시스템을 구현함으로써, 차량의 서스펜션 링크 선회축의 기능 위치가 종래의 공지된 위시본 서스펜션과 비교시 반시계 방향으로 약 90도 회전된다. 이는 종래의 공지된 위시본 서스펜션의 상대 축 및 선회 링크가 도시되는 도 11을 참조함으로써 가장 잘 설명된다. 조향축(200)이 상부 링크(65) 및 하부 링크(75)의 일단부에 수직하다. 가상 종방향 링크 길이(205)가 화살표로 지시되는 휠의 주행축과 평행하게 연장된다. 각각의 휠에 대한 주행축은 그 휠의 직경에 걸쳐 그 휠의 종방향 중심 단면에 의해 형성되는 평면에 평행한 축이다. 따라서, 전방 및 후방 휠을 갖춘 전형적인 차량에서 전방 휠이 조향되기 때문에, 전방 및 후방 휠은 예를 들어 차량이 방향전환 중일 때와 같은 소정 시점에 상이한 방향을 지향할 수 있어, 상이한 각각의 주행축을 가질 수 있다. 본 개시를 위해, 가상 종방향 링크 길이는 휠이 범프에 응하여 또는 리바운드되어 움직일 때 휠의 경로의 종방향 반경을 가장 크게 제어하는 서스펜션의 레이아웃 및 기하학적 구조에 의해 설정되는 종방향 거리이다. 상부 링크 선회축(210) 및 하부 링크 선회축(215)이 종방향 링크 길이(205)에 평행하게 연장되고, 그 각각의 종축이 순간 중심으로 지칭되는 원위점(distant point)에서 수렴하도록 제1 베어링 조립체(95) 및 제2 베어링 조립체(100)에 대응하는 각도로 휠의 주행 중 그 외측 단부에서 서로를 향해 약간 경사질 수 있다. 경사 각도는 0도 내지 45도이며, 바람직하게는 최대 30도이다. 가상 스윙 액슬 길이(220)가 가상 종방향 링크 길이(205)에 수직하게 연장된다. 본 개시를 위해서, 가상 스윙 액슬 길이는 휠이 범프에 응하여 또는 리바운드되어 움직일 때 휠의 경로의 횡방향 반경을 가장 크게 제어하는 서스펜션의 레이아웃 및 기하학적 구조에 의해 설정되는 횡방향 거리이다. 휠(20)이 범프와 만나거나 범프 후 리바운드되어 움직일 때, 상부 링크(65) 및 하부 링크(75)의 축이 이것들이 연장되는 경우 공간에서 만날 위치인 순간 중심으로부터의 거리가 휠이 상하로 움직일 때 그것에 의해 그려지는 반경이다. 그 거리/반경은 이것이 횡방향인지 종방향인지에 따라 가상 스윙 액슬 길이이거나 가상 종방향 링크 길이이다. 본 발명의 서스펜션 원리를 채택한 효과가 위에서 논의된 2가지 서스펜션 구성에 대응하는 도 12 및 도 13에 표시된다. 도 12는 조향 링크의 인보드 단부에서 조향이 달성되는 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 구성의 상대 축 및 선회 링크를 나타낸다. 조향축(200)은 이번에도 실질적으로 수직하지만 전형적으로는 캐스터 및 킹핀 경사를 제공하기 위해 약간 경사지는 반면, 가상 종방향 링크 길이(205)는 화살표로 지시되는 휠의 주행축과 평행하게 연장되고, 가상 스윙 액슬 길이(220)는 가상 종방향 링크 길이(205)에 수직하게 연장된다. 그러나, 상부 링크 선회축(210) 및 하부 링크 선회축(215)은 이제 가상 스윙 액슬(220)에 평행하게 연장되고, 그 수렴점은 그 길이를 한정한다. 제2 실시예에서와 같이 조향 링크의 아웃보드 단부에서 조향이 달성되는 본 발명의 원리를 구현한 서스펜션 구성의 상대 축 및 선회 링크를 나타내는 도 13에 유사한 결과가 보여진다. 이 후자의 실시예에서, 제1 베어링 조립체(95) 및 제2 베어링 조립체(100)는 휠 캐리어 조립체(90)가 상하로 이동하도록 허용하고 휠이 움직이고 있을 때 조향을 위해 방향전환하도록 허용하기 위해 구형 베어링과 같은 다축 베어링일 것이다. 또한, 스위블(55) 및 트랙 로드(50)가 조향 각도를 제어하기 위해 휠 캐리어 조립체(90)에 부착될 것이다.
대안적인 배열에서, 차량(5)의 일측의 전방 및 후방 서스펜션은 횡방향 빔(25)보다는, 선회점들을 함께 결합시키는 종방향 구조물에 부착될 수 있다.
본 명세서에 개시된 서스펜션 시스템은 통상의 위시본 서스펜션의 기하학적 이점을 희생함이 없이 차량 설계를 선택적으로 변화시키고 운동성을 조정하기 위해 새로운 그리고 이전에는 획득할 수 없는 자유를 차량 설계자와 엔지니어에게 제공한다. 개시된 시스템 및 구조에 의해 다음의 이점이 제공된다:
1. 휠(20)이 도 1에 도시된 바와 같이 차량의 본체 구조물(15) 외부에 그것으로부터 떨어져 위치되기 때문에, 본체 구조물(15)의 형상은 최적의 공기역학적 특성, 경량 및 내충돌성을 얻도록 변경될 수 있다.
2. 휠(20)은 충돌 에너지를 소산시키는 그리고 부상-유발 피크 가속을 감소시키는 비상투기(jettisonable) 구성요소 체제의 일부이다.
3. 서스펜션 시스템이 각각의 휠(20) 내부에 전체적으로 또는 거의 전체적으로 패키징될 수 있기 때문에, 차량(5)의 공기역학적 특성은 각각의 휠(20)에 걸쳐 최소화된 항력을 갖도록 설계되는 카울링(30)의 배치에 의해 향상된다.
4. 각각의 휠 조립체를 차량의 주 구조물(15)에 연결하는 횡방향 빔(25)은 원하는 공기역학적 특성, 충돌-보호 특성, 최저 지상고(ground clearance) 및 내부 공간을 달성하도록 선택되는 임의의 형상일 수 있다.
5. 또한, 각각의 횡방향 빔(25)을 차량의 주 구조물(15) 외부에 장착함으로써, 각각의 액슬의 서스펜션은 자동차에 부착하기 전에 빔 상에 조립될 수 있어, 제조 효율 및 비용 감소를 제공한다. 또한, 충돌시, 빔(25)은 차량의 에너지 흡수 및 소산 시퀀스의 일부가 된다.
6. 서스펜션 링크가 주로 적합한 강도 및 강성을 위해 설계되어야 하기 때문에, 그것들은 필연적으로 최소한 최적의 충돌 특성을 위해 설계될 수 있다. 이러한 구성요소를 본 명세서에 개시된 서스펜션에서 행해진 바와 같이 차량의 주 구조물(15) 외부에 그리고 차량의 탑승자로부터 멀리 떨어지게 배치함으로써, 충돌시 부상 가능성이 최소화된다.
7. 위에 개시된 서스펜션은 링크 장치의 종방향 및 횡방향 기능이 링크 선회축 레이아웃과 가동 링크 기하학적 구조 사이에서 교환되도록 위시본 서스펜션을 대략 90도만큼 재배향시킴으로써 다수의 목적을 달성한다. 이러한 새로운 배열은 횡방향 기하학적 구조가 링크 선회축의 절대 및 상대 위치에 의해 한정되는 그리고 종방향 기하학적 구조가 휠 수직 이동을 허용하고 한정하는 링크의 레이아웃에 의해 한정되는 현재의 서스펜션과 대조를 이룬다.
8. 통상의 리딩/트레일링 링크 서스펜션과 진보된 이 새로운 설계 사이의 다른 중요한 차이는 자동차를 따라 동일하지 않은 길이의 비-평행 링크 및 자동차를 가로질러 비-평행 작동축을 활용하는 가능성이다. 이는 동일한 길이의 평행 링크에 대한 동일하지 않은 길이의 비-평행 위시본[때때로 "쇼트-롱 암(Short-Long Arm)"으로 불리움]의 인정된 이점과 유사하다.
9. 또한, 이 새로운 배열은 조향 장치 및 서스펜션 기하학적 구조가 상호 실질적으로 독립적이도록 작동 링크를 조향 장치 외측에 장착하는 가능성을 제공한다. 조향 및 서스펜션 작용을 분리하는 것은 설계 과제로서 범프 스티어를 제거하고, 액슬 빔이 어떤 이유로든 곧은 부재와는 다른 어떤 것이라면 조향 작용을 상당히 간단하게 한다.
전술한 본 발명은 바람직한 실시예에 관하여 기술되었다. 그러나, 본 발명의 범위 또는 사상으로부터 벗어나지 않고서 개시된 장치 및 방법에 다양한 변경 및 변화가 이루어질 수 있는 것과 합법적 등가물이 본 발명의 구체적으로 개시된 요소를 대체할 수 있는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 본 명세서 및 예는 단지 예시적인 반면, 본 발명의 진정한 범위는 하기의 특허청구범위에 의해 한정된다.

Claims (13)

  1. 주행축을 갖춘 차량 휠을 위한 서스펜션 조립체이며,
    차량에 부착되는 강성의 장착 구조물;
    상기 장착 구조물이 부착되는 킹핀축;
    상기 킹핀축에 선회가능하게 부착되는 조향 캐리어 조립체로서, 휠의 수직 움직임이 상기 조향 캐리어 조립체의 외측에서 일어나는 조향 캐리어 조립체;
    상기 조향 캐리어 조립체에 이동가능하게 부착되는 조향 링크 트랙 로드;
    차량의 주행축에 평행하게 그 길이를 따라 배향되는 적어도 2개의 단부를 갖춘 적어도 하나의 상부 서스펜션 링크로서, 상기 적어도 하나의 상부 서스펜션 링크는 차량의 주행축에 수직한 선회축을 갖고 제1 스프링식 단부 상에서 상기 조향 캐리어 조립체에 선회가능하게 부착되며, 상기 적어도 하나의 상부 서스펜션 링크는 휠의 수직 움직임을 가능하게 하도록 요구되는 상부 서스펜션 링크;
    차량의 주행축에 평행하게 그 길이를 따라 배향되는 적어도 2개의 단부를 갖춘 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크로서, 상기 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크는 상기 적어도 하나의 상부 서스펜션 링크로부터 아래로 그리고 그것으로부터 떨어져 이격되고 차량의 주행축에 수직한 선회축을 가지며 제1 스프링식 단부 상에서 상기 조향 캐리어 조립체에 선회가능하게 부착되고, 상기 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크는 서스펜션의 수직 움직임을 가능하게 하도록 요구되는 하부 서스펜션 링크;
    제1 베어링 조립체에 의해 각각의 상기 적어도 하나의 상부 서스펜션 링크의 제2 비스프링식 단부에 그리고 제2 베어링 조립체에 의해 각각의 상기 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크의 제2 비스프링식 단부에 부착되는 휠 캐리어; 및
    스프링식 단부 및 비스프링식 단부를 갖고, 그 스프링식 단부 상에서 상기 킹핀축에 그리고 그 비스프링식 단부 상에서 상기 휠 캐리어에 부착되는, 스프링/댐퍼 유닛
    을 포함하고,
    서스펜션 및 조향 기하학적 구조는 서로 독립적인 서스펜션 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조향 링크 트랙 로드는 스위블에 의해 상기 조향 캐리어 조립체에 부착되는 서스펜션 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조향 링크 트랙 로드는 상기 휠 캐리어에 이동가능하게 부착되는 서스펜션 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 장착 구조물은 종방향 구조물 또는 횡방향 빔인 서스펜션 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 조립체는 비-조향식이고, 상기 조향 캐리어 조립체는 상기 킹핀축에 부착되며, 상기 조향 링크 트랙 로드는 상기 휠 캐리어 또는 상기 조향 캐리어에 부착되는 서스펜션 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 조향 캐리어 조립체에 대한 각각의 상기 상부 서스펜션 링크 및 각각의 상기 하부 서스펜션 링크를 위한 선회 부착물은 각각 제3 베어링 조립체 및 제4 베어링 조립체인 서스펜션 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 각각의 베어링 조립체에 사용되는 베어링은 다축 베어링, 단방향 부싱, 구형 부싱, 컴플라이언스 부싱 및 고무 부싱으로 이루어진 군으로부터 선택되는 임의의 하나 이상일 수 있는 서스펜션 조립체.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제3 베어링 조립체 및 상기 제4 베어링 조립체는 상기 제3 베어링 조립체와 상기 제4 베어링 조립체 사이에 연결되는 전단 플레이트에 의해 안정되는 서스펜션 조립체.
  9. 제8항에 있어서, 전단 플레이트는 브라켓 바에 의해 상기 조향 캐리어 조립체에 부착되는 서스펜션 조립체.
  10. 차량의 각각의 휠을 위한 서스펜션 시스템에서 종방향, 횡방향 및 조향 기하학적 구조의 독립적인 설정, 조절 및 조정을 가능하게 하기 위한 방법이며,
    각각의 휠은 킹핀축, 조향 캐리어 조립체, 조향 링크 트랙 로드, 휠 캐리어 및 하나의 스프링식 단부와 하나의 비스프링식 단부를 갖춘 스프링/댐퍼 유닛을 구비하고, 각각의 휠은 또한 적어도 하나의 상부 서스펜션 링크와 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크를 구비하며, 각각의 링크는 또한 적어도 하나의 스프링식 단부와 적어도 하나의 비스프링식 단부를 구비하고, 각각의 휠은 주행축을 갖고,
    각각의 휠에 대해,
    상부 서스펜션 링크 각각 및 하부 서스펜션 링크 각각의 동일 단부에 수직하게 킹핀축을 위치시키는 단계;
    조향 캐리어 조립체를 킹핀축에 선회가능하게 부착시키는 단계;
    또한 조향 링크 트랙 로드를 조향 캐리어 조립체에 이동가능하게 부착시키는 단계;
    스프링/댐퍼 유닛의 스프링식 단부를 선택적으로 킹핀축 또는 차량 상의 다른 스프링식 구조물에 연결하는 단계;
    또한 각각의 상부 및 각각의 하부 서스펜션 링크의 스프링식 단부를 조향 캐리어 조립체에 연결하는 단계;
    각각의 상부 및 각각의 하부 서스펜션 링크를 그 길이를 따라 차량의 주행축과 평행하도록 배향시키는 단계; 및
    또한 각각의 상부 서스펜션 링크 및 각각의 하부 서스펜션 링크의 비스프링식 단부를 휠 캐리어에 부착시키는 단계
    를 포함하는 방법.
  11. 주행축을 갖춘 차량 휠을 위한 서스펜션 조립체이며,
    차량에 부착되는 강성의 장착 구조물;
    상기 장착 구조물이 부착되는 킹핀축;
    상기 킹핀축에 선회가능하게 부착되는 조향 캐리어 조립체로서, 휠의 수직 움직임이 상기 조향 캐리어 조립체의 외측에서 일어나는 조향 캐리어 조립체;
    상기 조향 캐리어 조립체에 이동가능하게 부착되는 조향 링크 트랙 로드;
    차량의 주행축에 평행하게 그 길이를 따라 배향되는 적어도 2개의 단부를 갖춘 적어도 하나의 상부 서스펜션 링크로서, 상기 적어도 하나의 상부 서스펜션 링크는 차량의 주행축에 수직한 선회축을 갖고 제1 스프링식 단부 상에서 상기 조향 캐리어 조립체에 선회가능하게 부착되며, 상기 적어도 하나의 상부 서스펜션 링크는 휠의 수직 움직임을 가능하게 하도록 요구되는 상부 서스펜션 링크;
    차량의 주행축에 평행하게 그 길이를 따라 배향되는 적어도 2개의 단부를 갖춘 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크로서, 상기 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크는 상기 적어도 하나의 상부 서스펜션 링크로부터 아래로 그리고 그것으로부터 떨어져 이격되고 차량의 주행축에 수직한 선회축을 가지며 제1 스프링식 단부 상에서 상기 조향 캐리어 조립체에 선회가능하게 부착되고, 상기 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크는 서스펜션의 수직 움직임을 가능하게 하도록 요구되는 하부 서스펜션 링크;
    제1 베어링 조립체에 의해 각각의 상기 적어도 하나의 상부 서스펜션 링크의 제2 비스프링식 단부에 그리고 제2 베어링 조립체에 의해 각각의 상기 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크의 제2 비스프링식 단부에 부착되는 휠 캐리어; 및
    스프링식 단부 및 비스프링식 단부를 갖고, 그 스프링식 단부 상에서 상기 킹핀축에 그리고 그 비스프링식 단부 상에서 상기 적어도 하나의 상부 서스펜션 링크 중 하나 또는 상기 적어도 하나의 하부 서스펜션 링크 중 하나에 부착되는, 스프링/댐퍼 유닛
    을 포함하고,
    서스펜션 및 조향 기하학적 구조는 서로 독립적인 서스펜션 조립체.
  12. 삭제
  13. 삭제
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