KR20040048642A

KR20040048642A - 토션 빔식 현가장치

Info

Publication number: KR20040048642A
Application number: KR1020020076567A
Authority: KR
Inventors: 조영건
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2004-06-10

Abstract

본 발명은 토션 빔식 현가 장치에 관한 것으로서, 좌, 우 한쌍의 트레일링 아암(22, 22`)이 토션 빔(24)에 의해 연결되고, 상기 트레일링 아암(22, 22')의 앞단부가 조인트(26, 26`)에 의해 차체를 마운팅하는 토션 빔식 현가장치에 있어서, 상기 토션 빔(24)은 그 중간부가 차량의 전방으로 휘어져, 토션 빔의 중간부의 전단중심(B1)이 토션 빔의 양단부의 전단중심(B2)보다 전방에 위치하고 있으므로, 언더스티어 특성을 증가시켜 충분한 언더스티어 확보가 가능하게 하여 트레일링 아암의 마운팅 위치를 높여 승차감을 개선하는 효과가 있다.

Description

토션 빔식 현가장치{torsion beam type suspension}

본 발명은 토션 빔식 현가장치에 관한 것이다.

자동차의 현가장치는 차체와 바퀴를 연결하는 장치로서, 주행중 노면으로부터 받는 충격이나 진동을 흡수하여 승차감과 자동차의 안정성을 향상시키는 장치이다. 이러한 현가장치는 크게 좌우의 바퀴를 차축으로 연결한 일체식과 좌우 바퀴가 따로 작동하는 독립식으로 구분되며, 노면으로부터의 충격을 흡수하는 스프링과, 스프링의 자유진동을 억제하여 승차감을 향상시키는 쇽 업쇼버(shock absorber) 및 바퀴의 작동을 제어하는 암이나 링크 등으로 구성된다.

이중에서 독립식의 일종인 토션 빔식 현가장치는 좌우의 트레일링 아암을 토션 빔 또는 크로스 빔이라 불리는 한 개의 부재로 결합한 것으로서, 단순한 부품으로 인하여 설계 성능 영역이 높지 않음에도 불구하고 낮은 생산 단가와 낮은 질량에 비해 상대적으로 높은 주행 안정성으로 수십년에 걸쳐서 주로 경차 및 준준형 후륜현가장치에 사용되어 왔다.

종래 토션 빔식 현가장치는 도1에 도시한 바와 같이, 좌, 우 한쌍의 트레일링 아암(2, 2')이 토션 빔(4)에 의해 연결되고, 상기 트레일링 아암(2, 2`)의 앞단부는 고무부싱을 가진 조인트(6, 6`)에 의해 차체(도시안됨)를 피봇식으로 지지하며, 상기 트레일링 아암(2, 2')의 뒷단부에는 휠(8, 8`)이 결합된 구조이다. 또한, 상기 트레일링 아암(2, 2')과 차체 사이에는 현가 스프링(10. 10`)이 설치되고, 상기 트레일링 아암(2, 2')의 뒷단부에는 쇽업소버(12, 12`)가 연결되어 있다.

이와 같이 구성된 토션 빔식 현가장치는 토션 빔(4)의 토션 변형 특성으로 인하여 휠(8, 8`)의 변형이 이루어지는 특징이 있으며, 토션 변형 및 트레일링 아암의 위치 및 부싱 특성에 의해 범프(bump)시 토우인(toe-in : 바퀴를 윗쪽에서 내려다 본 경우에 양 바퀴의 앞쪽 사이거리가 뒤쪽 사이거리보다 작은 상태)으로 유도가 가능한 특징이 있다.

그런데, 토션 빔식 현가장치의 승차감을 개선시키기 위해서는 범프시 휠 센터(wheel center)를 뒤쪽으로 밀어주는 효과를 만들어야 한다. 이와 같은 효과를 만들기 위해서는 트레일링 아암의 차체 마운팅 위치를 위쪽으로 조절하면 휠이 전체적으로 범프하면서 뒤쪽으로 이동할 수 있게 된다. 이때 트레일링 아암(2, 2`)의 차체 마운팅 위치를 높여주게 되면, 전단 중심(shear center: 도2에서 B1, B2로 표시)도 같이 높여 주어야 롤축(roll axis : 도3에서 R1으로 표시)이 일정한 기울기를 가지게 되어, 범프(bump)시 토우인(toe-in)이 유지된다.

범프시 토우인이 유지되는 이유는 도2에 도시한 바와 같이, 트레일링 아암(2)의 마운팅 위치(A)와 토션빔(4)의 전단중심(B1)을 축으로 휠(8)이 회전하게 되는데, 도3에 도시한 바와 같이 마운팅 위치(A)와 전단중심(B1)이 이루는 롤축(R1)이 앞쪽으로 기울어져 있기 때문이다.

그러나 전단중심은 사이드 비임(side beam), 배기 파이프 등의 문제로 높이는데 한계가 있었다. 이러한 한계를 극복하기 위해 종래 미국특허 5813691호에서는 토션빔의 중간을 높도록 휘게 하여 전체적인 전단중심을 높이고 있으나, 언더스티어(understeer) 특성면에서 충분하지 못하다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 언더스티어 특성을 증가시켜 충분한 언더스티어 확보가 가능하게 하여 트레일링 아암의 마운팅 위치를 높여 승차감을 개선하는 토션 빔식 현가장치를 제공하는 데 있다.

도1은 일반적인 토션 빔식 현가장치를 나타내는 사시도,

도2는 종래 토션 빔식 현가장치를 나타내는 개략도(평면도),

도3은 종래 토션 빔식 현가장치의 롤축을 나타내기 위한 측면도,

도4는 본 발명에 의한 토션 빔식 현가장치를 나타내는 개략도(평면도),

도5는 본 발명에 의한 토션 빔식 현가장치의 롤축을 나타내기 위한 측면도,

도6은 도4의 토션 빔의 다양한 단면 형상도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

22, 22` : 트레일링 아암 24 : 토션 빔

26, 26` : 조인트 28, 28' : 휠

A : 마운팅 위치 B1, B2 : 전단중심

R1, R2 : 롤축

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 좌, 우 한쌍의 트레일링 아암이 토션 빔에 의해 연결되고, 상기 트레일링 아암의 앞단부가 조인트에 의해 차체를 마운팅하는 토션 빔식 현가장치에 있어서, 상기 토션 빔은 그 중간부가 차량의 전방으로 휘어져, 토션 빔의 중간부의 전단중심이 토션 빔의 양단부의 전단중심보다 전방에 위치하고 있는 것을 특징으로 한다.

상기 토션 빔의 양단부는 차량의 폭방향과 평행하게 되어 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도4에 도시한 바와 같이 그 요부를 개략적으로 도시한 바와 같이, 좌, 우 한쌍의 트레일링 아암(22, 22')이 토션 빔(24)에 의해 연결되고, 상기 트레일링 아암(22, 22`)의 앞단부는 고무부싱을 가진 조인트(26, 26`)에 의해 차체(도시안됨)를 피봇식으로 지지하며, 상기 트레일링 아암(22, 22')의 뒷단부에는 휠(28, 28`)이 결합되어 있다. 그리고, 현가 스프링, 쇽업소버 등의 구성은 도1의 구성과 동일하다.

상기 토션 빔(24)은 그 중간부가 차량의 전방으로 볼록하게 휘어져, 토션 빔의 중간부의 전단중심(B1)이 토션 빔의 양단부의 전단중심(B2)보다 전방에 위치하고 있다. 토션 빔(24)의 양단부는 차량의 폭방향과 평행하게 되어 있다.

상기 토션 빔(24)은 그 전길이에 걸쳐 포물선을 그리며 차량의 전방측으로 중간부가 볼록하게 휘어진 구조로 구성될 수도 있다.

그리고, 상기 토션 빔(24)은 도6에 도시한 바와 같이 원호상의 단면을 이루고 있는데, 그 개구부는 차량의 하방(D1), 후방(D2), 전방(D3), 상방(D4)등 다양한 방향으로 트이게 구성된다. 그리고 토션 빔(24)은 U형, ㄷ형 등의 단면형상으로 이루어질 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 토션 빔식 현가장치를 종래와 비교하여 보면, 종래 토션 빔식 현가장치에서는 도2에 도시한 바와 같이 토션빔의 중간부의 전단중심(B1)과 양단부의 전단중심(B2)이 동일한 수평라인에 위치하고 있으므로, 도3에 도시한 바와 같이 조인트(26)의 마운팅 위치(A)와 전단중심(B1)을 잇는 롤축(R1)과 마운팅 위치(A)와 전단중심(B2)를 잇는 롤축(R1)이 동일하다. 그러나 본 발명에 의한 토션 빔 현가장치에서는, 도4에 도시한 바와 같이 토션빔의 중간부의 전단중심(B1)이 양단부의 전단중심(B2)보다 차량의 전방에 위치하고 있으므로, 도5에 도시한 바와 같이 조인트(26)의 마운팅 위치(A)와 전단중심(B1)을 잇는 롤축(R1)이, 마운팅 위치(A)와 전단중심(B2)를 잇는 롤축(R2)보다 상향으로 이동하게 되어 횡력 토우인을 종래보다 높일 수 있게 된다.

본 발명에 의한 토션 빔식 현가장치에 의하면, 범프시의 토우인을 증가시켜 토션 빔식 현가장치가 근본적으로 가지고 있는 낮은 언더스티어(understeer) 특성을 증가시켜 충분한 언더스티어 확보가 가능하므로, 트레일링 아암의 마운팅 위치를 높여 승차감을 개선할 수 있게 된다.

Claims

좌, 우 한쌍의 트레일링 아암이 토션 빔에 의해 연결되고, 상기 트레일링 아암의 앞단부가 조인트에 의해 차체를 마운팅하는 토션 빔식 현가장치에 있어서,

상기 토션 빔은 그 중간부가 차량의 전방으로 휘어져, 토션 빔의 중간부의 전단중심이 토션 빔의 양단부의 전단중심보다 전방에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 토션 빔식 현가장치.
제1항에 있어서,

상기 토션 빔의 양단부는 차량의 폭방향과 평행하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 토션 빔식 현가장치.