KR20080109965A - 멀티 링크타입 후륜 현가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 너클과 로워 컨트롤 암 및 너클과 어시스트 링크의 각 연결부에에 차량의 주행 상태에 따라 유압 공급시스템으로부터 공급되는 작동유체에 의해 작동하는 캠버각 가변 부시유닛과 토우각 가변 부시유닛을 각각 적용하여 후륜의 캠버각과 토우각을 능동적으로 제어함으로써, 차량의 선회성능을 확보하고, 직진 주행 시에는 캠버각 및 토우각을 0에 가깝게 제어하여 직진성을 향상시키는 멀티 링크타입 후륜 현가장치를 제공하는 것이다.

멀티 링크타입 후륜 현가장치, 로워 컨트롤 암, 어시스트 링크

Description

멀티 링크타입 후륜 현가장치 {REAR SUSPENSION SYSTEM OF MULTI-LINK TYPE}

도 1은 종래 기술에 따른 멀티 링크타입 후륜 현가장치의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 링크타입 후륜 현가장치에 적용되는 너클의 사시도이다.

도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면으로, 본 발명의 실시예에 따른 캠버각 가변 부시유닛의 구성도이다.

도 4는 도 2의 B-B선에 따른 단면으로, 본 발명의 실시예에 따른 토우각 가변 부시유닛의 구성도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 캠버각 가변 부시유닛의 작동 상태도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 캠버각 가변 부시유닛 11 : 제1아웃터 레이스

13 : 제1인너 레이스 15 : 제1인슐레이터

16 : 제1유압챔버 17 : 제2유압챔버

18 : 제1포트 19 : 제2포트

20 : 토우각 가변 부시유닛 21 : 제2아웃터 레이스

23 : 제2인너 레이스 25 : 제2인슐레이터

26 : 제3유압챔버 27 : 제4유압챔버

28 : 제3포트 29 : 제4포트

본 발명은 멀티 링크타입 후륜 현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 차속과 조향각에 따라서 캠버각과 토우각을 능동적으로 제어할 수 있도록 하는 멀티 링크타입 후륜 현가장치에 관한 것이다.

차량에 있어서의 현가장치는 차체와 휠 사이에 존재하며, 이 두 강체를 하나 혹은 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 상하방향으로는 스프링과 유압 쇽 업소오버등에 의해 지지되고, 기타방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 휠 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시키는 기능을 수행하게 된다.

이러한 현가장치는 차량의 주행 중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자에게 안락한 승차감을 제공하고, 운전자의 운전행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하며, 불규칙한 노면의 주행시 타이어 접지면에서의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 구동시 차량의 조종성 및 안정성을 확보하여야 한다는 기본 조건을 만족시켜야만 한다.

이와 같은 조건을 만족시키기 위해서는 서스펜션 지오메트리에 의한 휠의 자세가 매우 중요한 요소로 작용하게 되는데, 휠의 자세는 차체와의 상대 운동에 따 라 크게 변하게 되며, 변하는 휠의 자세에 따라 차량의 전체적인 성능을 크게 좌우하게 된다.

이에 따라 최근에는 적어도 3개 이상의 링크를 사용하여 노면으로부터 입력되는 충격 및 진동과, 차체의 진동을 이상적인 기구학적 운동으로 이들을 효과적으로 수용할 수 있는 멀티 링크타입(Multi-Link Type) 후륜 현가장치가 개발되어 양산 차량에 적용되고 있다.

이러한 멀티 링크타입 후륜 현가장치의 구성은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 휠(미도시)을 회전 가능하게 지지하는 너클(101)과, 차폭 방향으로 배치되어 상기 너클(101)의 후방 하부 일측을 차체와 연결하여 주는 로워 컨트롤 암(103)과, 차폭 방향으로 배치되어 상기 너클(101)의 상부 일측을 차체와 연결하여 주는 어퍼 컨트롤 암(105), 상기 로워 컨트롤 암(103)의 전측부에 차폭 방향으로 배치되어 상기 너클(101)의 전측 부분을 차체와 연결하여 주는 어시스트 링크(107), 및 차체 길이방향으로 배치되어 상기 너클(101)의 전측 부분을 차체와 연결하여 주는 트레일링 암(109)을 포함하여 이루어진다.

물론 상기의 현가장치에는 상하 방향으로 배치되면서 완충작용을 수행하는 코일 스프링(미도시) 및 쇽 업소오버(111)가 배치된다.

여기서, 상기 로워 컨트롤 암(103)과 어시스트 링크(107)는 상기 너클(101)에 각각 부시(113)를 매개로 연결된다.

이러한 구성을 갖는 멀티 링크타입 후륜 현가장치는 차량의 선회시, 선회반경이 적어져 앞바퀴의 슬립각보다 뒷바퀴의 슬립각이 커지는 현상인 오버스티 어(Over Steer)나, 오버스티어에 반해 선회반경이 커져 앞바퀴의 슬립각이 뒷바퀴의 슬립각에 비해 커지는 현상인 언더스티어(Under Steer)를 방지하여, 차량에 안정성을 부여하도록 설계 시 여러 수단을 적용하게 된다.

이중, 한 예로서 범프(Bump)시에 상기 로워 컨트롤 암(103)은 운동 궤적에 의하여 휠의 하측부를 밀면서 상승하게 되므로 휠의 캠버각은 (-) 쪽을 향하게 기울어지게 되고, 상기 어시스트 링크(107)는 토우(Toe) 변화를 토우인(Toe-in)으로 하여 횡력을 최대한 증가시켜주거나 또는, 횡력에 대한 토우(Toe) 변화를 토우인(Toe in)으로 하여 횡력을 증가시키는 방법이 있다.

하지만 이들은 모두 범프(Bump)시 토우인(Toe in)변화에 의해 직진성능이 저하되므로 통상적으로는, 직진성과 조종안정성 및 승차감등을 감안하여 범프(Bump)시와 횡력 작용시 토우인(Toe in)변화가 작게 일어나지 않도록 절충되므로 각 성능을 극대화하는데는 제약이 있게 된다.

따라서, 상기와 같은 종래의 멀티 링크타입 후륜 현가장치는, 설계 상 제약을 해소하기 위해 AGCS(Active Geometry Control Suspension)를 사용하는데, 이는 모터(액튜에이터)를 장착하여 직진 시에는 휠(차륜)의 상하운동에 의한 토우(Toe)변화를 영(Zero)으로 하고, 선회 시에는 토우인(Toe in)으로 능동 제어함으로써, 일반적인 현가장치에서는 구현이 어려운 성능을 얻을 수 있지만, 가격이 고가이면서 모터의 무게로 인한 연비의 저하 및 고장 발생 가능성 등의 큰 한계가 있다는 등의 문제점을 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 너클과 로워 컨트롤 암 및 너클과 어시스트 링크의 각 연결부에 차량의 주행 상태에 따라 유압 공급시스템으로부터 공급되는 작동유체에 의해 작동하는 캠버각 가변 부시유닛과 토우각 가변 부시유닛을 각각 적용하여 후륜의 캠버각과 토우각을 능동적으로 제어함으로써, 차량의 선회성능을 확보하고, 직진 주행 시에는 캠버각 및 토우각을 0에 가깝게 제어하여 직진성을 향상시키는 멀티 링크타입 후륜 현가장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티 링크타입 후륜 현가장치는, 휠을 회전 가능하게 지지하는 너클과, 상기 너클을 차체와 연결하여 주는 로워 컨트롤 암 및 어퍼 컨트롤 암, 트레일링 암, 그리고 어시스트 링크를 포함하는 차량용 멀티 링크 타입의 후륜 현가장치에 있어서, 상기 로워 컨트롤 암과 상기 너클의 연결부에 구성되어 작동 유체의 유압을 이용하여 상기 휠의 캠버각을 가변하는 캠버각 가변 부시유닛; 및 상기 어시스트 링크와 상기 너클의 연결부에 구성되어 작동 유체의 유압을 이용하여 상기 휠의 토우를 가변하는 토우각 가변 부시유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 캠버각 가변 부시유닛은,상기 캠버각 가변 부시유닛은, 상기 로워 컨트롤 암이 연결되는 상기 너클의 연결부에 일체로 고정되는 제1아웃터 레이스; 상기 제1아웃터 레이스 내부에서, 상기 로워 컨트롤 암이 체결되는 제2인너 레이스; 상기 아웃터 레이스와 인너 레이스 사이에 가류 접착되며 내부에는 상기 인너 레이스 를 중심하여 차폭 방향으로 그 외측에 반원 형상의 제1유압챔버를 형성하며, 상기 인너 레이스를 중심하여 차폭 방향으로 그 내측에 반원 형상의 제2유압챔버를 형성하는 제1인슐레이터; 및 상기 제1, 제2유압챔버에 각각 연결되어 작동유체를 공급 및 배출하는 제1,제2포트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 토우각 가변 부시유닛은, 상기 어시스트 암과 상기 너클의 연결부에 일체로 고정되는 제2아웃터 레이스; 상기 아웃터 레이스 내부에서, 상기 어시스트 암이 체결되는 제2인너 레이스; 상기 아웃터 레이스와 인너 레이스 사이에 가류 접착되며 내부에는 상기 인너 레이스를 중심하여 차폭 방향으로 그 외측에 반원 형상의 제3유압챔버를 형성하며, 상기 인너 레이스를 중심하여 차폭 방향으로 그 내측에 반원 형상의 제4유압챔버를 형성하는 제2인슐레이터; 및 상기 제3, 제4유압챔버에 각각 연결되어 작동유체를 공급 및 배출하는 제3,제4포트로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멀티 링크타입 후륜 현가장치에 적용되는 너클의 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면으로, 본 발명의 실시예에 따른 캠버각 가변 부시유닛의 구성도이고, 도 4는 도 2의 B-B선에 따른 단면으로, 본 발명의 실시예에 따른 토우각 가변 부시유닛의 구성도이다.

먼저, 상기한 도 1을 통하여 본 발명이 적용되는 멀티 링크타입 후륜 현가장치의 구성을 설명한다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 멀티 링크타입 후륜 현가장치의 기본적인 구성은, 도 1에서 도시한 바와 같이, 휠(미도시)을 회전 가능하게 지지하는 너클(101)과, 차폭 방향으로 배치되어 상기 너클(101)의 후방 하부 일측을 차체와 연결하여 주는 로워 컨트롤 암(103)과, 차폭 방향으로 배치되어 상기 너클(101)의 상부 일측을 차체와 연결하여 주는 어퍼 컨트롤 암(105), 상기 로워 컨트롤 암(103)의 전측부에 차폭 방향으로 배치되어 상기 너클(101)의 전측 부분을 차체와 연결하여 주는 어시스트 링크(107), 및 차체 길이방향으로 배치되어 상기 너클(101)의 전측 부분을 차체와 연결하여 주는 트레일링 암(109)을 포함하여 이루어진다.

물론, 상기의 현가장치에는 상하 방향으로 배치되면서 완충작용을 수행하는 코일 스프링(미도시) 및 쇽 업소오버(111)가 배치된다.

이러한 구성을 갖는 멀티 링크타입 후륜 현가장치에서, 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 실시예에서는 상기 너클(101)과 로워 컨트롤 암(103) 및 상기 너클(101)과 상기 어시스트 링크(107)가 각각 연결되는 각 연결부에 작동 유체의 유압을 이용하여 휠의 캠버각을 가변하는 캠버각 가변 부시유닛(10)과 휠의 토우를 가변하는 토우각 가변 부시유닛(20)이 각각 구성된다.

먼저, 상기 캠버각 가변 부시유닛(10)은, 도 3에서 도시한 바와 같이, 제1아웃터 레이스(11), 제1인너 레이스(13), 제1인슐레이터(15), 및 제1, 제2포트(18)(19)로 구성된다.

즉, 상기 제1아웃터 레이스(11)는 상기 로워 컨트롤 암(103)이 연결되는 상기 너클(101)의 연결부에 일체로 고정된다.

상기 제1아웃터 레이스(11)의 내부에는 제1인너 레이스(13)가 구성된다.

상기한 제1인너 레이스(13)는 상기 로워 컨트롤 암(103)과 조립볼트를 통하여 체결된다.

그리고, 상기 제1아웃터 레이스(11)와 제1인너 레이스(13) 사이에는 제1인슐레이터(15)가 개재된다.

상기 제1인슐레이터(15)는 상기 제1아웃터 레이스(11)와 제1인너 레이스(13) 사이에 가류 접착되며, 내부에는 상기 제1인너 레이스(11)를 중심하여 차폭 방향으로 그 외측에 반원 형상의 제1유압챔버(16)를 형성하며, 상기 제1인너 레이스(13)를 중심으로 차폭 방향으로 그 내측에는 반원 형상의 제2유압챔버(17)가 형성된다.

여기서, 상기 제1,제2유압챔버(16)(17)에는 작동유체를 공급 및 배출하는 상기 제1,제2포트(18)(19)가 각각 형성된다.

그리고 상기 토우각 가변 부시유닛(20)은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 제2아웃터 레이스(21), 제2인너 레이스(23), 제2인슐레이터(25), 및 제3,제4포트(28)(29)로 구성된다.

상기 제2아웃터 레이스(21)는 상기 어시스트 암(107)이 연결되는 상기 너클(101)의 연결부에 일체로 고정된다.

상기 제2아웃터 레이스(21)의 내부에는 제2인너 레이스(23)가 구성된다.

상기한 제2인너 레이스(23)는 상기 어시스트 암(107)과 조립볼트를 통하여 체결된다.

그리고, 상기 제2아웃터 레이스(21)와 제2인너 레이스(23) 사이에는 제2인슐 레이터(25)가 개재된다.

상기 제2인슐레이터(25)는 상기 제2아웃터 레이스(21)와 제2인너 레이스(23) 사이에 가류 접착되며, 내부에는 상기 제2인너 레이스(23)를 중심하여 차폭 방향으로 그 외측에 반원 형상의 제3유압챔버(26)를 형성하며, 상기 제2인너 레이스(23)를 중심으로 차폭 방향으로 그 내측에는 반원 형상의 제4유압챔버(27)가 형성된다.

여기서, 상기 제3,제4유압챔버(26)(27)에는 작동유체를 공급 및 배출하는 제3,제4포트(28)(29)가 각각 형성된다.

이와 같이 구성되는 캠버각 가변 부시유닛(10)과 토우각 가변 부시유닛(20)은 상기 제1,제2,제3,제4포트(18,19,28,29)가 각각 유압공급시스템(40)과 연결되는데, 상기 유압공급시스템(40)은 제어기(50)의 제어신호에 따라 유압펌프로부터 공급되는 유압을 솔레노이드 밸브를 통하여 공급 및 차단하는 일반적인 구성을 갖는다.

여기서, 상기 제어기(50)는 차량의 속도 및 조향각에 따라서 제어신호를 상기 유압공급시스템(40)에 출력하게 되며, 이 신호에 따라서 유압이 상기 제1, 제2, 제3,제4포트(18,19,28,29)를 통하여 상기 제1,제2,제3,제4유압챔버(16,17,26,27)에 공급 및 배출된다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 멀티 링크타입 후륜 현가장치의 작동을 설명하는데 이하, 우측 현가장치와 좌측 현가장치로 나누어 설명한다.

먼저, 차량이 우측으로 선회할 경우, 도 5의 (S1)에서 도시한 바와 같이, 우측 현가장치의 캠버각 가변 부시유닛(10)은 속도 및 조향각에 따라 상기 제어 기(50)에서 출력되는 제어신호를 통해서 상기 유압공급시스템(40)에 의해 유압이 상기 캠버각 가변 부시유닛(10)의 제2유압챔버(17)에 공급되어 그 부피가 증가하고, 상기 제1유압챔버(16)에서는 유압이 배출되면서 그 부피가 줄어들게 된다.

그러면 상기 제1인너 레이스(13)는 부피가 증가된 상기 제2유압챔버(17)에 의해 차폭 방향 외측으로 이동되고, 동시에, 상기 로워 컨트롤 암(103)도 같은 방향으로 이동되면서 (-)캠버각이 증가하게 된다.

반면에, 좌측 현가장치의 캠버각 가변 부시유닛(10)은, 도 5의 (S2)에서 도시한 바와 같이, 우측 현가장치와는 반대로 상기 캠버각 가변 부시유닛(10)의 제1유압챔버(16)에 유압이 공급되어 그 부피가 증가하고, 상기 제2유압챔버(17)에서는 유압이 배출되면서 그 부피가 줄어들게 된다.

그러면 제1상기 인너 레이스(13)는 부피가 증가된 상기 제1유압챔버(16)에 의해 차폭 방향 내측으로 이동되고, 동시에, 상기 로워 컨트롤 암(103)도 같은 방향으로 이동되면서 (+)캠버각이 증가하게 된다.

그리고 상기 토우각 가변 부시유닛(20)은 상기 캠버각 가변 부시유닛(10)이 작동하는 것과는 반대로 작동하고, 이로 인해, 차량의 우측 선회 시, 우측 현가장치의 토우각 가변 부시유닛(20)은, 도 5의 (S2)와 같은 형상으로 변형되어 토우인(Toe-In)이 증가하게 된다.

반면에, 좌측 현가장치의 토우각 가변 부시유닛(20)은, 도 5의 (S1)과 같은 형상으로 변형되어 토우아웃(Toe-Out)이 증가하게 된다.

이에 따라서, 차량의 우측 선회 시, 차량 우측 바퀴는 상기 캠버각 가변 부 시유닛(10)과 토우각 가변 부시유닛(20)에 의해서 (-)캠버각 증가 및 토우인이 증가하며, 반대로 차량 좌측 바퀴에서는 (+)캠버각 증가 및 토우아웃이 증가하고, 차량의 좌측 선회 시에는 상기와 반대의 작동이 이루어지면서 횡력을 최대한 증가시켜주기 때문에 오버스티어나 언더스티어를 방지하여 보다 안전한 선회가 가능해 진다.

또한, 차량의 직진 주행 시에는 캠버각 및 토우각을 상기 캠버각 가변 부시유닛(10)과 토우각 가변 부시유닛(20)을 통하여 0에 가깝게 제어하여 직진성을 향상시키게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 멀티 링크타입 후륜 현가장치에 의하면, 너클과 로워 컨트롤 암 및, 너클과 어시스트 링크의 각 연결부에 차량의 주행 상태에 따라 작동유체에 의해 제어되는 캠버각 가변 부시유닛과 토우각 가변 부시유닛을 적용하여 후륜의 캠버각과 토우각을 능동적으로 제어함으로써, 오버스티어나 언더스티어를 방지하여 차량의 선회 성능을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 직진 시에는 캠버각 및 토우각을 0에 가깝게 제어하여 직진성을 향상시키는 등의 효과가 있다.

Claims (3)

1. 휠을 회전 가능하게 지지하는 너클과, 상기 너클을 차체와 연결하여 주는 로워 컨트롤 암 및 어퍼 컨트롤 암, 트레일링 암, 그리고 어시스트 링크를 포함하는 차량용 멀티 링크 타입의 후륜 현가장치에 있어서,

   상기 로워 컨트롤 암과 상기 너클의 연결부에 구성되어 작동 유체의 유압을 이용하여 상기 휠의 캠버각을 가변하는 캠버각 가변 부시유닛; 및

   상기 어시스트 링크와 상기 너클의 연결부에 구성되어 작동 유체의 유압을 이용하여 상기 휠의 토우를 가변하는 토우각 가변 부시유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 링크 타입의 차량용 후륜 현가장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 캠버각 가변 부시유닛은,

   상기 로워 컨트롤 암이 연결되는 상기 너클의 연결부에 일체로 고정되는 제1아웃터 레이스;

   상기 제1아웃터 레이스 내부에서, 상기 로워 컨트롤 암이 체결되는 제2인너 레이스;

   상기 아웃터 레이스와 인너 레이스 사이에 가류 접착되며 내부에는 상기 인너 레이스를 중심하여 차폭 방향으로 그 외측에 반원 형상의 제1유압챔버를 형성하 며, 상기 인너 레이스를 중심하여 차폭 방향으로 그 내측에 반원 형상의 제2유압챔버를 형성하는 제1인슐레이터; 및

   상기 제1, 제2유압챔버에 각각 연결되어 작동유체를 공급 및 배출하는 제1,제2포트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티 링크타입 후륜 현가장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 토우각 가변 부시유닛은,

   상기 어시스트 암과 상기 너클의 연결부에 일체로 고정되는 제2아웃터 레이스;

   상기 아웃터 레이스 내부에서, 상기 어시스트 암이 체결되는 제2인너 레이스;

   상기 아웃터 레이스와 인너 레이스 사이에 가류 접착되며 내부에는 상기 인너 레이스를 중심하여 차폭 방향으로 그 외측에 반원 형상의 제3유압챔버를 형성하며, 상기 인너 레이스를 중심하여 차폭 방향으로 그 내측에 반원 형상의 제4유압챔버를 형성하는 제2인슐레이터; 및

   상기 제3, 제4유압챔버에 각각 연결되어 작동유체를 공급 및 배출하는 제3,제4포트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멀티 링크타입 후륜 현가장치.

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