KR20170125062A

KR20170125062A - 조향각이 큰 독립 휠 서스펜션 시스템

Info

Publication number: KR20170125062A
Application number: KR1020177027197A
Authority: KR
Inventors: 알렉산더 노이; 하인츠-요아힘 길스도르프; 크리스티안 푀어스터; 톰 렘쿨
Original assignee: 젯트에프 프리드리히스하펜 아게
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2017-11-13
Also published as: CN107428371A; EP3265364B1; JP2018510804A; DE102015203632A1; EP3265364A1; KR102396547B1; WO2016139014A1; US10435067B2; US20180251152A1

Abstract

본 발명은 하나 이상의 휠 캐리어(103), 제1 결합 로드(105), 제2 결합 로드(107) 및 하나 이상의 타이 로드(109)를 갖는 휠 서스펜션 시스템(101)에 관한 것으로서; 제1 결합 로드(105)와 제2 결합 로드(107)는 서로 관절식으로 연결되고; 제2 결합 로드(107)와 휠 캐리어(103)는 서로 관절식으로 연결되며; 타이 로드(109)는 제1 결합 로드(105)에 조향 토크를 인가하기 위해 구성되고; 조향 토크는 제1 결합 로드(105)로부터 제2 결합 로드(107)를 통해 휠 캐리어(103)에 전달된다. 휠 서스펜션 시스템은 하나 이상의 섀시 암(111)을 포함하고; 섀시 암(111)은 차체 또는 차량 프레임에 관절식으로 지지되어 휠 캐리어(103)에 관절식으로 연결되며; 섀시 암(111)과 제1 결합 로드(105)는 서로 관절식으로 연결된다.

Description

조향각이 큰 독립 휠 서스펜션 시스템

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 따른 휠 서스펜션 시스템에 관한 것이다.

제공된 섀시 기하 구조에서 도로 차량의 최소 회전 반경을 감소시키기 위해, 최대 조향각은 확대되어야 한다. 그러나, 조향각은 특히 조향 운동역학에 의해 제한된다.

문헌 DE 10 2004 053 722 A1에는 건설 중기를 위한 조향 메커니즘이 공지되어 있다. 이 경우, 4부재의 결합 메커니즘에 의해 타이 로드가 휠 캐리어에 작용한다. 리지드 액슬 또는 차량 프레임과, 휠 캐리어와, 2개의 결합 로드는 결합 메커니즘의 각각 하나의 부재를 형성한다.

본 발명의 과제는, 종래 기술에 공지된 해결책에 내포된 단점들을 피하는 휠 서스펜션 시스템을 제공하는 것에 기초한다. 특히, 독립 휠 서스펜션 시스템을 갖는 차량에서 최소 회전 반경이 감소되어야 한다.

이러한 과제는 청구범위 제1항의 휠 서스펜션 시스템에 의해 해결된다. 바람직한 실시예는 종속 청구항에 제시되어 있다.

휠 서스펜션 시스템은 하나 이상의 휠을 차량의 차체 및/또는 차량 프레임에 연결하기 위한 장치를 의미한다. 일반적으로 이러한 연결은 탄성 가능하게, 특히 앞차축에서는 조향 가능하게 이루어진다. 따라서, 휠 캐리어에서 회전 가능하게 지지된 휠이 탄성 가능하고 경우에 따라 조향 가능하도록, 휠 서스펜션 시스템은 휠 캐리어를 차체 및/또는 차량 프레임과 연결시킨다.

본 발명에 따른 휠 서스펜션 시스템은 하나 이상의 휠 캐리어, 제1 결합 로드, 제2 결합 로드 및 하나 이상의 타이 로드를 갖는다.

타이 로드는 조향 메커니즘의 구성 부품이고 조향 토크를 휠 캐리어에 전달하기 위해 사용된다. 조향되는 경우, 타이 로드는 적어도 부분적으로 차량 횡방향으로 병진 운동 또는 변위를 발생시킨다. 따라서, 조향 시에 차량 횡방향으로 연장되는 타이 로드의 운동 부품이 존재한다. 차량 횡방은 차량의 종방향에 대해 수직인 방향으로서 수평으로 진행하는 방향을 의미한다. 차량 종방향은 직진 주행하는 경우에 주행 방향과 일치한다.

결합 로드는 2개의 다른 구성 부품과 관절식으로 연결된 로드를 의미한다.

2개의 구성 부품의 관절식 연결은, 이들 두 구성 부품이 하나 이상의 회전축을 중심으로 서로 상대적으로 회전할 수 있도록 두 구성 부품이 조인트에 의해 연결되는 것을 표현한다. 따라서, 정확히 하나의 회전축을 중심으로, 정확히 2개의 회전축을 중심으로, 그리고 정확히 3개의 회전축을 중심으로 하는 관절식 연결이 가능하다. 관절식 연결은 두 구성 부품이 서로 상대적으로 병진 운동하는 것을 허용하지 않는다.

본 발명에 따른 휠 서스펜션 시스템의 제1 결합 로드와 제2 결합 로드는 서로 관절식으로 연결된다.

또한, 제2 결합 로드와 휠 캐리어도 서로 관절식으로 연결된다. 이러한 목적을 위해 휠 캐리어는 조향 레버를 형성할 수 있고, 이때 제2 결합 로드와 조향 레버는 서로 관절식으로 연결된다. 조향 레버와 나머지 휠 캐리어 사이에는 부동식 연결(rigid connection), 즉 상대 운동을 허용하지 않는 연결이 형성된다. 특히, 휠 캐리어는 조향 레버를 포괄하여 일체로 구현될 수 있다.

타이 로드를 통해 휠 캐리어에 조향 토크를 전달하는 것은 직접 이루어지는 것이 아니라, 제1 결합 로드를 거쳐 이루어진다. 상응하게 타이 로드는 제1 결합 로드에 조향 토크를 인가하도록 형성된다. 제1 결합 로드로부터 조향 토크는 제2 결합 로드를 거쳐 휠 캐리어에 전달된다. 따라서, 제1 결합 로드와 제2 결합 로드는 타이 로드로부터 휠 캐리어로의 조향 토크의 토크 흐름 내에 위치하여 조향 토크의 전달에 참여한다.

휠 서스펜션 시스템은 독립 휠 서스펜션 시스템으로서 형성된다. 본 발명에 따라, 휠 서스펜션 시스템은 상응하게 하나 이상의 섀시 암을 구비하고, 이 섀시 암은 리지드 액슬과는 대조적으로 차체 또는 차량 프레임 내에 관절식으로 지지된다. 따라서, 섀시 암은 선회 가능하거나 회전 가능하게 차체 또는 차량 프레임 내에 지지된다. 이 경우, 섀시 암과 차체 또는 차량 프레임 사이에는 병진 자유도가 없고 하나 이상의 회전 자유도가 발생한다. 따라서, 즉 정확히 하나의 회전 자유도, 정확히 2개의 회전 자유도 또는 정확히 3개의 회전 자유도가 발생한다. 또한, 섀시 암은 휠 캐리어에 관절식으로 연결된다.

제1 결합 로드는 섀시 암 내에 관절식으로 지지된다. 따라서, 섀시 암과 제1 결합 로드는 서로 관절식으로 연결된다.

따라서, 제1 결합 로드, 제2 결합 로드, 섀시 암 및 휠 캐리어는 4부재 결합 메커니즘의 각각 하나의 부재를 형성한다. 섀시 암에 제1 결합 로드가 관절식으로 연결됨으로써, 이러한 유형의 결합 메커니즘을 독립 휠 서스펜션 시스템의 조향 메커니즘으로서 사용할 수 있게 된다.

타이 로드는 직접 또는 간접적으로 제1 결합 로드에 연결될 수 있다. 휠 서스펜션 시스템의 바람직한 개선예에 따르면, 타이 로드와 제1 결합 로드 사이에는 직접 연결이 이루어진다. 그러면, 타이 로드와 제1 결합 로드는 서로 관절식으로 연결된다. 이는, 조인트의 제1 절반이 타이 로드에 부동식으로 연결되고 바로 그 조인트의 제2 절반이 제1 결합 로드에 부동식으로 연결되는 것을 의미한다. 언급된 조인트에 의해 제1 결합 로드도 조향 토크의 작용을 받는다. 다시 타이 로드는 조인트를 조향 토크로 작동시킨다.

대안적으로 휠 서스펜션 시스템은, 타이 로드가 레버 요소를 통해 제1 결합 로드에 연결되는 방식으로 형성된다. 이를 위해, 레버 요소와 제1 결합 로드는 서로 부동식으로 연결된다. 특히 레버 요소와 제1 결합 로드를 형성하는 일체형 구성 부품이 제공될 수 있다. 타이 로드는 레버 요소에 관절식으로 연결된다. 따라서, 타이 로드는 조향 토크를 레버 요소에 전달한다. 결과적으로, 레버 요소와 제1 결합 로드 사이의 부동식 연결에 의해, 제1 결합 로드는 조향 토크의 작용을 받는다.

섀시 암에 대한 제1 결합 로드의 회전은 제1 피봇점을 중심으로 이루어진다. 제1 피봇점은 제1 결합 로드에 대해 그리고 섀시 암에 대해 상대적으로 회전하는 동안 고정되어 있다. 특히 제1 피봇점은 회전축의 한 지점일 수 있다. 결합 로드들과 섀시 암이 볼 조인트에 의해 연결된 경우, 이러한 조인트의 볼 중심점이 제1 피봇점을 형성한다.

섀시 암과 휠 캐리어 사이의 관절식 연결은 제2 피봇점을 중심으로 이들 두 구성 부품의 회전을 허용한다. 제2 결합 로드와 휠 캐리어는 서로에 대해 제3 피봇점을 중심으로 회전 가능하다.

타이 로드는 제1 작용점에서 조향 토크를 제1 결합 로드에 인가할 수 있다. 이 작용점은, 타이 로드가 제1 결합 로드에 대해 회전하는 중심이 될 수 있는 피봇점이다. 따라서, 제1 작용점은 회전하는 동안 타이 로드에 대해 그리고 제1 결합 로드에 대해 상대적으로 이동하지 않는다. 타이 로드가 제1 결합 로드에 인가하는 힘과, 제1 결합 로드에 작용하는 조향 토크를 야기하는 힘은 제1 작용점을 통해 진행한다.

제1 결합 로드에 작용하는 조향 토크는 제2 작용점에서 제2 결합 로드에 전달된다. 또한, 제2 작용점도 제1 결합 로드 및 제2 결합 로드의 회전 중에 제1 결합 로드 및 제2 결합 로드에 대해 상대적으로 이동하지 않는다. 제1 결합 로드로부터 제2 결합 로드로의 조향 토크의 전달을 수반하는 힘은 제2 작용점을 통해 진행한다.

제1 피봇점, 제2 피봇점, 제3 피봇점 및 제2 작용점은, 이들이 사각형의 모서리를 형성하도록 배치된다. 특히, 제1 피봇점, 제2 피봇점, 제3 피봇점 및 제2 작용점은 쌍을 이루어 서로로부터 이격된다.

제1 피봇점과 제1 작용점 사이의 거리가 제1 피봇점과 상기 제2 작용점 사이의 거리보다 더 작은 경우, 높은 조향각의 관점에서 특히 유리한 조향 운동역학이 달성된다. 따라서, 조향 로드는 섀시 암 내에 선회 가능하게 지지된 제1 레버에 조향 토크를 인가하고, 이 제1 레버는 섀시 암 내에 선회 가능하게 지지된 제2 레버보다 더 짧으며, 제2 레버는 조향 토크를 제2 결합 로드에 전달한다.

바람직하게, 제1 피봇점, 제1 작용점 및 제2 작용점은 직선을 따라 배열된다.

특히 바람직한 개선예에서, 제1 결합 로드는 제1 피봇점과 제1 작용점 사이에서 곡률을 갖는다. 곡률은 직선으로부터 국부적으로 벗어나는 곡선을 표현한다. 따라서, 제1 결합 로드는 제1 피봇점과 제1 작용점 사이에서 직선으로부터 벗어나는 곡선을 따라 연장된다. 제1 결합 로드가 이러한 유형으로 진행하면, 제1 결합 로드가 휠 캐리어 또는 조향 레버와 충돌 없이 높은 조향각이 구현된다.

또한, 휠 서스펜션 시스템은 바람직하게 하나 이상의 삼각 서스펜션 암을 구비하도록 개선되며, 이 삼각 서스펜션 암은 위에서 언급된 섀시 암으로서 기능한다. 또한, 휠 캐리어의 안내를 위해 또 다른 삼각 서스펜션 암이 제공될 수 있다.

휠 서스펜션 시스템은, 특히 수직으로 정렬되고 차량의 종방향으로 중심에 연장되는 거울면에 대해 거울상 대칭으로 형성될 수 있다.

바람직한 실시예가 도 1에 도시되어 있다. 도면에서 동일한 도면 부호는 동일하거나 기능상 동일한 특징을 표시한다.

도 1은 휠 서스펜션 시스템을 도시한 도면이다.

도 1에 따른 휠 서스펜션 시스템(101)은 휠 캐리어(103)와, 제1 결합 로드(105)와, 제2 결합 로드(107)와, 타이 로드(109)를 갖는다. 휠 캐리어(103)는 제1 삼각 서스펜션 암(111)과 제2 삼각 서스펜션 암(113)에 의해 탄성 가능하고 조향 가능하게 안내된다. 이를 위해 제1 삼각 서스펜션 암(111)과 제2 삼각 서스펜션 암(113)은 각각 2개의 연결 부시(115)에서 선회 가능하게 차체에 고정된다.

각각 하나의 볼 조인트(117)에 의해 제1 삼각 서스펜션 암(111)과 제2 삼각 서스펜션 암(113)이 휠 캐리어(103)에 연결된다. 두 볼 조인트(117)를 통해 조향 축이 연장되고, 이 조향 축을 중심으로 휠 캐리어(103)가 선회될 수 있다.

휠(119)은 휠 캐리어(103)에 회전 가능하게 지지되어 있다.

휠 캐리어(103)의 일부는 조향 레버(121)로서 구성된다. 조향 레버(121)는 제1 결합 로드(105), 제2 결합 로드(107), 제1 삼각 서스펜션 암(111), 타이 로드(109) 및 조향 기어(123)와 함께 조향 메커니즘을 형성한다.

조향 기어(123)에 의해 타이 로드(109)는 주행 방향에 대해 횡방향으로 병진 변위될 수 있다. 타이 로드(109)는, 통상적인 바와 같이, 휠 캐리어(103)에 직접 작용하는 것이 아니라, 제1 결합 로드(105), 제2 결합 로드(107), 제1 삼각 서스펜션 암(111) 및 조향 레버(121)를 통해 형성된 결합 메커니즘을 작동시킨다. 이러한 방식으로 휠(119)의 높은 조향각이 구현된다.

101 휠 서스펜션 시스템
103 휠 캐리어
105 제1 결합 로드
107 제2 결합 로드
109 타이 로드
111 제1 삼각 서스펜션 암
113 제2 삼각 서스펜션 암
115 연결 부시
117 볼 조인트
119 휠
121 조향 레버
123 조향 기어

Claims

하나 이상의 휠 캐리어(103), 제1 결합 로드(105), 제2 결합 로드(107) 및 하나 이상의 타이 로드(109)를 갖는 휠 서스펜션 시스템(101)으로서;
제1 결합 로드(105)와 제2 결합 로드(107)는 서로 관절식으로 연결되고;
제2 결합 로드(107)와 휠 캐리어(103)는 서로 관절식으로 연결되며;
타이 로드(109)는 제1 결합 로드(105)에 조향 토크를 인가하기 위해 구성되고;
조향 토크는 제1 결합 로드(105)로부터 제2 결합 로드(107)를 통해 휠 캐리어(103)에 전달되는; 휠 서스펜션 시스템(101)에 있어서,
휠 서스펜션 시스템은 하나 이상의 섀시 암(111)을 포함하고;
섀시 암(111)은 차체 또는 차량 프레임에 관절식으로 지지되어 휠 캐리어(103)에 관절식으로 연결되며;
섀시 암(111)과 제1 결합 로드(105)는 서로 관절식으로 연결된 것을 특징으로 하는, 휠 서스펜션 시스템(101).
제1항에 있어서, 타이 로드(109)와 제1 결합 로드(105)는 서로 관절식으로 연결된 것을 특징으로 하는, 휠 서스펜션 시스템(101).
제1항에 있어서, 레버 요소를 포함하며;
상기 레버 요소와 제1 결합 로드(105)는 서로 부동식으로 연결되고;
타이 로드(109)와 레버 요소는 서로 관절식으로 연결된 것을 특징으로 하는, 휠 서스펜션 시스템(101).
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
제1 결합 로드(105)는 섀시 암(111)에 대해 피봇점을 중심으로 회전될 수 있고;
타이 로드(109)는 제1 작용점에서 조향 토크를 제1 결합 로드(105)에 인가할 수 있으며;
제1 결합 로드(105)는 제2 작용점에서 조향 토크를 제2 결합 로드(107)에 전달하고;
상기 피봇점과 상기 제1 작용점 사이의 거리는, 상기 피봇점과 상기 제2 작용점 사이의 거리보다 더 작은 것을 특징으로 하는, 휠 서스펜션 시스템.
제2항 및 제4항에 있어서, 제1 결합 로드(105)는 피봇점과 제1 작용점 사이에서 곡률을 갖는 것을 특징으로 하는, 휠 서스펜션 시스템(101).
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 삼각 서스펜션 암(111)을 포함하고;
상기 삼각 서스펜션 암(111)은 제1 섀시 암을 형성하는 것을 특징으로 하는, 휠 서스펜션 시스템(101).