KR890004513B1 - 독립차륜 현가장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

독립차륜 현가장치

제1도는 본 발명의 독립차륜 현가장치의 도식적인 부분 단면도.

제2도는 제1도의 독립차륜 현가장치의 부분 단면평면도.

제3도는 본 발명의 횡단지지관용 부싱커플링, 코션로드 및 스윙아암의 사시도.

제4도는 본 발명에 따라 구동토크 및 축방향 트러스트 부하를 전달하는 고정식 정속 유니버셜조인트의 부분 단면도.

제5도는 완전하중 위치 및 완전비하중 위치에 있는 본 발명의 독립차륜 현가장치의 도식적인 측면도.

제6도는 차동장치와 엔진의 결합 및 본 발명의 다른 용도에 사용할 수 있는 축방향 플런징형식의 정속 유니버셜조인트의 부분 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

5 : 차체 10 : 사시

19 : 횡단축선 38 : 차동출력축선

40 : 장착공간 42 : 차동장치

44 : 차동장치입력 46 : 차동장치 입력축선

48,50 : 차동장치출력 70 : 엔진

72 : 엔진 출력 샤프트 74 : 엔진 출력축선

76 : 유니버셜조인트 82 : 프롭샤프트

84 : 프롭샤프트축선 90 : 차륜조립체

92 : 제1현가장치부 94 : 제2현가장치부

98 : 내측 정속 유니버셜 조인트 102 : 외측 정속 유니버셜조인트

110 : 스윙아암 104 : 차륜

112 : 토션로드

본 발명은 독립차륜 현가장치, 특히 현가장치의 필수부품으로서의 정속조인트가 차륜운종 저항 현가조립체와 조합되어, 차동장치가 차량 프레임상에 설정된 제1피봇축선과 현가장치상에 설정된 제2피봇축선에 대해 피봇이 가능하게 되어 있는 차량의 독립차륜 현가장치에 관한 것이다.

본 발명은 전후방 차륜의 독립 현가장치에 적용되는 것으로 여기서 유니버셜 조인트는 엔진, 변속기 및 차동장치 하우징을 포함한 동력전달 장치로부터 하프샤프트 구동축을 통해 차륜까지 동력을 전달하는데 사용된다. 차량이 노면을 따라 주행함에 따라 차륜은 노면에 대해 상하 운동을 하게 되는데, 이와같은 운동을 진동(jounce) 및 반동(rebound)이라고 부르며, 이에 따라 여러가지 차량부품의 노면 편차가 달라진다. 만약 차륜을 노면에 수직한 면상에서 운동시킨다면 종래에는 이같은 상하운동에는 차륜과 동력전달 설비의 차동장치 사이의 스윙거리에 있어서 이에 상응하는 변화가 필요했으며, 이같은 스윙거리의 변화는 보통 차륜에 대해 구동부재를 축방향으로 조절하거나 하나의 구동부재에 대해 다른 하나의 구동부재를 축방향의 조절함에 의해 달성된다. 차륜의 상하운동 그리고 차륜에 걸리는 여러가지 하중 및 도로 사정에 따르는 현가부재의 기하학적 운동에 관련된 동적 하중 때문에 종래에는 현가장치를 설계함에 있어 구동장치 부품을 현가장치 부품으로부터 격리시켜 현가장치의 하중이 동력전달 설비 혹은 토크를 절달하는 구동부품에 걸리지 않도록 했다. 그 결과 종래 기술의 차량에 대한 구조설계 기준은 차량의 토크 전달 부품이 단지 차를 추진시키기 위한 토크부하만을 전달하도록 제한을 받으며 또한 하중 및 도로 사정에 따른 차량의 상하운동에 관련된 부하를 지탱하도록 별개의 현가장치를 설계하도록 제한을 받는다.

전술한 노면에 대한 차륜의 진동 및 반동은 동력전달 설비의 차동장치에 대해 축방향 또는 축방향 트러스트부하를 가하며, 이 트러스트 하중의 크기는 전달된 토크 그리고 도로의 평할정도, 급선회 속도, 하중의 분포, 챠륜챔버, 차체에 지탱하는 하중 및 기타의 인자에 관련된다. 이같은 축방향 트러스트부하는 차륜조립에 연결된 현가장치 조절부재에 의해 또는 토크 전달 하프샤프트 또는 구동조인트를 둘러싸는 추가구조물에 의해 차량의 샤시의 다른 위치로 전환된다.

독립차륜 현가장치는 두 가지 일반적인 형식의 유니버셜 구동 조인트, 즉 카르단형식(cardan-type)의 조인트 및 정속(constant velocity type)형식의 조인트가 사용된다. 카르단형식의 조인트는 십자형상의 코르스단부상에 평베이링 혹은 로울링베어링에 의해 연결되는 두개의 요크로써 구성된다. 이 크로스는 하나의 블록과 2개의 핀으로 구성되며 하나의 핀은 다른 하나의 핀보다 소형으로서 큰핀을 관통한다. 비록 열처리된 합금강을 사용하지만 핀의 작은 직경으로 인해 본 조인트의 축방향트러스트 부하를 지탱하는 능력에는 한계가 있으며, 이같은 축방향 트러스트부하는 보통 정상 구동토크를 지탱하는 응력의 몇배나 되는 응력을 핀에 가하게 된다. 게다가 이들 응력은 백터합으로 증가되어 악영향을 미친다. 그러나 독립후방 현가장치에 단일 카르단형식의 조인트를 사용함에 있어 가장 문제가 되는 점은 높은 토크하중하에서의 관절운동의 허용각도가 매우 제한된다는 것이다.

그 이유는 구동샤프트와 피구동샤프트 사이의 관절운동각도, 즉 진폭이 증가함에 따라 구동샤프트와 피구동샤프트의 속도비가 증가하기 때문이다. 회전속도진동(cyclic speed pulsation)은 구동조인트부재와 피구동 조인트부재 사이의 관절운동 각도가 증가함에 따라 크게 증가하게 되는데, 이같은 속도진동은 카르단 크로스 핀상에 높은 동적응력을 발생시키며 또한 관성부하가 본 조인트를 통해 전달될때 이에 대응하여 차량의 진동 및 소음을 발생시키는 원인이 된다. 이같은 동적인 고응력은 조인트구조를 마모시켜 속도의 변화를 더욱 증가시키고 카르단조인트의 높은 토크부하를 지탱하는 능력을 더욱 제한시킨다. 게다가 트러스트 부하가 걸리는 상태에서는 훅스 조인트(Hooks joint)또는 카르단 조인트의 정상적인 제조공차그 자체가 허용치 이상의 진동을 발생키는 원인이 된다.

카르단 형식의 조인트를 사용함으로써 나타나는 전술한 유해한 응력 및 부하를 피하기 위해서는, 구동부재와 피구동부재 사이의 정상 관절운동 각도가 10°이하, 대개는 3°이하인 차량에만 카르단형식의 조인트를 사용하며, 이때에도 축방향 트러스트부하를 카르단형식의 유니버셜 조인트로 부터 다른 곳으로 전환시키는 여타의 구조물이 설치되는데, 예를들면 영국 특허 제 765,659호에는 단지 구동토크만을 전달하는 카르단 형식의 유니버셜조인트의 용도가 설명되어 있으며, 구형의 소켓, 그리고 이 소켓에 결합되는 구형부재를 카르단조인트 주위에 설치하여 이곳으로부터 축방향 트러스트부하를 다른곳으로 전환한다.

에트니어(Etnyre)에 허여된 미합중국 특허 제 3,112,809호에는 활축(libe axle)의 내측단 및 외측단을 연결하는 카르단형식의 유니버셜 조인트의 용도가 설명되어 있다. 여기서 차륜상의 축방향 힘은 활축 및 캔틸레버 판스프링에 의해 지지되는 것으로서 설명되어 있으며, 또한 이 카르단 유니버셜조인트는 정상상태의 축방향 부하를 훨씬 초과하는 축방향 부하를 흡수하는 능력이 있는 것으로서 설명되어 있다. 그러나 이같은 정상상태라함은 본 조인트를 현가부재로서 사용하는 경우는 해당되지 않고 단지 구동부재로서 사용하는 경우만 해당된다.

이와같이 간절운동의 허용범위가 제한되고, 차량의 주행시 발생하는 축방향부하를 전달할 수 없음으로 이해 카르단 형식의 유니버셜죠인트는 현가부재로서는 사용할 수가 없으며, 따라서 이같은 카르단 조인트로 부터 외측으로 변위되는 다른 피봇점이 필요하며 또한 축방향 트러스트부하를 전달하기 위한 이같은 다른 피봇점에 연결되는 주가 현가제어부재를 필요로 한다.

종래에는 독립차륜 현가장치에 정속 유니버셜조인트를 사용하여 카르단 형식의 조인트의 전술한 회전속도의 변화의 악영향을 해소하는 한편, 구동샤프트에 대한 차륜의 관절운동 각도를 보다 크게하거나 동력전달장치의 차동장치에 대한 구옹샤프트의 관절운동 각도를 크게 할 수 있었다. 르제파(Rxeppa)의 미합중국 특허 제 2,046,574호 및 리체마(Ritsema)의 미합중국 특허 제 3,162,026호, 제 3,688,521호 제 3,928,985호, 제 4,240,680호 및 제 4,231,233호에는 임의의 교차 각도에서 구동부재와 피구동부재 사이의 속도를 균일하게 할수 있는 정속 유니버셜조인트가 기재되어 있다. 그러나 이같은 정속 유니버셜죠인트는 이 조인트의 구형볼부재를 통해 전달된 구동토크만 전달하는데 사용되었을 뿐이다. 이들 볼(ball)은 부분 구형인 내부 조인트 부재와 외부조인트 부재상에 성형되어 있는 일조의 축방향 대향홈내에 설치된다. 케이지형(cage)의 볼가이드 수단은 호모카이네틱면(homokinetic plane) 또는 회전을 통해 볼 포획 안내하도록 설치되며 여기서 볼의 중심은 구도샤프트와 피구동샤프트사이의 관절운동각도를 거의 2등분하여 회전운동의 정속변속이 되게 한다. 본 볼케이지는 조인트부재의 부분구형인 내외면상에서 각각 안내는 상하부분 구형면으로 구성되며 이 내외면을 윤활시켜 과잉의 열이 축적되지 않도록 하기 위해 반경방향여유치를 가지도록 설계한다.

1975년 12월 30일에 허여된 미합중국 특허 제 ,928,985호에 보다 상세히 설명되어 있는 바와같이, 연결구 동샤프트가 임의의 관절운동각도에서 노크를 전달할때 이같은 정속유니버셜 조인트의 내부에서 발생하는 마찰과 조인트의 기하학적 형상에 의해 내외부 조인트부재는 서로에 대해 위치변경 됨으로써 전술한 여유치를 가지게된다.

반경방향으로 대향해 있는 일조의 홈내의 볼은 서로 반대방향으로 주력을 발생함으로써 본 케이지를 설계에 비해 다소 한쪽으로 기울어지게 한다. 본 케이지의 상하부의 부분구형표면의 전후단부는 토크전달 부하에 의해 경사를 이루며 내외부 구형조인트부재에 대향하여 방사상으로 지지된다. 이와같은 내외 조인트부재에 대한 내외 구형 케이지면 사이의 경사접촉은 여유치가 작고 접촉표면이 큰 경우의 바람직하지 않는 마찰효과를 해소하기 위해서 허용된다. 보조인트를 통한 토크의 전달결과 발생하는 내부발생부하는 차륜당 최대 약 300파운드로 부터 감소되는 것이 관찰 되었으며, 이것은 차량이 스타트하기 바로 직전의 구동조인트의 최대 관절운동각도에서 최대 토크가 전달될때 발생하는 것이다.

어떠한 경우에서든 종전에는 정속 유니버셜조인트의 볼 및 축방향홈이 구동토크를 전달하는데 사용되어 졌으며 한편 본 내외부 조인트 부재의 구형부에는 내부에서 발생된 부하가 걸리는데 이와같은 내부 발생부하는 내외부 조인트 부재사이의 직접적인 접촉에 의해서 또는 본 케이지 사이에 게재하는 구형표면을 통해 지지되어 진다. 거구이스(Girguis)의 미합중국 특허 제 3,789,626호에 설명되어 있듯이, 여기서는 후방구동모터의 구동샤프트로서의 하나의 정속 유니버셜조인트를 고정조인트로서 사용하고 있으며, 이것의 목적은 비록 본조인트가 토크의 전달에 관련된 힘을 흡수할 수 있도록 구성되어 있는 경우라도 조인트 요소들이 축방향 내부력에 영향을 받지 않도록 유지하는 것이다.

실제로 본 조인트는 제어요소를 통한 전달축방향의 힘을 받지 않도록 설계되었다. 따라서 이같은 정속 유니버셜조인트를 구동하프샤프트의 양단에 사용했을때 종래의 이같은 정속 유니버셜조인트 중의 하나는 축방향 슬립 또는 플런징 변화됨으로써 구동조인트에 대한 피구동조인트의 운동을 가능케하며, 타단의 정속 유니버셜조인트는 비축방향 슬립 혹은 고정형식으로서 이같은 축방향 운동을 불가능하게 한다.

어떠한 경우에든 종래의 이같은 정속 유니버셜조인트 및 이들을 결합하는 구동샤프트는 토크부하와 이에 관련된 내부 발생축부하를 전달하는데만 사용되어졌을 뿐이다. 에로써 히키(Hickey)의 미합중국 특허 제3,709,314호에는 두개의 전방차륜구동샤프트의 양단부에 르제파(Rzeppa)또는 벤딕스-웨이즈형(Bendix-Weiss)의 정속 조인트를 사용하고, 후방차륜 구동사프트의 양단부에는 르제파형의 정속 조이트를 사용하는 것이 기재되어 있다. 또한 상기 특허에는 정속 유니버셜조인트로부터 외부 발생축방향 트러스트부하를 다른 곳으로 전환시키는데 사용되는 종래형식의 4개의 현가장치가 기재되어 있다.

이들 현가장치는 사실상 동일한 것으로 다만 비클림바아, 쇼크옵서버 및 전방에서부터 후방까지 그리고 측면에서 다른측면까지의 본 현가장치의 위치에 기인되는 링크 장착점에 있어서만 다르다. 상기 각 현가장치는 주지의 상부 A-프레임 및 하부 A-프레임으로 구성되는 것으로서 이들은 수직 스윙운동이 가능케하는 다수의 브래킷 수단에 의해 튜브형 프레임부재에 연결된다.

A-프레임 아암의 위시본(Wishbone)단부는 각 차륜의 중심의 전후방에 피봇연결되며, 구동 샤프트는 현가장치의 일부로 또는 전형적인 현가장치의 일부로 설명되어 있지 않다.

종래의 차량차동장치는 차량의 프레임에 장착됨으로써 차동장치 입력측이 엔진 출력축과 동축일 필요가 없게하며, 차량의 정상가동시 상기 차동장치 입력축과 엔진출력축 사이에서 운동할 수 있도록 한다. 이같은 비동축 배열과 상기 운동이 가능하도록 하기 위해서는 본 엔진의 출력을 프롭샤프트에 의해 연결되는 한쌍의 유니버셜조인트를 통해 차동장치 입력에 연결한다. 하나의 유니버셜조인트는 엔진출력으로 부터 프롭샤프트까지 엔진 샤프트-프롭샤프트의 관절운동각을 통해 구동토크를 전달하며, 한편 다른 유니버셜커플링은 프롭샤프트-차동장치의 관절운동 각을 통해 프롭샤프트의 출력단으로부터 차동장치 입력까지 구동토크를 전달한다. 이와같은 각 유니버셜조인트는 조인트 자체의 중량과 본 조인트를 장착하기 위해 엔진 또는 차동장치에 설치되는 추가구조물의 중량에 의해 차량의 중량증가의 원인이 된다. 게다가, 이같은 각 유니버셜죠인트는 차량의 조립시 또 그것을 유지하는데 별개의 문제점을 나타낸다. 바레니(Barenyi)등의 미합중국 특허 제 3,625,300호에는 하나의 지지부재에 의한 차량의 축설비의 현가장치가 설명되어 있는데, 지지부재는 상호 수직인 두개의 축을 중심으로 하여 차륜쌍이 차량의 상부구조에 대해 피봇운동을 할 수 있도록 하는 한편, 차륜과 축기어 하우징 사이의 양축을 중심으로 하여 상대운동은 할 수 없도록 한다.

본 발명에서는 주지의 정속 유니버셜조인트를 적어도 두개의 부재의 독립차륜 현가장치의 축방향 트러스트 베어링 현가부재로서 사용하고, 제2부재는 차량의 차동장치의 지지형태를 개선한 방법으로 차량의 프레임에 연결하여 비용, 중량 및 구조의 복잡성문제를 해소한다.

본 발명에서는 또한 정속 유니버셜조인트를 차량의 현가장치의 트러스트 베어링 현가부재로서 사용하고, 차량의 엔진으로부터 차동장치의 입력까지 구동토크를 전달하는 프롭샤프트에 사용된 적어도 하나의 유니버셜 조인트의 기능을 제거하는 방식으로 차동장치의 피봇운동을 가능케 한다.

본 발명에서는 또한 트러스트 베어링 정속 유니버셜조인트를 독립 현가부재로서 사용함으로써 엔진의 출력측에 대한 차동장치의 위치설정상의 제약을 해소하고, 차동장치의 설치를 단순화시킴과 동시에 비용의 절감을 달성한다.

본 발명에 따르면 횡단지지관은 제1횡단축을 중심으로하여 피봇운동할 수 있도록 차량의 프레임상에 장착된다. 상기 지관은 후방으로 연장된 차동장치 지지요크를 포함하며, 이 요크의 일단부는 횡단지지관에 연결되고, 그 타단부는 제1횡단축에 평행한, 그리고 차동장치의 장착공간 만큼 이격되어 위치하는 제2회단축이 차동장치 출력측과 동축이 되도록, 그리고 차동장치가 상기 제2횡단축을 중심으로 하여 피봇운동이 가능하도록 횡단지지요크에 의해 지지되어진다.

상기 차동장치의 입력은 프롭샤프트의 양단에 부착된 두개의 커플링에 의해 엔진의 출력에 연결된다. 제1커플링은 엔진 출력축과 프롭샤프트의 축사이의 엔진샤프트-포릅샤프트 관절운동각을 통해 엔진의 출력을 프롭샤프트에 연결해주는 축방향으로 고정된 정속 유니버셜조인트 또는 카르단형식의 유니버셜조인트로 구성할수 있다. 만일 축방향으로 고정된 정속 유니버셜조인트 또는 카르단 형식의 유니버셜조인트를 엔진 출력과 프롭샤프트 사이에 장착하는 경우, 다른 프롭샤프트의 커플링은 이 프롭샤프트의 축이 차동장치의 입력축과 동축이 되게하는 형태로 상기 프롭샤프트의 타단부를 상기 차동장치의 입력에 연결하는 스플라인 커플링(splined coupling)으로 구성한다.

축 방향 플런지형태의 정속 유니버셜조이트를 엔진의 출력과 프롭샤프트 사이에 장착하는 경우에는 예를들면 두개의 프랜지를 볼트로 결합함으로써 프롭샤프트의 타단부를 차동장치에 직접 고정시킬 수 있다. 정속 유니버셜조인트는 차동장치의 출력을 하프-샤프트조립체를 통해 차륜조립체에 연결하며, 이것에 의해 엔진의 구동토크는 차륜에 전달되며, 상기 하프-샤프트조립체는 두개의 피봇점 현가장치의 하나의 피봇점(스윙축)을 제공함에 의해 차량의 현가장치의 필수구성요소가 된다.

상기 스윙축은 제1횡단축, 제2횡단축 및 차동장치의 출력축에 대해 수직하다.

상기 횡단지지관은 상기 스윙축을 형성하는 제2피봇점에서 토션로드(torsionrod)를 지지하며, 이 토션로드에 구비되어 있는 엔진 단부는 프레임에 적절하게 고정됨으로써 상기 토션로드의 횡단관을 중심으로하여 회전운동 및 굴곡운동을 한다. 스윙아암은 상기 차륜조립체를 토션로드의 횡단관단부에 연결하며, 또한 차동장치와 차륜조립체 사이의 스윙축선을 중심으로 하는 운동을 방지한다.

상기 토션로드는 차량의 프레임과 차륜 조립체 또는 차동장치사이의 제1횡단축선을 중심으로 한 상대운동에 저항하는 데 충분한 종방향의 굴곡강성을 가진다. 상기 차동장치 상기 제1횡단축선을 중심으로 하여 차량프레임에 대해 운동함에 따라 차동장치는 엔진샤프트-프롭샤프트의 관절운동량 만큼 상기 제2횡단축선을 중심으로 하여 피봇운동된다.

본 발명은 유니버셜조인트를 엔진프롭샤프트에 장착하여 이 프롭샤프트를 엔진에 연결하고, 또한 유니버셜 조인트의 차동장치 프롭샤프트에 스플라인조인트를 사용하여 프롭샤트를 차동장치에 연결한다.

상기 엔진 프롭샤프트 단부의 유니버셜조인트는 상기 차동장치와 프롭샤프트사이에 조인트를 사용하지 않기 위해서는 축방향으로 플런징하는 정속 유니버셜조인트로 대체할 수 있다. 이 경우 상기 프롭샤프트는 직접 차동장치에 볼트 결합된다.

본 발명의 목적은 새롭고 개량된 독립차륜 현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또하나의 목적은 차동장치를 엔진에 연결하는 단지 하나의 유니버셜조인트를 이용한 새롭고 개량된 독립차륜 현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또하나의 목적은 차동장치와 차륜조립체 사이의 상대운동을 허용하는 스윙축의 베어링점 또는 두개의 피봇점 중 하나를 형성하는 정속 유니버셜조인트에 의해 차동장치를 차륜 조립체 연결하게 되는 독립차륜 현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또하나의 목적은 하나 이상의 축선을 중심으로 한 피봇 운동이 가능한 차동장치를 구비한 독립차륜 현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또하나의 목적은 차동장치가 제1횡단축선을 중심으로 하여 차량에 대해 피봇이 가능한 횡단지지관에 의해 차량에 지지되도록된 전술한 형태의 독립차륜 현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 상기 횡단지지관에는 상기 제1횡단 축선으로부터 이격위치된 제2횡단축선을 중심으로 하여 피봇이 가능하도록 차동장치를 장착시키는 차동장치 장착수단이 구비되는, 전술한 형태의 독립차륜 현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 회단지지관이 스윙축선을 형성하는 제2피봇점에서 토션로드의 단부를 지지하고, 차륜조립체는 차동장치와 차륜조립체사이의 스윙축선을 중심으로 한 상대운동을 저지하도록 토션로드에 결합된 스윙아암에 의해 토션로드의 단부에 연결되는 전술한 형태의 독립차륜 현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 상기 차동장치에는 프롭샤프트에 의해 연결된 두개의 커플링에 의해 엔진의 출력에 연결된 차동장치 입력이 구비되며, 상기 커플링 중 하나는 상기 제2횡단축을 중심으로한 차동장치의 운동을 위해 차동장치의 스플라인커플링과 결합되는 유니버셜조인트로 구성하는, 전술한 형태의 독립차륜 현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 하나의 목적은 상기 차동장치에는 프롭샤프트에 의해 엔진의 출력에 연결된 차동장치 입력이 구비되고, 상기 프롭샤프트의 일단부에는 정속 유니버셜조인트가 구비되고, 그 타단부는 볼트에 의해 차동장치에 연결되는 전술한 형태의 독립차륜 현가장치를 제공하는 것이다.

이하 도면에 도시한 실시예를 기준으로 하여 본원 발명에 대해 상세히 설명한다.

제1도-제6도는 샤시(10)에 장착된 차체(5)를 포함하는 사륜차량을 도시한 것으로서, 본 샤시(10)은 제1종방향 프레임부재(14), 제2종방향 프레임부재(16) 그리고 이들 사이에 적절하게 장착되는 적어도 1개 이상의 횡단지지부재로 구성되는 차량프레임(12)형태의 샤시지지수단에 대해 스프링 또는 충격흡수장치(도시되지않음)와 같은 주지의 방법으로써 지지된다. 이곳에 사용된 샤시 및/또는 샤시지지수단은 샤시 각 부품의 일부가 차체내에 설비되는 일체형 구조되어 있는 차체내에 포함된다.

본 횡단지지부재는 제2도와 같이 횡단관(18) 형태로서 이것의 양외단은 제1,제2종방향 프레임부재(14,16)에 장치된 부싱(20,21)에 의해 회전할 수 있도록 지지됨으로써 횡단관(18)의 축선과 동축인 횡단축선(19)에 대해 회전이 가능하다. 두개의 상호 이격된 요크아암(30,32)를 구비한 요크부재(28)형태의 차동장치 장착수단은 상기 횡단관(18)에 용접(26)에 의해 고정되어 이 횡단관(18)로 부터 후방으로 연장되어 있으며 상기 각 요크아암(30,32)에는 제5도에 도시되어 있는 차동장치 출력축(38) 혹은 임의의 적절한 축(53)과 같은 제2횡단축선과 동축인, 그리고 제2도에 도시된 바와 같이 제1횡단축선(19)와는 평행하며 후방으로 연장되어 있는 차동장치 장착공간(40)에 의해 제1횡단축선과 이격되어 있는 저어널표면(34,36)이 포함된다.

차동장치 장착공간(40)내에 설치된 차량차동장치(42)는 차동장치 입력축선 또는 포롭샤프트축선(46)과 동축인 차동장치 입력(44)와, 차동장치 출력축선(38)과 동축인 한쌍의 차동장치 출력(48,50)을 구비한다. 각 차동장치 출력(48,50)은 각각의 탄성부싱(도시되지 않음)에 의해 지지되는 환형트러니온부(도시되지 않음)을 구비하며, 이 탄성부싱은 각 트러니온부를 각 요크 아암(30,32)에 고정시키는 한쌍의 트러니온캡(도시되지 않음)에 으하여 저어널표면(34,36)에 포획 유지된다.

본 차동장치(42)는 저어널 표면(34,36)에 장착됨으로써 제2도에 도시한 바와같이 상기 요크가 차동장치 출력축선과 동축으로 장착되었을때 차동장치 출력축선(38)이 제2횡단축선과 동축이 되어 이 제 2횡단축선에 대해 피봇이 가능하도록 되어 있다. 전술한 바와같이 제5도의 임의의 적절한 축선(53)은 차동장치를 차동장치 출력축선(38)에 대해 피봇시키기 위한 것이다.

본 차량은 또한 엔진 출력축선(74)에 구동토크(torpue)를 제공하도록 된 엔진출력(72)를 구비한 엔진(70)을 구비한다.

본 엔진출력(72)는 유니버셜조인트(76)형태의 엔진커플링 및 스플라인 샤프트단부(80)형태의 차동장치 커플링을 구비한 프롭샤프트(82)를 통해 차동장치입력(44)에 연결되며, 상기 유니버셜조인트(76)와 스플라인샤프트단부(80)은 상기 프롭샤프트(82)의 양단부에 설치되어 있는 것으로서 프롭샤프트의 축선(84)와 동축배열 되어있다. 상기 유니버셜조인트는 상기 엔진 출력의 축선(74)와 프롭샤프트의 축선(84)사이에서 관절운동을 발생시킬 수 있는 훅스형태의 유니버셜조인트(76) 또는 정속 유니버셜조인트로 구성할 수 있다. 상기 프롭샤프트(82)의 스플라인 샤프트 단부(80)은 프롭샤프트의 축선(84)와 차동장치 입력축선(82)를 동축이 되게 하는 동시에 프롭샤프트가 엔진에 대해 요동운동할 수 있도록 한다. 프롭샤프트(82)는 엔진(70)의 출력축선(74)를 중심으로 하여 발생하는 구동토크를 차동장치의 입력(44)에 전달하며, 차동장치(42)는 전달된 구동토크를 양측의 차동장치출력(48,50)에 전달한다.

한편, 플런징형태(plunging type)의 정속 유니버셜조인트가 엔진커플링으로서 사용되어 질 수 있고, 한편 차동장치 커플링는 볼트 결합되는 플랜지로서 구성함으로써 차동장치(42)와 프롭샤프트(82)를 직접 연결하며, 또한 이에따라 차동장치(42)와 프롭샤프트단부(80)사이에 활주운동이나 관절운동이 발생하지 않도록 할 수 있다. 따라서, 엔진(70)과 프롭샤프트(82)를 연결하는 플런징 형태의 정속 유니버셜조인트는 엔진(70)과 프롭샤프트(82)사이에 관절운동 뿐 아나리 축방향 활주운동을 발생하게 된다. 이와같은 플런징형태의 정속 유니버셜조인트에 대해서는 계류중인 미합중국 특허 출원 제 호에 상세히 설명되어 있다.

제6도는 전술한 실시예의 플런징 형태의 정속 유니버셜조인트를 도시한 것으로서 프롭샤프트(82)는 내부 부재에 장착되어 있고, 엔진출력 샤프트(72)는 외부부재에 연결됨으로써 엔진의 출력에 대한 관절운동 뿐 아니라 축방향 운동이 가능하게 되어 있다.

수직면상에서의 엔진 출력축선(74)과 프롭샤프트축선(84)사이의 엔진샤프트-프롭샤프트의 관절운동을 허용하기 위해 차동장치(42)는 탄성부싱상의 차동장치 트러니언부가 저어널표면(34,36)에 대히 작용함에 의해 제2횡단축선(38)을 중심으로 하여 피봇운동하게 된다. 수평면상에서의 엔진출력 축선(74)와 프롭샤프트 축선(84)사이의 엔진샤프트-프롭샤프트의 관절운동을 허용하기 위해서는 차동장치의 트러니언부가 탄성부싱내에서 상기 저어널표면(34,36)에 대해 상대적으로 트위스트됨에 의해 차동장치(42)는 차동장치의 수직축선(43)을 중심으로 요동한다.

본 기술분야의 기술자들은 기타 적절한 수단에 의해 차동장치를 피봇 운동시킬 수 있음을 알수 있다.

또한 본 차량은 각 차륜 조립체(90)용 독립차륜 현가장치를 포함한다. 이와같은 독립차륜 현가장치는 적어도 하나의 제1현가부(92)와 제2현가부(94)로 구성되며 이들은 각 차륜조립체를 노면(96)에 대해 독립적으로 현가시키기 위한 것이다. 제1현가부(92)에는 하프샤프트 또는 구동샤프트(100)에 의해 외측의 정소 유니버셜조인트(102)에 연결된 내측 정속 유니버셜조인트(98)이 구비된다. 이 내측 정속 유니버셜조인트(98)은 차동장치의 출력(48,50)의 양측부에 장착되고, 외측 정속 유니버셜조인트(102)는 차륜조립체(90)에 장착되어 차륜(104)를 차륜의 축선에 대해 회전시키는데, 이것은 1980년 11월 4일 허여된 미합중국 특허 제 4,231,233호에 자세히 설명되어 있다.

내측 및 외측의 정속 유니버셜조인트(98,102)는 제4도에 도시한 바와같고 고정형태, 즉 축방향 운동을 하지 않는 형태의 유니버셜조인트로 되어 있으며, 이 조인트에는 각각 샤프트를 구비한 내부조인트부재(106) 및 외부조인트부재(108)이 구비되어 있으며, 상기 각 샤프트는 교차각, 즉 관절운동각(A)가 형성된다. 상기 관절운동가(A)는 차가 정지해 있을때에는 3-6°이고, 차가 진동 및 반동하는 조건과 완전부하상태일때에는 10-15°이상이 된다.

또한, 상기 내측 정속 유니버셜조인트(98) 및/또는 외측 정속 유니버셜조인트(102)는 제6도에 도시한 바와같은 축방향 플런징 형태의 조인트로 구성하거나, 1972. 9. 5일자에 허여된 스미스 등의 미합중국 특허 제3,688,521호에 설명되어 있는 바와 같은 텔리스코핑(telescoping)형태 또는 스플라인 형태의 조인트로 구성할 수 있는데 이것 역시 상기한 정속 유니버셜조인트와 동일하게 독립차륜 현가장치의 현가부재의 기능을 하게 된다.

또한, 내측의 조인트는 정속 유니버셜조인트로 구성하고, 외측의 조인트는 유니버셜조인트 이외의 다른 형태의 커플링으로 구성할 수도 있다.

제2현가부(94)에는 스윙아암(110)형태의 차륜운동 저항조립체와, 횡단관(18)과 결합되는 토션로드(112)가 포함되며, 각 스윙아암(110)에는 차륜단(114)와 토션로드단(116)이 구비된다. 이 차륜단(114)는 피봇너클(91)과 같은 것에 의해 차륜조립체(90)에 연결되며, 토션로드단(116)에는 이 토션로드(112)의 육각형 단부를 수납하도록 된 육각형의 소켓(120)을 구비하는 축방향부재(118)이 구비된다. 토션로드(112)의 타단부(124)는 육각형 소켓 및 볼트(126)과 같은 주지의 방법으로 차량 프레임(12)의 전방 프레임 단부(13)에는 축방향 및 원주방향으로 고정된다.

제3도에 상세히 도시한 바와같이 토션로드(112)는 환형의 로드부싱(130)내에 피봇가능하게 저어널 연결되어 있다. 싱기 환형으로 로드부싱(130)은 원주방향의 미끄럼을 방지하기 위한 플랫(flat)(136)을 구비한 플랜지(132,134)의 장착에 의해 상기한 횡단관(18)에 적절히 고정된다.

제1 및 제2현가부(92,94)는 내측 정속 유니버셜조인트(98)의 호모카이네틱 중심(99)와 일직선으로 배열된 토션로드(112)의 종축선(113)에 의해 형성되는 스윙축선(140)을 중심으로 피봇된다. 따라서, 토션로드(112)은 스윙아암이 스윙축선(140)에 대해 피봇됨에 따라 부싱(130)에 대해 선회운동하며, 또한 상기 제1 및 제2 현가부(92,94)는 상기 횡단 축선(19)을 중심으로 하여 피봇된다. 그러나 이러한 피봇운동은 전술한 차륜운동 저항조립체에 의해 억제된다. 상기 스윙축선(140)은 스윙아암(110)의 동작을 통해 차동장치(42)와 차륜조립체(90) 사이에서 상대운동이 가능하다. 그러나 이와같은 스윙축선(140)의 상대운동은 토션로드(112)의 육각형 단부(122)로 부터 스윙아암(110)을 통해 차륜 조립체(90)까지 연결된 토션로드(112)의 비틀림강성에 의해 저항을 받게된다. 토션로드(112)의 비틀림강성은 다른 현가의 고려사항에 따라 적절히 선택할 수 있다.

각 토션로드(112)는 다른 현가의 고려사항에 따라 선택된 소정의 종방향 강성, 즉 굽힘 강성을 가진다. 이같은 종방향 굽힘강도는 로드부싱(130)을 통해 횡단관(18)에 전달되어 차량프레임(12)와 차동장치(42) 및 차륜조립체(90)이 횡단축선(19)를 중심으로 하여 운동하는 것을 저지한다. 이와같이 굽힘운동을 저지하는 기능을 가지는 수단의 다른 예로서는 코일스프링을 차륜조립체(90)와 샤시(10)사이에 장착하거나 유압수준 조절수단을 차륜 조립체(90)이나 차동장치(42)에 장착시키는 것을 들 수 있다. 또한 본 운동 정항수단에는 나선형스프링, 판스프링 충격흡수장치 기타 부지의 현가장치의 여러가지 조합이 포함된다.

이하 본 발명의 독립차륜 현가장치의 작동을 제5도를 참고로하여 설명한다. 도면상에서 위치(Ⅰ)은 완전부하 상태로서 차량은 5명의 인원과 300파운드의 무게에 해당하는 부하를 지탱하고 있을때이며, 위치(Ⅱ)는 표준적인 비부하상태로서 차륜이 지면으로 부터 떨어져 자유회전하는 상태에 이를때까지 차량프레임은 지면으로부터 상승된다. 본 독립차륜 현가장치는 진동, 반동, 코너링(급회전)을 포함한 통상의 조건들이 위치(Ⅰ)및 위치(Ⅱ)의 중간위치에서 발생하도록 설계된 것이다.

완전하중 위치(Ⅰ)의 경우, 차량프레임(12)와 횡단관(18)은 노면(96)을 향해 하향이동 한다. 즉, 제2도에서 지면쪽으로, 그리고 제1도 및 제5도에서 노면(96)을 향해 하향이동하는 것이 된다. 차륜(104)가 노면(96)에 대해 진동이나 반동을 하지 않는다고 가정했을때, 각 차륜(104)는 횡단축선(19)와 스윙축선(140)을 중심으로 하여 차량프레임(12)에 대해 상향이동하는 경향이 있으나, 이와같은 상향이동은 스윙아암(110)과 연결되는 토션로드(112)에 의해 저지되어 감소된다. 스윙축선(140)에 대한 상향운동은 각 토션로드(112)의 비틀림 강성에 의해 저항을 받으며, 회단축선(19)에 대한 상향운동은 각 토션로드(112)의 종방향 굽힘강성에 의해 저항을 받는다.

요크부재(28,30)이 차동장치 출력축산(38)뿐 아니라 제5도에서 도시한 횡단축선(19) 또는 평행축선(53)에 대해 피봇이 가능하므로 횡단관(18)은 노면(96)에 대해 하향운동을 한다. 요크부재(28,30)의 하향이동에 따른 차동장치 입력(114)의 엔진(72)에 대한 전방으로의 약간의 이동을 허용하기 위해서 프롭샤프트(82)의 엔진단부(86)은 정속조인트(76)내에서 전방으로 약간(86')전진한다.

본 발명은 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변경 및 개조가 가능한다.

Claims (8)

1. 구동토크를 제공하는 엔진, 이 엔진으로부터 제2프롭샤프트 단부에 구동토크를 전달함과 동시에 엔진 샤프트-프롭샤프트의 관절운동을 허용하도록 된 유니버셜조인트에 의해 상기 엔진에 연결되는 제1프롭샤프트 단부 및 프롭샤프트의 축선을 구비한 프롭샤프트와 샤시, 그리고 이 샤시를 탕성지지함과 동시에 노면에 대해 변위가 가능한 차량지지부를 구비하는 찰라의 독립차륜 현가장치에 있어서, 제1횡단축선(19)에 대해 피봇이 가능하도록 상기 샤시 지지수단에 의해 지지되는 프레임부재(14,16) 횡단관(18) 부싱(20)(21)으로 되고, 상기 제1횡단축선(19)에 대해 평행하며, 에 1횡단축선(19)으로 부터 차동장치의 장착공간(40)만큼 이격 위치된 제2횡단축선(38)이 형성되며, 상기 제1횡단축성(19)과 제2횡단축성(38)사이에서 연장되어 있는 차동장치 지지수단(26,28,30,32,34,36)를 구비하는 횡단지지부재와, 상기 제2횡단축선(38)에 대해 피봇될 수 있도록 상기 차동장치 장착공간(40)내에 상기 차동장치 지지수단에 의해 지지되며 차동장치 입력(44)이 구비되고 ,이 차동장치 입력(44)에는 이 차동장치 입력축선(46)이 형성되며, 이 차동장치 입력(44)은 이 차동장치 입력축선(46)이 상기 프롭샤프트의 축선(84)과 동룩이 되는 상태로 제2프롭샤프트 다눕에 연결됨으로써 프롭샤프트(82) 차동장치(42)의 관절운동을 방지하며, 상기 차동장치 출력(48,50)은 상기 제2프롭샤프트(38)과 동축인 차동장치 출력축선이 형성되며, 상기 차동장치출력(48,50)은 상기 제2프롭샤프트 단부에 의해 상기 차동장치 입력(44)에 전달된 구동토크를 상기 차동장치 출력축선을 따라 재전달하는 차동장치(42)와, 상기 차동장치 출력(48,50)과 상기 치륜조립체(90)에 연결되고, 상기 구동토크와 축방향 트러스트 부하를 전달하며, 상기 제1횡단축선(19), 제2횡단축선(38) 및 상기 차동장치 출력축선중 하나의 축선에 대해 수직인 스윙축선(140)을 형성하는 제1 및 제2베어링점 중의 하나의 베어링 점의 작용을 하는 정속 유니버셜조인트(98,102)와, 상기 스윙축선(140)을 형성하는 다른 베어링점에서 상기 횡단지지부재에 의해 지지됨으로써 상기 정속 유니버셜조인트(98,102)를 통해 상기 스윙축선(140)에 대해 피봇이 가능한 피봇장치와, 상기 차동장치(42)가 상기 하나의 축선에 대해 피봇될 수 있도록 상기 차륜조립체(90) 및 상기 피봇장치에 연결되는 아암(120)으로 이루어지고, 상기 차량지지부가 변위됨에 따라 상기 차동장치(42)는 상기 제2횡단축선(38)에 대해 피봇되는 한편, 상기 제1프롭샤프트 단부는 상기한 엔진샤프트-프롭샤프트의 관절운동을 함으로써 상기한 프롭샤프트-차동장치의 관절운동을 방지하는것을 특징으로 하는 차량의 독립 차륜 현가장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 독립차륜 현가장치의 피봇장치가 상기 스윙축선(140)에 대해 운동하는 것을 저지시키기 위한 토션로드(112)를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립차륜 현가장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 피봇장치가 상기 하나의 축선에 대한 운동을 저지시키기 위해 종방향 운동 저항 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 독립차륜 현가장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 차동장치(42)가 상기 제1횡단축선(19), 상기 제2횡단축선(38), 상기 차동장치 출력축선 및 상기 스윙축선(140)중의 제1 및 제2축선에 대해 피봇될 수 있는 것을 특징으로 하는 독립차륜 현가장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 차동장치(42)가 상기 축선(19,38,140)중의 제3축선에 대해 피봇될 수 있는 것을 특징으로 하는 독립차륜 현가장치.
6. 차량의 샤시를 지지하는 차량지지부를 구비한 차량의 차륜조립체용 독립차륜 현가장치에 있어서, 횡단축선(19,38)에 대해 피봇될 수 있도록 상기 샤시 지지지체에 의해 지지되는 횡단지지부재, 상기 횡단지지부재에 연결되며, 출력축선과 출력축선을 따라 측방향 트러스트 부하를 전달하도록 된 내측 정속 유니버셜 조인트(98)를 구비한 동력전달장치, 상기 내측 정속 유니버셜조인트(98)를 통해 상기횡단축선(19,38)과 상기 출력축선에 수직인 스윙축선(140)에 대해 피봇될 수 있도록 상기 횡단지지부재에 의해 지지되는 피봇장치.

   상기 동력전달장치가 상기 출력축선, 상기 횡단축성(19,38) 및 상기 스윙축선(140)중의 적어도 두개의 축선에 대해 피봇될 수 있도록 상기 피봇장치와 상기 차륜조립체(90)에 연결되는 아암(110)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 독립차륜 현가장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 동력전달장치는 상기 출력축선, 횡단축선(19,38) 및 스윙축선(140)중 나머지 다른 축선에 대해 피봇될 수 있는 것을 특징으로 하는 독립차륜 현가장치.
8. 엔진으로 부터 차동장치(42)를 통해 노면에 접촉해 있는 차륜까지 토크를 전달하기 위한 동력전달장치를 구비하는 차량의 독립차륜 현가장치에 있어서, 상기 차량에 대해 운동할 수 있도록 상기 차량에 장착되고 제1횡단축선(19)을 구비한 횡단지지부재, 상기 제1횡단축선(19)에 대해 소정의 거리만큼 이격위치된 제2횡단축선(38), 상기 차량이 상기 노면에 대해 변이되어질때 상기 차동 장치(42)가 상기 제1 및 제2횡단축선에 대해 피봇되도록 상기 차동장치(42)를 횡단 지지부재와 상기 제2횡단축선(38)에 장착시키는 장착부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 독립차륜 현가장치.

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