KR101500415B1

KR101500415B1 - 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치

Info

Publication number: KR101500415B1
Application number: KR20140157198A
Authority: KR
Inventors: 이재길; 정성희; 조윤형; 정진호
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2014-11-12
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2015-03-09
Also published as: CN105584309A; CN105584309B; US9399384B2; US20160129751A1

Abstract

커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치는 토션 빔의 양단에 각각 트레일링 암을 연결하고, 상기 좌,우측 트레일링 암은 선단에 차체와의 장착을 위한 차체체결유닛을 구성하며, 후방 내측에 스프링을 장착하기 위한 스프링 시트와 쇽 업소버 핀이 구성되고, 후방 외측에는 캐리어를 장착하기 위한 스핀들 브라켓이 구성되는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치에 있어서, 상기 차체체결유닛은 상기 트레일링 암의 선단에 일체로 구성되는 트레일링 암 부시; 상기 트레일링 암 부시의 전방에 배치되어 상기 트레일링 암 부시에 차폭방향으로 체결되는 부시 링크; 상기 트레일링 암 부시의 전방 외측에 대응하여 상기 부시 링크 상에 차고방향으로 형성되어 차체의 하측에 차고방향으로 체결되는 로워 마운팅 부시; 및 상기 로워 마운팅 부시의 후측에 대응하여 상기 부시 링크와 차체 사이에서 상기 부시 링크와 차체에 형성되는 실린더수단을 통하여 상하방향 위치이동이 가능하도록 설치되는 어퍼 마운팅 부시를 포함한다.

Description

커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치{COUPLED TORSION BEAM AXLE TYPE SUSPENSION SYSTEM}

본 발명은 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치(Coupled Torsion Beam Axle type Suspension)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 후륜측 선회 외륜의 횡력에 대한 거동(토우)특성을 제어하면서, 전후력에 대한 싱글 임팩트 특성을 개선하는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치에 관한 것이다.

일반적으로 커플드 토션 빔 액슬(CTBA ; Coupled Torsion Beam Axle)타입의 현가장치(이하, CTBA라고 칭함)는 독립현가방식의 현가장치에 비하여 승차감 및 조종 안정성 등의 설계 성능 영역이 높지 않음에도 불구하고, 단순한 부품 구성으로 인하여 낮은 생산 단가와 중량이 작은 이점으로 주로 경차 및 중,소형급 차량의 후륜 현가장치로 적용되어 왔다.

도 1은 종래 기술의 일 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술의 일 예에 따른 CTBA는 차폭방향으로 토션 빔(1)이 구비되고, 상기 토션 빔(1)의 양단에는 휠 타이어를 장착하기 위한 캐리어(3)가 장착되는 트레일링 암(5)이 각각 고정된다.

상기 트레일링 암(5)의 후방 내측에는 스프링(7)을 장착하기 위한 스프링 시트(9)와 쇽 업소버(11)를 연결하기 위한 쇽 업소버 핀(13)이 구성된다. 또한, 상기 트레일링 암(5)의 선단에는 차체와 연결하기 위한 차체체결유닛(15)이 구성된다.

상기 차체체결유닛(15)은 트레일링 암(5)의 선단에 트레일링 암 부시(21)가 구성되고, 상기 트레일링 암 부시(21)는 볼트(25)를 이용하여 차체 측의 마운팅 브라켓(23)에 체결되는 구조를 이룬다.

이러한 구성을 갖는 CTBA는 중앙에 위치한 토션 빔(1)의 비틀림 변형 특성으로 인하여 휠(Wheel)의 거동이 변경되며, 이러한 토션 빔(1)의 비틀림 변형 이외에도 트레일링 암(5)의 위치 및 차체체결유닛(15)의 구성에 의해서도 휠의 거동 특성이 변경된다.

즉, 차량은 선회 주행 시, 주행 안정성을 고려해서 다소 언더 스티어(under steer) 경향을 유지해야 하는데, 이를 위해서는 후륜 측의 선회 외륜이 토우 인(toe-in)으로 유도되고, 후륜 측의 선회 내륜은 토우 아웃(toe-out)으로 유도되어야 이상적이다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 CTBA는 다음과 같은 거동상의 문제점을 내포하고 있다.

도 2는 종래 기술의 일 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치의 횡력 입력에 따른 거동 특성을 나타내는 평면도이다.

도 2에서와 같이, 종래 기술의 일 예에 따른 CTBA는 횡력(F1)에 대해 기구학적 자유도가 "0"으로 거동이 불가하나, 트레일링 암 부시(21)의 변형에 의해 CTBA 전체가 회전하여 후륜 측의 선회 외륜(W1)에서 토우각을 발생시키는 구조로, 차량의 선회 주행 시에 범프(bump)되는 후륜 측의 선회 외륜(W1)은 횡력(F1)이 입력되어 토우 아웃(toe-out)으로 유도되는 경향이 있으며, 리바운드(rebound)되는 선회 내륜(W2)은 횡력(F1)이 입력되어 설정된 토우 각을 그대로 유지하거나 토우 인(toe-in)이 유도되는 경향이 있어 차량은 전체적으로 오버 스티어(Over steer)로 거동하여 선회 안정성이 저하되는 문제점이 있다.

즉, 이는 차체에 대한 CTBA의 기구학적 순간회전 중심점(SP; 즉, 차체에 체결된 양측 트레일링 암 부시(21)의 체결방향으로 연장된 연장선의 교차점)이 양측 휠 센터(WC)의 전방에 위치됨에 따라 후륜 측의 선회 외륜(W1)은 횡력(F1)에 의해 토우 아웃(toe-out) 경향을 나타내고, 선회 내륜(W2)은 횡력(F1)에 의해 토우 인(toe-int)의 경향을 나타내게 된다.

이러한 종래 CTBA의 선회 안정성 문제를 해결하기 위하여, 최근에는 차체에 대한 CTBA의 순간회전 중심점(SP)이 양측 휠 센터(WC)의 후방에 위치되도록 차체와 트레일링 암(5)의 차체 체결부 구조를 개선하였다.

도 3은 종래 기술의 다른 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치의 평면도이다.

도 3을 참조하면, 개선된 다른 예에 따른 CTBA는 차체에 대한 순간회전 중심점(SP)이 양측 휠 센터(WC)의 후방에 위치되도록 차체와 체결을 위한 차체체결유닛(15)으로, 차체와 트레일링 암 부시(21) 사이에 부시 링크(31)을 적용하였다.

즉, 상기 부시 링크(31)은 후단부가 상기 트레일링 암 부시(21)와 차폭방향에 평행하게 체결되고, 전단부는 차체에 대하여 회전방향으로 자유도를 갖는 로워 마운팅 부시(33)가 구성되어 차체의 하부 일측에 체결된다.

이때, 상기 로워 마운팅 부시(33)는 트레일링 암 부시(21)에 대하여 차폭 방향 외측의 전방에서 차체에 체결되도록 부시 링크(31) 상에 형성되어 차체에 차고방향으로 체결된다.

따라서 차체에 대한 CTBA의 순간회전 중심점(SP)은 로워 마운팅 부시(33)의 중심(S1)과 트레일링 암 부시(21)의 중심(S2)을 연결하는 연장선의 교차점에서 형성되어 양측 휠 센터(WC)의 후방에 위치하게 된다.

이와 같이, 다른 예에 따른 CTBA는 차체에 대한 순간회전 중심점(SP)이 양측 휠 센터(WC)의 후방에 위치되어 횡력(F1)과 전후력(F2)에 대하여 다음과 같은 거동 특성을 갖는다.

도 4는 종래 기술의 다른 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치의 횡력 및 전후력 입력에 따른 거동 특성을 나타내는 평면도이다.

도 4의 (C1)에서와 같이, 상기 다른 예에 따른 CTBA는 차량의 선회 주행 시와 같이, 양측 후륜에 횡력(F1)이 입력되는 경우, 범프(bump)되는 후륜 측의 선회 외륜(W1)은 토우 인(toe-in)으로 유도되고, 리바운드(rebound)되는 선회 내륜(W2)은 설정된 토우 각을 그대로 유지하거나 토우 아웃(toe_out)으로 유도되어 차량은 전체적으로 언더 스티어(under steer)로 거동하여 선회 안정성을 확보하게 된다.

한편, CTBA는 횡력(F1)만이 아니라 후륜에 전후력(F2)이 입력되는 경우에도 순간회전 중심점(SP)을 기준으로 회전이 유도된다.

즉, 도 4의 (C2)와 같이, 다른 예에 따른 CTBA는 제동 시나 과속 방지턱과 같이, 양측 후륜에 동시에 전후력이 입력되는 더블 임팩트 상황에서 양측 후륜이 대칭적으로 회전하기 때문에 전체적인 CTBA의 회전 효과가 상쇄되어 주행 안정성이 보장된다.

그러나 도 4의 (C3)와 같이, 다른 예에 따른 CTBA는 험로 주행 시와 같이, 양측 후륜 중, 한쪽에만 비대칭적으로 전후력(F2)이 입력되는 싱글 임팩트 상황에서 해당 후륜이 토우 아웃(toe-out)으로 유도되면서 전체적인 CTBA의 거동 특성을 불안하게 하여 주행 안정성이 저하되는 문제점이 여전히 존재한다.

본 발명의 실시 예는 부시 링크 상에 로워 마운팅 부시와 함께 어퍼 마운팅 부시로 이루어지는 강성부재를 추가 적용하여 후륜 측 선회 외륜의 횡력에 대한 거동(토우)특성을 안정적으로 제어하면서, 양측 후륜의 전후력에 대한 임팩트 특성을 개선함과 동시에, 비틀림 강성을 확보하여 롤 특성을 개선하는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시 예는 어퍼 마운팅 부시가 부시 링크와 차체 상에 실린더를 통하여 운전조건에 따라 상하 위치이동이 가능하도록 하여 선회 주행 시, 횡력에 대한 거동(토우)특성을 보다 정밀하고 안전하게 제어하여 선회 주행 성능을 향상시키는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 토션 빔의 양단에 각각 트레일링 암을 연결하고, 상기 좌,우측 트레일링 암은 선단에 차체와의 장착을 위한 차체체결유닛을 구성하며, 후방 내측에 스프링을 장착하기 위한 스프링 시트와 쇽 업소버 핀이 구성되고, 후방 외측에는 캐리어를 장착하기 위한 스핀들 브라켓이 구성되는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치에 있어서, 상기 차체체결유닛은 상기 트레일링 암의 선단에 일체로 구성되는 트레일링 암 부시; 상기 트레일링 암 부시의 전방에 배치되어 상기 트레일링 암 부시에 차폭방향으로 체결되는 부시 링크; 상기 트레일링 암 부시의 전방 외측에 대응하여 상기 부시 링크 상에 차고방향으로 형성되어 차체의 하측에 차고방향으로 체결되는 로워 마운팅 부시; 및 상기 로워 마운팅 부시의 후측에 대응하여 상기 부시 링크와 차체 사이에서 상기 부시 링크와 차체에 형성되는 실린더수단을 통하여 상하방향 위치이동이 가능하도록 설치되는 어퍼 마운팅 부시를 포함하는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 부시 링크는 상기 트레일링 암 부시가 삽입되어 체결되도록 포켓을 구성하는 포켓부; 상기 포켓부에 대하여 전방 외측에 일체로 형성되어 상기 로워 마운팅 부시가 장착되는 수평부; 상기 수평부에 대하여 후방 내부에 상기 어퍼 마운팅 부시의 일측이 연결되도록 상기 실린더수단의 로워 실린더가 형성되는 실린더부로 형성될 수 있다.

또한, 상기 실린더수단은 상기 부시 링크 상의 상기 로워 마운팅 부시의 후방 내부에 수직방향으로 형성되어 상기 어퍼 마운팅 부시의 부시 브라켓 하측에 일체로 형성되는 로워 피스톤이 삽입되는 로워 실린더; 상기 로워 실린더에 대응하여 상기 차체의 일측에 수직방향으로 장착되어 상기 어퍼 마운팅 부시의 상측에 일체로 형성되는 어퍼 피스톤이 삽입되는 어퍼 실린더; 상기 로워 실린더와 어퍼 실린더에 각각 유압라인을 통하여 연결되어 운전조건에 따라 각 실린더에 유압을 반대로 공급 및 배출하는 유압펌프를 포함할 수 있다.

또한, 상기 로워 실린더와 어퍼 실린더는 입출 유량이 동일하게 설계될 수 있다.

또한, 상기 로워 피스톤과 어퍼 피스톤은 선단면적이 동일하게 설계될 수 있다.

또한, 상기 로워 피스톤과 어퍼 피스톤은 각각 상기 로워 실린더와 어퍼 실린더에 대하여 회전방향으로 고정되도록 다각형의 단면을 가질 수 있다.

또한, 상기 어퍼 마운팅 부시는 상기 부시 브라켓과 차폭방향으로 체결될수 있다.

또한, 상기 로워 마운팅 부시의 하부에서 상기 차체의 하부 일측에 구성되는 파이프 너트에 로워 마운팅 부시와 함께 부시볼트를 통하여 체결됨과 동시에, 단부를 통하여 상기 차체에 추가 체결부를 형성하여 조립되는 스태이를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 로워 마운팅 부시는 상기 차체의 사이드 멤버 하면 일측에 구성되는 파이프 너트에 상기 스태이와 함께 차고방향으로 체결될 수 있다.

또한, 상기 로워 마운팅 부시의 중심과 상기 트레일링 암 부시의 중심을 지나는 연장선은 상기 트레일링 암 부시의 중심을 지나는 차체 길이방향 중심선에 대하여 예각을 이루되, 양측 연장선의 교차점인 순간회전 중심점이 양측 휠 센터보다 후방에 위치되도록 설정될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 부시 링크의 적용에 따라 차체에 대한 CTBA의 순간회전 중심점이 양측 휠 센터보다 후방에 위치되도록 하여 차량의 선회 주행 시, 횡력에 의한 후륜 측의 선회 외륜이 토우 인(toe-in)으로 유도되도록 하여 차량이 전체적으로 언더 스티어(under steer)로 거동하여 선회 안정성을 확보할 수 있다.

또한, 부시 링크 상에 로워 마운팅 부시와 함께 어퍼 마운팅 부시로 이루어지는 강성부재를 추가 적용하여 후륜 측 선회 외륜의 횡력 이외의 전후력에 대한 거동(토우)특성을 안정적으로 제어하면서, 양측 후륜의 전후력에 대한 임팩트 특성을 개선함과 동시에, 상기 어퍼 마운팅 부시에 의한 비틀림 강성의 확보로 롤 특성을 개선하며, 특히, 험로 주행 시와 같이, 양측 후륜 중, 한쪽에만 비대칭적으로 전후력이 입력되는 싱글 임팩트 상황이거나, 양측 후륜에 동시에 전후력이 입력되는 더블 임팩트 상황에서도 어퍼 마운팅 부시에 의해 비틀림 강성 확보로 부시 링크의 회전방향 거동을 억제하여 해당 후륜의 토우 아웃(toe-out) 경향을 억제하여 전체적인 CTBA의 주행 안정성을 확보해 주게 된다.

또한, 어퍼 마운팅 부시가 부시 링크와 차체 상에 실린더를 통하여 운전조건에 따라 상하 위치이동이 가능하도록 하여 선회 주행 시, 횡력에 대한 거동(토우)특성을 보다 정밀하고 안전하게 제어하여 선회 주행 성능을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술의 일 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치의 사시도이다.
도 2는 종래 기술의 일 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치의 횡력 입력에 따른 거동 특성을 나타내는 평면도이다.
도 3은 종래 기술의 다른 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치의 평면도이다.
도 4는 종래 기술의 다른 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치의 횡력 및 전후력 입력에 따른 거동 특성을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치의 부분 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치의 측면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치에 적용되는 차체체결유닛의 확대 단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치의 횡력 입력에 따른 거동 특성을 나타내는 평면도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치에 적용되는 실린더 수단의 작동 상태도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치에 적용되는 어퍼 마운팅 부시의 위치이동에 따른 횡력-토우 특성 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

또한, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 종래 기술을 포함하여 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.

또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 설명의 편의상, 측면도인 도 6의 우측을 전방, 좌측을 후방이라 정의하여 설명하며, 본 발명의 실시 예에 따른 CTBA는 차량의 후륜 양측에 대하여 대칭으로 설치되는 것인 바, 설명의 편의상 일측에 대해서만 설명하여도 양측에 동일하게 적용되는 것으로 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치의 부분 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치의 측면도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치에 적용되는 차체체결유닛의 확대 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치(Coupled Torsion Beam Axle type Suspension, 이하, CTBA라 칭함)는 차폭방향으로 토션 빔(1)이 구비되고, 상기 토션 빔(1)의 양단에는 캐리어(미도시)를 장착하기 위한 스핀들 브라켓(17)이 구성되는 트레일링 암(5)이 각각 고정된다.

상기 트레일링 암(5)의 후방 내측에는 스프링(미도시)을 장착하기 위한 스프링 시트(미도시)와 쇽 업소버(미도시)를 연결하기 위한 쇽 업소버 핀(미도시)이 구성된다. 또한, 상기 트레일링 암(5)의 선단에는 차체와 연결하기 위한 차체체결유닛(15)이 구성된다.

이러한 본 발명의 실시 예에 따른 CTBA에서, 상기 차체체결유닛(15)은 트레일링 암 부시(21), 부시 링크(31), 로워 마운팅 부시(33), 어퍼 마운팅 부시(35), 및 상기 어퍼 마운팅 부시(35)를 차체와 상기 부시 링크(31) 사이에 연결하는 실린더수단(37)을 포함한다.

상기 트레일링 암 부시(21)는 상기 트레일링 암(5)의 선단에 일체로 구성된다.

상기 부시 링크(31)는 상기 트레일링 암 부시(21)의 전방에 배치되어 상기 트레일링 암 부시(21)에 차폭방향으로 체결된다.

여기서, 상기 부시 링크(31)는 후측에 상기 트레일링 암 부시(21)가 삽입되어 체결되도록 포켓을 구성하는 포켓부(31a)가 형성되고, 상기 포켓부(31a)에 대하여 전방 외측에 상기 로워 마운팅 부시(33)가 장착되는 수평부(31b)가 일체로 형성된다.

또한, 도 6과 도 7을 참조하면, 상기 부시 링크(31)는 상기 수평부(31b)에 대하여 후방 내부에 상기 어퍼 마운팅 부시(35)의 일측이 연결되도록 상기 실린더수단(37)의 로워 실린더(41)가 형성되는 실린더부(31c)가 일체로 형성된다.

또한, 도 5를 참조하면, 상기 로워 마운팅 부시(33)는 상기 트레일링 암 부시(21)의 전방 외측에 대응하여 상기 부시 링크(31)의 수평부(31b) 상에 차고방향으로 형성되어 차체의 하측 즉, 사이드 멤버(60)의 하면에 차고방향으로 체결된다.

이때, 도 6을 참조하면, 상기 로워 마운팅 부시(33)는 하부에서 상기 사이드 멤버(60)의 하부 일측에 구성되는 파이프 너트(63)에 스태이(51)와 함께 부시볼트(53)를 통하여 체결된다.

또한, 상기 스태이(51)는 단부를 통하여 상기 사이드 멤버(60)에 추가적으로 체결부(61)를 형성하여 조립된다. 이때, 상기 스태이(51)의 추가적인 체결부(61)는 전단부와 외측 단부가 상기 사이드 멤버(60)의 하부에 각각 2점에서 추가 체결될 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치의 횡력 입력에 따른 거동 특성을 나타내는 평면도이다.

여기서, 도 8을 참조하면, 상기 로워 마운팅 부시(33)의 중심(S1)과 상기 트레일링 암 부시(21)의 중심(S2)을 지나는 연장선(L1)은 상기 트레일링 암 부시(21)의 중심(S2)을 지나는 차체 길이방향 중심선(L2)에 대하여 예각(θ)을 이루는데, 양측 연장선(L1)의 교차점인 순간회전 중심점(SP)이 양측 휠 센터(WC)보다 후방에 위치되도록 설정된다.

한편, 도 6과 도 7을 참조하면, 상기 어퍼 마운팅 부시(35)는 상기 로워 마운팅 부시(33)의 후측에 대응하여 상기 부시 링크(31)와 사이드 멤버(60) 사이에서 상기 부시 링크(31)와 사이드 멤버(60)에 형성되는 실린더수단(37)을 통하여 상하방향 위치이동이 가능하도록 설치된다.

즉, 상기 어퍼 마운팅 부시(35)를 상기 부시 링크(31)와 사이드 멤버(60)에 연결하기 위한 실린더수단(37)은 로워 실린더(41), 어퍼 실린더(43), 및 유압펌프(OP)를 포함한다.

상기 로워 실린더(41)는 상기 부시 링크(31) 상의 상기 로워 마운팅 부시(33)의 후방 내부, 즉, 상기 실린더부(31c)의 내부에 수직방향으로 형성된다.

이때, 상기 로워 실린더(41)에 삽입되어 작동하는 로워 피스톤(41a)은 상기 어퍼 마운팅 부시(35)의 부시 브라켓(39) 하측에 일체로 형성된다.

또한, 상기 어퍼 실린더(43)는 상기 로워 실린더(41)에 대응하여 상기 사이드 멤버(60)의 일측에 수직방향으로 장착된다.

이때, 상기 어퍼 실린더(43)에 삽입되어 작동하는 어퍼 피스톤(43a)은 상기 어퍼 마운팅 부시(35)의 상측에 일체로 형성된다.

여기서, 상기 로워 실린더(41)와 어퍼 실린더(43)는 각각의 입출 유량이 서로 동일하게 설계되고, 상기 로워 피스톤(41a)과 어퍼 피스톤(43a)은 각각의 선단면적이 서로 동일하게 설계된다.

또한, 상기 로워 피스톤(41a)과 어퍼 피스톤(43a)은 각각 상기 로워 실린더(41)와 어퍼 실린더(43)에 대하여 회전방향으로 고정되도록 4각의 단면으로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다각형의 단면 또는 상기 로워 실린더(41)와 어퍼 실린더(43)에 대하여 회전방향으로 고정되도록 하는 구성이면 단면 형상에는 제한이 없다.

즉, 상기와 같이, 로워 피스톤(41a)과 어퍼 피스톤(43a)을 각각 상기 로워 실린더(41)와 어퍼 실린더(43)에 대하여 회전방향으로 고정하는 이유는 최초 상기 어퍼 마운팅 부시(35)와 부시 브라켓(39)을 차폭방향으로 체결한 상태를 유지하기 위함이며, 상기 어퍼 마운팅 부시(35)와 부시 브라켓(39)의 체결방향이 초기상태로 유지되지 않으면, 휠의 거동 특성이 바뀌기 때문이다.

또한, 상기 유압펌프(OP)는 별도로 구비되며, 상기 로워 실린더(41)와 어퍼 실린더(43)에 각각 유압라인을 통하여 연결되어 운전조건에 따라 각 실린더(41)(43)에 유압을 상호 반대로 공급 및 배출하도록 적용된다.

따라서 상기한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 CTBA는 차체에 대한 순간회전 중심점(SP)이 양측 휠 센터(WC)의 후방에 위치되도록 차체와 체결을 위한 차체체결유닛(15)으로, 차체와 트레일링 암 부시(21) 사이에 부시 링크(31)를 적용하였다.

즉, 도 8을 참조하면, 상기 부시 링크(31)는 후단부가 상기 트레일링 암 부시(21)와 차폭방향으로 체결되고, 전단부는 차체에 대하여 회전 자유도를 갖는 로워 마운팅 부시(33)와, 회전방향으로 비틀림 강성을 갖는 어퍼 마운팅 부시(35)가 구성되어 차체의 하부 일측과 타측에 체결된다.

이때, 상기 로워 마운팅 부시(33)는 트레일링 암 부시(21)에 대하여 차폭 방향 외측의 전방에서 차체에 체결되도록 부시 링크(31) 상에 형성되어 차체에 차고방향으로 체결되고, 상기 어퍼 마운팅 부시(35)는 상기 트레일링 암 부시(21)와 로워 마운팅 부시(33) 사이에서 상기 부시 링크(31)에 대하여 소정 높이로 구성되어 상기 부시 브라켓(39)과 차폭방향으로 체결된다.

이에, 차체에 대한 CTBA의 순간회전 중심점(SP)은 로워 마운팅 부시(33)의 중심(S1)과 트레일링 암 부시(21)의 중심(S2)을 연결하는 연장선의 교차점에서 형성되어 양측 휠 센터(WC)의 후방에 위치하게 된다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 CTBA는 양측 트레일링 암(5)과 차체 사이에서 양측 부시 링크(31)가 로워 마운팅 부시(33)와 트레일링 암 부시(21)의 각 중심(S1)(S2)을 피봇점으로 하여 4절 링크기구를 이룬다.

즉, 상기 CTBA는 차량의 선회 주행 시와 같이, 양측 후륜에 횡력(F1)이 입력되는 경우, 범프(bump)되는 후륜 측의 선회 외륜(W1)은 토우 인(toe-in)으로 유도되고, 리바운드(rebound)되는 선회 내륜(W2)은 설정된 토우 각을 그대로 유지하거나 토우 아웃(toe-out)으로 유도되어 차량은 전체적으로 언더 스티어(under steer)로 거동하여 선회 안정성을 확보하게 된다.

이러한 횡력(F1)의 경우, 힘의 크기가 작고, 속도도 느린 반면, 임팩트와 같은 전후력(F2)의 경우, 횡력(F1)에 비하여 상대적으로 극히 짧은 시간에 큰 힘이 입력된다.

이에, 본 발명의 실시 예에 따른 CTBA는 상기 부시 링크(31)에 로워 마운팅 부시(33) 외에 비틀림 강성부재인 어퍼 마운팅 부시(35)가 적용되어 트레일링 암 부시(21)와 로워 마운팅 부시(33)의 직결에 의한 회전강성과 함께, 비틀림 강성을 보강하여 상기한 전후력(F2)에 의한 임팩트 특성을 개선한다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 CTBA는 로워 마운팅 부시(33)와 어퍼 마운팅 부시(35)의 강성이 병렬로 연결되어 비틀림 강성이 추가적으로 보강됨으로 차체의 롤 특성을 개선하여 NVH 등의 진동 특성이 개선된다.

또한, 로워 마운팅 부시(33)를 장착하기 위한 상기 스태이(51)는 로워 마운팅 부시(33)의 장착부와 사이드 멤버(60)를 연결하는 구조로, 상기 로워 마운팅 부시(33)의 장착부 결합 강성을 증대하는 역할을 하고, 이로 인해 차체 강성이 특히 요구되는 로워 마운팅 부시(33)의 입력점 강성을 보강해 주는 효과가 있다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치에 적용되는 실린더 수단의 작동 상태도이고, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치에 적용되는 어퍼 마운팅 부시의 위치이동에 따른 횡력-토우 특성 그래프이다.

한편, 본 발명의 실시 예 따른 CTBA에 적용되는 실린더수단(37)은 상기 어퍼 마운팅 부시(35)를 부시 링크(31)와 차체의 사이드 멤버(60) 사이에 연결하여 운전조건에 따른 실린더 구동으로, 상기 부시 링크(31)와 사이드 멤버(60) 사이에서 상기 어퍼 마운팅 부시(35)의 상하방향 위치를 가변하여 선회 주행 시, 횡력에 대한 거동(토우)특성을 보다 정밀하고 안전하게 제어하여 선회 주행 성능을 향상시킨다.

즉, 도 9의 (S1)에서와 같이, 저속, 저 횡력 구간으로의 선회 주행 시에는 상기 어퍼 실린더(43)에 유압을 공급하고, 상기 로워 실린더(41)의 유압을 배출하여 상기 어퍼 마운팅 부시(35)가 하향 이동되도록 한다.

그러면, 도 10에서 도시한 바와 같이, 상기 어퍼 마운팅 부시(35)는 초기 "P1"의 위치에서 "P3"의 위치로 하강하여 그래프에서와 같이, 후방 외륜이 횡력(F1)에 의해 토우 아웃(toe-out)으로 유도되어 요 각속도 변화를 빠르게 하여 빠른 선회 반응을 갖도록 한다.

이때, 상기 어퍼 마운팅 부시(35)의 위치를 하향 이동하여 빠른 선회 반응을 유도하더라도, 토우 아웃(toe-out)으로 유도되는 경향을 최소화하여 주행 안정감이 저하되는 현상을 조절하여 이동량을 설정한다.

반면, 도 9의 (S2)에서와 같이, 고속, 고 횡력 구간으로의 선회 주행 시에는 상기 어퍼 실린더(43)의 유압을 배출하고, 상기 로워 실린더(41)에 유압을 공급하여 상기 어퍼 마운팅 부시(35)가 상향 이동되도록 한다.

그러면, 도 10에서 도시한 바와 같이, 상기 어퍼 마운팅 부시(35)는 초기 "P1"의 위치에서 "P2"의 위치로 상승하여 그래프에서와 같이, 후방 외륜이 횡력(F1)에 의해 토우 인(toe-in)으로 유도되어 요 각속도 변화를 느리게 하여 안정적 선회 주행이 이루어지도록 유도된다.

1: 토션 빔
3: 캐리어
5: 트레일링 암
7: 스프링
9: 스프링 시트
11: 쇽 업소버
13: 쇽 업소버 핀
15: 차체체결유닛
17: 스핀들 브라켓
21: 트레일링 암 부시
31: 부시 링크
31a: 포켓부
31b: 수평부
31c: 실린더부
33: 로워 마운팅 부시
35: 어퍼 마운팅 부시
37: 실린더수단
39: 부시 브라켓
41: 로워 실린더
43: 어퍼 실린더
51: 스태이
53: 부시볼트
60: 사이드 멤버
61: 체결부
63: 파이프 너트
SP: 순간회전 중심점
F1: 횡력
F2: 전후력
OP: 유압펌프

Claims

토션 빔의 양단에 각각 트레일링 암을 연결하고, 상기 좌,우측 트레일링 암은 선단에 차체와의 장착을 위한 차체체결유닛을 구성하며, 후방 내측에 스프링을 장착하기 위한 스프링 시트와 쇽 업소버 핀이 구성되고, 후방 외측에는 캐리어를 장착하기 위한 스핀들 브라켓이 구성되는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치에 있어서,
상기 차체체결유닛은
상기 트레일링 암의 선단에 일체로 구성되는 트레일링 암 부시;
상기 트레일링 암 부시의 전방에 배치되어 상기 트레일링 암 부시에 차폭방향으로 체결되는 부시 링크;
상기 트레일링 암 부시의 전방 외측에 대응하여 상기 부시 링크 상에 차고방향으로 형성되어 차체의 하측에 차고방향으로 체결되는 로워 마운팅 부시; 및
상기 로워 마운팅 부시의 후측에 대응하여 상기 부시 링크와 차체 사이에서 상기 부시 링크와 차체에 형성되는 실린더수단을 통하여 상하방향 위치이동이 가능하도록 설치되는 어퍼 마운팅 부시;
를 포함하는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.
제1항에 있어서,
상기 부시 링크는
상기 트레일링 암 부시가 삽입되어 체결되도록 포켓을 구성하는 포켓부;
상기 포켓부에 대하여 전방 외측에 일체로 형성되어 상기 로워 마운팅 부시가 장착되는 수평부;
상기 수평부에 대하여 후방 내부에 상기 어퍼 마운팅 부시의 일측이 연결되도록 상기 실린더수단의 로워 실린더가 형성되는 실린더부;
로 형성되는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 실린더수단은
상기 부시 링크 상의 상기 로워 마운팅 부시의 후방 내부에 수직방향으로 형성되어 상기 어퍼 마운팅 부시의 부시 브라켓 하측에 일체로 형성되는 로워 피스톤이 삽입되는 로워 실린더;
상기 로워 실린더에 대응하여 상기 차체의 일측에 수직방향으로 장착되어 상기 어퍼 마운팅 부시의 상측에 일체로 형성되는 어퍼 피스톤이 삽입되는 어퍼 실린더;
상기 로워 실린더와 어퍼 실린더에 각각 유압라인을 통하여 연결되어 운전조건에 따라 각 실린더에 유압을 반대로 공급 및 배출하는 유압펌프;
를 포함하는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.
제3항에 있어서,
상기 로워 실린더와 어퍼 실린더는
입출 유량이 동일하게 설계되는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.
제3항에 있어서,
상기 로워 피스톤과 어퍼 피스톤은
선단면적이 동일하게 설계되는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.
제3항에 있어서,
상기 로워 피스톤과 어퍼 피스톤은
각각 상기 로워 실린더와 어퍼 실린더에 대하여 회전방향으로 고정되도록 다각형의 단면을 갖는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.
제3항에 있어서,
상기 어퍼 마운팅 부시는
상기 부시 브라켓과 차폭방향으로 체결되는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.
제1항에 있어서,
상기 로워 마운팅 부시의 하부에서 상기 차체의 하부 일측에 구성되는 파이프 너트에 로워 마운팅 부시와 함께 부시볼트를 통하여 체결됨과 동시에, 단부를 통하여 상기 차체에 추가 체결부를 형성하여 조립되는 스태이를 더 포함하는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.
제8항에 있어서,
상기 로워 마운팅 부시는
상기 차체의 사이드 멤버 하면 일측에 구성되는 파이프 너트에 상기 스태이와 함께 차고방향으로 체결되는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.
제1항에 있어서,
상기 로워 마운팅 부시의 중심과 상기 트레일링 암 부시의 중심을 지나는 연장선은
상기 트레일링 암 부시의 중심을 지나는 차체 길이방향 중심선에 대하여 예각을 이루되, 양측 연장선의 교차점인 순간회전 중심점이 양측 휠 센터보다 후방에 위치되도록 설정되는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.
토션 빔의 양단에 각각 트레일링 암을 연결하고, 상기 좌,우측 트레일링 암은 선단에 차체와의 장착을 위한 차체체결유닛을 구성하며, 후방 내측에 스프링을 장착하기 위한 스프링 시트와 쇽 업소버 핀이 구성되고, 후방 외측에는 캐리어를 장착하기 위한 스핀들 브라켓이 구성되는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치에 있어서,
상기 차체체결유닛은
상기 트레일링 암의 선단에 일체로 구성되는 트레일링 암 부시;
상기 트레일링 암 부시의 전방에 배치되어 상기 트레일링 암 부시에 차폭방향으로 체결되는 부시 링크;
상기 트레일링 암 부시의 전방 외측에 대응하여 상기 부시 링크 상에 차고방향으로 형성되어 차체의 하측에 차고방향으로 체결되는 로워 마운팅 부시;
상기 로워 마운팅 부시의 후측에 대응하여 상기 부시 링크와 차체 사이에서 상기 부시 링크와 차체에 형성되는 실린더수단을 통하여 상하방향 위치이동이 가능하도록 설치되는 어퍼 마운팅 부시; 및
상기 로워 마운팅 부시의 하부에서 상기 차체의 사이드 멤버의 하면 일측에 로워 마운팅 부시와 함께 부시볼트를 통하여 차고 방향으로 체결됨과 동시에, 단부를 통하여 상기 차체에 추가 체결부를 형성하여 조립되는 스태이;를 포함하며,
상기 로워 마운팅 부시의 중심과 상기 트레일링 암 부시의 중심을 지나는 연장선은 상기 트레일링 암 부시의 중심을 지나는 차체 길이방향 중심선에 대하여 예각을 이루되, 양측 연장선의 교차점인 순간회전 중심점이 양측 휠 센터보다 후방에 위치되도록 설정되는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.
제11항에 있어서,
상기 부시 링크는
상기 트레일링 암 부시가 삽입되어 체결되도록 포켓을 구성하는 포켓부;
상기 포켓부에 대하여 전방 외측에 일체로 형성되어 상기 로워 마운팅 부시가 장착되는 수평부;
상기 수평부에 대하여 후방 내부에 상기 어퍼 마운팅 부시의 일측이 연결되도록 상기 실린더수단의 로워 실린더가 형성되는 실린더부;
로 형성되는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 실린더수단은
상기 부시 링크 상의 상기 로워 마운팅 부시의 후방 내부에 수직방향으로 형성되어 상기 어퍼 마운팅 부시의 부시 브라켓 하측에 일체로 형성되는 로워 피스톤이 삽입되는 로워 실린더;
상기 로워 실린더에 대응하여 상기 차체의 일측에 수직방향으로 장착되어 상기 어퍼 마운팅 부시의 상측에 일체로 형성되는 어퍼 피스톤이 삽입되는 어퍼 실린더;
상기 로워 실린더와 어퍼 실린더에 각각 유압라인을 통하여 연결되어 운전조건에 따라 각 실린더에 유압을 반대로 공급 및 배출하는 유압펌프;
를 포함하는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.
제13항에 있어서,
상기 로워 실린더와 어퍼 실린더는
입출 유량이 동일하게 설계되는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.
제13항에 있어서,
상기 로워 피스톤과 어퍼 피스톤은
선단면적이 동일하게 설계되는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.
제13항에 있어서,
상기 로워 피스톤과 어퍼 피스톤은
각각 상기 로워 실린더와 어퍼 실린더에 대하여 회전방향으로 고정되도록 다각형의 단면을 갖는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.
제13항에 있어서,
상기 어퍼 마운팅 부시는
상기 부시 브라켓과 차폭방향으로 체결되는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.
제11항에 있어서,
상기 로워 마운팅 부시는
상기 스태이와 함께 차체의 사이드 멤버 하면 일측에 구성되는 파이프 너트에 체결되는 커플드 토션 빔 액슬 타입 현가장치.