KR20070035874A - 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차축과 차체 사이에 설치되어서 차의 중량을 지지함과 동시에 노면을 통한 진동이 차체로 전달되지 않게 흡수하면서 차량의 롤 자세를 흡수하고 차량 선회시 캠버 스러스트를 충분히 확보할 수 있는 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치에 관한 것으로, 인슐레이터와 결합되어서 차체의 바디에 연결되는 스트럿; 볼트와 너트에 의해 상기 스트럿과 결합되는 링크; 볼 조인트와 너트에 의해 상기 링크와 결합되는 너클; 및 상기 너클과 힌지 결합된 로워 암;을 포함하여 구성되게 함으로써, 범프 캠버 변화량을 증가시킬 수 있고, 스티어링 회전 중심축인 킹핀축의 설정이 자유스러우며, 회전 중심이 스트럿 탑 포인트와 무관하여 스트럿 베어링이 제거 가능한 효과를 제공한다.

맥퍼슨 현가장치, 스트럿, 캠버, 로워 암, 인슐레이터

Description

차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치{A suspension of McPherson strut type for controlling camber of vehicle wheel}

도 1은 종래의 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치에 대한 개략도.

도 2는 종래의 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치를 사용할 때의 캠버 특성을 나타낸 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치에 대한 개략도.

도 4는 본 발명에 따른 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치에 있어서, 링크와 너클에 대한 분해사시도.

도 5는 본 발명에 따른 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치를 사용할 때의 캠버 특성을 나타낸 그래프.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

4: 바디 5: 인슐레이터

10: 스트럿 12: 볼트

14, 26: 너트 16: 스트럿 홀

20: 링크 22: 링크 홀

24: 링크 볼 조인트 25: 링크 볼 조인트 중심점

30: 너클 32: 너클 홀

40: 로워 암 42: 로워 암 볼 조인트

45: 로워 암 볼 조인트 중심점

본 발명은 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차축과 차체 사이에 설치되어서 차의 중량을 지지함과 동시에 노면을 통한 진동이 차체로 전달되지 않게 흡수하면서 차량의 롤 자세를 흡수하고 차량 선회시 캠버 스러스트를 충분히 확보할 수 있는 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차는 주행 중 노면으로부터 각종의 진동이나 충격을 받으므로, 차축과 프레임 사이에 완충장치를 연결하고 진동과 충격이 프레임에 직접 전달되지 않도록 하여 승차감을 향상시키고 자동차의 각 부분을 손상으로부터 보호하고 있는 데, 상기 완충장치를 포함하여 프레임과 차축을 연결하고 있는 기구를 현가장치라 한다.

상기 현가장치는 자동차의 주행 중 노면에서 받은 충격이나 진동을 완화하여 승차감과 자동차의 안정성을 향상시키기 위한 것으로서, 섀시 스프링 및 섀시 스프링의 고유진동을 제어하여 승차감을 향상시키는 쇽 업소버(shock absorber), 자동 차의 롤링을 방지하는 스테빌라이저(stabilizer) 및 각종 링크 기구로 구성되어 있다.

이러한 현가장치에는 차륜 구동방식과 스프링 시스템의 종류에 따라 여러 가지 형식의 액슬(axle) 또는 현가장치가 사용되고 있다.

따라서, 상기 현가장치 중의 하나로서 독립현가장치가 있는 데, 이는 전차륜 현가장치로서 적합하지만, 설치 공간이 작아도 되고, 무게가 가볍고, 좌우 차륜이 서로 독립적이라는 장점 때문에 후륜 현가장치, 특히 승용자동차의 후차축 현가장로서 많이 이용되고 있다.

독립현가식의 앞 현가장치는 차축을 분할하여 양쪽 바퀴가 서로 관계없이 움직이게 하여 좌우 어느 쪽이든 바퀴에 장애물이 걸리거나 부딪쳐도 그 바퀴만이 상하로 운동하게 되어 차체는 기울지 않는 구조로 되어 있으며, 그 종류로는 위시본형(Wishbone type), 맥퍼슨형(McRherson type), 및 트레일링암형(Trailing Arm type) 등이 있다.

이들 중 상기 맥퍼슨형은 조향 너클과 같이 쇽 업소버가 내장된 스트럿, 코일 스프링 등이 일체로 구성되어 있고, 코일 스프링은 스트럿에 설치된 상부 스프링 시트와 하부 스프링 시트 사이에 설치된다.

한편, 맥퍼슨형의 개량형으로서 맥퍼슨 스트럿형이 있는 데, 상기 맥퍼슨 스트럿형은 맥퍼슨 원형에 가로놓인 라이프 스프링을 병용한 것으로서 코일 스프링의 설치 위치를 아래 암과 프레임 사이에서 변경한 것이다.

종래 맥퍼슨 스트럿형 현가장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 스트럿(1), 너클(2), 로워암(3), 스트럿(1)을 장착하고 있는 차체의 바디(4)로 구성되어 있으며, 상기 너클(2)과 스트럿(1)은 고정 체결되어 있다.

여기서, 지오메트리 특성인 스티어링 회전 중심축인 킹핀축은 스트럿 인슐레이터(5)의 중심점(6)과 로워암 볼 조인트 중심점(7)의 연결선이 된다.

상기와 같은 맥퍼슨 스트럿 현가장치는 간단하면서 매우 실용적인 현가장치이지만 차량 성능 측면에서 한계를 내포하고 있다.

일반적으로 차량이 선회할 때에 캠버는 차량의 롤 자세를 흡수하고 캠버 스러스트를 발생시켜 타이어 그립력을 확보할 수 있도록 해준다.

그러나, 상기 맥퍼슨 스트럿 현가장치는, 도 2에 도시된 바와 같이 실제로 차량의 선회 상태에서 확보되어야 할 목표 캠버 수치보다 훨씬 부족한 값을 갖는 것을 볼 수 있다.

이러한 경우, 차량은 선회시 충분한 캠버 스러스트를 확보하지 못하여, 즉, 원심력을 확보하지 못하기 때문에 선계 한계에 일찍 도달하여 전륜의 드리프트 발생 확률을 높이게 된다.

통상적으로 운전자는 극한 상황에서 차량 드리프트에 대한 대처가 불가능하므로 차량 안정성 확보 측면에서 캠버가 추가로 확보될 필요성이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 스트럿과 너클 사이에 링크를 삽입 설치함으로써 스티어링 회전 중심축인 킹핀축을 멀티 링크처럼 자유자재로 설정하여 차량의 롤 자세를 흡수하고 차량 선회시 캠버 스러스트를 충 분히 확보할 수 있는 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치를 제공하는 데에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치의 실시예는, 인슐레이터와 결합되어서 차체의 바디에 연결되는 스트럿; 볼트와 너트에 의해 상기 스트럿과 결합되는 링크; 볼 조인트와 너트에 의해 상기 링크와 결합되는 너클; 및 상기 너클과 힌지 결합된 로워 암;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 스티어링 회전 중심축은 상기 링크의 볼 조인트 중심점과 상기 로워 암 볼 조인트 중심점의 연결선이 되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치에 대한 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치에 있어서, 링크와 너클에 대한 분해사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치를 사용할 때의 캠버 특성을 나타낸 그래프이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 맥퍼슨 스트럿형 현가장치는 스트럿(10, 링크(20), 너클(30), 및 로워 암(40)으로 구성된다.

상기 스트럿(10)은 그의 상부가 인슐레이터(5)와 결합되어서 차체의 바디(4) 에 연결되고, 하부는 스트럿 홀(16)과 링크 홀(22)을 관통하는 볼트(12)와 너트(14)로 체결됨으로서 링크(20)와 결합되며, 차축의 지주 역할을 한다.

상기 링크(20)는 그의 일단부에 링크 홀(22)을 구비하여서 볼트(12)와 너트(14)에 의해 상기 스트럿(10)과 결합되며, 타단부는 볼 조인트(24)와 너트(26)에 의해 너클 홀(30)과 결합된다.

상기 링크(20)가 스트럿(10)과 너클(30) 사이에 삽설되어서 스티어링 회전 중심축인 킹핀축을 상기 링크(20)의 볼 조인트(24) 중심점(25)과 상기 로워 암(40)의 볼 조인트(42) 중심점(45)의 연결선으로 변경한다.

따라서, 상기 스트럿(10)과 너클(30) 사이의 자유도를 "0"에서 "3"으로 향상시켰다.

상기 너클(30)은 종래의 스트럿(10)에 체결되는 것과는 달리, 일측에 너클 홀(32)을 형성하여서 상기 링크 볼 조인트(24)와 너트(26)에 의해서 상기 링크(20)와 체결되며, 타단부는 종래의 방식과 동일하게 로워 암(40)의 볼 조인트(42)와 힌지 결합된다.

따라서, 상기와 같은 스트럿(10)과 너클(30) 사이에 링크(20)가 삽설되는 본 발명의 맥퍼슨 스트럿형 현가장치의 작동상태를 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

상기 스트럿(10)이 작동하면 동시에 너클(30)이 작동되는 종래의 구조와는 다르게, 중간에 링크(20)를 개재시켜서 스트럿(10)과 너클(30) 사이의 자유도가 크게 증가되도록 하였다.

즉, 종래의 스티어링 회전 중심축인 킹핀축 설정이 차체와 스트럿(10) 장착 위치와 관련있는 것과는 다르게, 본 발명의 스티어링 회전 중심축은 링크 볼 조인트 중심점(25)과 로워 암 볼 조인트 중심점(45)의 연결선으로 두어 차체와 무관하게 지오메트리로 설정 가능하게 되어 차체 설계 자유도를 크게 향상시켰다.

따라서, 일반적으로 목표를 두고 있는 캠버의 특성에 훨씬 근접하게 향상된 캠버 특성을 달성할 수 있게 한다(도 5 참조).

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치를 이용하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째. 캠버 콘트롤 링크를 추가함으로써 범프 캠버 변화량을 기존 맥퍼슨 대비 2 내지 3배 이상 증가시킬 수 있다.

둘째. 스티어링 회전축인 킹핀축 설정이 매우 자유로워 졌다.

셋째. 종래의 맥퍼슨 현가장치의 타이어 회전은 스트럿의 베어링을 중간매개로 회전하는 데 비하여, 회전 중심이 스트럿 탑 포인트와 무관하므로 스트럿 베어링 삭제가 가능하다.

Claims (2)

1. 인슐레이터(5)와 결합되어서 차체의 바디(4)에 연결되는 스트럿(10);

   볼트(12)와 너트(14)에 의해 상기 스트럿(10)과 결합되는 링크(20);

   볼 조인트(24)와 너트(26)에 의해 상기 링크(20)와 결합되는 너클(30); 및

   상기 너클(30)과 힌지 결합된 로워 암(40);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치.
2. 제1항에 있어서, 스티어링 회전 중심축은 상기 링크(20)의 볼 조인트(24) 중심점(25)과 상기 로워 암(40)의 볼 조인트(42) 중심점(45)의 연결선이 되는 것을 특징으로 하는 차륜의 캠버 제어용 맥퍼슨 스트럿형 현가장치.

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