KR100572264B1

KR100572264B1 - 차량 현가시스템의 휠 각도 조절장치

Info

Publication number: KR100572264B1
Application number: KR1020040110991A
Authority: KR
Inventors: 남덕우
Original assignee: (주) 동희산업
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2006-04-24
Anticipated expiration: 2024-12-23
Also published as: US7334805B2; US20060138740A1

Abstract

본 발명은 차량 현가시스템의 휠 각도 조절장치에 관한 것으로, 스핀들 브라켓과 휠 브라켓을 체결하는 복수개 볼트 각각의 조임 정도를 조절하여, 스핀들 브라켓과 휠 브라켓의 상측 간격, 하측 간격, 좌측 간격, 우측 간격을 각각 변화시킬 수 있도록 구성된 바, 각각의 볼트를 풀거나 조이는 간단한 작업만으로, 토각 및 캠버각을 용이하게 조절할 수 있다. 특히, 본 발명은, 토션빔식 현가시스템과 같이 차체와의 연결계통에서 휠 정렬이 불가능한 구조의 현가시스템에 적용할 경우에, 스핀들 브라켓과 휠 브라켓의 결합부위에서의 간단한 간격 조절만으로 휠 정렬을 바로 잡을 수 있어 매우 유용하다.

Description

차량 현가시스템의 휠 각도 조절장치 {Apparatus for adjusting angle of wheel for suspension system in automobile}

도 1은 종래의 일반적인 토션빔식 현가시스템을 도시한 사시도,

도 2는 도 1에서 AA 방향 단면도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 토션빔식 현가시스템을 도시한 사시도,

도 4는 도 3의 R2를 다른 방향에서 나타낸 사시도,

도 5는 도 3의 BB 방향 단면도,

도 6은 도 3의 CC 방향 단면도,

도 7 및 도 8은 각각 도 3의 BB 방향 단면도이면서 캠버 각을 조절하는 상태를 설명하기 위한 도면,

도 9 및 도 10은 각각 도 3의 CC 방향 단면도이면서 토 각을 조절하는 상태를 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 10': 트레일링 암 20: 토션 빔

30, 30': 조인트 40, 40': 스핀들 브라켓

50, 50': 휠 브라켓 51: 슬라이드 결합부

60, 60': 현가 스프링 70, 70': 쇽 업소버

80: 플레이트 90: 환형의 링

100~103: 볼트 110~113: 고무 링

본 발명은 차량 현가시스템의 휠 각도 조절장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휠의 토각 및 캠버각을 용이하게 조절할 수 있는 차량 현가시스템의 휠 각도 조절장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 현가시스템은 차체와 휠(Wheel)을 연결하는 장치로서, 주행 중 노면으로부터 받는 충격이나 진동을 흡수하여 승차감과 차량의 안정성을 향상시키는 장치이다.

이러한 현가시스템은 크게 좌우의 바퀴를 차축으로 연결한 일체식과 좌우 바퀴가 따로 작동하는 독립식으로 구분되며, 노면으로부터의 충격을 흡수하는 스프링과, 스프링의 자유진동을 억제하여 승차감을 향상시키는 쇽 업쇼버(shock absorber) 및 휠의 작동을 제어하는 암이나 링크 등으로 구성된다.

이 중, 일체식과 독립식의 절충형인 토션빔식 현가시스템은 좌우의 트레일링 암을 토션빔이라 불리는 한 개의 부재로 결합한 것으로서, 스트럿 식이나 더블 위시본식에 비해 링크 길이가 길고 또한 요동축이 되는 부시의 수가 적은 특징이 있다.

또한, 토션빔식 현가시스템은, 서스펜션 스트로크 때의 프릭션 히스테리시스(friction hysteresis)가 적고 수준 높은 매끄러운 승차감을 만들 수 있으며, 구성이 단순하고 부품 가지 수가 적음으로 인해 높은 설계 능력이 요구되지 않으면서도, 생산 단가가 낮고 중량이 상대적으로 가벼우며 비교적 높은 주행 안정성을 갖기 때문에 오래시간에 걸쳐 경차나 소형차의 후륜 현가장치로 사용되고 있다.

이와 같은 토션빔식 현가시스템은, 도 1에 도시한 바와 같이, 좌 · 우 한쌍의 트레일링 암(1, 1')이 토션 빔(2)에 의해 서로 연결되고, 상기 트레일링 암(1, 1')의 전(前) 단부는 부시를 갖춘 조인트(3, 3')에 의해 차체(도시안됨)에 피봇방식으로 고정된다.

그리고, 상기 트레일링 암(1, 1')의 후(後) 단부에는 스핀들 브라켓(4, 4')이 용접되어 고정되고, 이 스핀들 브라켓(4, 4')에 휠(W, W')이 휠 브라켓(5, 5')을 매개하여 결합된다.

또한, 상기 트레일링 암(1, 1')과 차체 사이에는 현가 스프링(6, 6')이 설치되고, 상기 트레일링 암(2, 2')의 후 단부에는 스핀들 브라켓(4, 4')과 다소의 거리를 두고 쇽 업소버(7, 7')가 연결된다.

여기서, 스핀들 브라켓(4, 4')과 휠브라켓(5, 5')의 사이에는, 도 1의 'R1' 및 도 2를 참조하면 알 수 있듯이, 플레이트(8)가 개재되어 있고, 이 플레이트(8)의 측면 가공에 의한 두께 변화를 통해 전후방향(차량 전후방향 기준) 및 상하방향(차고방향 기준)의 경사각을 조절함으로써, 휠(W, W')의 토각(toe angle) 및 캠버각(camber angle)을 설정하도록 되어 있다.

참고적으로, 토각은 위에서 내려다볼 때 양측의 휠이 완전한 평행이 아닌, 휠의 앞부분(toe)이 약간 차량의 안쪽을 향하거나 바깥쪽을 향할 때 차량의 전후방향 축선과 이루는 각도로서, 플레이트(8)의 전후방향 경사각을 조절함으로써 설계값으로 설정할 수 있다. 또, 캠버각은 휠의 윗부분이 약간 차량의 안쪽을 향하거나 바깥쪽을 향할 때 차량의 차고방향 축선과 이루는 각도로서, 플레이트(8)의 상하방향 경사각을 조절함으로써 설계값으로 설정할 수 있다.

그런데, 상기한 바와 같은, 토션빔식 현가시스템은, 좌 · 우의 트레일링암의 전단부가 차체와 피봇 방식으로 고정되는 구조로서, 여타 현가시스템(예컨대, 멀티링크형 현가시스템 등)에서와 같이 차체와의 연결계통에서 휠 정렬을 조정할 수 있는 링크 구조 등이 없기 때문에, 처음 제작 시에 설정된 토각 및 캠버각으로 고정이 되고 이후 조정이 불가능하다.

따라서, 종래의 토션빔식 현가시스템은, 차량 출고 후 휠 정렬(wheel alignment)이 틀어질 경우 이를 바로 잡을 수 없는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로, 스핀들 브라켓과 휠 브라켓 간의 간격 조절만으로 간단히 휠의 토각 및 캠버각을 용이하게 조절할 수 있는 차량 현가시스템의 휠 각도 조절장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 차량 현가시스템의 휠 각도 조절 장치는, 스핀들 브라켓에 휠 브라켓이 결합되어 있는 차량의 토션빔식 현가시스템에 있어서, 스핀들 브라켓과 휠 브라켓의 서로 마주하는 양측 면 중 어느 한쪽의 면에 구비되어 있는 돌출 및 굴곡진 형태의 슬라이드 결합부와, 상기 스핀들 브라켓과 상기 휠 브라켓의 서로 마주하는 양측 면 중 남은 한쪽의 면에 구비되고 상기 슬라이드 결합부가 안착하여 회동할 수 있도록 이루어진 홀드부와, 상기 스핀들 브라켓과 상기 휠 브라켓을 관통하여 나사 결합하는 복수개의 볼트와, 상기 스핀들 브라켓과 상기 휠 브라켓의 사이 상기 복수개의 볼트 결합부위에 각각 설치되는 신축성 스페이서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 토션빔식 현가시스템을 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 R2를 다른 방향에서 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 3의 BB 방향 단면도, 도 6은 도 3의 CC 방향 단면도이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 차량의 토션빔식 현가시스템은, 좌 · 우 한쌍의 트레일링 암(10, 10')이 토션 빔(20)에 의해 서로 연결되고, 상기 트레일링 암(10, 10')의 전단부는 부시를 갖춘 조인트(30, 30')에 의해 차체(도시안됨)에 피봇방식으로 고정된다.

그리고, 상기 트레일링 암(10, 10')의 후단부에는 스핀들 브라켓(40, 40')이 용접되어 고정되고, 이 스핀들 브라켓(40, 40')에 휠(W, W')이 휠브라켓(50, 50')을 매개로 결합된다.

또한, 상기 트레일링 암(10, 10')과 차체 사이에는 현가 스프링(60, 60')이 설치되고, 상기 트레일링 암(20, 20')의 후단부에는 스핀들 브라켓(40, 40')과 다소의 거리를 두고 쇽 업소버(70, 70')가 연결된다.

여기서, 휠 브라켓(50)은 스핀들 브라켓(40)의 방향으로 반구형으로 굴곡진 슬라이드 결합부(51)가 형성되어 있고, 이에 대응하여 스핀들 브라켓(40)에는 상기 슬라이드 결합부(51)의 단부 일부만이 삽입될 수 있는 직경의 구멍(41)이 형성되어 있다.

그리고, 스핀들 브라켓(40)과 휠 브라켓(50)의 사이에는 플레이트(80)가 개재되는데, 이 플레이트(80)에는 스핀들 브라켓(40)의 구멍(41) 보다 직경이 약간 더 큰 직경의 구멍(81)이 형성되어 있는 바, 스핀들 브라켓(40)에 플레이트(80)를 맞댈 경우 스핀들 브라켓(40)의 구멍(41) 가장자리와 플레이트(80)의 구멍(81) 가장자리에 의해 단차가 진 오목한 형태의 홀드부가 이루어져서 이 부분에 슬라이드 결합부(51)가 안착하여 회동 가능하게 된다.

이때, 플레이트(80)와 휠 브라켓(50)의 슬라이드 결합부(51) 사이에는 마찰감소부재가 추가로 더 포함될 수 있으며, 이러한 마찰감소부재로는, 환형의 링(Ring)(90)이 사용될 수 있다.

상기한 스핀들 브라켓(40)과 휠 브라켓(50) 및 플레이트(80)는 복수개의 볼트(100~103)에 의해 볼팅하여 결합하는데, 이때 볼트(100~103)는 휠(W, W')의 토각 및 캠버각을 조절하기 위해 적어도 4개 이상인 것이 바람직하다.

예컨대, 볼트(100~103)를 4개 사용하는 경우에는, 볼트(100~103) 각각의 체결 부위를 선으로 이었을 때, 정사각형을 이룰 수 있도록 하는 것이 가장 이상적이다.

더불어, 볼트(100~103)는 머리의 아랫부분이 굴곡진 접시머리형 볼트를 사용하고, 스핀들 브라켓(40)에는 각 볼트(100~103)의 머리 부분이 수용될 수 있게 굴곡지게 오목한 형태의 단턱(42)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 스핀들 브라켓(40)과 휠 브라켓(50)의 사이 각 볼트(100~103) 체결부위에는 신축성 스페이서(Spacer)가 개재됨으로써, 각 볼트(100~103)를 최대치로 조이지 않아도 스핀들 브라켓(40)과 휠 브라켓(50) 사이의 볼트 결합이 헐거워지지 않도록 구성되어 있다.

예컨대, 상기 신축성 스페이서로는, 각 볼트(100~103)의 외주에 끼워지는 고무재질의 링(110~113)을 사용할 수 있다.

이제 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 효과를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 5 및 도 6에 도시한 바와 같은 초기 상태에서, 휠(W)의 캠버 각(αC)을 조정하고자 하는 경우에, 도 7에 도시한 바와 같이, 차고방향을 기준으로 상측에 위치한 볼트(100)는 더 조이고 상대적으로 하측에 위치한 볼트(102)는 약간 풀어줄 경우 스핀들 브라켓(40)과 휠 브라켓(50)의 상측 간격(Δa)은 좁혀지고 하측 간격(Δb)은 넓어지면서 휠(W)의 캠버 각(αC)에 변화가 발생한다. 참고적으로, 경우에 따라서는, 좌측 볼트(103) 및 우측 볼트(101)도 조임 정도를 조절할 필요가 있을 수도 있다.

휠(W)의 캠버 각(αC)을 상기와는 반대방향으로 변화시키고 싶은 경우에, 도 8에 도시한 바와 같이, 차고방향을 기준으로 상측에 위치한 볼트(100)는 약간 풀어주고 상대적으로 하측에 위치한 볼트(102)는 더 조일 경우 스핀들 브라켓(40)과 휠 브라켓(50)의 상측 간격(Δa')은 넓어지고 하측 간격(Δb')은 좁혀지면서, 캠버각(αC)이 앞서와는 반대방향으로 변화된다.

다음으로, 휠(W)의 토각(αT)을 조정하고자 하는 경우에, 도 9에 도시한 바와 같이, 차고방향을 기준으로 좌측에 위치한 볼트(103)는 더 조이고 상대적으로 우측에 위치한 볼트(101)는 약간 풀어줄 경우 스핀들 브라켓(40)과 휠 브라켓(50)의 좌측 간격(Δc)은 좁혀지고 우측 간격(Δd)은 넓어지면서 휠(W)의 토 각(αT)에 변화가 발생한다. 참고적으로, 경우에 따라서는, 상측 볼트(100) 및 하측 볼트(102)도 조임 정도를 조절할 필요가 있을 수도 있다.

휠(W)의 토 각(αT)을 상기와는 반대방향으로 변화시키고 싶은 경우에, 도 10에 도시한 바와 같이, 차고방향을 기준으로 좌측에 위치한 볼트(103)는 약간 풀어주고 상대적으로 우측에 위치한 볼트(101)는 더 조일 경우 스핀들 브라켓(40)과 휠 브라켓(50)의 좌측 간격(Δc')은 넓어지고 우측 간격(Δd')은 좁혀지면서, 토 각(αT)이 앞서와는 반대방향으로 변화된다.

여기서, 휠 브라켓(50)의 슬라이드 결합부(51)가 반구형태의 구면으로 되어 있기 때문에, 상하좌우의 어느 방향으로도 용이하게 회동할 수 있으며, 플레이트(80)와 휠 브라켓(50)의 슬라이드 결합부(51) 사이에 개재된 환형의 링(90)은 상기한 슬라이드 결합부(51)의 회동 시에 마찰저항을 감소시켜 더욱 원활한 회동이 가능하게 하는 작용을 한다.

그리고, 스핀들 브라켓(40)과 휠 브라켓(50)의 사이 각 볼트(100~103)의 외주에 끼워진 고무재질의 링(110~113)은, 각각 볼트(100~103)를 조일 경우에는 수축하고 풀 경우에는 팽창함으로써, 각각의 볼트(100~103)의 조임 정도를 조절할 수 있게 하고, 각 볼트(100~103)이 조임 조절에 의해 스핀들 브라켓(40)과 휠 브라켓(50) 사이의 상측 간격(Δa), 하측 간격(Δb), 좌측 간격(Δc), 우측 간격(Δd)에 변화가 발생하는 경우에, 각각의 볼트 결합부위가 헐거워지지 않도록 하는 작용을 한다.

또한, 각각의 볼트(100~103)의 조임 정도를 조절하여 스핀들 브라켓(40)과 휠 브라켓(50) 사이의 상측 간격(Δa), 하측 간격(Δb), 좌측 간격(Δc), 우측 간격(Δd)에 변화가 발생하는 경우, 각 볼트(100~103)의 축선이 약간 틀어지면서 볼트(100~103) 머리 부분과 스핀들 브라켓(40)의 접촉 부위에 틈새가 발생할 수 있다.

이때, 볼트(100~103)를 머리의 아랫부분이 굴곡진 접시머리형 볼트를 사용하고, 스핀들 브라켓(40)에 각 볼트(100~103)의 머리 부분이 수용될 수 있게 굴곡지게 오목한 형태의 단턱(42)을 형성할 경우에, 각 볼트(100~103)의 축선이 약간 틀어지더라도 각 볼트(100~103)의 굴곡진 머리의 아랫부분이 단턱(42)의 오목한 부분에서 내면을 따라 회동하므로 틈새가 발생하지 않게 된다.

상기에서 본 발명은 특정 실시예를 예시하여 설명하지만 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 당업자는 본 발명에 대한 다양한 변형, 수정을 용이 하게 만들 수 있으며, 이러한 변형 또는 수정이 본 발명의 특징을 이용하는 한 본 발명의 범위에 포함된다는 것을 명심해야 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 스핀들 브라켓과 휠 브라켓을 체결하는 복수개 볼트의 조임 정도를 조절함으로써, 스핀들 브라켓과 휠 브라켓의 상측 간격, 하측 간격, 좌측 간격, 우측 간격을 각각 변화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명을 이용하면, 각각의 볼트를 풀거나 조이는 간단한 작업만으로, 토각 및 캠버각을 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명은, 토션빔식 현가시스템과 같이 차체와의 연결계통에서 휠 정렬이 불가능한 구조의 현가시스템에 적용할 경우에, 스핀들 브라켓과 휠 브라켓의 결합부위에서의 간단한 간격 조절만으로 휠 정렬을 바로 잡을 수 있어 매우 유용하다.

Claims

스핀들 브라켓에 휠 브라켓이 결합되어 있는 차량 현가시스템에 있어서,

스핀들 브라켓과 휠 브라켓의 서로 마주하는 양측 면 중 어느 한쪽의 면에 구비되어 있는 돌출 및 굴곡진 형태의 슬라이드 결합부와,

상기 스핀들 브라켓과 상기 휠 브라켓의 서로 마주하는 양측 면 중 남은 한쪽의 면에 구비되고 상기 슬라이드 결합부가 안착하여 회동할 수 있도록 이루어진 홀드부와,

상기 스핀들 브라켓과 상기 휠 브라켓을 관통하여 나사 결합하는 복수개의 볼트와,

상기 스핀들 브라켓과 상기 휠 브라켓의 사이 상기 복수개의 볼트 결합부위에 각각 설치되는 신축성 스페이서를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량 현가시스템의 휠 각도 조절장치.
제 1 항에 있어서, 상기 슬라이드 결합부는, 반구형태인 것을 특징으로 하는 차량 현가시스템의 휠 각도 조절장치.
제 1 항에 있어서, 상기 홀드부는,

상기 스핀들 브라켓에 형성된 구멍과,

상기 스핀들 브라켓과 상기 휠 브라켓의 사이에 설치되고 상기 스핀들 브라 켓의 구멍과 연통하되 그보다 직경이 큰 구멍이 형성되어 있는 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 현가시스템의 휠 각도 조절장치.
제 3 항에 있어서, 상기 홀드부는, 상기 플레이트와 상기 휠 브라켓의 슬라이드 결합부 사이에 설치되는 마찰감소부재를 추가로 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 현가시스템의 휠 각도 조절장치.
제 4 항에 있어서, 상기 마찰감소부재는, 환형의 링인 것을 특징으로 하는 차량 현가시스템의 휠 각도 조절장치.
제 1 항에 있어서, 상기 신축성 스페이서는, 상기 볼트의 외주에 끼워지는 신축성 재질의 링인 것을 특징으로 하는 차량 현가시스템의 휠 각도 조절장치.
제 1 항에 있어서, 상기 볼트는, 머리의 아랫부분이 둥글게 형성된 접시 머리형 볼트이고,

상기 스핀들 브라켓과 상기 휠 브라켓 중 어느 한쪽에는 상기 볼트의 머리 부분이 수용될 수 있게 오목한 형태의 단턱이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 차량 현가시스템의 휠 각도 조절장치.