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KR100748762B1 - Ball joint structure between vehicle lower arm and steering knuckle - Google Patents

Ball joint structure between vehicle lower arm and steering knuckle Download PDF

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KR100748762B1
KR100748762B1 KR1020060043613A KR20060043613A KR100748762B1 KR 100748762 B1 KR100748762 B1 KR 100748762B1 KR 1020060043613 A KR1020060043613 A KR 1020060043613A KR 20060043613 A KR20060043613 A KR 20060043613A KR 100748762 B1 KR100748762 B1 KR 100748762B1
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장대원
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코너링 조향시 스티어링 너클과 일체로 된 너클 암 브라켓이 각회전하여 로워 암이 상하로 이동되도록 함으로써, 코너링시 스티어링에 따른 범프쪽 타이어의 롤 센터가 하향 조정되어 타이어의 접지성 확보 및 휠 트레드를 유지시킴과 함께 안정적인 승차감을 제공할 수 있도록 한 자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a ball joint structure between a lower arm for a vehicle and a steering knuckle, and more particularly, a knuckle arm bracket integrated with a steering knuckle during cornering steering rotates so that the lower arm moves up and down, thereby steering during cornering. According to the present invention, a ball joint structure between a lower arm and a steering knuckle for a vehicle is provided such that the roll center of a bump side tire is adjusted downward to secure tire grounding and maintain a wheel tread and provide a stable ride.

이를 위해, 본 발명은 스티어링 너클의 내측면 중앙에 일체로 형성된 너클 암 브라켓의 내경면에 제1나선홈을 형성하고, 로워 암의 양끝단 상부면으로부터 돌출된 보스부의 외경면에 제2나선홈을 형성하며, 상기 너클 암 브라켓의 내경면에 보스부의 외경면이 삽입 결합되는 동시에 제1 및 제2나선홈에 볼을 삽입 내재되도록 하여, 상기 너클 암 브라켓의 제자리 각회전시 상기 로워 암의 보스부가 상부쪽으로 이동되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조를 제공한다.To this end, the present invention forms a first spiral groove in the inner diameter surface of the knuckle arm bracket integrally formed in the center of the inner surface of the steering knuckle, the second spiral groove on the outer diameter surface of the boss portion protruding from the upper surface of both ends of the lower arm The outer diameter surface of the boss portion is inserted into and coupled to the inner diameter surface of the knuckle arm bracket, and the ball is inserted into the first and second spiral grooves so that the boss of the lower arm when the knuckle arm bracket is rotated in place. A ball joint structure between a lower arm for a vehicle and a steering knuckle is characterized in that the part is moved upward.

Description

자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조{Ball joint structure between lower arm and steering knuckle}Ball joint structure between lower arm and steering knuckle}

도 1은 본 발명에 따른 자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조로서, 코너링시 너클 암 브라켓이 각회전하여 타이어쪽 로워 암이 상부로 이동하는 것을 설명하는 개략도,1 is a schematic view illustrating a ball joint structure between a lower arm for a vehicle and a steering knuckle according to the present invention, wherein the knuckle arm bracket is rotated at an angle to move the lower arm toward the upper side when cornering;

도 2는 본 발명에 따른 자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조에 의거, 코너링시 롤 센터가 하향으로 이동하는 것을 설명하는 개략도,Figure 2 is a schematic diagram illustrating that the roll center moves downward when cornering, based on the ball joint structure between the vehicle lower arm and the steering knuckle according to the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조가 적용되는 위치를 설명하는 개략도,3 is a schematic view illustrating a position where a ball joint structure between a lower arm for a vehicle and a steering knuckle according to the present invention is applied;

도 4는 기존의 코너링시 타이어에 작용하는 반력 및 롤 센터의 위치를 설명하는 개략도.Figure 4 is a schematic diagram illustrating the position of the reaction force and the roll center acting on the tire during conventional cornering.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

10 : 스티어링 휠 12 : 스티어링 샤프트10: steering wheel 12: steering shaft

14 : 타이로드 16 : 스티어링 너클14: Tie Rod 16: Steering Knuckle

18 : 너클 암 브라켓 20 : 로워 암18: knuckle arm bracket 20: lower arm

22 : 제1나선홈 24 : 보스부22: first spiral groove 24: boss

26 : 제2나선홈 28 : 볼26: second helix groove 28: ball

본 발명은 자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코너링 조향시 스티어링 너클과 일체로 된 너클 암 브라켓이 각회전하여 로워 암이 상하로 이동되도록 함으로써, 코너링시 스티어링에 따른 범프쪽 타이어의 롤 센터가 하향 조정되어 타이어의 접지성 확보 및 휠 트레드를 유지시킴과 함께 안정적인 승차감을 제공할 수 있도록 한 자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a ball joint structure between a lower arm for a vehicle and a steering knuckle, and more particularly, a knuckle arm bracket integrated with a steering knuckle during cornering steering rotates so that the lower arm moves up and down, thereby steering during cornering. According to the present invention, a ball joint structure between a lower arm and a steering knuckle for a vehicle is provided such that the roll center of a bump side tire is adjusted downward to secure tire grounding and maintain a wheel tread and provide a stable ride.

통상적으로 자동차의 조향은 첨부한 도 3에 도시된 바와 같이, 스티어링 휠(10)의 조향을 위한 각회전이 스티어링 샤프트(12)와 타이로드(14)를 경유하여 타이어 측의 스티어링 너클(16)쪽으로 전달되어 이루어진다.Typically, the steering of the vehicle is shown in the accompanying FIG. 3, the angular rotation for steering of the steering wheel 10 via the steering shaft 12 and the tie rod 14, the steering knuckle 16 on the tire side. Is delivered to the side.

이때, 상기 스티어링 너클(16)의 안쪽면 하단에는 너클 암 브라켓(18)이 일체로 형성되어 있고, 이 너클 암 브라켓(18)은 로워 암(20)과 볼조인트로 결합되어진다.At this time, the knuckle arm bracket 18 is integrally formed at the lower end of the inner surface of the steering knuckle 16, and the knuckle arm bracket 18 is coupled with the lower arm 20 and the ball joint.

이러한 기존의 조향 구성을 기반으로 이루어지는 차량의 코너링시 주행 상태를 살펴보면 다음과 같다.Looking at the driving state during the cornering of the vehicle based on the existing steering configuration as follows.

첨부한 도 4는 차량의 코너링시(예를들어 좌회전시), 왼쪽 바퀴는 반력(A)이 위쪽으로 작용하고, 오른쪽 바퀴는 반력(B)이 아래로 작용하게 된다.In FIG. 4, when the vehicle is cornered (for example, when turning left), the reaction force A acts upward on the left wheel and the reaction force B acts downward on the right wheel.

이때, 롤 센터(roll center)의 위치가 높으면 상기 힘(A)는 수직에 더욱 가까워지고, 타이어에 작용하는 힘은 벡터합에 의해 더욱 커지게 되어 롤링하는 모멘트가 더욱 커지게 된다. At this time, when the position of the roll center is high, the force A becomes closer to the vertical, and the force acting on the tire becomes larger by the vector sum, and the rolling moment becomes larger.

반대로, 롤 센터가 더 낮아진다면 힘(A)는 수평에 가까워지게 되고, 벡터합이 작아져서 왼쪽의 롤링 모멘트가 작아지면서 더욱 안정되게 코너링을 할 수 있다.On the contrary, if the roll center is lowered, the force A becomes close to the horizontal, and the vector sum becomes small, so that the rolling moment on the left becomes smaller, which makes cornering more stable.

상기 롤 센터 제어는 승차감에 영향을 많이 미치는 요소로서 안전성과도 밀접한 관련이 있으며, 원심력에 의해 선회하는 방향의 바깥쪽으로 기울어지는 운동 제어 롤을 작게 하여 차의 자세를 유지하면서 전륜과 후륜의 롤 강성을 알맞게 변화시키는 것을 말하며, 롤 강성 가변 방법중 S/ABS 감쇠력 제어 및 스프링 상수 제어 방법은 승차감 저하과 제어의 어려움이 있고, 롤 강성 제어 방법은 주로 사용되는 방법이지만 스태빌라이져 바의 비틀림을 유발하는 단점이 있다.The roll center control is a factor that greatly affects the ride comfort and is closely related to safety. The roll stiffness of the front wheel and the rear wheel is maintained while maintaining the attitude of the vehicle by reducing the motion control roll inclined outward in the direction of turning by centrifugal force. The S / ABS damping force control and spring constant control method of the roll stiffness variable method has difficulty in controlling ride quality and difficulty in controlling the roll stiffness, and the roll stiffness control method is mainly used but it causes twisting of the stabilizer bar. There are disadvantages.

이에, 안정적인 코너링 주행성 및 승차감을 제공할 수 있는 다른 롤 센터 제어 방법이 요구된다.Accordingly, there is a need for another roll center control method that can provide stable cornering runability and ride comfort.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 스티어링 너클과 일체로 된 너클 암 브라켓과 로워 암간의 볼 조인트 구조를 개선하여, 코너링 조향에 의하여 스티어링 너클이 각회전함과 동시에 범프되는 타이어쪽의 로워 암이 상부로 이동되도록 함으로써, 코너링시 스티어링에 따른 타이어의 롤 센터가 하향 조정되어 타이어의 접지성 확보 및 휠 트레드를 유지시킴과 함께 안정적인 승차감을 제공할 수 있도록 한 자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, and improves the ball joint structure between the knuckle arm bracket and the lower arm integrated with the steering knuckle, the tire side bumping at the same time as the steering knuckle rotates by cornering steering By lowering the lower arm of the car, the lower roll center of the tire is adjusted downward during cornering to secure the tire's traction and maintain the wheel tread and provide a stable ride and steering knuckle. The purpose is to provide a ball joint structure of the liver.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스티어링 너클의 내측면 중앙에 일체로 형성된 너클 암 브라켓의 내경면에 제1나선홈을 형성하고, 로워 암의 양끝단 상부면으로부터 돌출된 보스부의 외경면에 제2나선홈을 형성하며, 상기 너클 암 브라켓의 내경면에 보스부의 외경면이 삽입 결합되는 동시에 제1 및 제2나선홈에 볼을 삽입 내재되도록 하여, 상기 너클 암 브라켓의 제자리 각회전시 상기 로워 암의 보스부가 상부쪽으로 이동되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조를 제공한다.The present invention for achieving the above object is to form a first spiral groove in the inner diameter surface of the knuckle arm bracket integrally formed in the center of the inner surface of the steering knuckle, the outer diameter surface of the boss portion protruding from the upper surface of both ends of the lower arm A second spiral groove is formed, and an outer diameter surface of the boss portion is inserted into and coupled to an inner diameter surface of the knuckle arm bracket, and a ball is inserted into the first and second spiral grooves. Provided is a ball joint structure between a lower arm for a vehicle and a steering knuckle characterized in that the boss portion of the lower arm is moved upward.

바람직한 구현예로서, 상기 볼의 구름 접촉면이 되는 상기 제1 및 제2나선홈의 표면에는 노면으로부터 전달되는 진동 흡수를 위해 고무재로 코팅된 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment, the surfaces of the first and second spiral grooves which are the rolling contact surfaces of the balls are coated with rubber to absorb vibrations transmitted from the road surface.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조로서, 조향시 너클 암 브라켓이 각회전하여 스티어링 너클이 상하로 이동 하는 것을 설명하는 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조에 의거, 조향시 롤 센터가 하향으로 이동하는 것을 설명하는 개략도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조가 적용되는 위치를 설명하는 개략도이다.1 is a schematic view illustrating a ball joint structure between a lower arm for a vehicle and a steering knuckle according to the present invention, wherein the knuckle arm bracket is rotated during steering to move the steering knuckle up and down, and FIG. Based on the ball joint structure between the vehicle lower arm and the steering knuckle according to the present invention, the roll center moves downward when steered, and FIG. 3 is a ball joint structure between the vehicle lower arm and the steering knuckle according to the present invention. It is a schematic diagram explaining the position to become.

전술한 바와 같이, 자동차의 조향은 스티어링 휠(10)의 조향을 위한 각회전이 스티어링 샤프트(12)와 타이로드(14)를 경유하여, 타이어 측의 스티어링 너클(16)쪽으로 전달되고, 이 스티어링 너클(16)의 각회전에 의하여 코너링시 타이어의 각회전이 이루어진다.As described above, the steering of the vehicle is such that the angular rotation for steering of the steering wheel 10 is transmitted to the steering knuckle 16 on the tire side via the steering shaft 12 and the tie rod 14, and this steering Angular rotation of the tire is performed when cornering by angular rotation of the knuckle 16.

여기서, 본 발명은 롤 센터가 더 낮아진다면 좌측 코너링시 좌측 타이어에 대한 반력이 수평에 가까워지게 되고, 벡터합이 작아져서 왼쪽의 롤링 모멘트가 작아지면 더욱 안정되게 코너링을 할 수 있는 점을 감안하여, 상기 스티어링 너클(16)과 로워 암(20)간의 볼조인트 구조를 로워 암(20)의 양끝단부가 승강하는 구조로 개선한 것이며, 이에 코너링시 로워 암(20)의 좌측 또는 우측 끝단부가 승강하면, 양쪽 타이어간의 중앙선(차량의 폭방향 센터라인) 부분의 롤 센터가 낮아지는 효과를 얻을 수 있게 된다.Here, in the present invention, when the roll center is lower, the reaction force on the left tire becomes close to horizontal when cornering on the left side, and the vector sum is small, so that the rolling moment on the left becomes smaller, so that the cornering can be more stable. In addition, the ball joint structure between the steering knuckle 16 and the lower arm 20 is improved to a structure in which both ends of the lower arm 20 are lifted, and thus the left or right end of the lower arm 20 is lifted when cornering. As a result, an effect of lowering the roll center of the center line (width direction center line of the vehicle) between both tires can be obtained.

이를 위해, 상기 스티어링 너클(16)의 내측면 중앙에 일체로 형성된 너클 암 브라켓(18)의 내경면에 제1나선홈(22)을 형성하고, 로워 암(20)의 양끝단 상부면으로부터 돌출된 보스부(24)의 외경면에 제2나선홈(26)을 형성하여, 서로 볼(28)에 의하여 결합시키게 된다.To this end, first spiral grooves 22 are formed in the inner diameter surface of the knuckle arm bracket 18 integrally formed in the center of the inner surface of the steering knuckle 16, and protrude from the upper surfaces of both ends of the lower arm 20. The second spiral groove 26 is formed on the outer diameter surface of the boss portion 24, and is joined to each other by the ball 28.

보다 상세하게는, 상기 너클 암 브라켓(18)의 내경면에 상기 보스부(24)의 외경면이 삽입 결합되는 동시에 제1 및 제2나선홈(22,26)에 볼(28)을 삽입 내재되도록 한다.More specifically, the outer diameter surface of the boss portion 24 is inserted into the inner diameter surface of the knuckle arm bracket 18 and the balls 28 are inserted into the first and second spiral grooves 22 and 26. Be sure to

이때, 상기 볼(28)의 구름 접촉면이 되는 상기 제1 및 제2나선홈(22,26)의 표면에는 노면으로부터 전달되는 진동 흡수를 위해 고무재로 코팅된다.At this time, the surface of the first and second spiral grooves 22 and 26, which are the rolling contact surfaces of the balls 28, are coated with rubber to absorb vibrations transmitted from the road surface.

여기서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조에 대한 작동 상태를 살펴보면 다음과 같다.Here, looking at the operating state of the ball joint structure between the vehicle lower arm and the steering knuckle of the present invention having the configuration as described above are as follows.

차량의 코너링 주행시, 스티어링 휠(10)의 조향 동작과 동시에 조향각 회전력이 스티어링 샤프트(12) 및 타이로드(14)를 경유하여 상기 스티어링 너클(16)로 전달된다.During cornering driving of the vehicle, steering angle rotational force is transmitted to the steering knuckle 16 via the steering shaft 12 and the tie rod 14 simultaneously with the steering operation of the steering wheel 10.

이와 동시에, 상기 스티어링 너클(16)이 그 코너링 방향으로 제자리 각회전을 하게 되면, 스티어링 너클(16)의 안쪽면에 일체로 형성된 너클 암 브라켓(18)도 같은 각도로 제자리 각회전을 하게 된다.At the same time, when the steering knuckle 16 rotates in place in the cornering direction, the knuckle arm bracket 18 integrally formed on the inner surface of the steering knuckle 16 also rotates in place at the same angle.

이때, 상기 너클 암 브라켓(18)의 각회전에 의하여 제1 및 제2나선홈(22,26)에 삽입된 볼(28)의 구름 접촉과 함께 그 내부에 삽입되어 있던 로워 암(20)의 보스부(24)가 스크류의 원리에 따라 상부로 이동을 하게 된다.At this time, with the rolling contact of the ball 28 inserted into the first and second spiral grooves 22, 26 by the angular rotation of the knuckle arm bracket 18 of the lower arm 20 inserted therein The boss portion 24 is moved upward according to the principle of the screw.

예를들어, 코너링시 스티어링 휠(10)의 조향각 회전에 의해 너클 암 브라켓(18)이 시계방향으로 회전하게 되면, 상기 로워 암(20)의 보스부(24)는 수직방향으로 위쪽으로 이동하게 된다. For example, if the knuckle arm bracket 18 is rotated clockwise by the steering angle rotation of the steering wheel 10 during cornering, the boss portion 24 of the lower arm 20 moves upward in the vertical direction. do.

즉, 범프되는 타이어측의 로워 암(20) 일끝단이 위쪽으로 이동하면서 롤 센터가 하향 조정되며, 리바운드시에는 볼조인트 각도 변화에도 제한이 있어 하향된 롤 센터를 그대로 유지할 수 있게 된다.That is, the roll center is adjusted downward while one end of the lower arm 20 on the bumped tire side is moved upward, and when the rebound is restricted, the ball joint angle change is limited, so that the roll center can be maintained as it is.

따라서, 킹핀의 아래점인 로워 암(20)의 보스부(24)를 스티어링에 따라 높이를 조절함으로써, 롤 센터의 안정화 및 타이어 접지력 향상을 도모할 수 있고, 코너링시 스티어링에 따른 롤 센터가 하향 조정되어 타이어의 접지성 확보 및 휠 트레드를 유지시켜 안정적인 승차감을 제공할 수 있게 된다.Therefore, by adjusting the height of the boss portion 24 of the lower arm 20, which is the lower point of the kingpin, according to the steering, the roll center can be stabilized and the tire traction can be improved, and the roll center due to the steering at the time of cornering is lowered. It can be adjusted to ensure tire traction and maintain the wheel tread to provide a stable ride.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조에 의하면, 스티어링 너클과 일체로 된 너클 암 브라켓과 로워 암간의 볼 조인트 구조를 코너링시 롤 센터를 하향 조정되는 구조로 개선하여, 코너링 조향에 의하여 스티어링 너클이 각회전함과 동시에 범프되는 타이어쪽의 로워 암이 상부로 이동되도록 함으로써, 코너링시 스티어링에 따른 타이어의 롤 센터가 하향 조정되어 타이어의 접지성 확보 및 휠 트레드를 유지시킴과 함께 안정적인 승차감을 제공할 수 있다.As described above, according to the ball joint structure between the vehicle lower arm and the steering knuckle according to the present invention, the roll center is adjusted downward when cornering the ball joint structure between the knuckle arm bracket integrated with the steering knuckle and the lower arm. In addition, the lower arm on the side of the bumped tire is moved upward as the steering knuckle rotates at the same time as the steering knuckle rotates by cornering steering, so that the roll center of the tire is adjusted downward during cornering to secure tire grounding and wheel tread. In addition to maintaining a stable ride can be provided.

Claims (2)

스티어링 너클의 내측면 중앙에 일체로 형성된 너클 암 브라켓의 내경면에 제1나선홈을 형성하고,A first spiral groove is formed in the inner diameter surface of the knuckle arm bracket integrally formed in the center of the inner surface of the steering knuckle, 로워 암의 양끝단 상부면으로부터 돌출된 보스부의 외경면에 제2나선홈을 형성하며,Forming a second spiral groove on an outer diameter surface of the boss portion protruding from the upper surface of both ends of the lower arm; 상기 너클 암 브라켓의 내경면에 보스부의 외경면이 삽입 결합되는 동시에 제1 및 제2나선홈에 볼을 삽입 내재되도록 하여,The outer diameter surface of the boss portion is inserted into and coupled to the inner diameter surface of the knuckle arm bracket, and the ball is inserted into the first and second spiral grooves. 상기 너클 암 브라켓의 제자리 각회전시 상기 로워 암의 보스부가 상부쪽으로 이동되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조.Ball joint structure between the lower arm and the steering knuckle for the vehicle, characterized in that the boss portion of the lower arm is moved to the upper side during the angular rotation of the knuckle arm bracket. 청구항 1에 있어서, 상기 볼의 구름 접촉면이 되는 상기 제1 및 제2나선홈의 표면에는 노면으로부터 전달되는 진동 흡수를 위해 고무재로 코팅된 것을 특징으로 하는 자동차용 로워 암과 스티어링 너클간의 볼 조인트 구조.The ball joint between the lower arm and the steering knuckle of a vehicle according to claim 1, wherein the surfaces of the first and second spiral grooves, which are the rolling contact surfaces of the balls, are coated with rubber to absorb vibrations transmitted from the road surface. rescue.
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