KR20040055736A

KR20040055736A - 차량용 서스펜션과, 차량의 휠 조립체용 서스펜션 및차량을 서스펜딩하는 방법

Info

Publication number: KR20040055736A
Application number: KR10-2003-7015138A
Authority: KR
Inventors: 와그너제이토드; 줏코위츠어베리
Original assignee: 와그너 엔지니어링 엘엘씨
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2002-05-21
Publication date: 2004-06-26
Also published as: EP1404535A4; HK1065288A1; JP2005506922A; US6676144B2; CA2445337A1; MXPA03010582A; WO2002094590A2; CN1505571A; WO2002094590A3; AU2002310059A1; EP1404535A2; DE60232974D1; US20030067135A1; EP1404535B1; CN100384647C

Abstract

본 발명은 본체를 구비한 차량을 서스펜딩하는 방법 및 서스펜션을 제공한다. 서스펜션은 제 1 휠 조립체 서스펜션 및 제 2 휠 조립체 서스펜션을 포함한다. 제 1 휠 조립체 서스펜션은 제 1 휠 조립체와 본체 사이에서 연장된다. 제 1 휠 조립체 서스펜션은 순간 중심을 갖는다. 제 2 휠 조립체 서스펜션은 제 2 휠 조립체와 본체 사이에서 연장된다. 제 2 휠 조립체는 각 휠 조립체의 수직 중심선이 그들 사이에서 연장되는 수직 평면내에 위치되도록 정렬된다. 일 실시예에 있어서, 각 휠 조립체 서스펜션의 순간 중심은 수직 평면내에서, 수직 평면내에 위치된 롤 중심의 아래에 위치된다.

Description

차량용 서스펜션과, 차량의 휠 조립체용 서스펜션 및 차량을 서스펜딩하는 방법{METHOD AND APPARATUS FOR SUSPENDING A VEHICULAR WHEEL ASSEMBLY}

차량의 서스펜션은 차량의 롤 및 피치와 같은 차량의 승차감 특성을 결정한다. "롤"이라는 용어는 차량의 종축을 중심으로 한 차체의 회전 운동을 의미한다. 롤은 통상적으로 코너링중에 발생한다. "피치"라는 용어는 차량의 횡축을 중심으로 한 차체의 회전 운동을 의미한다. 통상적으로 피치는 가속[가속 "스쿼트(squat)"] 및 감속[감속 "다이브(dive)"]중에 발생한다.

차량 서스펜션 시스템은 능동식(active) 또는 수동식(passive)중 하나로 특징지울 수 있다. 통상적으로 "능동식" 서스펜션 시스템은 감지된 운행 조건에 응답하여 사용중에 서스펜션 요소를 조정한다. 능동식 서스펜션 시스템은 비교적 복잡하고, 대단히 고가이다. 반면, 수동식 서스펜션 시스템은 통상적으로 사용중에 조정될 수 없는 롤 방지 또는 안정화 바아 등을 구비한다. 통상적으로, 수동식서스펜션 시스템은 비교적 단순하고 저렴하다.

코너링 롤을 감소시키기 위해 스프링 및 롤 방지 바아와 같은 요소를 사용하는 수동식 서스펜션 시스템에서는, 롤의 감소와 승차감의 부드러움 사이에 절충이 존재한다. 승차감의 부드러움을 증가시키는 스프링율 및 쇼크율은 통상적인 롤 방지 장치의 효과를 상쇄하기도 한다. 또한, 그러한 롤 방지 장치는 롤 특성에 상당한 영향을 미칠 수 있는 차량의 중량 분포의 편차를 보상하지 않는다.

따라서, 양호한 롤 및 피치 특성을 제공하는 차량 서스펜션 시스템이 필요하다.

발명의 요약

따라서, 본 발명의 목적은 양호한 롤 및 피치 특성을 제공하는 차량 서스펜션 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 본체를 구비한 차량을 위한 서스펜션이 제공된다. 이 서스펜션은 제 1 휠 조립체 서스펜션 및 제 2 휠 조립체 서스펜션을 포함한다. 제 1 휠 조립체 서스펜션은 제 1 휠 조립체와 본체 사이에서 연장된다. 제 1 휠 조립체 서스펜션은 순간 중심을 갖는다. 제 2 휠 조립체 서스펜션은 제 2 휠 조립체와 본체 사이에서 연장된다. 제 2 휠 조립체 서스펜션은 순간 중심을 갖는다. 제 1 휠 조립체 및 제 2 휠 조립체는 각 휠 조립체의 수직 중심선이 그들 사이에서 연장되는 수직 평면내에 위치되도록 정렬된다. 일 실시예에 있어서, 각 휠 조립체 서스펜션의 순간 중심은 수직 평면내에서, 수직 평면내에 위치된 롤 중심 아래에 위치된다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 본체를 구비한 차량의 서스펜딩 방법이 제공되며, 이 방법은, (1) 제 1 휠 조립체와 상기 본체 사이에서 연장되며, 순간 중심을 갖는 제 1 휠 조립체 서스펜션을 제공하는 단계와, (2) 제 2 휠 조립체와 상기 본체 사이에서 연장되며, 순간 중심을 갖는 제 2 휠 조립체 서스펜션을 제공하는 단계와, (3) 상기 제 1 휠 조립체와 상기 제 2 휠 조립체를 각 조립체의 수직 중심선이 그들 사이에서 연장되는 수직 평면내에 위치되도록 정렬하는 단계와, (4) 상기 제 1 휠 조립체 서스펜션 및 상기 제 2 휠 조립체 서스펜션을 각 휠 조립체 현가 장치의 순간 중심이 수직 평면에서, 수직 평면내에 위치된 롤 중심 아래에 위치되도록 위치시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 서스펜션의 장점은 이러한 서스펜션을 이용하여 비교적 높고 안정적인 롤 중심을 형성하는 것이 가능하며, 따라서 안정적인 차량 서스펜션을 제공할 수 있다는 것이다. 비교적 높은 롤 중심은 차량의 기대 동작동안 대략 동일한 위치에 유지될 수 있다.

이상 및 본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 이하의 본 발명의 도면 및 상세한 설명을 통해 명확해질 것이다.

본 발명은 차량에 관한 것으로, 특히 차량의 롤(roll) 및 피치(pitch)를 제어할 수 있는 차량 서스펜션에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 서스펜션을 나타내는 차량의 개략적인 정면도,

도 2는 본 발명의 서스펜션에 사용되는 지지 아암의 개략도,

도 3은 상대 평면 위치 결정을 나타내는 개략도,

도 4는 휠의 수직 중심선을 통과하는 수직 횡방향(또는 폭방향) 연장 평면내의 지지 아암 평면의 관계를 나타내는 개략도,

도 5는 상대 평면 위치 결정을 나타내는 개략도,

도 6은 휠의 수직 중심선을 통과하는 종방향 연장 평면내의 지지 아암 평면의 관계를 나타내는 개략도,

도 7은 차량의 개략적인 평면도로서, 종방향 연장선에 대한 본 발명의 서스펜션의 본체 마운트 라인의 배향을 나타내는 도면,

도 8은 본 발명의 서스펜션의 입면도로서, 휠 조립체에 대한 볼 조인트 마운트의 위치를 나타내는 도면,

도 9는 본 발명의 서스펜션에 가능한 킹핀 축의 위치를 완전히 이해할 수 있도록, 킹핀 축 및 휠 조립체의 관계를 나타내는 개략도,

도 10은 스프링 조립체를 구비하는 본 발명의 서스펜션의 실시예의 개략도,

도 11은 본 발명의 서스펜션에 사용될 수 있는 스프링 조립체 실시예의 개략도,

도 12는 본 발명의 서스펜션에 사용될 수 있는 스프링 조립체 실시예의 개략도,

도 13 내지 도 15는 차량의 전방 휠 사이의 애커먼(Ackermann) 스티어링 기하학을 나타내는 개략도로서, 도 13은 100% 애커먼을 갖는 휠을 나타내는 도면, 도 14는 "중립" 애커먼(평행 배향으로 불리기도 함)을 갖는 휠을 나타내는 도면, 도 15는 역전 애커먼을 갖는 휠을 나타내는 도면.

본 명세서에 설명된 차량 서스펜션은 다양한 차량에 응용될 수 있다. 이 서스펜션은 독립 현가식 휠 조립체에 사용된다. 휠 조립체는 구동되거나 또는 구동되지 않을 수 있다. 따라서, 이 서스펜션은 후륜 구동(RWD), 전륜 구동(FWD) 및 사륜 구동(AWD) 차량에 사용될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 차량 휠 조립체(22)용의 서스펜션(20, 21)은 차체(28)와 휠 조립체(22) 사이에서 연장되는 한 쌍의 지지 아암(24, 26)을 포함한다. 본 명세서에 사용된 "차체" 또는 "차량의 본체"라는 용어는 프레임과 이것에 부착된 섀시로서, 시트 금속 구성 요소, 프레임 레일, 도어, 팬더, 패널, 내장, 구동 장치(drivetrain) 등을 예로 들 수 있다. 일부 차량 응용예에서는, 차량의 시트 금속 구성 요소내에 통합된 구조적 구성 요소에 통상적인 풀 프레임 대신에 서브 프레임이 결합된다. 다른 차량 응용예는 독립적인 프레임 또는 서브 프레임을 갖지 않는 "일체형" 섀시를 사용한다. 모든 구조적 구성 요소가 차량의 시트 금속 구성 요소내에 직접 통합된다.

휠 조립체(22)의 요소는 자동차의 성격(예를 들어, 후륜 구동, 전륜 구동, 사륜 구동)에 따라 변경되며, 대부분의 경우에 또한 차량상의 휠 조립체(22)의 위치에 따라 변경된다. 휠 조립체(22) 요소는 대체로 스핀들(30) 및 휠(타이어로 불릴 수도 있음)(32)을 포함하는 것으로 설명된다. 스핀들(30)은 상부 볼 조인트(34) 및 하부 볼 조인트(36)를 포함한다. 일반적으로 후방 서스펜션은 통상의 볼 조인트를 포함하지 않지만, 예를 들어 부싱(bushing) 등의 피봇 마운트를 포함한다. 본 명세서의 설명을 단순화하기 위해, "볼 조인트"라는 용어는, 달리 특정하지 않는 한, 지지 아암(24, 26)을 스핀들(30)에 연결하기 위한 모든 피봇 연결부를 의미하는 것으로 사용되며, 통상의 볼 조인트, 헤임(heim) 조인트, 부싱 등을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 휠(32)은 본 기술 분에 공지된 방식으로 스핀들(30)상에 회전 가능하게 장착된다.

도 2를 참조하면, 각각의 지지 아암(24, 26)은 볼 조인트 마운트(38)(휠 조립체 마운드로 불리기도 함), 제 1 본체 마운트(40), 제 1 부재(42), 제 2 본체 마운트(44) 및 제 2 부재(46)를 포함한다. 제 1 부재(42)는 볼 조인트 마운트(38)와 제 1 본체 마운트(40) 사이에서 연장된다. 제 2 부재(46)는 볼 조인트 마운트(38)와 제 2 본체 마운트(44) 사이에서 연장된다. 일부 실시예는 제 1 부재(42)와 제 2 부재(46) 사이에서 연장되어 지지 아암(24, 26)의 강성을 증가시키고, 그리고/또는 부가적인 서스펜션 부재(예컨대, 스프링, 쇼크 등)를 위한 부착점을 제공하는 하나 또는 그 이상의 측방향 부재(48)를 더 포함한다. 차체(28)는 지지 아암(24, 26)의 제 1 및 제 2 본체 마운트(40, 44)에 피봇 가능하게 부착된다. 일부 예에 있어서, 하나 또는 2개의 본체 마운트(40, 44)는 본체 마운트(40, 44) 사이에서 연장되는 피봇 축을 중심으로 하는 회전 운동에 부가하여 제한된 양의 운동을 제공하는 유연한 부싱을 포함한다. 각 지지 아암(24, 26)의 볼 조인트 마운트(38) 및 본체 마운트(40, 44)는 평면을 규정한다. 제 1 및 제 2 부재(42, 46)[및, 존재하는 경우 측방향 부재(48)]는 이들로 구성된 지지 아암(24, 26)의 평면에 배치되는 응용예도 있지만, 반드시 그러한 것은 아니다. 제 1 및 제 2 부재(42, 46)[및 측방향 부재(48)]의 정확한 기하 형상은 해당 응용예를 수용하도록 변경될 수 있다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 차체(28)와 휠 조립체(22) 사이에서 연장되는 한 쌍의 지지 아암(24, 26)은 차체(28) 및 휠 조립체(22)와 마주보도록 배열되어, 지지 아암(24)중 하나가 하부 볼 조인트(36)와 한 쌍의 상부 본체 마운트 연결부(50) 사이에서 연장되고, 다른 지지 아암(26)이 상부 볼 조인트(34)와 한 쌍의 하부 본체 마운트 연결부(52) 사이에서 연장된다. 휠(32)이 지면에 접촉 또는 근접하면, 반드시 동일한 수직 연장 평면은 아니더라도, 한 쌍의 상부 본체 마운트 연결부(50)는 한 쌍의 하부 본체 마운트 연결부(52) 위로 수직으로 배치된다. 지지 아암(24, 26)중 하나의 부재(42, 46)는 다른 지지 아암(24, 26)의 부재(42, 46)들 사이에 수용된다. 따라서, 지지 아암(24, 26)은 정상적으로는 서로 접촉하지 않고 "X"자형 구조로 서로 교차하는 것으로 설명될 수 있다.

상술한 지지 아암(24, 26)은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내지만, 지지 아암(24, 26)의 가능한 실시예를 모두 나타내는 것은 아니다. 대안적인 실시예에 있어서, 하나 또는 2개의 지지 아암(24, 26)은 상술한 지지 아암(24, 26)의 경로와 유사한 경로를 따라 연장되는 한쌍의 독립적인 링크로 대체될 수 있으며, 각각의 독립 링크는 일단부에 볼 조인트 마운트(38)를, 그리고 대향 단부에 본체 마운트(40, 44)를 포함한다. 하나 또는 2개의 지지 아암(24, 26) 대신에 독립 링크가 사용될 수 있다.

도 4는 대칭적인 서스펜션 구성을 나타내는 개략도로서, 도 1에 도시된 바와같은 차체(28)의 측면상에 각각 배치된 한 쌍의 휠 조립체(22)를 위한 한쌍의 휠 조립체 서스펜션(20, 21)을 포함한다. 이 개략도는 2개의 휠 조립체(22) 모두의 수직 중심선(56)을 통과하는 수직 평면(54)을 따라 도시되어 있다. 도 5는 휠 조립체(22)에 대한 평면(54)의 위치를 보다 잘 나타내는 사시도로 평면(54)을 도시하고 있다. 각 지지 아암 평면과 수직 평면(54)의 교차부에 형성된 라인(58, 60)이 도 4에 도시되어 있다. 지지 아암 평면 교차선(58, 60)은 이 평면(54)에서 보면 각 서스펜션(20, 21)에서 서로 교차한다. 라인(58, 60)의 교차점(62, 63)은 서스펜션(20, 21)의 정면 입면도에 순간 중심(IC)으로 규정되어 있다. 도 4는 또한 차체(28)의 롤 중심(68)에서 교차하는 한 쌍의 라인(64, 66)을 도시한다. 하나의 라인(64)은 차체(28)의 일측상의 타이어 노면 접촉 패치(70)의 중심 및 순간 중심(IC)(62)을 통과한다. 다른 라인(66)은 차체(28)의 대향측상의 타이어 노면 접촉 패치(71)의 중심 및 순간 중심(IC)(63)을 통과한다.

차체(28)의 무게 중심에 대한 롤 중심(68)의 수직 위치는 차량의 롤에 영향을 미치기 때문에 중요하다. 롤 중심(68)의 위치는 차량의 일측 또는 양측상의 지지 아암(24, 26)의 상대 위치를 변경하고, 그에 의해 지지 아암(24, 26)의 평면에 의해 규정된 순간 중심(IC)(62, 63)의 위치를 변경함으로써 조정될 수 있다. 본 발명의 서스펜션에 의해 제공되는 장점은 본 발명에 따른 한쌍의 서스펜션을 이용하여 비교적 높고 안정적인 롤 중심(68), 즉 차량의 기대 동작동안 대략 동일한 위치에 유지될 수 있는 비교적 높은 중심을 형성하는 것이 가능하다는 것이다. 도 4에 도시된 롤 중심은 차체(28)의 수직 중심선(72)에 의해 교차된다는 것이 또한 주목되어야 한다. 차체(28)의 각 측면의 서스펜션이 서로 대칭이므로, 롤 중심(68)은 중심선(72)과 교차한다. 일부 예에서는, 서스펜션을 비대칭으로 하여 롤 중심(68)이 차량 중심선(72)의 일측상에 배치되도록 한다. 또한, 특정 하중 또는 차체 이동 조건하에서는, 롤 중심(68)이 차량 중심선(72)의 어느 한쪽으로 이동할 수 있다.

도 6을 참조하면, 휠 서스펜션(20, 21)에 대한 지지 아암 평면의 배향은 또한 앤티-다이브(anti-dive), 앤티-스쿼트(anti-squat) 및 앤티-리프트(anti-lift) 등의 서스펜션 파라미터, 즉 차량의 전후방향 서스펜션 특성("피치"로도 불림)과 중요한 관련이 있다. 도 6은 휠 조립체(22)의 측면도를 개략적으로 나타낸다. 이 도면은 차체(도 3 참조)의 일측상의 휠(32)의 중심선을 통과하는 종방향 수직 평면(74, 76)을 따라 도시되어 있다. 도 6에 있어서, 휠(32)의 윤곽선은 도면의 다른 요소를 위치시키기 위해 가상선으로 도시되어 있다. 측면의 순간 중심(IC)(84)과 중심의 타이어 노면 접촉 패치(70, 71) 사이에서 연장되는 라인(86)은 휠(32)의 중심선을 통해 연장되는 폭방향 평면(54)을 통과하는 수평방향 연장선(88)과 각도 β를 형성한다. 각도 β의 탄젠트(tangent)는 고려되는 차량 휠 조립체(22)의 앤티-다이브, 앤티-리프트 또는 앤티-스쿼트와 직접 관련이 있다. 각도 β의 크기를 증가 또는 감소시키는 것은 앤티-다이브, 앤티-스쿼트 또는 앤티-리프트의 조정을 응용예에 적합하게 할 수 있다. 본 발명의 서스펜션(20, 21)은 수렴점(84)의 수직 및 수평 위치 결정을 용이하게 하며, 그리하여 여러 차량 응용예에 있어서 편리한 β 각도의 다양한 이용을 가능하게 한다. 수렴점(84)은또한 측면 스윙 아암(side view swing arm; svsa) 높이 및 길이의 관점에서 위치가 설명될 수 있다. 측면 스윙 아암(svsa) 높이는 1) 휠 노면 접촉부와 정렬된 수평선(88)과 순간 중심(IC)(84) 사이의 수직 거리 사이의 차이, 또는 2) 휠 조립체의 중심선을 통과하는 수평 평면과 순간 중심(IC) 사이의 수직 거리의 차이중 하나를 나타낸다. 이 측면 스윙 아암(svsa) 높이는 휠 조립체의 위치, 구동 여부 등에 따라 결정된다. 어느 것이 사용되는지를 결정하는 방법론은 공지되어 있으며, 따라서 본 명세서에서는 더 논의하지 않을 것이다. 측면 스윙 아암(svsa) 길이는 휠 조립체의 수직 중심선과 순간 중심(IC) 사이의 거리이다.

도 7을 참조하면, 각 지지 아암(24, 26)의 본체 마운트 라인(90, 92, 94, 96)은 종방향 연장 수직축(98)으로부터 각도 γ만큼 경사를 이룬다. 본체 마운트 라인(90, 92, 94, 96)은 지지 아암(24, 26)의 2개의 본체 마운트(40, 44) 사이에서 연장되는 선으로 규정된다. 도 7은 각 서스펜션(20, 21)의 본체 마운트 라인(90, 92, 94, 96)과 축(98)에 평행한 종방향 선 사이에서 연장되는 각도 γ를 설명하기 위해 수평 평면상에 차량의 휠 서스펜션(20, 21)을 개략적으로 나타낸다. 도 7에 도시된 서스펜션(20, 21)은 모두 각도 δ만큼 경사져있다. 정확한 경사의 크기는 해당 응용예에 적합하도록 변경될 수 있으며, 서스펜션(20, 21)들 간에 유사할 필요는 없다. 예를 들어, 전후방 휠 서스펜션(20, 21)들 간에 상이한 경사 각도를 갖거나, 또는 좌우 서스펜션(20, 21)들 간에 상이한 경사 각도를 가질 수 있다. 차량의 종축(98)으로부터 경사를 이루도록 하는 본 발명의 서스펜션의 능력은 이 서스펜션이 다양한 차량 응용예에 유리하게 적용될 수 있도록 한다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 서스펜션의 지지 아암(24, 26)의 교차 배향은 휠(32)에 대해 볼 조인트 마운트(34, 36)를 위치 결정하는 것을 용이하게 한다. 역사적으로, 휠 조립체(22)의 스핀들(30)은 "킹핀"으로 공지된 일체형 차축(solid axle)을 중심으로 피봇 운동하였다. 이후의 개선은 킹핀을 볼 조인트로 대체하였다. 그러나, 2개의 피봇점(34, 36) 사이의 라인(100)은 여전히 킹핀 축(또는 휠 조립체 마운트 라인)으로 불린다. 도 8에 도시된 바와 같이, 지지 아암(24, 26)의 볼 조인트 마운트(34, 36)를 통과하는 킹핀 축(100)은 휠(32)의 수직 중심선[도 3에 개략적으로 도시된 평면(74, 76)내에 배치됨]에 대해 각도 λ를 형성한다. 일부 예에 있어서, 킹핀 축(100)은 휠(32)의 수직 중심선(74, 76)과 평행(0°)이 될 수 있다. 다른 예에 있어서, 킹핀 축(100)과 수직 중심선(74, 76) 사이의 각도는 0보다 크며, 따라서 킹핀 축(100)은 수직 중심선(74, 76)을 향해[또는 수직 중심선(74, 76)으로부터] 연장되는 것으로 설명될 수 있다. 수직 중심선(74, 76)에 대한 킹핀 축(100)의 각도 및 킹핀 축(100)이 수직 중심선(74, 76)을 교차하는 위치는 휠(32)의 스크러브 반경(scrub radius) 및 스핀들(30)의 길이에 대해 영향을 미치므로 모두 중요하다. 본 발명의 서스펜션(20, 21)의 지지 아암(24, 26)의 교차 배향은 각 지지 아암(24, 26)으로부터의 볼 조인트 마운트(38)가 휠(32)의 수직 중심선(74, 76)에 비교적 근접하여 위치될 수 있도록 한다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 서스펜션(20, 21)의 지지 아암(24, 26)의 교차 배향은 또한 캐스터 각도와 킹핀 축(100)의 트레일과 마주 보도록 볼 조인트 마운트(38)를 양호하게 위치시킬 수 있는 능력을 제공한다. 캐스터 각도(102)는휠(32)의 측면의 휠 조립체(22)[또는 휠(32)]의 수직 중심선(56)에 대한 킹핀 축(100)의 각도를 의미한다. 트레일(104)은 휠(32)의 수직 중심선(56)과, 킹핀 축(100)과 휠(32)의 노면 접촉 패치(70, 71)를 포함하는 수평 평면(106) 사이의 교차점 사이의 거리를 의미한다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 서스펜션(20, 21)은 지지 아암(24, 26)[또는 스핀들(30)]중 하나와 차체(28)사이에서 연장되고, 이들에 피봇 가능하게 부착되어 있는 스프링 조립체(108)를 이용한다. 도 10은 하부 볼 조인트(36)에 피복 가능하게 부착된 지지 아암(24)에 부착된 스프링 조립체(108)를 나타내지만, 대안적인 실시예에 있어서 스프링 조립체(108)는 다른 지지 아암(26)에 부착될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 스프링 조립체(108)는 하중 베어링 스프링 및 완충기(shock aborber)를 포함하는 코일 오버 쇼크(coil over shock)이다 코일 스프링은 또한 완충기와 별개로 장착될 수 있다. 또한, 코일 스프링과 함께 또는 코일 스프링 대신에 토션 바아가 사용될 수 있다. 스프링 조립체(108)는 휠(32)이 정상 승차 높이일 때 수직선으로부터 약 5도의 각도 φ로 경사를 이루도록 장착된다. 본 발명의 서스펜션(20, 21)의 기하 형상을 이용한 이러한 방식으로 스프링 조립체(108)를 경사지게 함으로써 양호한 휠 하중 비율 특성을 형성한다. 상세하게는, 휠 하중 비율은 휠(32)이 차체(28)를 향한 방향으로 상방으로 이동함에 따라 감소한다. 이는 스프링 조립체(108)가 그 상부 피봇점(112)을 중심으로 피봇하는 동안, 스프링 조립체(108)의 하부 부착점(110)이 휠(32)과 함께 상방으로 회전함에 따라, 스프링 조립체(108)를 통해 전달되는 힘의 수직 성분이 감소하기 때문이다.일부 예에서는 상술한 바와 유사한 방식으로 차체(28)와 지지 아암(24, 26)중 하나 사이에서 연장되는 하나 이상의 스프링 조립체가 사용된다. 이 추가적인 스프링 조립체(108)는 완충기를 포함하거나 또는 포함하지 않을 수 있다.

도 11을 참조하면, 일부 실시예에 있어서, 스프링 조립체(108)는 완충기 피스톤(134)의 로드 단부(132)와 쇼크의 하우징(136) 사이에서 작용하는 완충기(120)내에 배치된 반동 스프링(130)을 포함한다. 반동 스프링(130)은 피스톤(134)에 부착되지 않으며, 따라서 쇼크 하우징(136)내에서 소정 결합 지점(134)을 지나 이동하는 로드의 일부에 압축 작용만을 한다. 휠 조립체(22)[및 따라서 서스펜션(20, 21)]의 이동이 스프링 조립체(22)를 결합 지점(138)을 지나 연장되도록 하는 상황에서(즉 "정상 승차 높이" 이하), 반동 스프링(130)은 압축되어 서스펜션(20, 21) 및 부착된 휠 조립체(22)의 이동에 대항한다.

도 12를 참조하면, 다른 실시예에 있어서, 스프링 조립체(108)는 중심 샤프트(114), 제 1 스프링(116), 제 2 스프링(118)을 포함한다. 스프링 조립체(108)는 추가적인 모션 댐퍼(120)를 더 포함한다. 중심 샤프트(114)는 제 1 및 제 2 스프링(116, 118)내에 수용되며, 모션 댐퍼(120)는 중심 샤프트(114)에 부착된다. 이용 가능한 댐퍼(120)로는 가스 또는 액체 타입 완충기를 포함되며, 이것에 한정되지 않는다. 제 1 스프링(116)은 제 1 단부 스프링 플랜지(122)와 중심 스프링 플랜지(124) 사이에서 연장된다. 제 1 스프링 플랜지(122)는 중심 샤프트(114)에 고정되거나, 또는 중심 샤프트(114)에 고정되는 제 1 정지부에 의해 이동이 제한된다. 다른 경우에, 제 1 정지부는 제 1 단부 스프링 플랜지(122)가 스프링조립체(108)의 인접 단부(126)를 향해 더 이상 이동하는 것을 방지한다. 제 2 스프링(118)은 중심 스프링 플랜지(124)와 제 2 단부 스프링 플랜지(128) 사이에서 연장된다. 모션 댐퍼(120)의 외측 본체에 부착된 제 2 정지부(또는 유사하게 고정된 다른 부재)는 중심 스프링 플랜지(124)의 이동을 제한하며, 따라서 제 2 스프링(118)의 제 1 스프링(116)을 향한 방향으로의 이동을 제한한다. 도 11에 도시된 스프링 조립체(108)는 모션 댐퍼(120)의 외주 둘레에 배치된 제 2 스프링(118)을 나타낸다.

설치되지 않은 상황에서[또는 차량이 들어올려져 휠 조립체(22)가 완전히 연장된 위치로 연장될 수 있는 경우], 제 1 단부 스프링 플랜지(122)와 중심 스프링 플랜지(124) 사이에서 작용하는 제 1 스프링(116)은 가벼운 하중이 인가되는 것이 바람직하다. 제 2 단부 스프링 플랜지(128)와 중심 스프링 플랜지(124) 사이에서 작용하는 제 2 스프링(118)은 해당 응용예에 적당한 크기로 사전에 압축 하중이 인가되는 것이 바람직하다. 스프링 조립체(108)에 하중이 인가되면, 제 1 스프링(116)에 의해 제공된 힘이 제 2 스프링(118)의 초기 예비 하중과 동일해지거나 초과할 때까지 제 1 스프링(116)만이 압축될 것이다. 제 1 스프링(116)만이 압축되면, 스프링 조립체(108)는 제 1 스프링(116)이 유일하게 존재하는 스프링처럼, 즉 단일 스프링 시스템처럼 작용한다. 제 1 스프링(116)의 힘이 제 2 스프링(118)의 초기 예비 하중을 초과하면, 각 스프링(116, 118)의 힘은 동일해지며, 각각의 스프링은 어느 정도 압축될 것이다. 스프링(116, 188)이 압축하는 정확한 양은 특정 스프링의 스프링률(spring rate)에 의해 결정될 것이다. 이러한 조건하에서,스프링 조립체(108)는 스프링(116, 118)이 순차적으로 작동하는 트윈 스프링 시스템과 같이 작용할 것이다. 그리하여, 중심 스프링 플랜지(124)는 제 1 스프링(116)과 제 2 스프링(118) 사이에서 부유하는 것으로 설명될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 스프링이 동일한 400파운드 스프링이라면, 스프링 조립체(108)는 초기에는 하나의 400파운드 스프링 시스템처럼 작용할 것이다. 그러나, 제 1 스프링(116)의 힘이 제 2 스프링(118)의 힘과 동일해지면, 스프링 조립체(108)는 순차 시스템의 2개의 스프링으로서의 작용을 시작할 것이다. 결과적으로, 순차적으로 작동하는 제 1 및 제 2 스프링(116, 118)의 효과적인 스프링력은 독립적으로 작용하는 스프링중 하나의 약 절반, 즉 200파운드와 동일할 것이다.

스프링 조립체(108)는 차체(28)와 서스펜션 지지 아암(24, 26) 사이에서 하중 경로로서, 그리고 차량의 총중량을 4개의 휠(32)이 지지하므로 궁극적으로는 차체(28)와 휠(32) 사이에서 하중 경로로서 작용한다. 스프링 조립체(108)는 다양한 위치에 장착될 수 있으나, 스프링 조립체(108)의 중심선이 상술한 바와 같이 수직 연장선으로부터 각도 φ만큼 경사를 이루도록 장착되는 것이 바람직하다. 스프링 조립체(108)의 부착점과, 스프링 조립체(108)가 부착되는 지지 아암(24, 26)의 본체 마운트(40, 44)와 볼 조인트 마운트(38)의 상대 위치는 휠 조립체(22)에 대해 가능한 정확한 이동 경로를 규정할 것이다. 본 발명의 서스펜션 지지 아암(24, 26)의 기하 형상, 지지 아암(24, 28) 및 수직 평면에 대한 스프링 조립체(108)의 배향, 그리고 스프링 조립체(108)의 트윈 스프링 특성은 스프링 조립체(108)가 휠 조립체(108)에 감소 하중률을 제공할 수 있도록 하며, 따라서 스프링 조립체(108)가 평형점을 지나 압축됨에 따라 휠(32)이 지면에 감소 하중률을 제공할 수 있도록 한다.

도 13 내지 도 15를 참조하면, 선회시 내측 반경 트랙을 따라 배치된 차량 휠(32)(개략적으로 도시됨)과 외측 반경 트랙을 따라 배치된 차량 휠(32) 사이의 회전 반경의 차이를 설명하는데 애커먼을 사용하는 것이 공지되어 있다. 선회는 차체에 리프트를 발생시킬 수 있다는 것도 또한 공지되어 있다. 스티어링 휠이 선회할 때 전방 서스펜션에 의해 발생된 애커먼의 크기는 선회중에 차체(28)에 발생하는 리프트를 상쇄하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 애커먼이 증가하면 리프트가 방지된다. 본 발명의 휠 조립체 서스펜션(20, 21)의 지지 아암(24, 26)은 차체(28)에 대한 위치 결정 능력 때문에 애커먼의 형성을 촉진한다.

본 발명은 상세한 실시예에 대하여 도시 및 설명되었지만, 당업자들은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한 형태 및 상세에 다양한 변경이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 도 1은 본 발명에 따른 한쌍의 서스펜션(20, 21)을 구비한 차량의 개략적인 정면도를 도시한다. 그러한 서스펜션의 지지 아암(24, 26)은 대칭적이며, 차량의 중심선(72)과 교차하지 않는다. 대안적인 실시예에 있어서, 하나 또는 2개의 서스펜션(20, 21)의 지지 아암(24, 26)은 중심선(72)과 교차할 수 있으며, 서로 교차할 가능성도 있다. 지지 아암(24, 26)이 연장되면 휠 조립체(22)에 대해 바람직한 캠버(camber) 특성을 제공할 수 있다.

Claims

본체를 구비한 차량용 서스펜션에 있어서,

제 1 휠 조립체와 상기 본체 사이에서 연장되며, 순간 중심(instant center)을 갖는 제 1 휠 조립체 서스펜션과,

제 2 휠 조립체와 상기 본체 사이에서 연장되며, 순간 중심을 갖는 제 2 휠 조립체 서스펜션을 포함하며,

상기 제 1 휠 조립체 및 상기 제 2 휠 조립체는 각 휠 조립체의 수직 중심선이 그들 사이에서 연장되는 수직 평면내에 위치하도록 정렬되며,

상기 각 휠 조립체 서스펜션의 순간 중심은 상기 수직 평면내에서, 상기 수직 평면내에 위치된 롤 중심 아래에 위치되는

차량용 서스펜션.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 휠 조립체 서스펜션 및 상기 제 2 휠 조립체 서스펜션은 각각,

제 1 휠 조립체 마운트 및 한쌍의 제 1 본체 마운트를 구비한 제 1 지지 아암으로써, 제 1 지지 아암 평면은 상기 제 1 휠 조립체 마운트 및 상기 제 1 본체 마운트에 의해 규정되는, 제 1 지지 아암과,

제 2 휠 조립체 마운트 및 한쌍의 제 2 본체 마운트를 구비한 제 2 지지 아암으로써, 제 2 지지 아암 평면은 상기 제 2 휠 조립체 마운트 및 상기 제 2 본체마운트에 의해 규정되는, 제 2 지지 아암을 포함하며,

상기 제 1 지지 아암 평면이 제 1 라인을 따라 상기 수직 평면과 교차하고, 상기 제 2 지지 아암 평면이 제 2 라인을 따라 상기 수직 평면과 교차하며, 상기 제 1 라인 및 상기 제 2 라인은 상기 순간 중심에서 서로 교차하도록 상기 제 1 지지 아암 및 상기 제 2 지지 아암이 위치되는

차량용 서스펜션.
제 2 항에 있어서,

상기 각각의 휠 조립체는 중심을 갖는 노면 접촉 패치를 구비한 타이어를 지지하며, 상기 롤 중심은 상기 수직 평면내에서 제 1 라인과 제 2 라인의 교차점에 위치되며,

상기 제 1 라인은 상기 제 1 휠 조립체에 의해 지지되는 타이어의 노면 접촉 패치의 중심과, 상기 제 1 휠 조립체 서스펜션의 순간 중심을 통해 연장되며,

상기 제 2 라인은 상기 제 2 휠 조립체에 의해 지지되는 타이어의 노면 접촉 패치의 중심과, 상기 제 2 휠 조립체 서스펜션의 순간 중심을 통해 연장되는

차량용 서스펜션.
제 3 항에 있어서,

상기 제 1 지지 아암은,

상기 제 1 본체 마운트중 하나와 상기 제 1 휠 조립체 마운트 사이에서 연장되는 제 1 부재와,

상기 제 1 본체 마운트중 다른 하나와 상기 제 1 휠 조립체 마운트 사이에서 연장되는 제 2 부재를 포함하는

차량용 서스펜션.
제 4 항에 있어서,

상기 제 1 지지 아암은 상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재 사이에서 연장되는 측방향 부재를 더 포함하는

차량용 서스펜션.
제 4 항에 있어서,

상기 제 2 지지 아암은,

상기 제 2 본체 마운트중 하나와 상기 제 2 휠 조립체 마운트 사이에서 연장되는 제 1 부재와,

상기 제 2 본체 마운트중 다른 하나와 상기 제 2 휠 조립체 마운트 사이에서 연장되는 제 2 부재를 포함하는

차량용 서스펜션.
제 6 항에 있어서,

상기 제 2 지지 아암은 상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재 사이에서 연장되는측방향 부재를 더 포함하는

차량용 서스펜션.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 지지 아암 평면은 제 3 라인을 따라 상기 제 1 휠 조립체에 의해 지지되는 타이어의 중심선을 통과하는 종방향 연장 평면과 교차하며,

상기 제 2 지지 아암 평면은 제 4 라인을 따라 상기 종방향 연장 평면과 교차하며,

상기 제 3 및 제 4 라인은 경사를 이루며, 상기 종방향 연장 평면내에 위치된 지점에서 수렴하는

차량용 서스펜션.
제 2 항에 있어서,

제 1 본체 마운트 라인은 상기 한쌍의 제 1 본체 마운트를 통해 연장되고, 제 2 본체 마운트 라인은 상기 한쌍의 제 2 본체 마운트를 통해 연장되며,

상기 제 1 본체 마운트는 상기 제 1 본체 마운트 라인이 차량의 종방향 연장 중심선으로부터 제 1 각도만큼 경사를 이루도록 상기 본체에 부착되는

차량용 서스펜션.
제 9 항에 있어서,

상기 제 2 본체 마운트는 상기 제 2 본체 마운트 라인이 차량의 종방향 연장 중심선으로부터 제 2 각도만큼 경사를 이루도록 상기 본체에 부착되는

차량용 서스펜션.
제 10 항에 있어서,

상기 제 1 각도와 상기 제 2 각도는 동일한

차량용 서스펜션.
제 2 항에 있어서,

제 1 휠 조립체 마운트 라인은 상기 제 1 휠 조립체 서스펜션의 상기 제 1 휠 조립체 마운트와 상기 제 2 휠 조립체 마운트를 통해 연장되고, 제 2 휠 조립체 마운트 라인은 상기 제 2 휠 조립체 서스펜션의 상기 제 1 휠 조립체 마운트와 상기 제 2 휠 조립체 마운트를 통해 연장되며,

상기 제 1 휠 조립체 마운트 라인 및 상기 제 2 휠 조립체 마운트 라인중 적어도 하나는 상기 제 1 휠 조립체 및 제 2 휠 조립체의 각각에 부착된 타이어의 수직 중심선으로부터 경사를 이루는

차량용 서스펜션.
본체를 구비한 차량의 휠 조립체용 서스펜션에 있어서,

제 1 휠 조립체 마운트 및 한쌍의 제 1 본체 마운트를 구비한 제 1 지지 아암으로서, 상기 제 1 휠 조립체 마운트 및 상기 제 1 본체 마운트에 의해 제 1 지지 아암 평면이 규정되는, 상기 제 1 지지 아암과,

제 2 휠 조립체 마운트 및 한쌍의 제 2 본체 마운트를 구비한 제 2 지지 아암으로서, 상기 제 2 휠 조립체 마운트 및 상기 제 2 본체 마운트에 의해 제 2 지지 아암 평면이 규정되는, 상기 제 2 지지 아암을 포함하며,

상기 제 1 휠 조립체 마운트는 상부 휠 조립체 지점에서 상기 휠 조립체에 피봇 가능하게 부착되며, 상기 제 2 휠 조립체 마운트는 하부 휠 조립체 지점에서 상기 휠 조립체에 피봇 가능하게 부착되며, 상기 제 1 본체 마운트는 한쌍의 하부 본체 지점에서 상기 본체에 피봇 가능하게 부착되며, 상기 제 2 본체 마운트는 한쌍의 상부 본체 지점에서 상기 본체에 부착되며, 그에 의해 상기 제 1 지지 아암과 상기 제 2 지지 아암이 서로 교차하는

차량의 휠 조립체용 서스펜션.
제 13 항에 있어서,

상기 제 1 지지 아암 평면은 제 1 라인을 따라 제 1 휠 조립체에 의해 지지되는 타이어의 중심선을 통과하는 종방향 연장 평면과 교차하며,

상기 제 2 지지 아암 평면은 제 2 라인을 따라 상기 종방향 연장 평면과 교차하며,

상기 제 1 라인과 상기 제 2 라인이 경사져서, 상기 종방향 연장 평면내에 위치된 지점에서 수렴하는

차량의 휠 조립체용 서스펜션.
제 13 항에 있어서,

제 1 본체 마운트 라인이 상기 한쌍의 제 1 본체 마운트를 통해 연장되고, 제 2 본체 마운트 라인이 상기 한쌍의 제 2 본체 마운트를 통해 연장되며,

상기 제 1 본체 마운트는 상기 제 1 본체 마운트 라인이 차량의 종방향 연장 중심선으로부터 제 1 각도만큼 경사를 이루도록 상기 본체에 부착되는

차량의 휠 조립체용 서스펜션.
제 15 항에 있어서,

상기 제 2 본체 마운트는 상기 제 2 본체 마운트 라인이 차량의 상기 종방향 연장 중심선으로부터 제 2 각도만큼 경사를 이루도록 상기 본체에 부착되는

차량의 휠 조립체용 서스펜션.
제 16 항에 있어서,

상기 제 1 각도와 상기 제 2 각도는 동일한

차량의 휠 조립체용 서스펜션.
제 13 항에 있어서,

휠 조립체 마운트 라인이 상기 제 1 휠 조립체 마운트 및 상기 제 2 휠 조립체 마운트를 통해 연장되며,

상기 휠 조립체 마운트 라인은 상기 휠 조립체에 부착된 타이어의 수직 중심선으로부터 경사를 이루는

차량의 휠 조립체용 서스펜션.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 휠 조립체 서스펜션 및 상기 제 2 휠 조립체 서스펜션은 각각 상기 제 1 지지 아암, 상기 제 2 지지 아암 또는 스핀들중 하나에 피봇 가능하게 부착된 제 1 단부와, 상기 본체에 피봇 가능하게 부착된 제 2 단부를 구비한 스프링 조립체를 더 포함하며,

상기 스프링 조립체가 압축됨에 따라 상기 각 스프링 조립체는 상기 휠 조립체에 변화하는 하중률을 제공하는

차량용 서스펜션.
제 19 항에 있어서,

상기 스프링 조립체는 코일 스프링내에 수용된 완충기(shock absorber)를 포함하는

차량용 서스펜션.
제 19 항에 있어서,

상기 스프링 조립체는 반동 스프링을 포함하는

차량용 서스펜션.
본체를 구비한 차량을 서스펜딩하는 방법에 있어서,

제 1 휠 조립체와 상기 본체 사이에서 연장되며, 순간 중심을 갖는 제 1 휠 조립체 서스펜션을 제공하는 단계와,

제 2 휠 조립체와 상기 본체 사이에서 연장되며, 순간 중심을 갖는 제 2 휠 조립체 서스펜션을 제공하는 단계와,

각 휠 조립체의 수직 중심선이 그들 사이에서 연장되는 수직 평면내에 위치되도록 상기 제 1 휠 조립체와 상기 제 2 휠 조립체를 정렬하는 단계와,

각 휠 조립체 서스펜션의 순간 중심이 상기 수직 평면에서, 상기 수직 평면내에 위치된 롤 중심 아래에 위치되도록 상기 제 1 휠 조립체 서스펜션 및 상기 제 2 휠 조립체 서스펜션을 위치시키는 단계를 포함하는

차량을 서스펜딩하는 방법.
제 22 항에 있어서,

상기 제 1 휠 조립체 서스펜션 및 상기 제 2 휠 조립체 서스펜션은 각각,

제 1 휠 조립체 마운트 및 한쌍의 제 1 본체 마운트를 구비하는 제 1 지지 아암으로서, 제 1 지지 아암 평면이 상기 제 1 휠 조립체 마운트와 상기 제 1 본체 마운트에 의해 규정되는, 제 1 지지 아암과,

제 2 휠 조립체 마운트 및 한쌍의 제 2 본체 마운트를 구비하는 제 2 지지 아암으로서, 제 2 지지 아암 평면이 상기 제 2 휠 조립체 마운트와 상기 제 2 본체 마운트에 의해 규정되는, 제 2 지지 아암을 포함하며,

상기 제 1 지지 아암 평면이 제 1 라인을 따라 상기 수직 평면과 교차하고, 상기 제 2 지지 아암 평면이 제 2 라인을 따라 상기 수직 평면과 교차하며, 상기 제 1 라인과 상기 제 2 라인이 상기 순간 중심에서 서로 교차하도록 상기 제 1 지지 아암과 상기 제 2 지지 아암이 위치되는

차량을 서스펜딩하는 방법.
제 23 항에 있어서,

상기 각각의 휠 조립체상에 타이어를 제공하는 단계를 더 포함하며, 상기 타이어는 중심을 갖는 노면 접촉 패치를 구비하며, 상기 롤 중심은 상기 제 1 라인과 상기 제 2 라인의 교차점에서 수직 평면내에 위치되며,

상기 제 1 라인은 상기 제 1 휠 조립체에 의해 지지되는 타이어의 노면 접촉 패치의 중심과 상기 제 1 휠 조립체 서스펜션의 순간 중심을 통해 연장되며,

상기 제 2 라인은 상기 제 2 휠 조립체에 의해 지지되는 타이어의 노면 접촉 패치의 중심과 상기 제 2 휠 조립체 서스펜션의 순간 중심을 통해 연장되는

차량을 서스펜딩하는 방법.
제 23 항에 있어서,

상기 제 1 지지 아암 평면은 제 3 라인을 따라 상기 제 1 휠 조립체에 의해 지지되는 타이어의 중심선을 통과하는 종방향 연장 평면과 교차하며, 상기 제 2 지지 아암 평면은 제 4 라인을 따라 상기 종방향 연장 평면과 교차하며,

상기 제 3 라인과 제 4 라인이 상기 종방향 연장 평면내에 위치된 점에서 수렴하도록 경사를 이루는 단계를 더 포함하는

차량을 서스펜딩하는 방법.
제 23 항에 있어서,

제 1 본체 마운트 라인이 상기 한쌍의 제 1 본체 마운트를 통해 연장되고, 제 2 본체 마운트 라인이 상기 한쌍의 제 2 본체 마운트를 통해 연장되며,

상기 제 1 본체 마운트 라인이 차량의 종방향 연장 중심선으로부터 제 1 각도만큼 경사를 이루도록 상기 제 1 본체 마운트를 상기 본체에 부착하는 단계를 더 포함하는

차량을 서스펜딩하는 방법.
제 26 항에 있어서,

상기 제 2 본체 마운트 라인이 차량의 상기 종방향 연장 중심선으로부터 제 2 각도만큼 경사를 이루도록 상기 제 2 본체 마운트를 상기 본체에 부착하는 단계를 더 포함하는

차량을 서스펜딩하는 방법.
제 22 항에 있어서,

제 1 휠 조립체 마운트 라인이 상기 제 1 휠 조립체 서스펜션의 상기 제 1 휠 조립체 마운트 및 상기 제 2 휠 조립체 마운트를 통해 연장되며, 제 2 휠 조립체 마운트 라인이 상기 제 2 휠 조립체 서스펜션의 상기 제 1 휠 조립체 마운트 및 상기 제 2 휠 조립체 마운트를 통해 연장되며,

상기 제 1 휠 조립체 마운트 라인 및 상기 제 2 휠 조립체 마운트 라인중 적어도 하나를 상기 제 1 휠 조립체 및 상기 제 2 휠 조립체의 각각에 부착된 타이어의 수직 중심선으로부터 경사를 이루도록 하는 단계를 더 포함하는

차량을 서스펜딩하는 방법.