KR100507177B1 - 위시본형 서스펜션의 어퍼아암용 부시의 설치구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어퍼아암의 양단에 상호 대칭되게 볼트 및 너트로 체결되어 차체 및 프레임에 지지되는 위시본형 서스펜션의 어퍼아암용 부시에 있어서, 상기 부시(40)는, 어퍼아암의 단부에 용접된 금속성의 외측관(52)과, 상기 볼트가 끼워지도록 상기 외측관의 내부에 배치된 내측관(54)과, 상기 외측관과 내측관 사이에 성형된 고무부시(56)를 포함하되, 상기 고무부시는 그 내주면과 외주면이 상기 볼트의 길이방향에 대해 테이퍼져 있고, 상기 내측관의 외주면 및 상기 외측관의 내주면은 상기 고무부시의 테이퍼 면에 밀착하여 상기 볼트의 길이방향에 대해 테이퍼져 있으므로, 강성을 높이고 소음 진동을 억제하며 내구성을 향상하는 효과가 있다.

Description

위시본형 서스펜션의 어퍼아암용 부시의 설치구조{mounting structure for upper arm bush of wishbone type suspension}

본 발명은 위시본형 서스펜션의 어퍼아암용 부시에 관한 것으로서, 특히 테이퍼진 형상의 부시를 배치하여 축방향 강성을 높이고 소음 진동을 억제하며 내구성을 향상하는 위시본형 서스펜션의 어퍼아암용 부시의 설치구조에 관한 것이다.

일반적으로 위시본형(Wishbone type) 서스펜션은 현가장치에 오래전부터 많이 사용되는 형식이며, V형으로 된 상하 2개의 서스펜션 아암이 축에 의해 차체 및 프레임에 설치되고, 각 서스펜션 아암의 끝은 보올 조인트에 의해 너클에 결합되어 있다.

이 형식의 서스펜션은 바퀴에 발생되는 제동력이나 선회구심력은 모두 서스펜션아암이 지지하고, 스프링은 수직방향의 하중만을 지지하는 구조로 되어 있으며, 스프링의 배치나 사용되는 스프링의 종류에 따라 그 형식이 나누어지는 바, 상하 2개의 서스펜션 아암과, 서스펜션 아암에 나사부시로 결합된 아암샤프트, 아래 서스펜션 아암과 프레임 사이에 설치되어 완충작용을 하는 코일스프링 및 2개의 보올 조인트에 의하여 현가아암에 연결되어, 상하운동과 조향하기 위한 너클 등으로 구성되어 있다.

상기 서스펜션 아암(로워아암 및 어퍼아암)은 선회시의 횡력지지, 주행시 충격에 대한 완충작용, 가속 및 제동시에 전후력을 흡수하는 등의 역할을 하게 되는데, 이때 전후, 좌우 및 상하력이 로워아암과 어퍼아암에 작용하게 된다.

상기 윗쪽 서스펜션 아암, 즉 어퍼 아암은 도1에 도시한 바와 같이 볼트(12)와 너트(14)로 체결된 부시(10)를 매개로 차체 혹은 프레임에 지지되는데, 상기 부시(10)는 어퍼아암(16)의 단부가 용접된 금속성의 외측관(18)과, 상기 볼트(12)가 끼워지도록 외측관(18)의 내부에 배치된 내측관(20) 및, 상기 외측관(18)과 내측관(20) 사이에 성형된 고무부시(22)로 이루어져 있다.

상기 부시(10)는 마운팅 브라켓(24)의 내측에 수용되어 상기 볼트(12) 및 너트(14)에 의해 체결되어 있으며, 상기 외측관(18)과 내측관(20)은 전후 하중의 작용방향(a)과 평행한 관이다.

이와 같이 구성된 종래 어퍼 아암용 부시(10)는 그 회전에 대한 자유도 확보를 위해 전후 하중의 작용방향과 평행한 축을 중심으로 축대칭 형상의 외측관 및 내측관을 평행하게 배치하고 그 사이에 고무부시를 적용한 형상으로 되어 있으므로, 충격이나 가속, 제동과 같이 빈번하게 발생하는 전후방향의 작용하중을 고무부시(22)의 전단력으로 지지하게 되므로 내구성이 약하여, 어퍼 아암(16)의 전후 운동에 의해 고무부시(22)로부터 외측관(18)의 이탈하게 되는 현상이 발생한다.

이러한 단점을 보완하기 위해 도2에 도시한 바와 같이, 외측관(18)과 마운팅 브라켓(24) 사이에 스토퍼(32)가 끼워진 구조(도2의 나머지 구성은 도1과 동일)를 채택하여 고무부시(22)의 축방향에 대한 외측관(18)의 이동을 제한하는 부시(30)가 게시되어 있기도 하다.

그런데, 이와 같이 구성된 종래 위시본형 서스펜션의 어퍼아암용 부시에 의하면, 도1에 도시한 바와 같은 구조에서는 가속, 제동시의 전후력에 의한 외측관(18)의 이탈 현상이 발생하는 문제점이 있고, 도2에 도시한 바와 같은 구조에서는 차량의 주행으로 인해 튀어 오르는 돌기물(자갈 등)이 통과할 경우에 외측관(18)이 스토퍼(32)를 가격함에 따라 차체에 충격이 발생할 뿐만 아니라 이로 인해 내구성이 떨어져 스토퍼가 손상되는 문제점이 있었다.

또한, 차량의 승차감에 관련된 차체 진동이나 쉬미, 저더의 경우에는 약 10~20Hz의 진동으로 서스펜션의 진폭이 약 1mm 이내로 발생하게 되는데, 이 경우 스토퍼(32)로서는 이러한 진동의 방지에 효과적으로 작용하지 못한다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 부시의 축방향 강성을 높이고 소음 진동을 억제하며 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 데 안출의 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 어퍼아암의 양단에 상호 대칭되게 구비되어 볼트와 너트로 체결되어 차체에 지지되는 위시본형 서스펜션의 어퍼아암용 부시에 있어서, 상기 부시는 상기 어퍼아암의 단부에 결합되는 외측관과, 상기 볼트가 끼워지도록 상기 외측관의 내부에 배치되는 내측관 및, 상기 외측관과 상기 내측관 사이에 성형되어 접착되는 고무부시로 이루어지되; 상기 고무부시는 그 내주면과 외주면이 상기 볼트의 체결방향을 중심으로 일측으로 경사지게 테이퍼져 있고, 상기 외측관의 내주면과 상기 내측관의 외주면은 각각 상기 고무부시의 테이퍼 면의 내/외측에 밀착하여 상기 볼트의 체결방향을 중심으로 일측으로 경사지게 테이퍼져 있으며; 상기 어퍼아암의 양단에 대한 상기 부시의 설치 방향은, 상기 고무부시의 테이퍼진 방향을 기준으로 볼 때, 상기 어퍼아암의 외측방향으로 향한 단부의 외경이 상기 어퍼아암의 내측방향으로 향한 단부의 외경 보다 크도록 각각 배치된 것을 특징으로 한다.

상기 내측관의 내주면은 상기 볼트의 체결방향에 대해 평행하게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 외측관은 그 외주면이 그 내주면과 동일하게 테이퍼져 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도3 및 도4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 부시(40)는 어퍼아암(42)의 차체측 마운팅 부위에 해당하는 양단부에 서로 대칭되게 볼트(44) 및 너트(46)로 체결되며, 상기 부시(40)는 마운팅 브라켓(50)의 내측에 수용되어 상기 볼트(44) 및 너트(46)에 의해 체결된다.

상기 부시(40)는, 어퍼아암(42)의 단부에 외측관(52)이 용접되어 결합되고, 상기 볼트(44)가 끼워지도록 상기 외측관(52)의 내부에 내측관(54)이 배치되며, 상기 외측관(52)과 내측관(54) 사이에 고무부시(56)가 성형되어 접착되어 있다.

상기 고무부시(56)는 그 내주면과 외주면이 상기 볼트(44)의 체결방향을 중심으로 일측으로 경사진 형태인 테이퍼진 형상으로 이루어지고, 상기 내측관(54)의 외주면 및 상기 외측관(52)의 내주면은 각각 상기 고무부시(56)의 테이퍼 면의 내/외측에 각각 밀착하여 상기 볼트(44)의 체결방향을 중심으로 일측으로 경사진 형태인 테이퍼진 형상으로 이루어진다.

상기 외측관(52)은 상기 어퍼아암(42)에 대해 용접가능한 금속재로 되어 있으며, 그 내주면과 외주면이 상기 볼트(44)의 체결방향을 기준으로 볼 때 상기 고무부시(56)에 대해 평행하게 형성되어, 원뿔대의 관형상으로 되어 있다.

상기 내측관(54)의 내주면은 상기 볼트(44)에 끼워지도록 평행하게 되어 있다. 그리고, 상기 내측관(54)은 상기 어퍼아암(42)의 외측방향의 단부 외경(D1)이 어퍼아암(42)의 내측방향의 단부 외경(D2)보다 크게 테이퍼져 있다. 즉, 어퍼아암(42)의 외측방향측 내측관(54) 단부면의 단면적이 어퍼아암(42)의 내측방향측 내측관(54) 단부면의 단면적보다 크게 되어 있다. 이는 입력점 강성과 같은 성능향상 및 쇽업소버 및 스프링(48) 장착에 필요한 공간확보에 유리하다.즉, 상기 어퍼아암(42)의 양단부에 대한 상기 부시(40)의 설치 방향은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 고무부시(56)의 테이퍼진 방향을 기준으로 볼 때, 상기 어퍼아암(42)의 외측방향으로 향한 단부의 외경이 상기 어퍼아암(42)의 내측방향을 향한 단부의 외경 보다 크도록 각각 배치되어 있다.따라서, 상기와 같이 어퍼아암(42)의 양단부에 설치되는 부시(40)에 있어, 고무부시(56)를 볼트(44)의 체결방향에 대해 소정의 각도로 테이퍼지게 형성하여 경사지게 배치하면 종래의 고무부시에 비해 축방향 강성이 커지게 되어 어퍼아암(42)에 전후방향으로 작용하는 진동을 제어하기에 보다 유리하게 된다. 즉, 도5에서 고무부시(56)의 축방향 강성에 대한 분력을 화살표로 나타낸 바와 같이, 종래와 같이 고무부시(56)를 볼트(44)의 체결방향을 기준으로 평행하게 배치한 구조에서는 고무부시(56)가 구현할 수 있는 축방향 강성(b)은 고무부시(56)의 전단방향 강성(c)과 동일하게 되지만, 본 발명에서와 같이 고무부시(56)를 볼트(44)의 체결방향을 기준으로 소정의 경사각(θ)으로 기울여 배치한 구조에서는 고무부시(56)의 축방향 강성(b)이 다음 식으로 표시되고, 이때의 고무부시(56)의 축방향 강성은 전단방향의 강성에다 압축방향의 강성이 부가된 형태이므로 종래 구조에 비해 더 커지게 되는 데, 이는 고무부시(56)에 있어 압축방향의 강성은 전단방향의 강성에 비해 대략 4 ~ 5배 정도로 크기 때문이다.b = c cosθ+ d sinθ [식]상기 식에서, b는 고무부시(56)의 축방향 강성, c는 고무부시(56)의 전단방향 강성, d는 고무부시(56)의 압축방향 강성, θ는 고무부시(56)의 경사각을 각각 나타낸다.

이와 같이 구성된 위시본형 서스펜션의 어퍼아암용 부시에 의하면, 고무부시(56)의 테이퍼면에 의해 스토퍼의 역할이 기구학적으로 부여되므로, 가속, 제동, 진동 등에 의한 내구수명의 저하를 방지하고, 외측관과 내측관의 상대변위의 변화에 따른 연속적인 강성-변위곡선을 얻을 수 있으므로 충격진동을 완화시키는데 매우 효과적이다.

즉, 상기와 같이 고무부시(56)를 경사지게 배치하면 종래의 고무부시에 비해 축방향 강성이 커지게 되어 어퍼아암(42)에 전후방향으로 작용하는 진동을 제어하기에 보다 유리하게 된다.

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또한, 어퍼아암(42)의 외측방향측 내측관(54) 단부면의 단면적이 어퍼아암(42)의 내측방향측 내측관(54) 단부면의 단면적보다 크게 되어 있으므로, 어퍼아암(42)을 통한 노면진동 및 소음의 절연성이 향상된다. 이는 어퍼아암(42)의 외측방향측 내측관(54) 단부면의 단면적이 커짐에 따라 어퍼아암(42)을 통한 하중이 분포하중으로 작용하게 되며, 입력점 강성측면에서도 파이프의 면적이 커짐에 따라 유리해지기 때문이다.

그리고, 쉬미와 저더 등의 서스펜션 진동에 의한 진동문제에 있어서, 어퍼아암(42)의 전방 및 후방에 설치된 테이퍼진 형상의 부시(40)가 스토퍼 역할을 함으로써 서스펜션의 과도한 전,후방향의 진동을 억제하게 되므로, 쉬미와 저더 같이 전후 진동과 관련된 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 의한 위시본형 서스펜션의 어퍼아암용 부시에 의하면, 강성을 높이고 소음 진동을 억제하며 내구성을 향상하는 등 현저한 효과가 있다.

도1은 종래 위시본형 서스펜션의 어퍼아암용 부시가 어퍼 아암에 설치된 상태의 일예를 나타내는 개략단면도,

도2은 종래 위시본형 서스펜션의 어퍼아암용 부시가 어퍼 아암에 설치된 상태의 다른 예를 나타내는 개략단면도,

도3은 본 발명에 의한 위시본형 서스펜션의 어퍼아암용 부시가 설치된 어퍼 아암의 평면도,

도4의 도3에서 A부(차체측)를 나타내는 상세 단면도,

도5는 본 발명에 의한 위시본형 서스펜션의 고무부시의 강성을 나타내는 설명도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

40 : 부시 42 : 어퍼아암

44 : 볼트 46 : 너트

50 : 마운팅 브라켓 52 : 외측관

54 : 내측관 56 : 고무부시

Claims (3)

1. 어퍼아암의 양단부에 상호 대칭되게 구비되어 볼트와 너트로 체결되어 차체에 지지되는 위시본형 서스펜션의 어퍼아암용 부시에 있어서,

   상기 부시는 상기 어퍼아암의 단부에 결합되는 외측관과, 상기 볼트가 끼워지도록 상기 외측관의 내부에 배치되는 내측관 및, 상기 외측관과 상기 내측관 사이에 성형되어 접착되는 고무부시로 이루어지되;

   상기 고무부시는 그 내주면과 외주면이 상기 볼트의 체결방향을 중심으로 일측으로 경사지게 테이퍼져 있고, 상기 외측관의 내주면과 상기 내측관의 외주면은 각각 상기 고무부시의 테이퍼 면의 내/외측에 밀착하여 상기 볼트의 체결방향을 중심으로 일측으로 경사지게 테이퍼져 있으며;

   상기 어퍼아암의 양단부에 대한 상기 부시의 설치 방향은, 상기 고무부시의 테이퍼진 방향을 기준으로 볼 때, 상기 어퍼아암의 외측방향으로 향한 단부의 외경이 상기 어퍼아암의 내측방향으로 향한 단부의 외경 보다 크도록 각각 배치된 것을 특징으로 하는 위시본형 서스펜션의 어퍼아암용 부시의 설치구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 내측관의 내주면은 상기 볼트의 체결방향에 대해 평행하게 형성된 것을 특징으로 하는 위시본형 서스펜션의 어퍼아암용 부시의 설치구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 외측관은 그 외주면이 그 내주면과 동일하게 테이퍼져 있는 것을 특징으로 하는 위시본형 서스펜션의 어퍼아암용 부시의 설치구조.