KR100519091B1 - 후륜 현가장치용 부쉬 - Google Patents

후륜 현가장치용 부쉬 Download PDF

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Abstract

본 발명은 후륜 현가장치용 부쉬에 관한 것으로, 특히 낮은 경도에 의해 높은 비틀림 복원력을 확보하면서도 높은 횡강성을 확보할 수 있는 후륜 현가장치용 부쉬에 관한 것이다.

Description

후륜 현가장치용 부쉬{bush for rear suspension}
본 발명은 후륜 현가장치용 부쉬에 관한 것으로, 특히 낮은 경도에 의해 높은 비틀림 복원력을 확보하면서도 높은 횡강성을 확보할 수 있는 후륜 현가장치용 부쉬에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 후방에 사용되는 후륜 현가장치용 부쉬는 서스펜션 콘트롤 아암과 차체 사이를 연결하는 부재로서, 노면에서 발생하는 진동을 흡수하면서도 높은 강성이 요구되는 부품이다.
도1은 후륜 현가장치의 일례를 도시한 것이다.
도1에 도시된 후륜 현가장치는, 휠(100)이 장착되는 허브(102)가 지지되는 캐리어 어셈블리(104)를 포함한다.
상기 캐리어 어셈블리(104)의 상측은, 쇽업소버와 코일스프링으로 이루어진 스트럿에 의해 차체에 지지된다.
차량의 길이방향으로는 트레일링 아암(112)이 설치되어 있고, 트레일링 아암(112)은 차체 및 캐리어어셈블리(104)에 연결되어 있다. 트레일잉 아암(112)과 캐리어 어셈블리(104)는 부쉬에 의해 연결되어 있다.
차량의 폭방향으로 리어크로스멤버(114)가 설치되어 있다.
캐리어어셈블리(104)와 리어크로스멤버(114) 사이에는, 전방 래터럴 링크(115) 및 후방 래터럴 링크(115')가 설치되어 있다. 전방 래터럴 링크(115) 및 후방 래터럴 링크(115')는 부쉬를 매개로 캐리어 어셈블리(104) 및 리어크로스멤버(114)에 설치된다.
스태빌라이저(116)는 브라켓(118)과 부쉬를 통해 차체에 지지됨과 동시에 양단이 스태빌라이저링크(120)를 통해 상기 스트럿에 연결되어 있다.
도2는 인너파이프(200) 및 고무(300)로 이루어진 종래의 부쉬를 개략적으로 나타낸 것으로, 고무(300)는 좌측플랜지(310), 중앙부(320) 및 우측플랜지(330)로 구분할 수 있다.
좌측플랜지(310) 및 중앙부(320), 중앙부(320) 및 우측플랜지(330) 사이에는 홈이 형성되어 있고, 좌측플랜지(310) 및 우측플랜지(330)가 중앙부와 인접한 부위는 완만한 경사로 처리되어 있다. 즉 위 홈은 대략 기울어진 V자 형태를 띄고 있다.
실제 사용시에는 도4에 나타낸 바와 같이 고무(300)를 아웃터파이프에 압입하고 있다.
위와 같은 후륜 현가장치에 사용되는 부쉬는, 횡방향의 강성을 확보해야 하는 관계로 높은 스프링상수가 요구되며, 타이어의 범프 및 리바운드시 고무와 아웃터파이프 사이에 강한 마찰력이 요구된다. 또한, 고무와 아웃터 파이프 사이에 슬립이 발생되지 않아야 하며, 비틀림 방향의 하중에 대항 높은 비틀림 복원력이 요구되고 있다.
그런데, 일반적으로 종래 기술에서는 고무 경도를 70 이상으로 높여서 높은 스프링 특성을 만족하였으나, 고무 경도를 높일 경우에는 아웃터파이프에 압입하는 작업이 곤란할 뿐만 아니라 마찰계수 및 탄성저하로 슬립에 의한 노이즈가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인너파이프와 고무의 형상을 변경하여 높은 스프링 상수를 만족시킬 뿐만 아니라 고무 경도를 낮취서 높은 비틀림 복원력을 만족시키고 노이즈 발생을 방지할 수 있는 후륜 현가장치용 부쉬를 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 후륜 현가장치용 부쉬는, 인너파이프, 상기 인너파이프에 일체로 결합되는 고무 및 상기 부쉬가 압입되는 아웃터파이프를 포함하는 후륜 현가장치용 부쉬에 있어서; 상기 인너파이프의 중앙부에는 확관부가 형성되고; 상기 고무는, 좌측 플랜지, 중앙부 및 우측플랜지로 이루어지고, 좌측 플랜지 및 중앙부 그리고 우측플랜지 및 중앙부 사이에는 홈이 형성되어지되; 상기 중앙부의 내면에는 요홈이 형성되어 구성된다.
위와 같은 구성에 의해, 높은 스프링 상수를 달성할 수 있기 때문에 후륜 현가장치용 부쉬에 요구되는 횡강성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 후륜 현가장치용 부쉬는, 상기 고무의 경도값을 50 내지 60인 것을 특징으로 한다.
위와 같은 구성에 의해, 고무 경도값을 종래 기술보다 낮게 하는 것이 가능하기 때문에 높은 비틀림 복원력을 확보할 수 있게된다.
또한, 본 발명의 후륜 현가장치용 부쉬는, 상기 아웃터 파이프에 압입되는 중앙부의 압입율은 30% 내지 35%인 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도3 및 도4를 참조하여 설명한다.
도3은, 본 발명의 인너파이프(200) 및 고무(300)의 구조를 간략히 나타내는 단면도이고, 도4는 고무(300)가 아웃터파이프(400)에 압입된 상태를 나타내는 단면도이다.
본 발명의 인너파이프(200)에는 중앙부에 확관부(210)가 형성되어 있다.
상기 고무(300)는, 좌측 플랜지(310), 중앙부(320) 및 우측플랜지(330)로 이루어져 있고, 중앙부(320)의 내면에는 확관부(210)와 동일한 형상의 요홈(325)이 형성되어 있다.
상기 좌측플랜지(310) 및 우측플랜지(330)의 외경은, 중앙부(320) 보다 크게 형성되어 있고, 좌측플랜지(310) 및 우측플랜지(330)의 외측에는, 고무(300)의 압입을 원활히 하기 위한 경사부가 형성되어 있다.
좌측플랜지(310) 및 중앙부(320)가 연결되는 부위는 종래 기술보다 급경사로 처리되어 있다. 우측플랜지(330) 및 중앙부(320)가 연결되는 부위 역시 종래 기술보다 급경사로 처리되어 있다. 즉, 좌측플랜지(310) 및 중앙부(320) 사이의 홈은 종래와 같이 기울어진 V자 형태가 아니라 U자 형태를 취하고 있다. 우측플랜지(330) 및 중앙부(320) 사이에 형성된 홈도 U자 형태를 취하고 있다. 여기서 U자 형태란, 중앙부(320)와 좌측 및 우측플랜지 사이에 형성된 경사면과 홈의 밑바닥이 각각 형성되어 있고, 홈의 밑바닥이 어느 정도 평탄한 것을 의미한다.
상기 고무의 경도값은 50 내지 60인 것이 바람직하다.
또한, 상기 고무가 아웃터 파이프(400)에 압입되는 경우, 중앙부(320)의 압입율은 30% 내지 35%인 것이 바람직하다. 여기서 압입율은, 아웃터 파이프(400)에 고무(300)가 압입되는 경우, 중앙부(320) 외경의 축소율을 의미한다.
이하, 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.
본 발명에서는, 인너파이프(200)의 중앙부에 확관부(210)가 형성되어 있기 때문에, 인너파이프(200)의 축방향 스프링상수가 커지게 된다. 즉, 종래 기술의 경우 인너파이프(200)의 축방향 이동시 고무(300)에 전단변형만이 발생하게 되나, 본 발명에서는 확관부(210)로 인하여 인너파이프(200)의 축방향 이동시 고무(200)에 압축변형이 발생되기 때문에 축방향 스프링 상수가 커지게 되는 것이다.
또한, 중앙부(320)에 요홈을 형성하였기 때문에 기존과 동일한 아웃터파이프(400)를 사용하면서도 고무의 반경방향 스프링 상수를 증대시킬 수 있게된다.
또한, 도3의 지면에 대하여 수직(축방향과 반경방향으로 이루어진 평면에 수직한 방향)한 방향에 대한 비틀림스프링 상수도 증대되기 때문에, 후륜 현가장치용 부쉬에 요구되는 높은 횡강성을 만족시킬 수 있게된다.
따라서, 종래와 같이 고무 경도를 70 이상으로 하지 않아도 스프링 상수를 증대시킬 수 있다.
즉, 확관부(210) 및 요홈(325)에 의해 축방향 및 반경방향의 스프링 상수를 증대시킬 수 있기 때문에 종래 보다 작은 범위의 고무경도값인 50 내지 60의 고무를 사용하더라도, 후륜현가장치용 부쉬에 요구되는 높은 스프링상수를 확보할 수 있게되는 것이다.
본 발명에서는, 50 내지 60 범위의 고무경도값을 사용하기 때문에, 인너파이프(200)의 축방향에 대한 비틀림 복원력이 향상되고 아웃터파이프와 고무 사이에 발생하는 슬립으로 인한 노이즈가 감소되는 것이다. 또한, 낮은 고무경도값을 사용하기 때문에, 아웃터파이프(400)에 압입하는 경우 압입력을 줄일 수 있게된다.
또한 본 발명에서는, 중앙부(320)의 압입율을 30% 내지 35%로 설정하고 고무(300)에 형성된 홈을 U자형태로 형성시켰기 때문에 압입력은 줄이면서도, 후륜현가장치용 부쉬에 요구되는 높은 스프링상수를 만족시킬 수 있고 아웃터파이프(400)에 대하여 고무(300)를 이탈하는데 필요한 이탈력은 높게 나타나게 된다.
본 발명에 대한 시험사양을 제작하여 테스트한 결과, 후륜 현가장치용 부쉬에 요구되는 반경방향 스프링 상수를 만족하면서도 상온 및 저온시 축방향 비틀림 복원력 테스트 결과, 높은 복원력이 나타남을 확인할 수 있었다.
즉, 상온에서 인너파이프(200) 또는 아웃터파이프(400) 중의 하나를 고정하고 나머지 하나를 일정각도 회전시켜서 5초 동안 유지한 후 하중제거를 한 상태에서 복원상태를 체크하는 상온 비틀림방향 복원력 시험에서, 20도 이내의 비틀림시 100% 복원됨을 확인할 수 있었고, 시험 샘플 모두에 대해 노이즈 발생은 감지되지 않음을 확인할 수 있었다. 더구나, 30도 비틀림 시험에서도 극히 미세한 각도만이 미복원되었기 때문에, 후륜 현가장치에 적용되는 경우 일반적으로 15도 이내의 각도에서 비틀림이 발생되는 것을 고려하면, 본 발명의 경우 비틀림 복원력이 극히 우수함을 확인할 수 있었다.
또한, 저온(-20도 및 -40도) 상태에서의 복원력 시험에서도, 15도 이내에서는 100% 복원됨을 확인할 수 있었고, 20도 및 30도 시험에서는 극히 미세한 각도만이 미복원되었으며, 전체적으로 노이즈가 발생되지 않는다는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 압입력 및 이탈력 시험에서도, 압입력은 약300kgf 내지 330kgf인 반면에 이탈력은 약465kgf 내지 570kgf로서, 이탈력에 대한 압입력의 비율이 1.5 내지 1.75로서 대단히 높다는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 압입 작업시 필요한 압입력은 낮은 반면에, 부쉬가 이탈가능하게 되는 이탈력은 높다는 것을 알 수 있다.
또한, 인너파이프 또는 아웃터파이프 중의 어느 하나를 고정하고 나머지 하나에 대해 축방향 하중을 가하여 일정 변위가 발생한 상태에서 30초 동안 유지한 후 하중을 제거하여 처짐량을 확인하는 축방향 복원력 시험에서도, 시험변위가 3mm 이내의 경우 대부분의 경우 완전하게 복원하였고, 4mm 이상의 시험변위인 경우에만 미세한 처짐량이 발생하였다. 따라서, 본 발명의 후륜 현가장치용 부쉬는, 축방향 복원력도 우수하다는 것을 알 수 있다.
본 발명은 확관부 및 요홈의 구성을 채택함으로써, 높은 횡강성이 요구되는 후륜 현가장치용 부쉬에 적합한 높은 스프링 상수를 만족시킬 수 있게된다.
또한, 낮은 고무경도를 사용하면서도 높은 스프링 상수를 만족시키고 있기 때문에, 축방향 비틀림 복원력 및 축방향 복원력이 우수하고, 노이즈가 발생되지 않게된다.
또한, 고무에 형성된 홈의 형상과 고무의 압입율을 적절하게 선정하였기 때문에, 압입력은 작으면서도 높은 이탈력이 나타나게 된다.
또한, 고무의 탄성 복원력 개선에 의해 부쉬의 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 범프 및 리바운드시의 승차감을 향상시킬 수 있게된다.
도 1은 종래의 후륜 현가장치의 일례을 나타내는 평면도
도 2는 종래 후륜 현가장치용 부쉬의 단면도
도 3은 본 발명의 후륜 현가장치용 부쉬의 단면도
도 4는 본 발명의 후륜 현가장치용 부쉬의 조립상태도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200 : 인너파이프 300 : 고무
310 : 좌측 플랜지 320 : 중앙부
330 : 우측 플랜지 325 : 요홈
400 : 아웃터파이프 500 : 부쉬

Claims (4)

  1. 인너파이프, 상기 인너파이프에 일체로 결합되는 고무 및 상기 부쉬가 압입되는 아웃터파이프를 포함하되;
    상기 인너파이프의 중앙부에는 확관부가 형성되고;
    상기 고무는 압입되기 이전 상태에서, 좌측 플랜지, 중앙부 및 우측플랜지로 이루어지고, 좌측 플랜지 및 중앙부 그리고 우측플랜지 및 중앙부 사이에는 홈이 형성되어지되;
    상기 중앙부의 내면에는 요홈이 형성되며;
    상기 좌측플랜지 및 우측플랜지의 외경은 중앙부 보다 크게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 후륜 현가장치용 부쉬.
  2. 제1항에 있어서;
    상기 고무의 경도값은 50 내지 60인 것을 특징으로 하는 후륜 현가장치용 부쉬
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서;
    상기 아웃터 파이프에 압입되는 중앙부의 압입율은 30 내지 35%인 것을 특징으로 하는 후륜 현가장치용 부쉬
  4. 제3항에 있어서;
    상기 홈은 U자 형태인 것을 특징으로 하는 후륜 현가장치용 부쉬
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