KR100667430B1 - 커플드 토션빔 타입 현가장치의 보강구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커플드 토션빔 타입 현가장치의 보강구조에 관한 것으로, 토션 빔 액슬의 양 끝단 부위에서 내측과 외측으로 각각 별도의 보강부재를 덧대면서 롤링시 발생되는 비틀림에 대한 응력 집중부 형성을 약화시키면서, 외측으로 덧대어지는 보강부재를 이용하여 내측으로 덧대어지는 보강부재의 강성 약화를 보상해 내측 보강부재의 크기를 줄여 중량과 원가 절감을 하도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 커플드 토션빔 타입 현가장치에서 전·후·상·하의 힘을 제어하는 한 쌍의 트레일링 암(T)에 용접된 상기 커플드 토션빔 액슬(1)의 양 끝단부위에서 구비되는 보강부재가,

상기 커플드 토션빔 액슬(1)의 단면 안쪽에서 트레일링암(T)쪽으로 이어지면서 용접 고정되는 내측보강판(2)과, 상기 커플드 토션빔 액슬(1)의 단면 바깥쪽에서 트레일링암(T)쪽으로 이어지면서 용접 고정되는 외측보강판(3)으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

커플드 토션빔 타입 현가장치의 보강구조{Reinforcement structure of coupled torsion beam type suspension}

도 1(가) 내지 (다)는 본 발명에 따른 커플드 토션빔 타입 현가장치의 커플드 토션빔 액슬의 보강구조도

도 2(가),(나)는 본 발명에 따른 커플드 토션빔 액슬을 종래 보강구조와 대비한 응력집중부의 분포도

도 3은 본 발명에 따른 커플드 토션빔 액슬의 다양한 변형 형상과 종래 보강구조를 대비한 응력 집중부의 해석 선도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 커플드토션빔액슬 2 : 내측보강판

2a,3a : 바디 2b,3b : 용접플랜지

3 : 외측보강판

A : 응력집중부 a,b,c,d : 용접접합부

K : 절단형상부 S : 쇽업소버

T : 트레일링암

본 발명은 커플드 토션빔 타입 현가장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 롤(Roll)발생 시 비틀림에 의한 응력 집중부위에 대한 응력 집중을 약화시킬 수 있도록 된 커플드 토션빔 타입 현가장치의 보강구조에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 현가장치는 차축과 차체 사이를 연결시켜 주행중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격등을 적절히 감쇠시켜 차체의 손상과 탑승자의 승차감을 향상시킬 수 있도록 하는 즉, 차량의 상·하 방향으로 유연성을 제공하여 노면의 거침으로부터 차체가 영향을 받지 않게 하면서 불규칙한 노면을 주행할 수 있게 하면서, 노면에 대하여 적절한 조향 및 캠버 위치에 휠을 유지시킴과 더불어 차륜에 의해서 발생하는 수평 및 횡력 그리고 제동 및 구동력에 대응함과 아울러 차체의 롤링을 억제하는 작용을 하게 된다.

이와 같은 현가장치중 토션 빔 타입은 세미 리지드 액슬식이라고도 불리우는 트레일링 암식 현가장치으로 좌·우트레일링 암을 크로스빔에 연결한 형식의 서스펜션을 말하며 이는, 크로스빔의 부착위치에 따라 액슬빔타입이나 피벗빔타입 또는 커플드빔타입이 있게 된다.

이중, 커플드 토션빔 타입 현가장치는 액슬빔식과 피벗빔식의 중간적인 것으로 코펠랭켈악쎄라고도 불려지는데, 이 방식은 바운스(Bounce)시의 움직임이 풀 트레일링 타입과 동일하지만 롤(Roll)시에는 세미 트레일링식의 궤적을 취하기 때문에 쌍방의 이점을 합한 형식이다.

이와 같은 커플드 토션빔 타입 현가장치는 통상적으로, 노면으로부터 발생되는 외력을 완충하는 쇽업소버와, 양측 차륜을 연결하도록 설치된 커플드 토션빔 액슬, 상기 액슬에 평행하게 설치되어 좌·우·상·하의 힘을 받아 제어하는 래터럴 로드 및 상기 액슬의 양측에 수직하게 연결되어 전·후·상·하의 힘을 제어하는 한 쌍의 트레일 암으로 구성되어진다.

이때, 상기 커플드 토션 빔 액슬은 양측차륜이 좌·우(상·하) 및 전·후로 서로 엇갈리게 작동할 때 즉, 양 쪽 차륜의 휠 센터 위상 차 발생 시(롤(Roll)시)에는 양 끝단 부위로 비틀림이 발생하게 되고, 이로 인해 커플드 토션 빔 액슬의 양쪽 끝단부위에는 비틀림에 대한 강성 강화를 위해 토션 빔 액슬의 V 자형 단면 안쪽으로 보강 부재를 덧대주게 됨은 물론이다.

그러나, 이와 같이 상기 토션 빔 액슬에 발생되는 비틀림은 토션 빔 액슬의 전·후방 양 끝단 움직임이 반대 방향으로 발생되는데, 이는 상기 토션 빔 액슬의 V 자형 단면 안쪽에 덧대어진 내측 보강부재 부위로 토션 빔 액슬에 발생되는 변위에 비해 약 2배의 변위가 발생되도록 가해져 응력이 후방부위로 집중되는 현상이 있게 된다.

이에 따라, 상기 토션 빔 액슬의 양 끝단 부위에 대한 강성을 강화시킨느 보강부재에 의한 내구성이 충분하지 않은 경우, 상기 토션 빔 액슬의 응력 집중부를 통해 크랙(Crack)이 발생될 수 있어, 보다 효과적으로 내구성을 강화하면서 응역 집중 현상을 약화시킬 수 있는 토션 빔 액슬에 대한 보강 구조의 개발이 요구되고 있음은 물론이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 토션 빔 액슬의 양 끝단 부위에서 내측과 외측으로 각각 별도의 보강부재를 덧대면서 롤링시 발생되는 비틀림에 대한 응력 집중부 형성을 약화시키면서, 외측으로 덧대어지는 보강부재를 이용하여 내측으로 덧대어지는 보강부재의 강성 약화를 보상해 내측 보강부재의 크기를 줄여 중량과 원가 절감을 하도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,개방된 단면 형상을 이루어 양측 차륜 쪽으로 연결되는 커플드 토션빔 액슬의 양쪽 끝단이 전·후·상·하의 힘을 제어하는 트레일링 암에 용접된 부위에서, 상기 커플드 토션빔 액슬의 양 끝단부위와 트레일링 암으로 용접되는 보강부재가 구비된 커플드 토션빔 타입 현가장치에 있어서,

상기 보강부재는 트레일링암에 용접 고정되는 용접접합부에서 커플드 토션빔 액슬의 단면 안쪽으로 갈수록 좁아지도록 일부 영역을 제거시킨 절단형상부를 형성한 바디와, 상기 바디의 일 측면으로 꺾여져 커플드 토션빔 액슬의 단면 안쪽에서 용접되는 용접접합부를 형성한 용접플랜지로 이루어진 내측보강판과;

상기 트레일링암에 용접 고정되는 용접접합부에서 커플드 토션빔 액슬의 단면 안쪽으로 갈수록 좁아지도록 일부 영역을 제거시킨 바디와, 상기 바디의 일 측면으로 꺾여져 커플드 토션빔 액슬의 바깥쪽에서 용접되는 용접접합부를 형성한 용접플랜지로 이루어진 외측보강판;

으로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1(가) 내지 (다)는 본 발명에 따른 커플드 토션빔 타입 현가장치의 커플드 토션빔 액슬의 보강구조도를 도시한 것인바, 본 발명은 노면으로부터 발생되는 외력을 완충하는 쇽업소버(S)와, 좌·우·상·하의 힘을 받아 제어하는 래터럴 로드에 평행하게 설치되면서 개방된 단면 형상을 이루어 양측 차륜 쪽으로 연결되는 커플드 토션빔 액슬(1), 상기 액슬(1)의 양측에 수직하게 연결되어 전·후·상·하의 힘을 제어하는 한 쌍의 트레일링 암(T) 및 상기 커플드 토션빔 액슬(1)의 양 끝단부위에서 트레일링 암(T)으로 용접되어진 보강부재로 구성되어진 커플드 토션빔 타입 현가장치에 있어서,

상기 보강부재는 커플드 토션빔 액슬(1)의 단면 안쪽에서 트레일링암(T)쪽으로 이어지면서 용접 고정되는 내측보강판(2)과, 상기 커플드 토션빔 액슬(1)의 단면 바깥쪽에서 트레일링암(T)쪽으로 이어지면서 용접 고정되는 외측보강판(3)으로 이루어지게 된다.

여기서, 상기 내측보강판(2)은 도 1(나)에 도시된 바와 같이, 트레일링암(T)에 용접 고정되는 용접접합부(b)에서 커플드 토션빔 액슬(1)의 단면 안쪽으로 갈수록 좁아지도록 일부 영역을 제거시킨 절단형상부(K)를 형성한 바디(2a)와, 상기 바디(2a)의 일 측면으로 꺾여져 커플드 토션빔 액슬(1)의 단면 안쪽에서 용접되는 용접접합부(b)를 형성한 용접플랜지(2b)로 이루어지게 된다.

이때, 상기 바디(2a)는 전체 길이에서 소정 부위가 소정 각도로 절곡되어진 형상을 이루게 된다.

또한, 상기 용접접합부(b)는 내측보강판(2)의 폭 방향으로 트레일링암(T)에 용접되며, 상기 용접플랜지(2b)는 트레일링암(T)으로 위치되는 영역을 제외한 내측보강판(2)의 한 쪽 측면에서 전체 길이를 따라 형성되어진다.

그리고, 상기 외측보강판(3)은 도 1(다)에 도시된 바와 같이, 트레일링암(T)에 용접 고정되는 용접접합부(b)에서 커플드 토션빔 액슬(1)의 단면 안쪽으로 갈수록 좁아지도록 일부 영역을 제거시킨 바디(3a)와, 상기 바디(3a)의 일 측면으로 꺾여져 커플드 토션빔 액슬(1)의 바깥쪽에서 용접되는 용접접합부(c)를 형성한 용접플랜지(3b)로 이루어지게 된다.

이때, 상기 바디(3a)는 전체 길이에서 소정 부위가 소정 각도로 절곡되어진 형상을 이루게 된다.

또한, 상기 용접접합부(d)는 외측보강판(3)의 두께를 이용하여 트레일링암(T)에 용접되며, 상기 용접플랜지(3b)는 트레일링암(T)으로 위치되는 영역을 제외한 외측보강판(3)의 한 쪽 측면에서 전체 길이를 따라 형성되어진다.

이하 본 발명의 작용을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 커플드 토션빔 액슬(1)의 단면 안쪽에서 트레일링암(T)쪽으로 이어지면서 용접 고정되는 보강부재가, 상기 커플드 토션빔 액슬(1)의 단면 안쪽과 바깥쪽에서 이중으로 트레일링암(T)에 대한 용접부를 형성해, 상기 커플드 토션빔 액슬(1)에 발생하는 비틀림에 대한 내구성을 강화시켜 주게 된다.

이때, 상기 커플드 토션빔 액슬(1)의 내구성은 상기 보강부재를 이루는 내측보강판(2)과 외측보강판(3)의 용접구조와 상기 보강판(2,3)의 형상에 따라 크게 향상되는데 즉, 도 2(가)에 도시된 바와 같이 보강부재가 커플드 토션빔 액슬(1)의 안쪽 단면부위로 구비된 경우에 비해 도 2(나)에서와 같이 보강부재가 양쪽(내측보강판(2)과 외측보강판(3))으로 구비됨에 따라 응력집중부(A)에 대한 내구성이 강화되어진다.

즉, 상기 커플드 토션빔 액슬(1)에 작용하는 비틀림이 가장 크게 생성되면서 응력이 집중되는 응력집중부(A)를 해석한 도 2(가)와 (나)에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 응력집중부(A)의 응력 집중이 크게 약화됨을 알 수 있다.

또한, 상기 보강부재를 이루는 내측보강판(2)의 형상에 따라 응력집중부(A)의 응력 크기 값이 크게 다른데, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 내측보강판(2)이 (a)의 형상에서 (c)의 형상으로 변화됨에 따라 즉, 상기 내측보강판(2)의 절단형상부(K)가 크게 형성됨에 따라 종래기술에 비해 응력집중부(A)에 발생되는 응력 크기가 크게 약화됨을 알 수 있다.

이때, 도 3(c)에 나타난 내측보강판(2)의 절단형상부(K)구조는 상기 응력집중부(A)의 응력을 가장 약화시키는 형상으로 이는, 일반적인 롤 모션(Roll Motion)시험장치를 통한 해석 결과임은 물론이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 트레일링 암에 용접 고정된 커플 드 토션빔 액슬의 양 끝단으로 커플드 토션빔 액슬의 안쪽 면과 바깥쪽면에 덧대어지면서 용접 고정되는 보강부재를 이용하여, 비틀림 응력이 작용할 때 커플드 토션빔 액슬의 취약 부위로 집중되는 응력을 약화시켜 내구성을 강화할 수 있는 효과가 있게 된다.

또한, 본 발명은 커플드 토션빔 액슬의 응력 집중을 약화시키는 보강부재가 일단에서 타단으로 갈수록 크기가 줄어들도록 일부 영역을 제거한 형상으로 이루어지므로, 커플드 토션빔 액슬의 응력 집중을 약화함과 더불어 보강부재의 중량과 크기도 감소할 수 있어 가벼우면서도 원가를 절감할 수 있는 효과가 있음은 물론이다.

Claims (3)

1. 개방된 단면 형상을 이루어 양측 차륜 쪽으로 연결되는 커플드 토션빔 액슬(1)의 양쪽 끝단이 전·후·상·하의 힘을 제어하는 트레일링 암(T)에 용접된 부위에서, 상기 커플드 토션빔 액슬(1)의 양 끝단부위와 트레일링 암(T)으로 용접되는 보강부재가 구비된 커플드 토션빔 타입 현가장치에 있어서,

   상기 보강부재는 트레일링암(T)에 용접 고정되는 용접접합부(b)에서 커플드 토션빔 액슬(1)의 단면 안쪽으로 갈수록 좁아지도록 일부 영역을 제거시킨 절단형상부(K)를 형성한 바디(2a)와, 상기 바디(2a)의 일 측면으로 꺾여져 커플드 토션빔 액슬(1)의 단면 안쪽에서 용접되는 용접접합부(b)를 형성한 용접플랜지(2b)로 이루어진 내측보강판(2)과;

   상기 트레일링암(T)에 용접 고정되는 용접접합부(b)에서 커플드 토션빔 액슬(1)의 단면 안쪽으로 갈수록 좁아지도록 일부 영역을 제거시킨 바디(3a)와, 상기 바디(3a)의 일 측면으로 꺾여져 커플드 토션빔 액슬(1)의 바깥쪽에서 용접되는 용접접합부(c)를 형성한 용접플랜지(3b)로 이루어진 외측보강판(3);

   으로 구성된 것을 특징으로 하는 커플드 토션빔 타입 현가장치의 보강구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 내측보강판(2)의 용접접합부(b)는 폭 방향으로 트레일링암(T)에 용접되며, 상기 외측보강판(3)의 용접접합부(d)는 두께를 이용하여 트 레일링암(T)에 용접되는 것을 특징으로 하는 커플드 토션빔 타입 현가장치의 보강구조.
3. 제 1항에 있어서, 상기 내·외측보강판(2,3)의 용접플랜지(2b,3b)는 트레일링암(T)으로 위치되는 영역을 제외한 내·외측보강판(2,3)의 한 쪽 측면에서 길이 방향을 따라 형성되어진 것을 특징으로 하는 커플드 토션빔 타입 현가장치의 보강구조.

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