KR100902837B1 - Tube type torsion beam for rear wheel suspension of automobile using different steel materials - Google Patents
Tube type torsion beam for rear wheel suspension of automobile using different steel materials Download PDFInfo
- Publication number
- KR100902837B1 KR100902837B1 KR1020070136231A KR20070136231A KR100902837B1 KR 100902837 B1 KR100902837 B1 KR 100902837B1 KR 1020070136231 A KR1020070136231 A KR 1020070136231A KR 20070136231 A KR20070136231 A KR 20070136231A KR 100902837 B1 KR100902837 B1 KR 100902837B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- section
- steel
- torsion beam
- tubular
- length
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G11/00—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs
- B60G11/18—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having torsion-bar springs only
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2200/00—Indexing codes relating to suspension types
- B60G2200/20—Semi-rigid axle suspensions
- B60G2200/21—Trailing arms connected by a torsional beam, i.e. twist-beam axles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
- B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
- B60G2206/012—Hollow or tubular elements
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
- B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
- B60G2206/70—Materials used in suspensions
- B60G2206/72—Steel
- B60G2206/722—Plates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
- B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
- B60G2206/80—Manufacturing procedures
- B60G2206/81—Shaping
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
- B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
- B60G2206/80—Manufacturing procedures
- B60G2206/81—Shaping
- B60G2206/8107—Shaping by hydroforming
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
- B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
- B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
- B60G2206/80—Manufacturing procedures
- B60G2206/82—Joining
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Vehicle Body Suspensions (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 이종강관을 이용한 자동차의 후륜 현가장치용 튜브형 토션 빔에 관한 것으로서, 서로 다른 강판을 접합하여 만든 이종강관을 이용해 튜브형 토션 빔을 제작할 때 토션 빔의 길이방향에 따라 구분된 각 섹션별로 그 두께를 달리하여 롤 강도 및 롤 강성을 최적화시킨 자동차의 후륜 현가장치용 튜브형 토션 빔에 관한 것이다.The present invention relates to a tubular torsion beam for a rear wheel suspension of a vehicle using a dissimilar steel pipe, and when manufacturing a tubular torsion beam using a dissimilar steel pipe made by bonding different steel sheets, the sections are divided according to the longitudinal direction of the torsion beam. The present invention relates to a tubular torsion beam for a rear wheel suspension of an automobile having different thicknesses and optimizing roll strength and roll rigidity.
자동차의 현가장치(Suspension)는 주행 시에 발생하는 노면의 충격이 차체나 탑승자에게 전달되지 않도록 해주는 구조장치로서, 노면의 충격을 완화하여 승차감을 향상시키는 한편 주행 시에 노면의 접지력에 대한 조정 안정성을 높일 수 있도록 설계하여야 한다. 또한, 계속적인 노면의 충격에도 일정한 강성과 지속적인 내구 성능을 유지할 수 있도록 설계되어야 한다. 현가장치의 변형이나 크랙은 차량의 주행 안정성에 치명적인 악영향을 미치므로 내구 설계가 현가장치의 기능 설계에서 중요한 부분을 차지한다. Suspension of the vehicle is a structural device that prevents the impact of the road surface generated during driving from being transmitted to the vehicle body or the occupant, and improves ride comfort by relieving the impact of the road surface while adjusting the stability of the road's traction while driving. It should be designed to increase the In addition, it must be designed to maintain a constant stiffness and endurance performance in the event of continuous road impact. Suspension deformation or cracking has a fatal adverse effect on the running stability of the vehicle, so durability design plays an important part in the functional design of the suspension system.
특히, 소형차의 후륜 현가장치로서 주로 사용되는 토션 빔 현가장치는 토션 빔에 계속적인 비틀림 하중이 작용하므로 토션 빔의 안정적인 내구 설계가 필요하다. 이러한 토션 빔 현가장치의 내구 설계는 차량의 롤 강성 및 롤 강도와 관련하여 결정하여야 하므로 이에 대한 면밀한 검토가 필요하다. 다시 말해, 토션 빔은 좌측 차륜과 우측 차륜을 연결하므로 차량 주행 시에 후륜 현가장치의 전체 강성을 유지하고 동역학적 특성을 결정하는데 중요한 구성요소이다. 따라서 토션 빔은 좌측차륜과 우측차륜이 역방향 운동을 할 때 발생되는 비틀림 변형이나 벤딩 변형에 대해 차량의 중량에 맞추어 적절한 롤 강성을 가지도록 설계되어야 할 뿐만 아니라, 수직응력과 전단응력이 집중되므로 적절한 롤 강도를 가지도록 설계되어야 하며 주행에서 오는 피로 수명이 유지되도록 설계되어야 한다. In particular, the torsion beam suspension, which is mainly used as the rear wheel suspension of a small vehicle, requires a stable durability design of the torsion beam because the torsional beam is continuously applied to the torsion beam. The durability design of such a torsion beam suspension device needs to be closely determined in terms of roll stiffness and roll strength of the vehicle. In other words, the torsion beam connects the left wheel and the right wheel, which is an important component for maintaining the overall rigidity of the rear suspension and determining the dynamic characteristics when driving the vehicle. Therefore, the torsion beam should not only be designed to have proper roll stiffness according to the weight of the vehicle against the torsional deformation or bending deformation generated when the left wheel and the right wheel are reversed, and the vertical and shear stresses are concentrated. It must be designed to have roll strength and to maintain the fatigue life from running.
토션 빔은 그 형태에 따라 판재형 토션 빔과 튜브형 토션 빔으로 구분되는데, 도 1에는 최근에 소형 자동차의 후륜 현가장치로 주로 사용되는 튜브형 토션 빔의 장착 상태가 도시되어 있다. 튜브형 토션 빔 현가장치는 좌, 우 한 쌍의 트레일링 아암(2)이 튜브형 토션 빔(10)에 의해 상호 연결되고, 상기 트레일링 아암(2)의 앞단부에는 러버부쉬가 장착된 부쉬 슬리브(1)가 차체에 피봇식으로 결합된다. 또한, 상기 트레일링 아암(2)의 후단부 안쪽에는 현가 스프링이 장착되는 스프링 시트(3)와 쇽 업쇼버가 장착되는 댐퍼 브래킷(4)이 설치되고, 트레일링 아암(2)의 후단부 바깥쪽에는 자동차의 후륜을 결합시키기 위하여 휠 캐리어(5)와 스핀들 플레이트(6)가 설치된다. 상기한 부쉬 슬리브(1), 트레일링 아암(2), 스프링 시트(3), 댐퍼 브래킷(4), 휠 캐리어(5) 및 스핀들 플레이트(6)는 토션 빔 현가장치 를 구성하는 기본 구성요소이다.The torsion beam is divided into a plate-shaped torsion beam and a tubular torsion beam according to its shape, and FIG. 1 shows a mounting state of a tubular torsion beam which is mainly used as a rear wheel suspension of a small vehicle. The tubular torsion beam suspension device has a left and right pair of trailing
튜브형 토션 빔(10)은 원형 단면을 가진 튜브형 강재가 전체 길이에 걸쳐 상이한 형상을 가지도록 가공 성형됨으로써, 소정의 단면적을 가지는 폐쇄형 단면을 이루며 후륜 현가장치용 트레일링 아암(2)에 결합되는 양단부(11)와, "V"자형으로 형성되고 일측 반원면(13a)이 타측 반원면(13b)에 밀착되어 일측이 오픈된 개방형 단면을 이루는 중앙부(13)와, 단면의 크기가 변화되면서 상기 양단부(11)와 중앙부(13)를 자연스럽게 연결하는 전이부(12)로 구성된다. 도 2에는 상기 양단부(11)가 라운드형 모서리를 가진 직사각형으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 아니하며, 차종에 따라서 삼각형, 원형 등 폐쇄형 단면을 가진 여러 가지 형태가 모두 사용될 수 있다. The
이와 같이 구성된 튜브형 토션 빔(10)은 개방형 단면만으로 이루어진 판재형 토션 빔과 비교할 때 비틀림 및 벤딩 변형에 대한 강성 및 내구 강도가 우수하여 별도의 보강재 없이 그대로 사용될 수 있다. 다만, 종래의 튜브형 토션 빔은 한 개의 강판을 파이프 형태로 접은 다음 이를 용접 등의 방법으로 접합시켜서 만든 튜브형 강재를 가지고 일반 프레스 공법이나 하이드로포밍 공법 등을 이용하여 제조되었다. The
상술한 바와 같이, 차량의 주행 중에는 다양한 방향과 크기를 가진 비틀림 또는 벤딩 응력이 튜브형 토션 빔에 가해지므로, 각 부분 별 응력 분포가 상이하다. 따라서, 최적의 롤 강도 및 롤 강성을 가지도록 하기 위해서는 튜브형 토션 빔의 각 부분에 가해지는 응력을 고려하여 그 크기 또는 두께를 서로 다르게 할 필요 가 있다. As described above, since the torsion or bending stress having various directions and sizes is applied to the tubular torsion beam while the vehicle is running, the stress distribution for each part is different. Therefore, in order to have optimal roll strength and roll rigidity, it is necessary to vary the size or thickness in consideration of the stress applied to each part of the tubular torsion beam.
그러나, 종래와 같이 한 개의 강판으로 된 튜브형 강재만으로 튜브형 토션 빔을 제조한 때에는 토션 빔의 각 부분별로 정밀한 크기 또는 두께의 제어가 어려워서 최적의 내구 설계를 제공하는데 한계가 있었다.However, when a tubular torsion beam is manufactured using only one tubular steel as in the prior art, it is difficult to control precise size or thickness for each part of the torsion beam, thereby providing an optimal durability design.
본 발명은 상기한 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 하이드로포밍 공법에 의해 튜브형 토션 빔을 제조함에 있어서 한 개의 강판으로 된 튜브형 강재를 사용하는 대신에 그 길이방향을 따라 서로 다른 강판이 접합되어 만들어진 튜브형 강재(이하 "이종강관"이라 한다)를 사용하고, 이 이종강관의 각 부분별 두께를 응력의 분포에 따라 서로 상이하게 제어함으로써 최적의 내구 설계를 제공할 수 있도록 해주는데 그 목적이 있다. The present invention was developed to overcome the above limitations, and in the manufacture of a tubular torsion beam by the hydroforming method, instead of using a tubular steel of one steel plate, different steel plates are joined along the longitudinal direction thereof. The purpose of the present invention is to provide an optimal durability design by using tubular steel (hereinafter referred to as "heterogeneous steel pipe") and controlling the thickness of each portion of the dissimilar steel pipe differently according to the distribution of stress.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 튜브형 강재가 전체 길이에 걸쳐 각각 다른 형상으로 가압 성형됨으로써, 소정의 단면적을 가지는 폐쇄형 단면을 이루며 후륜 현가장치용 트레일링 아암에 결합되는 양단부와 "V"자형의 개방형 단면을 이루는 중앙부와 단면이 변화되면서 상기 양단부와 중앙부를 연결하는 전이부로 구성된 토션 빔에 있어서, 상기 튜브형 강재는 그 길이방향으로 구분되는 각각의 섹션 별로 서로 다른 강판이 접합되어 만들어진 이종강관으로 구성되고, 상기 각각의 섹션 별로 서로 다른 두께를 가지도록 형성된다. In order to achieve the above object, the present invention, the tubular steel is press-molded in different shapes over the entire length, thereby forming a closed cross-section having a predetermined cross-sectional area and is coupled to the trailing arm for the rear suspension and "V" "In the torsion beam consisting of a central portion constituting the open cross section of the cross-section and the transition portion connecting the two ends and the central portion as the cross-section, the tubular steel is made of a different type made by joining different steel sheets for each section divided in the longitudinal direction It is composed of a steel pipe, each section is formed to have a different thickness.
또한, 상기 각각의 섹션은 하기 식(1)에 따라 섹션 1, 섹션 2, 섹션 3로 구분되고, 상기 섹션 1, 섹션 3의 두께가 상기 섹션 2에 비하여 더 크게 형성되는 것이 바람직하다. In addition, the respective sections are divided into
0 ≤ 섹션 1의 길이 ≤ {(튜브형 강재의 길이/3) ± 튜브형 강재의 외경} 0 ≤ length of section 1 ≤ {(length of tubular steel / 3) ± outer diameter of tubular steel}
{(튜브형 강재의 길이/3) ± 튜브형 강재의 외경} ≤ 섹션 2의 길이 ≤ {(튜브형 강재의 길이/3)×2 ± 튜브형 강재의 외경}{(Length of tubular steel / 3) ± outer diameter of tubular steel} ≤ length of
{(튜브형 강재의 길이/3)×2 ± 튜브형 강재의 외경} ≤ 섹션 3의 길이 ≤ 튜브형 강재의 길이 (1){(Length of tubular steel / 3) × 2 ± outer diameter of tubular steel} ≤ length of
또한, 상기 섹션 1, 섹션 3의 두께는 3 ~ 4mm 이고, 상기 섹션 2의 두께는 2 ~ 3mm 로 하는 것이 바람직하다.In addition, the thickness of the section 1,
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 이종강관을 이용하여 튜브형 토션 빔을 제작하고 각 섹션 별로 두께를 조절함으로써, 토션 빔에 걸리는 최대 응력인 롤 강도를 감소시키고 롤 강성 또한 최적의 수치로 유지할 수 있도록 해주어 현가장치의 높은 요구 성능을 만족시킬 수 있다. According to the present invention configured as described above, by manufacturing a tubular torsion beam using a dissimilar steel pipe and adjusting the thickness for each section, it is possible to reduce the roll strength, which is the maximum stress applied to the torsion beam, and to maintain the roll rigidity at an optimum value. The high performance of the suspension system can be satisfied.
현재 자동차 구성하는 부품의 대략 70% 이상이 철강재료로 이루어져 있으며, 최근에 자동차의 설계 요구 성능이 다양화되면서 경량화가 가능하면서도 강도를 유지할 수 있는 방법으로 하나의 부품을 여러 개의 강판을 용접하여 만드는 테일러 웰드 방법이 많이 사용되고 있다. 특히 자동차의 필러류, 범퍼류에 국부적인 강성을 요구하는 부분에는 두께가 얇고 강도가 높은 고강도강을 테일러 웰드 방법으로 제조하여 충돌, 비틀림, 굽힘 강성을 향상시키면서 경량화가 가능하도록 하고 있다. At present, more than 70% of the parts that make up automobiles are made of steel, and in recent years, a variety of automotive design requirements have been diversified. Taylor weld methods are widely used. Particularly, the parts that require local rigidity for automobile fillers and bumpers are manufactured with the Taylor weld method of thin and high strength steel to be lightweight while improving collision, torsion and bending stiffness.
부품 전체를 고강도강으로 제조하면 비용이 증가하기 때문에 경제성, 생산성 이 떨어지지만, 테일러 웰드 방법을 사용하면 국부적으로 성능이 요구되는 부분만 바꿀 수 있어 경제적인 면에서 큰 장점이 있다. Manufacturing all parts from high-strength steel reduces costs and productivity because of increased costs, but the Taylor Weld method can be used to change only those parts where local performance is required.
본 발명은 하이드로포밍에 의해 튜브형 토션 빔을 제조함에 있어서, 상기 테일러 웰드 방법에 따라 이종강관을 이용하여 튜브형 토션 빔을 제조하고 각 부분 별 두께를 응력 분포에 따라 제어함으로써 최적의 내구 설계를 제공하는 것을 기본적인 특징으로 한다. According to the present invention, in producing a tubular torsion beam by hydroforming, the tubular torsion beam is manufactured using a dissimilar steel pipe according to the Taylor Weld method, and the thickness of each part is controlled according to the stress distribution to provide an optimal durability design. It is a basic feature.
이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 기술구성을 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the technical configuration of the present invention.
도 2에는 본 발명에 따라 이종강관을 이용한 튜브형 토션 빔이 장착된 현가장치가 도시되어 있다. 튜브형 토션 빔의 현가장치에서 부쉬 슬리브(1), 트레일링 아암(2), 스프링 시트(3), 댐퍼 브래킷(4), 휠 캐리어(5) 및 스핀들 플레이트(6)가 기본적인 구성요소를 이루는 것은 상기 도 1을 참조로 설명한 바와 같다.2 shows a suspension equipped with a tubular torsion beam using heterogeneous steel tubes according to the present invention. In the suspension of the tubular torsion beam, the bush sleeve (1), the trailing arm (2), the spring seat (3), the damper bracket (4), the wheel carrier (5) and the spindle plate (6) constitute the basic components. As described above with reference to FIG. 1.
또한, 본 발명에 따른 튜브형 토션 빔(20)이 하이드로포밍에 의해 튜브형 강재가 전체 길이에 걸쳐 각각 다른 형상으로 가압 성형됨으로써, 소정의 단면적을 가지는 폐쇄형 단면을 이루며 후륜 현가장치용 트레일링 아암에 결합되는 양단부와, "V"자형의 개방형 단면을 이루는 중앙부와, 단면이 변화되면서 상기 양단부와 중앙부를 연결하는 전이부로 구성된다는 점에서 일반적인 튜브형 토션 빔과 동일하다.In addition, the
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 튜브형 토션 빔(20)의 가장 큰 특징은 원재료인 튜브형 강재가 그 길이방향으로 구분되는 각각의 섹션(S1,S2,S3) 별로 서로 다른 강판이 용접과 같은 방법으로 접합되어 만들어진 이종강관으로 구성되고, 상기 각각의 섹션 별로 서로 다른 두께를 가지도록 형성된다는 것이다.As described above, the biggest feature of the
상기 각각의 섹션(S1,S2,S3)은 접합되는 강판의 재질과 두께 등에 따라 다양한 길이로 구분될 수 있으나, 본 발명에 따르면 상기 각각의 섹션은 하기 식(1)에 따라 튜브형 토션 빔의 일측단을 기준으로 섹션 1(S1), 섹션 2(S2), 섹션 3(S3)으로 구분되는 것이 바람직하다.Each section (S1, S2, S3) may be divided into various lengths according to the material and thickness of the steel sheet to be bonded, but according to the present invention, each section is one side of the tubular torsion beam according to the following equation (1) It is preferred to be divided into section 1 (S1), section 2 (S2) and section 3 (S3) based on the stage.
0 ≤ 섹션 1의 길이 ≤ {(튜브형 강재의 길이/3) ± 튜브형 강재의 외경} 0 ≤ length of section 1 ≤ {(length of tubular steel / 3) ± outer diameter of tubular steel}
{(튜브형 강재의 길이/3) ± 튜브형 강재의 외경} ≤ 섹션 2의 길이 ≤ {(튜브형 강재의 길이/3)×2 ± 튜브형 강재의 외경}{(Length of tubular steel / 3) ± outer diameter of tubular steel} ≤ length of
{(튜브형 강재의 길이/3)×2 ± 튜브형 강재의 외경} ≤ 섹션 3의 길이 ≤ 튜브형 강재의 길이 (1) {(Length of tubular steel / 3) × 2 ± outer diameter of tubular steel} ≤ length of
보다 상세히 설명하면, 각 섹션의 구분은 주행 중에 토션 빔에 가해지는 응력 분포에 따라 이루어진다. 주행 중에 튜브형 토션 빔에 가해지는 응력 분포를 살펴보면, 중앙부에서 양단부로 갈수록 큰 응력이 걸리며, 특히 단면적의 크기가 변화하는 전이부에서 가장 큰 응력이 걸린다는 것을 알 수 있다. In more detail, the division of each section is made according to the stress distribution applied to the torsion beam during driving. Looking at the stress distribution applied to the tubular torsion beam during driving, it can be seen that the greater stress is applied from the center to both ends, especially in the transition portion where the size of the cross-sectional area is changed.
본 발명에서는 이러한 응력 분포를 고려하여 응력이 작게 걸리는 중앙부 부위와 응력이 크게 걸리는 양단부 부위를 각각의 섹션으로 구분하고, 각 섹션 별로 서로 다른 강판으로 만든 이종강관을 튜브형 강재로서 사용한다. In the present invention, in consideration of such a stress distribution, the central portion with small stress and the both ends with large stress are divided into sections, and a different steel tube made of a different steel sheet is used as a tubular steel for each section.
가장 간단하게는 튜브형 강재의 전체 길이를 3등분하고 각각의 부분을 하나의 섹션으로 구분할 수 있으나, 본 발명자는 여러 번의 응력 분포 실험을 통해 각 섹션을 구분하는데 기준이 되는 응력(기준 응력)이 토션 빔의 규격에 따라 튜브형 강재를 3등분하는 기준선을 중심으로 튜브형 강재의 외경을 더하거나 뺀 범위 내에서 랜덤하게 분포한다는 것을 알아내었다. 본 발명에서는 이러한 실험 결과를 토대로 3개의 섹션(S1,S2,S3)을 상기 식(1)에 따라 구분한다. In the simplest case, the entire length of a tubular steel can be divided into three sections and each section can be divided into one section. However, the inventors use several stress distribution experiments to determine the torsional stresses (reference stress). According to the beam specification, it was found to be distributed randomly within the range of adding or subtracting the outer diameter of the tubular steel about the baseline which divides the tubular steel into three parts. In the present invention, three sections (S1, S2, S3) are classified according to the above equation (1) based on the experimental results.
또한, 상기와 같이 3개의 섹션으로 구분되고 각각의 섹션이 서로 다른 강판으로 만들어지는 튜브형 강재는, 본 발명에 따라 각 섹션 별로 서로 다른 두께를 가지도록 구성된다. In addition, the tubular steel, which is divided into three sections as described above and each section is made of a different steel sheet, is configured to have a different thickness for each section according to the present invention.
여기서, 서로 다른 강판으로 만든다는 것은 서로 다른 강종(재질)으로 만든다는 것, 예를 들어 고강도강과 일반 탄소강으로 만든다는 것만을 뜻하는 것이 아니라, 동일한 강종이더라도 그 두께, 강도 등의 사양이 서로 다른 강판으로 만드는 것도 포함하는 포괄적인 의미로 사용된다. 따라서, 본 발명은 두께가 서로 상이한 동종의 강판을 각 섹션별로 용접하여 만드는 것도 포함한다. Here, to make different steel sheets does not mean that they are made of different steel grades (materials), for example, made of high strength steel and ordinary carbon steel, but also made of different steel sheets with different thickness, strength, etc. It is used in a comprehensive sense to include. Therefore, the present invention also includes welding steel sheets of the same type having different thicknesses from each section.
또한, 서로 다른 강판으로 만든다는 것은 3개의 섹션 모두를 서로 다른 사양을 가진 강판으로 만드는 것만을 뜻하는 것이 아니라, 3개의 섹션 중에서 1개의 섹션을 다른 사양의 강판으로 만드는 것, 예를 들어, 후술하는 바와 같이 섹션 1, 섹션 3은 두께가 큰 강판으로 만들고 섹션 2는 두께가 작은 강판으로 만드는 것도 포함한다. In addition, to make different steel sheets does not only mean that all three sections are made of steel sheets having different specifications, but to make one of the three sections into steel sheets having different specifications, for example, As can be seen,
테일러 웰드 방법에 따라 조관된 이종강관을 이용하여 튜브형 토션 빔을 제조할 때 강판의 여러 사양(물성)을 제어하여 내구 설계를 할 수도 있다. 예를 들어, 큰 응력이 걸리는 튜브형 토션 빔의 양측에 위치한 섹션 1 및 섹션 3에는 고강 도강을 사용하고 작은 응력이 걸리는 중앙에 위치한 섹션 2에는 일반 탄소강을 사용하도록 할 수 있다.When manufacturing a tubular torsion beam using a dissimilar steel pipe manufactured according to the Taylor Weld method, it is possible to control the various specifications (physical properties) of the steel sheet to make durable design. For example,
본 발명에서는 이종강관을 이용하여 제조된 튜브형 토션 빔에서 각 섹션 별로 강판의 두께를 다르게 제어하여 최적의 내구 설계를 하는 것을 목적으로 한다. 각 섹션 별 강판의 강도를 다르게 하는 때에는 이종 재질을 가진 강판을 접합해야 하므로 가공이 어렵고, 각 섹션별 강판의 형상을 다르게 하는 때에는 하이드로포밍의 금형의 복잡성이 증가하게 된다. In the present invention, the purpose of the optimum durability design by controlling the thickness of the steel sheet for each section in the tubular torsion beam manufactured by using different steel pipes. When the strength of the steel sheet in each section is different, it is difficult to process because the steel sheet having a different material must be bonded, and when the shape of the steel sheet in each section is changed, the complexity of the hydroforming mold increases.
따라서, 각 섹션 별 서로 다른 두께를 가진 강판을 접합하여 만든 이종강관을 이용하여 종래와 동일한 금형을 이용하여 하이드로포밍함으로써 롤 강도 및 롤 강성을 제어하는 것이 가장 바람직하다. 각 섹션 별 강판의 두께를 주로 제어하면서 강도 등과 같은 다른 사양들도 제어하는 것도 본 발명의 기술 사상에 포함됨은 물론이다. Therefore, it is most preferable to control roll strength and roll rigidity by hydroforming using the same mold as in the prior art by using a heterogeneous steel pipe made by joining steel sheets having different thicknesses for each section. While controlling the thickness of the steel sheet for each section, while controlling other specifications such as strength is also included in the technical idea of the present invention.
본 발명의 두께 제어는 큰 응력이 걸리는 섹션 1, 섹션 3은 두께가 큰 강판으로 만들어 롤 강도 및 롤 강성을 최적화하고, 작은 응력이 걸리는 섹션 2는 두께가 작은 강판으로 만들어 제조 단가를 절감하도록 하는 방향으로 이루어진다. 바람직하게는, 상기 섹션 1, 섹션 3의 두께는 3 ~ 4mm 이고, 상기 섹션 2의 두께는 2 ~ 3mm 으로 구성되며, 이 때 섹션 1, 섹션 3이 섹션 2와 동일한 두께(3mm)를 가지는 경우는 제외한다. The thickness control of the present invention is to make the section 1,
상기 섹션 1, 섹션 3의 두께가 4mm를 초과하면 튜브형 토션 빔의 하중이 크게 증가하여 경량화에 문제가 있다. 이는 튜브형 토션 빔 현가장치가 주로 소형차 에 장착된다 점을 고려할 때 매우 심각한 문제를 야기한다. 반면, 상기 섹션 2의 두께가 2mm 미만인 경우에는 기본적인 굽힘 강성을 확보하지 못하므로 주행 중에 굽힘 변형이 일어나 현가장치로서의 기능을 수행하지 못한다. 섹션 1 및 3과 섹션 2의 구분하는 기준 두께인 3mm는 각 섹션 별 응력 분포와 굽힘 변형 등을 고려하여 정해진다.When the thickness of the
<실시예><Example>
이상에서 설명한 본 발명에 따른 이종강관을 이용한 튜브형 토션 빔의 두께 제어를 통한 성능 향상의 타당성을 보이기 위해 유한요소 모델링 방법을 이용한다. The finite element modeling method is used to show the feasibility of performance improvement by controlling the thickness of the tubular torsion beam using the heterogeneous steel pipe according to the present invention described above.
유한요소 모델링은 연속체 내부의 응력을 구하기 위해 실제 모델과 가장 적합하도록 모사하는 기술이 가장 중요하다. 본 발명에서 사용한 유한요소 모델링은 다음과 같다. Quad4, Tria3와 쉘/솔리드 요소를 적절히 조절하여 메쉬(Mesh) 작업을 수행하였고, 부쉬 및 체결부위는 강체요소(RBE2,RBE3)를 사용하여 모델링하였다. 그리고, 토션 빔은 쉘 요소로 모델링하였고 연결부위는 빔 요소를 적용하였다. For finite element modeling, the most important technique is to simulate the best fit with the actual model to find the stresses in the continuum. Finite element modeling used in the present invention is as follows. Meshing was performed with proper adjustment of Quad4, Tria3 and shell / solid elements, and bushes and joints were modeled using rigid elements (RBE2, RBE3). The torsion beam is modeled as a shell element, and the connecting part is applied to the beam element.
실제 차량이 주행을 하면 현가장치는 Roll 운동을 하게 되고, 그 결과 반복적인 토션과 벤딩 하중을 받게 된다. 특히, 자동차의 회전에 의한 비틀림 하중이 가장 크게 작용하기 때문에 이로 인한 파손을 미리 방지하는 설계가 매우 중요하다. 강성은 4도 롤 강성 테스트를 적용하였다. 즉 스핀들 플레이트(6)의 센터 대비 수직방향으로 거동을 4도 회전이동 한 후 이를 변위로 환산하여 현가장치에 변위 하중을 부과하여 그 절점에서 계산되어 얻어진 반력을 가지고 계산된다. 강도는 현가장치의 체결 부위부에 경계조건과 하중 조건을 부과한 후, 선형 방정식을 풀어서 얻을 수 있다. As the actual vehicle travels, the suspension system rolls, resulting in repeated torsion and bending loads. In particular, since the torsional load due to the rotation of the vehicle is the largest acting, it is very important to design to prevent the damage caused in advance. Stiffness was applied to the 4 degree roll stiffness test. That is, it is calculated with the reaction force obtained by calculating the displacement load by applying a displacement load to the suspension by converting it into a displacement by rotating the
여기서, 실제 현가장치에 부과되는 load case는 수십여 개가 되지만, 그 중 현가장치에 큰 영향을 주는 19가지의 load case를 가지고 해석을 수행하였다. 특히 토션 빔의 특성상 응력이 가장 높게 나오는 비틀림 jounce, rebound 하중에 대해 중점을 두었다. 경계조건은 실제 현가 장치와 가장 근접하게 모델링 하기 위해 inertia relief 가상 경계 조건을 이용하였다.Here, dozens of load cases are actually imposed on the suspension device, but the analysis was carried out with 19 load cases which have a great influence on the suspension device. In particular, we focused on torsional jounce and rebound loads where stress is highest due to the torsion beam's characteristics. Inertia relief virtual boundary conditions were used to model the boundary conditions most closely to the actual suspension.
이러한 유한요소 모델링을 통해 이종강관을 이용하여 제조된 튜브형 토션빔에 있어서 각 섹션 별로 두께를 동일하게 한 경우(비교예1), 섹션 1, 섹션 2, 섹션 3의 두께를 각각 3.4mm 2.7mm 3.4mm로 한 경우(실시예1), 섹션 1, 섹션 2, 섹션 3의 두께를 각각 3.6mm 2.5mm 3.6mm로 한 경우(실시예2)로 나누어 각각의 롤 강도 및 롤 강성을 계산하였였다. 도 2 내지 도 4에는 각각의 경우에 따른 응력 분포를 나타내었고, 각 경우마다의 롤 강도 및 롤 강성값은 하기 표 1과 같다.In the case of tubular torsion beams manufactured using dissimilar steel tubes through the finite element modeling, the thicknesses of
이종강관을 이용하여 제조된 튜브형 토션 빔에 있어서, 섹션 1, 섹션 3의 두께를 섹션 2에 비하여 더 크게 하면 할수록 도 2 내지 도 4에서 보듯이 튜브형 토션 빔의 길이방향을 따른 응력 분포가 더욱 균일하게 나타나고, 상기 표 1에서 보듯이 롤 강도는 더욱 작아진다. 상기 롤 강도는 튜브형 토션 빔에 걸리는 최대 응력을 의미하는 것이므로 작을수록 더 우수한 요구 성능을 나타낸다. 반면, 롤 강성은 조금 감소하기는 하나, 크게 변화되지 않는다. 더욱이, 튜브형 토션 빔은 판재형 토션 빔에 비하여 롤 강성이 매우 높기 때문에 어느 정도 수준으로 저하시키는 것은 오히려 최적의 내구 설계에 도움이 된다.In tubular torsion beams manufactured using dissimilar steel tubes, the greater the thickness of
이와 같이 본 발명에 따르면 강성의 변화가 최대한 발생하지 않도록 하면서 강도를 줄이는 효과를 얻을 수 있었다. 일반적인 TBA의 설계시 가장 어려운 점은 내부 응력을 낮추기 위해 두께, 단면적을 증가시키면 롤 강성 또한 올라가게 되고, 롤 강성을 낮추기 위해서 두께, 단면적을 줄이게 되면 허용 응력을 만족하지 못하는 문제점이 발생하여 현가장치가 요구하는 승차감을 만족시킬 수 없게 된다. 본 발명에 따르면, 이러한 문제점을 해결하여 현가장치의 높은 요구 성능을 만족시킬 수 있는 튜브형 토션 빔의 내구 설계가 가능하다.Thus, according to the present invention it was possible to obtain the effect of reducing the strength while preventing the change in rigidity to occur as much as possible. The most difficult point in designing a general TBA is that if the thickness and cross-sectional area are increased to reduce the internal stress, the roll stiffness also increases, and if the thickness and cross-sectional area are reduced to reduce the roll rigidity, the suspension cannot be satisfied. Can not satisfy the ride comfort required. According to the present invention, it is possible to solve the above problems and to design a durable tubular torsion beam capable of satisfying the high performance requirements of the suspension system.
도 1은 일반적인 튜브형 토션 빔의 장착 상태를 나타낸 도면.1 is a view showing a mounting state of a typical tubular torsion beam.
도 2는 본 발명에 따른 이종강관을 이용한 튜브형 토션 빔의 장착 상태를 나타낸 도면.Figure 2 is a view showing the mounting state of the tubular torsion beam using a dissimilar steel pipe according to the present invention.
도 3은 도 2에서 각 섹션별 두께를 균일하게 한 경우의 응력분포를 나타낸 도면. 3 is a diagram illustrating a stress distribution in the case where the thickness of each section is uniform in FIG. 2;
도 4는 도 1에서 각 섹션별 두께를 달리한 경우의 응력분포를 나타낸 도면.4 is a view showing a stress distribution in the case of varying the thickness of each section in FIG.
도 5는 도 1에서 각 섹션별 두께를 달리한 또 다른 경우의 응력분포를 나타낸 도면.5 is a view showing a stress distribution in another case of varying the thickness of each section in FIG.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of symbols about main part of drawing ※
1: 부쉬 슬리브 2: 트레일링 아암1: bush sleeve 2: trailing arm
3: 스프링 시트 4: 댐퍼 브래킷3: spring seat 4: damper bracket
5: 휠 캐리어 6: 스핀들 플레이트5: wheel carrier 6: spindle plate
10: 튜브형 토션 빔 11: 양단부10: tubular torsion beam 11: both ends
12: 전이부 13: 중앙부12: transition part 13: center part
S1 ~ S3: 섹션 1 내지 섹션 3S1 to S3: Section 1 to
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070136231A KR100902837B1 (en) | 2007-12-24 | 2007-12-24 | Tube type torsion beam for rear wheel suspension of automobile using different steel materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070136231A KR100902837B1 (en) | 2007-12-24 | 2007-12-24 | Tube type torsion beam for rear wheel suspension of automobile using different steel materials |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR100902837B1 true KR100902837B1 (en) | 2009-06-15 |
Family
ID=40982758
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020070136231A KR100902837B1 (en) | 2007-12-24 | 2007-12-24 | Tube type torsion beam for rear wheel suspension of automobile using different steel materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100902837B1 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101101409B1 (en) * | 2010-07-20 | 2012-01-02 | 주식회사화신 | Method for calculation single side spring stiffness of tubular torsion beam in suspension system |
KR101101405B1 (en) * | 2009-10-21 | 2012-01-02 | 주식회사화신 | Method for calculation roll stiffness of tubular torsion beam in suspension system |
KR20200085425A (en) | 2019-01-07 | 2020-07-15 | (주)신성정공 | forming devices of torsion bar for cars |
KR20210014392A (en) | 2019-07-30 | 2021-02-09 | 박우영 | Torsion Beam Axle Type Rear Suspension System For Vehicle |
KR200496025Y1 (en) | 2022-02-11 | 2022-10-14 | 임병철 | Torsion Beam Axle Type Suspension System For Vehicle Having Adjustable Part |
KR102459090B1 (en) | 2022-02-11 | 2022-10-25 | 김상기 | Torsion Beam Axle Type Suspension System For Vehicle Having Variable Rigidity |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5491883A (en) * | 1994-12-19 | 1996-02-20 | Ap Parts Manufacturing Co. | Method of manufacturing a non-linear composite tube |
KR200350845Y1 (en) | 2004-02-16 | 2004-05-17 | 서진산업 주식회사 | Rear wheel suspension of vehicle using heat treated tube type axle beam |
-
2007
- 2007-12-24 KR KR1020070136231A patent/KR100902837B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5491883A (en) * | 1994-12-19 | 1996-02-20 | Ap Parts Manufacturing Co. | Method of manufacturing a non-linear composite tube |
KR200350845Y1 (en) | 2004-02-16 | 2004-05-17 | 서진산업 주식회사 | Rear wheel suspension of vehicle using heat treated tube type axle beam |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101101405B1 (en) * | 2009-10-21 | 2012-01-02 | 주식회사화신 | Method for calculation roll stiffness of tubular torsion beam in suspension system |
KR101101409B1 (en) * | 2010-07-20 | 2012-01-02 | 주식회사화신 | Method for calculation single side spring stiffness of tubular torsion beam in suspension system |
KR20200085425A (en) | 2019-01-07 | 2020-07-15 | (주)신성정공 | forming devices of torsion bar for cars |
KR20210014392A (en) | 2019-07-30 | 2021-02-09 | 박우영 | Torsion Beam Axle Type Rear Suspension System For Vehicle |
KR200496025Y1 (en) | 2022-02-11 | 2022-10-14 | 임병철 | Torsion Beam Axle Type Suspension System For Vehicle Having Adjustable Part |
KR102459090B1 (en) | 2022-02-11 | 2022-10-25 | 김상기 | Torsion Beam Axle Type Suspension System For Vehicle Having Variable Rigidity |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5758516B2 (en) | Interlocked torsion beam | |
KR100958977B1 (en) | Tube type torsion beam for rear wheel suspension of automobile and manufacturing method thereof | |
US6799781B2 (en) | Frames for all-terrain vehicles | |
JP5789510B2 (en) | Cross member for torsion beam type rear axle suspension for automobile and method of manufacturing the same | |
KR100902837B1 (en) | Tube type torsion beam for rear wheel suspension of automobile using different steel materials | |
US20040256828A1 (en) | Torsion beam type suspension and forming method for torsion beam | |
US8220807B2 (en) | Passive antiroll device for the suspension of a motor vehicle, and a suspension incorporating it | |
US9579947B2 (en) | Coupled torsion beam axle for vehicles | |
US7377041B2 (en) | Torsion beam type suspension, method for forming torsion beam, and apparatus for forming torsion beam | |
US11027586B2 (en) | Vehicle suspension member | |
KR100958981B1 (en) | Tube type torsion beam for rear wheel suspension of automobile using double pipe | |
KR101910991B1 (en) | Lower arm manufacture method using Hot forgingextruding hybrid form | |
JP4859833B2 (en) | Vehicle flexible axle including a cross beam incorporating roll prevention function and corresponding cross beam and vehicle manufacturing method | |
CN212637077U (en) | Automobile torsion beam rear axle | |
KR101219825B1 (en) | Integrated coupled torsion beam axle made by hydroforming and it’s manufacturing method | |
CN201456980U (en) | Automobile front overhanging stabilizer bar connecting bar bracket | |
KR100902836B1 (en) | Tube type torsion beam for rear wheel suspension of automobile | |
Kim et al. | The design and performance evaluation of hydroformed tubular torsion beam axle | |
CN216507769U (en) | All-terrain vehicle | |
CN211592159U (en) | Torsion beam and car | |
KR101211422B1 (en) | Link for suspension | |
KR200393118Y1 (en) | Toe correct bush of CTBA for vehicle | |
KR101211421B1 (en) | Torsion beam for vehicles | |
KR20040110246A (en) | torsion beam type suspension | |
KR100652163B1 (en) | Toe correct bush of CTBA for vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130605 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140610 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150609 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160608 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170609 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190611 Year of fee payment: 11 |