KR100937011B1 - 축없는 자동차용 힌지 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 본체에 대한 클로우저 판넬의 회전 운동을 가능하게 하는 자동차용 힌지 조립체에 관한 것으로, 이 힌지 조립체는 차량의 클로우저 판넬에 설치되는 하나 이상의 판넬측 요소; 차량의 본체에 설치되는 하나 이상의 본체측 요소; 및 상기 판넬측 요소와 본체측 요소 중 적어도 하나에 부착되는 탄성 부재;를 포함하고, 상기 판넬측 요소와 본체측 요소 중 적어도 하나는 상기 클로우저 판넬의 이동 범위를 따라 상기 탄성 부재를 가이드하고 지지하는 접촉면을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

축없는 자동차용 힌지 조립체{PIVOTLESS AUTOMOTIVE HINGE ASSEMBLY}

도 1은 종래의 일반적인 주거용 도어 힌지(door hinge)의 사시도;

도 2는 종래의 일반적인 자동차 측면 도어 힌지(door hinge)의 사시도;

도 3은 본 발명의 힌지 조립체의 사시도;

도 4는 본 발명의 힌지 조립체의 구성요소의 분해 사시도;

도 5는 본 발명의 힌지 조립체가 설치된 차량 본체와 전면 후드 판넬(hood panel)의 닫힌 상태를 도시한 부분 단면도;

도 6은 본 발명의 힌지 조립체가 설치된 차량 본체와 전면 후드 판넬(hood panel)의 열린 상태를 도시한 부분 단면도이다.

본 발명은 힌지 조립체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회동축 핀 및 단순 회전 운동을 위한 다른 부품들 없이도 차량 본체에 대한 클로우저 판넬(closure panel)의 회전 운동을 가능하게 하는 자동차용 힌지 조립체에 관한 것이다.

도어(door) 및 다른 일반적인 클로우저 판넬, 특히 자동차용 클로우저 판넬은의 단순 회전 운동은, 회동축 핀 및 맞물리는 베어링을 포함하는 하나 또는 그 이상의 힌지 조립체에 의하여 조절된다.

주거용 도어 힌지의 형상은 일반적으로 원통형 베어링(16) 내에 단일 회동축 핀(15)이 장착되도록 형성된 두 개의 구조판(leaves)(1)으로 표준화되어 왔다. 두 개 또는 세 개의 힌지가 사용되는데, 회동축을 잘 맞추어 도어에 설치하여 그 회동 동작을 조절하는 것이다.

자동차의 도어, 전면 후드, 후면 데크리드(decklid), 후면 리프트게이트(liftgate) 등 차량 본체에 대하여 개폐가능한 요소를 일컫는 자동차용 클로우저 판넬은 개폐 조절을 위하여 광범위한 동작이 필요한데, 간단한 회전으로부터 다중 연결 힌지 구조에 의한 복잡한 운동에 이르기까지 광범위한 동작이 필요하다. 그러나 이 모든 경우에, 일부 회전운동이 필요하고, 이는 항상 축 핀과 베어링에 의해 작동되었다. 대부분의 승용차 측면 도어는 단순 회전운동을 위한 두 개의 힌지의 단일 회동축 구조를 사용한다. 그 대부분의 단순형에서 이러한 힌지들은 일반적으로 본체측 요소(2), 클로우저 판넬(closure panel)측 요소(3), 회동축 핀(4)과 두 개의 축 부시(bushing)(5)로 구성된다. 이러한 구성의 가장 큰 단점은 회동축 정렬에 의해 발생된다. 특히, 부시 부분은 힌지 조립체에 의해 전달될 수 있는 힘을 상당히 제한한다. 또한, 일반적으로 시스템이 견딜 수 있는 개폐횟수로 측정되는 내구성은 주로 부시에 의해 단축된다. 부시와 축 핀은 특히 느슨하게 맞춰진 힌지와 제대로 맞지 않는 도어의 개폐작동중 큰 마모를 일으키게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 특별한 축 핀 재질과 함께 정교한 부시 또는 베어링이 사용될 수 있으나, 이는 비용이 크게 상승하여 얻어진 효과를 감소시킨다.

따라서, 회동축 핀과 베어링 부분 없이도 충분한 회동 운동을 가능하게 하는 힌지 조립체를 제공하는 것은 아주 효과적일 수 있다.

본 발명은 회동 힌지 조립체의 구조를 단순화하면서 종래의 축 핀과 부시 구조보다 부하 지지성능과 내구성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 주요한 특징에 따르면, 자동차용 힌지 조립체는 조립체에 작용하는 모든 구조상 부하 및 작동상 부하를 견딜 수 있는 하나의 탄성 부재에 의해 차량 본체에 대한 클로우즈 판넬(closure panel)의 충분한 회전 동작을 가능하게 한다. 다른 특징에 따르면, 이 자동차용 힌지 조립체는 차량의 클로우저 판넬에 설치되는 판넬측 요소; 차량 본체에 설치되는 본체측 요소; 상기 판넬측 요소와 본체측 요소에 부착되는 탄성 부재;를 포함하고, 판넬측 요소와 본체측 요소 사이의 상대적 운동은 회전 가능하도록 상기 탄성 부재에 의하여 강제되고, 클로우즈 판넬에 작용하는 부하는 차량 본체에 적절히 전달된다.

본 발명의 자동차용 힌지 조립체의 다른 특징은:

(a) 상기 본체측 요소는 상기 클로우즈 판넬의 운동 범위를 따라 상기 탄성 부재를 가이드(guide)하고 구조적으로 지지할 수 있도록 형성된다;

(b) 상기 판넬측 요소는 상기 클로우즈 판넬의 운동 범위를 따라 상기 탄성 부재를 가이드하고 구조적으로 지지할 수 있도록 형성된다;

(c) 상기 탄성 부재는 시스템의 작동상 저항을 극복하는 토크를 생성할 수 있는 강도를 가진다;

(d) 상기 본체측 요소와 판넬측 요소는 충돌을 완화하고 공기역학적 또는 다른 유사한 힘에 의해 발생되는 작동 부하에 저항할 수 있도록 클로우저 판넬이 닫힌 상태에서 힌지 조립체가 흔들리는 것을 방지하는 맞물림부를 구비한다;

(e) 상기 맞물림부는 본체측 요소와 판넬측 요소 사이의 유연한 접촉을 제공하고 적당한 간섭을 발생하여 구조적 변형을 상쇄하고 작동 마찰을 감소시키는 유지 클립을 구비한다;

(f) 상기 탄성 부재는 고강도 스프링 스틸로 제조된다;

(g) 상기 탄성 부재는 탄소 섬유와 같은 고강도 복합 재료로 제조된다;

(h) 상기 조립체는 자동차의 측면 도어 힌지로 기능하도록 형성된다;

(i) 상기 조립체는 자동차의 전면 후드 힌지로 기능하도록 형성된다;

(j) 상기 조립체는 자동차의 후면 데크리드(decklid) 힌지로 기능하도록 형성된다; 그리고

(k) 상기 조립체는 자동차의 후면 리프트게이트(liftgate) 힌지로 기능하도록 형성된다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예가 도면을 참고하여 기술되어진다.

본 발명의 힌지 조립체는 하나의 탄성 부재(6)를 포함하며, 이 탄성 부재(6)는 힌지 조립체에 작용하는 모든 구조상 부하 및 작동상 부하를 견디며 단순한 구조적 변형에 의하여 충분한 회전 동작을 제공한다. 이 탄성 부재(6)는 클로우저 판넬의 전체 운동 범위에서 유발되는 응력과 변형이 탄성 한계를 초과하지 않도록 형성된다. 따라서, 탄성 부재는 영구적 변형이 발생하지 않고 항상 원래의 위치로 돌아올 수 있다.

상기 탄성 부재는 클로우저 판넬측 요소(7)와 차량 본체측 요소(8)에 장착되는데, 이 판넬측 요소(7)와 본체측 요소(8)는 탄성 부재의 운동 범위를 제한하고 이 운동 범위에서 탄성 부재를 지지한다.

상기 판넬측 요소(7)와 본체측 요소(8)는 종래 기술의 힌지 조립체의 본체측 구조 부품(2)과 판넬측 구조 부품(3)과 같은 주요한 구조 부품이 아니며, 따라서 더 가볍고 간단하며 저렴하게 제조될 수 있다. 본 발명의 힌지 조립체의 판넬측 요소(7)는 차량의 클로우저 판넬(9)에 설치된다. 그리고, 본체측 요소(8)는 차량 본체(10)에 설치된다. 상기 판넬측 요소(7)와 본체측 요소(8)는 접촉면들(11)에서 탄성 부재(6)와 접촉하여 그 회동 운동을 가이드한다. 또한, 판넬측 요소(7)와 본체측 요소(8)는 도 5에서 볼 수 있듯이 상기 클로우저 판넬이 닫혀 있을 때 마주하는 판넬측 요소의 단부(12a)와 본체측 요소의 단부(12b)가 서로 접촉하여 맞물리는 맞물림부(12)를 형성한다. 상기 클로우저 판넬이 열려 있는 상태에서는 상기 판넬측 요소의 단부(12a)와 그 마주하는 본체측 요소의 단부(12b)가 떨어져 있는 상태(도 6 참고)에 있다가 상기 클로우저 판넬이 닫힌 상태(도 3 및 도 5 참고)가 될 때 판넬측 요소의 단부(12a)가 마주하는 본체측 요소의 단부(12b)의 내부측으로 들어가면서 서로 접촉하여 맞물리게 된다. 이렇게 상기 클로우저 판넬이 닫힌 상태에 있을 때 본체측 요소와 판넬측 요소가 고정됨으로써 힌지 조립체가 흔들리는 것이 방지되고, 따라서 충돌을 완화하고 공기역학적 또는 다른 유사한 힘에 의해 발생되는 작동 부하에 저항할 수 있게 된다. 판넬측 요소(7) 또는 본체측 요소(8)는 또한 유연한 접촉을 제공하고 적당한 간섭을 발생하여 구조적 변형을 상쇄함으로써 맞물림부(12)의 기능을 보조하도록 단부(12a, 12b) 중 하나에 끼워지는 유지 클립(13)을 구비할 수 있다. 유지 클립(13)은 상기 단부(12a, 12b) 중 하나를 둘러싸면서 끼워지도록 단면이 U형상을 갖는다. 이러한 유지 클립(13)은 플라스틱 또는 비교적 단단한 고무 합성물로 제조된다.

탄성 부재(6)의 형태와 소재는 힌지 조립체의 중요한 설계변수이다. 탄성 부재의 형태와 두께는 주어진 작동상 운동에서 적절한 응력과 변형이 형성될 수 있도록 선택되어야 한다. 그리고, 탄성 부재의 소재는 탄성 범위 내에서 기능하고 영구 변형을 피할 수 있도록 선택되어야 한다. 두께가 일정한 또는 두께가 변하는 굽은 측면 형태가 탄성 부재로서 가장 좋은 것으로 나타났다. 또한, 스틸과 같은 등방성 금속 재료와 케블라(kevlar)나 탄소 섬유와 같은 이방성 재료는 탄성 부재 제조에 아주 많이 사용되어왔다. 피로 약화 방지는 이러한 재료 선택의 주요 고려 사항이며, 따라서 다른 재료는 좋지 않다는 것이 밝혀졌다.

작동중 유리한 토크를 발생하도록 탄성부재의 기하학적 형태를 형성함으로써 힌지 조립체에 또 다른 특성을 부가할 수 있다. 상기 탄성 부재는 재질의 고유한 강성(stiffness)에 의하여 회전 중 토크(torque)를 발생하며, 이 토크는 중력 또는 물/바람 밀폐 부하에 대하여 도어를 폐쇄하는 힘에 대항하여 클로우저 판넬(9)을 들어올리는데 사용될 수 있다.

본 발명의 힌지 조립체는 회동축 핀과 베어링 부분 없이도 충분한 회전운동을 제공할 수 있다. 또한 회동 힌지 조립체의 구조를 단순화하면서 종래의 축 핀과 부시 구조보다 부하 지지성능과 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

1. 차량 본체에 대한 클로우저 판넬의 회전 운동을 가능하게 하는 자동차용 힌지 조립체에 있어서,

   차량의 클로우저 판넬에 설치되는 하나 이상의 판넬측 요소;

   차량의 본체에 설치되는 하나 이상의 본체측 요소; 및

   상기 판넬측 요소와 본체측 요소 중 적어도 하나에 부착되는 탄성 부재;를 포함하고,

   상기 판넬측 요소와 본체측 요소 중 적어도 하나는 상기 클로우저 판넬의 이동 범위를 따라 상기 탄성 부재를 가이드하고 지지하는 접촉면을 포함하고,

   상기 클로우저 판넬이 닫힌 상태에 있을 때, 힌지 조립체가 흔들리는 것을 방지할 수 있도록 상기 판넬측 요소와 상기 본체측 요소의 마주하는 단부들은 서로 접촉하여 맞물리는 맞물림부를 형성하고,

   상기 본체측 요소와 상기 판넬측 요소 사이의 유연한 접촉을 제공하고 적당한 간섭을 발생하여 구조적 변형을 상쇄하고 작동 마찰을 감소시키도록, 상기 판넬측 요소와 상기 본체측 요소의 마주하는 단부들 중 한 단부를 둘러싸는 U형상의 단면을 갖는 유지 클립이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 힌지 조립체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성 부재는 힌지 조립체의 작동상 저항을 극복하는 토크를 생성할 수 있는 강성을 가지는 것을 특징으로 하는 자동차용 힌지 조립체.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 탄성 부재는 고강도 스프링 스틸로 제조되는 것을 특징으로 하는 자동차용 힌지 조립체.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 탄성 부재는 고강도 복합재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 자동차용 힌지 조립체.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 클로우저 판넬은 자동차의 측면 도어인 것을 특징으로 하는 자동차용 힌지 조립체.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 클로우저 판넬은 자동차의 전면 후드인 것을 특징으로 하는 자동차용 힌지 조립체.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 클로우저 판넬은 자동차의 후면 데크리드(decklid)인 것을 특징으로 하는 자동차용 힌지 조립체.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 클로우저 판넬은 자동차의 후면 리프트게이트(liftgate)인 것을 특징으로 하는 자동차용 힌지 조립체.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제

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