KR100962190B1 - 스테빌라이저 바용 클램핑 장치 - Google Patents

Abstract

차량의 주행 중, 일정 이상의 롤 게인을 갖는 과도한 롤 거동 시, 스테빌라이저 바의 비틀림 특성을 비선형적으로 유도함으로써 차량의 과도한 롤 거동 시에도 안정된 차량의 자세를 유지하여 그 조종 안정성을 높일 수 있도록;

차체의 롤 제어를 위한 스테빌라이저 바를 차체측 서브 프레임에 고정하기 위한 클램핑 장치에 있어서,

상기 스테빌라이저 바의 양측 장착부에 부시블록을 일체로 형성하고, 각 부시블록에 클램퍼 부시를 끼운 후, 클램퍼 브라켓을 이용하여 서브 프레임에 각각 볼트로 체결하여 고정하되, 상기 양측 부시블록은 스테빌라이저 바의 중앙을 향한 단부에 일정구간의 선형곡면과 일정구간의 비선형곡면을 동시에 연결 형성하며, 상기 양측 부시블록의 각 선형곡면과 비선형곡면에 대응하여 가이드되도록 상기 차체측 서브 프레임에는 가이드 돌기를 각각 일체로 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테빌라이저 바의 클램핑장치를 제공한다.

스테빌라이저 바, 선형곡면, 비선형곡면, 롤 제어

Description

스테빌라이저 바용 클램핑 장치{A CLAMPING DEVICE OF A STABILIZER BAR}

도 1은 일반적인 스테빌라이저 바가 구성된 차량용 현가장치의 평면도,

도 2는 종래 기술에 따른 스테빌라이저 바용 클램핑 장치의 사시도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스테빌라이저 바용 클램핑 장치의 사시도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스테빌라이저 바용 클램핑 장치의 정면도, 및

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스테빌라이저 바용 클램핑 장치의 구성 원리도이다.

본 발명은 차량의 현가장치에 적용되는 스테빌라이저 바의 클램핑 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차체의 롤 거동시, 스테빌라이저 바의 비틀림 정도(즉, 롤의 크기)에 따라 스테빌라이저 바의 비틀림을 비선형적으로 유도시키기 위한 스테빌라이저 바의 클램핑장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량에 있어서의 현가장치는 차체와 휠 사이에 존재하며, 이 두 강체를 하나 혹은 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 상하 방향으로 는 스프링과 쇽 업소버 등에 의해 지지되고, 기타 방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 휠 사이의 상대 운동을 기계적으로 적절히 조화시키는 기능을 수행하게 된다.

이러한 현가장치는 첫째, 차량의 주행 중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자의 안락한 승차감을 제공하고,

둘째, 운전자의 운전 행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하여야 하며,

셋째, 불규칙한 노면의 주행시 타이어 접지면에서의 수직 하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 구동시 차량의 안정성을 확보하여야 하다는 기본 조건을 만족시켜야만 한다.

상기와 같은 조건을 만족시키기 위해서는 여러 종류의 현가장치가 개발되어 실차에 적용되고 있는데, 그 일예로서, 세미 트레일링 아암 타입 현가장치의 구성을 살펴보면, 도 1에서와 같이, 서브 프레임(102)은 원통부재로서 그 중간부분이 후측으로 만곡되는 형태를 취하며, 이의 중앙부 후측과 양단 전측 부분 각각에 일정 길이를 갖는 마운팅 브라켓(104)(106)(108)이 구성된다.

그리고 상기 마운팅 브라켓(104)(106)(108)은 각각에 수직형 인슐레이터(110)(112)(114)를 개재하여 차체에 마운팅 된다.

또한, 상기 서브 프레임(102)의 양측부 후방에는 트레일링 아암(116)이 연결되는데, 이의 트레일링 아암(116)은 A형으로 이루어져 2개의 차체측 연결부(118)(120)가 상기 서브 프레임(102)에 고무부시를 개재시켜 연결되고, 후단부 외 측에는 휠(122)을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어(124)가 연결된다.

이에 따라 휠(122)은 상기 연결부(118)(120)를 힌지로 하여 상하 승강운동을 행하게 된다.

그리고 상기 트레일링 아암(116)이 노면 상태 및 차체의 기울기에 따라 서로 반대방향으로 승강이 이루어지는 것을 억제하여 결국은 차량의 롤을 억제하도록 안티 롤 바 역할을 감당하여 차량의 롤 거동을 제어하는 스테빌라이저 바(126)는 일정 형상으로 이루어져 그 양측 부분이 상기 서브 프레임(102)에 클램핑 장치(150)를 통하여 고정되고, 후측으로 각각 절곡된 양 단부가 상기 트레일링 아암(116)에 고정된다.

또한, 상기 트레일링 아암(116)에는 코일 스프링(128)과 쇽 업소버(130)가 배치되어 트레일링 아암(116)의 승강운동에 대한 완충 역할을 수행하게 된다.

이러한 구성의 차량용 현가장치에서, 상기 스테빌라이저 바(126)를 서브 프레임(102)에 고정하는 클램핑 장치(150)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 스테빌라이저 바(126)에 클램퍼 부시(151)를 끼우기 위하여 부시블록(153)을 일체로 형성하고, 상기 스테빌라이저 바(126)의 부시블록(153)에 클램퍼 부시(151)를 끼운 후, 클램퍼 브라켓(155)을 이용하여 서브 프레임(102)에 볼트(157)로 체결하여 고정하게 된다.

이러한 클램핑 장치(150)는 상기 스테빌라이저 바(126)가 양측 휠(122)의 범프와 리바운드 스트로크의 위상차에 의해 발생하는 비틀림을 제어할 수 있도록 스테빌라이저 바(126)의 축방향 이탈을 방지하며, 그 원주방향으로는 회전 가능하게 고정하는 역할을 하게 된다.

그런데 상기한 스테빌라이저 바(126)의 특성에 있어서, 롤 거동이 작은 경우에는 선형적인 스프링 특성으로 롤을 제어하고, 과도한 롤이 발생한 경우에는 비선형적인 스프링 특성으로 롤을 제어할 수 있도록 하여야만 바람직한 비틀림 특성을 갖는다고 할 수 있으나, 종래 스테빌라이저 바(126)의 스프링 상수는 항상 고정되어 롤이 작은 경우나, 큰 경우를 구별하지 못하고 같은 비틀림 특성을 나타내고 있다.

이러한 점에서, 종래의 스테빌라이저 바(126)는 고정된 스프링 특성만을 가지고 있어, 경우에 따른 롤 제어에 능동적으로 대처하지 못한다는 단점을 내포하고 있는 것이다.

여기서, 상기 작은 롤과 과도한 롤을 구분 짓는 경계는 통상적인 설계 상, 차량의 롤 게인(즉, 1G의 횡가속도를 가했을 때 차량의 롤 각도)을 4도 ~ 6도 사이로 설정하고 있으므로, 최소한 4도를 경계로 초과시에는 차량의 전복 등 불안정한 롤 상태에 진입한다고 생각할 수 있으며, 이를 근거로 과도한 롤은 롤 게인이 4도를 경계로 이를 초과하는 시점으로 설정한다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 차량의 주행 중, 일정 이상의 롤 게인을 갖는 과도한 롤 거동 시, 스테빌라이저 바의 비틀림 특성을 비선형적으로 유도함으로써 차량의 과도한 롤 거동 시에도 안정된 차량의 자세를 유지하여 그 조종 안정성을 높일 수 있도록 하 는 스테빌라이저 바용 클램핑 장치를 제공함에 있다.

이러한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 스테빌라이저 바의 클램핑장치는 차체의 롤 제어를 위한 스테빌라이저 바를 차체측 서브 프레임에 고정하기 위한 클램핑 장치에 있어서,

상기 스테빌라이저 바의 양측 장착부에 부시블록을 일체로 형성하고, 각 부시블록에 클램퍼 부시를 끼운 후, 클램퍼 브라켓을 이용하여 서브 프레임에 각각 볼트로 체결하여 고정하되,

상기 양측 부시블록은 스테빌라이저 바의 중앙을 향한 단부에 일정구간의 선형곡면과 일정구간의 비선형곡면을 동시에 연결 형성하며, 상기 양측 부시블록의 각 선형곡면과 비선형곡면에 대응하여 가이드되도록 상기 차체측 서브 프레임에는 가이드 돌기를 각각 일체로 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스테빌라이저 바용 클램핑 장치의 사시도로써, 본 발명의 실시예에 따른 스테빌라이저 바의 클램핑장치는 차체의 롤 제어를 위한 스테빌라이저 바를 차체측 서브 프레임에 고정하기 위한 것으로, 그 구체적인 구성은, 상기 도 3과 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 스테빌라이저 바(1)의 양측 장착부에 부시블록(3)을 일체로 형성한다.

상기 각 부시블록(3)에는 클램퍼 부시(5)를 끼운 후, 클램퍼 브라켓(7)을 이 용하여 서브 프레임(9)에 각각 볼트(11)로 체결하여 고정한다.

그리고 상기 양측 부시블록(3)은 스테빌라이저 바(1)의 중앙을 향한 단부에 일정구간의 선형곡면(RF1)과 일정구간의 비선형곡면(RF2)을 동시에 연결 형성하여 이루어진다.

상기 선형곡면(RF1)은, 도 5에서와 같이, 상기 스테빌라이저 바(1)의 원주방향을 따라 그 형상대로 일정구간(T1) 형성되며, 상기 비선형곡면(RF2)은 상기 스테빌라이저 바(1)의 길이방향을 따라 일정구간(T2)만큼 일정반경(R2)의 원호를 그리며 형성된다.

여기서, 상기 비선형곡면(RF2)의 반경(R2)은 상기 스테빌라이저 바(1)의 반경(R1)과 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 양측 부시블록(3)의 각 선형곡면(RF1)과 비선형곡면(RF2)에 대응하여 상기 차체측 서브 프레임(9)에는 가이드 돌기(13)를 각각 일체로 형성하여 스테빌라이저 바(1)의 비틀림 작동 시, 각 곡면(RF1,RF2)을 따라 가이드 되도록 구성된다.

이러한 구성의 스테빌라이저 바의 클램핑장치에서, 상기 선형곡면(RF1)과 비선형곡면(RF2)의 경계지점은 차체의 롤 거동에 따른 스테빌라이저 바(1)의 비틀림각이 20도 구간에서, 상기 가이드 돌기(13)가 위치되는 곡면지점(P)으로 설정되는 것이 바람직하다.

이러한 선형곡면(RF1)과 비선형곡면(RF2)의 경계지점(P)의 산출근거는 일반적인 차량의 휠 트레드(WHEEL TREAD)를 1600mm라고 하고, 풀 범퍼 스트로크(Full Bump Stroke)를 100mm라고 하고, 롤 게인(Roll Gain)은 4ㅀ(상기에서 말한 최소한의 롤 설계 spec.기준)라고 하였을 때, 이 차량의 설계조건(Roll Gain)인 4도의 롤이 발생할 때 한쪽 바퀴의 펌프(Bump)양은 1600 * tan 4ㅀ/ 2 = 56mm가 된다.

즉, 풀 범프 스트로크(Full Bump Stroke)의 56% 롤 발생 시점부터 설계 영역을 벗어나므로 과도한 롤 영역에 들어선다고 생각할 수 있으며, 이 때의 스테빌라이저 바(1) 자체의 비틀림각은 대략 20도 전후로, 이를 상기 경계지점의 산출근거로 하여 설정하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기와 같은 구성을 갖는 스테빌라이저 바의 클램핑장치에 의하면, 종래 클램핑장치가 스테빌라이저 바의 좌우이탈을 방지하는 단순한 기능을 하는데 반해, 양측 부시블록(3)의 안쪽면에 스테빌라이저 바(1)의 원주방향(S1)의 선형곡면(RF1)과 그 길이방향(S2)의 비선형곡면(RF2)을 동시에 갖도록 하고, 차체측 서브 프레임(9)에는 가이드 돌기(13)를 구성하여 차체의 롤 거동에 따른 스테빌라이저 바(1)의 비틀림 작동 시, 가이드 돌기(13)가 상기 각 곡면(RF1,RF2)을 따라 접촉 가이드되도록 하여, 차체의 롤 거동을 능동적으로 제어하게 된다.

즉, 차체의 초기 롤 거동(즉, 롤 게인이 4도 이하의 롤 거동)에 대해서는 기존과 같이, 스테빌라이저 바(1)의 회전 중심축선(S)을 중심으로 선형적인 움직임을 갖도록 하며, 과도한 롤(즉, 롤 게인이 4도를 경계로 이를 초과하는 롤 거동)의 영역에서는 비선형 프로파일을 갖는 비선형곡면(RF2)이 단위 비틀림 당 차체의 움직임을 최소화하도록 유도한다.

따라서, 과도한 롤 발생 시, 클램핑장치의 구조변경을 통해 스테빌라이저 바 (1)의 스프링 상수가 커지게 하는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 스테빌라이저 바의 클램핑장치에 의하면, 차량이 갑자기 과도한 롤 거동을 만났을 때, 스테빌라이저 바가 롤 거동의 정도에 맞도록 비틀림을 유도하게 함으로써 롤 거동 시, 안정된 차량 자세를 유지할 수 있으며, 이를 통해 선회 시, 차량의 조종 안정성과 핸들링의 안정을 도모할 수 있다.

Claims (4)

1. 차체의 롤 제어를 위한 스테빌라이저 바를 차체측 서브 프레임에 고정하기 위한 클램핑 장치에 있어서,

   상기 스테빌라이저 바의 양측 장착부에 부시블록을 일체로 형성하고, 각 부시블록에 클램퍼 부시를 끼운 후, 클램퍼 브라켓을 이용하여 서브 프레임에 각각 볼트로 체결하여 고정하되,

   상기 양측 부시블록은 스테빌라이저 바의 중앙을 향한 단부에 일정구간의 선형곡면과 일정구간의 비선형곡면을 동시에 연결 형성하며,

   상기 양측 부시블록의 각 선형곡면과 비선형곡면에 대응하여 가이드되도록 상기 차체측 서브 프레임에는 가이드 돌기를 각각 일체로 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스테빌라이저 바의 클램핑장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 선형곡면은

   상기 스테빌라이저 바의 원주방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스테빌라이저 바의 클램핑장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 비선형곡면은

   상기 스테빌라이저 바의 길이방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스테빌라이저 바의 클램핑장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 비선형곡면의 반경은

   상기 스테빌라이저 바의 반경과 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 스테빌라이저 바의 클램핑장치.

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