KR100986076B1 - Reinforcement unit for coupled torsion beam axle suspension - Google Patents
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Abstract
토션 빔과 양측 트레일링 암의 용접부 사이를 경첩구조로 연결함으로써 상기 토션 빔과의 용접단에 발생되는 비틀림 모멘트(M)와 전단력(F1)은 최소화하면서, 이에 발생되는 인장-압축력(F2)은 그대로 유지되도록 하여 상기 토션 빔과 트레일링 암의 용접부 내구성을 향상시키는 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛을 제공한다.By connecting the welding portion of the torsion beam and the two trailing arms with a hinge structure, the torsional moment (M) and the shear force (F1) generated at the welding end with the torsion beam are minimized, and the tension-compression force (F2) generated therefrom is Provided is a reinforcement unit for a coupled torsion beam axle to be maintained as it is to improve the weld end durability of the torsion beam and the trailing arm.
커플드 토션 빔 액슬, 트레일링 암, CTBA, 보강유닛 Coupled torsion beam axle, trailing arm, CTBA, reinforcement unit
Description
본 발명은 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토션 빔의 양단과 양측 트레일링 암의 용접부 강성을 보강해주는 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛에 관한 것이다.The present invention relates to a reinforcement unit for a coupled torsion beam axle, and more particularly, to a coupler torsion beam axle reinforcement unit for reinforcing weld stiffness of both ends of the torsion beam and both trailing arms.
일반적으로 커플드 토션 빔 액슬(CTBA; Coupled Torsion Beam Axle) 타입의 현가장치는 단순한 부품으로 인하여 설계 성능 영역이 높지 않음에도 불구하고, 낮은 생산 단가와 작은 질량에 비해 상대적으로 높은 주행 안정성을 갖추어 주로 경차 및 준 중형차의 후륜 현가장치로 적용되어져 왔다.In general, the coupled torsion beam axle (CTBA) type suspension is mainly due to its low production cost and relatively high driving stability compared to the small mass, although the design performance range is not high due to the simple components. It has been applied to the rear suspension of light and semi-medium cars.
이러한 커플드 토션 빔 액슬(CTBA) 타입의 현가장치의 구성은, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 차체 횡방향으로 토션 빔(101)이 배치되고, 상기 토션 빔(101)의 양단에는 타이어(T)와 휠을 장착하기 위한 스핀들 브라켓(103)을 일측에 장착한 트레일링 암(105)이 용접된다. In the structure of the coupled torsion beam axle (CTBA) type suspension device, as shown in Figs. 1 and 2, the
상기 각 트레일링 암(105)의 선단에는 차체와 연결하기 위한 마운팅 부시(107)가 구성되고, 상기 트레일링 암(105)의 후방과 중앙 내측에는 스프링(113) 을 장착하기 위한 스프링 시트(109)와 쇽 업소버(115)를 연결하기 위한 쇽 업소버 마운터(111)가 설치된다.A
이러한 커플드 토션 빔 액슬은 후륜 현가장치의 뼈대가 됨과 동시에, 쇽 업소버(115), 타이어(T), 스프링(113), 및 차체에서 들어오는 하중을 복잡하게 받게 되며, 하중을 복잡하게 받으면서도 충분한 내구 성능을 만족하여야 한다.Such a coupled torsion beam axle becomes a skeleton of the rear suspension and at the same time receives a complicated load from the
즉, 상기한 토션 빔(101)은 트레일링 암(105)에 비하여 큰 변형량을 가지며, 상기 토션 빔(101)과 2개의 트레일링 암(105) 사이의 용접부에 발생하는 비틀림(차체 롤링모드 시)과 인장-압축력 및 전단력(차체 벤딩모드 시)을 견디는 역할을 한다. That is, the
반면, 상기한 트레일링 암(105)은 토션 빔(101)에 비하여 변형이 거의 없으며, 차체, 토션 빔(101), 스프링(113), 범프 스토퍼(117), 쇽 업소버(115)에서 들어오는 힘을 지지하는 역할을 한다. On the other hand, the
따라서 상기한 커플드 토션 빔 액슬(CTBA)을 설계할 경우, 상기 토션 빔(101)에 가해지는 외력을 저감하여 변형을 최소화시키는 노력이 필요하다.Therefore, when designing the coupled torsion beam axle (CTBA), it is necessary to reduce the external force applied to the
그러나 종래의 커플드 토션 빔 액슬은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 필드의 실차 주행 조건을 대변하는 주행 & 가속 내구 평가 중, 토션 빔(101)과 양측 트레일링 암(105)의 용접부에 설치되는 아웃터 레인포스 패널(120)의 용접단(W) 끝에서 균열이 반복적으로 발생하는 문제점이 있었다.However, the conventional coupled torsion beam axle, as shown in Fig. 2, is installed in the welded portion of the
이러한 아웃터 레인포스 패널(120)이 갖는 문제점은 그 구조상 상기 커플드 토션 빔 액슬(CTBA)의 다음과 같은 변형모드에 노출되어 있어 발생되는 것으로 판 단된다. The problem of the
즉, 휠 센터(WS)의 범프, 리바운드 상태의 롤(ROLL) 모드(즉, 트레일링 암의 연결부를 중심으로 한 회전모드)에서, 상기 아웃터 레인포스 패널(120)의 용접단(W)에 비틀림 모멘트(M)가 이 하중으로 작용한다.That is, in the bump of the wheel center WS and the roll mode in the rebound state (ie, the rotation mode around the connection portion of the trailing arm), the welding end W of the outer
그리고 상기 휠 센터(WS)의 전후, 좌우 하중입력에 의한 벤딩(Bending) 모드(즉, 트레일링 암의 연결부와 휠 센터 간 옵셋(offset)에 의한 모멘트 발생모드)에서는 상기 아웃터 레인포스 패널(120)의 용접단(W)에 전단력(F1)과 인장-압축력(F2)이 하중으로 작용한다. In addition, the
따라서 상기한 비틀림 모멘트(M)와 전단력(F1)은 상기 아웃터 레인포스 패널(120)의 용접단(W) 응력 증대의 원인이 되는 바, 제거해야 하며, 상기 인장-압축력(F2)은 트레일링 암(105)과 토션 빔(101) 간의 취약부 강성증대를 위해 유지가 필요하다. Therefore, the torsional moment (M) and the shear force (F1) causes the increase in the weld end (W) stress of the
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 토션 빔과 양측 트레일링 암의 용접부 사이를 경첩구조로 연결함으로써 상기 토션 빔과의 용접단에 발생되는 비틀림 모멘트(M)와 전단력(F1)은 최소화하면서, 이에 발생되는 인장-압축력(F2)은 그대로 유지되도록 하여 상기 토션 빔과 트레일링 암의 용접부 내구성을 향상시키는 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛을 제공하는 것이다. Therefore, the present invention has been invented to solve the problems of the prior art as described above, the problem to be solved by the present invention is a welding end with the torsion beam by connecting the torsion beam and the welded portion of both trailing arms in a hinge structure For the torsion beam axle, which minimizes the torsional moment (M) and shear force (F1) generated at the same time, while maintaining the tension-compression force (F2) generated therein to improve the weld end durability of the torsion beam and the trailing arm. It is to provide a reinforcing unit.
상기와 같은 기술적 과제를 실현하기 의한 본 발명의 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛은 차폭 방향으로 배치되는 토션 빔과, 상기 토션 빔의 양단에 용접 연결되는 좌,우측 트레일링 암을 포함하는 커플드 토션 빔 액슬에서, Coupled torsion beam axle reinforcement unit of the present invention by realizing the above technical problem is coupled to the torsion beam disposed in the vehicle width direction and coupled to the left and right trailing arms welded to both ends of the torsion beam At the torsion beam axle,
상기 토션 빔의 양측단 상면에 일측단을 통하여 용접 고정되며, 타측단에는 양측에 각각 힌지 하우징을 갖는 빔 브라켓; 상기 각 트레일링 암의 일측에 일측단을 통하여 용접 고정되며, 타측단에는 상기 빔 브라켓의 양측 힌지 하우징 사이에 배치되도록, 중앙에 힌지 하우징을 갖는 보강 브라켓; 상기 빔 브라켓 상의 양측 힌지 하우징과 상기 보강 브라켓 상의 중앙 힌지 하우징을 관통하여 설치되는 힌지핀으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.A beam bracket fixed to the upper surface of the both ends of the torsion beam through one end, and having a hinge housing at both sides at the other end; A reinforcing bracket having a hinge housing at a center thereof, the weld fixing being fixed to one side of each trailing arm through one end, and arranged at another end of the trailing arm between the hinge housings of the beam bracket; And hinge pins installed through both hinge housings on the beam bracket and a central hinge housing on the reinforcing bracket.
상기 빔 브라켓 상의 양측 힌지 하우징과 상기 보강 브라켓 상의 중앙 힌지 하우징의 내부에는 핀 부시가 개재되는 것을 특징으로 한다.A pin bush is interposed between both hinge housings on the beam bracket and the central hinge housing on the reinforcing bracket.
상술한 바와 같이, 본 발명의 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛에 의하면, 빔 브라켓과 보강 브라켓을 힌지핀으로 연결하는 경첩구조로 이루어져 상기 토션 빔과 양측 트레일링 암의 용접부 사이에 용접 연결됨으로써 상기 토션 빔과의 용접단에 발생되는 비틀림 모멘트(M)와 전단력(F1)은 최소화하고, 이에 발생되는 인장-압축력(F2)은 그대로 유지되도록 하여 상기 토션 빔과 트레일링 암의 용접부 내구성을 향상시키는 효과가 있다.As described above, according to the reinforcement unit for the coupled torsion beam axle of the present invention, the hinge structure connecting the beam bracket and the reinforcement bracket with hinge pins is welded between the torsion beam and the welded portions of both trailing arms. The torsion moment (M) and the shear force (F1) generated at the welding end with the torsion beam is minimized, and the tension-compression force (F2) generated therein is maintained as it is to improve the weld end durability of the torsion beam and the trailing arm It works.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보강유닛이 적용된 커플드 토션 빔 액슬의 일측 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛의 분해 사시도이다. Figure 3 is a perspective view of one side of the coupled torsion beam axle to which the reinforcement unit is applied according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is an exploded perspective view of the reinforcement unit for a coupled torsion beam axle according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 보강유닛이 적용되는 차량용 커플드 토션 빔 액슬은, 상기한 도 3에서 도시한 바와 같이, 차폭방향으로 토션 빔(1)이 구비되며, 상기 토션 빔(1)의 양단에는 좌,우측 트레일링 암(3)이 각각 용접부(WD)를 형성하여 고정 연결된다. Coupled torsion beam axle for a vehicle to which the reinforcing unit is applied according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, is provided with a torsion beam (1) in the vehicle width direction, both ends of the torsion beam (1) The left and right trailing
이러한 구성을 갖는 커플드 토션 빔 액슬에는 상기 토션 빔(1)과 좌,우측 트레일링 암(3)의 각 용접부(WD)에 대응하여 본 실시예에 따른 보강유닛(10)이 구성된다.In the coupled torsion beam axle having such a configuration, the
상기한 보강유닛(10)은 크게 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13)으로 구분되며, 상기 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13)은 상호 힌지핀(15)을 통하여 경첩구조로 연결된다.The
즉, 상기 빔 브라켓(11)은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 토션 빔(1)의 양측단 상면에 그 일측단을 통하여 용접 고정되어 용접단(W)을 이루고, 그 타측단에는 양측에 각각 좌,우측 힌지 하우징(21,23)을 구성한다.That is, as shown in FIG. 4, the
이러한 빔 브라켓(11)은 그 단면이 상기 토션 빔(1)의 상면과 같이, "V"자 형상으로 절곡되어 형성되는 것이 바람직하다.The
그리고 상기 보강 브라켓(13)은 상기 각 트레일링 암(3)의 일측에 그 일측단을 통하여 용접 고정되어 용접단(W)을 이루고, 그 타측단에는 상기 빔 브라켓(11)의 좌,우측 힌지 하우징(21,23) 사이에 배치되도록, 그 중앙에 중앙 힌지 하우징(25)을 구성한다.The reinforcing
즉, 상기한 좌,우측 힌지 하우징(21,23)과 중앙 힌지 하우징(25)은 중공의 관 형상으로 상기 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13)에 용접되어 일체로 형성될 수도 있으며, 상기 빔 브라켓(11) 혹은 상기 보강 브라켓(13)의 각 타측 단부를 말아서 형성할 수도 있을 것이다.That is, the left and
이와 같이, 상기 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13)은 각각의 일측단이 토션 빔(1)과 각 트레일링 암(3)의 일측에 각각 용접단(W)을 형성하여 용접 고정된 상태로, 상기 빔 브라켓(11) 상의 좌,우측 힌지 하우징(21,23) 사이에 상기 보강 브라켓(13) 상의 중앙 힌지 하우징(25)이 나란히 배치된 상태로, 각 힌지 하우 징(21,23,25)에 힌지핀(15)이 관통하여 설치된다.As such, the
이때, 상기 힌지핀(15)이 관통되는 상기 빔 브라켓(11) 상의 좌,우측 힌지 하우징(21,23)과 상기 보강 브라켓(13) 상의 중앙 힌지 하우징(25)의 내부에는, 상기 도 4에서 도시한 바와 같이, 핀 부시(31)가 개재된 상태로 상기 힌지핀(15)이 상기 핀 부시(31)를 통하여 설치된다. At this time, the left and
여기서, 상기한 핀 부시(31)는 원통형상의 고무부시로 이루어지는 것이 바람직하다.Here, the
따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛(10)은, 도 5에서 도시한 바와 같이, 토션 빔(1)과 양측 트레일링 암(3)의 용접부(WD)에 힌지핀(15)으로 연결된 상태로 각각에 용접 설치되는 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13)으로 구성된다. Accordingly, the
이러한 보강유닛(10)은 필드의 실차 주행 조건을 대변하는 주행 & 가속 내구 평가 중, 휠 센터(WS)의 범프, 리바운드 상태의 롤(ROLL) 모드(즉, 트레일링 암의 연결부를 중심으로 한 회전모드)에서 발생하는 비틀림 모멘트(M)가 상기 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13)을 연결하는 힌지핀(15)에 의한 경첩구조로 인해 회전 자유도를 가짐으로 상기 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13)의 각 용접단(W)에는 상기 비틀림 모멘트(M)가 하중으로 작용하지 않게 된다. The
그리고 상기 휠 센터(WS)의 전후, 좌우 하중입력에 의한 벤딩(Bending) 모드(즉, 트레일링 암의 연결부와 휠 센터 간 옵셋(offset)에 의한 모멘트 발생모드)에서 발생하는 전단력(F1)은 상기 힌지핀(15)에 의해 연결된 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13) 상의 각 힌지 하우징(21,23,25)간의 간격으로부터 힌지핀(15)에 대한 축방향 자유도를 가짐으로 상기 빔 브라켓(11)의 용접단(W)에는 전단력(F1)이 발생되지 않게 된다. In addition, the shear force F1 generated in the bending mode (that is, the moment generating mode due to the offset between the connection part of the trailing arm and the wheel center) by the front and rear, left and right load inputs of the wheel center WS is The beam bracket has an axial degree of freedom with respect to the
반면, 상기 휠 센터(WS)의 전후, 좌우 하중입력에 의한 벤딩(Bending) 모드에서 발생하는 인장-압축력(F2)은 상기 힌지핀(15)이 상기 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13)을 연결한 상태로 유지되어 강성이 취약한 트레일링 암(3)과 토션 빔(1)의 용접부(WD) 강성을 보조하게 된다.On the other hand, the tension-compression force F2 generated in the bending mode by the front and rear, left and right load input of the wheel center WS is the
즉, 본 실시예에 따른 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛(10)은 빔 브라켓(11)이 상기 토션 빔(1)과의 용접단(W)에 발생되는 비틀림 모멘트(M)와 전단력(F1)은 최소화하면서, 이에 발생되는 인장-압축력(F2)은 그대로 유지되도록 하여 상기 토션 빔(1)과 트레일링 암(3)의 용접부(WD) 내구성을 향상시키게 된다.That is, the
이상에서는 현재로서 실질적이라 고려되는 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. 오히려, 전술한 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. In the above, the present invention has been described with reference to the presently considered embodiments, but the present invention should not be construed as being limited to the above embodiments. Rather, it should be construed as including all modifications of the range which are easily changed by those skilled in the art from the above-described embodiment of the present invention and considered equivalent.
도 1은 종래 기술에 따른 커플드 토션 빔 액슬의 평면도이다.1 is a plan view of a coupled torsion beam axle according to the prior art.
도 2는 종래 기술에 따른 커플드 토션 빔 액슬의 일측 확대 평면도이다. 2 is an enlarged plan view of one side of a coupled torsion beam axle according to the prior art.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보강유닛이 적용된 커플드 토션 빔 액슬의 일측 사시도이다.Figure 3 is a perspective view of one side of the coupled torsion beam axle to which the reinforcing unit is applied according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛의 분해 사시도이다. 4 is an exploded perspective view of a reinforcing unit for a coupled torsion beam axle according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛의 확대 평면도이다.5 is an enlarged plan view of a reinforcing unit for a coupled torsion beam axle according to an embodiment of the present invention.
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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 | ||
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Payment date: 20130927 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140929 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150930 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |