KR101136270B1 - 스태빌라이져의 횡방향 변위 방지 장치 - Google Patents

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미쓰비시 세이코 가부시키가이샤
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Abstract

구조가 간단하여 제작이 용이하면서도, 열에 의한 변질의 우려가 없는 스태빌라이져의 횡방향 변위 방지 장치를 제공한다. 제1 단부 및 제2 단부를 구비하여, 스태빌라이져와 접하는 표면 및 상기 표면과 반대 측에 있는 하면을 가지는 평판과, 제1 단부의 표면 및 제2 단부의 하면이 각각 들어가도록 형성되는 단차가 형성된 단부를 구비하여, 스태빌라이져의 소정 위치 외주에 평판을 그 판면을 따라 휘감아 단단히 조여 각 단차가 형성된 단부를 중복되도록 하여 맞추어서 그 겹쳐진 부분의 양단부를 고정하는 것을 특징으로 하는 스태빌라이져의 횡방향 변위 방지 장치가 제공된다.

Description

스태빌라이져의 횡방향 변위 방지 장치{DEVICE FOR PREVENTING LATERAL DISPLACEMENT FOR STABILIZERS}
본 발명은 자동차 등의 차바퀴에 완충 장치로서 사용되고 있는 스태빌라이져가 주행 시에 축의 중심 방향의 위치가 변동하지 않도록 하는 스태빌라이져의 횡방향 변위 방지 장치에 관한 것이다.
그림 2는 특허 문헌 1(일본공보 특개 2000－79819호)에 나타난 스태빌라이져(1)의 사시도로서, 스태빌라이져(1)는 전체가 탄성의 봉재로 만들어져 있어, 중앙의 기초부(2)에 대해서 양측의 선단(先端)부(3, 3)를 같은 방향으로 직각으로 굴곡하여 'ㄷ' 자 모양으로 성형한 토션 스프링의 일종이며, 중앙의 기초부(2)를 차체 구조체에 장착하고 양측의 선단(先端)부(3, 3)를 차축에 연결한 것이다.
스태빌라이져(1)는 주행시에 있어서 차체의 롤링 운동으로 발생하는 에너지를 기초부(2)의 토션 운동으로 변환해 흡수하지만, 스태빌라이져(1)의 기초부(2)가 축선 방향의 위치를 이탈하는 횡방향 변위가 일어나면 차축에 영향을 주어 주행 성능을 나쁘게하기 때문에, 스태빌라이져(1)가 기초부(2)의 축선방향으로 변위하는 횡방향 변위를 방지할 필요가 있다. 이러한 횡방향 변위 방지의 수단 중 하나로 서, 기초부(2)의 결합 위치 근방에 국부적으로 지름을 굵게 한 플랜지부(4)를 형성하여, 이 플랜지부(4)의 측면을 차체 구조체의 측면의 부재에 접합하는 등의 수단이 고안되어 있다.
또 다른 횡방향 변위 방지 장치로서, 특허 문헌 2(일본공보 특개 2000－142068호)에 나타난 것이 알려져 있다. 즉 그림 3에 나타난 바와 같이, 스태빌라이져(1)의 기초부(2)의 결합 위치 근방에 마찰 계수가 큰 고무 등의 보강재(5)를 감고, 보강재(5)의 중앙부 외주를 금속의 얇은 판자대(6)로 강하게 감아 고정하여 접촉면(7)에 마찰 저항력을 부가해, 기초부(2)가 보강재(5)에서 동요할 수 없도록 하며, 보강재(5)의 측면을 차체 구조체의 측면의 접착부재로 접착하는 방식이 고안되어 있다.
또 다른 횡방향 변위 방지 장치로서, 특허 문헌 3(미국특허 제 5857800호 공보)에 나타내는 것이 알려져 있다. 그림 4에 나타낸 바와 같이, 스태빌라이져(1)에 대해서 평판(8)을 'C' 자 형상으로 소성변형시켜, 이것을 휘감아 평판(8)의 양 단면끼리를 용접 금속(W)을 가지고 용접한다. 그렇지만, 'C' 자 형상으로 변형시킨 평판(8)의 양 단면의 연결고리 틈새에는, 직접 스태빌라이져(1)의 표면이 노출되어 있기 때문에, 용접시에 용접 금속이 그 틈새로부터 노출되어 스태빌라이져(1)의 표면에 직접 접촉되는 문제점이 있다. 용접 금속이 스태빌라이져(1)의 표면에 직접 접촉했을 경우, 가장 현저한 문제로서는 스태빌라이져(1)의 표면이 경화되며, 그 결과적으로 스태빌라이져(1)의 파손 기점이 될 가능성이 있다는 것이다. 또한, 이러한 횡방향 변위 방지 장치는, 스태빌라이져(1)의 토션 응력이 가장 높은 지점 의 근방에 장착되기 때문에, 스태빌라이져(1)의 내구 수명을 현저하게 저하시키는 원인이 된다.
이러한 현상을 시험 결과를 들어 설명하면 다음과 같다. 상기 용접부에 있어서 표면 경도의 추이는 용접 금속, 열영향부(HAZ(Heat Affected Zone) 영역, 즉 열영향에 의한 경도의 변화 영역), 스태빌라이져 모재로 나누어 그래프 상으로 도시하면, 그림 5에 나타내게 된다. 즉, 표면 경도는 열영향부에 있어 최고 경도를 나타내며, 이 부분이 파손 기점이 되기 쉽다. 그림 5와 관련하여, 횡축의 표면으로부터의 깊이가 0.0~2.0 mm의 범위가 원래의 스태빌라이져 모재이며, 0.0 ~ －1.6 mm는 용접 금속의 고조부를 나타낸다.
여기서 특허 문헌 3(미국특허 제 5857800호 공보)에는, 용접시의 악영향을 피하기 위해서, 그림 6A 및 그림 6B에 도시한 바와 같이, 세로로 반으로 나누어지는 2개의 링(9, 10)을 경첩부(11)로 연결하며, 경첩부(11)를 소성 변형시키고 경첩부의 반대측에 설치된 용접부(12)에 용접을 실시하는 것을 예시하고 있다.
상기 도 2에 나타낸 횡방향 변위 방지 장치는 스태빌라이져(1)의 기초부(2)에 압축 방향의 추력(thrust)을 더해 소성변형시키므로, 제조 공정이 번잡하게 되는 문제가 있다. 그림 3에 나타낸 횡방향 변위 방지 장치는 금속의 얇은 판자대(6)에 큰 결합력을 기대하지 못하기 때문에, 큰 횡방향의 힘을 받았을 때에는 보강재(5)가 동요하는 문제가 있다. 그림 4의 횡방향 변위 방지 장치는 전술과 같이 용접시의 열이 직접 스태빌라이져(1)에 전해지기 때문에 스태빌라이져(1)에 악영향을 미치게 된다. 그림 6A 및 6B에 나타낸 횡방향 변위 방지 장치는 세로로 반으로 나뉜 링 형상이 복잡해 지며, 고가가 된다. 또, 용접부(12)를 마련하려면 일정한 스페이스가 필요하기 때문에 스페이스 확보가 어렵다는 불리한 점이 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 문제점이 없는 스태빌라이져용 횡방향 변위 방지 장치를 제공하는 것이다. 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 것으로, 그 구성은 다음과 같다.
본 발명의 제1의 실시예에 따른 스태빌라이져의 횡방향 변위 방지 장치는 제1 단부 및 제2 단부를 구비하며, 스태빌라이져와 접하는 상면 및 상기 상면과는 반대측에 위치한 하면을 가지는 평판과, 제1 단부의 상면 및 제2 단부의 하면이 각각 결합되도록 형성되는 절입단부가 제공되어, 스태빌라이져의 소정 위치 외주에 평판을 그 판면을 따라 휘감아 단단히 조여 절입단부를 겹치도록 맞추어서 겹친 부분의 양단부를 고정하는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 제1의 실시예에 따른 형상은 고정부에 용접에 의해 형성되는 용접부가 생성되며, 상기 용접부가 제1 단부의 절입단부의 선단(先端)과 제2 단부의 절입단부의 기초부와 겹쳐지도록 형성되는 것이 바람직하다. 또한 상기 용접부가 제1 단부의 절입단부와 제2 단부의 절입단부가 겹쳐진 중앙 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
또, 본 발명의 제2의 실시예에 따른 형상과 관련되는 스태빌라이져의 횡방향 변위 방지 장치의 제작 방법은 제1 단부 및 제2 단부를 구비하며, 상기 스태빌라이져와 접하는 상면과 상기 상면의 반대측에 위치하는 하면을 가지는 평판을 제공하여, 상기 제 1 단부의 상면에 함몰되도록 절입단부 및 상기 제 2 단부의 하면이 결합될 수 있게 하는 절입단부를 형성하며, 상기 스태빌라이져의 소정 위치 외주에 상기 평판을 그 판면을 따라 상기 제 1 단부의 절입단부와 상기 제 2 단부의 절입단부가 겹치도록 휘감아 단단히 조여 상기 절입단부를 겹쳐 용접 고정하는 것을 특징으로 한다.
평판의 두께는 스태빌라이져의 크기에 따라 다르나, 횡방향 변위를 방지하는 기능을 발휘시키기 위해서, 두께는 3.0~8.0 mm정도, 폭은 10~20 mm정도 되도록 하는 것이 좋다. 또, 용접이 제1 단부의 절입단부의 선단(先端)과 제2 단부의 절입단부의 기초부와 겹쳐질 경우에는 상측 단부 및 하측의 단부를 모따기하여 사다리꼴(혹은 사변) 형상으로 형성하는 것이 바람직하다. 용접이 제1 단부의 절입단부와 제2 단부의 절입단부가 겹쳐져서 중앙 위치에 있도록 실시하는 경우에서는, 그 대로 착용해도 좋고, 용착부에 함몰을 형성하는 것도 바람직하다. 어느 경우도 양단부의 맞댄 부분의 틈새가 직접 스태빌라이져의 표면에 접하는 것이 없기 때문에, 용접열이 직접적으로 스태빌라이져 표면에 전해지지 않는다. 따라서, 스태빌라이져를 열에 의해 변질시키지 않는다. 그리고, 구성이 간단하고 공간을 크게 차지할 것도 없으며, 제작, 부착이 용이하다.
본 발명의 스태빌라이져의 횡방향 변위 방지 장치는 열에 의해 변질시키지 않는다. 그리고, 구성이 간단하고 공간을 크게 차지할 것도 없으며, 제작, 부착이 용이하다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.
그림 1A 내지 1D는 본 발명의 실시 형태를 나타내고 있는 것으로, 그림 1A는 스태빌라이져(1)가 본 발명에 이용하는 평판(13)과의 관계를 도시한다. 평판(13)은 미리 C자 형상으로 가공 및 변형하며, 스태빌라이져(1)를 단단히 조여 긴박할 수 있는 길이를 가지고 있다. 그리고 좌우의 양단에는 상하 대칭에 절입단부(14, 15)가 형성되어 있다. 즉, 평판(13)은 그림 1A에 도시된 바대로, 좌측의 단부(제1 단부)는 스태빌라이져(1)와 접하는 상면측을 함몰하여 형성된 절입단부(14) 및 평판(13)의 그림 1 A에 있어서의 우측의 단부(제2 단부)의 상면과는 반대측의 하면 측은 함몰하여 형성된 절입단부(15) 등 2개의 절입단부가 설치되고 있다. 평판(13)을 스태빌라이져(1)에 단단히 조인 모양이 그림 1B 및 그림 1C에 나타나고 있다. 그림 1B에서는 평판(13)을 단단히 조여, 절입단부(14)의 선단(先端)과 절입단부(15)의 기초부의 맞댄 면을 용접부(16)로서 용접 고정한 것이다. 그림 1C에서는, 절입단부(14)에 다른 단부(15)를 겹쳐 단부(14)의 중앙 위치를 용접부(16)로 고정한 것이다. 특히 그림 1C의 경우는 용접부(16)의 절입단부(14) 측에 미리 요부(凹部)를 마련하거나 또는, 직경 2~4 mm의 구멍을 뚫어 두면 용접이 용이해진다. 또, 어느 경우에도 절입단부(14, 15)의 선단(先端)부는 그림 1D에 도시한 바와 같이, 모따기(17)을 해 두어 겹쳐지기 쉽게 해 두는 것이 바람직하다.
어느 경우에도 용접부에 스태빌라이져(1)의 표면에 이르는 틈새가 없기 때문에, 열이 스테빌라이져(1)의 표면에 직접 영향을 주는 경우가 없고, 표면 상태의 변화를 방지해 열에 의한 내구 수명 저하를 저감시킨다. 본 발명품의 용접부에 있어서의 스태빌라이져의 표면 경화의 추이를 그래프화한 것이 그림 7이다. 이와 같이, 본 발명품의 경우는 스태빌라이져의 표면 경화는 표면으로부터의 깊이에 따른 경화의 변화가 적다. 따라서 파손의 기점이 되는 부분이 경화 영향이 적고, 내구 수명이 영원해진다.
다음, 내구성의 시험을 위하여 스태빌라이져를 가진한다. 가진 상태의 실험 결과를 그림 8에 근거해 설명하기로 한다. 스태빌라이져의 Q점 및 Q＇점을 지지해, 암(arm)의 선단(先端)부 P점 및 P＇점을 가진한다. 변위방지 링 장착 위치는 링 장착시의 용접 영향이 있었을 경우, 스태빌라이져의 표면 경화로 인한 저하로 말미암아, 응력 집중에 의해 파손의 기점이 된다. 게다가 변위 방지 링의 장착 위치는, Q점 및 Q＇점 근방인 경우가 많아, 스태빌라이져의 가진에 의하여 균열 발생 응력이 가장 높은 위치와 가깝기 때문에, 내구 수명을 현저하게 저하시키게 된다.
본 발명품의 경우는 용접 영향이 없기 때문에 내구 수명이 향상한다. 예를 들면 본 발명품의 내구 수명에 대해, 종래품의 경우는 용접 영향이 있어 내구 수명이 약 40%정도 악화된다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면 구성이 간단하고 제작이 용이할 뿐만 아니라, 용접시의 열에 의한 영향이 적기 때문에, 스태빌라이져를 변질시키는 것이 없는 스태빌라이져용의 변위 방지 장치를 제공할 수가 있다.
도 1A는 본 발명의 실시 형태와 관련되는 횡방향 변위 방지 장치의 설명도이다.
도 1B는 본 발명의 실시 형태와 관련되는 횡방향 변위 방지 장치의 단면도이다.
도 1C는 본 발명의 다른 실시 형태와 관련되는 횡방향 변위 방지 장치의 단면도이다.
도 1D는 그림 1A에 있어서의 평판의 선단(先端)부의 변형예를 나타내는 설명도이다.
도 2는 종래의 횡방향 변위 방지 장치의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 3은 종래의 횡방향 변위 방지 장치의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 4는 종래의 횡방향 변위 방지 장치의 또 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 그림 4와 관련되는 횡방향 변위 방지 장치의 표면 경도를 나타내는 그래프이다.
도 6A는 종래의 횡방향 변위 방지 장치의 또 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 6B는 그림 6A의 횡방향 변위 방지 장치를 나타내는 설명도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태와 관련되는 횡방향 변위 방지 장치에 있어서의 용접부의 표면 경도의 추이를 나타내는 그래프이다.
도 8은 내구성의 추이를 나타낸 그래프이다.

Claims (6)

  1. 스태빌라이져(Stabilizer)의 횡방향 변위 방지 장치에 있어서,
    제1 단부 및 제2 단부를 구비하며, 상기 스태빌라이져와 접하는 상면과 상기 상면의 반대측에 있는 하면을 가지며, 폭이 두께보다 큰 평판과,
    상기 제1 단부의 상면 및 상기 제2 단부의 하면이, 각각 상기 스태빌라이저의 외주를 따라 평탄하며 오목하게 들어가도록 형성되는 절입 단부로 구성되고,
    상기 스태빌라이져의 소정 위치 외주로, 상기 평판을 그 판면을 따라 휘감아 단단히 조이고, 상기 각 절입 단부를 중합시키며, 그 겹쳐지는 부분에서 양단부를 고정시키며,
    상기 양단부를 고정시키는 부위가 용접에 의해 이루어진 용접부이고,
    상기 용접부는,
    겹쳐지는 부분의 위측에 위치하는 상기 제1 단부의 절입 단부의 선단의 맞댄 면과, 겹쳐지는 부분의 아래측에 위치하는 상기 제2 단부의 절입 단부의 기초부의 맞댄 면 사이에 형성되고,
    겹쳐지는 부분의 아래측에 위치하는 상기 제2 단부의 절입 단부의, 상기 스태빌라이져와 접하는 면과는 반대측면 위에 형성되며,
    상기 제1 단부의 절입 단부의 선단과 제2 단부의 절입 단부의 대향면은 이격되고, 상기 용접부가 이격된 공간에 형성되는 것을 특징으로 하는 스태빌라이져의 횡방향 변위 방지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 단부의 선단 및 상기 제2 단부의 선단이, 모따기가 되어 있는 것을 특징으로 하는 스태빌라이져의 횡방향 변위 방지 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 평판의 두께는 3.0 내지 8.0 mm이고, 폭은 10 내지 20mm인 것을 특징으로 하는 스태빌라이져의 횡방향 변위 방지 장치.
  4. 스태빌라이져의 횡방향 변위 방지 장치의 제작 방법에 있어서,
    제1 단부 및 제2 단부를 구비하며, 상기 스태빌라이져와 접하는 상면과 상기 상면의 반대 측에 있는 하면을 가지며, 폭이 두께보다 큰 평판을 제공하고,
    상기 제1 단부의 상면을 오목하게 들어가도록 하는 절입 단부를 형성하며,
    상기 제2 단부의 하면를 오목하게 들어가도록 하는 절입 단부를 형성하고,
    상기 스태빌라이져의 소정 위치 외주로, 상기 평판을 그 판면을 따라 상기 제1 단부의 절입 단부와 상기 제2 단부의 절입 단부가 겹쳐지도록 휘감아 단단히 조이며,
    상기 각 절입 단부의 겹쳐지는 부분을 용접 고정하고,
    상기 용접이,
    겹쳐지는 부분의 위측에 위치하는 상기 제1 단부의 절입 단부의 선단의 맞댄 면과 겹쳐지는 부분의 아래측에 위치하는 상기 제2 단부의 절입 단부의 기초부의 맞댄 면 사이에서 행해지고,
    겹쳐지는 부분의 아래측에 위치하는 상기 제2 단부의 절입 단부의, 상기 스태빌라이져와 접하는 면과는 반대측면 위에 행해지며,
    상기 제1 단부의 절입 단부의 선단과 제2 단부의 절입 단부의 대향면은 이격되고, 상기 용접이 이격된 공간에 형성되는 것을 특징으로 하는 스태빌라이져의 횡방향 변위 방지 장치의 제작 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 단부의 선단 및 상기 제2 단부의 선단이, 모따기가 되어 있는 것을 특징으로 하는 스태빌라이져의 횡방향 변위 방지 장치의 제작 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 평판의 두께는 3.0 내지 8.0 mm이고, 폭은 10 내지 20mm인 것을 특징으로 하는 스태빌라이져의 횡방향 변위 방지 장치의 제작 방법.
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