KR101231488B1

KR101231488B1 - 중공 스태빌라이저

Info

Publication number: KR101231488B1
Application number: KR1020117009233A
Authority: KR
Inventors: 히데타카 나리시마; 유키오 야마기시; 나오키 토키타
Original assignee: 미쓰비시 세이코 가부시키가이샤
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2013-02-07
Also published as: WO2010035712A1; CN102164760A; CA2738374C; TWI373416B; EP2338710B1; ES2368894T3; EP2338710A4; CA2738374A1; EP2338710A1; US8490987B2; TW201020133A; DE09816127T1; KR20110076957A; JP4714252B2; US20110175315A1; ES2368894T1; JP2010076540A; HUE032632T2; CN102164760B; PL2338710T3

Abstract

중공 스태빌라이저의 부착부에 관통공이 형성되어 굽힘 가공되는 경우에도, 관통공의 위치가 변하지 않는 중공 스태빌라이저를 제공한다. 중공 스태빌라이저(10)는 강철관을 굽힘 가공하여 실질적으로 'U'자 형으로 형성되고, 편평한 형태로 찌그러트려진 부착부(18)는 중공 스태빌라이저의 전면 첨단부(front end)에 형성된다. 차체에 부착부(18)를 고정시키기 위한 관통공(20)은 부착부(18)에 제공된다. 부착부(18)는 접힌 빈 공간의 중첩면(superposed surfaces)(36, 38)에 의해 분할된 3층 구조의 단면구조를 갖는다. 여기서, 3층 구조는 중첩면(36)의 상부에 위치한 상층부(upper layer portion)(42)와, 중첩면(36)과 중첩면(38) 사이에 위치하는 중층부(intermediate layer portion)(44), 그리고, 중첩면(38)의 하부에 위치하는 하층부(46)으로 구성됩니다. 중첩면(36)과 중첩면(38)은 횡단면에서 'X'자 형상을 형성한다.

Description

중공 스태빌라이저{HOLLOW STABILIZER}

본 발명은, 자동차나 트럭 등의 차량의 좌우 흔들림을 고정시키기 위해서 사용되는 중공 스태빌라이저에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차나 트럭 등의 차량에는, 좌우 차바퀴의 독립된 현가장치를 연결하여 좌우 흔들림(롤링(rolling))을 방지하기 위해서 스태빌라이저(stabilizer)가 구비된다. 이 스태빌라이저는 경량화를 위해서 중공의 관 소재로 성형된다. 또한, 차체의 하면에 배치되어 있는 디퍼렌셜 기어(differential gear)나 프로펠라 샤프트(propeller shaft) 등의 각종 부품과의 간섭을 피하기 위해서 3 차원 형상으로 가공된다.

구체적으로는, 거의 'U'자형으로 성형되어 중앙 직선부를 토션바(torsion bar) 용수철(토션부)로서 사용하고, 이 중앙 직선부의 양측을 만곡시켜 암(arm)을 구성한다. 각 만곡부에서 연장된 각 암의 첨단부에는 각각 소성가공으로 편평한 부착부가 성형된다. 그리고 부착부에는 차체에 부착시키기 위한 관통공이 구비된다.

최근에는, 차체의 구조가 복잡해지면서, 중공 스태빌라이저를 달기 위한 설치 공간이 감소하고 있다. 이 때문에, 편평하게 가공되어 폭 치수가 커진 부착부를 소형화하여야 하는 요구가 있다. 또한, 설치 방향의 제약 등으로 인해 부착부의 위치에서 접어 구부리는 절곡 가공도 요구되고 있다.

부착부의 소형화 요구에 대해서는, 중공의 관 소재를 평편하게 누르고 찌그러트리는 것으로써 커진 폭 방향에 대해 넓어진 부분을 일부 절단하여 제거하는 것으로써 대응이 가능하다.

구체적으로는, 도 8a 내지 도 8e에 도시한 바와 같이, 암(16)의 첨단부를 화살표 P1 방향으로 눌러 찌그러트리고(도 8a), 두께가 T1(관 소재 두께 a의 약 2배)인 평판 모양으로 성형되고 관통공(20)이 구비된 부착부(80)에 있어서(도 8b), 폭 W1으로 확장된 부착부(80)의 양측 단부(80A)를 요구된 치수가 되는 재단폭 W2로 재단선(82)의 위치에서 절제하는(트리밍(trimming)) 것으로써 폭 치수를 작게 할 수 있다(도 8c).

그러나, 트리밍은, 도 8d(S1 단면)에 도시한 바와 같이, 관 소재의 내주면(16I)이 직선 모양으로 늘려져서 길이가 L1(L1>W2)인 중첩면(84)의 양단부를 관 소재의 단부(80A)와 동시에 절단하게 된다.

결과적으로, 도 8e에 도시한 바와 같이, 중첩면(84)을 둘러싸는 관 소재의 연속성이 없어져서 부착부(80)의 상부(80U)와 하부(80D)가 중첩면(84)의 위치에서 분리된다.

이와 같이, 도 9a에 도시한 바와 같이, 트리밍 후의 상태에서 부착부(80)를 절곡 가공하면, 관 소재의 상부(80U)와 하부(80D)가 접혀 구부려 졌을 때 곡률의 차이에 의해 관통공(20)의 위치에 엇갈림이 생겨서(도 9b), 관통공을 사용할 수 없게 된다는 문제가 있어서, 절곡 가공의 요구에 대응할 수 없다.

여기서, 중공 관 소재의 양단측 내부에 중실재(中實材)를 삽입하여 중공의 관 소재와 중실재를 함께 눌러 찌그러트려서 부착부를 성형하는 방법(특허문헌 1)이 제안되고 있다. 그러나, 특허문헌 1의 방법에서는 제조비용이 상승한다.

일본 공개특허 제2008-143313호 공보

본 발명은, 상술한 기술에서 안출된 것으로, 부착부에 관통공을 형성하고 굽힘 가공해도 관통공의 위치가 어긋나지 않는 중공 스태빌라이저를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 제1항 기재의 발명과 관련되는 중공 스태빌라이저는, 중공 스태빌라이저용 관 소재의 단부를 찌그러트려서 중첩시키고 편평하게 성형된 부착부가 중첩면을 경계로 하여 3층 구조로 구성된 것을 특징으로 한다.

청구항 제1항 기재의 발명에 의하면, 부착부를 3층 구조로 하는 것으로써, 종래의 2층 구조와 비교하여 폭 방향으로 확대되는 것을 작게 하는 한편, 두께를 늘릴 수 있다. 이로 인해, 폭 방향을 작게 하는 폭 마름 가공에 있어서, 절제하는 관 소재의 양이 적고, 접힌 중공부의 내주면 주위를 관 소재로 연속하여 둘러싸는 구성을 유지할 수 있어서 관 소재의 상하 방향 분리를 방지할 수 있다.

결과적으로, 부착부에 관통공을 형성하고, 관통공의 가공 후에 절곡 가공하여도 관통공의 위치가 어긋나지 않는다.

청구항 제2항 기재의 발명은 청구항 제1항 기재의 중공 스태빌라이저에 있어서, 상기 중첩면의 단면 형상이 'X'자 형상인 것을 특징으로 한다.

청구항 제2항 기재의 발명에 따르면, 부착부의 중첩면의 단면이 'X'자 형상이다. 이로 인해, 부착부의 폭 방향의 재단선과 접힌 중공부의 중첩면의 단부 사이의 거리가 확보되어 접힌 중공부의 주위를 둘러싸는 관 소재의 연속성을 유지한 위치에서 재단이 가능하다.

결과적으로, 부착부에 관통공을 형성하고 관통공의 가공 후 절곡 가공을 하여도 관 소재의 결합 강도는 강하게 유지되므로, 관통공의 구멍 위치가 어긋나지 않는다.

청구항 제3항 기재의 발명은, 청구항 제1항 기재의 중공 스태빌라이저에 있어서, 상기 중첩면의 단면 형상이 'Y'자 형상인 것을 특징으로 한다.

청구항 제3항 기재의 발명에 따르면, 부착부의 중첩면의 단면이 'Y'자 형상이 된다. 이로 인해, 부착부의 폭 방향 재단선과 접힌 중공부의 중첩면의 단부 사이의 거리가 확보되어 접힌 중공부 주위를 둘러싸는 관 소재의 연속성을 유지한 위치에서의 재단이 가능하다.

결과적으로, 부착부에 관통공을 형성하고 관통공의 가공 후에 절곡 가공하여도 관 소재의 결합 강도는 강하게 유지되므로, 관통공의 구멍 위치는 어긋나지 않는다.

청구항 제4항 내지 제6항 기재의 발명은, 중공 스태빌라이저에 있어서, 상기 부착부의 두께가 상기 관 소재 두께의 2배 이상인 것을 특징으로 한다.

청구항 제4항 내지 제6항 기재의 발명에 따르면, 부착부의 두께를 관 소재 두께의 2배 이상으로 함으로써 부착부의 강도를 증가시킬 수 있다.

본 발명의 중공 스태빌라이저는, 상술한 바와 같이 구성되어서, 부착부에 관통공을 성형하고 굽힘 가공하여도 관통공의 구멍 위치가 어긋나지 않는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중공 스태빌라이저의 기본 구성을 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 부착부의 프레스 가공 후의 형상을 도시한 평면도이다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 부착부의 프레스 가공 후의 형상을 도시한 평면도이다.
도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 부착부의 프레스 가공 후의 형상을 나타내는 평면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 중공 스태빌라이저의 부착부의 성형 방법을 도시한 요부 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 중공 스태빌라이저의 부착부의 성형 방법을 도시한 요부 사시도이다.
도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 중공 스태빌라이저의 부착부의 성형 방법을 도시한 요부 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 부착부의 프레스 가공을 도시한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 부착부의 프레스 가공 후의 단면 형상을 도시한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 부착부의 프레스 가공 후의 단면 형상을 도시한 도면이다.
도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 부착부의 프레스 가공 후의 단면 형상을 도시한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 실시예에 따른 부착부의 가공시 단면 형상의 변화를 도시한 도면이다.
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 부착부의 가공시 단면 형상의 변화를 도시한 도면이다.
도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 부착부의 가공시 단면 형상의 변화를 도시한 도면이다.
도 6d는 본 발명의 실시예에 따른 부착부의 가공시 단면 형상의 변화를 도시한 도면이다.
도 6e는 본 발명의 실시예에 따른 부착부의 가공시 단면 형상의 변화를 도시한 도면이다.
도 6f는 본 발명의 실시예에 따른 부착부의 가공시 단면 형상의 변화를 도시한 도면이다.
도 6g는 본 발명의 실시예에 따른 부착부의 가공시 단면 형상의 변화를 도시한 도면이다.
도 6h는 본 발명의 실시예에 따른 부착부의 가공시 단면 형상의 변화를 도시한 도면이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 부착부의 트리밍 후 단면 형상을 도시한 도면이다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 부착부의 트리밍 후 단면 형상을 도시한 도면이다.
도 8a는 종래 기술에 따른 중공 스태빌라이저의 부착부의 기본 구성을 도시한 도면이다.
도 8b는 종래 기술에 따른 중공 스태빌라이저의 부착부의 기본 구성을 도시한 도면이다.
도 8c는 종래 기술에 따른 중공 스태빌라이저의 부착부의 기본 구성을 도시한 도면이다.
도 8d는 종래 기술에 따른 중공 스태빌라이저의 부착부의 기본 구성을 도시한 도면이다.
도 8e는 종래 기술에 따른 중공 스태빌라이저의 부착부의 기본 구성을 도시한 도면이다.
도 9a는 종래 기술에 따른 중공 스태빌라이저의 부착부를 접어 구부렸을 때의 상태를 도시한 도면이다.
도 9b는 종래 기술에 따른 중공 스태빌라이저의 부착부를 접어 구부렸을 때의 상태를 도시한 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 중공 스태빌라이저(10)는, 강철제의 관(파이프) 소재를 굽힘 가공하여 대략 'U'자형으로 성형된다. 중공 스태빌라이저(10)는, 토션바(torsion bar) 용수철로 사용되는 중앙 직선부의 토션부(12)와, 상기 토션부(12)의 양측을 만곡시킨 만곡부(14)와, 만곡부(14)에서 직선 모양으로 연장된 암(arm)부(16)를 포함하여 구성된다.

그리고, 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 각 암부(16)의 첨단부에는, 두께 T2의 평판 모양의 부착부(18)가 구비된다. 부착부(18)는 암부(16)의 첨단부를 찌그러트려서 편평하게 가공하고, 편평하게 가공된 부착부(18)에는 차체(미도시)에 고정하기 위한 관통공(20)이 구비된다.

또한, 도 2c(S2 단면)에 도시한 바와 같이, 부착부(18)는 접힌 중공부의 중첩면(36, 38)으로 구분되는 3층 구조로 구성된다. 상세하게는, 관 소재의 두께부가 중첩면(36, 38)을 구형(矩形) 모양으로 감싸도록 형성된다. 그리고 부착부(18)의 긴 변을 횡으로 하였을 때, 두께부의 층이 단면의 좌우 방향에서, 중간 위치에서는 중첩면을 경계로 하여 2층이 되고, 양단 위치에서는 1층이고, 중간 위치와 양단 위치를 제외한 중간 위치에서는 좌우로 3층 구조로 형성된다.

즉, 중간 위치의 좌우에는 중첩면(36)의 상부에 위치하는 상층부(42)와, 중첩면(36)과 중첩면(38) 사이에 위치하는 중층부(44)와, 중첩면(36)의 하부에 위치하는 하층부의 3층 구조로 구성된다.

이때, 중첩면(36)과 중첩면(38)은 단면에서 보았을 때 'X'자 형상으로 형성된다.

이와 같이, 2개의 중첩면(36, 38)이 'X'자 형상으로 접히고, 중앙부에 집중되기 때문에, 중첩면(36, 38)의 폭 방향의 투영 길이 L2는 재단폭 W2보다 짧아져서, 재단폭 W2로 재단해도 관 소재가 중첩면(36, 38) 주위를 둘러싼 상태로 남아 있다.

결과적으로, 관 소재가 절곡될 때 견디는 기계적 강도를 유지할 수 있으며, 부착부(18)에 관통공(6)을 형성하고, 그 후 절곡 가공하더라도 관통공(20)의 위치가 어긋나지 않는다.

또한, 부착부(18)의 두께 T2는, 3층 구조로 구성하여 관 소재의 두께 a의 2배 이상으로 크게 할 수 있어서 부착부(18)의 강도를 높일 수 있다.

다음으로, 부착부(18)의 가공 방법에 대해 설명한다.

먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 암부(16)의 첨단부를 화살표 P1의 방향으로 찌그러트리는 제1 가공을 실시한다.

즉, 암부(16)를 옆으로 고정하고, 암부(16)의 첨단부의 횡방향으로의 확장을 구속한다. 구체적으로는, 단면에서 보았을 때, 관 소재의 우측(16R)과 좌측(16L)이 암부(16)의 외경보다 커지지 않도록 구속한다.

그리고, 화살표 P1 방향(상하 방향)으로 관 소재의 상부(16U)와 하부(16D)를 압축한다. 이 때, 관 소재의 상부(16U)를 아래쪽을 향해서 접어 구부리고, 아래쪽으로 오목한 상태로 눌러 찌그러트린다. 마찬가지로, 관 소재의 하부(16D)를 위쪽을 향해서 접어 구부리고 위쪽으로 오목한 상태로 눌러 찌그러트린다.

결과적으로, 암부(16)의 첨단부는, 도 3b에 도시한 바와 같이, 관 소재의 우측(16R)과 좌측(16L)의 외주면은 평행한 평면이 되고, 상측 관 소재(16U)와 하측 관 소재(16D)는 오목한 모양의 밑면과 평행한 방향을 따라 직선 모양으로 연장된 중첩면(28)을 형성한다. 이하에서는 이와 같은 형상을 'H자 형상'이라 한다.

다음으로, 도 3c에 도시한 바와 같이, 암부(16)를 화살표 방향으로 90° 회전시켜, H자 형상의 상하에 위치하고 있던 오목부를 좌우로 위치시키고 화살표 P2의 방향으로 압축한다.

구체적으로는, 도 4에 도시한 바와 같이, H자 형상의 암부(16)의 관 소재(16R)와 관 소재(16L)를 상하 방향을 따라 프레스기(30)로 화살표 P2의 방향으로 찌그러트려서 편평하게 한다.

여기서, 프레스기(30)는 일반적으로 넓게 이용되고 있는 프레스기이며, 고정부인 하측 형(32)에 암부(16)의 첨단부를 장착하고, 가동부의 상측 형(34)을 화살표 P2의 방향으로 이동시켜 압축한다.

이에 따라, 암부(16)의 첨단부가 H자 형상에서 평판 모양으로 눌려서 찌그러트린다.

즉, 도 5a에 도시한 바와 같이, 프레스기(30)로 가공된 후의 부착부(18)는 상하 방향으로 찌그러트린 평판 모양이 된다.

이 때, 도 5b에 도시한 바와 같이, 부착부(18)는 암부(16)의 중심축 X1에 직교하는 방향(폭 방향)을 따라 좌우 대칭으로 확장된 확대부(18A)가 형성된다(폭치수 W3). 상기 확대부(18A)를 재단선(82)으로 절제함으로써 재단폭 W2로 완성할 수 있다.

덧붙여, 도 5c(S2 단면)에 도시한 바와 같이, 부착부(18)의 단면에 있어서, 상기에서 설명한 바와 같이, 중첩면(36, 38)의 폭 방향 투영 길이가 L2(L2<W2)이고 재단선(82)으로 절제해도 중첩면(36, 38)의 주위에 관 소재부를 남길 수 있다.

이하에서, 설치부(18)의 단면 형상에 대해 설명한다.

도 6a에 도시한 바와 같이, 가공 전에 원형 단면을 갖는 암부(16)의 첨단부는 상술한 바와 같이 화살표 P1의 방향을 따라 관 소재(16U, 16D)가 오목한 상태로 찌그러트려지고, 직교하는 좌우 방향 관 소재(16L, 16R)의 외주면이 평판 모양이 되어, 도 6b에 도시한 바와 같이 H자 형상이 된다. 이 때, 오목한 상태로 찌그러트려지고 상하로 위치하는 오목부(16U, 16D)의 내주면(19I)끼리는 서로 맞닿아서 중첩면(28)을 형성한다.

다음으로, 도 6c에 도시한 바와 같이, H자 형상의 부착부(16)를 90° 회전시켜서 상술한 프레스기(30)에 장착한다. 프레스기(30)는, 도 6d에 도시한 바와 같이, P2 방향을 따라 힘을 가하고 관 소재(16L, 16R)를 상하 방향에서 평판 모양으로 찌그러트린다. 즉, 오목부(16U, 16D)가 접어 구부러지면서 중첩된다.

결과적으로, 오목부(16U, 16D)가 좌우 대칭으로 절곡되면서 중첩되고, 도 6e에 도시한 바와 같이, 접힌 오목부(16D, 16U)의 표면에서 상층부가 되는 관 소재(16R)를 중첩시킬 수 있고 아래쪽 면에서 하층부가 되는 관 소재(16L)를 중첩시킬 수 있다.

마지막으로, 도 6f에 도시한 바와 같이, 상부(16U)와 하부(16D)가 중층부를 형성하고, 관 소재(16R)가 중층부의 위쪽에 눌러 찌그려져서 상층부를 형성하고, 관 소재(16L)가 중층부의 아래쪽에 눌러 찌그려져서 하층부를 형성하여 프레스 가공이 종료된다. 이 때, 중층부는 내주면의 중첩면(36, 38)의 단면을 보았을 때 'X'자 형상이 된다.

덧붙여, 도 6d 및 도 6e에 있어서, 오목부(16U, 16D)의 미소한 비대칭성에 의해 좌우 방향 중 한쪽이 보다 깊게 절곡되어 오목부(16U, 16D)의 내주면의 접점이 평판 모양인 중앙 위치에서 치우쳐진 위치에서 접히는 경우가 있다. 이 경우에는, 예를 들면, 도 6g에 도시한 바와 같이, 중첩면(36, 38)의 단면을 보았을 때 'X'자 형상의 교점이 단면의 중심에서 편심된다.

또한, 예를 들면, 도 6h에 도시한 바와 같이, 오목부(16U, 16D)의 비대칭성의 정도에 따라서, 오목부(16U, 16D)의 접는 위치가 약간 변화되어 중첩면(36, 38)의 단면을 보았을 때 'X'자 형상보다는 단면이 'Y'자 형상에 가까운 경우도 있다.

마지막으로, 도 7a에 도시한 바와 같이, 프레스 가공과 트리밍을 실시하여 부착부(18)의 가공이 종료된다. 종료된 상태의 부착부(18)는 요구된 폭 W2가 되고, 부착부(18)의 단부에는 관통공(20)이 가공된다.

10: 중공 스태빌라이저
12: 토션부(torsion part)
14: 만곡부
16: 암(arm)부
18: 부착부
36: 중첩면
38: 중첩면
42: 상층부
44: 중층부
46: 하층부

Claims

중공 스태빌라이저용 관 소재의 단부를 찌그러트려서 중첩되고 편평하게 형성된 부착부가, 단면에서 보았을 때, 중앙부를 향하여 사방으로부터 접철되는 상기 관 소재의 내주면의 중첩면을 상기 관 소재의 두께부가 구형(矩形) 모양으로 감싸도록 구성되고,
상기 부착부의 긴 변 쪽을 횡으로 할 때, 상기 두께부의 층이 단면 좌우 방향에 있어서 중간 위치에서 상기 중첩면을 경계로 하여 2층이고, 양단 위치에서 1층이며, 상기 중간 위치와 상기 양단 위치를 제외한 중간 위치가 좌우로 3층 구조로 이루어진 중공 스태빌라이저.
제1항에 있어서,
상기 중첩면의 단면 형상이 'X'자 형상인 중공 스태빌라이저.
제2항에 있어서,
상기 'X'자 형상에 있어서의 상기 중첩면의 접점이 구형(矩形) 모양으로 감싸도록 형성되고, 상기 두께부의 중앙부로부터 편심된 위치에 형성된 중공 스태빌라이저.
제1항에 있어서,
상기 부착부의 두께가, 상기 관 소재의 두께의 2배 이상인 중공 스태빌라이저.
제2항에 있어서,
상기 부착부의 두께가, 상기 관 소재 두께의 2배 이상인 중공 스태빌라이저.
제3항에 있어서,
상기 부착부의 두께가, 상기 관 소재 두께의 2배 이상인 중공 스태빌라이저.