KR101237929B1 - 차량의 롤로드 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차량의 서브프레임에 설치되어 트랜스미션 또는 엔진과 결합되는 차량의 롤로드 구조에 있어서, 일측은 트랜스미션 또는 엔진과 결합되며 타측은 활주부가 서브프레임으로 삽입되는 체결로드;와 상기 서브프레임에 고정장착되고 활주부의 외주면에 결합되되, 내주면에 돌출부가 형성된 마운팅부재;와 상기 활주부의 외주면에 결합되되 돌출부의 전방에 위치하는 전방인슐레이터;와 상기 활주부의 외주면에 결합되되 돌출부의 후방에 위치하는 후방인슐레이터; 및 상기 후방인슐레이터의 후방에서 체결로드에 장착되는 엔드플레이트;를 포함하고, 상기 후방인슐레이터는 두 개 이상의 서브인슐레이터들 결합되어 구성되되 하나 이상의 서브인슐레이터는 엔드플레이트와 이격되어 배치된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 보다 효율적으로 파워트레인의 변위를 지지하고 진동을 절연시킬 수 있으며, 후방인슐레이터의 마모 및 파손을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.

Description

차량의 롤로드 구조{Structure of roll rod for vehicle}

본 발명의 차량의 롤로드 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 큰 하중이 반복적으로 가해지는 후방인슐레이터의 구조를 개선하여 내구성 및 진동절연성을 향상시킨 차량의 롤로드 구조에 관한 것이다.

승용차량들은 프레임바디를 대신하여 중량이 가볍고 생산성이 뛰어난 모노코크바디가 주로 사용된다. 모노코크바디는 별도의 프레임이 삭제된 구조로서 차체에 엔진을 포함한 파워트레인이 직접 장착된다. 따라서, 상기 모노코크바디는 차체 자체가 프레임 기능을 하여 서스펜션 및 섀시 부품들이 각각 장착되나, (엔진과 트랜스미션 및 디퍼렌셜기어가 통합적으로 결합되어 구성된) 파워트레인의 진동이 직접적으로 차체에 전달되는 것을 방지하며 차량 충돌시 충격을 분산하기 위하여 차량의 하부에 서브프레임(subframe)이 장착된다.

상기 서브프레임은 차량의 출력 및 크기에 따라서 여러 형태로 제조되기도 하나, 고배기량의 고토크 엔진을 갖는 파워트레인은 네 개의 바(bar)가 사각형상을 이루도록 결합된 "#" 형상의 서브프레임이 사용되는 것이 일반적이다.

그리고, 상대적으로 저배기량의 저토크 엔진은, 도 1a 에 도시된 바와 같이, 차체에 고정되고 조향장치가 장착될 수 있는 판(plate) 형상으로서 서스팬션 스트럿(strut) 및 너클 등이 연결될 수 있도록 형성된 서브프레임이 일반적으로 장착된다.

이러한, 판 형상의 서브프레임이 적용된 차량은 3 곳에서 마운팅부재들에 의해 지지된다. 즉, 차체의 양측에서 엔진마운트와 트랜스미션마운트가 각각 장착되어 파워트레인의 하중을 지지하되, 서브프레임의 장착된 롤로드는 파워트레인의 변위(displacement) 제어 및 진동 감쇠를 분담한다.

상기 롤로드는 고정볼트를 이용하여 서브프레임에 장착되며, 상세한 구성은 도 1b 에 도시된 바와 같다.

도 1b 를 참조하면, 상기 롤로드는 체결로드(10)와 마운팅부재(20) 및 인슐레이터(50, 60)를 포함하여 구성된다. 상기 체결로드(10)는 바(bar) 형상이되, 서브프레임에서 돌출되는 부분의 끝단에는 트랜스미션에 연결되는 고무부시(13)가 장착되고, 서브프레임에 삽입되는 부분은 파이프(pipe) 형상의 활주부(11)가 형성된다. 상기 활주부(11)에는 체결로드(10)를 서브프레임에 볼트체결시키는 마운팅부재(20)가 끼워진다. 그리고, 상기 마운팅부재(20)가 활주부(11)를 이탈하지 않도록 활주부(11)의 일측끝단에는 돌기부(12)가 형성되고 타측에는 엔드플레이트(end plate)(30)가 결합되며, 상기 마운팅부재의 내주면에는 돌출부(21)가 형성된다. 그리고, 상기 활주부(11)에는 돌출부(21)의 전방으로 전방인슐레이터(50)가 그리고 후방에는 후방인슐레이터(60)가 각각 장착된다. 한편, 상기 엔드플레이트(30)는 활주부(11) 내부를 관통하는 볼트(40)와 상기 볼트(40)에 체결되는 너트(41)로 고정된다.

따라서, 차량의 전진 시에는, 관성에 의한 파워트레인의 변위에 따라 후방인슐레이터(60)가 압축되어 댐핑기능을 하고, 차량의 후진 시 또는 감속 시에는 전방인슐레이터(50)가 압축되어 댐핑기능을 한다.

하지만, 차량의 출발시 또는 급가속 및 기어변속시 발생하는 진동과 과도 변위는 인슐레이터에 계속적인 기계적 스트레스로 작용하였다. 특히, 갑작스런 하중 발생이 더 빈번히 발생하는 후방인슐레이터는 엔드플레이트의 마찰과 가압에 따른 마모 및 파손이 발생할 가능성이 더 컸다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 차량용 롤로드 구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량의 서브프레임에 설치되어 트랜스미션 또는 엔진과 결합되는 차량의 롤로드 구조에 있어서, 일측은 트랜스미션 또는 엔진과 결합되며 타측은 활주부가 서브프레임으로 삽입되는 체결로드;와 상기 서브프레임에 고정장착되고 활주부의 외주면에 결합되되, 내주면에 돌출부가 형성된 마운팅부재;와 상기 활주부의 외주면에 결합되되 돌출부의 전방에 위치하는 전방인슐레이터;와 상기 활주부의 외주면에 결합되되 돌출부의 후방에 위치하는 후방인슐레이터; 및 상기 후방인슐레이터의 후방에서 체결로드에 장착되는 엔드플레이트;를 포함하고, 상기 후방인슐레이터는 두 개 이상의 서브인슐레이터들 결합되어 구성되되 하나 이상의 서브인슐레이터는 엔드플레이트와 이격되어 배치된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 서브인슐레이터들은 활주부에 끼워지는 링(ring) 형상이되, 서로 마주하게 되는 접촉면의 테두리는 라운딩되거나 또는 경사면이 형성되어 'V' 또는 'U' 자 형상의 홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서브인슐레이터들은 서로 다른 강성(stiffness) 또는 경도(hardness)을 갖는 재질들로 구성되는 것이 바람직하며, 최후방에 배치된 서브인슐레이터는 다른 서브인슐레이터들 보다 강성 또는 경도가 크게 제조된다.

아울러, 효율적인 진동절연율을 확보할 수 있도록 상기 서브인슐레이터들은 두 개로 이뤄지고 전방에 배치된 서브인슐레이터의 두께는 후방에 배치된 서브인슐레이터의 두께와 동일하거나 더 두껍게 형성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명은, 보다 효율적으로 파워트레인의 변위를 지지하고 진동을 절연시킬 수 있으며, 후방인슐레이터의 마모 및 파손을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 이종(異種)의 서브인슐레이터들을 사용함으로서 차량의 특성에 따라 더 유연한 롤로드의 설계 자유도를 제공할 수 있다.

아울러, 서브인슐레이터의 탄성변형을 유도하도록 접촉면 부분은 'V' 또는 'U' 형상의 홈이 형성되어 진동절연율을 향상시킨다.

도 1a 는 롤로드가 장착되는 위치를 도시한 사시도,
도 1b 는 도 1a 의 A-A' 의 단면도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 롤로드의 단면도,
도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 롤로드에서 마운팅부재를 부분절개하여 내부의 서브인슐레이터가 장착된 모습이 나타나도록 도시한 평면도,
도 4 는 종래의 후방인슐레이터와 본 발명의 후방인슐레이터가 각각 적용된 롤로드들을 비교 실험한 데이터값의 그래프.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 롤로드 구조를 더 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 차량용 롤로드의 단면도이다. 그리고, 도 3 은 본 발명의 롤로드 중 후방인슐레이터를 강조해서 도시한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 롤로드는 후방인슐레이터가 두 개 이상의 서브인슐레이터들이 결합되어 구성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 종래의 구조와 마찬가지로 체결로드(10)는 서브프레임과 트랜스미션의 하부를 연결하고, 마운팅부재(20)는 상기 체결로드(10)를 서브프레임에 고정시키며, 전방인슐레이터(50)와 후방인슐레이터는 체결로드의 전후방 이동에 따라 탄성변형하도록 구성되되, 상기 후방인슐레이터는 링(ring) 형상의 서브인슐레이터들이 면접촉하도록 결합되어 구성된다.

그리고, 도면에서 돌출부(21)에 맞닿는 서브인슐레이터를 제1서브인슐레이터(70)라하고 엔드플레이트(30)에 맞닿는 서브인슐레이터를 제2서브인슐레이터(80)라하면, 상기 제1서브인슐레이터(70)와 제2서브인슐레이터(80)가 서로 마주하게 되는 접촉면들의 각 테두리는, 탄성변형 시 여유 공간을 부여하도록 라운딩(rounding)되거나 또는 경사면이 형성되어 'V' 또는 'U' 형상의 홈(groove)이 형성된다.

아울러, 상기 제1서브인슐레이터(70)와 제2서브인슐레이터(80)는 서로 다른 경도를 갖는 재질로 제조되는 것이 바람직하다. 가령, 서로 다른 강성을 갖는 합성고무와 합성고무의 조합 또는 합성고무와 폴리우레탄과 같은 합성수지재의 조합 등으로 실시될 수 있다.

그리고, 상기 제1서브인슐레이터(70)가 제2서브인슐레이터(80) 보다 더 두껍게 형성되되, 제2서브인슐레이터(80)가 제1서브인슐레이터(70) 보다 더 높은 강성을 갖는 재질로 제조되는 것이 바람직하다.

이와 같은 제1서브인슐레이터(70)와 제2서브인슐레이터(80)의 조합은, 제1서브인슐레이터(70)가 엔진의 진동을 충분히 절연시킴과 동시에, 더 높은 강성을 갖는 제2서브인슐레이터(80)는 엔드플레이트(30)와의 밀착가압에 따른 내마모성(abrasion resistance)을 증대시킬 수 있다.

도 4 는 종래의 후방인슐레이터와 본 발명의 후방인슐레이터가 각각 적용된 롤로드들을 비교 실험한 데이터값의 그래프이다. 가로축은 (체결로드의) 변위값이고 세로축은 후방인슐레이터에 작용하는 힘을 의미한다. 본 발명의 후방인슐레이터는 같은 하중이 작용하더라도 더 크게 체결로드가 움직일 수 있다. 즉, 종래의 후방인슐레이터는 엔드플레이트와의 마모를 고려하여 재질 선정에 한계가 있었으나, 본 발명의 후방인슐레이터는 제1서브인슐레이터에 보다 더 강성이 낮은 재질을 사용할 수 있으므로 진동 절연에 요구되는 특성에 더 적합한 재질을 사용할 수 있어 차량의 특성에 따라 설계 자유도를 높일 수 있는 효과가 있다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 체결로드
20 : 마운팅부재
30 : 엔드플레이트
70 : 제1서브인슐레이터
80 : 제2서브인슐레이터

Claims (5)

1. 차량의 서브프레임에 설치되어 트랜스미션 또는 엔진과 결합되는 차량의 롤로드 구조에 있어서,
   일측은 트랜스미션 또는 엔진과 결합되며 타측은 활주부가 서브프레임으로 삽입되는 체결로드;와 상기 서브프레임에 고정장착되고 활주부의 외주면에 결합되되, 내주면에 돌출부가 형성된 마운팅부재;와 상기 활주부의 외주면에 결합되되 돌출부의 전방에 위치하는 전방인슐레이터;와 상기 활주부의 외주면에 결합되되 돌출부의 후방에 위치하는 후방인슐레이터; 및 상기 후방인슐레이터의 후방에서 체결로드에 장착되는 엔드플레이트;를 포함하며,
   상기 후방인슐레이터는 돌출부와 엔드플레이트 사이에서 탄성변형하고 두 개 이상의 서브인슐레이터들을 포함하되, 상기 서브인슐레이터들은 서로 접촉되도록 구성되며 하나 이상의 서브인슐레이터는 엔드플레이트와 이격되어 배치되고,
   상기 서브인슐레이터들은 서로 다른 경도(hardness) 또는 강성(stiffness)을 갖는 재질들로 구성된 것을 특징으로 하는 차량의 롤로드 구조.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 서브인슐레이터들은 활주부에 끼워지는 링(ring) 형상이되, 서로 마주하게 되는 접촉면의 테두리들은 사이에서 'V' 또는 'U' 자 형상의 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 롤로드 구조.
   
3. 삭제
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 최후방에 배치된 서브인슐레이터는 다른 서브인슐레이터들 보다 강성이 큰 것을 특징으로 하는 차량의 롤로드 구조.
   
5. 제 4 항에 있어서, 상기 서브인슐레이터들은 두 개로 이뤄지고 전방에 배치된 서브인슐레이터의 두께는 후방에 배치된 서브인슐레이터의 두께와 동일하거나 더 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 차량의 롤로드 구조.
   

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