KR101251530B1 - 차량용 안티 롤 장치 - Google Patents

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KR101251530B1
KR101251530B1 KR1020110107715A KR20110107715A KR101251530B1 KR 101251530 B1 KR101251530 B1 KR 101251530B1 KR 1020110107715 A KR1020110107715 A KR 1020110107715A KR 20110107715 A KR20110107715 A KR 20110107715A KR 101251530 B1 KR101251530 B1 KR 101251530B1
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leaf spring
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fastening
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장성배
김종민
이언구
고대식
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현대자동차주식회사
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Abstract

차량용 안티 롤 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 안티 롤 장치는 서브 프레임 양측에 설치되는 각 로워암; 상기 서브 프레임의 중앙부에 회전 가능하게 설치되는 회전 마운터; 상기 회전 마운터에 중앙부가 설치되는 스프링유닛; 상기 스프링유닛의 양측과 상기 각 로워암 사이에 연결되는 푸시로드를 포함하는 차량용 안티 롤 장치에 있어서, 상기 스프링유닛는 중앙에 상하로 체결홀을 갖는 체결부를 형성하고, 양단에는 각각 볼트홀을 갖는 브라켓 장착단을 형성하는 판 스프링; 상기 판 스프링의 체결부 양 측면에 각각 배치되며, 중앙에는 상기 체결홀에 대응하는 조립홀이 상하로 형성되는 보조 스프링; 및 상부를 통하여 상기 판 스프링과 보조 스프링을 볼트 체결하여 조립하며, 하부를 통하여 상기 회전 마운터에 설치되는 체결요크를 포함한다.

Description

차량용 안티 롤 장치{ANTI ROLL SYSTEM FOR VEHICLES}
본 발명은 차량용 안티 롤 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 판 스프링과 보조 스프링을 이용하여 입력되는 횡하중의 크기에 따라 비선형적으로 롤 강성을 증대하여 차량의 선회 안정성을 높이는 차량용 안티 롤 장치(Anti-Roll System)에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 주행 중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접적으로 전달되지 않도록 제어하여 차체와 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치이다.
이러한 현가장치는 차량의 주행중에 발생되는 차체의 상하진동(Bounce), 롤링(Rolling), 피칭(Pitching), 요잉(Yawing) 등의 거동을 유연하게 흡수해야 한다.
특히, 상기한 롤링은 차량의 선회시의 안전성에 많은 영향을 미치게 되는바, 이러한 롤링을 억제하기 위하여 일반적으로 스태빌라이저 바가 적용된다.
그러나 종래의 스태빌라이저 바는 차체에 설치를 위한 마운팅 부시와의 마찰발생으로 승차감 측면에서 불리하고, 횡하중의 크기(즉, 롤 각의 크기)와 관계없이 롤 강성이 항상 일정하여 한계 상황에서는 차량의 안정성을 보장할 수 없다.
또한, 마운팅 부시 내부의 윤활 고무의 변형 및 마모로 이상음이 발생하는 단점도 있다.
이러한 종래의 스태빌라이저 바가 갖는 문제점을 해결하기 위하여, 도 1에서 도시한 바와 같이, 판 스프링을 이용하는 안티 롤 장치가 개발된 바 있다.
도 1을 참조하면, 상기한 안티 롤 장치는 서브 프레임(101)에 힌지 고정되는 로워암(103)과, 상기 로워암에 연결되는 커넥팅 아암(105)과, 서브 프레임(101)의 중앙부에 회전 가능하게 설치되는 마운터(107)와, 상기 마운터(107)에 중앙부가 고정되고 양단이 상기 각 커넥팅 아암(105)에 연결되는 판 스프링(109)을 구비하여 구성된다.
즉, 상기한 안티 롤 장치는 기존의 현가장치와 지오메트리 간섭을 일으키지 않으면서 롤 발생 시, 판 스프링(109)의 탄성을 이용하여 용이하여 롤을 억제하며, 횡하중에 비례하여 롤 강성을 가변시켜 차량의 롤을 효과적으로 억제한다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 차량용 안티 롤 장치는 단일 판 스프링(109)으로 적용되어 입력되는 횡하중의 크기에 따라 선형적으로만 롤 강성이 증대될 뿐, 큰 횡하중에 의한 대변위의 롤 발생 시, 차량의 주행 및 선회 안정성은 보장할 수 없는 단점이 있다.
본 발명의 실시 예는 판 스프링과 보조 스프링을 이용하여 입력되는 횡하중의 크기에 따라 비선형적으로 롤 강성을 증대할 수 있도록 하여 대변위의 롤 발생시 유연하게 차량의 롤을 억제하여 차량의 주행 및 선회 안정성을 높이는 차량용 안티 롤 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 서브 프레임 양측에 설치되는 각 로워암; 상기 서브 프레임의 중앙부에 구성되는 회전 마운터; 상기 회전 마운터에 중앙부가 회전 가능하게 설치되는 스프링유닛; 상기 스프링유닛의 양측과 상기 각 로워암 사이에 연결되는 푸시로드를 포함하는 차량용 안티 롤 장치에 있어서, 상기 스프링유닛는 중앙에 상하로 체결홀을 갖는 체결부를 형성하고, 양단에는 각각 볼트홀을 갖는 브라켓 장착단을 형성하는 판 스프링; 상기 판 스프링의 체결부 양 측면에 각각 배치되며, 중앙에는 상기 체결홀에 대응하는 조립홀이 상하로 형성되는 보조 스프링; 및 상부를 통하여 상기 판 스프링과 보조 스프링을 볼트 체결하여 조립하며, 하부를 통하여 상기 회전 마운터에 설치되는 체결요크를 포함하는 차량용 안티 롤 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 판 스프링은 중앙에서 양 단부로 갈수록 상하방향 폭이 좁아지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 판 스프링의 브라켓 장착단에는 상기 푸시로드의 일단을 연결하기 위한 부시 브라켓이 조립될 수 있다.
또한, 상기 보조 스프링은 중앙부를 통하여 상기 판 스프링에 접촉되고, 중앙부 일측에서 양 단부까지는 상기 판 스프링에 대하여 외측으로 일정각 휘어져 형성될 수 있다.
또한, 상기 보조 스프링은 그 길이가 상기 판 스프링 길이보다 짧게 형성될 수 있다.
또한, 상기 체결요크는 상기 판 스프링의 체결부 양 측면에 배치되는 보조 스프링 중, 일측 보조 스프링의 중앙부에 대응하는 체결단에, 타측 보조 스프링의 중앙부에 대응하는 체결판을 볼트 체결하여 조립하며, 하측에는 볼트부를 형성하여 상기 회전 마운터에 회전 가능하게 설치될 수 있다.
또한, 상기 로워암은 상기 서브 프레임의 단부를 관통하여 배치되는 컨트롤 링크를 통하여 상기 푸시로드의 타단과 연결될 수 있다.
또한, 상기 회전 마운터는 상기 서브 프레임의 중앙부에 일체로 고정되는 베어링 하우징; 및 상기 체결요크의 하부에 형성된 볼트부가 인너 레이스를 통하여 끼워진 상태로 조립되어 상기 베어링 하우징에 압입 설치되는 베어링으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 푸시로드는 일단이 상기 판 스프링의 각 브라켓 장착단에 마운팅 부시를 통하여 결합되고, 타단이 상기 로워암의 일측에 볼 조인트를 통하여 연결될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 판 스프링 중앙부 양 측면에 각각 일정각 벌어져 양단부가 판 스프링과 떨어진 보조 스프링을 이용하여 입력되는 횡하중의 크기에 따라 비선형적으로 롤 강성을 증대시킬 수 있도록 하여 차체에 대변위의 롤 발생시에도 유연하게 차량의 롤을 억제하여 차량의 주행 및 선회 안정성을 높일 수 있다.
또한, 차량의 롤 강성 특성에 맞게 보조 스프링의 개수 및 두께를 조정하여 성능 튜닝이 가능한 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 차량용 안티 롤 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 안티 롤 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 안티 롤 장치에 적용되는 서브 프레임의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 안티 롤 장치에 적용되는 스프링유닛과 회전 마운터의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 안티 롤 장치의 작동 상태도이다.
도 6은 종래 기술과 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 안티 롤 장치의 성능곡선이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 본 발명의 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따 차량용 안티 롤 장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 안티 롤 장치에 적용되는 서브 프레임의 분해 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 안티 롤 장치에 적용되는 스프링유닛과 회전 마운터의 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 안티 롤 장치는 차체에 전달되는 횡하중의 크기에 따라 비선형적으로 롤 강성을 증대하여 대변위의 롤 발생시에도 유연하게 차량의 롤을 억제하여 차량의 주행 및 선회 안정성을 향상시킨다.
이러한 차량용 안티 롤 장치는 로워암(1), 회전 마운터(3), 스프링유닛(5), 푸시로드(7)로 구성된다.
상기 로워암(1)은 서브 프레임(9) 양측에 마운팅 부시(미도시)를 통하여 설치되어 너클(미도시)의 일측과 연결된다.
이러한 로워암(1)은 상기 서브 프레임(9)의 단부를 관통하여 배치되는 컨트롤 링크(11)와 서브 프레임(9) 측 마운팅 부시(미도시)를 공유하여 일체로 연결된다.
그리고 상기 회전 마운터(3)는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 서브 프레임(9)의 중앙부에 구성되는데, 서브 프레임(9)의 중앙부 내측에서 어퍼 브라켓(13)에 고정 설치된다.
이러한 회전 마운터(3)는 상기 서브 프레임(9)의 중앙 내부에서 상기 어퍼 브라켓(13)에 베어링 하우징(31)이 일체로 고정되고, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 베어링 하우징(13)에는 베어링(33)이 압입 설치되어 구성된다.
그리고 상기 스프링유닛(5)은 그 중앙부가 상기 회전 마운터(3)에 회전 가능하게 설치된다.
도 4를 참조하면, 상기 스프링유닛(5)은 판 스프링(51)과 보조 스프링(52) 및 체결요크(53)로 구성된다.
즉, 상기 판 스프링(51)은 중앙에 상하로 체결홀(H1)을 갖는 체결부(51a)를 형성하고, 양단에는 각각 볼트홀(미도시)을 통하여 볼트가 체결되는 브라켓 장착단(51b)을 형성하여 구성된다.
이러한 판 스프링(51)은 중앙에서 양 단부로 갈수록 상하방향 폭이 좁아지게 형성될 있으며, 필요에 따라서는 그 두께도 다르게 형성할 수 있다.
또한, 상기 판 스프링(51)의 브라켓 장착단(51b)에는 상기 푸시로드(7)의 일단을 연결하기 위한 부시 브라켓(54)이 볼트 체결되어 조립된다.
그리고 상기 보조 스프링(52)은 상기 판 스프링(51)의 체결부(51a) 양 측면에 각각 배치되는데, 그 중앙에는 상기 체결홀(H1)에 대응하는 조립홀(H2)이 상하로 형성된다.
이러한 보조 스프링(52)은 중앙부를 통하여 상기 판 스프링(51)에 접촉되고, 중앙부 일측에서 양 단부까지는 상기 판 스프링(51)에 대하여 외측으로 일정각(θ) 휘어져 형성될 수 있으며, 상기 휘어지는 각도의 범위는 필요에 따라 설정 가능하다.
또한, 상기 보조 스프링(52)은 그 길이가 상기 판 스프링(51) 길이보다는 짧게 형성되어 적용되어야 한다.
물론, 본 발명의 실시 예에서는 상기 보조 스프링(52)을 판 스프링(51)의 체결부(51a) 양측에 1매씩 적용하는 예를 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 전체적인 스프링유닛(5)의 강성과 응력 성능을 최적화하기 위하여 2매씩 적용할 수도 있으며, 필요에 따라서는 그 이상을 적용할 수도 있을 것이다.
그리고 상기 체결요크(53)는 상부를 통하여 상기 판 스프링(51)과 보조 스프링(52)을 볼트 체결하여 조립하고, 하부를 통하여 상기 회전 마운터(3)의 베어링(33)에 설치된다.
즉, 상기 체결요크(53)는 상부에 체결단(53a)을 형성하고, 하부에는 볼트부(53b)를 형성한다.
이러한 체결요크(53)는 상하로 관통홀(H3)을 갖는 체결단(53a)을 상기 판 스프링(51)의 체결부(51a) 양 측면에 배치되는 보조 스프링(52) 중, 일측 보조 스프링(52)의 중앙부에 대응시키고, 타측 보조 스프링(52)의 중앙부에는 상하로 관통홀(H3)을 갖는 별도의 체결판(53c)을 배치한 상태로, 상기 각 볼트홀(H3)과 상기 판 스프링(51)의 체결홀(H1) 및 보조 스프링(52)의 조립홀(H2)을 통하여 각각 볼트 체결하여 조립한다.
또한, 상기 체결요크(53)는 하측의 볼트부(53b)를 통하여 상기 회전 마운터(3)의 베어링(33)에 회전 가능하게 설치되는데, 상기 볼트부(53b)는 베어링(33)의 인너 레이스(33a)를 통하여 끼워진 상태로 하부에서 와셔(W)를 개재하여 너트(B)로 조립된다.
그리고 상기 푸시로드(7)는 상기 판 스프링(51)의 양 단부와 상기 각 로워암(1)에 연결된 컨트롤 링크(11)의 단부 사이에 연결된다.
이러한 푸시로드(7)는 일단이 상기 판 스프링(51)의 각 단부에 설치된 브라켓 장착단(51b) 상의 부시 브라켓(54)에 마운팅 부시(55)를 통하여 결합되고, 타단이 상기 로워암(1)의 컨넥팅 로드(11) 단부에 볼 조인트(56)를 통하여 연결된다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 차량용 안티 롤 장치의 작동을, 도 5와 도 6을 참조하여 구체적으로 설명한다.
즉, 도 5의 평면도 "S1"에서와 같이, 차체가 동상으로 범프하는 경우에는 양측 커넥팅 로드(11)가 푸시로드(7)의 각 외측단을 내측으로 밀게 된다.
그러면, 회전 마운터(3)에 체결요크(53)를 통하여 설치된 판 스프링(51)은 보조 스프링(52)과 함께 시계방향으로 회전하면서 범프 작동력을 그대로 흡수한다.
물론, 차체가 동상으로 리바운드 작동하는 경우에는 양측 커넥팅 로드(11)가 푸시로드(7)의 각 외측단을 외측으로 당기게 되며, 회전 마운터(3)에 체결요크(53)를 통하여 설치된 판 스프링(51)은 보조 스프링(52)과 함께 반시계방향으로 회전하면서 리바운드 작동력을 그대로 흡수한다.
그리고 도 5의 평면도 "S2"에서와 같이, 차체가 역상으로 거동하는 경우에는 범프가 발생되는 측의 커넥팅 로드(11)는 해당 푸시로드(7)를 내측으로 밀게되고, 반대로 리바운드가 발생되는 측의 커넥팅 로드(11)는 해당 푸시로드(7)를 외측으로 당기게 된다.
그러면, 양측 푸시로드(7)는 모두 리바운드가 발생되는 쪽으로 이동하면서 판 스프링(51)의 양단을 같은 방향으로 밀거나 당겨 판 스프링(51)을 벤딩시키게 된다.
이로 인해 판 스프링(51)은 자체 탄성력에 의해 차체의 롤을 억제하게 된다.
이때, 상기 판 스프링(51)에 입력되는 횡하중의 크기에 커짐에 따라 판 스프링(51)의 벤딩량은 커지게 되고, 상기 판 스프링(51)의 벤딩량이 일정 이상이 되면, 일측의 보조 스프링(52)은 양단이 판 스프링(51)의 일 측면에 접촉되어 롤 강성을 보강해주게 된다.
즉, 본 발명의 실시 예에 다른 차량용 안티 롤 장치는, 도 6에서 도시한 바와 같이, 롤각이 커짐에 따라 포인트 "P"를 기점으로 비선형적으로 롤 강성을 증대하게 되며, 이로써 대변위의 롤 발생시 유연하게 차량의 롤을 억제하여 차량의 주행 및 선회 안정성을 높인다.
이상으로 본 발명의 하나의 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
1: 로워암 3: 회전 마운터
5: 스프링유닛 7: 푸시로드
9: 서브 프레임 11: 컨트롤 링크
31: 베어링 하우징 33: 베어링
51: 판 스프링 52: 보조 스프링
53: 체결요크 54: 부시 브라켓
55: 마운팅 부시 56: 볼 조인트

Claims (9)

  1. 서브 프레임 양측에 설치되는 각 로워암; 상기 서브 프레임의 중앙부에 구성되는 회전 마운터; 상기 회전 마운터에 중앙부가 회전 가능하게 설치되는 스프링유닛; 상기 스프링유닛의 양측과 상기 각 로워암 사이에 연결되는 푸시로드를 포함하는 차량용 안티 롤 장치에 있어서,
    상기 스프링유닛는
    중앙에 상하로 체결홀을 갖는 체결부를 형성하고, 양단에는 각각 볼트홀을 갖는 브라켓 장착단을 형성하는 판 스프링;
    상기 판 스프링의 체결부 양 측면에 각각 배치되며, 중앙에는 상기 체결홀에 대응하는 조립홀이 상하로 형성되는 보조 스프링; 및
    상부를 통하여 상기 판 스프링과 보조 스프링을 볼트 체결하여 조립하며, 하부를 통하여 상기 회전 마운터에 설치되는 체결요크;
    를 포함하는 차량용 안티 롤 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판 스프링은
    중앙에서 양 단부로 갈수록 상하방향 폭이 좁아지게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 안티 롤 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 판 스프링의 브라켓 장착단에는
    상기 푸시로드의 일단을 연결하기 위한 부시 브라켓이 조립되는 것을 특징으로 하는 차량용 안티 롤 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 보조 스프링은
    중앙부를 통하여 상기 판 스프링에 접촉되고, 중앙부 일측에서 양 단부까지는 상기 판 스프링에 대하여 외측으로 일정각 휘어져 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 안티 롤 장치.
  5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 보조 스프링은
    그 길이가 상기 판 스프링 길이보다 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 안티 롤 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 체결요크는
    상기 판 스프링의 체결부 양 측면에 배치되는 보조 스프링 중, 일측 보조 스프링의 중앙부에 대응하는 체결단에, 타측 보조 스프링의 중앙부에 대응하는 체결판을 볼트 체결하여 조립하며, 하측에는 볼트부를 형성하여 상기 회전 마운터에 회전 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 안티 롤 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 로워암은
    상기 서브 프레임의 단부를 관통하여 배치되는 컨트롤 링크를 통하여 상기 푸시로드의 타단과 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 안티 롤 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 회전 마운터는
    상기 서브 프레임의 중앙부에 일체로 고정되는 베어링 하우징; 및
    상기 체결요크의 하부에 형성된 볼트부가 인너 레이스를 통하여 끼워진 상태로 조립되어 상기 베어링 하우징에 압입 설치되는 베어링;
    으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 안티 롤 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 푸시로드는
    일단이 상기 판 스프링의 각 브라켓 장착단에 마운팅 부시를 통하여 결합되고, 타단이 상기 로워암의 일측에 볼 조인트를 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 차량용 안티 롤 장치.
KR1020110107715A 2011-10-20 2011-10-20 차량용 안티 롤 장치 KR101251530B1 (ko)

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