KR101262003B1 - 자동차의 트레일링 암 마운팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 트레일링 암 마운팅 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 커플드 토션빔 액슬의 트레일링 암 부위의 입력점 강성을 증가시켜 로드 노이즈를 저감하기 위한 자동차의 트레일링 암 마운팅 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 리어 사이드 멤버의 하단에 고정된 마운팅 브라켓의 안쪽에 레인포스를 비스듬하게 기울어진 구조로 장착하여, 상기 마운팅 브라켓에 대한 트레일링 암의 장착지점과 차체 간 거리를 축소하도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 트레일링 암 마운팅 장치를 제공한다.

Description

자동차의 트레일링 암 마운팅 장치 {Trailing arm mounting device of automobile}

본 발명은 자동차의 트레일링 암 마운팅 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 커플드 토션빔 액슬의 트레일링 암 부위의 입력점 강성을 증가시켜 로드 노이즈를 저감하기 위한 자동차의 트레일링 암 마운팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로 고속 주행 중 운전자 및 승객은 도로 상황에 따른 로드 노이드(Road Noise)를 민감하게 느낄 수 있는데, 그 원인 중 하나는 토션빔의 트레일링 암부를 통해 차체 패널을 가진하여 차량 실내에 진동 및 소음을 발생시키는 구조에 의한 것으로, 이러한 트레일링 암부의 진동 및 소음을 줄이는 기술에 대하여 다양한 연구가 진행되고 있다.

도 1은 자동차의 리어 플로워 컴플(rear floor comple)을 나타낸 도면으로, 차량에 따라 리어 플로워 컴플은 2륜 구동과 4륜 구동을 위해 도 2와 같이 각기 다른 커플드 토션빔 액슬(CTBA:coupled torsion beam axle)을 모두 장착 가능하도록 설계된다.

도 1과 같은 리어 플로워 컴플을 통해 2륜 구동 및 4륜 구동용 커플드 토션빔 액슬을 모두 장착한 차체는, 리어 사이드 멤버(rear side member)를 포함한 리어 플로워 컴플을 공용화할 수 있고, 이를 통하여 투자비 및 원가 절감의 효과를 얻게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 보통 커플드 토션빔 액슬은 후륜 현가장치의 일 구성요소로서, 나란히 배치되어 있는 두 개의 트레일링 암(2,4)과 이를 연결해주는 하나의 액슬 빔(1,3)으로 이루어지며, 두 바퀴 사이에 장착된다.

도 3은 차량 구동방식에 따라 선택된 커플드 토션빔 액슬이 장착된 리어 플로워 컴플을 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 A-A 및 A'-A'에서 바라본 단면도이다.

통상 트레일링 암(2,4)의 장착부는 부시가 내설되어 있고, 트레일링 암 장착용 마운팅 브라켓을 관통하는 힌지핀에 의해 동시에 관통되어 상기 마운팅 브라켓에 결합된다.

도 4를 참조하여 트레일링 암(2,4)의 장착부 단면을 살펴보면, 2륜 구동용 커플드 토션빔 액슬의 트레일링 암(2,4)의 부시 장착포인트(혹은 트레일링 암의 장착지점)이 4륜 구동용 트레일링 암의 부시 장착포인트에 비해 수평하게 아래쪽으로 내려와 있음을 확인할 수 있다. 이는 리어 플로워 컴플에서 주요 골격을 이루고 있는 리어 사이드 멤버와 트레일링 암(2,4)의 부시 사이 간격이 멀다는 것을 의미하며, 이에 따라 2륜 구동용 트레일링 암(4)의 입력점 강성이 4륜 구동용 트레일링 암(2)의 입력점 강성보다 작음을 알 수 있으며, 이는 아래 표 1에서도 확인할 수 있다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 2륜 구동용 트레일링 암의 입력점 강성값은 4륜 구동에 비하여 작으며, 특히 트레일링 암의 가장 취약한 부위인 Y방향(차량 주행방향 또는 전후방향)의 입력점 강성값은 4륜 구동의 3분의 1 수준으로 매우 작은 문제가 있다.

다시 말해, 종래 자동차의 트레일링 암 마운팅 장치는 2륜 구동용 트레일링 암의 부시 장착포인트가 4륜 구동용 트레일링 암의 부시 장착포인트보다 하강되어 있어서 리어 사이드 멤버로부터 거리가 더 멀게 되어 상대적으로 입력점 강성이 작은 문제가 있다.

도 5는 종래 자동차의 리어 플로워 구조를 나타낸 도면이다.

2륜 구동과 4륜 구동이 모두 가능한 차량은 차체는 구동모드에 상관없이 공용으로 사용하고 커플드 토션빔 액슬은 각기 이용하며, 4륜 구동에 비해 2륜 구동용 트레일링 암의 입력점 강성이 상대적으로 취약한 문제를 해결하기 위하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 트레일링 암의 하부에 스테이를 장착하여 2륜 구동용 트레일링 암의 입력점 강성을 증가한 기술이 개시된 바 있다.

그러나, 도 5와 같은 종래 기술의 경우 스테이 조립을 위해 추가 볼팅 작업을 진행해야 하므로 작업 공수가 증가하게 되고, 또한 볼팅 작업을 위한 레이아웃을 확보하기 위하여 리어 사이드 실(rear side sill)이 과도하게 큰 사이즈로 구성되어야 하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 트레일링 암 장착용 마운팅 브라켓의 안쪽에 레인포스를 덧대어 차체와 트레일링 암의 부시 장착포인트 간의 거리를 축소함으로써 트레일링 암의 입력점 강성을 강화하는 자동차의 트레일링 암 마운팅 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 리어 사이드 멤버의 하단에 고정된 마운팅 브라켓의 안쪽에 레인포스를 비스듬하게 기울어진 구조로 장착하여, 상기 마운팅 브라켓에 대한 트레일링 암의 장착지점과 차체 간 거리를 축소하도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 트레일링 암 마운팅 장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 레인포스는 그 테두리가 모두 마운팅 브라켓의 안쪽면에 부착되어 고정되되, 전단 테두리는 상기 마운팅 브라켓의 상단면에 부착되고 후단 테두리는 상기 마운팅 브라켓의 후단면에 부착되어서, 상기 마운팅 브라켓의 상단면과 후단면 및 이 레인포스가 삼각 구조로 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마운팅 브라켓은 2륜 구동용 또는 4륜 구동용 커플드 토션빔 액슬의 트레일링 암이 단독 장착되는 구조이거나, 혹은 2륜 구동용 및 4륜 구동용 커플드 토션빔 액슬의 트레일링 암이 동시에 장착가능한 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자동차용 트레일링 암의 마운팅 장치에 의하면 커플드 토션빔 액슬의 트레일링 암의 부시 장착포인트와 차체 간 거리가 축소되어 입력점 강성을 강화한 효과를 얻을 수 있으며, 특히 Y방향(차량 좌우 폭 방향)의 입력점 강성을 크게 강화할 수 있다.

그리고, 이를 통해 주행시 발생하는 로드 노이즈를 저감시킨 효과를 얻을 수 있다

도 1은 자동차의 리어 플로워 컴플(rear floor comple)을 나타낸 도면으로, 2륜 구동용 및 4륜 구동용 커플드 토션빔 액슬을 모두 장착할 수 있게 설계된 리어 플로워 컴플의 예시도
도 2는 자동차의 리어 플로워 컴플에 장착되는 2륜 구동용 및 4륜 구동용 커플드 토션빔 액슬을 도시한 도면
도 3은 차량 구동방식에 따라 선택된 커플드 토션빔 액슬이 장착된 리어 플로워 컴플을 도시한 도면
도 4는 도 3의 A-A 및 A'-A'에서 바라본 단면도
도 5는 종래 자동차의 리어 플로워 구조를 나타낸 도면
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 트레일링 암의 마운팅 구조를 나타낸 도면으로, 도 6은 차량 안쪽에서 바라본 사시도이고 도 7은 차량 바깥쪽에서 바라본 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 트레일링 암 마운팅 장치의 요부 구조를 별도 도시한 사시도
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 트레일링 암 마운팅 장치를 도시한 측면도
도 10은 도 9의 B-B에서 바라본 단면도
도 11a와 11b는 본 발명에 따른 실시예 1 및 비교예 1,2에서 제작한 트레일링 암 마운팅 장치 중 트레일링 암 부위의 입력점 강성값을 나타낸 그래프로, 도 11a는 우륜측 트레일링 암 부위의 강성 측정값을, 도 11b는 좌륜측 트레일링 암 부위의 강성 측정값을 나타낸 도면이다.

본 발명은 리어 사이드 멤버의 하단에 장착되는 트레일링 암의 마운팅 구조에 관한 것으로, 트레일링 암부의 입력점 강성을 증대할 수 있도록 구성됨으로써 로드 노이즈를 저감할 수 있도록 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다.

일반적으로 차체의 리어 플로워 컴플(rear floor comple)은 차량의 좌우로 배치되는 리어 사이드 멤버, 상기 리어 사이드 멤버의 하단에 부착 고정되는 마운팅 브라켓을 포함하는 구조로 이루어진다.

그 중 마운팅 브라켓은 커플드 토션빔 액슬의 트레일링 암을 장착하기 위한 구성요소로, 도 8과 같이 전단부와 하단부가 개방된 구조로 형성된다.

즉, 도 8에서 마운팅 브라켓(12)은 상단면(12a), 후단면(12b), 좌측면(12c), 우측면(12d)을 갖는 구조로서 그 내부에 트레일링 암(22)의 체결부위(부시가 내설된 장착부임)가 삽입될 수 있는 공간을 갖는다.

본 발명에 따른 트레일링 암 마운팅 장치에서 상기 마운팅 브라켓(12)은 그 안쪽에 입력점 강성을 증대하기 위한 레인포스(14)가 비스듬하게 기울어진 구조로 장착된다.

상기 레인포스(14)는 그 테두리가 모두 마운팅 브라켓(12)의 안쪽면에 부착되어 고정되되, 전단 테두리는 상기 마운팅 브라켓(12)의 상단면(12a)에 부착되고, 후단 테두리는 상기 마운팅 브라켓(12)의 후단면(12b)에 부착되며, 또한 우측 테두리와 좌측 테두리는 각기 마운팅 브라켓(12)의 좌측면(12c)과 우측면(12d)에 부착된다.

이로써 상기 마운팅 브라켓(12)의 상단면(12a)과 후단면(12b) 및 레인포스(14)가 도 9와 같이 삼각 구조로 연결되는 박스형상의 단면을 형성하게 되고, 상기 마운팅 브라켓(12)에 대한 트레일링 암(22)의 부시 장착포인트와 차체 간 거리가 축소되는 효과를 얻게 된다.

구체적으로 설명하면, 상기 레인포스(14)를 마운팅 브라켓(12)의 안쪽에 비스듬하게 기울어진 구조로 장착함에 따라, 도 10과 같이 기존에 마운팅 브라켓의 상단면과 트레일링 암의 부시 장착포인트(혹은 마운팅 브라켓에 대한 트레일링 암의 장착지점) 간 거리(r1)가, 상기 레인포스(14)와 트레일링 암(22)의 부시 장착포인트 간 거리(r2)로 축소됨에 의해 차체와 트레일링 암(22)의 장착지점 사이 거리가 감소되게 된다.

다시 말해, 마운팅 브라켓(12)의 안쪽에 상기 레인포스(14)를 덧대어 구성함에 의해 상기 마운팅 브라켓(12)과 트레일링 암(22) 사이에 삼각 구조의 박스형 단면을 형성하게 되고, 동시에 기존에 마운팅 브라켓(12)의 상단면(12a)이었던 차체의 고정점(트레일링 암의 부시 장착포인트와 차체 간 거리 산출을 위한 기준위치임)이 레인포스(14)의 저면으로 개선되어 수평방향으로 하강된 효과를 얻게 됨으로써 트레일링 암(22)의 부시 장착포인트와 차체 고정점 간 거리가 근접되게 된다.

이에 따라 차량의 트레일링 암(22) 부위의 입력점 강성을 강화할 수 있으며, 특히 Y방향(차량의 좌우 폭 방향)의 입력점 강성을 증가시킬 수 있게 된다.

다시 말해, 리어 사이드 멤버(10) 하단의 마운팅 브라켓(12)에 장착되는 커플드 토션빔 액슬의 트레일링 암(22)이 차체와 근접하게 됨으로 상기 마운팅 브라켓(12)을 통한 트레일링 암(22)의 차체 체결력이 강화되어서, 상대적으로 상기 트레일링 암(22) 부위가 갖는 입력점 강성이 강화되고, 이에 따라 궁극적으로 주행시 발생되는 로드 노이즈를 저감시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 레인포스(14)는 용접을 통해 마운팅 브라켓(12)에 고정되므로, 트레일링 암 하부에 스테이(도 5 참조)를 추가 장착하던 기존 기술에 비해 차체 조립 라인에 대한 작업 공수를 줄일 수 있다.

그리고, 상기 마운팅 브라켓(12)은 2륜 구동용 또는 4륜 구동용 커플드 토션빔 액슬의 트레일링 암이 단독 장착되는 구조이거나, 혹은 2륜 구동용 및 4륜 구동용 커플드 토션빔 액슬의 트레일링 암이 동시에 장착 가능한 구조로 이루어진다.

예컨대, 도 8에 도시된 바와 같이, 마운팅 브라켓(12)에는 2륜 구동용 및 4륜 구동용 트레일링 암의 힌지 고정을 위해 각 체결구(12e,12f)가 구비된다.

한편, 도 6 및 도 7과 같이, 상기 마운팅 브라켓(12)의 좌우 양측(차량 바깥쪽과 차량 안쪽)에는 마운팅 브라켓(12)의 Y방향(차량의 좌우 폭 방향) 흔들림 및 비틀림을 방지하기 위해 제1지지패널(18)과 제2지지패널(16)이 장착되어 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시예와 그 비교예를 제작하고 입력점 강성을 측정하여 본 발명의 효과를 구체적으로 살펴보도록 한다.

실시예 1

리어 사이드 멤버의 하단에 고정되어 있는 마운팅 브라켓의 안쪽에 레인포스를 용접으로 장착하고, 힌지핀으로 상기 마운팅 브라켓의 체결구와 트레일링 암의 부시를 동시 관통하여 트레일링 암을 상기 마운팅 브라켓에 장착하였다.

이를 통해 도 6과 같은 구조의 트레일링 암 마운팅 장치를 제작하였다.

실시예 2 ~ 7

상기 실시예 1과 동일한 구조의 트레일링 암 마운팅 장치를 제작하되, 트레일링 암의 좌우 양측에 표 3과 같은 두께의 제1 및 제2지지패널을 장착하여서, 도 6 및 도 7과 같은 구조의 트레일링 암 마운팅 장치들을 각기 제작하였다.

비교예 1

리어 사이드 멤버의 하단에 마운팅 브라켓의 체결구와 트레일링 암의 부시를 힌지핀으로 동시 관통하여 트레일링 암을 상기 마운팅 브라켓에 장착하여서, 일반적인 구조의 트레일링 암 마운팅 장치를 제작하였다.

비교예 2

상기 비교예 1과 동일한 구조의 트레일링 암 마운팅 장치를 제작하되, 트레일링 암의 좌우 양측에 비교예 1과 다른 두께를 갖는 제1 및 제2지지패널을 장착하여서, 일반적인 구조의 트레일링 암 마운팅 장치를 제작하였다.

시험예 1

상기 실시예 1과 비교예 1,2에서 제작한 트레일링 암 마운팅 장치를 각기 실차에 적용한 다음, 동일 조건에서 각 트레일링 암 마운팅 장치에 차량 좌우 폭 방향으로 작용하는 하중에 대한 입력점 강성을 측정하여 표 2로 나타내었다.

시험예 2

상기 실시예 2 ~ 7에서 제작한 트레일링 암 마운팅 장치를 각기 실차에 적용한 다음, 동일 조건에서 각 트레일링 암 마운팅 장치에 차량 좌우 폭 방향으로 작용하는 하중에 대한 입력점 강성을 측정하여 표 3과 같이 나타내었다.

표 2에 나타낸 바와 같이, 비교예 1에 비해 실시예 1에 따른 트레일링 암 마운팅 장치를 적용한 실차에서 트레일링 암 부위의 입력점 강성값이 모든 방향에서 증가되었으며, 특히 Y방향의 입력점 강성값이 약 2배로 강화되었음을 확인하였다.

그리고, 비교예 1,2 및 실시예 1에 따른 트레일링 암 부위의 입력점 강성값을 도 11a와 11b로 나타내었다.

도 11a는 우륜측 트레일링 암 부위의 강성 측정값을, 도 11b는 좌륜측 트레일링 암 부위의 강성 측정값을 나타낸 도면으로, 파란색과 초록색으로 나타낸 그래프 곡선은 비교예 1,2의 입력점 강성값이고, 붉은색으로 나타낸 그래프 곡선은 실시예 1의 입력점 강성값이며, 점선으로 나타낸 그래프 곡선은 실시예 1의 입력점 강성의 평균값이다.

보이는 바와 같이, 비교예 1,2에 비해 실시예 1에 따른 트레일링 암 부위의 입력점 강성값이 크게 증가되었음을 확인할 수 있었다.

표 3에 나타낸 바와 같이, 실시예 2에 비해 실시예 3, 4에 따른 트레일링 암 마운팅 장치를 적용한 실차에서 트레일링 암 부위의 입력점 강성값이 모든 방향에서 증가되었고, 실시예 2에 비해 실시예 5,6에 따른 트레일링 암 마운팅 장치를 적용한 실차에서 트레일링 암 부위의 입력점 강성값 역시 모든 방향에서 증가되었으며, 또한 실시예 2에 비해 실시예 7에 따른 트레일링 암 마운팅 장치를 적용한 실차에서 트레일링 암 부위의 입력점 강성값도 모든 방향에서 증가되었음을 확인하였다. 특히, 실시예 6,7의 측정값이 실시예 2에 비해 크게 증가되었다.

10 : 리어 사이드 멤버
12 : 마운팅 브라켓
12a : 마운팅 브라켓의 상단면
12b : 마운팅 브라켓의 하단면
12c : 마운팅 브라켓의 좌측면
12d : 마운팅 브라켓의 우측면
12e : 4륜 구동용 트레일링 암의 체결구
12f : 2륜 구동용 트레일링 암의 체결구
14 : 레인포스
16 : 제2지지패널
18 : 제1지지패널
22 : 트레일링 암

Claims (3)

1. 리어 사이드 멤버의 하단에 고정된 마운팅 브라켓의 안쪽에 레인포스를 비스듬하게 기울어진 구조로 장착하여, 상기 마운팅 브라켓에 대한 트레일링 암의 장착지점과 차체 간 거리를 축소하고,
   상기 레인포스는 그 테두리가 모두 마운팅 브라켓의 안쪽면에 부착되어 고정되되, 전단 테두리는 상기 마운팅 브라켓의 상단면에 부착되고 후단 테두리는 상기 마운팅 브라켓의 후단면에 부착되어서, 상기 마운팅 브라켓의 상단면과 후단면 및 이 레인포스가 삼각 구조로 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차의 트레일링 암 마운팅 장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 마운팅 브라켓은 2륜 구동용 또는 4륜 구동용 커플드 토션빔 액슬의 트레일링 암이 단독 장착되는 구조이거나, 혹은 2륜 구동용 및 4륜 구동용 커플드 토션빔 액슬의 트레일링 암이 동시에 장착가능한 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 트레일링 암 마운팅 장치.

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