KR101282617B1 - 자동차용 롤로드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 롤로드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중량 및 원가절감이 가능할 뿐만 아니라 강도, 강성 등을 향상시킨 자동차용 롤로드에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 양단부에 각기 프론트 인슐레이터와 리어 인슐레이터가 설치되는 로드 브라켓을 구비하는 자동차용 롤로드에 있어서,
상기 로드 브라켓은 플라스틱 재질로 사출 성형되고, 그 내부에 스틸 재질로 형성된 보강재가 삽입되어 강도를 증대하도록 된 것을 특징으로 하는 자동차용 롤로드를 제공한다.

Description

자동차용 롤로드 {Roll rod for vehicle}

본 발명은 자동차용 롤로드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중량 및 원가 절감이 가능할 뿐만 아니라 강도, 강성 등을 향상시킨 자동차용 롤로드에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 경량화를 통한 연비 성능 향상을 위하여 관성 3점 지지 방식을 적용하여 파워트레인을 마운팅하고 있다.

도 1을 참조하면, 관성 3점 지지 방식에서 주로 사용되는 롤로드는 변속기와 차체 서브프레임 사이에 위치되며, 변속기를 포함한 파워트레인의 롤링 거동을 제어하고 진동소음을 절연하는 역할을 수행한다.

아울러, 도 2 내지 4를 참조하면, 관성 3점 지지 방식에서 주로 사용되는 롤로드는 로드 브라켓(1), 로드 브라켓(1)의 양단부에 설치되는 프론트 인슐레이터(2) 및 리어 인슐레이터(3)를 포함하는 구조로 이루어져 있다.

전술한 바와 같이, 롤로드는 파워트레인의 롤링 제어 및 진동소음 절연 역할을 수행하는 부품이기 때문에, 높은 수준의 강도와 강성기준을 만족하도록 로드 브라켓이 설계되어야 한다.

종래의 롤로드는 로드 브라켓을 기준으로 아래의 세 가지로 구분할 수 있다.

1. 스틸 프레스(steel press) 롤로드

스틸 재질로 이루어진 로드 브라켓을 구비한 롤로드로서, 가격은 저가이나 파단강도가 3000kgf 수준으로 주로 출력과 토크가 작은 경/소형차에만 사용된다. 중량이 매우 많이 나가고, 용접부가 많으며, 재질 특성상 별도로 방청 도장을 수행해야 하는 단점이 있다.

2. 알루미늄 스퀴즈 캐스팅(Aluminum Squeeze Casting) 롤로드

파단강도가 3500kgf 이상인 알루미늄 재질의 로드 브라켓을 구비한 롤로드로서, 출력과 토크가 큰 대형차에도 사용 가능하며 방청성이 우수한 반면, 스퀴즈 캐스팅 공법으로 제조됨으로 인해 제품 단가가 고가이며, 중량이 비교적 많이 나가는 단점이 있다.

3. 플라스틱(plastic) 롤로드

플라스틱 재질로 이루어진 로드 브라켓을 구비한 롤로드로서, 중량이 가벼우며 방청성도 우수하나, 파단강도가 1500 ~ 2000kgf 수준으로 낮기 때문에 실차 적용에 어려움이 있다. 또한 스틸이나 알루미늄 재질의 로드 브라켓에 비해 고유진동수가 낮아 강성 측면에서도 불리하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 플라스틱 재질의 로드 브라켓 내부에 스틸 재질의 보강재를 삽입하여 강도를 보강하고, 리어 인슐레이터와 결합되는 볼트부재가 체결되는 너트부를 상기 보강재에 일체화하여 강성을 증대시킨 자동차용 롤로드를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 양단부에 각기 프론트 인슐레이터와 리어 인슐레이터가 설치되는 로드 브라켓을 구비하는 자동차용 롤로드에 있어서,

상기 로드 브라켓은 플라스틱 재질로 사출 성형되고, 그 내부에 스틸 재질로 형성된 보강재가 삽입되어 강도를 증대하도록 된 것을 특징으로 하는 자동차용 롤로드를 제공한다.

상기 보강재는 로드 브라켓의 좌우 측면부에 각기 패널(panel) 형상으로 삽입 배치된 패널부와, 상기 로드 브라켓의 후방부에서 좌우 패널부를 일체로 연결하는 연결부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또는, 상기 보강재는 로드 브라켓의 상하 측면부에 각기 패널 형상으로 삽입 배치된 패널부와, 상기 로드 브라켓의 전방부에서 상하 패널부를 일체로 연결하는 제1연결부, 및 상기 로드 브라켓의 후방부에서 상하 패널부를 일체로 연결하는 제2연결부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 보강재는 후단부에 볼트부재의 끝단부가 삽입 및 체결가능한 너트부가 일체로 형성된 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게, 상기 보강재는 로드 브라켓의 사출 성형시 플라스틱 수지의 유동성을 확보하기 위하여 다수의 유동홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 자동차용 롤로드는 플라스틱 재질의 로드 브라켓 내부에 스틸 재질의 보강재가 삽입되어 강도가 증대되고, 리어 인슐레이터와 연결되는 볼트부재용 너트부가 보강재에 일체로 형성되어 강성이 증대되며, 이에 파워트레인의 롤링 제어 및 진동소음 절연을 효과적으로 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 자동차용 롤로드는 종래의 롤로드 대비 중량, 원가의 절감이 가능하고, 강도 및 강성, 방청성 측면에서도 우수한 성능을 갖는다.

도 1은 종래 자동차용 롤로드의 장착 형태를 나타낸 도면
도 2 내지 4는 종래의 자동차용 롤로드를 나타낸 사시도
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자동차용 롤로드의 로드 브라켓을 나타낸 사시도
도 6은 도 5의 로드 브라켓을 다른 방향에서 바라본 도면
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동차용 롤로드의 로드 브라켓을 나타낸 사시도
도 8은 도 7의 로드 브라켓을 다른 방향에서 바라본 도면
도 9는 본 발명에 따른 로드 브라켓의 강도 해석 결과를 나타낸 도면

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

전술한 바와 같이 종래의 스틸 프레스 롤로드는 중량이 많이 나가고, 알루미늄 스퀴즈 캐스팅 롤로드는 고가이며, 플라스틱 롤로드는 파단강도가 낮아 실차 적용에 어려움이 있다.

이에 본 발명은 종래의 롤로드 대비 경량화 및 원가절감이 가능하고, 또한 강성/강도 등의 성능을 종래와 동등 이상 수준을 유지할 수 있는 롤로드를 제시하도록 한다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 자동차용 롤로드는 플라스틱 재질로 사출 형성된 로드 브라켓(10)과, 이 로드 브라켓(10) 내부에 삽입된 스틸 재질의 보강재(20,30)를 포함하여 구성된다.

상기 로드 브라켓(10)은 사출 성형시 보강재를 금형(로드 브라켓 성형용 금형임)에 투입한 상태에서 플라스틱 수지를 주입하여 성형되며, 그 내부에 스틸 재질로 형성된 보강재(20,30)가 삽입되어 강도가 증대되게 된다.

이에 본 발명에 따른 롤로드는 기존의 스틸 프레스 롤로드 대비 중량 측면에서 매우 유리하며, 종래의 알루미늄 스퀴즈 캐스팅 롤로드에 비해서도 중량과 원가 측면에서 유리한 이점이 있다. 또한 플라스틱과 스틸 재질의 동시 적용으로 로드 브라켓의 강도를 보강하여 기존의 플라스틱 롤로드 대비 높은 파단강도를 확보할 수 있다.

상기 로드 브라켓(10)은 기존의 알루미늄 스퀴즈 캐스팅 롤로드의 로드 브라켓과 동일한 형상을 적용할 수 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 일실시예와 같이, 상기 보강재(20)는 로드 브라켓(10)의 좌우 측면부에 각기 패널(panel) 형상으로 삽입 및 배치되는 패널부(21)와, 상기 로드 브라켓(10)의 후방부에서 좌우 패널부(21)를 일체로 연결하는 연결부(22)로 이루어질 수 있다.

상기 연결부(22)는 도 5와 같이 로드 브라켓(10)의 좌우 측면부에 위치된 패널부(21)에서 절곡되어 좌우 가로방향으로 연장된 패널 형상으로 형성되고, 상기 각 패널부(21)의 전단부는 로드 브라켓(10)의 전방부(프론트 인슐레이터가 삽입 설치되는 부분임) 형상에 따라 중앙부분이 관통된 고리 모양으로 각기 형성되며 상호 연결되지 않고 단절된 형상으로 형성된다.

도 5의 일실시예와 같은 형태의 보강재(20)는 로드 브라켓(10)의 좌우 측면부를 보강 및 지지하는 구조로, 도 5의 A와 같이 후단부가 닫힌 구조로 형성되어서 롤로드의 강도를 보강하게 되며, 특히 차량 전후 방향의 토크 제어 역할을 하는 롤로드의 특성상 매우 높은 강도 증대 효과를 기대할 수 있다.

한편, 도 7 및 도 8에 도시된 다른 실시예와 같이, 보강재(30)는 로드 브라켓(10)의 상하 측면부에 각기 패널 형상으로 삽입 및 배치되는 패널부(31)로 형성되고, 상기 패널부(31)는 로드 브라켓(10)의 전방부와 후방부에서 상호 일체로 연결된다.

다시 말해, 상기 보강재(30)는 로드 브라켓(10)의 상하 측면부에 각기 패널 형상으로 삽입 배치되는 패널부(31)와, 상기 로드 브라켓(10)의 전방부에서 상하 패널부(31)를 일체로 연결하는 제1연결부(32), 및 상기 로드 브라켓(10)의 후방부에서 상하 패널부(31)를 일체로 연결하는 제2연결부(34)로 이루어질 수 있다.

상기 제1연결부(32)는 로드 브라켓(10)의 전방부(프론트 인슐레이터가 삽입 설치되는 부분임) 형상에 따라 중앙부가 관통된 원통 모양으로 형성되고, 제2연결부(34)는 로드 브라켓(10)의 후방부(리어 인슐레이터가 결합 설치되는 부분임)에서 상하 패널부(31)로부터 절곡되어 상하 세로방향으로 연장된 패널 형상으로 형성된다.

도 7의 다른 실시예와 같은 구조의 보강재(30)는 로드 브라켓(10)의 상하 측면부를 보강하는 구조로, 전단부와 후단부가 모두 닫힌 구조로 형성되어 롤로드의 강도를 보강하게 되며, 특히 파워트레인의 롤링 제어시 응력이 집중되는 부위(구체적으로, 도 7의 B 부위임)의 강도 보강 효과가 매우 우수하다.

상기와 같은 본 발명의 로드 브라켓(10)은 기존의 로드 브라켓 대비 중량과 원가 절감이 가능함은 물론이고, 강도 측면에서 우수한 성능을 갖게 된다.

한편, 본 발명에 따른 자동차용 롤로드는 중량, 원가 강도뿐만 아니라 강성 측면에서도 우수한 성능을 부여하기 위하여, 상기 보강재(20,30)의 후단부(도 6의 연결부(22) 또는 도 8의 제2연결부(34))에 볼트부재(13)의 끝단부가 삽입 및 체결가능한 너트부(23,33)를 일체로 형성한다.

다시 말해, 플라스틱재 로드 브라켓(10)의 강성을 보완하기 위하여 볼트부재(13)의 끝단부가 삽입 체결되는 너트부(23,33)를 스틸재 보강재(20,30)에 일체화하여 로드 브라켓(10)의 내부에 삽입되게 구성한다.

상기 너트부(23,33)는 보강재(20,30)의 후단부에서 보강재(20,30) 내측으로 돌출 형성되고, 내벽면에 상기 볼트부재(13)와의 체결을 위해 나선이 형성되어 있다.

여기서, 상기 볼트부재(13)는 로드 브라켓(10)의 후단부에 돌출 형성된 로드 커넥터(11)에 삽입됨과 동시에 리어 인슐레이터(미도시)를 로드 브라켓(10)의 후단부에 결합 및 고정시키는 역할을 한다.

이에 로드 브라켓(10)은 상기 너트부(23,33)를 보강재(20,30)의 후단부에 일체화하여 형성함으로써 상기 로드 커넥터(11)를 관통한 볼트부재(13)가 너트부(23,33)에 체결됨에 따라 상기 너트부(23.33)가 리어 인슐레이터(미도시)와 연결되고 보강재와 리어 인슐레이터와 연결, 결합된 구조를 갖게 되어 강도와 강성이 더욱 향상되는 효과를 기대할 수 있다.

통상 롤로드의 강성은 차량의 진동, 소음과 관련된 인자로서, NVH(Noise, Vibration, Harshness) 성능 향상을 위해 자동차용 롤로드는 높은 수준의 강성을 필요로 하며, 본 발명에 따른 롤로드는 상기와 같은 구조를 통해 로드 브라켓(10)의 강도와 강성을 향상시킴으로써 파워트레인의 진동절연 성능을 증대시킬 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 로드 브라켓의 모드 해석 결과를 종래의 로드 브라켓과 비교한 결과, 기존의 스틸 프레스 로드 브라켓과 알루미늄 스퀴즈 캐스팅 로드 브라켓의 1차 고유진동수가 각기 1000Hz 수준이었고, 기존의 플라스틱 로드 브라켓은 1차 고유진동수가 600Hz 수준이었으며, 본 발명에 따른 로드 브라켓은 1차 고유진동수가 1000Hz 이상으로 기존의 로드 브라켓과 동등 이상의 강성을 확보할 수 있음을 확인하였다.

더불어, 도 7 및 도 8과 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤로드는 보강재(30)를 로드 브라켓(10)의 내부에 삽입하여 사출할 경우, 금형(로드 브라켓 성형용 금형임) 내부에 투입된 보강재(30) 내측 및 외측에 충진 공간이 부족하여 플라스틱 수지의 유동 정체 및 보이드(void)가 생길 가능성이 있다.

이에 본 발명에서는 도 8과 같이 보강재(30)의 제1연결부(32)와 패널부(31)에 유동홀(35)을 형성하여 금형 내부에 플라스틱 수지의 충진시 유동 정체를 방지하고 미성형 부위가 생기기 않도록 한다.

다시 말해, 본 발명의 다른 실시예에서 보강재(30)는 로드 브라켓(10)의 사출 성형시 금형 내 플라스틱 수지의 유동성을 확보하기 위하여 다수의 유동홀(35)이 형성된다.

도 9는 본 발명에 따른 로드 브라켓의 강도 해석 결과를 나타낸 도면으로, 인장 하중 35kN 적용시 최대 응력(Mzx. stress) 150MPa이 측정되었음을 확인할 수 있다. 이는 종래의 로드 브라켓 대비 동등 이상의 우수한 강도를 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 로드 브라켓이 기존의 로드 브라켓과 동등 이상의 강도를 확보할 수 있음을 나타낸다.

상기와 같은 본 발명의 로드 브라켓은 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.

1. 기존의 스틸 프레스 로드 브라켓이나 알루미늄 스퀴즈 캐스팅 로드 브라켓은 중량이 매우 많이 나가는 반면, 본 발명의 로드 브라켓은 주재료를 플라스틱 소재를 사용함으로 중량 절감 효과가 크다. 특히 스틸 프레스 로드 브라켓 대비 50% 수준으로 중량 절감이 가능하다.

2. 종래의 알루미늄 스퀴즈 캐스팅 로드 브라켓은 그 제조 공법으로 인해 제품 단가 매우 고가인 반면, 본 발명의 로드 브라켓은 알루미늄 스퀴즈 캐스팅 로드 브라켓 대비 약 15%의 원가절감이 가능하다.

3. 본 발명의 플라스틱 로드 브라켓은 내부에 스틸 재질의 보강재를 삽입하여 강도가 향상되며, 이에 종래의 스틸 프레스 로드 브라켓보다 우수하고 알루미늄 스퀴즈 캐스팅 로드 브라켓과 동등한 강도 수준을 만족한다.

4. 본 발명의 로드 브라켓은 내부에 삽입된 보강재에 너트부를 일체화하여 형성하여서 강성을 개선할 수 있으며, 이에 롤로드의 진동 및 소음 절연 성능을 개선하여 차량의 NVH 성능을 향상시킬 수 있다.

5. 본 발명의 로드 브라켓은 플라스틱 재질의 사용으로 방청성이 매우 우수하며, 이에 별도의 방청 공정이 삭제된다.

한편, 본 발명에 따른 자동차용 롤로드는 상기와 같은 형태의 로드 브라켓(10)과, 이 로드 브라켓(10)의 양단부에 각기 설치되는 프론트 인슐레이터(미도시) 및 리어 인슐레이터(미도시)를 포함하여 구성된다.

참고로 상기 프론트 인슐레이터는 파워트레인에 연결 결합되고, 리어 인슐레이터는 차체 서브프레임에 연결 결합되며, 아울러 상기 프론트 및 리어 인슐레이터는 주지된 형태로 적용 가능하며, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

이와 같은 본 발명의 자동차용 롤로드는 경/소형차부터 준중형 차종까지 모두 적용 가능하며, 로드 브라켓의 파단강도가 대형차에 사용되는 알루미늄 스퀴즈 캐스팅 로드 브라켓과 동등한 수준을 만족하므로 출력과 토크가 큰 대형차에도 적용할 수 있을 것으로 예상된다.

10 : 로드 브라켓
11 : 로드 커넥터
13 : 볼트부재
20,30 : 보강재
21,31 : 패널부
22 : 연결부
23,33 : 너트부
32 : 제1연결부
34 : 제2연결부
35 : 유동홀

Claims (5)

1. 양단부에 각기 프론트 인슐레이터와 리어 인슐레이터가 설치되는 로드 브라켓을 구비하는 자동차용 롤로드에 있어서,
   상기 로드 브라켓은 플라스틱 재질로 사출 성형되고, 그 내부에 스틸 재질로 형성된 보강재가 삽입되어 강도가 증대되며,
   상기 보강재는 후단부에 볼트부재의 끝단부가 삽입 및 체결가능한 너트부가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 롤로드.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 보강재는 로드 브라켓의 좌우 측면부에 각기 패널(panel) 형상으로 삽입 배치된 패널부와, 상기 로드 브라켓의 후방부에서 좌우 패널부를 일체로 연결하는 연결부로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 롤로드.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 보강재는 로드 브라켓의 상하 측면부에 각기 패널 형상으로 삽입 배치된 패널부와, 상기 로드 브라켓의 전방부에서 상하 패널부를 일체로 연결하는 제1연결부, 및 상기 로드 브라켓의 후방부에서 상하 패널부를 일체로 연결하는 제2연결부로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차용 롤로드.
   
4. 삭제
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 보강재는 로드 브라켓의 사출 성형시 플라스틱 수지의 유동성을 확보하기 위하여 다수의 유동홀이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 롤로드.
   

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