KR101302328B1 - 전방 현가 장치의 로어 컨트롤 암 조립체 - Google Patents

전방 현가 장치의 로어 컨트롤 암 조립체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 전방 현가 장치의 로어 암 조립체에 관한 것이다. 본 발명의 로어 암 조립체는, 컨트롤 암(100); 상기 컨트롤 암(100)의 일측에 설치되는 볼 조인트(200); 상기 컨트롤 암(100)의 볼 조인트(20)의 반대측 전방 및 후방에 설치되는 프런트 제1 부시(300) 및 리어 제2 부시(400); 상기 리어 제2 부시(400)의 장착을 위해, 상기 볼 조인트(20) 반대측의 컨트롤 암(100)의 후방 단부에 용접 결합되는 리어 마운팅 핀(500)을 포함하고; 상기 리어 마운팅 핀(500)은 단일의 소재와 단일의 몸체로 이루어지고, 상기 리어 제2 부시(400)가 결합되는 축부(510)와, 상기 컨트롤 암(100)의 후방 단부에 삽입가능한 형태로 상기 축부(510)로부터 단일체를 유지하면서 연장되어 상기 컨트롤 암(100)의 후방 단부에 끼워져 용접결합되는 결합부(520)를 포함한다. 이러한 본 발명에 의하면, 리어 마운팅 핀이 그 자체로 컨트롤 암에 결합 가능한 형태의 단일체로 이루어져서 컨트롤 암에 직접 용접되므로, 리어 마운팅 핀을 보강재 없이 원피스 타입으로 컨트롤 암에 결합시킬 수 있다. 따라서 부품 수가 줄어들고 제조가 쉬우며 차량 중량을 줄일 수 있다. 또한, 리어 마운팅 핀을 단일체로 구성하여 보강재 없이 컨트롤 암에 직접 결합하는 구조에 의해, 리어 마운팅 핀과 보강재의 용접부에 대한 결합강도나 용접결함의 문제가 근본적으로 해소되고, 품질 향상에 기여할 수 있다.

Description

전방 현가 장치의 로어 컨트롤 암 조립체{LOWER CONTROL ARM ASSEMBLY FOR FRONT SUSPENSION SYSTEM}
본 발명은 자동차의 전방 현가 장치의 로어 암 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리어 마운팅 핀의 구조와 컨트롤 암에 대한 용접 구조를 단순화하여 내구성 및 품질을 향상시킨 전방 현가 장치의 로어 암 조립체에 관한 것이다.
자동차의 전방 현가 장치(front suspension)는 앞바퀴의 조향 성능을 유지하면서 좌우 앞바퀴를 차체에 연결하여 노면 충격을 흡수하고 주행이나 선회시에 차체를 안정적으로 지지한다.
이러한 전방 현가 장치는 차체와 바퀴를 연결하는 로어 컨트롤 암(lower control arm)과 어퍼 컨트롤 암(upper control arm)을 구비하는데, 로어 컨트롤 암의 일측은 볼 조인트에 의해 너클(knuckle)의 하부와 연결되고, 조향 너클에는 바퀴가 장착되는 한편 상방으로 스트러트 모듈(strut module)이 장착되며, 스트러트 모듈을 상단은 차체에 연결된다. 또한, 로어 컨트롤 암의 다른 쪽은 프런트 부시와 리어 부시를 통해 차체 측에 연결된다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 로어 컨트롤 암 조립체(2)는 주로 프레스 강판으로 이루어지는 컨트롤 암(10)을 구비하고, 컨트롤 암(10)의 일측에 볼 조인트(20)가 설치되고, 볼 조인트(20)의 반대측 전방 및 후방에는 각각 프런트 제1 부시(30) 및 리어 제2 부시(40)가 설치된다.
볼 조인트(20)는 너클에 연결되고, 프런트 제1 부시(30) 및 리어 제2 부시(40)는 차체 크로스 멤버(cross member)에 설치되는 크레들(cradle)에 결합된다.
이러한 로어 컨트롤 암 조립체는, 노면에서 발생한 하중을 바퀴를 통해 차체 측으로 전달하면서 감쇄하는 역할을 하는 것으로, 좌우 바퀴의 독립적인 거동에 의한 변형 및 하중에 영향을 받으면서 그것에 장착되어 있는 현가 부품(너클, 쇼크 업소버, 스프링 등) 변위 및 하중을 전달한다. 또한, 로어 컨트롤 암 조립체는 핸들링과 라이딩(riding) 성능에 관계되는 부시(30, 40)에 의해 차체와 연결됨으로써 주행성과 조종 안정성이라고 하는 차량 성능 확보를 위한 일축을 담당한다.
또한, 로어 컨트롤 암 조립체는 다양한 노면 특성과 주행 특성에 따른 복합적인 하중의 영향을 받으므로 컨트롤 암의 상호 연결부는 국부적인 응력이 발생하여 다양한 문제(예; 크랙, 파단 등)가 발생할 수 있다.
국부적인 응력 발생을 줄이기 위한 종래의 예로서는, 리어 제2 부시(40)를 설치하기 위한 리어 마운팅 핀(50)과 컨트롤 암(10)의 용접부 보강 구조를 들 수 있다.
도 3 및 도 4는 각각 도 2의 저면도 및 저면 단면도로서, 리어 마운팅 핀(50)과 로어 컨트롤 암(10)의 용접부 보강 구조를 보여준다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 로어 컨트롤 암(10)과 리어 마운팅 핀(50)의 용접부는 국부적인 응력 발생을 해소하기 위해 보강판(60)을 매개로 용접하는 투피스(2-pieces) 타입이 일반적이다. 즉, 컨트롤 암(10)의 단부의 일정 길이의 모양을 따라 별도로 제조한 보강판(60)을 마련하고, 이 보강판(60)에 리어 마운팅 핀(50)을 끼워 용접하여 일체화한 형태로 제작된다. 이와 같이 리어 마운팅 핀(50)이 일체화된 보강판(60)을 로어 컨트롤 암(10)의 하면에 끼워 보강판(60)의 양측면과 로어 컨트롤 암(10)을 용접한 형태이다.
이처럼 종래의 리어 마운팅 핀(50)은 단조로 제조하고 보강판(60)은 프레스로 별도로 제작하여 용접하는 투피스 타입으로 이루어지고 이것을 다시 로어 컨트롤 암(10)에 용접하여야 하기 때문에, 제조가 복잡하고 원가가 상승한다.
또한, 리어 마운팅 핀(50)의 원통형 축 둘레가 보강판(60)의 구멍과 용접되기 때문에 용접 강도를 충분히 확보하기 어려울 뿐만 아니라, 보강판(60)과 컨트롤 암(10)의 용접 길이가 길어지고 열 영향 부위가 과도하게 증가하여 내구 품질의 신뢰성 확보가 어렵다.
또한, 리어 마운팅 핀(50)의 결합을 투피스 타입으로 적용함에 따른 차량 중량 증가와 연비 저해 우려도 있다.
전방 현가 장치의 로어 컨트롤 암 조립체에 대한 종래의 다양한 개선 예가, 아래의 특허문헌 등에 개시되어 있으나, 이것들은 볼 조인트 조립용 커넥터, 부시, 클램프 등에 관한 것일 뿐, 리어 마운팅 핀의 결합 구조 개선에 관련한 예는 찾아볼 수 없다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0660272호 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0259700호 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2010-0068967호
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 리어 마운팅 핀을 보강재가 별도로 필요없는 원피스의 단일체로 적용가능하게 구성가능함으로써 컨트롤 암의 용접 열 영향 길이를 줄여 용접 불량의 문제를 줄이고 열 영향에 따른 내구 문제를 보완하고, 중량 절감의 효과와 더불어 조립 생산성도 향상시킬 수 있는 전방 현가 장치의 로어 암 조립체를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전방 현가 장치의 로어 컨트롤 암 조립체는, 컨트롤 암(100); 상기 컨트롤 암(100)의 일측에 설치되는 볼 조인트(200); 상기 컨트롤 암(100)의 볼 조인트(20)의 반대측 전방 및 후방에 설치되는 프런트 제1 부시(300) 및 리어 제2 부시(400); 상기 리어 제2 부시(400)의 장착을 위해, 상기 볼 조인트(20) 반대측의 컨트롤 암(100)의 후방 단부에 용접 결합되는 리어 마운팅 핀(500)을 포함하고; 상기 리어 마운팅 핀(500)은 단일의 소재와 단일의 몸체로 이루어지고, 상기 리어 제2 부시(400)가 결합되는 축부(510)와, 상기 컨트롤 암(100)의 후방 단부에 삽입가능한 형태로 상기 축부(510)로부터 단일체를 유지하면서 연장되어 상기 컨트롤 암(100)의 후방 단부에 끼워져 용접결합되는 결합부(520)를 포함한다.
상기 리어 마운팅 핀(500)의 결합부(520)는, 상기 축부(510)로부터 외향 확장되어 상기 컨트롤 암(100)의 단부면에 밀착하여 용접되는 플랜지부(522)와, 상기 플랜지부(522)로부터 연장되어 상기 컨트롤 암(100) 단부의 오목 홈(120)에 삽입되어 용접되는 삽입 단부(524)를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 로어 컨트롤 암 조립체에 있어서, 상기 리어 마운팅 핀(500)의 소재는 단조강 또는 주강으로 구성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 전방 현가 장치의 로어 컨트롤 암 조립체에 의하면, 리어 마운팅 핀이 그 자체로 컨트롤 암에 결합 가능한 형태의 단일체로 이루어져서 컨트롤 암에 직접 용접된다. 즉, 리어 마운팅 핀을 보강재 없이 원피스 타입으로 컨트롤 암에 결합시킬 수 있으므로, 부품 수가 줄어들고 제조가 쉬우며 차량 중량을 줄일 수 있다.
또한, 리어 마운팅 핀을 단일체로 구성하여 보강재 없이 컨트롤 암에 직접 결합하는 구조에 의해, 리어 마운팅 핀과 보강재의 용접부에 대한 결합강도나 용접결함의 문제가 근본적으로 해소된다.
또한, 리어 마운팅 핀이 단일체로 이루어지더라도 그것의 플랜지부가 컨트롤 암의 단부면에 밀착하여 용접되는 구조를 가지므로 하중에 대한 충분한 지지력과 용접강도의 확보가 가능하다. 또한, 이에 따라 삽입부의 길이를 줄일 수 있어 컨트롤 암의 용접 열 영향 범위 및 열 손상을 줄일 수 있고 품질 향상에 기여할 수 있다.
도 1은 종래의 전방 현가 장치의 로어 컨트롤 암 조립체의 사시도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 1의 저면도이다.
도 4는 도 3의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 로어 컨트롤 암 조립체의 사시도이다.
도 6은 도 5의 평면도이다.
도 7은 도 5의 저면도이다.
도 8은 도 7에서 리어 제2 부시를 단면을 취해 나타낸 확대도이다.
도 9는 본 발명의 리어 마운팅 핀의 형태를 나타낸 평면도이다.
도 10은 본 발명의 리어 마운팅 핀의 형태를 나타낸 사시도이다.
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 전방 현가 장치의 로어 컨트롤 암 조립체의 외관을 전체적으로 보여주는 것으로서, 도 5에는 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 평면도가, 도 7에는 저면도가 도시되어 있다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 로어 컨트롤 암 조립체(2a)는, 프레스 강판으로 이루어지는 컨트롤 암(100)과, 컨트롤 암(100)의 일측에 설치되는 볼 조인트(200)와, 컨트롤 암(100)의 볼 조인트(20)의 반대측 전방 및 후방에 설치되는 프런트 제1 부시(300) 및 리어 제2 부시(400)와, 리어 제2 부시(400)의 장착을 위해 볼 조인트(20) 반대측의 컨트롤 암(100)의 후방 단부에 용접 결합되는 리어 마운팅 핀(500)을 포함한다.
상기의 볼 조인트(200)는 너클에 연결되고, 프런트 제1 부시(300) 및 리어 제2 부시(400)는 차체 크로스 멤버에 설치되는 크레들과 결합한다.
본 발명에 있어서, 상기의 리어 마운팅 핀(500)은, 단일의 소재와 단일의 몸체로 이루어져서 직접 컨트롤 암(100)에 용접결합된다. 따라서 리어 마운팅 핀(500)과 컨트롤 암(100) 사이에 종래의 보강재와 같은 어떠한 중간 부재도 개재되지 않는 형태이다.
단일체로 이루어지는 리어 마운팅 핀(500)은 축부(510)와 결합부(520)를 가진다. 축부(510)에는 리어 제2 부시(400)가 결합된다. 결합부(520)는 축부(510)와 단일체를 유지하면서 연장되며, 컨트롤 암(100)의 후방 단부에 끼워질 수 있는 형태로 이루어져서 컨트롤 암(100)의 후반 단부에 용접결합된다.
이처럼 본 발명은, 리어 마운팅 핀(500)이 그 자체로 컨트롤 암(100)에 결합 가능한 형태의 단일체로 이루어져서 중간 매개물(예; 종래의 보강판) 없이 컨트롤 암(100)에 직접 용접된다. 따라서, 리어 마운팅 핀과 보강판을 별로로 제조할 필요도 없고 별도로 용접할 필요도 없으므로 부품 수가 줄어들고 제조가 쉬울 뿐만 아니라 차량 중량을 줄이는데에도 일조할 수 있다.
또한, 리어 마운팅 핀(500)이 단일체로 이루어져서 보강재(보강판) 없이 컨트롤 암(100)에 직접 결합되는 구조를 가지므로, 리어 마운팅 핀(500)과 보강재의 용접부에 대한 결합강도나 용접결함의 문제가 근본적으로 해소된다.
도 8 내지 도 10은 상기의 리어 마운팅 핀(500)의 구체적인 구조를 보여주는 것으로서, 도 8에는 저면 확대 단면도가 도시되어 있고, 도 9에는 리어 마운팅 핀(500)의 평면도가 도시되어 있으며, 도 10에는 리어 마운팅 핀(500)의 사시도가 도시되어 있다.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 리어 마운팅 핀(500)의 결합부(520)는 플랜지부(522)와 삽입 단부(524)를 포함한다.
플랜지부(522)는, 축부(510)로부터 외향 확장되어 컨트롤 암(100)의 단부면에 밀착하여 용접된다. 즉, 플랜지부(522)가 컨트롤 암(100)의 단부면을 막는 형태로 밀착되어 컨트롤 암(100)의 단부 테두리를 따라 용접된다.
삽입 단부(524)는, 플랜지부(522)로부터 연장되어서 컨트롤 암(100)의 단부 부분의 오목 홈(120)에 삽입되며, 삽입 단부(524)의 테두리를 따라 컨트롤 암(100)의 내면과 용접한다.
좀 더 구체적으로, 상기 플랜지부(522)는 사각의 단면으로 이루어져서, 상기 컨트롤 암(100)의 '∪'형 단면의 오목 홈(120)의 단부면(100a)에 밀착한다.
또한, 상기 삽입 단부(524)는, 상기 컨트롤 암(100)의 '∪'형 단면의 오목 홈(120)의 바닥면과 양측 내벽에 밀착하는 저부(524a)와 양쪽 측부(524b)를 가지는 '∪'형 단면으로 이루어진다. 그리고, 상기 플랜지부(522)의 단부면과 상기 오목 홈(120)의 단부면(100a)의 외곽 테두리(122)가 용접접합되고, 상기 리어 마운팅 핀(500)의 삽입 단부(524)의 저부(524a) 및 양쪽 측부(524b)가 이루는 외곽 테두리(524-1)가 상기 컨트롤 암(100)의 오목 홈(120)의 바닥면 및 양쪽 내벽면에 용접 접합된다.
이와 같은 결합부(520)의 구조에 의하면, 리어 마운팅 핀(500)의 플랜지부(522)가 컨트롤 암(100)의 단부면을 넓게 막는 형태로 밀착하여 용접되므로, 플랜지부(522)와 컨트롤 암(100)의 지지 강도가 높고 구조적 안정성이 높아 굽힘, 비틀림 등의 하중에 대해 충분한 강성을 유지할 수 있다.
따라서, 보강판과 같은 중간 개재물을 배제하고 단일체의 리어 마운팅 핀(500)을 직접 컨트롤 암(100)에 결합하더라도 하중에 대한 충분한 지지력과 용접강도의 확보가 가능해진다. 또한, 이러한 장점에 의하면 삽입 단부(524)의 길이를 줄이더라도 충분한 결합 강도를 확보할 수 있으므로 컨트롤 암(100)에 가해지는 용접 열 영향 범위(길이)를 줄일 수 있고 품질 향상에 기여할 수 있다.
한편, 리어 마운팅 핀(500)의 소재는 충분한 강성을 가지도록 일반적인 구조용 강재 대신에 단조강(forged steel) 또는 주강(casted steel, 鑄鋼)으로 구성하는 것이 바람직하다.
단조품으로 구성할 경우에는, 축부(510)와 결합부(520)의 전체적인 형태를 단조 공정에서 형성하고, 리어 제2 부시(400)가 결합되는 축부(510) 부분은 절삭 가공하여 치수를 맞춘다. 컨트롤 암(100)에 밀착되는 플랜지부(522) 부분은 평면 절삭할 수도 있으나 단조 상태 그대로 밀착시켜 용접할 수도 있다.
단조품이 아니라 주강품으로 제조하는 경우에는, 플랜지부(522)와 삽입 단부(524)의 형상을 쉽게 만들 수 있다.
이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.
2a : 컨트롤 암 조립체
100 : 컨트롤 암
100a : 단부면
120 : 오목 홈
122 : 외곽 테두리
200 : 볼 조인트
300 : 프런트 제1 부시
320 : 브래킷
400 : 리어 제2 부시
420 : 클램프
500 : 리어 마운팅 핀
510 : 축부
520 : 결합부
522 : 플랜지부
524 : 삽입 단부
524-1 : 외곽 테두리
524a : 저부
524b : 측부

Claims (3)

  1. 일측 단부에 '∪'형 단면의 오목 홈(120)을 가지는 컨트롤 암(100)과,
    상기 컨트롤 암(100)의 일측에 설치되는 볼 조인트(200)와,
    상기 컨트롤 암(100)의 볼 조인트(20)의 반대측 전방 및 후방에 설치되는 프런트 제1 부시(300) 및 리어 제2 부시(400)와,
    상기 리어 제2 부시(400)의 장착을 위해, 상기 볼 조인트(20) 반대측의 컨트롤 암(100)의 후방 단부에 용접 결합되는 리어 마운팅 핀(500)을 포함하며,
    상기 리어 마운팅 핀(500)은,
    단조강 또는 주강의 소재로 단일의 몸체로 이루어지고,
    상기 리어 제2 부시(400)가 결합되는 축부(510)와, 상기 컨트롤 암(100)의 '∪'형 단면의 오목 홈(120)에 삽입가능한 형태로 상기 축부(510)로부터 단일체를 유지하면서 연장되어 상기 컨트롤 암(100)의 후방 단부에 끼워져 용접결합되는 결합부(520)를 포함하며,
    상기 결합부(520)는,
    상기 축부(510)로부터 외향 확장되어 상기 컨트롤 암(100)의 '∪'형 단면의 오목 홈(120)의 단부면(100a)에 밀착하는 사각 단면의 플랜지부(522)와, 상기 플랜지부(522)로부터 연장되고 상기 컨트롤 암(100)의 '∪'형 단면의 오목 홈(120)의 바닥면과 양측 내벽에 밀착하는 저부(524a)와 양쪽 측부(524b)를 가지는 '∪'형 단면의 삽입 단부(524)를 포함하며, 상기 플랜지부(522)의 단부면과 상기 오목 홈(120)의 단부면(100a)의 외곽 테두리(122)가 용접접합되고, 상기 삽입 단부(524)의 저부(524a) 및 양쪽 측부(524b)가 이루는 외곽 테두리(524-1)가 상기 오목 홈(120)의 바닥면 및 양쪽 내벽면에 용접접합되는 것을 특징으로 하는 전방 현가 장치의 로어 컨트롤 암 조립체.
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