KR101348908B1 - 능동형 스태빌라이저 - Google Patents

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KR101348908B1
KR101348908B1 KR1020130105940A KR20130105940A KR101348908B1 KR 101348908 B1 KR101348908 B1 KR 101348908B1 KR 1020130105940 A KR1020130105940 A KR 1020130105940A KR 20130105940 A KR20130105940 A KR 20130105940A KR 101348908 B1 KR101348908 B1 KR 101348908B1
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임만승
박진용
이수창
손승희
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대원강업 주식회사
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Abstract

본 발명은 능동형 스태빌라이저에 관한 것으로, 그 목적은 능동형 스태빌라이저를 구성하는 액추에이터와 하프 스태빌라이저 바를 분해 및 조립이 가능하도록 한 능동형 스태빌라이저를 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 모터의 구동에 의하여 서로 반대방향으로 회전하는 두 출력축이 좌우 양단에 구비되고, 상기 출력축과 함께 회전하는 제1 동력전달부재가 두 출력축에 구비된 액추에이터; 상기 액추에이터에 일측단이 결합되고, 차륜측에 타측단이 결합되되, 상기 제1 동력전달부재와 요철구조에 의해 맞물려 회전하는 제2 동력전달부재가 일측단에 구비된 것으로 이루어지며, 액추에이터의 좌우 양단에 각각 결합되는 하프 스태빌라이저 바; 및 상기 액추에이터의 좌우 양단에 각각 결합되어 상기 제2 동력전달부재가 제1 동력전달부재와 요철구조에 의해 맞물린 상태를 유지하도록 제2 동력전달부재를 가압하는 캡으로 구성되며, 상기 제2 동력전달부재가 설치되는 하프 스태빌라이저 바의 일측단에는 스틸튜브가 더 설치되되, 상기 스틸튜브는 제2 동력전달부재와 하프 스태빌라이저 바의 사이에 위치하도록 설치된 것을 특징으로 하는 능동형 스태빌라이저를 제공한다.

Description

능동형 스태빌라이저{Active Roll Stabilizer}
본 발명은 능동형 스태빌라이저에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액추에이터와 하프 스태빌라이저 바를 자유롭게 분해 및 조립할 수 있도록 한 능동형 스태빌라이저에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 현가장치를 구성하는 스태빌라이저(Stabilizer)는 차체의 횡방향으로 연장되는 구조를 갖도록 장착되어 차량의 주행 중 좌/우측 현가장치의 상대적인 거동자세의 변화에 따라 발생되는 차체의 롤링을 자체적으로 갖고 있는 롤 강성을 매개로 완화시킴으로서, 차체의 자세를 안정화시키는 것이다.
이러한 스태빌라이저는 단일 환봉 또는 파이프 소재를 적정 길이로 절단하고, 절단된 소재를 성형하여 스태빌라이저로서 요구되는 형상을 갖도록 가공한 다음, 열처리와 쇼트피닝 및 도장 등의 공정을 거쳐 제작하게 된다.
그러나 상기와 같이 단일 소재로 제작되는 스태빌라이저는 수동형 스태빌라이저(passive stabilizer)로서, 제작이 용이하고 생산단가가 낮은 이점을 갖고 있으나, 앞서 설명된 바와 같이, 자체적으로 갖고 있는 고유의 롤 강성을 이용하여 롤 현상을 제어하게 되므로, 차량의 주행 시 발생하는 다양한 형태의 롤을 모두 다 효과적으로 억제시키기 어려운 문제점을 갖고 있다.
이에 따라 스태빌라이저의 롤 강성을 상황에 따라 조절할 수 있도록 액추에이터를 구비하는 능동형 스태빌라이저(Active stabilizer)의 사용이 증가되고 있다.
상기 능동형 스태빌라이저는 두 개의 하프 스태빌라이저 바가 액추에이터의 양단에 결합된 것으로 구성되어 차량에 발생하는 롤의 크기에 따라 액추에이터가 작동하여 스태빌라이저의 롤 강성을 조절함으로서 차량의 자세를 안정화시키도록 되어 있다.
상기와 같은 능동형 스태빌라이저의 제작은 액추에이터의 양단에 결합될 두 하프 스태빌라이저 바를 각기 제작한 후, 액추에이터와 결합하는 방식으로 제작하게 된다.
한편, 액추에이터와 하프 스태빌라이저 바의 결합은 액추에이터와 하프 스태빌라이저 바의 결합부에 용접을 실시하는 방식으로 이루어지고 있다.
그러나, 상기와 같이 액추에이터와 하프 스태빌라이저 바를 용접으로 결합하게 되면, 액추에이터와 하프 스태빌라이저 바의 분해가 불가능하므로, 액추에이터 또는 하프 스태빌라이저 바만을 선택적으로 교체할 수 없는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2012-0062151호 (2012.06.14)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 능동형 스태빌라이저를 구성하는 액추에이터와 하프 스태빌라이저 바를 분해 및 조립이 가능하도록 한 능동형 스태빌라이저를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 액추에이터와의 결합을 위한 제2 동력전달부재를 하프 스태빌라이저 바에 설치함에 있어서, 제2 동력전달부재와 하프 스태빌라이저 바의 사이에 스틸튜브를 설치하여 제2 동력전달부재를 하프 스태빌라이저 바에 고정시키기 위한 용접과정에서 발생되는 열로 인한 하프 스태빌라이저 바의 손상을 최소화한 능동형 스태빌라이저를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 모터의 구동에 의하여 서로 반대방향으로 회전하는 두 출력축이 좌우 양단에 구비되고, 상기 출력축과 함께 회전하는 제1 동력전달부재가 두 출력축에 구비된 액추에이터; 상기 액추에이터에 일측단이 결합되고, 차륜측에 타측단이 결합되되, 상기 제1 동력전달부재와 요철구조에 의해 맞물려 회전하는 제2 동력전달부재가 일측단에 구비된 것으로 이루어지며, 액추에이터의 좌우 양단에 각각 결합되는 하프 스태빌라이저 바; 및 상기 액추에이터의 좌우 양단에 각각 결합되어 상기 제2 동력전달부재가 제1 동력전달부재와 요철구조에 의해 맞물린 상태를 유지하도록 제2 동력전달부재를 가압하는 캡으로 구성되며, 상기 제2 동력전달부재가 설치되는 하프 스태빌라이저 바의 일측단에는 스틸튜브가 더 설치되되, 상기 스틸튜브는 제2 동력전달부재와 하프 스태빌라이저 바의 사이에 위치하도록 설치된 것을 특징으로 하는 능동형 스태빌라이저를 제공한다.
또한 본 발명은, 상기 스틸튜브가 하나 이상의 핀을 매개로 하프 스태빌라이저 바와 결속되고, 용접에 의하여 하프 스태빌라이저 바 및 제2 동력전달부재에 고정된 능동형 스태빌라이저를 제공한다.
또한 본 발명은, 상기 캡이 액추에이터에 나사결합된 능동형 스태빌라이저를 제공한다.
또한 본 발명은, 상기 제1 동력전달부재와 제2 동력전달부재는 기어치에 의해 서로 맞물려 회전하는 능동형 스태빌라이저를 제공한다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 능동형 스태빌라이저의 유지보수나 튜닝을 위하여 액추에이터 또는 하프 스태빌라이저 바를 다른 규격의 것으로 교체하고자 하는 경우, 액추에이터와 하프 스태빌라이저 바를 분리하여 다른 것으로 손쉽게 교체할 수 있으므로, 유지보수 및 튜닝의 편의성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 제2 동력전달부재를 하프 스태빌라이저 바에 용접하여 결합하는 과정에서 발생되는 열에 의한 하프 스태빌라이저 바의 손상을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 능동형 스태빌라이저의 사시도,
도 2 는 본 발명에 따른 능동형 스태빌라이저의 분해사시도,
도 3 은 본 발명에 따른 구성하는 액추에이터와 하프 스태빌라이저 바의 결합구조를 나타낸 개략도,
도 4 는 본 발명에 따른 제2 동력전달부재와 하프 스태빌라이저 바의 결합구조를 보인 단면도,
도 5 는 본 발명에 따른 또 다른 제2 동력전달부재와 하프 스태빌라이저 바의 결합구조를 보인 단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 능동형 스태빌라이저의 사시도를, 도 2는 본 발명에 따른 능동형 스태빌라이저의 분해사시도를, 도 3은 본 발명에 따른 구성하는 액추에이터와 하프 스태빌라이저 바의 결합구조를 나타낸 개략도를, 도 4는 본 발명에 따른 제2 동력전달부재와 하프 스태빌라이저 바의 결합구조를 보인 단면도를, 도 5는 본 발명에 따른 또 다른 제2 동력전달부재와 하프 스태빌라이저 바의 결합구조를 보인 단면도를 도시하고 있다.
본 발명에 따른 능동형 스태빌라이저는 액추에이터(110)와, 하프 스태빌라이저 바(120,130)와, 캡(140,150)으로 구성된다.
상기 액추에이터(110)는 모터(111)와 감속기(112)와 회로유닛(113)을 포함하는 것으로 구성된다. 이러한 액추에이터(110)는 모터의 구동에 의해 발생되는 회전력을 상기 감속기를 통해 전달받아 회전하는 출력축(114,115)이 좌우 양단에 구비되며, 상기 좌우 양단에 구비된 두 출력축(114,115)은 감속기를 통해 회전력을 전달받아 서로 다른 방향으로 회전하는 구조를 갖는다. 이와 같은 액추에이터(110)는 능동형 스태빌라이저에 이미 널리 사용되고 있는 바, 액추에이터(110)의 기본적인 작동구조에 대한 설명은 생략하도록 한다.
다만, 본 발명에 따른 액추에이터(110)의 경우, 상기 두 출력축(114,115)의 단부에 하프 스태빌라이저 바(120,130)와 결합되어 회전력을 전달하기 위한 제1 동력전달부재(116,117)가 설치되고, 액추에이터(110)를 구성하는 하우징의 양 끝단부에는 캡(140,150)의 나사결합을 위한 암나사 또는 수나사가 형성된 점에 있어서 공지의 액추에이터와 차이가 있다. 참고로 도 3에는 액추에이터(110)를 구성하는 하우징의 양 끝단부에 암사나(IT)가 형성된 구조가 도시되어 있다.
상기 제1 동력전달부재(116,117)는 출력축(114,115)과 함께 회전하도록 출력축(114,115)에 고정된 구조로 설치된다.
한편, 두 출력축(114,115)에 각각 설치되는 제1 동력전달부재(116,117)는 액추에이터의 구조에 따라 서로 동일한 구조로 구성될 수도 있고, 서로 다른 구조로 구성될 수도 있다.
예컨대, 도 3의 우측에 위치한 제1 동력전달부재(116)는, 원형의 판재로써 하프 스태빌라이저 바(120)와 마주하게 되는 측면에 기어치(116a)가 형성된 것으로 이루어진 치차로 구성되고, 좌측에 위치한 제1 동력전달부재(117)는 원통형의 구조로서 내주면에 기어치(117a)가 형성된 치차로 구성된 구조가 개시되어 있다.
이와 같은 제1 동력전달부재(116,117)는 기어치(116a,117a)와 같이 요(凹)부와 철(凸)부가 반복적으로 형성된 요철구조에 의하여 후술된 제2 동력전달부재(121,131)와 맞물림에 의한 동력전달이 가능한 구조로 결합될 수도 있으며, 또한 제1 동력전달부재(116,117)에 요(凹)부 또는 철(凸)부를 형성하고, 이처럼 제1 동력전달부재(116,117)에 형성된 요(凹)부 또는 철(凸)부와 결합되는 요(凹)부 또는 철(凸)부를 제2 동력전달부재(121,131)에 형성함으로써, 제1,2 동력전달부재를 맞물림에 의한 동력전달이 가능한 구조로 결합할 수 있다.
상기 하프 스태빌라이저 바(120,130)는 두 개로 구성되며, 각각의 하프 스태빌라이저 바(120,130)는 일측단이 액추에이터(110)에 구비된 제1 동력전달부재(116,117)와 결합되고, 타측단은 차륜측에 연결되며. 공지의 마운팅 부시(B)에 의하여 차체에 고정되는 구조를 갖는다.
한편, 상기 제1 동력전달부재(116,117)와 결합되어 출력축(114,115)의 회전력을 하프 스태빌라이저 바(120,130)로 전달하기 위한 제2 동력전달부재(121,131)가 하프 스태빌라이저 바(120,130)의 일측단에 구비된다. 여기서 언급된 '일측단'은 액추에이터(110)와 연결되는 단부를 의미한다.
한편, 상기 제2 동력전달부재(121,131)는 하프 스태빌라이저 바(120,130)에 고정되는 고정부(121a,131a)와, 상기 고정부(121a,131a)를 중심으로 하여 방사형의 구조로 확장된 플랜지부(121b,131b)로 구성되며, 상기 플랜지부(121b,131b)에는 제1 동력전달부재(116,117)에 형성된 요철구조에 대응하여 맞물리는 요철구조가 형성되어 있다.
상기 제2 동력전달부재(121,131)에 형성되는 요철구조는, 플랜지부(121b)의 측면, 즉 제1 동력전달부재(116)와 마주하는 측면에 형성된 기어치(121c)로 구성될 수도 있고, 플랜지부(131b)의 외주면에 형성된 기어치(131c)로 구성될 수도 있으며, 플랜지부(131b)의 외주면에 기어치(131c)가 형성되는 경우, 플랜지부(131b)의 외주면은 액추에이터(110) 방향으로 갈수록 직경이 점차적으로 감소하는 원추형의 구조로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 고정부(121a,131a)는 하프 스태빌라이저 바(120,130)에 고정됨에 있어서, 스틸튜브(122,132)를 매개로 하여 하프 스태빌라이저 바(120,130)에 고정되며, 더불어 고정부(121a,131a)와 스틸튜브(122,132)를 관통하여 하프 스태빌라이저 바(120,130)에 밀착되는 볼트(B1,B2)에 의하여 하프 스태빌라이저 바(120,130)에 고정된다.
보다 구체적으로, 스틸튜브(122,132)는 하프 스태빌라이저 바(120,130)의 일측단부를 감싸도록 설치되고, 이처럼 설치되는 스틸튜브(122,132)는 하나 이상의 키(123,133)에 의하여 하프 스태빌라이저 바(120,130)와 결속되며, 최종적으로 용접에 의하여 하프 스태빌라이저 바(120,130)에 고정된다.
이와 같이 설치된 스틸튜브(122,132)를 제2 동력전달부재(121,131)의 고정부(121a,131a)가 감싸도록 제2 동력전달부재(121,131)가 설치되며, 이처럼 설치된 제2 동력전달부재(121,131)는 용접에 의하여 스틸튜브(122,132) 및 하프 스태빌라이저 바(120,130)에 고정된다.
상술한 바와 같이, 제2 동력전달부재(121,131)를 하프 스태빌라이저 바(120,130)에 설치함에 있어서, 스틸튜브(122,132)를 매개로 하여 설치하게 되면, 제2 동력전달부재(121,131)를 하프 스태빌라이저 바(120,130)에 고정하기 위한 용접 시 발생되는 열에 의한 하프 스태빌라이저 바(120,130)의 손상을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
상기 캡(140,150)은 하프 스태빌라이저 바(120,130)를 액추에이터(110)에 분해조립이 가능한 구조로 결합시키는 것으로, 가압부(141,151)와 조립부(142,152)로 구성되며, 가압부(141,151)와 조립부(142,152)는 일체형의 구조로 형성되어 있다.
한편, 상기 가압부(141,151)는 하프 스태빌라이저 바(120,130)에 설치된 제2 동력전달부재(121,131)가 액추에이터(110)의 제1 동력전달부재(116,117)에 밀착되도록 제2 동력전달부재(121,131)을 가압하는 것으로, 하프 스태빌라이저 바(120,130)가 관통하는 구멍이 중앙부에 형성된 원통형의 블록으로, 바깥쪽 측면에는 다수개의 홈(143,153)이 형성되며, 이처럼 형성된 홈(143,153)에 공구를 결합하여 캡(140,150)을 회전시킬 수 있도록 구성된다. 이때 상기 공구는 일측 끝단에 손잡이가 구성되고, 타측 끝단에는 상기 캡(140,150)에 형성된 홈(143,153)에 삽입되어 캡(140,150)과 결합되는 두 개 이상의 돌기가 형성된 것으로 구성될 수 있으며, 이러한 공구는 다양한 구조로서 제작하여 사용할 수 있는 바, 공구에 대한 보다 구체적인 설명 및 도시는 생략하도록 한다.
상기 조립부(142,152)는 가압부(141,151)로부터 액추에이터(110)로 방향으로 연장된 구조로 형성된 원통형의 부분으로, 이러한 조립부(142,152)의 끝단부 외주면 또는 내주면에는 나사산이 형성되며, 이처럼 조립부(142,152)에 형성된 나사산이 액추에이터(110)의 하우징에 형성된 나사산에 체결됨으로써 캡(140,150)의 조립이 이루어지게 된다. 한편 조립부(142,152)가 액추에이터(110)와 나사결합되는 과정에서 가압부(141,151)는 제1,2 동력전달부재가 요철구조에 의해 견고히 맞물리도록 제2 동력전달부재(121,131)를 가압하게 된다.
이러한 구조의 캡(140,150)은 하프 스태빌라이저 바(120,130)에 스틸튜브(122,132)와 제2 동력전달부재(121,131)를 설치하기 전 미리 하프 스태빌라이저 바(120,130)에 설치되며, 스틸튜브(122,132)와 제2 동력전달부재(121,131)의 설치가 완료되면, 제2 동력전달부재(121,131)를 가압하도록 캡(140,150)을 이동시켜 액추에이터(110)에 체결하게 된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 능동형 스태빌라이저는 하프 스태빌라이저 바(120,130)에 설치된 제2 동력전달부재(121,131)가 액추에이터(110)에 구비된 제1 동력전달부재(116,117)에 요철구조에 의해 맞물리도록 하프 스태빌라이저 바(120,130)를 배치한 후, 하프 스태빌라이저 바(120,130)에 가설치된 캡(140,150)을 이동시켜 제2 동력전달부재(121,131)를 가압한 채로 액추에이터(110)에 체결되도록 함으로써 액추에이터(110)와 하프 스태빌라이저 바(120,130)를 조립하게 된다.
위와 같은 방법으로 액추에이터(110)의 양측에 하프 스태빌라이저 바(120,130)를 각각 조립함으로써, 본 발명에 따른 능동형 스태빌라이저가 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 능동형 스태빌라이저는, 일반적인 능동형 스태빌라이저와 마찬가지로, 차량에 발생하는 롤의 크기에 따라 액추에이터(110)가 작동하여 하프 스태빌라이저 바(120,130)를 적절하게 회전시킴으로써 스태빌라이저의 롤 강성을 차량의 자세에 따라 조정하게 된다.
한편, 튜닝 또는 유지보수를 위하여 하프 스태빌라이저 바(120,130)나 액추에이터(110)의 교체가 요구되는 경우, 캡(140,150)을 회전시켜 액추에이터(110)로부터 분리하게 되면, 액추에이터(110)와 하프 스태빌라이저 바(120,130)를 손쉽게 분리할 수 있으므로, 액추에이터(110)나 하프 스태빌라이저 바(120,130)를 손쉽게 교체할 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 액추에이터 114: 출력축
115: 출력축 116: 제1 동력전달부재
116a: 기어치 117: 제1 동력전달부재
117a: 기어치 120: 하프 스태빌라이저 바
121: 제2 동력전달부재 121c: 기어치
122: 스틸튜브 123: 핀
130: 하프 스태빌라이저 바 131: 제2 동력전달부재
131c: 기어치 132: 스틸튜브
133: 핀 140: 캡
150: 캡

Claims (4)

  1. 모터의 구동에 의하여 서로 반대방향으로 회전하는 두 출력축(114,115)이 좌우 양단에 구비되고, 상기 출력축(114,115)과 함께 회전하는 제1 동력전달부재(116,117)가 두 출력축(114,115)에 구비된 액추에이터(110);
    상기 액추에이터(110)에 일측단이 결합되고, 차륜측에 타측단이 결합되되, 상기 제1 동력전달부재(116,117)와 요철구조에 의해 맞물려 회전하는 제2 동력전달부재(121,131)가 일측단에 구비된 것으로 이루어지며, 액추에이터(110)의 좌우 양단에 각각 결합되는 하프 스태빌라이저 바(120,130); 및
    상기 액추에이터(110)의 좌우 양단에 각각 결합되어 상기 제2 동력전달부재(121,131)가 제1 동력전달부재(116,117)와 요철구조에 의해 맞물린 상태를 유지하도록 제2 동력전달부재(121,131)를 가압하는 캡(140,150)으로 구성되며,
    상기 제2 동력전달부재(121,131)가 설치되는 하프 스태빌라이저 바(120,130)의 일측단에는 스틸튜브(122,132)가 더 설치되되, 상기 스틸튜브(122,132)는 제2 동력전달부재(121,131)와 하프 스태빌라이저 바(120,130)의 사이에 위치하도록 설치된 것을 특징으로 하는 능동형 스태빌라이저.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스틸튜브(122,132)는 하나 이상의 핀(123,133)을 매개로 하프 스태빌라이저 바(120,130)와 결속되고, 용접에 의하여 하프 스태빌라이저 바(120,130) 및 제2 동력전달부재(121,131)에 고정된 것을 특징으로 하는 능동형 스태빌라이저.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 캡(140,150)은 액추에이터(110)에 나사결합된 것을 특징으로 하는 능동형 스태빌라이저.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 동력전달부재(116,117)와 제2 동력전달부재(121,131)는 기어치에 의해 서로 맞물려 회전하는 것을 특징으로 하는 능동형 스태빌라이저.
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