KR101364981B1 - 차량용 토션 빔과 이를 이용한 차량용 커플드 토션 빔 액슬 - Google Patents

차량용 토션 빔과 이를 이용한 차량용 커플드 토션 빔 액슬 Download PDF

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Abstract

차량용 토션 빔과 이를 이용한 차량용 커플드 토션 빔 액슬이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 토션 빔은 길이방향을 따라 역 "V"자 형상으로 형성되며, 양 단부에는 확장부를 형성하는 토션 빔 어퍼 멤버; 및 길이방향을 따라 중앙부는 역 "V"자 형상으로 형성되며, 상기 중앙부로부터 양 단부로 갈수록 상기 역 "V"자 형상이 점차적으로 평평하게 펴지는 형상으로 형성되어 상기 양 단부는 수평부로 형성되는 보강부재를 포함하며, 상기 보강부재는 상기 토션 빔 어퍼 멤버의 하부에 조립된다.

Description

차량용 토션 빔과 이를 이용한 차량용 커플드 토션 빔 액슬{TORSION BEAM FOR VEHICLE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF AND COUPLED TORSION BEAM AXLE FOR VEHICLE USING THE SAME}
본 발명은 차량용 커플드 토션 빔 액슬에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토션 빔의 길이방향을 따라 단면 형상이 가변되도록 한 차량용 토션 빔과 이를 이용한 차량용 커플드 토션 빔 액슬에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 커플드 토션 빔 액슬(CTBA; Coupled Torsion Beam Axle)은 단순한 부품으로 구성되어 설계 성능 영역이 높지 않음에도 불구하고, 낮은 생산 단가와 작은 중량에 비해 상대적으로 높은 주행 안정성을 보여 주로 경차 및 준 중형차의 후륜 현가장치에 적용되어 왔다.
이러한 커플드 토션 빔 액슬(CTBA)의 구성은, 도 1에 도시된 바와 같이, 차폭 방향으로 토션 빔(1)이 구비되고, 상기 토션 빔(1)의 양단에는 차체의 길이방향으로 각각 트레일링 암(3)이 용접으로 고정된다.
상기 트레일링 암(3)의 후방 외측에는 스핀들 브래킷(5)이 각각 구성되어 타이어와 휠(7)을 장착하기 위한 캐리어가 회전 가능하게 설치된다.
그리고 상기 각 트레일링 암(3)의 선단에는 차체와 연결하기 위한 마운팅 부시(9)가 구성되고, 후방 내측에는 현가계의 현가 스프링(11)을 장착하기 위한 스프링 시트(13)와 쇽 업소버(15)를 연결하기 위한 쇽 업소버 마운터(17)가 설치된다.
이러한 커플드 토션 빔 액슬은 토션 빔(1)의 토션 변형 특성으로 인하여 휠(Wheel)의 위치가 가변되는 특징이 있으며, 토션 빔(1)의 변형, 트레일링 암(3)의 위치 및 마운팅 부시(9) 특성에 의해서 범프(Bump)시에 토우 인(Toe-In)으로 유도가 가능한 거동 특성을 나타낸다.
이와 같이, 종래의 커플드 토션 빔 액슬에 적용되는 토션 빔(1)은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 단면이 길이방향을 따라 역 "V"자 형상을 갖거나, 도 3에서 도시한 바와 같이, 역 "V"자 형상의 내측에 보강재(20)가 용접된 일정한 형상을 갖는다.
그러나 상기와 같은 종래의 토션 빔 액슬에서는 토션 빔(1)이 일정한 단면을 가지고 있기 때문 토션 빔의 롤 강성을 탄력적으로 유지할 수 없으므로, 승차감에 좋지 않은 거동 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 트레일링 암(3)을 통하여 전달되는 횡력, 전후력, 제동력의 영향에 의해 토션 빔(1)과 트레일링 암(3)의 연결부 내구성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 토션 빔의 길이방향을 따라 단면 형상이 가변되도록 하여 토션 빔이 항상 적절한 롤 강성을 유지하도록 유도하여 승차감을 향상시키고, 토션 빔에 폐단면을 형성하여 토션 빔의 내구성을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 토션 빔과 이를 이용한 차량용 커플드 토션 빔 액슬을 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 길이방향을 따라 역 "V"자 형상으로 형성되며, 양 단부에는 확장부를 형성하는 토션 빔 어퍼 멤버; 및 길이방향을 따라 중앙부는 역 "V"자 형상으로 형성되며, 상기 중앙부로부터 양 단부로 갈수록 상기 역 "V"자 형상이 점차적으로 평평하게 펴지는 형상으로 형성되어 상기 양 단부는 수평부로 형성되는 보강부재를 포함하며, 상기 보강부재는 상기 토션 빔 어퍼 멤버의 하부에 조립되는 것을 특징으로 하는 차량용 토션 빔을 제공할 수 있다.
또한, 상기 토션 빔 어퍼 멤버와 보강부재는 상호 조립을 위하여 상기 토션 빔 어퍼 멤버의 서로 대향하는 하단 가장자리를 따라 소정간격으로 다수개의 결합홀이 형성되고, 상기 보강부재는 양측 가장자리를 따라 상기 토션 빔 어퍼 멤버의 각 결합홀에 끼워져서 결합되는 다수개의 결합돌기가 형성될 수 있다.
또한, 상기 다수개의 결합돌기는 상기 다수개의 결합홀에 끼워져 결합된 상태로, 결합홀 둘레에 용접될 수 있다.
또한, 상기 토션 빔 어퍼 멤버와 상기 보강부재 사이에는 연속된 폐단면이 형성될 수 있다.
또한, 상기 폐단면은 상기 보강부재의 중앙부에서 가장 작고, 상기 보강부재의 양 단부로 갈수록 점차적으로 확대될 수 있다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시예에서는 상기한 토션 빔; 및 상기 토션 빔의 양 단부에 각각 결합되는 트레일링 암을 포함하는 차량용 커플드 토션 빔 액슬을 제공할 수 있다.
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본 발명의 실시예는 토션 빔의 길이방향을 따라 단면 형상이 가변되도록 하여 토션 빔이 항상 적절한 롤 강성을 유지하도록 유도하여 승차감을 향상시킨다.
또한, 토션 빔에 폐단면을 형성하여 토션 빔의 내구성을 향상시킨다.
또한, 상기 폐단면을 형성하도록 토션 빔을 이루는 토션 빔 어퍼 멤버와 보강부재는 결합홀에 결합돌기가 끼워진 상태로 결합돌기를 결합홀의 둘레에 용접하여 조립함으로 조립부 강성을 확보하며, 토션 빔 어퍼 멤버와 보강부재 사이의 용접을 위한 오버랩 량을 줄여서 중량을 저감할 수 있다.
또한, 상기 토션 빔 어퍼 멤버와 보강부재는 각각 프레스로 성형할 수 있으므로 제작이 용이하고, 상기 가변되는 단면의 형상을 변경하여 토션 빔의 롤 강성을 용이하게 조절할 수 있다.
도 1은 일반적인 커플드 토션 빔 액슬이 적용되는 후륜 현가장치의 사시도이다.
도 2와 도 3은 종래 기술에 따른 커플드 토션 빔 액슬에 적용되는 토션 빔의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 토션 빔을 장착한 커플드 토션 빔 액슬의 일부 절개 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 토션 빔의 분리 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 토션 빔의 사시도와 각 부위의 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
또한, 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 토션 빔을 장착한 커플드 토션 빔 액슬의 일부 절개 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 토션 빔의 분리 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 토션 빔의 사시도와 각 부위의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 커플드 토션 빔 액슬은 차폭방향을 따라 배치된 토션 빔(21)과, 상기 토션 빔(21)의 양 단부에 용접으로 결합되는 트레일링 암(22)을 포함한다.
상기 트레일링 암(22)의 일측과 타측에는 현가계의 현가 스프링을 장착하기 위한 스프링 시트(23)와, 차륜을 연결하기 위한 스핀들 브래킷(24)이 설치된다.
상기 토션 빔(21)은 역 "V"자 형상의 단면을 갖는 토션 빔 어퍼 멤버(25)와, 상기 토션 빔 어퍼 멤버(25)의 하부에서 결합되는 보강부재(26)를 포함한다.
도 5를 참조하면, 상기 토션 빔 어퍼 멤버(25)는 중앙부(25a)가 역 "V"자 형상의 단면을 가지며, 상기 토션 빔 어퍼 멤버(25)의 양 단부는 사각단면을 갖는 상기 트레일링 암(22)과의 결합을 위하여 역 "V"자 형상이 사각형상으로 확장되어 확장부(25b)로 형성된다.
상기 토션 빔 어퍼 멤버(25)는 서로 대향하는 하단 가장자리를 따라 소정간격으로 다수개의 결합홀(25c)이 각각 관통되어 형성된다.
상기 보강부재(26)는 중앙부(26a)가 폭 방향으로 굽혀져서 역 "V"자 형상의 단면을 가지며, 상기 중앙부(26a)로부터 양 단부로 갈수록 상기 역 "V"자 형상이 점차적으로 펴져서 그 높이가 낮아지는 형상을 갖는다.
즉, 상기 보강부재(26)는 그 중앙부(26a)로부터 양 단부로 갈수록 역 "V"자 형상의 높이가 점차적으로 낮아지면서 양 단부에서는 완전히 평평한 수평부(26b)를 형성한다.
이때, 상기 보강부재(26)는 중앙부(26a)의 역 "V"자 형상의 단면의 높이가 상기 토션 빔 어퍼 멤버(25)의 중앙부(25a)의 역 "V"자 형상의 단면의 높이보다 작게 형성된다.
또한, 상기 보강부재(26)의 양측 가장자리에는 상기 토션 빔 어퍼 멤버(25)의 각 결합홀(25b)에 대응하여 다수개의 결합돌기(26c)가 소정간격으로 형성된다.
상기 보강부재(26)는 상기 토션 빔 어퍼 멤버(25)의 개구된 하부를 통해서 상호 결합되어 토션 빔(21)을 이루게 된다.
도 6을 참조하면, 상기 토션 빔 어퍼 멤버(25)와 보강부재(26)의 결합은 상기 보강부재(26)의 각 결합돌기(26c)를 상기 토션 빔 어퍼 멤버(25)의 각 결합홀(25c)에 끼운 상태로, 용접을 통하여 고정된다.
즉, 상기 각 결합돌기(26c)를 각 결합홀(25c)의 둘레에 CO2 용접하여 상기 상기 토션 빔 어퍼 멤버(25)와 보강부재(26)를 상호 결합한다.
상기와 같이 보강부재(26)가 토션 빔 어퍼 멤버(25)에 결합되어 토션 빔(21)을 이룬 상태에서 그 길이방향을 따라 절개한 중앙부인 단면 A-A에서는 상기 토션 빔 어퍼 멤버(25)의 역 "V"자 형상의 단면과 상기 보강부재(26)의 역 "V"자 형상의 단면 사이에 역 "V"자 형상의 폐단면(27a)이 형성된다.
또한, 상기 토션 빔(21)의 중앙부와 그 길이방향 양 단부 사이의 중간부인 단면 B-B에서는 상기 보강부재(26)의 역 "V"자 형상의 단면 높이가 낮아져서 확장된 역 "V"자 형상의 폐단면(27b)이 형성된다.
또한, 상기 토션 빔(21)의 양 단부인 단면 C-C에서는 상기 보강부재(26)의 수평부(26b)와 상기 토션 빔 어퍼 멤버(25)의 역 "V"자 형상의 단면 사이에 대체로 삼각형상을 이루는 삼각 폐단면(27c)이 형성된다.
상기와 같이 본 발명의 실시예에 따른 토션 빔(21)은 상기 토션 빔 어퍼 멤버(25)와 보강부재(26) 사이에 그 길이방향을 따라 연속된 폐단면을 형성하되, 상기 폐단면(27a,27b,27c)의 형상이 가변되는 구조를 가진다.
즉, 각부 폐단면(27a,27b,27c)의 크기는 토션 빔(21)의 길이방향을 따라 중앙부에서 가장 작고, 양 단부로 갈수록 크기가 점차적으로 확대되는 가변 구조를 가진다.
상기와 같이 토션 빔(21)에 형성된 폐단면은 토션 빔(21)의 내구성과 강성을 향상시키고, 상기 폐단면의 가변구조는 토션 빔(21)의 롤 강성을 적절히 유지하여 승차감을 향상시키는 역할을 한다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 토션 빔의 제조방법으로는 길이방향을 따라 중앙부(25a)에 역 "V"자 형상의 단면을 갖도록 토션 빔 어퍼 멤버(25)를 형성하고, 그 양 단부에서는 역 "V"자 형상의 단면이 확장되는 확장부(25b)를 형성한다.
이어서, 상기 토션 빔 어퍼 멤버(25)의 서로 대향하는 하단 가장자리를 따라 소정간격으로 다수개의 결합홀(25c)을 형성한다.
그 다음, 길이방향을 따라 중앙부(26a)에 역 "V"자 형상의 단면을 갖도록 보강부재(26)를 형성하고, 상기 보강부재(26)는 그 중앙부(26a)로부터 양 단부로 갈수록 상기 역 "V"자 형상이 점차적으로 평평하게 펴져서 양 단부에는 평평한 수평부(26b)가 형성되도록 성형한다.
이어서, 상기 보강부재(26)는 그 양측 가장자리를 따라서 상기 토션 빔 어퍼 멤버(25)의 다수개의 결합홀(25c)에 끼워지도록 다수개의 결합돌기(26c)를 형성한다.
이와 같이, 토션 빔 어퍼 멤버(25)와 보강부재(26)의 성형이 완료되면, 상기 다수개의 결합홀(25c)에 상기 다수개의 결합돌기(26c)를 끼워서 토션 빔 어퍼 멤버(25)와 보강부재(26)를 결합한 상태로, 상기 결합돌기(26c)를 상기 결합홀(25c)의 둘레에 용접(W)하여 상기 토션 빔 어퍼 멤버(25)의 하부에 보강부재(26)를 고정함으로써 토션 빔(21)을 제조한다.
이때, 상기 용접(W)은 CO2 용접으로 이루어지는 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 레이점 용접 등을 이용할 수 있다.
이에 따라 상기 토션 빔 어퍼 멤버(25)와 상기 보강부재(26) 사이에는 연속된 폐단면이 형성되고, 상기 각부 폐단면(27a,27b,27c)의 크기는 상기 보강부재(26)의 상기 중앙부(26a)에서 가장 작고, 상기 보강부재(26)의 양 단부로 갈수록 점차적으로 확대되는 형상을 얻을 수 있다.
한편, 상기한 토션 빔 어퍼 멤버(25)와 상기 보강부재(26)의 성형은 프레스 성형으로 이룰 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것을 아니다.
이상으로 본 발명의 하나의 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
21: 토션 빔 22: 트레일링 암
23: 스프링 시트 24: 스핀들 브래킷
25: 토션 빔 어퍼 멤버 26: 보강부재
25c: 결합홀 26c: 결합돌기

Claims (9)

  1. 길이방향을 따라 역 "V"자 형상으로 형성되며, 양 단부에는 확장부를 형성하는 토션 빔 어퍼 멤버; 및 길이방향을 따라 중앙부는 역 "V"자 형상으로 형성되며, 상기 중앙부로부터 양 단부로 갈수록 상기 역 "V"자 형상이 점차적으로 평평하게 펴지는 형상으로 형성되어 상기 양 단부는 수평부로 형성되는 보강부재를 포함하되,
    상기 토션 빔 어퍼 멤버와 보강부재의 조립은 상기 토션 빔 어퍼 멤버의 서로 대향하는 하단 가장자리를 따라 소정간격으로 다수개의 결합홀이 형성되고, 상기 보강부재는 양측 가장자리를 따라 상기 토션 빔 어퍼 멤버의 각 결합홀에 끼워져서 결합되는 다수개의 결합돌기가 형성되며,
    상기 보강부재가 상기 토션 빔 어퍼 멤버의 하부에서 상기 토션 빔 어퍼 멤버와의 사이에 중앙부에서 가장 작고, 양 단부로 갈수록 점차적으로 확대되는 연속된 폐단면을 형성하면서 상기 다수개의 결합돌기가 상기 다수개의 결합홀에 끼워져 결합된 상태로, 결합홀 둘레가 용접되는 것을 특징으로 하는 차량용 토션 빔.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 따른 토션 빔; 및
    상기 토션 빔의 양 단부에 각각 결합되는 트레일링 암;
    을 포함하는 차량용 커플드 토션 빔 액슬.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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