KR101596686B1 - 차량용 롤로드의 횡강성 보강 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 롤로드의 횡강성 보강 구조에 관한 것으로, 일측으로 파워트레인에 연결되고 타측으로 서브프레임에 연결되어 상기 파워트레인과 서브프레임을 전후방향으로 롤로드가 연결하고, 상기 롤로드는 탄성재질의 지지부시가 롤로드의 횡방향으로 관통하도록 장착되되, 일측은 상기 지지부시에 결합되고 타측은 서브프레임에 고정되어 롤로드의 횡방향 거동을 제어하는 링크부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 링크부재를 더 포함하여 구성되므로 롤로드의 횡방향 거동을 더 효율적으로 제어할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 진동 절연율의 저하 없이 차량의 핸들링 성능을 개선할 수 있으며, 지지부시의 재질 선택 및 링크부재의 회전범위 설정 등과 같은 튜닝 인자를 추가할 수 있으므로 개발자의 설계자유도를 향상시키는 효과가 있다.

Description

차량용 롤로드의 횡강성 보강 구조{Reinforcement-structure of transerse stiffness of roll-rod for vehicle}

본 발명은 차량용 롤로드의 횡강성 보강 구조에 관한 것으로 더욱 상세하게는 롤로드의 횡방향 거동을 제어하기 위하여 서브프레임에 링크부재가 추가적으로 부설되는 것을 특징으로 하는 차량용 롤로드의 횡강성 보강 구조에 관한 것이다.

승용차량들은 프레임바디를 대신하여 중량이 가볍고 생산성이 뛰어난 모노코크바디가 주로 사용된다. 모노코크바디는 별도의 프레임이 삭제된 구조로서 차체에 엔진을 포함한 파워트레인이 직접 장착된다. 따라서, 상기 모노코크바디는 차체 자체가 프레임 기능을 하여 서스펜션 및 섀시 부품들이 각각 장착되나, (엔진과 트랜스미션 및 디퍼렌셜기어가 통합적으로 결합되어 구성된) 파워트레인의 진동이 직접적으로 차체에 전달되는 것을 방지하며 차량 충돌시 충격을 분산하기 위하여 차량의 하부에 서브프레임(subframe)이 장착된다.

한편, 서브프레임이 장착된 차량은 일반적으로 3 곳(3점식 마운트 방식) 또는 4 곳(4점식 마운트 방식)에서 마운팅부재들에 의해 지지된다. 즉, 차체의 엔진룸 양측의 사이드멤버에서 엔진마운트와 트랜스미션마운트가 각각 장착되어 파워트레인의 하중을 지지하되, 롤로드는 파워트레인의 변위(displacement) 제어 및 진동 감쇠를 분담하도록 서브프레임에 장착되어 끝단이 파워트레인의 하부에 연결된다. 일반적으로 3점식 마운트 방식은 하나의 롤로드가 장착되고 4점식 마운트 방식은 두 개의 롤로드가 장착된다.

이 중 3점식 마운트 방식이 적용된 차량 구조는 도 1a 에 도시된 바와 같다. 도시된 바와 같이, 상기 서브프레임은 "I" 자 판(板) 형상으로서 서스팬션 스트럿(strut) 및 너클 등과 같은 조향장치 및 현가장치 등이 연결될 수 있도록 파워트레인의 후방 차체 하부에 장착되고, 롤로드는 서브프레임과 연결하며 전후방향(도 1b 에 표기된 방향 참조) 거동을 제어한다.

상기 롤로드의 구성은 도 1b 에 도시되었다. 상기 롤로드는 체결로드와 마운트브라켓 및 프런트/리어 인슐레이터들을 포함하여 구성된다. 상기 체결로드는 바(bar) 형상이되, 서브프레임에서 돌출되는 측의 끝단에는 파워트레인의 브라켓에 연결되도록 고무재인 프런트부시 및 볼트가 삽입되는 이너파이프가 프런트부시 중앙에 장착된다. 그리고, 마운트브라켓은 서브프레임에 볼트체결 가능하도록 볼트홀이 형성되되, 상기 마운트브라켓을 사이에 두고 마운브라켓의 내측으로는 양측으로 프런트인슐레이터 및 리어인슐레이터가 장착된다. 그리고, 상기 리어인슐레이터의 후방에는 서포트플레이트가 장착되되, 상기 서퍼트플레이트는 체결로드의 끝단까지 관통되어 너트로 고정되는 구조를 갖는다.

이와 같이 구성된 롤로드는, 차량의 전진 시 관성에 의한 파워트레인의 전후방향 변위에 따라 리어인슐레이터가 마운트브라켓의 내측에 형성된 벽면과 서포트플레이트 사이에서 압축되어 댐핑기능을 하고, 차량의 후진 시 또는 감속 시에는 프런트인슐레이터가 체결로드의 끝단과 마운트브라켓의 내측 벽면 사이에서 압축되어 댐핑기능을 하는 구조이다.

한편, 도 1c 에 도시된 바와 같이, 차량의 핸들링 시에는 파워트레인에 작용하는 관성력에 의해서 파워트레인의 횡방향(도 1b 에 표시된 방향 참조) 거동이 발생되며 이는 핸들링 성능의 저하를 유발한다. 하지만, 롤로드는 전술한 바와 같이 전후로 배치된 인슐레이터들의 탄성압축을 통하여 파워트레인의 전후방향의 거동 제어를 주목적으로 설계되어, 좌우 횡방향으로는 (인슐레이터들의) 탄성반력이 효율적으로 작용하지 못하는 구조였다. 즉, 4 점식 마운트 방식에서는 두 개의 롤로드가 양측에서 파워트레인의 횡방향 거동을 제어하도록 배치될 수 있으나 3점식 마운트 방식에서는 하나의 롤로드만 장착되기 때문에 주로 엔진마운트와 트랜스미션마운트가 횡방향 거동 제어를 담당하는 구조였다.

비록, 동특성이 높은 고무 재질로 인슐레이터들을 제조하면 횡방향 거동 제어에 더 효과적이었으나, 이 경우에는 파워트레인의 진동 절연율이 저하되는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 3점식 마운트 방식에 있어서 진동 절연율를 저하시키지 않고 파워트레인의 횡방향 거동을 더 효과적으로 제어할 수 있는 차량용 롤로드의 횡강성 보강 구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 일측으로 파워트레인에 연결되고 타측으로 서브프레임에 연결되어 상기 파워트레인과 서브프레임을 전후방향으로 롤로드가 연결하고, 상기 롤로드는 탄성재질의 지지부시가 롤로드의 횡방향으로 관통하도록 장착되되, 일측 끝단은 상기 지지부시에 결합되고 타측 끝단은 서브프레임에 고정되어 롤로드의 횡방향 거동을 제어하는 링크부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 링크부재는, 상기 롤로드와 평행을 이루도록 서브프레임에 장착되는 고정바; 및 일측 끝단은 상기 고정바와 힌지결합되고 타측 끝단은 지지부시와 결합되는 연결바;로 구성된다.

그리고, 상기 연결바는 장착홀이 형성된 두 개의 가이드판들이 서로 이격되어 전후방향을 따라 평행하게 배치되고 상기 지지부시는 횡방향으로 관통홀이 형성되어, 상기 롤로드가 가이드판들 사이에 안착되면 일측에서 고정볼트가 장착홀과 관통홀에 삽입되어 너트로 고정된다.

한편, 상기 링크부재가 더 효율적으로 롤로드를 지지할 수 있도록 상기 연결바와 롤로드는 직각을 이루도록 결합되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 링크부재를 더 포함하여 구성되므로 롤로드의 횡방향 거동을 더 효율적으로 제어할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 진동 절연율의 저하 없이 차량의 핸들링 성능을 개선할 수 있으며, 지지부시의 재질 선택 및 링크부재의 회전범위 설정 등과 같은 튜닝 인자를 추가할 수 있으므로 개발자의 설계자유도를 향상시키는 효과가 있다.

도 1a 는 차량의 엔진룸에 롤로드가 배치된 모습을 도시한 도면,
도 1b 는 롤로드 구조를 도시한 사시도,
도 1c 는 차량의 회전시 파워트레인이 거동하는 모습을 도시한 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 롤로드의 횡강성 보강 구조를 도시한 평면도,
도 3 은 본 발명에 따른 롤로드의 측면도,
도 4 는 본 발명에 따른 연결바의 측면도,
도 5 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 롤로드 구조가 적용되어 파워트레인과 서브프레임이 연결된 모습을 도시한 평면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 롤로드의 횡강성 보강 구조를 더욱 상세히 설명한다.

도 2 와 도 3 을 참조하면, 본 발명의 롤로드(10)는 종래의 구조와 마찬가지로 전후방향을 따라 일측으로 파워트레인에 연결되고 타측으로 서브프레임에 연결되는 구조를 갖는다.

그리고, 체결로드(11)의 중간 위치에는 지지부시(12)가 장착된다. 상기 지지부시(12)는 소정의 탄성을 갖는 재질로 제조되며 체결로드(11)의 횡방향을 관통하도록 장착되며, 중심에는 횡방향으로 타공된 관통홀(13)이 형성된다.

그리고, 상기 롤로드(10)의 일측에는 링크부재가 서브프레임에 장착된다. 상기 링크부재는 일측 끝단은 서브프레임에 고정되되 타측 끝단은 지지부시(12)에 결합되어 롤로드(10)의 횡방향 거동을 지지하는 구조로서, 고정바(30)와 연결바(20)로 나눠진다.

상기 고정바(30)는 롤로드(10)의 체결로드(11)와 소정의 거리를 두고 전후방향으로 평행하게 배치되되, 일측 끝단은 서브프레임에 고정되며 타측 끝단에는 연결바(20)가 결합된다.

상기 연결바(20)와 고정바(30)는 (프런트인슐레이터 또는 리어인슐레이터의 탄성압축에 따른) 롤로드(10)의 전후방향 거동을 허용하도록 회전가능하게 힌지결합된다.

상기 연결바(20)는 도 4 에 도시된 바와 같이, 지지부시(12)가 안착되는 위치에서 고정될 수 있도록 두 개의 가이드판(21)들이 서로 이격되어 평행하게 배치되되, 상기 가이드판(21)들에는 횡방향으로 장착홀(22)이 각각 타공된다.

따라서, 연결바(20)와 롤로드(10)는 결합은, 상기 지지부시(12)를 가이드판(21)들 사이에 안착시키고, 일측에서 고정볼트(23)를 장착홀(22)과 관통홀(13)에 삽입하여 타측에서 너트(24)로 고정시키는 순서로 이뤄진다.

상기와 같은 롤로드의 횡강성 보강 구조는, 도 5 에 도시된 바와 같이, 차량의 선회에 따라 파워트레인에 가해진 관성력이 저감되도록 지지하여 (실제) 파워트레인이 거동하는 변위량을 축소시킬 수 있는 효과가 있다.

한편, 파워트레인의 거동시 불필요한 비틀림 현상을 방지하고 지지부시의 효율적인 탄성압축을 유도하도록 상기 연결바와 롤로드는 직각을 이루도록 결합되는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 롤로드
11 : 체결로드
12 : 지지부시
20 : 연결바
30 : 고정바

Claims (4)

1. 일측으로 파워트레인에 연결되고 타측으로 서브프레임에 연결되어 상기 파워트레인과 서브프레임을 전후방향으로 롤로드가 연결하고, 상기 롤로드는 탄성재질의 지지부시가 롤로드의 횡방향으로 관통하도록 장착되되,
   일측은 상기 지지부시에 결합되고 타측은 서브프레임에 고정되어 롤로드의 횡방향 거동을 제어하는 링크부재를 포함하고,
   상기 링크부재는, 상기 롤로드와 평행을 이루도록 서브프레임에 장착되는 고정바; 및 일측 끝단은 상기 고정바와 힌지결합되고 타측 끝단은 지지부시와 결합되는 연결바;로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 롤로드의 횡강성 보강 구조.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 연결바는 장착홀이 형성된 두 개의 가이드판들이 서로 이격되어 배치되고 상기 지지부시는 횡방향으로 관통홀이 형성되어,
   상기 롤로드가 가이드판들 사이에 안착되면 일측에서 고정볼트가 장착홀과 관통홀에 삽입되어 너트로 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 롤로드의 횡강성 보강 구조.
   
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 연결바와 롤로드는 직각을 이루도록 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 롤로드의 횡강성 보강 구조.
   
   

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