KR101792136B1 - 차량용 하이브리드 현가암 및 이를 제조하기 위한 제조방법 - Google Patents

차량용 하이브리드 현가암 및 이를 제조하기 위한 제조방법 Download PDF

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Abstract

차량용 하이브리드 현가암은, 스틸 재질의 현가암 바디; 상기 현가암 바디에 인서트되어 결합되는 플라스틱 인서트 몰딩을 포함하고; 상기 현가암 바디에는 결합 플랜지가 형성되고; 상기 결합 플랜지는 상기 플라스틱 인서트 몰딩에 삽입되어 결합됨으로써, 저중량 및 고강성의 현가암을 제공할 수 있다.

Description

차량용 하이브리드 현가암 및 이를 제조하기 위한 제조방법{HYBRID SUSPENSION ARM FOR A VEHICLE AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 개시는 일반적으로 차량의 현가장치의 현가암에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는, 어퍼 컨트롤 암 및 로워 컨트롤 암과 같은 차량용 현가암을 플라스틱과 스틸의 복합 재질로 제조한 차량용 하이브리드 현가암 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 현가장치는 차체와 차륜을 연결하는 장치이다. 차량의 현가장치는, 노면으로부터 차체로 전달되는 진동이나 충격을 흡수하는 스프링, 이 스프링의 작동을 조절하는 쇽 업소버, 차륜의 작동을 제어하는 현가암이나 현가링크를 포함한다.
한편, 차륜의 작동을 제어하는 방식으로는 스윙 암식, 위시본식 및 맥퍼슨 스트럿식 등이 있고, 위시본식 제어 방식을 사용하는 현가장치는, 차륜과 체결된 너클을 차체에 연결하는 현가암(로워 컨트롤 암)을 구비한다. 즉, 현가암은 차체를 구성하는 크로스 멤버나 서브 프레임에 그 일단이 연결되고, 그 타단은 너클에 볼 조인트를 매개로 연결된다. 현가암은, 이러한 구성을 통해 차륜을 차체에 지지시키고, 차량의 주행 상황에 따라 차륜의 토우 인을 적절히 제어하여, 차량의 직진 주행성과 조향 안정성을 향상시키는 역할을 한다.
종래의 현가암은 주물 타입과 프레스 타입 방식으로 제조되어 왔다. 구체적으로, 주물 타입 방식에 따르면, 스틸 혹은 알루미늄 용탕을 금형에 주입하여 응고시켜 성형함으로써 현가암이 제조된다. 또한, 프레스 타입 방식에 따르면, 스틸 소재의 강판을 상판과 하판을 프레스로 제작하여 두판을 용접해서 현가암을 제작한다.
종래의 현가암 제조방식에서는, 스틸을 주물로 제작하거나 혹은 스틸 소재를 이용하여 상판과 하판을 각각 프레스 공법으로 제작한 다음에 용접으로 결합하는 방식을 이용한다. 이 경우, 스틸 소재의 특성상 중량이 무겁고, 제작 공정이 많이 소요되며, 강판의 용접 결합으로 인한 변형 및 강성 취약이 우려되는 문제점이 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따른 목적은, 스틸 소재의 현가암이 갖는 문제점을 해결하고, 경량화를 도모하기 위해 복합 재질의 차량용 하이브리드 현가암을 제안하는 것이다.
또한, 차량용 하이브리드 현가암의 강성을 증대시키고, 사출 웰드 라인에 의한 강도 저하를 방지하며, 부식 우려를 저감시키는 것이다.
일 실시예에 따른, 차량용 하이브리드 현가암은, 스틸 재질의 현가암 바디; 현가암 바디에 인서트되어 결합되는 플라스틱 재질의 인서트 몰딩; 및 현가암 바디와 인서트 몰딩의 이격을 방지하기 위하여 현가암 바디와 인서트 몰딩의 일부가 서로 교차하는 결합부를 포함할 수 있다.
결합부는 플랜지 구조를 포함하고, 플랜지 수단은, 현가암 바디의 폭 방향 내측으로 절곡되게 형성된 결합 플랜지; 및 플라스틱 인서트 몰딩의 일부이고 결합 플랜지에 의하여 삽입되는 고정부를 포함할 수 있다.
결합부는 보강 구조를 포함하고, 보강 구조는, 현가암 바디 내 삽입되어 고정되고 인서트 몰딩과 접하는 보강판을 포함할 수 있다.
보강판은 현가암 바디의 단면 방향으로 배치되고, 인서트 몰딩은 보강판을 감쌀 수 있다.
보강판에는 적어도 하나의 구멍이 형성되고, 인서트 몰딩은 구멍을 통과할 수 있다.
보강판은 현가암 바디와 평행한 방향으로 배치되고, 인서트 몰딩의 일부는 보강판에 인서트되어 결합될 수 있다.
보강판의 말단은 보강판의 폭 방향 내측으로 절곡되게 형성될 수 있다.
결합부는 버튼 구조를 포함하고, 버튼 구조는, 현가암 바디에 형성된 하나 이상의 홀; 플라스틱 인서트 몰딩으로부터 형성되고 하나의 이상의 홀에 삽입되어 충진됨과 더불어 하나 이상의 홀의 주변 가장자리까지 확장되는 하나 이상의 버튼을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 차량용 하이브리드 현가암은, 스틸 재질의 현가암 바디; 현가암 바디에 인서트되어 결합되는 플라스틱 인서트 몰딩을 포함하고; 현가암 바디에는 그 폭 방향 내측으로 결합 플랜지가 절곡되게 형성되고; 결합 플랜지는 플라스틱 인서트 몰딩에 삽입되어 결합될 수 있다.
현가암 바디는 2개의 레그부; 및 2개의 레그부를 일체로 연결하는 조인트부를 포함할 수 있다.
2개의 레그부의 각 선단부에는 부시 파이프가 용접으로 결합되고; 조인트부의 선단부에도 볼 조인트 파이프가 용접으로 결합될 수 있다.
볼 조인트 파이프는, 부시 파이프들 사이의 중앙 부위에 위치되고; 부시 파이프들은 수평 방향으로 개구되게 배치되며; 볼 조인트 파이프는 수직 방향으로 개구되게 배치될 수 있다.
부시 파이프들에는 각각 부시가 압입되어 결합되고; 볼 조인트 파이프에는 볼 조인트가 압입되어 결합될 수 있다.
현가암 바디에는 하나 이상의 홀이 관통해서 형성되고; 플라스틱 인서트 몰딩에는 하나의 이상의 홀에 삽입되어 충진됨과 더불어 하나 이상의 홀의 주변 가장자리까지 확장되는 하나 이상의 버튼이 형성될 수 있다.
현가암 바디는, 2개의 레그부 및 2개의 레그부를 일체로 연결하는 조인트부를 포함하고; 플라스틱 인서트 몰딩도, 2개의 레그부 및 2개의 레그부를 일체로 연결하는 조인트부를 포함하며; 하나 이상의 홀은 2개의 레그부의 각각에 길이 방향을 따라 소정 간격을 두고 배치된 하나 이상의 소경홀을 포함하며; 하나 이상의 버튼은 하나 이상의 소경홀에 삽입되어 충진됨과 더불어 하나 이상의 소경홀의 주변 가장자리까지 반경 방향으로 확장된 크기로 형성될 수 있다.
하나 이상의 소경홀은 서로 인접하게 배치된 2개 이상의 소경홀을 포함하고; 2개 이상의 소경홀 사이에는 직경이 상대적으로 큰 하나 이상의 중경홀이 형성되며; 중경홀에는 플라스틱 인서트 몰딩의 일부가 삽입되어 중경홀의 주변 가장자리까지 반경 방향으로 확장된 중경 결합 테두리가 플라스틱 인서트 몰딩에 형성될 수 있다.
하나 이상의 결합홀은 현가암 바디의 조인트부에 형성된 대경홀을 포함하고; 대경홀에는 플라스틱 인서트 몰딩의 일부가 삽입되어 대경홀의 주변 가장자리까지 반경 방향으로 확장된 대경 결합 테두리가 플라스틱 인서트 몰딩에 형성될 수 있다.
플라스틱 인서트 몰딩에는 하나 이상의 격자 무늬 모양의 보강 리브가 일체로 돌출해서 형성될 수 있다.
현가암 바디는 2개의 레그부를 포함할 수 있다.
한쪽 레그부에는 파이프 형상의 부시 결합 돌출부가 일체로 형성되고; 부시 결합 돌출부에 플라스틱 인서트 몰딩이 삽입되어 결합될 수 있다.
다른쪽 레그부에는 플라스틱 인서트 몰딩이 사출로 결합되고; 플라스틱 인서트 몰딩의 결합 선단부에는 볼 조인트가 삽입되어 일체로 사출 결합될 수 있다.
현가암 바디에는 대경홀이 형성되어, 대경홀에 부시가 압입되어 결합될 수 있다.
대경홀은 부시 결합 돌출부와 볼 조인트 사이에서 현가암 바디의 한쪽 측면에 형성될 수 있다.
현가암 바디에는 하나 이상의 중경홀이 형성되고; 중경홀을 메우고 중경홀의 주변 가장자리까지 반경 방향으로 확장되는 형태로 하나 이상의 버튼이 플라스틱 인서트 몰딩에 형성될 수 있다.
현가암 바디에는 하나 이상의 소경홀이 형성되고, 플라스틱 인서트 몰딩에는 하나 이상의 소경 결합 테두리가 소경홀의 주변 가장자리까지 반경 방향으로 확장되게 형성될 수 있다.
한쪽 레그부에는 플라스틱 인서트 몰딩이 사출로 결합되고; 플라스틱 인서트 몰딩의 결합 선단부에는 볼 조인트가 삽입되어 일체로 사출 결합될 수 있다.
다른쪽 레그부의 선단부에는 대경 부시 결합홀이 형성되어, 대경 부시 결합홀에 부시가 압입되어 결합될 수 있다.
2개의 레그부가 만나는 모서리에는 부시 파이프가 일체로 결합될 수 있다.
부시 파이프는 볼 조인트와 대경 부시 결합홀 사이에 배치될 수 있다.
한쪽 레그부에는 중경홀이 형성되고; 플라스틱 인서트 몰딩의 내부를 향해 절곡된 중경홀 플랜지가 현가암 바디에 구비될 수 있다.
2개의 레그부에는 하나 이상의 소경홀이 관통해서 형성되고; 플라스틱 인서트 몰딩에는 하나 이상의 소경홀을 메우고 소경홀의 주변 가장자리까지 반경 방향으로 확장되는 형태로 하나 이상의 버튼이 형성될 수 있다.
하나 이상의 버튼은 원형 또는 다각형으로 형성될 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 차량용 하이브리드 현가암의 제조방법은, 강재를 이용해서 볼 스터드를 제작하고; 플라스틱을 이용해서 볼 베어링을 제작하며; 볼 스터드에 볼 베어링을 결합시키며; 강판을 이용하여 현가암 바디를 제작하며; 현가암 바디에 부시 파이프들과 볼 조인트 파이프를 부착하며; 볼 스터드와 볼 베어링의 조립체를 볼 조인트 파이프에 압입하여 조립하며; 현가암 바디를 금형에 삽입하여 플라스틱 수지를 사출해서 현가암 바디에 플라스틱 인서트 몰딩이 서로 결합되게 하며; 부시를 부시 파이프에 압입하여 조립하며; 볼 스터드에 더스트 커버를 씌워서 링 클립으로 고정시킬 수 있다.
볼 베어링에 윤활유를 주입할 수 있다.
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본 개시의 일 실시예에 따르면, 스틸 재질의 현가암 바디가 외측을 형성하는 반면에 내측에는 플라스틱 인서트 몰딩이 배치되어, 스틸 현가암 바디의 단면계수를 충분히 확보할 수 있어서 강성이 증대될 수 있다.
또한, 플라스틱 인서트 몰딩에서 강성에 영향을 주지 않는 불필요한 부분을 제거하여 사출물의 웰드 라인을 감소시켜 플라스틱 인서트 몰딩의 크랙 발생을 최대한으로 억제해서 강성 증대 및 내구성 향상을 도모할 수 있다.
또한, 하이브리드 타입의 현가암에서 중량 저감과 동시에 강성 증대로 차량의 승차감과 조종 안정성 등을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 개시의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 개시의 상세한 설명과 함께 본 개시의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 개시는 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 제조방법으로 제조된 차량용 하이브리드 현가암의 사시도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 제조방법으로 제조된 차량용 하이브리드 현가암의 분해 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 제조방법으로 제조된 차량용 하이브리드 현가암의 후면도이다.
도 4는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 하이브리드 현가암의 볼 조인트의 단면도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 하이브리드 현가암의 제조방법의 제작 순서를 나타낸 조립도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 하이브리드 현가암의 제조방법의 순서도이다.
도 8은 본 개시의 다른 실시예에 따른 차량용 하이브리드 현가암의 사시도이다.
도 9는 도 8의 B-B선 단면도이다.
도 10은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 차량용 하이브리드 현가암의 사시도이다.
도 11은 도 10의 C-C선 단면도이다.
도 12는 본 개시에 따른 보강판이 설치된 현가암 바디의 하면도이다.
도 13은 본 개시에 따른 보강판이 설치된 차량용 하이브리드 현가암의 하면도이다.
도 14a는 도 13의 A-A'선 단면도이다.
도 14b는 도 13의 B-B'선 단면도이다.
도 15는 본 개시에 따른 다른 보강판이 설치된 차량용 하이브리드 현가암의 단면도이다.
도 16은 본 개시에 따른 또 다른 보강판이 설치된 차량용 하이브리드 현가암의 단면도이다.
도 17은 도 5의 볼 베어링에 그루브가 적용된 구조를 나타낸 사시도이다.
도 18은 도 5의 볼 베어링에 슬롯이 적용된 구조를 나타낸 사시도이다.
도 19는 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 하이브리드 현가암에 적용되는 버튼의 최적 개수를 정하기 위한 실험 자료이다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
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도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 제조방법으로 제조된 차량용 하이브리드 현가암(1)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 현가암(1)의 분해 사시도이다.
차량용 하이브리드 현가암(1)은, 차량용 고장력 강판을 일반적인 프레스 공법으로 제작할 수 있는 현가암 바디(10)를 포함할 수 있다.
현가암 바디(10)는 예를 들어, 'U'자와 같은 형상을 가질 수 있다. 'U'자 형의 현가암 바디(10)는, 예를 들어, 현가장치의 어퍼 콘트롤 아암으로 사용될 수 있고, 반드시 이에 한정되지 않는다.
현가암 바디(10)는 2개의 레그부(12)와, 이 2개의 레그부(12)를 일체로 연결하는 조인트부(14)를 포함할 수 있다. 2개의 레그부(12)의 각 선단부에는 부시 파이프(16)가 용접으로 결합될 수 있고, 조인트부(14)의 선단부는 볼 조인트 파이프(18)가 용접으로 결합될 수 있다.
구체적으로, 상기 2개의 각 레그부(12)의 선단부와 조인트부(14)의 선단부에는 대체로 반원통형의 결합홀이 형성될 수 있다. 각각의 파이프(16, 18)는 이러한 결합홀에 각각 끼워지고, 결합홀과 용접으로 결합될 수 있다.
볼 조인트 파이프(18)는, 부시 파이프(16)들 사이의 중앙 부위에 위치될 수 있고, 또한 부시 파이프(16)들은 수평 방향으로 개구되게 배치된 반면에 볼 조인트 파이프(18)는 수직 방향으로 개구되게 배치될 수 있다.
2개의 부시 파이프(16)에는 각각 부시(30)가 압입되어 결합될 수 있고, 각 부시(30)는 예를 들면 차체에 볼트 등으로 체결될 수 있다.
볼 조인트 파이프(18)에는 볼 조인트(40)가 압입되어 결합될 수 있다. 볼 조인트(40)의 구체적인 구조는, 도 1 및 도 5를 참고할 수 있다.
볼 조인트(40)는 볼 스터드(41)와, 이를 감싸서 회전 가능하게 지지하는 볼 베어링(42), 상기 볼 스터드(41)를 감싸서 외부 이물질의 침입을 방지하는 더스트 커버(43), 이 더스트 커버(43)를 볼 스터드(41)에 조립하기 위한 링 클립(44) 및, 볼 베어링(42)의 반대편으로부터 볼 스터드(41)로 씌워지는 프로텍터(45)를 포함할 수 있다.
조인트부(14)에는 직경이 상대적으로 큰 대경홀(142)이 관통해서 형성될 수 있고, 각 레그부(12)에는 그 길이 방향을 따라 상대적으로 작은 크기의 중경홀(122)과 소경홀(124)이 소정 간격을 두고 다수 개로 배치될 수 있다. 지름의 크기는 소경홀(124), 중경홀(122), 및 대경홀(142)로 갈수록 순서대로 증가한다. 중경홀(122)은 소경홀(124) 사이에 배치될 수 있다. 중경홀(122)과 소경홀(124)의 개수는 필요에 따라 적절히 조절할 수 있다.
현가암 바디(10)에는 플라스틱 인서트 몰딩(20)이 결합될 수 있다.
플라스틱 인서트 몰딩(20)은 대체로 현가암 바디(10)와 유사한 형상을 가질 수 있다. 즉 2개의 레그부(22) 및 그 조인트부(24)를 포함할 수 있고, 조인트부(24)에는 대경홀(242)이 관통해 형성될 수 있다.
조인트부(14)의 대경홀(142)의 가장자리는 두께 방향 및 반경 방향으로 확장된 대경 결합 테두리(244)가 형성되고, 이 대경 결합 테두리(244)는 플라스틱 인서트 몰딩(20)의 사출시 현가암 바디(10)의 대경홀(142)의 주변 가장자리를 따라 배치되게 형성되어, 현가암 바디(10)의 내부에 인서트된 플라스틱 인서트 몰딩(20)이 현가암 바디(10)로부터 빠지지 않도록 현가암 바디(10)와 플라스틱 인서트 몰딩(20) 사이의 결합력을 증대시키게 된다.
플라스틱 인서트 몰딩(20)의 각 레그부(22)에는 길이 방향을 따라 다수 개의 버튼(220)이 소정 간격을 두고 형성될 수 있다.
각 버튼(224)은 플라스틱 인서트 몰딩(20)의 사출시 현가암 바디(10)의 각 레그부(12)에 형성된 소경홀(124)에 삽입되어 소경홀(124)을 채우고, 소경홀(124)의 주변 가장자리까지 반경방향으로 확장된 크기로 형성될 수 있다. 각 버튼(224)은 현가암 바디(10)와 플라스틱 인서트 몰딩(20) 사이의 결합력을 증대시킬 수 있다.
또한, 2개의 버튼(224) 사이에 형성된 중경 결합 테두리(222)는 플라스틱 인서트 몰딩(20)의 사출시 현가암 바디(10)의 각 레그부(12)에 형성된 중경홀(122)의 주변 가장자리까지 반경 방향으로 확장되게 형성되어, 현가암 바디(10)와 플라스틱 인서트 몰딩(20) 사이의 결합력을 증대시킬 수 있다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 제조방법으로 제조된 차량용 하이브리드 현가암(1)의 후면도이고, 도 4는 도 1의 A-A선 단면도이다.
플라스틱 몰딩 바디(20)에는 대체로 격자 무늬 모양의 하나 이상의 보강 리브(26)가 일체로 돌출해서 형성될 수 있다. 이러한 보강 리브(26)의 형상은 플라스틱 인서트 몰딩(20)의 중량을 최소화할 수 있도록, 컴퓨터 최적설계 프로그램을 이용하여 제조될 수 있다.
도 4를 참조하면, 현가암 바디(10)는 그 폭 방향 내측으로 절곡된 2개의 결합 플랜지(17)를 구비할 수 있다. 결합 플랜지(17)는 각 레그부(12)의 측면 말단부로부터 내측으로 구부러진 형태를 가질 수 있다.
2개의 결합 플랜지(17)는 서로 대향하도록 형성되고, 플라스틱 인서트 몰딩(20)의 사출시 플라스틱 인서트 몰딩(20)의 내부, 즉 플라스틱 인서트 몰딩(20)의 일부이고 결합 플랜지(17)에 의하여 삽입되는 고정부(20a)로 삽입된다.
이러한 구조에 따르면, 결합 플랜지(17)의 상면, 하면, 및 측면이 고정부(20a)에 의하여 지지되기 때문에, 플라스틱 인서트 몰딩(20)과 결합 플랜지(17) 사이의 틈이 발생할 여지가 적고, 플라스틱 인서트 몰딩(20) 자체에 크랙이 생기더라도 현가암 바디(10)로부터 이탈할 여지가 적다. 따라서, 현가암 바디(10)와 플라스틱 인서트 몰딩(20) 사이의 결합력을 증대시키게 된다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 하이브리드 현가암(1)의 볼 조인트(40)의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 볼 조인트(40)는 현가암 바디(10)의 볼 조인트 파이프(18)에 압입된 상태에서 플라스틱 인서트 몰딩(20)이 사출됨에 따라, 볼 조인트(40)는 플라스틱 인서트 몰딩(20)에 의하여 볼 조인트 파이프(18)에 일체로 결합될 수 있다.
플라스틱 인서트 몰딩(20)은 볼 베어링(42)과 볼 조인트 파이프(18) 사이에 침투되면서, 볼 베어링(42)을 감싸고, 경화된 후에는, 볼 베어링(42)을 볼 조인트 파이프(18)에 견고하게 고정할 수 있다. 볼 베어링(42)은 볼 스터드(41)의 구형 부분을 감싸고, 더스트 커버(43)는 볼 베어링(42)으로 먼지가 들어가지 않도록 볼 스터드(41)의 스틱 부분을 감싼다.
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도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 하이브리드 현가암(1)의 제조방법(S100)의 제작 순서를 나타낸 조립도이고, 도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 하이브리드 현가암(1)의 제조방법(S100)의 순서도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 차량용 하이브리드 현가암 제조방법은, 먼저 강재를 이용해서 볼 스터드(41)를 제작(S110)하고, 플라스틱을 이용해서 볼 베어링(42)을 제작(S120)한 다음에 볼 스터드(41)에 볼 베어링(42)을 결합(S130)시켜 조립한다. 이 때, 볼 베어링(42)의 성능 향상을 위해 볼 베어링(42)과 볼 스터드(41) 사이에 윤활유를 주입할 수 있다.
이어서 강판을 이용하여 현가암 바디(10)를 제작(S140)하고, 현가암 바디(10)에 파이프(16, 18)들을 용접으로 부착(S150)하며, 볼 스터드(41)와 볼 베어링(42)의 조립체를 볼 조인트 파이프(18)에 압입하여 조립(S160)한다.
계속해서 현가암 바디(10)를 금형에 삽입하여 플라스틱 수지를 사출해서 현가암 바디(10)와 플라스틱 인서트 몰딩(20)이 서로 결합(S170)되게 한다.
그리고 부시(30)를 부시 파이프(16)에 압입하여 조립(S180)하고, 볼 스터드(41)에 더스트 커버(43)를 씌워서 링 클립(44)으로 고정(S190)시키면, 현가암의 제작 과정이 종료될 수 있다.
도 8은 다른 실시예에 따른 차량용 하이브리드 현가암(300)의 사시도이고, 도 9는 도 8의 B-B선 단면도이다.
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도 8 및 도 9를 참조하면, 로워 컨트롤 아암에 적용될 수 있는, 다른 실시예에 따른 차량용 하이브리드 현가암(300)을 나타낸다. 로워 컨트롤 아암은 예를 들어, 'λ'자와 같은 형상을 가질 수 있다.
차량용 하이브리드 현가암(300)은 차량용 고장력 강판을 일반적인 프레스 공법으로 제작할 수 있는 현가암 바디(310)를 포함할 수 있다. 현가암 바디(310)의 내측에는 플라스틱 인서트 몰딩(320)이 사출로 일체로 결합될 수 있다.
현가암 바디(310)는 서로 일체로 연결된 2개의 레그부(312, 314)를 포함할 수 있다. 한쪽 레그부(312)에는 파이프 형상의 부시 결합 돌출부(316)가 일체로 형성될 수 있고, 부시 결합 돌출부(316)에 플라스틱 인서트 몰딩(320)이 삽입되어 결합될 수 있다. 부시 결합 돌출부(316)에는 도시되지 않은 부시가 결합되어 차체에 장착될 수 있다.
다른쪽 레그부(314)에도 플라스틱 인서트 몰딩(320)이 사출로 결합될 수 있고, 플라스틱 인서트 몰딩(320)의 결합 선단부에는 볼 조인트(40)가 삽입되어 일체로 사출 결합될 수 있다.
현가암 바디(310)의 'λ'형상의 중앙 부분에는 대경홀(318)이 형성되고, 대경홀(318)은 부시 결합 돌출부(316)와 볼 조인트(40) 사이에 배치될 수 있고, 현가암 바디(310)의 한쪽 측면에 형성될 수 있다. 이 대경홀(318)에 도시되지 않은 부시가 압입되어 결합될 수 있다.
현가암 바디(310)와 플라스틱 인서트 몰딩(320)의 결합성을 증대시키기 위해, 현가암 바디(310)에는 하나 이상의 중경홀이 형성되고, 상기 중경홀을 메우고 중경홀의 주변 가장자리까지 반경 방향으로 확장되는 형태로 하나 이상의 버튼(322)이 플라스틱 인서트 몰딩(320)에 형성될 수 있다.
현가암 바디(310)에는 하나 이상의 소경홀이 형성되고, 플라스틱 인서트 몰딩(320)에는 하나 이상의 소경 결합 테두리(324)가 소경홀의 주변 가장자리까지 반경 방향으로 확장되게 형성될 수 있다.
또한, 현가암 바디(310)에는, 2개의 레그부(312, 314) 상면에 걸쳐서 움푹 들어가도록 파인 우물(330)이 형성될 수 있다. 우물(330)은 2개의 레그부(312, 314) 상면에 분리된 형태로 각각 형성되거나, 하나의 레그부에만 형성되는 것도 가능하다. 이러한 우물(330)은 현가암 바디(310) 자체의 강성을 증가시킬 수 있다.
또한, 우물(330)에 의하여 구부러진 부분과 2개의 레그부(312, 314)의 측면 사이에 인서트 몰딩(320)이 투입되고 냉각 과정에서, 인서트 몰딩(320)이 수축하게 되고, 인서트 몰딩(320)이 이러한 구부러진 부분을 조이는 힘을 작용하게 된다. 이에 따라, 인서트 몰딩(320)과 현가암 바디(10)의 결합력을 증가시킬 수 있다.
이러한 우물(330)과 관련된 구조는 앞서 설명한 하이브리드 현가암(1) 및 후술될 하이브리드 현가암(400)에도 적용될 수 있다.
도 9에 자세히 도시된 바와 같이, 현가암 바디(310)는 그 폭 방향 내측으로 절곡된 2개의 결합 플랜지(319)가 형성되고, 2개의 결합 플랜지(319)는 서로 대향하도록 형성되어, 플라스틱 인서트 몰딩(320)의 사출시 플라스틱 인서트 몰딩(320)의 내부로 2개의 결합 플랜지(319)가 박히는 형태로 삽입되어 현가암 바디(310)와 플라스틱 인서트 몰딩(320) 사이의 결합력을 증대시키게 된다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 차량용 하이브리드 현가암(400)의 사시도이고, 도 11은 도 10의 C-C선 단면도이다.
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도 10을 참조하면, 또 다른 실시예에 따른 차량용 하이브리드 현가암(400)은 로워 컨트롤 아암에 적용될 수 있다.
차량용 하이브리드 현가암(400)은 차량용 고장력 강판을 일반적인 프레스 공법으로 제작할 수 있는 현가암 바디(410)를 포함할 수 있다. 현가암 바디(410)의 내측에는 플라스틱 인서트 몰딩(420)이 사출로 일체로 결합될 수 있다. 현가암 바디(410)는 2개의 레그부(412, 414)를 포함할 수 있다.
한쪽 레그부(412)에는 플라스틱 인서트 몰딩(420)이 사출로 결합될 수 있고, 플라스틱 인서트 몰딩(420)의 결합 선단부에는 볼 조인트(40)가 삽입되어 일체로 사출 결합될 수 있다. 다른쪽 레그부(414)의 선단부에는 대경 부시 결합홀(418)이 형성되어, 이 대경 부시 결합홀(418)에 도시되지 않은 부시가 압입되어 결합될 수 있다.
2개의 레그부(412, 414)가 만나는 모서리에는 부시 파이프(430)가 일체로 결합될 수 있다.
부시 파이프(430)는 볼 조인트(40)와 대경 부시 결합홀(418) 사이에 배치될 수 있다.
현가암 바디(410)와 플라스틱 인서트 몰딩(420)의 결합성을 증대시키기 위해, 현가암 바디(410)의 한쪽 레그부(414)에는 중경홀을 형성하고 플라스틱 인서트 몰딩(420)의 내부를 향해 절곡된 중경홀 플랜지(416)가 구비될 수 있다.
또한 현가암 바디(410)와 플라스틱 인서트 몰딩(420)의 결합성을 증대시키기 위해, 2개의 레그부(412, 414)에는 하나 이상의 소경홀이 관통해서 형성되고, 플라스틱 인서트 몰딩(420)에는 하나 이상의 소경홀을 메우고 소경홀의 주변 가장자리까지 반경 방향으로 확장되는 형태로 하나 이상의 버튼(422)이 형성될 수 있다.
하나 이상의 버튼(422)은 원형 또는 4각 형상과 같은 다각 형상으로 형성될 수 있다.
도 11에 자세히 도시된 바와 같이, 현가암 바디(410)는 그 폭 방향 내측으로 절곡된 2개의 결합 플랜지(419)가 형성되고, 2개의 결합 플랜지(419)는 서로 대향하도록 형성되어, 플라스틱 인서트 몰딩(420)의 사출시 플라스틱 인서트 몰딩(420)의 내부로 2개의 결합 플랜지(419)가 박히는 형태로 삽입되어 현가암 바디(410)와 플라스틱 인서트 몰딩(420) 사이의 결합력을 증대시키게 된다.
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상술한 차량용 하이브리드 현가암(1, 300, 400)은, 현가암 바디와 인서트 몰딩의 이격을 방지하기 위하여, 현가암 바디와 인서트 몰딩의 일부가 서로 교차하는 결합부를 포함할 수 있다.
예를 들어, 결합부는, 플랜지 구조, 버튼 구조, 보강 구조 등을 포함할 수 있으며, 이에 제한되지 않으며, 추가적인 수단 없이 현가암 바디와 인서트 몰딩의 결합력을 향상시킬 수 있는 구조이면 어떤 구조이든 상관없이 적용될 수 있다.
도 1 내지 도 11에서 결합 플랜지(17, 319, 419)를 구비하는 플랜지 구조와, 버튼(224, 322, 422)을 구비하는 버튼 구조에 대하여 자세히 설명하였으며, 아래에서는 보강 구조에 대하여 설명한다.
도 12는 보강판(50)이 설치된 현가암 바디(10)의 하면도이고, 도 13은 보강판(50)이 설치된 차량용 하이브리드 현가암(1)의 하면도이다. 또한, 도 14a는 도 13의 A-A'선 단면도이고, 도 14b는 도 13의 B-B'선 단면도이다. 현가암 바디(10)의 구체적인 구성에 대해서는 도 2를 참고할 수 있다.
도 12 및 도 13을 참고하면, 적어도 하나의 보강판(50)은, 현가암 바디(10)가 형성하는 'ㄷ'자형 공간에 삽입되어 고정되고, 현가암 바디(10)의 양쪽 내측면에 용접되어 고정될 수 있다. 또한, 플라스틱 인서트 몰딩(20)은 보강판(50)을 감싸게 된다.
보강 파(50)는 금속 재질로 구성될 수 있고, 무게를 감소시키기 위하여, 알루미늄 재질로 구성될 수 있다.
보강판(50)은 현가암 바디(10)의 레그부의 단면 방향으로 배치될 수 있다. 보강판(50)은 각 레그에 3개씩 제공될 수 있고, 보강판(50)이 설치되는 방향은 레그부의 길이방향에 대하여 수직한 방향뿐만 아니라, 레그부의 길이방향에 대하여 비스듬한 방향으로도 설치될 수 있다.
도 14a를 참고하면, 보강판(50)은, 현가암 바디(10)의 내측 상면과는 용접으로 결합되지 않으므로, 이러한 내측 상면과 보강판(50)의 상면 사이에 플라스틱 인서트 몰딩(20)이 지나갈 공간을 제공할 수 있다.
보강판(50)에는, 적어도 하나의 구멍(51)이 형성될 수 있고, 플라스틱 인서트 몰딩(20)은 이러한 구멍(51)을 통과할 수 있다.
도 14b를 참고하면, 구멍(51)이 형성되는 것으로 인하여, 오히려, 플라스틱 인서트 몰딩(20) 내부로 보강판(50)이 삽입되는 것과 같은 형태를 확인할 수 있으며, 하이브리드 암의 전체 강성을 증가시키는 것과 더불어, 현가암 바디와 인서트 몰딩의 결합력을 증가시킬 수 있다.
도 15는 다른 보강판(60)이 설치된 차량용 하이브리드 현가암의 단면도이다.
다른 보강판(60)은 두 개의 조각으로 서로 분리된 형태를 가지고 있으며, 현가암 바디(10)의 레그부와 유사한 형태를 가지고 있으며, 현가암 바디(10)와 평행한 방향으로 배치될 수 있다.
다른 보강판(60)은 레그부의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다. 즉, 다른 보강판(60)은, 현가암 바디(10)의 레그부를 이중으로 배치시키는 구조가 될 수 있다.
다른 보강판(60)의 상면은, 보강판(50)과 달리, 현가암 바디(10)의 내측 상면과 용접으로 결합될 수 있고, 다른 보강판(60)의 분리된 조각의 각각의 상면 사이의 공간으로 인서트가 투입될 수 있다.
또한, 다른 보강판(60)의 상면은, 보강판(50)과 달리, 다른 보강판(60)의 상면과 현가암 바디(10)의 내측 상면과의 사이의 공간이 존재하도록 이격되어 있으며, 이러한 공간으로 인서트가 투입되지 않는다.
다른 보강판(60)은, 플라스틱 인서트 몰딩(20)과의 결합력을 향상시키기 위하여 앞서 설명한 플랜지 구조를 구비할 수 있다. 따라서, 다른 보강판(60)의 하측 말단은 보강판(60)의 폭 방향 내측으로 절곡되게 형성될 수 있다.
도 16은 또 다른 보강판(70)이 설치된 차량용 하이브리드 현가암(1)의 단면도이다.
또 다른 보강판(70)은, 다른 보강판(60)과 달리, 두 개의 조각으로 분리되지 않고 하나로 분리된 구조를 가지고, 현가암 바디(10)의 내측 상면과 또 다른 보강판(70)의 상면은 상당한 길이의 공간 차이를 가지고 있다.
또 다른 보강판(70)은, 플라스틱 인서트 몰딩(20)과의 결합력을 향상시키기 위하여 플랜지 구조를 구비할 수 있다. 따라서, 다른 보강판(70)의 하측 말단은 보강판(70)의 폭 방향 내측으로 절곡되게 형성될 수 있다.
아래에서는, 도 1 및 5에 도시된 볼 조인트(40)에서, 볼 스터드(41)와 볼 베어링(42) 사이의 접촉률을 향상시키기 위한 구성을 나타낸다.
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도 17은 도 5의 볼 베어링(42)에 그루브(421, 424)가 적용된 구조를 나타낸 사시도이다. 볼 베어링(42)의 내측 구면에는, 종 방향 그루브(421) 또는 횡 방향 그루브(424)가 형성될 수 있다.
이러한 그루브(421, 424)의 존재는 그루브(421, 424) 내로 윤활유 또는 구리스가 채워지고, 볼 스터드(41)가 움직일 때 이러한 구리스가 볼 스터드(41)의 볼의 구면에 더 잘 분포되게 된다. 따라서, 볼 스터드(41)의 볼 부분과 볼 베어링(42)의 내측 구면이 더 원활하게 접촉하게 할 수 있다.
도 18은 도 5의 볼 베어링(42)에 슬롯(423)이 적용된 구조를 나타낸 사시도이다.
슬롯(423)은 볼 베어링(42)의 상측 절단선을 따라 배치될 수 있다. 슬롯(423)은 볼 스터드(41)가 움직일 때, 볼 스터드(41)의 움직이는 방향으로 볼 베어링(42)의 내측 구면에 적용되는 압력을 감소시킬 수 있어서, 볼 베어링(42)과 볼 스터드(41)의 전체적인 접촉률을 향상시킬 수 있다.
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도 19는 차량용 하이브리드 현가암(1, 300, 400)에 형성되는 적절한 홀의 개수를 선택하기 위한 실험 자료를 나타낸다.
앞서 설명한 차량용 하이브리드 현가암(1, 300, 400)에서, 소경홀 또는 중경홀의 적절한 개수를 선택할 필요가 있다. 이와 달리, 대경홀의 경우에는, 대체로 한 개만 존재하므로 개수를 선택할 필요가 없다.
우측의 시험 조건에서, (a)경우는, 홀의 개수가 가장 많은 경우에 해당하고, (b)의 경우에는 (a)보다는 적은 홀의 개수를 가지고, (c)의 경우에는 가장 적은 홀의 개수를 가지는 것으로 정하였다.
좌측의 그래프를 검토하면, 버튼의 숫자가 많을수록 인서트 몰딩과 접합 효과 및 강도 보강효과가 상승할 수 있다. 그러나, 적정 범위 숫자 이상의 버튼이 존재하는 경우에는, 보강 효과가 감소할 수 있다. 이를 바탕으로, 버튼이 수가 무조건적으로 많다고 하여 최대 시너지 효과를 내는 것은 아닌 것으로 확인할 수 있다.
어퍼 컨트롤 아암으로 사용되는 'U'자 형상의 차량용 하이브리드 현가암(1)의 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 중경홀(222) 및 소경홀(224)이 각 레그에 2 내지 4개 정도 배치되는 것이 바람직하다.
로워 컨트롤 아암으로 사용되는 'λ'형상의 차량용 하이브리드 현가암(300, 400)의 경우에도 또한, 각 레그에 버튼이 2 내지 4개 정도 배치되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 대경홀이 형성되는 긴 레그 부분에는 버튼이 2 내지 4개 정도 배치되는 것이 바람직하고, 볼 조인트가 설치되는 짧은 레그 부분에는 버튼이 1 내지 3개 정도 배치되는 것이 바람직하다.
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이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
10: 현가암 바디
12: 레그부
14: 조인트부
20: 플라스틱 인서트 몰딩
22: 레그부
24: 조인트부
30: 부시
40: 볼 조인트
310: 현가암 바디
320: 플라스틱 인서트 몰딩
410: 현가암 바디
420: 플라스틱 인서트 몰딩

Claims (28)

  1. 상부벽과 상기 상부벽으로부터 하향으로 연장하는 두 개의 측벽을 포함하여 하향으로 개방된 스틸 재질의 현가암 바디와,
    상부벽과 상기 상부벽으로부터 하향으로 연장하는 두 개의 측벽을 포함하는 금속 재질의 보강재와,
    상기 보강재와 함께 상기 현가암 바디를 지지하는 플라스틱 재질의 인서트 몰딩을 포함하고,
    상기 보강재의 각 측벽이 상기 현가암 바디의 각 측벽에 고정되고,
    상기 보강재는 상기 현가암 바디의 내부에 배치되되, 상기 보강재의 상부벽의 상하 방향 위치가 상기 현가암 바디의 측벽의 끝단의 상하 방향 위치에 근접하도록 보강재가 배치되어, 상기 보강재의 상부벽이 상기 현가암 바디의 하향 개방을 폐쇄시켜 박스형 폐쇄 구조를 형성하고, 상기 인서트 몰딩이 상기 보강재의 상부벽과 현가암 바디의 측벽에 의해 형성된 공간으로 인서트 사출되어 형성되고,
    상기 보강재의 측벽은 상기 현가암 바디의 폭방향 내측으로 절곡되어 형성되는 플랜지를 포함하고, 상기 플랜지는 상기 인서트 몰딩 내부에 매립되는,
    차량용 하이브리드 현가암.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보강재는 상기 현가암 바디의 길이 방향과 평행한 방향으로 배치되는 차량용 하이브리드 현가암.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 현가암 바디는,
    2개의 레그부; 및
    상기 2개의 레그부를 일체로 연결하는 조인트부;
    를 포함하고,
    상기 2개의 레그부의 각 선단부에는 부시 파이프가 용접으로 결합되고;
    상기 조인트부의 선단부에는 볼 조인트 파이프가 용접으로 결합되는 차량용 하이브리드 현가암.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 볼 조인트 파이프는, 상기 부시 파이프들 사이의 중앙 부위에 위치되고,
    상기 부시 파이프들은 수평 방향으로 개구되게 배치되며,
    상기 볼 조인트 파이프는 수직 방향으로 개구되게 배치되는 차량용 하이브리드 현가암.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 부시 파이프들에는 각각 부시가 압입되어 결합되고,
    상기 볼 조인트 파이프에는 볼 조인트가 압입되어 결합되는 차량용 하이브리드 현가암.

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