KR101860828B1 - 자동차 서브 프레임용 부시 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 열가소성 탄성체에 의하여 NVH 성능을 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라, 압입용 돌기와 돌기 수용부의 구조에 의하여 서브 프레임용 부시의 이탈 성능을 현저히 개선시킬 수 있는 새로운 구조의 서브 프레임용 부시를 제공하게 된다.

Description

자동차 서브 프레임용 부시{BUSHI FOR SUBFRAME OF VEHICLE}

본 발명은 통상적으로는 자동차의 서브 프레임을 차대에 결합하는 역할을 하되, 자동차의 충돌 사고시에는 서브 프레임이 차대로부터 이탈될 수 있도록 하는 서브 프레임용 부시에 관한 것이다.

자동차에 있어서 서브 프레임은 차대(chassis)에 부착되어 이에 서스펜션 또는 파워 트레인 등이 조립되는 것으로서, 자동차의 부분적인 골격을 이루는 것이다.

특히 전방에 위치한 서브 프레임은 서브 프레임용 부시에 의하여 차대에 결합되는 한편, 자동차의 충돌 사고시에는 서브 프레임용 부시가 서브 프레임으로부터 이탈되도록 하여 서브 프레임이 차대로부터 이탈되도록 하는 퓨즈(FUSE)의 기능을 가지게 된다.

이와 같은 서브 프레임용 부시로서, 서브 프레임과 차대 사이에서 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 개선을 위한 목적으로 금속재의 이너 파이프(inner pipe)와 열가소성 탄성체(TPE, Thermoplastic Elastomer)로 이루어진 도 1과 같은 타입의 서브 프레임용 부시가 사용되고 있다.

도 1은 종래의 서브 프레임용 부시의 단면도이며, 도 2는 도 1의 서브 프레임용 부시의 이탈력 실험 그래프이다.

도 1의 서브 프레임용 부시는 열가소성 탄성체에 의하여 NVH 성능이 개선될 수 있지만, 충돌 성능이 약하다는 문제가 있다.

도 1의 서브 프레임용 부시는 서브 프레임에 압입 결합된 상태에서 도 2에 도시된 바와 같이 약 600kgf의 이탈력에 의하여 이탈되어 버린다는 문제가 있다. 이는 서브 프레임용 부시가 이탈을 위한 목적으로 이용되는 것이지만, 지나치게 낮은 이탈력에서의 이탈은 오히려 이탈할 필요가 없는 상황에서도 서브 프레임이 쉽게 이탈한다는 문제를 야기하게 된다.

대한민국 공개특허 제10-2008-0011608호 "자동차 서브 프레임의 마운트 구조" (2008. 2. 5. 공개)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 서브 프레임용 부시의 이탈 성능을 현저히 개선시킬 수 있는 새로운 구조의 서브 프레임용 부시를 제안하고자 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 중앙에 상하 방향으로 결합공이 형성되는 파이프 몸체와, 상기 파이프 몸체의 상부 가장자리에서 방사상 방향 외측으로 돌출 형성되는 플랜지부를 포함하여 이루어지는 이너 파이프 ; 상기 이너 파이프의 외측을 감싸면서 마련되는 열가소성 탄성체 ; 를 포함하여 이루어지며, 상기 열가소성 탄성체는 서브 프레임에 압입 고정되며, 상기 이너 파이프는 차대에 장착되도록 이루어진 차량용 부시에 있어서 : 상기 열가소성 탄성체의 외주면을 따라 압입용 돌기가 돌출 형성되며, 상기 압입용 돌기는 상기 열가소성 탄성체의 상하 방향을 따라 복수로 형성되며, 상기 열가소성 탄성체의 외주면에는 상부에 위치된 압입용 돌기와 하부에 위치된 압입용 돌기를 이격시키되 하부에 위치된 압입용 돌기가 상부에 위치된 압입용 돌기까지 변형되지 않도록 하부에 위치된 압입용 돌기의 변형 공간을 제공하는 돌기 수용부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기에 있어서, 상기 열가소성 탄성체의 하단부에는 상방으로 오목하게 형성된 삽입용 홈부가 형성되며, 상기 열가소성 탄성체의 하단부 외주면에는 상면이 수평면을 이루는 걸림턱이 형성되는 것이 바람직하다.

상기에 있어서, 상기 이너 파이프와 상기 열가소성 탄성체의 결합력을 높이기 위하여 상기 이너 파이프의 파이프 몸체의 외주면은 널링 가공이 이루어지는 것이 바람직하다.

상기와 같이 본 발명은, 열가소성 탄성체에 의하여 NVH 성능을 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라, 압입용 돌기와 돌기 수용부의 구조에 의하여 서브 프레임용 부시의 이탈 성능을 현저히 개선시킬 수 있는 새로운 구조의 서브 프레임용 부시를 제공하게 된다.

도 1은 종래의 서브 프레임용 부시의 단면도,
도 2는 도 1의 서브 프레임용 부시의 이탈력 실험 그래프,
도 3은 본 발명에 의한 일 실시예의 서브 프레임용 부시가 서브 프레임에 결합된 상태를 도시한 사시도,
도 4는 본 발명에 의한 일 실시예인 서브 프레임용 부시의 단면도,
도 5는 도 4의 사시도,
도 6은 도 4의 서브 프레임용 부시가 서브 프레임에 장착되는 상태를 도시한 개념 단면도,
도 7은 도 6에 의하여 서브 프레임용 부시가 서브 프레임에 압입 결합된 상태를 도시한 개념 단면도,
도 8은 도 4의 서브 프레임용 부시의 이탈력 실험 그래프.
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아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 3은 본 발명에 의한 일 실시예의 서브 프레임용 부시가 서브 프레임에 결합된 상태를 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명에 의한 일 실시예인 서브 프레임용 부시의 단면도이며, 도 5는 도 4의 사시도이며, 도 6은 도 4의 서브 프레임용 부시가 서브 프레임에 장착되는 상태를 도시한 개념 단면도이며, 도 7은 도 6에 의하여 서브 프레임용 부시가 서브 프레임에 압입 결합된 상태를 도시한 개념 단면도이며, 도 8은 도 4의 서브 프레임용 부시의 이탈력 실험 그래프이다.

본 발명에 의한 서브 프레임용 부시(100)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 크게 이너 파이프(110)와 열가소성 탄성체(120)로서 이루어진다.

이너 파이프(110)는, 중앙에 상하 방향으로 결합공(111a)이 형성되는 파이프 몸체(111)와, 파이프 몸체(111)의 상부 가장자리에서 방사상 방향 외측으로 돌출 형성되는 플랜지부(112)를 포함하여 이루어진다.

서브 프레임용 부시(100)가 서브 프레임(10)에 압입 결합된 후, 결합공(111a)이 형성된 파이프 몸체(111)가 볼트 결합 등을 통하여 차대에 장착된다. 즉 이너 파이프(110)는 차대에 고정 결합되는 부위이다.

이와 같은 이너 파이프(110)에 열가소성 탄성체(120)가 마련된다.

열가소성 탄성체(120)는 이너 파이프(110)의 외측을 감싸면서 마련되며, 이는 인서트 사출 기법 등에 의하여 제조되는 것이다.

열가소성 탄성체(120)는 경질의 플라스틱과 고무의 중간 특성을 가지는 충격 흡수체로서 기능한다.

열가소성 탄성체(120)는 서브 프레임(10)에 압입 고정될 부위이다.

상기와 같은 열가소성 탄성체(120)의 구조적 특징을 설명한다.

열가소성 탄성체(120)는, 하부에서부터 상부 방향으로 삽입선단부(121), 압입부(122), 걸림부(123)가 순차적으로 형성된다.

삽입선단부(121)는 서브 프레임용 부시(100)가 서브 프레임(10)에 압입될 때 서브 프레임(10)에 최초로 삽입되는 부위이다.

삽입선단부(121)에는, 삽입용 홈부(121a)와 걸림턱(121b)이 형성되어 있다.

삽입용 홈부(121a)는, 열가소성 탄성체(120)의 하단부에서 상방으로 오목하게 형성되는 것으로, 후술하는 걸림턱(121b)이 내측으로 쉽게 변형되도록 하는 기능을 한다.

걸림턱(121b)은 열가소성 탄성체(120)의 하단부 외주면에 형성되되, 걸림턱(121b)의 상면은 수평면(121b-1)을 형성하여 서브 프레임(10)이 쉽게 이탈되지 않도록 한다.

압입부(122)는 서브 프레임용 부시(100)의 상하방향 중간부에 형성되며, 서브 프레임(10)에 의하여 그 형태가 변형되면서 서브 프레임(10)과 압입 결합된다.

보다 효과적인 압입 결합을 위하여 압입부(122)에는 복수의 압입용 돌기(122a)가 형성되어 있다.

압입용 돌기(122a)는 열가소성 탄성체(120)의 압입부(122)의 외주면을 따라 돌출 형성되는 것으로, 도시된 바와 같이 압입용 돌기(122a)는 삼각형 형태의 단면 구조를 가지되 삼각형 형태의 상측에 위치한 변은 수평을 이루고 있다.

이와 같은 압입용 돌기(122a)는 열가소성 탄성체(120)의 상하 방향을 따라 복수로 형성된다. 본 실시예의 경우 5개의 압입용 돌기(122a)가 형성되어 있다.

한편, 열가소성 탄성체(120)의 압입부(122)의 외주면에는 돌기 수용부(122b)가 형성되어 있으며, 돌기 수용부(122b)는 그 상부에 위치된 2개의 압입용 돌기(122a)와 그 하부에 위치된 3개의 압입용 돌기(122a)를 이격시키게 된다.

즉 본 실시예는 하부의 3개의 압입용 돌기(122a)와 상부의 2개의 압입용 돌기(122a)가 돌기 수용부(122b)에 의하여 서로 이격되면서 구획된다.

이와 같은 돌기 수용부(122b)는 하부에 위치된 압입용 돌기(122a)가 압입에 의하여 변형될 때 상부에 위치된 압입용 돌기(122a)까지 변형되지 않도록 하기 위한 것이다.

즉 돌기 수용부(122b)는 하부에 위치된 압입용 돌기(122a)가 변형되면서 수용될 수 있는 공간을 제공하게 되며, 따라서 하부에 위치된 압입용 돌기(122a)가 서브 프레임(10)에 의하여 압입 변형되는 경우에도 그 변형량은 돌기 수용부(122b)에 한정되며 상부에 위치한 압입용 돌기(122a)에 영향을 미치지 않게 된다.

상기와 같은 서브 프레임용 부시(100)는 도 6과 같이 서브 프레임(10)에 삽입되어 도 7과 같은 상태로 압입 결합된다.

도 7과 같은 구조에서 압입용 돌기(122a)와 돌기 수용부(122b)의 구조로 인하여 하부에 위치한 압입용 돌기(122a)와 상부에 위치한 압입용 돌기(122a)는 서로 독립적으로 압입된다.

이에 반하여 도 1과 같은 종래의 서브 프레임용 부시는 압입용 돌기가 상하 방향으로 연속하여 형성됨으로써 하부에 위치한 압입용 돌기가 압입에 의하여 변형되면서 그 상부에 위치한 압입용 돌기를 덮게 되어 최악의 경우에는 최하단에 위치한 압입용 돌기가 그 상부에 위치한 나머지 압입용 돌기 전체를 덮게 되는 경우까지 발생하게 된다.

이러한 문제로 인하여 종래의 서브 프레임용 부시는 도 2에 도시된 바와 같이 최대 이탈력이 약 600kgf에 불과하다.

이에 반하여 본 발명에 의한 서브 프레임용 부시는 도 8에 도시된 바와 같이 약 1000kgf의 이탈력을 발휘하게 된다.

이는 하부에 위치된 압입용 돌기(122a)와 상부에 위치된 압입용 돌기(122a)가 서로 독립적으로 압입되도록 하여 전체적인 고정력을 높이게 되는 것으로 이해된다.

상기와 같이 본 실시예의 서브 프레임용 부시는 돌기 수용부(122b)의 형성 및 상면이 수평면(121b-1)을 이루는 걸림턱(121b)의 형성에 의하여 매우 높은 이탈력을 제공하게 된다.

한편 상기와 같은 열가소성 탄성체(120)와 서브 프레임(10)의 높은 이탈력으로 인하여 열가소성 탄성체(120)가 이너 파이프(110)로부터 이탈될 위험이 높아지게 된다.

이와 같은 이너 파이프(110)와 열가소성 탄성체(120)간의 이탈을 방지하기 위하여 이너 파이프(110)의 파이프 몸체(111)의 외주면이 널링 가공되는 것이 바람직하다. 이에 의하여 이너 파이프(110)와 열가소성 탄성체(120)간의 결합력이 높아지게 된다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 부시
110 : 이너 파이프 111 : 파이프 몸체
111a : 결합공 112 : 플랜지부
120 : 열가소성 탄성체
121 : 삽입선단부 121a : 삽입용 홈부
121b : 걸림턱
122 : 압입부 122a : 압입용 돌기
122b : 돌기 수용부
123 : 걸림부

Claims (3)

1. 중앙에 상하 방향으로 결합공이 형성되는 파이프 몸체와, 상기 파이프 몸체의 상부 가장자리에서 방사상 방향 외측으로 돌출 형성되는 플랜지부를 포함하여 이루어지는 이너 파이프 ; 상기 이너 파이프의 외측을 감싸면서 마련되는 열가소성 탄성체 ; 를 포함하여 이루어지며, 상기 열가소성 탄성체는 서브 프레임에 압입 고정되며, 상기 이너 파이프는 차대에 장착되도록 이루어진 차량용 부시에 있어서 :
   상기 열가소성 탄성체의 외주면을 따라 압입용 돌기가 돌출 형성되며,
   상기 압입용 돌기는 상기 열가소성 탄성체의 상하 방향을 따라 복수로 형성되며,
   상기 열가소성 탄성체의 외주면에는 상부에 위치된 압입용 돌기와 하부에 위치된 압입용 돌기를 이격시키되 하부에 위치된 압입용 돌기가 상부에 위치된 압입용 돌기까지 변형되지 않도록 하부에 위치된 압입용 돌기의 변형 공간을 제공하는 돌기 수용부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 서브 프레임용 부시.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 열가소성 탄성체의 하단부에는 상방으로 오목하게 형성된 삽입용 홈부가 형성되며, 상기 열가소성 탄성체의 하단부 외주면에는 상면이 수평면을 이루는 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 서브 프레임용 부시.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 이너 파이프와 상기 열가소성 탄성체의 결합력을 높이기 위하여 상기 이너 파이프의 파이프 몸체의 외주면은 널링 가공이 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차 서브 프레임용 부시.
   

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