KR101884014B1 - 스틸재 코어 및 상기 스틸재 코어 상에 주조된 알루미늄 보강 하우징을 포함하는 토크로드 구조체 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 토크로드 구조체는, 스틸재 코어(100); 및 상기 스틸재 코어(100)의 외면 상에 주조 방식으로 결합되는 알루미늄 보강 하우징(200);을 포함하고, 상기 스틸재 코어(100)는, 소정 각도를 유지한채 대칭적으로 배치되는 한쌍의 로드(110); 상기 한쌍의 로드(110)가 모이는 단일한 센터 하우징(120); 상기 한쌍의 로드(110)의 외측 끝단에 각각 배치되는 한쌍의 엔드 하우징(130); 및 상기 한쌍의 로드(110)의 내측을 연결하는 보강 구조체(140);를 포함하고, 상기 센터 하우징(120)과 엔드 하우징(130)은 그 내측 상에 부시 고정 멈춤링이 조립되도록 원형의 홈이 형성된 원통 형상이고, 상기 한쌍의 로드(110)는 상기 센터 하우징(120)과 엔드 하우징(130)을 연결하는 판재 타입으로서 세로 방향으로 배치된다.

Description

스틸재 코어 및 상기 스틸재 코어 상에 주조된 알루미늄 보강 하우징을 포함하는 토크로드 구조체{Torque rod structure comprising steel core and aluminium reinforced housing}
본 발명은 스틸재 코어 및 상기 스틸재 코어 상에 주조된 알루미늄 보강 하우징을 포함하는 토크로드 구조체로서, 한쌍의 로드를 기준으로 상기 한쌍의 로드가 모이는 센터 하우징과 상기 한쌍의 로드의 끝단에 배치되는 엔드 하우징을 기초로 한 상태에서 전체적으로는 V 형태의 구조를 갖는 스틸재 코어를 중심으로 하고, 상기 스틸재 코어의 외부 상에 주조 공정을 통해 결합하는 알루미늄 보강체를 포함하는 토크로드 구조체에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차에 있어서의 서스펜션(Suspension system)은 차축과 프레임을 연결하고, 주행중 노면으로부터 받는 진동과 충격을 흡수하여 승차감과 자동차의 안전성을 향상시키는 장치이다. 이러한 현가장치에는 기구적으로 구성되는 일체 차축식 현가장치와 독립 현가장치, 및 공압을 이용하는 공기 현가장치, 즉 에어 서스펜션으로 구분된다.
통상적으로 트럭이나 버스 등을 포함하는 상용차에는 탠덤식 현가 장치가 주로 사용되는데, 상기한 에어 서스펜션의 구성을 살펴보면 한국공개특허문헌 제10-2009-0114951호의 도 1에 도시된 바와 같다.
구체적으로는, 차체의 프레임(100)에 고정되는 트러니언 베이스(102), 트러니언 베이스(102)에 설치되는 트러니언축(104), 트러니언 베이스(102)에 스프링축(106)으로 회전 가능하게 설치되는 로워새들(108), 로워새들(108)에 장착되는 리프 스프링(110), 리프 스프링(110)에 장착되는 전,후방 차축(112a,112b)을 상기 트러니언 베이스(102) 또는 프레임(100)에 대해 지지하는 레디어스 로드(114)로 구성된다.
상기한 바와 같이, 트러니언 방식의 탠덤 서스펜션은 리프 스프링(110)이 하중을 지탱하고 지면으로부터 발생된 진동 및 충격을 흡수하여 차량의 보디나 승객 및 화물에 충격이 직접적으로 전달되지 못하도록 한다. 여기서, 차축(112a,112b)은 상기 로워새들(108)과 함께 상기 스프링축(106)을 중심으로 요동할 수 있도록 되어 있는 바, 이를 상기 레디어스 로드(114)가 억제하면서 지지하여 차축(112a,112b)의 불규칙한 진동을 억제하여 안정된 주행을 할 수 있도록 하며 차축(112a,112b)의 회전운동을 억제한다.
즉, 양쪽의 차축(112a,112b) 중 한쪽의 차축만 상측으로 밀릴 때에는 레디어스 로드(114)가 링크 역할을 하면서 리프 스프링(110)이 장착된 로워새들(108)을 상기 스프링축(106)을 회전축으로 하여 회전시키므로 나머지 한쪽의 차축은 아래방향으로 이동되면서 양 차축(112a,112b)에 하중이 균일하게 작용하도록 균형을 잡. 이퀄라이저 역할을 하게 된다.
상기와 같이, 트럭이나 버스 등을 포함하는 대형상용차의 서스펜션의 차축에 적용되는 레디어스 로드는 차량의 후륜 2축에 앞뒤로 각 차축의 상단에 설치되어져 주행시 차축의 상하, 좌우 및 앞뒤의 변위를 제한해주는 기능을 수행한다.
종래의 레디어스 로드는 강재질 구조이며, 크게는 센터바디, 로드, 앤드바디 등의 3 피스로 구성된다.
상기 센터바디, 로드, 및 앤드바디는 용접 또는 열간 프레스로 결합된다.
한편, 종래의 레디어스 로드는 스틸 재질재로써 중량이 무거우며, 각 단품을 제작하여 1피스로 결합하는 공정으로 제작되므로 공정이 복잡하다는 문제점이 있다.
탠덤식 현가 장치와 관련된 기술을 제시하는 종래의 문헌으로는 한국공개특허문헌 제10-2002-0078280호 및 등록실용신안 제20-0253064호를 참조할 수 있다. 상기 문헌들은 자동차용 현가장치에 있어서 승차감, 안정성 및 경량화를 기하는 구조를 개시하지만, 복수의 부품을 개별적으로 제작하여 결합하는 과정을 갖게 함으로써 단일 부품으로서의 일체성을 확보하게 하는 동시에 공정을 단순하게 하는 데에는 한계점이 있다.
(특허문헌 1) KR10-2009-0114951 A
(특허문헌 2) KR10-2002-0078280 A
(특허문헌 3) KR20-0253064 B
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하고자 하는 것으로서, 한쌍의 로드를 기준으로 상기 한쌍의 로드가 모이는 센터 하우징과 상기 한쌍의 로드의 끝단에 배치되는 엔드 하우징을 기초로 하고 전체적으로는 V 형태의 구조를 갖는 스틸재 코어를 중심으로 하고, 상기 스틸재 코어의 외부 상에 주조 공정을 통해 결합하는 알루미늄 보강 하우징을 포함하는 토크로드 구조체를 제공하는 것이 목적이다.
본 발명은 원통 판재 형상인 센터 하우징과 엔드 하우징 및 상기 센터 하우징과 엔드 하우징을 연결하는 사각 판재 형상인 보강 판재를 용접 방식으로 결합한 스틸재 코어를 준비하고, 상기 스틸재 코어 상에 다이캐스팅 주조 공법을 통해 보강 하우징을 결합하는 방식을 갖는다.
본 발명은 다이캐스팅 주조 공법에 의해 몰드의 고진공을 형성한 상태에서 스틸재 코어의 외측 상에 알루미늄 용탕을 공급하여 형을 만드는 공정으로 제작한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 토크로드 구조체는, 스틸재 코어(100); 및 상기 스틸재 코어(100)의 외면 상에 주조 방식으로 결합되는 알루미늄 보강 하우징(200);을 포함하고, 상기 스틸재 코어(100)는, 소정 각도를 유지한채 대칭적으로 배치되는 한쌍의 로드(110); 상기 한쌍의 로드(110)가 모이는 단일한 센터 하우징(120); 상기 한쌍의 로드(110)의 외측 끝단에 각각 배치되는 한쌍의 엔드 하우징(130); 및 상기 한쌍의 로드(110)의 내측을 연결하는 보강 구조체(140);를 포함하고, 상기 센터 하우징(120)과 엔드 하우징(130)은 그 내측 상에 부시 고정 멈춤링이 조립되도록 원형의 홈이 형성된 원통 형상이고, 상기 한쌍의 로드(110)는 상기 센터 하우징(120)과 엔드 하우징(130)을 연결하는 판재 타입으로서 세로 방향으로 배치된다.
상기 토크로드 구조체는, 상기 한쌍의 로드(110)의 양측면으로부터 수평한 방향으로 연장되는 보강 날개(210)를 포함하고, 상기 보강 날개(210)는 상기 센터 하우징(120)과 엔드 하우징(130)의 외주면 끝단에 이르도록 형성된다.
상기 한쌍의 로드(110)는 상기 센터 하우징(120)을 기준으로 V 형태의 일체적인 구조를 제공한다.
상기 스틸재 코어(100) 상에서 상기 한쌍의 로드(110)와 보강 구조체(140)로 둘러싸인 관통된 영역은, 상기 알루미늄 보강 하우징(200)으로 보강히여 폐쇄된 상태를 유지한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 상용차량용 탠덤 현가장치의 토크로드 구조체는 한쌍의 로드를 기준으로 상기 한쌍의 로드가 모이는 센터 하우징과 상기 한쌍의 로드의 끝단에 배치되는 엔드 하우징을 기초로 하고 전체적으로는 V 형태의 구조를 갖는 스틸재 코어를 중심으로 하고, 상기 스틸재 코어의 외부 상에 주조 공정을 통해 결합하는 알루미늄 보강 하우징을 포함하는 토크로드 구조체를 제공하고, 원통 판재인 센터 하우징과 엔드 하우징을 연결하는 사각 판재 형상의 보강 판재를 세로로 배치하는 방식을 통해 굽힘 강성 및 뒤틀림 강성에 유리한 방향으로 스틸재 코어를 준비한다.
본 발명은 스틸재 코어 및 알루미늄 보강 하우징을 주조 방식에 의해 이중으로 구성함으로써 전체적인 굽힘 강성을 증대하게 하고, 한쌍의 로드가 결합되는 부분은 보강 구조물을 추가하며 보강 구조물의 폐공간은 홀을 형성하여 중량을 저감하게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차량용 탠덤 현가장치의 토크로드 구조체의 사시도,
도 2는 부시가 제거된 토크로드 구조체의 사시도,
도 3은 스틸재 코어의 사시도, 및
도 4는 토크로드 구조체 상에서 알루미늄 보강 하우징의 일부가 제거된 상태에서의 부분 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, 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 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명에 따라 상용차량용 탠덤 현가장치의 토크로드 구조체를 설명한다.
본 발명에 따른 토크로드 구조체는 용접 방식으로 결합되는 동시에 전체적으로는 V 형태의 구조를 갖는 스틸재 코어(100) 및 상기 스틸재 코어(100) 상에 주조 방식으로 결합되는 알루미늄 보강 하우징(200)을 포함한다.
스틸재 코어(100)는 소정 각도를 유지한 채 대칭적으로 배치되는 한쌍의 로드(110), 한쌍의 로드(110)를 기준으로 해서 상기 한쌍의 로드(110)가 모이는 센터 하우징(120), 한쌍의 로드(110)의 외측 끝단에 각각 배치되는 엔드 하우징(130), 한쌍의 로드(110)의 내측을 연결하는 보강 구조체(140), 센터 하우징(120) 내에 회전 가능하게 결합되는 센터 부시(150), 엔드 하우징(130) 내에 회전 가능하게 결합되는 엔드 부시(160), 센터 하우징(120) 내에서 센터 부시(150)와 상기 센터 하우징(120)의 내면과 접하도록 배치되는 제1 리테이너링 및 엔드 하우징(130) 내에서 엔드 부시(160)와 상기 엔드 하우징(130)의 내면과 접하도록 배치되는 제2 리테이너링을 포함한다.
한쌍의 로드(110)는 하나의 센터 하우징(120)과 한쌍의 엔드 하우징(130)의 외면 상에 용접을 통하여 결합한다.
센터 하우징(120)과 엔드 하우징(130)은 그 내측 상에 부시 고정 멈춤링이 조립되도록 원형의 홈이 형성된 원통 형태로 이루어진다.
한쌍의 로드(110)는 센터 하우징(120)과 각각의 엔드 하우징(130)을 연결하는 판재 타입으로서 세로 방향으로 배치되는 동시에, 보강 구조체(140)는 한쌍의 로드(110)를 연결하도록 판재 타입의 부재를 세로 방향으로 결합하게 한다. 상기와 같이 한쌍의 로드(110)와 보강 구조체(140)를 세로 방향으로 배치함으로써 뒤틀림 강성에 대비할 수 있다. 즉, 단면계수 증대하기 위해서 세로로 결합함으로써 굽힘 강성에 유리하게 한다.
알루미늄 보강 하우징(200)은 스틸재 코어(100)의 강도 대비 낮은 강성을 보완하기 위한 구조로써, 스틸재 코어(100)를 구성한 후에 스틸재 코어(100)의 외측을 알루미늄 재질을 이용하여 주조하는 형태이다
알루미늄 보강 하우징(200)은 스틸재 코어(100)를 전체적으로 덮는 구조를 갖는 V 형태의 구조체이다.
스틸재 코어(100)는 전체적으로는 알루미늄 보강 하우징(200) 상에 소정 두께 범위로 형성되는 것이 원칙이지만, 한쌍의 로드(110)에 한해서는 상기 로드(110)의 상하단에 맞춘 상태에서 측면 상에만 보강되는 형태로 이루어질 수 있다. 즉, 일실시예로서는 한쌍의 로드(110)의 높이와 동일하게 알루미늄을 형성하는 것일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 알루미늄이 상기 로드(110)의 상하단을 초과하는 높이로 형성될 수 있다.
상기와 같이, 스틸재 코어(100)의 강도를 높이도록 알루미늄 구조물인 알루미늄 보강 하우징(200)이 상기 스틸재 코어(100)를 전체적으로 감싸지게 한다.
한편, 센터 하우징(120)과 엔드 하우징(130)의 내부는 각각 부시(150,160)의 반력에 견디기 위해서 스틸 성분을 유지하는 것이 바람직한바, 상기 하우징(120,130)의 내측은 알루미늄으로 덮여지지 않은 상태에서 노출되도록 한다.
한편, 본 발명은 알루미늄 보강 하우징(200)을 스틸재 코어(100) 상에 주조하는 과정에 있어서, 한쌍의 로드(110)의 양측면으로부터 수평한 방향으로 연장되는 보강 날개(210)를 형성하게 한다. 상기 보강 날개(210)는 센터 하우징(120)과 엔드 하우징(130)의 외주면 끝단에 이르도록 형성한다.
또한, 한쌍의 로드(110)와 보강 구조체(140)로 둘러싸인 영역의 경우에도 한쌍의 로드(110) 및 보강 구조체(140)의 내측면으로부터 수평한 방향으로 연장되는 형태로 폐쇄되는 구조일 수 있다. 즉, 스틸재 코어(100) 상에서 한쌍의 로드(110)와 보강 구조체(140)로 둘러싸인 영역은 관통된 상태를 유지하지만, 알루미늄 보강 하우징(200)으로 보강을 하는 경우에는 폐쇄된 상태를 유지하게 된다.
본 발명은 센터 하우징(120)에서 엔드 하우징(130)으로 연결되도록 한쌍의 로드(110) 상에 알루미늄을 보강한 2개의 리브는 세로 방향에 따른 단면 계수를 증대함으로써 횡강성을 증대시킨다. 이를 통해, 인장 압축 및 비틀림에 대해 충분한 대응이 가능할 수 있다.
센터 하우징(120)은 전후방의 차축에 결합되는 동시에, 엔드 하우징(130)은 차체의 프레임 상에 결합되는 구조일 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 토크로드 구조체는 차체의 전후 방향으로 배치 고정된다.
센터 하우징(120) 및 엔드 하우징(130) 상에는 차축 및 프레임과의 부싱 결합을 위한 중공 형상의 부시(150,160)가 회전이 가능하도록 압입된다. 상기 부시(150,160)는 각각 하우징(120,130)의 내부에 결합되는 원형 결합부 및 원형 결합부의 양단에 돌출 형성되는 회전 연결부를 포함한다.
한편, 리테이너링은 하우징(120,130) 내에 체결된 부시(150,160)의 이탈을 방지함으로써 안정적인 안착을 가능하게 한다. 일 실시예로서, 리테이너링은 부시(150,160) 각각의 일측에만 결합하는 것일 수 있다.
상기 토크로드 구조체의 제작 공법을 설명하면 다음과 같다.
한쌍의 로드(110)를 하나의 센터 하우징(120)과 한쌍의 엔드 하우징(130)의 외면 상에 용접을 통하여 결합함과 동시에 한쌍의 로드(110) 사이에 보강 구조체(140)를 배치함으로써 스틸재 코어(100)를 형성한다.
다음으로, 상기 스틸재 코어(100) 상에 고진공 다이캐스팅 또는 중력 주조를 통해 고진공의 부압을 형성한 후에 알루미늄 용탕을 고압으로 공급하여 알루미늄 보강 하우징(200)을 형성한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 스틸재 코어 및 알루미늄 보강 하우징을 주조 방식에 의해 이중으로 구성함으로써 전체적인 굽힘 강성을 증대하게 하고, 한쌍의 로드가 결합되는 부분은 보강 구조물을 추가하며 보강 구조물의 폐공간은 홀을 형성하여 중량을 저감하게 한다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 스틸재 코어
110 : 로드
120 : 센터 하우징
130 : 엔드 하우징
140 : 보강 구조체
150 : 센터 부시
160 : 엔드 부시
170 : 제1 리테이너링
180 : 제2 리테이너링
200 : 알루미늄 보강 하우징

Claims (4)

  1. 스틸재 코어(100); 및
    상기 스틸재 코어(100)의 외면을 전체적으로 덮도록 고진공 다이캐스팅 또는 중력 주조를 통해 고진공의 부압을 형성한 후에 알루미늄 용탕을 고압으로 공급하는 방식으로 결합되는 알루미늄 보강 하우징(200);을 포함하고,
    상기 스틸재 코어(100)는,
    소정 각도를 유지한채 대칭적으로 배치되는 한쌍의 로드(110);
    상기 한쌍의 로드(110)가 모이는 단일한 센터 하우징(120);
    상기 한쌍의 로드(110)의 외측 끝단에 각각 배치되는 한쌍의 엔드 하우징(130); 및
    상기 한쌍의 로드(110)의 내측과 세로 방향으로 연결되는 보강 구조체(140);를 포함하고,
    상기 센터 하우징(120)과 엔드 하우징(130)은 그 내측 상에 부시 고정 멈춤링이 조립되도록 원형의 홈이 형성된 원통 형상이고,
    상기 센터 하우징(120)과 엔드 하우징(130)의 내측은 상기 알루미늄 보강 하우징(200)을 이루는 알루미늄 성분으로 덮여지지 않은 상태로 스틸이 노출되고,
    상기 한쌍의 로드(110)는 상기 센터 하우징(120)과 엔드 하우징(130)을 연결하는 판재 타입으로서 세로 방향으로 배치되는,
    토크로드 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 토크로드 구조체는,
    상기 한쌍의 로드(110)의 양측면으로부터 수평한 방향으로 연장되는 보강 날개(210)를 포함하고, 상기 보강 날개(210)는 상기 센터 하우징(120)과 엔드 하우징(130)의 외주면 끝단에 이르도록 형성되는,
    토크로드 구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 한쌍의 로드(110)는 상기 센터 하우징(120)을 기준으로 V 형태의 일체적인 구조를 제공하는,
    토크로드 구조체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스틸재 코어(100) 상에서 상기 한쌍의 로드(110)와 보강 구조체(140)로 둘러싸인 관통된 영역은, 상기 알루미늄 보강 하우징(200)으로 보강히여 폐쇄된 상태를 유지하는,
    토크로드 구조체.
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