KR102108800B1 - 차량용 스트러트 마운트 및 이를 적용한 스트러트 서스펜션 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서스펜션과 스트러트가 직접 장착되며, 외부에 높은 강성을 갖는 프레임(3,30)과 내부에 회전을 담당하는 베어링(4)과 충격을 흡수하는 고무로 제작된 부시(2,20)를 포함하여 구성하는 스트러트 마운트(1,10)에 있어서, 상기 부시(2,20)는 상기 스트러트 마운트(1,10)에 장착된 스트러트가 이동하여 변위가 발생했을 때, 이에 따른 변형을 지지하는 제1변위지지부(2-1,20-1) 및 제2변위지지부(2-2,20-2)가 구비된 것을 특징으로 하는 차량용 스트러트 마운트와 이를 적용한 스트러트 서스펜션에 관한 것으로 변위의 크기가 작거나 클 때 강성을 낮추거나 높일 수 있고 변위가 갑작스럽게 커질 경우 강성이 완만하게 변화될 수 있으며 이에 따라 승차감과 조종성이 더 향상되는 효과가 있다.

Description

차량용 스트러트 마운트 및 이를 적용한 스트러트 서스펜션 {A Strut Mount for the Vehicle and a Strut Suspension}

본 발명은 스트러트 마운트와 스트러트 서스펜션에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변형이 발생될 때 강성을 조절할 수 있으며 강성이 크게 상승할 때 완만하게 변화될 수 있는 차량용 스트러트 마운트와 이를 적용한 스트러트 서스펜션에 관한 것이다.

차량의 차체는 타이어와 연결되는 서스펜션(Suspension)에 의해 지지되며, 서스펜션은 차량 주행 중에 발생하는 진동과 충격을 흡수하여 승차감을 향상시키고, 차체의 전체적인 밸런스를 조정하게 된다. 또한 선회 시에는 원심력에 대항하여 운전자의 안정적인 조종성을 확보하여 원심력에 따른 일방향으로의 기울임 현상을 방지하게 된다.

전륜 서스펜션은 통상적으로 서브프레임(Subframe) 측면과 차량의 휠하우스 내측에 스트러트 마운트 또는 탑마운트에 장착되어 하중을 전달하며, 이러한 서스펜션과 차량의 장착부는 상대적인 움직임이 없도록 기계적으로 완벽하게 체결되어야 조향 성능을 향상시킬 수 있으며, 동시에 하중 및 진동은 감쇠되어 전달되어야 좋은 승차감을 확보할 수 있다.

한편, 스트러트가 차체에 직접 장착되는 스트러트 마운트는 조향 및 충격 흡수를 위해 통상적으로 외부는 스틸(Steel)과 같이 높은 강성을 지니는 프레임이며, 내부에 회전을 담당하는 베어링과 충격을 흡수하는 고무로 제작된 부시(Bush)로 구성되어 있다.

하지만, 상기의 스트러트 마운트에 구비된 종래의 부시는 하중에 따라 변위의 크기가 작거나 클 때 부시의 강성(Stiffness)이 이에 맞도록 유연하게 대응되지 못해 승차감과 조종성을 향상시키지 못한다는 문제점이 있었다.

한국공개특허 10-2001-0054640 (2001년07월02일)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 스트러트의 이동에 의한 변위가 작거나 클 때 변형에 대한 강성을 유연하게 대응할 수 있으며, 더불어 변위에 의한 변형이 갑작스럽게 커질 때 강성의 변화가 완만하게 이루어져 승차감과 조종성을 향상시킬 수 있는 차량용 스트러트 마운트와 이를 적용한 스트러트 서스펜션을 제공하는데 목적이 있다.

이러한 본 발명의 차량용 스트러트 마운트 및 스트러트 서스펜션은 외부에 높은 강성을 갖는 프레임과 내부에 회전을 담당하는 베어링과 충격을 흡수하는 고무로 제작된 부시를 포함하여 구성하는 스트러트 마운트에 있어서, 상기 부시는 상기 스트러트 마운트에 장착된 스트러트가 이동하여 변위가 발생했을 때, 이를 지지하는 제1변위지지부 및 제2변위지지부가 구비된 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명의 차량용 스트러트 마운트 및 이를 적용한 스트러트 서스펜션은 변위에 따른 변형이 작거나 클 때 강성을 낮추거나 높여 승차감과 조종성을 동시에 향상시키는 효과가 있다.

또한, 스트러트 마운트에 변형이 갑작스럽게 커질 경우 강성이 완만하게 변화될 수 있고 이에 따라 승차감과 조종성이 더 향상되는 효과가 있다.

또한, 종래의 스트러트 마운트에 어떤 재료나 형상이 추가되지 않기 때문에 제작 시 원가 상승 없이 성능을 보다 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명 스트러트 마운트의 제1실시예,
도 2는 본 발명 제1실시예의 강성 곡선,
도 3은 본 발명 스트러트 마운트의 제2실시예,
도 4는 본 발명 제2실시예의 A-A' 단면형상,
도 5는 고무의 경도 구성이 다를 때 변형에 따른 강성 곡선
도 6은 제1,2실시예의 변위에 따른 강성 곡선,
도 7은 본 발명의 스트러트 마운트를 적용한 스트러트 서스펜션을 나타낸다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명 스트러트 마운트의 제1실시예이다.

도시한 바와 같이, 본 발명 스트러트 마운트(1)의 제1실시예는 부시(2), 프레임(3), 베어링(4)을 포함하여 구성되어 있다.

이중에서 상기 부시(2)는 고무와 같은 탄성재질로 되어있으며, 상기 스트러트 마운트(1)에 하중 및 충격에 의해 스트러트가 이동하여 변위가 발생했을 때 최초의 변위 이동을 지지하는 제1변위지지부(2-1)와 상기 제1변위지지부(2-1)에 변위가 최대로 발생한 후 더 커지는 변위의 이동을 지지하는 제2변위지지부(2-2)가 구비되어 있다.

상기 제1변위지지부(2-1)는 스트러트의 이동에 따른 변위의 이동이 일정 크기 이하로 작을 때 변형을 지지하는 요소이며, 상기 제2변위지지부(2-2)는 변위의 이동이 일정 크기 이상일 때 상기 제1변위지지부(2-1)와 함께 변형을 지지함으로써 상기 스트러트 마운트(1)가 더 큰 강성을 갖도록 한다.

도 2는 본 발명 제1실시예의 강성 곡선을 보여준다.

도시한 바와 같이, 하중 및 충격에 의해 스트러트가 이동하여 변위가 발생했을 때 일정 변위(D1)까지는 강성 변화가 서서히 증가하는 형태를 보이며, 일정 변위(D1) 이상부터는 갑작스럽게 더 큰 기울기를 갖는 강성 변화를 볼 수 있다.

이는 일정 변위(D1) 이하까지는 상기 제1변위지지부(2-1)만으로 변위의 이동을 충분히 지지할 수 있으며, 일정 변위(D1) 이상부터는 상기 제1변위지지부(2-1)뿐만 아니라 상기 제2변위지지부(2-2)가 함께 변위를 지지하게 되어 강성의 크기가 더 큰 기울기를 갖고 커지는 것을 볼 수 있다.

이와 같은 결과를 얻음으로써, 본 발명의 제1실시예는 스트러트의 이동 변위에 따른 변형이 작거나 클 때 강성을 낮추거나 높여 승차감과 조종성을 동시에 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

하지만, 도 2에서 보는 바와 같이 변위를 상기 제1변위지지부(2-1)만 지지할 때에서 상기 제2변위지지부(2-2)가 함께 지지하는 시점인 일정 변위(D1)에서 급격하게 강성이 변화되어 승차감에 좋지 않은 영향을 주는 또 다른 문제점이 발생하게 되었다. 이러한 급격한 강성 변화를 해결한 것이 후술하는 제2실시예이다.

도 3은 본 발명 스트러트 마운트의 제2실시예를 보여준다.

도시한 바와 같이, 본 발명 스트러트 마운트(10)는 제1실시예와 동일하게 부시(20), 프레임(30), 베어링(미도시)을 포함하여 구성되어 있으며 상기 부시(20)의 변위지지구조와 고무의 경도 구성이 상기 제1실시예와 차이점을 갖는 형태이다. 상세한 내용은 후술하는 도 4에서 설명하는 바이다.

도 4는 본 발명 제2실시예의 A-A' 단면형상을 보여준다.

제2실시예의 구성요소 중 상기 부시(20)는 제1실시예와 동일하게 고무와 같은 탄성재질로 되어있으며, 스트러트 변위 이동에 의한 최초의 변형을 지지하는 제1변위지지부(20-1)와 상기 제1변위지지부(20-1)에 변형이 최대로 발생한 후 더 커지는 변형을 지지하는 제2변위지지부(20-2)가 구비되어 있다.

하지만, 제2실시예는 제2변위지지부(20-2)에 돌기부(20-3)가 추가적으로 더 구성되어 있으며, 고무의 경도 구성이 균일하지 않고 국부적인 차이를 갖도록 제작되었다.

상기 돌기부(20-3)는 일정한 크기의 돌기가 상기 제2변위지지부(20-2)에 부분적으로 구비되어 있으며, 변형이 상기 제2변위지지부(20-2)까지 왔을 때 최초로 접촉되는 지점으로서 강성의 급격한 변화를 완화시키는 역할을 한다.

그 원리로는 이동되는 변위가 상기 제1변위지지부(20-1)를 넘어서게 되면 상기 제2변위지지부(20-2)에 구비된 상기 돌기부(20-3)에 최초로 접촉하게 되고 하중이 돌기부에 집중되는 집중하중의 형태가 된다.

그 후 상기 돌기부(20-3)가 최대로 변형이 발생되고 이후 상기 제2변위지지부(20-2)에 분포 하중이 발생되므로 이에 따라 상기 제2변위지지부(20-2)에 서서히 하중이 전달되기 때문에 상기 부시(20)의 강성 변화가 보다 완화된다.

또한, 상기 제2변위지지부(20-2)는 경도 구성이 균일하지 않고 동일 조성의 고무 배합을 이용하여 고무 부시의 상단에 국부적으로 낮은 경도를 갖도록 형성된 복합 경도 구성으로 되어있다.

이러한 복합 경도 구성을 갖는 상기 제2변위지지부(20-2)를 형성하는 방법은 고무 부시를 경화시킬 때 국부적으로 단열층을 형성하여 온도 전달을 차단함으로써 다른 고부 부시 영역과 경화 시간의 차이를 갖도록 한 것이다. 이와 같이 경화 시간을 상이하게 적용할 경우 고무는 국부적으로 경도가 다르게 경화되며, 이에 따라 고무의 강성에 차이가 나타나게 된다.

도 5는 고무의 경도 구성이 다를 때 변형에 따른 강성 곡선을 보여주며, 도시된 바와 같이 쇼어 경도(Shore Hardness) HS50, HS60으로 제작된 각각 다른 고무를 변형시켰을 때 발생되는 강성은 다르게 나타난다.

이와 같이, 상기 제2변위지지부(20-2)에 국부적으로 낮은 경도를 갖도록 형성하게 되면, 초기에 상기 돌기부(20-3)에 변형에 따른 접촉이 발생한 이후 변형이 증가하면서 상기 돌기부(20-3)를 지지하는 상기 제2변위지지부(20-2)의 상단에서의 변형이 균일한 경도 구성을 갖는 것보다 더 크게 발생하여 강성의 변화가 보다 완만하게 발생하게 된다.

도 6은 제1,2실시예의 변위에 따른 강성 곡선을 보여준다.

보다 상세하게는 도 6에서는 제1실시예의 강성 곡선, 상기 돌기부(20-3)는 구비하였으나 균일 경도로 제작된 상기 부시(20)를 구비한 제2실시예의 강성 곡선, 상기 돌기부(20-3)를 구비하고 복합 경도로 제작된 상기 부시(20)를 구비한 제2실시예의 강성 곡선을 비교하여 보여준다.

상기 제1실시예의 강성 곡선은 도 2에 도시된 바와 같으며, 하중에 의해 변위의 크기가 작거나 클 때 상기 부시(20)의 강성을 낮추거나 높일 수 있으나, 일정 변위(D1) 이상부터는 갑작스럽게 더 큰 기울기를 갖는 강성 변화를 볼 수 있다.

한편, 상기 돌기부(20-3)는 구비하였으나 균일 경도로 제작된 상기 부시(20)를 포함한 제2실시예의 강성 곡선은 상기 제1실시에의 강성 곡선과 비교했을 때보다 완만한 곡선 형태를 그리게 된다. 이는 상기 돌기부(20-3)가 변위 이동이 상기 제2변위지지부(20-2)까지 왔을 때 최초로 접촉되는 지점으로서 강성의 급격한 변화를 완화시키는 역할을 때문이다.

하지만, 일정 변위(D2)에서 강성의 변화가 다소 급격히 변하는 영역이 있어 이를 개선해야 할 필요가 있다.

마지막으로, 상기 돌기부(20-3)를 구비하고 복합 경도로 제작된 상기 부시(20)를 구비한 제2실시예의 강성 곡선은 상기의 제1실시예의 강성 곡선과 상기 돌기부(20-3)를 구비하고 균일 경도로 제작된 상기 부시(20)를 포함한 제2실시예의 강성 곡선보다 더 완만한 형태의 강성 곡선을 그리게 된다.

따라서, 본 결과에서 볼 수 있듯이 상기 제2변위지지부(20-2)가 국부적으로 상단이 더 낮은 경도를 갖는 복합 경도로 구성된 상기 부시(20)를 구비한 스트러트 마운트(10)가 변위 이동에 대해 가장 완만한 형태의 강성 곡선을 그림으로써 승차감과 조종성을 더욱 향상시키는 효과를 갖는다.

도 7은 본 발명의 스트러트 마운트를 적용한 스트러트 서스펜션의 구성예를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 스트러트 서스펜션(100)은 주행 중에 차축이 노면으로부터 받는 진동 및 충격을 흡수하는 쇽업소버(110)와 쇽업소버(110)의 하단부를 지지하며 스테빌라이저(120)와 연결된 로워암(130)과 변위지지부에 돌기를 구비하고 복합 경도를 갖도록 제작된 부시(20)를 구비하여 스트러트의 변위 이동에 따른 변형에 대해 완만한 강성 변화를 갖는 스트러트 마운트(1,10)를 포함하여 구성된다.

1 : 스트러트 마운트 2 : 부시
2-1 : 제1변위지지부 2-2 : 제2변위지지부
3 : 프레임 4 : 베어링
10 : 스트러트 마운트 20 : 부시
20-1 : 제1변위지지부 20-2 : 제2변위지지부
20-3 : 돌기부 30 : 프레임
100 : 스트러트 서스펜션 110 : 스트럿
120 : 스테빌라이저 130 : 로워암

Claims (6)

1. 외부에 높은 강성을 갖는 프레임과 내부에 회전을 담당하는 베어링과 충격을 흡수하는 고무로 제작된 부시를 포함하여 구성하는 스트러트 마운트에 있어서,
   상기 부시는 상기 스트러트 마운트에 장착된 스트러트가 이동하여 변위가 발생했을 때, 이를 지지하는 제1변위지지부 및 제2변위지지부가 구비되고,
   상기 제2변위지지부에는 돌기부가 구비되며,
   상기 돌기부는 상기 제2변위지지부와 동일한 재질로 형성되되, 상기 제2변위지지부의 경화시 국부적으로 단열층을 형성하여 온도 전달을 차단하여 경화 시간을 다르게 적용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 스트러트 마운트.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제1변위지지부는 상기 스트러트가 이동하여 변위가 최초로 발생했을 때 변위에 의한 변형을 지지하는 것을 특징으로 하는 차량용 스트러트 마운트.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 제2변위지지부는 상기 부시의 변형을 일으키는 상기 스트러트 변위가 일정 크기 이상일 때 상기 제1변위지지부와 함께 변위에 의한 변형을 지지하는 것을 특징으로 하는 차량용 스트러트 마운트.
   
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서, 상기 제2변위지지부는 상기 부시를 구성하는 다른 영역과 비교했을 때 상단이 국부적으로 낮은 경도를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 스트러트 마운트.
   
6. 제1항 내지 제3항, 제5항 중 어느 한 항에 의한 프레임, 베어링, 부시, 돌기부, 변위지지부로 구성되고, 상기 부시의 다른 영역과 비교하여 국부적으로 상단이 낮은 경도로 조성된 스트러트 마운트;
   를 포함하여 구성되는 스트러트 서스펜션.
   

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