KR102187462B1

KR102187462B1 - 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암

Info

Publication number: KR102187462B1
Application number: KR1020150179477A
Authority: KR
Inventors: 김준
Original assignee: 현대자동차 주식회사
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2020-12-07
Also published as: KR20170071295A

Abstract

본 발명은 차량의 과중량시 자연스러운 범프, 리바운드를 이용하여 과도한 역캠버가 발생하지 않도록 그 구조가 개선된 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암에 관한 것이다.
본 발명은 차량의 CTBA의 토션 빔의 양단에 장착되는 트레일링 암에 있어서, 몸체부와; 상기 몸체부의 선단에 장착되어 상기 차량의 차체와 연결되는 부시와; 상기 몸체부에 가로질러 상기 부시의 일측에 설치된 상기 트레일링 암의 고정부와; 상기 고정부의 중앙 일측에 고정 설치된 고정 베벨기어와; 상기 고정부에 직교되는 방향으로 상기 몸체부의 중앙에 상기 몸체부의 길이 방향으로 설치되되, 상기 트레일링 암의 상하운동을 회전운동으로 변경하여 타단부로 비틀림이 전달되도록 회전하는 회전축과; 상기 고정 베벨기어의 일측으로 상기 회전축의 일단에 장착되어 상기 고정 베벨기어와 치합 회전하는 회전 베벨기어와; 상기 몸체부의 타단에 설치되어 상기 차량의 휠이 장착되게 구비된 휠 장착부;를 포함하는 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암을 제공한다.

Description

차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암{TRAILING ARM FOR COUPLED TORSION BEAM AXLE IN VEHICLE}

본 발명은 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 과중량시 자연스러운 범프, 리바운드를 이용하여 과도한 역캠버가 발생하지 않도록 그 구조가 개선된 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암에 관한 것이다.

일반적으로 커플드 토션 빔 액슬(Coupled Torsion Beam Axle, 이하 CTBA라 함) 타입의 현가장치는 단순한 부품으로 인하여 설계 성능 영역이 높지 않음에도 불구하고, 낮은 생산 단가와 작은 질량에 비해 상대적으로 높은 주행 안정성으로 주로 경차 및 준 중형차의 후륜 현가장치로 적용되어져 왔다.

이러한 CTBA 타입의 현가장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 토션 빔(1)이 구비되고, 상기 토션 빔(1)의 양단에는 타이어(3)와 휠(5)을 장착하기 위한 스핀들 브라켓(7)을 일측에 장착한 트레일링 암(9)이 용접된다.

그리고 상기 각 트레일링 암(9)의 선단에는 차체(미도시)와 연결하기 위한 부시(11)가 구성되고, 상기 각 트레일링 암(9)의 중앙과 후방 일측에는 스프링(13)을 장착하기 위한 스프링 시트(15)와 쇽 업소버(17)를 연결하기 위한 장착핀(19)이 설치된다.

그런데, 상기한 구성으로 이루어진 CTBA 차량의 특성상 얼라인먼트 조정이 불가하므로, 중량이 변화됨에 따른 캠버의 과도한 변화를 제어하지 못한다.

이에 따라, 타이어(3)의 편마모와 소음으로 운전자에게 불편을 주는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 CTBA는 쇽 업소버(17) 및 스프링(13)의 장착 위치가 트레일링 암(9)의 내측에 위치하여 범프, 리바운드에 의한 내구력에 취약한 구조이다.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 범프에 의한 반력이 트레일링 암(9)을 중심으로 후방에서 봤을 때 비틀림이 발생한다.

그리고 차량에 과중량 탑재시 부 캠버의 경향이 심하다.

한편, 도 3a 및 도 3b는 CTBA의 대상가속 내구 시험 중 발생한 크랙(crack)을 황색선으로 나타내 보인 실제 사진이다.

도 3b에서, 도면번호 21은 파킹 케이블 마운팅부이고, 도면번호 22는 쇽 업소버(17)의 마운팅부이다.

또한, 후술하는 본 발명과 관련된 선행문헌으로, 공개특허공보 제10-2011-0021582호(2011. 03. 04. 공개)의 현가장치용 트레일링 암 어셈블리가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, CTBA 차량의 중량 변화에 따라 과도한 캠버의 변화가 제어되고 내구력이 향상되도록 한 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암은, 차량의 CTBA의 토션 빔의 양단에 장착되는 트레일링 암에 있어서, 몸체부와; 상기 몸체부의 선단에 장착되어 상기 차량의 차체와 연결되는 부시와; 상기 몸체부에 가로질러 상기 부시의 일측에 설치된 상기 트레일링 암의 고정부와; 상기 고정부의 중앙 일측에 고정 설치된 고정 베벨기어와; 상기 고정부에 직교되는 방향으로 상기 몸체부의 중앙에 상기 몸체부의 길이 방향으로 설치되되, 상기 트레일링 암의 상하운동을 회전운동으로 변경하여 타단부로 비틀림이 전달되도록 회전하는 회전축과; 상기 고정 베벨기어의 일측으로 상기 회전축의 일단에 장착되어 상기 고정 베벨기어와 치합 회전하는 회전 베벨기어와; 상기 몸체부의 타단에 설치되어 상기 차량의 휠이 장착되게 구비된 휠 장착부;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, CTBA 장착 차량의 중량이 변화하게 되면 트레일링 암을 중심으로 범프 또는 리바운드를 하게 될 때, 트레일링 암의 상하 운동을 베벨기어를 이용하여 회전운동으로 바꿔서 트레일링 암의 휠 장착부에 비틀림을 전달하여 중량 변화에 따른 역캠버를 방지할 수 있다.

따라서, CTBA 장착 차량의 중량 변화에 따른 과도한 캠버의 변화를 제어할 수 있고 내구력을 향상시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 차량용 커플드 토션 빔 액슬 타입의 현가장치의 구성을 나타내 보인 사시도.
도 2는 종래의 기술에 따른 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암의 작동을 설명하기 위한 설명도.
도 3a 및 도 3b는 종래의 기술에 따른 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 대상가속 내구 시험 중 발생한 크랙 상태를 나타내 보인 실제 사진.
도 4는 본 발명에 따른 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암의 구성을 나타낸 구성도.
도 5는 도 4의 정면도이며, 도 5의 (a)는 본 발명에 따른 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암의 과중량시 범프시의 작동 상태도.
도 5의 (b)는 본 발명에 따른 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암의 리바운드시의 작동 상태도.
도 6의 (a)는 본 발명에 따른 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암의 평상시의 상태도.
도 6의 (b)는 본 발명에 따른 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암의 부시 변형시 트레일링 암의 외통부의 거동 상태도.
도 7은 본 발명에 따른 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암의 부시 변형시 트레일링 암의 작동 상태를 나타내 보인 작동도.
도 8은 본 발명에 따른 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암의 부시 변형시 트레일링 암의 작동 상태를 나타내 보인 설명도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4에는 본 발명에 따른 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암의 구성을 나타낸 구성도가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 정면도가 도시되어 있다.

그리고 도 5의 (a)는 범프시 작동 상태도이고, 5의 (b)는 5의 (a)와 비교되는 도면으로 리바운드시의 작동 상태도이다.

도 4 내지 5의 (b)를 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암(100)은, 차량의 CTBA의 토션 빔의 양단에 장착되는 것으로, 몸체부(110)와, 이 몸체부(110)의 선단에 장착되어 차량의 차체와 연결되는 부시(210)와, 상기 몸체부(110)에 가로질러 부시(210)의 일측에 설치된 트레일링 암(100)의 고정부(120)와, 이 고정부(120)의 중앙 일측에 고정 설치된 고정 베벨기어(131)를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암(100)에는, 상기 고정부(120)에 직교되는 방향으로 몸체부(110)의 중앙에 몸체부(110)의 길이 방향으로 설치되되 트레일링 암(100)의 상하운동을 회전운동으로 변경하여 타단부로 비틀림이 전달되도록 회전하는 회전축(140)과, 상기 고정 베벨기어(131)의 일측으로 회전축(140)의 일단에 장착되어 고정 베벨기어(131)와 치합 회전하는 회전 베벨기어(132)와, 상기 몸체부(110)의 타단에 설치되어 차량의 휠이 장착되게 구비된 휠 장착부(111)가 구비된다.

그리고 상기 회전축(140)의 타단부에는 휠 장착부(111)에 지지되며 결합되고, 회전축(140)의 비틀림이 전달되도록 스플라인부(141)가 형성된다.

또한, 상기 회전축(140)의 일측에는 부시(210)의 변형에 대응하기 위해, 회전축(140)의 일측에 비틀림이 생기도록 한 유니버셜 조인트(160)가 설치된다.

그리고 상기 회전축(140)의 일측에는 축베어링(150)이 설치되고, 이 축베어링(150)은 몸체부(110)에 지지된 지지바(151)에 의해 지지되며 설치된다.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암(100)은, 위에서 전술한 종래의 기술과는 달리 CTBA 장착 차량의 중량 변화에 따른 과도한 캠버의 변화를 제어하고 내구력을 향상시켰다.

즉, CTBA 장착 차량의 중량이 변화하게 되면 트레일링 암(100)을 중심으로 범프 또는 리바운드를 하게된다. 이때, 상기 트레일링 암(100)의 상하 운동을 베벨기어(131,132)를 이용하여 회전운동으로 바꿔서 트레일링 암(100)의 끝단 즉, 휠 장착부(111)에 비틀림을 전달하여 중량 변화에 따른 역캠버를 방지한다.

다시 말해서, 본 발명에 따른 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암(100)은, 도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 과중량시 자연스러운 범프/리바운드를 이용하여 과도한 역캠버가 발생하지 않게 회전축(토션바)(140)으로 강성을 유지하게 한다.

도 5의 (a)는 과중량시 범프 작동 상태를 나타내 보인 것이며, 도 5의 (b)는 리바운드시의 작동 상태를 나타내 보인 것이다.

그리고 도 6의 (a)는 평상시의 작동 상태를 나타내 보인 것이며, 이에 반해 도 6의 (b)는 부시(210) 변형시 트레일링 암(100)의 외통부의 거동 상태를 나타내 보인 것이다.

보다 구체적으로는, 부시(210)의 고정부(120)와 외통에 비틀림이 생기면, 내부의 베벨기어(131,132), 유니버설 조인트(160)가 설치된 회전축(토션바)(140)을 이용하여 중량 변화에 따른 역캠버를 회전축(140)의 비틀림 강성으로 제어한다.

이와 같이, 상기 부시(210) 변형시 유니버설 조인트(160)가 설치된 회전축(140)은 도 7에 도시된 바와 같이, 대응한다.

또한, 도 8은, 과중량 또는 외력으로 인한 트레일링 암(100) 외통부의 비틀림(바깥의 큰 반시계 방향의 화살표)이 작용하며, 회전축(토션바)(140)의 스플라인부(141)를 통해 반대로(안쪽의 작은 시계 방향의 화살표) 작용하게 함으로써, 트레일링 암(100)의 내구력을 향상시키고, 이와 함께 과중량시 역캠버의 발생을 줄일 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

100. 트레일링 암
110. 몸체부
111. 휠 장착부
120. 고정부
131. 고정 베벨기어
132. 회전 베벨기어
140. 회전축
141. 스플라인부
150. 축베어링
151. 지지바
160. 유니버셜 조인트
210. 부시

Claims

차량의 CTBA의 토션 빔의 양단에 장착되는 트레일링 암에 있어서,
몸체부와;
상기 몸체부의 선단에 장착되어 상기 차량의 차체와 연결되는 부시와;
상기 몸체부에 가로질러 상기 부시의 일측에 설치된 상기 트레일링 암의 고정부와;
상기 고정부의 중앙 일측에 고정 설치된 고정 베벨기어와;
상기 고정부에 직교되는 방향으로 상기 몸체부의 중앙에 상기 몸체부의 길이 방향으로 설치되되, 상기 트레일링 암의 상하운동을 회전운동으로 변경하여 타단부로 비틀림이 전달되도록 회전하는 회전축과;
상기 고정 베벨기어의 일측으로 상기 회전축의 일단에 장착되어 상기 고정 베벨기어와 치합 회전하는 회전 베벨기어와;
상기 몸체부의 타단에 설치되어 상기 차량의 휠이 장착되게 구비된 휠 장착부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암.
제1항에 있어서,
상기 회전축의 타단부에는, 상기 휠 장착부에 지지되며 결합되고, 상기 회전축의 비틀림이 전달되도록 스플라인부가 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암.
제1항에 있어서,
상기 회전축의 일측에는, 상기 부시의 변형에 대응하기 위해 상기 회전축의 일측에 비틀림이 생기도록 한 유니버셜 조인트가 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암.
제1항에 있어서,
상기 회전축의 일측에는 축베어링이 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암.
제4항에 있어서,
상기 축베어링은 상기 몸체부에 지지된 지지바에 의해 지지되며 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 커플드 토션 빔 액슬의 트레일링 암.