KR102406076B1 - 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바 - Google Patents

강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바 Download PDF

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Abstract

본 발명은 간단한 구조로 형성되어 외부로부터 입력에 따라 스스로 강성이 조절되는 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바에 관한 것이다.
본 발명에 따른 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바는, 차량의 좌우측 차륜측을 연결하여 차량의 주행시 발생하는 롤을 제어하는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바에 있어서, 좌우로 분리되어 차량의 좌, 우측 차륜측에 각각 연결되는 제1 스태빌라이저 바 부재(11)와 제2 스태빌라이저 바 부재(12)를 구비하고, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재(11)와 상기 제2 스태빌라이저 바 부재(12)가 연결되는 부위에는 외부로 입력되는 비틀림이 커지면 반력이 증가하는 반력가변수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.

Description

강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바{STABILIZER BAR OF SUSPENSION HAVING VARIABLE STIFFNESS}
본 발명은 차량의 현가장치에 설치되는 스태빌라이저 바에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 간단한 구조로 형성되어 외부로부터 입력에 따라 스스로 강성이 조절되는 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바에 관한 것이다.
차량의 현가장치에는 차량의 롤을 제어하기 위해 좌우 양측의 차륜쪽을 연결하는 스태빌라이저 바(stabilizer bar)가 설치된다.
상기 스태빌라이저 바는 통상적으로 차량의 좌우방향으로 길게 형성되는 부재로서, 그 형태가 일정하게 형성되고, 차량의 주행시 롤이 발생하면 비틀리면서 롤을 제어한다.
상기 스태빌라이저 바가 일체형 구조로 되어 있으면, 상기 스태빌라이저 바는 외부로부터 입력된 비틀림에 대한 반력이 발생하여, 롤 발생시 상기 롤을 억제한다.
그러나 차량의 주행시 차량의 승차감과 조향안정성을 양립시키기 위해서는 롤의 크기가 작은 경우에는 상기 스태빌라이저 바의 반력이 작고, 상기 롤의 크기가 큰 경우에는 상기 스태빌라이저 바의 반력을 크게 하는 것이 유리하다.
이를 해결하기 위해서, 다양한 가변식 스태빌라이저 바가 제안되었으나, 상기 스태빌라이저 바의 반력을 가변시키기 위해서 각종 센서, 상기 센서로 입력된 신호를 처리하는 제어부, 상기 제어부의 제어신호에 의해 작동하는 모터기구 또는 유압기구 등이 필요한 문제점이 있었다.
한편, 하기의 선행기술문헌에는 '롤강성　가변　스태빌라이저'에 관한 기술이 개시되어 있다.
KR 10-2004-0104995A
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 간단한 구조로 스태빌라이저 바의 반력을 가변시킬 수 있도록 한 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바를 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바는, 차량의 좌우측 차륜측을 연결하여 차량의 주행시 발생하는 롤을 제어하는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바에 있어서, 좌우로 분리되어 차량의 좌, 우측 차륜측에 각각 연결되는 제1 스태빌라이저 바 부재와 제2 스태빌라이저 바 부재를 구비하고, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재와 상기 제2 스태빌라이저 바 부재가 연결되는 부위에는 외부로 입력되는 비틀림이 커지면 반력이 증가하는 반력가변수단이 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 반력가변수단은, 외부로부터 입력되는 비틀림이 입력되면, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재와 상기 제2 스태빌라이저 바 부재가 서로 회전하고, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재와 상기 제2 스태빌라이저 바 부재 사이에 작용하는 탄성력이 커지면서, 상기 반력이 커지는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 스태빌라이저 바 부재 또는 상기 제2 스태빌라이저 바 부재 중 어느 한 쪽에 형성되는 하우징과, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재 또는 상기 제2 스태빌라이저 바 부재 중 나머지 한 쪽에 형성되고 상기 하우징의 내부에 회전가능하게 설치되는 스풀홀더와, 상기 스풀홀더에 슬라이딩 가능하게 설치되면서, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재 또는 상기 제2 스태빌라이저 바 부재로 비틀림이 입력되는 경우, 상기 하우징에 대하여 상기 비틀림의 크기가 정해진 크기보다 작으면 상기 하우징에 대하여 상대적으로 회전되고, 상기 비틀림의 크기가 정해진 크기보다 크면 상기 하우징에 대하여 슬라이딩하도록 설치되는 스풀과, 상기 스풀홀더와 상기 스풀 사이에 설치되어 상기 스풀홀더에 대하여 상기 스풀을 탄성지지하는 탄성부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 스풀의 외측면과 상기 스풀홀더의 내측면 중 어느 한 쪽에는 가이드돌기가 형성되고 나머지 한 쪽에는 상기 가이드돌기의 슬라이딩 방향을 따라 상기 가이드돌기를 수용하고 가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 스풀의 외측면에는 상기 스풀의 둘레방향을 따라 복수의 가이드돌기가 형성되고, 상기 스풀홀더의 내측면에는 상기 스풀홀더의 둘레를 따라 복수의 가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 스풀의 외측에는 상기 스풀의 반경방향으로 돌출되어 상기 하우징과 상기 스풀홀더를 관통하는 반력제어돌기가 형성되고, 상기 스풀홀더에는 상기 스풀의 슬라이딩방향으로 형성된 관통부가 형성되며, 상기 하우징는 상기 하우징의 내부와 외부를 관통하고, 상기 반력제어돌기가 삽입되어, 상기 비틀림의 크기가 정해진 크기보다 작으면 상기 하우징에 대하여 상대적으로 회전되게하고, 상기 비틀림의 크기가 정해진 크기보다 크면 상기 하우징에 대하여 슬라이딩하도록 하는 반력제어홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 반력제어홈은, 개방된 부분이 상기 탄성부재가 설치된 쪽을 향하는 U자형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 스풀과 상기 탄성부재 사이에는 판상으로 형성되는 스풀 스톱퍼가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징과 상기 스풀홀더 사이에는 베어링이 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바에 따르면, 유압기구나 모터기구 등이 없이 간단한 구조로, 스태빌라이저 바의 강성을 가변시킬 수 있다.
이와 같이, 스태빌라이저 바의 강성을 가변시킴으로써, 외부로부터 입력이 작을 때에는 상기 스태빌라이저 바의 비틀림을 줄여 승차감을 향상시키고, 외부로부터 입력이 클 때에는 상기 스태빌라이저 바의 비틀림을 크게 하여 롤 억제 성능이 향상되도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바의 분해사시도.
도 3은 본 발명에 따른 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바의 길이방향의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바의 길이방향과 수직한 방향의 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바에 따른 스태빌라이저 바 회전각에 따른 강성의 관계를 도시한 그래프.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바는, 좌우로 분리되어 차량의 좌, 우측 차륜측에 각각 연결되는 제1 스태빌라이저 바 부재(11)와 제2 스태빌라이저 바 부재(12)를 구비하고, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재(11)와 상기 제2 스태빌라이저 바 부재(12)가 연결되는 부위에는 외부로 입력되는 비틀림이 커지면 반력이 증가하는 반력가변수단이 구비되도록 한다.
즉, 본 발명에서는 스태빌라이저 바를 제1 스태빌라이저 바 부재(11)와 제2 스태빌라이저 바 부재(12)로 분할하고, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재(11)와 상기 제2 스태빌라이저 바 부재(12)가 연결되는 부위에 반력가변수단을 설치하여, 외부로부터 입력되는 비틀림이 매우 작은 경우에는 상기 반력가변수단에서 비틀림을 흡수하여 상기 스태빌라이저 바가 스태빌라이저 바로서의 기능을 발휘하지 않도록하고, 상기 비틀림이 정해진 크기 이내에서는 종래의 스태빌라이저 바보다 작은 반력이 발생되도록 하여 승차감을 확보하도록 한다. 한편, 상기 비틀림이 정해진 크기를 넘는 경우에는 종래의 스태빌라이저 바보다 큰 반력이 작용하도록하여 조종안정성을 확보하도록 한다.
상기 반력가변수단의 구조를 상세히 살펴보면 다음과 같다.
상기 반력가변수단은, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재(11) 또는 상기 제2 스태빌라이저 바 부재(12) 중 어느 하나의 단부에 형성되는 하우징(13)과, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재(11) 또는 상기 제2 스태빌라이저 바 부재(12) 중 나머지 하나의 단부에 형성되는 스풀홀더(14)와, 상기 스풀홀더(14)의 내부에 삽입되어, 외부로부터 입력되는 비틀림에 따라 회전하거나 슬라이딩하는 스풀(15) 및 상기 스풀홀더(14)와 상기 스풀(15)을 서로 탄성지지하는 탄성부재(17)를 포함한다.
하우징(13)은 내부가 빈 중공으로 형성되고, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재(11) 또는 상기 제2 스태빌라이저 바 부재(12) 중 어느 하나의 단부에 형성된다.
상기 하우징(13)에는 반력제어홈(13a)이 형성된다. 상기 반력제어홈(13a)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(13)의 내부와 외부를 관통하도록 U자형태로 형성된다. 특히, 상기 반력제어홈(13a)에서 개방된 부분은 후술되는 탄성부재(17)를 향하도록 형성된다.
스풀홀더(14)는 내부가 빈 중공으로 형성되고, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재(11) 또는 상기 제2 스태빌라이저 바 부재(12) 중 상기 하우징(13)이 형성되지 않은 나머지 하나의 단부에 형성된다. 만약, 상기 하우징(13)이 상기 제1 스태빌라이저 바 부재(11)의 단부에 형성되었다면, 상기 스풀홀더(14)는 상기 제2 스태빌라이저 바 부재(12)의 단부에 형성된다.
상기 스풀홀더(14)는 상기 하우징(13)의 내부에 삽입되어, 상기 외부로부터 입력되는 비틀림에 따라 상기 하우징(13)에 대하여 상대적으로 회전한다. 상기 스풀홀더(14)의 둘레를 따라 돌출부(14c)가 형성되고, 상기 돌출부(14c)의 외측에 베어링(18)을 삽입하여, 상기 스풀홀더(14)가 상기 하우징(13)에 대하여 원활하게 회전할 수 있도록 한다.
상기 스풀홀더(14)의 전단으로부터 정해진 길이로 상기 스풀홀더(14)의 길이방향을 따라 절개된 형태로 관통부(14a)가 형성된다.
상기 스풀홀더(14)의 내측면에는 스풀(15)의 슬라이딩시 스풀(15)의 슬라이딩을 가이드하는 가이드홈(14b)이 형성된다.
스풀(15)은 상기 스풀홀더(14)의 내부에서 슬라이딩할 수 있도록 상기 스풀홀더(14)의 내부에 설치된다.
상기 스풀(15)이 상기 스풀홀더(14)의 내부에서 슬라이딩하되, 상기 스풀홀더(14)에 대해서는 회전하지 않다록 상기 스풀(15)의 외측면에는 상기 가이드홈(14b)에 삽입되는 가이드돌기(15b)가 상기 스풀(15)의 슬라이디방향으로 형성될 수 있다. 상기 가이드돌기(15b)와 상기 가이드홈(14b)은 각각 상기 스풀홀더(14)와 상기 스풀(15)에 형성될 수도 있다.
상기 스풀(15)의 외측면에는 상기 하우징(13)과 상기 스풀홀더(14)를 관통하는 반력제어돌기(15a)가 형성된다. 상기 반력제어돌기(15a)는 상기 스풀(15)의 반경방향으로 연장되게 형성된다. 상기 반력제어돌기(15a)는 상기 스풀(15)이 상기 스풀홀더(14)에 대하여 슬라이딩하면, 상기 스풀홀더(14)의 관통부(14a)의 내부에서 길이방향으로 슬라이딩한다. 한편, 상기 반력제어돌기(15a)는 상기 반력제어홈(13a)의 내부에 위치하여, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재(11)와 상기 제2 스태빌라이저 바 부재(12)로 입력되는 비틀림에 따라, 상기 반력제어홈(13a)의 내부에서 이동하면서 반력을 제어하게 된다.
탄성부재(17)는 상기 스풀홀더(14)의 내부에 설치된다. 상기 탄성부재(17)의 일단은 상기 스풀홀더(14)의 내측단부에 고정되고, 타단은 상기 스풀(15)의 일측면과 인접하게 위치한다. 상기 스풀(15)이 상기 탄성부재(17)에 접촉하지 않은 상태에서는 반력이 제어되지 않고, 상기 스풀(15)이 상기 탄성부재(17)와 접촉하면서부터 반력이 제어된다.
한편, 상기 탄성부재(17)의 타단, 즉 상기 스풀(15)과 인접한 단부에는 스풀 스톱퍼(16)가 설치된다. 상기 스풀 스톱퍼(16)는 판상(板狀)으로 형성되어 상기 스풀(15)이 상기 탄성부재(17)에 안정적으로 접촉하도록 한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바의 작용에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바는 외부로부터 입력되는 비틀림에 따라 반력이 가변되도록 함으로써, 비틀림의 크기가 작으면 승차감이 향상되도록 하고, 비틀림의 크기가 크면 승차감보다 롤억제를 우선시 하여 조향안정성이 확보되도록 한다.
도 3에는 중립상태, 즉 비틀림이 입력되지 않은 상태가 도시되어 있다. 이 상태로부터 외부에서 비틀림이 입력되면, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재(11)와 상기 제2 스태빌라이저 바 부재(12)는 서로 상대회전하고, 이때 상기 반력제어돌기(15a)가 상기 반력제어홈(13a)의 내부에서 이동하고, 상기 스풀(15)가 상기 탄성부재(17)를 압축하는 탄성력에 따라 스태빌라이저 바의 반력이 제어된다.
외부로부터 매우 작은 비틀림이 입력되는 경우, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재(11)와 상기 제2 스태빌라이저 바 부재(12)는 서로 상대 회전하지만, 그 양이 아주 작으므로, 상기 반력제어돌기(15a)는 상기 반력제어홈(13a)에서 곡선부분을 이동하면서, 상기 스풀(15)은 상기 스풀홀더(14)의 내부로 슬라이딩하고, 상기 스풀홀더(14)는 상기 하우징(13)에 대하여 회전하면서, 전체 스태빌라이저 바로부터 반력이 발생되지 않는다.
즉, 도 3과 도 5의 구간 a에서는 비틀림이 입력되어도 상기 스풀(15)은 슬라이딩하고, 상기 스풀홀더(14)는 회전하면서 스태빌라이저 바로부터 반력이 발생되지 않아, 외부로부터 입력되는 잔진동을 흡수하고, 롤을 억제하는 스태빌라이저 바로서의 기능을 하지 않는다.
한편, 외부로부터 조금 더 큰 진동이 입력되는 경우(도 3, 도 5에서 구간 b)에서는 외부로부터 입력되는 비틀림에 대하여 상기 스태빌라이저 바가 입력되는 비틀림에 비례하는 반력이 발생된다. 즉, 구간 b에서는 상기 반력제어돌기(15a)가 상기 반력제어홈(13a)의 직선구간에 위치하고 있고, 상기 스풀(15)이 상기 스풀 스톱퍼(16)에 접촉한 상태이다. 상기 스풀(15)과 상기 스풀 스톱퍼(16)가 접촉하고 있어서, 상기 탄성부재(17)가 상기 스풀(15)을 밀어내려 하는 힘이 발생한다. 외부로부터 입력된 비틀림의 일부는 상기 스풀(15)을 상기 탄성부재(17)를 압축하려는 힘으로 소진되므로, 외부로부터 입력되는 비틀림에 비례하는 반력이 발생하지만, 도 5에 도시된 바와 같이, 종래기술에 비해서는 작다.
만약, 외부로부터 더 큰 비틀림이 입력되는 경우(도 3, 도 5의 구간 c)에는 상기 스풀(15)이 최대로 회전하여 상기 반력제어돌기(15a)가 상기 반력제어홈(13a)의 단부에 위치하므로, 상기 하우징(13)에 대하여 상기 스풀홀더(14)가 비틀리면서 비틀림에 비례하는 반력이 발생한다. 이때에는 상기 탄성부재(17)는 최대로 압축된 상태로 상기 비틀림이 상기 탄성부재(17)를 압축시키지 않아도 되므로, 외부로부터 입력된 비틀림은 모두 반력으로 작용한다. 이때 본 발명에서의 반력의 증가가 종래의 반력 증가보가 크고, 도 5의 A지점을 기준으로 작용하는 반력은 종래의 스태빌라이저 바의 반력보다 큰 반력이 작용하므로, 롤 억제 성능이 향상된다.
11 : 제1 스태빌라이저 바 부재
12 : 제2 스태빌라이저 바 부재
13 : 하우징
13a : 반력제어홈
14 : 스풀홀더
14a : 관통부
14b : 가이드홈
14c : 돌출부
15 : 스풀
15a : 반력제어돌기
15b : 가이드돌기
16: 스풀 스톱퍼
17 : 탄성부재
18 : 베어링

Claims (9)

  1. 차량의 좌우측 차륜측을 연결하여 차량의 주행시 발생하는 롤을 제어하는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바에 있어서,
    좌우로 분리되어 차량의 좌, 우측 차륜측에 각각 연결되는 제1 스태빌라이저 바 부재와 제2 스태빌라이저 바 부재를 구비하고,
    상기 제1 스태빌라이저 바 부재와 상기 제2 스태빌라이저 바 부재가 연결되는 부위에는 외부로 입력되는 비틀림이 커지면 반력이 증가하는 반력가변수단이 구비되며,
    상기 반력가변수단은,
    상기 제1 스태빌라이저 바 부재 또는 상기 제2 스태빌라이저 바 부재 중 어느 한 쪽에 형성되는 하우징과,
    상기 제1 스태빌라이저 바 부재 또는 상기 제2 스태빌라이저 바 부재 중 나머지 한 쪽에 형성되고 상기 하우징의 내부에 회전가능하게 설치되는 스풀홀더와,
    상기 스풀홀더에 슬라이딩 가능하게 설치되면서, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재 또는 상기 제2 스태빌라이저 바 부재로 비틀림이 입력되는 경우, 상기 하우징에 대하여 상기 비틀림의 크기가 정해진 크기보다 작으면 상기 하우징에 대하여 상대적으로 회전되고, 상기 비틀림의 크기가 정해진 크기보다 크면 상기 하우징에 대하여 슬라이딩하도록 설치되는 스풀과,
    상기 스풀홀더와 상기 스풀 사이에 설치되어 상기 스풀홀더에 대하여 상기 스풀을 탄성지지하는 탄성부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반력가변수단은, 외부로부터 입력되는 비틀림이 입력되면, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재와 상기 제2 스태빌라이저 바 부재가 서로 회전하고, 상기 제1 스태빌라이저 바 부재와 상기 제2 스태빌라이저 바 부재 사이에 작용하는 탄성력이 커지면서, 상기 반력이 커지는 것을 특징으로 하는 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스풀의 외측면과 상기 스풀홀더의 내측면 중 어느 한 쪽에는 가이드돌기가 형성되고 나머지 한 쪽에는 상기 가이드돌기의 슬라이딩 방향을 따라 상기 가이드돌기를 수용하고 가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스풀의 외측면에는 상기 스풀의 둘레방향을 따라 복수의 가이드돌기가 형성되고,
    상기 스풀홀더의 내측면에는 상기 스풀홀더의 둘레를 따라 복수의 가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 스풀의 외측에는 상기 스풀의 반경방향으로 돌출되어 상기 하우징과 상기 스풀홀더를 관통하는 반력제어돌기가 형성되고,
    상기 스풀홀더에는 상기 스풀의 슬라이딩방향으로 형성된 관통부가 형성되며,
    상기 하우징는 상기 하우징의 내부와 외부를 관통하고, 상기 반력제어돌기가 삽입되어, 상기 비틀림의 크기가 정해진 크기보다 작으면 상기 하우징에 대하여 상대적으로 회전되게하고, 상기 비틀림의 크기가 정해진 크기보다 크면 상기 하우징에 대하여 슬라이딩하도록 하는 반력제어홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반력제어홈은,
    개방된 부분이 상기 탄성부재가 설치된 쪽을 향하는 U자형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 스풀과 상기 탄성부재 사이에는 판상(板狀)으로 형성되는 스풀 스톱퍼가 설치되는 것을 특징으로 하는 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 스풀홀더 사이에는 베어링이 설치되는 것을 특징으로 하는 강성이 조절되는 차량 현가장치의 스태빌라이저 바.
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