KR102632956B1 - 섀시 부품, 섀시 부품을 제조하기 위한 방법, 및 자동차용 휠 서스펜션 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 2개 이상의 피벗 포인트(3, 4), 이들 피벗 포인트(3, 4)를 서로 연결하는 하나 이상의 연결 구조물(7), 및 하나 이상의 센서(9)를 구비한, 휠 서스펜션용 섀시 부품(1)에 관한 것으로, 상기 하나 이상의 센서(9)는 연결 구조물(7)의 표면(8)의 일 섹션 상에 배치된 압전 저항 박막(19)으로서 구현되며, 이 압전 저항 박막이 연결 구조물(7) 내에 통합된 2개 이상의 라인 섹션(13, 14)의 접촉부들(15, 16)을 서로 연결한다.
Description
본 발명은, 2개 이상의 피벗 포인트, 이들 피벗 포인트를 서로 연결하는 하나 이상의 연결 구조물, 및 하나 이상의 센서를 구비한, 휠 서스펜션용 섀시 부품에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 섀시 부품을 제조하기 위한 방법과도 관련이 있으며, 이 경우 섀시 부품은 2개 이상의 피벗 포인트와, 한 가지 이상의 섬유 복합 재료로 형성된 하나의 연결 구조물을 구비하여 제조되고, 섀시 부품에는 하나 이상의 센서가 제공된다. 마지막으로, 본 발명은 하나 이상의 전술한 섀시 부품을 구비한 자동차용 휠 서스펜션도 대상으로 한다.
WO 03/039894 A1호로부터 섀시 부품, 특히 휠 서스펜션용 컨트롤 암이 개시된다. 이 컨트롤 암은 섬유 보강 플라스틱 또는 플라스틱 복합 시스템으로 구성되며, 이 경우 컨트롤 암의 플라스틱 부분에는, 섀시 부품에 작용하는 힘을 측정하기 위해 스트레인 게이지(strain gauge) 또는 압전 요소로서 형성된 센서가 통합되어 있다.
DE 10 2014 214 827 A1호로부터, 연결 구조물에 의해 서로 연결된 2개의 피벗 포인트를 갖는 휠 서스펜션용 섀시 부품이 개시된다. 이 섀시 부품은 섬유/플라스틱 복합 구조물로 제조되며, 이 복합 구조물 내에는 섬유 복합 구조의 변화를 검출하는 센서가 통합되어 있다. 이를 위해, 섬유/플라스틱 복합 구조물 내에 통합된 센서가 평가 장치와 연결될 수 있다.
종래 기술에 따라 제공된, 센서를 섀시 부품 내에 통합하는 작업은, 평가 장치에 연결하기 위한 센서에, 다양한 유형 및 방식으로 섀시 부품의 표면에 부착될 수 있는 공급 라인의 제공을 필요로 한다. 따라서, 공급 라인은 납땜 연결을 이용해서 센서와 연결될 수 있다. 또 다른 연결 옵션은, 은 바니시(silver varnish)와 같은 전도성 바니시를 도포하거나 연성 도체 트랙 필름을 접착하는 것이다. 납땜, 도포 또는 접착을 위한 전제 조건을 만들기 위해, 필요한 시간 소모적인 준비 조치 외에, 특히 전도성 바니시의 사용할 경우, 피로 강도는 주어지지 않는다.
전술한 종래 기술로부터 출발하여, 이제 본 발명의 과제는, 더 단순한 구성을 특징으로 하며, 더 간단하게 비용 효율적으로 제조될 수 있는 섀시 부품을 제공하는 것이다.
상기 과제는 장치 기술적 관점에서, 청구항 1의 전제부로부터 출발하여 그의 특징부의 특징들과의 연계 하에 해결된다. 방법 기술적 관점에서 상기 과제는 독립 청구항 11의 전제부로부터 출발하여 그 특징부의 특징들과의 연계 하에 해결된다. 이들 청구항에 각각 후속하는 종속 청구항들은 각각 본 발명의 바람직한 개선예들을 재현한다. 나아가, 본 발명에 따른 하나 이상의 컨트롤 암이 사용되는 휠 서스펜션은 청구항 14의 대상이다.
본 발명에 따르면, 2개 이상의 피벗 포인트, 이들 피벗 포인트를 서로 연결하는 하나 이상의 연결 구조물, 및 하나 이상의 센서를 구비한 휠 서스펜션용 섀시 부품이 제안된다. 개별 피벗 포인트에는 볼 조인트 및/또는 고무 베어링이 제공될 수 있다. 센서는, 섀시 부품의 섬유 복합 구조의 변화를 감지하기 위해 그리고/또는 부하 또는 과부하 또는 과도한 응력을 검출하는 데 이용된다. 섀시 부품 내에서 발생하는 힘의 연속적인 모니터링을 통해, 피로 징후가 조기에 인지될 수 있다.
본 발명은 이제, 하나 이상의 센서가 연결 구조물의 표면의 일 섹션 상에 배치되어 있다는 기술적 교시를 포함하며, 이 경우 센서는 연결 구조물 내에 통합된 2개 이상의 라인 섹션의 접촉부들을 서로 연결한다. 이러한 구성은, 센서와 라인 섹션들 간의 전기 전도성 연결을 실현하기 위해, 연결 구조물 표면의 복잡하고 시간 집약적인 준비 과정이 생략될 수 있다는 장점을 갖는다. 라인 섹션들은 섀시 부품의 연결 구조물 내에 통합됨으로써 외부 영향으로부터 보호되고 영구적으로 설치된다. 접촉부의 전도성 연결은, 팽창, 수축 및 비틀림으로 인해 섀시 부품 내에서 발생하는 응력이 가장 큰 곳인 섀시 부품의 표면상에 배치된 센서에 의해 달성된다.
이 경우, 하나 이상의 연결 구조물이 섬유 복합 재료로 형성될 수 있다. 바람직하게, 하나 이상의 연결 구조물은 열경화성 단섬유(short fiber)/플라스틱 복합재, 바람직하게는 유리섬유강화플라스틱(GFRP)으로 제조되었다. 대안적으로, 연결 구조물은 전기 비전도성 플라스틱으로 형성될 수도 있다.
바람직한 방식으로, 하나 이상의 센서는 연결 구조물의 표면의 섹션 상에 배치된 압전 저항 박막으로서 구현된다.
외부 영향으로부터 보호하기 위해, 압전 저항 박막에 보호층이 제공될 수 있다. 특히, 이 보호층은 압전 저항 박막을 수밀 방식으로 둘러쌀 수 있다. 또한, 보호층을 형성하는 재료가 탄성이어서, 섀시 부품의 변형으로 인해 표면에서 분리되지 않는 것도 바람직하다. 더욱이, 보호층은 충격 및 파편 보호부를 형성할 수 있다. 압전 저항 박막은 연결 구조물의 재료로 덮일 수 있거나 그러한 재료로 둘러싸일 수 있다. 특히, 보호층은 연결 구조물의 재료로 형성된다.
바람직하게, 연결 구조물은 센서의 영역에, 특히 압전 저항 박막으로서 형성된 센서의 영역에 하나 이상의 커넥터를 구비할 수 있으며, 이 커넥터에서 외부로부터 라인 섹션들의 접속 지점들에 접근할 수 있다. 이는, 센서 또는 압전 저항 박막으로서 구현된 센서에 의해 검출된 신호를 평가 장치로 전송하기 위해 공급 라인을 연결하는 작업을 간단하게 구현할 수 있게 한다. 이를 위해, 커넥터는 공급 라인의 플러그와 형상 결합 방식으로 연결될 수 있는 커플링으로서 형성될 수 있다.
바람직한 일 실시예에 따르면, 압전 저항 박막은 압전 저항 재료로 형성된 코팅층으로서 구현될 수 있다. 코팅층의 도포는 제조 과정 중에 라인 섹션들의 타설 이후에 또는 섀시 부품의 제조 과정을 완료한 후에 수행될 수 있다. 이 경우, 특히 바람직하게는, 코팅층이 주조(casting) 또는 분무(spraying)를 통해 연결 구조물의 표면상에 도포될 수 있다. 대안적으로, 코팅층은 닥터 블레이딩, 프린팅 또는 스퍼터링을 이용해서 도포될 수도 있다. 특히, 코팅층으로서 구현된 압전 저항 박막은 폴리머 코팅으로 형성될 수 있다.
섀시 부품의 응력을 검출하기 위해, 센서, 특히 압전 저항 박막이 하나 이상의 연결 구조물의 종방향 및/또는 주 응력 방향으로 연장될 수 있다. 특히, 2개 이상의 연결점을 갖는 섀시 부품의 경우, 압전 저항 박막이 연장될 수 있는 복수의 관련 응력 방향이 고려될 수 있다. 또한, 섀시 부품의 종축에 대해 임의의 각도로 배치될 수 있는, 압전 저항 박막으로서 구현된 또 다른 센서를 배치하는 것도 고려할 수 있다.
바람직한 일 개선예에 따르면, 라인 섹션은 펀칭 그리드 또는 와이어로서 형성될 수 있다. 이는 라인 섹션의 저렴한 제조를 가능하게 한다.
바람직하게, 섀시 부품은 컨트롤 암으로서 형성될 수 있다. 이 컨트롤 암은, 2개의 피벗 포인트를 서로 연결하는 2점 컨트롤 암 또는 3점 컨트롤 암 또는 다점 컨트롤 암일 수 있다. 대안적으로, 섀시 부품은 힌지식 지지부, 휠 캐리어 또는 판 스프링으로서 형성될 수도 있다. 바람직한 방식으로, 섀시 부품은 특히 댐퍼용 지지 조인트 또는 지지 베어링으로서 형성된다.
또한, 도입부에 제기된 과제의 해결을 위해, 독립 청구항 11에 따른 섀시 부품을 제조하기 위한 방법도 제안된다.
독립 청구항 11에 따라 제안된 섀시 부품 제조 방법에서는, 2개 이상의 피벗 포인트 및 하나 이상의 연결 구조물을 갖는 섀시 부품이 플라스틱 또는 한 가지 이상의 섬유 복합 재료로 제조된다. 특히, 플라스틱 또는 섬유 복합 재료는 전기적으로 비전도성이다. 섀시 부품에는, 섀시 부품의 섬유 복합 구조의 변화를 인식하고 그리고/또는 부하 또는 과부하 또는 과도한 응력을 검출하는 하나 이상의 센서가 제공된다. 이를 위해, 연결 구조물의 제조 공정에서 2개 이상의 라인 섹션이 연결 구조물 내에 통합되며, 이 경우 라인 섹션들의 접촉부들이 연결 구조물의 표면 내로 인입되어 센서에 의해 서로 연결된다. 특히, 센서는 연결 구조물의 표면상에 배치된다.
바람직한 방식으로, 라인 섹션들은 펀칭 그리드 또는 와이어로서 형성된다. 라인 섹션들은, 연결 구조물의 제조 전에 연결 구조물을 제조하기 위한 공구 내에 삽입될 수 있으며 그리고/또는 공구 내에 포지셔닝될 수 있다. 주조 공정 및/또는 사출 성형 공정에 의해 연결 구조물이 제조될 수 있고, 이 연결 구조물 내에 라인 섹션들이 통합될 수 있다.
특히, 센서는 압전 저항 박막으로서 구현된다. 이 경우, 센서로서 구현된 압전 저항 박막이 연결 구조물의 일 섹션 상에 주조되거나 분무될 수 있다. 주조 또는 분무를 통해, 본 과정이 종래 기술에 비해 간소화된다.
연결 구조물의 표면에 하나 이상의 커넥터가 일체로 성형되는 것이 바람직하다. 이 경우, 커넥터는 센서에 인접해서 배치된다. 이때, 커넥터의 수는, 연결 구조물상에서 이 연결 구조물의 일 섹션 상에 주조될 센서의 수에 상응한다.
특히 바람직하게, 휠 서스펜션은 본 발명에 따라 형성된 하나 또는 복수의 섀시 부품을 포함하며, 이들 섀시 부품은 특히 휠 서스펜션을 위한 컨트롤 암으로서 설계될 수 있다.
이하에 설명되는 본 발명의 바람직한 일 실시예가 도면부에 도시되어 있다.
도 1은 컨트롤 암으로서 형성된 섀시 부품의 사시도이다.
도 2는 섀시 부품의 일부분의 분해도이다.
도 2는 섀시 부품의 일부분의 분해도이다.
도 1에는, 컨트롤 암(2)으로서 형성된 섀시 부품(1)의 사시도가 도시되어 있다. 본 도면에서는, 컨트롤 암(2)이 여기서는 2개의 피벗 포인트(3 및 4)를 갖는 2점 컨트롤 암으로서 형성되어 있는 것을 알 수 있으며, 이 경우 피벗 포인트(3)에는 볼 조인트(5) 형태의 조인트가 제공되어 있고, 피벗 포인트(4)에는 고무 베어링(6) 형태의 조인트가 제공되어 있다.
컨트롤 암(2)은 섬유/플라스틱 복합재로 형성되어 있고, 이때 하나 이상의 연결 구조물(7)을 포함하며, 이 연결 구조물은 피벗 포인트들(3과 4) 사이에서 연장되며, 열경화성 필라멘트/플라스틱 복합재, 특히 GFRP로 조성된다.
연결 구조물(7)의 표면(8) 상에는 센서(9)가 배치되어 있으며, 센서 중에서 보호층(10)만 보인다. 센서(9)는, 섀시 부품(1)의 섬유 복합 구조의 변화를 감지하기 위해 그리고/또는 부하 또는 과부하 또는 과도한 응력도 검출하기 위해 이용된다.
또한, 표면(8) 상에는 실질적으로 중공 원통형인 커넥터(11)가 배치되어 있다. 커넥터(11)는 바람직하게 센서(9)에 인접하여 배치되어 있다. 이 경우, 커넥터(11)는, 공급 라인의 플러그(12)와 형상 결합 방식으로 연결될 수 있는 일종의 커플링으로서 형성될 수 있다. 공급 라인에 의해, 센서(9)의 신호가 평가를 위해 평가 장치로 전송될 수 있다.
도 2의 도면은, 섀시 부품(1)의 일부분의 분해도를 보여준다. 컨트롤 암(2)은, 그 내부에 통합된 부품들을 볼 수 있게 도시하기 위하여, 부분적으로 투명하게 도시되어 있다. 연결 구조물(7) 내에 통합되어 각각 쌍으로 배치된 라인 섹션들(13 및 14)은 부분적으로, 표면(8) 아래에 있는 연결 구조물(7)의 길이 방향으로 연장된다. 각각의 라인 섹션(13, 14)은 하나의 단부에 하나의 접촉부(15 또는 16)를 구비한다. 접촉부들(15, 16)은 서로 간격을 두고, 연결 구조물(7)의 서로 마주 놓인 지점들에서 표면(8) 내로 인입된다.
플라스틱 성형 부품으로서 구현된 연결 구조물(7)을 예를 들어 수지 트랜스퍼 몰딩 방법으로 제조하는 경우, 볼 조인트(5), 고무 베어링(6) 및 라인 섹션(13, 14)을 통합하기 위해 이들을 하나의 공구 내에 배치한다.
도시된 실시예에서는, 실질적으로 정방형인 함몰부(18)가 제공되며, 함몰부의 일 단부 영역에서는 라인 섹션(13)의 접촉부(15)가, 그리고 함몰부의 맞은편 단부 영역에서는 라인 섹션(14)의 접촉부(16)가 표면(8) 내로 인입된다. 이들 접촉부(15, 16)는 함몰부(18)의 내부에서 표면(8)과 실질적으로 동일한 높이로 종결된다. 라인 섹션들(13, 14)의 타측 단부에는, 커넥터(11) 내로 연통되는 접속 지점(17)이 각각 하나씩 존재한다. 이들 접속 지점은 표면(8)을 넘어서 커넥터(11) 내로 돌출할 수 있다. 라인 섹션(13, 14)은 바람직하게 펀칭 그리드 또는 와이어로서 구현될 수 있다. 컨트롤 암(2)의 제조 시, 라인 섹션들(13, 14)은 거의 완전히 압출 성형됨으로써 연결 구조물(7) 내부에 통합된다. 오직 접촉부(15, 16) 및 접속 지점(17)만 노출된다.
센서(9)는, 각각 서로 마주 놓이도록 배열된 라인 섹션들(13, 14)의 접촉부들(15와 16)을 서로 전도성으로 연결하는 압전 저항 박막(19)으로서 구현되어 있다.
압전 저항 박막(19)은 예를 들어 주조 또는 분무를 통해 표면(8) 상에 또는 함몰부(18) 내에 도포될 수 있다. 이어서, 박막(19)을 외부 영향으로부터 보호하기 위해, 보호층(10)이 박막(19) 상에 도포된다. 오목부(18)의 깊이는, 적어도 압전 저항 박막(19)이 오목부(18)를 둘러싸는 표면(8)과 동일한 높이로 또는 거의 동일한 높이로 종결되는 방식으로 선택될 수 있다. 압전 저항 박막(19) 상에 도포된 보호층(10)은 압전 저항 박막(19)을 수밀 방식으로 둘러싸는 데 이용된다. 또한, 보호층(10)을 형성하는 재료가 탄성이어서, 섀시 부품(1)의 변형이 표면(8) 상에서 분리를 야기하지 않는 것이 바람직하다. 더 나아가, 보호층(10)은 충격 및 파편 보호부를 형성할 수 있다.
라인 섹션들(13, 14)의 통합처럼, 압전 저항 박막(19)의 도포 과정도 연결 구조물(7)의 제조 공정에 통합될 수 있다.
1: 섀시 부품
2: 컨트롤 암
3: 피벗 포인트
4: 피벗 포인트
5: 볼 조인트
6: 고무 베어링
7: 연결 구조물
8: 표면
9: 센서
10: 보호층
11: 커넥터
12: 플러그
13: 라인 섹션
14: 라인 섹션
15: 접촉부
16: 접촉부
17: 접속 지점
18: 함몰부
19: 압전 저항 박막
2: 컨트롤 암
3: 피벗 포인트
4: 피벗 포인트
5: 볼 조인트
6: 고무 베어링
7: 연결 구조물
8: 표면
9: 센서
10: 보호층
11: 커넥터
12: 플러그
13: 라인 섹션
14: 라인 섹션
15: 접촉부
16: 접촉부
17: 접속 지점
18: 함몰부
19: 압전 저항 박막
Claims (14)
- 2개 이상의 피벗 포인트(3, 4), 이들 피벗 포인트(3, 4)를 서로 연결하는 하나 이상의 연결 구조물(7), 및 하나 이상의 센서(9)를 구비한 휠 서스펜션용 섀시 부품(1)에 있어서,
상기 하나 이상의 센서(9)가 연결 구조물(7)의 표면(8)의 일 섹션 상에 배치되며, 상기 센서(9)는 연결 구조물(7) 내에 통합된 2개 이상의 라인 섹션(13, 14)의 접촉부들(15, 16)을 서로 연결하고,
연결 구조물(7)이 센서(9)의 영역에 하나 이상의 커넥터(11)를 구비하고, 이 커넥터에서 라인 섹션들(13, 14)의 접속 지점들(17)에 외부로부터 접근할 수 있는 것을 특징으로 하는, 섀시 부품(1). - 제1항에 있어서, 하나 이상의 연결 구조물(7)이 섬유 복합 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는, 섀시 부품(1).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 센서(9)가 연결 구조물(7)의 표면(8)의 섹션 상에 배치된 압전 저항 박막(19)으로서 구현되며, 압전 저항 박막(19)에 보호층(10)이 제공되거나, 압전 저항 박막(19)이 연결 구조물(7)의 재료에 의해 덮여있거나 이 재료로 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는, 섀시 부품(1).
- 삭제
- 제3항에 있어서, 압전 저항 박막(19)이 압전 저항 재료로 형성된 코팅층으로서 구현되는 것을 특징으로 하는, 섀시 부품(1).
- 제5항에 있어서, 상기 코팅층이 주조 또는 분무를 통해 도포되는 것을 특징으로 하는, 섀시 부품(1).
- 제5항에 있어서, 코팅층이 폴리머 코팅으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 섀시 부품(1).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 센서(9)가 섀시 부품(1)의 종방향 및 주 응력 방향 중 하나 이상으로 연장되는 것을 특징으로 하는, 섀시 부품(1).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 라인 섹션(13, 14)이 펀칭 그리드 또는 와이어로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 섀시 부품(1).
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 섀시 부품(1)이 컨트롤 암(2), 힌지식 지지부, 휠 캐리어 또는 판 스프링으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 섀시 부품(1).
- 2개 이상의 피벗 포인트(3, 4) 및 하나의 연결 구조물(7)을 갖는 섀시 부품(1)이 플라스틱 또는 한 가지 이상의 섬유 복합 재료로 제조되며, 섀시 부품(1)에 하나 이상의 센서(9)가 제공되는, 섀시 부품(1)을 제조하기 위한 방법에 있어서,
연결 구조물(7)의 제조 공정에서 2개 이상의 라인 섹션(13, 14)이 연결 구조물(7) 내에 통합되며, 라인 섹션들(13, 14)의 접촉부들(15, 16)이 연결 구조물(7)의 표면(8) 내로 인입되어 센서(9)에 의해 서로 연결되고,
연결 구조물(7)의 표면(8)에 커넥터(11)가 일체로 성형되고, 이 커넥터(11)에서 라인 섹션들(13, 14)의 접속 지점들(17)에 외부로부터 접근할 수 있는 것을 특징으로 하는, 섀시 부품 제조 방법. - 제11항에 있어서, 센서(9)가 압전 저항 박막(19)으로서 구현되며, 상기 압전 저항 박막(19)이 연결 구조물(7)의 일 섹션 상에 주조되거나 분무되는 것을 특징으로 하는, 섀시 부품 제조 방법.
- 삭제
- 제1항 또는 제2항에 따른 하나 이상의 섀시 부품(1)을 포함하는, 자동차용 휠 서스펜션.
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