KR200393117Y1 - 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시에 관한 것이다.

본 고안은 반경방향(차량좌우)의 스프링 강성을 높인 일반 부시와 유체의 유동을 통해 축방향(차량전후)진동에 대해 감쇠기능을 갖는 유체봉입형 부시를 일체로 조합하여 프론트 로워암측에 댐핑 성능이 우수한 유체봉입형 부시의 장착을 가능하도록 함으로써, 상기 프론트 로워암 유체봉입형 부시가 높은 정특성을 갖도록 하는 동시에 차량 주행시 또는 제동시의 주파수 대역에서 발생되는 축 방향의 프론트 휠 진동을 유체에 의한 유동을 이용하여 최대 댐핑 성능을 갖도록 하여 자동차의 NVH 성능을 개선할 수 있으며, 이에 따라 자동차의 정숙주행을 도모할 수 있는 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시를 제공한다.

Description

자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시{Hydro Bush for front lower arm of automobile}

본 고안은 자동차의 프론트 로워암에 장착되어 프론트 휠로부터 전달되는 진동을 절연하는 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반경 방향의 스프링 강성을 높인 일반 부시와 유체의 유동을 통해 진동 감쇠기능을 갖는 유체 봉입형 부시를 일체로 조합한 형태의 부시구조를 제공함으로써, 프론트 로워암에도 댐핑 성능이 우수한 유체 봉입형 부시의 적용을 가능하도록 하고, 상기 프론트 로워암 마운팅 부시가 높은 정특성을 갖도록 하는 동시에 브레이크 제동시의 주파수 대역에서 발생되는 축 방향의 진동(Shimmy)에 대해 최대 댐핑 성능을 발휘하도록 하여 자동차의 NVH 성능을 개선할 수 있으며, 이에 따라 자동차의 정숙 주행성을 개선하여 주행 승차감과 주행 안정성의 향상을 도모할 수 있는 개량된 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 로워암과 같은 운동부나 엔진과 같은 구동부에 설치되는 방진부재 즉, 부시는 서스펜션 또는 엔진의 차체측 연결부위를 받쳐주는 구조적 측면에서의 역할과 함께 자체 탄성변형을 이용하여 서스펜션이나 엔진에서 발생되는 충격, 진동, 소음 등을 흡수하는 역할을 한다.

특히, 자동차의 프론트 로워암에는 일반적으로 2종의 부시가 로워암에 압입되는 형태로 장착된다.

이들 부시 중 하나는 반경방향으로 높은 스프링 강성을 갖는 피봇 부시이고 나머지 하나는 댐핑 부시이다.

상기 피봇 부시는 보통 내측 파이프와 그것을 감싸는 형태로 방진체를 사출, 성형하는 내철부시 형태나 외측 파이프와 내측 파이프 사이에 진동을 흡수하는 방진체를 사출, 성형하는 통부시 형태로 이루어진 것, 예를 들면 도 4에 도시된 바와 같이 둘레를 감싸는 하우징(110)과, 상기 하우징(110) 내부 중심에 위치하며, 마운팅 볼트가 체결되는 내측 파이프(120)와, 상기 하우징(110)과 내측 파이프(120) 사이에 장착되어 진동을 흡수하는 방진체(130)를 포함하는 구조로 이루어진 것이 많이 사용되어 왔으나, 그 진동절연 범위나 기능의 한계성 때문에 최근에는 유체 봉입형 부시의 필요성이 대두되고 있다.

특히, 주행 중 휠(wheel)로부터 전달되는 진동을 절연하는 유체 봉입형 부시는 그 부시 내부의 고무재로 형성된 방진체에 액실을 구비하고, 상기 액실 내에는 유체를 충전하여 노즐의 지오메트리를 결정함으로써 원하는 주파수 대역에서 발생되는 축 방향의 진동을 유체에 의한 유동을 이용하여 흡수할 수 있도록 되어 있다.

보통 부시는 전륜 구동 방식의 자동차의 제동, 선회, 출발시에 휠의 움직임을 제어할 수 있도록 피봇(pivot) 역할을 하기 때문에 반경방향으로 높은 스프링 강성이 요구되는데, 기존의 일반 부시로는 충분한 진동절연 성능을 기대하기에는 미흡한 점이 있으며, 또 기존의 유체 봉입형 부시는 앞서 언급한 프론트 로워암의 댐핑 부시에 종종 적용되며, 반경방향(차량의 좌우방행)으로 높은 댐핑 성능을 가지도록 설계되어 차량 주행시 축방향(차량의 전후방향)으로부터 전달되는 진동을 감쇄 시키기에는 한계가 있었다.

뿐만 아니라 유체 봉입형 부시를 적용하려고 해도 레이-아웃상 부시의 크기 또한 제한적이기 때문에 적용이 곤란하였다.

특히, 피봇 부시는 요구되어 지는 반경방향의 높은 스프링 강성 때문에 부시의 사이즈가 제한적이며, 차량의 휠로 부터 전달되는 상당한 비틀림 각도 또한 견뎌내야 하는 높은 내구성능이 요구됨에 따라 높은 댐핑 성능을 가진 유체 봉입형 부시를 배제하고, 일반 부시만을 적용해야 하는 제한적인 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 유체봉입형 부시의 반경 방향으로의 스프링 강성을 높인 일반 부시와, 축 방향으로의 댐핑 성능을 가진 유체 봉입형 부시를 일체로 조합하여 프론트 로워암에 유체 봉입 기능을 구비한 부시를 장착 가능하게 함으로써, 높은 스프링 강성을 만족할 수 있는 동시에 유체의 댐핑 특성을 이용하여 원하는 주파수 대역에서 최대의 댐핑 성능을 유지할 수 있도록 하여 자동차의 NVH 성능을 개선할 뿐만 아니라, 승차감의 향상을 도모할 수 있는 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 고안은 단일 하우징(11) 내에 반경 방향으로 높은 스프링 강성을 갖는 일반 부시(20)와, 방향으로의 댐핑 성능을 가진 유체봉입형 부시(30)가 일체 조합형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 일반 부시(20)와 유체 봉입형 부시(30)는 서로 직경이 다른 두개의 실린더 형상으로 일체화되어 조립되어지되, 상기 일반 부시(20)는 내측 파이프(13)와 외측 파이프(14) 가지고, 하우징(11)에 압입되어지며, 상기 유체 봉입형 부시(30)는 방진체(12)의 안쪽으로 일정 체적을 가지며 분리부(12a)에 의해 분리된 작동 액실(15a) 및 보상 액실(15b)을 구비하는 동시에 상기 액실(15a,15b)을 각각 밀폐시켜주는 그 외측의 노즐(16)에 유로(16a) 및 오리피스홀(17a,17b)을 형성하여 상기 액실(15a,15b)과 유로(16)가 오리피스홀(17a,17b)에 의해 서로 연통되도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프론트 로워암 유체봉입형 부시(10)는 자동차의 주행시 또는 제동시 진동 주파수 대역에서 발생되는 축 방향의 진동에 대해 최대 댐핑 성능을 발휘하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 일반 부시(20)와 유체 봉입형 부시(30)의 내측 파이프(13)의 중간부에는 그 내측 파이프(13)가 상기 방진체(12)에 꼭맞게 끼워져 밀착/고정될 수 있도록 외측 방향으로 볼록하게 돌출부(19a,19b)가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 노즐(16)의 양측에 형성된 방진체(12)의 내부에는 상기 액실(15a,15b)의 형태를 지속적으로 유지시켜 주는 액실 지지부(18)가 원주 방향을 따라 삽입되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유로(16a)는 노즐(16)의 외경을 따라 형성되어 있으며, 각각의 액실(15a,15b)과 통하는 오리피스홀(17a,17b)은 360° 이상의 위상차를 두고 위치된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 고안에 따른 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시의 방진체 및 노즐을 나타내는 사시도이며, 도 3a 및 도 3b는 본 고안에 따른 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시가 갖는 특성곡선을 나타내는 그래프이다.

본 고안에 따른 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시는 도 1에 도시된 바와 같이 반경 방향의 스프링 강성을 높인 일반 부시(20)와, 유체의 유동을 통해 진동 감쇠기능을 갖는 유체 봉입형 부시(30)를 조합하여 일체로 구성되어 있는 바, 상기 일반 부시(20)는 제동, 선회, 출발시에 휠(wheel)의 움직임을 제어할 수 있도록 피봇(pivot)역할을 하며, 그 외경이 로워암 측에 압입 고정되도록 되어 있다.

그리고, 상기 유체 봉입형 부시(30)는 일반 부시(20)의 전방으로 돌출되도록 장착되어 방진체(12)의 변형에 의한 액실(15a,15b)의 체적변화에 따라 그 내부의 유체가 유동되어 댐핑 효과를 얻을 수 있도록 되어 있다.

이를 좀더 상세히 설명하면 상기 프론트 로워암 유체봉입형 부시(10)는 직경이 다른 두개의 실린더 형상으로서, 그 둘레를 감싸주는 하우징(11)이 일체로 형성되어 있으며, 상기 단일의 하우징(11)의 내부에는 마운팅 볼트가 체결될 수 있도록 일정 구경을 가진 내측 파이프(13)가 상기 하우징 내부 중심에 관통 삽입되어 있으며, 상기 하우징(11)과 내측 파이프(13) 사이에는 고무재의 방진체(12)가 압착되도록 형성되어 있는 바, 상대적으로 직경이 작은 하우징(11)으로 이루어진 일반 부시(20)의 방진체(12)는 외측 파이프(14)가 하우징(11)에 압입되어 진다.

한편, 일반 부시(20)와 일체로 형성되고, 직경이 큰 하우징(11)으로 이루어진 유체 봉입형 부시(30)의 방진체(12)에는 안쪽으로 일정 체적을 가지며, 두개의 챔버로 이루어진 액실(15a,15b)이 형성되어 있는 바, 상기 액실(15a,15b)은 방진체(12)의 분리부(12a)에 의해 작동(working) 액실(15a)과 보상(compensation) 액실(15b)로 구분되어 분리되며, 상기 액실(15a,15b)에 일정한 점도를 가진 유체가 충전되어 서로 유체의 유동이 가능하도록 되어 있다.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 작동 액실(15a)과 보상 액실(15b) 사이로 유체를 자유롭게 유동시킬 수 있도록 최대 360°의 위상차를 두고 위치되는 유로(16a)가 형성된 노즐(16)이 상기 액실(15a,15b)이 밀폐되도록 그 외측에 형성되며, 상기 하우징(11) 사이에 지지되어 있다.

이때, 상기 유로(16a)는 유체가 흐를 수 있도록 상기 노즐(16)의 외측면에 형성된 통로로써, 상기 작동 액실(15a) 과 보상 액실(15b) 서로 연통 가능하도록 오리피스홀(17a,17b)이 형성되어 있다.

한편, 상기 노즐(16)의 양측에 형성된 방진체(12)의 내부에는 상기 액실(15a,15b)의 형태를 지속적으로 유지시켜 주는 액실 지지부(18)가 원주 방향을 따라 삽입되어 있다.

상기와 같이 이루어진 상기 일반 부시(20)와 유체 봉입형 부시(30)는 각각의 방진체(12) 및 내측 파이프(13)의 연결부가 서로 접합되어 밀착 형성되어 있으며, 단일의 하우징(11)에 의해 일체로 고정되어 있다.

다음에는 이러한 구성을 갖는 본 고안의 작동원리에 대해 설명하기로 한다.

본 고안에 따른 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시(10)는 자동차의 주행중, 휠(wheel)로부터 전달되는 차량의 좌우방향 진동이 상기 부시(10)에 전달되면, 그 부시(10)에 포함된 일반 부시(20)의 방진체(12)는 고무의 특성에 의해 변형을 일으키면서 압착되어 자동차의 반경 방향의 진동을 흡수하고, 차량의 전후방향 진동이 상기 일반 부시(20)와 일체로 조합된 유체 봉입형 부시(30)는 그 내부의 작동 액실(15a)에 충전된 유체가 압축되면서 노즐(16)에 형성된 오리피스홀(17a)을 통해 유로(16a) 안으로 유입되고, 다시 보상 액실(15b)의 오리피스홀(17b)을 거쳐 상기 보상 액실(15b) 내부로 유동하여 상기 액실(15a,15b)의 체적을 변화시켜 자동차의 축 방향의 진동을 흡수한다.

이러한 구성 및 작동으로 이루어진 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시(10)는 원하는 주파수 대역에서 발생되는 진동을 흡수할 수 있도록 되어 있는데 특히, 본 고안은 주행상태 또는 제동시, 즉 12∼20Hz의 주파수 대역에서 발생되는 축 방향의 진동을 유체에 의한 댐핑 성능을 갖도록 하여 절연시키게 되는데, 시험을 통해 측정된 본 고안의 특성곡선은 도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이 주행상태에서 브레이크 제동시와 같은 경우의 12∼20Hz 주파수 대역에서는 유체의 유동을 이용한 감쇠기능이 이루어지는데, 실선으로 표시된 본 고안의 특성곡선은 12∼20Hz 대역에서 점선으로 표시된 종래의 일반 부시가 가지지 못하는 높은 감쇄성능을 가진다.

한편, 상기 액실(15a,15b)의 크기를 조절하여 감쇠값을 조절 가능하도록 하여 자동차의 특성에 따른 진동을 용이하게 조정함으로써, 원하는 주파수 대역에서 최대의 댐핑 성능을 가질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 고안에 따른 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시는 자동차의 프론트 휠을 통해 전달된 진동 및 충격을 방진체의 변형과 상기 방진체의 변형에 의한 액실의 체적 변화로 우수한 진동 감쇠기능을 갖는 한편, 일반 부시와 유체 봉입형 부시가 일체로 조합되어 프론트 로워암에 장착이 가능하므로 기존의 제한적인 부시의 선택범위를 줄일 수 있는 부수적인 효과도 있으며, 기능상의 고급화로 차량의 품질도 한차원 높일 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시는 반경 방향의 스프링 강성을 높인 일반 부시에 유체의 유동을 통해 진동 감쇠기능을 갖는 유체 봉입형 부시를 일체로 조합하여 높은 정특성을 갖도록 하고, 브레이크 제동시의 주파수 대역인 12∼20Hz 주파수 대역에서 발생되는 축 방향의 진동을 유체에 의한 유동을 이용하여 흡수할 수 있도록 함으로써, 종래에 비해, 높은 손실각을 갖게 되고, 낮은 동특성값을 유지하게 되어 자동차의 NVH 성능을 개선하고, 정숙 주행을 도모하여 주행 승차감과 주행 안정성을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 고안에 따른 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시를 나타내는 단면도

도 2는 본 고안에 따른 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시의 방진체 및 노즐을 나타내는 사시도

도 3a 및 도 3b는 본 고안에 따른 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시가 갖는 특성곡선을 나타내는 그래프

도 4는 종래의 일반적인 프론트 로워암 마운팅용 부시를 나타내는 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 부시 11 : 하우징

12 : 방진체 12a : 분리부

13 : 내측 파이프 14 : 방진체 외측 파이프

15a : 작동 액실 15b : 보상 액실

16 : 노즐 16a : 유로

17a, 17b : 오리피스홀 18 : 액실 지지부

19a, 19b : 돌출부 20 : 일반 부시

30 : 유체 봉입형 부시

Claims (5)

1. 단일 하우징(11) 내에 자동차의 반경 방향으로의 스프링 강성을 갖는 일반 부시(20)와, 축 방향으로의 댐핑 성능을 가진 유체 봉입형 부시(30)가 일체 조합형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 일반 부시(20)와 유체 봉입형 부시(30)는 서로 직경이 다른 두개의 실린더 형상으로 일체화되며, 상기 유체 봉입형 부시(30)는 방진체(12)의 안쪽으로 일정 체적을 가지며 분리부(12a)에 의해 분리된 작동 액실(15a) 및 보상 액실(15b)을 구비하는 동시에 상기 액실(15a,15b)을 각각 밀폐시켜주는 그 외측의 노즐(16)에 유로(16a) 및 오리피스홀(17a,17b)을 형성하여 상기 액실(15a,15b)과 유로(16)가 오리피스홀(17a,17b)에 의해 서로 연통되도록 한 것을 특징으로 하는 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 유체 봉입형 부시(30)는 자동차의 주행상태에서 브레이크 제동시, 12∼20Hz의 주파수 대역에서 발생되는 축 방향의 진동에 대해 최대 댐핑 성능을 발휘하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 노즐(16)의 양측에 형성된 방진체(12)의 내부에는 상기 액실(15a,15b)의 형태를 지속적으로 유지시켜 주는 액실 지지부(18)가 원주 방향을 따라 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시.
5. 청구항 2에 있어서, 상기 유로(16a)는 노즐(16)의 외경을 따라 형성되어 있으며, 각각의 액실(15a,15b)과 통하는 오리피스홀(17a,17b)은 360° 이상의 위상차를 두고 위치된 것을 특징으로 하는 자동차의 프론트 로워암 유체봉입형 부시.