KR20050068622A

KR20050068622A - 차량의 커플 토션빔 액슬 구조

Info

Publication number: KR20050068622A
Application number: KR1020030100264A
Authority: KR
Inventors: 김진홍
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2005-07-05

Abstract

본 발명은 커플 토션빔 액슬의 단면 형상을 변화시킴으로써, 강성 향상과 모온소음을 저감할 수 있도록 한 차량의 커플 토션빔 액슬 구조를 제공하고자 하는 것으로서 본 발명에 따르면, 트레일링 암과 상기 트레일링 암에 결합되도록 축방향으로 길게 연장하여 형성되는 토션빔 액슬을 포함하는 커플 토션빔 액슬로서, 상기 축방향에 수직인 토션빔 액슬의 단면형상은 정상부와 상기 정상부를 중심으로 좌우대칭으로 연장하는 경사면을 포함하고, 상기 정상부에는 상기 축방향을 따라 길게 연장하는 오목부가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 커플 토션빔 액슬 구조가 제공된다.

Description

차량의 커플 토션빔 액슬 구조{COUPLE TORSION BEAM AXLE CONFIGURATION OF VEHICLE}

본 발명은 차량의 커플 토션빔 액슬(Couple Torsion Beam Axle; CTBA)구조에 관한 것으로서, 특히 모온소음(Moan Noise)을 방지할 수 있도록 개선된 차량의 커플 토션빔 액슬 구조에 관한 것이다.

통상적으로 차량의 서스펜션 장치는 차량의 주행 중 노면으로부터 지속적으로 발생되는 진동 및 충격이 휠 및 차축(Axle)을 통해 프레임에 전달되는 것을 방지하는 기능을 한다.

도1은 종래의 기술에 따른 차량의 리어 서스펜션(Rear Suspension) 방식의 일종인 커플 토션빔 액슬(1)구성을 도시하는 사시도이고, 도2는 도1에 도시된 토션빔 액슬(20)의 사시도이며, 도3은 도2의 A-A선 단면도이다.

도2에 도시된 바와 같이, 토션빔 액슬(20)은 축방향(X)으로 길게 연장하여 형성되며, 토션빔 액슬(20)의 양단부에는 후술하는 트레일링 암(10, trailing arm)의 외주 형상에 대략 일치하도록 내측으로 만곡된 만곡부(40)가 형성된다. 또한, 토션빔 액슬(20)의 내측으로는 도시되지 않은 부쉬(bush)에 의해 토션 바(torsion bar)가 축방향으로 평행하게 결합된다.

상기 토션빔 액슬(20)의 만곡부(40)는 트레일링 암(10)의 외주부에 맞물리고 토션 바(30)는 트레일링 암(10)을 관통하여 형성된 관통공에 삽입되어 도1에 도시된 바와 같이 용접 등의 방법에 의하여 결합된다.

축방향(X)에 수직인 토션빔 액슬(20)의 단면형상은 도3에 도시된 바와 같이, 축방향(X)를 따라 연장하는 정상부(50)와 상기 정상부(50)를 중심으로 좌우대칭으로 하측방향으로 연장하는 경사면(60,70)이 형성되어 대략 L자 형상의 단면을 가진다.

도3에 도시된 종래의 토션빔 액슬의 형상은 고유진동수 해석상, 통상 써드 밴딩모드(Third Bending Mode)로 분류되는데, 이와 같은 종래의 차량의 커플 토션빔 액슬 구조는 강성이 약하고 고유진동수(주파수)가 낮다는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 낮은 주파수 대역으로 인하여, 자동차의 제동시 브레이크 패드와 로터 사이의 마찰에 의한 진동과 공진하여 모온소음(Moan Noise)을 발생시킨다는 문제점이 있다.

모온소음은 운전자에게 불편을 주는 불필요한 주행 소음 중 하나로서, 브레이크패드의 위치/형상을 변경시킴으로서 차량의 시스템의 불안정모드(Unstable mode)의 주파수를 모온소음의 주파수 대역보다 높은 주파수로 변환시킴으로써 모온소음을 저감시키는 연구가 진행되고 있으나, CTBA 방식에서는 단면형상의 변경에 이 거의 불가능 하다고 인식되고 있으므로 이에 대한 연구는 미미한 실정이다.

한편, 모온소음을 방지하기 위하여 별도의 장치를 부가할 경우 차량의 중량이 증가하는 문제도 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 커플 토션빔 액슬구조의 문제점을 개선한 것으로서, CTBA단면 형상을 간단히 변화시킴으로써, 강도 향상과 모온소음을 저감할 수 있도록 한 차량의 커플 토션빔 액슬 구조를 제공하고자 하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적은 트레일링 암과 상기 트레일링 암에 결합되도록 축방향으로 길게 연장하여 형성되는 토션빔 액슬을 포함하는 커플 토션빔 액슬로서, 상기 축방향에 수직인 토션빔 액슬의 단면형상은 정상부와 상기 정상부를 중심으로 좌우대칭으로 연장하는 경사면을 포함하고, 상기 정상부에는 상기 축방향을 따라 길게 연장하는 오목부가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 커플 토션빔 액슬 구조를 제공함으로써 성취된다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도4 및 도5를 참조하여 설명한다. 이하, 설명에서는 도1 내지 도3에 도시된 종래의 커플 토션빔 액슬 구조와 동일한 부위에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하여 설명하며, 동일한 형상으로 된 구성에 대한 중복설명은 생략한다.

도4는 본 발명에 따른 토션빔 액슬(20)의 사시도이며, 도5는 도4의 토션빔 액슬(20)의 B-B선 단면도이다.

도4에 도시된 토션빔 액슬(20)에 있어서도 도3과 유사하게 축방향(X)에 수직인 토션빔 액슬(20)의 단면형상은 축방향(X)를 따라 연장하는 정상부(80)와 상기 정상부(80)를 중심으로 좌우대칭으로 하측방향으로 연장하는 경사면(60,70)이 형성된다.

이 때, 상기 정상부(80)는 종래의 토션빔 액슬의 형성과는 달리 상기 축방향(X)을 따라 길게 연장하는 오목부(90)가 형성되어 전체적으로 토션빔 액슬(20)의 단면형상은 대략 역전된 W자 형상을 가지게 된다.

본 발명자는 종래의 커플 토션빔 액슬과 상기한 형상을 가진 본 발명에 따른 커플 토션빔 액슬의 효과를 비교하기 위하여, 도1 내지 도3에 도시된 종래의 토션빔 액슬(20)의 실제품 사양의 예로서 축방향(X)길이가 약1000mm, 경사면(60,70)하단부 간의 수평거리가 약90mm, 상기 수평면에서 정상부(50)까지의 높이가 약45mm, 판두께(t)가 약4.5mm로 제조되는 토션빔 액슬(20)의 고유진동수를 측정하였다.

상기한 사양의 토션빔 액슬(20)의 고유진동 값의 해석을 위해 CTBA구조만을 모델링하여 그 양단을 고정한 생태에서 고유진동을 해석할 경우 측정되는 주파수는 약308.7Hz이었으며, 상기한 칫수 사양의 커플 토션빔 액슬을 구비한 차량에 있어서, 제동시 브레이크 패드와 로터 사이의 마찰에 의한 진동수는 약300Hz였다. 상기에서 확인되는 바와 같이, 종래의 토션빔 액슬(20)의 고유진동수와 제동시 브레이크 마찰에 의한 진동수가 대역이 근접하므로 공진에 의한 모온소음이 발생하게 된다.

도4,도5에 도시된 본 발명의 토션빔 액슬(20)도 상기 종래의 차량에 적용할 수 있도록 축방향(X)길이가 약1000mm로 제작되며 판두께(t)는 4.5mm로 동일하다. 한편, 경사면(60,70)하단부 간의 수평거리는 약100mm로 제작되는데, 본 발명에 있어서는 정상부(80)에 오목부(90)가 형성되므로, 종래의 토션빔 액슬(20)에 비하여 수평방향의 길이는 다소 증가한다. 한편, 오목부(90)의 굴곡반경은 약5mm로 형성하였다.

상기한 실시예로 제작된 본 발명에 따른 커플 토션빔 액슬(1)의 고유진동수는 측정 결과 339.8Hz로서, 종래의 커플 토션빔 액슬(308.7Hz)에 비하여 약10%정도 고유진동수가 향상될 수 있음을 확인할 수 있었다.

즉, 상기한 사실은 종래와 동일한 차량에 적용되는 경우, 토션빔 액슬(20)의 정상부(80)에 축방향(X)를 따라 오목부(90)을 형성하는 간단한 형상변경만으로도 고유진동수를 향상시켜 브레이크 제동에 따른 모온소음을 방지할 수 있음은 물론, 모온소음 방지를 위한 별도의 장치를 설치할 필요가 없어 종래의 커플 토션빔 액슬과 거의 동일한 중량을 유지하면서도 토션빔 액슬(20)자체의 강성을 증가시킬 수 있음을 의미하는 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 차량의 커플 토션빔 액슬구조에 의하면, 토션빔 액슬의 간단한 형상변경만으로 커플 토션빔 액슬의 고유주파수를 향상시켜 공진에 따른 모온소음을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 차량의 중량변화를 초래하지 않고도 커플 토션빔 액슬 구조의 강성을 아울러 향상시킬 수 있게 된다.

도1은 종래의 커플 토션빔 액슬의 구성을 도시하는 사시도.

도2는 도1의 토션빔 액슬의 사시도.

도3은 도2의 토션빔 액슬의 A-A선 단면도.

도4는 본 발명에 따른 토션빔 액슬의 사시도.

도5는 도4의 토션빔 액슬의 B-B선 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 커플 토션빔 액슬 10: 트레일링 암

20: 토션빔 액슬 30: 토션 바

40: 만곡부 50: 정상부

60: 경사면 70: 경사면

80: 정상부 90: 오목부

Claims

트레일링 암과 상기 트레일링 암에 결합되도록 축방향으로 길게 연장하여 형성되는 토션빔 액슬을 포함하는 커플 토션빔 액슬로서,

상기 축방향에 수직인 토션빔 액슬의 단면형상은 정상부와 상기 정상부를 중심으로 좌우대칭으로 연장하는 경사면을 포함하고,

상기 정상부에는 상기 축방향을 따라 길게 연장하는 오목부가 형성되는 것을 특징으로 하는 차량의 커플 토션빔 액슬 구조.