KR20060037429A

KR20060037429A - 자동차용 플렉시블 액슬

Info

Publication number: KR20060037429A
Application number: KR1020067002702A
Authority: KR
Inventors: 로랑 토펭
Original assignee: 오또 샤시 인터내셔날
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2006-05-03
Also published as: EP1654130A1; WO2005023570A1; FR2858585A1; FR2858585B1; JP2007501728A

Abstract

본 발명의 자동차용 액슬은 횡방향으로 적어도 하나의 크로스바(4) 및 전복-방지 바(5)에 의하여 연결된 2 개의 종방향 암(2, 3)을 구비하며, 상기 전복-방지 바(5)가 플렉시블 액슬(1)에 상기 바의 축에 실질적으로 평행한 축 주위에서의 비틀림 강성을 부여하도록, 상기 전복-방지 바(5)의 제1 단부(51)는 제1 종방향 암(2)의 면(21i, 21e, 22i, 22e)에 결합되고, 제2 단부는 제2 종방향 암(3)의 면에 결합된다. 본 발명은, 상기 전복-방지 바(5)의 단부(51)가, 결합 종방향 암(2)에 실질적으로 평행한 축 주위에서 비틀릴 수 있도록, 상기 전복-방지 바(5)의 단부(51)가 탄성적으로 변형 가능한 블레이드(10)에 의하여 결합 종방향 암(2)에 결합되고 상기 탄성적으로 변형 가능한 블레이드(10)는 약화 구역(11)에 의하여 한정된 제1 종방향 암(2)의 면(21i, 21e, 22i, 22e)의 일부의 형태로서 형상화되는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 플렉시블 액슬{FLEXIBLE AXLE FOR A MOTOR VEHICLE}

본 발명은 자동차용의 소위 <<플렉시블>> 액슬에 관한 것이다.

이러한 액슬은 횡방향으로 적어도 하나의 크로스바 및 전복-방지 바에 의하여 연결된 2 개의 종방향 암을 구비하며, 상기 전복-방지 바가 플렉시블 액슬에 상기 바의 축에 대하여 실질적으로 평행한 축 주위에서의 비틀림 강성을 부여하도록, 상기 전복-방지 바의 제1 단부는 제1 종방향 암의 한면에 결합되고, 전복-방지 바의 제2 단부는 제2 종방향 암의 한면에 결합된다.

"H"자 프로파일에 상응하는 이러한 유형의 플렉시블 액슬은 멀티암 유형의 트레인보다 점유 용적이 적어 매우 만족할만한 수준의 등판력(gradability)을 나타낸다. 이러한 점유 용적의 감소로 인하여 모든 후방 트레인 구조와 용이하게 사용되며, 본질적으로 기계적으로 용접된 유형의 어셈블리에 의하여 실시 비용이 적게 들어 자동차 제조자에 의한 플렉시블 액슬 기술의 큰 발전을 이끌었다.

이렇게 플렉시블 액슬은 모든 유형의 차량에 사용되며, 이전에 주로 멀티암 트레인이 사용되던 중형 자동차에서의 사용이 늘고 있다. 이러한 유형의 차량(베를린형 중형 자동차, 유틸리티 차량과 같은 모노스페이스)에서, 전복-방지 바의 특정의 부재는 차량의 중량이 크다는 사실과 최적 가동에 대한 우려에서 절대 한계에 근접하게 작동한다. 따라서, 전복-방지 바는 특히 내구성 면에서 요컨대 가장 민감한 부품의 일부를 이룬다. 바 본체의 유지 외에, 일반적으로 용접되는 암 상의 전복-방지 바 단부의 연결 구역이 특히 중요하며 연결부가 조기에 파열되지 않도록 제작자의 세심한 주의를 요한다.

이러한 연결부의 내구성 유지를 개선하기 위하여 과거에 플렉시블 액슬에 다양한 방법이 적용되었다. 이들 방법은, 전복시 비틀림에 주의하는 외에, 전복-방지 바도 역시 수직 면에서 "S"자로 변형되기 쉽도록 크게 휘어지게 하는 것이다. 이것은 기능적인 가치가 없으며 전복-방지 바 및 종방향 암 사이의 시임 용접(seam weld)의 유지에 큰 영향을 주지 않는다. 문헌 FR-A-2795681호는 단면이 장방형이어서 전복시 휨 부분을 감소시키는 전복-방지 바를 개시 및 도시하고 있다. 그러나, 이 기술은 제작상의 제약이 있어 한계가 있고, 전복-방지 바의 평탄화가 임계값을 초과할 수 있어, 실제로 균열이 상기 바의 내부에서 시작되어 내구성을 떨어뜨린다.

따라서, 본 발명의 목적은, 차량의 횡축 주위에서의 주요 비틀림 현상을 감소시키지 않으면서 동일한 횡축에 대하여 전복식 전복-방지 바의 휘어지는 부분을 감소시킬 수 있는 플렉시블 액슬을 제공하는 것이다. 각 제조자에게 적절한 목적에 따라, 본 플렉시블 액슬은 또한 차량의 환경에서 혼잡이 적고, 비용이 적으며, 통합이 용이하여야 한다.

이러한 목적에 부응하기 위하여, 본 발명은, 상기 전복-방지 바의 단부가 결합 종방향 암에 대하여 실질적으로 평행한 축 주위에서 비틀릴 수 있도록, 상기 전복-방지 바의 단부가 탄성적으로 변형 가능한 블레이드를 통하여 상기 결합 종방향 암에 결합되는 것을 특징으로 하는, 상기 개시된 유형의 플렉시블 액슬을 제안하고 있다.

이 탄성적으로 변형 가능한 블레이드는, 매개 부재의 추가 없이, 따라서 중량 증가 없이 물리적 특성을 얻는 방식으로, 약화 구역에 의하여 한정된 종방향 암 면의 일부일 수 있다. 또한, 변형 가능한 블레이드가 종방향 암의 일부이므로, 차량의 결합 서스펜션 트레인의 일반적인 아키텍쳐가 무엇이든간에 종방향 암의 모든 유형에 이러한 블레이드를 장착할 수 있다.

본 발명의 제1 구체예에 따르면, 중공 암은 수직 중앙면에 대하여 실질적으로 평행한 적어도 2 개의 벽을 구비하고, 상기 약화 구역은 상기 암의 면에 상응하는 벽 두께 감소부에 의하여 구현된다. 이러한 감소부는 상기 벽의 내면에 마련될 수 있다.

본 발명의 제2 구체예에 따르면, 상기 약화 구역은 통과 구멍에 의하여 구성된다.

본 발명의 특징에 따르면, 전복-방지 바가 결합되어 있는 종방향 암의 면에 마련된 약화 구역은 동일한 종방향 암의 또다른 면에서 연장된다.

본 발명의 특징에 따르면, 전복-방지 바의 단부는 또다른 종방향 암을 향해 배향된 종방향 암의 내측면에 결합되고, 상기 약화 구역은 이러한 내측면에 마련된다.

크로스바는 내면에 전복-방지 바가 장착된 "U"자 단면을 갖는 프로파일이고, 상기 약화 구역은 상기 종방향 암의 면에, 이 크로스바의 프로파일에 의하여 한정되는 구역의 내면에 마련된다.

본 발명의 특징에 따르면, 상기 전복-방지 바의 단부는 또다른 종방향 암과 반대로 배향된 종방향 암의 외측면에 결합되고, 상기 약화 구역은 동일한 종방향 암의 외측면 및 내측면에 마련된다.

본 발명의 특징에 따르면, 플렉시블 액슬은 차량의 수직 종방향 중앙면에 대하여 일반적으로 대칭이고, 탄성적으로 변형 가능한 블레이드가 각 종방향 암에 결합되어 있다.

본 발명의 또다른 특징 및 잇점은 이하의 상세한 설명에서 명백해질 것이며, 설명의 이해를 돕기 위해 첨부 도면을 참고하기로 하겠다.

도 1은 본 발명에 따른 플렉시블 액슬의 개략도이다.

도 2는 본 발명 원리의 개략도이다.

도 3은 본 발명의 제1 구체예에 따른 플렉시블 액슬의 사시도이다.

도 3a는 전복-방지 바의 축에서 수직면을 따라 취한, 도 3에 도시된 플렉시블 액슬의 단면도이다.

도 4는 제2 구체예에 따른, 도 3과 유사한 도면이다.

도 4a는 전복-방지 바의 축에서 수직면을 따라 취한, 도 4에 도시된 플렉시블 액슬의 단면도이다.

도 4b는 본 발명의 변형예에 따른, 도 4a와 유사한 단면도이다.

도 5는 전복-방지 바의 축에서 수직면을 따라 취한, 제2 구체예의 제1 변형예에 따른 플렉시블 액슬의 단면도이다.

도 6은 제2 구체예의 제2 변형예에 따른, 도 3과 유사한 도면이다.

도 7은 제2 구체예의 제3 변형예에 따른, 도 3과 유사한 도면이다.

도 8a, 8b, 8c 및 8d는 본 발명에 따른 약화 구역을 개념으로 하는 여러 변형예의 개략도이다.

이하의 설명에서는 도면에서 비제한적인 예로서 자동차 분야에서 전통적으로 사용되고 L, V, T의 3 문자로 표시되는 배향에 따라 종방향, 수직 방향 및 횡방향을 채택하기로 하겠다.

도 1에 도시되는 바와 같이, 플렉시블 리어 액슬(1)은 프론트 크로스바(4)에 의하여 연결된 2 개의 종방향 암(2 및 3)으로 구성된다. 상기 종방향 암은 차량의 수직 중앙면에 대하여 실질적으로 평행한 적어도 2 개의 측벽(21, 22)을 갖는 중공 관의 형태인 것이 유리하다. 그러나, 본 발명은 또다른 형태의 암에 대하여도 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 전복-방지 바(5)는, 크로스바(4)에 평행하게, 하나의 종방향 암(2)으로부터 또다른 종방향 암(3)까지 연장된다. 이러한 플렉시블 액슬(1)은 차량의 수직 중앙면, 즉 수직축과 종방향 중앙축(x-x')을 포함하는 면을 따라 대칭이며, 이하에서는 이 플렉시블 액슬의 우측 부분에 대해서만 설명하고 도 2 내지 8에 도시할 것이다. 대칭이므로, 이러한 설명 및 이러한 도시가 본 발명에 따른 플렉시블 액슬의 좌측 부분에도 적용되는 것임을 이해할 것이다.

종방향 암(2)의 전방 단부는 메인 베어링(6)을 통하여 차량의 차체 아래에 관절식으로 연결되고, 종방향 암(2)의 후방 단부는 차륜 지지체(7)에 연결된다. 차륜 지지체(7) 및 메인 베어링(6)으로부터 실질적으로 동일한 거리에서, 전복-방지 바(5)의 한쪽 측단부(51)가 종방향 암(2)의 측벽 중 하나(21)에 용접된다. 차량의 서스펜션 트레인의 구조 및 전복-방지 바(5)에 대해 요구되는 성능에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 암(2)의 외측벽(22), 즉 또다른 종방향 암(3)과는 반대로 배향된 벽에 용접되도록 하는 길이의 바를 갖는 것으로 고려할 수 있음을 이해할 것이다.

본 발명에 따르면, 전복-방지 바(5)를 고정시키는 탄성적으로 변형 가능한 블레이드(10)를 얻기 위하여, 실질적으로 종방향으로 벽(21)의 두께를 감소시킴으로써, 전복-방지 바(5)가 용접된 암(2) 벽(21)의 약화 구역(11)을 구현시키며, 이 구역은 실질적으로 종축 둘레에서 비틀릴 때 가요성을 갖게 된다. 차량이 전복되었을 때, 이 블레이드(10)의 거동 원리가 도 2에 도시되어 있다.

도 3에 도시된 유형의 제1 구체예에 따르면, 약화 구역(11)은 전복-방지 바(5)가 용접되어 있는 측벽(21)에 위치된 통과 구멍(12)이다. 도 4에 도시된 유형의 이러한 약화 구역(11)의 제2 구체예는 이러한 측벽(21)의 두께 감소부(13)에 의하여 얻을 수 있다. 예컨대, 도 4a는 내측벽(21)에, 상기 벽(21)의 외면(21e)에 구현된 두께 감소부(13)를 나타낸다. 두께 감소부(13)를 갖는 이러한 구체예는, 암(2)에 개구부(12)를 형성하지 않을 수 있고, 절연 및 부식 문제에 관련하여 통과 구멍(12)의 폐색을 관리할 필요를 없앨 수 있다. 이렇게, 약화 구역(11)이 통과 구멍(12)에 의하여 얻어지는 구체예는, 바람직하게는, 전복-방지 바(5)의 단부(51)를 암(2)에 용접시킨 후, 예컨대 도시되지 않은 플라스틱 마개 및/또는 변형성 재료에 의해 개구부(12)를 폐쇄시켜야 한다. 종방향 암(2)의 제작시 두께 감소부(13)는 이 벽(21)의 내면(21i)에 구현될 수 있음을 이해할 것이다. 도 4b에 도시된 이러한 변형예는 전복-방지 바(5) 둘레에 더 두꺼운 시임 용접을 허용한 보다 유리한 예를 나타낸다. 보다 두꺼운 시임 용접을 얻기 위한 도시되지 않은 한 변형예는 벽(21)의 외면(21e)에 두께 감소부(13)를 구현시키고 내면(21i)에 바(5)를 용접하는 것이다. 이 경우, 바(5)가 암(2)의 내부에 용접될 수 있도록, 2 개의 용접부가 종방향 암(2)에 구현될 것이다.

전복-방지 바(5)가 암(2)의 외측벽(22)에 용접되고, 따라서 전복-방지 바(5)가 종방향 암(2)을 횡방향으로 <<관통하는>> 경우, 약화 구역(11)은 외측벽(22)에서 함께 연결된다. 그러나, 내측벽(21)은 실질적으로 종축 주위에서의 전복-방지 바(5)의 비틀림 운동, 외측벽(22)에 형성된 탄성적으로 변형 가능한 블레이드(10)에 의하여 허용되는 운동을 수반할 수 있어야 한다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 내측벽(21)은, 전복-방지 바(5)의 움직임을 허용하기에 충분한, 즉 적어도 상기 바(5)의 직경보다 큰 직경의 개구부를 구비하여야 한다.

전복-방지 바(5)의 각 단부(51)는 크로스바(4)와 마찬가지로 종방향 암(2)에 연결된다. 차량의 후방 트레인에 구현된 배치 및 크로스바(4)의 형태에 따라, 전복-방지 바(5)는 크로스바(4)의 내부에 장착될 수 있다〔도 6은 <<U>>자 프로파일 의 크로스바를 구비한, 이러한 트레인 구조를 나타낸다〕. 이 경우, 탄성적으로 변형 가능한 블레이드(10)는, 전복-방지 바(5)가 내측벽(21)에 용접될 경우 내측벽(21)에만, 또는 전복-방지 바(5)가 외측벽(22)에 용접될 경우 외측벽(22)에만 구현되어야 한다. 상기 바(5)의 단부(51)가 용접된 암(2)의 부분이 전방 크로스바(4) 구역에 위치하지 않을 경우, 탄성적으로 변형 가능한 블레이드(10)는 복수의 연속면에 구현된 약화 구역(11)에 의하여 얻어질 수 있다. 도 7에 도시된 이러한 경우, 전복-방지 바(5)가 실질적으로 종방향을 따른 축 주위에서 비틀어질 수 있도록, 약화 구역(11)의 주 방향은 이 방향을 따라 유지되어야 한다.

약화 구역(11) 사이의 작동 구역(working area)은 차량의 종축 주위에서 비틀릴 때의 양호한 가요성 및 횡방향 주위에서 비틀릴 때의 큰 강성을 겸비한다. 따라서, 상기 작동 구역은, 실제로 온전히 전달되는 전복-방지 바(5)의 비틀림에 영향을 주는 일 없이 불리한 휨 효과를 상당히 제한하므로, 상기한 본 발명의 다양한 목적에 직접적으로 대응한다. 본 발명의 다양한 구체예는, 재료를 최적으로 제거하여, 플렉시블 액슬 개념에서 일반적인 제한적 구조를 부과하는 일 없이 중량 및 비용 이득을 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 종방향 암(2)을 향한 전복-방지 바(5)의 비틀림 하중을 전달하는 재료의 양이 감소하므로, 약화 구역(11) 사이의 재료 구역은 제약이 증가한 구역이다. 비제한적인 예로서, 도 8a 내지 8c는, 예컨대 약화 구역(11)의 곡률반경, 이 약화 구역(11)의 길이, 말단의 개폐 형태와 같은 주요 매개변수를 고려하여 최적화한 약화 구역(11)의 형태를 나타낸다. 또한, 약화 구역(11)과 전복-방지 바(5)를 고정시킨 구역 사이의 거리는, 전복-방지 바(5)로부터 종방향 암(2)으로 통과하는 하중을 견딜 수 있는 시임 용접이 암(2) 상에서 상기 바(5)의 말단 주위에 유지될 수 있도록, 충분히 크다. 용접을 더 용이하게 하기 위하여, 전복-방지 바(5)의 측단부(51)는 종방향 암(2)의 벽(21)의 두께로 침투할 수 있다.

도 8d에 나타낸 바와 같이, 예컨대 구조상의 제한으로 인한, 전복-방지 바(5)의 전방부에 있는 약화 구역(11)의 형태 및 상기 바(5)의 후방부에 있는 약화 구역(11)의 형태 사이의 비대칭은, 예컨대 개구부를 달리하고 〔전복-방지 바(5)에 대하여〕 약화 구역(11)의 전방부 및 후방부의 길이를 달리하는 적절한 선택으로 보상할 수 있다.

Claims

횡방향으로 적어도 하나의 크로스바(4) 및 전복-방지 바(anti-overturning bar)(5)에 의하여 연결된 2 개의 종방향 암(2, 3)을 구비하며, 상기 전복-방지 바(5)가 플렉시블 액슬(1)에 상기 바(5)의 축에 실질적으로 평행한 축 주위에서의 비틀림 강성을 부여하도록, 상기 전복-방지 바(5)의 제1 단부(51)는 제1 종방향 암(2)의 한면(21i, 21e, 22i, 22e)에 결합되고, 전복-방지 바(5)의 제2 단부는 제2 종방향 암(3)의 한면에 결합되는 자동차용 플랙시블 액슬로서,

상기 전복-방지 바(5)의 단부(51)가 결합 종방향 암(2)에 실질적으로 평행한 축 주위에서 비틀릴 수 있도록, 상기 전복-방지 바(5)의 단부(51)는 탄성적으로 변형 가능한 블레이드(10)를 통하여 상기 결합 종방향 암(2)에 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차용 플렉시블 액슬.
제1항에 있어서, 상기 탄성적으로 변형 가능한 블레이드(10)는, 약화 구역(weaken area)(11)에 의하여 한정된, 상기 종방향 암(2)의 면(21i, 21e, 22i, 22e)의 일부인 것을 특징으로 하는 플렉시블 액슬.
제2항에 있어서, 중공인 상기 암(2)은 수직 중앙면에 대하여 실질적으로 평행한 적어도 2 개의 벽(21, 22)을 구비하고, 상기 약화 구역(11)은 상기 암의 면(21i, 21e, 22i, 22e)에 상응하는 벽 두께 감소부(13)에 의하여 구현되는 것을 특 징으로 하는 플렉시블 액슬.
제3항에 있어서, 상기 감소부(13)는 상기 벽(21 또는 22)의 내면(21i 또는 22i)에 마련되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 액슬.
제2항에 있어서, 상기 약화 구역(11)은 통과 구멍(12)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 액슬.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전복-방지 바(5)가 결합되어 있는 종방향 암(2)의 면에 마련된 약화 구역(11)은 동일한 종방향 암(2)의 연속면들 상에 연장되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 액슬.
제2항에 있어서, 상기 전복-방지 바(5)의 단부(51)는 또다른 종방향 암(3)을 향해 배향된 종방향 암(2)의 내측벽(21)에 결합되고, 상기 약화 구역(11)은 이 내측벽(21)에 마련되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 액슬.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 크로스바(4)는 내면에 전복-방지 바(5)가 장착된 "U"자 단면을 갖는 프로파일이고, 상기 약화 구역(11)은 상기 종방향 암(2)의 내측벽(21) 내에, 이 크로스바의 프로파일에 의하여 한정되는 구역의 내면에 마련되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 액슬.
제2항에 있어서, 상기 전복-방지 바(5)의 단부(51)는 또다른 종방향 암(3)과 반대로 배향된 종방향 암(2)의 외측벽(22)에 결합되고, 상기 약화 구역(11)이 이 외측벽(22)에 마련되며, 상기 전복-방지 바(5)의 직경보다 큰 직경의 개구부가 같은 종방향 암(2)의 내측벽(21)에 마련되는 것을 특징으로 하는 플렉시블 액슬.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 차량의 수직 종방향 중앙면에 대하여 일반적으로 대칭이고, 탄성적으로 변형 가능한 블레이드(10)가 각 종방향 암(2, 3)에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 플렉시블 액슬.