KR20090061411A - 능동형 ｃｔｂａ 부시 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 능동형 CTBA 부시에 관한 것으로, 토션 빔에 의해 지지되며, 단부에 부시 체결부가 형성된 한 쌍의 트레일링 암이 구비된 CTBA에 있어서, 상기 부시 체결부에 삽입되는 원통형의 하우징; 상기 하우징의 내측에 결합되며, 내부에 공기가 충진되는 고무 재질의 러버부; 및 상기 러버부에 결합되어 상기 러버부 내부로 공기를 연통시키며, 상기 러버부 내부로 유입되는 공기량을 조절함으로써 댐핑 감쇄력을 조절하는 복수의 릴리프 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
능동형 CTBA 부시, 하우징, 러버부, 이너 파이프, 에어 챔버, 밸브 삽입부, 릴리프 밸브, 에어 댐핑, 진동 감쇄

Description

능동형 ＣＴＢＡ 부시{Active type bush for coupled torsion beam axle}
본 발명은 능동형 CTBA 부시에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 범프나 리바운드 또는 롤 조건에서 스프링 특성을 가변함으로써 진동을 감쇄할 수 있는 능동형 CTBA 부시에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 CTBA(Coupled Torsion Beam Axle)는 차량의 후륜 휠 사이에 장착되어 차량의 코너링과 브레이킹시 조정 안정성과 승차감 향상을 담당하는 부분으로, 최근 소형차의 후륜 서스펜션 타입으로 적용되는 경우가 늘고 있다.
이러한 CTBA는 하나의 강체 링크로 취급되며 전체적인 움직임을 구속하는 링크로 모든 부품이 취부되는 구조를 갖는 트레일링 암과, 주로 차량의 롤 거동에 대한 영향을 제어하며 롤 강성 및 좌우 횡력에 대한 트레일링 암의 운동을 구속하는 역할을 하는 토션빔(또는 토션바)와, 지면에서 들어오는 진동 및 충격을 완화시키는 마운팅 부시로 구성된다.
CTBA는 차체와 연결하는 지지점이 2개로 다른 서스펜션 타입에 비해 적은 편이다. 이에 비해 입력되는 하중은 다양하게 들어오며 크기도 상대적으로 큰 값이 입력된다. 따라서 부시의 성능에 따라 차량의 성능 변화가 많으며, 승차감 및 조정 안정성 측면에서 중요한 부분을 차지한다.
통상 CTBA의 부시는 횡력에 대한 강성은 조정 안정성 측면에서 스프링 특성을 크게 설정하고, 전후력에 대해서는 승차감 측면에서 스프링 특성을 작게 설정하는 것이 일반적이다.
그러나 스프링 특성을 낮추는 경우 진동 절연 성능이 저하되는 문제가 있다. 따라서 스프링 특성을 유지하고 진동 절연율을 향상시킬 수 있는 방법이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 범프나 리바운드 또는 롤 조건에서 스프링 특성을 가변함으로써 진동을 감쇄하여 승차감을 향상시킬 수 있는 능동형 CTBA 부시를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 토션 빔에 의해 지지되며, 단부에 부시 체결부가 형성된 한 쌍의 트레일링 암이 구비된 CTBA에 있어서, 상기 부시 체결부에 삽입되는 원통형의 하우징; 상기 하우징의 내측에 결합되며, 내부에 공기가 충진되는 고무 재질의 러버부; 및 상기 러버부에 결합되어 상기 러버부 내부로 공기를 연통시키며, 상기 러버부 내부로 유입되는 공기량을 조절함으로써 댐핑 감쇄력을 조절하는 복수의 릴리프 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 CTBA 부시를 제공한다.
상기 러버부는 공기의 이동 방향에 수직하게 내측에 삽입되며, 상기 러버부의 내부에서 공기의 유입량에 따라 이동하는 이너 파이프를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 러버부는 상기 이너 파이프에 의해 구획되어 형성되며, 일측에 상기 릴리프 밸브가 삽입되는 밸브 삽입부가 각각 관통 형성된 복수의 에어 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 릴리프 밸브는 공기의 통과시 양단이 서로 이격되어 공기가 연통되고 공기의 빠른 통과시 음압에 의해 양단이 서로 인접하게 되는 밸브 스프링과, 상기 밸브 스프링의 단부에 결합되어 상기 밸브 스프링의 양단이 서로 가까워질 때 양단 사이에 삽입되어 공기의 연통을 막는 압력제어볼을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 릴리프 밸브는 공기의 유입시 일측으로 밀려 기울어져 공기가 연통되고 공기의 유출시 복귀되어 공기의 이동을 막는 다이어프램형 디스크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 CTBA 부시는 범프나 리바운드 또는 롤 조건 등에서 2개의 밸브가 동시에 작동하여 감쇄폭과 크기를 조절할 수 있어 진동 감쇄 성능이 향상되고, 그에 따라 승차감이 좋아지는 효과가 있다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 따른 능동형 CTBA 부시에 대해 상세히 설명하기로 한다.
첨부된 도 1은 본 발명의 능동형 CTBA 부시를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A선에 따른 러버부의 단면도이며, 도 3은 도 1의 A-A선에 따른 CTBA 부시의 단면도이다. 도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 CTBA 부시의 릴리프 밸브 오픈상태를 도시한 단면도이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 CTBA 부시의 릴리프 밸브 클로징 상태를 도시한 단면도이다. 도 5a는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 CTBA 부시의 릴리프 밸브 오픈 상태를 도시한 단면도이 고, 도 5b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 CTBA 부시의 릴리프 밸브 클로징 상태를 도시한 단면도이다. 도 6은 본 발명의 능동형 CTBA 부시에 따른 장착 상태를 도시한 사시도이고, 도 7은 일반 주행 조건에서의 본 발명에 따른 능동형 CTBA 부시의 작동 상태를 도시한 단면도이며, 도 8은 범프 또는 리바운드 조건에서의 본 발명에 따른 능동형 CTBA 부시의 작동 상태를 도시한 단면도이다. 도 9는 롤 조건에서의 본 발명에 따른 능동형 CTBA 부시의 작동 상태를 도시한 단면도이고, 도 10은 본 발명의 능동형 CTBA 부시 적용시 진동 감쇄 효과를 도시한 그래프이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 CTBA 부시(200)는 CTBA(100)의 토션 빔(120)에 의해 지지되는 한 쌍의 트레일링 암(110)의 단부에 형성된 부시 체결부(112)에 결합되며, 댐핑 감쇄력을 조절함으로써 차량의 전후 방향에서 큰 임팩트(impact) 하중이입력될 때 스프링율(Spring Rate)을 감소시켜 승차감 불량을 해소한다.
본 발명의 능동형 CTBA 부시(200)는 부시 체결부(112)에 삽입되는 원통형의 하우징(210)과, 하우징(210)의 내측에 결합되는 러버부(220)와, 러버부(220)에 삽입되어 러버부(220)의 내부로 유입되는 공기량을 조절하는 릴리프 밸브(230)로 구성된다.
러버부(220)는 내측에 공기의 이동 방향에 수직하게 삽입되는 이너 파이프(222)와, 이너 파이프(222)에 의해 구획되어 형성되는 제1 에어 챔버(224) 및 제2 에어 챔버(226)로 구성된다(에어 챔버는 2개가 구비된 것으로 기술하였으나, 4개소로 구성하는 것도 가능하다).
이너 파이프(222)는 제1 에어 챔버(224)와 제2 에어 챔버(226)를 구획하는 역할을 하며, 공기의 유입량이 많은 쪽에서 적은 쪽으로 이동한다. 이너 파이프(222)가 이동하면서 제1 에어 챔버(224)와 제2 에어 챔버(226) 중 어느 하나를 가압함으로써 공기를 보유할 수 있는 면적이 좁아지게 하여 릴리프 밸브(230)로 공기가 빠르게 빠져나가도록 한다. 이에 따라 릴리프 밸브(230)가 폐쇄된다.
제1 에어 챔버(224) 및 제2 에어 챔버(226)의 일측에는 릴리프 밸브(230)가 삽입되는 밸브 삽입부(228)가 각각 관통 형성되며, 각각의 밸브 삽입부(228)는 서로 마주보도록 형성되어 공기가 연통될 수 있도록 한다.
릴리프 밸브(230, 230')는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 압력 제어볼(234)을 사용하는 타입과, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 다이어프램형 디스크(232')를 사용하는 타입의 두 가지를 적용할 수가 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 CTBA 부시(200)에는 도 4a 및 도 4b에 도시된 릴리프 밸브(230)가 적용되는데, 릴리프 밸브(230)는 공기가 릴리프 밸브(230)를 통과할 때 양단이 서로 이격된 상태를 유지하여 공기가 연통되도록 하고 공기가 빠른 속도로 유출될 때 음압에 의해 양단이 서로 가까워지는 원뿔 형상의 밸브 스프링(232)과, 밸브 스프링(232)의 양단부 사이에 삽입되어 양단이 서로 가까워질 때 이들과 밀착함으로써 공기의 연통을 막는 압력제어볼로 구성된다.
밸브 스프링(232)은 원뿔 형상의 꼭지점 부분이 공기가 연통될 수 있도록 관통되어 있으며, 관통된 부분이 제1 에어 챔버(224) 및 제2 에어 챔버(226)의 내측을 향하도록 삽입되는 것이 바람직하다. 따라서 릴리프 밸브(230)는 서로 반대 방 향을 향하도록 삽입된다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 CTBA 부시(200)에는 도 5a 및 도 5b에 도시된 릴리프 밸브(230')가 적용되는데, 릴리프 밸브(230')는 다이어프램형 디스크(232')를 이용해 공기의 이동을 제어한다. 다이어프램형 디스크(232')는 공기가 릴리프 밸브(230')를 통과할 때 일측으로 밀려 기울어지면서 공기가 통과할 수 있는 유로를 형성하고, 공기가 릴리프 밸브(230')를 빠른 속도로 통과할 때 원래의 위치로 복귀되어 공기가 통과하지 못하도록 유로를 폐쇄한다.
압력제어볼을 적용한 릴리프 밸브를 예로 들어 본 발명의 CTBA 부시(200)가 작동되는 원리를 설명하면 다음과 같다.
도 7에 도시된 바와 같이, 일반적인 주행 조건에서는 제1 에어 챔버(224) 및 제2 에어 챔버(226)로 유입되는 공기량은 동일하므로 릴리프 밸브(230)는 밸브 스프링(232)의 양단부가 서로 이격되어 개방된 상태를 유지한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 차량의 범프(bump) 또는 리바운드(rebound) 조건에서는 제2 에어 챔버(226)로 유입되는 공기량이 순간적으로 증가하므로, 공기압에 의해 이너 파이프(222)가 제1 에어 챔버(224) 쪽으로 밀리게 된다.
이너 파이프(222)가 밀리면서 제1 에어 챔버(224) 내부에 충진된 공기가 릴리프 밸브(230)를 통해 빠른 속도로 빠져나가게 되고, 이와 동시에 릴리프 밸브(230) 내부에 공기가 빠져나가면서 음압이 형성되어 밸브 스프링(232)의 양단부가 근접하게 되고 압력 제어볼(234)이 그 사이에 삽입된다. 압력 제어볼(234)이 밸브 스프링(232)의 단부를 차단하면서 공기의 유출을 차단하게 된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 차량의 롤(roll) 조건에서 제1 에어 챔버(224)로 유입되는 공기량이 순간적으로 증가하므로, 공기압에 의해 이너 파이프(222)가 제2 에어 챔버(226) 쪽으로 밀리게 된다.
이너 파이프(222)가 밀리면서 제2 에어 챔버(226) 내부에 충진된 공기가 릴리프 밸브(230)를 통해 빠른 속도로 빠져나가게 되고, 이와 동시에 릴리프 밸브(230) 내부에 공기가 빠져나가면서 음압이 형성되어 밸브 스프링(232)의 양단부가 근접하게 되고 압력 제어볼(234)이 그 사이에 삽입된다. 압력 제어볼(234)이 밸브 스프링(232)의 단부를 차단하면서 공기의 유출을 차단하게 된다.
이와 같이, 범프나 리바운드 또는 롤 조건에서 2개의 릴리프 밸브(감쇄기)가 동시에 작동함으로써 CTBA 부시(200)에 입력되는 진동의 폭과 크기(고무 자체의 경도 조절)가 변경되므로 CTBA 부시로 입력되는 진동을 감쇄하는 에어 댐퍼 역할을 하게 된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 CTBA 부시(200) 적용시(C) 종래의 CTBA 부시 적용시(B)에 비해 입력되는 진동의 진폭 및 크기가 작아진 것을 볼 수 있다. 차량의 전후 방향 또는 좌우 방향에서 외력이 가해질 때 본 발명의 일 실시 예에 따른 CTBA 부시(200)는 릴리프 밸브(230, 230')에 의해 공기량을 변화시켜 에어 챔버(224, 226)의 크기를 가변함으로써 CTBA 부시(200)의 강성을 변화시켜 스프링 특성을 가변시키므로 외력에 의한 진동의 크기를 줄일 수 있다.
이렇게 CTBA 부시의 스프링율(Spring rate)이 감소되므로 CTBA 부시의 여진을 감소시켜 승차감을 향상시킬 수 있다.
한편 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변형 실시할 수 있는 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명의 능동형 CTBA 부시를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 A-A선에 따른 러버부의 단면도.
도 3은 도 1의 A-A선에 따른 CTBA 부시의 단면도.
도 4a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 CTBA 부시의 릴리프 밸브 오픈상태를 도시한 단면도.
도 4b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 능동형 CTBA 부시의 릴리프 밸브 클로징 상태를 도시한 단면도.
도 5a는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 CTBA 부시의 릴리프 밸브 오픈 상태를 도시한 단면도.
도 5b는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 능동형 CTBA 부시의 릴리프 밸브 클로징 상태를 도시한 단면도.
도 6은 본 발명의 능동형 CTBA 부시에 따른 장착 상태를 도시한 사시도.
도 7은 일반 주행 조건에서의 본 발명에 따른 능동형 CTBA 부시의 작동 상태를 도시한 단면도.
도 8은 범프 또는 리바운드 조건에서의 본 발명에 따른 능동형 CTBA 부시의 작동 상태를 도시한 단면도.
도 9는 롤 조건에서의 본 발명에 따른 능동형 CTBA 부시의 작동 상태를 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 능동형 CTBA 부시 적용시 진동 감쇄 효과를 도시한 그래 프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : CTBA 110 : 트레일링 암
112 : 부시 체결부 200 : CTBA 부시
210 : 하우징 220 : 러버부
222 : 이너 파이프 224 : 제1 에어 챔버
226 : 제2 에어 챔버 228 : 밸브 삽입부
230, 230' : 릴리프 밸브

Claims (5)

  1. 토션 빔(120)에 의해 지지되며, 단부에 부시 체결부(112)가 형성된 한 쌍의 트레일링 암(110)이 구비된 CTBA(100)에 있어서,
    상기 부시 체결부(112)에 삽입되는 원통형의 하우징(210);
    상기 하우징(210)의 내측에 결합되며, 내부에 공기가 충진되는 고무 재질의 러버부(220); 및
    상기 러버부(220)에 결합되어 상기 러버부(220) 내부로 공기를 연통시키며, 상기 러버부(220) 내부로 유입되는 공기량을 조절함으로써 댐핑 감쇄력을 조절하는 복수의 릴리프 밸브(230)를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 CTBA 부시.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 러버부(220)는 공기의 이동 방향에 수직하게 내측에 삽입되며, 상기 러버부(220)의 내부에서 공기의 유입량에 따라 이동하는 이너 파이프(222)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 CTBA 부시.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 러버부(220)는 상기 이너 파이프(222)에 의해 구획되어 형성되며, 일측에 상기 릴리프 밸브(230)가 삽입되는 밸브 삽입부(228)가 각각 관통 형성된 복수의 에어 챔버(224, 226)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 CTBA 부시.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 릴리프 밸브(230)는 공기의 통과시 양단이 서로 이격되어 공기가 연통되고 공기의 빠른 통과시 음압에 의해 양단이 서로 인접하게 되는 밸브 스프링(232)과, 상기 밸브 스프링(232)의 단부에 결합되어 상기 밸브 스프링(232)의 양단이 서로 가까워질 때 양단 사이에 삽입되어 공기의 연통을 막는 압력 제어볼(234)을 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 CTBA 부시.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 릴리프 밸브(230)는 공기의 유입시 일측으로 밀려 기울어져 공기가 연통되고 공기의 유출시 복귀되어 공기의 이동을 막는 다이어프램형 디스크(232')를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동형 CTBA 부시.
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