KR20100029460A

KR20100029460A - 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛

Info

Publication number: KR20100029460A
Application number: KR1020080088263A
Authority: KR
Inventors: 남태헌
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-09-08
Filing date: 2008-09-08
Publication date: 2010-03-17
Also published as: KR100986076B1

Abstract

토션 빔과 양측 트레일링 암의 용접부 사이를 경첩구조로 연결함으로써 상기 토션 빔과의 용접단에 발생되는 비틀림 모멘트(M)와 전단력(F1)은 최소화하면서, 이에 발생되는 인장-압축력(F2)은 그대로 유지되도록 하여 상기 토션 빔과 트레일링 암의 용접부 내구성을 향상시키는 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛을 제공한다.

커플드 토션 빔 액슬, 트레일링 암, CTBA, 보강유닛

Description

커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛{REINFORCEMENT UNIT FOR COUPLED TORSION BEAM AXLE SUSPENSION}

본 발명은 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 토션 빔의 양단과 양측 트레일링 암의 용접부 강성을 보강해주는 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛에 관한 것이다.

일반적으로 커플드 토션 빔 액슬(CTBA; Coupled Torsion Beam Axle) 타입의 현가장치는 단순한 부품으로 인하여 설계 성능 영역이 높지 않음에도 불구하고, 낮은 생산 단가와 작은 질량에 비해 상대적으로 높은 주행 안정성을 갖추어 주로 경차 및 준 중형차의 후륜 현가장치로 적용되어져 왔다.

이러한 커플드 토션 빔 액슬(CTBA) 타입의 현가장치의 구성은, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 차체 횡방향으로 토션 빔(101)이 배치되고, 상기 토션 빔(101)의 양단에는 타이어(T)와 휠을 장착하기 위한 스핀들 브라켓(103)을 일측에 장착한 트레일링 암(105)이 용접된다.

상기 각 트레일링 암(105)의 선단에는 차체와 연결하기 위한 마운팅 부시(107)가 구성되고, 상기 트레일링 암(105)의 후방과 중앙 내측에는 스프링(113) 을 장착하기 위한 스프링 시트(109)와 쇽 업소버(115)를 연결하기 위한 쇽 업소버 마운터(111)가 설치된다.

이러한 커플드 토션 빔 액슬은 후륜 현가장치의 뼈대가 됨과 동시에, 쇽 업소버(115), 타이어(T), 스프링(113), 및 차체에서 들어오는 하중을 복잡하게 받게 되며, 하중을 복잡하게 받으면서도 충분한 내구 성능을 만족하여야 한다.

즉, 상기한 토션 빔(101)은 트레일링 암(105)에 비하여 큰 변형량을 가지며, 상기 토션 빔(101)과 2개의 트레일링 암(105) 사이의 용접부에 발생하는 비틀림(차체 롤링모드 시)과 인장-압축력 및 전단력(차체 벤딩모드 시)을 견디는 역할을 한다.

반면, 상기한 트레일링 암(105)은 토션 빔(101)에 비하여 변형이 거의 없으며, 차체, 토션 빔(101), 스프링(113), 범프 스토퍼(117), 쇽 업소버(115)에서 들어오는 힘을 지지하는 역할을 한다.

따라서 상기한 커플드 토션 빔 액슬(CTBA)을 설계할 경우, 상기 토션 빔(101)에 가해지는 외력을 저감하여 변형을 최소화시키는 노력이 필요하다.

그러나 종래의 커플드 토션 빔 액슬은, 도 2에서 도시한 바와 같이, 필드의 실차 주행 조건을 대변하는 주행 & 가속 내구 평가 중, 토션 빔(101)과 양측 트레일링 암(105)의 용접부에 설치되는 아웃터 레인포스 패널(120)의 용접단(W) 끝에서 균열이 반복적으로 발생하는 문제점이 있었다.

이러한 아웃터 레인포스 패널(120)이 갖는 문제점은 그 구조상 상기 커플드 토션 빔 액슬(CTBA)의 다음과 같은 변형모드에 노출되어 있어 발생되는 것으로 판 단된다.

즉, 휠 센터(WS)의 범프, 리바운드 상태의 롤(ROLL) 모드(즉, 트레일링 암의 연결부를 중심으로 한 회전모드)에서, 상기 아웃터 레인포스 패널(120)의 용접단(W)에 비틀림 모멘트(M)가 이 하중으로 작용한다.

그리고 상기 휠 센터(WS)의 전후, 좌우 하중입력에 의한 벤딩(Bending) 모드(즉, 트레일링 암의 연결부와 휠 센터 간 옵셋(offset)에 의한 모멘트 발생모드)에서는 상기 아웃터 레인포스 패널(120)의 용접단(W)에 전단력(F1)과 인장-압축력(F2)이 하중으로 작용한다.

따라서 상기한 비틀림 모멘트(M)와 전단력(F1)은 상기 아웃터 레인포스 패널(120)의 용접단(W) 응력 증대의 원인이 되는 바, 제거해야 하며, 상기 인장-압축력(F2)은 트레일링 암(105)과 토션 빔(101) 간의 취약부 강성증대를 위해 유지가 필요하다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 토션 빔과 양측 트레일링 암의 용접부 사이를 경첩구조로 연결함으로써 상기 토션 빔과의 용접단에 발생되는 비틀림 모멘트(M)와 전단력(F1)은 최소화하면서, 이에 발생되는 인장-압축력(F2)은 그대로 유지되도록 하여 상기 토션 빔과 트레일링 암의 용접부 내구성을 향상시키는 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛을 제공하는 것이다.

상기와 같은 기술적 과제를 실현하기 의한 본 발명의 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛은 차폭 방향으로 배치되는 토션 빔과, 상기 토션 빔의 양단에 용접 연결되는 좌,우측 트레일링 암을 포함하는 커플드 토션 빔 액슬에서,

상기 토션 빔의 양측단 상면에 일측단을 통하여 용접 고정되며, 타측단에는 양측에 각각 힌지 하우징을 갖는 빔 브라켓; 상기 각 트레일링 암의 일측에 일측단을 통하여 용접 고정되며, 타측단에는 상기 빔 브라켓의 양측 힌지 하우징 사이에 배치되도록, 중앙에 힌지 하우징을 갖는 보강 브라켓; 상기 빔 브라켓 상의 양측 힌지 하우징과 상기 보강 브라켓 상의 중앙 힌지 하우징을 관통하여 설치되는 힌지핀으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 빔 브라켓 상의 양측 힌지 하우징과 상기 보강 브라켓 상의 중앙 힌지 하우징의 내부에는 핀 부시가 개재되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛에 의하면, 빔 브라켓과 보강 브라켓을 힌지핀으로 연결하는 경첩구조로 이루어져 상기 토션 빔과 양측 트레일링 암의 용접부 사이에 용접 연결됨으로써 상기 토션 빔과의 용접단에 발생되는 비틀림 모멘트(M)와 전단력(F1)은 최소화하고, 이에 발생되는 인장-압축력(F2)은 그대로 유지되도록 하여 상기 토션 빔과 트레일링 암의 용접부 내구성을 향상시키는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보강유닛이 적용된 커플드 토션 빔 액슬의 일측 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛의 분해 사시도이다.

본 발명의 실시예에 따른 보강유닛이 적용되는 차량용 커플드 토션 빔 액슬은, 상기한 도 3에서 도시한 바와 같이, 차폭방향으로 토션 빔(1)이 구비되며, 상기 토션 빔(1)의 양단에는 좌,우측 트레일링 암(3)이 각각 용접부(WD)를 형성하여 고정 연결된다.

이러한 구성을 갖는 커플드 토션 빔 액슬에는 상기 토션 빔(1)과 좌,우측 트레일링 암(3)의 각 용접부(WD)에 대응하여 본 실시예에 따른 보강유닛(10)이 구성된다.

상기한 보강유닛(10)은 크게 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13)으로 구분되며, 상기 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13)은 상호 힌지핀(15)을 통하여 경첩구조로 연결된다.

즉, 상기 빔 브라켓(11)은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 상기 토션 빔(1)의 양측단 상면에 그 일측단을 통하여 용접 고정되어 용접단(W)을 이루고, 그 타측단에는 양측에 각각 좌,우측 힌지 하우징(21,23)을 구성한다.

이러한 빔 브라켓(11)은 그 단면이 상기 토션 빔(1)의 상면과 같이, "V"자 형상으로 절곡되어 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 보강 브라켓(13)은 상기 각 트레일링 암(3)의 일측에 그 일측단을 통하여 용접 고정되어 용접단(W)을 이루고, 그 타측단에는 상기 빔 브라켓(11)의 좌,우측 힌지 하우징(21,23) 사이에 배치되도록, 그 중앙에 중앙 힌지 하우징(25)을 구성한다.

즉, 상기한 좌,우측 힌지 하우징(21,23)과 중앙 힌지 하우징(25)은 중공의 관 형상으로 상기 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13)에 용접되어 일체로 형성될 수도 있으며, 상기 빔 브라켓(11) 혹은 상기 보강 브라켓(13)의 각 타측 단부를 말아서 형성할 수도 있을 것이다.

이와 같이, 상기 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13)은 각각의 일측단이 토션 빔(1)과 각 트레일링 암(3)의 일측에 각각 용접단(W)을 형성하여 용접 고정된 상태로, 상기 빔 브라켓(11) 상의 좌,우측 힌지 하우징(21,23) 사이에 상기 보강 브라켓(13) 상의 중앙 힌지 하우징(25)이 나란히 배치된 상태로, 각 힌지 하우 징(21,23,25)에 힌지핀(15)이 관통하여 설치된다.

이때, 상기 힌지핀(15)이 관통되는 상기 빔 브라켓(11) 상의 좌,우측 힌지 하우징(21,23)과 상기 보강 브라켓(13) 상의 중앙 힌지 하우징(25)의 내부에는, 상기 도 4에서 도시한 바와 같이, 핀 부시(31)가 개재된 상태로 상기 힌지핀(15)이 상기 핀 부시(31)를 통하여 설치된다.

여기서, 상기한 핀 부시(31)는 원통형상의 고무부시로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛(10)은, 도 5에서 도시한 바와 같이, 토션 빔(1)과 양측 트레일링 암(3)의 용접부(WD)에 힌지핀(15)으로 연결된 상태로 각각에 용접 설치되는 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13)으로 구성된다.

이러한 보강유닛(10)은 필드의 실차 주행 조건을 대변하는 주행 & 가속 내구 평가 중, 휠 센터(WS)의 범프, 리바운드 상태의 롤(ROLL) 모드(즉, 트레일링 암의 연결부를 중심으로 한 회전모드)에서 발생하는 비틀림 모멘트(M)가 상기 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13)을 연결하는 힌지핀(15)에 의한 경첩구조로 인해 회전 자유도를 가짐으로 상기 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13)의 각 용접단(W)에는 상기 비틀림 모멘트(M)가 하중으로 작용하지 않게 된다.

그리고 상기 휠 센터(WS)의 전후, 좌우 하중입력에 의한 벤딩(Bending) 모드(즉, 트레일링 암의 연결부와 휠 센터 간 옵셋(offset)에 의한 모멘트 발생모드)에서 발생하는 전단력(F1)은 상기 힌지핀(15)에 의해 연결된 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13) 상의 각 힌지 하우징(21,23,25)간의 간격으로부터 힌지핀(15)에 대한 축방향 자유도를 가짐으로 상기 빔 브라켓(11)의 용접단(W)에는 전단력(F1)이 발생되지 않게 된다.

반면, 상기 휠 센터(WS)의 전후, 좌우 하중입력에 의한 벤딩(Bending) 모드에서 발생하는 인장-압축력(F2)은 상기 힌지핀(15)이 상기 빔 브라켓(11)과 보강 브라켓(13)을 연결한 상태로 유지되어 강성이 취약한 트레일링 암(3)과 토션 빔(1)의 용접부(WD) 강성을 보조하게 된다.

즉, 본 실시예에 따른 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛(10)은 빔 브라켓(11)이 상기 토션 빔(1)과의 용접단(W)에 발생되는 비틀림 모멘트(M)와 전단력(F1)은 최소화하면서, 이에 발생되는 인장-압축력(F2)은 그대로 유지되도록 하여 상기 토션 빔(1)과 트레일링 암(3)의 용접부(WD) 내구성을 향상시키게 된다.

이상에서는 현재로서 실질적이라 고려되는 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것으로 이해되어서는 안된다. 오히려, 전술한 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 커플드 토션 빔 액슬의 평면도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 커플드 토션 빔 액슬의 일측 확대 평면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보강유닛이 적용된 커플드 토션 빔 액슬의 일측 사시도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛의 분해 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛의 확대 평면도이다.

Claims

차폭 방향으로 배치되는 토션 빔과, 상기 토션 빔의 양단에 용접 연결되는 좌,우측 트레일링 암을 포함하는 커플드 토션 빔 액슬에서,

상기 토션 빔의 양측단 상면에 일측단을 통하여 용접 고정되며, 타측단에는 양측에 각각 힌지 하우징을 갖는 빔 브라켓;

상기 각 트레일링 암의 일측에 일측단을 통하여 용접 고정되며, 타측단에는 상기 빔 브라켓의 양측 힌지 하우징 사이에 배치되도록, 중앙에 힌지 하우징을 갖는 보강 브라켓;

상기 빔 브라켓 상의 양측 힌지 하우징과 상기 보강 브라켓 상의 중앙 힌지 하우징을 관통하여 설치되는 힌지핀으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛.
제1항에서,

상기 빔 브라켓 상의 양측 힌지 하우징과 상기 보강 브라켓 상의 중앙 힌지 하우징의 내부에는 핀 부시가 개재되는 것을 특징으로 하는 커플드 토션 빔 액슬용 보강유닛.