KR20100030217A

KR20100030217A - 차량용 토크로드

Info

Publication number: KR20100030217A
Application number: KR1020080089053A
Authority: KR
Inventors: 김일순; 박재현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2010-03-18

Abstract

본 발명은 차량용 토크로드에 관한 것으로, 차체부시조립체에 별도의 가이드프레임을 장착하고 차체 프레임에 회전 가능하게 결합함으로써, 고무 부시의 선형적인 변형량 구간이 증가하여 더욱 안정적인 진동 흡수 및 절연 기능이 수행되고 아울러 이에 따른 소음 발생이 방지되며, 또한 급가속구간과 같이 선형적인 구간 이상에서도 고무 부시의 강성이 급격히 증가하지 않고 완만하게 증가하기 때문에 이러한 구간에서의 소음 또한 방지될 수 있는 차량용 토크로드를 제공한다.

토크로드, 롤 마운트, 가이드프레임, 고무 부시

Description

차량용 토크로드{Torque-rod for Vehicle}

본 발명은 차량용 토크로드에 관한 것이다. 보다 상세하게는 차체부시조립체에 별도의 가이드프레임을 장착하고 차체 프레임에 회전 가능하게 결합함으로써, 고무 부시의 선형적인 변형량 구간이 증가하여 더욱 안정적인 진동 흡수 및 절연 기능이 수행되고 아울러 이에 따른 소음 발생이 방지되며, 또한 급가속구간과 같이 선형적인 구간 이상에서도 고무 부시의 강성이 급격히 증가하지 않고 완만하게 증가하기 때문에 이러한 구간에서의 소음 또한 방지될 수 있는 차량용 토크로드에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 엔진과 변속기 조립체는 그 하단이 서브프레임에 결합되고, 서브프레임은 엔진룸을 형성하는 차체프레임에 결합됨으로써 엔진과 변속기 조립체가 엔진룸 내에 설치되는 구조를 갖는다.

여기서, 엔진과 변속기 조립체가 서브프레임을 매개로 엔진룸내에 설치될 때 엔진과 변속기 조립체는 차종에 따라 3점 마운팅 지지구조 또는 4점 마운팅 지지구조로 설치된다.

이 중 3점 마운팅 지지구조는 원가 절감을 위해 소형 차량에 주로 적용되는 구조로서, 엔진과 변속기 조립체가 엔진룸 내에 설치될 때 엔진은 엔진마운팅스토퍼를 매개로 차체와 연결되고 변속기는 변속기마운팅스토퍼를 매개로 차체와 연결되도록 설치된다. 이때, 엔진과 변속기 조립체 중 차체의 후방쪽을 향하는 부분에는 토크로드가 장착되어 이를 매개로 엔진과 변속기 조립체가 차체에 연결되도록 설치된다.

도 1은 종래 기술에 의한 일반적인 차량용 토크로드의 형상을 간략하게 개념적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 동작 상태를 개념적으로 간략하게 도시한 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 일반적인 토크로드는 엔진 및 변속기 조립체가 결합되는 엔진부시조립체(10)와, 차체에 결합되는 차체부시조립체(20)와, 엔진부시조립체(10)와 차체부시조립체(20)를 상호 연결하는 연결로드(30)로 구성된다.

엔진부시조립체(10) 및 차체부시조립체(20)는 중공의 원통형 외부 케이스 내부에 각각 고무 부시(12,22)가 부착된 형태로 구성되며, 고무 부시(12,22)의 중앙부에는 각각 결합홀(11,21)이 형성되고, 엔진부시조립체(10)의 결합홀(11)에는 엔진 및 변속기 조립체(미도시)가 결합되며, 차체부시조립체(20)의 결합홀(21)에는 별도의 조립바(40)가 삽입되고 이를 이용해 차체 프레임(50)에 결합되는 방식으로 구성된다.

이러한 일반적인 토크로드는 고무 부시(12,22)에 의해 엔진 및 변속기 조립체에서 전달되는 진동이 흡수 차단되는데, 도 2에 도시된 바와 같이 엔진 측으로부 터 엔진부시조립체(10)에 진동에 의한 하중(F)이 작용하면 이러한 하중은 연결로드(30)에 의해 차체부시조립체(20)의 고무 부시(22)에 전달되어 X 만큼의 변형량이 발생된다.

이러한 X 만큼의 변형량이 고무 부시(22)의 선형적인 탄성 변형량의 한계치라고 한다면, 고무 부시(22)는 이러한 X 만큼의 변형량까지는 하중의 증가에 따라 변형량이 선형적으로 증가하며 하중에 대한 진동 흡수 및 차체에 대한 진동 절연의 기능을 수행하지만, 그 이상의 하중 또는 변형량에서는 강성이 급격히 강화되어 엔진 및 변속기 조립체의 진동에 대한 흡수 및 절연 기능이 악화되고 이로 인한 부밍(booming) 소음이 발생하는 등의 문제가 있다. 따라서, 이러한 고무 부시(22)의 재질을 변경하여 탄성계수를 조절하는 방식으로 적용하고 있으나 이와 같은 일반적인 토크로드의 구조에서는 엔진 및 변속기 조립체로부터 전달되는 진동 하중에 의한 이동거리에 대해 동일한 변형량이 발생되고 이러한 변형량이 선형적인 범위 이상인 경우에 대해서는 여전히 동일한 문제가 발생된다는 점에서 해결책이 되지 못하고 있다.

따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 차체부시조립체에 별도의 가이드프레임을 장착하고 차체 프레임에 회전 가능하게 결합함으로써, 고무 부시의 선형적인 변형량 구간이 증가하여 더욱 안정적인 진동 흡수 및 절연 기능이 수행되고 아울러 이에 따른 소음 발생이 방지되며, 또한 급가속구간과 같이 선형적인 구간 이상에서도 고무 부시의 강성이 급격히 증가하지 않고 완만하게 증가하기 때문에 이러한 구간에서의 소음 또한 방지될 수 있는 차량용 토크로드를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은, 차량의 엔진 및 변속기 조립체와 결합되는 엔진부시조립체(100); 중앙부에 길이 방향으로 결합홀(210)이 형성되는 차체부시조립체(200); 상기 엔진부시조립체(100)와 차체부시조립체(200)를 상호 연결하는 연결로드(300); 상기 차체부시조립체(200)의 외측면에 부착되어 중앙부에 상기 결합홀(210)과 평행하게 힌지홀(410)이 형성되는 힌지블록(400); 및 상기 차체부시조립체(200)의 양측에 각각 위치하여 상기 결합홀(210) 및 힌지홀(410)을 관통하는 힌지볼트(700)를 통해 상호 결합하는 2개의 가이드프레임(600)을 포함하고, 상기 가이드프레임(600)은 상기 차체 프레임(500)에 힌지 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 토크로드를 제공한다.

본 발명에 의하면, 차체부시조립체에 별도의 가이드프레임을 장착하고 차체 프레임에 회전 가능하게 결합함으로써, 고무 부시의 선형적인 변형량 구간이 증가하여 더욱 안정적인 진동 흡수 및 절연 기능이 수행되고 아울러 이에 따른 소음 발생이 방지되며, 또한 급가속구간과 같이 선형적인 구간 이상에서도 고무 부시의 강성이 급격히 증가하지 않고 완만하게 증가하기 때문에 이러한 구간에서의 소음 또한 방지될 수 있는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도 록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 토크로드의 구조를 간략하게 개념적으로 도시한 분해사시도이고, 도 4는 도 3의 차량용 토크로드의 동작 상태를 간략하게 개념적으로 도시한 단면도이고, 도 5는 도 3의 차량용 토크로드의 변형량에 대한 그래프를 종래 기술에 의한 차량용 토크로드와 비교하여 도시한 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 토크로드는 도 3에 도시된 바와 같이 차량의 엔진 및 변속기 조립체(미도시)와 결합되는 엔진부시조립체(100)와, 중앙부에 길이 방향으로 결합홀(210)이 형성되는 차체부시조립체(200)와, 엔진부시조립체(100)와 차체부시조립체(200)를 상호 연결하는 연결로드(300)와, 차체부시조립체(200)의 외측면에 부착되어 중앙부에 결합홀(210)과 평행하게 힌지홀(410)이 형성되는 힌지블록(400)과, 차체부시조립체(200)의 양측에 각각 위치하여 결합홀(210) 및 힌지홀(410)을 관통하는 힌지볼트(700)를 통해 상호 결합하는 2개의 가이드프레임(600)을 포함하여 구성된다.

즉, 엔진부시조립체(100)와 차체부시조립체(200)는 종래 기술에서 설명한 일반적인 형태로 형성될 수 있으며, 따라서, 중공의 원통형 외부 케이스(120,220)와, 이러한 외부 케이스(120,220)의 내측 공간에 부착되어 중앙부에 결합홀(110,220)이 형성된 고무 부시(130,230)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가이드프레임(600)은 결합홀(210) 및 힌지 홀(410)을 관통하는 힌지볼트(700)를 통해 상호 결합됨과 동시에 또한 이에 따라 차체부시조립체(200)와 힌지블록(400)에 결합된 상태에서, 차체 프레임(500)에 회전 가능하게 힌지 결합된다.

이때, 가이드프레임(600)의 차체 프레임(500)에 대한 힌지축(620)은 힌지축(620) 및 결합홀(210) 사이의 중심 거리(L)가 결합홀(210) 및 힌지홀(410) 사이의 중심 거리(L)와 동일하게 위치되도록 형성되는 것이 바람직하며, 또한 2개의 가이드프레임(600)은 차체 프레임(500)을 관통하는 힌지볼트(700)를 통해 상호 결합되며 차체 프레임(500)에 힌지 결합되도록 구성되는 것이 바람직하다. 또한 가이드프레임(600)에는 각각 결합홀(210), 힌지홀(410) 및 차체 프레임(500)에 힌지볼트(700)를 통해 결합될 수 있도록 3개의 관통홀(610)이 일측단부에서부터 순차적으로 형성될 수 있다. 따라서, 이러한 관통홀(610)의 간격 또한 도 3에 도시된 바와 같이 서로 동일한 간격으로 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 토크로드의 동작 상태를 살펴보면, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 가이드프레임(600)은 차체 프레임(500)의 고정홀(510)에 힌지볼트(700)로 회전 가능하게 결합되어 힌지축(620)을 중심으로 회전 가능하도록 결합된다. 이때, 가이드프레임(600)은 3개의 관통홀(610) 및 힌지볼트(700)를 통해 힌지블록(400), 차체부시조립체(200) 및 차체 프레임(500)에 결합되고, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 엔진부시조립체(100)로부터 화살표 방향의 하중(F)이 작용하면 가이드프레임(600)은 힌지축(620)을 중심으로 회전하며 차체부시조립체(200)가 일정 구간 이동하게 된다.

이러한 회전 상태의 하중 및 변형량의 상태를 살펴보면, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 엔진부시조립체(100)에 엔진 진동에 의한 하중(F)이 작용하면 이러한 하중이 차체부시조립체(200)의 고무 부시(230)에 전달되어 변형이 발생함과 동시에 힌지축(620)을 중심으로 회전하게 된다. 이때, 가이드프레임(600)의 힌지축(620)에는 반력으로 F가 작용하고, 힌지홀(410)의 중심부에도 동일한 반력 F가 작용하며, 고무 부시(230)의 결합홀(210)에 전달되는 하중은 이러한 하중들과 평형을 이루도록 2배 크기의 하중 2F가 작용한다.

이러한 하중의 크기는 힌지홀(410)에 대한 반력을 f1 이라고 설정하고 결합홀(210)에 대한 하중을 f2 라고 설정하여, 힘과 모멘트 평형 방정식을 이용하여 계산한 결과로서 이론적으로 구해진다. 즉, 힘의 평형에 관한 제1식 (0 = f1 - f2 - F) 과 결합홀(210)을 중심으로 한 모멘트 평형에 관한 제2식 (0 = Lf2 - LF)을 통해 f1 과 f2의 값이 각각 F 와 2F 임이 구해진다.

또한, 엔진 진동에 의한 하중이 엔진부시조립체(100) 및 차체부시조립체(200)의 고무 부시(230)에 전달되면, 차체부시조립체(200) 및 가이드프레임(600)은 힌지축(620)을 중심으로 회전하며 힌지블록(400)의 힌지홀(410)의 이동거리가 X에 해당되는 만큼 회전하게 된다. 이때, 차체부시조립체(200)의 고무 부시(230)의 결합홀(210)을 중심으로 한 변형량은 가이드프레임(600)의 구조상 0.5X 만큼 변형하게 된다.

이러한 구조에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 토크로드는 엔진부시조립체(100)로부터 하중 F 및 변형향 X 가 차체부시조립체(200)로 전달되면, 차체부시 조립체(200)의 고무 부시(230)는 실질적으로 2F 만큼의 하중과 0.5X 만큼의 변형량이 발생하게 된다.

따라서, 종래 기술에 의한 일반적인 고무 부시는 전체 토크로드의 변형량 X와 동일하게 X 만큼 변형되지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 고무 부시(230)는 전술한 바와 같이 전체 토크로드의 변형량 X보다 절반이 작은 0.5X 만큼 변형되기 때문에, 고무 부시(230)가 종래 기술에서 설명한 바와 같이 하중에 따른 선형적인 변형량 구간이 X라고 한다면, 상대적으로 전체 토크로드의 변형량이 2X(이는 차체부시조립체(200)의 힌지홀(410)에서의 이동거리 2X와 동일함)가 되는 구간까지 선형적인 변형량 구간에 해당된다.

즉, 종래 기술에 의한 일반적인 토크로드는 전체 토크로드의 변형량과 차체부시조립체(200)의 고무 부시(230)의 변형량이 동일하게 나타나지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 토크로드는 전체 토크로드의 변형량 2X 만큼의 구간까지 선형적인 변형량 구간이 확장되기 때문에, 더 큰 하중 및 변형량의 구간에서 안정적인 진동 흡수 및 절연 기능을 수행할 수 있는 구조이다.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 토크로드에 대한 효과는 도 5에 하중과 변형량에 대한 관계 그래프로 종래 기술에 의한 토크로드와 비교하여 도시된다. 이를 살펴보면, 종래 기술에 의한 토크로드는 하중의 증가에 따라 변형량 X 까지의 구간에서 선형적으로 증가하고 그 이상의 구간에서는 급격히 상승하는 양상을 나타낸다. 이에 반해 본 발명의 일 실시예에 따른 토크로드는 변형량 2X 까지의 구간에서 선형적으로 증가하며, 그 이상의 구간에서도 종래 기술에 비해 더 완만한 기울 기를 이루며 상승하는 양상을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 토크로드는 선형적인 변형량 구간이 증가하여 더욱 안정적인 진동 흡수 및 절연 기능이 수행되고 아울러 이에 따른 소음 발생이 방지되며, 또한 급가속구간과 같이 선형적인 구간 이상에서도 고무 부시의 강성이 급격히 증가하지 않고 완만하게 증가하기 때문에 이러한 구간에서의 소음 또한 방지될 수 있는 구조이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 일반적인 차량용 토크로드의 형상을 간략하게 개념적으로 도시한 도면,

도 2는 도 1의 동작 상태를 개념적으로 간략하게 도시한 단면도

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 토크로드의 구조를 간략하게 개념적으로 도시한 분해사시도,

도 4는 도 3의 차량용 토크로드의 동작 상태를 간략하게 개념적으로 도시한 단면도,

도 5는 도 3의 차량용 토크로드의 변형량에 대한 그래프를 종래 기술에 의한 차량용 토크로드와 비교하여 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 엔진부시조립체 200: 차체부시조립체

300: 연결로드 400: 힌지블록

500: 차체 프레임 600: 가이드프레임

700: 힌지볼트

Claims

차량의 엔진 및 변속기 조립체와 결합되는 엔진부시조립체(100);

중앙부에 길이 방향으로 결합홀(210)이 형성되는 차체부시조립체(200);

상기 엔진부시조립체(100)와 차체부시조립체(200)를 상호 연결하는 연결로드(300);

상기 차체부시조립체(200)의 외측면에 부착되어 중앙부에 상기 결합홀(210)과 평행하게 힌지홀(410)이 형성되는 힌지블록(400); 및

상기 차체부시조립체(200)의 양측에 각각 위치하여 상기 결합홀(210) 및 힌지홀(410)을 관통하는 힌지볼트(700)를 통해 상호 결합하는 2개의 가이드프레임(600)

을 포함하고, 상기 가이드프레임(600)은 상기 차체 프레임(500)에 힌지 결합되는 것을 특징으로 하는 차량용 토크로드.
제 1 항에 있어서,

상기 가이드프레임(600)의 힌지축(620)은 상기 힌지축(620) 및 결합홀(210) 사이의 중심 거리(L)가 상기 결합홀(210) 및 힌지홀(410) 사이의 중심 거리(L)와 동일하게 위치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 토크로드.
제 2 항에 있어서,

상기 2개의 가이드프레임(600)은 상기 차체 프레임(500)을 관통하는 힌지볼트(700)를 통해 상호 결합되며 상기 차체 프레임(500)에 힌지 결합되는 것을 특징으로 하는 차랴용 토크로드.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 차체부시조립체(200)는

중공의 원통형으로 형성된 외부 케이스(220)와, 상기 외부 케이스(220)의 내측 공간에 부착되어 중앙부에 결합홀(210)이 형성된 고무 부시(230)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 토크로드.