KR20120030850A - 에어 서스펜션의 탑 마운트 - Google Patents

Abstract

조향 및 차량 거동시 상하 방향의 특성은 유지하면서 전후 방향에 대한 카다닉(굽힘) 특성을 저감시킴과 동시에 회전 특성을 부여하여 에어 스프링의 내구성 저하를 방지할 목적으로, 마운트 브라켓 조립체는 쇽 업소버의 전후 방향에 대한 카다닉 특성이 저감되도록 구성하고, 상기 마운트 브라켓 조립체와 탑 캡 사이에 구름부재를 배치하여 이루어지는 에어 서스펜션의 탑 마운트를 제공한다.

Description

에어 서스펜션의 탑 마운트 {TOP MOUNT OF AIR SUSPENSION SYSTEM}

본 발명은 자동차의 에어 서스펜션에 적용되는 탑 마운트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상하 방향의 특성은 유지하면서 전후 방향에 대한 카다닉(굽힘; CARDANIC) 특성을 저감시킴과 동시에 조향시 회전 비틀림이 가능하도록 하여 에어 서스펜션 벨로우즈의 내구성 저하를 방지할 수 있도록 한 에어 서스펜션의 탑 마운트에 관한 것이다.

자동차에 있어서의 서스펜션은 차체와 휠 사이에 존재하며, 이 두 강체를 하나 혹은 다수의 링크를 이용하여 연결하여 주는 장치로서, 상하방향으로는 스프링과 유압 쇽 업소버 등에 의해 지지되고, 기타 방향으로는 높은 강성과 유연성을 적절히 조화시킴으로써, 차체와 휠 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시키는 기능을 수행하게 된다.

이러한 서스펜션은 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 입력을 효과적으로 차단하여 탑승자에게 안락한 승차감을 제공하고, 운전자의 운전행위 및 노면의 굴곡에 의해 발생된 차체의 흔들림을 적절히 제어하여 운전 편의성을 제공하며, 불규칙한 노면의 주행시 타이어 접지면에서의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동 구동시 차량의 조종성 및 안정성을 확보하여야 한다는 기본 조건을 만족시켜야만 한다.

그리고 상기의 조건을 만족시키기 위하여 다양한 종류의 서스펜션이 개발되어 실차에 적용되고 있으며, 최근에는 승용차의 고급화로 에어 스프링을 형성하는 벨로우즈의 체적을 변화시켜 스프링 상수를 변화시킴으로써, 승차감을 향상시키고, 에어의 양을 변화시켜 자동으로 차고를 유지시켜 주는 에어 서스펜션이 많이 적용되고 있다.

이러한 에어 서스펜션의 일 예를 살펴보면, 도 1에서와 같이 휠을 회전 가능하게 지지하는 휠 캐리어(2; Wheel Carrier)의 하측 부분을 차폭 방향으로 배치되는 로워 컨트롤 아암(4)을 개재시켜 차체에 연결하고, 상기 휠 캐리어(2)의 상측 부분을 연장하는 연장부(6)의 상단 부분을 차폭 방향으로 배치되는 어퍼 컨트롤 아암(8)을 개재시켜 차체와 연결하며, 상기 휠 캐리어(2)의 하부 전측부는 차체 길이 방향으로 배치되는 트레일링 아암(10)을 개재시켜 차체와 연결한다.

그리고 로워 컨트롤 아암(4) 상에는 에어 스트럿(12; Air Strut)이 세워져 그 상단이 차체에 현가 지지되는데, 상기 에어 스트럿(12)은 쇽 업소버(14)와, 상기 쇽 업소버(14)의 상단에 배치되는 에어 스프링(16)의 조립체로 이루어져 상기 쇽 업소버(14)의 하단부가 상기 로워 컨트롤 아암(4)의 휠측부에 연결되고, 상단부는 탑 마운트(18)를 개재시켜 미도시한 차체와 연결되는 것이다.

이에 따라 노면 조건이나 선회등에 의하여 외부의 진동 및 충격이 입력되면 휠 캐리어는 휠과 함께 로워 및 어퍼 컨트롤 아암(4)(8)과 트레일링 아암(10)의 운동 궤적에 따라 상하 거동하면서 일부 진동 및 충격이 이들 아암의 연결부에 적용되는 고무부시 등에 의하여 흡수 감쇠됨과 동시에 상기 쇽 업소버(14)와 에어 스프링(16) 내의 에어 압에 의하여 흡수 감쇠시키게 되는 것이다.

그리고 상기 에어 스트럿(12)의 상단에 적용되는 종래 탑 마운트(18)의 구성을 살펴보면, 도 2에서와 같이, 상기 탑 마운트(18)는, 상기 에어 스프링(14)의 캐니스터(20) 상측에 설치되어 에어 스프링(16)과 쇽 업소버(14)를 차체에 연결하는 구성으로서, 마운트 브라켓(22), 마운트 러버(24), 마운트 컵(26) 등을 포함한다.

상기 마운트 브라켓(22)은 볼트 등에 의한 고정수단에 의해 차체에 직접 고정되는 것으로서, 그의 저면에는 상기 마운트 러버(24)가 접합되어 있고, 상기 마운트 러버(24)는 상기 캐니스터(20)의 상부면에 항상 접해 있도록 상기 마운트 브라켓(22)과 상기 캐니스터(20) 사이에 개재된다.

또한, 상기 탑 마운트(18)는 상기 캐니스터(20)에 직접 고정되는 마운트 홀더(28)를 더 포함하며, 상기 마운트 홀더(28)의 상부에는 상기 마운트 컵(26)을 관통하여 체결될 수 있는 고정수단 즉, 볼트(30)와 너트(32)가 구비되어 탑 마운트(18)를 형성하는 각 구성요소들이 상기 캐니스터(20)와 연결되는 구성을 갖는다.

이에 따라 에어 스트럿(12)으로부터 차체로 전달되는 진동 및 충격을 상기 마운트 러버(24)에서 절연하게 되는 것이다.

그러나 상기와 같은 에어 서스펜션에 있어서, 조향시(도 1에서 INNER TURN / OUTER TURN) 로워 컨트롤 아암과 휠 캐리어의 연결부는 회전이 가능하지만 탑 마운트는 차체에 고정되어 있는 바, 에어 스프링을 형성하는 벨로우즈에 비틀림이 발생되고, 쇽 업소버의 전후 방향에 대한 카다닉(굽힘; CARDANIC) 특성이 차량 거동시 지속적으로 작용하여 내구 및 성능 저하를 발생시킨다는 문제점을 내포하고 있다.

이에 따라 상기 탑 마운트의 구성에 있어서는 마운트 러버의 특성상 상하방향 특성(kgf/mm)을 줄이면 전후 방향에 대한 카다닉 특성(kgf.cm/deg)을 저감시킬 수 있지만, 이 경우에는 카다닉 특성의 저감으로 내구 문제점은 해결할 수 있으나, 상하방향 특성 저감으로 강성감 부족과 여진감 부족이라는 문제점을 발생된다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 조향 및 차량 거동시 상하 방향의 특성은 유지하면서 전후 방향에 대한 카다닉(굽힘) 특성을 저감시킴과 동시에 회전 특성을 부여하여 에어 스프링의 내구성 저하를 방지할 수 있도록 한 에어 서스펜션의 탑 마운트를 제공함에 있다.

상기 목적을 실현하기 위하여 본 발명은, 청구범위 제1항에서와 같이, 에어 서스펜션의 에어 스트럿의 상단을 차체와 연결하는데 적용되는 탑 마운트를 형성함에 있어서,

에어 스프링의 상단부를 형성하면서 쇽 업소버의 피스톤 로드 상단부가 로드 홀딩 조립체를 개재시켜 중앙홈의 하측에 삽입 고정되는 탑 캡과; 상기 탑 캡의 중앙홈의 상측부에 고정되어 상기 로드 홀딩 조립체를 가압함과 동시에 그의 상단부가 마운트 캡의 관통공을 관통하여 체결되는 고정수단에 의하여 마운트 캡에 마운트 홀더와; 상기 마운트 캡과 탑 캡 사이에 개재되어 상기 탑 캡을 탄성적으로 지지하면서 에어 스트럿 전체를 차체에 고정시켜 주는 마운트 브라켓 조립체와; 상기 탑 캡과 마운트 브라켓 조립체 사이에 개재되는 구름부재를 포함하여 이루어지는 에어 서스펜션의 탑 마운트를 제공한다.

상기에서 마운트 브라켓 조립체는 청구범위 제2항에서와 같이, 조향 및 차량의 거동시 쇽 업소버의 전후 방향에 대한 카다닉(굽힘) 특성이 저감되도록 구성한 것을 특징으로 한다.

상기에서 마운트 브라켓 조립체는 청구범위 제3항에서와 같이, 고정수단에 의하여 차체에 직접 고정되는 마운트 브라켓과; 상기 마운트 브라켓의 하방에 일정 간격을 두고 위치하는 내측부재와; 상기 마운트 브라켓과 내측 부재 사이에 충전되는 마운트 러버를 포함하여 이루어지되,

상기 마운트 러버의 외주연 양측에 소정의 원호 길이를 갖는 보이드를 형성하고, 상기 보이드가 형성되지 않는 마운트 러버의 중간부에는 인서트를 형성함을 특징으로 한다.

상기에서 마운트 브라켓 조립체는 청구범위 제4항에서와 같이, 보이드 부분이 차체의 길이방향으로 배치되도록 함을 특징으로 한다.

상기에서 구름부재는 청구범위 제5항에서와 같이, 볼 베어링으로 형성함을 특징으로 한다.

상기에서 구름부재는 청구범위 제6항에서와 같이, 상기 탑 캡에 억지끼움 방식으로 삽입하여 그 상측을 스냅링으로 고정하고, 외주측은 상기 마운트 브라켓 조립체의 외주연 하단부를 코킹(Caulking)하여 고정함으로 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 의하면, 마운트 브라켓 조립체의 마운트 러버 전, 후측에 보이드를 형성하고, 이의 보이드가 형성되지 않는 좌우 양측에 인서트를 형성하여 조향 및 차량의 거동시 쇽 업소버의 전후 방향에 대한 카다닉(굽힘) 특성이 저감되는 것이다.

그리고 상기 마운트 브라켓 조립체와 탑 캡 사이에 구름부재를 배치함으로써, 마운트 브라켓 조립체의 회전이 가능하게 함으로써, 쇽 업소버의 비틀림 특성이 거의 발생되지 않도록 함으로써, 에어 스프링의 내구성을 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위한 것으로서, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 일반적인 에어 현가장치의 개략적인 구성도.
도 2는 종래 탑 마운트의 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 탑 마운트의 단면도.
도 4는 본 발명에 적용되는 마운트 브라켓 조립체의 사시도.
도 5는 도 4의 A - A 선 단면도.
도 6은 도 4의 B - B 선 단면도.
도 7은 본 발명의 카다닉 특성에 대한 효과를 설명하기 위한 그래프선도.
도 8은 본 발명의 비틀림 특성에 대한 효과를 설명하기 위한 그래프선도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여함을 전제한다.

도 3은 본 발명에 의한 탑 마운트의 단면도로서, 부호 18은 탑 마운트 전체를 지칭하며, 하기의 본 발명의 설명에서는 도 2의 종래 구성과 구별하기 위하여 별도의 부호를 부여함을 전제한다.

상기 탑 마운트(18)는 상기 에어 스프링(100)의 상측에서 에어 스프링(100)과 쇽 업소버(102)를 차체에 연결하는 구성으로서, 마운트 브라켓 조립체(110)와, 마운트 홀더(120)와, 탑 캡(130)과, 로드 홀딩 조립체(140)와, 마운트 컵(150)과, 구름 부재(160)를 포함하여 이루어진다.

상기 마운트 브라켓 조립체(110)는 도 4 및 도 5에서와 같이 볼트 등에 의한 고정수단에 의하여 차체에 직접 고정되는 마운트 브라켓(111)과, 상기 마운트 브라켓(111)의 하방에 일정 간격을 두고 위치하는 내측부재(112)와, 상기 마운트 브라켓(111)과 내측부재(112) 사이에 개재되어 탄성변형이 이루어지는 마운트 러버(113)를 포함하여 이루어진다.

상기에서 마운트 러버(113)를 성형함에 있어서는 마운트 브라켓(111)의 내경부를 충분히 감싸도록 하고, 내측부재(112)는 마운트 러버(113)에 매몰되는 형태로 형성되어 외부에서는 보이지 않게 된다.

그리고 조향 및 차량 거동시 카다닉 특성이 발생되는 부분을 키네마틱(KINEMATIC)적으로 위치를 파악하여 그 부분만 특성값을 현저하게 낮추어 쇽 업소버에 작용하는 카다닉 특성을 저감시킬 수 있도록 하였다.

이를 위하여 본 발명은 마운트 러버(113)의 전후측에 상호 대칭이 되도록 도 4 및 도 5에서와 같이 일정 크기를 갖는 보이드(114)(115)를 형성하였다.

상기 보이드(114)(115) 움푹 패인 형상을 말하는 것으로서, 마운트 브라켓(111)의 하단부를 기준으로 상하 일정 높이와 좌우 소정의 원호길이 만큼 차지할 수 있도록 형성하였다.

그리고 상기 보이드(114)(115)가 형성되는 않는 마운트 러버(113)의 내부 중간부에는 도 6에서와 같이 인서트(116)(117)를 형성하였다.

이에 따라 상기 보이드(114)(115)가 위치하는 방향에 대한 마운트 러버(113)의 탄성력은 약하고, 반대로 인서트(116)(117)가 위치한 부분은 상,하 방향에 대한 탄성력이 커지게 된다.

따라서 상기와 같은 탑 마운트를 실차에 적용하고자 할 때에는 상기 보이드(114)(115)가 차체 길이방향으로 배치되도록 하면 조향 및 차량 거동시 쇽 업소오버에 작용하는 전후 방향에 대한 카다닉 특성이 저감된다.

그러나 상기 보이드(114)(115)가 없는 부분에는 인서트(116)(117)가 배치되어 있는 바, 상하 방향에 대한 특성은 유지될 수 있게 되는 것이다.

그리고 상기에서 보이드(114)(115)의 크기와 인서트(116)(117)의 설계 치수 및 마운트 러버(113)의 탄성값은 적용 차량의 요구에 따라 설정된다.

또한, 상기 탑 마운트(18)는 도 3에서와 같이, 상기 탑 캡(130)에 직접 고정되는 마운트 홀더(120)를 더 포함하며, 상기 마운트 홀더(120)의 상부에는 상기 마운트 컵(150)을 관통하여 체결될 수 있는 고정수단 즉, 볼트(121)와 너트(122)가 구비되어 탑 마운트(18)를 형성하는 각 구성요소들이 상기 탑 캡(130)과 연결되는 구성을 갖는다.

그리고 쇽 업소버(102)의 피스톤 로드(104)와 상기 탑 캡(130)의 밀봉 고정 고정 구조를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 상기 탑 캡(130)의 상부 중앙에는 피스톤 로드(104)가 관통하는 홀(이하, '로드 홀'이라 함)과 연통되는 중앙홈(131)이 형성되는데, 상기 중앙홈(131)은 상기 로드 홀 보다 넓은 크기로 형성되면서 상기 피스톤 로드(104)의 주변을 둘러싸게 된다.

그리고 상기 피스톤 로드(104)의 상단부는 상기 중앙홈(131)내에서 로드 홀딩 조립체(140)에 의하여 밀봉 고정되는데, 상기 로드 홀딩 조립체(140)는 밀봉 부시(141)와, 로드 홀더(142)로 구성된다.

상기에서 밀봉 부시(141)는 내경부 중앙부에 상기 로드 홀더(142)가 삽입되는 둘레홈(143)이 형성되어 상기 중앙홈(131)의 하측에 안착 고정되며, 고무와 같은 탄성체로 이루어지되, 비교적 탄성이 작은 소재로 이루어진다.

상기에서 밀봉 부시(141)를 비교적 탄성이 작은 소재로 형성하는 것은 피스톤 하중이 로드 홀더(142)를 통해 가해질 때 변형이 작게 이루어지도록 하게 하기 위함이다.

그리고 상기 로드 홀더(142)는 중앙에 피스톤 로드(104)의 상단부가 관통할 수 있는 관통공이 형성되는 원판형 부재로 이루어지며, 상기 피스톤 로드(104)의 상단부가 관통되어 고정너트(106)로 체결 고정된 상태에서 그 외주연이 상기 밀봉 부시(141)의 둘레홈(143)에 삽입되어 고정된다.

상기 밀봉 부시(141)의 상측에 고정되는 상기의 마운트 홀더(120)는 하측의 밀봉 부시(141)를 가압함으로써, 상기 밀봉 부시(141)를 포함하는 로드 홀더(120)를 더욱 견고하게 고정시켜 줌과 동시에 상기 밀봉 부시(141)와 로드 홀더(120), 상기 밀봉 부시(141)와 탑 캡(130) 사이의 밀봉 상태를 견고하에 유지시켜 주게 된다.

그리고 상기 마운트 홀더(120)의 상측 외주에는 홀더 고정링(123)이 배치되어 마운트 홀더(120)와 탑 캡(130)을 고정시키게 되며, 그 하측에는 시일링(124)이 배치되어 탑 캡(130) 내부의 시일링 상태를 더욱 견고하게 유지시켜 주게 된다.

상기 설명에서와 같이, 상기 마운트 홀더(120)는 상기 마운트 컵(150)을 관통하여 상기 마운트 컵(43) 상부에 위치하는 볼트(121)와 너트(122)에 의하여 탑 마운트(18)를 형성하는 각 구성요소들은 상기 탑 캡(130)에 일체로 연결될 수 있는 것이다.

그리고 상기 마운트 브라켓 조립체(110)와 탑 캡(130) 사이에는 구름부재(160)인 베어링이 개재되어 차체에 고정되는 마운트 브라켓 조립체(110)와, 상기 마운트 브라켓 조립체(110)를 제외한 그 하측 부분의 회전 간섭이 이루어지지 않도록 하였다.

즉, 상기 마운트 브라켓 조립체(110)의 회전을 가능하게 하기 위한 것이다.

이를 위하여 상기 구름부재(160)인 베어링을 탑 캡(130)에 억지끼움 방식에 의하여 압입한 후 그 상측을 스냅링(161)으로 고정하여 리바운드시 구름부재(160)가 이탈되는 것을 방지하였다.

그리고 상기 구름부재(160)의 외주측은 상기 마운트 브라켓 조립체(110)의 외주연 하단부를 코킹(Caulking)하여 고정토록 하였다.

상기 고정구조는 기본적으로 차량의 범프/리바운드시 구름부재(160)와 마운트 브라켓 조립체(110)의 이탈을 방지할 수 있는 구조로서, 상기 마운트 브라켓 조립체(110)의 회전이 가능하도록 한 것이다.

이에 따라 조향시(도 1에서 INNER TURN / OUTER TURN) 비틀림 응력을 최소화 할 수 있게 되는 것이다.

상기에서 구름부재(160)로 사용되는 베어링은 볼 베어링으로 도시하고 있으나, 반드시 볼 베어링을 사용할 필요는 없으며, 구름부재(160)를 적용한 취지에 부을할 수 있는 베어링이라면 어떤 종류의 베어링이라도 적용할 수 있다.

상기와 같이 구성 동작되는 본 발명의 탑 마운트에 의하면, 상기 마운트 브라켓 조립체(110)의 개선으로 조향 및 차량 거동시 카다닉 특성이 발생되는 부분만의 특성값을 현저하게 낮추어 쇽 업소버에 작용하는 전후 방향에 대한 카다닉 특성을 도 7과 같이 저감시킬 수 있도록 하였다.

그리고 구름부재(160)인 베어링을 적용함으로써, 도 8에서와 같이 조향 및 차량 거동시 탑 마운트의 비틀림 특성이 거의 발생되지 않는 카다닉(굽힘) 특성의 저감 효과를 얻을 수 있게 되었다.

도면중 미설명 부호 170은 에어 스프링(100)에 압축공기를 공급 또는 배출하는 급배기 수단을 지칭한다.

이상에서는 본 발명의 특정 실시예들을 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 하는 것은 당연하다.

100... 에어 스프링 102... 쇽 업소버
104... 피스톤 로드 110... 마운트 브라켓 조립체
120... 마운트 홀더 130... 탑 캡
140... 로드 홀딩 조립체 150... 마운트 캡
160... 구름부재

Claims (6)

1. 에어 서스펜션의 에어 스트럿의 상단을 차체와 연결하는데 적용되는 탑 마운트를 형성함에 있어서,
   에어 스프링의 상단부를 형성하면서 쇽 업소버의 피스톤 로드 상단부가 로드 홀딩 조립체를 개재시켜 중앙홈의 하측에 삽입 고정되는 탑 캡과:
   상기 탑 캡의 중앙홈의 상측부에 고정되어 상기 로드 홀딩 조립체를 가압함과 동시에 그의 상단부가 마운트 캡의 관통공을 관통하여 체결되는 고정수단에 의하여 마운트 캡에 마운트 홀더와;
   상기 마운트 캡과 탑 캡 사이에 개재되어 상기 탑 캡을 탄성적으로 지지하면서 에어 스트럿 전체를 차체에 고정시켜 주는 마운트 브라켓 조립체와;
   상기 탑 캡과 마운트 브라켓 조립체 사이에 개재되는 구름부재를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 에어 서스펜션의 탑 마운트.
2. 제1항에 있어서, 마운트 브라켓 조립체는 조향 및 차량의 거동시 쇽 업소버의 전후 방향에 대한 카다닉(굽힘) 특성이 저감되도록 구성한 것을 특징으로 하는 에어 서스펜션의 탑 마운트.
3. 제2항에 있어서, 마운트 브라켓 조립체는
   고정수단에 의하여 차체에 직접 고정되는 마운트 브라켓과:
   상기 마운트 브라켓의 하방에 일정 간격을 두고 위치하는 내측부재와:
   상기 마운트 브라켓과 내측 부재 사이에 충전되는 마운트 러버를 포함하여 이루어지되,
   상기 마운트 러버의 외주연 양측에 소정의 원호 길이를 갖는 보이드를 형성하고, 상기 보이드가 형성되지 않는 마운트 러버의 중간부에는 인서트를 형성함을 특징으로 하는 에어 서스펜션의 탑 마운트.
4. 제3항에 있어서, 마운트 브라켓 조립체는
   보이드 부분이 차체의 길이방향으로 배치되도록 함을 특징으로 하는 에어 서스펜션의 탑 마운트.
5. 제1항에 있어서, 구름부재는
   볼 베어링으로 형성함을 특징으로 하는 에어 서스펜션의 탑 마운트.
6. 제1항에 있어서, 구름부재는
   상기 탑 캡에 억지끼움 방식으로 삽입하여 그 상측을 스냅링으로 고정하고, 외주측은 상기 마운트 브라켓 조립체의 외주연 하단부를 코킹(Caulking)하여 고정함으로 특징으로 하는 에어 서스펜션의 탑 마운트.

Images