KR20120048797A - 가변 강성을 갖는 차량용 스테빌라이져바 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 바(bar) 형상의 본체부와, 상기 본체부의 끝단을 차량의 로워암에 연결하는 날개부로 구성되어 상기 로워암에 발생하는 하중에 따라 본체부에 비틀림 변형이 발생하는 차량용 스테빌라이져바에 있어서, 상기 본체부는, 바 형상으로서 끝단이 날개부와 연결되며 외주면에서 길이방향을 따라 제1기어치들이 돌출된 토션부;와 관(pipe) 형상의 상기 토션부가 내부에 삽입되는 강화부로 구성되고, 상기 강화부는 길이방향을 따라 제2기어치들이 내주면에 형성되어 상기 제1기어치는 서로 이웃하는 제2기어치들 사이에서 간극(間隙)을 두고 위치하되, 일정 크기 이상으로 토션부의 비틀림 변형이 발생하면 상기 제1기어치는 어느 일측의 제2기어치와 밀착되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 종래의 유압장치 및 유압제어장치의 추가적인 장착이 없이도 차량에 작용하는 횡가속도에 따라 가변적으로 강성이 변화되어 차량의 주행성능을 향상시킬 수 있다.

Description

가변 강성을 갖는 차량용 스테빌라이져바{Stabilizer-bar having variable stiffness for vehicle}

본 발명은 차량의 선회시 횡가속도에 따른 롤링 작용을 감소시키는 스테빌라이져바에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 횡가속도의 크기에 따라 강성이 가변적으로 변하도록 구성된 차량용 스테빌라이져바에 관한 것이다.

스테빌라이져바는 안티-롤 바(anti-roll bar), 스웨이 바(sway bar) 또는 안티 스웨이 바(anti-sway bar)라고도 불리며, 차체가 롤링할 때 발생하는 좌우측 휠(wheel)의 스트로크(stroke: 상사점과 하사점의 변동폭) 차에 따라 스프링 작용을 일으키게 하는 일종의 토션스프링으로서 차량의 롤링 작용을 감소시킨다.

즉, 휠의 회전으로 차량이 선회하면 원심력이 작용하여 외륜측의 서스펜션에 하중이 집중되는 것처럼 기우나 좌우의 서스펜션을 상기 스테빌라이저바로 연결하면 기울어짐이나 돌림 현상을 감소시킬 수 있다. 상기 스테빌라이져바는 도 1a 에 도시된 바와 같이, 볼조인트와 같은 조인트링크를 통해 양측의 로워암(또는 서스펜션스트럿)에 양단이 각각 연결된다. 상기 스테빌라이져바는 탄성적인 비틀림이 발생하는 본체부와 상기 본체부의 끝단에서 절곡되어 로워암(또는 차량에 따라 서스펜션스트럿)에 연결되는 날개부로 구분될 수 있다. 즉, 날개부의 요동에 따른 본체부의 비틀림 반력은 차량의 롤링을 지지하는 구조이다.

한편, 차량의 운행상태에 따라 더욱 적극적으로 롤링 작용에 개입할 수 있는 유압식 스테빌라이져바 제어시스템이 개발된 바 있다.

상기와 같은 유압식 스테빌라이져바 제어시스템은 도 1b 에 도시된 바와 같이 스테빌라이져바의 날개부 끝단에 피스톤을 부설하여 차량의 횡가속도변화에 따라 스테빌라이져바의 이동을 제어하는 구조로서 이러한 제어를 통해 스테빌라이져바의 강성(비틀림)을 제어함으로서 롤링 각도를 감소시켜 차량의 주행성능을 향상시킬 수 있었다.

이러한 유압식 스테빌라이져바 제어시스템은, 횡가속력에 따라 롤링 각도를 낮춰줌으로서 핸들링 성능 향상에도 도움을 주었으며, 특히 무게 중심이 높은 차량의 전복에 방지하는 것이 있어 효율적이었다.

하지만, 도 1b 에 도시된 바와 같은 피스톤을 작동시키기 위해선 기본적으로 엑츄에이터, 리저버, 피스톤, 오일펌프 등과 같은 유압장치 및 가속도 센서, 차고 센서, 스티어링 센서 등과 같은 센서류의 추가는 물론 EHCU(Electro-Hydraulic Control Unit), MPU(Motor Pump Unit) 등과 같은 제어장치의 추가가 필수적이었다. 그러나, 이러한 유압장치 및 제어장치들은 고가이며, 엔진룸에 탑재되는 관계로 차량의 레이아웃에 간섭을 발생시키는 경우가 있었다.

또한, 이러한 유압장치 및 제어장치의 작동은 엔진 출력의 손실을 유발하며 차량의 중량증가에 따른 연비손실을 초래하였다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 유압장치 및 제어장치의 추가 없이도 횡가속도에 따라 가변적으로 강성이 변화되는 차량용 스테빌라이져바를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 바(bar) 형상의 본체부와, 상기 본체부의 끝단을 차량의 로워암에 연결하는 날개부로 구성되어 상기 로워암에 발생하는 하중에 따라 본체부에 비틀림 변형이 발생하는 차량용 스테빌라이져바에 있어서, 상기 본체부는, 바 형상으로서 끝단이 날개부와 연결되며 외주면에서 길이방향을 따라 제1기어치들이 돌출된 토션부;와 관(pipe) 형상의 상기 토션부가 내부에 삽입되는 강화부로 구성되고, 상기 강화부는 길이방향을 따라 제2기어치들이 내주면에 형성되어 상기 제1기어치는 서로 이웃하는 제2기어치들 사이에서 간극(間隙)을 두고 위치하되, 일정 크기 이상으로 토션부의 비틀림 변형이 발생하면 상기 제1기어치는 어느 일측의 제2기어치와 밀착되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 강화부가 내부에 삽입되는 관 형상의 제2강화부를 더 포함하여 구성되되, 상기 강화부는 외주면에서 길이방향을 따라 제3기어치들이 형성되고, 제2강화부는 길이방향을 따라 제4기어치들이 내주면에 형성되어 상기 제3기어치는 서로 이웃하는 제4기어치들 사이에서 간극을 두고 위치하되, 일정 크기 이상으로 강화부의 비틀림 변형이 발생하면 상기 제3기어치는 어느 일측의 제4기어치와 밀착되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 제1기어치, 제2기어치, 제3기어치 및 제4기어치는 치형(tooth profile)이 사각 형상으로 형성되어 상기 제3기어치와 제4기어치 사이의 간극은 제1기어치와 제2기어치 사이의 간극 보다 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 종래의 유압장치 및 유압제어장치의 추가적인 장착이 없이도 차량에 작용하는 횡가속도에 따라 가변적으로 강성이 변화되어 차량의 주행성능을 향상시킬 수 있다.

아울러, 본 발명의 스테빌라이져바는 서로 상충하는 승차감 및 핸들링성능을 동시에 향상시킬 수 있다. 즉, 횡가속도가 낮을 때는 낮은 강성으로 비틀림이 작용하여 승차감을 향상시키고, 횡가속도가 높을 때는 높은 강성으로 비틀림이 작용하여 핸들링성능을 향상시킬 수 있다.

도 1a 는 종래의 스테빌라이져바가 장착된 모습을 도시한 도면,
도 1b 는 종래의 유압제어 방식의 스테빌라이져바가 장착된 모습을 도시한 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스테빌라이져바의 모습을 도시한 평면도 및 A-A 부분의 단면도,
도 3 은 θ1 ~θ2 의 각도로 비틀림이 발생했을 때 A-A 부분의 모습을 도시한 단면도,
도 4 는 θ2 이상의 각도로 비틀림이 발생했을 때 A-A 부분의 모습을 도시한 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가변 강성을 갖는 차량용 스테빌라이져바를 더욱 상세히 설명한다.

도 2 를 참조하면, 본 발명의 스테빌라이져바는 (유압장치 없이 장착되는) 종래의 스테빌라이져바와 같이 본체부(10a)와 날개부(10b)를 갖도록 구성된다. 상기 본체부(10a)는, 바(bar) 형상으로서 끝단이 날개부(10b)로 연장되며 외주면에서 길이방향을 따라 제1기어치들(11a)이 돌출된 토션부(11); 및 관(pipe) 형상의 상기 토션부(11)가 내부에 삽입되는 강화부(12);로 구성된다.

상기 강화부(12)는 길이방향을 따라 제2기어치들(12a)이 내주면에 형성된다. 따라서, 상기 제1기어치(11a)는 서로 이웃하는 제2기어치들 사이에서 간극(間隙)을 두고 위치한다.

아울러, 상기 강화부(12)는 외주면에서도 길이방향을 따라 제3기어치들(12b)이 형성된다. 그리고, (강화부 보다) 더 큰 직경을 갖는 관 형상의 제2강화부(13)에 상기 강화부(12)와 토션부(11)는 삽입된다. 상기 제2강화부(13)는 길이방향을 따라 제4기어치들(13a)이 내주면에 형성되어, 상기 제3기어치(12b)는 서로 이웃하는 제4기어치들(13a) 사이에서 간극을 두고 위치하게 된다.

한편, 상기 제1기어치(11a), 제2기어치(12a), 제3기어치(12b) 및 제4기어치(13a)는 도시된 바와 같이 치형(tooth profile)이 동일한 치폭(tooth thickness)을 갖는 사각 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 제2강화부(13)의 내경은 강화부(12)의 내경보다 더 크므로 상기 제3기어치(12b)와 제4기어치(13a) 사이의 간극은 제1기어치(11a)와 제2기어치(12a) 사이의 간극 보다 더 크게 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 스테빌라이져바는 강성이 낮으면 차량의 승차감이 개선되고 강성이 높으면 선회시 핸들링 성능이 개선된다. 따라서, 토션부(11)가 비틀려져 제1기어치(11a)가 제2기어치(12a)에 맞닿게 되는 각도를 θ1 라 하고, 상기와 같이 구성된 본 발명의 본체부(10a)에 낮은 횡가속도가 작용하면, 상기 토션부(11)는 θ1 이하의 각도로 비틀려지되 (강화부의 강성이 작용되지 않으므로) 상대적으로 작은 강성으로 비틀려져 차량의 비대칭 충격에 대해 적절한 롤링 각도(rolling angle)을 제공함으로서 승차감을 향상시킬 수 있다.

그리고, (토션부 및 강화부가 비틀려져) 제3기어치(12b)가 제4기어치(13a)에 맞닿게 되는 각도를 θ2 라 하면, 횡가속도의 증가에 따라 토션부(11)가 θ1 ~ θ2 사이 각도로 비틀려질 때는 도 3 에 도시된 바와 같이 제1기어치(11a)가 제2기어치(12b)에 밀착되어 강화부(12)의 강성과 토션부(11)의 강성 합(合)이 본체부(10a) 강성이 되므로 차량의 롤링 각도를 더 낮출 수 있다.

아울러, 급회전시와 같이 큰 횡가속도가 작용하는 상황에서 토션부(11)와 강화부(12)에 θ2 이상의 비틀림이 발생하면, 도 4 에 도시된 바와 같이 제3기어치(12b)와 제4기어치(13a)가 밀착되어 본체부(10a)의 강성은 토션부(11)의 강성와 강화부(12)의 강성 및 제2강화부(13)의 강성의 합이 된다. 따라서, 상기 본체부(10a)는 높은 강성이 적용되므로 차량의 롤링 각도를 더욱 낮추게 된다.

한편, 상기 본체부의 강성을 더욱 증가시킬 목적으로, 제2강성부의 외주면에 기어치를 추가적으로 형성하고 상기 기어치와 간극을 두고 치합하도록 내주면에 기어치가 형성된 제3강화부 및 제4강화부 등이 계속적으로 추가될 수 있다는 사실은 당업자에게 있어 자명할 것이다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 스테빌라이져바
10a : 본체부
10b : 날개부
11 : 토션부
11a : 제1기어치
12 : 강화부
12a : 제2기어치
12b : 제3기어치
13 : 제2강화부
13a : 제4기어치

Claims (3)

1. 바(bar) 형상의 본체부와, 상기 본체부의 끝단을 차량의 로워암에 연결하는 날개부로 구성되어 상기 로워암에 발생하는 하중에 따라 본체부에 비틀림 변형이 발생하는 차량용 스테빌라이져바에 있어서,
   상기 본체부는, 바 형상으로서 끝단이 날개부와 연결되며 외주면에서 길이방향을 따라 제1기어치들이 돌출된 토션부;와 관(pipe) 형상의 상기 토션부가 내부에 삽입되는 강화부로 구성되고,
   상기 강화부는 길이방향을 따라 제2기어치들이 내주면에 형성되어 상기 제1기어치는 서로 이웃하는 제2기어치들 사이에서 간극(間隙)을 두고 위치하되, 일정 크기 이상으로 토션부의 비틀림 변형이 발생하면 상기 제1기어치는 어느 일측의 제2기어치와 밀착되는 것을 특징으로 하는 가변 강성을 갖는 차량용 스테빌라이져바.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 강화부가 내부에 삽입되는 관 형상의 제2강화부를 더 포함하여 구성되되,
   상기 강화부는 외주면에서 길이방향을 따라 제3기어치들이 형성되고, 제2강화부는 길이방향을 따라 제4기어치들이 내주면에 형성되어 상기 제3기어치는 서로 이웃하는 제4기어치들 사이에서 간극을 두고 위치하되, 일정 크기 이상으로 강화부의 비틀림 변형이 발생하면 상기 제3기어치는 어느 일측의 제4기어치와 밀착되는 것을 특징으로 하는 가변 강성을 갖는 차량용 스테빌라이져바.
   
3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1기어치, 제2기어치, 제3기어치 및 제4기어치는 치형(tooth profile)이 사각 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 강성을 갖는 차량용 스테빌라이져바.
   

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