KR20140011332A - 차량용 연결 암 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경량이고, 인장력과 압축력 모두에 견디는 강도를 갖고, 제조가 용이하며, 가격적으로도 유리한, 신뢰성이 높은 복합 재료로 이루어지는 차량용 연결 암을 제공한다.
서로 마주하여 설치된 적어도 한 쌍의 금속 박판으로 이루어지는 골격판(7)에 안쪽을 향하여 팽창 돌출하는 엠보스부(13)를 형성하고, 이 엠보스부(13)에 중간 부재(8)의 외측면에 형성한 요부(18)를 끼워 맞추기 때문에, 양쪽 축 부재(J1, J2)로부터 차량용 연결 암에 비틀림력, 인장력, 혹은 압축력이 작용하는 경우, 인장력에 대하여는 골격판(7)이, 압축력에 대하여는 수지제의 중간 부재(8) 및 외판 부재(9)가, 비틀림력에 대하여는 주로 중간 부재(8)와 골격판(7)이, 각각 이것에 대항하여 어떠한 힘에도 견디어내는 강도를 발휘하도록 한 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 연결 암{COUPLING ARM FOR VEHICLE}

본 발명은, 경량이면서 쉽게 변형되지 않는 차량용 연결 암에 관한 것이다.

예를 들어, 컨트롤 암(control arm), 트레일링 암(trailing arm) 등과 같이 축 단부에 고무 부싱(bushing), 볼 조인트(ball joint) 등의 연결부가 마련되어 있는 연결 암이 자동차의 서스펜션에 사용되고 있다.

이러한 연결 암은 일반적으로 전체가 철 계통의 금속으로 형성되어 있지만, 최근에서는 경량화 요청에 따라 수지와 금속으로 이루어지는 복합 재료로 형성되는 것이 여러 가지 제안되었다.

예를 들어, 하기의 특허문헌 1에는, 차체측과 차륜측에 연결되는 암의 차체측 및 차륜측 단부인 끝단 부재를 철제에 의해 형성하고, 양쪽 끝단 부재 사이를 경량의 발포 스티로폼(Styrofoam) 부재로 하고, 끝단 부재와 발포 스티로폼 부재를 상하로부터 성형 판에 의해 샌드위치 형상으로 삽입 압축 유지하여 접착하는 동시에, 외부를 탄소계의 강화 수지 직물로 피복한 서스펜션 암이 개시되어 있다.

하기의 특허문헌 2에는, 힘의 작용점이 되는 부분을 금속 재료에 의해 구성하고, 작용점에서 멀어지는 거리에 따라서 금속 재료가 차지하는 체적의 비율이 감소하고, 수지 재료가 차지하는 체적의 비율이 증가하는 구성으로 하며, 전체적으로 경량이고, 높은 강성의 로봇 등의 링크 구조체가 개시되어 있다.

[특허문헌]

1. 특허문헌1: 특허공개 평10-109511호 공보

2. 특허문헌2: 특허공개 평10-202561호 공보

이와 같은 링크 혹은 암은, 철 계통의 금속 재료와 수지 재료로 구성되어 있기 때문에, 소위 복합 암이라 칭해지고, 차량 부품의 경량화를 꾀한다는 측면에서는 유효하지만, 차량용 연결 암으로서는 강도 신뢰성의 면에서 문제가 있다.

예를 들어, 축선이 서로 평행한 한 쌍의 축 부재에 연결되는 암 (이하 "직축(直軸) 암"이라 약칭한다)이나, 경우에 따라서는 축선이 직교 혹은 소정의 교차각으로 되어 있는 축 부재에 연결되는 암의 경우, 차량의 주행 중에 양쪽 축 부재로부터 비틀림력(Twist power), 인장력, 혹은 압축력이 작용할 수 있어, 이러한 암에서는, 단지 경량화하면 좋은 것이 아니고, 그와 같은 힘에도 견디는 강도를 갖지 않으면 안 된다.

그런데, 상술한 복합 암은, 축과 연결되는 부위를 구성하는 것은 금속일지라도, 중간에 배치되는 것은 수지에 의해 구성되고, 금속 재료로 이루어지는 부재가 양쪽 축 부재 사이에 전체 길이에 걸쳐 존재하지 않는 관계로, 상기 어떠한 힘에 대하여도 좋은 강도를 갖는 것이라고 할 수 없고, 신뢰성 측면에서 불충분한 것이다. 또한, 수지 재료를 이용한 연결 암은, 대체로, 수지를 보강하는 것으로서 섬유를 사용하지 않으면 안 되고, 제조가 번거로워서, 가격적으로도 만족할 수 있는 것이 아니다.

본 발명은, 상기 종래 기술에 따른 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 경량이고, 비틀림력, 인장력, 혹은 압축력의 어떠한 힘에도 견디는 강도를 갖고 변형되지 않고 신뢰성이 높고, 제조가 용이하여 가격적으로도 유리한, 복합 재료로 이루어지는, 차량용 연결 암을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태는, 일단부의 관통 구멍에 제1 축 부재가, 타단부의 관통 구멍에 제2 축 부재가 각각 삽입 통과하고, 상기 제1 축 부재 및 상기 제2 축 부재로 비틀림력, 인장력, 혹은 압축력이 작용하는 차량용 연결 암으로서, 단부에 상기 제1 및 제2 축 부재가 삽입 통과하는 관통 구멍이 개설된 서로 마주하여 설치된 적어도 한 쌍의 금속 박판으로 이루어진 골격판들과, 상기 골격판들 사이에 마련되는 수지제의 중간 부재와, 상기 골격판들 각각의 외측면에 마련되고 상기 중간 부재와의 사이에서 상기 골격판들 각각을 끼워 유지하는 수지제의 외판 부재를 포함하고, 상기 골격판에, 상기 한쪽의 관통 구멍으로부터 다른 쪽의 관통 구멍까지 연장하고, 안쪽으로 향하여 팽창 돌출하는 엠보스부를 형성하고, 상기 엠보스부에 상기 중간 부재의 외측면에 형성된 요부를 끼워 맞춘 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 서로 마주하여 설치한 적어도 한 쌍의 금속 박판으로 이루어지는 골격판에 안쪽을 향하여 팽창 돌출하는 엠보스부를 형성하고, 이 엠보스부에 중간 부재의 외측면에 형성한 요부를 끼워 맞추기 때문에, 양쪽 축 부재로부터 차량용 연결 암에 비틀림력, 인장력, 혹은 압축력이 작용할 경우, 인장력에 대해서는 골격판이, 압축력에 대하여는 수지제의 중간 부재 및 외판 부재가, 비틀림력에 대하여는 주로 중간 부재와 골격판이, 각각 대항하고, 어떠한 힘에도 견디어내는 강도를 발휘하게 된다. 따라서, 차량용 연결 암은, 경량일 뿐만 아니라, 잘 병형되지 않고, 신뢰성이 높게 된다. 또한, 골격판, 중간 부재 및 외판 부재를 중첩되도록 하여 제조할 수 있으므로, 제조가 용이하고 가격적으로도 불리하지 않다.

엠보스부는, 골격판의 한쪽의 관통 구멍으로부터 다른 쪽의 관통 구멍까지 연장하도록 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 골격판 전체가 엠보스부에 의해 보강되게 되고, 인장력, 비틀림력에 대하여 큰 강도를 발휘하게 된다.

외판 부재는, 골격판의 엠보스부에 끼워맞춰지는 볼록부를 내면에 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 외판 부재에 골격판에 정확하게 합치하고, 외판 부재가 바깥 쪽으로부터 골격판의 변형을 방지하게 된다. 또한, 전체적으로 콤팩트해 지고, 외관도 양호한 차량용 연결 암이 된다.

중간 부재 및 외측 부재는, 골격 부재를 덮도록 일체로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 형성 및 제조가 용이한 차량용 연결 암이 된다.

골격판은, 각각 동일한 형상으로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 가격적으로 유리한 차량용 연결 암이 된다.

제1 축 부재 및 제2 축 부재는, 축선이 서로 평행 상태가 되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 경량이고, 비틀림력, 인장력, 혹은 압축력의 어떠한 힘에도 견디는 강도를 가지며, 변형되지 않아서 신뢰성이 높고, 제조가 용이하고 가격적으로도 유리하며, 편형하고 콤팩트한 직축 암이 된다.

본 발명의 또 다른 목적, 특징 및 특질은, 이후의 설명 및 첨부 도면에 예시되는 바람직한 실시의 형태를 참조함으로써, 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 차량용 연결 암을 나타내는 사시도이다.
도 2는 동 차량용 연결 암의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 3-3 선에 따르는 단면도이다.
도 4는 도 1의 4-4 선에 따르는 단면도이다.
도 5는 골격판의 엠보스부를 나타내는 개략단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.

본 실시 형태에 따른 차량용 연결 암은, 승용차의 서스펜션에 사용되는 서스펜션 암이고, 일단은 서브프레임(도시하지 않음) 측에 연결되며, 타단은 차륜 측에 부착될 수 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 차량용 연결 암(1)은, 반원 형상으로 된 양단부(2, 3), 완만한 원호 형상으로 된 중간부(4)를 포함하고, 전체적으로 가늘고 긴 형상을 하고 있으며, 양단부(2, 3)에는 각각 관통 구멍(5, 6)이 개설되어 있다.

이 차량용 연결 암(1)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 서로 마주하여 설치된 한 쌍의 강판(예를 들어, 얇은 두께의 고장력 강판) 등의 금속 박판으로 이루어지고 암 전체를 보강하도록 전체 길이에 걸쳐 마련된, 해당 암의 골격을 구성하는 골격판(7), 양 골격판(7) 사이에 전체 길이에 걸쳐 마련된 수지제의 중간 부재(8), 각각의 골격판(7)의 외측면에 마련된 수지제의 외판 부재(9)를 포함한다.

양단부(2, 3)의 관통 구멍(5, 6) 내에는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 카라(collar) 부재(10)가 압입되고, 칼라 부재(10) 내에는 방진 부재(11)를 통해 원통형 칼라(12)가 마련되어 있다.

골격판(7)은 경량화를 위해 박판에 의해 형성되어 있지만, 축선 방향으로부터의 압축력에 대하여 구부러지기 쉬우므로, 도 2 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 엠보스부(embossed part)(13)가 형성되어 있다. 엠보스부(13)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 관통 구멍(5, 6) 사이의 골격판(7)을 안쪽을 향하여 약간 팽창 돌출시킴으로써 형성되어 있다.

이와 같이 안쪽을 향하여 팽창 돌출하는 엠보스부(13)를 형성하면, 만일, 축선 방향으로부터 작용하는 압축력에 의해 구부러져도, 바깥쪽을 향하여 변형하지 않고, 반드시 안쪽을 향하여 변형하게 된다. 이 경우, 양 골격판(7) 사이에, 압축력에 대항하는 능력이 높은 수지제의 중간 부재(8)를 마련하면, 중간 부재(8)에 의해 골격판(7)의 구부러짐을 확실히 방지 가능하게 된다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 골격판(7)의 구부러짐을 방지하는데 도움이 되도록 한 쌍의 골격판(7) 사이에 수지제의 중간 부재(8)를 마련하고 있다.

또한, 이 골격판(7)은 수지제의 중간 부재(8)와 외판 부재(9)에 의해 협지되고(샌드위치되고), 이 협지에 의해서도 골격판(7)의 변형이 규제되도록 하고 있다. 골격판(7)은, 한 쌍이 마련되어져 있지만, 양자 동일 형상의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 서로 다른 형상의 것보다 양산 가능하여, 가격적으로 유리하게 된다.

중간 부재(8)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 상하 한 쌍의 피스 부재(piece member, 8a, 8b)로 이루어진다. 각 피스 부재(8a, 8b)는 양단부에 마련되고 반원 형상의 파지부(16)와, 양 파지부(16) 사이에 일체로 형성된 축 직각 단면이 대략 U 자 형상인 중간 판부(17)로 구성되어 있다. 파지부(16)는 관통 구멍(5, 6) 내에 마련된 칼라 부재(10)의 바깥 둘레를 상하로부터 파지하는 부분이고, 중간 판부(17)는 양 골격판(7) 사이에 위치하고, 도 4에 나타내는 바와 같이, 그 외측면에는 골격판(7)의 엠보스부(13)가 끼워 맞춰지는 요부(18)가 형성되어 있다. 중간 판부(17) 위쪽 모서리부 및 아래쪽 모서리부에는, 후술하는 외판 부재(9)의 계합 턱(23, engaging claws)이 계합되는 피계합 모서리부(21)이 형성되어 있다. 중간 판부(17)는 축 직각 단면이 대략 U 자 형상이고, 측판부(19)와 바닥 판부(20)로 구성되어 있지만, 이와 같이 U 자 형상으로 형성함으로써, 내부의 과잉 두께(internal excess thickness)를 제거하고, 차량용 연결 암(1)의 경량화를 도모하고 있다.

외판 부재(9)는 도 2, 도 4에 나타내는 바와 같이, 골격판(7)과 중간 부재(8)를 덮도록 마련되어져 있지만, 내측면에는 골격판(7)의 엠보스부(13) 내로 끼워지는 볼록부(22)가 형성되어 있고, 또한 상하 양단부에는, 안쪽으로 돌출하는 모서리부(9a, 9b)가 마련되고, 모서리부(9a, 9b)의 안쪽 단부에는 중간 부재(8)의 피계합 모서리부(21)와 계합하는 계합턱(23)이 형성되어 있다.

다음에 작용을 설명한다.

이와 같이 구성된 차량용 연결 암(1)을 조립하기 위해서는, 우선, 외판 부재(9) 내에 골격판(7)을 수납하고, 외판 부재(9)의 볼록부(22)와 골격판(7)의 엠보스부(13)를 끼워 맞춘 것을 2개 준비한다. 그 다음에, 이 양자 사이에 중간 부재(8)를 배치하고, 중간 부재(8)의 요부(오목부)(18)와 골격판(7)의 엠보스부(13)를 끼워 맞춘다. 그리고, 양 외판 부재(9)의 계합턱(23)을 중간 부재(8)의 피계합 모서리부(21)와 계합하면, 외판 부재(9), 골격판(7) 및 중간 부재(8)를 일체적으로 조립할 수 있다.

위와 같이 조립한 후, 양단부(2, 3)의 관통 구멍(5, 6)에 칼라 부재(10)를 압입하고, 칼라 부재(10) 내에 방진 부재(11)를 갖는 부싱(8)을 눌러 끼우면, 차량용 연결 암(1)이 된다.

또한, 이와 같은 조립에 의한 경우뿐만 아니라, 골격판(7)의 관통 구멍(5, 6)에 칼라 부재(10)를 눌러 끼운 것을 미리 형성하고, 이것을 금형 내에 설치하고, 수지 재료를 주입하여 전체를 주조하여, 중간 부재(8)와 외판 부재(9)를 일체로 형성하여도 좋다.

어떠한 경우일지라도, 경량의 차량용 연결 암(1)을 용이하게 제조할 수 있고, 가격적으로도 유리하지만, 전자로 조립할 경우는, 가격적으로 유리하고, 후자의 주조 경우는, 작업성 측면에서 유리하다.

차량용 연결 암(1)은, 예를 들어, 단부(2)의 관통 구멍(5)에는, 차량의 서브프레임과 연결하기 위해서 볼트 등의 제1 축 부재(J1)가 삽입 통과되고, 단부(3)의 관통 구멍(6)에는 차륜측과 연결하기 위해서 볼트 등의 제2 축 부재(J2)가 삽입 통과되며, 차량에 직축 암으로서 설치할 수 있다.

부착된 차량용 연결 암(1)에 대하여는, 차량 주행 중, 비틀림력, 인장력, 혹은 압축력이 양쪽 축 부재(J)로부터 작용하게 된다. 이와 같은 각종 힘에 대하여, 얇은 두께의 강판으로 이루어지는 골격판(7)은 대체로 인장력에 대항하는 강도를 발휘하고, 수지제의 중간 부재(8)와 수지제의 외판 부재(9)는 대체로 압축력에 대항하는 강도를 발휘하게 된다.

특히, 본 실시 형태의 골격판(7)은, 차량측의 제1 축 부재(J1)로부터 차륜측의 제2 축 부재(J2)까지, 전체 길이에 걸쳐 존재하도록 구성되어 있으므로, 인장력에 대하여는 큰 강도를 발휘하게 된다.

또한, 양 골격판(7)은, 모두 양단부 사이에 안쪽을 향하여 약간 팽창 돌출된 엠보스부(13)가 형성되어 있으므로, 도 5에 나타내는 바와 같이, 엠보스부(13)가 있는 중앙 부분(C)은 변형되기 어렵지만, 상부(U) 혹은 하부(L)는, 비틀림력이 작용하면, 만곡 점(M1 혹은 M2)을 중심으로 하여 바깥쪽 혹은 안쪽으로 변형하려고 한다.

그런데, 본 실시 형태에서는, 골격판(7)의 내측에는, 압축력에 대항하는 강도를 발휘하는 수지제의 중간 부재(8)를 마련하고 있으므로, 골격판(7)의 내부로의 휘어짐 변형은 중간 부재(8)에 의해 규제된다. 또한, 골격판(7)의 외측에는, 외판 부재(5)가 마련되고, 이 외판 부재(9 )의 계합턱(23)이 중간 부재(8)의 피계합 모서리부(21)와 계합되어 있으므로, 골격판(7)의 바깥쪽으로의 휘어짐 변형도 외판 부재(9)와 중간 부재(8)의 계합 연결에 의해 규제된다. 따라서, 양 골격판(7)은, 상하는 물론, 바깥쪽으로의 개방(opening) 변형 혹은 안쪽으로의 닫힘(closing) 변형이 발생하지 않고, 암 전체를 보강하는 골격으로서 기능 하게 된다.

본 발명은, 상술한 실시 형태에만 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상 내에 있어서 당업자에 의해 갖가지 변경이 가능하다. 예를 들어, 상술한 실시 형태는 차량의 서스펜션 암에 대해서 설명하였지만, 본 발명은, 이것에만 한정되는 것이 아니고, 여러 가지의 차량용 연결 암에 동일하게 실시 가능하다. 또한, 축 직접 암으로서 사용할 뿐만 아니라, 여러 가지의 경사 상태로 축부가 삽입 통과된 암으로서 사용할 수 있다. 더욱이, 상기 골격판(7)은 한 쌍뿐만 아니라, 중간 부재(8)가 개재되어 있으면, 다수 개 마련하여 좋다.

(산업상 이용 가능성)

본 발명은, 경량으로 변형하기 어렵고, 제조가 용이하며, 가격적으로도 유리한, 강도적으로 신뢰성이 높은 복합 재료로 이루어지는 차량용 연결 암으로서 적합하게 이용할 수 있다.

본 출원은, 2011년 3월 14일에 출원된 일본 특허출원 번호 2011-055474호에 기초하고 있고, 그것의 개시 내용은, 전체적으로 참조로서, 본 명세서에 포함된다.

1 : 차량용 연결 암 5, 6 : 관통 구멍
7 : 골격판 8 : 중간 부재
8a, 8b : 피스 부재 9 : 외판 부재
13 : 엠보스부 16 : 파지부
17 : 중간 판부 18 : 요부
19 : 측판부 20 : 바닥 판부
21 : 피계합 모서리부 23 : 계합턱
J1 : 제 1 축 부재 J2 : 제 2 축 부재

Claims (6)

1. 일단부에 개설된 관통 구멍에 제1 축 부재가 삽입 통과되고, 타단부에 개설된 관통 구멍에 제2 축 부재가 삽입 통과되며, 상기 제1 축 부재 및 상기 제2 축 부재로부터 비틀림력, 인장력, 혹은 압축력이 작용하는 차량용 연결 암에 있어서,
   단부에 상기 제1 축 부재 및 상기 제2 축 부재가 삽입 통과하는 관통 구멍이 개설된 서로 마주하여 설치된 적어도 한 쌍의 금속 박판으로 이루어진 골격판들;
   상기 골격판들 사이에 마련된 수지제의 중간 부재; 그리고
   상기 각각의 골격판의 외측면에 마련되고, 상기 중간 부재와의 사이에 상기 각각의 골격판을 협지하는 수지제의 외판 부재들을 포함하고,
   상기 골격판에 안쪽을 향하여 팽창 돌출하는 엠보스부가 형성되고, 상기 엠보스부에 상기 중간 부재의 외측면에 형성된 요부가 끼워 맞춰지는 차량용 연결 암.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 엠보스부는 상기 골격판의 한쪽의 관통 구멍으로부터 다른 쪽의 관통 구멍까지 연장하는 차량용 연결 암.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 외판 부재는 상기 골격판의 엠보스부에 끼워 맞춰지는 볼록부를 내면에 구비하는 차량용 연결 암.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 중간 부재 및 외측 부재는 상기 골격 부재를 덮도록 일체로 형성되는 차량용 연결 암.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 골격판은 각각 동일한 형상으로 된 것을 특징으로 하는 차량용 연결 암.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 축 부재 및 제2 축 부재는 축선이 서로 평행한 차량용 연결 암.

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