KR20180036387A - 어퍼 암 - Google Patents

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KR20180036387A
KR20180036387A KR1020160126930A KR20160126930A KR20180036387A KR 20180036387 A KR20180036387 A KR 20180036387A KR 1020160126930 A KR1020160126930 A KR 1020160126930A KR 20160126930 A KR20160126930 A KR 20160126930A KR 20180036387 A KR20180036387 A KR 20180036387A
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rib
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이교민
김승창
송민수
이종욱
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롯데케미칼 주식회사
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Abstract

어퍼 암은 볼트 체결단, 상기 볼트 체결단으로부터 제1 방향으로 분기되어 연장된 연장부, 및 상기 연장부의 양 단부에 위치하는 제1 부시 체결단 및 제2 부시 체결단을 포함하는 섬유 토우, 및 상기 섬유 토우를 감싸며 상기 섬유 토우로부터 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 플랜지 및 상기 플랜지로부터 제2 방향과 교차하는 제3 방향으로 돌출된 웨브(web)를 포함하는 플라스틱 사출물을 포함한다.

Description

어퍼 암{UPPER ARM}
본 기재는 현가 장치의 어퍼 암에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 현가 장치는 주행 중 차량이 노면의 불 균일로부터 소음을 수반하는 진동을 받게 되면서 차체가 흔들리는 현상을 방지하는 작용을 한다.
또한, 이러한 현가 장치는 도로 노면의 상태와 차량의 현재속력 등의 주행조건에 따라 차고의 조정 또는 감쇠력의 조정이 가능하도록 구성되고, 이에 따라 차량의 승차감과 조정안정성을 최적의 상태로 유지시킬 수 있도록 하고 있다.
현가 장치는 스프링과 쇽 업소버(shock absorber) 및 스테빌라이져와 더불어, 한 쌍의 로어 암 및 어퍼 암 등으로 구성된다.
이러한 현가 장치의 구성 요소 중 로어 암의 위쪽에 위치하는 어퍼 암은 기존에 스틸 소재를 스탬핑하는 방식으로 제작되었고, 이에 따라 높은 중량을 가진다.
이러한 어퍼 암의 경량화 및 연비 향상을 위해 알루미늄으로 대체하였으나 원가가 비싼 단점이 있다.
최근, 어퍼 암의 중량을 절감시키고 원가 절감을 위한 하이브리드(스틸+복합소재) 타입의 제품이 개발되었다.
그러나, 하이브리드 타입의 어퍼 암 역시 하중 지지의 역할은 대부분 스틸에서 담당하게 되어 큰 중량 절감은 힘들며, 어퍼 암을 구성하는 이종재질간 박리현상이 발생한다.
일 실시예는, 경량화와 고강성 확보가 가능한 어퍼 암을 제공하고자 한다.
일 측면은 볼트 체결단, 상기 볼트 체결단으로부터 제1 방향으로 분기되어 연장된 연장부, 및 상기 연장부의 양 단부에 위치하는 제1 부시 체결단 및 제2 부시 체결단을 포함하는 섬유 토우, 및 상기 섬유 토우를 감싸며 상기 섬유 토우로부터 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 플랜지 및 상기 플랜지로부터 제2 방향과 교차하는 제3 방향으로 돌출된 웨브(web)를 포함하는 플라스틱 사출물을 포함하는 어퍼 암을 제공한다.
상기 볼트 체결단에 감싸진 볼트, 상기 제1 부시 체결단 및 상기 플라스틱 사출물에 감싸진 제1 스틸링, 및 상기 제2 부시 체결단 및 상기 플라스틱 사출물에 감싸진 제2 스틸링을 더 포함할 수 있다.
상기 웨브는 상기 연장부를 따라 연장된 Y 리브를 포함할 수 있다.
상기 웨브는 상기 제1 방향으로 연장된 제1 일자 리브를 더 포함할 수 있다.
상기 Y 리브는 상기 제1 일자 리브 대비 상기 제3 방향으로 더 돌출될 수 있다.
상기 웨브는 상기 제2 방향으로 연장된 제2 일자 리브를 더 포함할 수 있다.
상기 웨브는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 각각과 다른 방향으로 연장된 제3 일자 리브를 더 포함할 수 있다.
상기 웨브는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 각각과 다른 2 방향으로 연장된 X 리브를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 경량화와 고강성 확보가 가능한 어퍼 암이 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 어퍼 암에서 섬유 토우를 중점으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 어퍼 암에서 플라스틱 사출물을 중점으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ을 따른 단면도이다.
도 4는 도 2에서 Y 리브를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 2에서 제1 일자 리브를 나타낸 사시도이다.
도 6은 도 2에서 제2 일자 리브를 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 2에서 제3 일자 리브 및 X 리브를 나타낸 사시도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 어퍼 암의 제2 방향으로의 변위를 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 어퍼 암의 제2 방향으로의 변위에 대한 반력을 나타낸 그래프이다.
도 10은 일 실시예에 따른 어퍼 암의 제1 방향으로의 변위를 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 어퍼 암의 제1 방향으로의 변위에 대한 반력을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 일 실시예에 따른 어퍼 암을 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 어퍼 암에서 섬유 토우를 중점으로 나타낸 사시도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 어퍼 암에서 플라스틱 사출물을 중점으로 나타낸 사시도이다. 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ을 따른 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 어퍼 암(1000)은 현가 장치의 구성 요소 중 하나이다. 어퍼 암(1000)은 섬유 토우(100), 플라스틱 사출물(200), 볼트(300), 제1 스틸링(400), 제2 스틸링(500)을 포함한다.
섬유 토우(100)는 어퍼 암(1000)의 메인 하중 지지를 담당하며, 어퍼 암(1000)의 중앙에 위치하여 심재 역할을 한다. 섬유 토우(100)는 연속섬유 토우를 포함할 수 있다. 섬유 토우(100)는 볼트 체결단(110), 볼트 체결단(110)으로부터 제1 방향(y)으로 분기되어 연장된 연장부(120), 및 연장부(120)의 양 단부에 위치하는 제1 부시 체결단(130) 및 제2 부시 체결단(140)을 포함한다. 볼트 체결단(110)에는 볼트(300)가 감싸져 있으며, 제1 부시 체결단(130)에는 제1 스틸링(400)이 감싸져 있으며, 제2 부시 체결단(140)에는 제2 스틸링(500)이 감싸져 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 볼트 체결단(110), 연장부(120), 제1 부시 체결단(130), 제2 부시 체결단(140)은 일체로 형성된다.
플라스틱 사출물(200)은 섬유 토우(100)를 감싸고 있다. 플라스틱 사출물(200)은 섬유 토우(100)를 덮어 어퍼 암(1000)의 단면계수를 증대시킨다. 플라스틱 사출물(200)은 롱 파이버 써모 플라스틱(LFT)을 포함할 수 있다. 플라스틱 사출물(200)은 섬유 토우(100)을 감싸고 있으며 섬유 토우(100)로부터 제1 방향(y)과 교차하는 제2 방향(x)으로 연장된 플랜지(210) 및 플랜지(210)로부터 제1 방향(y) 및 제2 방향(x)과 교차하는 제3 방향(z)으로 돌출된 웨브(web)(220)를 포함한다. 여기서, 제1 방향(y), 제2 방향(x), 제3 방향(z)은 서로 직교할 수 있으나, 이에 한정되지 않고 제1 방향(y), 제2 방향(x), 제3 방향(z)은 서로 교차할 수 있다.
이와 같이, 어퍼 암(1000)은 섬유 토우(100) 및 플라스틱 사출물(200)을 포함함으로써, 전체가 복합소재를 사용하기 때문에, 스틸과 복합소재로 제작된 하이브리드 어퍼 암에서 발생되는 이종재질간 박리 현상이 억제된다.
또한, 어퍼 암(1000)은 전체가 스틸 대비 매우 낮은 비중의 복합소재를 100% 사용하기 때문에, 높은 중량 절감이 가능하다.
또한, 어퍼 암(1000)은 플라스틱 사출물(200)이 도 3에 도시된 바와 같이 I자형 단면 구조를 가짐으로써, 강성이 향상된다.
웨브(220)는 복수의 리브(rib)를 포함하며, 이하에서 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 4는 도 2에서 Y 리브를 나타낸 사시도이다.
도 4를 참조하면, 웨브(220)는 Y 리브(221)를 포함한다.
Y 리브(221)는 섬유 토우(100)의 연장부(120)를 따라 제1 방향(y)으로 Y자 형태로 연장되어 있다. Y 리브(221)는 후술할 제1 일자 리브 대비 제3 방향(z)으로 더 돌출된다. Y 리브(221)는 제1 방향(y)에 대한 어퍼 암(1000)의 강성을 보강한다.
도 5는 도 2에서 제1 일자 리브를 나타낸 사시도이다.
도 5를 참조하면, 웨브(220)는 제1 일자 리브(222)를 포함한다.
제1 일자 리브(222)는 제1 방향(y)으로 일자 형태로 연장되어 있다. 제1 일자 리브(222)는 Y 리브(221)와 교차한다. 제1 일자 리브(222)는 제1 방향(y)에 대한 어퍼 암(1000)의 강성을 보강한다.
도 6은 도 2에서 제2 일자 리브를 나타낸 사시도이다.
도 6을 참조하면, 웨브(220)는 제2 일자 리브(223)를 포함한다.
제2 일자 리브(223)는 제2 방향(x)으로 일자 형태로 연장되어 있다. 제2 일자 리브(223)는 Y 리브(221) 및 제1 일자 리브(222)와 교차한다. 제2 일자 리브(223)는 제2 방향(x)에 대한 어퍼 암(1000)의 강성을 보강한다.
도 7은 도 2에서 제3 일자 리브 및 X 리브를 나타낸 사시도이다.
도 7을 참조하면, 웨브(220)는 제3 일자 리브(224) 및 X 리브(225)를 포함한다.
제3 일자 리브(224)는 제1 방향(y) 및 제2 방향(x) 각각과 다른 방향으로 연장되어 있다. 제3 일자 리브(224)는 Y 리브(221)와 교차한다. 제3 일자 리브(224)는 제1 방향(y) 및 제2 방향(x)에 대한 어퍼 암(1000)의 강성을 보강한다.
X 리브(225)는 제1 방향(y) 및 제2 방향(x) 각각과 다른 방향으로 X자 형태로 연장되어 있다. X 리브(225)는 Y 리브(221), 제1 일자 리브(222), 제2 일자 리브(223)와 교차한다. X 리브(225)는 제1 방향(y) 및 제2 방향(x)에 대한 어퍼 암(1000)의 강성을 보강한다.
다시 도 1을 참조하면, 볼트(300)는 볼트 체결단(110) 및 플라스틱 사출물(200)에 감싸져 있다. 구체적으로, 볼트(300)에 직접적으로 볼트 체결단(110)이 감싸지고, 그 위로 플라스틱 사출물(200)이 감싸져 있다.
제1 스틸링(400)은 제1 부시 체결단(130) 및 플라스틱 사출물(200)에 감싸져 있다. 구체적으로, 제1 스틸링(400)에 직접적으로 제1 부시 체결단(130)이 감싸지고, 그 위로 플라스틱 사출물(200)이 감싸져 있다. 제1 스틸링(400)에는 부시가 체결될 수 있다.
제2 스틸링(500)은 제2 부시 체결단(140) 및 플라스틱 사출물(200)에 감싸져 있다. 구체적으로, 제2 스틸링(500)에 직접적으로 제2 부시 체결단(140)이 감싸지고, 그 위로 플라스틱 사출물(200)이 감싸져 있다. 제2 스틸링(500)에는 부시가 체결될 수 있다.
이와 같이, 어퍼 암(1000)의 메인 파트인 섬유 토우(100)와 플라스틱 사출물(200)이 볼트(300), 제1 스틸링(400), 제2 스틸링(500)를 감싸고 있음으로써, 어퍼 암(1000)의 메인 파트와 볼트(300), 제1 스틸링(400), 제2 스틸링(500) 사이에 용접 부위가 존재하지 않기 때문에, 어퍼 암(1000)의 피로성능이 향상된다.
이상과 같은 어퍼 암(1000)은 어퍼 암(1000)에 가해지는 주요 하중을 섬유 토우(100)와 플라스틱 사출물(200)이 분산하여 받음으로써, 어퍼 암(1000)의 강성이 향상된다.
즉, 강성이 향상된 어퍼 암(1000)이 제공된다.
이하, 도 8 내지 도 11을 참조하여 강성이 향상된 어퍼 암(1000)을 확인한 시뮬레이션을 설명한다.
도 8은 일 실시예에 따른 어퍼 암의 제2 방향으로의 변위를 나타낸 도면이다. 도 9는 일 실시예에 따른 어퍼 암의 제2 방향으로의 변위에 대한 반력을 나타낸 그래프이다. 도 9에서 x축은 어퍼 암의 제2 방향으로의 변위(mm)이며, y축은 어퍼 암의 제2 방향으로의 반력(kN)을 나타낸다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 어퍼 암에 제2 방향으로의 변위가 발생되면, 어퍼 암에 제2 방향으로의 반력이 발생되는데, 이를 시뮬레이션을 통해 확인한바, 제2 방향으로의 강성이 11.1kN/mm임을 확인하였다.
대비예로서, 하이브리드(스틸+복합소재) 어퍼 암은 제2 방향으로의 강성이 3.67kN/mm임을 확인하였다.
도 10은 일 실시예에 따른 어퍼 암의 제1 방향으로의 변위를 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 어퍼 암의 제1 방향으로의 변위에 대한 반력을 나타낸 그래프이다. 도 11에서 x축은 어퍼 암의 제1 방향으로의 변위(mm)이며, y축은 어퍼 암의 제1 방향으로의 반력(kN)을 나타낸다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 어퍼 암에 제1 방향으로의 변위가 발생되면, 어퍼 암에 제1 방향으로의 반력이 발생되는데, 이를 시뮬레이션을 통해 확인한바, 제1 방향으로의 강성이 38.9kN/mm임을 확인하였다.
대비예로서, 하이브리드(스틸+복합소재) 어퍼 암은 제1 방향으로의 강성이 34.8kN/mm임을 확인하였다.
이상과 같이, 일 실시예에 따른 어퍼 암(1000)은 어퍼 암(1000)에 가해지는 주요 하중을 섬유 토우(100)와 플라스틱 사출물(200)이 분산하여 받음으로써, 강성이 향상된다.
또한, 어퍼 암(1000)은 섬유 토우(100) 및 플라스틱 사출물(200)을 포함함으로써, 전체가 복합소재를 사용하기 때문에, 스틸과 복합소재로 제작된 하이브리드 어퍼 암에서 발생되는 이종재질간 박리 현상이 억제된다.
또한, 어퍼 암(1000)은 전체가 스틸 대비 매우 낮은 비중의 복합소재를 100% 사용하기 때문에, 높은 중량 절감이 가능하다.
또한, 어퍼 암(1000)은 플라스틱 사출물(200)이 I자형 단면 구조를 가짐으로써, 강성이 향상된다.
또한, 어퍼 암(1000)은 메인 파트인 섬유 토우(100)와 플라스틱 사출물(200)이 볼트(300), 제1 스틸링(400), 제2 스틸링(500)를 감싸고 있음으로써, 어퍼 암(1000)의 메인 파트와 볼트(300), 제1 스틸링(400), 제2 스틸링(500) 사이에 용접 부위가 존재하지 않기 때문에, 어퍼 암(1000)의 피로성능이 향상된다.
본 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
볼트 체결단(110), 제1 방향(y), 연장부(120), 제1 부시 체결단(130), 제2 부시 체결단(140), 섬유 토우(100), 제2 방향(x), 플랜지(210), 제3 방향(z), 웨브(220), 플라스틱 사출물(200)

Claims (8)

  1. 볼트 체결단, 상기 볼트 체결단으로부터 제1 방향으로 분기되어 연장된 연장부, 및 상기 연장부의 양 단부에 위치하는 제1 부시 체결단 및 제2 부시 체결단을 포함하는 섬유 토우; 및
    상기 섬유 토우를 감싸며 상기 섬유 토우로부터 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연장된 플랜지 및 상기 플랜지로부터 제2 방향과 교차하는 제3 방향으로 돌출된 웨브(web)를 포함하는 플라스틱 사출물
    을 포함하는 어퍼 암.
  2. 제1항에서,
    상기 볼트 체결단에 감싸진 볼트;
    상기 제1 부시 체결단 및 상기 플라스틱 사출물에 감싸진 제1 스틸링; 및
    상기 제2 부시 체결단 및 상기 플라스틱 사출물에 감싸진 제2 스틸링
    을 더 포함하는 어퍼 암.
  3. 제1항에서,
    상기 웨브는 상기 연장부를 따라 연장된 Y 리브를 포함하는 어퍼 암.
  4. 제3항에서,
    상기 웨브는 상기 제1 방향으로 연장된 제1 일자 리브를 더 포함하는 어퍼 암.
  5. 제4항에서,
    상기 Y 리브는 상기 제1 일자 리브 대비 상기 제3 방향으로 더 돌출된 어퍼 암.
  6. 제3항에서,
    상기 웨브는 상기 제2 방향으로 연장된
    제2 일자 리브를 더 포함하는 어퍼 암.
  7. 제3항에서,
    상기 웨브는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 각각과 다른 방향으로 연장된 제3 일자 리브를 더 포함하는 어퍼 암.
  8. 제3항에서,
    상기 웨브는 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향 각각과 다른 2 방향으로 연장된 X 리브를 더 포함하는 어퍼 암.
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