KR20180090877A - 컨트롤 아암 - Google Patents

Abstract

서로 떨어져 설치되는 한 쌍의 장착부(12)와, X 방향으로 연장되어 한 쌍의 장착부(12)를 연결하는 본체부(11)를 구비하고, 본체부(11)는, X 방향에 있어서의 어느 한 위치의 X 방향과 직교하는 단면에 있어서, 제1 꼭대기부(13a)를 갖고 또한 제1 꼭대기부(13a)로부터 Y 방향에 있어서의 일방측을 향해 V자형으로 열리는 제1 V자형 부재(13), 및 제2 꼭대기부(14a)를 갖고 또한 제2 꼭대기부(14a)로부터 Y 방향에 있어서의 타방측을 향해 V자형으로 열리는 제2 V자형 부재(14)를 포함하고, 상기 단면에 있어서, 제1 꼭대기부(13a)와 제2 꼭대기부(14a)가 접합되어 있으며, 본체부(11)의 X 방향에 있어서의 중심 위치의 X 방향과 직교하는 단면에 있어서, 제1 V자형 부재(13) 및 제2 V자형 부재(14)의 열림 각도는, 각각 150° 이하인, 컨트롤 아암(10).

Description

컨트롤 아암

본 발명은, 자동차의 서스펜션의 컨트롤 아암에 관한 것이다.

컨트롤 아암(서스펜션 아암으로도 불린다)은, 차륜의 움직임을 컨트롤하기 위한 아암이다. 노면으로부터의 충격을 완화하여, 승차감은 물론, 주행 성능 및 차고(車高) 등을 결정하는 중요한 부품이다.

도 15를 이용하여, 자동차의 서스펜션에 있어서의 I형의 컨트롤 아암(1)의 장착 상황을 설명한다. 도 15는, 컨트롤 아암(1)을 차체 상부로부터 내려다본 상태이다.

도 15에 예시한 바와 같이, 컨트롤 아암(1)은, 차체(보디)(2)와 차축(엑셀)(3)을 연결하는 장척형상의 부품이다. 보다 구체적으로는, 컨트롤 아암(1)은, 보디(2)의 전후 방향 또는 좌우 방향에 있어서의 엑셀(3)의 위치 결정을 행함과 더불어, 보디(2)에 대한 엑셀(3)의 상하 방향으로의 이동을 가능하게 하기 위한 부품이다.

컨트롤 아암(1)은, 예를 들어, 연결 브래킷(4) 또는 연결 튜브(도시 생략)를 개재하여 보디(2) 및 엑셀(3)에 회동 자유롭게 장착된다. 컨트롤 아암(1)은, 엑셀(3)이 상하 방향으로 변위하면, 보디(2) 및 엑셀(3)에 대해서 회동함과 더불어 본체부가 비틀림 변형함으로써, 타이어(5)의 움직임을 적정하고 유연하게 컨트롤한다. 이것에 의해, 타이어(5)의 접지성이 향상하여, 자동차의 선회시의 조종 안정성을 향상시킬 수 있다. 또, 타이어(5)가 보도 등의 단차를 넘을 때에 보디(2)가 받는 충격을 완화할 수 있다.

컨트롤 아암에는, 도 15에 예시하는 I자형의 외형을 갖는 I형 아암(이하 「I 아암」이라고 한다)(1), 및 A자형의 외형을 갖는 A형 아암이 있다. 이 중, I 아암(1)은, 구조가 단순하기 때문에 제조 비용의 상승이 억제되므로, 많은 차종, 특히 링크식 서스펜션을 갖는 차종에 채용된다. I 아암(1)의 본체부에는, 지금까지, 환봉강 또는 강관이 이용되어 왔는데, 환봉강에서는 중량이 커지고, 강관에서는 비용이 커진다.

상기 서술한 바와 같이, I 아암(1)은, 조종 안정성 및 승차감을 향상시키기 위해서 매우 중요한 부품이다. 보디(2)의 전후 방향 또는 좌우 방향에 있어서의 엑셀(3)의 위치 결정을 확실히 행하기 위해서, I 아암(1)에는, 소정의 인장 강도 및 압축 강도를 구비하는 것이 요구된다. 또한, 엑셀(3)을 상하 방향으로 유연하게 변위시키기 위해서, I 아암(1)에는, 엑셀(3)의 상하 방향으로의 변위에 수반하여 비틀림 응력이 부하된 경우에, 굽힘 변형을 발생시키지 않고 유연하고 양호하게 비틀림 변형을 발생시키는 특성을 구비하는 것이 요구된다. 이로 인해, 지금까지도, I 아암(1)의 단면 형상을 고안한 발명이 다수 제안되고 있다.

예를 들어, 단면 원형의 I 아암(특허 문헌 1), 단면 W자형(특허 문헌 2), 단면 U자형(특허 문헌 3, 4, 도 14(b) 참조) 등이 제안되고 있다. 또한, 로어 아암 본체의 휠측 장착부와 차체측 장착부 사이에 스태빌라이저 장착부를 설치한 자동차의 로어 아암에 있어서, 차체측 장착부측을 거의 십자 형상으로 한 자동차의 로어 아암이 개시되어 있다(특허 문헌 5, 도 13(b) 참조).

일본국 특허공개 2010－76473호 공보 일본국 특허공표 2004－533355호 공보 일본국 특허공개 2009－286325호 공보 일본국 특허공표 2012－509800호 공보 일본국 특허공개 2000－142052호 공보

상기한 대로, I 아암의 단면 형상을 여러가지로 고안한 예는 보고되고 있으나, 더 나은 조종 안정성 및 승차감의 향상이 최근 강하게 요구되기 때문에, 비틀림 강성을 더욱 저하시키는 것이 요구된다.

본 발명은, 경량이고 높은 좌굴 강도를 가지며, 또한 비틀림 강성이 낮고 양호한 비틀림 변형 성능을 구비한 컨트롤 아암을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는, 열심히 연구한 결과, 2개의 V자형 부재들을 꼭대기부에서 접합한 본체부를 채용함으로써, 경량이고 높은 좌굴 강도를 가지며, 또한 비틀림 강성이 낮고, 양호한 비틀림 변형 성능을 구비한 컨트롤 아암이 얻어지는 것을 찾아냈다.

본 발명은, 이하와 같다.

(1) 서로 떨어져 설치되는 한 쌍의 장착부와, 제1 방향으로 연장되어 상기 한 쌍의 장착부를 연결하는 본체부를 구비한 컨트롤 아암으로서,

상기 본체부는, 상기 제1 방향에 있어서의 어느 한 위치의 상기 제1 방향과 직교하는 단면에 있어서,

제1 꼭대기부를 갖고 또한 상기 제1 꼭대기부로부터 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향에 있어서의 일방측을 향해 V자형으로 열리는 제1 V자형 부재, 및

제2 꼭대기부를 갖고 또한 상기 제2 꼭대기부로부터 상기 제2 방향에 있어서의 타방측을 향해 V자형으로 열리는 제2 V자형 부재를 포함하며,

상기 단면에 있어서, 상기 제1 꼭대기부와 상기 제2 꼭대기부가 접합되어 있고,

상기 본체부의 상기 제1 방향에 있어서의 중심 위치의 상기 제1 방향과 직교하는 단면에 있어서, 상기 제1 V자형 부재 및 상기 제2 V자형 부재의 열림 각도는, 각각 150° 이하인, 컨트롤 아암.

(2) 상기 제1 꼭대기부 및 상기 제2 꼭대기부에 있어서의 곡률 반경은 각각 1~10mm인,

상기 (1)에 기재된 컨트롤 아암.

(3) 상기 한 쌍의 장착부의 상기 제1 방향에 있어서의 간격을 L로 했을 때에, 상기 제1 꼭대기부와 상기 제2 꼭대기부가 접합되어 있는 부분의 합계 길이는 L/20 이상인,

상기 (1) 또는 (2)에 기재된 컨트롤 아암.

(4) 상기 한 쌍의 장착부의 상기 제1 방향에 있어서의 간격을 L로 했을 때에, 상기 제1 꼭대기부와 상기 제2 꼭대기부가 접합되어 있는 부분의 합계 길이는 L 미만인,

상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한쪽에 기재된 컨트롤 아암.

(5) 상기 제1 V자형 부재 및 상기 제2 V자형 부재는, 인장 강도가 390MPa급 이상인 강판에 의해 구성되는,

상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한쪽에 기재된 컨트롤 아암.

(6) 상기 강판의 두께는 2~3mm인,

상기 (5)에 기재된 컨트롤 아암.

본 발명에 의하면, 경량이고 높은 좌굴 강도를 가지며, 또한 비틀림 강성이 낮고 양호한 비틀림 변형 성능을 구비한 컨트롤 아암을 얻는 것이 가능해진다.

도 1(a)는, 본 발명의 일실시 형태에 따르는 컨트롤 아암의 사시도이고, 도 1(b)는, 장착부를 설명하기 위한 도면이다.
도 2(a)는, 본 발명의 일실시 형태에 따르는 컨트롤 아암의 평면도이고, 도 2(b)는, 측면도이다.
도 3은, A-A 단면에 있어서의 본체부의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르는 컨트롤 아암이 구비하는 본체부의, 제1 방향과 직교하는 단면에 있어서의 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는, 제1 꼭대기부와 제2 꼭대기부의 접합 방법의 예(a：플레어 용접, b：겹침 용접)를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은, 열림 각도(α)와 비틀림 강성의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은, 열림 각도(α)와 좌굴 강도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 8은, 비교예 1의 컨트롤 아암의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는, 비교예 2의 컨트롤 아암의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은, 본 발명예 1의 컨트롤 아암의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은, 실시예 3에 있어서의 비틀림 강성의 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는, 실시예 3에 있어서의 좌굴 강도의 평가 결과를 나타낸 그래프이다.
도 13은, 비교예 3의 컨트롤 아암의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는, 비교예 4의 컨트롤 아암의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는, 자동차의 서스펜션에 있어서의 I형의 컨트롤 아암의 장착 상황을 예시한 설명도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 일실시 형태에 따르는 컨트롤 아암에 대해 설명한다. 또한, 컨트롤 아암이란, 자동차의 차체 및 차축을 연결하여 차축의 차체 전후 방향의 위치 결정을 행하면서, 차축이 차체에 대해서 상하 방향으로 변위하는 것을 가능하게 하기 위한 부품이다.

도 1(a)는, 본 발명의 일실시 형태에 따르는 컨트롤 아암(10)의 사시도이다. 컨트롤 아암(10)은, 본체부(11)와, 한 쌍의 장착부(12)를 구비한다. 도 1(a)에 도시한 바와 같이, 한 쌍의 장착부(12)는, 서로 떨어져 설치되어 있고, 본체부(11)는, 제1 방향(도 1(a)에 도시된 X 방향)으로 연장되어, 한 쌍의 장착부(12)를 연결한다.

도 1(b)는, 장착부(12)를 설명하기 위한 도면이다. 장착부(12)는, 연결 튜브 또는 연결 브래킷과 연결하기 위한 부품이다. 본 실시 형태에 있어서는, 장착부(12)는, 중공의 원통형의 형상을 갖고 있고, 도 1(b)에 도시한 바와 같이, 장착부(12)의 외주면(12a)에 본체부(11)가 접합되어 있다. 도 1(b)에 있어서는, 본체부(11)와 장착부(12)의 접합 개소(11a)를 점선으로 나타내고 있다.

도 2(a)는, 본 발명의 일실시 형태에 따르는 컨트롤 아암(10)의 평면도이며, 도 2(b)는, 측면도이다. 그리고, 도 3은, 본체부(11)의 제1 방향의 중심 위치에서의, 제1 방향과 직교하는 단면(도 2(a)에 도시된 A-A 단면)에 있어서의 본체부(11)의 형상을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본체부(11)는, 제1 V자형 부재(13) 및 제2 V자형 부재(14)를 포함하고, A-A 단면에 있어서, X자형의 형상을 갖고 있다.

제1 V자형 부재(13)는, A-A 단면에 있어서, 제1 꼭대기부(13a)를 갖고, 제1 꼭대기부(13a)로부터 제1 방향과 직교하는 제2 방향(도 3에 도시된 Y 방향)에 있어서의 일방측을 향해 V자형으로 열리는 형상을 갖는다. 마찬가지로, 제2 V자형 부재(14)는, A-A 단면에 있어서, 제2 꼭대기부(14a)를 갖고, 제2 꼭대기부(14a)로부터 제2 방향에 있어서의 타방측을 향해 V자형으로 열리는 형상을 갖는다. 그리고, A-A 단면에 있어서, 제1 꼭대기부(13a)와 제2 꼭대기부(14a)는 접합되어 있다.

또, A-A 단면에 있어서, 제1 V자형 부재(13)의 열림 각도(α₁) 및 제2 V자형 부재(14)의 열림 각도(α₂)는, 각각 150° 이하로 설정된다. 본체부(11)가 상기의 형상을 가짐으로써, 경량이고 높은 좌굴 강도를 갖는 컨르롤 아암(10)이 얻어진다.

열림 각도(α₁ 및 α₂)는, 동일한 각도인 것이 바람직하다. 또, 제1 V자형 부재(13)와 제2 V자형 부재(14)는, A-A 단면에 있어서, 제1 방향 및 제2 방향과 직교하는 제3 방향(도 3에 도시된 Z 방향)으로 연장되고 또한 본체부(11)의 중심을 통과하는 가상적인 직선(도 3에 있어서 일점쇄선으로 나타낸 직선)을 대칭축으로 하여 선대칭인 것이 바람직하다. 제1 V자형 부재(13)와 제2 V자형 부재(14)가 양호한 대칭성을 가짐으로써, 좌굴 강도와 비틀림 변형 성능이 보다 향상한다.

또한, V자형 부재는, 엄밀히 좌우 대칭일 필요는 없다. V자형 부재의 대칭성은, 본 발명의 컨트롤 아암이 발휘하는 효과를 해치지 않는 한 허용된다. 제조 상황에 의한 불균일함에 의한 비대칭성, 차체의 구조에 적절하게 설계 변경한 경우의 비대칭성은, 본 발명의 V자형 부재에 포함된다. 제1 V자형 부재와 제2 V자형 부재는, 각각이 대칭들인 것을 조합하여 사용해도 되고, 어느 한쪽이 대칭인 것을 조합하여 사용해도 되며, 각각이 비대칭들인 것을 조합하여 사용해도 된다.

또, 열림 각도(α₁ 및 α₂)는, 0°도 포함하는 것으로 한다. 그 경우에는, 도 4에 도시한 단면 형상이 되지만, 이러한 형상이어도, 2개의 부재가 꼭대기부에서 접합되어 있으므로, 뛰어난 좌굴 강도 및 비틀림 변형 성능을 발휘한다.

또한, 도 3을 참조하여, 제1 꼭대기부(13a) 및 제2 꼭대기부(14a)에 있어서의 곡률 반경(R₁, R₂)은, 각각 1~10mm인 것이 바람직하다. 곡률 반경이 1mm 미만이면, V자형 부재를 성형할 때에 균열이 발생할 우려가 있다. 한편, 곡률 반경이 10mm를 초과하면, V자형이 되지 않게 된다. 또한, 본 발명에 있어서, 곡률 반경은, 제1 꼭대기부(13a) 및 제2 꼭대기부(14a)의 두께 중앙 부분에서의 곡률 반경의 값을 가리킨다.

본 실시 형태에 있어서는, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 본체부(11)의 중심 위치를 포함하는 영역에 있어서, 제1 꼭대기부(13a)와 제2 꼭대기부(14a)가 접합되어 있다. 본체부(11)의 중심 위치에 있어서 제1 꼭대기부(13a)와 제2 꼭대기부(14a)를 용접하는 경우에는, 본체부(11)의 양단부에 있어서 용접 클램프로 재료를 누를 때에, 제1 V자형 부재(13) 및 제2 V자형 부재(14)에 균등하게 하중을 부가할 수 있어, 안정된 용접이 가능하기 때문에 바람직하다.

접합 위치에 대해서는, 상기의 예에 한정되지 않는다. 제1 꼭대기부(13a)와 제2 꼭대기부(14a)는, 제1 방향에 있어서의 어느 한 위치에 있어서 접합되어 있으면 된다. 단, 최단부 위치에 있어서 용접하면, 본체부(11)와 장착부(12)의 용접 부분에 간섭하여, 간섭 부분의 용접 안정성이 열화할 가능성이 있다. 이로 인해, 최단부로부터 5mm 이상 떨어진 영역에 있어서 접합하는 것이 바람직하다.

또, 제1 꼭대기부(13a)와 제2 꼭대기부(14a)는, 본체부(11)의 전체 길이에 걸쳐서 접합되어 있을 필요는 없다. 제1 꼭대기부(13a)와 제2 꼭대기부(14a)가 접합되어 있는 부분의 길이를 바꿈으로써, 컨트롤 아암(10)의 좌굴 강도와 비틀림 강성의 밸런스를 조정하는 것이 가능해진다. 즉, 접합 길이를 크게 함으로써 좌굴 강도를 높일 수 있고, 한편, 작게 함으로써 비틀림 강성을 저감할 수 있다.

한 쌍의 장착부(12)의 제1 방향에 있어서의 간격을 L로 했을 때에, 제1 꼭대기부(13a)와 제2 꼭대기부(14a)의 접합 길이(L_W)는, 좌굴 강도를 높이기 위해서는, L/20 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 접합 길이가 작으면, 큰 비틀림이 생긴 경우에, 접합 개소에 응력이 집중하여, 접합 부분이 박리될 우려가 있다. 그로 인해, 접합 길이(L_W)는, 6L/20 이상인 것이 보다 바람직하다. 한편, 접합 길이(L_W)는, 비틀림 강성을 저감하기 위해서는, L 미만으로 하는 것이 바람직하고, 12L/20 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 제1 꼭대기부(13a)와 제2 꼭대기부(14a)의 접합은, 연속적으로 행해지고 있어도 되고, 단속적으로 행해지고 있어도 된다. 접합 부분이 단속적인 경우에는, 접합 길이(L_W)는, 접합되어 있는 부분의 합계 길이로 한다.

도 5는, 제1 꼭대기부(13a)와 제2 꼭대기부(14a)의 접합 방법의 예(a：플레어 용접, b：겹침 용접)를 설명하기 위한 도면이다. 도 5(a)에 도시한 바와 같이, Z 방향의 양측으로부터 플레어 용접하여 플레어 용접부(21)를 형성해도 되고, 도 5(b)에 도시한 바와 같이, Y 방향의 겹침 용접을 행하여, 겹침 용접부(22)를 형성해도 된다. 또, 플레어 용접부(21)는 Z 방향의 편측에만 형성해도 된다.

또한, 필러 와이어의 공급의 유무에는 구애되지 않는다. 그러나, 필러 와이어를 공급하는 경우, 용접 후의 본체부(11)의 단면적은, 용접 전에 비해 증가하게 된다. 단면적의 증가는 비틀림 강성의 증가를 초래하기 때문에, 용접 전후의 단면적의 증가율은 10% 이하로 억제하는 것이 바람직하고, 5% 이하로 억제하는 것이 보다 바람직하다.

제1 꼭대기부(13a)와 제2 꼭대기부(14a)의 접합 방법은, 상기의 예에 제한되지 않고, 레이저 용접, 심 용접, 접착 접합 등을 이용해도 된다.

제1 V자형 부재(13) 및 제2 V자형 부재(14)는, 인장 강도가 390MPa급 이상인 강판에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 인장 강도가 낮은 강판을 이용하는 경우, 필요한 강도를 확보하기 위해서, 판두께가 큰 강판을 이용할 필요가 있다. 그러나, 판두께의 증가에 수반하여, 중량이 증가하고 게다가 비틀림 강성이 상승하기 때문에 바람직하지 않다.

인장 강도가 390MPa급 이상인 강판을 이용하는 경우에는, 두께가 2~3mm인 얇은 강판을 이용하는 것이 바람직하다. 판두께가 2mm 미만에서는 내식성이 불충분해지고, 한편, 3mm 이상에서는 비틀림 강성을 충분히 저감할 수 없게 될 우려가 있기 때문이다.

이하, 실시예에 의해서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

본체부(11)의 단면적을 일정하게 한 조건에 있어서, 본체부(11)의 인장 강도는 동등으로 하고, 비틀림 강성 및 좌굴 강도에 대한 제1 V자형 부재(13)의 열림 각도(α₁) 및 제2 V자형 부재(14)의 열림 각도(α₂)의 적정 범위를, 컴퓨터 시뮬레이션에 의한 해석에 의해서 검토했다. 본 실시예에 있어서는, 열림 각도(α₁ 및 α₂)는, 동일한 값(α)으로 했다.

제1 V자형 부재(13) 및 제2 V자형 부재(14)로는, 판두께 2.6mm, 판폭 30mm, 440MPa급의 열간 압연 강판이며, 곡률 반경 4mm의 프레스 성형품을 이용했다. 제1 V자형 부재(13) 및 제2 V자형 부재(14)의 제1 꼭대기부(13a) 및 제2 꼭대기부(14a)를 전체 길이에 걸쳐서 접합하고, X자형의 단면 형상을 갖는 본체부(11)로 했다. 그리고, 본체부(11)를 구비하는 컨트롤 아암을 검토 모델로서 해석을 행했다. 표 1에 상기 열간 압연 강판의 기계 특성을 정리하여 기재한다.

[표 1]

본체부(11)의 제1 방향의 중심 위치에 있어서의 열림 각도(α)를 0~165°의 범위로 변경하고, 본체부(11)의 한쪽의 단부를 구속함과 더불어 다른쪽의 단부에 회전 변위를 부여하여, 비틀림 강성 및 좌굴 강도를 평가했다. 또한, 본체부(11)의 전체 길이는 230mm로 했다.

열림 각도(α)와 비틀림 강성의 관계를 도 6에 그래프로 나타내고, 열림 각도(α)와 좌굴 강도의 관계를 도 7에 그래프로 나타낸다.

도 7에 도시한 바와 같이, 열림 각도(α)가 90° 이상에서는 좌굴 강도는 55.5kN 정도가 되었다. 또, 열림 각도(α)가 90° 미만이어도 좌굴 강도는 54kN 정도이며, 열림 각도(α)가 90° 이상인 경우에 비해 그 차이는 근소했다. 즉, 열림 각도(α)가 어떤 각도에서도 좌굴 강도는 양호하다.

이에 비해, 도 6에 도시한 바와 같이, 열림 각도(α)가 150°를 초과하면, 비틀림 강성이 5N·m/deg를 초과하여, 크게 상승하는 결과가 되었다.

실시예 2

실시예 2에서 행한 컴퓨터 시뮬레이션에 의한 해석에 있어서, 열림 각도(α)를 90°로 일정하게 한 다음, 제1 꼭대기부(13a)와 제2 꼭대기부(14a)의 접합 길이를 변화시킨 경우의 좌굴 강도의 해석을 행했다.

수치 해석의 결과에 의하면, 좌굴 강도는 본체부(11)의 전체 길이에 걸쳐서 접합하면 55.5kN이지만, 일절 접합하지 않으면 44kN까지 저하한다. 접합 길이가 큰 것이 좌굴 강도의 향상에 있어서는 유효하다. 그러나, 제1 꼭대기부(13a)와 제2 꼭대기부(14a)의 접합 길이는, 본체부(11)의 전체 길이를 L로 한 경우에, L/20 이상으로 하면, 47kN 이상의 좌굴 강도를 확보할 수 있어, 실용상 문제가 없는 것을 알았다.

실시예 3

도 8~10은, 비교예 1 및 2와 본 발명예 1의 컨트롤 아암의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 비교예 1의 컨트롤 아암(31)은, 본체부(23)가 폐단면 형상을 갖고, 비교예 2의 컨트롤 아암(32)은, 본체부(24)가 개단면 형상을 갖는다. 또, 본 발명예 1의 컨트롤 아암(33)은, 본체부(25)가 X자형 단면 형상을 갖는다.

어떤 컨트롤 아암(31~33)에 있어서도, 장착부(40)에는 외경 54mm, 내경 42mm, 길이 31mm인 기계 구조용 탄소강 강관 STKM13A를 이용했다. 또, 본 발명예 1의 본체부(25)에는, 상기 서술한 표 1에 기재한 기계 특성을 갖는 판두께 2.6mm인 440MPa급 열간 압연 강판을 이용했다.

모재의 인장 강도가 440MPa급인 것을 고려하여, 부재의 강도가 68kN이 되도록, 판두께 및 총 판폭의 조정을 행했다. 구체적으로는, 비교예 1에서는 총 판폭 53mm, 판두께 2.8mm로 하고, 비교예 2에서는 총 판폭 60mm, 판두께 2.6mm로 하며, 본 발명예 1에서는 총 판폭 60mm, 판두께 2.6mm로 했다. 또한, 비교예 1에서는 판두께 방향 중심 위치에서의 직경을 16.8mm로 했다. 본 발명에 있어서, 총 판폭은, 상기 부재를 제작하는데 이용되는 판재의 판폭의 합계량을 의미한다.

본 발명예 1에서는, 전체 길이 230mm, 판폭 30mm인 강판에 대해서 프레스 성형을 실시하고, 폭 중앙 위치에서 굴곡시켜, 판두께 중심에서의 곡률 반경 4mm로 단면 대략 V자형으로 제1 V자형 부재 및 제2 V자형 부재를 제조한 후, 양측으로부터 플레어 용접을 행함으로써 접합했다. 필러 와이어를 공급한 아크 용접을 전체 길이에 걸쳐서 행하여, 본체부(25)를 조립했다. 즉, 제1 방향의 총 접합 길이는, 230mm이다. 본체부(25)는, 제1 방향의 전체 길이에 걸쳐서 균일한 단면 형상을 갖는다.

그 후, 본체부(25)에 장착부(40)를 맞대고, X형상 전체 둘레에 걸쳐 아크 용접을 행하여, 컨트롤 아암(33)을 제조했다. 이 컨트롤 아암에 대해서, 비틀림 강성 및 좌굴 강도의 평가를 행했다. 평가 결과를 도 11 및 12에 그래프로 나타낸다.

도 11에 도시한 바와 같이, 비틀림 강성은, 비교예 1에 있어서 64N·m/deg이며, 비교예 2에 있어서 15N·m/deg인 것에 비해, 본 발명예 1에서는 5N·m/deg로 크게 저하되어 있어, 양호한 비틀림 변형 성능이 얻어졌다.

또, 도 12에 도시한 바와 같이, 본 발명예 1의 좌굴 강도는, 비교예 1 및 비교예 2의 좌굴 강도보다 높은 것을 안다.

본 발명예 1의 좌굴 강도가 높은 요인으로서, 필러 와이어를 공급한 것에 의해 단면적이 5% 정도 증가한 영향이 포함된다. 그러나, 단면적의 증가가 없어도, 비교예 1 및 2와 동등 정도의 좌굴 강도가 얻어지는 것을, 별도 확인했다.

실시예 4

실시예 3에서 이용한 도 10에 도시한 본 발명예 1의 컨트롤 아암과, 도 13 및 14에 도시한 비교예 3 및 4의 컨트롤 아암을 이용하여, 더 나은 성능 평가 시험을 행했다. 또한, 각 컨트롤 아암(33~35)의 전체 길이는 230mm로 했다.

비교예 3에 있어서는, 판두께를 2.6mm로 하고, 부재의 강도가 68kN이 되도록 조정을 행했다. 또, 비교예 4에 있어서는, 판두께 2.0mm로 하고, 부재의 강도가 76kN이 되도록 조정을 행했다. 이들 컨트롤 아암에 대해서, 비틀림 강성 및 좌굴 강도의 평가를 행했다.

시험 결과, 비교예 3의 컨트롤 아암에서는, 좌굴 강도가 55kN이고, 비틀림 강성이 7N·m/deg이며 비교적 양호한 성능은 발휘하지만, 본 발명예 1의 컨트롤 아암에 비해 비틀림 변형 성능이 뒤떨어지는 결과가 되었다. 또, 일체 성형된 컨트롤 아암에서는, 2개의 부재를 포함하는 본 발명예 1의 컨트롤 아암과는 상이하게, 접합 길이의 변경이 불가능하기 때문에, 좌굴 강도와 비틀림 변형 성능의 밸런스를 조정할 수 없다.

또, 비교예 4의 컨트롤 아암은, 좌굴 강도는 50kN이며, 비교적 양호하지만, 서로 평행한 저부가 접합되어 있기 때문에 접촉 면적이 크고, 비틀림 강성이 31N·m/deg로 높아졌다. 본 발명예 1의 컨트롤 아암은, 2개의 꼭대기부의 곡면부들이 접합되기 때문에, 접촉 면적이 작고, 양호한 비틀림 변형 성능을 나타내는 것을 알았다.

본 발명에 의하면, 경량이고 높은 좌굴 강도를 가지며, 또한 비틀림 강성이 낮고 양호한 비틀림 변형 성능을 구비한 컨트롤 아암을 얻는 것이 가능해진다. 그로 인해, 본 발명에 따르는 컨트롤 아암을 이용함으로써, 양호한 조종 안정성 및 승차감이 얻어진다.

10: 컨트롤 아암 11: 본체부
12: 장착부 12a: 외주면
13: 제1 V자형 부재 13a: 제1 꼭대기부
14: 제2 V자형 부재 14a: 제2 꼭대기부

Claims (6)

1. 서로 떨어져 설치되는 한 쌍의 장착부와, 제1 방향으로 연장되어 상기 한 쌍의 장착부를 연결하는 본체부를 구비한 컨트롤 아암으로서,
   상기 본체부는, 상기 제1 방향에 있어서의 어느 한 위치의 상기 제1 방향과 직교하는 단면에 있어서,
   제1 꼭대기부를 갖고 또한 상기 제1 꼭대기부로부터 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향에 있어서의 일방측을 향해 V자형으로 열리는 제1 V자형 부재, 및
   제2 꼭대기부를 갖고 또한 상기 제2 꼭대기부로부터 상기 제2 방향에 있어서의 타방측을 향해 V자형으로 열리는 제2 V자형 부재를 포함하며,
   상기 단면에 있어서, 상기 제1 꼭대기부와 상기 제2 꼭대기부가 접합되어 있고,
   상기 본체부의 상기 제1 방향에 있어서의 중심 위치의 상기 제1 방향과 직교하는 단면에 있어서, 상기 제1 V자형 부재 및 상기 제2 V자형 부재의 열림 각도는 각각 150° 이하인, 컨트롤 아암.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 꼭대기부 및 상기 제2 꼭대기부에 있어서의 곡률 반경은 각각 1~10mm인, 컨트롤 아암.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 한 쌍의 장착부의 상기 제1 방향에 있어서의 간격을 L로 했을 때에, 상기 제1 꼭대기부와 상기 제2 꼭대기부가 접합되어 있는 부분의 합계 길이는 L/20 이상인, 컨트롤 아암.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 장착부의 상기 제1 방향에 있어서의 간격을 L로 했을 때에, 상기 제1 꼭대기부와 상기 제2 꼭대기부가 접합되어 있는 부분의 합계 길이는 L 미만인, 컨트롤 아암.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 V자형 부재 및 상기 제2 V자형 부재는, 인장 강도가 390MPa급 이상인 강판에 의해 구성되는, 컨트롤 아암.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 강판의 두께는 2~3mm인, 컨트롤 아암.

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