KR20190123872A - 차량용 조향장치의 마운팅 부시 - Google Patents

차량용 조향장치의 마운팅 부시 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 조향장치의 마운팅 부시에 관한 것으로, 차량용 조향장치의 랙하우징에 마련된 마운팅부의 마운팅홀에 결합되어, 진동을 절연하도록 탄성 변형 가능한 재질로 이루어지는 진동 절연부와, 상기 진동 절연부에 설치되어, 상기 진동 절연부의 질량을 보충하여 회피 공진 주파수가 되도록 유도하여, 공진 지점에서의 진동을 흡수하는 금속 재질의 진동 흡진부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 조향장치의 마운팅 부시{MOUNTING BUSH OF STEERING DEVICE FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 조향장치의 마운팅 부시에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 서브프레임과 랙하우징이 결합되는 마운팅부에서의 공진을 저감할 수 있는 차량용 조향장치의 마운팅 부시에 관한 것이다.
일반적으로 조향장치는 차량의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서, 차량의 앞바퀴가 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 차량을 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.
차량은 다양한 하드웨어의 연결로 구성되므로, 조향장치도 단일장치만의 특성으로 구현될 수는 없고, 핸들, 컬럼, 서브프레임, 서스펜션, 타이어 등의 많은 전달경로상 구성품들과 연결되며, 이러한 전달경로상의 여러 구성품들과의 연결로 인해, 조향장치로부터 발생하는 가진력은 여러 구성품들의 공진 성분과 접하게 되면서 강한 진동을 만들고 추가적인 소음도 발생시킨다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1724726호(2017. 04. 03 공개, 발명의 명칭: 차량 마운팅 부품용 진동 절연 장치)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 서브프레임과 랙하우징이 결합되는 마운팅부에서의 공진을 저감할 수 있는 차량용 조향장치의 마운팅 부시를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시는: 차량용 조향장치의 랙하우징에 마련된 마운팅부의 마운팅홀에 결합되어, 진동을 절연하도록 탄성 변형 가능한 재질로 이루어지는 진동 절연부와, 진동 절연부에 설치되어, 진동 절연부의 질량을 보충하여 회피 공진 주파수가 되도록 유도하여, 공진 지점에서의 진동을 흡수하는 금속 재질의 진동 흡진부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 진동 절연부는 체결 볼트의 머리부가 안착되는 안착홈이 형성되고, 체결 볼트의 나사부가 삽입되는 제1 관통홀이 형성된 제1 블록과, 제1 블록에 연장 형성되고, 체결 볼트의 나사부가 삽입되는 제2 관통홀이 형성된 제2 블록을 포함하며, 진동 흡진부는 제1 블록에 설치되고, 체결 볼트의 머리부와 체결 볼트의 나사부가 연결되는 지점으로터 일정 거리 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제1 블록은 원통 형상으로 이루어지고, 진동 흡진부는 링 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 진동 절연부는 경도 55의 NR 재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 진동 흡진부는 S45C 재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시는, 진동 절연과 더불어 진동 흡진이 가능하도록 구성됨으로써, 차량의 서브프레임과 랙하우징이 결합되는 마운팅부에서의 공진을 저감시켜 운전자에게 전달되는 진동과 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시와 차량용 조향장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시를 나타낸 절개 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시를 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시 및 차량용 조향장치와 연결된 여러 구성품들을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시의 소음 저감 효과를 나타낸 그래프로서, 종래의 진동 절연 기능만 있는 부시와 비교 검증한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시와 차량용 조향장치를 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시를 나타낸 절개 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시를 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시 및 차량용 조향장치와 연결된 여러 구성품들을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시의 소음 저감 효과를 나타낸 그래프로서, 종래의 진동 절연 기능만 있는 부시와 비교 검증한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시와 차량용 조향장치가 도시되며, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시(1)는 차량용 조향장치(10)의 랙하우징(12)에 마련된 마운팅부(13)의 마운팅홀(13a)에 결합된다.
도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시(1) 및 차량용 조향장치(10)와 연결된 여러 구성품들이 개략적으로 도시되며, 차량용 조향장치(10)는 차량의 서브프레임(20) 외에도 핸들(30)과 감속부(40)와 지면(50)에 연결되어 이들 여러 구성품들의 공진 성분과 접하게 되면서 강한 진동을 만들고 추가적인 소음도 발생시킨다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시(1)는 차량의 서브프레임(20)에 대해 진동 절연체(S)과 더불어 진동 흡진체(D)가 작용하도록 구성된다.
차량용 조향장치(10)의 랙하우징(12)은 체결 볼트(300, 도 2 참조)에 의해 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시(1)를 매개로 차량의 서브프레임(20, 도 4 참조)에 설치되며, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시(1)는 차량의 서브프레임(20)과 랙하우징(12)이 결합되는 마운팅부(13)에서의 공진을 저감시켜 운전자에게 전달되는 진동과 소음을 효과적으로 줄인다.
차량용 조향장치(10)는 피니언기어(11)와, 랙하우징(12)과, 마운트부(13)를 포함하며, 피니언기어(11)는 스티어링휠(미도시)에 연동하여 회전되어, 랙하우징(12)에 수용된 랙바(미도시)를 좌우 방향으로 이동시킨다. 랙바의 양단에는 타이로드앤드(tie rod end)(14)가 마련된다. 타이로드앤드(14)는 랙바와 차륜(미도시)을 연결시켜, 랙바의 이동에 따라 차륜이 회전되도록 함으로써, 차량의 조향을 가능하게 한다.
차량용 조향장치(10)에는 피니언기어(11)의 조작력을 보조하기 위하여 모터부(15)가 더 구비될 수 있다. 모터부(15)는 랙하우징(12)에 볼팅, 용접 등의 방식으로 결합되며, 외부에서 인가되는 전력을 회전력으로 변환시켜 랙바를 회전시킨다.
랙하우징(12)에는 피니언기어(11)와 맞물려 회전되는 랙바가 내측으로 수용된다. 랙하우징(12)은 금속 재질을 포함하여 이루어지며, 차량의 폭 방향으로 길게 연장 형성되는 대략의 원통 형상으로 형성된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시를 나타낸 절개 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시를 나타낸 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하고 앞서 설명한 도 1을 더불어 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시(1)는 차량용 조향장치(10)의 랙하우징(12)에 마련된 마운팅부(13)의 마운팅홀(13a)에 결합되어, 진동을 절연하도록 탄성 변형 가능한 재질로 이루어지는 진동 절연부(100)와, 진동 절연부(100)에 설치되어, 진동 절연부(100)의 질량을 보충하여 회피 공진 주파수가 되도록 유도함으로써, 공진 지점에서의 진동을 흡수하는 금속 재질의 진동 흡진부(200)를 포함한다.
진동 절연부는(100)는 진동 절연 성능을 높이기 위해 가급적 낮은 경도의 재질로 이루어지는 것이 바람직하지만, 내구성이 저하될 수 있으므로 경도 55수준으로 유지되는 것이 바람직하며, 이러한 경도 55를 갖는 NR(Natural Latex, 천연라텍스) 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
진동 절연부(100)는 소음 전달 산포를 최소화하기 위하여 등방형 구조로 이루어지는 것이 바람직하며, 예컨대, 대략의 원통 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
진동 절연부(100)는 체결 볼트(300)의 머리부(310)가 안착되는 안착홈(111)이 형성되고, 체결 볼트(300)의 나사부(320)가 삽입되는 제1 관통홀(112)이 형성된 제1 블록(110)과, 제1 블록(110)에 연장 형성되고, 체결 볼트(300)의 나사부(320)가 삽입되는 제2 관통홀(121)이 형성된 제2 블록(120)을 포함한다.
제1 블록(110)에는 체결 볼트(300)의 머리부(310)와 진동 흡진부(200)가 위치하기 때문에, 제1 블록(110)의 형상 또한 소음 전달 산포를 최소화하기 위하여 등방형 구조로 이루어지는 것이 바람직하며, 대략의 원통 형상으로 이루어질 수 있다.
제2 블록(120)은 제1 블록(110)으로부터 연장 형성되며, 제1 블록(110)보다 더 작은 직경을 갖고 대략의 원통 형상으로 이루어진 몸체부(121)와, 몸체부(121)의 단부에 형성되어 마운팅부(13)의 단부에 걸림됨으로써, 랙하우징(12)과 차량의 서브프레임(20) 사이의 접촉 지점을 이격시키는 플랜지부(122)를 포함한다.
제2 블록(120)의 몸체부(121)와 제1 블록(110)의 경계부 및 제2 불록(120)의 몸체부(121)와 플랜지부(122)의 경계부에는 각각 상단 홈부(121a)와 하단 홈부(121b)가 형성되며, 이러한 상단 홈부(121a)와 하단 홈부(121b)는 제1 블록(110)과 제1 블록(110)과 일체화된 체결 볼트(300)의 머리부(310) 및 진동 흡진부(200)에 의한 진동을 감소시킨다.
진동 흡진부(200)는 제1 블록(110)에 설치되고, 체결 볼트(300)의 머리부(310)와 체결 볼트(300)의 나사부(320)가 연결되는 지점으로터 일정 거리 이격되도록 배치된다.
진동 흡진부(200)는 소음 전달 산포를 최소화하기 위하여 등방형 구조로 이루어지는 것이 바람직하며, 예컨대, 대략의 링 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
진동 흡진부(200)는 진동 흡진 성능을 높이기 위해 진동 절연부(100)의 무게를 보충하여 회피 공진 주파수가 되도록 유도할 수 있는 무게로 형성되는 것이 바람직하며, 무거운 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하고, 구체적으로는 내구성, 강도 및 무게를 고려할 때, S45C 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시는 앞서 설명한 것처럼, 무게와 재질 및 경도가 최적화되어야 하고, 차량 지상고 등의 외부 인자로 인한 크기의 제약도 만족하여야 한다.
이러한 여러 조건들을 고려하여, 일례로서 어느 차량에 대한 FRF 해석 결과, 회피 공진 주파수를 430Hz로 설정할 수 있었고, 이에 대해 경도 55의 NR 재질로 이루어진 진동 절연부(100)와, S45C 재질의 진동 흡진부(200)를 구성하여 전동 절연부(100)와 진동 흡진부(200)의 무게가 133g이 되도록 하고, 진동 흡진부(200)의 강성이 1.0 e6 N/mm가 되도록 하여 테스트를 진행하였고, 종래의 진동 절연 기능만 있는 부시와 비교 검증하였다.
이러한 비교 검증 결과를 나타낸 그래프가 도 5에 도시되며, 도 5에서 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 조향장치의 마운팅 부시를 적용한 경우의 그래프(A)와 종래의 진동 절연 기능만 있는 부시를 적용한 그래프(B)를 참조하면, 운전자의 수감 및 청감에 가장 근접한 가진에 의한 공진대역 (250~400Hz)(C)에 있어서, 소음 저감(약 1.2dB) 효과가 확실히 나타나고 있으며, 이로 인해 운전자는 조용함을 충분히 느낄수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 진동 절연과 더불어 진동 흡진이 가능하도록 구성됨으로써, 차량의 서브프레임과 랙하우징이 결합되는 마운팅부에서의 공진을 저감시켜 운전자에게 전달되는 진동과 소음을 효과적으로 줄일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 진동 절연부 110 : 제1 블록
111 : 안착홈 112 : 제1 관통홀
120 : 제2 블록 121 : 몸체부
121a : 상단 홈부 121b : 하단 홈부
122 : 플랜지부 123 : 제2 관통홀
200 : 진동 흡진부 300 : 체결 볼트
310 : 머리부 320 : 나사부

Claims (5)

  1. 차량용 조향장치의 랙하우징에 마련된 마운팅부의 마운팅홀에 결합되어, 진동을 절연하도록 탄성 변형 가능한 재질로 이루어지는 진동 절연부; 및
    상기 진동 절연부에 설치되어, 상기 진동 절연부의 질량을 보충하여 회피 공진 주파수가 되도록 유도하여, 공진 지점에서의 진동을 흡수하는 금속 재질의 진동 흡진부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 마운팅 부시.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동 절연부는,
    체결 볼트의 머리부가 안착되는 안착홈이 형성되고, 상기 체결 볼트의 나사부가 삽입되는 제1 관통홀이 형성된 제1 블록; 및
    상기 제1 블록에 연장 형성되고, 상기 체결 볼트의 상기 나사부가 삽입되는 제2 관통홀이 형성된 제2 블록;을 포함하며,
    상기 진동 흡진부는 상기 제1 블록에 설치되고, 상기 체결 볼트의 상기 머리부와 상기 체결 볼트의 상기 나사부가 연결되는 지점으로터 일정 거리 이격되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 마운팅 부시.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 블록은 원통 형상으로 이루어지고, 상기 진동 흡진부는 링 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 마운팅 부시.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 진동 절연부는 경도 55의 NR(Natural Latex, 천연라텍스) 재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 마운팅 부시.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 진동 흡진부는 S45C 재질을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 조향장치의 마운팅 부시.
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