KR20200009880A - 자동차용 차체 마운팅 부시 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

차체 마운팅 부시 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 차체에 장착되는 차체 마운팅 브래킷, 상기 차체 마운팅 브래킷의 하부에 탄성을 갖는 재질의 재료를 이용해서 일체로 제조되는 상부 부시, 차체 마운팅 부시의 하단에 배치되는 하부 마운팅 브래킷 및 상기 하부 마운팅 브래킷의 상부에 탄성을 갖는 재질의 재료를 이용해서 일체로 제조되는 하부 부시를 포함하는 구성을 마련하여, 차체를 안정적으로 지지하고, 차륜으로부터 전달되는 진동을 효과적으로 감소시켜 자동차의 조정성 및 안전성을 향상시킬 수 있다.

Description

자동차용 차체 마운팅 부시 및 그의 제조방법{BODY MOUNTING BUSH FOR VEHHCLE}
본 발명은 자동차용 차체 마운팅 부시에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차의 차체를 차륜으로부터 지지하고 차륜으로부터 전달되는 진동을 감소시키는 자동차용 차체 마운팅 부시 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
자동차의 현가장치는 승차감 및 주행안정성을 도모하기 위한 중요한 장치로서, 주로 차체를 차륜으로부터 안정적으로 지지하면서 차륜으로부터 제공되는 진동을 억제하거나 또는 신속하게 감소시키는 기능을 수행한다.
일반적으로 차체 하부의 현가장치에서 암 및 링크류와 차체의 견결은 금속부재 사이에 고무를 접착시킨 마운팅 부시가 사용되고 있다.
하기의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는 종래기술에 따른 차체 마운팅 부시 구성이 개시되어 있다.
예를 들어, 도 1은 종래기술에 따른 차체 마운팅 부시의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 차체 마운팅 부시는 상부 부시(1)와 하부 부시(2)로 구성되고, 상부 부시(1)는 상부 바디를 지지하여 프레임으로부터 전달되는 진동을 절연하며, 하부 부시(2)는 차량의 롤링 발생시 상부 부시(1)의 변형을 억제하여 승차감 향상에 기여한다.
이와 같은 기능을 하는 종래기술에 따른 차체 마운팅 부시는 차체에 장착되는 차체 마운팅 브래킷(3), 차체 마운팅 브래킷(3)의 하부에 그 상부가 부착되는 탄성재의 상부 부시(1), 상부 부시(1)의 하단에 접촉 설치되는 하부 마운팅 브래킷(4), 하부 마운팅 브래킷(4)의 내측에 장착되는 탄성재의 하부 부시(2), 상기한 각 구성 요소의 중앙부를 관통하여 서로 결합시켜 주는 마운팅 볼트(5)로 구성된다.
대한민국 특허 공개번호 제10-2005-0121820호(2005년 12월 28일 공개) 대한민국 특허 공개번호 제10-2012-0118526호(2012년 10월 29일 공개)
그러나 종래기술에 따른 차체 마운팅 부시는 진동 절연율을 향상시키기 위하여 상부 부시(1)의 강성을 낮출 경우에 횡강성도 동시에 약해져서 차량의 승차감이 저하된다.
반대로, 승차감을 향상시키기 위하여 강성을 올릴 경우에 상하 강성도 동시에 향상되어 진동 절연 성능이 저하되는 문제점이 있었다.
그리고 종래기술에 따른 차체 마운팅 부시는 고무를 이용해서 제조됨에 따라, 주행시 노면의 요철변화, 즉 지오메트리(Geometry) 변화에 따른 위치 변화와 비틀림 변위, 그리고 충격흡수 및 지지를 위한 자체의 강성 및 내구성의 지속적인 유지에 어려움이 있었다.
즉, 마운팅 부시의 3축 방향, 즉 축방향과 축 직각 방향, 비틀림 방향의 힘에 대한 강성, 노면 변화에 의한 차륜의 상하 운동으로 발생되는 축 직각 방향의 입력 하중에 대한 충격 흡수 및 지지, 축 방향에 대한 요동 및 회전에 대한 강성은 모두 고무 자체의 탄성 및 감쇄 특성에 의존하기 때문에, 지속적인 진동과 비틀림, 순간적인 대변위 입력에 의한 고무 탄성체의 인장, 압축, 비틀림에 대한 피로 강성 문제가 있다.
이와 같은 피로 강성의 문제는 순간적인 큰 입력과 지속적인 변위 때문에 고무 자체는 그 변형이 누적되고, 변형이 가장 큰 집중 변형 부분에서 피로 균형이 발생됨에 따라 조기 파손 및 노이즈 발생 등의 내구성 문제이다.
따라서 종래기술에 따른 차체 마운팅 부시는 자동차의 조정성 및 안전성은 물론 승차감의 저하를 유발시키는 문제점이 있었다.
또, 종래기술에 따른 차체 마운팅 부시는 시간이 경과함에 따라 고무로 제조된 부분이 경화되고, 상부 부시와 하부 부시를 연결하는 중앙의 연결파이프가 진동에 의해 휘어지면서 진동 절연 성능을 발휘하지 못하는 문제점이 있었다.
또한, 종래기술에 따른 차체 마운팅 부시는 상부 부시의 상면에 설치되는 금속 재질의 차체 마운팅 브래킷과 차체가 접촉되게 설치됨에 따라, 진동에 의해 슬립이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 차체를 안정적으로 지지하고, 차륜으로부터 전달되는 진동을 효과적으로 감소시켜 자동차의 조정성 및 안전성을 향상시킬 수 있는 차체 마운팅 부시 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 마운팅 부시와 차체 사이의 슬립을 방지할 수 있는 차체 마운팅 부시 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차체 마운팅 부시의 제조방법은 (a) 상부 및 하부 부시를 제조하기 위한 재료를 가열해서 액상화하는 단계, (b) 각 금형에 차체 및 하부 마운팅 브래킷을 설치하고, 액상의 재료를 충진하는 단계, (c) 액상의 재료가 충진된 금형을 오븐기에 투입해서 미리 설정된 온도로 설정시간 동안 열경화하는 단계 및 (d) 상기 차체 및 하부 마운팅 브래킷에 일체로 성형된 상부 및 하부 부시를 금형에서 분리하고, 오븐기에 투입해서 가열하여 숙성 및 자연건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차체 마운팅 부시는 차체에 장착되는 차체 마운팅 브래킷, 상기 차체 마운팅 브래킷의 하부에 탄성을 갖는 재질의 재료를 이용해서 일체로 제조되는 상부 부시, 차체 마운팅 부시의 하단에 배치되는 하부 마운팅 브래킷 및 상기 하부 마운팅 브래킷의 상부에 탄성을 갖는 재질의 재료를 이용해서 일체로 제조되는 하부 부시를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 차체 마운팅 부시 및 그의 제조방법에 의하면, 차체를 안정적으로 지지하고, 차륜으로부터 전달되는 진동을 효과적으로 감소시켜 자동차의 조정성 및 안전성을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명에 의하면, 마운팅 부시과 차체 사이의 슬립을 방지함으로써, 부품의 수명을 연장하고, 자동차의 승차감을 향상시킬 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 종래기술에 따른 차체 마운팅 부시의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차체 마운팅 부시의 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 차체 마운팅 부시의 분해 사시도,
도 4는 차체 마운팅 프레임의 사시도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차체 마운팅 부시의 제조방법을 단계별로 설명하는 공정도,
도 6은 상부 부시를 제조하는 금형의 구성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차체 마운팅 부시 및 그의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차체 마운팅 부시의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 차체 마운팅 부시의 분해 사시도이며, 도 4는 차체 마운팅 프레임의 사시도이다.
이하에서는 '좌측', '우측', '전방', '후방', '상방' 및 '하방'과 같은 방향을 지시하는 용어들은 각 도면에 도시된 상태를 기준으로 각각의 방향을 지시하는 것으로 정의한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차체 마운팅 부시(10)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 차체에 장착되는 차체 마운팅 브래킷(20), 차체 마운팅 브래킷(20)의 하부에 탄성을 갖는 재질의 재료를 이용해서 일체로 제조되는 상부 부시(30), 차체 마운팅 부시(10)의 하단에 배치되는 하부 마운팅 브래킷(40) 및 하부 마운팅 브래킷(40)의 상부에 탄성을 갖는 재질의 재료를 이용해서 일체로 제조되는 하부 부시(50)를 포함한다.
이와 같이 구성되는 차체 마운팅 부시(10)의 차체 마운팅 브래킷(20) 및 상부 부시(30)와 하부 부시(50) 및 하부 마운팅 브래킷(40)이 각각 차체의 하부에 프레임을 중심으로 상하로 배치된 상태에서 상부에서 하방으로 체결볼트(60)가 관통 결합되고, 체결볼트(60)의 하단에는 너트가 체결되어 고정된다.
차체 마운팅 브래킷(20)은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 대략 원판 형상으로 형성되는 원판부(21)와 원판부(21)의 중앙부에 하방으로 연장 형성되고 하부 부시(50)와 결합되는 연결부(22)를 포함할 수 있다.
이러한 차체 마운팅 브래킷(20)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 압출 성형된 압출바를 가공하여 제조될 수 있다.
즉, 본 실시 예에서 차체 마운팅 브래킷(20)은 종래기술에 따른 차체 마운팅 부시의 제조에 이용되는 철 재질에 비해, 가볍고 강성이 우수한 알루미늄 압출바를 기계 가공해서 제조될 수 있다.
원판부(21)와 연결부(22)는 각각 별도로 제조된 상태에서 원판부(21)의 중앙에 형성된 결합공에 연결부(22)가 프레스 가공을 통해 압입 방식으로 결합될 수 있다.
또는, 원판부(21)와 연결부(22)는 머시닝 센터(machining center)를 이용해서 일체로 기계 가공될 수 있다.
원판부(21)의 상면과 하면에는 상부 부시(30)를 제조하기 위한 액체 상태의 재료가 충진되는 충진 공간(23)이 형성될 수 있다.
각 충진 공간(23)은 각각 미리 설정된 높이, 예컨대 약 3 내지 5㎜의 높이를 갖는 홈으로 형성될 수 있다.
그리고 원판부(21)에는 상기 액체 상태의 재료를 원판부(21)의 상부 및 하부로 전달하는 적어도 하나 이상의 전달공(24)이 형성될 수 있다.
상부 부시(30) 제조시, 상부 부시(30)의 상단은 원판부(21)의 상단보다 높게 형성될 수 있다.
즉, 원판부(21)의 상면에는 상기 액체 상태의 재료가 충진되고, 차체와 차체 프레임 브래킷(20)이 직접 접촉되지 않도록, 상부 부시(30)의 상면을 이루는 슬립 방지층(31)이 형성된다.
따라서 본 실시 예에 따른 차체 마운팅 부시(10)는 차체에 장착시 차체와 차체 마운팅 부시(10) 사이에 슬립 방지층(31)이 형성됨에 따라, 차체의 진동에 의해 차체와 차체 마운팅 부시(10) 사이에서 발생하는 슬립을 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 원판부(21)의 두께는 차체와 프레임 사이의 간격을 조절할 수 있도록, 다양하게 변경될 수 있다.
즉, 원판부(21)의 두께가 증가하면 차체와 프레임 사이의 간격이 증가함에 따라, 차체의 높이가 높아질 수 있다.
연결부(22)는 내부에 체결볼트(60)가 관통 결합되도록, 원통 형상으로 형성되고, 연결부(22)의 내주면에는 체결볼트(60)와 나사 결합 가능하도록 나사산이 형성될 수 있다.
다시 도 2 및 도 3에서 상부 부시(30)는 탄성을 갖는 재질, 즉 종래기술에 따른 차체 마운팅 부시에 이용되는 고무를 이용해서 제조될 수 있다.
다만, 본 실시 예에서는 상부 부시(30)의 강성 및 탄성을 높이기 위해 우레탄(urethane) 재질의 재료를 이용한 우레탄 고무와 같은 합성고무로 제조될 수 있다.
상기 우레탄 고무는 탄성·내유성·내용매성이 우수하여 타이어의 표면, 소형의 공업용 바퀴, 구두 뒤축 표면 등의 다양한 산업 분야에 사용되고 있다.
차체 마운팅 브래킷(20)과 상부 부시(30), 하부 마운팅 브래킷(40)과 하부 부시(50)의 제조방법은 아래에서 도 5 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.
하부 마운팅 브래킷(40)은 미리 설정된 두께를 갖는 대략 원판 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 하부 마운팅 브래킷(40)은 차체 마운팅 브래킷(20)과 마찬가지로, 철 재질에 비해 가볍고 강성이 우수한 알루미늄 압출바를 기계 가공해서 제조될 수 있다.
하부 마운팅 브래킷(40)의 중앙부에는 체결볼트(60)가 관통 결합되는 결합공이 형성될 수 있다.
하부 부시(50)는 대략 원기둥 형상으로 형성되고, 상부 부시(30)와 마찬가지로 우레탄 재질의 재료를 이용해서 하부 마운팅 브래킷(40)에 일체로 성형될 수 있다.
하부 부시(50)의 중앙부에는 상부 부시(30)에 관통 결합된 차체 마운팅 부시(20)의 연결부(22) 하단이 결합되는 관통공(51)이 형성될 수 있다.
그리고 하부 부시(50)의 상면에는 상부 부시(30)의 하단에 상부에 비해 작은 직경으로 돌출 형성된 돌출부(32)가 삽입되는 삽입홈(52)이 형성될 수 있다.
따라서 하부 부시(50)는 상부 부시(30)의 돌출부(32) 및 차체 마운팅 브래킷(20)의 연결부(22)와 안정적으로 결합되어 차체의 진동을 효과적으로 감소시킬 수 있다.
다음, 도 5 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차체 마운팅 부시의 제조방법을 상세하게 설명한다.
본 실시 예에서는 상부 부시를 차체 마운팅 브래킷에 일체로 제조하는 방법을 중심으로 설명하나, 본 발명은 이와 동일한 방법으로 하부 부시를 하부 마운팅 브래킷에 일체로 제조할 수도 있다.
예를 들어, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차체 마운팅 부시의 제조방법을 단계별로 설명하는 공정도이고, 도 6은 상부 부시를 제조하는 금형의 구성도이다.
도 5의 S10단계에서 작업자는 상온에서 고체 상태인 합성고무의 재료, 예컨대 우레탄을 오븐기에 투입하고, 미리 설정된 온도, 예컨대 약 60℃의 온도로 약 8시간 동안 가열해서 액체 상태의 우레탄을 얻는다.
이와 같이 액상화된 우레탄과 경화제 및 착색제를 혼합한다.
여기서, 경화제와 착색제는 액상의 우레탄 부피에 대해 약 8%만큼 첨가될 수 있다.
S12단계에서 머시닝 센터를 이용해서 차체 및 하부 마운팅 브래킷(20,40)을 각각 기계 가공을 통해 제조한다.
S14단계에서 차체 및 하부 마운팅 브래킷(20,40)의 표면 중에서 상부 및 하부 부시(30,50)와 접촉되는 각 접촉면을 샌딩해서 표면에 미세한 요철을 형성한다.
이와 같이, 접촉면에 미세한 요철을 형성함에 따라, 차체 및 하부 마운팅 브래킷(20,40)과 상부 및 하부 부시(30,50)의 결합력을 향상시킬 수 있다.
S16단계에서 각 접촉면에 접착제를 1차 도포하고 약 1시간 동안 건조시킨 후, 다시 접착제를 2차 도포한다.
그리고 차체 및 하부 마운팅 브래킷(20,40)을 각 금형(70)에 결합하고, 혼합된 액체 상태의 재료를 성형 공간(73)에 충진시킨다.
예를 들어, 금형(70)은 도 6에 도시된 바와 같이, 서로 분리 가능하게 결합되는 제1 및 제2 블록(71,72)을 포함하고, 제1 및 제2 블록(71,72) 내부에는 결합된 상태에서 제조하고자 하는 상부 또는 하부 부시(30,40)의 형상에 대응되는 성형 공간(73)이 형성될 수 있다.
이와 같은 금형(70)은 제2 블록(72)을 관통해서 제1 블록(71)에 체결되는 복수의 고정볼트에 의해 고정되고, 상기 고정볼트를 해제하면 분리될 수 있다.
상기 액체 상태의 재료는 슬립 방지층(31)을 형성하기 위해, 차체 마운팅 브래킷(20)의 상면보다 약 3 내지 5㎜만큼 높은 위치까지 충진될 수 있다.
S18단계에서 액체 상태의 재료가 충진된 금형(70)을 오븐기에 투입하고, 약 110℃의 온도로 약 2시간 동안 열경화시킨다.
S20단계에서 금형(70)의 제1 및 제2 블록(71,72)을 분리해서 차체 및 하부 마운팅 브래킷(20,40)에 일체로 성형된 상부 및 하부 부시(30,50)를 금형으로부터 분리하고, 다시 오븐기에 투입하여 약 110℃의 온도에서 약 17시간동안 숙성시킨 후, 오븐기 외부로 인출해서 약 24시간 동안 자연 건조시킨다.
S22단계에서 오븐기 내부에 투입하여 약 100℃의 온도에서 약 10시간 동안 열처리를 통해 숙성시킨 후, 오븐기 외부로 인출해서 약 5일동안 자연 건조시킨다.
상기한 바와 같은 과정을 통하여, 본 발명은 차체를 안정적으로 지지하고, 차륜으로부터 전달되는 진동을 효과적으로 감소시켜 자동차의 조정성 및 안전성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 마운팅 부시와 차체 사이의 슬립을 방지함으로써, 부품의 수명을 연장하고, 자동차의 승차감을 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 차체를 안정적으로 지지하고, 차륜으로부터 전달되는 진동을 효과적으로 감소시켜 자동차의 조정성 및 안전성을 향상시키며, 마운팅 부시와 차체 사이의 슬립을 방지함으로써, 부품의 수명을 연장하고, 자동차의 승차감을 향상시키는 자동차의 차체 마운팅 부시 및 그의 제조방법 기술에 적용된다.
10: 차체 마운팅 부시
20: 차체 마운팅 브래킷
21: 원판부 22: 연결부
23: 충진공간 24: 전달공
30: 상부 부시
31: 슬립 방지층 32: 돌출부
40: 하부 마운팅 브래킷
50: 하부 부시
51: 관통공 52: 삽입홈
60: 체결볼트
70: 금형
71,72: 제1,제2 블록 73: 성형공간

Claims (6)

  1. (a) 상부 및 하부 부시를 제조하기 위한 재료를 가열해서 액상화하는 단계,
    (b) 각 금형에 차체 및 하부 마운팅 브래킷을 설치하고, 액상의 재료를 충진하는 단계,
    (c) 액상의 재료가 충진된 금형을 오븐기에 투입해서 미리 설정된 온도로 설정시간 동안 열경화하는 단계 및
    (d) 상기 차체 및 하부 마운팅 브래킷에 일체로 성형된 상부 및 하부 부시를 금형에서 분리하고, 오븐기에 투입해서 가열하여 숙성 및 자연건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 마운팅 부시의 제조방법.
  2. 제항에 있어서, 상기 (b)단계는
    (b1) 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 압출 성형된 압출 바를 가공하여 상기 차체 및 하부 마운팅 브래킷을 제조하고, 상기 상부 및 하부 부시와 접촉하는 면을 샌딩해서 접촉면에 요철을 형성하는 단계 및
    (b2) 상기 차체 마운팅 브래킷과 차체 사이의 슬립을 방지하기 위해, 상기 액상의 재료를 상기 차체 마운팅 브래킷의 상면보다 미리 설정된 높이만큼 더 높은 위치까지 충진해서 슬립 방지층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 마운팅 부시의 제조방법.
  3. 제항에 있어서,
    상기 (c)단계는 액체 상태의 재료가 충진된 금형을 오븐기에서 110℃의 온도로 2시간 동안 열경화시키고,
    상기 (d)단계는 (d1) 금형에서 분리된 상기 차체 및 하부 마운팅 브래킷에 일체로 성형된 상부 및 하부 부시를 오븐기에 투입하여 110℃의 온도에서 17시간 동안 숙성시킨 후, 오븐기 외부로 인출해서 24시간 동안 자연 건조시키는 단계 및
    (d2) 오븐기에 투입하여 100℃의 온도에서 10시간 동안 열처리를 통해 숙성시킨 후, 오븐기 외부로 인출해서 5일동안 자연 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 마운팅 부시의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 차체 마운팅 부시의 제조방법에 의해 제조되고,
    차체에 장착되는 차체 마운팅 브래킷,
    상기 차체 마운팅 브래킷의 하부에 탄성을 갖는 재질의 재료를 이용해서 일체로 제조되는 상부 부시,
    차체 마운팅 부시의 하단에 배치되는 하부 마운팅 브래킷 및
    상기 하부 마운팅 브래킷의 상부에 탄성을 갖는 재질의 재료를 이용해서 일체로 제조되는 하부 부시를 포함하는 것을 특징으로 하는 차체 마운팅 부시.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 차체 마운팅 브래킷은 원판 형상으로 형성되는 원판부와
    상기 원판부의 중앙부에 하방으로 연장 형성되고 상기 하부 부시와 결합되는 연결부를 포함하며,
    상기 차체 마운팅 브래킷과 하부 마운팅 브래킷은 각각 알루미늄 또는 알루미늄 합금 재질로 압출 성형된 압출 바를 가공하여 제조되는 것을 특징으로 하는 차체 마운팅 부시.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 원판부 상면과 하면에는 상기 상부 부시를 제조하기 위한 액체 상태의 재료가 충진되는 충진 공간이 형성되고,
    상기 원판부에는 상기 액체 상태의 재료를 상기 원판부의 상부 및 하부로 전달하는 적어도 하나 이상의 전달공이 형성되며,
    상기 원판부의 상면에는 차체와 상기 차체 프레임 브래킷 사이의 슬립을 방지하는 슬립 방지층이 형성되고,
    상기 슬립 방지층은 상기 원판부의 상면보다 설정 높이만큼 높게 형성되는 것을 특징으로 하는 차체 마운팅 부시.
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