KR20220080246A - 현가장치용 경사형 스트럿 베어링 어셈블리 - Google Patents

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KR20220080246A
KR20220080246A KR1020200169140A KR20200169140A KR20220080246A KR 20220080246 A KR20220080246 A KR 20220080246A KR 1020200169140 A KR1020200169140 A KR 1020200169140A KR 20200169140 A KR20200169140 A KR 20200169140A KR 20220080246 A KR20220080246 A KR 20220080246A
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신상민
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현대자동차주식회사
기아 주식회사
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Abstract

본 발명은 자동차 현가장치에 장착되는 경사형 스트럿 베어링 어셈블리에 관한 것으로서, 차량의 리바운드 및 범프 시에도 범프스탑퍼의 상하방향 특성을 유지하고 범프스탑퍼의 횡변형으로 인한 파손을 방지할 수 있도록 한 경사형 스트럿 베어링 어셈블리를 제공하는데 목적이 있다.

Description

현가장치용 경사형 스트럿 베어링 어셈블리 {strut bearing assembly for suspension}
본 발명은 자동차 현가장치에 장착되는 경사형 스트럿 베어링 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 자동차 현가장치에 적용되는 베어링은 크게 일반형 스트럿 베어링과 경사형 스트럿 베어링으로 구분할 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 일반형 스트럿 베어링의 경우 내장된 볼 베어링의 중심축선(C2)이 킹핀의 중심축선(C3)과 일정 각을 형성하는 쇽업소버의 중심축선(C1)과 일치하는 반면, 경사형 스트럿 베어링의 경우 내장된 볼 베어링의 중심축선(C2)이 킹핀의 중심축선(C3)과 일치하도록 구성된다.
한편 도 12에 도시된 바와 같이, 종래의 경사형 스트럿 베어링(30)은 차체에 고정된 인슐레이터(10)의 범프스탑퍼 브라켓(12) 외측에 배치되어 장착되고, 상기 범프스탑퍼 브라켓(12)에는 쇽업소버(20)에 의해 관통되는 범프스탑퍼(40)가 조립된다.
종래에는 상기 범프스탑퍼(40)가 인슐레이터(10)에 장착됨에 따라 차량의 범프 및 리바운드 동작 시 범프스탑퍼(40)의 상하방향 특성에 차이가 발생하게 되며, 또한 쇽업소버(20)가 기울어짐에 따라 범프스탑퍼(40)의 횡변형으로 인한 파손이 발생하게 된다.
등록특허 제10-2163879호 공개특허 제10-2012-0116074호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 차량의 리바운드 및 범프 시에도 범프스탑퍼의 상하방향 특성을 유지하고 범프스탑퍼의 횡변형으로 인한 파손을 방지할 수 있도록 한, 현가장치용 경사형 스트럿 베어링 어셈블리를 제공하는데 목적이 있다.
이에 본 발명은: 차체에 장착되어 쇽업소버의 상측부와 체결되는 인슐레이터의 하단면에 배치되고, 상단면에 부시 마운팅 브라켓부가 돌출 형성되어 있는, 스트럿 베어링 바디; 상기 부시 마운팅 브라켓부의 내측에 압입되어 조립되고, 유액이 충진되어 있는 환형의 챔버를 갖는, 하이드로 부시; 하단면에 범프스탑퍼가 안착되는 범프스탑퍼 장착면부가 형성되고, 상단면에 상기 하이드로 부시의 하단면 중앙부에 매칭되는 부시 마운팅면부가 형성된, 스트럿 베어링 브라켓;을 포함하는 현가장치용 경사형 스트럿 베어링 어셈블리를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 하이드로 부시는 반경방향으로 상기 챔버의 내측에 형성되는 환형의 유액 통로를 구비하고, 상기 유액 통로는 상기 챔버와 유액 이동가능하게 연통되며 상하방향으로 상기 챔버보다 낮은 높이를 가지는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 상기 하이드로 부시는, 상단면 중앙부에 단차지게 함몰된 어퍼 그루브가 형성되어 상기 유액 통로의 상측에 배치되고, 하단면 중앙부에 상기 부시 마운팅면부가 삽입되어 밀착하는 로워 노치가 형성되어 상기 유액 통로의 하측에 배치된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 하이드로 부시는, 반경방향의 중앙부가 쇽업소버의 상측부에 의해 관통되고, 상기 쇽업소버의 외측에 상기 유액 통로와 챔버가 둘레방향으로 연장되며 배치된 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 스트럿 베어링 브라켓은, 범프스탑퍼 장착면부의 테두리에 범프스탑퍼의 횡방향 유동을 방지하기 위한 범프스탑퍼 마운팅가이드가 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제의 해결 수단과 같이 구성되는 본 발명은, 차량의 리바운드 및 범프 시 스트럿 베어링 브라켓에 조립되어 있는 범프스탑퍼가 쇽업소버와 함께 동일 방향으로 기울어지게 됨으로써 범프스탑퍼의 상하방향 특성을 유지할 수 있게 되며, 또한 범프스탑퍼의 횡변형으로 인한 파손을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 경사형 스트럿 베어링 어셈블리가 장착된 현가장치를 도시한 결합사시도이다.
도 2는 도 1의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 경사형 스트럿 베어링 어셈블리가 장착된 현가장치를도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스트럿 베어링 바디를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 하이드로 부시를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 스트럿 베어링 브라켓을 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 경사형 스트럿 베어링 어셈블리의 작동상태 및 범프스탑퍼의 중심축선을 나타낸 도면이며, 도 8은 차량 초기위치(CVW) 시의 도면이고, 도 9는 차량 범프 시의 도면이고, 도 10은 차량 리바운드 시의 도면이다.
도 11은 종래의 일반형 스트럿 베어링과 경사형 스트럿 베어링을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 12는 종래의 경사형 스트럿 베어링이 적용된 현가장치를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시예를 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
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.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 현가장치용 경사형 스트럿 베어링 어셈블리(100)는, 쇽업소버(220)의 상측부에 관통된 상태로 차체에 장착된 인슐레이터(230) 하단면에 적층 배치된다.
여기서, 상기 쇽업소버(220)의 상측부는 쇽업소버(220)의 내부를 출입하며 길이방향으로 왕복가능한 로드(221)의 상측부이다. 상기 로드(221)의 상측 단부는 인슐레이터(230)를 관통하여 인슐레이터(230)에 체결된다.
도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 경사형 스트럿 베어링 어셈블리(100)는, 스트럿 베어링 바디(110)와 하이드로 부시(120) 및 스트럿 베어링 브라켓(130)을 포함하여 구성된다.
상기 스트럿 베어링 바디(110)는, 하이드로 부시(120)와 스트럿 베어링 브라켓(130)이 일체로 조립되는 것이며, 도 4에 도시된 바와 같이, 원통형의 상부바디(111)와 하부바디(112) 및 그 사이에 조립되어 배치되는 복수의 볼 베어링(113)을 포함하여 구성된다.
상기 스트럿 베어링 바디(110)는, 그 상단면에 부시 마운팅 브라켓부(114)가 돌출 형성되어 있으며, 구체적으로는 상부바디(111)의 상단에 상기 부시 마운팅 브라켓부(114)가 구비되어 있다.
참고로, 도 3은 스트럿 베어링 바디(110)를 단순화시켜 도시한 것이며, 스트럿 베어링 바디(110)의 상단면에 부시 마운팅 브라켓부(114)가 돌출 형성되어 있는 구조를 보여주고 있다.
상기 부시 마운팅 브라켓부(114)는, 플라스틱 재질로 형성될 수 있으며, 상기 상부바디(111)의 상단에 일체로 사출 성형될 수 있다.
스트럿 베어링 바디(110)는, 상기 볼 베어링(113)을 내장한 형태로 구성되어 인슐레이터(230)의 하단면에 장착 배치되며, 쇽업소버(220)를 통해 인슐레이터(230)의 하단면에 적층 조립된다.
이때 상기 스트럿 베어링 바디(110)는 쇽업소버(220)의 상측부에 관통되어 쇽업소버(220)의 상측부 외측에 배치되며, 상기 볼 베어링(113)의 중심축은 쇽업소버(220)의 중심축에 대해 일정 각도로 경사를 이루게 된다.
여기서, 현가장치의 코일스프링(240)은, 상기 쇽업소버(220)의 하측부 둘레에 장착된 스프링 시트(222)와 상기 스트럿 베어링 바디(110)의 하부바디(112) 사이에 조립 배치된다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 하이드로 부시(120)는, 유액이 충진되어 있는 환형의 챔버(121)를 구비하도록 구성되며, 스트럿 베어링 바디(110)의 부시 마운팅 브라켓부(114) 내측에 압입되어 조립된다. 이때 하이드로 부시(120)는 그 외곽부가 상기 부시 마운팅 브라켓부(114)로 둘러싸이게 된다.
상기 하이드로 부시(120)는, 반경방향의 중앙부가 개구되어 쇽업소버(220)의 상측부에 의해 관통되며, 반경방향으로 상기 챔버(121)의 내측에 배치된 환형의 유액 통로(122)를 구비한다.
상기 유액 통로(122)는, 환형의 챔버(121)와 유액 이동가능하게 연통되도록 형성되며, 상하방향(즉, 쇽업소버(220)의 축선방향)으로 상기 챔버(121)보다 낮은 높이를 가지도록 형성된다. 이때 유액 통로(122)는 그 둘레방향을 따라 전체적으로 챔버(121)와 연통 가능하게 형성된다.
그리고 이때 상기 유액 통로(122)와 챔버(121)는 쇽업소버(220)의 상측부 외측에 둘레방향으로 연장되며 배치된다.
구체적으로 하이드로 부시(120)는, 상기 유액 통로(122)의 상측에 어퍼 그루브(123)가 형성되고, 상기 유액 통로(122)의 하측에 스트럿 베어링 브라켓(130)의 상단면(즉, 부시 마운팅면부)이 삽입되어 밀착하는 로워 노치(124)가 형성된다.
상기 어퍼 그루브(123)는 하이드로 부시(120)의 상단면 중앙부에 단차지게 함몰 형성되어 유액 통로(122)의 상측에 배치되고, 상기 로워 노치(124)는 하이드로 부시(120)의 하단면 중앙부에 상기 부시 마운팅면부(131)에 매칭되는 형상으로 함몰 형성되어 유액 통로(122)의 하측에 배치된다.
이때, 상기 어퍼 그루브(123)는 중앙부가 관통된 사다리꼴 모양의 단면을 가지도록 형성될 수 있고, 상기 로워 노치(124)는 중앙부가 관통된 삼각형 모양의 단면을 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 로워 노치(124)는 중앙부가 관통된 원뿔 모양으로 형성될 수 있다.
이와 같이 구성되는 하이드로 부시(120)는, 상기 유액 통로(122)의 반경 및 단면적을 조절하여 감쇠력을 설정할 수 있으며, 가류 성형될 수 있다.
도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 스트럿 베어링 브라켓(130)은, 스트럿 베어링 바디(110)의 하부를 관통하여 하이드로 부시(120)의 로워 노치(124)에 삽입 밀착되며, 상단면에 상기 로워 노치(124)에 매칭되는 부시 마운팅면부(131)가 형성되고, 하단면에 범프스탑퍼(210)의 상단면이 안착 배치되는 범프스탑퍼 장착면부(132)가 형성된다.
이때 상기 부시 마운팅면부(131)는 로워 노치(124)에 상응하는 모양으로 형성되며, 구체적으로 중앙부가 관통된 원뿔 모양으로 돌출 형성될 수 있다.
상기 스트럿 베어링 브라켓(130)은, 상기 부시 마운팅면부(131)가 로워 노치(124)에 삽입되어 밀착될 때, 둘레면이 스트럿 베어링 바디(110)의 내주면과 일정 갭을 가지게 된다.
또한 상기 스트럿 베어링 브라켓(130)은, 범프스탑퍼 장착면부(132)의 테두리에 범프스탑퍼(210)의 횡방향 유동을 억제하고 방지하기 위한 범프스탑퍼 마운팅가이드(133)가 돌출 형성될 수 있다.
상기 범프스탑퍼 마운팅가이드(133)는 원통 모양으로 형성될 수 있으며, 범프스탑퍼 마운팅가이드(133)의 내측에 상기 범프스탑퍼(210)의 상측부가 압입되어 조립될 수 있다.
상기 범프스탑퍼(210)의 하측단은 쇽업소버(220)의 하측부에 장착된 캡(223)의 상단에 안착 배치된다.
여기서, 도 8 내지 도 10을 참조하여 상기와 같이 구성되는 경사형 스트럿 베어링 어셈블리(100)의 작동 상태를 설명하도록 한다.
도 8 내지 도 10은 경사형 스트럿 베어링 어셈블리(100)의 작동상태 및 범프스탑퍼(210)의 중심축선을 나타낸 도면이고, 구체적으로 도 8은 차량 초기위치(CVW) 시의 도면이고, 도 9는 차량 범프 시의 도면이고, 도 10은 차량 리바운드 시의 도면이다.
참고로, 도 8 내지 도 10은 스트럿 베어링 바디(110)의 구조를 블럭 형태로 단순화하여 도시하고 있다.
도 8를 참조하면, 차량의 리바운드 및 범퍼 동작이 발생하지 않은 초기위치(CVW) 시의 경우, 범프스탑퍼(210)의 중심축선(C)은 이동 없이 킹핀의 중심축선에 대해 일정 각도를 유지한다.
알려진 바와 같이, 킹핀은 앞차축과 조향너클을 연결하는 핀이며 차량의 초기위치(CVW) 시 쇽업소버와 일정 각을 형성하게 된다. 또한 범프 또는 리바운드 시에는 상기 킹핀의 경사각 변경 및 중심축선 이동이 발생하게 된다.
도 9를 참조하면, 차량의 범프 시 쇽업소버(220)가 일방향으로 기울어짐에 따라 스트럿 베어링 브라켓(130)이 같은 방향으로 기울어지면서 범프스탑퍼(210)의 중심축선(C)이 화살표로 표시된 바와 같이 회전 이동하게 되며, 그에 따라 스트럿 베어링 브라켓(130)의 부시 마운팅면부(131)가 하이드로 부시(120)의 좌우방향의 일측을 밀어 압축하게 된다.
이때 하이드로 부시(120)는 상기 부시 마운팅면부(131)와 매칭되어 있는 로워 노치(124) 상측의 유액 통로(122)가 압축되며, 이때 상기 유액 통로(122)의 좌우방향의 일측이 압축되면서 유액의 이동이 발생하고 그에 따라 하이드로 부시(120)의 영역별 유압 변동이 발생하게 된다.
그리고 상기 쇽업소버(220)가 기울어질 때 킹핀의 중심축선도 이동하게 되는데, 상기와 같이 범프스탑퍼(210)의 중심축선(C)이 일방향으로 선회 이동하게 됨에 따라 범프스탑퍼(210)의 중심축선(C)과 킹핀의 중심축선 간에 각도가 거의 변동 없이 유지 가능하게 된다.
또한 도 10을 참조하면, 차량의 라바운드 시 쇽업소버(220)가 타방향(범프 시와 반대방향임)으로 기울어짐에 따라 스트럿 베어링 브라켓(130)이 같은 방향으로 기울어지면서 범프스탑퍼(210)의 중심축선(C)이 화살표로 표시된 바와 같이 회전 이동하게 되며, 그에 따라 스트럿 베어링 브라켓(130)의 부시 마운팅면부(131)가 하이드로 부시(120)의 좌우방향의 타측(범프 시와 반대쪽임)을 밀어 압축하게 된다.
이때 하이드로 부시(120)는 상기 부시 마운팅면부(131)와 매칭되어 있는 로워 노치(124) 상측의 유액 통로(122)를 압축하게 되며, 이때 상기 유액 통로(122)의 좌우방향의 타측(범프 시와 반대쪽임)이 압축되면서 유액의 이동이 발생하고 그에 따라 하이드로 부시(120)의 영역별 유압 변동이 발생하게 된다.
그리고 상기와 같이 범프스탑퍼(210)의 중심축선(C)이 타방향으로 선회 이동하게 됨에 따라 범프스탑퍼(210)의 중심축선(C)과 킹핀의 중심축선 간에 각도가 거의 변동 없이 유지 가능하게 된다.
이와 같이 본 발명의 경사형 스트럿 베어링 어셈블리(100)는, 차량의 리바운드 및 범프 시 스트럿 베어링 브라켓(130)이 쇽업소버(220)와 함께 동일 방향으로 기울어지면서 하이드로 부시(120)의 변형이 발생하게 되고, 이때 상기 스트럿 베어링 브라켓(130)에 조립되어 있는 범프스탑퍼(210)가 쇽업소버(220)와 함께 동일 방향으로 기울어지게 됨으로써 범프스탑퍼(210)의 상하방향 특성을 유지할 수 있으며, 또한 범프스탑퍼(210)의 횡변형으로 인한 파손을 방지할 수 있게 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 또한 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐이므로 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
100 : 경사형 스트럿 베어링 어셈블리
110 : 스트럿 베어링 바디 111 : 상부바디
112 : 하부바디 113 : 볼 베어링
114 : 부시 마운팅 브라켓부 120 : 하이드로 부시
121 : 챔버 122 : 유액 통로
123 : 어퍼 그루브 124 : 로워 노치
130 : 스트럿 베어링 브라켓 131 : 부시 마운팅면부
132 : 범프스탑퍼 장착면부 133 : 범프스탑퍼 마운팅가이드
210 : 범프스탑퍼 C : 중심축선
220 : 쇽업소버 221 : 로드
222 : 스프링 시트 230 : 인슐레이터
240 : 코일스프링

Claims (5)

  1. 차체에 장착되어 쇽업소버의 상측부와 체결되는 인슐레이터의 하단면에 배치되고, 상단면에 부시 마운팅 브라켓부가 돌출 형성되어 있는, 스트럿 베어링 바디;
    상기 부시 마운팅 브라켓부의 내측에 압입되어 조립되고, 유액이 충진되어 있는 환형의 챔버를 갖는, 하이드로 부시;
    하단면에 범프스탑퍼가 안착되는 범프스탑퍼 장착면부가 형성되고, 상단면에 상기 하이드로 부시의 하단면 중앙부에 매칭되는 부시 마운팅면부가 형성된, 스트럿 베어링 브라켓;
    을 포함하는 현가장치용 경사형 스트럿 베어링 어셈블리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하이드로 부시는 반경방향으로 상기 챔버의 내측에 형성되는 환형의 유액 통로를 구비하고, 상기 유액 통로는 상기 챔버와 유액 이동가능하게 연통되며 상하방향으로 상기 챔버보다 낮은 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 현가장치용 경사형 스트럿 베어링 어셈블리.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 하이드로 부시는, 상단면 중앙부에 단차지게 함몰된 어퍼 그루브가 형성되어 상기 유액 통로의 상측에 배치되고, 하단면 중앙부에 상기 부시 마운팅면부가 삽입되어 밀착하는 로워 노치가 형성되어 상기 유액 통로의 하측에 배치된 것을 특징으로 하는 현가장치용 경사형 스트럿 베어링 어셈블리.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 하이드로 부시는, 반경방향의 중앙부가 쇽업소버의 상측부에 의해 관통되고, 상기 쇽업소버의 외측에 상기 유액 통로와 챔버가 둘레방향으로 연장되며 배치된 것을 특징으로 하는 현가장치용 경사형 스트럿 베어링 어셈블리.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 스트럿 베어링 브라켓은, 범프스탑퍼 장착면부의 테두리에 범프스탑퍼의 횡방향 유동을 방지하기 위한 범프스탑퍼 마운팅가이드가 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 현가장치용 경사형 스트럿 베어링 어셈블리.
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KR102163879B1 (ko) 2019-03-14 2020-10-12 현대자동차주식회사 현가 장치에 장착되는 스트럿 베어링

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