KR20230053392A - 차량 현가장치용 보이드 부시 - Google Patents

차량 현가장치용 보이드 부시 Download PDF

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KR20230053392A
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조재현
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 차량 현가장치용 보이드 부시에 관한 것으로, 이너파이프(210)의 벌지부(211)에서 외측으로 돌출되게 형성된 돌기부(212)가 이너파이프(210)와 아우터파이프(220)사이에 채워진 탄성체(230)의 보이드부(231)사이에서 사선방향으로 배치되도록 위치한 구성으로, 보이드부(231)를 통해 차량의 승차감 특성 및 내구 특성은 유리한 조건으로 그대로 유지할 수 있게 되고, 돌기부(212)를 통해 강성증대를 도모하여 차량의 핸들링 응답 특성을 유리하게 개선할 수 있도록 된 것이다.

Description

차량 현가장치용 보이드 부시{VOID BUSH FOR VEHICLE SUSPENSION}
본 발명은 차량 현가장치용 보이드 부시에 관한 것으로, 보다 상세하게는 승차감 특성과 내구 특성 및 핸들링 응답 특성을 모두 만족시킬 수 있는 차량 현가장치용 보이드 부시에 관한 기술이다.
차량의 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 주행할 때 노면에서 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달되지 않도록 함으로써 차체나 하물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치이다.
전륜 맥퍼슨 타입의 현가장치에는 차체와 차륜을 연결하고 지지하는 L형상의 로어암이 사용되는데, 로어암의 세 단부에는 차체와 결합되는 부시 및 차륜과 결합되는 볼조인트가 각각 결합된다.
로어암에 결합된 부시 중에서 수직방향으로 결합된 부시는 일명 지오메트리 부시(geometry bush, G부시)라고 불리우는데, G부시는 맥퍼슨 시스템을 사용하는 전륜구동 고성능차량의 경우 차량의 핸들링 특성에 미치는 영향이 크다.
통상적으로 현가장치의 로어암에서 사용하는 G부시는 인너파이프와 아우터파이프사이의 모든 공간이 탄성체인 고무로 채워진 솔리드(solid) 타입으로, 솔리드 타입의 부시는 핸들링 응답 특성이 좋아서 고성능 차량에 적합하지만, 반대로 승차감 특성 및 내구 특성은 불리한 단점이 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
대한민국공개특허공보 10-2007-0032134호
본 발명은, 이너파이프와 아우터파이프사이에 채워진 탄성체에 보이드부가 형성되고, 이너파이프의 벌지부에 외측으로 돌출된 돌기부가 형성되며, 돌기부가 보이드부사이에서 사선방향으로 위치하는 차량 현가장치용 보이드 부시로서, 이를 통해 승차감 특성과 내구 특성 및 핸들링 특성의 성능을 모두 만족시킬 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 현가장치용 보이드 부시는, 벌지부를 구비한 이너파이프; 상기 이너파이프를 감싸는 아우터파이프; 및 상기 이너파이프와 아우터파이프사이의 공간을 채우도록 결합되고 보이드부가 형성된 탄성체를 포함하고; 상기 벌지부에서 외측으로 돌출되는 돌기부가 형성되고; 상기 돌기부는 보이드부사이에서 사선방향으로 위치하도록 된 것을 특징으로 한다.
상기 보이드부는 이너파이프의 중심을 기준으로 대칭적으로 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 돌기부는 이너파이프의 중심을 기준으로 대칭적으로 돌출되게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 보이드부는 이너파이프의 중심을 기준으로 대칭적으로 위치하고; 상기 돌기부는 이너파이프의 중심을 기준으로 대칭적으로 돌출되게 형성되면서 보이드부사이에서 사선방향으로 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 이너파이프의 중심을 좌우방향 및 전후방향으로 각각 통과하는 제1기준선과 제2기준선에 대해 보이드부는 제2기준선을 중심으로 2개가 좌우대칭으로 형성되면서 각각의 보이드부는 제1기준선을 중심으로 상하대칭으로 형성되고; 상기 돌기부는 이너파이프의 중심을 기준으로 2개가 대칭적으로 돌출되게 형성되면서 각각의 돌기부는 제1기준선과 제2기준선사이에서 사선방향으로 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2기준선의 하단을 0도로 정의하였을 때 1개의 돌기부는 반 시계방향으로 110도 내지 145도에 위치하고 나머지 1개의 돌기부는 290도 내지 325도에 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 탄성체에서 2개의 보이드부사이는 브릿지부가 되고; 상기 브릿지부는 제1기준선을 중심으로 2개가 상하대칭으로 위치하면서 각각의 브릿지부는 제2기준선을 중심으로 좌우대칭으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 아우터파이프가 로어암에 고정되게 결합될 때에 2개의 보이드부는 좌우방향 또는 좌상우하의 사선방향 또는 우상좌하의 사선방향 중 어느 하나의 방향으로 위치하도록 결합된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량 현가장치용 보이드 부시는, 이너파이프와 아우터파이프사이에 채워진 탄성체에 보이드부가 형성되고, 이너파이프의 벌지부에 외측으로 돌출된 돌기부가 형성되며, 돌기부가 보이드부사이에서 사선방향으로 배치된 구성으로, 좌우방향으로 배치된 보이드부에 의해 차량의 승차감 특성 및 내구 특성은 유리한 조건으로 그대로 유지할 수 있으며, 보이드부사이에서 사선방향으로 배치된 돌기부를 통해 강성증대를 도모하여 차량의 핸들링 응답 특성을 유리하게 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 보이드 부시가 결합된 로어암의 도면,
도 2는 본 발명에 따른 보이드 부시의 평면도,
도 3은 본 발명에 따라 벌지부에 돌기부가 형성된 이너파이프의 사시도,
도 4는 도 3의 평면도,
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 보이드 부시가 로어암에 결합될 때의 예시를 보여주기 위한 도면이다.
본 명세서 또는 출원에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서 또는 출원에 설명된 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시 된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 제어부(제어기)는 차량의 다양한 구성 요소의 동작을 제어하도록 구성된 알고리즘 또는 상기 알고리즘을 재생하는 소프트웨어 명령어에 관한 데이터를 저장하도록 구성된 비휘발성 메모리(도시되지 않음) 및 해당 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 이하에 설명되는 동작을 수행하도록 구성된 프로세서(도시되지 않음)를 통해 구현될 수 있다. 여기서, 메모리 및 프로세서는 개별 칩으로 구현될 수 있다. 대안적으로는, 메모리 및 프로세서는 서로 통합된 단일 칩으로 구현될 수 있다. 프로세서는 하나 이상의 프로세서의 형태를 취할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량 현가장치용 보이드 부시에 대해 살펴보기로 한다.
전륜 맥퍼슨 타입의 현가장치에는 도 1에 도시된 바와 같이 차체와 차륜을 연결하고 지지하는 L형상의 로어암(10)이 결합된다.
L형상의 로어암(10)은 세 개의 단부를 구비하고 있으며, 각각의 단부에는 수평방향으로 결합된 부시(100), 수직방향으로 결합된 보이드 부시(200), 및 볼조인트(300)가 결합된다.
상기 부시(100,200)는 차량의 서스펜션멤버(서브프레임)와 결합되고, 볼조인트(300)는 차륜과 결합된다.
수평방향으로 결합된 부시(100)는 A부시라고 불리우기도 하고, 수직방향으로 결합된 보이드 부시(200)는 일명 지오메트리 부시(geometry bush, G부시)라고 불리우며, G부시는 맥퍼슨 시스템을 사용하는 전륜구동 고성능차량의 경우 차량의 핸들링 특성에 미치는 영향이 크다.
본 발명에 따른 보이드 부시(200)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 벌지(bulge)부(211)를 구비한 이너파이프(210); 상기 이너파이프(210)를 감싸는 아우터파이프(220); 및 상기 이너파이프(210)와 아우터파이프(230)사이의 공간을 채우도록 결합되고 보이드(void)부(231)가 형성된 탄성체(230)를 포함한다.
이너파이프(210)와 아우터파이프(220)는 원통형 파이프형상으로 형성되고, 탄성체(230)는 고무(rubber)재질로 형성된다.
벌지부(211)는 이너파이프(210)의 외측돌레는 감싸는 부위로 외측으로 볼록하게 형성된 부위이다.
보이드부(231)는 탄성체(230)에 형성된 빈 공간부가 되고, 탄성체(230)의 상하면을 관통하도록 형성된다.
탄성체(230)에서 보이드부(231)와 보이드부(231)사이는 이너파이프(210)와 아우터파이프(220)를 연결하는 브릿지부(232)가 된다.
보이드부(231)는 입력되는 충격 및 진동을 보다 효과적으로 흡수 및 감쇄시켜서 승차감 특성 및 내구 특성을 좋게 하는 역할을 한다.
브릿지부(232)는 이너파이프(210)와 아우터파이프(220)의 연결을 통해 강성을 향상시켜서 핸들링 응답 특성을 유리하게 하는 역할을 한다.
본 발명 실시예에 따라 보이드부(231)는 2개로 구성되고, 이너파이프(210)의 중심을 기준으로 대칭적으로 위치하도록 형성된다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 이너파이프(210)의 중심을 좌우방향 및 전후방향으로 각각 통과하는 제1기준선(L1)과 제2기준선(L2)에 대해 보이드부(231)는 제2기준선(L2)을 중심으로 2개가 좌우대칭으로 형성되면서 각각의 보이드부(231)는 제1기준선(L1)을 중심으로 상하대칭으로 형성된다.
제2기준선(L2)의 하단을 0도로 정의하였을 때 1개의 보이드부(231)는 반 시계방향으로 9O도에 위치하고 나머지 1개의 보이드부(231)는 360도에 위치하게 되며, 보이드부(231)와 직각방향으로 배치된 2개의 브릿지부(232)는 각각 0도와 180도의 위치에 위치하게 된다.
즉, 2개의 보이드부(231)는 좌우방향으로 배치되고, 2개의 브릿지부(232)는 전후방향으로 배치된 구조가 되는 바, 이와 같이 좌우방향으로 배치된 2개의 보이드부(231)에 의해 차량의 승차감 특성 및 내구 특성은 좋아지게 되지만, 반대로 2개의 브릿지부(232)가 전후방향으로 배치됨에 따라 차량의 핸들링 응답 특성은 상대적으로 불리하게 된다.
차량의 핸들링 응답 특성을 좋게 하기 위해서는 2개의 브릿지부(232)가 제2기준선(L2)의 하단인 0도를 기준으로 반 시계방향으로 115도 내지 130도에 위치하고 나머지 1개의 보이드부(231)는 295도 내지 310도에 위치하는 것이 바람직하지만, 전술한 바와 같이 2개의 브릿지부(232)가 0도와 180도의 위치함에 따라 핸들링 응답 특성은 승차감 특성 및 내구 특성에 비해 불리하게 된다.
불리해진 핸들링 응답 특성을 개선하기 위해 본 발명에 따른 보이드 부시(200)는 이너파이프(210)의 벌지부(211)에 외측으로 돌출된 돌기부(212)를 형성시켜서, 돌기부(212)의 배치를 통해 차량의 핸들링 응답 특성을 개선시키도록 한다.
본 발명에 따라 이너파이프(210)의 벌지부(211)에 형성된 돌기부(212)는 이너파이프(210)의 중심을 기준으로 대칭적으로 돌출되게 형성되며, 2개의 보이드부(231)사이에서 사선방향으로 위치하도록 구성된다.
즉, 돌기부(212)는 이너파이프(210)의 중심을 기준으로 2개가 대칭적으로 돌출되게 형성되며, 각각의 돌기부(212)는 제1기준선(L1)과 제2기준선(L2)사이에서 사선방향으로 위치하도록 구성된다.
보다 상세히 설명하면, 제2기준선(L2)의 하단을 0도로 정의하였을 때 1개의 돌기부(212)는 반 시계방향으로 11O도 내지 145도에 위치하고 나머지 1개의 돌기부(212)는 290도 내지 325도에 위치하게 된다.
2개의 돌기부(212)가 위와 같은 각도로 배치되면, 브릿지부(232)가 115도 내지 130도에 위치하고 295도 내지 310도에 위치하는 조건을 돌기부(212)가 대신 만족시킬 수 있게 되는 바, 이를 통해 차량의 핸들링 응답 특성을 유리하게 개선할 수 있게 된다.
즉, 본 발명에 따른 보이드 부시(200)는 좌우방향으로 배치된 2개의 보이드부(231)에 의해 차량의 승차감 특성 및 내구 특성은 유리한 조건으로 그대로 유지할 수 있으며, 2개의 보이드부(231)사이에서 사선방향으로 배치된 2개의 돌기부(212)를 통해 강성을 증대시켜서 차량의 핸들링 응답 특성을 유리하게 개선할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따른 실시예는 돌기부(212)의 돌출길이를 증대시키면 보이드부(231)에 의한 특성(승차감 특성, 내구 특성)과 브릿지부(232)에 의한 특성(핸들링 응답 특성) 및 돌기부(212)에 의한 특성(핸들링 응답 특성)이 함께 증대되지만, 보이드부(231) 및 브릿지부(232) 특성의 증대량 대비 돌기부(212) 특성의 증대량이 더 크게 된다.
또한, 본 발명 실시예에 따른 보이드 부시(200)가 로어암(10)에 고정되게 결합될 때에 2개의 보이드부(231)는 도 2와 같이 좌우방향으로 위치하거나 또는 도 5와 같이 좌상우하의 사선방향으로 위치하거나 또는 도 6과 같이 우상좌하의 사선방향으로 위치할 수 있으며, 각각의 배치구조에 따라 차량의 스티어 변화, 캠버 변화, 강성 변화를 다르게 하여 보다 유리한 조건으로 핸들링 성능의 증대를 도모할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량 현가장치용 보이드 부시는, 이너파이프(210)와 아우터파이프(220)사이에 채워진 탄성체(230)에 보이드부(231)가 형성되고, 이너파이프(210)의 벌지부(211)에 외측으로 돌출된 돌기부(212)가 형성되며, 돌기부(212)가 보이드부(231)사이에서 사선방향으로 배치된 구성으로, 좌우방향으로 배치된 보이드부(231)에 의해 차량의 승차감 특성 및 내구 특성은 유리한 조건으로 그대로 유지할 수 있으며, 보이드부(231)사이에서 사선방향으로 배치된 돌기부(212)를 통해 강성증대를 도모하여 차량의 핸들링 응답 특성을 유리하게 개선할 수 있는 장점이 있다.
맥퍼슨 시스템을 사용하는 전륜구동 고성능차량의 경우 로어암(10)에 결합된 보이드 부시(200, G부시)는 차량의 핸들링 특성에 미치는 영향이 크다.
평가 결과 핸들링에 민감한 방향으로 보이드 부시(200)의 특성을 높이는 것이 차량의 핸들링 특성을 개선하는 역할을 한다.
따라서, 본 발명 실시예에 따른 보이드 부시(200)는 보이드부(231)를 기존과 같이 좌우방향으로 배치하여 차량의 승차감 특성 및 내구 특성은 유리한 조건으로 그대로 유지하고, 핸들링 특성에 민감한 방향으로 돌기부(212)를 배치하여 차량의 핸들링 응답 특성을 유리하게 개선할 수 있도록 한다.
즉, 본 발명에 따른 보이드 부시(200)를 통해 차량의 핸들링 성능을 향상시키면서 손해보는 승차감 및 내구 특성을 최소화할 수 있게 된다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
10 - 로어암 100 - 부시
200 - 보이드 부시 210 - 이너파이프
211 - 벌지부 212 - 돌기부
220 - 아우터파이프 231 - 보이드부
230 - 탄성체 232 - 브릿지부
300 - 볼조인트
L1 - 이너파이프의 중심을 좌우방향으로 통과하는 제1기준선
L2 - 이너파이프의 중심을 전후방향으로 통과하는 제2기준선

Claims (8)

  1. 벌지부를 구비한 이너파이프;
    상기 이너파이프를 감싸는 아우터파이프; 및
    상기 이너파이프와 아우터파이프사이의 공간을 채우도록 결합되고 보이드부가 형성된 탄성체를 포함하고;
    상기 벌지부에서 외측으로 돌출되는 돌기부가 형성되고;
    상기 돌기부는 보이드부사이에서 사선방향으로 위치하도록 된 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 보이드 부시.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보이드부는 이너파이프의 중심을 기준으로 대칭적으로 위치하는 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 보이드 부시.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 돌기부는 이너파이프의 중심을 기준으로 대칭적으로 돌출되게 형성된 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 보이드 부시.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 보이드부는 이너파이프의 중심을 기준으로 대칭적으로 위치하고;
    상기 돌기부는 이너파이프의 중심을 기준으로 대칭적으로 돌출되게 형성되면서 보이드부사이에서 사선방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 보이드 부시.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 이너파이프의 중심을 좌우방향 및 전후방향으로 각각 통과하는 제1기준선과 제2기준선에 대해 보이드부는 제2기준선을 중심으로 2개가 좌우대칭으로 형성되면서 각각의 보이드부는 제1기준선을 중심으로 상하대칭으로 형성되고;
    상기 돌기부는 이너파이프의 중심을 기준으로 2개가 대칭적으로 돌출되게 형성되면서 각각의 돌기부는 제1기준선과 제2기준선사이에서 사선방향으로 위치하는 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 보이드 부시.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2기준선의 하단을 0도로 정의하였을 때 1개의 돌기부는 반 시계방향으로 110도 내지 145도에 위치하고 나머지 1개의 돌기부는 290도 내지 325도에 위치하는 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 보이드 부시.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 탄성체에서 2개의 보이드부사이는 브릿지부가 되고;
    상기 브릿지부는 제1기준선을 중심으로 2개가 상하대칭으로 위치하면서 각각의 브릿지부는 제2기준선을 중심으로 좌우대칭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 보이드 부시.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 아우터파이프가 로어암에 고정되게 결합될 때에 2개의 보이드부는 좌우방향 또는 좌상우하의 사선방향 또는 우상좌하의 사선방향 중 어느 하나의 방향으로 위치하도록 결합된 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 보이드 부시.
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