KR20240010330A - 차량용 스트럿 베어링 어셈블리 - Google Patents

차량용 스트럿 베어링 어셈블리 Download PDF

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KR20240010330A
KR20240010330A KR1020220087769A KR20220087769A KR20240010330A KR 20240010330 A KR20240010330 A KR 20240010330A KR 1020220087769 A KR1020220087769 A KR 1020220087769A KR 20220087769 A KR20220087769 A KR 20220087769A KR 20240010330 A KR20240010330 A KR 20240010330A
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pocket
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홍태호
정세웅
권익진
김병환
김기호
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주식회사 일진
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량용 스트럿 베어링 어셈블리이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스트럿 베어링 어셈블리는 스트럿이 관통되도록 구성되는 관통 개구를 갖는 상부 케이스; 상부 케이스와 상대 회전 가능하게 결합되고, 스트럿이 관통되도록 구성되는 관통 개구를 갖고, 외주면에 코일 스프링이 설치되도록 구성되는 하부 케이스; 및 상부 케이스와 하부 케이스사이에 개재되고, 상부 케이스가 하부 케이스에 대하여 상대 회전 가능하도록 지지하는 센터 플레이트를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트는 스트럿이 관통되도록 구성되는 관통 개구를 갖고, 반경방향 내측에서 축방향으로 연장되는 원통형의 수직부, 수직부에서 반경방향 외측으로 하향 경사지게 형성되는 경사부 및 경사부에서 반경방향 외측으로 연장되는 수평부를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 경사부 및 수평부에는 각각 상부 케이스와 접촉하도록 돌출되어 형성되는 제1 접촉부 및 제2 접촉부가 구비될 수 있다.

Description

차량용 스트럿 베어링 어셈블리{STRUT BEARING ASSEMBLY FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 스트럿 베어링 어셈블리에 관한 것이다.
차량의 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 차량이 주행할 때 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달되지 않도록 함으로써, 차체나 화물의 손상을 방지하고 승차감을 개선시키기 위한 장치이다.
현가장치 중 독립 현가식의 전방 현가장치로는 위시본 타입(Wishbone type)과 맥퍼슨 타입(Macpherson type)이 있고, 이중 맥퍼슨 타입은 위시본 타입에 비하여 구조가 간단하고 승차감이 우수하여 승용차에 널리 사용되고 있다.
맥퍼슨 타입의 현가장치에는 어퍼 아암이 없고, 그 대신 쇽 업소버가 내장된 스트럿의 하단이 조향 너클을 통해 로워 아암과 일체로 연결되어, 조향 시 조향 너클과 스트럿이 일체로 회전되는 구조를 갖는다. 또한, 스트럿이 조향 너클과 일체로 회전될 수 있도록, 스트럿의 상단은 스트럿 베어링 어셈블리를 매개로 차체나 섀시에 대해 상대 회전 가능하게 설치된다.
스트럿 베어링 어셈블리는 상부 케이스, 하부 케이스 및 이들 사이에 개재되어 상부 케이스와 하부 케이스의 상대 회전이 가능하도록 하는 센터 플레이트를 구비할 수 있다. 예를 들어, 등록특허공보 제10-1700924호(특허문헌 1)에는 상부 케이스, 하부 케이스 및 이들 사이에 미끄럼 베어링편(센터 플레이트)이 개재되는 구성의 스트럿 베어링이 개시되어 있다.
한편, 맥퍼슨 타입 현가장치의 특성상 스트럿 베어링 어셈블리에는 종방향 하중(축방향 하중)과 횡방향 하중(반경방향 하중)이 함께 인가될 수 있다. 특허문헌 1에 개시된 종래의 스트럿 베어링 어셈블리에서는 이러한 하중의 지지를 위하여 미끄럼 베어링편이 스러스트 미끄럼 베어링편부(수직부)와 래디얼 미끄럼 베어링편부(수평부)를 구비하고 있다.
하지만, 이러한 종래기술에 의하면, 횡방향 하중에는 취약하다는 문제가 있다. 이 경우, 횡방향 하중에 의해 센터 플레이트와 케이스가 변형될 수 있고, 이로 인해 회전 마찰 저항이 증가하고 제품 내구성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
등록특허공보 제10-1700924호(2017. 1. 23)
본 발명은 진술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 축방향 하중 지지력 및 반경방향 하중 지지력을 모두 향상시킬 수 있는 차량용 스트럿 베어링 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 하중에 의한 변형을 방지하고, 회전 마찰 저항 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있는 차량용 스트럿 베어링 어셈블리를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량용 스트럿 베어링 어셈블리이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스트럿 베어링 어셈블리는 스트럿이 관통되도록 구성되는 관통 개구를 갖는 상부 케이스; 상부 케이스와 상대 회전 가능하게 결합되고, 스트럿이 관통되도록 구성되는 관통 개구를 갖고, 외주면에 코일 스프링이 설치되도록 구성되는 하부 케이스; 및 상부 케이스와 하부 케이스사이에 개재되고, 상부 케이스가 하부 케이스에 대하여 상대 회전 가능하도록 지지하는 센터 플레이트를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트는 스트럿이 관통되도록 구성되는 관통 개구를 갖고, 반경방향 내측에서 축방향으로 연장되는 원통형의 수직부, 수직부에서 반경방향 외측으로 하향 경사지게 형성되는 경사부 및 경사부에서 반경방향 외측으로 연장되는 수평부를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 경사부 및 수평부에는 각각 상부 케이스와 접촉하도록 돌출되어 형성되는 제1 접촉부 및 제2 접촉부가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트의 수평부의 제2 접촉부는 하부 케이스의 하부 외주면에 설치되는 코일 스프링의 와이어 중심과 축방향을 기준으로 동일선상에 배치되도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트의 수평부의 제2 접촉부가 상부 케이스와 접촉하는 지점이 코일 스프링의 와이어 중심과 축방향을 기준으로 동일선상에 배치되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트의 경사부의 제1 접촉부 및 수평부의 제2 접촉부는 상부 케이스와 점접촉하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트의 제1 접촉부 및 제2 접촉부는 각각 사이클로이드 곡면으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트의 수직부는 반경방향 하중을 지지하고, 수평부는 축방향 하중을 지지하며, 경사부는 반경방향 하중 및 축방향 하중이 조합된 합성 하중을 지지하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트의 상면에는 윤활제를 수용하도록 구성되는 적어도 하나의 방사형 포켓이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 방사형 포켓은 센터 플레이트의 경사부 상면에서 윤활제를 수용하도록 형성되는 적어도 하나의 제1 포켓을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 제1 포켓은 복수 개 형성되고, 제1 접촉부를 사이에 두고 원주방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 방사형 포켓은 센터 플레이트의 수평부 상면에서 윤활제를 수용하도록 형성되는 적어도 하나의 제2 포켓을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 제2 포켓은 복수 개 형성되고, 제2 접촉부를 사이에 두고 원주방향으로 이격되어 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 방사형 포켓은 센터 플레이트의 경사부 상면에서 윤활제를 수용하도록 형성되는 적어도 하나의 제1 포켓 및 센터 플레이트의 수평부 상면에서 윤활제를 수용하도록 형성되는 적어도 하나의 제2 포켓을 포함하고, 적어도 하나의 제1 포켓과 적어도 하나의 제2 포켓은 반경방향을 따라 동일선상에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트의 상면에는 원주방향을 따라 형성되어 윤활제를 수용하도록 구성되는 적어도 하나의 원주형 홈부가 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 원주형 홈부는 원주방향을 따라 일정한 깊이로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적어도 하나의 원주형 홈부는 적어도 하나의 방사형 포켓과 동일한 깊이로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트의 수직부의 외측면에는 적어도 하나의 홈부가 형성될 수 있고, 적어도 하나의 홈부는 적어도 하나의 방사형 포켓과 반경방향을 따라 동일선상에 배치될 수 있다.
이 외에도, 본 발명에 따른 차량용 스트럿 베어링 어셈블리에는 본 발명의 기술적 사상을 해치지 않는 범위에서 다른 부가적인 구성이 더 포함될 수 있다.
본 발명에 의하면, 수직부, 경사부 및 수평부를 포함하는 센터 플레이트의 구조를 통하여 축방향 하중 및 반경방향 하중을 효과적으로 분산시켜 하중 지지력을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 하중에 의한 센터 플레이트 및 케이스의 변형을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 센터 플레이트와 상부 케이스의 접촉 면적을 최소화하고, 센터 플레이트와 상부 케이스 사이에서의 윤활제 저장 및 유동성을 극대화함으로써, 회전 마찰 저항 성능 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스트럿 베어링 어셈블리를 포함하는 탑마운트 조립체를 예시적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스트럿 베어링 어셈블리의 분해 사시도를 예시적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스트럿 베어링 어셈블리를 포함하는 탑마운트 조립체의 단면 구조를 예시적으로 도시한다.
도 4는 도 3의 A 부분의 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스트럿 베어링 어셈블리에서 센터 플레이트에 인가되는 하중을 예시적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센터 플레이트와 코일 스프링 사이의 위치 관계를 예시적으로 도시한다.
도 7은 각각 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따른 센터 플레이트를 예시적으로 도시한다.
도 8은 도 7의 실시예 및 비교예에 따른 응력 분포를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스트럿 베어링 어셈블리의 센터 플레이트를 예시적으로 도시한다.
도 10은 도 9의 B 부분을 확대하여 도시한다.
이하에서 기술되는 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이에 대한 구체적인 설명으로 제한되는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은 달리 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 가지며, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명을 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것으로서 본 발명의 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는"등과 같은 표현은 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 "축방향"은 스트럿의 중심축 방향으로서 스트럿이 스트럿 베어링 어셈블리를 관통하여 연장되는 방향을 의미하고, "반경방향"은 이러한 "축방향"에 수직하게 중심축으로부터 멀어지거나 중심축에 가까워지는 방향을 의미하며, "원주방향"은 상기 "축방향"을 중심으로 하는 회전 방향을 의미한다.
본 명세서에서 기재된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 일측에 "위치되어" 있다거나 "형성되어" 있다고 언급되는 경우, 이는 어떤 구성요소가 다른 구성 요소의 일측에 직접 접촉된 상태로 위치되거나 형성되는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 중간에 개재한 상태로 위치하거나 형성될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에서는 구성요소의 위치 관계가 차량의 높이 방향을 기준으로 하여 상부(위쪽) 및 하부(아래쪽)로 설명되고 있으나, 본 발명이 이에 의해 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소는 동일한 참조부호를 통해 지시되어 있으며, 이하의 실시예들의 설명에 있어서 동일하거나 대응하는 구성요소는 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 다만, 아래의 설명에서 특정 구성요소에 관한 기술이 생략되어 있더라도, 이는 그러한 구성요소가 해당 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스트럿 베어링 어셈블리를 포함하는 탑마운트 조립체를 예시적으로 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탑마운트 조립체(10)는 스트럿 베어링 어셈블리(100)와 인슐레이터(200)를 구비할 수 있다.
스트럿(미도시)은 쇽 업소버를 내장하고 외주면에 코일 스프링을 구비하며, 상단부가 스트럿 베어링 어셈블리(100)를 관통하여 인슐레이터(200)를 매개로 차체에 연결되고, 하단부가 너클에 결합된다. 스트럿은 휠의 조향에 따라 차체에 대하여 상대 회전하도록 구성된다.
인슐레이터(200)는 상부 플레이트, 하부 플레이트 및 이들 사이에 배치되는 러버 부싱을 구비하고, 차체에 연결되어, 차량 주행 시 스트럿을 통해 전달되는 노면으로부터의 충격을 흡수하고 차체로 전달되는 충격 및 진동을 감소시키는 기능을 수행할 수 있다.
스트럿 베어링 어셈블리(100)는 스트럿이 관통되는 관통 개구를 갖고, 인슐레이터(200)를 매개로 하여 차체에 연결되도록 구성된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스트럿 베어링 어셈블리의 분해 사시도를 예시적으로 도시하고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스트럿 베어링 어셈블리를 포함하는 탑마운트 조립체의 단면 구조를 예시적으로 도시한 것으로서, 이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 스트럿 베어링 어셈블리(100) 구조를 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스트럿 베어링 어셈블리(100)는 상부 케이스(300), 하부 케이스(400) 및 이들 사이에 개재되는 센터 플레이트(500)를 포함하는 미끄럼 베어링 구조로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 케이스(300)는 인슐레이터(200)의 하부에 결합되도록 구성된다. 상부 케이스(300)는, 중앙부에 스트럿이 관통하는 관통 개구가 형성되는, 중공의 구조체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 하부 케이스(400)는 상부 케이스(300)의 하부에 장착되고, 상부 케이스(300)에 상대적으로 회전 가능하도록 구성될 수 있다. 이러한 구조에 의해 쇽 업소버의 회전 운동 시 하중을 흡수할 수 있다.
하부 케이스(400)에는, 상부 케이스(300)와 마찬가지로, 중앙부에 스트럿이 관통하도록 구성되는 관통 개구가 형성되는, 중공의 구조체로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트(500)는 상부 케이스(300)와 하부 케이스(400) 사이에 개재되며, 상부 케이스(300) 및 하부 케이스(400)와 마찬가지로 중앙부에 관통 개구가 형성된 중공의 구조체로 이루어질 수 있다.
센터 플레이트(500)는 상부 케이스(300)가 하부 케이스(400)에 대하여 상대 회전 가능하도록 지지할 수 있다. 구체적으로, 센터 플레이트(500)는 상부 케이스(300)와 하부 케이스(400) 사이의 자유로운 회동을 가능하게 하면서, 인슐레이터(100)를 통해 전달되는 하중을 지지할 수 있다.
센터 플레이트(500)는 접동 성능이 우수한 합성수지 재질로 형성될 수 있으며, 하부 케이스(400) 보다 강성이 낮은 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 센터 플레이트(500)는 강성과 내마모성이 양호하고 자기 윤활성을 갖는 폴리부틸렌 테레프탈레이트(polybutylene terephthalate, PBT)로 이루어질 수 있다.
도 4는 도 3의 A 부분(즉, 센터 플레이트 부분)의 확대 단면도로서, 이를 참조하면 센터 플레이트(500)는 수직부(510), 경사부(520) 및 수평부(530)를 포함할 수 있다. 또한, 하부 케이스(400)는 센터 플레이트(500)의 수직부(510), 경사부(520) 및 수평부(530)에 각각 상응하도록 형성된 수직 영역, 경사 영역 및 수평 영역을 구비할 수 있고, 해당 영역에 센터 플레이트(500)의 수직부(510), 경사부(520) 및 수평부(530)가 압착되어 결합될 수 있다.
센터 플레이트(500)의 수직부(510)는 반경방향 내측에 위치하고 축 방향으로 연장되는 원통형으로 이루어질 수 있다. 센터 플레이트(500)의 경사부(520)는 수직부(510)에서 반경방향 외측으로 하향 경사지게 형성될 수 있으며, 수평부(530)는 경사부(520)에서 반경방향 외측으로 연장되어 형성될 수 있다. 즉, 경사부(520)는 반경방향과 경사를 갖고 연장되어 형성될 수 있으며, 수평부(530)는 반경방향과 평행하게(즉, 축방향과 수직하게) 연장되어 형성될 수 있다.
센터 플레이트(500)의 경사부(520)와 수평부(530)에는 각각 상부 케이스(300)와 접촉하여 하중을 지지하도록 구성되는 접촉부(521, 531)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트(500)의 경사부(520) 상면에는 상부를 향하여 돌출되어 있는 제1 접촉부(521)가 형성될 수 있고, 센터 플레이트(500)의 수평부(530) 상면에는 상부를 향하여 돌출되어 있는 제2 접촉부(531)가 형성될 수 있다. 경사부(520)의 제1 접촉부(521)와 수평부(530)의 제2 접촉부(531)는 각각 상부 케이스(300)와 접촉하도록 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스트럿 베어링 어셈블리에서 센터 플레이트에 인가되는 하중을 예시적으로 도시한다.
도 5를 참조하면, 센터 플레이트(500)의 수직부(510)는 횡방향 하중(즉, 반경방향 하중)(FR)을 지지할 수 있고, 수평부(530)는 축방향 하중(FA)을 지지할 수 있다. 또한, 경사부(520)는 횡방향 하중과 축방향 하중이 조합된 합성 하중(FS)을 지지할 수 있다.
이처럼, 센터 플레이트(500)는 수직부(510), 경사부(520) 및 수평부(530) 각각의 영역에서 하중을 지지할 수 있다. 특히, 수직부(510)와 경사부(520)에서 횡방향 하중을 지지할 수 있고, 수평부(530)와 경사부(520)에서 축방향 하중을 지지할 수 있어, 횡방향 하중과 축방향 하중을 분산하여 지지함으로써 횡방향 및 축방향 하중 지지력을 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하중을 효과적으로 분산하여 하중 지지력을 향상시킴으로써 센터 플레이트(500)와 케이스(300, 400)의 변형을 방지할 수 있고, 스트럿 베어링 어셈블리(100)의 회전 마찰 저항을 감소시키고 내구성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트(500)는 상부 케이스(300)와 접촉하는 접촉부는 하중을 효과적으로 분산하기 위한 구조를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트(500)의 경사부(520)의 경사 각도는 상부 케이스(300), 하부 케이스(400) 및 센터 플레이트(500)에 인가되는 하중을 고려하여, 각 부재의 응력을 최소화하는 각도로 정해질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 센터 플레이트(500)의 수직부(510) 뿐만 아니라 경사부(520)를 통하여도 반경방향 하중을 지지할 수 있으며, 특히 경사부(520)의 경사 각도를 최적화함으로써 반경방향 하중의 지지력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트(500)의 경사부(520)의 제1 접촉부(521)와 수평부(530)의 제2 접촉부(531)는 각각 상부 케이스(300)와 접접촉하도록 구성될 수 있다. 일례로, 센터 플레이트(500)의 경사부(520)의 제1 접촉부(521)와 수평부(530)의 제2 접촉부(531)는 각각 사이클로이드(cycloid) 곡면으로 형성될 수 있다. 여기서, 사이클로이드 곡면은 단면이 사이클로이드 곡선으로 형성된 곡면을 의미한다. 이처럼, 센터 플레이트(500)의 제1 접촉부(521)와 제2 접촉부(531)가 상부 케이스(300)와 접접촉이 이루어지면 회전 마찰 저항을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트(500)의 수평부(530)에 구비되는 제2 접촉부(531)는 하부 케이스(400) 외부에 배치되는 코일 스프링의 와이어 중심과 축방향으로 동일선상에 배치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센터 플레이터와 코일 스프링 사이의 위치 관계를 예시적으로 도시한다.
도 6을 참조하면, 코일 스프링(S)은 하부 케이스(400)의 하부 외주면에 배치되고, 코일 스프링(S)의 와이어 중심을 지나고 축방향에 평행한 직선(l)이 센터 플레이트(500)의 수평부(530)의 제2 접촉부(531)를 지날 수 있다.
즉, 센터 플레이트(500)의 수평부(530)의 제2 접촉부(531)와 코일 스프링(S)의 와이어 중심은 축방향으로 동일선상에 배치될 수 있다. 바람직하게는, 수평부(530)의 제2 접촉부(531)가 상부 케이스(300)와 접촉하는 영역과 코일 스프링(S)의 와이어 중심이 동일선상에 배치될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 수평부(530)의 제2 접촉부(531)가 상부 케이스(300)와 접촉하는 영역의 중심과 코일 스프링(S)의 와이어 중심이 동일선상에 배치될 수 있다.
센터 플레이트(500)의 수평부(530)는 제2 접촉부(531)를 통해 축방향 하중을 지지하는 것으로서, 제2 접촉부(531)가 코일 스프링(S)의 와이어 중심과 동일선상에 배치되면 코일 스프링(S)의 완충 작용으로 인해 축방향 하중을 더욱 효과적으로 분산시킬 수 있다.
도 7은 각각 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따른 센터 플레이트를 예시적으로 도시한다. 구체적으로, 도 7의 (a)에서는 센터 플레이트(500)의 경사부(520)와 수평부(530) 각각에 접촉부(521, 531)가 형성되고, 이 중 수평부(530)에 구비되는 접촉부(531)는 코일 스프링(S)의 와이어 중심을 지나고 축방향에 평행한 직선(l) 상에 배치된다. 도 7의 (b)에서는 센터 플레이트의 경사부 상에 2개의 접촉부(521', 531')가 형성되고, 이들 접촉부(521', 531')는 코일 스프링(S)의 와이어 중심을 지나고 축방향에 평행한 직선(l) 보다 반경방향 내측에 배치된다. 즉, 도 7의 (b)의 비교예는 센터 플레이트의 경사부에만 접촉부가 형성되고 수평부에는 접촉부가 형성되지 않는 점과, 센터 플레이트의 경사부에 형성된 접촉부가 코일 스프링(S)의 와이어 중심을 지나고 축방향에 평행한 직선(l) 상에 배치되지 않는 점에서 도 7의 (a)에 도시된 실시예와 차이가 있다.
도 8은 도 7의 실시예 및 비교예에 따른 응력 분포를 도시한 것이다.
도 8을 참조하면 본 발명의 일 실시예에서와 같이 센터 플레이트(500)의 경사부(520)와 수평부(530)에 각각 접촉부(521, 531)를 형성하고 수평부(530)의 접촉부(531)를 코일 스프링(S)의 와이어 중심과 동일선상에 배치한 경우, 하부 케이스와 센터 플레이트에서의 응력이 현저히 감소함을 확인할 수 있다. 구체적으로, 도 7의 (b)의 비교예와 대비할 때, 센터 플레이트에서의 최대 응력은 약 24.0% 감소하고, 하부 케이스에서의 최대 응력은 약 11.3% 감소함을 확인할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따르면 센터 플레이트와 하부 케이스에 인가되는 하중이 효과적으로 분산되어 응력이 감소한다. 이에 따라, 센터 플레이트의 높이 변형을 현저히 감소시킬 수 있으며, 센터 플레이트의 높이 변형이 감소됨에 따라 상부 케이스와의 접촉 영역을 유지하고, 추가 접촉부의 발생을 방지할 수 있다. 이처럼 센터 플레이터의 변형을 방지하고 추가 접촉부가 발생하지 않음으로써 회전 마찰 저항을 현저히 감소시킬 수 있으며, 스트럿 베어링 어셈블리의 내구성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 토크 성능도 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스트럿 베어링 어셈블리(100)의 윤활성을 향상시키고 회전 마찰 저항을 감소시키기 위하여, 센터 플레이트(500)의 상면, 상면 케이스(300)와 인접한 영역에 윤활제를 수용하는 공간이 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스트럿 베어링 어셈블리의 센터 플레이트를 예시적으로 도시하고, 도 10은 도 9의 B 부분을 확대하여 도시한다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센터 플레이트(500)의 상면에는 윤활제를 수용하고 저장하며 외부 유출을 방지하기 위한 복수의 포켓 및 홈부가 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 윤활제로서 그리스(grease)가 사용될 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 케이스(300)와 접하는 센터 플레이트(500)의 상면에는 적어도 하나의 방사형 포켓이 형성될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 케이스(300)와 접하는 센터 플레이트(500)의 경사부(520) 상면에는 제1 포켓(523)이 형성될 수 있고, 센터 플레이트(500)의 수평부(530) 상면에는 제2 포켓(533)이 형성될 수 있다. 제1 포켓(523)과 제2 포켓(533)은 각각 방사상으로 형성될 수 있다.
제1 포켓(523)은 제1 접촉부(521)를 사이에 두고 원주방향으로 이격되어 복수 형성될 수 있으며, 제2 포켓(533)은 제2 접촉부(531)를 사이에 두고 원주방향으로 이격되어 복수 형성될 수 있다. 제1 포켓(523)과 제2 포켓(533)은 각각 원주방향을 따라 일정한 간격으로 배치될 수 있다. 또한, 제1 포켓(523)과 제2 포켓(533)은 반경방향으로 동일선상에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상부 케이스(300)와 접하는 센터 플레이트(500)의 상면에 원주방향을 따라 형성된 적어도 하나의 원주형 홈부가 더 형성될 수 있다. 적어도 하나의 원주형 홈부는 제1 원주형 홈부(541)와 제2 원주형 홈부(543)를 포함할 수 있다.
제1 원주형 홈부(541)와 제2 원주형 홈부(543)는 각각 센터 플레이트(500)의 상면에서 원주방향을 따라 형성될 수 있고, 서로 반경방향으로 이격되어 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 원주형 홈부(541)는 수직부(510)와 경사부(520) 사이에서 원주방향을 따라 형성될 수 있으며, 제2 원주형 홈부(543)는 경사부(520)와 수평부(530) 사이에서 원주방향을 따라 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 원주형 홈부(541) 및 제2 원주형 홈부(543)는 각각 수직부(510)와 경사부(520)의 경계 및 경사부(520)와 수평부(530)의 경계, 즉 경사각이 변하는 지점에 형성될 수 있다. 제1 원주형 홈부(541) 및 제2 원주형 홈부(543)는 각각 원주방향을 따라 일정한 깊이로 형성될 수 있다. 또한, 제1 원주형 홈부(541) 및 제2 원주형 홈부(543)는 서로 동일한 깊이로 형성될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상면 케이스(300)와 센터 플레이트(500) 사이에서 윤활제의 원주방향 유동이 원활해질 수 있다.
도시된 바와 같이, 제1 포켓(523) 및 제2 포켓(533)과 제1 원주형 홈부(541) 및 제2 원주형 홈부(543)는 인접하여 교차하는 형태로 배치되어 서로 연통될 수 있다. 제1 포켓(523)은 제1 원주형 홈부(541) 및 제2 원주형 홈부(543)와 교차하는 부분에서 제1 원주형 홈부(541) 및 제2 원주형 홈부(543)와 동일한 깊이를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 제2 포켓(533)은 제2 원주형 홈부(543)와 교차하는 부분에서 제2 원주형 홈부(543)와 동일한 깊이를 갖도록 형성될 수 있다.
이처럼 포켓과 홈부가 서로 교차하는 부분에서 동일한 깊이로 형성되면, 포켓과 홈부에 수용된 윤활제들이 각 포켓과 홈부 사이에서 원활히 이동할 수 있게 되어 윤활제의 유동성을 확보할 수 있고, 이에 따라 회전 마찰 저항을 더욱 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트(500)의 수평부(530) 단부에는 방지턱부(미도시)가 더 형성될 수 있다. 방지턱부는, 윤활제가 유출되지 않고 상부 케이스(300)와의 접촉 영역에서 유동할 수 있도록, 수평부(530)의 단부에 상부로 돌출되는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 방지턱부는 수평부(530)의 단부에서 연직 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 센터 플레이트(500)의 수직부(510) 측면, 보다 구체적으로는 상부 케이스(300)와 접하는 수직부(510)의 반경방향 외측면에 적어도 하나의 홈부(513)가 형성될 수 있다. 센터 플레이트(500)의 수직부(510) 측면에 형성되는 홈부(513) 역시 윤활제를 수용하고 저장하며 원활히 유동할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
센터 플레이트(500)의 수직부(510) 측면에 형성되는 홈부(513)는 경사부(520)에 형성되는 제1 포켓(523) 및 수평부(530)에 형성되는 제2 포켓(533)과 반경방향으로 동일선상에 배치될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 상부 케이스(300)와 센터 플레이트(500) 사이의 윤활성을 향상시켜 회전 마찰 저항을 더욱 감소시킬 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예에 의해 설명하였으나, 상기 실시예는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 앞서 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 차량용 스트럿 베어링 어셈블리
200: 인슐레이터
300: 상부 케이스
400: 하부 케이스
500: 센터 플레이트
510: 수직부
513: 홈부
520: 경사부
521: 제1 접촉부
523: 제1 포켓
530: 수평부
531: 제2 접촉부
533: 제2 포켓
535: 방지턱부
541: 제1 원주형 홈부
543: 제2 원주형 홈부

Claims (16)

  1. 차량용 스트럿 베어링 어셈블리(100)이며,
    스트럿이 관통되도록 구성되는 관통 개구를 갖는 상부 케이스(300);
    상기 상부 케이스(300)와 상대 회전 가능하게 결합되고, 상기 스트럿이 관통되도록 구성되는 관통 개구를 갖고, 외주면에 코일 스프링이 설치되도록 구성되는 하부 케이스(400); 및
    상기 상부 케이스(300)와 상기 하부 케이스(400) 사이에 개재되고, 상기 상부 케이스(300)가 상기 하부 케이스(400)에 대하여 상대 회전 가능하도록 지지하는 센터 플레이트(500)를 포함하고,
    상기 센터 플레이트(500)는 상기 스트럿이 관통되도록 구성되는 관통 개구를 갖고, 반경방향 내측에서 축방향으로 연장되는 원통형의 수직부(510), 상기 수직부(510)에서 상기 반경방향 외측으로 하향 경사지게 형성되는 경사부(520) 및 상기 경사부(520)에서 반경방향 외측으로 연장되는 수평부(530)를 포함하며,
    상기 경사부(520) 및 상기 수평부(530)에는 각각 상기 상부 케이스(300)와 접촉하도록 돌출되어 형성되는 제1 접촉부(521) 및 제2 접촉부(531)가 구비되는,
    차량용 스트럿 베어링 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센터 플레이트(500)의 상기 수평부(530)의 제2 접촉부(531)는 상기 하부 케이스(400)의 하부 외주면에 설치되는 코일 스프링(S)의 와이어 중심과 축방향을 기준으로 동일선상에 배치되도록 구성되는,
    차량용 스트럿 베어링 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센터 플레이트(500)의 상기 수평부(530)의 제2 접촉부(531)가 상기 상부 케이스(300)와 접촉하는 지점이 상기 코일 스프링(S)의 와이어 중심과 축방향을 기준으로 동일선상에 배치되도록 구성되는,
    차량용 스트럿 베어링 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센터 플레이트(500)의 상기 경사부(520)의 제1 접촉부(521) 및 상기 수평부(530)의 제2 접촉부(531)는 상기 상부 케이스(300)와 점접촉하도록 구성되는,
    차량용 스트럿 베어링 어셈블리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센터 플레이트(500)의 제1 접촉부(521) 및 제2 접촉부(531)는 각각 사이클로이드(cycloid) 곡면으로 형성되는,
    차량용 스트럿 베어링 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센터 플레이트(500)의 상기 수직부(510)는 반경방향 하중을 지지하고, 상기 수평부(530)는 축방향 하중을 지지하며, 상기 경사부(520)는 반경방향 하중 및 축방향 하중이 조합된 합성 하중을 지지하도록 구성되는,
    차량용 스트럿 베어링 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센터 플레이트(500)의 상면에는 윤활제를 수용하도록 구성되는 적어도 하나의 방사형 포켓(523, 533)이 구비되는,
    차량용 스트럿 베어링 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방사형 포켓(521)은 상기 센터 플레이트(500)의 상기 경사부(520) 상면에서 윤활제를 수용하도록 형성되는 적어도 하나의 제1 포켓(523)을 포함하는,
    차량용 스트럿 베어링 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 포켓(523)은 복수 개 형성되고,
    상기 적어도 하나의 제1 포켓(523)은 상기 제1 접촉부(521)를 사이에 두고, 원주방향으로 이격되어 배치되는,
    차량용 스트럿 베어링 어셈블리.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방사형 포켓(521)은 상기 센터 플레이트(500)의 상기 수평부(530) 상면에서 윤활제를 수용하도록 형성되는 적어도 하나의 제2 포켓(531)을 포함하는,
    차량용 스트럿 베어링 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 포켓(523)은 복수 개 형성되고,
    상기 적어도 하나의 제2 포켓(523)은 상기 제2 접촉부(521)를 사이에 두고, 원주방향으로 이격되어 배치되는,
    차량용 스트럿 베어링 어셈블리.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 방사형 포켓(521)은 상기 센터 플레이트(500)의 상기 경사부(520) 상면에서 윤활제를 수용하도록 형성되는 적어도 하나의 제1 포켓(523) 및 상기 센터 플레이트(500)의 상기 수평부(530) 상면에서 윤활제를 수용하도록 형성되는 적어도 하나의 제2 포켓(531)을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 제1 포켓(523)과 상기 적어도 하나의 제2 포켓(533)은 반경방향을 따라 동일선상에 배치되는,
    차량용 스트럿 베어링 어셈블리.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 센터 플레이트(500)의 상면에는 원주방향을 따라 형성되어 윤활제를 수용하도록 구성되는 적어도 하나의 원주형 홈부(541, 543)가 구비되는,
    차량용 스트럿 베어링 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 원주형 홈부(541, 543)는 원주방향을 따라 일정한 깊이로 형성되는,
    차량용 스트럿 베어링 어셈블리.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 원주형 홈부(541, 543)는 상기 적어도 하나의 방사형 포켓(523. 533)과 동일한 깊이로 형성되는,
    차량용 스트럿 베어링 어셈블리.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 센터 플레이트(500)의 수직부(510)의 외측면에는 적어도 하나의 홈부(513)가 형성되고,
    상기 적어도 하나의 홈부(513)는 상기 적어도 하나의 방사형 포켓(523, 533)과 반경방향을 따라 동일선상에 배치되는,
    차량용 스트럿 베어링 어셈블리.
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