KR20240066811A - 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리에 관한 것으로, 외통부재(100)와 내통부재(200) 및 다수개의 스프링(300)을 포함한 기계적인 부품만을 사용해서 주행 중 발생하는 다양한 형태의 롤현상에 대해 가변 롤강성을 발생시켜서 차량의 선회 안정성 향상과 직진 주행시의 안전성 향상 및 승차감 향상에 도움을 줄 수 있도록 된 것이다.

Description

차량용 스태빌라이저 바 어셈블리{STABILIZER BAR ASSEMBLY FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주행 중 발생하는 다양한 형태의 롤링현상에 대해 효과적으로 대응할 수 있도록 롤강성 값이 가변되는 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리에 관한 기술이다.

차량의 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 주행할 때 노면에서 받는 진동이나 충격이 차체에 직접 전달되지 않도록 함으로써 차체나 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치로서, 현가장치는 주행 중 차체에 발생되는 롤링(rolling)현상을 감소시킴으로써 주행 안정성을 도모하는 스태빌라이저 바를 포함한다.

스태빌라이저 바는 차체의 폭방향으로 가로질러 설치되면서 양단은 서스펜션암(로워암)에 결합되고, 양단 사이의 소정부위는 부시를 매개로 새시프레임(서브프레임)에 결합되어 설치된다.

종래의 스태빌라이저 바는 차량의 일반적 성능에 맞게 롤강성 값이 고정되어 있어 주행 중 차량 거동시 입력되는 하중 값의 변화에는 효과적으로 대응이 어려운 단점이 있다.

즉, 스태빌라이저 바를 하드(hard)하게 하여 롤강성을 높여주면 선회 안정성은 향상되지만 직진 주행시의 안정성 및 승차감에는 불리한 단점이 있고, 반대로 스태빌라이저 바를 소프트(soft)하게 하여 롤강성을 낮춰주면 직진 주행시 및 승차감에는 유리하지만 선회 안정성에는 불리한 단점이 있다.

이를 해결하기 위해 센서와 액추에이터 및 컨트롤러(제어기)를 이용하여 실시간으로 롤강성을 제어할 수 있는 ARS(Active Roll Stabilization) 또는 ARC(Active Roll Control)라는 시스템이 개발되었지만, 이의 장치들은 고가의 비용문제로 인해 널리 적용하기가 어려운 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.

KR 10-2008-0054906A

본 발명은, 센서 및 액추에이터를 사용하지 않고 순수한 기계적인 부품만을 사용해서 주행 중 발생하는 다양한 형태의 롤현상에 대해 효과적으로 대응할 수 있도록 롤강성 값이 가변되는 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리로서, 이를 통해 선회 안정성 향상과 직진 주행시의 안전성 향상 및 승차감 향상에 도움을 줄 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리는, 차량의 좌륜 및 우륜과 각각 연결되고 서로 분리되게 구성된 좌측바와 우측바; 상기 좌측바와 우측바 중 어느 하나의 바와 결합된 외통부재; 상기 외통부재속에 삽입되고 외통부재와 상대 회전이 가능하며 외통부재와 결합되지 않은 나머지 하나의 바와 결합된 내통부재; 및 상기 외통부재와 내통부재사이에 설치되고 외통부재의 회전시 압축과 인장되면서 롤강성을 구현하는 다수개의 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 외통부재가 회전할 때에 스프링이 압축 및 인장됨에 따라 스프링력에 의한 1차 롤강성이 발생되어서 직진 주행시의 안정성 및 승차감이 개선되는 것을 특징으로 한다.

상기 1차 롤강성이 발생된 이후 외통부재의 계속된 회전으로 스프링의 작동이 멈추고 내통부재로 회전이 전달되면 좌측바 및 우측바의 비틀림에 의해 1차 롤강성보다 큰 2차 롤강성이 구현됨에 따라 선회 안정성이 개선되는 것을 특징으로 한다.

상기 외통부재와 내통부재의 회전력 전달을 위해 외통부재의 내경에는 1개 이상의 스토퍼가 내측으로 돌출되게 구비되고; 상기 내통부재의 외경에는 스토퍼가 삽입되는 스토퍼홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 외통부재의 회전방향을 따라 스토퍼의 일측면과 스토퍼홈의 일측면사이에는 소정의 간극이 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 외통부재가 회전할 때에 간극이 없어지기 전까지 스프링이 압축 및 인장됨에 따라 스프링력에 의한 1차 롤강성이 발생되는 것을 특징으로 한다.

상기 1차 롤강성이 발생된 이후 외통부재의 계속된 회전으로 간극이 없어져서 스토퍼의 일측면과 스토퍼홈의 일측면이 접촉하면 스프링의 작동이 멈추고 내통부재로 회전이 전달되어 좌측바 및 우측바의 비틀림에 의해 1차 롤강성보다 큰 2차 롤강성이 구현되는 것을 특징으로 한다.

상기 내통부재에는 내통부재의 중심에서 좌우로 연장되고 스프링의 일단이 지지되는 스프링지지부가 구비되고; 상기 스프링은 스프링지지부를 기준으로 상측과 하측에서 내통부재의 길이방향을 따라 각각 2열종대로 배치된 것을 특징으로 한다.

상기 내통부재에는 스프링지지부를 기준으로 상측과 하측에 압축시트가 각각 회전 가능하게 설치되고; 상기 압축시트는 스프링을 압축시킨 상태로 스프링의 타단이 지지되게 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 외통부재에는 상하측의 압축시트와 접촉해서 압축시트를 고정시키는 고정시트가 결합된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리는, 외통부재와 내통부재 및 다수개의 스프링을 포함한 기계적인 부품만을 사용해서 주행 중 발생하는 다양한 형태의 롤현상에 대해 가변 롤강성을 발생시켜서 차량의 선회 안정성 향상과 직진 주행시의 안전성 향상 및 승차감 향상에 도움을 줄 수 있는 구성으로, 센서와 액추에이터 및 컨트롤러(제어기)를 사용한 종래기술에 비해 부품수 감축 및 원가 절감을 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리의 사시도,
도 2는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 스태빌라이저 바 어셈블리의 조립과정에 대한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

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.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 모터 제어기(MCU: Motor Control Unit), 하이브리드 제어기(HCU: Hybrid Control Unit) 등의 명칭에 포함된 유닛(Unit) 또는 제어 유닛(Control Unit)은 차량 특정 기능을 제어하는 제어 장치(Controller)의 명명에 널리 사용되는 용어일 뿐, 보편적 기능 유닛(Generic function unit)을 의미하는 것은 아니다.

제어기(Controller)는 담당하는 기능의 제어를 위해 다른 제어기나 센서와 통신하는 통신 장치, 운영체제나 로직 명령어와 입출력 정보 등을 저장하는 메모리 및 담당 기능 제어에 필요한 판단, 연산, 결정 등을 수행하는 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리에 대해 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 차량의 좌륜 및 우륜과 각각 연결되고 서로 분리되게 구성된 좌측바(10)와 우측바(20); 및 분리된 좌측바(10)와 우측바(20)를 연결하고 주행 중 차체에 발생하는 롤링현상에 대해 가변 롤강성을 발휘하는 연결기구(30)를 포함한다.

차량의 스태빌라이저 바는 서로 분리된 좌측바(10) 및 우측바(20)로 구성되고, 좌측바(10)의 일단은 좌륜의 서스펜션암(로워암)에 결합되고, 우측바(20)의 일단은 우륜의 서스펜션암(로워암)에 결합되며, 좌측바(10)의 타단과 우측바(20)의 타단은 차체의 롤링현상에 대해 가변 롤강성 값을 발휘하는 연결기구(30)를 통해 연결된다.

연결기구(30)는 좌측바(10)와 우측바(20) 중 어느 하나의 바와 결합된 외통부재(100); 상기 외통부재(100)속에 삽입되고 외통부재(100)와 상대 회전이 가능하며 외통부재(100)와 결합되지 않은 나머지 하나의 바와 결합된 내통부재(200); 및 상기 외통부재(100)와 내통부재(200)사이에 설치되고 외통부재(100)의 회전시 압축과 인장되면서 롤강성을 구현하는 다수개의 스프링(300);을 포함한다.

본 발명은 좌측바(10)가 외통부재(100)와 결합되고, 우측바(20)가 내통부재(200)와 결합된 구조가 일실시예로 도시되어 있지만 반대로 구성될 수도 있을 것이다.

차량의 좌륜과 우륜이 범프(bump) 및 리바운드(rebound)에 의해 서로 역위상으로 거동하고, 이때 좌측바(10)의 비틀림으로 외통부재(100)가 회전하면, 스프링(300)은 압축 및 인장되고, 스프링(300)의 스프링력에 의해 1차 롤강성이 발생되어서 직진 주행시의 안정성 향상 및 승차감의 개선에 도움이 된다.

그리고, 스프링(300)의 스프링력에 의해 1차 롤강성이 발생된 이후 외통부재(100)가 계속 회전하면, 스프링(300)의 압축 및 인장 작동이 멈춰지고, 외통부재(100)의 회전은 내통부재(200)로 전달되며, 이로 인해 좌측바(10) 및 우측바(20)의 비틀림이 발생되어 1차 롤강성보다 큰 2차 롤강성이 구현됨에 따라 선회 안정성이 개선된다.

즉, 본 발명에 따른 실시에는 외통부재(100)와 내통부재(200) 및 다수개의 스프링(300)을 포함한 기계적인 부품만을 사용해서 주행 중 발생하는 다양한 형태의 롤현상에 대해 가변 롤강성을 발생시켜서 차량의 선회 안정성 향상과 직진 주행시의 안전성 향상 및 승차감 향상에 도움을 줄 수 있는 구성으로, 센서와 액추에이터 및 컨트롤러(제어기)를 사용한 종래기술에 비해 부품수 감축 및 원가 절감을 도모할 수 있는 장점이 있다.

외통부재(100)와 내통부재(200)의 회전력 전달을 위해 외통부재(100)의 내경에는 1개 이상의 스토퍼(110)가 내측으로 돌출되게 구비되고, 내통부재(200)의 외경에는 스토퍼(110)가 삽입되는 스토퍼홈(210)이 형성된다.

도 2를 참고하면 외통부재(100)의 내경 좌우측에 스토퍼(110)가 서로 마주 대하도록 돌출 형성되고, 스토퍼(110)와 매칭을 이루는 내통부재(200)의 외경에 스토퍼홈(210)이 형성되어서 스토퍼홈(210)속으로 스토퍼(110)가 삽입된 구조가 된다.

외통부재(100)의 회전방향을 따라 스토퍼(110)의 일측면과 스토퍼홈(210)의 일측면사이에는 소정의 간극(C1)이 형성된 구조로, 상기 간극(C1)은 외통부재(100)의 회전방향(원주방향)을 따라 스토퍼(110)의 길이보다 스토퍼홈(210)의 길이가 더 길어서 형성되는 구조이며, 간극(C1)의 길이는 외통부재(100)가 대략 5도 정도 회전할 수 있는 길이로 형성되지만 이에 한정되는 것은 아니다.

내통부재(200)에는 내통부재(200)의 중심에서 좌우로 연장되고 스프링(300)의 일단이 지지되는 스프링지지부(220)가 구비된다.

도 2 및 도 3을 참고하면 스프링(300)은 스프링지지부(220)를 기준으로 상측과 하측에 다수개가 배치되며, 스프링지지부(220)의 상측과 하측에 배치된 스프링(300)은 각각 내통부재(200)의 길이방향을 따라 각각 2열종대로 배치된 구조이지만 이에 한정되는 것은 아니다.

내통부재(200)에는 스프링지지대(220)를 기준으로 상측과 하측에 압축시트(400)가 베어링(500)을 매개로 각각 회전 가능하게 설치되고, 압축시트(400)는 스프링(300)을 압축시킨 상태로 스프링(300)의 타단이 지지되게 설치된다.

그리고, 외통부재(100)에는 상하측의 압축시트(400)와 접촉해서 압축시트(400)를 고정시키는 고정시트(600)가 결합된다.

도 3에는 본 발명에 따른 스태빌라이저 바 어셈블리의 조립과정이 도시되어 있다.

먼저, 내통부재(200)를 준비하고, 내통부재(200)의 단부에 베어링(700)을 조립하고, 내통부재(200)의 스프링지지대(220)에 스프링(300)을 조립하고, 내통부재(200)를 감싸도록 외통부재(100)를 조립한다.

외통부재(100)를 조립한 후 베어링(500)이 결합된 압축시트(400)를 내통부재(200)에 조립해서 스프링(300)의 양단이 스프링지지대(220) 및 압축시트(400)에 압축된 상태로 지지되도록 하고, 사이드커버(800)를 조립한 후 고정시트(600)를 조립해서 연결기구(30)를 완성하고, 최종적으로 외통부재(100)와 내통부재(200)에 좌측바(10) 및 우측바(20)를 결합하여 본 발명에 따른 스태빌라이저 바 어셈블리를 완성한다.

차량의 좌륜과 우륜에 범프(bump) 및 리바운드(rebound)가 발생하여 좌륜과 우륜이 서로 역위상으로 거동하면, 좌측바(10)의 비틀림으로 외통부재(100)가 회전하며, 외통부재(100)의 회전은 스토퍼(110)와 스토퍼홈(210)사이의 간극(C1)이 없어질 때까지 회전한다.

도 2를 참고로 외통부재(100)가 시계방향(화살표 R1)으로 회전하는 것으로 가정하면, 외통부재(100)와 함께 고정시트(600)도 시계방향으로 회전함에 따라 스프링지지부(220)의 상단 좌측 및 하단 우측의 스프링(310,330)은 인장되고, 반대로 스프링지지부(220)의 상단 우측 및 하단 좌측의 스프링(320,340)은 압축되며, 이때 스프링(300)의 스프링력에 의해 1차 롤강성이 발생되고, 차량은 약한 힘을 발휘하는 1차 롤강성에 의해 직진 주행시의 안정성이 향상되고 승차감이 개선된다.

그리고, 1차 롤강성이 발생된 이후 외통부재(100)가 계속 회전하면, 스토퍼(110)와 스토퍼홈(210)사이의 간극(C1)이 없어져서 스토퍼(110)와 스토퍼홈(210)은 일측면끼리 서로 접촉하고, 스토퍼(110)와 스토퍼홈(210)의 접촉시 스프링(300)의 압축 및 인장 작동은 멈춰지며, 이때부터 외통부재(100)의 회전은 스토퍼(110)와 스토퍼홈(210)의 접촉에 의해 내통부재(200)로 전달되어 내통부재(200)의 비틀림이 발생하고, 이로 인해 좌측바(10) 및 우측바(20)의 비틀림이 발생되어 1차 롤강성보다 큰 힘을 발휘하는 2차 롤강성이 구현됨에 따라 차량의 선회 안정성이 개선된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리는, 외통부재(100)와 내통부재(200) 및 다수개의 스프링(300)을 포함한 기계적인 부품만을 사용해서 주행 중 발생하는 다양한 형태의 롤현상에 대해 가변 롤강성을 발생시켜서 차량의 선회 안정성 향상과 직진 주행시의 안전성 향상 및 승차감 향상에 도움을 줄 수 있는 구성으로, 센서와 액추에이터 및 컨트롤러(제어기)를 사용한 종래기술에 비해 부품수 감축 및 원가 절감을 도모할 수 있는 장점이 있다.

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 - 좌측바 20 - 우측바
30 - 연결기구 100 - 외통부재
110 - 스토퍼 200 - 내통부재
210 - 스토퍼홈 220 - 스프링지지부
300 - 스프링 400 - 압축시트
500 - 베어링 600 - 고정시트
700 - 베어링 800 - 사이드커버
C1 - 스토퍼와 스토퍼홈사이의 간극

Claims (10)

1. 차량의 좌륜 및 우륜과 각각 연결되고 서로 분리되게 구성된 좌측바와 우측바;
   상기 좌측바와 우측바 중 어느 하나의 바와 결합된 외통부재;
   상기 외통부재속에 삽입되고 외통부재와 상대 회전이 가능하며 외통부재와 결합되지 않은 나머지 하나의 바와 결합된 내통부재; 및
   상기 외통부재와 내통부재사이에 설치되고 외통부재의 회전시 압축과 인장되면서 롤강성을 구현하는 다수개의 스프링;을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 외통부재가 회전할 때에 스프링이 압축 및 인장됨에 따라 스프링력에 의한 1차 롤강성이 발생되어서 직진 주행시의 안정성 및 승차감이 개선되는 것을 특징으로 하는 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 1차 롤강성이 발생된 이후 외통부재의 계속된 회전으로 스프링의 작동이 멈추고 내통부재로 회전이 전달되면 좌측바 및 우측바의 비틀림에 의해 1차 롤강성보다 큰 2차 롤강성이 구현됨에 따라 선회 안정성이 개선되는 것을 특징으로 하는 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 외통부재와 내통부재의 회전력 전달을 위해 외통부재의 내경에는 1개 이상의 스토퍼가 내측으로 돌출되게 구비되고;
   상기 내통부재의 외경에는 스토퍼가 삽입되는 스토퍼홈이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 외통부재의 회전방향을 따라 스토퍼의 일측면과 스토퍼홈의 일측면사이에는 소정의 간극이 형성된 것을 특징으로 하는 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 외통부재가 회전할 때에 간극이 없어지기 전까지 스프링이 압축 및 인장됨에 따라 스프링력에 의한 1차 롤강성이 발생되는 것을 특징으로 하는 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 1차 롤강성이 발생된 이후 외통부재의 계속된 회전으로 간극이 없어져서 스토퍼의 일측면과 스토퍼홈의 일측면이 접촉하면 스프링의 작동이 멈추고 내통부재로 회전이 전달되어 좌측바 및 우측바의 비틀림에 의해 1차 롤강성보다 큰 2차 롤강성이 구현되는 것을 특징으로 하는 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 내통부재에는 내통부재의 중심에서 좌우로 연장되고 스프링의 일단이 지지되는 스프링지지부가 구비되고;
   상기 스프링은 스프링지지부를 기준으로 상측과 하측에서 내통부재의 길이방향을 따라 각각 2열종대로 배치된 것을 특징으로 하는 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 내통부재에는 스프링지지부를 기준으로 상측과 하측에 압축시트가 각각 회전 가능하게 설치되고;
   상기 압축시트는 스프링을 압축시킨 상태로 스프링의 타단이 지지되게 설치된 것을 특징으로 하는 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 외통부재에는 상하측의 압축시트와 접촉해서 압축시트를 고정시키는 고정시트가 결합된 것을 특징으로 하는 차량용 스태빌라이저 바 어셈블리.

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