KR20100046487A - 차량용 스테빌라이저 바 - Google Patents

Abstract

스테빌라이저 바의 비틀림부와 양측 링크 연결부의 경계인 벤딩부의 단면형상을 관성모멘트(Inertia moment)를 증대시킬 수 있는 사각단면으로 형성하여 벤딩에 의한 변형 손실을 최소화하여 롤 강성을 향상시킬 수 있도록 하는 차량용 스테빌라이저 바를 제공한다.

스테빌라이저 바, 벤딩부, 관성모멘트, 롤 강성

Description

차량용 스테빌라이저 바{A STABILIZER BAR}

본 발명은 차량용 스테빌라이저 바에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 스테빌라이저 바의 비틀림부와 양측 링크 연결부의 경계인 벤딩부의 단면형상을 변형하여 관성모멘트(Inertia moment)를 증대시킴으로써 벤딩 손실을 저감하여 롤 강성을 확보하는 차량용 스테빌라이저 바에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 스테빌라이저 유닛은 차량이 선회 또는 거친 노면의 주행 시, 양측 차륜의 범프와 리바운드 스트로크의 위상차에 의해 발생하는 비틀림에 의해 차량의 롤 거동을 제어하는 기능을 한다.

이러한 스테빌라이저 유닛의 종래 구성을 현가장치의 일례를 통하여 살펴보면, 도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이, 비틀림이 일어나는 비틀림부(L1)와, 이 비틀림부(L1)의 양단을 벤딩하여 현가계와 연결을 위한 양측 링크 연결부(L2)로 구성되는 스테빌라이저 바(100)가 구비되며, 이 스테빌라이저 바(100)는 그 양측 링크 연결부(L2)의 양단이 각각 컨트롤 링크(102)(104)를 통하여 로워 컨트롤 아암(106)(108) 또는 스트러트 어셈블리(110)(112)에 연결되고, 그 비틀림부(L1) 양측 부분이 서브 프레임(114)에 마운팅 부시(116)(118)를 통하여 설치된다.

상기와 같은 스테빌라이저 바(100)는 차체의 롤링 시에 좌,우측 휠(W)을 지지하는 보조 스프링 기능을 하면서 좌,우측 휠(W)이 동위상으로 움직일 때에는 힘을 받지 않고, 역위상으로 움직이는 경우에는 비틀림 탄성력에 의해 좌,우측 휠(W)의 움직임을 구속하여 차체의 롤 거동을 억제하는 역할을 수행하게 된다.

그러나 상기와 같은 종래의 스테빌라이저 바(100)는 동적 거동 해석을 통해 서브 프레임(114) 및 주변 부품과의 갭을 확보하기 위한 루트 설정에 많은 제약이 있으며, 적절한 루트를 설정한 뒤, 차량에 탑재가 되어도 샤시 부품 중에서 가장 늦게 레이아웃을 고려하여 설계되다보니 주변 부품들의 영향으로 스테빌라이저 바(100)의 효율을 결정하는 인자인 레버비 증대나 전달율의 증대, 및 벤딩 영향도의 저감 등을 통한 롤 강성 확보를 위한 성능구현을 의도한 대로 이룰 수 없는 문제점이 있었다.

여기서, 상기 레버비는, 도 3에서 도시한 바와 같이, 휠 스트로크 대한 컨트롤 링크(102,104)의 거동 거리(d)로 나타나며, 레버비(즉, d/휠 스트로크)를 증대시키는 것은 레이아웃 상 한계가 있다.

또한, 상기 전달율은, 도 4에서 도시한 바와 같이, 마운팅된 볼 조인트(BJ)의 순간 궤적의 접선과 볼 조인트(BJ)간 연결선과의 각도를 "δ"로 하고, 스테빌라이저 바(100)의 양단부 궤적 접선과 볼 조인트(BJ) 간의 연결선과의 각도를 "θ"로 할 때, "cosδ x cosθ"로 나타나며, 이러한 전달율의 증대 또한 물리적으로 한계가 있다.

한편, 상기 벤딩 영향도는, 도 5에서 도시한 바와 같이, 스테빌라이저 바(100)의 링크 연결부(L2) 길이(l)에 비례하는 바, 스테빌라이저 바(100)의 벤딩 변형에 의한 손실이 증대됨으로, 벤딩 영향도가 롤 강성 영향도에 큰 비율을 차지한다.

도 5에서, θ1은 스테빌라이저 바의 비틀림 변형량, θ2는 스테빌라이저 바의 벤딩 변형량, θt는 범프시, 스테빌라이저 바의 전체 변형량을 나타낸다.

이에, 상기한 바와 같은 스테빌라이저 바(100)의 성능구현을 위해서는 상기 벤딩 영향도를 고려하여 스테빌라이저 바(100)의 직경을 증대시키게 되고, 이에 따라 또 다른 레이아웃 상의 문제점이 발생하여 스테빌라이저 바(100)가 복잡한 형상을 가지게 되는 문제점이 있었다.

또한, 공용화 등 주변 레이아웃 문제 상, 스테빌라이저 바(100)의 마운팅부(MP) 위치가 결정된 상태에서, 스테빌라이저 바(100)의 양측 링크 연결부(L2)의 길이(l)가 길어지게 되면, 여기서 벤딩이 발생하여 설계 당시 의도했던 스테빌라이저 바(100)의 롤 강성이 나오지 않게 되며, 이를 보완하기 위해서는 결국 스테빌라이저 바(100)의 직경을 다시 증대시키는 결과로 중량 및 원가 상승의 원인이 된다.

따라서 본 발명은 외팔보의 굽힘변형(BENDING STRAIN)식에서, 관성모멘트가 클수록 변형이 작아지는데, 이러한 관성모멘트는 외팔보 단면 높이의 제곱에 비례하는 것에 착안하여, 상기와 같은 종래 스테빌라이저 바의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 스테빌라이저 바의 비틀림부와 양측 링크 연결부의 경계인 벤딩부의 단면형상을 관성모멘트(Inertia moment)를 증대시킬 수 있는 사각단면으로 형성하여 벤딩에 의한 변형 손실을 최소화하여 롤 강성을 향상시킬 수 있도록 하는 차량용 스테빌라이저 바를 제공하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명의 차량용 스테빌라이저 바는 마운팅 부시를 통하여 차체에 장착되는 비틀림부와, 상기 비틀림부의 양단을 벤딩하여 양단이 현가계와 연결되는 양측 링크 연결부(L2)로 구성되어 차량의 롤 거동을 제어하는 차량용 스테빌라이저 바에 있어서,

상기 비틀림부와 양측 링크 연결부의 경계인 양측 벤딩부의 단면형상을 직사각 단면으로 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 직사각 단면은 굽힘하중 작용방향에 대하여 폭이 넓게 배치되도록 상기 양측 벤딩부에 성형되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 양측 벤딩부에는 상기 마운팅 부시의 외측에 지지되며, 각 벤딩부에 체결되어 각 벤딩부의 강성을 보강하는 클램퍼 유닛을 더 포함하는 것을 특징 으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 차량용 스테빌라이저 바에 의하면, 스테빌라이저 바의 비틀림부와 양측 링크 연결부의 경계인 벤딩부의 단면형상을 관성모멘트(Inertia moment)를 증대시킬 수 있는 직사각 단면으로 형성하여 벤딩에 의한 변형 손실을 최소화하여 롤 강성을 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

이로 인해, 설계 당시 의도했던 스테빌라이저 바(100)의 롤 강성을 충분히 확보할 수 있어, 결국 스테빌라이저 바(100)의 직경을 증대시키지 않아도 됨으로 중량 및 원가 상승 요인을 배제할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 스테빌라이저 바가 적용된 차량용 현가장치의 평면도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 스테빌라이저 바의 사시도이다.

본 실시예에 따른 차량용 스테빌라이저 바(1)는 기본적으로, 도 6과 7에서 도시한 바와 같이, 마운팅 부시(3)를 통하여 차체에 장착되는 비틀림부(L1)와, 상기 비틀림부(L1)의 양단을 벤딩하여 양단이 현가계와 연결되는 양측 링크 연결부(L2)로 구성되어 차량의 롤 거동을 제어하도록 구성된다.

즉, 상기 스테빌라이저 바(1)는 그 양측 링크 연결부(L2)의 양단이 각각 컨 트롤 링크(2)(4)를 통하여 로워 컨트롤 아암(6)(8) 또는 스트러트 어셈블리(10)(12)에 연결되고, 그 비틀림부(L1) 양측 부분이 서브 프레임(14)에 마운팅 부시(3)를 통하여 설치된다.

이때, 상기, 상기 비틀림부(L1)와 양측 링크 연결부(L2)의 경계인 양측 벤딩부(B)는, 도 8에서 도시한 바와 같이, 그 단면형상을 직사각 단면으로 형성하여 상기 벤딩부(B)의 관성모멘트(Inertia moment)를 증대시킬 수 있도록 하였다.

즉, 상기 관성모멘트는 외팔보의 굽힘변형(BENDING STRAIN)식에서 확인할 수 있듯이, 클수록 외팔보의 변형이 작아지는데, 이러한 관성모멘트는 외팔보 단면 높이의 제곱에 비례하는 바, 상기 벤딩부(B)의 단면형상을 직사각형으로 성형하면, 그 관성모멘트(Inertia moment)를 증대시킬 수 있어, 벤딩에 의한 변형 손실을 최소화하여 롤 강성을 향상시킬 수 있게 된다.

이때, 상기 양측 벤딩부(B)는, 도 8에서 도시한 바와 같이, 그 직사각 단면이 굽힘하중 작용방향(T)에 대하여 폭이 넓게 배치되도록 성형되는 것이 중요하다.

이러한 직사각 단면을 갖는 양측 벤딩부(B)는 단조성형에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 양측 벤딩부(B)에는, 도 7에서 도시한 바와 같이, 상기 마운팅 부시(3)의 외측에 지지된 상태로 각 벤딩부(B)에 체결되어 스테빌라이저 바(1)의 축방향 거동을 제한하는 스토퍼의 기능을 하면서, 각 벤딩부(B)의 강성을 보강하는 클램퍼 유닛(20)을 더 구성한다.

이러한 클램퍼 유닛(20)는, 도 9에서 도시한 바와 같이, 상기 각 벤딩부(B) 를 감싸도록 끼워져 각 벤딩부(B) 내측에서 볼트(21)로 체결되는 벤딩 클램퍼(23)와 상기 벤딩 클램퍼(23)의 볼트 체결부에 개재된 상태로 벤딩 클램퍼(23)와 함께 볼트 체결되는 인서트 부시(25)로 이루어진다.

이때, 상기 벤딩 클램퍼(23)는 "??"자 형상의 단면을 가지며, 벤딩부(B)의 곡률을 따라 형성되며, 상기 인서트 부시(25)와 함께, 상기 스테빌라이저 바(1)의 각 벤딩부(B)에 2개의 볼트(21)를 통하여 체결된다.

여기서, 상기 인서트 부시(25)는 고무소재로 이루어지며, 그 일측단이 상기 벤딩부(B1)의 내측단을 따라 접촉되는 접촉면(F)으로 이루어져, 상기 벤딩부(B)의 강성을 직접적으로 보강해주게 된다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 차량용 스테빌라이저 바(1)는 차체의 롤링 시에 좌,우측 휠(W)을 지지하는 보조 스프링 기능을 하면서 좌,우측 휠(W)이 동위상으로 움직일 때에는 힘을 받지 않고, 역위상으로 움직이는 경우에는 비틀림 탄성력에 의해 좌,우측 휠(W)의 움직임을 구속하여 차체의 롤 거동을 억제하는 역할을 수행하게 된다.

상기와 같은 본 실시예에 따른 스테빌라이저 바(1)는 그 양측 벤딩부(B)의 단면 형상을 굽힘하중 작용방향(T)에 대하여 폭이 넓도록 직사각 단면으로 단조 성형함으로써 그 관성모멘트를 증대하여 스테빌라이저 바(1)의 벤딩 변형에 의한 손실을 최소화하게 된다.

이로써, 상기한 스테빌라이저 바(1)는 성능구현을 위해서 상기 벤딩 영향도를 고려하여 스테빌라이저 바(1)의 직경을 증대시킬 필요가 없게 되며, 이에 따라 또 다른 레이아웃 상의 문제점도 발생시키지 않게 된다.

도 1은 일반적인 스테빌라이저 바가 적용된 차량용 현가장치의 평면도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 스테빌라이저 바의 사시도이다.

도 3은 일반적인 스테빌라이저 바의 효율을 결정하는 인자인 레버비에 대한 참조도이다.

도 4는 일반적인 스테빌라이저 바의 효율을 결정하는 인자인 전달율에 대한 참조도이다.

도 5는 일반적인 스테빌라이저 바의 효율을 결정하는 인자인 벤딩 영향도를 설명하기 위한 참조 그래프이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 스테빌라이저 바가 적용된 차량용 현가장치의 평면도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 스테빌라이저 바의 사시도이다.

도 8은 도 7의 A-A 선에 따른 벤딩부의 단면도이다.

도 9는 도 7의 B-B 선에 따른 단면도이다.

Claims (3)

1. 마운팅 부시를 통하여 차체에 장착되는 비틀림부와, 상기 비틀림부의 양단을 벤딩하여 양단이 현가계와 연결되는 양측 링크 연결부로 구성되어 차량의 롤 거동을 제어하는 차량용 스테빌라이저 바에 있어서,

   상기 비틀림부와 양측 링크 연결부의 경계인 양측 벤딩부의 단면형상을 직사각 단면으로 형성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 스테빌라이저 바.
2. 제1항에서,

   상기 직사각 단면은

   굽힘하중 작용방향에 대하여 폭이 넓게 배치되도록 상기 양측 벤딩부에 성형되는 것을 특징으로 하는 차량용 스테빌라이저 바.
3. 제1항에서,

   상기 양측 벤딩부에는

   상기 마운팅 부시의 외측에 지지되며, 각 벤딩부에 체결되어 각 벤딩부의 강성을 보강하는 클램퍼 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 스테빌라이저 바.

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