KR100758154B1 - 차량뒷문 리프트어시스트 구조 - Google Patents

Abstract

차량뒷문 리프트어시스트 시스템은, 차량본체 내에 위치하며, 일단부가 상기 차량본체에 피봇상태로 고정되는 에너지축적장치와, 상기 에너지축적장치에 피봇상태로 부착되며, 상기 뒷문피봇축선과 동축상태로 정렬된 작동샤프트에 견고히 부착되는 벨크랭크아암과, 상기 뒷문피봇축선을 중심으로 하는 튼튼한 로타리죠인트를 용이하게 하는 피봇베어링장치를 구비하며, 상기 뒷문 및 상기 작동샤프트 사이의 연결수단을 구비하는 피봇브라켓조립체로 구성되어, 상기 뒷문 및 상기 차량본체의 상대회전동작으로 상기 에너지축적장치가 직선운동하고 뒷문이 완전히 열린 상태에서 최대에너지가 축적된다.

Description

차량뒷문 리프트어시스트 구조{Lift Assist Mechanism for Vehicle Tail Gates}

본 발명은 피봇동작 가능한 차량용 폐쇄판에 적용되는 것으로서, 특히 하측 엣지를 중심으로 회전하며 조작자가 차량뒷문 등을 개폐시키는데 상당한 노력을 필요로 하는 폐쇄판에 적용된다.

리프트어시스턴스를 갖는 차량 뒷문을 제공하지 않는 것이 일반적인 관행이지만 종래 기술에는 이렇게 하도록 구성된 많은 장치가 제안되어왔다. 차량시스템의 계속되는 고도의 정교화와 쾌적하고 편리한 품목들이 추가됨에 따라서 뒷문이 점차 무거워지고 리프트 어시스턴스장치가 요구될 것이다. 종래 기술에서 설명하는 뒷문어시스트의 가장 공통적인 형태는 개방각도에 따라서 에너지를 저장하는 토션스프링을 사용한다.

콘찬(Konchan) 등에게 허여된 미국특허 제 5,358,301호는 뒷문판이 판제거위치로부터 피봇동작할 때 비틀려 감기도록 뒷문판 내에 지지되는 토크로드 균형스프링을 개시한다. 이 토크로드는 직선형으로서 뒷문피봇브라켓과 동축상태로 배향되어있다. 이 토크로드에 축적된 에너지는 조작자가 뒷문을 제거위치까지 들어올리는 것을 도와준다. 뒷문판은 피봇브라켓 상의 두 개의 구조가 일직선상으로 배치 됨에 따라서 제거위치에서 차량으로부터 제거될 수 있다. 불행히도 상기 콘찬이 설명한 시스템은 전체 뒷문의 중량에 상당한 무게를 부가하므로 상기 조립체가 제거되었을 때 다루기가 어렵다.

월다(Wolda)에게 허여된 미국특허 제 5,988,724호는 콘찬 등과 유사하지만 선택적으로 신속히 설치 가능한 말굽형 토크로드를 이용하는 것을 개시한다. 피봇 브라켓과는 독립적인 토크로드를 가질 수 있으므로 선택적인 사용이 가능하다는 것외에는 월다의 장치는 콘찬 등의 장치와 유사하여 어시스트되지 않는 판에 대하여 동일한 중량핸디캡을 갖게된다.

본체구조에 장착되도록 구성되어 직접적인 힘으로 피봇형 폐쇄판에 작용하는 그 외의 큰 부류의 리프트어시스트 시스템이 있다. 이런 종류의 장치들은 밴(van)차량용 뒷문 등 같이 상측모서리가 피봇동작하는 폐쇄판에 광범위하게 이용된다. 이들 장치들은 또한 뒷문에 사용하기는 적합하지만, 힌지피봇브라켓축선으로부터 거리를 두고 폐쇄판에서 작용하여야 하기 때문에 큰 설치용적을 요구할 것이다. 또한 이들 장치들은 본체 구조에 장착되기 때문에 뒷문을 차량으로부터 제거하는데 방해가 될 것이다. 차량의 뒷문과는 달리 대부분의 뒷문시스템은 뒷문을 간단히 제거할 수 있는 것을 요구한다.

스테니버그(Steniberg) 등에 허여된 미국특허 제 4,291,501호는 일체형 크랭크를 갖는 토션바를 사용하여 자동차의 선회본체부 또는 폐쇄판을 평형시키는 장치를 개시한다. 이 토션바는 폐쇄판으로부터 외측으로 설치되어 피봇브라켓축선과 동축상태가 아니므로 큰 설치용적이 필요하게 된다.

토션바 외에, 스테니버그 등과 유사한 방식으로 폐쇄판에 직접적인 힘을 발생시키기 위해 광범위한 그 외의 에너지축적장치들이 이용된다. 이들 장치로는 인장스프링, 압축스프링, 클록(clock)스프링 및 가스스프링이 포함되는데, 이들에 한정되는 것은 아니다.

따라서, 쉽게 분리되고 뒷문의 중량을 거의 증가시키지 않아서 차량으로부터 뒷문을 제거하는 것이 나빠지지 않는 차량뒷문용의 단순한 리프트어시스트 시스템을 제공하는 것이 유리할 것이다. 또한, 리프트어시스트 시스템을 토크를 부여할 수 있도록 정렬시키고 뒷문피봇축선과 동축상태로 배향시켜서 설치용적을 최소화하고 종래 기술의 뒷문을 비교적 간단히 제거하는 공정을 유지하는 것이 유리할 것이다.

본 발명은 차량구조물에 설치된 에너지축적장치를 이용하는 차량뒷문용 리프트어시스트 시스템을 제공한다. 이 에너지축적장치는 벨크랭크를 통하여 작동샤프트에 토크를 부여하도록 구성된다. 이 작동샤프트는 뒷문 피봇브라켓축선과 동축상태로 정열되게 배치되며, 이 작동샤프트를 종래의 피봇브라켓조립체와 함께 작용하여 뒷문에 연결시키는 슬롯드라이브구조를 갖도록 구성된다. 이 슬롯드라이브구조는 뒷문을 종래 공지된 방식으로 제거할 때 조작자의 개입 없이 자동으로 분리된다. 이 슬롯드라이브구조, 벨크랭크 및 작동샤프트는 뒷문이 피봇상태로 열리면 뒷문에 큰 리프트어시스트 토크를 부여하도록 정렬된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 슬롯드라이브장치는 종래의 피봇브라켓조립체에 의해 결정되는 제거위치와 일치하는 뒷문의 중간위치에서 리프트를 해제하도록 구성된다. 이런 방식으로 제거 및 재 설치 공정을 상당히 간단하게 하는 동일 위치에서 리프트어시스트가 정지되고 뒷문제거위치가 만들어진다. 또한 에너지축적장치는 뒷문의 개방속도를 제한할 수 있도록 압축방향으로 점성감쇠를 이용하도록 구성할 수 있다.

따라서, 본 발명의 주요 특징에 있어서, 차량뒷문 리프트어시스트 시스템은 차량본체에 대하여 뒷문피봇축선을 중심으로 회전함으로써 개폐하도록 된 차량뒷문과, 상기 차량본체 내에 위치하며, 일단부가 상기 차량본체에 피봇상태로 고정되는 에너지축적장치와, 상기 에너지축적장치에 피봇상태로 부착되며, 상기 뒷문피봇축선과 동축상태로 정렬된 작동샤프트에 견고히 부착되는 벨크랭크아암과, 상기 뒷문 피봇축선을 중심으로 하는 튼튼한 로타리죠인트{=튼튼하고 회전 가능한 죠인트(robust rotary joint)}를 용이하게 하는 피봇베어링장치를 구비하며, 상기 뒷문 및 상기 작동샤프트 사이의 연결수단을 구비하는 피봇브라켓 조립체로 구성되어, 상기 뒷문 및 상기 차량본체의 상대회전동작으로 상기 에너지축적장치가 직선운동하고 뒷문이 완전히 열린 상태에서 최대에너지가 축적된다.

본 발명의 다른 특징에 있어서,

a) 상기 에너지축적장치는 가스스프링이다.

b) 상기 가스스프링은 상기 뒷문의 개방속도를 제한하기 위해 압축방향으로 점성감쇠를 이용한다.

c) 상기 에너지축적장치는 코일스프링, 엘라스토머 또는 유사한 탄성재이다.

d) 상기 뒷문과 상기 작동샤프트 사이의 연결수단은 상기 뒷문의 제거가 가능하게 간단히 분리될 수 있는 슬롯드라이브장치를 포함한다.

e) 상기 슬롯드라이브장치는 뒷문피봇브라켓시스템의 제거위치와 일치하도록 구성된 상기 뒷문의 중간위치에서 폐쇄어시스트토크를 해제하도록 구성된다.

본 발명의 또 다른 특징들은 이후의 설명으로 명백해질 것이다.

도 1은 피봇형 뒷문폐쇄판이 완전폐쇄상태로 도시된 전형적인 픽업트럭 화물박스의 사시도.

도 1A는 피봇형 뒷문폐쇄판이 완전개방상태로 도시된 전형적인 픽업트럭의 화물박스의 사시도.

도 2는 본 발명의 메카니즘의 구성부품의 부분분해사시도.

도 3은 피봇형 뒷문폐쇄판이 완전폐쇄상태에 있는 본 발명의 실시예의 부분단면도.

도 4는 피봇형 뒷문폐쇄판이 완전개방상태에 있는 본 발명의 실시예의 부분단면도.

도 5는 피봇형 뒷문폐쇄판이 중간개방상태에 있는 본 발명의 실시예의 부분단면도.

도 6은 본 발명의 메카니즘의 부분종단면도.

도 7은 어시스트되지 않은 피봇브라켓조립체의 부분사시도.

도 8은 피봇형 뒷문폐쇄판이 완전폐쇄상태에 있고 슬롯드라이브장치가 해제상태에 있는 본 발명의 실시예의 부분단면도.

도 9는 피봇형 뒷문폐쇄판이 완전개방상태에 있고 슬롯드라이브장치가 결합 상태에 있는 본 발명의 실시예의 부분단면도.

도 10은 피봇형 뒷문폐쇄판이 완전개방상태에 있고 슬롯드라이브장치가 결합상태에 있는 본 발명의 실시예의 부분단면도.

도 1은 완전폐쇄상태로 설치된 피봇동작 가능한 뒷문폐쇄판(2)을 갖는 표준픽업트럭의 화물박스(1)를 나타낸다. 이 뒷문(2)은 뒷문(2)의 하측엣지(4)에 근접하여 위치하는 피봇브라켓축선(3)을 형성하는 한 쌍의 본체피봇브라켓(20, 40)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 도 1A는 피봇브라켓축선(3)을 중심으로 완전개방상태로 회전한 뒷문(2)을 나타낸다. 뒷문이 완전폐쇄상태로부터 완전개방상태로 회전함에 따라서 그 무게중심(5)이 피봇브라켓축선(3)으로부터 후방으로 이동하여 필요한 폐쇄력을 상당히 증가시킨다. 도 3은 무게중심(5)이 피봇브라켓축선(3)의 전방으로 약간 벗어나 있는 완전폐쇄상태의 뒷문(2)을 나타낸다. 이렇게 치수(D1)만큼 어긋나게 하면 도시한 바와 같이 폐쇄하는데 약간 도움이 된다. 도 4는 무게중심(5)이 피봇브라켓축선(3)의 후방으로 크게 벗어나 있는 완전개방상태의 뒷문(2)을 나타낸다. 이렇게 치수(D2)만큼 어긋나게 되면 조작자가 뒷문을 폐쇄하기 위해 극복하여야 할 큰 개방토크가 생긴다.

도 2 및 도 6에 도시한 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 픽업트럭 화물박스본체측면에는 가스스프링(10) 형태의 에너지축적장치가 위치하는데, 엥커단부(11)는 본체에 피봇상태로 부착되며 가동단부(12)는 벨크랭크 아암(13에 피봇상태로 부착된다. 벨크랭크 아암(13)은 피봇브라켓 백킹플레이트(21)의 슬리 브구조(22) 내로 회전 가능하게 안내되는 작동샤프트(14)에 견고히 부착된다. 피봇브라켓 백킹플레이트(21) 및 본체피봇브라켓(20)은 픽업박스 본체측면(7)에 견고히 장착되도록 구성되므로 이들 사이에 본체측면 시이트금속이 개재된다. 이렇게 슬리브구조(22)와 작동샤프트(14)가 피봇브라켓축선(3)과 일직선상에 위치하여 유지됨으로써 극히 견고한 조인트가 얻어진다. 작동샤프트(14)에는 수놈의 슬롯드라이브구조(15)가 나사(16)에 의해 동축상태로 부착된다. 나사(16)는 또한 작동샤프트(14) 및 전체 피봇조립체를 견고한 본체피봇브라켓(20) 내에 유지시키지만 회전동작은 허용한다. 본체피봇브라켓(20)은 또한 외부베어링면구조(23)를 갖는다.

뒷문피봇브라켓(30)은 뒷문(2)에 견고히 부착되며, 내부베어링표면구조(31)를 갖도록 구성된다. 뒷문피봇브라켓(30)에는 암놈 슬롯드라이브구조(32)가 내부 베어링면구조(31)와 동축상태로 배치되도록 견고히 부착된다. 뒷문(2)이 정상운전을 위해 픽업트럭 하물박스(1)에 장착되었을 때, 뒷문피봇브라켓(30)의 내부베어링 표면구조(31)는 본체피봇브라켓(20)의 외부베어링표면구조(23)와 정합하여 튼튼한 로타리죠인트를 형성한다. 또한 수놈 슬롯드라이브구조(15)는 뒷문피봇브라켓(30)의 암놈 슬롯드라이브구조(32)와 상호 결합되어 뒷문(2)의 회전동작이 상기 상호 결합된 슬롯드라이브구조를 통하여 작동샤프트(14)에 직접 전달된다. 이렇게 뒷문(2)의 회전동작에 따라서 가스스프링(10)이 벨크랭크 아암(13)을 통하여 선형방식으로 작동한다.

벨크랭크아암(13) 및 가스스프링(10)은 도 4에 도시한 바와 같이 뒷문(2)이 완전히 개방된 상태에서 최대의 에너지축적이 얻어지도록 배향 또는 배열된다. 뒷 문(2)이 닫힘에 따라서, 가스스프링(10)에 축적된 에너지가 조작자에게 상당히 큰 리프트어시스턴스를 제공한다. 뒷문이 닫힘에 따라서 피봇브라켓축선(3)과 무게중심(5) 사이의 어긋난 옵셋치수(D)가 감소하므로, 조작자가 뒷문을 완전히 닫는데 필요한 힘이 줄어든다. 동시에, 뒷문이 닫힘에 따라서 가스스프링(10)에 축적된 에너지가 감소하고 정확한 튜닝이 옵셋치수(D)까지 비례적으로 떨어진다. 적절히 구성되었다면 가스스프링(10) 및 벨크랭크아암(13)의 시스템은 필요한 조작자의 노력을 리프트범위에 걸쳐서 낮게 거의 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 가스스프링(10)은 뒷문(2)의 개방속도를 제한할 수 있도록 압축방향으로 점성감쇠를 이용하도록 구성할 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 슬롯드라이브장치는 도 5 및 도 8에 도시한 바와 같이 뒷문(2)의 중간위치에서 해제되도록 구성된다. 이 배치에서, 뒷문(2)은 최종폐쇄동작을 통해 주어지는 리프트어시스트 힘을 갖지 않는다. 이 것은 이 치수를 결정짓는 삼각법의 비선형 특징에 기인하여 옵셋치수가(D)가 비례적으로 작아지기 때문에 필요한 조작자의 힘이 상기 중간위치로부터 상대적으로 낮아지므로 허용가능한 타협이 된다는 것을 발견하였다. 다시 말해서, 뒷문의 무게중심이 피봇축선을 통해 수직선에 도달함에 따라서, 중력 하에서 뒷문을 움직이는데 필요한 힘이 작아진다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 시스템은 또한 뒷문(2)이 픽업트럭 화물박스(1)로부터 완전히 제거될 수 있도록 구성된다. 이 뒷문의 제거는 도 7에 도시한 바와 같이 리프트 어시스트용으로 구성되지 않은 뒷문의 측면 상의 피봇브라켓장치 에 의해 용이하게 된다. 뒷문(2)의 상기 측면은 종래 기술에 알려져 있는 수동의 뒷문피봇브라켓(40)을 갖도록 구성되며, 본체피봇브라켓(42)의 외부베어링표면구조(43)와 정합하도록 된 말굽형의 내부베어링면구조(41)를 포함한다. 상기 외부베어링면구조(43)는 대체로 둥글지만, 상기 부품들이 적절히 정렬되었을 때 상기 말굽형 내부베어링면구조(41)가 분리되도록 배향되지만 그 외의 모든 위치에서는 튼튼한 로타리조인트를 제공하도록 상호 결합되는 두 개의 평면부(44)를 구비한다. 바람직한 실시예에 있어서, 말굽형 내부베어링면구조(41) 및 두 개의 평면부(44)의 배향은 도 6 및 도 9에 도시한 뒷문의 중간위치와 일치하도록 되어있다. 이 배치에서, 상기 리프트어시스트가 정지되고 동일 위치에서 뒷문제거 위치가 생겨서 뒷문제거 및 재 설치공정을 용이하게 한다. 이 제거-재 설치 공정은 본 발명의 본 실시예의 슬롯드라이브구조가 일직선상에 정렬되어야 하는 것 외에는 리프트어시스트가 없는 뒷문의 경우와 동일하다. 도 9 및 도 10은 회전동작 및 리프트어시스트 토크를 전달하기 위해 수놈 슬롯드라이브구조(15)가 암놈 슬롯 드라이부구조(32)와 상호 결합된 연결상태의 슬롯드라이브장치를 나타낸다. 도 8은 수놈 슬롯드라이브구조(15)가 암놈 슬롯드라이브구조(32) 내부에서 자유롭게 움직이는 분해상태의 슬롯드라이브장치를 나타낸다. 이 분해상태는 뒷문의 중간위치로부터 뒷문의 완전폐쇄위치 사이에서 일어나도록 정렬된다.

Claims (12)

1. 차량뒷문 리프트어시스트 시스템에 있어서,

   a) 차량본체에 대하여 뒷문피봇축선을 중심으로 회전함으로써 개폐하도록 된 차량뒷문과,

   b) 상기 차량본체 내에 위치하며, 일단부가 상기 차량본체에 피봇상태로 고정되는 에너지축적장치와,

   c) 상기 에너지축적장치에 피봇상태로 부착되며, 상기 뒷문피봇축선과 동축 상태로 정렬된 작동샤프트에 견고히 부착되는 벨크랭크아암과,

   d) 상기 뒷문피봇축선을 중심으로 하는 튼튼하고 회전 가능한 죠인트(robust rotary joint)를 용이하게 하는 피봇베어링장치를 구비하며, 상기 뒷문 및 상기 작동샤프트 사이의 연결수단을 구비하는 피봇브라켓조립체로 구성되어,

   상기 뒷문 및 상기 차량본체의 상대회전동작으로 상기 에너지축적장치가 직선운동하고 뒷문이 완전히 열린 상태에서 최대에너지가 축적되는 것을 특징으로 하는 차량뒷문 리프트어시스트 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지축적장치는 가스스프링인 것을 특징으로 하는 차량뒷문 리프트어시스트 구조.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 가스스프링은 상기 뒷문의 개방속도를 제한하기 위해 압축방향으로 점성감쇠를 이용하는 것을 특징으로 하는 차량뒷문 리프트어시스트 구조.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 에너지축적장치는 코일스프링, 엘라스토머 또는 유사한 탄성재 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 차량뒷문 리프트어시스트 구조.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 뒷문과 상기 작동샤프트 사이의 연결수단은 상기 뒷문의 제거가 가능하게 간단히 분리될 수 있는 슬롯드라이브장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량뒷문 리프트어시스트 구조.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 뒷문과 상기 작동샤프트 사이의 연결수단은 상기 뒷문의 제거가 가능하게 간단히 분리될 수 있는 슬롯드라이브장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량뒷문 리프트어시스트 구조.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 뒷문과 상기 작동샤프트 사이의 연결수단은 상기 뒷문의 제거가 가능하게 간단히 분리될 수 있는 슬롯드라이브장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량뒷문 리프트어시스트 구조.
8. 제 4 항에 있어서, 상기 뒷문과 상기 작동샤프트 사이의 연결수단은 상기 뒷문의 제거가 가능하게 간단히 분리될 수 있는 슬롯드라이브장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량뒷문 리프트어시스트 구조.
9. 제 5 항에 있어서, 상기 슬롯드라이브장치는 뒷문피봇브라켓시스템의 제거위치와 일치하도록 구성된 상기 뒷문의 중간위치에서 폐쇄어시스트토크를 해제하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량뒷문 리프트어시스트 구조.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 슬롯드라이브장치는 뒷문피봇브라켓시스템의 제거위치와 일치하도록 구성된 상기 뒷문의 중간위치에서 폐쇄어시스트토크를 해제하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량뒷문 리프트어시스트 구조.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 슬롯드라이브장치는 뒷문피봇브라켓시스템의 제거위치와 일치하도록 구성된 상기 뒷문의 중간위치에서 폐쇄어시스트토크를 해제하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량뒷문 리프트어시스트 구조.
12. 제 8 항에 있어서, 상기 슬롯드라이브장치는 뒷문피봇브라켓시스템의 제거위치와 일치하도록 구성된 상기 뒷문의 중간위치에서 폐쇄어시스트토크를 해제하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 차량뒷문 리프트어시스트 구조.

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