KR100569409B1 - 상용차량용 현가장치의 판 스프링 거동 제한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상용차량용 현가장치의 판 스프링 거동 제한 장치에 관한 것으로, 선회시 범프(Bump)를 발생하는 차륜 부위의 판 스프링의 유효 작동길이를 줄여 판스프링의 양쪽 고정점간의 높이차를 발생시켜 차륜 중심을 앞쪽으로 이동하도록해 조향특성을 언더스티어링 특성을 갖도록 하여 선회 안정성을 유지함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 그 중앙부위를 후방 액슬(Ax)의 차축에 U-볼트를 매개로 고정하고 그 전방 단부를 차체의 사이드프레임상에 직접 고정시키면서 그 후방 단부를 섀클과 체결시킨 판스프링(L)과, 차량의 선회에 따라 상승되는 액슬(Ax)의 거동에 따라 판스프링(L)의 스프링 상수 값을 변화시키도록 일단의 고정점 위치를 줄여 판스프링(L)의 전체적인 거동 변화 길이를 짧게 하는 거동제한장치(1)로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

상용차량용 현가장치의 판 스프링 거동 제한 장치{Leaf spring behaviour restriction device of suspension in commercial vehicle}

도 1은 본 발명에 따른 상용차량용 현가장치의 판 스프링 거동 제한 장치의 구성도

도 2는 본 발명에 따른 판 스프링 거동 제한 장치의 평면 상태도

도 3은 본 발명에 따른 거동 제한 장치를 통해 선회시 판 스프링 거동을 제한하는 작동 상태도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 거동제한장치 2 : 레버

3 : 가압플레이트 4 : 트랙플레이트

4a : 궤적면 5,7c : 힌지핀

6 : 마운팅 브라켓 7 : 가압단

7a : 지지보스 7b : 롤러

A : 유효작동길이 a : 제한유효작동길이

Ax : 액슬 F : 차체

Fb : 하방외력 Fu : 상방외력

L : 판스프링 M : 모우멘트

본 발명은 상용차량용 현가장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선회시 범프(Bump)를 발생하는 차륜중심을 앞쪽으로 밀리도록 유도해 안정적인 선회 안정성을 유지할 수 있도록 된 상용차량용 현가장치의 판 스프링 거동 제한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 현가장치는 차축과 차체 사이를 연결하여 주행중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 차체에 직접적으로 전달되지 않도록 제어하여 차체와 적재된 화물의 손상을 방지하면서 승차감을 향상시키도록 하는 장치로서, 이는 노면으로부터 충격을 완화시키는 섀시 스프링과, 섀시 스프링의 자유진동을 제어하여 승차감을 좋게 하는 쇽 업소버 및, 차량의 롤링을 방지하는 스태빌라이저 바아 등으로 구성된다.

이중, 노면으로부터 받는 충격을 완화시키는 섀시스프링은 중형 이상의 상용차에서는 주로 판스프링을 사용하게 되는데, 이러한 판스프링은 재질이 지닌 동특성(Kinematic Property)으로 인해 주행중 차체에 가해지는 하중이나 노면으로부터 전달되는 충격력에 의해 상하방향으로 신장과 복원을 거듭하게 되고 이로 인해, 차체의 전방쪽 소정위치에 존재하게 되는 선회중심점을 중심으로 하여 일정형태의 궤적을 나타내는 원호를 따라 상하로 이동하게 되는 특성이 있게 된다.

이에 따라, 주행중 차량에 롤링(Rolling)이 유발되면 판스프링에 가해지는 하중이 변화되고 이로 인해, 후방 차축에 장착된 차륜의 진행방향이 변화되어 마치 조향을 실시한 것과 동일한 효과를 유발시키게 되는 차축조향(Axle Steer)현상이 발생되는데 특히, 주행중인 차량이 선회할 때에 특히 심하게 유발되는 현상이 있게 된다.

즉, 주행중인 차량이 우회전을 하게 되면 원심력이 차체에 선회반대방향으로 작용해 차체의 하중이 선회반대방향에서 후방 차축을 지지하고 있는 판스프링에 가해지게 되고, 이에 따라 선회반대방향에 위치한 판스프링은 차체의 범퍼시 변형되는 경우와 동일하게 후방 차축의 고정점이 이동하게 되면서 이와 동시에 선회방향에 위치한 판스프링은 차체의 리바운드시 변형되는 경우와 동일하게 후방 차축의 고정점이 이동하게 된다.

그러나, 이와 같이 선회시 차체의 원심력으로 인해 차량의 자세가 선회반대방향으로 기울어짐으로써 후륜을 선회 반대방향으로 향하게 하는 차축 조향 현상이 유발되어지고, 이로 인해 운전자의 조향 조작에 의한 조향의 정도보다도 실제 발생되는 선회반경이 작아져 선회의 안정성을 저하시키는 오버스티어링(Over Steering)이 유발되는 현상이 있게 된다.

또한, 상기와 같이 선회시 후방 차축의 방향이 변환되어 이에 장착된 후륜이 전륜과 반대방향을 향하게 되면, 상기 후방 차축에 장착된 후륜의 휠얼라인먼트(Wheel Alignment)가 토우-아웃(Toe-Out)으로 전환되고, 이에 따라 상기 후륜에 장착된 타이어와 노면간의 마찰이 심화되어 타이어의 마모가 촉진되는 현상이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 선회시 범프(Bump)를 발생하는 차륜 부위의 판 스프링의 유효 작동길이를 줄여 판스프링의 양쪽 고정점간의 높이차를 발생시켜 차륜 중심을 앞쪽으로 이동하도록해 조향특성을 언더스티어링 특성을 갖도록 하여 선회 안정성을 유지함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 그 중앙부위를 후방 액슬의 차축에 U-볼트를 매개로 고정하고 그 전방 단부를 차체의 사이드프레임상에 직접 고정시키면서 그 후방 단부를 섀클과 체결시킨 판스프링과, 차량의 선회에 따라 상승되는 액슬의 거동에 따라 섀클의 고정점과 타단의 고정점간 높이차를 발생해 판스프링의 전체적인 거동 변화 길이를 짧게 하는 거동제한장치로 이루어지되,

상기 거동제한장치는 차체에 형성된 마운팅 브라켓에 소정 부위가 힌지핀을 매개로 힌지 결합된 레버와, 이 레버의 일단에 판스프링의 폭과 동일하게 형성되어 판스프링의 소정부위를 가압해 고정점 기능을 하도록 하는 가압플레이트, 상기 레버의 타단에 구비되어 액슬의 거동변화를 가이드하는 트랙플레이트 및 액슬의 거동변화에 따라 트랙플레이트를 가압해 힌지점을 중심으로 레버의 가압플레이트를 판스프링쪽으로 이동시키는 가압단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 상용차량용 현가장치의 판 스프링 거동 제한 장치의 구성도를 도시한 것인 바, 본 발명은 그 중앙부위를 후방 액슬(Ax)에 U-볼트를 매개로 고정하고 그 전방 단부를 차체의 사이드프레임상에 직접 고정시키면서 그 후방 단부를 섀클()을 매개로 차체의 사이드프레임상에 고정설치하는 판스프링(L)과, 주행중 선회에 따른 차체의 롤링시 선회 외측에 위치하여 범프되는 액슬(Ax)의 거동 자세의 변화에 따라 판스프링(L)의 유효작동길이(A)를 변화시키도록 하여 판스프링(L)의 전체적인 거동 변화의 길이를 짧게 제하는 거동제한장치(1)로 이루어진다.

여기서, 상기 거동제한장치(1)는 차체에 고정된 마운팅 브라켓(6)에 대략 중앙 부위가 힌지핀(5)을 매개로 힌지 결합된 레버(2)와, 이 레버(2)의 전방측 선단부에 판스프링(L)의 폭과 동일하게 형성되어 판스프링(L)의 전방 단부를 가압하여 판스프링(L)의 전방측 고정점 위치를 가변적으로 조절하는 기능을 수행하는 가압플레이트(3), 상기 레버(2)의 후방측 선단부에 구비되어 액슬(Ax)의 거동 변화에 따라 가압되어 선회되는 트랙플레이트(4) 및, 주행중 액슬(Ax)의 거동변화에 따라 상기 트랙플레이트(4)를 가압하도록 액슬(Ax)에 일체로 결합된 가압단(7)으로 이루어지는 바, 상기 가압단(7)은 주행중 액슬(Ax)이 범프될 때 상기 트랙플레이트(4)를 상방향으로 가압하여 상기 레버(2)가 힌지핀(5)을 중심으로 선회운동을 하게 하고, 이로 인해 상기 레버(2)의 전방측 선단부에 구비된 가압플레이트(3)는 하방향으로 선회되어 판스프링(L)의 전방 단부를 가압하게 되며, 이 결과 차체에 대한 상기 판스프링(L)의 전방측 고정점 위치가 변화되는 것이다.

이를 위해, 상기 가압단(7)은 액슬(Ax)로부터 수직하게 돌출되는 지지보스(7a)와, 이 지지보스(7a)에 힌지핀(7c)을 매개로 자유 회전되도록 결합되어 상기 레버(2)의 트랙플레이트(4)에 형성된 궤적면(4a)을 따라 이동되면서 이를 가압하는 롤러(7b)를 구비하고 있다.

여기서, 상기 트랙플레이트(4)에 형성된 궤적면(4a)은 주행중 롤링시 액슬(Ax)의 선회 궤적을 따라 선회되어 상승하는 가압단(7)과 수직하게 접촉하여 이로부터 가압력을 보다 효과적으로 받을 수 있도록 상기 가압단(7)의 선회궤적과 대체로 수직한 방향으로 접촉되는 방향으로 오목하게 곡률진 형태의 형상으로 이루어진다. 즉, 상기 궤적면(4a)은 도 3에 도시된 바와 같이, 후방에서 볼 때 차체 내측에서 외측을 향해 상향된 형태의 오목한 곡률을 가지도록 형성된다.

또한, 상기 레버(2)는 도 2에 도시된 바와 같이 트랙플레이트(4)부위가 액슬(Ax)의 상부에 위치하고, 또한 그 반대편에 위치한 가압플레이트(3)부위가 판스프링(L)의 상부에 위치하도록 차체의 상부에서 바라볼 때 대각선의 방향으로 배열되면서 그 중앙 부위가 차체에 고정된 마운팅 브라켓(6)에 의해 힌지 결합되어 시이소(Seesaw)운동을 하도록 설치된다.

이때, 상기 레버(2)의 운동 중심점인 차체의 힌지 결합점은 가압단(7)으로부터 가해지는 힘에 의해 판스프링(L)을 최대의 힘으로 눌러줄 수 있는 위치이며, 이로 인해 차체의 하중변화나 노면으로부터의 충격력의 변화에 따른 판스프링(L)의 거동시 갖는 유효작동길이(A)가 레버(2)의 가압위치 만큼 짧아지게 되는 제한유효작동길이(a)를 갖게 됨은 물론이다.
아울러, 상기 거동제한장치(1)는 액슬(Ax)의 좌/우측에 각각 동일한 위치로 배치되어 있어, 주행중 롤의 발생시 좌/우측 판스프링(L)의 전방측 고정점 위치를 가변적으로 조절할 수 있도록 되어 있음은 물론이다.

이하 본 발명의 작동을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.

본 발명은 사이드프레임상에 장착된 판스프링(L)은 재질이 지닌 동 특성(Kinematic Property)으로 인해 주행 중 차체에 가해지는 하중이나 노면으로부터 전달되는 충격력에 의해 상·하 방향으로 신장과 복원을 반복하게 되는데, 즉 차체의 하중변화나 노면으로부터의 충격력의 변화에 따라 판스프링(L)의 대략 중간부위에 U-볼트를 매개로 고정된 후방 액슬(Ax)은 차체의 전방쪽 소정위치에 존재하게 되는 선회중심점(판스프링(L)의 전방측 마운팅 지점임)을 중심으로 하는 일정한 길이를 갖는 원호의 궤적을 따라 상·하로 선회 이동하게 되고, 이에 따라 상기 판스프링(L)도 정상적인 주행상태에서는 정 위치를 유지하다가 주행중 범프 및 리바운드시에 액슬(Ax)을 따라 상·하로 이동하게 된다.

즉, 정상적인 주행시, 상기 판스프링(L)의 거동은 이의 전방측 마운팅 지점이 위치하는 최초 설정된 유효작동길이(A)내에서 이루어지는데, 이는 상기 액슬(Ax)의 범프 내지 리바운드되는 변화의 정도가 크지 않기 때문에 거동제한장치(1)가 작동되지 않기 때문이다.

이에 반해, 주행 중 차량의 범프(Bump) 및 리바운드(Rebound)에 따라 롤링(Rolling)이 유발되면, 후방 액슬(Ax)의 좌·우측 단부에 장착된 차륜의 진행방향이 변화되어 마치 조향을 실시한 것과 동일한 효과를 유발시키게 되는 차축조향(Axle Steer)현상이 발생되는 것을 방지하기 위해 거동제한장치(1)가 작동되는데, 즉 액슬(Ax)이 상승되면서 가압단(7)이 레버(2)의 후미에 위치한 트랙플레이트(4)쪽을 가압하여 상승시키게 되면 그 반대 부위인 가압플레이트(3)부위는 판스프링(L)의 전방측 단부를 하방향으로 눌러 판스프링(L)의 유효작동길이(A)가 보다 짧게 변화된 제한유효작동길이(a)를 갖도록 하게 된다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 상승되는 액슬(Ax)과 함께 가압단(7)이 레버(2)의 트랙플레이트(4)의 궤적면(4a)과 접촉하면서 이를 상방외력(Fu)으로 가압하여 상승시켜 주게 되면, 차체에 고정된 마운팅 브라켓(6)에 대해 힌지핀(5)을 매개로 힌지 결합된 레버(2)가 모우멘트(M)에 의해 시이소(Seesaw)운동을 하여 트랙플레이트(4)의 반대 부위인 전방측 가압플레이트(3)부위가 하방향으로 내려가게 된다.

이에 따라, 상기 가압플레이트(3)에 판스프링(L)의 전방측 단부를 하방향으로 눌러주는 하방외력(Fb)이 작용하게 되면, 상기 판스프링(L)의 고정점이 초기의 차체 고정점(새클과 체결되는 반대부위)에서 액슬(Ax)쪽을 향해 더 안쪽으로 이동하게 됨과 동시에 더 하향되는 위치로 변경되고, 이로 인해 상기 판스프링(L)의 거동 특성을 결정하는 유효작동길이(A)가 도 2와 도 3에 각각 도시된 바와 같이 보다 짧은 상태의 제한유효작동길이(a)로 전환되게 된다.

즉, 주행중 선회시 범프가 일어나는 차륜쪽에 구비된 판스프링(L)은 거동제한장치(1)가 작동되어 이의 유효작동길이(A)가 제한유효작동길이(a)로 보다 짧은 상태로 되는 반면, 리바운드가 일어나는 차륜쪽에 구비된 판스프링(L)은 거동제한장치(1)가 작동되지 않아 최초 설정된 유효작동길이(A)를 유지할 수 있게 된다.

이와 같이, 범프가 일어나는 차륜쪽에 구비된 판스프링(L)이 상대적으로 짧은 길이의 거동 특성을 나타내는 제한유효작동길이(a)를 갖게 되면, 초기 장착시 상기 판스프링(L)의 차체의 사이드프레임상에 직접 고정하는 전방 단부측 고정점과 섀클을 매개로 결합시킨 후방 단부측 고정점 사이의 높이 차이가 없는 경우에 비해, 판스프링(L)의 전방 단부측 고정점의 위치가 거동제한장치(1)의 작동에 의해 가압되어 원래의 위치 보다 하방향으로 이동하게 되므로, 판스프링(L)의 전방 단부측 고정점과 후방 단부측 고정점 사이의 높이 차이는 현저하게 발생된다.
이 결과, 판스프링(L)의 중앙 부위에 고정된 액슬(Ax)은 범프시 거동제한장치(1)에 의해 짧아진 제한유효작동길이(a)가 가지는 원호의 궤적으로 따라 상방향으로 이동하게 되고, 이로 인해 액슬(Ax)의 중심 위치는 차체의 전방을 향해 이동하게 된다. (도 3에서 점선으로 도시됨)
즉, 종래 유효작동길이(A)가 가지는 원호의 궤적으로 따라 액슬(Ax)이 상방향으로 이동할 때 액슬(Ax)의 중심 위치가 차체의 후방을 향해 이동하게 되는 것(도 3에서 일점쇄선으로 도시됨)에 비해, 판스프링(L)의 전방 단부측 고정점의 위치가 액슬(Ax)을 향해 이동하여 더 짧은 길이의 제한유효작동길이(a)를 가짐과 더불어 판스프링(L)의 전방 단부측 고정점의 높이도 원래의 위치보다 하향되어지면, 범프시 액슬(Ax)의 중심 위치는 차체의 후방이 아닌 전방을 향해 이동되는 것이다.

결론적으로, 주행중 선회에 따른 차체의 롤 발생시 범프되는 액슬(Ax)에 의해 상방향으로 가압되어 선회 외측에 위치한 판스프링(L)의 전방 단부를 하방향으로 가압하여 판스프링(L)의 전방 단부측 고정점의 위치를 액슬(Ax)쪽으로 보다 짧게 함과 동시에 원래의 장착 위치보다 하방향으로 이동시킴에 따라, 판스프링(L)의 유효작동길이(A)가 보다 짧아진 형태의 제한유효작동길이(a)를 가지게 되고, 이로 인해 선회 외측에 위치한 액슬(Ax)의 선회 궤적이 변화되어 범프되는 선회 외측 액슬(Ax)의 중심이 차체의 전방을 향하게 된다.
이에 반해, 선회 내측에 위치한 액슬(Ax)은 리바운드되기 때문에 선회 내측에 위치한 판스프링(L)에는 거동제한장치(1)의 작동이 미치지 못하기 때문에 판스프링(L)의 유효작동길이(A)에는 변화가 없게 되고, 이로 인해 선회시 선회 내측에 위치한 액슬(Ax)의 중심은 차체의 후방을 향하게 된다.
이 결과, 주행중 선회시 액슬(Ax)의 전체적인 거동 자세는 선회 외측이 전방을 향하고 선회 내측이 후방을 향하게 되므로, 선회의 특성은 언더스티어화되어 선회시 안정성을 유지할 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 범프가 일어나는 차륜쪽에 구비된 판스프링을 강제로 구속하여 판스프링의 얀쪽 단부 고정점간의 높이차를 발생해 범프되는 차륜의 중심을 앞쪽으로 이동시켜 언더스티어를 유도함으로써 선회의 안정성을 증대시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (5)

1. 그 중앙부위를 후방 액슬(Ax)의 차축에 U-볼트를 매개로 고정하고 그 전방 단부를 차체의 사이드프레임상에 직접 고정시키면서 그 후방 단부를 섀클을 매개로 결합시켜 설치한 판스프링(L)과, 차량의 선회에 따라 상승되는 액슬(Ax)의 거동에 따라 판스프링(L)의 전방 단부측 고정점의 위치를 액슬(Ax)을 향해 인접시킴과 더불어 판스프링(L)의 전방 단부측 고정점의 높이를 하방향으로 이동시켜 판스프링(L)의 전체적인 거동 변화 길이를 짧게 하는 거동제한장치(1)로 이루어지되;

   상기 거동제한장치(1)는 차체에 형성된 마운팅 브라켓(6)에 소정 부위가 힌지핀(5)을 매개로 힌지 결합된 레버(2)와, 이 레버(2)의 전방측 선단에 판스프링(L)의 폭과 동일하게 형성되어 판스프링(L)의 전방측 단부의 상부에 위치하여 이를 가압해 고정점 기능을 하도록 하는 가압플레이트(3), 상기 레버(2)의 후방측 선단에 구비되어 액슬(Ax)의 범프시 상방향으로 가압되어 선회되는 트랙플레이트(4) 및, 액슬(Ax)의 거동변화에 따라 상기 트랙플레이트(4)를 가압해 힌지점을 중심으로 레버(1)의 가압플레이트(2)를 판스프링(L)쪽으로 하향이동시키도록 하는 가압단(7)으로 이루어지며;

   상기 가압단(7)은 액슬(Ax)로부터 수직하게 돌출되는 지지보스(7a)와, 이 지지보스(7a)에 힌지핀(7c)을 매개로 자유 회전되도록 결합되어 상기 레버(2)의 트랙플레이트(4)에 형성된 궤적면(4a)과 접촉하는 롤러(7b)로 이루어진 것을 특징으로 하는 상용차량용 현가장치의 판 스프링 거동 제한 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 궤적면(4a)은 후방에서 볼 때 차체 내측에서 외측을 향해 상향된 형태의 오목한 곡률을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 상용차량용 현가장치의 판 스프링 거동 제한 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 레버(2)는 액슬(Ax)과 판스프링(L)사이에서 대각선으로 배열된 것을 특징으로 하는 상용차량용 현가장치의 판 스프링 거동 제한 장치.
5. 삭제

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