KR100732329B1 - 편심 하중형 코일 스프링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서스펜션에 장착 시 코일 스프링의 하중축을 해당 차량의 하중축과 일치되도록 하여 차량의 승차감을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 종래의 일반적인 코일 스프링을 제작하기 위한 기존의 생산설비를 이용하여 열간 가공으로 매우 용이하게 제작할 수 있도록 하여 생산 능률을 대폭 향상시킬 수 있는 편심 하중형 코일 스프링에 관한 것이다. 상기 편심 하중형 코일 스프링은 일정한 재료경을 가지는 환봉 형상의 스프링 재료가 코일 스프링 형상으로 권취되어 형성되되, 코일경의 중심축을 기준으로 하여 일측은 원형 형상의 원형부가 형성되며, 타측은 상기 원형부의 반경보다 일정거리만큼 타측으로 더 연장된 장축을 가지는 타원 형상의 타원부가 형성되도록 권취되어 형성됨으로써 상기 코일 스프링의 하중축을 상기 코일 스프링이 설치되는 해당차량의 하중축과 일치되도록 이동시킬 수 있도록 함으로써 승차감을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

서스펜션, 편심 하중형 코일 스프링, 스트러스, 차량 하중축, 코일 스프링 하중축

Description

편심 하중형 코일 스프링{Eccentricity Load Type Coil Spring}

도 1은 종래의 편심 하중형 코일 스프링의 예시도

도 2는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코일 스프링의 개념도

도 3은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코일 스프링의 평면도

도 4는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코일 스프링의 측면도

도 5는 하중 축 실험 장치를 통한 본 발명에 따른 코일 스프링의 하중 실험예시도

도 6은 맥퍼슨 타입의 서스펜션에 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코일 스프링을 장착한 예시도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 코일 스프링 (2) : 하중축 실험 장치

(4) : 타이어 (10) : 원형부

(11) : 타원부 (20)(30) : 상부 스프링 시트

(21)(31) : 하부 스프링 시트 (30) : 서스펜션

본 발명은 편심 하중형 코일 스프링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서스펜션에 장착 시 코일 스프링의 하중축을 해당 차량의 하중축과 일치되도록 하여 차량의 승차감을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 종래의 일반적인 코일 스프링을 제작하기 위한 기존의 생산설비를 이용하여 열간 가공으로 매우 용이하게 제작할 수 있도록 하여 생산 능률을 대폭 향상시킬 수 있는 편심 하중형 코일 스프링에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 승차감을 최적화시키기 위해서는 차량의 하중축과 서스펜션에 장착되는 코일 스프링의 하중축이 일치할 때 최적의 승차감을 얻을 수 있다. 그리하여 최근에는 차량의 승차감을 향상시키기 위하여 도 2에 도시된 바와 같은 차량의 하중축과 코일 스프링의 하중축을 일치시킬 수 있도록 하는 편심 하중형 코일 스프링을 차량의 서스펜션에 적용을 한다.

도 1은 종래의 편심 하중형 코일 스프링의 예시도로서, 종래의 편심 하중형 코일 스프링(1)은 도 1의 a에 도시된 바와 같이 중심축(L)이 'C'자 형상으로 형성되도록 가공하여 좌면각을 통해 중심축(L)을 조정할 수 있도록 하거나, 도 1의 b에 도시된 바와 같이 코일 스프링(1)의 피치를 한 쪽으로만 키워 중심축(L)을 조정할 수 있도록 하며, 또한 도 1의 c에 도시된 바와 같이 양측 끝단부의 형상이 옵셋 피그 테일(10 : Offset Pigtail)의 형상으로 제작하여 중심축을 조절할 수 있도록 하거나, 도면에는 도시되지 않았지만 중심축이 'S'자형 곡률을 가지도록 가공되어 중 심축을 조절할 수 있도록 하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 편심 하중형 코일 스프링(1)은 종래의 일반적인 코일 스프링의 제작 시 사용되는 기존의 설비를 이용하여 열간 가공으로 코일링 작업을 할 수가 없었다. 즉, 기존의 코일 스프링은 스프링 재료를 가열한 후 권취축에 코일 형상으로 감은 후 상기 권취축으로부터 분리한 다음 열처리를 하였으나, 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 편심 하중형 코일 스프링(1)은 권취축의 형상을 변경한 후 코일링 작업을 한다 하더라도 권취축으로부터 제작된 편심 하중형 코일 스프링(1)을 분리해 내지 못하므로 기존의 일반적인 코일 스프링의 제작 시 사용되는 생산설비를 사용하지 못한다는 문제점이 있었다.

그리하여 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 편심 하중형 코일 스프링(1)은 별도의 생산 설비를 제작하여 미리 열처리된 재료를 사용하여 냉간 가공으로 코일링 작업을 하여 제작함으로써 코일링 작업이 매우 어려고 까다로워 제작기간이 오래 걸려 작업 효율이 저감됨으로써 생산성이 대폭 저감될 뿐만 아니라 과도한 투자 설비가 요구된다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 코일경의 중심축을 기준으로 하여 일측은 원형 형상으로 형성되도록 하고 타측은 상기 원형부의 반경보다 일정거리만큼 타측으로 더 연장된 장축을 가지는 타원 형상의 타원부가 형성되도록 권취되어 형성됨으로써 코일 스프링의 하중축을 차량의 하중축과 일치되도록 하여 차량의 승차감을 대폭 상 승시킬 수 있도록 하는 편심 하중형 코일 스프링을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 일반적인 코일 스프링의 제작 시 사용되는 기존의 생산설비를 사용하여 열간 가공으로 매우 용이하게 제작할 수 있는 편심 하중형 코일 스프링을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 차량용 서스펜션 코일 스프링에 있어서, 상기 코일 스프링은, 일정한 재료경을 가지는 환봉 형상의 스프링 재료가 코일 스프링 형상으로 권취되어 형성되되, 코일경의 중심축을 기준으로 하여 일측은 원형 형상의 원형부가 형성되며, 타측은 상기 원형부의 반경보다 일정거리만큼 타측으로 더 연장된 장축을 가지는 타원 형상의 타원부가 형성되도록 권취되어 형성됨으로써 상기 코일 스프링의 하중축을 상기 코일 스프링이 설치되는 차량의 하중축과 일치되도록 이동시킬 수 있도록 함으로써 승차감을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 편심 하중형 코일 스프링을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코일 스프링의 개념도이고, 도 3은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코일 스프링의 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코일 스프링의 측면도이고, 도 6은 맥퍼슨 타입의 서스펜션에 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코일 스프링을 장착한 예시도로서, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코일 스프링(1)은 일정한 재료경을 가지는 환봉 형상의 스프링 재료가 코일 스프링 형상으로 권취되어 형성되되, 상기 코일 스프링(1)의 코일경의 중심축(A)을 기준으로 하여 일측은 원형 형상의 원형부(10)가 형성되며, 타측은 상기 원형부(100)의 반경(R)보다 일정거리(d)만큼 타측으로 더 연장된 장축(B)을 가지는 타원 형상의 타원부(11)가 형성되도록 권취되어 형성됨으로써 도 6에 도시된 바와 같이 상기 코일 스프링의 하중축(L)을 상기 코일 스프링(1)이 설치되는 차량의 하중축(K)과 일치되도록 이동시킬 수 있도록 함으로써 승차감을 향상시킬 수 있도록 한다.

즉, 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코일 스프링(1)은 코일 스프링(1)의 코일경의 중심축(A)을 기준으로 일측은 일정한 반경을 가지는 원형 형태로 형성된 원형부(10)가 형성되며, 타측은 타원 형상으로 형성된 타원부(11)가 형성되도록 코일 스프링 형상으로 권취되어 형성된다. 여기서 상기 타원부(11)의 장축(B)은 상기 원형부(10)의 반경(R)보다 일정 거리만큼(d) 타측으로 더 연장됨으로써 코일 스프링의 하중축(L)을 타원부(11) 방향으로 일정거리만큼 이동시킬 수 있도록 하여 코일 스프링의 하중축(L)을 차량의 하중축(K)과 일치시킬 수 있도록 한다.

또한, 상기 타원부(11)의 장축(B)은 상기 원형부(10)의 반경(R)의 1.07배 내지 1.4배가 되도록 연장 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 코일 스프링(1)은 종래의 코일 스프링과 마찬가지로 열간 가공으로 권취하여 제작되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 코일 스프링(1)의 일측 끝단부는 옵셋 피그테일(Offset Pigtail) 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코일 스프링(1)의 상기 타원부(11)의 장축(B)이 상기 원형부(10)의 반경(R)의 1.07배 내지 1.4배가 되도록 형성되는 이유를 도 2 및 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 하중 축 실험 장치를 통한 본 발명에 따른 코일 스프링의 하중 실험예시도로서, 도 5에 도시된 바와 같이 하중 축 실험장치(2)의 상, 하부 스프링 시트(20)(21) 사이에 도 2에 도시된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 코일 스프링(1)을 장착한 후 공차 시 하중을 상기 코일 스프링(1)에 가한 후 코일 스프링의 하중축(L)의 이동량을 측정하였다. 여기서 본 발명에 따른 코일 스프링(1)은 재료경이 13.8mm인 재료를 사용하여 자유고 344mm, 스프링 상수 2.6kgf/mm, 공차 시 장착된 코일 스프링의 높이는 203.2mm가 되도록 제작되며, 코일 스프링(1)의 원형부(10)의 반경(R)은 76mm가 되도록 하며, 타원부(11)의 장축(B)의 길이는 대략적으로 원형부(10) 반경(R) 보다 1.07배, 1.13배, 1.2배, 1.26배, 1.33배, 1.4배가 되도록 각각 제작된다. 즉 상기 각각의 코일 스프링(1)은 타원부(11)의 장축(B)의 길이가 원형부(10)의 반경(R)의 길이보다 5mm, 10mm, 15mm, 20mm, 25mm, 30mm 더 타원부(11) 방향으로 연장 형성된 81mm, 86mm, 91mm, 96mm, 101mm, 106mm가 되도록 제작된다. 이때 공차 시의 하중은 341kgf로 가정한다.

표 1은 상기와 같은 제원으로 제작된 본 발명에 따른 코일 스프링의 하중축(L) 실험 시 타원부(11)의 장축(B)의 길이 변화에 따른 코일 스프링의 하중축(L) 의 이동량의 측정 결과를 나타낸 것이다.

타원부(11)의 장축(B)의 길이	원형부(10)의 반경(R)의 길이	코일 스프링의 평균 하중축(L) 이동량
81mm	76mm	2mm
86mm	76mm	4mm
91mm	76mm	6mm
96mm	76mm	8mm
101mm	76mm	10mm
106mm	76mm	12mm

표 편심 하중형 코일 스프링의 하중축 이동량 측정 결과상기 표 1에 도시된 바와 같이 타원부(11)의 장축(B)의 길이가 각각 81mm, 86mm, 91mm, 96mm, 101mm, 106mm 가 되도록 제작된 코일 스프링(1)은 하중축(L)이 타원부(11) 방향으로 각각 2mm, 4mm, 6mm, 8mm, 10mm, 12mm 이동을 하였다. 즉 타원부(11)의 장축(B)의 길이를 원형부(10)의 반경(R)의 길이를 기준으로 5mm씩 더 연장시킬수록 코일 스프링의 하중축(L)은 타원부(11) 방향으로 2mm씩 이동을 하였다.

여기서 타원부(11)의 장축(B)의 길이를 원형부(10)의 반경(R)의 길이보다 5mm 연장시킨 타원부(11)의 장축(B)의 길이가 81mm가 되도록 제작된 코일 스프링(1)은 하중축(L)의 이동 거리가 대략적으로 2mm 정도가 됨으로써 하중축(L)의 이동거리가 매우 미미하며, 타원부(11)의 장축(B)의 길이를 원형부(10)의 반경(R)의 길이보다 30mm 연장시킨 타원부(11)의 장축(B)의 길이가 91mm가 되도록 제작된 코일 스프링(1)은 하중축(L)의 이동 거리가 대략적으로 12mm 정도가 됨으로써 하중축(L)의 이동 효과는 좋으나 제품제작이 매우 어려울 뿐만 아니라 12mm 이상 하중축(L)을 이동시킬 경우에는 차량과의 간섭이 발생될 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코일 스프링(1)은 코일경의 중심축(A)을 기준으로 하여 일측은 원형 형상의 원형부(10)가 형성되며, 타측은 상기 원형부(10)의 반경(R)보다 일정거리(d)만큼 타측으로 더 연장된 장축(B)을 가지는 타원 형상의 타원부(11)가 형성되도록 권취되어 형성되되, 상기 코일 스프링(1)의 타원부(11)의 장축(B)은 상기 원형부(10)의 반경(R)의 1.07배 내지 1.4배로 형성되도록 제작되는 것이 가장 바람직하다.

다시, 도 2 및 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코일 스프링의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

도 2에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코일 스프링(1)은 도 6에 도시된 바와 같이 상부 스프링 시트(30)와 하부 스프링 시트(31) 사이에 위치하도록 서스펜션(3)에 장착된다. 이때 본 발명에 따른 코일 스프링(1)은 타원부(11)가 차량의 타이어(4) 측으로 위치하고, 원형부(10)가 타원부(11)의 반대측에 위치하도록 상기 서스펜션(3)에 장착된다. 상기와 같이 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코일 스프링(1)은 타원부(11)가 차량의 타이어(4) 측으로 위치하도록 서스펜션(3)에 장착됨으로써 그 하중축(L)이 타이어(4) 방향 즉 차량 하중축(K) 방향으로 최대한 이동되어 상기 차량의 하중축(K)과 일치되도록 함으로써 서스펜션(3)에 작동되는 수평방향의 힘, 즉 횡력을 최소화할 수 있도록 하여 차량의 승차감을 대폭 향상시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코일 스프링(1)은 종래의 일반적인 코일 스프링의 제작 시 사용되는 생산라인에서 단순히 코일링을 하기 위한 권취축의 형상을 본 발명에 따른 일실시예에 의한 코일 스프링(1)의 형상과 대응되는 형 상으로 변경을 하면 기존의 생산라인에서 무리 없이 제작이 가능함으로써 과도한 투자 설비가 요구되지 않을 뿐만 아니라 종래의 코일 스프링과 같이 열간 가공으로 제작됨으로써 제작이 매우 용이하여 생산 능률이 대폭 향상될 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

이상, 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 편심 하중형 코일 스프링은 코일경의 중심축을 기준으로 하여 일측은 원형 형상의 원형부가 형성되며, 타측은 상기 원형부의 반경보다 일정거리만큼 타측으로 더 연장된 장축을 가지는 타원 형상의 타원부가 형성되도록 권취되어 형성됨으로써 서스펜션에 장착 시 코일 스프링의 하중축을 차량의 하중축과 일치되도록 하여 서스펜션에 작용되는 수평방향의 힘, 즉 횡력을 최소화 할 수 있도록 하여 차량의 승차감을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 일반적인 코일 스프링의 제작 시 사용되는 생산라인에서 단순히 코일링을 하기 위한 권취축의 형상만을 변경을 하면 기존의 생산라인에서 무리 없이 제작이 가능함으로써 과도한 투자 설비가 요구되지 않으며, 종래의 코일 스프링과 같 이 열간 가공으로 제작됨으로써 제작이 매우 용이하여 생산 능률이 대폭 향상될 수 있도록 하여 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 차량용 서스펜션 코일 스프링에 있어서,

   상기 코일 스프링(1)은, 일정한 재료경을 가지는 환봉 형상의 스프링 재료가 코일 스프링 형상으로 권취되어 형성되되, 그 코일 형상이 코일경의 중심축(A)을 기준으로 하여 일측은 원형 형상의 원형부(10)가 형성되며, 타측은 상기 원형부(10)의 반경(R)의 1.07배 내지 1.4배가 되도록 타측으로 더 연장된 장축(B)을 가지는 타원 형상의 타원부(11)가 형성되도록 열간 가공으로 권취되어, 상기 타원부(11)가 차량의 타이어(4) 측으로 위치하도록 서스펜션(3)에 장착됨으로써 상기 코일 스프링의 하중축(L)을 상기 코일 스프링(1)이 설치되는 차량의 하중축(K)과 일치되도록 이동시킬 수 있도록 함으로써 승차감을 향상시킬 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 편심 하중형 코일 스프링.
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