KR101094215B1 - 공기현가장치 - Google Patents

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    • F16F9/32—Details
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Abstract

여기에서는, 차량 주행 중 비틀림 회전력 등 에어스프링에 가해지는 원치 않는 힘 또는 모멘트에 의해, 에어슬리브와 같은 에어스프링의 부품이 손상 및/또는 파손되는 것을 억제하는, 개선된 구조의 공기현가장치가 개시된다. 개시된 공기현가장치는, 실린더와 피스톤로드를 포함하는 댐퍼와, 캐니스터와 에어피스톤이 에어슬리브에 의해 기밀적으로 연결된 에어스프링과, 상기 피스톤로드와 상기 캐니스터를 차체 측에 고정하기 위한 상부마운트와, 상기 상부마운트와 상기 피스톤로드의 연결 부위에 설치되는 제1 베어링과, 상기 에어피스톤과 상기 실린더의 연결 부위에 설치되는 제2 베어링을 포함한다. 이때, 상기 제1 및 제2 베어링은 스러스트 베어링인 것이 바람직하다.
에어스프링, 댐퍼, 상부마운트, 스러스트 베어링, 공기현가장치

Description

공기현가장치{AIR SUPSPENSION}
본 발명은, 댐퍼와 에어스프링을 포함하는 공기현가장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 에어스프링의 부품, 특히, 에어슬리브의 파손 방지를 위해 개선된 구조를 포함하는 공기현가장치에 관한 것이다.
일반적으로, 현가장치는, 차체와 차륜 사이에 설치되는 것으로서, 스프링과 댐퍼(즉, 쇽업소버)를 포함한다. 스프링으로 에어스프링을 이용하는 것이 있는데 이러한 현가장치는 공기현가장치라 불리운다. 또한, 공기현가장치는 댐퍼와 에어스프링을 차체 측에 모두 고정하기 위한 상부마운트를 포함한다.
댐퍼는 실린더와 피스톤로드를 포함한다. 실린더의 내부에는 오일과 같은 작동 유체가 채워진 공간이 튜브 내부에 형성되어 있다. 튜브 내에는 작동유체와 작용하여 감쇠력을 발생시키는 피스톤밸브가 배치된다. 피스톤밸브는 피스톤로드와 연결되어 있으므로, 실린더와 피스톤로드 사이의 상대 운동에 의해, 피스톤밸브가 작동 유체와 상호 작용하여, 소정의 감쇠력을 발생시킨다.
에어스프링은 캐니스터, 에어피스톤 및 에어슬리브를 포함하되, 캐니스터와 에어피스톤은 플렉시블한 에어슬리브에 의해 기밀적으로 연결된다. 따라서, 에어피 스톤과 캐니스터는 상대 운동이 가능하며, 에어스프링 내 채워진 압축 공기에 의해, 에어슬리브는, 전술한 상대 운동에 대하여, 탄성적으로 작용한다. 일반적으로, 상부마운트는 댐퍼의 피스톤로드와 에어스프링의 캐니스터를 차체 측에 고정한다. 이때, 에어스프링의 에어피스톤은 댐퍼의 하부에 고정된다
종래 공기현가장치는, 자동차 주행 조타시에, 에어스프링에 가해지는 상하 운동과 비틀림 회전 및 수직 비틀림각(즉, 코닝각(coning angle)으로 인하여, 에어스프링의 부품들, 특히, 에어슬리브 및/또는 에어튜브가 파손될 우려가 크다는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 캐니스터 인서트 몰딩 일체형과 캐니스터 & 상부마운트 분리형 모두에 적용된다. 전자(前者)의 경우, 예컨대, 5-링크 더블 위시본 타입의 자동차 주행 조타시에, 킹핀축이 가변됨으로써, 공기스프링에 상하 운동과 비틀림 회전 및 코닝각이 발생하여, 댐퍼 부쉬(damper bush)에 크랙이 발생하고 에어슬리브가 파손된다. 후자(後者)의 경우, 예컨대, 5-링크 더블 위시본 타입의 자동차 주행 조타시에, 킹핀축이 가변됨으로써, 공기스프링에 상하 운동과 비틀림 회전 및 코닝각이 발생으로 상부마운트와 캐니스터 사이에 회전모멘트가 발생하므로 에어튜브에 파손이 발생한다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 차량 주행 중 비틀림 회전력 등 에어스프링에 가해지는 원치 않는 힘 또는 모멘트에 의해, 에어슬리브와 같은 에어스프링 부품이 손상 및/또는 파손되는 것을 억제하는 개선된 구조의 공기현가장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 공기 현가장치는, 실린더와 피스톤로드를 포함하는 댐퍼와, 캐니스터와 에어피스톤이 에어슬리브에 의해 기밀적으로 연결된 에어스프링과, 상기 피스톤로드와 상기 캐니스터를 차체 측에 고정하기 위한 상부마운트와, 상기 상부마운트와 상기 피스톤로드의 연결 부위에 설치되는 제1 베어링과, 상기 에어피스톤과 상기 실린더의 연결 부위에 설치되는 제2 베어링을 포함한다.
이때, 상기 제1 및 제2 베어링 각각은 스러스트 베어링인 것이 바람직하다. 제1 및 제2 베어링, 특히, 스러스트 베어링을 채용한 제1 및 제2 베어링은, 댐퍼 측의 회전 운동을 가능하게 하여, 킹핀축의 회전 모멘트를 상쇄할 수 있고, 이에 의해, 에어슬리브 및/또는 에어튜브의 파손/손상을 막아줄 수 있다.
바람직하게는, 상기 공기 현가장치는 상기 에어피스톤과 상기 실린더 사이에 설치된 피스톤 가이드를 더 포함하며, 이 피스톤 가이드는 우레탄과 같은 점탄성 재질로 이루어지고, 코닝각을 억제하도록 되어 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 베어링은 상기 피스톤로드 상에서 상기 상부마 운트 측의 로드 홀더와 상기 피스톤로드 사이에 배치된다. 더 나아가, 상기 제1 베어링은 일단이 상기 피스톤로드의 단차부에 지지되고 타단이 상기 피스톤로드에 체결된 체결부에 의해 지지된다. 상세한 설명 및 특허청구범위에서 용어 '체결부'는 피스톤로드에 체결될 수 있는 부품의 의미로 쓰였으며, 일 예로 체결부에는 너트가 포함될 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제2 베어링은, 상기 실린더의 외경 확장부 상면과 상기 에어피스톤의 내경 확장부 저면 사이에 배치된다.
본 발명에 따르면, 차량 주행 중 비틀림 회전력 등 에어스프링에 적용되는 원치 않는 힘 또는 모멘트에 의해, 에어슬리브, 에어 튜브 및/또는 댐퍼 부쉬와 가은 부품이 손상되거나 파손되는 것을 막아줄 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들를 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기현가장치를 전체적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 "A"를 확대하여 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 "B"를 확대하여 도시한 단면도이며, 도 4는 도 1의 "C"를 확대하여 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 공기현가장치(1)는, 댐퍼(10)와, 상기 댐퍼(10)의 상부에 설치되는 에어스프링(20)과, 상기 댐퍼(10) 및 에어스프링(20)을 차체(미도시됨)에 연결하기 위한 상부마운트(30)를 포함한다. 상기 댐퍼(10)의 하부에는 공기현가장치를 차축 또는 차륜 측에 연결하기 위한 브라켓(60)이 설치된다.
상기 댐퍼(10)는 실린더(12)와 피스톤로드(14)를 포함한다. 도시하지는 않았지만, 상기 실린더(12) 내부에는 오일이 채워진 기다란 공간이 형성되며, 상기 공간 내에는 상기 피스톤로드(14)와 연결된 피스톤밸브(미도시됨)가 슬라이딩 가능하게 배치된다. 상기 피스톤밸브는, 차체 측에 연결된 피스톤로드(14)와 차륜 측에 연결된 실린더(12)의 상대 운동에 의해, 상기 실린더(12) 내에서 상하 왕복 운동하며, 이에 의해, 오일과의 작용을 통해, 소정의 감쇠력을 발생시킨다.
상기 에어스프링(20)은 캐니스터(22), 에어슬리브(24) 및 에어피스톤(26)을 포함한다. 상기 캐니스터(22)는 실린더(12) 외부로 나와 있는 피스톤로드(14)의 주변을 둘러싸도록 배치되어 있고, 상기 에어피스톤(26)은 상기 실린더(12)의 일부의 주변을 둘러싸도록 배치되어 있다. 상기 캐니스터(22)와 상기 에어피스톤(26)은 에어슬리브(24)에 의해 기밀적으로 연결되며, 이에 의해, 에어스프링(20) 내부에는 압축공기가 채워지는 공기실이 형성된다. 상기 캐니스터(22)에는 에어튜브(27)가 연결되며, 이 에어튜브(27)는 에어스프링(20) 내부의 공기실과 접속된다.
상기 상부마운트(30)는, 상기 캐니스터(22)의 상측에 설치된 채, 상기 댐 퍼(10)와 상기 에어스프링(20)을 차체 측에 연결한다. 상기 상부마운트(30)는, 마운트 브라켓(31), 마운트 부쉬(32), 밀봉 부쉬(33) 및 로드 홀더(34) 등을 포함할 수 있다. 상기 마운트 부쉬(32)에서 상부마운트(30)와 상기 캐니스터(22)가 연결된다.
상기 마운트 브라켓(31)은, 상부가 볼트 등에 의해 차체에 결합되도록 구성되는 한편, 상기 피스톤로드(14)가 관통되는 중앙에는 상기 밀봉 부쉬(33)와 이에 의해 지지되는 로드 홀더(34)가 설치되는 오목부가 형성되어 있다. 상기 상부마운트(30)의 구조는 다양하게 변형될 수 있으며, 따라서, 도면에 도시된 상부마운트의 상세한 구조에 의해 본 발명이 한정되어서는 아니될 것이다.,
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 상부마운트(30)와 상기 피스톤로드(14)의 연결 부위에는 스러스트 베어링으로 이루어진 제1 베어링(42)이 설치되고, 상기 에어피스톤(26)의 하부와 상기 실린더(12)의 연결 부위에는 다른 스러스트 베어링으로 이루어진 제2 베어링(44)가 설치된다. 더 바람직하게는, 상기 제1 및 제2 베어링(42, 44) 각각은 스러스트 볼 베어링으로 되어 있다. 이에 더하여, 상기 에어피스톤(26)과 상기 실린더(12) 사이에는 점탄성 재질, 더 바람직하게는, 우레탄 재질의 피스톤 가이드(46)가 설치된다.
상기 제1 및 제2 베어링(42, 44)은, 댐퍼(10)와 에어스프링(20) 사이의 기존 고정 구조가 거의 그대로 유지되면서도, 상기 에어스프링(20)에 가해지는 비틀림 회전에 대해 댐퍼(10)와 에어스프링(20) 사이의 상대적 회전을 허용해주도록 작용한다.
상기 제1 및 제2 베어링(42, 44)은, 5-링크 더블 위시본 타입 차량의 조향시에 킹핀축이 가변되어 야기되는 에어스프링(20)의 비틀림 회전에 대해, 킹핀축의 회전모멘트를 상쇄해, 에어슬리브(24) 및/또는 에어튜브(27)의 파손을 방지하는데 매우 잘 부합된다. 상기 제1 베어링(42)의 설치 구조는 도 2에 확대되어 도시되어 있고, 상기 제2 베어링(44)의 설치 구조는 도 3에 확대되어 도시되어 있다.
상기 피스톤 가이드(46)는, 현가장치(1)의 상하 운동과 비틀림 회전시 댐퍼(10)의 축과 에어피스톤(26) 사이에 코닝각이 발생하는 것을 억제하기 위해 마련되는 것으로서, 상세한 구조 및 배치에 대해서는 도 4에 확대되어 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 상기 제1 베어링(42)은 피스톤로드(14) 상에서 상기 상부마운트 측의 로드 홀더(34)와 댐퍼 측의 피스톤로드(14) 사이에 배치된다. 상기 로드 홀더(34)는, 상부마운트의 마운트 브라켓(31; 도 1 참조) 중앙에 형성된 오목부 내에서, 그 오목부 내에 설치된 상하 밀봉 부쉬(33, 33)에 지지되어 있다. 그리고, 상기 제1 베어링(42)은 일단이 상기 피스톤로드(14)의 단차부(142)에 지지되고 타단이 상기 피스톤로드(14)에 체결된 너트(144)에 의해 지지된다. 이러한 배치에 의해, 상기 제1 베어링(42)은 피스톤로드(14) 상에 고정된 채 그 피스톤로드(14)에 대한 캐니스터(22) 회전을 허용할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제2 베어링(44)은, 상기 실린더(12)의 외경 확장부(122) 상면과 상기 에어피스톤(26)의 내경 확장부(262) 저면 사이에 꼭 끼게 고정 배치된다. 이러한 배치에 의해, 상기 제2 베어링(44)은 상기 실린더(12)에 대한 상기 에어피스톤(26)의 회전을 허용할 수 있다. 상기 제2 베어링(44)의 바로 위에 는, 씰링 및 패킹 구조(48)가 실린더(12)와 에어피스톤(44) 사이의 갭을 밀봉하도록 마련되어 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 제1 베어링(42) 및 상기 제2 베어링(44)은, 상호 협동하여, 댐퍼(10)의 피스톤로드(14)와 에어스프링(20)의 캐니스터(22) 사이의 상대적 회전과, 댐퍼(10)의 실린더(12)와 에어스프링(20)의 에어피스톤(26)의 상대적 회전을 동시에 허용한다. 따라서, 상기 제1 및 제2 베어링(42, 44)은, 상기 캐니스터(22)와 상기 에어피스톤(26)을 기밀적으로 연결하는 에어슬리브(24)와, 일단이 캐니스터(22)에 연결되고 타단은 외부의 다른 장치(예컨대, 콤프레서)와 연결된 에어튜브(27)가 상기 에어스프링(10)에 가해지는 비틀림 힘 또는 비틀림 모멘트에 의해 파손되는 것을 막아줄 수 있다.
도 4를 참조하면, 피스톤 가이드(46)는, 에어피스톤(26)의 상단에 설치되되, 외경부는 상기 에어피스톤(26)의 내경에 접해 위치하고, 내경부는 상기 실린더(12)의 외경부에 접해 배치된다. 이 피스톤 가이드(46)는 우레탄 소재로 이루어지는 것이 바람직하며, 실린더(12)와 에어피스톤(26) 사이에 코닝각(α)가 발생되는 것을 억제하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기현가장치를 전체적으로 도시한 단면도.
도 2는 도 1의 "A"를 확대하여 도시한 단면도.
도 3은 도 1의 "B"를 확대하여 도시한 단면도.
도 4는 도 1의 "C"를 확대하여 도시한 단면도.

Claims (6)

  1. 실린더와 피스톤로드를 포함하는 댐퍼;
    캐니스터와 에어피스톤이 에어슬리브에 의해 기밀적으로 연결된 에어스프링;
    상기 피스톤로드와 상기 캐니스터를 차체 측에 고정하기 위한 상부마운트;
    상기 상부마운트와 상기 피스톤로드의 연결 부위에 설치되는 제1 베어링; 및
    상기 에어피스톤과 상기 실린더의 연결 부위에 설치되는 제2 베어링을 포함하며,
    상기 제1 베어링은 상기 피스톤로드 상에서 상기 상부마운트 측의 로드 홀더와 상기 피스톤로드 사이에 배치되는 특징으로 하는 공기현가장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 에어피스톤과 상기 실린더 사이에, 코닝각의 억제를 위해, 설치되는 피스톤 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기현가장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 제2 베어링 각각은 스러스트 베어링(thrust bearing)인 것을 특징으로 하는 공기현가장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 베어링은 일단이 상기 피스톤로드의 단차부에 지지되고 타단이 상기 피스톤로드에 체결된 체결부에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 공기현가장치.
  6. 실린더와 피스톤로드를 포함하는 댐퍼;
    캐니스터와 에어피스톤이 에어슬리브에 의해 기밀적으로 연결된 에어스프링;
    상기 피스톤로드와 상기 캐니스터를 차체 측에 고정하기 위한 상부마운트;
    상기 상부마운트와 상기 피스톤로드의 연결 부위에 설치되는 제1 베어링; 및
    상기 에어피스톤과 상기 실린더의 연결 부위에 설치되는 제2 베어링을 포함하며,
    상기 제2 베어링은, 상기 실린더의 외격 확장부 상면과 상기 에어피스톤의 내경 확장부의 저면 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 공기현가장치.
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