KR101241695B1 - 리프 서스펜션 시스템 - Google Patents

리프 서스펜션 시스템 Download PDF

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KR101241695B1 KR1020060087327A KR20060087327A KR101241695B1 KR 101241695 B1 KR101241695 B1 KR 101241695B1 KR 1020060087327 A KR1020060087327 A KR 1020060087327A KR 20060087327 A KR20060087327 A KR 20060087327A KR 101241695 B1 KR101241695 B1 KR 101241695B1
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Abstract

본 발명은 차량용 리프 서스펜션 시스템에 관한 것으로서, 차량의 프레임 하측에 길이 방향으로 설치되는 리프스프링, 상기 리프스프링의 일단을 상기 프레임에 고정시키는 새클과, 상기 리프스프링의 타단을 상기 프레임에 고정시키는 마운팅 브라켓이 구비된 리프스프링 조립체; 상기 리프스프링의 하측으로 상기 리프스프링의 연장 방향을 따라 연장되고, 상기 리프스프링과 중간부가 결속되며, 전후단이 각각 상기 리프스프링의 양단을 지나 연장되는 리프스프링 형상의 헬프스프링; 및 각각 하단이 상기 헬프스프링 양단의 상면에 접촉되고, 프레임에 회전축에 의해 회동가능하게 고정되어 상기 헬프스프링의 접촉점이 각각의 헬프스프링 양단의 상면을 따라 이동가능한 링크와 각각 상기 링크를 회전시켜 상기 접촉점을 변경시키는 구동력을 제공하는 구동부와 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부가 구비된 헬프스프링의 상수 조절 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 리프 서스펜션 시스템에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 리프스프링 조립체에 헬프스프링 상수 조절 장치를 장착하여 총 스프링 상수를 조절함으로써 차량의 승차감을 향상시키며, 차량의 짐 적재량에 대한 주행 안정성을 향상시킬 수 있다.
서스펜션 시스템, 리프스프링, 헬프스프링, 스프링 상수, 실린더, 롤러

Description

리프 서스펜션 시스템{A leaf suspension system}
도 1은 종래의 리프스프링 조립체를 도시한 정면도.
도 2는 도 1에 따른 리프스프링의 스프링 상수를 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명에 의한 리프 서스펜션 시스템를 도시한 정면도.
도 4는 도 3에 따른 운전자 조작 후의 리프 서스펜션 시스템를 도시한 정면도.
도 5는 본 발명에 의한 총 스프링 상수 변화를 나타낸 그래프.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 리프 서스펜션 시스템 310 : 헬프스프링
330 : 링크 331 : 롤러
350 : 구동부 353 : 실린더 로드
360 : 유량조절 밸브 370 : 제어부
본 발명은 리프 서스펜션 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주행중에 하중이나 외력에 의해 헬프스프링의 스프링 상수를 변화시킴으로써 총 스프링 상수 를 조절하기 위한 리프 서스펜션 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 차체는 타이어와 연결되는 현가장치에 의해 지지된다. 상기 현가장치는 차량 주행중에 발생하는 각종 진동과 충격을 흡수하여 승차감을 향상시키고 주행중에 노면의 상태에 따라 차체의 전체적인 밸런스를 조정하게 된다. 그리고 선회시에는 원심력에 대항하여 운전자의 안정적인 조정성을 확보하여 원심력에 따른 일 방향으로의 기울임 현상을 방지하게 된다.
상기한 현가장치에 주로 사용되는 타입은 스프링 강판을 적층시켜 사용하는 리프스프링(Leaf Spring)과 코일 모양으로 둥글게 감아 만든 코일스프링(Coil Spring)이 있다.
일반적으로 리프스프링 조립체는 짐 적재에 따른 하중 또는 액슬로부터 노면의 외력이 전달되었을 때, 액슬과 프레임은 상대적으로 상하운동을 하게 되며 리프스프링은 구속된 새클부로 인해 벤딩의 거동을 보이면서 상하운동을 지지할 수 있는 반력을 형성한다. 이러한 리프스프링의 벤딩 에너지를 이용하여 외력이 프레임으로 직접 전달되는 것을 막고, 승차감을 결정하는 역할을 한다.
첨부된 도 1은 종래의 리프스프링 조립체를 도시한 정면도를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1에 따른 리프스프링의 스프링 상수를 나타낸 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 리프스프링 조립체(10)는 차량의 프레임(13) 하측에 길이 방향으로 설치되고, 일단은 새클(15)에 의해 상기 프레임(13)에 고정되고, 타단은 마운팅 브라켓(17)에 의해 상기 프레임(13)에 고정되는 리프스프링(11)으로 구성된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가로축(a)은 차량의 하중의 변화를 나타낸 것이고, 세로축(b)은 리프스프링의 스프링 상수를 나타낸 것이다. 그래프를 살펴보면 차량에 가해지는 충격량이나 하중은 일정하지 않고 항상 변화되지만, 종래의 리프스프링 조립체의 경우 차량이 받는 충격에 따라 리프스프링의 스프링 상수(K1)가 고정되어 있다.
따라서 스프링 상수가 일정하기 때문에 하중 변화가 큰 차량에 대해서는 공차 및 적차시의 승차감 성능을 만족시키기 어렵고, 노면상태에 따른 완충효과를 제어할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 리프스프링 조립체에 헬프스프링의 상수 조절 장치를 장착하여, 헬프스프링의 스프링 상수를 변경하여 총 스프링 상수를 조절함으로써 차량의 승차감을 향상시키며, 차량의 짐 적재량에 대한 주행 안정성을 향상시킬 수 있도록 하는 리프 서스펜션 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 차량 운전자의 조작에 따라 총 스프링 상수가 변경되어 라이드와 핸들링(Ride & Handling) 성능을 운전자 취향에 맞게 조절할 수 있도록 리프 서스펜션 시스템를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 차량의 프레임 하측에 길이 방향으로 설치되는 리프스프링, 상기 리프스프링의 일단을 상기 프레임에 고정시키는 새클과, 상기 리프스프링의 타단을 상기 프레임에 고정시키는 마운팅 브라켓이 구 비된 리프스프링 조립체; 상기 리프스프링의 하측으로 상기 리프스프링의 연장 방향을 따라 연장되고, 상기 리프스프링과 중간부가 결속되며, 전후단이 각각 상기 리프스프링의 양단을 지나 연장되는 리프스프링 형상의 헬프스프링; 각각 하단이 상기 헬프스프링 양단의 상면에 접촉되고, 프레임에 회전축에 의해 회동가능하게 고정되어 상기 헬프스프링의 접촉점이 각각의 헬프스프링 양단의 상면을 따라 이동가능한 링크와 각각 상기 링크를 회전시켜 상기 접촉점을 변경시키는 구동력을 제공하는 구동부와 상기 구동부의 동작을 제어하는 제어부가 구비된 헬프스프링의 상수 조절 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 리프 서스펜션 시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 링크는 상기 헬프스프링의 상면을 따라 미끄럼 이동되도록 하단에 각각 롤러가 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 구동부는 각각 유압실린더로 이루어져, 상기 실린더의 로드가 상기 링크의 상단에 힌지부에 의해 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부의 신호에 따라 유압을 제어하여 상기 실린더의 스트로크를 제어하는 유량조절 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부에 신호를 보내기 위해 운전자의 가까운 위치에 설치된 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 리프스프링에 조립체에 헬프스프링의 스프링 상수 조절 장치가 장착된 리프 서스펜션 시스템에 대해 상세히 설명하기로 한다.
첨부된 도 3은 본 발명의 의한 리프 서스펜션 시스템을 도시한 정면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 차량용 리프 서스펜션 시스템(1)은 리프스프링 조립체(100), 헬프스프링(310), 헬프스프링의 상수 조절 장치(300)로 구성된다.
헬프스프링의 상수 조절 장치(300)는 링크(330), 구동부(350), 제어부(370)를 포함한다. (헬프스프링의 상수 조절 장치(300)는 도면에는 표지하지 않음)
리프스프링 조립체는 차량의 프레임(130) 하측에 길이 방향으로 설치되는 리프스프링(110), 상기 리프스프링(110)의 일단을 상기 프레임(130)에 고정시키는 새클(150)과, 리프스프링(110)의 타단을 상기 프레임(130)에 고정시키는 마운팅 브라켓(170)으로 구성된다. (리프스프링(110), 프레임(130), 새클(150), 브라켓(170)을 포함한 리프스프링 조립체(100)는 도면에는 표시하지 않음)
헬프스프링(310)은 전후단이 각각 상기 리프스프링(110)의 양단을 지나 연장되고, 상기 프레임(130)방향을 향해 양단이 상측으로 완만하게 구부러진 리프스프링(110)의 형상을 가진다. 상기 헬프스프링(310)은 상기 리프스프링(110)의 하측에 위치하며 리프스프링(110)의 연장 방향을 따라 연장되고, 리프스프링(110)과 헬프스프링(310)의 중간부가 결속된다.
상기 리프스프링(110)과 상기 헬프스프링(310)의 중간부는 U볼트(311)로 결속되어 고정되고, 상기 U볼트(311)는 외부로부터의 충격이 프레임(130)에 직접 전달되지 않도록 범프스토퍼(313)를 리프스프링(110)의 상측에 체결한다.
링크(330)는 긴 바(bar)형상을 가지며, 상기 프레임(130)양단에 각각 설치되고, 상기 링크(330)의 하단에 결합되는 롤러(331), 프레임(130)에 결합되는 회전 축(333), 링크(330)의 상단에 결합되는 힌지부(335)를 각각 포함한다.
상기 롤러(331)는 상기 링크(330)의 하단에 결합되어 상기 헬프스프링(310) 양단의 상면에 각각 접촉되되 롤러(331)가 헬프스프링(310)의 상면을 따라 미끄럼 이동하도록 형성된다. 상기 롤러(331)는 헬프스프링(310) 상면을 따라 서로 왕복 미끄럼 이동한다.
상기 링크의 회전축(333)은 상기 헬프스프링(310)의 상면에 접촉되는 면(접촉점, A)이 이동하도록 상기 링크(330)를 상기 프레임(130)에 회동 가능하게 고정한다.
상기 링크의 상단의 힌지부(335)는 상기 프레임(130)에 고정된 구동부(350)와 연결된다.
구동부(350)는 한 쌍의 유압실린더(351)로 이루어져, 각각 상기 실린더의 로드(353)가 상기 링크 상단의 힌지부(335)와 결합되고 각각 상기 링크(330)를 회전시켜 상기 접촉점(A)을 변경시키는 구동력을 제공한다.
상기 실린더의 로드(353)가 프레임의 길이 방향으로 움직일 때 발생하는 스트로크(stroke)를 조정하도록 유량조절 밸브(360)를 유압실린더(351)에 연결 설치하는 것이 바람직하다. 유량조절 밸브(360)를 제어함으로써 실린더의 로드(353)의 길이 조절과 방향이 달라진다.
제어부(370)는 운전자의 가까운 위치에 설치된 스위치(380)로부터 신호를 받고, 그 신호에 따라 유량조절 밸브(360)를 제어한다. 또한 운전자가 스위치(380)를 수동 조작하지 않고, 차량의 하중이나 외력을 자동감지할 수 있도록 감지센서를 설 치하여 감지된 신호를 제어부(370)에 보낼 수 있다.
도 3에 도시된 상태는 공차 또는 가벼운 짐 적재시의 운전자가 조작하기 전 실린더 초기 상태와, 헬프스프링(310) 상면에 링크(330)의 롤러(331)가 접촉하는 초기 접촉점(A)를 나타낸다. 이때의 헬프스프링(310)의 상기 롤러(331)의 접촉점(A) 사이의 길이는 L1이고, 이때의 리프스프링(110)의 스프링 상수는 K1이고, 헬프스프링(310)의 스프링 상수는 K2이다.
첨부된 도 4는 도 3에 따른 운전자 조작 후의 리프 서스펜션 시스템를 도시한 정면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 무거운 짐 적재 시 또는 험로 주행 시의 운전자 조작후 리프 서스펜션 시스템(1)을 나타낸 것이다. 각각의 실린더 로드(353)가 프레임(130) 길이의 외측(S) 방향으로 움직이면서 링크를 프레임의 외측(S) 방향으로 밀게 된다. 링크(330)의 상부가 프레임의 외측(S) 방향으로 밀리면서 발생한 스트로크에 따라 각각의 링크(330)의 하부가 헬프스프링(310)의 상면을 따라 서로 접근 방향으로 이동하며 달라진 접촉점(B)을 나타낸다. 이때의 헬프스프링(310)의 상기 롤러(331)의 접촉점(B) 사이의 길이는 L2이고, 이때의 리프스프링(110)의 스프링 상수는 K1이고, 헬프스프링(310)의 스프링 상수는 K3이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 짐 적재량에 따라 하중의 변화를 느낀 운전자의 조작 후를 살펴보면, 구동부(350)의 유량조절 밸브(360)가 상기 프레임(130)의 길이 방향(S)으로 실린더 로드(353)를 이동시키고 이동한 만큼의 스트로크(stroke)가 발생한다. 이때 스트로크가 증가되고, 초기의 헬프스프링(310) 상면 의 롤러(331)의 접촉점 위치가 A에서 B로 이동되는 것을 볼 수 있다. 이때의 헬프스프링(310)의 롤러(331) 접촉점의 길이도 L1에서 L2로 짧아지며, 접촉점의 변화로 헬프스프링(310)의 스프링 상수도 변화되고 리프스프링(110)과 헬프스프링(310)의 스프링 상수를 더한 총 스프링 상수도 달라진다.
차량의 하중에 따라 운전자의 조작이 가능하며, 운전자의 조작에 따라 리프 서스펜션 시스템의 총 스프링 상수를 조절할 수 있는 장점이 있다.
첨부된 도 5는 본 발명에 의한 총 스프링 상수 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 그래프의 가로축(a)은 초기 상태와 운전자 조작 후의 구동부(350)의 실린더 로드(353)가 이동할 때 발생하는 스트로크 변화량이고, 세로축(b)은 초기 상태와 운전자 조작 후에 변화하는 스프링 상수 변화량(kgf/mm)이다.
리프 서스펜션 시스템의 초기 상태는 공차 상태 또는 가벼운 짐 적재시를 나타내며, 총 스프링 상수(K1 + K2)가 작다. 짐 적재량에 따라 무거운 짐 적재시 운전자의 조작 후 리프 서스펜션 시스템의 상태는 실린더의 스트로크가 크게 발생하고 총 스프링 상수(K1 + K3)가 증가한다. 운전자의 조작에 따라 스프링 상수를 변경할 수 있으며, 라이드와 핸들링(Ride & Handling) 성능을 운전자에 맞게 조절할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변형 실시할 수 있는 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 리프 서스펜션 시스템은 하중 변화가 큰 차량에 대해서 운전자의 조작으로 헬프스프링의 길이 변화를 할 수 있고, 스프링의 길이 변화로 총 스프링 상수를 조절할 수 있기 때문에 승차감을 향상시키고, 주행 안정성을 높이는 효과가 있다.
또한 짐 적재량에 따라 스프링 상수를 조절 가능하여, 스프링 내구력을 향상시키는 효과가 있다.
또한 운전자가 조작하여 스프링 상수를 변경할 수 있는 장점이 있기 때문에 라이드와 핸들링(Ride & Handling) 성능을 운전자 취향에 맞게 조절할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 차량의 프레임(130) 하측에 길이 방향으로 설치되는 리프스프링(110), 상기 리프스프링(110)의 일단을 상기 프레임(130)에 고정시키는 새클(150)과, 상기 리프스프링(110)의 타단을 상기 프레임(130)에 고정시키는 마운팅 브라켓(170)이 구비된 리프스프링 조립체(100);
    상기 리프스프링(110)의 하측으로 상기 리프스프링(110)의 연장 방향을 따라 연장되고, 상기 리프스프링(110)과 중간부가 결속되며, 전후단이 각각 상기 리프스프링(110)의 양단을 지나 연장되는 리프스프링(110) 형상의 헬프스프링(310); 및
    각각 하단이 상기 헬프스프링(310) 양단의 상면에 접촉되고, 회전축(333)에 의해 프레임(130)에 회동 가능하게 고정되어 상기 헬프스프링(310)에 접촉되는 접촉점이 각각의 헬프스프링(310) 양단의 상면을 따라 이동가능한 링크(330)와 각각 상기 링크(330)를 회전시켜 상기 접촉점을 변경시키는 구동력을 제공하는 구동부(350)와 상기 구동부(350)의 동작을 제어하는 제어부(370)가 구비된 헬프스프링의 상수 조절 장치(300)를 포함하며,
    상기 링크(330)는 상기 헬프스프링(310)의 상면을 따라 미끄럼 이동되도록 하단에 각각 롤러(331)가 구성된 것을 특징으로 하는 리프 서스펜션 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동부(350)는 각각 유압실린더(351)로 이루어져, 상기 실린더의 로드(353)가 상기 링크(330)의 상단에 힌지부(335)에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 리프 서스펜션 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부(370)의 신호에 따라 유압을 제어하여 상기 실린더(351)의 스트로크(stroke)를 제어하는 유량조절 밸브(360)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리프 서스펜션 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(370)에 신호를 보내기 위해 운전자의 가까운 위치에 설치된 스위치(380)를 포함하는 것을 특징으로 하는 리프 서스펜션 시스템.
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