KR101349014B1

KR101349014B1 - 상용차의 리프 스프링

Info

Publication number: KR101349014B1
Application number: KR1020120044280A
Authority: KR
Inventors: 오승현
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2014-01-10
Also published as: KR20130121253A

Abstract

본 발명은 무거운 하중을 견디어야 하는 대형 트럭 등과 같은 상용차에 주로 쓰이는 리프 스프링에 관한 것이다.
본 발명은 기존의 스틸재 리프 스프링을 대체하여 차량의 중량 저감을 달성할 수 있는 복합재 리프 스프링을 그 안출의 대상으로 하며, 특히 리프 스프링의 형상과 브라켓의 조립구조, 그리고 복합재 리프 스프링에 적합한 구조를 가지는 범프 스톱퍼 등을 포함하는 새로운 형태의 복합재 스프링 모듈을 구현함으로써, 차량의 중량 저감은 물론, 향상된 스프링 효율 등 기능성을 높일 수 있고, 최적의 범프 스톱퍼 채택으로 스프링 모듈의 내구성 저하를 방지할 수 있는 상용차의 리프 스프링을 제공한다.

Description

상용차의 리프 스프링{Leaf spring for commercial vehicle}

본 발명은 상용차의 리프 스프링에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무거운 하중을 견디어야 하는 대형 트럭 등과 같은 상용차에 주로 쓰이는 리프 스프링에 관한 것이다.

일반적으로 대형 트럭 등과 같은 상용차의 서스펜션장치는 주행 중에 노면으로부터 타이어와 차축을 통해 차체로 전달되는 충격을 흡수하여 승차감을 향상시키고 차체를 보호하기 위한 것이다.

이러한 상용차의 서스펜션장치는 위로 휘어져 있는 여러 겹의 리프 스프링 양단을 액슬측에 고정하고, 그 하측 중간을 차체측에 설치한 구조로서, 차체의 하중을 견디면서 차체측으로 전달되는 충격을 리프 스프링의 휘어짐 등과 같은 변형을 통해 흡수하도록 구성되어 있다.

보통 상용차의 서스펜션장치에서 리프 스프링은 소형 트럭의 경우에는 2∼4개로 이루어지고, 대형 트럭의 경우에는 8∼9개로 이루어진다.

도 1은 종래 상용차의 리프 스프링 및 설치상태를 나타내는 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 리프 스프링은 여러 겹으로 되어 있는 스프링 부재(100)의 양단부는 전후측 액슬(110)의 사이에 걸쳐지면서 러버스프링(120)을 매개로 고정되고, 상기 스프링 부재(100)의 중간부는 "U"자형 볼트(130)에 의해 차체측에 고정되는 구조로 이루어진다.

여기서, 미설명 부호 140은 범프 스톱퍼를 나타낸다.

이러한 리프 스프링은 스틸 소재로 이루어지고, 물건과 화물을 주로 싣고 다니는 사용 차량인 덤프 트럭에 많이 쓰이고 있다.

보통 덤프 트럭의 경우 공차시의 중량이 차량의 연비 및 상품성에 미치는 영향이 크기 때문에 여러 부품 중에서 중량에 영향을 많이 끼치는 리프 스프링 등과 같은 스틸 소재에 대한 대체 소재 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

따라서, 최근에는 스틸 소재 뿐만 아니라 FRP 등과 같은 복합 소재로 되어 있는 리프 스프링의 사용을 점차적으로 늘려나가고 있는 추세이다.

예를 들면, 일본공개특허 1997-112615호, 1995-077231호, 1983-021034호, 그리고 국내 등록특허 10-0152560호 등에는 복합 소재로 이루어진 다양한 리프 스프링이 개시되어 있다.

그러나, 기존의 복합 소재 리프 스프링들은 형태나 구조적인 측면에서의 특성상 공차 상태와 적차 상태에서의 하중 변화시 스프링 효율이 떨어지는 등 능동적인 대처가 어렵고, FRP의 특성상 마찰에 의한 지지장착이 불가능하여 브라켓 부품을 적용하는데 많은 제약이 있으며, 또 복합재 리프 스프링의 내구수명 저하를 막을 수 있는 적절한 범프 스톱퍼를 설정하는데 많은 어려움이 있다.

따라서, 본 발명은 기존의 스틸재 리프 스프링을 대체하여 차량의 중량 저감을 달성할 수 있는 복합재 리프 스프링을 그 안출의 대상으로 하며, 특히 리프 스프링의 형상과 브라켓의 조립구조, 그리고 복합재 리프 스프링에 적합한 구조를 가지는 범프 스톱퍼 등을 포함하는 새로운 형태의 복합재 스프링 모듈을 구현함으로써, 차량의 중량 저감은 물론, 향상된 스프링 효율 등 기능성을 높일 수 있고, 최적의 범프 스톱퍼 채택으로 스프링 모듈의 내구성 저하를 방지할 수 있는 상용차의 리프 스프링을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 상용차의 리프 스프링은 다음과 같은 특징이 있다.

상기 상용차의 리프 스프링은 차체로 전달되는 충격을 흡수하고 차체의 하중을 지지하는 수단으로서, 스프링 부재 양쪽 단부에서 길이 중간으로 갈수록 점차적으로 상하 두께가 두꺼워지면서 길이 중간부가 가장 두껍게 되어 있는 FRP 등과 같은 복합 소재의 스프링 단품으로 이루어진 특징이 있으며, 이러한 스프링 부재는 양쪽 단부를 통해 전후측의 액슬 사이에 걸쳐지면서 러버 스프링을 매개로 고정되는 동시에 중간부는 U"자형 볼트에 의해 차체측에 고정되는 구조로 설치된다.

여기서, 상기 스프링 부재의 경우 경사진 형태 또는 라운드진 형태의 윗면을 가지는 길이 중간을 기준으로 하여 전후 대칭 형상으로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 상용차의 리프 스프링은 스프링 부재의 단부와 러버 스프링 사이를 결합시켜주는 수단으로 브라켓을 더 포함할 수 있으며, 이때의 브라켓은 양쪽 변에 스프링 부재에 있는 호(弧) 형상의 오목한 홈부에 상응하는 호(弧) 형상의 오목한 홈부를 가지는 플레이트 형태로 구성하여, 스프링 단부를 사이에 두고 아래쪽의 러버 스프링측 브라켓과 상하 체결되는 구조로 결합되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 상용차의 리프 스프링은 스프링 부재의 단부 윗쪽으로 위치되면서 스프링 범프시 이를 규제하는 수단으로 범프 스톱퍼를 더 포함할 수 있으며, 이러한 범프 스톱퍼는 차체측에 고정되는 금속재의 지지체와 상기 지지체의 저면에 결합되어 스프링측과 접촉하는 러버체로 구성될 수 있다.

바람직한 실시예로서, 상기 범프 스톱퍼의 러버체는 하단부가 상단부에 비해 상대적으로 작은 면적으로 갖는 형태로 구성하여, 스프링측으로부터 받는 충격을 균형있게 흡수 및 저감시킬 수 있도록 할 수 있다.

본 발명에서 제공하는 상용차의 리프 스프링은 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 복합재 리프 스프링으로 기존 스틸재 리프 스프링을 대체함으로써, 차량의 중량을 저감할 수 있고, 이에 따라 연비 향상은 물론 상품성을 증대시킬 수 있다.

둘째, 스프링 양단부에서부터 중간부로 갈수록 점차 두께가 증가하는 형상으로 설계함으로써, 스프링의 효율 증가와 더불어 내구성 향상을 도모할 수 있다.

셋째, 복합재 리프 스프링에 적합한 최적의 형상 및 결합구조를 가지는 브라켓을 채택함으로써, 복합재 리프 스프링과의 우수한 결합성을 확보할 수 있다.

넷째, 스틸과 러버를 조합한 신규한 범프 스톱퍼를 적용함으로써, 풀 범프시 복합재 리프 스프링이 손상되는 것을 효과적으로 막을 수 있는 등 스프링 내구 수명을 연장할 수 있다.

도 1은 종래의 상용차 리프 스프링 및 설치상태를 나타내는 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차용 리프 스프링에서 스프링 부재를 나타내는 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차용 리프 스프링에서 스프링 부재와 브라켓의 결합관계를 나타내는 사시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차 리프 스프링의 조립상태를 나타내는 사시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차의 리프 스프링에서 범프 스톱퍼를 나타내는 사시도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차의 리프 스프링의 설치상태를 나타내는 사시도

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

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차용 리프 스프링에서 스프링 부재를 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차용 리프 스프링에서 스프링 부재와 브라켓의 결합관계를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차 리프 스프링의 조립상태를 나타내는 사시도이다.

도 2 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 상용차용 리프 스프링은 차체측과 액슬측 사이에 설치되어 차체의 하중을 지지하고, 또 차체로 전달되는 충격을 흡수하는 수단으로서, 기존 스틸 소재를 대체하여 차량의 중량 저감을 달성할 수 있는 FRP 등과 같은 복합소재의 스프링 단품으로 이루어져 있다.

이를 위하여, 상기 상용차용 리프 스프링은 양쪽 단부에서 길이 중간으로 갈수록 점차적으로 상하 두께가 두꺼워지면서 길이 중간부가 가장 두껍게 되어 있는 복합 소재의 스프링 부재(10)를 포함한다.

상기 스프링 부재(10)는 일정한 폭을 갖는 스프링 단품 형상으로서, 자체 강성 확보를 위해 길이 중간 부분이 양쪽 단부에 비해 상대적으로 두껍게 되어 있으며, 이렇게 두꺼운 중간 부분에서부터 양쪽으로 갈수록 두께가 얇아지는 형태로 이루어진다.

이러한 스프링 부재(10)의 밑면은 편평한 면으로 이루어지게 되고, 두께 변화에 따른 윗면은 경사진 형태, 혹은 라운드진 형태로 이루어지게 되며, 전체적으로는 스프링 부재 길이 중간을 기준으로 하여 전후 대칭 형상으로 이루어질 수 있게 된다.

이와 같은 스프링 부재(10)의 윗면 형상에 대한 일 예로서, 길이 중간부의 일정 구간과 양단부의 일정 구간은 편평한 면(10a)으로 이루어지고, 각 편평한 면 사이 구간은 경사진 면(10b)이나 라운드진 면으로 이루어질 수 있게 된다.

이때, 상기 스프링 부재(10)의 윗면 중에서 중간 부분의 편평한 면에는 후술하는 U"자형 볼트(13)의 체결을 위한 플레이트(15)가 안착될 수 있게 되고, 양단 부분의 편평한 면에는 후술하는 브라켓(17)이 안착될 수 있게 된다.

또한, 상기 복합재 스프링 부재(10)의 양쪽 단부에는 홈부(16a)가 형성되어 있으며, 이때의 홈부(16a)로 인해 스프링 부재(10)와 브라켓(17) 간의 결속력이 강화될 수 있게 된다.

예를 들면, 스프링 부재(10)와 브라켓(17)을 매칭시킬 때, 스프링 부재(10)의 홈부(16a)를 브라켓(17)에 있는 돌부(19)를 맞추어 서로 밀착시킴으로써, 스프링 부재(10)와 브라켓(17)은 길이방향을 물론 폭방향으로 서로 간의 미끌림없이 견고하게 결속될 수 있게 된다.

이러한 홈부(16a)는 스프링 부재 단부의 폭방향 변에는 호(弧) 형상으로 오목하게 들어간 형태로 형성되고, 이때의 홈부(16a)는 폭방향 기준으로 대칭을 이루면서 양쪽 변에 각각 형성된다.

특히, 상기 스프링 부재(10)측과 러버 스프링(12)측 사이를 결합시켜주는 수단으로 브라켓(17)이 마련된다.

상기 브라켓(17)은 사각의 판 형태로서, 스프링 부재(10)의 윗면을 잡아준 상태에서 그 아래쪽의 러버 스프링(12)에 4곳 정도의 볼트 체결구조로 결합된다.

이에 따라, 상기 스프링 부재(10)의 단부는 윗쪽의 브라켓(17)과 아래쪽의 러버 스프링(12) 사이에 꽉 물려있는 상태가 될 수 있게 된다.

이러한 브라켓(17)의 양쪽 변에는 호(弧) 형상의 오목한 홈부(16b)가 형성되어 있으며, 이때의 홈부(16b)가 스프링 부재(10)에 있는 홈부(16a)와 매칭을 이루게 되면서 스프링 부재(10)과 브라켓(17) 간의 장착성이 확보될 수 있게 된다.

그리고, 상기 브라켓(17)의 저면에는 일정폭을 가지면서 브라켓 길이방향을 따라 나란하게 형성되는 안착 홈부(18)가 형성되어 있으며, 이에 따라 브라켓(17)이 스프링 부재(10)의 단부 윗면에 밀착될 때 이때의 스프링 부재 단부 윗부분이 안착 홈부(18) 내에 일부 수용되면서 끼워질 수 있게 되고, 결국 스프링 부재(10)와 브라켓(17)은 서로 간에 긴밀한 결착관계를 유지할 수 있게 된다.

물론, 상기 브라켓(17)의 안착 홈부(18)에도 길이 중간부분에서 서로 마주보는 호(弧) 형상의 볼록한 돌부(19)가 형성되어 있어서, 스프링 부재(10)의 홈부(16a)에 형합될 수 있게 된다.

따라서, 상기 스프링 부재(10)는 양쪽 단부를 통해 전후측의 액슬(11)에 각각 설치되어 있는 러버 스프링(12)의 사이에 걸쳐지는 구조로 배치되고, 이렇게 배치되는 상태에서 그 윗쪽으로부터 브라켓(17)이 덮혀지면서 러버 스프링(12)측에 체결되므로서, 이때의 스프링 부재(10)는 브라켓(17), 러버 스프링(12)을 매개로 하여 전후측의 액슬(11) 사이에 일체식으로 결합될 수 있게 된다.

그리고, 상기 스프링 부재(10)의 중간부 역시 종전과 마찬가지로 "U"자형 볼트(13)에 의해 차체측에 결합될 수 있게 되고, 결국 스프링 부재(10)는 액슬측과 차체측 사이 중간에 개재되는 구조로 설치될 수 있게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차의 리프 스프링에서 범프 스톱퍼를 나타내는 사시도이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 상기 범프 스톱퍼(14)는 스프링 부재(10)의 범프시 이를 규제하는 수단으로서, 복합재 스프링 부재(10)에 적합한 형상과 기능을 갖는다.

이를 위하여, 상기 범프 스톱퍼(14)는 대략 "ㄴ"자 모양을 이루는 금속재의 지지체(14a)와 사각단면을 가지는 러버체(14b)의 조합으로 이루어지고, 상기 지지체(14a)은 차체측에, 상기 러버체(14b)는 지지체(14a)의 저면에 각각 결합된다.

이에 따라, 상기 범프 스톱퍼(14)는 스프링 부재(10)의 단부 윗쪽에 위치한 상태에서, 스프링 부재(10)의 풀 범프시 스프링 부재 단부는 러버체(14b)에 접촉되면서 규제될 수 있게 된다.

특히, 상기 범프 스톱퍼(14)의 러버체(14b)는 하단부가 상단부에 비해 상대적으로 작은 면적으로 이루어지게 되고, 이에 따라 좁은쪽으로부터 받은 충격 등을 넓은쪽으로 폭넓게 분산시키면서 스프링측으로부터 받는 충격을 균형있게 흡수 및 저감시킬 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차의 리프 스프링의 설치상태를 나타내는 사시도이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 상용차의 전륜과 후륜에 각각 동력을 전달하는 전후측 액슬(11)이 마련되고, 상기 각 전후측 액슬(11)의 양편에는 각각 러버 스프링(12)이 하나씩 설치된다.

계속해서, 상기 전후측 액슬(11)에 있는 앞뒤 러버 스프링(12) 사이에는 스프링 부재(10)가 걸쳐져 위치되고, 이렇게 위치된 상태에서 스프링 부재(10)의 양단부에 브라켓(17)이 결합되면서 러버 스프링(12)측과 체결되는 한편, 상기 스프링 부재(10)의 길이 중간부분은 "U"자형 볼트(130)에 의해 차체측에 고정되므로서, 상기 스프링 부재(10)는 차체측과 액슬측 사이에 개재되는 구조로 설치될 수 있게 된다.

그리고, 상기 스프링 부재(10)의 단부 윗쪽에는 차체측에 고정 설치되는 범프 스톱퍼(14)가 하나씩 배속되어, 스프링 부재 풀 범프시 이를 규제할 수 있게 된다.

따라서, 상기 스프링 부재(10), 즉 복합재 스프링 단품으로 이루어진 리프 스프링은 주행 중에 노면으로부터 타이어와 액슬을 통해 차체로 전달되는 충격을 휘어짐 등과 같은 변형을 통해 흡수할 수 있게 되고, 결국 승차감 향상과 더불어 차체를 보호할 수 있게 된다.

이와 같이, 물건과 화물을 주로 실고 달리는 상용 차량인 덤프 트럭 등에서 기존 스틸 리프 스프링을 본 발명의 복합재 리프 스프링 단품으로 대체하여 차량의 중량을 저감시킴으로써, 연비 향상은 물론 상품성 증대를 기대할 수 있는 한편, FRP 특성에 맞는 마찰을 통한 지지장착이 가능한 금속 또는 합성수지 등과 같은 소재 및 신규한 형상의 브라켓을 채택함으로써, 스프링과 브라켓 간의 긴밀한 결합관계를 확보할 수 있는 등 리프 스프링의 기능성 및 내구성 향상을 도모할 수 있다.

10 : 스프링 부재 11 : 전후측 액슬
12 : 러버 스프링 13 : "U"자형 볼트
14 : 범프 스톱퍼 15 : 플레이트
16a,16b : 홈부 17 : 브라켓
18 : 안착 홈부 19 : 돌부

Claims

차체로 전달되는 충격을 흡수하고 차체의 하중을 지지하는 수단으로서,
스프링 부재(10) 양쪽 단부에서 길이 중간으로 갈수록 점차적으로 상하 두께가 두꺼워지면서 길이 중간부가 가장 두껍게 되어 있는 복합 소재의 스프링 단품으로 이루어지고, 스프링 부재(10) 양쪽 단부를 통해 전후측 액슬(11) 사이에 걸쳐지면서 러버 스프링(12)을 매개로 고정되는 동시에 중간부는 U"자형 볼트(13)에 의해 차체측에 고정되는 구조로 설치되고,
상기 스프링 부재(10)의 단부 윗쪽으로 위치되면서 스프링 범프시 이를 규제하는 수단으로 범프 스톱퍼(14)를 더 포함하며, 상기 범프 스톱퍼(14)는 차체측에 고정되는 금속재의 지지체(14a)와 상기 지지체(14a)의 저면에 결합되어 스프링측과 접촉하는 러버체(14b)로 구성되고, 상기 범프 스톱퍼(14)의 러버체(14b)는 하단부가 상단부에 비해 상대적으로 작은 면적으로 이루어져 스프링측으로부터 받는 충격을 균형있게 흡수 및 저감시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 상용차의 리프 스프링.
청구항 1에 있어서, 상기 스프링 부재(10)는 경사진 형태 또는 라운드진 형태의 윗면을 가지는 길이 중간을 기준으로 하여 전후 대칭 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상용차의 리프 스프링.
청구항 1에 있어서, 상기 스프링 부재(10)의 단부와 러버 스프링(12) 사이를 결합시켜주는 수단으로 브라켓(17)을 더 포함하며, 상기 브라켓(17)은 양쪽 변에 스프링 부재(10)에 있는 호(弧) 형상의 오목한 홈부(16a)에 상응하는 호(弧) 형상의 오목한 홈부(16b)를 가지는 플레이트 형태로 이루어지고, 스프링 단부를 사이에 두고 아래쪽의 러버 스프링(12)측 브라켓과 상하 체결되는 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는 상용차의 리프 스프링.
청구항 3에 있어서, 상기 브라켓(17)의 저면에는 스프링 부재(10)의 단부 윗부분을 일부 수용하면서 감싸줄 수 있는 안착 홈부(18)가 형성되는 것을 특징으로 하는 상용차의 리프 스프링.
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