KR101462239B1 - 강도 보강 연결부를 갖는 차량용 복합재 판 스프링 - Google Patents

강도 보강 연결부를 갖는 차량용 복합재 판 스프링 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노면으로부터 차량 차체로 전달되는 충격이나 진동을 완화하는 차량용 현가장치인 판 스프링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 판 스프링에 복합재 재질을 적용하고, 복합재 판 스프링의 끝단 연결부의 강도가 보강된 강도 보강 연결부를 갖는 차량용 복합재 판 스프링에 관한 것이다.

Description

강도 보강 연결부를 갖는 차량용 복합재 판 스프링{Composite Leaf Spring for Vehicle having Reinforced Connector}
본 발명은 노면으로부터 차량 차체로 전달되는 충격이나 진동을 완화하는 차량용 현가장치인 판 스프링에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 판 스프링에 복합재 재질을 적용하고, 복합재 판 스프링의 끝단 연결부의 강도가 보강된 강도 보강 연결부를 갖는 차량용 복합재 판 스프링에 관한 것이다.
판 스프링은 길이가 각각 다른 복수 개의 철판을 겹쳐서 만든 스프링으로, 판 스프링은 구조가 간단하고 링크의 구실도 하여 차량의 리어 서스펜션에 많이 사용된다. 판 스프링은 진동에 대한 억제 작용은 크지만, 작은 진동은 흡수하지 못하며, 무겁고, 소음이 많아 주로 화물 차량과 대형 버스 등에 많이 장착 사용되며, 승용차나 소형 화물 차량 및 미니버스에는 판 스프링을 대체하여 코일 스프링이 사용되고 있는 추세다.
도 1에는 통상의 차량용 판 스프링의 측면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 판 스프링(100)은 복수 개의 판(110)과, 복수 개의 판(110)을 연결하는 정렬클립(120)과, 복수 개의 판(110) 중 최상측 판의 양단에 형성되는 차체 연결부(130)를 포함하여 이루어진다. 상기와 같은 구성의 판 스프링(100)은 노면으로부터 전달되는 진동이나 충격을 완화하는 작용 외에도 차축을 올바른 위치에 지지하는 작용도 겸하고 있다.
이때 판 스프링의 양끝단부에 형성되는 차체 연결부(130)는 차량 차체에 핀을 통해 결합될 수 있는 구조로 이루어져 있으며, 차량 운행 시 차체 연결부(130)에는 과도한 하중이 작용할 수 있다. 종래에는 판(110)이 강철 재질로 이루어지기 때문에 적층되는 판(110)의 최상단에 위치한 판의 양끝단을 원형으로 절곡하여 차체 연결부(130)를 구성하여도 가해지는 하중을 견딜 수 있는 충분한 강도가 보장되었다.
그러나 최근에는 판(110)을 복합재 재질로 구성하여 판 스프링(100)의 무게를 줄인 기술이 공지된 바 있으며, 복합재 재질로 구성되는 판의 양 끝단을 원형으로 절곡하여 차체 연결부를 구성할 경우 차체 연결부에 가해지는 하중으로 인해 차체연결부가 정적파손 및 피로파손되는 문제점이 발생한다.
한국공개특허공보 제2002-0074880호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 복합재를 적용한 차량용 판 스프링에 있어서 판 스프링의 양단에 형성되는 차체 연결부에 강도 보강 구조를 적용한 강도 보강 연결부를 갖는 차량용 복합재 판 스프링을 제공함에 있다.
특히 차체 연결을 위한 금속 러그, 금속 러그와 복합재 판의 결합을 보강하기 위한 보강판으로 구성된 강도 보강 연결부를 갖는 차량용 복합재 판 스프링을 제공함에 있다.
본 발명의 차량용 복합재 판 스프링은, 다수의 판 스프링이 적층되는 차량용 판 스프링에 있어서, 상기 판 스프링은, 복수의 복합재가 상기 판 스프링의 적층 방향으로 적층 형성되는 복합재 적층부; 로 되며, 상기 차량용 판 스프링은, 상기 복합재 적층부 중 어느 하나에 구비되며, 차체 연결을 위한 체결홀이 형성된 금속 러그; 및 상기 금속 러그와 상기 복합재 적층부를 연결하는 보강판; 을 포함한다.
이때, 상기 금속 러그가 구비되는 복합재 적층부 양 끝단에는, 상면이 상기 금속 러그의 외면을 감싸도록 복수의 복합재가 적층 형성되는 러그 결합부가 형성되고, 상기 보강판은, 하면 중앙이 상기 제1 체결수단을 통해 상기 금속 러그의 상면과 체결되고, 하면 양단이 상기 복합재 적층부의 상면 중 상기 러그 결합부의 양끝단부에 상기 제2 체결수단을 통해 체결된다.
또한, 상기 복합재는, 탄소섬유 복합재 또는 유리섬유 복합재로 이루어진다.
또한, 상기 복합재 적층부와 상기 금속 러그는 접착 또는 동시경화법으로 결합된다.
또한, 상기 판 스프링은, 상기 금속 러그와 상기 보강판이 일체로 형성 또는, 상기 금속 러그와 상기 보강판을 체결하는 제1 체결수단; 을 포함하며, 상기 제1 체결수단은, 볼트 체결수단 또는 용접 체결수단인 것을 특징으로 하고, 상기 복합재 적층부와 상기 보강판을 체결하는 제2 체결수단; 을 포함하며, 상기 제2 체결수단은, 동시경화 체결수단, 접착 체결수단 또는 볼트 체결수단인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 보강판은, 금속재 또는 복합재로 이루어진다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 차량용 복합재 판 스프링은 강철 대신 복합재를 적용하여 무게가 줄어드는 효과가 있다. 또한, 복합재의 사용으로 인해 취약해질 수 있는 차체 연결부에 강도 보강 연결 구조를 적용하여 복합재 판 스프링의 차체 연결부에 발생할 수 있는 정적파손 및 피로파손을 최소화하여 복합재 판 스프링의 내구성이 증가하는 효과가 있다.
도 1은 통상의 차량용 판 스프링 측면도
도 2는 본 발명의 판 스프링 측면도
도 3은 도 2의 부분 확대도
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2에는 본 발명의 일실시 예에 따른 차량용 판 스프링(200)의 측면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 판 스프링(200)은 서로 길이가 다른 복수 개의 복합재 적층부(210)가 상하 길이 방향으로 적층되어 구성된다. 또한 판 스프링(200)은 복수 개의 복합재 적층부(210)을 연결하는 정렬클립(230)을 포함하여 구성된다. 복합재 적층부(210)는 상측에 적층될수록 길이가 길게 형성될 수 있다. 복합재 적층부(210)는 통상의 판 스프링에 적용되는 소정의 두께를 갖는 판 형상으로 이루어질 수 있다.
복합재 적층부(210)는, 복수 개의 복합재를 판 스프링(200) 적층방향으로 적층하여 구성된다. 복합재 적층부(210)는 복합재 재질로 되며, 일예로 탄소섬유 복합재 또는 유리섬유 복합재로 이루어진다. 복합재 적층부(210)는 판 스프링(200)의 굽힘 응력을 지지하기 위해 구성되며, 통상의 강철 재질의 판 스프링보다 제조 단가가 저렴하여 제조비용이 절감되는 효과가 있다.
복수의 복합재 적층부(210) 중 최상단에 구성되는 복합재 적층부(210)의 양끝단부에는 차체와의 연결을 위한 차체 연결부(220)가 구성될 수 있다. 이때 본 발명의 차체 연결부(220)는 복합재 적층부(210)의 양끝단부에 구성됨에 따라 차체 연결부(220)의 강도 보강을 위해 다음과 같은 구성을 갖는다.
도 3에는 본 발명의 일실시 예에 따른 차체 연결부(220)의 측면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 차체 연결부(220)는 복합재 적층부(210)의 양끝단부에 각각 형성되는 러그 결합부(211), 금속 러그(221), 보강판(222), 제1 체결수단(223) 및 제2 체결수단(224, 225)을 포함하여 구성된다.
러그 결합부(211)는 금속 러그(221)가 수용되도록 복합재 적층부(210)의 양끝단부에 각각 형성된다. 러그 결합부(211)는 상면이 금속 러그(221)의 외면을 수용하도록 형성되며, 러그 결합부(211)에 수용되는 금속 러그(221)의 상측은 개방되도록 구성된다. 러그 결합부(211)와 금속 러그(221)는 접착 결합되거나, 동시 경화법으로 결합될 수 있다.
금속 러그(221)는 금속 재질로 이루어지며, 중앙에 차체 연결을 위한 체결홀(221a)이 형성되는 두께가 있는 판상으로 이루어진다. 금속 러그(221)는 외면이 러그 결합부(211)에 수용되며, 상측은 후술되는 보강판(222)에 맞닿도록 구성된다. 금속 재질로 이루어져 소정의 강도를 갖는 금속 러그(221)의 구성을 통해 복합재 적층부(210)가 직접 차체에 연결됨에 따른 정적파손 및 피로파손을 방지한다.
보강판(222)은 복합재 적층부(210)의 양끝단부와 금속 러그(221)를 연결하고, 체결 강도를 보강하기 위해 구성된다. 보강판(222)은 두께가 있는 판상으로 이루어진다. 보강판(222)은 금속재질 또는 상술된 복합재 적층부(210)와 같은 복합재 재질로 이루어질 수 있다. 보강판(222)은 하면이 복합재 적층부(210)의 양끝단부 상면에 체결될 수 있다. 상세하게는 하면 중앙이 제1 체결수단(223)을 통해 금속 러그(221)의 상면에 체결되며, 하면 양단부가 제2 체결수단(224, 225)을 통해 복합재 적층부(210)의 양끝단부 중 러그 결합부(221)의 양측 상면에 체결될 수 있다. 보강판(222)을 통해 복합재 적층부(210)와 금속 러그(221)를 견고히 체결하며, 차체 연결부(220)의 강도 또한 보강하는 역할을 수행한다. 다른 실시 예로 보강판(220)이 금속 러그(221)와 유사한 재질로 이루어질 경우 보강판(220)은 금속 러그(221)와 일체로 형성될 수도 있다.
제1 체결수단(223)은 금속 러그(221)와 보강판(222)을 체결하기 위한 구성으로 볼트 결합 또는 용접 결합이 적용될 수 있다.
제2 체결수단(224, 225)은 복합재 적층부(210)의 양끝단 상면과 보강판(222)의 하면을 체결하기 위한 구성으로 볼트 결합 또는 용접 결합이 적용될 수 있다. 제2 체결수단(224, 225)은 도 3에 도시된 바와 같이 복합재 적층부(210)의 양끝단 상면과 보강판(222)의 좌측 하면을 체결하는 제2-1 체결수단(224)과, 복합재 적층부(210)의 양끝단 상면과 보강판(222)의 우측 하면을 체결하는 제2-2 체결수단(225)으로 구성된다. 상기와 같이 제2 체결수단(224, 225)은 금속 러그(221)가 수용되는 러그 결합부(211)에서 양측으로 소정거리 이격부에 각각 배치되어 금속 러그(221)와 복합재 적층부(210)의 결합을 더욱 견고히 한다.
제2 체결수단(224, 225)은 복합재 적층부(210)와 보강판(222)을 체결하기 위한 구성으로 동시경화 결합, 접착 결합 또는 볼트 결합이 적용될 수 있다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
200 : 차량용 복합재 판 스프링
210 : 복합재 적층부 211 : 러그 결합부
220 : 차량 연결부 221 : 금속 러그
222 : 보강판 223 : 제1 체결수단
224, 225 : 제2 체결수단

Claims (7)

  1. 다수의 판 스프링이 적층되는 차량용 판 스프링에 있어서,
    상기 판 스프링은, 복수의 복합재가 상기 판 스프링의 적층 방향으로 적층 형성되는 복합재 적층부; 로 되며,
    상기 차량용 판 스프링은,
    상기 복합재 적층부 중 어느 하나에 구비되며, 차체 연결을 위한 체결홀이 형성된 금속 러그; 및
    상기 금속 러그와 상기 복합재 적층부를 연결하는 보강판; 을 포함하며,
    상기 복합재 적층부와 상기 보강판 사이에 상기 금속 러그가 수용되도록 상기 금속 러그가 구비되는 복합재 적층부 양 끝단에는,
    상면이 상기 금속 러그의 외면을 감싸도록 복수의 복합재가 적층 형성되는 러그 결합부가 형성되고,
    상기 보강판은, 상기 금속 러그와 일체로 형성 또는, 하면 중앙이 제1 체결수단을 통해 상기 금속 러그의 상면과 체결되고, 하면 양단이 상기 복합재 적층부의 상면 중 상기 러그 결합부의 양끝단부에 제2 체결수단을 통해 체결되는, 강도 보강 연결부를 갖는 차량용 복합재 판 스프링.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복합재는,
    탄소섬유 복합재 또는 유리섬유 복합재로 이루어지는, 차량용 복합재 판 스프링.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 러그 결합부와 상기 금속 러그는 접착 또는 동시경화법으로 결합되는, 강도 보강 연결부를 갖는 차량용 복합재 판 스프링.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 체결수단은, 볼트 체결수단 또는 용접 체결수단인 것을 특징으로 하는, 강도 보강 연결부를 갖는 차량용 복합재 판 스프링.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 체결수단은, 동시경화 체결수단, 접착 체결수단 또는 볼트 체결수단인 것을 특징으로 하는, 강도 보강 연결부를 갖는 차량용 복합재 판 스프링.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 보강판은,
    금속재 또는 복합재로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 강도 보강 연결부를 갖는 차량용 복합재 판 스프링.
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