KR101744993B1 - 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 횡치 리프 스프링의 범프 및 리바운드시 하중 지지점을 다르게 적용시켜 승차감을 개선할 수 있도록 한 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 횡치 리프 스프링의 양단부에 대한 하중 지지점을 비대칭의 2중 지지 구조로 구성하여 횡치 리프 스프링의 압축(범프) 시와 인장(리바운드) 시 강성을 다르게 함으로써, 횡치 리프 스프링의 고유진동수를 낮추면서도 리바운드 시 휠이 지면에서 갑자기 떨어지는 것을 막을 수 있어 승차감을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

차량용 횡치 리프 서스펜션 장치{Transverse leaf spring for suspension of vehicle}

본 발명은 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 횡치 리프 스프링의 범프 및 리바운드시 하중 지지점을 다르게 적용시켜 승차감을 개선할 수 있도록 한 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치에 관한 것이다.

상용차량의 현가장치에 적용된 종래의 횡치 리프 서스펜션 장치를 첨부한 도 5를 참조로 살펴보면, 횡치 리프 스프링(10)의 양단이 로워암(40)에 연결되는 구조로 되어 있고, 특히 횡치 리프 스프링(10)의 단면 두께를 조절하면서 적절한 스프링상수를 확보하는 구조로 되어 있다.

그러나, 상용차의 적재 조건을 고려해야 하기 때문에, 승차감 향상을 위하여 스프링의 단면 두께를 얇게 조절하여 스프링상수를 낮추는데에는 한계가 있고, 그 이유는 스프링 두께가 얇아짐에 따라 내구 강도도 저하되기 때문이다.

반면, 내구 강도 확보를 위해 스프링의 단면 두께를 두껍게 조절하면 스프링상수는 커지지만, 이는 승차감에 악영향을 주는 트레드 오프(tread off) 문제가 발생시킨다.

이러한 문제점으로 인하여, 횡치 리프 스프링이 가지고 있는 장점(패키지 측면에서 유리, 롤 강성 측면에서 유리)에도 불구하고 상용차량에서 활발하게 사용되지 못하고 있는 실정에 있다.

특히 첨부한 도 5에서 보듯이, 종래에는 횡치 리프 스프링(10)의 양단 동일 위치의 상하면을 부시와 같은 지지부재(30)로 동시에 일점 지지함에 따라, 횡치 리프 스프링의 압축 및 인장 시 강성 즉, 횡치 리프 스프링이 휠에 대하여 작용하는 탄성계수를 말하는 휠레이트가 동일하여, 승차감을 개선하는데 한계가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 횡치 리프 스프링의 양단부에 대한 하중 지지점을 비대칭의 2중 지지 구조로 구성하여 횡치 리프 스프링의 압축(범프) 시와 인장(리바운드) 시 강성을 다르게 함으로써, 횡치 리프 스프링의 고유진동수를 낮추면서도 리바운드 시 휠이 지면에서 갑자기 떨어지는 것을 막을 수 있어 승차감을 향상시킬 수 있도록 한 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 양단끝이 로워암에 연결되는 횡치 리프 스프링을 포함하는 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치에 있어서, 상기 횡치 리프 스프링의 상면 정중앙 위치에서 바깥쪽 방향으로 근접한 표면을 횡치 리프 스프링의 범프시 하중지지점이 되도록 어퍼 마운트로 지지하고, 어퍼 마운트 지지점으로부터 바깥쪽으로 더 떨어진 횡치 리프 스프링의 저면을 리바운드시 하중지지점이 되도록 로워 마운트로 지지시킨 것을 특징으로 하는 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치를 제공한다.

상기 어퍼 마운트는 차체에 조립되는 스프링 브라켓에 장착되고, 상기 로워 마운트는 스프링 브라켓의 하단에 일체로 조립되는 로워 마운트 브라켓에 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기 스프링 브라켓은 양측 및 저부가 개방된 직사각체 구조물로 구비되어 횡치 리프 스프링의 상부 전체를 커버하면서 차체에 조립되고, 스프링 브라켓의 상판 저면에 어퍼 마운트가 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기 로워 마운트 브라켓은 양측 및 상부가 개방된 구조물로 구비되어, 스프링 브라켓의 내부에 존재하는 로워 마운트를 받쳐주면서 스프링 브라켓의 하단에 장착되는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제 해결 수단을 통하여, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명에 따르면, 횡치 리프 스프링에 대한 범프 및 리바운드 시 하중 지지점을 비대칭의 2중 지지 구조로 적용하여, 횡치 리프 스프링의 범프 및 리바운드시 강성이 서로 다른 강성을 가지도록 함으로써, 범프 시 강성을 낮추어 임팩트 특성 및 라이드 특성을 향상시킬 수 있고, 리바운드 시 강성을 높여서 휠이 지면으로 급격히 떨어지는 것을 막을 수 있어, 결국 승차감을 향상시킬 수 있다.

또한, 횡치 리프 스프링과 함께 적용되는 맥퍼슨 타입 등의 현가장치용 스트럿의 사이즈를 줄일 수 있고, 쇽업소버의 리바운드 시 필요한 감쇠력을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치의 구성을 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치의 범프시 동작 상태를 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치의 리바운드시 동작 상태를 나타낸 개략도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치의 비대칭형 마운트 구조 적용시, 범프 및 리바운드시 횡치 리프 스프링의 강성을 대비하여 나타낸 해석 결과 그래프.
도 5는 종래의 횡치 리프 서스펜션 장치를 나타낸 개략도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명은 횡치 리프 스프링의 압축(범프) 시와 인장(리바운드) 시 강성을 다르게 가지도록 하여, 횡치 리프 스프링의 고유진동수를 낮추면서도 횡치 리프 스프링의 리바운드 시 휠이 지면에서 갑자기 떨어지는 것을 막을 수 있어 승차감을 향상시킬 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

이를 위해, 본 발명은 횡치 리프 스프링의 휠레이트, 즉 횡치 리프 스프링이 휠에 대하여 작용하는 탄성계수를 말하는 휠레이트를 횡치 리프 스프링의 범프 동작 및 리바운드 동작시 다르게 가져갈 수 있도록 한 횡치 리프 스프링의 마운트 구조를 제공하고자 한 것이다.

첨부한 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 횡치 리프 스프링(10)의 양단끝은 로워암(40)에 끼움식으로 연결된다.

바람직하게는, 상기 횡치 리프 스프링(10)의 양끝단부에 러버 스프링 역할을 하는 러버 부시를 끼운 다음, 로워암(40)에 형성된 키홈내에 삽입 고정시키게 된다.

본 발명에 따르면, 상기 횡치 리프 스프링의 압축(범프) 시와 인장(리바운드) 시 강성을 다르게 하기 위하여, 횡치 리프 스프링의 양단부에 대한 하중 지지점을 비대칭의 2중 지지 구조로 구성한 점에 특징이 있다.

즉, 첨부한 도 1에 도시된 바와 같이 상기 횡치 리프 스프링(10)의 상면 정중앙 위치에서 바깥쪽 방향으로 근접한 표면을 횡치 리프 스프링(10)의 범프 동작시 하중지지점이 되도록 어퍼 마운트(12)로 밀착 지지하고, 이 어퍼 마운트(12)에 의한 하중지지점으로부터 바깥쪽으로 더 떨어진 횡치 리프 스프링(10)의 저면 위치를 리바운드 동작시 하중지지점이 되도록 로워 마운트(14)로 밀착 지지시킴으로써, 횡치 리프 스프링(10)은 어퍼 마운트(12) 및 로워 마운트(14)에 의하여 비대칭의 2중 지지를 받게 된다.

여기서, 상기 어퍼 마운트 및 로워 마운트의 장착 구조를 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1에서 보는 바와 같이, 상기 어퍼 마운트(12)는 차체에 조립되는 스프링 브라켓(20)내의 양쪽 위치에 장착 고정되고, 상기 로워 마운트(14)는 스프링 브라켓(20)의 하단에 일체로 조립되는 로워 마운트 브라켓(22)에 받쳐지면서 장착 고정된다.

보다 상세하게는, 상기 스프링 브라켓(20)은 양측 및 저부가 개방된 길다란 직사각체 구조물로 제작되며, 횡치 리프 스프링(10)의 상부 전체를 커버하면서 상판 부분이 차체에 조립 고정되고, 스프링 브라켓(20)의 내부에서 상판 양쪽 저면에 일종의 고무 부시와 같은 직사각 블럭 타입의 어퍼 마운트(12)가 장착 고정된다.

또한, 상기 로워 마운트 브라켓(22)은 양측 및 상부가 개방되고, 로워 마운트(14)를 받쳐줄 수 있는 정도의 폭을 가지는 구조물로서, 스프링 브라켓(20)의 내부에 존재하게 되는 로워 마운트(14)의 저면을 받쳐주면서 스프링 브라켓(20)의 하단에 장착 고정된다.

따라서, 상기 스프링 브라켓(20)의 어퍼 마운트(12)가 장착된 위치에서 바깥쪽으로 더 떨어진 위치에 로워 마운트(14) 및 이를 받쳐주는 로워 마운트 브라켓(22)이 장착됨에 따라, 결국 횡치 리프 스프링(10)은 어퍼 마운트(12) 및 로워 마운트(14)에 의하여 비대칭의 2중 지지를 받게 된다.

여기서, 상기와 같은 구성으로 이루어진 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치에 대한 동작을 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 2에 도시된 바와 같이, 차량의 주행시, 횡치 리프 스프링(10)이 압축(범프)되는 경우, 횡치 리프 스프링(10)의 하중지지점이 어퍼 마운트(12)가 되어, 스프링 팔(spring arm) 즉, 로워암(40)에 고정된 횡치 리프 스프링(10)의 양끝단에서 어퍼 마운트(12)의 지지점까지의 길이가 길어지게 되어, 횡치 리프 스프링의 강성(휠레이트)이 낮아진다.

반면에, 첨부한 도 3에서 보듯이 횡치 리프 스프링(10)이 인장(리반운드)되는 경우, 횡치 리프 스프링(10)의 하중지지점이 로워 마운트(14)가 되어, 스프링 팔(spring arm) 즉, 로워암(40)에 고정된 횡치 리프 스프링(10)의 양끝단에서 로워 마운트(14)의 지지점까지의 길이가 짧아지게 되어, 횡치 리프 스프링의 강성(휠레이트)이 높아지게 된다.

한편, 상기와 같이 횡치 리프 서스펜션 장치에 비대칭형의 어퍼 및 로워 마운트를 채택할 경우, 범프 및 리바운드시 횡치 리프 스프링의 강성을 대비하여 나타낸 도 4의 해석 결과 그래프에서 보듯이, 횡치 리프 스프링(10)의 범프 동작시 강성이 리바운드 동작시의 강성 대비 약 18% 저감될 수 있는 것을 알 수 있었다.

이와 같이, 횡치 리프 스프링(10)의 압축(범프) 시 강성을 낮추어 줌에 따라 임팩트 특성 및 라이드 특성을 향상시킬 수 있고, 횡치 리프 스프링(10)의 인장(리바운드) 시 강성을 높여 줌에 따라 휠이 지면으로부터 급격히 떨어지는 것을 막을 수 있으므로 승차감을 향상시킬 수 있다.

또한, 횡치 리프 스프링과 함께 적용되는 맥퍼슨 타입 등의 현가장치용 스트럿의 사이즈를 줄일 수 있고, 그 이유는 횡치 리프 스프링(10)의 리바운드시 강성을 높여주어 휠이 지면으로부터 급격히 떨어지는 것을 방지함에 따라, 쇽업소버(50)의 리바운드 시 필요한 감쇠력을 줄일 수 있기 때문이다.

다시 말해서, 휠이 지면으로부터 급격하게 떨어지는 것을 방지하기 위하여 통상 현가장치의 리바운드 시 감쇠력이 범프 시 감쇠력보다 더 많이 필요한 것으로 알려져 있으며, 이러한 점을 감안하면 상기와 같이 리바운드 시 횡치 리프 스프링의 강성이 증가되므로, 그 만큼 리바운드시 쇽업소버의 감쇠력을 작게 가져갈 수 있다.

10 : 횡치 리프 스프링
12 : 어퍼 마운트
14 : 로워 마운트
20 : 스프링 브라켓
22 : 로워 마운트 브라켓
30 : 지지부재
40 : 로워암

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 양단끝이 로워암(40)에 연결되는 횡치 리프 스프링(10)을 포함하는 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치에 있어서,
   상기 횡치 리프 스프링(10)의 상면 정중앙 위치에서 바깥쪽 방향으로 근접한 표면을 횡치 리프 스프링(10)의 범프시 하중지지점이 되도록 어퍼 마운트(12)로 지지하고, 어퍼 마운트(12)의 지지점으로부터 바깥쪽으로 더 떨어진 횡치 리프 스프링의 저면을 리바운드시 하중지지점이 되도록 로워 마운트(14)로 지지시키고,
   상기 어퍼 마운트(12)는 차체에 조립되는 스프링 브라켓(20)에 장착 고정되고, 상기 로워 마운트(14)는 스프링 브라켓(20)의 하단에 일체로 조립되는 로워 마운트 브라켓(22)에 장착 고정되며,
   상기 스프링 브라켓(20)은 양측 및 저부가 개방된 직사각체 구조물로 구비되어 횡치 리프 스프링(10)의 상부 전체를 커버하면서 차체에 조립되고, 스프링 브라켓(20)의 상판 저면에 어퍼 마운트(12)가 장착 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치.
   
4. 양단끝이 로워암(40)에 연결되는 횡치 리프 스프링(10)을 포함하는 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치에 있어서,
   상기 횡치 리프 스프링(10)의 상면 정중앙 위치에서 바깥쪽 방향으로 근접한 표면을 횡치 리프 스프링(10)의 범프시 하중지지점이 되도록 어퍼 마운트(12)로 지지하고, 어퍼 마운트(12)의 지지점으로부터 바깥쪽으로 더 떨어진 횡치 리프 스프링의 저면을 리바운드시 하중지지점이 되도록 로워 마운트(14)로 지지시키고,
   상기 어퍼 마운트(12)는 차체에 조립되는 스프링 브라켓(20)에 장착 고정되고, 상기 로워 마운트(14)는 스프링 브라켓(20)의 하단에 일체로 조립되는 로워 마운트 브라켓(22)에 장착 고정되며,
   상기 로워 마운트 브라켓(22)은 양측 및 상부가 개방된 구조물로 구비되어, 스프링 브라켓(20)의 내부에 존재하는 로워 마운트(14)를 받쳐주면서 스프링 브라켓(20)의 하단에 장착 고정되는 것을 특징으로 하는 차량용 횡치 리프 서스펜션 장치.

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