KR102253495B1 - 자동차 서스펜션용 코일스프링장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 서스펜션용 코일스프링장치에 관한 것으로, 차체에 결합되는 차체고정부재와; 판스프링의 상부에 결합되는 판스프링고정부재와; 차체의 꿀렁거림을 없게 하면서 조정 안정성 및 승차감이 상승시킬 수 있도록 판스프링고정부재 상부와 탄성력조절부재 사이에 결합되는 코일스프링과; 차체의 꿀렁거림을 없게 하면서 조정 안정성 및 승차감을 조정할 수 있도록 차체고정부재의 코일스프링의 사이에 설치되는 탄성력조절부재를 포함하는 것을 특징으로 하며, 차체에 결합되는 차체고정부재와 판스프링 상부에 설치되는 판스프링고정부재의 사이에 코일스프링과 탄성력조절부재를 설치하여 차체에 실리는 무게에 따라 탄성력을 조절함으로서 차체에서 가해지는 무게 또는 도로 상태에 따른 차체의 조정 안정성 및 승차감이 상승되는 효과가 있다.

Description

자동차 서스펜션용 코일스프링장치{Coil Spring Device for Automobile Suspension}

본 발명은 자동차 서스펜션용 코일스프링장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차체와 판스프링 사이에 설치되어 판스프링의 형태 변형에 따라 연동되면서 쿨렁거림을 업게 하면서 조정 안정성 및 승차감이 상승하는 자동차 서스펜션용 코일스프링장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 현가장치는 차체의 중량을 지지함과 동시에 차륜의 상하 진동을 완화함으로써 승차감을 좋게 하고, 화물의 축적으로 인한 파손을 방지하며 차량 프레임의 각부에 과대 부하가 가해지지 않도록 하기 위한 장치로서, 특히 큰 힘을 안정적으로 지지하기 할 수 있도록 버스나 트럭과 같은 상용자동차에서는 주로 판스프링이 적용된 차축용 현가장치를 사용하고 있는데, 이러한 판 스프링은 한국등록특허 제10-0456967호에 잘 나타나 있다.

즉, 상기 판스프링은 위의 한국등록특허에서도 게시되어 있는 것과 같이, 길이가 하부로 갈수록 단계적으로 짧아지는 다수의 강판을 중첩한 구조로 밀착시켜 이루어져 있으며, U볼트 등으로 묶여 고정되어 있게 되는데 차량 주행중 타이어가 설치된 차축이 노면의 상태에 따라 요철 등에 의해 바운드하게 되면, 이와 연결되어 있는 판스프링에 충격이 전달되게 되고, 판스프링에 충격이 전달되면 판스프링이 승강 탄성 운동하면서 충격을 흡수하며 현가 동작을 하게 되는 것이다.

그러나 상기한 바와 같은 판스프링만으로 현가 동작을 하게 되면 판스프링이 압축, 인장 동작을 반복하면서 이로 인해 시간 경과함으로써 판스프링의 강성 및 탄성이 약화됨에 따라 현가장치의 성능이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 판스프링이 약화되면 노면에서의 충격이 커질 때 약화된 판스프링이 판손되는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 판스프링은 다수 개를 겹쳐서 제작하기 때문에 각 차종별로 탄성 조절이 용이하지 않은 문제점이 있다.

또한, 종래의 현가장치는 일반 트럭인 경우에는 2~4개의 판스프링으로 이루어지지만 트레일러와 같은 대형 트럭의 경우에는 8~9개의 판스프링들로 이루어지고, 그 전후단이 각각 차량의 프레임에 볼트로 고정된 브라켓에 연결되어 있으며, 판스프링 조립체의 전단은 피봇축을 중심으로 회동가능하게 연결된 새클에 연결되어 있고 중앙부는 차축에 U 볼트로 고정된다.

이러한 판스프링은 탄성변형에 의해 트럭의 운전 중 발생되는 충격과 진동을 흡수하게 되지만, 이처럼 판스프링만을 이용한 현가장치는 진폭이 큰 강한 충격은 비교적 흡수가 잘 되나 빠르고 순간적인 충격에는 응답성이 떨어져 충격력의 일부가 차체로 전달되는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 특히 거친 노면이나 도로상의 미끄럼방지 포장부분들에 의해 순간적으로 전륜이 노면에서 떨어진 상태가 되어 제동이 되지 않는 상태가 발생될 수 있고, 상하 방향의 진동이 흡수가 잘 안되어 기내(cabin)의 진동으로 인한 운전자의 부상 위험과 함께 피로도가 증가되는 문제가 있다.

이에 운전자들은 승차감 및 성능을 향상시키기 위하여 차량의 구조 또는 장치를 변경하는 튜닝(tuning)이 인기를 끌고, 이에 따라 복잡한 구조 및 불안정한 구조변경 또는 숙련도 미숙 또는 구조적인 결함으로 인해 운행 중변경된 장치가 빠지거나 차량의 슬립현상이 발생 되는 등 제2차 사고를 유발시키게 되는 모순점이 지적되었다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 선행문헌으로 대한민국 특허등록 제10-1726377호(2017.04.12. 공고)의 "자동차용 현가장치"는 차체 프레임의 전후 길이방향으로 양단이 상기 차체 프레임에 설치되는 판스프링; 상기 판스프링과 상기 차체 프레임의 사이에 고정되어 상기 판스프링의 승강 탄성 운동과 함께 탄성 변형되는 코일스프링; 복수개의 단일부재가 격자구조를 이루며 볼트 결합되어, 적어도 하나의 단일부재를 상기 차체 프레임의 상단에 결합되는 구조물을 피하여 차체 프레임의 길이방향과 교차시켜 올려놓은 후 나머지 단일부재를 결합시켜 형성되는 베이스부; 상기 코일스프링의 상단부와 상기 차체 프레임의 상단에 얹혀진 베이스부를 연결하는 연결부재를 포함하되, 상기 연결부재는 막대형상으로, 일단에는 상기 코일스프링의 단부를 끼워 고정시키는 연결고리가 형성되어 코일스프링의 상단부를 고정하고, 타단은 상기 차체 프레임의 양 측면으로 소정의 폭을 가지고 돌출된 베이스부의 양단에 고정되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 판스프링의 중앙에 설치되는 코일스프링은 판스프링의 변형에 따라 형상의 변형이 이루어지지 않으므로 승차감을 상승시키기 위한 기능보다는 하중을 받치는 기능을 하기 때문에 승차감이 매우 딱딱해지는 문제점을 가지고 있다.

대한민국 특허등록 제10-1726377호(2017.04.12. 공고)

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 고안은 차체와 판스프링 사이에 설치되어 판스프링의 형태 변형에 따라 연동되면서 꿀렁거림을 없게 하면서 조정 안정성 및 승차감이 상승하는 자동차 서스펜션용 코일스프링장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로

차체에 결합되는 차체고정부재와; 판스프링의 상부에 결합되는 판스프링고정부재와; 차체의 꿀렁거림을 없게 하면서 조정 안정성 및 승차감이 상승시킬 수 있도록 판스프링고정부재 상부와 탄성력조절부재 사이에 결합되는 코일스프링과; 차체의 꿀렁거림을 없게 하면서 조정 안정성 및 승차감을 조정할 수 있도록 차체고정부재와 코일스프링의 사이에 설치되는 탄성력조절부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 서스펜션용 코일스프링장치를 제공한다.

본 발명의 차체고정부재는, 차체에 결합할 수 있도록 차체고정홈을 가지며 '∪'자 형상으로 이루어지는 상부브라켓과; 상부브라켓의 하부에 일체로 형성되어 탄성조절부재와 체결되는 고정볼트와; 상부브라켓이 볼트에 의해 차체에 고정될 수 있도록 상부브라켓에 형성되는 상부고정공;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 판스프링고정부재는, 판스프링고정부재은, 차량의 차축을 중심으로 후방쪽에 위치되는 부분의 판스프링 상부의 각도와 동일한 각도로 형성되는 경사면, 대각선 방향으로 형성되는 복수의 결합홈 및 결합홈이 위치된 부분에 등간격으로 형성되는 하부고정공을 가지며 '∩'자 형상으로 이루어지는 하부브라켓과; 판스프링에 하부브라켓이 고정될 수 있도록 하부브라켓에 복수로 형성되는 하부고정공과, 하부브라켓의 상부에 일체로 형성되어 코일스프링이 결합되는 고정돌기와; 판스프링의 움직임을 방해하지 않으면서 견고한 고정이 이루어지도록 결합홈에 설치되는 스프링고정부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 스프링고정부재는, 판스프링의 움직임을 방해하지 않으면서 견고한 고정이 이루어지도록 결합홈에 설치되는 반달베어링과; 반달베어링에는 볼베어링이 설치되는 부분에 대응되게 음각형태로 형성되는 음각홈과; 음각홈에는 볼베어링이 결합될 수 있도록 형성되는 체결공과; 반달베어링에 등간격으로 설치되어 판스프링의 측면에 설치되는 볼베어링체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 탄성력조절부재는, 나사가 형성된 결합공과 코일스프링이 결합되는 결합돌기를 가지며 고정볼트와 나사결합되어 코일스프링의 상단을 지지하는 결합부재와; 결합부재의 위치가 고정된 상태를 유지하도록 고정볼트와 결합되는 복수의 고정너트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 차체에 결합되는 차체고정부재와 판스프링 상부에 설치되는 판스프링고정부재의 사이에 코일스프링과 탄성력조절부재를 설치하여 차체에 실리는 무게에 따라 탄성력을 조절함으로서 차체에서 가해지는 무게 또는 도로 상태에 따른 차체의 꿀렁거림을 없게 하면서 조정 안정성 및 승차감이 상승되는 효과가 있다.

본 발명의 차체로부터 가해지는 무게 및 도로 상황에 따라 변형되는 판스프링과 함께 판스프링고정부재의 위치가 변형되고, 이러한 변형을 코일스프링이 판스프링고정부재의 위치 변형을 최대한 억제하며서 발란스를 잡아줌으로서 차체의 꿀렁거림을 없게 하면서 조정 안정성 및 승차감이 상승되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 자동차 서스펜션용 코일스프링장치를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 의한 자동차 서스펜션용 코일스프링장치가 차체와 판스프링 사이에 설치된 상태를 나타낸 도면.
도 3은 도 2에 도시된 스프링고정부재의 구성을 나타낸 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 스프리고정부재에 의해 판스프링의 측면에 고정되는 상태를 나타낸 도면.

이하, 본 발명에 의한 자동차 서스펜션용 코일스프링장치의 구성을 설명한다.

본 발명의 자동차 서스펜션용 코일스프링장치는 차체에 결합되는 차체고정부재와 판스프링 상부에 설치되는 판스프링고정부재의 사이에 코일스프링과 탄성력조절부재를 설치하여 차체에 실리는 무게에 따라 탄성력을 조절함으로서 차체에서 가해지는 무게 또는 도로 상태에 따른 차체의 꿀렁거림을 없게 하면서 조정 안정성 및 승차감이 상승되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징으로 이루어지는 본 발명의 자동차 서스펜션용 코일스프링장치를 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명한다.

도 1 및 2를 참조하여 상세하게 설명하면, 본 발명의 자동차 서스펜션용 코일스프링장치는 차체고정부재(10), 판스프링고정부재(20), 코일스프링(30) 및 탄성력조절부재(40)를 포함한다.

상기 차체고정부재(10)는 뒤차축을 중심으로 후방쪽에 위치되는 부분의 차체에 설치된다. 상기 차체고정부재(10)는 차체에 결합할 수 있도록 차체고정홈을 가지며 '∪'자 형상으로 이루어지는 상부브라켓(11)과, 상부브라켓(11)의 하부에 일체로 형성되어 탄성조절부재(40)와 체결되는 고정볼트(12)와, 상부브라켓(11)이 볼트에 의해 차체에 고정될 수 있도록 상부브라켓(11)에 형성되는 상부고정공(13)으로 이루어진다.

상기 판스프링고정부재(20)은 차량의 차축(2)을 중심으로 후방쪽에 위치되는 부분의 판스프링(3) 상부의 각도와 동일한 각도로 형성되는 경사면(22), 대각선 방향으로 형성되는 복수의 결합홈(23) 및 결합홈이 위치된 부분에 등간격으로 형성되는 하부고정공(24)을 가지며 '∩'자 형상으로 이루어지는 하부브라켓(21)과, 상기 판스프링(3)에 하부브라켓(21)이 고정될 수 있도록 하부브라켓(21)에 복수로 형성되는 하부고정공(24)과, 상기 하부브라켓(21)의 상부에 일체로 형성되어 코일스프링(30)이 결합되는 고정돌기(25)와, 상기 판스프링(3)의 움직임을 방해하지 않으면서 견고한 고정이 이루어지도록 결합홈(23)에 설치되는 스프링고정부재(26)를 포함한다.

상기 스프링고정부재(26)는 판스프링(3)의 움직임을 방해하지 않으면서 견고한 고정이 이루어지도록 결합홈(23)에 설치되는 반달베어링(26-1)과, 상기 반달베어링(26-1)에는 볼베어링(26-4)이 설치되는 부분에 대응되게 음각형태로 형성되는 음각홈(26-2)과, 상기 음각홈(26-2)에는 볼베어링(26-4)이 결합될 수 있도록 형성되는 체결공(26-3)과, 상기 반달베어링(26-1)에 등간격으로 설치되어 판스프링(3)의 측면에 설치되는 볼베어링체(26-4)를 포함한다.

상기 하부브라켓(21)의 결합홈(23)에 설치되는 반달베어링(26-1)이 판스프링(3)의 측면에서 밀착상태를 조절할 수 있도록 복수로 형성된 하부고정공(24)에 조절체(27)가 각각 설치된다.

상기 코일스프링(30)은 차체(1)의 꿀렁거림을 없게 하면서 조정 안정성 및 승차감이 상승시킬 수 있도록 판스프링고정부재(20)의 상부와 탄성력조절부재(40) 사이에 된다.

그리고 상기 탄성력조절부재(40)는 차체(1)의 꿀렁거림을 없게 하면서 조정 안정성 및 승차감을 조정할 수 있도록 차체고정부재(10)의 코일스프링(30)의 사이에 설치된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 자동차 서스펜션용 코일스프링장치의 작용을 설명한다.

먼저, 상부브라켓(11)의 하부에 형성된 고정볼트(12)에 복수의 고정너트(44)를 체결한 상태에서 결합부재(41)에 형성된 결합공(42)에 인입시킨 상태에서 고정너트(44)로 고정한다.

상기 상부브라켓에 결합부재를 결합한 상태에서 결합부재(41)를 뒤 차축(2)을 중심으로 후방쪽에 위치되는 부분의 차체(1)에 결합한 상태에서 볼트를 이용하여 상부고정공(13)으로 인입시킨 후 차체(1)에 고정한다.

상기 차체고정부재(10)를 차체(1)에 고정한 상태에서 상기 판스프링고정부재(20)의 하부브라켓(21)을 차량의 뒤 차축(2)을 중심으로 후방쪽의 판스프링 상부에 위치시킨 후 코일스프링(30)의 상단은 결합부재(41)의 결합돌기(43)에 결합시키고, 코일스프링의 하단은 하부브라켓의 고정돌기에 결합시킨다.

상기와 같이 차체(1)와 판스프링(3) 사이에 차체고정부재(10), 탄성조절부재(40), 코일스프링(30) 및 판스프링고정부재(20) 순으로 위치된 상태에서 고정너트(44)를 회전시켜 코일스프링(30)의 장력을 조절한다.

상기 장력조절은 고정너트(44)를 회전시켠 고정볼트(12)를 따라 하방향 또는 상방향으로 이동시켜 탄성조절부재(40)의 결합부재(41)를 판스프링고정부재(20)의 하부브라켓(21)과의 거리를 조절하여 코일스프링을 이완시키거나 또는 압축시켜 탄성력을 조절한다.

그리고 하부브라켓(21)의 결합홈(23)에 설치된 조절체(27)를 조절하여 반달베어링(26-1)이 판스프링(3)의 측면에 밀착되어 고정이 이루어지도록 한다.

상기 반달베어링(26-1)의 면이 판스프링(3)의 측면에 밀착이 이루어지므로 판스프링(3)의 쿠션작용에 따른 움직임에 대해 방해하지 않으면서 견고하게 고정함으로서 차체로 가해지는 무게에 대해 견고하게 지탱한다.

상기와 같이 조절되는 탄성력에 의해 차체에 실린 무게와 도로 상태에 따라 판스프링(3) 차체 쪽으로 이동되거나 또는 수평상태로 펴지는 상황이 반복적으로 일어날 때 코일스프링(30)은 판스프링(3)에 상태에 따라 형태가 변하면서 차체로부터 전달되는 무게를 지탱하면서 도로 상황에 맞게 탄성력이 작용되어 승차감이 좋아지게 하는 작용이 이루어진다.

또한, 판스프링(3)을 고정하는 부착물(미부호)은 차체의 적재중량에 맞게 설계가 이루어져 있으나, 이러한 적재중량을 초과한 상태에서 운행하거나 또는 차량의 운행에 따른 도로 상황에 의해 순간적으로 무게가 가중되는 상황이 발생하는 경우 상시적으로 데미지를 입어 크랙이 발생하면서 부러지는 현상에 대하여 코일스프링(30)이 판스프링(3)과 유기적인 작용에 의해 이러한 현상을 방지하여 안전한 운행이 이루어지도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 차체에 실린 무게에 따라 코일스프링(30)을 이완시키거나 또는 압축시켜 탄성을 조절하므로 차량에 따라 최적의 승차감을 갖는 것은 물론 조정 안정성이 향상된다.

그리고 차체(1)에 결합되는 차체고정부재(10)와 판스프링(3) 상부에 설치되는 판스프링고정부재(20)의 사이에 코일스프링(30)과 탄성력조절부재(40)를 설치하여 차체에 실리는 무게에 따라 탄성력을 조절함으로서 차체에서 가해지는 무게 또는 도로 상태에 따른 차체의 꿀렁거림을 없게 하면서 조정 안정성 및 승차감이 상승되는 이점이 있다.

또한, 차체(1)로부터 가해지는 무게 및 도로 상황에 따라 변형되는 판스프링(3)과 함께 판스프링고정부재(20)의 위치가 변형되고, 이러한 변형을 코일스프링(30)이 판스프링고정부재(20)의 위치 변형을 최대한 억제하며서 발란스를 잡아줌으로서 차체(1)의 꿀렁거림을 없게 하면서 조정 안정성 및 승차감이 상승되는 효과가 있다.

본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 고안이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 고안의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 고안의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 고안의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 고안의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

1: 차체 2: 차축
3: 판스프링 10: 차체고정부재
11: 상부브라켓 12: 고정볼트
13: 상부고정공 20: 판스프링고정부재
21: 하부브라켓 22: 경사면
23: 결합홈 24: 하부고정공
25: 고정돌기 26: 스프링고정부재
26-1: 반달베어링 26-2: 음각홈
26-3: 체결공 26-4: 볼베이링
27: 조절체 30: 코일스프링
40: 탄성조절부재 41: 결합부재
42: 결합공 43: 결합돌기
44: 고정너트

Claims (5)

1. 차체(1)에 결합되는 차체고정부재(10)와;
   판스프링(3)의 상부에 결합되는 판스프링고정부재(20)와;
   차체(1)의 꿀렁거림을 없게 하면서 조정 안정성 및 승차감이 상승시킬 수 있도록 판스프링고정부재(20) 상부와 탄성력조절부재(40) 사이에 결합되는 코일스프링(30)과;
   차체의 꿀렁거림을 없게 하면서 조정 안정성 및 승차감을 조정할 수 있도록 차체고정부재(10)와 코일스프링(30)의 사이에 설치되는 탄성력조절부재(40);를 포함하고,
   상기 판스프링고정부재(20)은
   차량의 차축(2)을 중심으로 후방쪽에 위치되는 부분의 판스프링(3) 상부의 각도와 동일한 각도로 형성되는 경사면(22), 대각선 방향으로 형성되는 복수의 결합홈(23) 및 결합홈이 위치된 부분에 등간격으로 형성되는 하부고정공(24)을 가지며 '∩'자 형상으로 이루어지는 하부브라켓(21)과;
   상기 판스프링(3)에 하부브라켓(21)이 고정될 수 있도록 하부브라켓(21)에 복수로 형성되는 하부고정공(24)과, 상기 하부브라켓(21)의 상부에 일체로 형성되어 코일스프링(30)이 결합되는 고정돌기(25)와;
   상기 판스프링(3)의 움직임을 방해하지 않으면서 견고한 고정이 이루어지도록 결합홈(23)에 설치되는 스프링고정부재(26);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 서스펜션용 코일스프링장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 차체고정부재(10)는,
   차체(1)에 결합할 수 있도록 차체고정홈을 가지며 '∪'자 형상으로 이루어지는 상부브라켓(11)과;
   상부브라켓(11)의 하부에 일체로 형성되어 탄성조절부재와 체결되는 고정볼트와;
   상부브라켓(11)이 볼트에 의해 차체에 고정될 수 있도록 상부브라켓(11)에 형성되는 상부고정공(13);
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 서스펜션용 코일스프링장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 스프링고정부재(26)는
   판스프링(3)의 움직임을 방해하지 않으면서 견고한 고정이 이루어지도록 결합홈(23)에 설치되는 반달베어링(26-1)과,
   반달베어링(26-1)에는 볼베어링(26-4)이 설치되는 부분에 대응되게 음각형태로 형성되는 음각홈(26-2)과,
   음각홈(26-2)에는 볼베어링(26-4)이 결합될 수 있도록 형성되는 체결공(26-3)과,
   반달베어링(26-1)에 등간격으로 설치되어 판스프링(3)의 측면에 설치되는 볼베어링체(26-4);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 서스펜션용 코일스프링장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 탄성력조절부재(40)는,
   나사가 형성된 결합공(42)과 코일스프링(30)이 결합되는 결합돌기(43)를 가지며 고정볼트(12)와 나사결합되어 코일스프링(30)의 상단을 지지하는 결합부재(41)와;
   결합부재(41)의 위치가 고정된 상태를 유지함과 동시에 코일스프링(30)을 탄성력을 조절할 수 있도록 고정볼트(12)와 결합되는 복수의 고정너트(42);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 서스펜션용 코일스프링장치.

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