KR102288889B1

KR102288889B1 - 유볼트 체결용 너트장치

Info

Publication number: KR102288889B1
Application number: KR1020170076835A
Authority: KR
Inventors: 오승현
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2017-06-16
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2021-08-12
Also published as: KR20180137316A

Abstract

본 발명은 유볼트 체결용 너트장치에 관한 것으로, 유리섬유 복합재 스프링(4)과 스틸 재질의 유볼트(10)가 함께 구비된 후륜 2축 현가장치에서 대기온도가 저온상태가 됨에 따라 복합재 스프링(4)이 수축되어서 두께(부피)가 줄어드는 경우, 반대로 유볼트(10)와 체결된 너트장치(20)에서 유체주머니(22)에 담겨진 액체(22a)가 고체(22b)로 상변화되고, 이로 인해서 유체주머니(22)의 부피(두께)가 팽창하며, 팽창된 유체주머니(22)를 이용해서 결과적으로 유볼트(10)의 축력감소 현상을 예방할 수 있도록 된 것이다.

Description

유볼트 체결용 너트장치{WASHER FOR ASSEMBLING U-BOLT}

본 발명은 유볼트 체결용 너트장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복합재 스프링을 구비한 후륜 2축 현가장치에서 복합재 스프링의 수축으로 인해 발생할 수 있는 유볼트의 축력 저하 현상을 예방할 수 있는 유볼트 체결용 너트장치에 관한 기술이다.

덤프트럭과 같은 대형트럭은 비포장 험로의 주행을 위해 후륜에 2개의 축이 적용되어 동일한 하중을 지지하도록 구성되어 있다.

상기와 같이 후륜 2축을 갖는 대형트럭의 후륜 현가장치는 후륜측 프론트액슬 및 후륜측 리어액슬에 각각 결합되도록 장착된 한 쌍의 러버스프링, 전후방향으로 배치되어서 양단이 상기 러버스프링을 연결하도록 결합된 스프링부재를 포함한다.

상기 스프링부재의 길이방향 중간부위에는 트러니언 샤프트를 구비한 트러니언 베이스가 위치하고, 트러니언 베이스는 차체 프레임과 조립되며, 트러니언 샤프트에는 하부섀들이 회전 가능하게 조립되고, 하부섀들은 상부섀들과 함께 스프링부재의 중앙부를 유볼트 및 너트로 체결하여 고정하고 있다.

상기 스프링부재는 스틸(steel) 재질로 된 다판의 리프 스프링으로 구성될 수 있고, 또는 유리섬유나 탄소섬유 등이 함유된 단일 구성품인 복합재 스프링으로 구성될 수도 있는 바, 스틸 재질로 된 다판의 리프 스프링은 가격 대비 내구성 확보에 유리하고, 복합재 스프링은 중량 경감 및 연비 향상에 유리하다.

한편, 복합재 스프링은 스틸과 대비하여 볼 때 온도에 따른 부피의 변화량이 큰 특성을 가지고 있는데, 대략 -20℃ 이하의 저온 상태가 되면 수축량이 커짐에 따라 부피가 크게 줄어들게 된다.

따라서, 스틸 재질의 유볼트와 유리섬유 복합재 스프링을 혼용해서 사용하는 후륜 2축 현가장치에서 복합재 스프링이 수축됨에 따라 부피가 줄어들게 되면, 유볼트의 축력이 저하되는 문제가 발생하고, 이로 인해 복합재 스프링을 포함한 주변 현가부품의 자리이탈 현상 및 내구성이 급격하게 저하되는 단점이 발생하게 된다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

대한민국공개특허공보 10-2012-0053199호

본 발명은, 대기온도가 기준온도 이하로 낮아지는 경우 즉 대기온도가 -20℃ 이하의 저온 상태가 되는 경우, 외형적 부피가 증가하는 너트장치를 이용해서 유볼트와 체결된 구조를 갖는 것으로, 대기온도의 변화에 따라 복합재 스프링의 수축이 발생해서 부피가 줄어드는 경우 반대로 부피가 증가하는 너트장치를 이용해서 유볼트의 축력 저하 현상을 예방할 수 있도록 하고, 이를 통해 복합재 스프링을 포함한 주변 현가부품의 자리이탈 현상 방지 및 내구성 향상을 도모할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 유볼트 체결용 너트장치는, 원통형상 하우징; 상기 하우징속에 수용되도록 설치되고, 내부에는 액체가 담겨져서 보관되며, 외부조건에 영향을 받아서 액체가 고체로 상변화시 부피가 증가할 수 있도록 신축성을 구비한 액체주머니; 상기 액체주머니를 지지하고 커버링하는 와셔브라켓; 및 상기 하우징과 액체주머니 및 와셔브라켓을 관통한 유볼트와 체결되는 너트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 하우징속에는 하우징의 길이방향을 따라 돌출된 원통가이드가 일체로 형성되고; 상기 원통가이드에 액체주머니 및 와셔브라켓이 끼워지며; 상기 유볼트는 원통가이드를 관통하는 것을 특징으로 한다.

상기 액체주머니속에 담겨진 액체는 물이고; 상기 액체인 물을 고체인 얼음으로 상변화시키기 위한 외부조건은 대기온도인 것을 특징으로 한다.

상기 와셔브라켓은 일측와셔 및 타측와셔로 구성되고; 상기 일측와셔는 하우징과 액체주머니에 양측면이 지지되도록 설치되고; 상기 타측와셔는 액체주머니에 일측면이 지지되고 타측면에 너트가 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 타측와셔와 너트는 일체로 형성되거나 또는 분리 가능하도록 각각 별물로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 일측와셔 및 타측와셔에서 액체주머니와 접촉하는 각각의 일면에는 액체주머니의 손상을 방지하기 위한 비금속재질의 커버부재가 일체로 결합된 것을 특징으로 한다.

상기 유볼트와 너트의 체결에 의해서 복합재 스프링 및 상부새들과 하부새들은 일체로 결합되고; 상기 복합재 스프링이 대기온도의 변화에 따라 수축해서 두께가 감소하는 경우 액체주머니는 액체가 고체로 상변화함에 따라 부피가 증가하며; 상기 액체주머니의 부피 증가를 통해서 복합재 스프링의 수축량을 보상하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 유리섬유 복합재 스프링과 스틸 재질의 유볼트가 함께 구비된 후륜 2축 현가장치에서 대기온도가 저온상태가 됨에 따라 복합재 스프링이 수축되어서 두께(부피)가 줄어드는 경우, 반대로 유볼트와 체결된 너트장치에서 유체주머니에 담겨진 액체가 고체로 상변화되고, 이로 인해서 유체주머니의 부피(두께)가 팽창하며, 팽창된 유체주머니를 이용해서 결과적으로 유볼트의 축력감소 현상을 예방할 수 있게 됨으로써, 현가장치의 내구성 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

도 1과 도 2는 본 발명에 따른 너트장치를 구비한 후륜 2축 현가장치의 사시도,
도 3과 도 4는 본 발명에 따른 유볼트 체결용 너트장치의 결합상태 사시도 및 분해사시도,
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 유볼트 체결용 너트장치의 작동 전 및 작동 후 상태의 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 유볼트 체결용 너트장치에 대해 살펴보기로 한다.

후륜 2축을 갖는 대형트럭의 후륜 현가장치는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 후륜측 프론트액슬(1) 및 후륜측 리어액슬(2)에 각각 결합되도록 장착된 한 쌍의 러버스프링(3), 전후방향으로 배치되어서 양단이 상기 러버스프링(3)을 연결하도록 결합된 복합재 스프링(4)을 포함한다.

상기 복합재 스프링(4)은 유리섬유 또는 탄소섬유가 함유된 단일품으로 형성된다.

상기 복합재 스프링(4)의 길이방향 중간부위에는 트러니언 샤프트(5)를 구비한 트러니언 베이스(6)가 위치하고, 트러니언 베이스(6)는 차체 프레임(7)과 조립되며, 트러니언 샤프트(5)에는 하부섀들(8)이 회전 가능하게 조립되고, 하부섀들(8)은 상부섀들(9)과 함께 복합재 스프링(4)의 중앙부를 유볼트(10) 및 본 발명에 따른 너트장치(20)로 체결해서 고정하게 된다.

상기 복합재 스프링(4)은 스틸재질로 된 다판의 리프 스프링과 대비하여 볼 때 온도에 따른 부피의 변화량이 큰 특성을 가지고 있는데, 통상적으로 대략 -20℃ 이하의 저온 상태가 되면 수축량이 커짐에 따라 부피 다시 말해서 상하의 높이방향에 따른 두께가 크게 줄어들게 된다.

상기와 같이 복합재 스프링(4)이 수축됨에 따라 높이방향의 부피가 줄어들게 되면 스틸 재질의 유볼트(10)의 축력이 크게 감소하는 문제가 발생하고, 유볼트(10)의 축력감소로 인해 현가부품의 자리이탈 현상 및 내구성이 급격하게 저하되는 문제가 발생하게 된다.

본 발명에 따른 실시예는 대기온도의 변화에 따라 복합재 스프링(4)이 수축해서 높이방향의 부피가 줄어드는 현상이 발생할 경우, 반대로 높이방향의 부피가 증대되는 너트장치(20)를 이용해서 유볼트(10)와 체결된 구조를 갖도록 함으로써, 유볼트(10)의 축력감소 현상을 예방하고, 이를 통해 현가장치의 내구성 향상을 도모할 수 있도록 한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명에 따른 너트장치(20)는 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이 원통형상 하우징(21); 상기 하우징(21)속에 수용되도록 설치되고, 내부에는 액체(22a)가 담겨져서 보관되며, 외부조건에 영향을 받아서 액체(22a)가 고체(22b)로 상변화시 부피가 증가할 수 있도록 신축성을 구비한 액체주머니(22); 상기 액체주머니(22)를 지지하고 커버링하는 와셔브라켓(23); 및 상기 하우징(21)과 액체주머니(22) 및 와셔브라켓(23)을 관통한 유볼트(10)와 체결되는 너트(24);를 포함한다.

상기 하우징(21)속에는 하우징(21)의 길이방향을 따라 돌출된 원통가이드(21a)에 일체로 형성되고, 상기 원통가이드(21)에 액체주머니(22) 및 와셔브라켓(23)이 끼워져서 설치되며, 상기 유볼트(10)는 원통가이드(21a)를 관통하는 형태로 설치된다.

상기 원통가이드(21a)는 액체주머니(22) 및 와셔브라켓(23)이 보다 안정되게 설치될 수 있도록 가이드 역할을 하고, 대기온도의 변화에 따라 액체주머니(22)에 담겨진 액체(22a)가 고체(22b)로 상변화시 액체주머니(22)의 부피 팽창시 가이드 역할 및 후술하는 일측와셔(23a)의 이동을 안내하는 역할을 한다.

상기 액체주머니(22)속에 담겨진 액체는 물(water)인 것이 바람직하고, 상기 액체(22a)인 물을 고체(22b)인 얼음으로 상변화시키기 위한 외부조건은 대기온도인 것이 바람직하지만, 액체(22a)와 고체(22b)가 각각 물과 얼음으로 한정되는 것은 바람직하지 않고 다양한 실시예로 구성할 수 있으며, 또한 외부조건이 대기온도로 한정되는 것은 바람직하지 않고 다양한 실시예로 할 수 있음은 물론이다.

상기 와셔브라켓(23)은 일측와셔(23a) 및 타측와셔(23b)로 구성되는데, 일측와셔(23a)는 도면에서 볼 때 유체주머니(22)의 아래쪽에 위치하는 와셔로 하우징(21)과 액체주머니(22)에 양측면이 지지되도록 설치되는 와셔이고, 타측와셔(23b)는 유체주머니(22)의 위쪽에 위치하는 와셔로 액체주머니(22)에 일측면이 지지되고 타측면에 너트(24)가 연결되는 와셔가 된다.

하우징(21)의 내부공간 및 너트(24)의 표면은 보통 거칠기가 매끄럽지 못하고 나쁜 상태를 유지하게 되는 바, 따라서 유연한 재질의 유체주머니(22)가 스틸 재질의 하우징(21) 및 너트(24)와 직접적으로 접촉할 경우 손상 또는 파손이 발생할 우려가 높다.

따라서, 본 발명은 표면의 거칠기가 아주 매끄러도록 별도 제작된 일측와셔(23a) 및 타측와셔(23b)를 사용해서 유체주머니(22)의 상하측에 유체주머니(22)와 접촉되게 구성함으로써 하우징(21) 및 너트(24)로 인한 유체주머니(22)의 손상 또는 파손을 방지하도록 한 것이다.

또한, 본 발명은 유체주머니(22)의 손상 및 파손의 예방효과를 한층 더 높이기 위해 비금속재질의 커버부재(25)를 추가로 적용한 구성으로, 상기 비금속재질의 커버부재(25)는 일측와셔(23a) 및 타측와셔(23b)에서 액체주머니(22)와 접촉하는 각각의 일면에 일체로 결합된 구조이고, 커버부재(25)로서 부직포, 고무, 플라스틱 등을 사용할 수 있다.

상기 타측와셔(23b)와 너트(24)는 일체로 형성되거나 또는 분리 가능하도록 각각 별물로 형성될 수 있는 바, 일체로 형성된 경우 부품간 공차관리 및 부품관리가 용이하고, 별물로 형성된 경우 제작의 용이성 및 유지보수에 용이한 장점이 있다.

이하, 본 발명 실시예의 작용에 대해 설명한다.

유리섬유 복합재 스프링(4)과 스틸 재질의 유볼트(10)가 함께 구비된 후륜 2축 현가장치인 경우 통상적으로 대기온도가 -20℃ 이하의 저온 상태가 되면, 복합재 스프링(4)은 수축량이 커지고, 이로 인해서 상하의 높이방향에 따른 두께(부피)는 줄어들게 된다.

즉 도 5는 대기온도가 복합재 스프링(4)의 수축에 영향을 주지 않는 정상상태로, 이때 복합재 스프링(4)의 상하 높이방향에 따른 두께(부피)는 최초 t11상태로 존재하게 되고, 액체주머니(22)의 상하 높이방향에 따른 두께(부피)는 최초 t21상태로 존재하게 된다.

도 5의 상태에서 대기온도가 -20℃ 이하의 저온 상태가 됨에 따라 복합재 스프링(4)이 수축되면 상하의 높이방향에 따른 두께(부피)는 최초 t11에서 t12로 줄어들게 된다. t11과 t12의 차이를 t13라 한다.

복합재 스프링(4)의 두께(부피)가 t11에서 t12로 줄어들게 되면, 반대로 액체주머니(22)에 담겨진 액체(22a,물)는 고체(22b,얼음)로 상변화되고, 이의 과정에서 액체주머니(22)의 상하 높이방향에 따른 두께(부피)는 최초 t21상태에서 도 6과 같은 t22상태로 팽창된다.

액체주머니(22)의 두께(부피)가 도 6과 같은 t22상태로 팽창되면, 타측와셔(23b)가 너트(24)에 의해 지지된 상태이므로 일측와셔(23a)와 하우징(21)이 복합재 스프링(4)이 있는 아래쪽 방향으로 이동하게 되고, 이로 인해서 상부새들(9)도 복합재 스프링(4)이 있는 아래쪽 방향으로 함께 이동하게 된다.(화살표 M1,M2,M3 참조)

따라서, 저온상태일 때 복합재 스프링(4)의 두께(부피)가 t11에서 t12로 감소됨에 따라 t11과 t12의 차이에 해당하는 t13의 갭은 액체주머니(22)의 팽창에 따른 일측와셔(23a)와 하우징(21) 및 상부새들(9)의 이동에 의해서 보상이 되어서 갭이 존재하지 않게 되는 바, 이 결과 저온상태에서 복합재 스프링(4)의 두께(부피)가 줄어들게 되더라도 유볼트(10)의 축력감소 현상을 예방할 수 있게 되고, 더 나아가 주변 현가부품의 자리이탈 현상 방지 및 내구성 향상을 도모할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.

4 - 복합재 스프링 8 - 하부새들
9 - 상부새들 10 - 유볼트
20 - 너트장치 21 - 하우징
21a - 원통가이드 22 - 액체주머니
22a - 액체 22b - 고체
23 - 와셔브라켓 23a - 일측와셔
23b - 타측와셔 24 - 너트
25 - 커버부재

Claims

원통형상 하우징;
상기 하우징속에 수용되도록 설치되고, 내부에는 액체가 담겨져서 보관되며, 외부조건에 영향을 받아서 액체가 고체로 상변화시 부피가 증가할 수 있도록 신축성을 구비한 액체주머니;
상기 액체주머니를 지지하고 커버링하는 와셔브라켓; 및
상기 하우징과 액체주머니 및 와셔브라켓을 관통한 유볼트와 체결되는 너트;를 포함하는 유볼트 체결용 너트장치.
청구항 1에 있어서,
상기 하우징속에는 하우징의 길이방향을 따라 돌출된 원통가이드가 일체로 형성되고;
상기 원통가이드에 액체주머니 및 와셔브라켓이 끼워지며;
상기 유볼트는 원통가이드를 관통하는 것을 특징으로 하는 유볼트 체결용 너트장치.
청구항 1에 있어서,
상기 액체주머니속에 담겨진 액체는 물이고;
상기 액체인 물을 고체인 얼음으로 상변화시키기 위한 외부조건은 대기온도인 것을 특징으로 하는 유볼트 체결용 너트장치.
청구항 1에 있어서,
상기 와셔브라켓은 일측와셔 및 타측와셔로 구성되고;
상기 일측와셔는 하우징과 액체주머니에 양측면이 지지되도록 설치되고;
상기 타측와셔는 액체주머니에 일측면이 지지되고 타측면에 너트가 연결되는 것을 특징으로 하는 유볼트 체결용 너트장치.
청구항 4에 있어서,
상기 타측와셔와 너트는 일체로 형성되거나 또는 분리 가능하도록 각각 별물로 형성된 것을 특징으로 하는 유볼트 체결용 너트장치.
청구항 4에 있어서,
상기 일측와셔 및 타측와셔에서 액체주머니와 접촉하는 각각의 일면에는 액체주머니의 손상을 방지하기 위한 비금속재질의 커버부재가 일체로 결합된 것을 특징으로 하는 유볼트 체결용 너트장치.
청구항 1에 있어서,
상기 유볼트와 너트의 체결에 의해서 복합재 스프링 및 상부새들과 하부새들은 일체로 결합되고;
상기 복합재 스프링이 대기온도의 변화에 따라 수축해서 두께가 감소하는 경우 액체주머니는 액체가 고체로 상변화함에 따라 부피가 증가하며;
상기 액체주머니의 부피 증가를 통해서 복합재 스프링의 수축량을 보상하는 것을 특징으로 하는 유볼트 체결용 너트장치.