KR102337854B1 - 이중 벨로우즈 구조가 채용된 에어서스펜션 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이중 벨로우즈 구조가 체용된 에어서스펜션에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차체에 연결되는 탑포트부; 상기 탑포트부에 하부에 배치되어 노면으로부터 진동을 감쇄시키기 위한 댐퍼; 상기 탑포트부와 상기 댐퍼에 연결되고, 에어가 채워지는 충진공간을 형성하는 벨로우즈; 및 상기 벨로우즈에 하부 부분에 형성되는 롤링노브가 수용되는 가이드튜브;를 포함하여 이루어지되, 상기 벨로우즈는 상부 부분을 뒤집어 중첩영역을 형성하여 카다닉 모션과 비틀림 거동을 흡수하기 위한 보강겹침부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉 본 발명은 벨로우즈와 일체로 성형되는 보강겹침부를 형성하고, 이 보강겹침부를 뒤집어 카다닉 모션 및 비틀림 거동을 흡수하기 위한 중첩영역을 형성함으로써 기존의 카다닉 폴더의 기능을 대체하고, 이를 통해 생산공정을 단순화와 부품수를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 양산성을 향상시킬 수 있는 이중 벨로우즈 구조가 채용된 에어서스펜션을 제안하고자 한다.

Description

이중 벨로우즈 구조가 채용된 에어서스펜션{Air suspension with double bellows structure}

본 발명은 벨로우즈와 일체로 성형되는 보강겹침부를 형성하고, 이 보강겹침부를 뒤집어 카다닉 모션 및 비틀림 거동을 흡수하기 위한 중첩영역을 형성함으로써 기존의 카다닉 폴더의 기능을 대체하고, 이를 통해 생산공정을 단순화와 부품수를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 양산성을 향상시킬 수 있는 이중 벨로우즈 구조가 채용된 에어서스펜션에 관한 것이다.

통상적으로 자동차에 있어서의 서스펜션은 바디 및 섀시와 휠 또는 휠 어셈블리 사이에 마련되며, 이 두 강체를 복수의 조합된 스프링 및 댐퍼 조립체를 이용하여 외력을 섀시에 완충시켜 전달하는 장치이다. 크게, 상하 방향으로 스프링과 유압 쇽 업소버 등을 통해 노면의 불규칙한 외력을 받아낼 수 있도록 설계된다.

최근 들어, 종래의 강체 스프링을 대체하여, 에어스프링을 형성하는 벨로우즈가 마련되고, 이의 체적을 변화시켜 스프링 상수를 가변시켜 상황에 맞게 안락한 승차감을 도모하는 에어서스펜션에 대한 연구 개발이 활발한 상황이다.

에어서스펜션은 강체 스프링 방식에 비해, 탄성 기능이 우수하고 미세 진동에 대한 대응이 우수한 장점이 있다.

에어서스펜션은 크게 보면, 차체와 연결되는 부분, 즉 쇼버 마운트에 댐퍼 쇼버 및 피스톤이 마련되고, 댐퍼 쇼버와 피스톤 사이에 에어 버킷 또는 에어챔버를 형성하여, 종래의 강체 스프링의 기능을 에어스프링이 대체될 수 있도록 구성된다.

이 경우 에어스프링은 일반적으로 벨로우즈라 불리는 주름관 타입의 외피부재에 의해 길이가 조절되면서, 내부에 에어가 충진되는 충진공간 즉, 에어스프링이 마련될 수 있다. 그리고 이러한 충진공간은 기밀성이 무엇보다 중요하고 누기가 차단되어야 하므로 충진공간의 접합부 또는 연결부에는 클램핑링이 마련된다.

상기한 바와 같이 구성되는 에어서스펜션의 경우 톱포트와 가이드튜브 사이의 영역에 배치되는 상부 벨러우즈 부분에 카다닉 폴더를 설치하여 카다닉 모션이나 비틀림 거동을 흡수하게 된다. 이 경우 카다닉 폴더는 고무 소재로 이루어져 탑포트와 상단 벨로우즈 및 가이드튜브와의 클램핑 및 이탈을 방지하기 위한 형상으로 설계되어야 한다.

이러한 카다닉 폴더의 형상 특성상 카렌더링 공정에서 생산이 어렵기 때문에 별도의 띠 형상으로 제단하여 같은 고무 소재의 벨로우즈에 접합 후 금형에 투입하여 생산하기 때문에 양산성이 떨어질 뿐만 아니라, 재료대비 임률에 대한 단가가 높은 단점이 있다.

또한 카다닉 폴더를 적용하는 경우 카다닉 모션 부분에서 부품 현상을 방지하기 위해 외측에 서포트링을 추가적으로 배치시켜야 하는 문제 또한 있다.

즉 기존의 카다딕 폴더를 적용하는 경우에는 제조공정상으로 복잡할 뿐만 아니라, 추가적으로 부품수가 늘어나는 문제가 있다.

일본 등록특허 제5050708호(2012.08.03. 등록)

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

벨로우즈와 일체로 성형되는 보강겹침부를 형성하고, 이 보강겹침부를 뒤집어 카다닉 모션 및 비틀림 거동을 흡수하기 위한 중첩영역을 형성함으로써 기존의 카다닉 폴더의 기능을 대체하고, 이를 통해 생산공정을 단순화와 부품수를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 양산성을 향상시키고자 하는 것을 하나의 목적으로 한다.

본 발명은 보강겹침부의 하단에 벤딩부를 구비하고, 또한 벨로우즈 내측에 보강겹침부의 밴딩부와의 상호 작용을 하는 서포트링을 도입함으로써 기밀유지 및 고정력을 부여하여 제품의 신뢰성을 높이고자 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.

본 발명은 보강겹침부와 벨로우즈가 겹쳐지는 중첩영역에 띠 모양의 보강부를 형성하여 중첩영역이 심하게 부풀거나, 또는 변형을 방지함으로써 내구성을 향상시키고자 하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.

본 발명에 따른 이중 벨로우즈 구조가 채용된 에어서스펜션은 차체에 연결되는 탑포트부; 상기 탑포트부에 하부에 배치되어 노면으로부터 진동을 감쇄시키기 위한 댐퍼; 상기 탑포트부와 상기 댐퍼에 연결되고, 에어가 채워지는 충진공간을 형성하는 벨로우즈; 및 상기 벨로우즈에 하부 부분에 형성되는 롤링노브가 수용되는 가이드튜브;를 포함하여 이루어지되, 상기 벨로우즈는 상부 부분을 뒤집어 중첩영역을 형성하여 카다닉 모션과 비틀림 거동을 흡수하기 위한 보강겹침부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 벨로우즈의 내측에는 상기 보강겹침부의 하단부를 지지하기 위한 서포트링이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 보강겹침부의 하단부에는 상기 가이드튜브의 내측 또는 외측에 배치되어 상기 서포트링과의 상호 작용을 통한 밀봉성능 및 조임력을 향상시키기 위한 밴딩부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 보강겹침부에는 상기 중첩영역 부위를 보강하기 위한 보강부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 보강부의 두께는 상기 중첩영역에 해당하는 상기 벨로우즈 또는 상기 보강겹침부, 또는 이들 모두의 두께보다 두껍게 성형되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 벨로우즈와 일체로 성형되는 보강겹침부를 형성하고, 이 보강겹침부를 뒤집어 카다닉 모션 및 비틀림 거동을 흡수하기 위한 중첩영역을 형성함으로써 기존의 카다닉 폴더의 기능을 대체하고, 이를 통해 생산공정을 단순화와 부품수를 절감할 뿐만 아니라, 양산성을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명은 보강겹침부의 하단에 벤딩부를 구비하고, 또한 벨로우즈 내측에 보강겹침부의 밴딩부와의 상호 작용을 하는 서포트링을 도입함으로써 기밀유지 및 고정력을 부여하여 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.

또한 본 발명은 보강겹침부와 벨로우즈가 겹쳐지는 중첩영역에 띠 모양의 보강부를 형성하여 중첩영역이 심하게 부풀거나, 또는 변형을 방지함으로써 내구성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이중 벨로우즈 구조가 채용된 에어서스펜션을 나타내는 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 에어서스펜션의 보강중첩부를 나타내는 확대도,
도 3은 본 발명에 따른 에어서스펜션의 밴딩부를 나타내는 확대도,
도 4는 본 발명에 따른 에어서스펜션의 보강부를 나타내는 확대도.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시례를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.

먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시례를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 이중 벨로우즈 구조가 채용된 에어서스펜션은 탑포트부(10)와, 댐퍼(20)와, 벨로우즈(30) 및 가이드튜브(40)를 포함하여 구성된다.

먼저 본 발명에 따른 에어서스펜션은 차체 및 섀시에는 주로 서스펜션 집합체의 하중을 지지하는 댐퍼마운트 또는 탑마운트가 구비되고, 댐퍼마운트에 결합되는 일체의 부품 어셈블리 예컨대, 범퍼스토퍼나 리텐션밸브 등을 포함하여 탑포트부(10)로 통칭될 수 있다. 이와 같은 탑포트부(10)는 통상적인 에어서스펜션의 구조를 그대로 채용할 것으로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 댐퍼(20)는 탑포트부(10)에 연결되는 피스톤(23)이 구비된 실린더(21)와, 실린더(21)를 감싸는 원통부(25)를 포함하여 구성된다.

이와 같은 댐퍼(20)는 자동차의 바퀴 및 바퀴집합체 예컨대, 맥퍼슨 스트럿 조립체나 5링크절 구조로 이루어질 수 있고, 차체 하부의 로워암이나 동력축에 직접 연결될 수 있다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 벨로우즈(30)는 탑포트부(10)와 댐퍼(20)를 연결하여 에어를 선택적으로 체류시키기 위한 충진공간(S)을 형성하게 된다.

이를 위해 벨로우즈(30)는 상단부가 탑포트부(10)에 연결되고, 하단부는 실린더댐퍼(20)의 원통부(25) 상단에 연결된다. 이 경우 벨로우즈(30)와의 연결부위는 클램핑링과 같은 클램핑구(C)를 이용하여 실링구조를 구현함으로써 벨로우즈(30)는 충진공간(S)을 외부와 격리시키고, 누기를 방지하는 역할을 하게 된다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 가이드튜브(40)는 원통형 형상으로 이루어져 댐퍼(20)와 벨로우즈(30)가 내부에 배치된다.

이 경우 가이드튜브(40)는 댐퍼의 원통부(25)보다 직경이 크게 형성되어 가이드튜브(40)와 댐퍼의 원통부(25) 사이 공간에서 벨로우즈(30)의 롤링로브가 거동을 할 수 있도록 구성된다. 이때 가이드튜브(40)의 상단부는 벨로우즈(30)의 상단부에 전술한 바와 같은 클램핑구(C)에 의하여 조립될 수 있다.

상기한 바와 같이 구성에서 기존의 에어서스펜션은 톱포트부(10)와 가이드튜브(40) 사이의 영역에 배치되는 상부 벨로우즈(30) 부분에 카다닉 폴더를 설치하여 카다닉 모션이나 비틀림 거동을 흡수하게 된다. 이 경우 카다닉 폴더는 고무 소재로 이루어져 탑포트부(10)와 상단 벨로우즈(30) 및 가이드튜브(40)와의 클램핑 및 이탈을 방지하기 위한 형상으로 설계되어야 한다.

이러한 카다닉 폴더의 형상 특성상 카렌더링 공정에서 생산이 어렵기 때문에 별도의 띠 형상으로 제단하여 같은 고무 소재의 벨로우즈에 접합 후 금형에 투입하여 생산하기 때문에 양산성이 떨어질 뿐만 아니라, 재료대비 임률에 대한 단가가 높은 단점이 있다.

또한 카다닉 폴더를 적용하는 경우 카다닉 모션 부분에서 부품 현상을 방지하기 위해 외측에 별도의 서포트링을 추가적으로 배치시켜야 한다는 점에서 부품수가 늘어나는 문제 또한 있다.

본 발명에서는 벨로우즈(30)의 상부 부분을 일체로 성형된 보강겹침부(50)를 통해 이중 구조의 벨로우즈(30)를 채용함으로써 기존의 문제점을 해결하고자 한다. 이하에서는 이를 구현하기 위한 보강겹침부(50)에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 보강겹침부(50)는 벨로우즈(30)와 일체로 성형되어 벨로우즈(30)의 조립 시, 뒤집혀 벨로우즈(30)의 상부 부분과 겹쳐져 중첩영역(OR)을 형성하게 된다.

이 경우 보강겹침부(50)에 의하여 형성되는 중첩영역(OR)에서 보강겹침부(50)는 기존의 카다닉 폴더의 역할을 대체하게 된다. 즉 보강겹침부(50)는 카다닉 모션과 비틀림 거동을 흡수하게 된다.

상기한 바와 같은 보강겹침부(50)는 기존의 카다닉 폴더와 달리 벨로우즈(30)와 일체로 성형되어 조립 시, 보강겹침부(50)를 단순히 뒤집어 하방으로 배치시킴으로써 벨로우즈(30)의 상부 부분과 보강겹침부(50)가 겹쳐져 중첩영역(OR)을 형성하게 된다. 이는 별도로 제작되는 카다닉 폴더를 벨로우즈(30)와 접합 후, 금형에 투입하여 성형하게 되고, 또한 탑포트부(10)와 상단 벨로우즈(30) 및 가이드튜브(40)와의 클램핑 및 이탈을 방지하기 위한 형상으로 설계되어야 하는데 반하여, 본 발명에 따른 보강겹침부(50)는 벨로우즈(30)의 성형 시 일체로 형성된다는 점에서 제조공정을 단순화할 수 있게 된다.

또한 기존의 카다닉 폴더의 경우 상하를 기준으로 대략 중심부분에 카다닉 폴더 서포트링을 추가적으로 구비하여 카다닉 폴더 부분에서 부품 현상이나, 심한 변형을 지지하도록 하게 되는데, 본 발명에서는 이러한 추가 부품을 도입을 방지하기 위해 도 4에 도시된 바와 같이 보강겹침부(50)에 보강부(53)를 더 구비할 수 있다.

아울러 보강부(53)는 상기 기능 이외에도 충접영역(OR)에서 벨로우즈(30)와 보강겹침부(50)가 접촉되지 않고, 분리되는 것을 방지함으로써 보강효과를 유지할 수 있도록 한다.

즉 보강부(53)는 중첩영역(OR) 부위를 보강하기 위해 상하를 기준으로 보강겹침부(50)의 중심부에 티 모양으로 구성되되, 강성을 보강하기 위해 벨로우즈(30) 또는 보강겹침부(50), 또는 이들 모두의 두께보다 두껍게 성형될 수 있다. 즉 보강부(53) 역시 벨로우즈(30)의 성형 시, 일체로 성형되되, 그 두께는 벨로우즈(30) 및 보강겹침부(50)의 두께보다 더 두꺼워지도록 성형하게 된다. 이러한 보강부(53)는 기존의 카다닉 폴더와 같이 별도의 서포트링(60)을 도입할 필요가 없을 뿐만 아니라, 그 기능을 그대로 수행하는 보강부(53)가 벨로우즈(30)와 일체로 성형된다는 점에서 부품수를 절감하는 효과를 얻을 수 있게 된다. 이러한 보강부(53)는 중첩영역(OR)에 복수로 구비되는 것도 가능하므로, 중첩영역의 길이가 증대되는 경우 보강기능을 충실히 할 수 있도록 복수로 형성되는 것도 바람직하다.

이는 기존 카다닉 폴더의 상단과 벨로우즈(30) 상단, 카다닉 폴더 하단에 링 형태의 클램핌구(C)에 의하여 고정되고, 추가적으로 카다닉 폴더 서포트링이 도입된다.

이와 달리 본 발명에 따른 보강겹침부(50)는 중첩영역(OR) 상단에 링 형태의 클램핌구(C)에 의하여 고정되고, 중첩영역(OR) 하단은 후술할 서포트링(60)에 의하여 고정된다.

즉 본 발명에 따른 보강겹침부(50)를 도입함으로써 카다닉 폴더와 카다닉 폴더 서포트링이 삭제하는 것이 가능하게 되어 부품수를 2개소 절감하는 효과를 얻을 수 있다.

한편 전술한 바와 같이 벨로우즈(30)의 내측에는 보강겹침부(50)의 하단부를 지지하기 위한 서포트링(60)이 구비되어 중첩영역(OR)의 하단부를 지지하여 고정시키게 된다.

이 경우 도 3의 도시와 같이 보강겹침부(50)의 하단부에는 가이드튜브(40)의 내측 또는 외측에 배치되어 서포트링(60)과의 상호 작용을 통한 조임력을 향상시키기 위한 밴딩부(51)가 더 구비될 수 있다.

이러한 밴딩부(51)가 가이드튜브(40) 내측에 배치되는 경우에는 도 3의 (a)의 도시와 같이 벨로우즈(30)의 외측면과 가이드튜브(40) 내측면 사이에 위치하게 되고, 이때 서포트링(60)과 함께 벨로우즈(30)와의 접촉력을 향상시킬 수 있다.

이와 달리 밴딩부(51)가 가이드튜브(40) 외측에 배치되는 경우에는 도 3의 (b)의 도시와 같이 서포트링(60)과 함께 벨로우즈(30)와 가이드튜브(40)와의 접촉력을 향상시킬 수 있다.

즉 밴딩부(51)는 보강겹침부(50)의 하단에 배치되는 중첩영역(OR)의 하단에서 조임력을 향상시킴으로써 고정력은 물론이고, 서포트링(60) 및 보강겹침부(50)의 이탈을 방지할 수 있다는 점에서 제품의 신뢰성을 확보할 수 있다,

이 경우 밴딩부(51)는 두께을 보강겹침부(50)보다 두껍게 형성하거나, 또는 보강겹침부(50)의 지름보다 작게 형성하여 조임력을 형성할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 밴딩부(51) 역시 별도의 추가 구성품으로 도입되는 것이 아니라, 벨로우?? 성형 시, 일체로 성형될 수 있다는 점에서 상기한 바와 같은 이점을 그대로 보유할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 이중 벨로우즈(30) 구조가 채용된 에어서스펜션은 벨로우즈(30)와 일체로 성형되는 보강겹침부(50)를 형성하고, 이 보강겹침부(50)를 뒤집어 카다닉 모션 및 비틀림 거동을 흡수하기 위한 중첩영역(OR)을 형성함으로써 기존의 카다닉 폴더의 기능을 대체하고, 이를 통해 생산공정을 단순화와 부품수를 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 양산성을 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일실시례를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시례가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

S : 충진공간 OR : 중첩영역
C : 클램핌구
10 : 탑포트부
20 : 댐퍼
21 : 실린더 23 : 피스톤
25 : 원통부
30 : 벨로우즈
40 : 가이드튜브
50 : 보강겹침부
51 : 밴딩부 53 : 보강부
60 : 서포트링

Claims (5)

1. 차체에 연결되는 탑포트부(10);
   상기 탑포트부(10)에 하부에 배치되어 노면으로부터 진동을 감쇄시키기 위한 댐퍼(20);
   상기 탑포트부(10)와 상기 댐퍼(20)에 연결되고, 에어가 채워지는 충진공간(S)을 형성하는 벨로우즈(30); 및
   상기 벨로우즈(30)에 하부 부분에 형성되는 롤링노브가 수용되는 가이드튜브(40);를 포함하여 이루어지되,
   상기 벨로우즈(30)는 상부 부분을 뒤집어 중첩영역(OR)을 형성하여 카다닉 모션과 비틀림 거동을 흡수하기 위한 보강겹침부(50)를 더 포함하고,
   상기 벨로우즈(30)의 내측에는 상기 보강겹침부(50)의 하단부를 지지하기 위한 서포트링(60)이 더 구비되며,
   상기 보강겹침부(50)의 하단부에는 상기 가이드튜브(40)의 내측 또는 외측에 배치되어 상기 서포트링(60)과의 상호 작용을 통한 밀봉성능 및 조임력을 향상시키기 위한 밴딩부(51)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 이중 벨로우즈 구조가 채용된 에어서스펜션.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 보강겹침부(50)에는 상기 중첩영역(OR) 부위를 보강하기 위한 보강부(53)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 이중 벨로우즈 구조가 채용된 에어서스펜션.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 보강부(53)의 두께는 상기 중첩영역(OR)에 해당하는 상기 벨로우즈(30) 또는 상기 보강겹침부(50), 또는 이들 모두의 두께보다 두껍게 성형되는 것을 특징으로 하는 이중 벨로우즈 구조가 채용된 에어서스펜션.

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