KR102380630B1 - 차량의 에어스프링 장착이 용이한 보조 서스펜션구조 - Google Patents

차량의 에어스프링 장착이 용이한 보조 서스펜션구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 에어스프링 장착이 용이한 보조 서스펜션구조에 관한 것으로, 특히 차량의 메인프레임과 후륜축의 사이에 에어스프링을 구조 변경 없이 편리하게 추가로 장착하여 코일스프링으로 감당하기 어려운 승차감을 대폭 향상하고, 차량의 파손을 방지하는 신개념의 기술에 관한 것이다.
종래에 개시된 보조 서스펜션은 기존의 바디프레임을 부분적으로 구조 변경해야 함은 물론 후륜축의 상단에 에어스프링의 하단부를 용접으로 고정함으로써 구조가 매우 복잡하고, 장착비용이 많이 소용되며, 특히 차체가 협소할 경우 이러한 에어스프링의 설치가 용이하지 않은 등의 문제점이 야기된다.
본 발명은 이러한 문제점을 일소하기 위한 방안으로 에어스프링의 상단에 일체로 연결 조립한 상부 장착대를 메인프레임에 형성된 통기공을 이용하여 구조 변경없이 장착하고, 상기 에어스프링의 하단에 일체로 연결 조립한 하부 장착대를 차축에 부착된 링크브라켓에 유동방지링크와 함께 링크볼트로 관통하여 구조변경 없이 장착할 수 있도록 하는 기술을 강구함을 특징으로 한다.

Description

차량의 에어스프링 장착이 용이한 보조 서스펜션구조{Auxiliary suspension structure with easy installation of vehicle air springs}
본 발명은 차량의 메인프레임과 후륜축의 사이에 에어스프링을 구조 변경 없이 편리하게 추가로 장착하여 코일스프링으로 감당하기 어려운 승차감을 대폭 향상하고, 차량의 파손을 방지하는 신개념의 기술에 관한 것이다.
일반적으로 현가장치(suspension system)는 차축과 차체를 연결하여 주행할 때 노면에서 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달되지 않도록 하여 차체의 손상을 방지하고 승차감을 향상시킬 수 있도록 하기 위한 장치로 크게 프런트 서스펜션(일명 전방현가장치)과 리어 서스펜션(일명 후방현가장치)으로 분류된다.
이와 같은 현가장치에 사용되는 부품으로는 크게 판스프링과 코일스프링으로 구분되는데, 이 중에서 판스프링의 경우 차량의 차고가 높아져 승차감이 떨어짐과 동시에 스프링이 과도하게 휘어지게 되어 주행 중 정상적인 스프링의 텐션 작용을 이루지 못하며, 자체중량이 무겁기 때문에 그 하중이 휠에 전달되어 주행안정성이 상대적으로 저하되는 문제점이 있었다.
이에, 상기 판스프링의 문제점을 해결하기 위한 방안으로 차고문제와 승차감 저하를 극복하기 위해 대형 화물차가 아닌 일반적인 승용차량에는 판스프링 대신 코일 스프링을 많이 채택하고 있다.
상기 코일 스프링은 차체(바디프레임)과 하축(후륜축)의 사이에 구비되어 주행 중에 노면에서 받는 진동이나 충격을 해소하게 된다.
그런데 이러한 종래의 서스펜션은 코일스프링만을 사용하기 때문에 지지할 수 있는 하중이 크지 않으며, 차량에 사람이 많이 탑승하거나, 짐을 많이 싣게 되면 코일스프링의 탄성력보다 차체의 하중이 크기 때문에 코일스프링의 길이가 압축되어 차체가 낮아지게 된다.
따라서 코일스프링이 압축되게 되면 주행 중에 노면에서 받는 진동이나 충격을 안정적으로 해소할 수 없게 되어 승차감이 매우 떨어지고, 스프링에 가해지는 하중이 커져 스프링의 노후화를 촉진하며, 차체가 낮아지게 되면 과속방지턱이나 험로를 주행할 경우 차량의 하부가 부딪히게 되어 차량의 수명이 단축되는 등의 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 기존에 설치된 코일스프링에 더하여 에어스프링을 보조로 추가 장착하는 기술이 개시되고 있고, 이에 관련한 선행기술로는 「대한민국 실용신안등록 제475604호, 명칭/ 보조바퀴를 갖춘 견인차량」이 개시되고 있다.
상기 선행기술은 차체 바디프레임의 후단에 설치된 에어스프링이 팽챙과 수축을 반복하면서 충격을 흡수하게 된다.
그러나 상기 선행기술은 에어스프링을 바디프레임과 후륜축의 사이에 설치함에 있어 기존의 바디프레임을 부분적으로 구조 변경해야 함은 물론 후륜축의 상단에 에어스프링의 하단부를 용접으로 고정함으로써 구조가 매우 복잡하고, 장착비용이 많이 소용되며, 특히 차체가 협소할 경우 이러한 에어스프링의 설치가 용이하지 않은 등의 문제점이 야기된다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로 에어스프링의 상단에 일체로 연결 조립한 상부 장착대를 메인프레임에 형성된 통기공을 이용하여 구조 변경없이 장착하고, 상기 에어스프링의 하단에 일체로 연결 조립한 하부 장착대를 차축에 부착된 링크브라켓에 유동방지링크와 함께 링크볼트로 관통하여 구조변경 없이 장착할 수 있도록 하는 기술을 강구한다.
또한, 본 발명은 상기 메인프레임 및 상부 장착대의 상부 연결판 사이에 끼움 설치된 댐퍼가 진동을 2중으로 감쇠할 수 있도록 하는 기술을 강구한다.
또한, 본 발명은 운전자가 운전석에 설치된 압력게이지를 육안으로 확인하면서 리모콘을 통해 콘트롤러를 원격 제어하여 에어탱크의 에어압력을 에어스프링으로 주입하여 팽창시키거나 에어스프링의 에어압력을 유출시켜 차체 높이를 자유롭게 조절할 수 있도록 하는 기술을 강구한다.
본 발명에 따르면, 에어스프링의 상하에 각각 간편하게 연결 조립할 수 있는 전용 상, 하부 장착대를 이용하여 기존 차량의 구조 변경 없이 메인프레임 및 후륜축에 부착된 링크브라켓에 신속하고 간편하게 에어스프링을 장착하는 방법으로 보조 서스펜션을 추가로 구비함으로써 노면에서 받는 진동이나 충격을 안정적으로 해소하여 승차감을 대폭 향상하고, 기존에 설치된 코일스프링의 수명을 연장하며, 차체를 높여주어 과속방지턱이나 험로를 주행할 때 차량의 하부가 부딪힘을 방지하여 차량의 수명을 연장하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 기존 차량의 구조에 적합하도록 구조 변경 없이 보조 서스펜션의 장착이 매우 용이함으로써 전체적인 구조가 매우 간단하고, 장착비용이 적게 들며, 차체의 구조 변경에 따른 위법사항이나 안전사고를 방지하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 리모콘을 이용하여 원격으로 에어압력을 에어스프링으로 주입하거나 유출시켜 에어스프링의 팽창/수축 정도를 자유롭게 조절함으로써 차체의 높이를 탑승자나 적재량 등에 알맞도록 맞춤으로 제어할 수 있는 편의성을 제공한다.
도 1은 본 발명이 적용된 보조 서스펜션의 설치상태 정단면도
도 2는 본 발명 도 1의 A-A선 단면도
도 3은 본 발명 상부 장착대 및 하부 장착대의 사시도
도 4는 본 발명 도 1의 A-A선 확대단면도
도 5는 본 발명 보조 서스펜션의 설치상태 확대 정단면도
도 6은 본 발명 보조 서스펜션의 설치상태 평단면도
도 7은 본 발명 에어스프링의 수축상태 정단면도
도 8은 본 발명 에어스프링의 팽창상태 정단면도
도 9는 본 발명 보조 서스펜션의 작동상태를 나타낸 블럭도
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결수단을 보다 구체적으로 구현하기 위한 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체적인 구성을 첨부된 도면에 의거 개략적으로 살펴보면, 상부 장착대(10), 에어스프링(20), 하부 장착대(30)의 구성요소로 대분 됨을 확인할 수 있다.
이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀더 상세하게 설명하기로 한다.
우선적으로 본 발명은 마주하는 한 쌍의 메인프레임(2)의 전후 선단에 각각 프론트 프레임 및 리어 프레임이 일체로 연결된 프레임 바디(body on frame)를 구비하는 차량, 예를 들어 국산 쌍용자동차의 렉스톤 스포츠, 렉스턴 스포츠 칸 등과 같이 코일스프링을 서프펜션으로 사용하는 차량(1)에 전용으로 별도의 구조변경 없이 적용하여 부족한 서스펜션 기능을 보충하기 위함을 지배적인 특징으로 하는 것이다.
이러한 상기 차량(1)은 도 1과 같이 한 쌍의 메인프레임(2)의 전후 선단의 사이에는 하측에 후륜축(3)이 설치되고, 상기 후륜축(3)에 부착된 링크브라켓(4) 및 후륜축(3)의 전방 메인프레임(2)에 부착된 링크브라켓(5)의 사이에는 후륜축(3)이 전후 방향으로 움직임을 방지하기 위한 유동방지링크(6)가 연결 설치되며, 상기 후륜축(3)의 상측 메인프레임(2)에는 통기성 및 배수를 위해 메인프레임(2)의 제작과정에서 반드시 통기공(2a)이 관통 형성되고, 이러한 통기공(2a)은 메인프레임(2)의 전체 구간에 걸쳐 다수 개가 형성됨을 전제로 하며, 여기에서 본 발명은 기존의 메인프레임(2)에 형성되어 있는 통기공(2a)을 이용하여 에어스프링(20)의 상측을 간편하게 장착할 수 있게 된다.
상기 상부 장착대(10)는 에어스프링(20)의 상측을 메인프레임(2)에 장착하기 위한 매개체의 역할을 하는 것으로, 상기 메인프레임(2)의 내면에 밀착되는 장착판(11)의 하단에 외측 방향으로 상부 연결판(12)이 절곡 형성된 "L" 형상으로 이루어진다.
그리고 상기 장착판(11)에는 수직 상으로 메인프레임(2)의 통기공(2a)과 일치하는 장공(13)이 상하로 형성됨으로써 상기 장착판(11)은 메인프레임(2)의 내면에 밀착된 상태에서 도 1 및 도 6과 같이 장공(13) 및 상기 메인프레임(2)에 형성된 통기공(2a)을 장착볼트(14)가 동시에 관통하여 너트(15)가 결합됨으로써 별도의 구조변경 없이 일체로 장착되고, 상기 장착판(11)의 하단에 외측 방향으로 수평 절곡 형성된 상부 연결판(12)은 메인프레임(2)의 하측을 감싸는 구조를 갖는다.
이러한 상기 상부 연결판(12)에는 메인프레임(2)에 상부 장착판(11)을 장착하기 이전에 미리 에어스프링(20)의 상측이 일체로 연결 조립되고, 에어스프링(20)의 하측은 하부 장착대(30)의 하부 연결판(32)에 일체로 연결 조립된다.
여기에서 상기 에어스프링(20)은 도 7 및 도 8과 같이 상부 연결판(12)에 간격을 두고 형성된 한 쌍의 조립홀(16)을 관통하는 조립볼트(21)가 나사결합되는 상부 커버플레이트(22) 및 상기 하부 연결판(32)에 형성된 간격을 두고 형성된 한 쌍의 조립홀(36)을 관통하는 조립볼트(21)가 나사결합되는 의 사이에 에어압력이 채워지는 고무 벨로우즈(24)가 일체로 연결 설치된 세부 구성으로 이루어진다.
즉 상기 에어스프링(20)은 이미 시중에 널리 유통중인 제품으로써 상부 커버플레이트(22) 및 하부 커버플레이트(23)에는 한 쌍의 나사홀(22a)(23a)이 이미 형성되어 있는 것으로, 본 발명에서는 이러한 한 쌍의 나사홀(22a)(23a)과 일치하는 한 쌍의 조립홀(16)(36)이 상부 연결판(12) 및 하부 연결판(32)에 각각 형성됨으로써 별도의 드릴링 작업 없이 에어스프링(20)을 상부 장착대(10) 및 하부 장착대(30)와 간편하게 일체로 연결 조립할 수 있게 된다.
상기 하부 장착대(30)는 에어스프링(20)의 하측을 후륜축(3)에 부착된 링크브라켓(4)에 장착하기 위한 매개체의 역할을 하는 것으로, 상기 에어스프링(20)의 하단에 연결 조립되는 하부 연결판(32)의 전방 선단에 하향으로 전면판(33)이 절곡 형성된 "ㄱ" 형상으로 이루어지고, 상기 전면판(33)의 후면에는 장착브라켓(34)이 일체로 부착되는 구조를 갖는다.
그리고 이러한 장착브라켓(34)은 도 4와 같이 "ㄷ" 형상으로 이루어진 링크브라켓(4)의 일 측면에 밀착된 상태에서 링크브라켓(4), 유동방지링크(6)의 링크엔드(6a)와 함께 링크볼트(7)로 관통되고, 링크볼트(7)에 너트(8)가 나사결합됨으로써 링크브라켓(4)에 어떠한 구조 변경 없이 일체로 장착될 수 있게 된다.
따라서 기존 차량(1)의 구조에 적합하도록 구조 변경 없이 보조 서스펜션의 장착이 매우 용이함으로써 전체적인 구조가 매우 간단하고, 장착비용이 적게 들며, 차체의 구조 변경에 따른 위법사항이나 안전사고를 방지하는 특별한 효과를 제공할 수 있게 된다.
한편, 상기 상부 연결판(12)의 중앙에는 에어스프링(20)에 에어압력을 주입하는 에어호스(25)를 연결하기 위한 통로인 에어호스 통공(17)이 추가로 형성되고, 이러한 에어호스 통공(17)을 관통하는 에어호스(25)는 선단에 결합된 에어니플(26)이 상기 에어스프링(20)의 상부 커버플레이트(22) 중앙에 형성된 나사체결부(22b)에 나사결합됨으로써 상기 에어니플(26)은 고무 벨로우즈(24)의 내부로 에어를 원활하게 주입하거나 유출할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 상기 메인프레임(2) 및 에어스프링(20)의 사이에서 발생하는 진동을 2중으로 감쇠할 수 있도록 하는 기술이 추가로 접목된다.
이를 위한 기술구성으로 상기 메인프레임(2)의 하부 및 상부 연결판(12)의 사이 공간에는 도 4와 같이 진동을 감쇠하는 댐퍼(40)가 추가로 끼움 설치됨으로써 에어스프링(20)에 의한 승차감 향상을 더욱더 도모할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 리모콘(50)을 통해 콘트롤러(60)를 원격 제어하여 에어스프링(20)의 에어압력을 제어하는 방식으로 차체의 높이를 자유롭게 조절할 수 있도록 하는 기술이 추가로 접목된다.
이를 위한 기술구성으로 도 9와 같이 콤프레셔(70)에서 생산된 에어압력은 에어탱크(80)에 압축 저장되고, 이러한 에어압력의 주입이나 유출은 운전자가 운전석에 설치된 압력게이지(90)를 육안으로 확인하면서 리모콘(50)을 통해 콘트롤러(60)를 원격 제어함으로 에어탱크(80)의 내의 에어압력을 선택적으로 상기 에어스프링(20)으로 주입하여 팽창시키거나 에어스프링(20)의 에어압력을 외부로 유출할 수 있게 된다.
따라서 상기 에어스프링(20)의 팽창이나 수축 정도에 따라 차체의 높이를 자유롭게 조절하여 차량의 파손을 방지함은 물론 사람이 많이 타거나 적재량이 증가하더라도 안정된 승차감을 항상 발휘하는 효과를 제공한다.
1: 차량 2: 메인프레임
2a: 통기공 3: 후륜축
4, 5: 링크브라켓 6: 유동방지링크
6a: 링크엔드 7: 링크볼트
8, 15: 너트 10: 상부 장착대
11: 장착판 12: 상부 연결판
13: 장공 14: 장착볼트
16, 36: 조립홀 17: 에어호스 통공
20: 에어스프링 21: 조립볼트
22: 상부 커버플레이트 23: 하부 커버플레이트
24: 고무 벨로우즈 25: 에어호스
26: 에어니플 30: 하부 장착대
32: 하부 연결판 33: 전면판
34: 장착브라켓 40: 댐퍼
50: 리모콘 60: 콘트롤러
70: 콤프레셔 80: 에어탱크
90: 압력게이지

Claims (5)

  1. 마주하는 한 쌍의 메인프레임(2)의 후방 하측에 후륜축(3)이 설치되고, 상기 후륜축(3)에 부착된 링크브라켓(4) 및 후륜축(3)의 전방 메인프레임(2)의 사이에 유동방지링크(6)가 연결 설치된 차량(1)에 있어서,
    상기 메인프레임(2)의 내면에 밀착되는 장착판(11)에 형성된 장공(13) 및 상기 메인프레임(2)에 형성된 통기공(2a)을 장착볼트(14)가 관통하여 일체로 장착되고, 상기 장착판(11)의 하단에 외측 방향으로 수평 절곡 형성된 상부 연결판(12)은 메인프레임(2)의 하측을 감싸는 구조를 갖는 상부 장착대(10)와;
    상기 상부 연결판(12)에 상측이 일체로 연결 조립되고, 하측은 하부 장착대(30)의 하부 연결판(32)에 일체로 연결 조립되는 에어스프링(20)과;
    상기 에어스프링(20)의 하단에 연결 조립되는 하부 연결판(32)의 전방 선단에 하향으로 절곡 형성된 전면판(33)의 후면에 장착브라켓(34)이 일체로 부착되고, 상기 장착브라켓(34)은 링크브라켓(4)의 측면에 밀착된 상태에서 링크브라켓(4), 유동방지링크(6)의 링크엔드(6a)와 함께 링크볼트(7)로 관통하여 일체로 장착되는 구조를 갖는 하부 장착대(30)로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 에어스프링 장착이 용이한 보조 서스펜션구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 에어스프링(20)은 상부 연결판(12)에 형성된 한 쌍의 조립홀(16)을 관통하는 조립볼트(21)가 나사결합되는 상부 커버플레이트(22) 및 상기 하부 연결판(32)에 형성된 한 쌍의 조립홀(36)을 관통하는 조립볼트(21)가 나사결합되는 하부 커버플레이트(23)의 사이에 에어압력이 채워지는 고무 벨로우즈(24)가 일체로 연결 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 에어스프링 장착이 용이한 보조 서스펜션구조.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 상부 연결판(12)의 중앙에 형성된 에어호스 통공(17)을 관통하여 에어스프링(20)의 상부 커버플레이트(22) 중앙에 형성된 나사체결부(22b)에는 에어호스(25)의 선단에 결합된 에어니플(26)이 나사결합되고, 상기 에어니플(26)은 고무 벨로우즈(24)의 내부로 에어를 주입하거나 유출하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어스프링 장착이 용이한 보조 서스펜션구조.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 메인프레임(2)의 하부 및 상부 연결판(12)의 사이 공간에는 진동을 감쇠하는 댐퍼(40)가 추가로 끼움 설치된 것을 특징으로 하는 차량의 에어스프링 장착이 용이한 보조 서스펜션구조.
  5. 제 1항에 있어서,
    운전자는 운전석에 설치된 압력게이지(90)를 육안으로 확인하면서 리모콘(50)을 통해 콘트롤러(60)를 원격 제어하여 콤프레셔(70)에서 생산된 에어압력이 압축 저장된 에어탱크(80)의 내의 에어압력을 선택적으로 상기 에어스프링(20)으로 주입하여 팽창시키거나 에어스프링(20)의 에어압력을 외부로 유출시켜 차체의 높이를 자유롭게 조절하는 것을 특징으로 하는 차량의 에어스프링 장착이 용이한 보조 서스펜션구조.
KR1020210179704A 2021-12-15 2021-12-15 차량의 에어스프링 장착이 용이한 보조 서스펜션구조 KR102380630B1 (ko)

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Citations (5)

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KR19980024049U (ko) * 1996-10-31 1998-07-25 양재신 버스의 에어 스프링 마운팅장치
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US20140197615A1 (en) * 2013-01-16 2014-07-17 Hendrickson Usa, L.L.C. Directional damper for heavy-duty vehicle axle/suspension systems

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