KR102444888B1 - 조정 가능한 스프링 지지대 - Google Patents

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요젭 렌
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헨드릭 마크바르
톰 슈나이더
얀 로쓰베르크
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젯트에프 프리드리히스하펜 아게
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Abstract

본 발명은 제1 스프링 리테이너 및 제2 스프링 리테이너를 포함하는 조정 가능한 스프링 지지대에 관한 것이며, 스프링 리테이너들 중 적어도 일측 스프링 리테이너는 액추에이터에 의해 타측 스프링 리테이너에 상대적으로 축 방향으로 조정될 수 있고, 액추에이터는, 저장 용기와 연결되어 모터를 통해 구동되는 펌프를 통해 압력 매체를 공급받으며, 모터, 펌프 및 저장 용기는 하나의 구조 유닛을 형성하고, 구조 유닛은 액추에이터의 실린더 표면을 제공한다.

Description

조정 가능한 스프링 지지대
본 발명은 특허 청구항 제1항의 전제부에 따르는 조정 가능한 스프링 지지대에 관한 것이다.
DE 32 23 195 A1호에는, 제1 스프링 리테이너(spring retainer)와 제2 스프링 리테이너의 이격 간격이 압력 매체 작동형 액추에이터에 의해 변경될 수 있는 조건에서, 원하는 하중 지지 용량(load bearing capacity)을 달성하기 위해, 두 스프링 리테이너 사이에 배치되는 지지 스프링을 중심으로 제1 스프링 리테이너 및 제2 스프링 리테이너를 목표에 맞게 예압하는 조정 가능한 스프링 지지대가 공지되어 있다.
압력 매체로서는 유압 매체가 이용된다. 펌프는 저장 용기(storage container)에서 압력 매체를 액추에이터의 실린더 쪽으로 이송시킨다. 실린더 내에는 두 스프링 리테이너 중 일측 스프링 리테이너와 연결되어 있는 피스톤이 활주하는 방식으로 장착된다.
도면에서 알 수 있는 것처럼, 펌프와, 저장 용기와, 액추에이터 사이에 배관 시스템(pipeline system)이 제공되어 있다. 이런 구성 부품들의 분배의 경우, 전체 시스템이 차량 내에서 분배될 수 있고 이와 동시에 펌프 또는 저장부와 같은 개별 구성 부품들은 공간상 서로 이격되어도 차량 내에 배치될 수 있다는 장점이 있다. 그러나 그에 따라, 배관 및 조립 비용뿐 아니라 누출 위험도 증가한다.
또한, 각각의 차량 휠에 대해, 스프링 지지대를 통해 원하는 차체 레벨(vehicle body level) 또는 지지 스프링의 스프링 예압(spring preloading)을 설정할 수 있도록 하기 위해, 하나 이상의 유동 밸브가 요구된다.
본 발명의 과제는, 압력 매체 시스템을 포함하여 간단하게 조립될 수 있는 조정 가능한 스프링 지지대를 구현하는 것이다.
상기 과제는, 모터, 펌프 및 저장 용기가 하나의 유닛을 형성하는 것을 통해 해결된다. 하나의 구조 유닛으로서 완전한 압력 매체 시스템을 배치하는 것을 통해, 호스들 및 노출된 고성능 커플링들은 생략할 수 있다. 또한, 전체 조립은 간소화된다. 예컨대 하나의 휠 서스펜션에서 복수의 스프링 지지대가 이용되면, 예컨대 각각 하나의 전력 공급 단자와 하나의 CAN 버스 접속부만으로도 원하는 기능을 달성하기에 충분하다.
특히 조밀한 구조 형상은, 구조 유닛이 액추에이터의 실린더 표면을 제공하는 것을 통해 달성될 수 있다. 바람직하게는, 구조 유닛의 구성 부품인 모터, 펌프 및 저장 용기는 서로 동축으로 배치되고, 구조 유닛의 외주면은 액추에이터(13)의 실린더 표면(21)을 형성한다.
또 다른 바람직한 구현예에서, 모터, 펌프 및 저장 용기인 구성 부품들 중 적어도 2개의 구성 부품은 축 방향으로 직렬로 배치된다. 따라서, 조밀한 구조 형상 및 구성 부품들 간의 짧은 에너지 라인 연결이 달성된다.
특히 바람직한 해결책은, 저장 용기가 모터를 적어도 부분적으로 에워싸는 것을 특징으로 한다. 이런 경우, 유압 매체는 모터를 위해 냉각 기능을 담당 수행할 수 있다.
또한, 저장 용기는 모터의 구동 샤프트를 펌프 쪽으로 적어도 부분적으로 에워쌀 수 있다. 본 변형예는, 예컨대 전력 공급 장치 및 센서 시스템을 위한 가벼운 케이블 연결부들을 확보하기 위해, 2개의 "건식(dry)" 말단 측 구성 부품을 포함하는 하나의 구조 유닛을 실현하고자 할 때 제공된다.
특히 매우 조밀한 저장 용기는, 액추에이터가 동기 실린더(synchronized cylinder)로서 형성되고 저장 용기는 제1 실린더 챔버 및 제2 실린더 챔버에 의해 형성될 때 달성된다. 압력 매체 체적부(pressure medium volume)를 위한 저장 용기는 실제로 생략될 수 있는데, 그 이유는 동기 실린더가 저장 용기이기 때문이다. 그 결과, 매우 짧은 구조 유닛을 달성하게 된다.
또한, 구조 유닛은, 액추에이터를 위한 실린더 표면을 제공하는 슬리브 튜브를 포함할 수 있다. 실질적인 장점은, 이 경우 액추에이터의 외부 윤곽에 대해, 예컨대 냉각 리브(cooling rib)들 또는 보강 리브(stiffening rib)들을 제공하기 위해, 분명히 더 많은 설계 자유도가 허용된다는 것이다.
바람직하게는, 슬리브 튜브는 구조 유닛을 둘러싸고, 슬리브 튜브의 외주면은 액추에이터의 실린더 표면을 형성한다.
선택적으로, 슬리브 튜브는 적어도 구조 유닛의 구성 부품들 중 적어도 2개의 직렬로 배치된 구성 부품에 걸쳐서 연장될 수 있다. 슬리브 튜브는 예컨대 액추에이터 역시도 수용하는 스프링 지지대의 영역에만 배치한다.
또 다른 바람직한 구현예에서, 슬리브 튜브는, 예컨대 구조 유닛의 하나의 구성 부품을 그 상에 고정하기 위해, 하나 이상의 중간 바닥부를 포함할 수 있다. 이 경우, 슬리브 튜브는 실제로 구조 유닛을 위한 캐리어 카트리지(carrier cartridge)를 형성한다.
일 실시 변형예에서, 구조 유닛은 슬리브 튜브 내에 축 방향으로 변위 가능하게 지지되고, 일측 스프링 리테이너는 구조 유닛 상에 고정된다. 이 경우, 슬리브 튜브는 기능상 실린더를 형성하고 구조 유닛은 액추에이터의 피스톤을 형성한다.
바람직한 종속 청구항에 따라서, 구조 유닛은 지지 대상 부품, 예컨대 차체 또는 차량 캐빈(vehicle cabin) 상에 고정된다. 이런 배치에서, 스프링 지지대의 제어를 위한 에너지 공급 및 센서 시스템에 대한 연결은 특히 간단하다. 또한, 이 경우, 구조 유닛은 차량의 스프링 하질량(unsprung mass)에 영향을 주지 않는다.
그 대안으로, 구조 유닛이 지지 부품, 예컨대 차량 액슬 또는 차량 프레임 상에 고정될 때에도 유용할 수 있다. 이 경우, 모터 또는 펌프에서 시작되는 만일의 진동도 차체 또는 차량 캐빈으로 전달되지 않는다.
원칙상, 구조 유닛의 실린더 표면은, 액추에이터의 실린더 바닥부를 형성하는 반경 방향 단차부를 포함할 수 있다. 따라서 액추에이터의 전체 구성은 간소화된다.
본 발명은 하기의 도면 설명에 따라서 더 상세하게 설명된다.
도 1은 저장 용기 위쪽에 기계식 연결부를 포함하는 스프링 지지대를 도시한 도면이다.
도 2는 모터를 통해 지지 대상 부품 상에 고정되는 스프링 지지대를 도시한 도면이다.
도 3은 반경 방향으로 연결된 에너지 공급부를 포함하는, 도 1에 대한 변형예를 도시한 도면이다.
도 4는 환형 저장 용기를 포함하는 변형예를 도시한 도면이다.
도 5는 스프링 지지대의 구성 부품들의 또 다른 직렬 배치구조를 도시한 도면이다.
도 6은 저장 용기로서 압력 매체 챔버를 포함하는 스프링 지지대를 도시한 도면이다.
도 7은 차량 액슬들 상의 스프링 지지대를 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 10은 슬리브 튜브를 포함하는 스프링 지지대를 각각 도시한 도면이다.
도 1에는, 차량에서 차량 액슬의 영역 내 한 절개 부분이 기본적으로만 도시되어 있다. 원칙적으로, 본 발명의 적용은 상기 액슬 구조로만 국한되지 않는다. 일반적으로 이용되는 임의 구조 유형의 진동 댐퍼의 도해는 명확성을 위해 생략되었다.
본 실시예에서는 차량 액슬인 지지 부품(1)과 차체로서 도시된 지지 대상 부품(3) 사이에는 조정 가능한 스프링 지지대(5)가 배치된다. 조정 가능한 스프링 지지대(5)는 제1 스프링 리테이너(7)와; 제2 스프링 리테이너(9)와; 두 스프링 리테이너 중 일측 스프링 리테이너의 액추에이터(13)를 구비한 압력 매체 시스템(11)을; 포함한다. 스프링 리테이너(9)는 차량 액슬(1) 상에서 지지되고, 타측 스프링 리테이너(7)는 액추에이터(13)를 통해 차체(3) 상에서 지지된다.
압력 매체 시스템(11)은, 가장 단순한 실시예에서, 펌프(17)의 구동을 위한 모터(15)와, 펌프(17)에 의해 액추에이터(13)에 충전되는 압력 매체를 위한 저장 용기(19)를 포함한다.
본 실시형태에서, 3개의 주요 구성 부품인 모터(15), 펌프(17) 및 저장 용기(19)는 축 방향으로 직렬로 배치되어 하나의 연계된 구조 유닛을 형성하고, 이런 구조 유닛에서 구성 부품들은 서로 직접적으로 인접하며, 그럼으로써 거리를 극복하는 호스 또는 튜브 연결부는 존재하지 않게 된다. 따라서 3개의 구성 부품의 부분 하우징의 고정된 연결이 제공되며, 그럼으로써 구조 유닛(15; 17; 19)에 작용하는 횡력 역시도 흡수될 수 있게 된다. 또한, 모터(15)는 저장 용기(19) 및 펌프(17)에 대해 유압적으로 기밀하게 형성된다.
구조 유닛(15; 17; 19)의 외주면은 액추에이터(13)의 실린더 표면(21)을 형성한다. 또한, 구조 유닛(15; 17; 19)의 실린더 표면(21)이, 액추에이터(13)의 고정된 실린더 바닥부를 형성하는 반경 방향 단차부(23)를 포함하고, 상기 고정된 실린더 바닥부 상에서는 액추에이터 내의 작동 압력이 지지될 수 있는 점도 확인할 수 있다. 실린더 표면(21) 상에서는 밀봉되어 액추에이터 실린더(25)가 바닥부(27)로 활주하며, 그럼으로써 폐쇄된 압력 매체 챔버(29)가 존재하게 된다. 액추에이터 실린더(25) 상에는 스프링 리테이너(7)가 고정된다. 두 스프링 리테이너(7; 9) 사이에서는 지지 스프링(31)이 예압되고, 이 지지 스프링(31)의 예압은, 목표력에 지지력을 매칭시키기 위해, 두 스프링 리테이너(7; 9) 사이의 축 방향 이격 간격의 변경을 통해 조정될 수 있다.
본 예시에서, 구조 유닛(15; 17; 19)은 저장 용기(19)를 통해 지지 대상 부품 상에 기계적으로 고정된다. 차량 상에서 에너지 공급(35), 및 미도시한 센서 시스템과의 연결은 모터(15)의 개방 단부를 통해 차량 액슬(1)을 경유하여 수행된다. '차량 액슬을 경유하여'란 '액슬을 따라서', 및/또는 '액슬을 통하여'를 의미한다.
예컨대 최저 지상고를 높이기 위해 차량이 예컨대 상승되어야 한다면, 모터(15)에 의해 구동되는 펌프(17)를 통해 지지 스프링(31)의 힘에 대항하여 압력 매체는 압력 매체 챔버(29)에서 저장 용기(19) 내로 다시 이송된다. 이에 대해서는 펌프(17)와 압력 매체 챔버(29) 사이의 연결 개구부(33)가 간소화되어 표시되어 있다.
도 2에는, 도 1에서와 동일한 개별 구성 부품들의 직렬 배치구조를 갖는 구조 유닛(15; 17; 19)이 도시되어 있다. 그러나 도 1과 달리, 구조 유닛(15; 17; 19)은 모터(15)를 통해 지지 대상 부품(3) 상에 고정되어 있다. 추가 차이점은, 에너지 공급(35)이 지지 대상 부품을 경유하여 수행된다는 점에 있다. 이런 에너지 공급의 경우, 연결 라인들은 외부 영향들에 대해 특히 적합하게 보호된다.
도 3에는, 에너지 공급(35) 및 센서 시스템(37) 및 제어 장치(39)를 위한 연결 라인들을 반경 방향에서 지지 스프링(31)을 통과시켜 설치할 수도 있는 점이 도시되어 있다. 통상, 지지 스프링(31)은, 그 자체가 블록 길이(block length)까지 하중을 받지 않도록 구성된다. 이를 위해, 필요한 경우, 스프링 지지대(5)에 기능상 병렬로 연결되는 정지 버퍼들(stop buffer)이 차량 액슬(1)의 내부에 삽입된다.
추가 도면들에서 연결 라인들의 도해는 생략된다.
도 4에는, 2개의 구성 부품(15; 19)이 함께 제3 구성 부품(17)에 대해 직렬로 배치되어 있는, 구조 유닛(15; 17; 19)의 또 다른 변형예가 도시되어 있다. 여기서 저장 용기(19)는, 모터(15)를 적어도 부분적으로 에워싸는 링 실린더로서 형성된다. 작동 원리는 도 1에 대한 기재내용과 비슷하며, 그에 따라서 압력 매체는 압력 매체 챔버(29)와 저장 용기(19) 사이에서 임의대로 펌프(17)를 통해 펌핑되어 전달된다.
도 5에는, 펌프(17)-저장 용기(19)-모터(15) 구성 부품들의 직렬 배치구조를 실현할 수도 있는 점이 도시되어 있다. 이를 위해, 저장 용기(19)는, 모터(15)의 구동 샤프트(41)를 펌프(17) 쪽으로 적어도 부분적으로 에워싸는 환형 챔버로서 형성된다.
도 6에서는, 액추에이터(13)가 동기 실린더로서 형성된다. 액추에이터 실린더(25)는, 압력 매체 챔버를 2개로 분리하는 중간 바닥부(43)를 포함한다. 펌프(17)는 제1 압력 매체 챔버(45)와 제2 압력 매체 챔버(47) 사이에서 압력 매체를 이송시킨다. 이런 실시예의 경우, 지지 스프링(31)의 힘에 대항하여 스프링 리테이너 조정을 능동적으로 실행할 수 있다. 이런 작동 원리는 원칙상 가능하다. 이를 위해, 간단히 액추에이터 실린더(25)의 변위형 바닥부(27)가 스프링 리테이너(7)에 대향하는 압력 매체 챔버(29)의 단부 상에 배치되기만 하면 되거나, 또는 달리 표현하면, 실린더 표면(21) 내의 단차부(23)가 비조정 가능한 스프링 리테이너(9)의 방향으로 향하기만 하면 된다.
선택적으로, 압력 매체 챔버들(45; 47) 중 일측 압력 매체 챔버 내에는 가스 저장부(51)와 상호작용하는 분리 피스톤(49)이 배치될 수 있다. 이런 기본 원리에 의해, 심지어는 압력 매체 시스템 내의 열적 체적 변동을 보상할 수 있다. 두 압력 매체 챔버(45; 47)는 저장 용기(19)를 형성한다.
도 7에서, 좌측 반단면도에서는, 액추에이터 실린더(25)가 지지 부품(1) 상에 고정되고, 구조 유닛(15, 17, 19)은 액추에이터 실린더(25) 내에서 압력 매체 챔버(29)의 체적부 쪽으로 부동(floating) 방식으로 안내된다. 조정 가능한 스프링 리테이너(7)는 축 방향으로 구조 유닛(15; 17; 19)과 고정 연결된다. 여기서도 액추에이터(13)의 조정력은 지지 스프링(31)에 대항 작용한다.
우측 반단면도에는, 구조 유닛(15; 17; 19)이 모터(15)를 통해 지지 부품(1) 상에 고정될 수 있고 조정 가능한 스프링 리테이너(7)는 도 1 내지 도 6에서처럼 액추에이터 실린더(25) 상에 고정되어 있는 점이 도시되어 있다. 이 경우, 압력 매체 챔버(29)에서 저장 용기(19) 내로 압력 매체를 배출 펌핑하는 것을 통해, 지지 스프링(31)의 힘에 대해 스프링 리테이너 조정이 실행된다.
도 8에는, 구조 유닛(15; 17; 19)이 실린더 표면(21)을 제공하는 슬리브 튜브(53)를 포함하는, 변형예가 도시되어 있다. 실린더 표면(21) 상에는, 도 1에 따른 단차부 대신, 압력 매체 챔버 바닥부(55)가 형성된다. 압력 매체 챔버 바닥부는 별도의 부품으로서 형성될 수 있거나, 또는 슬리브 튜브(53)로 직접 형성될 수도 있다. 도 8에서, 슬리브 튜브(53)는 구조 유닛의 총 3개의 구성 부품(15; 17; 19) 모두에 걸쳐 적어도 부분적으로 연장된다. 그러나 압력 매체 챔버(29)의 전체 길이에 액추에이터 실린더(25)의 변위를 가산한 길이로 슬리브 튜브(53)를 범위 한정할 수도 있다.
도 9에는, 도 8에 대응하는 기본 구조를 포함하는 변형예가 개시되어 있다. 그에 추가로, 슬리브 튜브(53)는 하나 이상의 중간 바닥부(57)를 포함하며, 이 중간 바닥부 상에는 인접한 구성 부품들(15; 17; 19)이 축 방향으로 고정될 수 있다.
도 10에는, 도 7에 따르는 기본 원리 역시도 슬리브 튜브(53)와 함께 이용될 수 있는 점이 도시되어 있다. 이 경우, 슬리브 튜브(53)는 축 방향으로 저장 용기(19) 및/또는 펌프(17)와 고정 연결되어 조정 가능한 스프링 리테이너(7)를 지지한다.
1: 지지 부품
3: 지지 대상 부품
5: 스프링 지지대
7: 제1 스프링 리테이너
9: 제2 스프링 리테이너
11: 압력 매체 시스템
13: 액추에이터
15: 모터
17: 펌프
19: 저장 용기
21: 실린더 표면
23: 단차부
25: 액추에이터 실린더
27: 바닥부
29: 압력 매체 챔버
31: 지지 스프링
33: 연결 개구부
35: 에너지 공급
37: 센서 시스템
39: 제어 장치
41: 구동 샤프트
43: 중간 바닥부
45: 제1 압력 매체 챔버
47; 제2 압력 매체 챔버
49: 분리 피스톤
51: 가스 저장부
53: 슬리브 튜브
55: 압력 매체 챔버 바닥부
57: 중간 바닥부

Claims (13)

  1. 제1 및 제2 스프링 리테이너(7; 9)를 포함하는 조정 가능한 스프링 지지대(5)로서, 스프링 리테이너들 중 일측 스프링 리테이너(7)는 액추에이터(13)에 의해 타측 스프링 리테이너(9)에 상대적으로 축 방향으로 조정될 수 있고, 액추에이터(13)는, 저장 용기(19)와 연결되어 모터(15)를 통해 구동되는 펌프(17)를 통해 압력 매체를 공급받는, 조정 가능한 스프링 지지대에 있어서,
    모터(15), 펌프(17) 및 저장 용기(19)는 하나의 구조 유닛(15; 17; 19)을 형성하고, 상기 구조 유닛의 구성 부품인 모터(15), 펌프(17) 및 저장 용기(19)는 서로 동축으로 배치되고, 상기 구조 유닛(15; 17; 19)의 외주면은 액추에이터(13)의 실린더 표면(21)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 조정 가능한 스프링 지지대.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 모터(15), 펌프(17) 및 저장 용기(19)인 구성 부품들 중 적어도 2개의 구성 부품은 축 방향으로 직렬로 배치된 것을 특징으로 하는, 조정 가능한 스프링 지지대.
  4. 제1항에 있어서, 저장 용기(19)는 모터(15)를 적어도 부분적으로 에워싸는 것을 특징으로 하는, 조정 가능한 스프링 지지대.
  5. 제1항에 있어서, 저장 용기(19)는 모터(15)의 구동 샤프트(41)를 펌프(17) 쪽으로 적어도 부분적으로 에워싸는 것을 특징으로 하는, 조정 가능한 스프링 지지대.
  6. 제1항에 있어서, 액추에이터는 동기 실린더로 형성되고, 저장 용기(19)는 제1 실린더 챔버 및 제2 실린더 챔버에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 조정 가능한 스프링 지지대.
  7. 제1 및 제2 스프링 리테이너(7; 9)를 포함하는 조정 가능한 스프링 지지대(5)로서, 스프링 리테이너들 중 일측 스프링 리테이너(7)는 액추에이터(13)에 의해 타측 스프링 리테이너(9)에 상대적으로 축 방향으로 조정될 수 있고, 액추에이터(13)는, 저장 용기(19)와 연결되어 모터(15)를 통해 구동되는 펌프(17)를 통해 압력 매체를 공급받는, 조정 가능한 스프링 지지대에 있어서,
    모터(15), 펌프(17) 및 저장 용기(19)는 하나의 구조 유닛(15; 17; 19)을 형성하고, 상기 구조 유닛의 구성 부품인 모터(15), 펌프(17) 및 저장 용기(19)는 서로 동축으로 배치되고,
    구조 유닛(15; 17; 19)은 구조 유닛(15; 17; 19)을 둘러싸는 슬리브 튜브(53)를 갖고, 슬리브 튜브(53)의 외주면은 액추에이터(13)의 실린더 표면(21)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 조정 가능한 스프링 지지대.
  8. 제7항에 있어서, 슬리브 튜브(53)는 적어도 구조 유닛(15; 17; 19)의 구성 부품들 중 2개 이상의 직렬로 배치된 구성 부품에 걸쳐서 연장되는 것을 특징으로 하는, 조정 가능한 스프링 지지대.
  9. 제8항에 있어서, 슬리브 튜브(53)는 하나 이상의 중간 바닥부(57)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조정 가능한 스프링 지지대.
  10. 제7항에 있어서, 구조 유닛(15; 17; 19)은 슬리브 튜브(53) 내에서 축 방향으로 변위 가능하게 지지되고, 스프링 리테이너(7)는 구조 유닛(15; 17; 19) 상에 고정되는 것을 특징으로 하는, 조정 가능한 스프링 지지대.
  11. 제1항 또는 제7항에 있어서, 구조 유닛(15; 17; 19)은 지지 대상 부품(3) 상에 고정되는 것을 특징으로 하는, 조정 가능한 스프링 지지대.
  12. 제1항 또는 제7항에 있어서, 구조 유닛(15; 17; 19)은 지지 부품(1) 상에 고정되는 것을 특징으로 하는, 조정 가능한 스프링 지지대.
  13. 제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 구조 유닛의 실린더 표면(21)은, 액추에이터(13)의 실린더 바닥부를 형성하는 반경 방향 단차부(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조정 가능한 스프링 지지대.
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