KR19980031761U - 차량의 복합재료 판 스프링 - Google Patents

Abstract

개시한 내용은 복합재료의 단판을 차체에 조립시 스프링과 접하는 차축의 지지부 길이를 원하는 영역만큼 변경하여 스프링의 작용하중 영역에 따른 스프링 상수를 가변시킬 수 있도록 한 차량의 복합재료 판 스프링에 관한 것이다.

본 고안에 따른 판 스프링은 복합재료 단판스프링으로 형성되며, 차축과 복합재료 단판스프링의 체결부 하측에 스프링 길이방향으로 장착되며, 하중 영역별로 원하는 스프링 상수를 얻을 수 있도록 겹판스프링 기능을 제공하는 차체 연결부 보조수단을 포함한다. 따라서, 화물수송차량이 받는 충격이나 진동을 완화하는 효과를 갖는다.

Description

차량의 복합재료 판 스프링

본 고안은 화물수송차량등의 차축에 작용하는 하중을 완화시키는 판스프링에 관한 것으로, 특히 복합재료 단판 스프링에 겹판 스프링의 역할을 할 수 있는 차체 연결부 보조판을 채용하여 하중 영역별로 원하는 스프링 상수를 얻을 수 있도록 한 차량의 복합재료 판 스프링에 관한 것이다.

일반적으로, 차축과 프레임을 연결하는 현가장치에서, 바퀴에 가해지는 충격이나 진동을 완화하고 차체에 전달되지 않도록 하기 위해 차축과 프레임 사이에 판스프링이 설치된다.

이때, 판스프링은 수송차량의 경량화에 의한 연비 향상 및 승차감 향상 등의 고성능화를 위해 기존 금속 판(LEAF)스프링 대신에 도1에 도시한 바와 같이 스프링 아이(22)가 볼트(23)에 의해 조립된 섬유강화 복합재료(FRP)의 판스프링(21)이 제안되어 사용되고 있다. 복합재료 판스프링은 제조 특성상 기존 금속과는 달리 스프링 길이에 따라 단면적을 변화시켜 주므로 금속 겹판 스프링과 같이 길이방향의 최적 설계가 가능하다. 그러나, 스프링의 작용하중 영역에 따라 스프링 상수를 다르게 해야 할 경우에는 복합재료 단판 스프링으로는 그 특성을 만족할 수 없다.

종래의 화물수송차량용 섬유강화 복합재료 판 스프링의 경우, 스프링의 길이방향에 따라 폭과 두께가 균일하거나 스프링의 강성을 조절하여 승차감을 향상시키기 위하여 단면적을 일정하게 유지하고, 폭을 스프링 중심에서 양 끝단으로 갈수록 증가시키고 두께를 감소시키는 형상을 가지는 단판스프링을 사용하고 있다.

이러한 단판 스프링은 단판이면서도 기존의 금속스프링의 겹판 스프링과 동일한 성능을 가지며, 경량화 효과를 크게 향상시킬 수 있는 장점이 있는 반면에, 소형트럭등에서 화물을 적재하지 않은 빈차일 때와 화물을 적재했을 때에 스프링에 작용하는 하중 영역별로 스프링 상수가 다를 경우에는 복합재료 단판 스프링과 같이 하나의 스프링 상수를 가지는 스프링으로는 충격이나 진동 완화를 신뢰성있게 만족시키기가 어렵다. 따라서, 이와 같은 복합재료 단판 스프링의 단점을 해소하기 위하여 종래에는 복합재료 겹판을 사용하거나, 복합재료 단판 스프링과 압축 스프링을 병행 사용하여 하중 영역별로 원하는 스프링 상수를 가지도록 설계하여 사용하고 있는 실정이다.

그러나, 이러한 종래의 복합재료 겹판 스프링은 제조공정이 복잡해지고, 제조단가가 상승할 뿐만 아니라, 차량의 경량화를 이룰 수 없는 문제점을 여전히 가지고 있었다.

따라서, 본 고안은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 복합재료의 단판을 차체에 조립시 스프링과 접하는 차축의 지지부 길이를 원하는 영역만큼 변경하여 스프링의 작용하중 영역에 따른 스프링 상수를 가변시킬 수 있도록 한 차량의 복합재료 판 스프링을 제공함에 있다.

도1은 일반적인 복합재료 단판 스프링의 구성을 나타낸 사시도;

도2는 본 고안에 의한 차량의 복합재료 단판 스프링의 일실시예 구성을 나타낸 사시도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 차축 2 : 판스프링

3 : 체결부 4 : 차체연결부 보조판

5 : 완충장치 6 : 스프링 아이

위와같은 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은 차량의 적재하중이나 주행중 노면에서의 충격과 진동을 흡수하는 현가장치에서, 차축의 양측 상부에 장착되어 그에 하중이 전달되는 것을 방지하는 판 스프링에 있어서, 판 스프링은 복합재료 단판스프링으로 형성되고, 차축과 복합재료 단판스프링의 체결부 하측에 스프링 길이방향으로 장착되며 하중 영역별로 원하는 스프링 상수를 얻을 수 있도록 겹판스프링 기능을 제공하는 차체 연결부 보조수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 복합재료 판 스프링에 있다.

이하에서 본 고안의 구성 및 작용을 설명하기 위해 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도2는 본 고안에 의한 차량의 복합재료 단판 스프링의 일실시예 구성을 나타낸 사시도로서, 도면에서 1은 차축, 2는 판스프링, 3은 체결부, 4는 차체 연결부 보조판, 5는 완충장치, 6은 스프링 아이를 나타낸다.

본 고안에 의한 차량의 복합재료 판 스프링은 화물적재차량과 같이 하중을 많이 받는 차량의 현가장치에서 별도의 겹판 스프링을 사용하지 않고도 신뢰성있게 충격이나 진동을 완화하고 판스프링의 경량화를 이룰 수 있도록 구현한 것으로, 본 실시예에서는 차축(1)의 양부 상측에 설치되는 판 스프링(2)을 복합재료로 이루어진 단판 스프링으로 형성하며, 차축(1)과 판스프링(2)을 연결하는 체결부(3)측에 스프링 길이 방향으로 소정크기의 차체 연결부 보조판(4)을 판스프링과 밀착되게 설치한 구조로 되어 있다.

이때, 차체 연결부 보조판(4)은 기존의 체결부(3) 아래판을 확장하여 사용한 실시예를 제시하고 있다.

차체 연결부 보조판(4)은 겹판 스프링 역할을 제공하게 되며, 기존에 복합재료 스프링을 차축에 조립시 사용되는 체결부(3)의 아래영역을 설계조건에 따라 길이를 변화시켜 주어 하중 영역별로 원하는 스프링 상수를 얻을 수 있도록 한 것이다. 즉, 화물적재차량과 같이 최대하중을 적재하는 차량에 적용하고자 하는 설계조건을 고려하여 차체 연결부 보조판(4)의 길이 및 두께를 결정한다.

따라서, 수송차량이 화물을 적재하지 않은 초기의 빈차에서의 스프링 상수는 복합재료 단판 스프링(2)만으로 그 역할을 담당하게 되며, 화물을 적재함에 따라 하중이 증가하여 더 높은 스프링 상수가 필요한 경우에는 차체 연결부 보조판(4)이 그 역할을 수행하게 되는 것이다. 이는 작용하중에 의해 처짐량이 많이 발생한 복합재료 단판 스프링(2)이 차체 연결부 보조판(4)과 접촉하게 되어 있으므로 상기 차체 연결부 보조판(4)이 차체에 전달되는 하중을 복합재료 단판스프링과 같이 감당하여 스프링 강성을 증가시킬 수 있도록 한 것이다.

한편, 복합재료 판 스프링(2)은 섬유강화 복합재료로 이루어지며, 차체 연결부 보조판(4)은 기존의 금속을 그대로 사용하여 구성되는데, 특히 섬유강화용으로는 탄소나 유리섬유를 사용하고, 또한 수지로서는 에폭시, 불포화 에스테르, 비닐 에스테로와 같은 열경화성 수지를 사용하여 제조되는 섬유강화 복합재료로 이루어져 있다.

미설명한 부호 5는 완충장치, 6은 프레임과 스프링간을 연결하기 위한 스프링 아이를 나타낸다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.

전술한 바와 같이 본 고안에 따르면, 복합재료 단판 스프링의 하부에 차체연결 보조판이 접촉되므로써 화물 적재차량이 받는 하중을 적절히 완화시켜 줄수 있으므로 별도의 복합재료 겹판스프링을 제작하지 않아도 될 뿐만 아니라, 겹판 스프링을 제작하는데 소요되는 생산공수을 감소시킨다. 또한, 기존의 체결부의 아래판을 확장하여 차체 연결부 보조판으로 사용하므로 차축에 연결되는 영역의 체결부에 해당하는 부분의 중량을 절감하고, 이에따라 겹판 스프링을 사용할 때보다 경량화를 이룰 수 있는 효과를 가진다.

Claims (4)

1. 차량의 적재하중이나 주행중 노면에서의 충격과 진동을 흡수하는 현가장치에서, 차축의 양측 상부에 장착되어 그에 하중이 전달되는 것을 방지하는 판 스프링에 있어서,

   상기 판 스프링은 복합재료 단판스프링으로 형성되고, 상기 차축과 복합재료 단판스프링의 체결부 하측에 스프링 길이방향으로 장착되며, 하중 영역별로 원하는 스프링 상수를 얻을 수 있도록 겹판스프링 역할을 제공하는 차체 연결부 보조수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 복합재료 판 스프링.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 차체 연결부 보조수단은

   금속재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 차량의 복합재료 판 스프링.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 복합재료 단판 스프링은 섬유강화용의 탄소 또는 유리섬유중 어느 하나와 열경화성 수지로서 에폭시, 불포화 에스테르, 비닐 에스테로중 어느 하나의 결합으로 제조되는 것을 특징으로 하는 차량의 복합재료 판 스프링.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 차체 연결부 보조수단은 체결부의 아래판을 소정크기만큼 확장하여 형성한 것을 특징으로 하는 차량의 복합재료 판스프링.