KR20010002005U - 자동차의 현가장치용 범퍼스토퍼의 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 자동차의 현가장치용 범퍼스토퍼의 구조에 관한 것으로, 차체의 사이드프레임과 겹판스프링 사이에 각각 설치되는 브라켓트와 범퍼스토퍼가 충돌시 다소 미끄러져 접촉에 따라 발생되는 응력의 분산을 유도할 수 있도록 형성됨과 더불어 상기 범퍼스토퍼는 표면은 내마모성이 우수한 반면에, 표면의 아래에는 탄성력과 내마모성을 동시에 만족할 수 있는 다른 종류의 이형고무를 층상으로 접합시켜 형성함으로써, 차체의 범핑시 효과적인 충격력의 흡수는 물론 범퍼스토퍼의 내마모성도 동시에 향상시킬 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 겹판스프링(10)의 상부에 고정되어 주행중 노면으로부터 전달되는 하중에 따라 차체가 범핑될 경우에 사이드프레임(14)의 저면부로 고정된 브라켓트(33)와 접촉하여 겹판스프링(10)의 과도한 변형을 방지할 수 있도록 된 범퍼스토퍼(32)를 구비한 자동차의 현가장치에 있어서, 상기 범퍼스토퍼(32)의 상부면(32a)과 사이드프레임(14)의 저면부에 고정된 브라켓트(33)의 하부면(33a)은 접촉시 슬라이딩될 수 있도록 각각 경사지게 형성되어 접촉에 따라 발생되는 힘의 분산을 유도할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

Description

자동차의 현가장치용 범퍼스토퍼의 구조{bumper stopper structure for suspension system of vehicle}

본 고안은 자동차의 현가장치에 관한 것으로, 특히 차량에 적재되는 화물의 중량이 과적상태에서 주행중 노면으로부터 전달되는 충격에 의해 차체의 사이드프레임이 범핑(bumping)될 경우, 사이드프레임과 겹판스프링 사이의 접촉에 따른 충격을 완화시키도록 된 범퍼스토퍼의 형상을 내마모에 유리하도록 변화시켜 이들 사이의 원활한 충격흡수는 물론 범퍼스토퍼의 내구성능도 향상시킬 수 있도록 된 자동차의 현가장치용 범퍼스토퍼의 구조에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 현가장치에서 섀시스프링은 차체와 차륜을 지지하고 있는 차축 사이에 설치되어, 주행중 노면으로부터 전달되는 충격과 타이어의 진동을 흡수하여 차체에 전달시키지 않도록 함으로써 승차감을 향상시키도록 하는 부품인 바, 이러한 섀시스프링은 크게 겹판스프링과 코일스프링 및 에어스프링 등으로 구분될 수 있는데, 특히 대형 화물차의 경우에는 가격과 정비비용이 저렴하면서 내구성은 우수하고 하중에 잘 견디도록 길이가 각기 다른 다수개의 띠모양으로 된 판스프링을 구부려서 포갠 형태의 겹판스프링(leaf spring)을 주로 사용하고 있는 실정이다.

도 1은 종래 자동차의 현가장치에서 겹판스프링이 설치된 상태를 도시하고 있는 측면도인 바, 즉, 상기 겹판스프링(10)의 중앙부위는 차축(11)에 U-볼트(12)와 너트(13)를 매개로 체결되어 고정되고, 이 겹판스프링(10)의 전방 단부는 차체의 좌/우측 선단부위로 길게 배치됨과 더불어 단면의 형상으로 보아 대략 "ㄷ"자로 절곡된 찬넬형상의 형강으로 이루어진 사이드프레임(14)의 저면부상에 접합되어 고정된 제1마운팅브라켓트(15)에 체결용 볼트(16)를 매개로 직접 체결되어 고정되는 반면에, 상기 겹판스프링(10)의 후방 단부는 섀클(17)과 체결용 볼트(18)를 매개로 체결된 다음, 이 섀클(17)의 일단부가 상기 사이드프레임(14)의 저면부상에 접합되어 고정된 제2마운팅브라켓트(19)에 역시 체결용 볼트(20)를 매개로 체결되어 고정된다.

한편, 상기 U-볼트(12)와 너트(13)를 매개로 차축(11)에 체결되어 고정되는 겹판스프링(10)의 중앙부위의 상단에는 U-볼트(12)와 겹판스프링(10)의 상단부에 끼워지지되는 플레이트(21)가 고정되어 있고, 이 플레이트(21)의 상부면에는 상부면(22a)이 평평하게 형성된 입방체형상의 고무와 같은 유연한 재질로 이루어진 범퍼스토퍼(22)가 가류접합되어 고정되어 있으며, 이 범퍼스토퍼(22)의 설치위치와 대응되는 위치로 상기 사이드프레임(14)의 저면부상에는 중앙부위가 하방향으로 돌출되면서 상기 범퍼스토퍼(22)의 상부면(22a)과 대체로 평행하도록 하부면(23a)이 평평하게 절곡되도록 형성된 브라켓트(23)가 용접으로 접합되어 고정되어 있다.

이에 따라, 상기 겹판스프링(10)의 상부에 고정된 범퍼스토퍼(22)와 상기 사이드프레임(14)의 저면부상에 고정된 브라켓트(23)는 차량이 공차상태일 때에는 서로 멀리 이격된 상태를 유지하고 있다가, 차량이 과적상태가 될 때에는 상기 겹판스프링(10)이 차체의 하중을 받아 변형되므로 인해 서로 미소한 거리(대략 10㎜정도임)를 두고 대향되어 접촉되기 직전의 상태가 된다.

이때, 상기 겹판스프링(10)의 중앙부위에 고정된 범퍼스토퍼(22)는 주행중 노면으로부터 전달되는 충격에 의해 차체의 사이드프레임(14)이 범핑(bumping)될 때, 상기 겹판스프링(10)이 과도하게 변형되어 고유의 탄성을 잃지 않도록 사이드프레임(14)에 고정된 브라켓트(23)와 접촉하게 되면서 브라켓트(23)와의 최소 이격거리를 유지할 수 있게 해 준다.

그 결과, 상기 겹판스프링(10)은 주행중 차체가 범핑이나 리바운드될 경우에도 부재가 지닌 탄성영역내에서 변형되면서 노면으로부터 차체로 전달되는 진동이나 충격을 효과적으로 제진할 수 있게 된다.

그런데, 차량이 과적상태에서 노면의 상태가 고르지 못한 오프-로드(off-road)와 같은 비포장길을 주행할 때에는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 겹판스프링(10)이 노면으로부터의 불규칙한 하중을 전달받아 변형되면서 이 겹판스프링(10)상에 고정된 범퍼스토퍼(22)와 차체의 사이드프레임(14)상에 고정된 브라켓트(23) 사이에서는 빈번한 접촉이 발생하게 된다.

이와 같이, 차량이 과적상태에서 비포장길을 주행할 때, 상기 범퍼스토퍼(22)와 브라켓트(23)가 빈번하게 접촉되면, 상기 범퍼스토퍼(22)에서 마찰에 의한 열이 발생하게 되고, 이렇게 발생된 열은 고무로 이루어진 범퍼스토퍼(22)의 재질의 특성을 경화되도록 변화시키게 된다.

한편, 상기와 같은 비포장길의 주행시 상기 범퍼스토퍼(22)와 브라켓트(23) 사이의 빈번한 접촉은 상기 겹판스프링(10)이 차체의 사이드프레임(14)상에 전방측 단부는 제1마운팅브라켓트(15)상에 피벗지지되어 있는 반면에 후방측 단부는 섀클(17)과 제2마운팅브라켓트(19)를 매개로 회동가능하게 피벗지지되어 있음으로 인해, 즉, 차체가 범핑될 때 상기 겹판스프링(10)의 곡률이 더욱 증가되는 변형을 하게 되면서 전방측 장착부인 상기 제1마운팅브라켓트(15)와의 피벗지점으로부터 범퍼스토퍼(22) 사이의 이격거리는 더욱 증가하게 되고, 이에 따라 상기 범퍼스토퍼(22)는 증가되는 반경이 형성하는 궤적을 따라 이동하게 되므로, 상기 범퍼스토퍼(22)는 겹판스프링(10)의 변형시 후방측으로 약간씩 밀리면서 브라켓트(23)와 접촉하게 된다.

이 결과, 상기 범퍼스토퍼(22)의 상부면(22a)이 브라켓트(23)의 하부면(23a)에 대해 전후방측으로 약간씩 밀리는 방향으로 접촉되면서 범퍼스토퍼(22)가 변형하게 되어, 상기 범퍼스토퍼(22)에서의 열발생을 초래하게 되므로, 이렇게 발생되는 열에 의한 범퍼스토퍼(22)의 손상을 더욱 더 가속화시키게 되는 단점이 있다.

또한, 상기 범퍼스토퍼(22)의 재질은 변형시 탄성에너지의 흡수가 용이한 부드러운 종류의 고무를 채택하면 차체의 범핑시 충격흡수성에는 좋으나, 반대로 상기 브라켓트(23)와의 접촉에 따른 내마모성을 떨어지게 되므로, 상기 범퍼스토퍼(22)를 형성하는 고무의 재질선정시 내마모성도 동시에 고려해야 하므로 인해, 실제로 차량에 범퍼스토퍼(22)를 장착시에는 내마모성을 고려해서 다소 탄성에너지의 흡수력이 떨어지는 재질의 고무를 채택할 수 밖에 없으므로, 충격흡수성능이 저하되는 단점이 있다.

이에 본 고안은 상기한 같은 제반 단점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 차체의 사이드프레임과 겹판스프링 사이에 각각 설치되는 브라켓트와 범퍼스토퍼가 충돌시 다소 미끄러져 접촉에 따라 발생되는 응력의 분산을 유도할 수 있도록 형성됨과 더불어 상기 범퍼스토퍼는 표면은 내마모성이 우수한 반면에, 표면의 아래에는 탄성력과 내마모성을 동시에 만족할 수 있는 다른 종류의 이형고무를 층상으로 접합시켜 형성함으로써, 차체의 범핑시 효과적인 충격력의 흡수는 물론 범퍼스토퍼의 내마모성도 동시에 향상시킬 수 있도록 된 자동차의 현가장치용 범퍼스토퍼의 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 겹판스프링의 상부에 고정되어 주행중 노면으로부터 전달되는 하중에 따라 차체가 범핑될 경우에 사이드프레임의 저면부로 고정된 브라켓트와 접촉하여 겹판스프링의 과도한 변형을 방지할 수 있도록 된 범퍼스토퍼를 구비한 자동차의 현가장치에 있어서, 상기 범퍼스토퍼의 상부면과 사이드프레임의 저면부에 고정된 브라켓트의 하부면은 접촉시 슬라이딩될 수 있도록 각각 경사지게 형성되어 접촉에 따라 발생되는 힘의 분산을 유도할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 자동차의 현가장치에서 겹판스프링의 설치상태를 도시한 측면도,

도 2는 도 1에 도시된 현가장치에서 과적시 겹판스프링의 상태를 도시한 측면도,

도 3은 본 고안에 따른 자동차의 현가장치에서 겹판스프링의 설치상태를 도시한 측면도,

도 4는 도 3에 도시된 현가장치에서 과적시 겹판스프링의 상태를 도시한 측면도이다.

＜ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＞

10-겹판스프링 11-차축

12-U-볼트 13-너트

14-사이드프레임 15-제1마운팅브라켓트

16,18,20-볼트 17-섀클

19-제2마운팅브라켓트 21-플레이트

22,32-범퍼스토퍼 22a,32a-상부면

23,33-브라켓트 23a,33a-하부면

32b-코팅층 32c-제1고무층

32d-제2고무층

이하 본 고안의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 자동차의 현가장치에서 겹판스프링의 설치상태를 도시한 측면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 현가장치에서 과적시 겹판스프링의 상태를 도시한 측면도인 바, 종래 겹판스프링의 설치상태를 도시한 도 1과 도 2에서와 동일한 참조부위에는 동일한 참조부호를 병기하기로 한다.

본 고안은 도면에 도시된 바와 같이, 사이드프레임(14)의 저면부상에 제1마운팅브라켓트(15)와 섀클(17) 및 제2마운팅브라켓트(19)를 매개로 전/후방측의 각 선단부위가 고정되어 장착되는 겹판스프링(10)의 중앙부위에는 전후로 이격되어 상하로 배치되는 U-볼트(12)와 너트(13)를 매개로 하여 상부에는 플레이트(21)가 고정되고, 하부에는 차축(11)이 고정되어 있다.

그리고, 상기 플레이트(21)의 상부면에는 범퍼스토퍼(32)가 가류접착되어 고정되어 있으며, 이 범퍼스토퍼(32)에 대응되는 상기 사이드프레임(14)의 저면부에는 하방향으로 돌출되도록 형성된 브라켓트(33)가 용접으로 고정되어 있다.

여기서, 상기 범퍼스토퍼(32)와 브라켓트(33)는 각각 차체의 범핑시 전후방향으로의 미끄러짐이 수반될 수 있도록 형성되는 바, 이를 위해 상기 범퍼스토퍼(32)의 상부면(32a)은 전방에서 후방으로 갈수록 점차적으로 전고(全高)가 커지도록 경사지게 형성되는 반면에, 상기 브라켓트(33)는 하부면(33a)이 후방에서 전방으로 갈수록 점차적으로 전고(全高)가 커지도록 경사지게 형성되어 있다.

한편, 상기 범퍼스토퍼(32)의 상부면(32a)과 브라켓트(33)의 하부면(33a)이 형성하는 경사각은 대체로 일치하도록 형성되어 접촉시 상호간의 원활한 미끄럼을 유도할 수 있도록 되어 있음은 물론이다.

이에 따라, 상기 범퍼스토퍼(32)가 주행중 차체의 범핑시에 사이드프레임(14)의 브라켓트(33)와 접촉될 경우에, 범퍼스토퍼(32)의 상부면(32a)과 브라켓트(33)의 하부면(33a) 사이에서 발생되는 힘은 상호 접촉면의 수직한 방향으로 작용하게 되는 수직분력과, 상호 접촉면의 수평방향으로 작용하는 전단력으로 힘의 분산이 이루어질 수 있어 차체로 전달되는 충격력을 완화시켜 줄 수 있게 된다.

또한, 상기 범퍼스토퍼(32)는 최상층의 표면에 수지재의 코팅층(32b)이 형성되어 있고, 이 코팅층(32b)의 하부에는 경도가 다소 큰 딱딱한 재질의 제1고무층(32c)이 배치되며, 이 경도가 큰 재질의 제1고무층(32c)의 하부에는 경도가 다소 작은 부드러운 재질의 제2고무층(32d)이 각각 층상으로 일체로 형성되도록 배치되어 있다.

이는, 상기 범퍼스토퍼(32)의 탄성정도를 결정함에 있어, 최상부의 코팅층(32b)은 접촉시 마모에 유리하도록 한 것이고, 이 코팅층(32b)의 하부에 있는 제1고무층(32c)은 강성이 다소 크기 때문에 전체적인 외형유지에 기여하도록 한 것이며, 이 제1고무층(32c)의 하부에 있는 제2고무층(32d)은 강성보다는 큰 탄성력을 발휘할 수 있도록 유연성이 큰 재질로 하여 충격력의 흡수에 주안점을 두도록 한 것이다.

따라서, 노면의 상태가 불규칙한 오프-로드의 주행시 차체의 사이드프레임(14)이 범핑되어 상기 겹판스프링(10)상에 고정된 범퍼스토퍼(32)와 사이드프레임(14)의 저부에 고정된 브라켓트(33)가 접촉하게 될 경우, 상기 범퍼스토퍼(32)의 상부면(32a)과 브라켓트(33)의 하부면(33a) 사이에서 발생되는 힘은 상호 접촉면의 수직한 방향으로 작용하게 되는 수직분력과, 상호 접촉면의 수평방향으로 작용하는 전단력으로 분산이 이루어질 수 있게 되므로, 상기 범퍼스토퍼(32)를 통하여 브라켓트(33)를 매개로 사이드프레임(14)을 거쳐 차체로 전달되는 충격력의 정도는 약화될 수 있게 된다.

이와 더불어, 상기 범퍼스토퍼(32)의 상부면(32a)과 브라켓트(33)의 하부면(33a) 사이에서는 접촉면의 수평방향으로 범퍼스토퍼(32)의 코팅층(32b)에 의한 미끄럼이 발생될 수 있어 마찰을 줄일 수 있게 되므로, 상기 범퍼스토퍼(32)와 브라켓트(33) 사이의 빈번한 접촉에도 불구하고 접촉부위에서 발생되는 열의 정도는 종래 보다 작게 되어 열에 의한 고무의 물성에 대한 손상을 줄일 수 있게 된다.

즉, 빈번한 마찰에 따라 발생되는 열로 인해 범퍼스토퍼(32)를 형성하는 고무가 열화되어 경화됨에 따라 유발되는 고무의 물성의 변화를 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 범퍼스토퍼(32)의 설계시 내마모성과 동시에 충격흡수력을 함께 고려할 수 있으므로 인해 충격력의 감쇠와 내마모성의 향상이라는 상반된 성향을 동시에 만족시킬 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 자동차의 현가장치용 범퍼스토퍼의 구조에 의하면, 오프-로드의 주행중 차체의 잣은 범핑시에 겹판스프링(10)에 장착된 범퍼스토퍼(32)와 사이드프레임(14)에 장착된 브라켓트(33) 사이의 접촉면에서 이 접촉면과 수평방향으로의 미끄럼을 유도함으로써 충격력의 전달을 최소화시킴과 더불어, 상기 범퍼스토퍼(32)를 접촉에 따른 내마모성과 충격력의 흡수에 따른 탄성력을 모두 고려할 수 있도록 제조할 수 있어 부품의 내구수명의 연장을 도모할 수 있는 효과가 있게 되는 것이다.

Claims (4)

1. 겹판스프링(10)의 상부에 고정되어 주행중 노면으로부터 전달되는 하중에 따라 차체가 범핑될 경우에 사이드프레임(14)의 저면부로 고정된 브라켓트(33)와 접촉하여 겹판스프링(10)의 과도한 변형을 방지할 수 있도록 된 범퍼스토퍼(32)를 구비한 자동차의 현가장치에 있어서,

   상기 범퍼스토퍼(32)의 상부면(32a)과 사이드프레임(14)의 저면부에 고정된 브라켓트(33)의 하부면(33a)은 접촉시 슬라이딩될 수 있도록 각각 경사지게 형성되어 접촉에 따라 발생되는 힘의 분산을 유도할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 자동차의 현가장치용 범퍼스토퍼의 구조.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 범퍼스토퍼(32)의 상부면(32a)은 전방에서 후방으로 갈수록 점차적으로 전고(全高)가 커지도록 경사지게 형성되고, 상기 브라켓트(33)의 하부면(33a)은 후방에서 전방으로 갈수록 점차적으로 전고(全高)가 커지도록 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 현가장치용 범퍼스토퍼의 구조.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 범퍼스토퍼(32)의 상부면(32a)과 브라켓트(33)의 하부면(33a)이 형성하는 경사각은 서로 일치하도록 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 현가장치용 범퍼스토퍼의 구조.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 범퍼스토퍼(32)는 최상층의 표면에 수지재의 매끄러운 코팅층(32b)과, 이 코팅층(32b)의 하부에 경도가 다소 큰 단단한 재질의 제1고무층(32c) 및, 이 제1고무층(32c)의 하부에 경도가 다소 작은 부드러운 재질의 제2고무층(32d)이 각각 층상으로 일체로 가류되어 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 현가장치용 범퍼스토퍼의 구조.