KR20030040959A - Air spring for vehicle - Google Patents
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Abstract
차량의 충격을 흡수하기 위한 공기 스프링이 개시되고 있다. 상기 공기 스프링은 압축 공기가 충진되는 공기백과 차량의 충격을 상기 공기백으로 전달하는 피스톤 및 상기 공기백의 내부에 장착되는 코일 스프링을 구비한다. 차량에 작용되는 충격은 일차적으로 공기백이 흡수하고, 이차적으로 코일 스프링이 흡수하므로, 차량의 충격 흡수 성능은 하중의 크기에 따라 선형적으로 변화된다. 따라서, 운전자의 승차감이 향상되고, 내구성이 강한 코일 스프링을 사용하므로 공기 스프링의 수명이 연장된다.An air spring for absorbing shock of a vehicle is disclosed. The air spring includes an air bag filled with compressed air, a piston for transmitting the impact of the vehicle to the air bag, and a coil spring mounted inside the air bag. Since the shock applied to the vehicle is primarily absorbed by the air bag and secondly by the coil spring, the impact absorption performance of the vehicle is linearly changed according to the magnitude of the load. Therefore, the driver's riding comfort is improved, and the durability of the air spring is extended because of the use of the durable coil spring.
Description
본 발명은 차량용 공기 스프링 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 차량의 현가 장치에 사용되며, 차량의 주행시, 충격을 흡수함으로서 승차감을 향상시키는 공기 스프링에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle air spring structure, and more particularly, to an air spring which is used in a suspension device of a vehicle and improves riding comfort by absorbing shock when the vehicle is driven.
일반적으로 자동차 현가 장치의 샤시 스프링(Chassis spring)은 차체와 바퀴 사이에 설치되어 자동차가 주행할 때 노면에서 받는 충격과 바퀴의 진동을 흡수하여 차체에 전달하지 않기 위한 것으로, 이에는 스프링강을 띠모양을 성형한 스프링판을 활 모양으로 약간 굽히고 여러장을 겹쳐 만든 판 스프링(Leaf spring)과, 스프링강의 둥근 막대를 코일 모양으로 구부려 만든 코일 스프링(Coil spring)과, 스프링 강의 막대로 만든 토션 바 스프링(Torsion bar spring)과, 소형 차량에서보조 스프링으로 사용하게 된 고무 스프링(Rubber spring)과, 공기의 압축 탄성을 이용한 공기 스프링(Air spring)으로 구분되고 있다.In general, the chassis spring of the automobile suspension system is installed between the vehicle body and the wheels so as to absorb the shock and vibration of the wheels when the vehicle is driven and not transmit it to the vehicle body. Leak spring made by bending a shaped spring plate slightly in a bow shape and overlapping several sheets, coil spring made by bending a round bar of spring steel into a coil shape, and torsion bar made of spring steel bar It is divided into a torsion bar spring, a rubber spring used as an auxiliary spring in a small vehicle, and an air spring using air compression elasticity.
상기 공기 스프링은 차량의 높이를 일정하게 유지할 수 있는 등의 장점이 있으나, 공기 압력을 하중에 따라 조정하는 장치와 압축 공기를 압축기 등이 필요하며 그 구조가 복잡한 관계로 버스와 같은 대형 차량에 사용하는 바, 이러한 공기 스프링은 주름상자 모양으로 되어 있으며, 그 신축에 따라 내부의 용적과 압력이 변화해서 스프링 작용을 하는 벨로우즈형(Bellows type)과, 신축함에 따라 고무막이 뒤집히는 형식인 다이어프램형(Diaphragm type)과, 벨로우즈형과 다이어프램을 복합한 형식인 복합형(Combined type)으로 구분되고 있다.The air spring has the advantage of maintaining a constant height of the vehicle, etc., but a device for adjusting the air pressure according to the load and a compressed air required for the compressor, etc. The complex structure is used in large vehicles such as buses The air spring has a corrugated box shape, and the bellows type that acts as a spring by changing its volume and pressure as it expands and a diaphragm type where the rubber membrane is flipped as it is stretched. type) and a combined type, which is a combination of a bellows type and a diaphragm.
상기 공기 스프링의 구조는 첨부된 도면 도 1에 자세하게 도시되어 있다.The structure of the air spring is shown in detail in the accompanying drawings, FIG.
도 1은 종래의 차량용 공기 스프링 구조를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating a conventional air spring structure for a vehicle.
도 1을 참조하면, 공기 스프링(100)은 그 상부로부터 차체에 고정하기 위한 볼트(102)가 다수개 용접 고정된 상부 플레이트(104)와, 그 상부 플레이트(104)의 이면에 부착되면서 내부에는 범프 스톱 러버(Bump stop rubber, 106)가 내설되며 상면으로 공기 주입구(108)가 돌출 형성된 공기백(110)과, 그 공기백(110)의 하단에 연설되어 수직 운동하게 된 피스톤(112)과, 그 피스톤(112)과 공기백(110)의 외부를 둘러싸도록 설치되어 충격 및 먼지로부터 피스톤(112)과 공기백(110)을 보호하도록 된 프로텍터(114)와, 상기 피스톤(112)의 하부로 결합되어 차축에 결합되게 한 하부 플레이트(116)로 구성된다. 도면 중 미설명 부호 118 은 공기 스프링(100)을 상기 차축에 결합하기 위한 볼트이다.Referring to FIG. 1, the air spring 100 has an upper plate 104 to which a plurality of bolts 102 for fixing to the vehicle body are welded and attached to the rear surface of the upper plate 104. A bump stop rubber 106 is formed therein and an air bag 110 having an air inlet 108 protruding from the upper surface thereof, and a piston 112 that is struck at the bottom of the air bag 110 to be vertically moved. And a protector 114 installed to surround the outside of the piston 112 and the airbag 110 to protect the piston 112 and the airbag 110 from impact and dust, and a lower portion of the piston 112. It is composed of a lower plate 116 coupled to the axle to be coupled to. In the figure, reference numeral 118 is a bolt for coupling the air spring 100 to the axle.
상기와 같은 공기 스프링에서 범프 스톱 러버는 차량의 과도한 하중이 작용되는 경우 차축의 과도한 상방향 움직임을 제한하기 위한 것이다. 즉, 차량이 과도한 하중을 받게 되면, 하중-변위 스프링 특성이 급격히 증가되는 경향을 가지고 있어, 차축이 일정 이상 움직이게 되면, 차량 전체적인 공기 스프링 특성이 설계 의도와는 다르게 증가되고, 이로 인해 승차감이 저하된다.The bump stop rubber in such an air spring is for limiting excessive upward movement of the axle when an excessive load of the vehicle is applied. That is, when the vehicle is subjected to an excessive load, the load-displacement spring characteristic tends to increase sharply, and when the axle moves more than a certain amount, the overall air spring characteristic of the vehicle is increased differently from the design intention, resulting in a decrease in ride comfort. do.
또한, 범프 스톱 러버의 재질이 고무로 되어 있어, 마모 및 내구성 부족 등으로 인해 일정 기간 경과 후 특성이 변화하는 문제점이 있다.In addition, since the material of the bump stop rubber is made of rubber, there is a problem that the characteristic changes after a certain period of time due to wear and lack of durability.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 차축의 상방향 움직임에 대한 스프링 특성을 일정하게 유지함으로서, 차량의 승차감을 향상시킬 수 있는 차량용 공기 스프링을 제공하는데 있다.The present invention for solving the above problems is to provide a vehicle air spring that can improve the ride comfort of the vehicle by maintaining a constant spring characteristics for the upward movement of the axle.
도 1은 종래의 차량용 공기 스프링 구조를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating a conventional air spring structure for a vehicle.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 스프링을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.2 is a schematic diagram illustrating a vehicle air spring according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2에 도시한 차량용 공기 스프링의 특성을 설명하기 위한 하중-변위 그래프이다.3 is a load-displacement graph for explaining the characteristics of the vehicle air spring shown in FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100, 200 : 공기 스프링 102, 202, 118, 218 : 볼트100, 200: air spring 102, 202, 118, 218: bolt
104, 204 : 상부 플레이트 106 : 범프 스톱 러버104, 204: upper plate 106: bump stop rubber
108, 208 : 공기 주입구 110, 210 : 공기백108, 208: air inlet 110, 210: air bag
112, 212 : 피스톤 114, 214 : 프로텍터112, 212: Piston 114, 214: Protector
116, 216 : 하부 플레이트 206 : 코일 스프링116, 216: lower plate 206: coil spring
220 : 상부 안착 플레이트 222 : 하부 안착 플레이트220: upper seating plate 222: lower seating plate
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 차량의 차체에 고정되는 상부 플레이트와,The present invention for achieving the above object is an upper plate fixed to the vehicle body of the vehicle,
상기 상부 플레이트의 하부에 고정되고, 상기 상부 플레이트를 관통하여 연장되는 공기 주입구를 통해 제공되는 압축 공기가 내부에 충진되고, 상기 차량의 주행 중에 발생되는 충격을 일차적으로 흡수하는 공기백(air bag)과,An air bag fixed to the lower part of the upper plate and provided with compressed air provided through an air inlet extending through the upper plate, and primarily absorbing the shock generated during driving of the vehicle. and,
상기 공기백의 하부에 연결되고, 상기 충격을 상기 공기백으로 전달하는 피스톤과,A piston connected to the lower part of the air bag and transmitting the impact to the air bag;
상기 피스톤을 상기 차량의 차축에 고정시키는 하부 플레이트와,A lower plate for fixing the piston to the axle of the vehicle,
상기 공기백 내부의 상측에 구비되고, 상기 차량의 충격을 이차적으로 흡수하는 코일 스프링을 포함하는 차량용 공기 스프링을 제공한다.It is provided on the upper side of the inside of the air bag, and provides a vehicle air spring including a coil spring to secondaryly absorb the impact of the vehicle.
상기 차량용 공기 스프링은 상기 공기백 및 상기 피스톤을 둘러싸도록 구비되고, 상기 공기백 및 상기 피스톤을 보호하는 프로텍터(protector)를 더 포함한다.The vehicle air spring is provided to surround the air bag and the piston, and further includes a protector for protecting the air bag and the piston.
따라서, 차량에 작용되는 불규칙적인 하중에 대하여 일차적으로 공기백이 충격을 흡수하고, 이차적으로 코일 스프링이 충격을 흡수함으로서, 선형적인 스프링 특성을 얻을 수 있고, 이에 따라 차량의 승차감이 향상된다. 즉, 코일 스프링을 범프 스토퍼(Bump stopper)로 사용함으로서, 차량의 승차감이 향상된다. 또한, 공기 스프링의 수명이 증가되고, 이에 따라 차량의 충격 흡수 성능을 항상 일정하게 유지할 수 있다.Therefore, the air bag absorbs the shock primarily against the irregular load applied to the vehicle, and the coil spring absorbs the shock secondly, thereby obtaining linear spring characteristics, thereby improving the riding comfort of the vehicle. That is, by using the coil spring as a bump stopper, the ride comfort of the vehicle is improved. In addition, the life of the air spring is increased, whereby the shock absorbing performance of the vehicle can be kept constant at all times.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 공기 스프링을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.2 is a schematic diagram illustrating a vehicle air spring according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 차량의 차체와 공기 스프링(200)을 결합시키기 위한 볼트(202)가 구비되는 상부 플레이트(204)의 하부면에는 압축 공기가 충진되는 공기백(210)이 고정된다. 공기백(210)의 상부에는 공기 주입구(208)가 상기 상부 플레이트(204)를 관통하여 상방향으로 연장된다. 공기백(210)의 하부에는 차량의 주행 중에 차량에 작용되는 하중에 의해 상하 운동하는 피스톤(212)이 연결되고, 피스톤(212)은 하부 플레이트(216)에 의해 차축에 고정된다. 즉, 차량의 주행 중에 발생되는 불규칙한 하중은 피스톤(212)을 통해 공기백(210)으로 전달되고, 공기백(210)은 상기 하중을 흡수함으로서, 운전자의 승차감을 향상시킨다. 그러나, 과도한 상하 움직임은 운전자를 더 피곤하게 하므로, 이를 제한하기 위한 코일 스프링(206)이 공기백(210)의 내부에 장착된다. 코일 스프링(206)은 공기백(210) 내부의 상측에 장착되고, 차량의 충격을 이차적으로 흡수함과 동시에 차량의 움직임을 일정 범위에서 제한한다. 코일 스프링(206)의 상단에는 코일 스프링(206)과 공기백(210)을 연결하는 상부 안착 플레이트(220)가 구비되고, 코일 스프링(206)의 하단에는 차량에 하중이 가해질 때, 피스톤(212)과 접촉되는 하부 안착 플레이트(222)가 구비된다.Referring to FIG. 2, an air bag 210 filled with compressed air is fixed to a lower surface of an upper plate 204 provided with a bolt 202 for coupling a vehicle body to an air spring 200. An air inlet 208 extends upward through the upper plate 204 at the top of the air bag 210. The lower portion of the air bag 210 is connected to the piston 212 that moves up and down by the load applied to the vehicle while the vehicle is running, the piston 212 is fixed to the axle by the lower plate 216. That is, irregular loads generated while driving the vehicle are transmitted to the air bag 210 through the piston 212, and the air bag 210 absorbs the load, thereby improving the driver's riding comfort. However, excessive up and down movement makes the driver more tired, so a coil spring 206 is mounted inside the air bag 210 to limit it. The coil spring 206 is mounted on the upper side of the inside of the air bag 210 and simultaneously absorbs the impact of the vehicle and restricts the movement of the vehicle in a certain range. The upper end of the coil spring 206 is provided with an upper seating plate 220 connecting the coil spring 206 and the air bag 210, and the lower end of the coil spring 206 when the load is applied to the vehicle, the piston 212 ) Is provided with a lower seating plate 222.
그리고, 공기백(210)과 피스톤(212)을 보호하기 위한 프로텍터(214)가 공기백(210)과 피스톤(212)을 둘러싸도록 구비된다. 도면 중 미설명 부호 218 은 공기 스프링(200)을 상기 차축에 결합하기 위한 볼트이다.In addition, a protector 214 for protecting the airbag 210 and the piston 212 is provided to surround the airbag 210 and the piston 212. In the figure, reference numeral 218 is a bolt for coupling the air spring 200 to the axle.
도 3은 도 2에 도시한 차량용 공기 스프링의 특성을 설명하기 위한 하중-변위 그래프이다.3 is a load-displacement graph for explaining the characteristics of the vehicle air spring shown in FIG.
도 3을 참조하면, 종래의 공기 스프링의 경우, 차량에 과도한 하중이 작용하면, 일차적으로 공기백이 상기 하중을 흡수하고, 범프 스톱 러버가 이차적으로 상기 하중을 흡수한다. 그런데, 상기 범프 스톱 러버의 경우 스프링 상수가 과도하게 크기 때문에 하중-변위 그래프(300)는 급격하게 상승하고, 이에 따라 운전자는 상기 하중에 대하여 무방비 상태로 노출되고, 또한 차량에도 심각한 문제가 발생될 수 있다.Referring to FIG. 3, in the case of the conventional air spring, when an excessive load is applied to the vehicle, the air bag first absorbs the load, and the bump stop rubber secondarily absorbs the load. However, since the spring constant is excessively large in the case of the bump stop rubber, the load-displacement graph 300 rapidly rises, and thus the driver is exposed unprotected to the load, and serious problems may also occur in the vehicle. Can be.
그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 공기 스프링의 경우, 상기 하중을 일차적으로 공기백이 흡수하고, 이차적으로 코일 스프링이 흡수하므로, 하중-변위 그래프(400)가 선형적으로 변화된다. 따라서, 운전자의 승차감이 향상되고, 차량의 안정성을 확보할 수 있다.However, in the case of the air spring according to an embodiment of the present invention, since the air bag absorbs the load primarily and the coil spring absorbs the load, the load-displacement graph 400 changes linearly. Therefore, the riding comfort of the driver can be improved and the stability of the vehicle can be ensured.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 차량용 공기 스프링에 있어서, 공기백의 내부에 코일 스프링을 장착함으로서, 차량의 주행 중에 발생되는 불규칙한 하중을 안정적으로 흡수할 수 있다. 즉, 상기 하중은 일차적으로 공기백이 흡수하고, 이차적으로 코일 스프링이 흡수함으로서, 운전자의 승차감이 향상되고, 차량의 안정성이 확보된다.According to the present invention as described above, in the vehicle air spring, by mounting a coil spring inside the air bag, it is possible to stably absorb the irregular load generated during the running of the vehicle. That is, the air bag is primarily absorbed by the air bag, and the coil spring is absorbed by the coil bag, thereby improving the driver's riding comfort and ensuring vehicle stability.
그리고, 내구성이 강한 코일 스프링을 사용함으로서, 공기 스프링의 수명이 증가되고, 이에 따라 차량의 충격 흡수 성능을 일정하게 유지할 수 있다.In addition, by using the highly durable coil spring, the life of the air spring is increased, whereby the shock absorbing performance of the vehicle can be kept constant.
또한, 종래의 범프 스톱 러버의 마모 및 내구성 부족에 따른 교환 등의 요구가 제거됨으로서, 환경 오염을 방지할 수 있고, 이에 따른 차량의 정비 비용이 절감된다.In addition, by eliminating the need for replacement due to wear and lack of durability of the conventional bump stop rubber, it is possible to prevent environmental pollution, thereby reducing the maintenance cost of the vehicle.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.
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Patent event date: 20040810 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20040528 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |