KR20040004434A - 현가 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 휠 장착부에 제공된 지지 굴대(17) 주위를 한정된 범위에서 선회할 수 있도록 휠(7)내에 배치되면서 휠과 함께 장착되는 하나 이상의 허브 몸체(9)를 포함하고, 상기 지지 굴대는 휠(7)의 지지 축과 소정 거리를 유지하고, 상기 하나 이상의 허브 몸체(9)와 함께 작동되는 하나 이상의 탄성 부재(19)가 허브 몸체(9)의 선회 운동을 완충하기 위하여 제공되는 휠 장착부에 수용되는 휠용 현가 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 상기 휠 장착부(3)가 상기 지지 굴대(18)와 소정 거리를 유지하는 하나 이상의 접촉 부재(18)를 수용하고, 상기 하나 이상의 허브 몸체(8)가 상기 하나 이상의 탄성 부재(19)에 의하여 상기 접촉 부재(18)에 지지되거나 지지될 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

현가 장치{SUSPENSION DEVICE}

롤러 및 휠에 사용하는 현가 장치들은 미국 특허 제2,443,900호, 제2,721,766호 및 독일 특허 C 567 164호의 특허 명세서에 공지되어 있다. 이러한 장치들은 휠 축과는 중심을 달리하는 지지 굴대(axle)를 구비하며, 휠 허브(hub)가 휠 축의 주위를 선회할 수 있고, 탄력성 부재가 고정부에 대하여 허브를 지지한다. 휠이 장애물과 접촉할 경우에는 허브가 선회 운동을 하며, 따라서 휠이 장애물을 피해 지나갈 수 있다.

공지되어 있는 이러한 현가 장치들의 단점은, 상당히 특정된 소정 스프링 특성에 상응하는 현가 거동을 달성할 수 있는 공간 절약적이고 비용 효율적인 설계가 곤란하다는 점이다. 상기 소정 스프링 특성은 일반적으로 주어진 구조체의 공간에 수용될 수 없는 스프링 크기를 필요로 한다. 또한, 상기 현가 장치들은 많은 부재들로 구성되므로, 제조 및 조립에도 비용이 많이 든다. 미국 특허 제5,493,755호에 공지된 현가 장치에는 비틀림 응력을 받는 탄성중합체(elastomer) 탄성 부재가 사용된다. 이러한 구조로는 선회 각도를 크게 할 수 없으며, 탄성 부재의 용적을 효과적으로 활용하지 않는 방식으로 재료에 하중이 가해진다. 따라서, 내측 영역이아직 최적의 하중을 받지 않은 상태에서, 외측 영역에는 과하중이 작용하게 되는 결과를 야기한다.

본 발명은 청구항 1의 전문(前文)에 기재된 현가 장치에 관한 것이다.

도 1은 두 개의 베어링을 구비한 실시예의 분해 사시도.

도 2는 하중이 작용하지 않는 상태에서의 도 1의 단면도.

도 3은 하중이 작용하는 상태에서의 도 2의 단면도.

도 4와 도 5는 각각 단일 베어링을 구비한 실시예의 분해 사시도.

도 6은 도 5의 측면도.

본 발명의 목적은 종래 형태의 현가 장치를 더욱 개선하여, 이제까지 공지된 현가 장치에 비하여 필요 제조 비용을 저감시키고, 구성의 모듈화를 가능하게 하고, 간단한 방법에 의해 현가 특성을 다양화하는 것이다.

본 발명의 목적은 청구항 1의 특징부에 기재된 구성에 의하여 달성된다.

본 발명의 장점은, 현가 장치 제조에 필요한 부재의 수가 적고, 구조체가 차지하는 공간이 크지 않다는 점이다. 상기 현가 장치의 탄성 부재에는 압축 하중 또는 축 하중만이 작용한다. 접촉 부재(abutment member)로는, 예를 들면 둥근 단면을 갖는 단순한 형태의 긴 부재를 사용할 수 있다. 휠 장착부에는 접촉 부재를 수용하기 위한 구멍이 두 개만이 필요하다. 어떠한 현가 장치도 구비하지 않는 종래의 롤러에 비하여, 세 개의 부재, 즉 허브 몸체, 탄성 부재 및 접촉 부재만이 더 필요할 뿐이다. 또한, 현가 장치의 모듈화된 구조로 인하여, 롤러를 조립할 경우에 소망 조건(탄성체 특성)에 따라 탄성 부재를 선택할 수 있으며, 그 후의 탄성 부재의 교체에도 비용이 거의 들지 않는다. 허브 몸체의 한정된 공간내에서 탄성 부재의 재료를 최적의 상태로 활용하여, 제품 수명이 길고 부하 수용력이 큰 현가 장치를 구현할 수 있다.

실시예를 참조하여, 본 발명을 보다 자세히 설명한다.

형상이 특별히 한정되는 것은 아닌 휠 장착부에 수용되는 휠(7)에 있어서, 이하에 설명하는 현가 장치(1)를 실용(實用)할 수 있다.

도 1에 의한 실시예는, 예를 들면 캐스터(caster)로서의 롤러(2)에 제공되는 현가 장치(1)를 포함한다. 수직 축(5) 주위를 회전할 수 있는 롤러(2)는, 수평축(지지축)에 회전 가능하도록 장착된 휠(7)과 현가 장치(1)를 지지하기 위한 휠 장착부(3)를 구비한다. 현가 장치(1)는 원통형 허브 몸체(9), 탄성 부재(19) 및 접촉 부재(18)를 포함한다. 수평축(지지축)과 동심원을 이루면서 허브 몸체(9)를 수용하는 원통형 개구부(8)가 휠(7) 내에 형성되어 있으며, 허브 몸체(9)의 외경은 원통형 개구부(8)의 내경보다도 약간 작다. 허브 몸체(9)는, 롤러 베어링인 것이 바람직한 두 개의 베어링(15)을 수용하기 위한 두 개의 분리된 원통형 베어링 받침부(10)를 구비하며, 원통형 개구부(8)에 삽입되는 베어링(15)의 외경은 원통형 개구부(8)의 내경과 정확히 일치한다. 허브 몸체(9)는 수평으로 형성된 만곡 슬롯 형태의 공간(11)을 구비하며, 이 공간(11)을 따라 실시예에서의 환봉과 같은 형상의 접촉 부재(18)가 안내된다. 탄성중합체 등으로 제조되는 탄성 부재(19)도공간(11) 내에 수용되어 접촉 부재(18)와 함께 작동한다. 허브 몸체(9)는 지지 굴대(17)를 수용하기 위한 수평 방향의 관통공(12)을 공간(11)으로부터의 소정의 거리에 구비하며, 지지 굴대(17)에 의하여 휠(7)이 장착부(3)의 포크 암(4)에 설치될 수 있다. 이러한 목적으로, 각 포크 암(4)은 수평 방향으로 형성된 제 1 구멍(2)을 구비하여, 지지 굴대(17)가 포크 암(4)에 단단히 고정될 수 있도록 해 준다. 제 1 구멍(20)으로부터의 소정의 거리에는 수평으로 형성된 제 2 구멍(21)이 각 포크 암(4)에 제공되어, 접촉 부재(18)를 수용하여 고정한다. 지지 굴대(17) 및 이와 평행하게 배열된 접촉 부재(18)를 포크 암(4)에 고정하기 위해서는, 일반적인 형태의 고정 수단을 사용한다. 허브 몸체(9)는 약간의 측면 간격을 갖는 상태로 포크 암(4)들 사이에 배치된다. 현가 장치(1)가 조립된 상태일 경우에는, 탄성 부재(19)가 접촉 부재(18)에 대하여 이미 약간의 압력을 받는 상태로 놓이거나, 또는 조립이 용이하도록 탄성 부재(19)와 접촉 부재(18) 사이에 약간의 간격이 존재한다. 휠이 하중을 받으면, 허브 몸체(9)와 휠(7)이 함께 선회 운동을 하여, 공간(11) 내에 수용된 탄성 부재(19)는 단단히 고정된 접촉 부재(18)에 대하여 압력을 받는다. 이러한 탄성체의 만곡 과정 중에, 탄성 부재(19)가 변형되어 에너지를 흡수한다. 휠(7)에서 하중을 제거하면, 탄성 부재(19)가 에너지를 방출하여 휠은 복원 과정에 의해 초기 위치로 되돌아간다. 탄성 부재(19)는 허브 몸체(9)와 휠 장착부(3) 모두에 설치되도록 형성될 수도 있다.

도 2와 도 3을 참조하여 상기 현가 장치(1)의 효과를 보다 이해하기 용이하도록 설명할 수 있다. 각 경우에, 롤러(2)가 부분 단면 측면도에 나타나 있다. 도2에 도시한 롤러(2)에는 하중이 작용하고 있지 않지만, 도 3의 동일한 롤러(2)는 하중 지탱력을 받고 있으며, 이 하중 지탱력에 의하여 허브 몸체(9)와 함께 휠(7)이 지지 굴대(17)의 수평축 주위를 제한적으로 선회하게 된다. 휠(7)에 작용하는 하중 지탱력은 결과적으로 휠(7)을 압박하여, 도 3의 시계 방향으로 휠(7)을 회전시키면서 A만큼 상승시킨다. 이러한 과정 중에 포크 암(4)내에 지지된 접촉 부재(18)는 탄성 부재(19)에 대하여 압력을 받고, 또한 탄성 부재를 약간 압축시킨다. 휠(7)에 작용하는 하중이 작으면, 휠(7)은 약간 움직일 수 있을 뿐이고 A의 크기는 보다 작다. 그러나, 하중이 클 경우에는, 휠의 변형 및 이로 인한 탄성 부재(19)의 압축력이 증가한다. 따라서, 탄성 부재(19)의 압축은 휠(7)을 완충하는 작용을 하여 충격을 흡수한다. 결과적으로, 사용 중에 충격 및 하중이 발생하는 경우에, 현가 장치(1)는 롤러(2)를 전체적으로 완충하는 이점이 있다.

도 4는, 허브 몸체(9)가 두 개의 대칭 부재로 형성되고, 따라서 휠(7)은 하나의 베어링(15)만을 구비하는 실시예를 나타낸다. 이 실시예에서, 탄성 부재(19)는 각 허브 몸체(9)에 설치된다. 이러한 부재들을 갖춘 휠(7)은, 예를 들면 도 1 내지 도 3에 설명한 바와 같은 휠 장착부(3)에 장착될 수 있다.

도 5와 도 6은, 허브 몸체(9)가 두 부분으로 나누어지고, 이와 같이 형성된 허브 몸체(9)의 두 개의 반쪽 부재(13)가 동일한 형상을 갖는 실시예를 나타낸다. 각 반쪽 부재(13)는 스냅인(snap-in) 톱니 형상부가 안쪽에 형성된 하나의 돌출부(14) 및 스냅인 톱니 형상부가 바깥쪽에 형성된 하나의 돌출부(14)를 구비한다. 허브 몸체(9)의 반쪽 부재(13)들을 베어링(15)의 내면(16)에 삽입할 경우에,스냅인 톱니가 안쪽에 형성된 반쪽 부재(13)의 하나의 돌출부는 스냅인 톱니가 바깥쪽에 형성된 반쪽 부재(13)의 다른 하나의 돌출부와 맞물리도록, 돌출부(14)들을 배치한다. 스냅인 톱니의 간격을 미세하게 만들면, 다양한 폭의 베어링(15)들을 단 하나의 허브 몸체(9)와 함께 사용하는 것이 가능하다. 허브 몸체(9)의 두 개의 반쪽 부재(13)들 사이에 탄성 부재(19)를 수용하여, 공간을 절약할 수 있다. 전술한 바와 같은 배열의 장치를 휠(7) 내에 설치할 수 있고, 이와 같이 형성된 휠(7)을 서두에서 설명한 바와 같이 휠 장착부(3)에 장착할 수 있다.

다른 방법으로서, 탄성 부재(19)로서 레그 스프링(leg spring)을 사용할 수 있다. 레그 스프링의 한쪽 단부를 허브 몸체(9)에 연결하고, 다른 한쪽 단부로는 지지 굴대(17)의 주위를 단단히 감싸 적절한 마찰 연결부를 형성시키거나, 다른 적절한 방법으로 고정부에 연결한다.

또 다른 방법으로서, 휠(7)을 사용하지 않고, 휠의 기능을 적어도 하나의 베어링(15)이 담당하도록 만드는 것이 가능하다. 휠 대체재로서 단지 하나의 베어링(15)이 사용되는 경우에는, 서로 결합될 수 있는 두 개의 반쪽 부재(13)들로 허브 몸체(9)가 형성(도 5 참조)되어야 하며, 베어링(15)의 내면(16)에 삽입되어야 한다. 이러한 배열의 장치도 휠 장착부(3) 내에 장착될 수 있다.

마지막으로, 하나의 접촉 부재(18)만을 사용하는 대신에, 그와 유사한 부재를 사용할 수도 있으며, 이 경우에 그에 따라 형성된 휠 장착부(3)에 각 접촉 부재(18)를 고정시켜 배치하여야 한다.

본 발명에 의한 현가 장치는, 이제까지 공지된 현가 장치에 비하여 필요 제조 비용을 저감시키고, 구성의 모듈화를 가능하게 하고, 간단한 방법에 의해 현가 특성을 다양화할 수 있다.

본 발명에 의한 현가 장치는, 어떠한 현가 장치도 구비하지 않는 종래의 롤러에 비하여 허브 몸체, 탄성 부재 및 접촉 부재만이 더 필요할 뿐이다. 또한, 현가 장치의 모듈화된 구조로 인하여, 롤러를 조립할 경우에 원하는 특성에 따라 탄성 부재를 선택할 수 있으며, 그 후의 탄성 부재의 교체에도 비용이 거의 들지 않는다. 또한, 허브 몸체의 한정된 공간내에서 탄성 부재의 재료를 최적의 상태로 활용하여, 제품 수명이 길고 부하 수용력이 큰 현가 장치를 구현할 수 있다.

Claims (9)

1. 휠(7)내에 배치되고, 또한 휠 장착부(3)에 제공된 지지 굴대(17)를 중심으로 하여 한정된 범위에서 선회할 수 있도록 상기 휠(7)과 함께 장착되는 하나 이상의 허브 몸체(9)를 포함하는, 휠 장착부(3)에 수용되는 휠(7)용 현가 장치(1)로서,

   상기 지지 굴대는 휠(7)의 지지축과 소정 거리를 유지하고,

   상기 하나 이상의 허브 몸체(9)와 함께 작동되는 하나 이상의 탄성 부재(19)가 허브 몸체(9)의 선회 운동을 완충하기 위하여 제공되는 휠 장착부에 수용되는 구성의 휠용 현가 장치에 있어서,

   상기 휠 장착부(3)는 상기 지지 굴대(18)와 소정 거리를 유지하는 하나 이상의 접촉 부재(18)를 수용하고,

   상기 하나 이상의 허브 몸체(9)는 상기 하나 이상의 탄성 부재(19)에 의하여 상기 접촉 부재(18)에 지지되는 것을 특징으로 하는 휠용 현가 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 하나 이상의 탄성 부재(19)는 압축 하중과 축 하중을 흡수하기 위하여 설치된 것을 특징으로 하는 휠용 현가 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 허브 몸체(9)는 상기 하나 이상의 탄성 부재(19)를 수용하는 공간(11)을 포함하고, 상기 하나 이상의 접촉 부재(18)는 상기 공간(11)을 통하여 안내되는 것을 특징으로 하는 휠용 현가 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 공간(11)은 만곡 슬롯의 형태인 것을 특징으로 하는 휠용 현가 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 허브 몸체(9)는 두 개의 연결 가능한 반쪽 부재(13)로 형성되는 것을 특징으로 하는 휠용 현가 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 허브 몸체(9)의 상기 반쪽 부재(13)는 스냅 잠금 방식으로 서로 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 휠용 현가 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 탄성 부재(19)는 탄성중합체로 제조되는 것을 특징으로 하는 휠용 현가 장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 허브 몸체(9)는 베어링(15) 내에 수용되는 것을 특징으로 하는 수용되는 휠용 현가 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 베어링(15)은 휠(7)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 휠용 현가 장치.