KR20080022134A - 팬터 그래프를 구비한 서스펜션 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하부 구조(1)에 대한 질량체(3), 예컨대 자동차 섀시(1)에 대한 화물 자동차 운전실(3)의 탄성 서스펜션을 위한 서스펜션 장치에 관한 것이다. 서스펜션 장치는 질량체(3)와 하부 구조(1) 사이에 배치되어 충격 또는 진동을 댐핑하기 위한 스프링/댐퍼 장치(2)를 포함한다. 서스펜션 장치는 질량체(3)의 운동 자유도를 감소시키기 위한 하나 이상의 팬터 그래프(6)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 서스펜션 장치는 구조적으로 강성이며, 질량체의 제공된 운동 자유도를 확실하게 결정할 수 있고, 다른 공간 방향에서의 바람직하지 않은 운동을 댐핑하거나 또는 저지할 수 있다. 본 발명은 특히 화물 자동차 운전실에 대한 저렴하고 확실한 탄성 서스펜션을 가능하게 한다.

하부 구조, 질량체, 스프링/댐퍼 장치, 팬터 그래프.

Description

팬터 그래프를 구비한 서스펜션 장치{SUSPENSION DEVICE COMPRISING A PANTOGRAPH}

본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 질량체의 탄성 또는 충격 흡수 서스펜션을 위한 서스펜션 장치에 관한 것이다.

전술한 방식의 서스펜션 장치는 예컨대 운전실을 자동차 섀시로부터 분리하기 위해 화물 자동차 및 유사한 중화물 자동차(heavy lorry)에 사용된다. 중화물 자동차에서 섀시 스프링의 스프링 레이트는 높은 자동차 하중으로 인해 불가피하게 비교적 높기 때문에, 도로의 울퉁불퉁함으로부터 나온 진동 또는 관련 부품에 대한 구동 트레인 및 차축으로부터 나온 진동이 차축 스프링을 통해 섀시로 전달된다.

인간 공학 및 노동 보호의 의미로, 이러한 지속적인 충격 및 진동이 운전실 및 그에 따라 운전자의 작업장으로 전달되는 것을 최소화하기 위해, 운전실이 고유 서스펜션 시스템의 사용 하에 섀시에 지지되는 운전실 서스펜션이 개발되었다. 운전실을 위한 이러한 서스펜션 시스템은 자동차 중량에 비해 매우 적은 운전실의 중량으로 인해, 차축 서스펜션보다 훨씬 더 적은 스프링 레이트 및 더 약한 충격 댐퍼로 설계될 수 있다.

그러나, 이러한 운전실용 서스펜션 장치는 특히, 횡력 지지 또는 운동학, 예 컨대 요동 억압에 대한 요구가 큰 경우 구조적으로 비교적 복잡하다. 경우에 따라 고유의 스프링 부재 또는 댐퍼 부재 외에, 자동차 차축 서스펜션과 유사하게, 추가의 안정화기가 제공되어야 한다.

예컨대, 경사- 또는 커브 주행시에, 자동차 섀시에 대한 운전실의 바람직하지 않은 상대 측면 요동을 제한하기 위해, 선행 기술에 따른 서스펜션 장치에서는 토션 바 형태의 횡방향 안정화기가 종종 필요한데, 이는 주행 방향으로 볼 때 운전실의 좌측 및 우측 서스펜션 부재 간의 편향을 몇 도로 결합한다. 추가로 측방향으로의 운전실의 운동 또는 진동을 저지하거나 댐핑하기 위해, 종종 추가의 스프링/댐퍼 유닛이 자동차 횡방향으로 제공되어야 한다.

그러나, 주요 충격 방향과는 다른 방향의 운전실 요동 운동을 억압하거나 또는 상기 운동을 댐핑하기 위한 이러한 공지된 장치들은 특히 높은 하중으로 인해 구조적으로 복잡하다. 이들은 구성 및 제조에 있어서 그리고 예컨대 이를 구비한 화물 자동차의 서비스 범주에 있어서 많은 비용을 야기한다.

이러한 배경에서, 본 발명의 목적은 전술한 선행 기술을 단점을 갖지 않는, 질량체의 탄성 서스펜션을 위한 서스펜션 장치를 제공하는 것이다. 특히, 서스펜션 장치는 질량체의 소정 운동 자유도를 간단한 수단으로 확실하게 결정하고, 동시에 다른 운동 자유도 또는 공간 방향을 따른 바람직하지 않은 운동을 효과적으로 댐핑하거나 저지할 수 있어야 한다.

상기 목적은 청구항 1의 특징을 가진 서스펜션 장치에 의해 달성된다. 바람직한 실시예는 종속 청구항에 제시된다.

본 발명에 따른 서스펜션 장치는 공지된 방식으로 하부 구조에 대한 질량체의 탄성 지지를 위해, 예컨대 자동차 섀시에 대한 화물 자동차 운전실의 서스펜션을 위해 사용된다.

마찬가지로 공지된 방식으로, 서스펜션 장치는 질량체와 하부 구조 사이에 배치된, 하부 구조의 충격 또는 진동을 댐핑하기 위한 스프링/댐퍼 장치를 포함한다.

본 발명에 따라 서스펜션 장치는 질량체의 운동 자유도를 감소시키기 위한 하나 이상의 팬터 그래프를 특징으로 한다. 팬터 그래프는 리프트 장치의 방식으로, 질량체가 소정 운동 자유도를 따라(또는 제공된 운동 방향에 따라) 하부 구조에 대해 이동될 수 있는 한편, 하나 이상의 다른 공간 방향을 따른 질량체의 운동이 댐핑되거나 저지되도록, 하부 구조와 질량체 사이에 배치된다. 달리 표현하면, 팬터 그래프는 하부 구조에 대한 질량체의 운동 자유도의 수를 감소시키기 위해 사용된다.

팬터 그래프를 이용한 질량체와 하부 구조 사이의 본 발명에 따른 연결은 특히, 구조적으로 간단하고 강성인 방식으로 하부 구조에 대한 질량체의 직선 안내가 가능하다는 점에서 바람직하다. 동시에, 예컨대 요동 운동 -달리 표현하면 하나 이상의 주축선을 중심으로 하는 질량체의 바람직하지 않은 회전 운동- 이 효과적으로 억제된다. 동일한 것이 주요 충격 방향에 대해 수직인 질량체의 바람직하지 않은, 예컨대 측면 운동에도 또는 일반적으로 질량체의 직선 안내 방향에 대해 수직인 운동에도 적용된다.

본 발명은 먼저 팬터 그래프가 구조적으로 어떻게 구체적으로 실시되며 하부 구조와 질량체 사이에 배치되는지와는 관계없이 실시된다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 팬터 그래프의 플로팅 베어링 중 하나 이상은 진동 레버로서 형성된다.

팬터 그래프 또는 예컨대 카 리프트로부터 공지된 리트프 장치는 일반적으로 하부 구조의 영역에 그리고 리프트로 지지된 플랫폼의 영역에 각각 하나의 고정 베어링 장치 및 플로팅 베어링 장치를 포함한다. 플로팅 베어링 장치는 공지된 리프트 장치에서 슬라이딩 블록의 형태로 실시되고, 상기 슬라이딩 블록은 직선 안내 동안, 예컨대 긴 홀 내에서 또는 레일 내에서 미끄럼 방식으로 안내된다.

그러나, 플로팅 베어링의 상기 실시는 구조적으로 복잡하며, 무겁고, 미끄럼 방식 직선 안내로 인해 서비스 빈도가 잦으며 쉽게 마모된다. 그러나, 출원인이 발견한 바와 같이, 팬터 그래프의 하나 이상의, 특히 2개의 플로팅 베어링을 각각 진동 레버의 형태로 실시함으로써 상기 단점이 제거될 수 있다. 진동 레버는 슬라이딩 블록 및 레일에 의한 미끄럼 방식 안내에 비해, 팬터 그래프의 관련 암이 선형 안내 없이, 오히려 구조적으로 간단한 선회 베어링에 의해서만 질량체 또는 하부 구조에 있는 관련 연결부에 연결될 수 있다는 장점을 갖는다.

이로 인해, 하부 구조, 팬터 그래프 및 질량체 사이에, 강성이면서 저렴하게 실시될 수 있는, 서비스를 거의 필요로 하지 않는 그리고 거의 유격 없는 연결이 이루어진다. 또한, 플로팅 베어링 장치를 진동 레버로서 형성하는 것은 중량 및 설치 공간의 절감에도 도움이 된다.

본 발명을 실시하기 위해, 팬터 그래프의 지지점이 구조적으로 어떻게 실시되는지는 중요하지 않으며, 다만 예상되는 하중이 수용될 수 있기만 하면 된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 팬터 그래프 또는 서스펜션 장치의 베어링 장치 중 하나 이상이 탄성 중합체 베어링으로서 형성된다.

팬터 그래프의 하나 또는 다수의 베어링 장치, 또는 모든 베어링 장치를 탄성 중합체 베어링으로 형성하는 것은 특히 이로 인해 서스펜션 장치가 강성으로 구현될 수 있다는 장점을 갖는다. 동시에, 서비스의 필요가 최소로 감소할 수 있다. 또한, 마이크로 범위의 추가 진동 댐핑이 이루어지고, 이는 베어링- 및 재료 하중을 감소시키며, 특히 자동차 분야에 사용하는 경우 서스펜션 장치에 의해 얻어질 수 있는 편안함을 추가로 개선한다.

끝으로, 탄성 중합체 베어링의 사용에 의해, 특정 설치 조건 하에서, 예컨대, 팬터 그래프의 진동 레버로서 실시된 플로팅 베어링의 선회 운동의 코사인 성분으로 인해, 팬터 그래프의 자동 차단이 일어나는 것이 방지될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 서스펜션 장치는 하나가 아니라 다수의 팬터 그래프를 포함한다. 따라서, 팬터 그래프의 구체적인 구조적 실시 및 배치와 관계없이, 더 개선된 안내 정확도, 더 높은 하중 수용 능력 및 특히 자동차 제조에 사용시 안전성 증가가 얻어진다.

다른 바람직한 실시예에 따라, 팬터 그래프들 중 하나의 팬터 그래프의 조인트에 의해 형성되는 평면이 다른 팬터 그래프의 조인트에 의해 형성되는 평면에 대해 수직으로 배치된다. 달리 표현하면, 서로 수직으로 놓인 평면들에 배치된 2개 이상의 팬터 그래프가 사용된다. 이로 인해, 질량체의 운동 자유도가 매우 정확하고 확실하게 단 하나의 공간 방향을 따른 운동으로 제한되는 한편, 2개의 다른 방향을 따른 운동들은 배제된다. 이로 인해, 카아티이젼 좌표계의 2개 이상의 축선을 중심으로 하는 질량체의 바람직하지 않은 회전, 예컨대 운전실의 요동 운동도 확실하게 저지된다.

본 발명의 다른 실시예에 따라 서스펜션 장치는 또한 하나 이상의 암, 예컨대 종방향 암 또는 파나르(Panhard) 로드를 포함한다. 상기 암은 팬터 그래프의 조인트에 의해 형성된 평면에 대해 수직으로 배치된다.

이로 인해, 팬터 그래프에 의해 형성된 평면에 대해 수직으로 또는 질량체의 주 운동 방향에 대해 수직으로 작용하는 힘들의 지지가 개선된다. 자동차 분야에 사용하는 경우, 이는 예컨대 충돌시 발생하는 큰 종방향 힘의 지지가 상응하게 종방향으로 배치된 암에 의해 개선되는 것을 의미한다. 그러나, 이로 인해, 추가의 암의 베어링의 회전 축선에 대해 평행하게 작용하는 횡력이 질량체와 하부 구조 사이로 전달되는 것은 지원될 수 있다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 전체 서스펜션 장치는 모듈 시스템으로서 형성된다. 달리 표현하면, 서스펜션 장치의 주요 부재, 특히 팬터 그래프의 베어링 및 로드가 서로 보편적으로 결합 가능한 표준 부품으로서 실시된다. 이로 인해, 적절한 표준 부품의 선택에 의해 매우 간단하고 저렴하게 상이한 치수의 서스펜션 장치가 구현될 수 있고, 서스펜션 장치는 큰 구조적 변형 없이 예컨대, 상이한 자동차 크기 또는 자동차 카테고리에, 또는 발생하는 연결 공차를 보상하기 위해 사용될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 서스펜션 장치의 실시예의 개략도.

도 2는 도 1에 따른 서스펜션 장치의 팬터 그래프를 도 1에 상응하게 도시한 측면도.

도 1은 본 발명에 따른 서스펜션 장치의 실시예를 도시한다. 먼저, 하부 구조(1), 및 상기 하부 구조(1)에 스프링/댐퍼 장치(2)를 통해 연결된, 개략적으로 도시된 질량체(3)가 나타난다. 여기서, 하부 구조는 화물 자동차 섀시(1)의 전방 영역을 나타내는 한편, 도시된 질량체는 화물 자동차 운전실(3)이다. 주행 방향(4)은 도면 평면으로부터 경사지게 연장한다.

도 1에는 운전실(3)과 섀시(1) 사이의 연결이 4개의 스프링/댐퍼 장치(2) 외에 운전실의 전방 영역에 배치된 2개의 종방향 암(5), 및 상기 운전실의 후방 영역에 배치된 팬터 그래프(6)를 포함한다. 실제로 상부로 경사지는 것이 아니라 수평으로 연장하는 매우 개략적으로 도시된 종방향 암(5)은 주로 운전실(3)과 섀시(1) 사이의 종방향 힘 지지를 위해 사용된다. 특히 충돌의 경우 발생하는 높은 종방향 힘은 종방향 암(5)에 의해 확실하게 제어될 수 있거나 또는 섀시(1)와 운전실(3) 사이로 전달될 수 있다. 그러나, 종방향 암(5)은 운전실(3)의 전방 영역에서 일정 한 횡방향 안정화를 추가로 가능하게 하도록 실시될 수 있다.

운전실(3)의 후방 영역에는 운전실(3)과 섀시(1)를 연결하는 팬터 그래프(6)가 나타나며, 도 2에서 운전실(3)에 대한 후면도로 확대 도시된다. 도 2에 나타나는 바와 같이, 팬터 그래프(6)는 알파벳 A, B, C, D, E, F 및 G로 표시된 7개의 조인트를 포함한다. 조인트(A 내지 G) 중 A 및 F는 프레임에 고정되는 한편, B 및 E는 운전실에 고정된다.

도 2에 따른 팬터 그래프의 특별한 운동학으로 인해, 섀시(1)에 대한 운전실(3)의 측면 요동 운동이 조인트(A, B, E, F)에 의해 지지되고, 상기 조인트에 의해 운전실(3)과 섀시(1)가 제 1 근사치로 서로 항상 평행하게 지지된다. 따라서, 섀시(1)에 대한 운전실(3)의 상대 요동은 일어나지 않는다.

운전실(3)과 섀시(1) 사이의 수직 변위가 클 때야 비로소, 진동 레버(7, 8)의 선회 운동의 코사인 성분과 관련되는, 지지 점들(D 및 E 또는 G 및 F)의 수직 간격의 변동이 나타나고, 운전실(3)과 섀시(1) 사이의 미미한, 규정된 상대 요동 운동을 야기한다. 이는 실제로 중요하지 않은데, 그 이유는 운전실 지지 시에, 운전실(3)과 섀시 사이의 수직 상대 운동이 항상 수 센티미터 내지 최대 데시미터의 범위에서만 움직이기 때문이다. 따라서, 지지 점들(D 및 E 또는 G 및 E)의 수직 간격의 변동 크기는 무시될 수 있다.

그러나, 발생하는 정적 또는 동적 횡력은 직접 조인트들(A, C, B)을 통해 운전실(3)과 섀시(1) 사이로 전달되기 때문에, - 어떤 경우에도 팬터 그래프(6)의 영역에, 즉 본 실시예에서 운전실(3)의 후방 영역에- 운전실의 추가의 측면 안내 또 는 지지가 필요 없다. 그러나, 운전실(3)과 섀시(1) 사이의 수직 운동은 조인트 점(A 및 F)에 대한 조인트 점(B 및 E)의 자유 수직 운동성으로 인해 전혀 방해받지 않으며, 제공되는 바와 같이, 단지 스프링/댐퍼 장치(2)에 의해서만 흡수된다.

결과적으로, 본 발명에 의해, 질량체의 제공된 운동 자유도를 구조적으로 강성의 방식으로 확실하게 결정할 수 있는 동시에, 다른 공간 방향을 따른 바람직하지 않은 운동을 효과적으로 댐핑 또는 저지하는, 질량체, 특히 화물 자동차 운전실을 탄성적으로 서스펜션하기 위한 서스펜션 장치가 형성된다. 따라서, 본 발명에 의해, 서비스를 덜 필요로 하며 저렴한 방식으로 특히 운전실의 확실하고 편안한 탄성 서스펜션이 가능해진다.

본 발명은 특히 화물 자동차 기술 분야에서 안전성 및 신뢰도의 개선과 관련하여 중요하다; 이는 특히 경제성 및 비용 절감이 중요하며 동시에 품질 요구가 높은 용도의 경우 특히 바람직하다.

Claims (7)

1. 하부 구조(1)에 대한, 특히 자동차 섀시(1)에 대한 질량체(3), 특히 화물 자동차의 운전실(3)의 탄성 서스펜션을 위한 서스펜션 장치로서, 상기 서스펜션 장치는 상기 질량체(3)와 상기 하부 구조(1) 사이에 배치되어 충격 또는 진동을 댐핑하기 위한 스프링/댐퍼 장치(2)를 포함하는 서스펜션 장치에 있어서,

   상기 서스펜션 장치는 상기 질량체(3)의 운동 자유도를 감소시키기 위한 하나 이상의 팬터 그래프(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 팬터 그래프의 플로팅 베어링 장치(DE, FG) 중 하나 이상이 진동 레버(7, 8)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 서스펜션 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 팬터 그래프의 베어링 장치(A-G) 중 하나 이상이 탄성 중합체 베어링으로서 형성되는 것을 특징으로 하는 서스펜션 장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서스펜션 장치는 다수의 팬터 그래프(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 장치.
5. 제 4항에 있어서, 하나의 팬터 그래프(6)의 조인트(A-G)에 의해 형성된 평면이 다른 팬터 그래프의 조인트(A-G)에 의해 형성된 평면에 대해 수직으로 배치되는 것을 특징으로 하는 서스펜션 장치.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서스펜션 장치는 하나의 팬터 그래프(6)의 조인트(A-G)에 의해 형성된 평면에 대해 수직으로 배치된 하나 이상의 암(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 장치.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 서스펜션 장치는 로드 및 조인트를 포함하는 모듈 시스템으로 형성되는 것을 특징으로 하는 서스펜션 장치.

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