KR20080037937A - Structure for preventing fatig of reaf spring for automotive suspension - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 자동차의 현가장치용 판스프링의 피로손상 방지구조를 나타내는 개략도,1 is a schematic view showing a fatigue damage prevention structure of a leaf spring for suspension of a vehicle according to the present invention,
도 2는 본 발명에 따른 자동차의 현가장치용 판스프링의 피로손상 방지구조의 압입장착구를 나타내는 사시도,Figure 2 is a perspective view showing the press-fitting fitting of the fatigue damage prevention structure of the leaf spring for suspension of the vehicle according to the present invention,
도 3은 일반적인 자동차의 현가장치용 판스프링의 작동하중에 의한 피로 손상도의 해석 결과를 나타내는 도면이다.3 is a view showing the results of the analysis of fatigue damage caused by the operating load of the leaf spring for suspension of a typical vehicle.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 판스프링 11 : 볼트체결홀10: leaf spring 11: bolted hole
12 : 노치부 20 : 압입장착구12: notch 20: press-fitting fitting
21 : 볼트체결공21: bolt fastener
본 발명은 자동차의 현가장치용 판스프링의 피로손상 방지구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 볼트체결홀에 형성된 노치부의 응력 집중 현상을 통해 발생되는 기계적인 피로 현상을 개선할 수 있는 자동차의 현가장치용 판스프링의 피로손상 방지구조에 관한 것이다. The present invention relates to a fatigue damage prevention structure of a leaf spring for a vehicle suspension, and more particularly, a suspension device for a vehicle that can improve the mechanical fatigue caused by the stress concentration phenomenon of the notched portion formed in the bolted hole. It relates to a structure for preventing fatigue damage of leaf springs.
일반적으로, 자동차의 현가장치(SUSPENSION SYSTEM)는 차축(AXLE)과 프레임(FRAME) 또는 차체(BODY)와 연결하고, 주행중 노면으로 부터의 진동이나 충격을 흡수하여 승차감과 자동차의 안정성 향상을 위하여 설치된다.Generally, suspense system of automobile is connected with axle and frame or body and absorbs vibration or shock from the road surface while driving to improve ride comfort and stability of vehicle. do.
상기 현가장치는 완충용 스프링과 완충용 스프링의 자유진동을 제어하여 승차감을 좋게 하는 쇽업소버(SHOCK ABSORBER) 및 자동차의 롤링을 방지하는 스태빌라이저(STABILIZER)등의 주요 부품으로 구성되어 있다.The suspension device is composed of main components such as a shock absorber (SHOCK ABSORBER) to control the free vibration of the shock absorbing spring and the shock absorbing spring to improve the ride comfort, and a stabilizer (STABILIZER) to prevent rolling of the vehicle.
한편, 상기 현가장치의 판스프링은 띠 형상의 스프링강을 여러개 겹쳐 그 중심에서 주축과 결합되도록 U-볼트로 조인 것이며, 맨 위의 스프링강의 양 선단에는 스프링 아이(SPRING EYE)가 형성되어 핀을 통해 프레임에 설치하게 되어 있다.Meanwhile, the leaf spring of the suspension device is tightened with U-bolts to overlap a plurality of strip-shaped spring steel and engage with the main shaft at the center thereof, and spring eyes (SPRING EYE) are formed at both ends of the top spring steel to form a pin. Through the frame.
즉, 상기 프레임에 한쪽 끝은 핀을 통해 설치되고, 다른 한쪽은 스프링 아이의 중심 간 거리 변화를 가능케 하기 위해 섀클(SHACKLE)을 사이에 두고 설치되어 있는 것이며, 또한 상기 판스프링은 차체의 길이방향과 폭방향으로 각각 그 용도 및 작용에 따라 선택적으로 설치되는 것이다.That is, one end of the frame is installed through a pin, and the other end is provided with a shackle between the centers of the spring to change the distance between the centers of the spring eyes, and the leaf spring is installed in the longitudinal direction of the vehicle body. And selectively installed in the width direction according to the use and action.
여기서, 상기 판스프링은 노면에서의 충격을 완화하기 위해 상하 방향의 연결이 유연해야 되며, 바퀴에 생기는 구동력, 제동력, 선회할 때의 원심력 등을 극복해낼 수 있도록 수평방향의 연결이 견고해야 되는데, 상기 판스프링이 차체의 길 이방향으로 설치되는 경우, 판스프링에는 발차 및 브레이크할 때 자동차의 진행방향과 직교하는 축방향으로 비틀려진 상태(WIND-UP)가 발생되는 한편, 판스프링이 차체의 폭방향으로 설치되는 경우에는 자동차가 선회할 때 차체의 중심과 선회중심과의 차이로 인하여 원심력이 작용하는 방향으로 모우멘트(MOMENT)가 형성되고, 이때도 상기 판스프링은 심하게 불규칙적으로 구부려지는 롤링 상태(ROLLING)가 발생되어 판스프링의 충격흡수 효과가 저하되며, 특히 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 판스프링 중앙의 볼트체결홀에 노치 효과로 인한 응력집중 현상이 발생하여 그 주변부에 비해 피로 손상이 발생할 소지가 많다.Here, the leaf spring should be flexible in the vertical direction to alleviate the impact on the road surface, and the horizontal connection should be firm so as to overcome the driving force, braking force, centrifugal force when turning, etc. When the leaf spring is installed in the longitudinal direction of the vehicle body, a state in which the leaf spring is twisted in the axial direction orthogonal to the traveling direction of the vehicle when starting and braking (WIND-UP) occurs, while the leaf spring is When installed in the width direction, the moment is formed in the direction in which the centrifugal force acts due to the difference between the center of the car body and the center of the turn when the car is turning, and the leaf spring is also rolling in an irregularly irregular manner The state (ROLLING) is generated to reduce the shock absorbing effect of the leaf spring, in particular, as shown in Figure 3, the bolt fastening in the center of the leaf spring The stress concentration phenomenon due to the notch effect occurs in the hole, which is more likely to cause fatigue damage than its peripheral portion.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 판스프링 중앙의 볼트체결홀에 노치 효과로 인한 응력 집중이 발생할 경우, 그 주변부에 비해 기계적인 피로손상 현상이 발생하므로 노치부에 초기 압축 응력을 작용토록 하기 위한 간단한 압입장착구를 적용하여 응력 특성을 개선함으로써, 상기 판스프링의 내구력을 향상시켜 가혹한 주행 조건의 차량에서 충분한 수명을 유지할 수 있도록 하는 자동차의 현가장치용 판스프링의 피로손상 방지구조를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, when the stress concentration due to the notch effect in the bolt fastening hole in the center of the leaf spring, mechanical fatigue damage phenomenon occurs in the notched part By applying a simple press-fitting device to apply the initial compressive stress, the stress characteristics are improved, thereby improving the durability of the leaf spring to maintain sufficient life in the vehicle under severe driving conditions. The purpose is to provide a fatigue damage prevention structure.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 판스프링(10) 중앙의 볼트체 결홀(11)에 노치 효과로 인한 응력 발생을 줄일 수 있도록 상기 판스프링(10) 중앙의 볼트체결홀(11)에 형성된 노치부(12)를 압입하여 초기 압축 응력이 작용할 수 있도록 하는 압입장착구(20)가 장착된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a
바람직한 구현예로서, 상기 압입장착구(20)는 볼트체결홀(11)의 노치부(12)에 압입될 수 있도록 테이퍼진 형상인 것을 특징으로 한다. In a preferred embodiment, the
또한, 상기 압입장착구(20)는 러버 재질인 것을 특징으로 한다. In addition, the press-
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the configuration of the present invention with reference to the accompanying drawings in detail.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차의 현가장치용 판스프링의 피로손상 방지구조를 나타내는 개략도이며, 도 2는 본 발명에 따른 자동차의 현가장치용 판스프링의 피로손상 방지구조의 압입장착구를 나타내는 사시도이다.1 is a schematic view showing a fatigue damage prevention structure of the leaf spring for the suspension device of the vehicle according to the present invention, Figure 2 is a press-fitting fitting of the fatigue damage prevention structure of the leaf spring for the vehicle suspension device according to the present invention It is a perspective view showing.
일반적으로, 판스프링(10)은 띠 형상의 스프링강(14)이 여러개 겹쳐 결합되어 있으며, 그 사이에 충격 흡수용 패드(15)가 개재되어 있는바, 특히 U-볼트(13)를 이용하여 상기 스프링강(14)을 고정하게 되는 동시에, 그 중앙의 볼트체결홀(11)에 볼트(미도시)를 체결하여 고정하게 된다. In general, the leaf spring 10 is a plurality of band-
이와 같은 체결구조를 갖는 판스프링(10)은 맨 위의 스프링강(14)의 양 선단에 스프링 아이(SPRING EYE)가 형성되어 핀을 통해 프레임에 설치하게 되는바, 상기 프레임(16)의 한쪽 끝은 핀을 통해 설치되고, 다른 한쪽은 스프링 아이의 중심간 거리 변화를 가능토록 하기 위해 섀클(SHACKLE)을 사이에 두고 설치하게 된다.The leaf spring 10 having such a fastening structure is provided with a spring eye (SPRING EYE) formed at both ends of the
여기서, 상기 판스프링(10)은 노면으로부터의 충격을 완화하기 위해 상하 방 향의 연결이 유연해야 되며, 또한 바퀴에 생기는 구동력, 제동력, 선회할 때의 원심력 등을 극복해낼 수 있도록 수평방향의 연결이 견고해야 되는데, 자동차의 주행 중에 발생하는 지속적인 충격과 진동에 의한 외력에 의해 그 내구성이 저하되며, 특히 상기 중앙에 형성된 볼트체결홀(11)의 노치부(12)에는 응력 집중이 발생하여 그 주변부에 비해 큰 피로 하중이 작용하게 된다. Here, the leaf spring 10 should be flexible in the vertical direction in order to alleviate the impact from the road surface, and also the horizontal connection to overcome the driving force, braking force, centrifugal force when turning, etc. It should be firm, but its durability is degraded by the external force caused by the constant shock and vibration generated during the driving of the vehicle. In particular, the
따라서, 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 판스프링(10) 중앙의 볼트체결홀(11)에 형성된 노치부(12)를 압입할 수 있는 압입장착구(20)가 장착되는바, 상기 압입장착구(20)는 중심에 볼트체결공(21)이 구비되며, 상기 노치부(12)에 압입될 수 있도록 테이퍼(TAPER)진 형상으로서, 노치부(12)에 가해지는 집중 응력을 흡수할 수 있는 러버 재질로 이루어져 있으며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 2, the press fitting fitting 20 for pressing the
이와 같이, 상기 판스프링(10) 중앙에 위치한 볼트체결홀(11)의 노치부(12)에 상기 압입장착구(20)가 적용되어 고정될 경우, 상기 노치부(12)에 초기 압축 응력을 작용토록 하여 판스프링(10)의 피로 한도를 줄일 수 있게 되므로 내구 수명을 연장 가능하게 된다.As such, when the press-
따라서, 각 판스프링(10) 간의 정렬을 돕고 동시에 피로 파손이 발생하는 볼트체결홀(11)에 압축 응력을 발생시킴으로써 그 해당부에 발생하는 피로 파손의 정도를 낮추게 된다. Therefore, by assisting the alignment between the leaf springs 10 and at the same time by generating a compressive stress in the
이와 같이, 상기 볼트체결홀(11)의 노치부(12)에 장착되어 그 노치부(12)를 압입하는 초기 압축 응력이 존재하면, 자동차의 주행 중에 지속적인 충격과 진동에 의한 외력이 가해지더라도 초기 압축 응력의 영향으로 최대 응력이 낮아지는 효과 를 가져오게 되며, 발생 응력과 수명 간의 관계는 지수함수 형태로 나타나게 되므로 약간의 압축 응력만으로도 피로 수명을 향상시키는데 큰 효과를 가져오게 된다. As such, when there is an initial compressive stress mounted on the
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 현가장치용 판스프링의 피로손상 방지구조에 의하면, 판스프링 중앙의 볼트체결홀에 형성된 노치부를 압입할 수 있는 연결구조를 적용하여 고정할 경우, 상기 노치부에서 초기 압축 응력을 작용토록 하여 판스프링의 피로한도를 줄일 수 있게 되므로 내구 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.As seen above, according to the fatigue damage prevention structure of the leaf spring for automobile suspension according to the present invention, when fixing by applying a connection structure that can press-fit the notch formed in the bolt fastening hole in the center of the spring spring, It is possible to reduce the fatigue limit of the leaf spring by applying the initial compressive stress in the notch portion has the effect of extending the endurance life.
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