KR20120054144A - 범프 스토퍼의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 토션빔의 양측 끝단에 장착되어 쇼크업소버의 범프 변위를 제한하는 범프 스토퍼의 구조에 있어서, 상기 토션빔에 장착되는 로워시트; 및 상기 쇼크업소버의 움직임에 따라 상승하강하는 어퍼시트 아래로 장착되어 상기 로워시트의 상측에서 이격되어 배치되고, 상기 쇼크업소버의 범프에 따라 로워시트에 가압되어 탄성압축되는 스토퍼;를 포함하여 구성되며, 상기 스토퍼는, 중심축이 수직을 이루도록 형성되며 바닥면이 로워시트에 밀착되는 동심부;와 상기 동심부의 상측에서 연장되어 외경이 점차적으로 확장되되, 상기 토션빔의 중앙을 향하는 쪽으로 외경이 더 크게 형성되어 중심축(central axis)이 상기 동심부의 중심축에서 일측으로 절곡된 편심부;가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성의 본 발명은, 스토퍼와 로워시트 사이의 슬립 발생을 방지하여 스토퍼의 편마모 및 변형을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

범프 스토퍼의 구조{Structure of bump stoper}

본 발명은 서스펜션 스프링 및 쇼크업소버의 압축 변위를 제한하는 범프 스토퍼의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토션빔 서스펜션 방식에 있어서 차량의 선회시 스토퍼와 로워시트 사이에서 슬립(slip) 현상이 발생하는 것을 방지하기 위한 범프 스토퍼의 구조에 관한 것이다.

토션빔 서스펜션은 구조가 비교적 간단하고 생산 비용이 상대적으로 저렴하여 앞바퀴굴림 방식의 소형 승용차량의 리어 서스펜션에서 널리 사용되는 방식이다.

토션빔 서스펜션은 일체차축식 방식으로서, 다른 방식의 서스펜션과 대비해 구조가 간단하여 차폭이 좁은 차량에도 사용할 수 있고 이는 트렁크 및 후방 시트 공간을 확장시킬 수 있는 효과가 있다.

토션빔 서스펜션은 토션빔의 위치에 따라 여러 타입으로 분류될 수 있으나, 기본적으로 나란히 배치되는 두 개의 트레일링암과 이를 가로로 연결해주는 하나의 토션빔으로 구성된다. 토션빔의 양측으로는 지면에서 전달되는 진동 및 하중을 댐핑하도록 쇼크업소버 및 코일스프링이 각각 장착된다. 상기 쇼크업소버는 코일스프링 내측 중앙에 장착되거나 도 1a 에 도시된 바와 같이 분리되어 장착된다. 그리고, 상기 쇼크업소버와 코일스프링이 최대 스트로크까지 범프(bump)하여 파손이 발생하지 않도록 도 1b 에 도시된 바와 같은 범프 스토퍼가 장착된다.

상기 범프 스토퍼는 고무재 또는 발포우레탄과 같은 탄성체로 제조되는 스토퍼가 코일스프링의 양단을 지지하는 어퍼시트와 로워시트 사이에 배치되는 구조를 갖는다. 따라서, 쇼크업소버와 코일스프링이 최대로 범프하기 전에 어퍼시트에 고정된 스토퍼의 끝단이 로워시트에 맞닿아 소정의 길이만큼(통상적으로 원래 길이의 이분의 일 또는 삼분의 일까지) 압축되며 쇼크업소버 및 코일스프링의 최대 범프를 방지한다.

하지만, 토션빔 서스펜션은 일체차축 서스펜션 방식으로서, 차량이 선회하면 토션빔의 롤링이 발생하는 구조이다.

가령, 도 1c 에 도시된 바와 같이, 차량이 좌턴하면 원심력에 의해 후륜에는 우측으로 차체의 하중이동이 발생한다. 이에 따라 토션빔은 좌측은 상승하고 우측은 하강하도록 롤링이 발생한다. 따라서, 우측에서는 로워시트와 스토퍼 사이에 간극이 더 커지는 반면에 좌측에서는 스토퍼가 로워시트에 가압되어 탄성압축이 발생하게 된다.

그러나, 양측에 하중이 발생하여 좌우측 스토퍼가 모두 가압되는 경우와는 달리, 이와 같이 토션빔의 롤링에 따른 압축시에는 로워시트가 토션빔의 롤각 만큼 회전한 상태로 스토퍼를 가압하기 때문에(즉, 스토퍼의 중심축과 로워시트이 접촉면이 직각을 이루지 않고 비틀어진 상태로 접촉하기 때문에) 스토퍼와 로워시트 사이에 슬립(slip)이 발생될 수 있는 문제점이 있었다.

이와 같은 슬립은 스토퍼의 편마모, 변형, 이탈 등과 같은 문제점을 유발할 수 있었고, 내구성능을 저해하는 요인으로서 이를 해소할 필요가 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하는 범프 스토퍼의 구조를 제공하는 것에 주목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 토션빔의 양측 끝단에 장착되어 쇼크업소버의 범프 변위를 제한하는 범프 스토퍼의 구조에 있어서, 상기 토션빔에 장착되는 로워시트; 및 상기 쇼크업소버의 움직임에 따라 상승하강하는 어퍼시트 아래로 장착되어 상기 로워시트의 상측에서 이격되어 배치되고, 상기 쇼크업소버의 범프에 따라 로워시트에 가압되어 탄성압축되는 스토퍼;를 포함하여 구성되며, 상기 스토퍼는, 중심축이 수직을 이루도록 형성되며 바닥면이 로워시트에 밀착되는 동심부;와 상기 동심부의 상측에서 연장되어 외경이 점차적으로 확장되되, 상기 토션빔의 중앙을 향하는 쪽으로 외경이 더 크게 형성되어 중심축(central axis)이 상기 동심부의 중심축에서 일측으로 절곡된 편심부;가 형성되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 로워시트는 스토퍼와 밀착되는 접촉면이 상측으로 돌출된 형상이되, 상기 접촉면은 토션빔의 중앙을 향하는 측이 토션빔의 끝단을 향하는 측보다 더 낮게 형성되는 것이 바람직하다. 더 상세하게는, 차체의 하중 이동에 따른 토션빔의 롤링이 발생하여 상기 접촉면이 동심부와 맞닿게 될 때, 상기 접촉면이 편심부의 중심축과 직각을 이루는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성의 본 발명은, 스토퍼와 로워시트 사이의 슬립 발생을 방지하여 스토퍼의 편마모 및 변형을 방지할 수 있는 효과가 있다.

아울러, 로워시트의 접촉면은 경사진 형상으로서 차량의 롤링시 스토퍼의 자연스러운 압축을 유도하는 효과가 있다.

도 1a 는 토션빔 서스펜션의 사시도,
도 1b 는 토션빔 서스펜션에서 코일스프링이 제거된 모습과 종래의 스토퍼 및 로워시트를 확대하여 도시한 도면,
도 1c 는 토션빔의 롤링 시 종래의 범퍼 스토퍼 구조에서 슬립이 발생하는 모습을 도시한 도면,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 범프 스토퍼가 적용된 모습 및 스토퍼와 로워시트를 확대하여 도시한 도면,
도 3 은 본 발명에 따른 스토퍼의 정면도,
도 4 는 본 발명에 따른 스토퍼의 편심부를 도시한 부분확대도,
도 5 는 로워시트 롤링 여부를 구분하여 스토퍼가 압축될 때의 모습을 도시한 정면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 범프 스토퍼 구조를 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 범프 스토퍼는 좌측과 우측에 각각 배치되는 로워시트 및 스토퍼가 서로 대칭 형상으로 형성되며, 여기에 첨부된 도면은 우측에 장착되는 로워시트 및 스토퍼의 형상을 기준으로 도시하였다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 범프 스토퍼는 로워시트(20) 및 스토퍼(10)를 포함하여 구성되되, 각각이 토션빔(100)의 양측 끝단에 장착되어 쇼크업소버 및/또는 코일스프링의 범프 변위를 제한한다.

상기 스토퍼(10)는 쇼크업소버의 움직임에 따라 상승하강하는 어퍼시트(30)의 바닥면에 상기 로워시트(20)의 상측에서 소정의 간극을 두고 이격되어 배치된다. 그리고, 상기 스토퍼(10)는 소정의 탄성을 갖는 고무재 또는 합성수지재로 제조된다.

상기 스토퍼(10)는 원통형 형상이되, 길이방향을 따라 로워시트(20)에 가압되어 탄성압축이 발생되도록 상대적으로 움푹하게 파인 '골' 과 상대적으로 돌출된 '산'이 반복되는 형상을 갖는다.

그리고, 도 3 에 도시된 바와 같이, 상기 스토퍼는 어퍼시트에 결합되는 장착부(10c) 아래로 동심부(10a) 및 편심부(10b)가 형성된다. 상기 동심부(10a)는 바닥면이 로워시트(20)의 접촉면(21)에 밀착되도록 구성된 하단에 위치하는 부분으로서 외경이 일측으로 치우침 없이 모든 방향으로 일정하게 형성되어 중심축이 수직을 이루도록 형성된 부분이다. 그리고, 편심부(10b)는 상기 동심부(10a)의 상측에서 연장되어 외경이 점차적으로 확장되되, 상기 토션빔(100)을 이분할하는 중앙선(C : 도 2 참조)을 향하여 외경이 더 크게 형성되어 중심축(central axis)이 상기 동심부(10a)의 중심축에서 일측으로 절곡된 부분이다.

즉, 도 4 에 표시된 A-A 와 B-B 를 비교하면, 상기 편심부(10b)는 점차적으로 직경이 확장되는 콘(cone) 형상을 갖되, 중앙선(C)을 향하는 측이 더 큰 비율로 확장된 형상을 갖는다. 따라서, (각 부분의 횡단면에서 중앙을 관통하는) 중심축은 도 3 에 도시된 바와 같이 동심부(10a)에서 절곡된 형상을 갖는다.

한편, 본 발명의 로워시트(20)는 스토퍼(10)와 밀착되는 접촉면(21)이 상측으로 돌출된 형상이되, 상기 접촉면(21)은 토션빔(100)의 중앙선(C)을 향하는 측이 토션빔(100)의 끝단을 향하는 측(가까이에 위치한 휠을 마주하는 측) 보다 더 낮게 형성된다.

상기와 같은 스토퍼(10)의 동심부(10a)는 상대적으로 직경이 작으므로 편심부(10b) 보다 더 큰 비율로 탄성압축되며, 편심부(10b)는 중앙선(C)을 향하는 측이 두께가 보강되어 더 큰 강성을 갖는다.

탄성체는 중심축과 직각을 이루는 방향의 하중에 대하여 가장 크게 반력이 형성되므로, 차체의 하중 이동에 따른 토션빔(100)의 롤링이 발생하여 상기 접촉면이 동심부(10a)와 맞닿게 될 때, 상기 접촉면(21)은 편심부(10b)의 중심축과 직각을 이루도록 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 범프 스토퍼는, 과속방지턱을 통과할 때와 같이 차체의 양측에 하중이 동시에 발생할 경우에는 양측의 쇼크업소버 모두가 댐핑하게 되므로 스토퍼(10)에 가해지는 하중은 각각 분담된다. 따라서, 상대적으로 작은 하중이 발생하여 주로 동심부(10a) 부분이 압축하여 범프를 방지한다.

그리고, 도 5 에 도시된 바와 같이, 차량이 선회하여 토션빔(100)의 롤링이 발생할 때는 전체 하중이 일측의 스토퍼(10)에 집중되므로 편심부(10b)까지 탄성 압축이 발생하나, 로워시트(20)의 접촉면(21)은 편심부(10b)의 중심축과 직각을 이룬 상태로 압축이 발생하므로, 탄성반력이 로워시트(20)의 접촉면(21)에 수직을 이룬상태로 작용하여 스토퍼(10)의 슬립 발생을 방지한다.

이상과 같이 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 스토퍼
10a : 동심부
10b : 편심부
20 : 로워시트
21 : 접촉면
30 : 어퍼시트

Claims (3)

1. 토션빔의 양측 끝단에 장착되어 쇼크업소버의 범프 변위를 제한하는 범프 스토퍼의 구조에 있어서,
   상기 토션빔에 장착되는 로워시트; 및
   상기 쇼크업소버의 움직임에 따라 상승하강하는 어퍼시트 아래로 장착되어 상기 로워시트의 상측에서 이격되어 배치되고, 상기 쇼크업소버의 범프에 따라 로워시트에 가압되어 탄성압축되는 스토퍼;를 포함하여 구성되며,
   상기 스토퍼는, 중심축이 수직을 이루도록 형성되며 바닥면이 로워시트에 밀착되는 동심부;와 상기 동심부의 상측에서 연장되어 외경이 점차적으로 확장되되, 상기 토션빔의 중앙을 향하는 쪽으로 외경이 더 크게 형성되어 중심축(central axis)이 상기 동심부의 중심축에서 일측으로 절곡된 편심부;가 형성되는 것을 특징으로 하는 범프 스토퍼의 구조.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 로워시트는 스토퍼와 밀착되는 접촉면이 상측으로 돌출된 형상이되, 상기 접촉면은 토션빔의 중앙을 향하는 측이 토션빔의 끝단을 향하는 측보다 더 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 범프 스토퍼의 구조.
   
3. 제 2 항에 있어서, 차체의 하중 이동에 따른 토션빔의 롤링이 발생하여 상기 접촉면이 동심부와 맞닿게 될 때, 상기 접촉면이 편심부의 중심축과 직각을 이루는 것을 특징으로 하는 범프 스토퍼의 구조.
   

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