KR20130005359A - 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트럭 등과 같은 상용차량에 설치되는 판스프링의 프레임측 마운팅을 위한 샤클 어셈블리에 관한 것이다.
본 발명은 판스프링의 샤클부와 샤클 브라켓 간의 슬라이딩 구조를 통해 차량 전후방향으로 이동할 수 있는 샤클부의 체결구조를 적용하여, 스프링 스팬(Span) 변화를 흡수할 수 있는 새로운 형태의 판스프링 마운팅 방식을 구현함으로써, 스티어링 휠의 틀어짐 방지와 조정안정성 향상은 물론, 하체 소음을 저감시킬 수 있는 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리를 제공한다.

Description

상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리{Shackle assembly of leaf spring for commercial vehicle}

본 발명은 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 트럭 등과 같은 상용차량에 설치되는 판스프링의 프레임측 마운팅을 위한 샤클 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 상용차량의 현가장치에는 구조가 간단할 뿐만 아니라 견고하고, 큰 하중을 지지하는데 유리한 판스프링이 사용되며, 이러한 판스프링은 기본적으로 차체의 하중을 지지하는 역할을 수행하게 된다.

보통 판스프링은 다수의 얇은 판들이 겹쳐져 이루어지는 것으로서, 양단의 스프링 아이가 차체 프레임측에 마운팅되는 동시에 중간 부분이 클램핑되는 구조로 설치되어, 차체 프레임의 범프(Bump)와 리바운드(Rebound) 등의 거동에 따른 충격이나 진동을 흡수 및 감쇄시키게 된다.

그리고, 판스프링의 스프링 아이는 샤클 어셈블리에 의해 차체 프레임에 마운팅되며, 상기 샤클 어셈블리는 링크 타입과 슬라이딩 타입이 주로 적용된다.

도 1은 종래의 링크 타입 샤클 어셈블리를 나타내는 사시도로서, 여기서는 판스프링(10)의 한 쪽 스프링 아이(11)가 링크(12)를 포함하는 샤클 어셈블리(13)에 의해 차체 프레임(14)측에 마운팅되어 있는 구조를 보여준다.

종래의 링크 타입 샤클 어셈블리에서는 별도의 링크가 추가되기 때문에 선회 시 횡력이 가해질 때, 도 2에 도시한 바와 같이, 횡력에 의한 링크(12) 및 부싱부(15)의 변형에 의해 링크와 판스프링 마운팅 위치가 차량 측면방향으로 밀려나게 된다.

즉, 스프링 마운팅 센터 포인트가 "A" 위치에서 "B" 위치로 이동하게 된다.

이렇게 스프링 마운팅 센터 포인트가 선회 시 밀려난다는 것은 결국, 도 3에 도시한 바와 같이, 주행 중 액슬이 틀어지는 문제를 발생시키게 되며, 이로 인해 조종안정성에 문제가 되고, 복원 시에도 스프링 마운팅 센터 포인트가 완전히 복원되지 않고 어느 정도 틀어진 상태로 유지되어 스티어링 휠이 틀어지는 문제를 유발시키게 된다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 휠 스트로크에 따라서 샤클 어셈블리(13), 즉 링크(12)가 회전하는 구조이므로, 판스프링(10)과 링크(12)의 마운팅 위치가 차량 상하 방향으로 변화가 생겨 초기 설계된 판스프링 장착각도(Cant Angle)가 변화하게 된다.

그리고, 판스프링(10)이 액슬에 직접 마운팅되기 때문에 이 판스프링 장착각도의 변화는 차량 캐스터 앵글(Caster Angle)의 변화에 직접적으로 영향을 주게 된다.

따라서, 공차 및 적차 상태에서 캐스터 앵글값이 달라 이로 인하여 차량 성능의 차이가 발생하게 된다.

한편, 슬라이딩 타입 셔클 어셈블리에서는 별도의 링크가 없어 간단한 구조이지만, 판스프링과 브라켓이 직접적으로 접촉하기 때문에 휠 스트로크 시 브라켓과 판스프링 접촉위치가 변하므로, 캐스터 앵글의 변화가 생길 뿐만 아니라, 판스프링과 브라켓 사이에 공간이 발생하게 되면서 판스프링에 상하방향 진동이 전달될 때 이 부분에서 소음이 발생하게 된다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 판스프링의 샤클부와 샤클 브라켓 간의 슬라이딩 구조를 통해 차량 전후방향으로 이동할 수 있는 샤클부의 체결구조를 적용하여, 스프링 스팬(Span) 변화를 흡수할 수 있는 새로운 형태의 판스프링 마운팅 방식을 구현함으로써, 스티어링 휠의 틀어짐 방지와 조정안정성 향상은 물론, 하체 소음을 저감시킬 수 있는 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리는 다음과 같은 특징이 있다.

상기 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리는 판스프링의 한 쪽 스프링 아이를 지지하는 수단으로서, 아래쪽이 개방된 공간부 및 양쪽 내벽면에 형성되는 가이드 레일을 가지면서 프레임상에 설치되는 샤클 브라켓과, 상기 스프링 아이에 동축상으로 결합되는 동시에 양단부는 샤클 브라켓의 가이드 레일에 끼워져 슬라이드 가능한 핀을 포함하는 구조로 이루어지며, 이에 따라 스프링 아이를 포함하는 핀 전체가 차량 전후방향으로 이동하면서 스프링 스팬 변화를 흡수할 수 있는 특징이 있다.

여기서, 상기 샤클 브라켓의 전단과 후단에는 안쪽의 핀을 향해 돌출 길이 조절이 가능한 스톱퍼 볼트를 구비하여, 핀의 이동량을 제어할 수 있도록 함으로써, 휠 스트로크를 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 핀의 양단부에는 핀 축선에 대해 수직을 이루는 방향으로 돌출형성되면서 샤클 브라켓의 가이드 레일에 형성되어 있는 가이드 홈부 내에 위치되는 돌기부를 구비하며, 핀의 전후방향의 이동이 더욱 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 제공하는 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리는 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 차량 선회 시 횡력으로 인한 샤클(링크)의 변형 발생구조를 개선하여 스프링과 샤클의 마운팅 위치가 차량 측면 방향으로 밀려나지 않기 때문에 스티어링 휠의 틀어짐이 발생하지 않고 조정안정성을 향상시킬 수 있다.

둘째, 차량 상태(공차, 적차)에 따라 캐스터 앵글이 바뀌지 않는 구조이므로, 차량성능을 초기 개발상태로 유지할 수 있다.

셋째, 샤클 마운팅부에 틈새가 발생하지 않는 구조이므로, 하체 소음이 발생하지 않는다.

넷째, 샤클의 차량 전후방향 이동량을 제어하여 스프링의 리바운드량을 조절할 수 있어, 휠 스크로크에 따라 설계제한을 받는 부품(업소버, 스태빌라이저 바 등)에 대한 설계 자유도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 휠 스트로크로 인한 부품(주로 업소버, 밸브 등) 파손을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 링크 타입 샤클 어셈블리를 나타내는 사시도
도 2는 종래의 링크 타입 샤클 어셈블리에서 횡력에 의한 스프링 마운팅 센터 포인트의 이동관계를 나타내는 정면도
도 3은 종래의 링크 타입 샤클 어셈블리에서 액슬의 틀어짐 현상을 나타내는 평면도
도 4는 종래의 링크 타입 샤클 어셈블리에서 마운팅 위치, 캔트 앵글 및 캐스터 앵글의 변화를 나타내는 정면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리를 나타내는 분해 사시도
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리를 나타내는 결합 사시도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리를 나타내는 일부 단면 사시도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리를 나타내는 단면도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리의 작동상태를 나타내는 측면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리를 나타내는 사시도 및 단면도이다.

도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 샤클 어셈블리는 판스프링(10)의 한 쪽 지지단, 예를 들면 한 쪽의 스프링 아이(11)에 핀(19)을 삽입하고, 이렇게 삽입한 핀(19)에 돌기부(23)를 추가하는 한편, 샤클 브라켓(18)에는 돌기부(23)를 포함하는 핀(19)이 차량 전후방향으로 이동할 수 있도록 가이드 레일(17)을 추가함으로써, 스프링 스팬 변화를 흡수할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위하여, 프레임(14)측에 설치되는 샤클 브라켓(18)이 마련되고, 상기 샤클 브라켓(18)에는 판스프링(10)의 스프링 아이(11)에 결합되는 핀(19)이 차량 전후방향으로 슬라이딩 가능한 구조로 결합된다.

상기 샤클 브라켓(18)은 상부의 체결 판체 부분을 가지면서 내측에는 아래쪽으로 터져 있는 동시에 전후방향으로 관통되어 있는 공간부(16)가 조성된 대략 "ㄷ"자 모양으로 이루어지고, 상기 공간부(16)의 양쪽 벽면에는 전후방향으로 길게 형성되는 사각홈 모양의 가이드 레일(17)이 구비된다.

특히, 상기 가이드 레일(17)은 후술하는 핀(19)의 형상과 정확히 일치하도록(슬라이딩 가능한 약간의 간격은 남겨놓고) 가공되기 때문에 횡력이 가해졌을 때, 가이드 레일(17) 내의 핀(19)은 차량 측면방향으로 위치 변화를 일으키지 않게 되고, 결국 스티어링 휠의 틀어짐을 방지할 수 있는 조정안정성을 향상시킬 수 있게 된다.

또, 상기 샤클 브라켓(18)에 구비되는 가이드 레일(17)의 형성 방향은 스프링 캔트 앵글 방향(도 9의 일점쇄선)과 나란하게 되어 있으며, 이에 따라 차량 상태(공차, 적차)에 따라서 캔트 앵글이 변화하지 않게 되고 캐스터 앵글도 변하지 않아 차량 성능의 차이가 발생하지 않게 되므로, 초기 개발성능을 항상 유지할 수 있게 된다.

그리고, 상기 샤클 브라켓(18)에는 가이드 레일(17)과 통하면서 레일 윗면을 따라 전후방향으로 길게 형성되는 가이드 홈(22)이 형성되고, 이때의 가이드 홈(22)은 핀(19)의 돌기부(23)가 끼워져 핀 이동 시에 돌기부(23)의 이동을 안내하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 핀(19)은 판스프링(10)의 스프링 아이(11)에 동축상으로 결합되어 판스프링(10)를 지지하는 부재로서, 이때의 핀(19)과 스프링 아이(11)은 그 사이에 개재되는 러버부재(21)에 의해 일체를 이룰 수 있게 된다.

즉, 상기 핀(19)의 외주면과 스프링 아이(11)의 내주면 사이에 러버부재(21)가 채워지고(가류), 이에 따라 핀(19)과 스프링 아이(11), 그리고 러버부재(21)는 하나로 일체를 이룰 수 있게 된다.

이때, 상기 러버부재(21)는 휠 스트로크 시 판스프링(10)과 핀(19) 사이에 발생하는 회전각을 흡수하는 역할을 하게 된다.

또한, 상기 핀(19)의 양단 일정길이는, 예를 들면 스프링 아이(11)에 결합되지 않고 바깥쪽으로 연장된 부분은 위아래가 평면부(26)로 되어 있어서, 핀(19)은 이때의 평면부(26)를 통해 샤클 브라켓(18)에 있는 가이드 레일(17)과의 충분한 접촉면적을 가지고 이동할 수 있게 된다.

그리고, 상기 핀(19)의 양단부에는 핀 축선에 대해 수직을 이루는 방향으로 돌출형성되는 돌기부(23)가 각각 형성되어 있으며, 이때의 돌기부(23)는 샤클 브라켓(18)의 가이드 레일(17)에 형성되어 있는 가이드 홈부(22) 내에 위치되면서 홈부를 따라 전후로 슬라이딩될 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 핀(19)의 이탈을 막아주는 수단으로 스톱퍼 플레이트(25)를 제공한다.

상기 스톱퍼 플레이트(25)는 샤클 브라켓(18)의 전단과 후단, 예를 들면 전단과 후단의 가이드 레일(17)이 있는 부분을 마감하는 4개의 부분으로 이루어져 있으며, 후술하는 더스트 커버(24)의 체결시 함께 볼트로 체결되는 구조로 장착된다.

이러한 스톱퍼 플레이트(25)는 핀(19)이 가이드 레일(17)로부터 완전히 빠지는 것을 막아주는 역할을 하게 된다.

또한, 본 발명에서는 핀(19)의 이동량을 제어하는 수단으로 스톱퍼 볼트(20)를 제공한다.

상기 스톱퍼 볼트(20)는 샤클 브라켓(18)의 전단쪽과 후단쪽에 각각 위치되는 동시에 안쪽의 핀(19)을 바라보면서 스톱퍼 플레이트(25)상에 체결 구조로 장착되며, 이렇게 장착되는 스톱퍼 플레이트(25)의 돌출 길이를 조절함으로써, 핀(19)의 이동량을 제어할 수 있게 되고, 결국 휠 스트로크를 제어할 수 있게 된다.

예를 들면, 스톱퍼 플레이트(25)상에 체결되어 있는 스톱퍼 볼트(20)를 풀어서 핀(19)이 있는 쪽으로 길게 연장시켜 놓으면, 그 만큼 핀(19)이 움직일 수 있는 거리(스트로크)가 좁아지게 되고, 반대로 스톱퍼 볼트(20)를 좀더 체결하여 그 길이를 짧게 만들면 핀(19)의 스트로크를 좀더 확보할 수 있게 되는 것이다.

그리고, 상기 샤클 브라켓(18)의 전단과 후단에는 더스트 커버(24)가 체결 구조로 부착되며, 이렇게 샤클 브라켓(18)의 전후단 끝을 커버로 씌워줌으로써, 내부에 먼지나 이물질 등이 유입되는 것을 방지하여 시스템의 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.

따라서, 이와 같이 구성되는 샤클 어셈블리의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리의 작동상태를 나타내는 측면도이다.

도 9에 도시한 바와 같이, 판스프링(10)의 한 쪽 스프링 아이(11)는 핀(19)을 통해 샤클 브라켓(18)에 지지되고, 이때의 핀(19)은 샤클 브라켓(18) 내에서 차량 측면방향으로 유동이 제한되는 특성을 보임과 동시에 샤클 브라켓(18)의 가이드 레일(17)을 따라 차량 전후방향(도면의 좌우방향)으로 이동가능한 운동특성을 보이게 된다.

그리고, 상기 핀(19)과 함께 이동가능한 스프링 아이(11)는 이동방향은 캔트 앵글(이점쇄선)과 나란한 방향으로 놓이게 된다.

위와 같은 구조에서 선회 시의 횡력이 가해지는 경우에도 이때의 횡력에 의해 핀(19)을 포함하는 스프링 아이(11) 전체는 차량 측면방향으로 위치변화가 발생하지 않기 때문에 스티어링 휠이 틀어지지 않게 된다.

또한, 상기 판스프링(10)의 한 쪽이, 즉 상기 핀(19)을 포함하는 스프링 아이(11) 전체가 차량 전후방향으로 이동가능하기 때문에 판스프링(10)의 스팬 변화를 흡수할 수 있게 된다.

또한, 상기 스톱퍼 볼트(20)의 길이 조절을 통해 핀(19)의 이동량을 제어하여 스프링 리바운드량을 조절할 수 있기 때문에 과도한 휠 스트로크로 인한 부품의 파손을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 위와 같은 구조로 인해 캐스터 앵글(굵은 선)은 캔트 앵글과 항상 직각을 유지하게 되고, 또 차량 상태(공차, 적차)에 따라 캐스터 앵글이 바뀌지 않게 되므로 초기 개발상태 그대로 차량 성능을 유지할 수 있게 된다.

10 : 판스프링 11 : 스프링 아이
12 : 링크 13 : 샤클 어셈블리
14 : 프레임 15 : 부싱부
16 : 공간부 17 : 가이드 레일
18 : 샤클 브라켓 19 : 핀
20 : 스톱퍼 볼트 21 : 러버부재
22 : 가이드 홈 23 : 돌기부
24 : 더스트 커버 25 : 스톱퍼 플레이트
26 : 평면부

Claims (5)

1. 판스프링(10)의 한 쪽 스프링 아이(11)를 지지하는 수단으로서,
   아래쪽이 개방된 공간부(16) 및 양쪽 내벽면에 형성되는 가이드 레일(17)을 가지면서 프레임(14)상에 설치되는 샤클 브라켓(18);
   상기 스프링 아이(11)에 동축상으로 결합되는 동시에 양단부는 샤클 브라켓(18)의 가이드 레일(17)에 끼워져 슬라이드 가능한 핀(19);
   을 포함하며, 상기 스프링 아이(11)를 포함하는 핀(19) 전체가 차량 전후방향으로 이동하면서 스프링 스팬 변화를 흡수할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 샤클 브라켓(18)의 전단과 후단에는 안쪽의 핀(19)을 향해 돌출 길이 조절이 가능한 스톱퍼 볼트(20)가 구비되어, 핀(19)의 이동량을 제어할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 핀(19)의 외주면과 스프링 아이(11)의 내주면 사이에는 판스프링과 핀 사이에서 발생하는 회전각을 흡수할 수 있는 러버부재(21)가 개재되는 것을 특징으로 하는 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 핀(19)의 양단부에는 핀 축선에 대해 수직을 이루는 방향으로 돌출형성되는 동시에 샤클 브라켓(18)의 가이드 레일(17)에 형성되어 있는 가이드 홈부(22) 내에 위치되는 돌기부(23)가 구비되는 것을 특징으로 하는 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 샤클 브라켓(18)의 전단과 후단에는 먼지나 이물질의 유입을 차단하는 더스트 커버(24)가 부착되는 것을 특징으로 하는 상용차량의 판스프링 샤클 어셈블리.

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