KR20130079391A - 틸팅 기능을 갖는 운전석 서스펜션용 이중 경로 마운트 - Google Patents

틸팅 기능을 갖는 운전석 서스펜션용 이중 경로 마운트 Download PDF

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KR20130079391A
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룩 크네벨스
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테네코 오토모티브 오퍼레이팅 컴파니 인코포레이티드
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Abstract

운전석 장착 어셈블리는 운전석이 기울어질 때 운전석의 회전점에서 운전석을 차량의 섀시에 부착한다. 운전석 장착 어셈블리는 운전석과 섀시 사이에서 작용하는 힘을 위한 두 개의 경로를 제공한다. 정적 힘은 상대적으로 강성의 탄성 부재를 포함하는 베어링 어셈블리에 의해 지지된다. 동적 힘은 상대적으로 연성의 탄성 부재를 포함하는 탄성 부재에 의해서 지지된다. 탄성 마운트는 베어링 어셈블리 및 완충장치에 부착된다. 베어링 어셈블리는 탄성 마운트 및 공기 스프링 어셈블리에 부착된다.

Description

틸팅 기능을 갖는 운전석 서스펜션용 이중 경로 마운트{DOUBLE PATH MOUNT FOR CAB SUSPENSION WITH TILTING FUNCTION}
본 발명과 관련된 내용은 대형 트럭 및 다른 차량에 전형적으로 사용되는 운전석 서스펜션 시스템에 대한 것이다. 더 상세하게는 본 발명과 관련된 내용은 운전석을 격리시기키 위한 이중 경로 마운트 시스템을 포함하는 운전석의 틸팅 지점에 위치한 마운트에 대한 것이다.
이 부분은 본 발명과 관련된 내용에 관련된 배경 정보를 제공하며 이는 종래 기술이 아니다.
대형 차량 운전자의 안락을 제공하고 대형 차량 운전자가 겪는 운전 피로를 줄이기 위해서, 운전자의 운전석(cab)은 차량의 새시 및 차량의 운전석 사이에 위치하여 차량 운행 중에 운전자가 겪는 충격, 진동 및 이에 따른 쿵쾅거리는 소리를 감소시키는 진동 격리 장치 및 충격 흡수 장치를 사용하여 현가된다(suspended). 또, 계속해서 진동 및 충격력이 가해지면 구조에 손상이 가해지고 이는 유지보수와 관련한 비용을 궁극적으로 증가시킨다.
대형 차량에 실린 짐(load)은 차량의 프레임에 의해 지지 되는데, 이 프레임은 차륜에 의해 지지 되는 차량 현가 스프링 및 차량 완충장치(shock absorber)에 의해 실린다. 현가 스프링은 전형적으로 강성율이 아주 높아 탑승자의 신경을 거슬리게 한다. 운전석에 전달되는 진동 및 충격을 감쇄하기 위해서, 운전석 장착 시스템을 사용하는 운전석 현가 시스템이 개발되었다. 운전석 장착 시스템은 운전석 유압 완충장치 및 운전석 공기 스프링을 포함하며 이들은 차량 프레임에 대한 운전석의 요동 및 재반동을 감소시킨다.
이 같은 운전석 유압 완충장치 및 운전석 공기 스프링은 운전석의 앞 및 뒤 모두에 장착될 수 있다. 전형적으로 운전석은 차량의 전방에 위치한 한 쌍의 차량 공기 스프링 및 차량 유압 완충장치 주위를 회전하는 것에 의해 기울어진다. 전방 장착 운전석 유압 완충장치 및 운전석 공기 스프링은 때때로 운전석의 기울어짐 동안 회전 운동이 가능하도록 하는 베어링을 필요로 한다. 이 회전 운동 요건은 디자인 관점에서 프레임으로부터 운전석을 적절히 분리시키는 것을 어렵게 한다.
본 발명의 일 실시 예는 운전석 장착 어셈블리를 제공한다.
이 부분은 본 명세서에 개시된 발명 내용에 대한 일반적인 개요로서 본 명세서에 개시된 발명 내용 전체 범위 또는 그 모든 특징에 대한 종합적인 개시는 아니다.
본 발명의 일 실시 예는 운전석이 기울어질 때 회전하는 위치에 운전석을 장착하도록 창안된 운전석 장착 어셈블리를 제공한다. 운전석 장착 어셈블리는 동적 하중이 정적 하중으로부터 결합해제 되도록 하중에 대한 이중 경로를 제공한다. 이 두 하중의 결합 해제는 양 경로의 디자인 최적화가 정적 하중 및 동적 하중 모두를 최적으로 분리하도록 한다.
응용의 다른 부분은 본 명세서에 제공된 서술 내용으로부터 명확해 질 것이다. 본 부분에서 서술 내용 및 특정 실시 예는 단지 설명의 목적을 위해 의도된 것으로서, 발명의 범위를 제한하려는 의도는 아니다.
본 발명에 따르면, 정적 하중 및 동적 하중 모두를 최적으로 분리할 수 있다.
도면은 모든 가능한 실시 예들이 아니라 단지 선별된 실시 예들을 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 운전석 장착 어셈블리를 포함하는 트럭의 측면 입면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 운전석 장착 어셈블리의 하나에 대한 측면 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 이중 경로 장착 시스템에 대한 측면 확장도이다.
도면에서 대응하는 참조번호는 대응하는 부분을 가리킨다.
실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 더욱 완전히 설명될 것이다.
다양한 관점의 시야에서 동일한 참조번호는 동일 또는 유사한 구성을 가리키는 도면을 참조하면, 도 1에는 본 발명의 일 실시 예에 따른 운전석 장착 어셈블리를 포함하며 참조번호 10으로 표시된 차량이 도시되어 있다. 차량(10)은 운전석(12), 전방 현가장치(14) 및 후방 현가장치(16)를 포함한다.
전방 현가장치(14)는 차량(10)의 수직 세로면(vertical longitudinal plane)에 대해 전반적으로 수직인 공통 가로 축(common transverse)(22)에서 진동하도록 장착된 한 쌍의 세로 진동 팔(longitudinal oscillating arm)(20)을 포함한다. 진동 팔(20)의 자유단들(free ends)은 가로 토션바(24)에 연결된다. 한 쌍의 지지체(supports)(26)가 회전가능하도록 토션바(24)에 장착된다. 지지체(26)는 운전석(12)이 토션바(24)의 축을 회전하도록 운전석(12)에 견고하게 연결된다. 이렇게 함으로써, 유지 동작을 위해 운전석(12) 아래의 엔진 세트에 대한 접근이 필요할 때, 토션바(24)를 회전하는 수단에 의해 운전석(12)이 상승하도록 한다. 한 쌍의 운전석 장착 어셈블리(30)는 진동팔(20)의 자유단들 및 차량(10)의 섀시(chassis) 사이에 위치한다. 후방 현가장치(16)는 한 쌍의 스프링 감쇄 어셈블리(32)를 포함한다. 이 스프링 감쇄 어셈블리(32)는 차량(10)의 섀시에 부착되고 한 쌍의 진동팔(34)을 통해 운전석(12)에 부착된다.
도 2를 참조하면, 운전석 장착 어셈블리(30)가 더욱 상세히 도시되어 있다. 운전석 장착 어셈블리(30)는 완충장치(40)(shock absorber), 공기 스프링 어셈블리(42) 및 이중 경로 상단 마운트(double path top mount)(44)를 포함한다. 완충장치(40)는 이중-관 완충장치로서 압력관(54), 피스톤 어셈블리(56), 피스톤 로드(58), 저장관(60)(reserve tube) 및 베이스 밸브 어셈블리(62)를 포함한다.
압력관(54)은 작업실(64)(working chamber)을 정의한다. 피스톤 어셈블리(56)는 압력관(54)과 미끄러짐이 가능하도록 체결되고 작업실(64) 내에 위치한다. 피스톤 로드(58)는 피스톤 어셈블리(56)에 부착되고, 운전석(12)에 부착된 이중 경로 상단 마운트(44)에 부착되도록, 압력관(54)의 일단을 통과하여 작업실(64) 밖으로 그리고 공기 스프링 어셈블리(42) 밖으로 신장하여 나온다. 저장관(60)은 압력관(54) 둘레를 감싸 저장실(66)을 정의한다. 베이스 밸브 어셈블리(62)는 압력관(54)에 부착되어 작업실(64)과 저장실(66) 사이의 유체 흐름을 제어한다. 피스톤 로드(58) 맞은 편의 저장관(60) 끝단은 차량(10)의 섀시에 부착된다.
피스톤 로드(58)가 단지 작업실(64)의 한 부분을 통해서만 신장하기 때문에, 피스톤 어셈블리(56)의 운동은 피스톤 어셈블리(56)의 위쪽 및 아래쪽의 작업실(64)의 일 부분에서 서로 양의 유체 흐름을 유발한다. 이 같은 유체 흐름의 차이는 "로드 볼륨"(rod volume) 으로 알려져 있으며, 이는 베이스 밸브 어셈블리(62)를 통해 흐른다. 압축 운동 동안, 유체는 피스톤 어셈블리(56)의 밸브 작동을 통해서 피스톤 어셈블리(56) 아래에서 피스톤 어셈블리(56) 위로 흐른다. 유체의 "로드 볼륨"은 작업실(64)에서 베이스 밸브 어셈블리(62)의 밸브 작동을 통해 저장실(66)로 흐를 것이다. 압축 행정 동안 베이스 밸브 어셈블리(62)에서의 밸브 동작을 통한 유체의 흐름은 완충장치(50)의 감쇄 특성을 정의한다. 확장 행정(extension stroke) 동안, 유체는 피스톤 어셈블리(56)의 밸브 작동을 통해서 피스톤 어셈블리(56) 위쪽에서 아래로 흐를 것이다. 유체의 "로드 볼륨"은 저장실(66)에서 베이스 밸브 어셈블리(62)의 밸브 작동을 통해 작업실(64)로 흐를 것이다. 확장 행정 동안 피스톤 어셈블리(56)에서 밸브 작동을 통한 유체 흐름은 완충장치(40)의 감쇄 특성을 결정할 것이다.
공기 스프링 어셈블리(42)는 상부 마운트(upper mount)(70), 하부 마운트(lower mount)(72) 및 스프링 슬리브(spring sleeve)를 포함한다. 상부 마운트(70)는 이중 경로 상단 마운트(72)와 결합한다. 상부 마운트(70)는 밀봉하면서 완충장치(40)의 피스톤 로드(58)와 결합한다. 동적 공기 밀봉체(76)는 공기 스프링 어셈블리(42) 및 완충장치(40)의 피스톤 로드(58) 사이의 인터페이스를 밀봉한다. 하부 마운트(72)는 완충장치(40)에 밀봉하면서 부착되고, 공기 스프링 어셈블리(42)를 위한 피스톤으로 작용한다. 스프링 슬리브(74)는 밀봉하면서 상부 마운트(70) 및 하부 마운트(72)에 결합하여 밀봉실(78)을 정의한다. 유입구(80)는 하부 마운트(72)를 통해 신장하고 가압 된 유체 바람직하게는 공기를 밀봉실(78)로 삽입하는데 사용된다.
도 3을 참조하면, 이중 경로 상단 마운트(44)는 브래킷(82), 베어링 어셈블리(84) 그리고 탄성 마운트(elastomeric mount)(86)를 포함한다. 브래킷(82)은 공기 스프링 어셈블리(42)의 상부 마운트(70)에 고정되고 그것과 접속한다. 브래킷(82)은 베어링 어셈블리(84)와 접속하는 수직부(88), 수직부(88)에 대해 전반적으로 수직으로 신장하고 공기 스프링 어셈블리(42)의 상부 마운트(70)와 접속하는 고리부(annular portion)(90) 그리고 고리부(90)에 대해 전반적으로 수직으로 신장하며 공기 스프링 어셈블리(42)의 상부 마운트(70) 주위에 신장하는 고리부(92)를 포함한다.
베어링 어셈블리(84)는 외부 금속(94), 내부 금속(96) 및 탄성 부재(98)를 포함한다. 탄성 부재(98)는 외부 금속(94) 및 내부 금속(96) 사이에 배치된다. 외부 금속(94)은 브래킷(82)의 수직부(88)에 의해 정의된 한 쌍의 구멍(100)으로 압입(press-into)되는 것에 의해서 브래킷(82)의 수직부(88)에 부착된다. 비록 외부 금속(94)이 수직부(88)의 구멍(100)에 압입되는 것으로 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 다른 수단을 통해서 수직부(88)에 부착될 수 있다. 외부 금속(94)의 끝단들은 참조번호 102로 도시된 것 같이 말려서 탄성 부재(98)를 봉지(encapsulation)한다. 내부 금속(96)은 관통 구멍(104) 및 궁형 중심 섹션(arcuate center section)(106)을 정의하는 관형 부재(tubular member)이다. 내부 금속(96)이 비록 관통 구멍(104) 및 궁형 중심 섹션(106)을 구비하는 것으로 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 다른 내부 금속 구성이 베어링 어셈블리(84)에 사용될 수 있다. 관통 구멍(104)은 이중 경로 상단 마운트(44)를 운전석(12)에 고정하는 파스너(fastener)를 수용한다. 내부 금속(96) 및 탄성 부재(98) 사이의 인터페이스는, 운전석(12)의 기울어짐(tiling)을 허용하도록, 탄성 부재(98)가 내부 금속(96) 주위를 회전하도록 허용하는 베어링을 정의한다. 탄성 부재(98)는 내부 금속(96) 주위를 회전하도록 자기 윤활식(self-lubricating) 탄성체로부터 제조될 수 있다. 탄성 부재(98)의 다른 예로, 여기에 한정되는 것은 아니며, 플라스틱 베어링 부싱(bushing) 또는 DU 부싱이 있다. 탄성 부재(98)는 이중 경로 상단 마운트(44)에 적용되는 정적 및 동적 하중에 견디고 이를 고립시킬 수 있도록, 바람직하게 상대적으로 강성의 탄성 물질로 제조된다.
탄성 마운트(86)는 피스톤 로드 마운트(110), 외부 금속(112), 내부 금속(114) 및 탄성 부재(116)를 포함한다. 탄성 부재(116)는 외부 금속(112) 및 외부 금속(114) 사이에 위치한다. 피스톤 로드 마운트(110)는 피스톤 로드 인터페이스(118)를 포함한다. 피스톤 인터페이스(118)는 피스톤 로드(58)에 나사결합 방식으로 수용되거나 또는 이와 달리 피스톤 로드(58)에 부착되는 피스톤 로드 인터페이스(118) 및 고리형 링(120)을 포함한다. 고리형 링(120)은 피스톤 로드 인터페이스(118)에 부착된다. 외부 금속(112)은 고리형 링(120)에 압입에 의해 부착되거나 다른 방식으로 고리형 링(120) 내에 고정된다. 내부 금속(114)은 관형 부재로서 베어링 어셈블리(84)의 외부 금속(94)에 압입되거나 또는 다른 방식으로 고정된다. 탄성 부재(116)는 동적 하중에 의해서만 하중을 받고 따라서, 베어링 어셈블리(84)의 탄성 부재(98)의 강성의 탄성 물질과 달리, 향상된 소음 진동 정숙성(NVH) 특성을 제공하는 상대적으로 연성의 탄성 물질로 제조될 수 있다.
동작 중에, 정적 하중은 베어링 어셈블리(84)를 통해 브래킷(82)으로 이어서 공기 스프링 어셈블리(42)로 전달된다. 상대적으로 강성의 탄성 물질로 제조된, 베어링 어셈블리(84)의 탄성 부재(98)는 베어링 어셈블리(84) 및 브래킷(82) 사이에서 정적 하중을 전달한다. 동적(감쇄) 힘은 피스톤 로드(58)에 의해서, 동적 공기 밀봉체(76)를 통해 그리고 탄성 마운트(86)를 통해 베어링 어셈블리(84)로 전달된다. 탄성 부재(116)의 상대적으로 연성의 탄성 물질은 동적 하중을 위한 향상된 NVH 특성을 제공하고 고주파 진동에 대한 장벽을 생성한다.
동적 공기 밀봉체(76)는 공기 스프링 어셈블리(42)의 상부 마운트(70)에 대한 완충장치(40)의 피스톤 로드(58) 운동을 허락한다. 동적 공기 밀봉체(76)는 강성 외부 부재(130), 연성 내부 부재(132) 및 탄성 부재(134)를 포함한다. 탄성 부재(134)는 강성 외부 부재(130), 연성 내부 부재(132) 사이에 위치한다. 동적 공기 밀봉체(76)는 탄성 마운트(86)에 의한 적절한 분리를 허락하도록 공기 스프링 어셈블리(42)의 상부 마운트(70)로부터 분리되어 피스톤 로드(58) 운동을 허용토록 할 뿐만 아니라 밀봉실(70)을 위한 밀봉을 제공한다.
실시 예의 전술한 설명은 단지 도해 및 설명의 목적으로만 제공되고 발명을 한정하거나 발명을 완전하게 기술하는 것은 아니다. 특정 실시 예의 개개의 구성 또는 특징은 일반적으로 그 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 비록 도시되거나 설명되지 않았지만, 적용가능하다면 실시 예들 사이에 서로 교환되어 적용될 수 있고 선택된 실시 예에 사용될 수 있다. 동일한 방식이 또한 다양한 방식으로 변경될 수 있다. 그 같은 변경은 본 발명으로부터 벗어나는 것은 아니며 그 같은 모든 변경들은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (17)

  1. 차량용 운전석 장착 어셈블리로서,
    상기 운전석 장착 어셈블리는:
    완충장치;
    상기 완충장치에 부착된 공기 스프링 어셈블리; 그리고,
    상기 완충장치 및 상기 공기 스프링 어셈블리에 부착된 이중 경로 상단 마운트를 포함하되,
    상기 이중 경로 상단 마운트는:
    상기 공기 스프링 어셈블리에 부착된 베어링 어셈블리; 그리고
    상기 베어링 어셈블리 및 상기 완충장치 사이에 배치된 탄성 마운트를 포함하는 운전석 장착 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이중 경로 상단 마운트는 상기 베어링 어셈블리 및 상기 공기 스프링 어셈블리 사이에 배치된 브래킷을 더 포함하는 운전석 장착 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 브래킷은 상기 베어링 어셈블리에 직접 체결되고 상기 공기 스프링 어셈블리에 직접 체결되는 운전석 장착 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베어링 어셈블리는:
    상기 차량의 운전석에 부착된 제1 내부 금속;
    상기 공기 스프링 어셈블리에 부착된 제1 외부 금속; 그리고
    상기 제1 외부 금속 및 상기 제1 내부 금속 사이에 배치된 제1 탄성 부재를 포함하고,
    상기 제1 탄성 부재는 제1 강성도를 가지는 운전석 장착 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이중 경로 상단 마운트는 상기 제1 외부 금속 및 상기 공기 스프링 어셈블리 사이에 배치된 브래킷을 더 포함하는 운전석 장착 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 브래킷은 상기 제1 외부 금속에 직접 체결되고 상기 공기 스프링 어셈블리에 직접 체결되는 운전석 장착 어셈블리.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 탄성 마운트는:
    상기 완충장치에 부착된 제2 외부 금속;
    상기 베어링 어셈블리의 상기 제1 외부 금속에 부착된 제2 내부 금속; 그리고,
    상기 제2 외부 금속 및 상기 제2 내부 금속 사이에 배치된 제2 탄성 부재를 포함하고,
    상기 제2 탄성 부재는 제2 강성도를 가지는 운전석 장착 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 강성도는 상기 제1 강성도보다 연한 운전석 장착 어셈블리.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 공기 스프링 어셈블리는 상기 완충장치의 외부관에 부착되고, 상기 제2 외부 금속은 상기 완충장치의 피스톤 로드에 부착되는 운전석 장착 어셈블리.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제2 내부 금속은 상기 베어링 어셈블리의 상기 제1 외부 금속에 직접 부착되는 운전석 장착 어셈블리.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 마운트는:
    상기 완충장치에 부착된 외부 금속;
    상기 베어링 어셈블리에 부착된 내부 금속; 그리고
    상기 외부 금속 및 상기 내부 금속 사이에 배치된 탄성 부재를 포함하는 운전석 장착 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 내부 금속은 상기 베어링 어셈블리에 직접 부착되는 운전석 장착 어셈블리.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 공기 스프링 어셈블리는 공기 스프링 상단 마운트를 포함하고, 상기 완충장치는 피스톤 로드를 포함하고,
    상기 운전석 장착 어셈블리는 상기 피스톤 로드 및 상기 공기 스프링 상단 마운트 사이에 배치된 동적 공기 밀봉체를 더 포함하는 운전석 장착 어셈블리.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 동적 공기 밀봉체는:
    상기 스프링 상단 마운트에 체결된 강성의 외부 부재;
    상기 피스톤 로드에 체결된 강성의 내부 부재; 그리고,
    상기 강성의 외부 부재 및 상기 강성의 내부 부재 사이에 배치된 탄성 부재를 포함하는 운전석 장착 어셈블리.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 이중 경로 상단 마운트는 상기 베어링 어셈블리 및 상기 공기 스프링 상단 마운트 사이에 배치된 브래킷을 더 포함하는 운전석 장착 어셈블리.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 브래킷은 상기 베어링 어셈블리에 직접 체결되고 상기 공기 스프링 상단 마운트에 직접 체결되는 운전석 장착 어셈블리.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 탄성 마운트는:
    상기 완충장치의 상기 스프링 로드에 부착된 외부 금속;
    상기 베어링 어셈블리에 부착된 내부 금속; 그리고
    상기 외부 금속 및 상기 내부 금속 사이에 배치된 탄성 부재를 포함하는 운전석 장착 어셈블리.
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