KR20130135494A - 차량용 현가장치 및 상기 차량용 현가장치에 사용되는 하부 스프링 시트 - Google Patents

차량용 현가장치 및 상기 차량용 현가장치에 사용되는 하부 스프링 시트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 현가장치에 포함되는 코일 스프링을 지지하기 위한 하부 스프링 시트를 개선함으로써 코일 스프링의 손상을 방지할 수 있도록 한 차량용 현가장치 및 이 차량용 현가장치에 이용되는 하부 스프링 시트에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 차체와 차축 사이에 설치되는 쇽업소버와, 상기 쇽업소버의 외부에 설치되는 코일 스프링과, 상기 코일 스프링의 상부 및 하부를 지지하는 상부 및 하부 스프링 시트를 포함하는 차량용 현가장치에 있어서, 상기 하부 스프링 시트는, 상기 코일 스프링의 최대 신장시에도 상기 코일 스프링과 접촉된 상태를 유지할 수 있고 상기 코일 스프링의 압축시에는 함께 압축될 수 있도록 탄성을 가지는 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치가 제공된다.

Description

차량용 현가장치 및 상기 차량용 현가장치에 사용되는 하부 스프링 시트{SUSPENSION APPARATUS FOR VEHICLE AND LOWER SPRING SEAT USED FOR THE APPARATUS}
본 발명은 차량용 현가장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 현가장치에 포함되는 코일 스프링을 지지하기 위한 하부 스프링 시트를 개선함으로써 코일 스프링의 손상을 방지할 수 있도록 한 차량용 현가장치 및 이 차량용 현가장치에 이용되는 하부 스프링 시트에 관한 것이다.
차량용 현가장치는, 차량 주행 중에 노면으로부터 전달되는 진동 및 충격 에너지를 흡수하도록 차체와 차축 사이에 제공되어, 차체의 손상을 억제하고, 차량의 승차감을 향상시키는 등의 역할을 한다.
이를 위해 차량용 현가장치는, 노면에서 받는 충격을 완화하는 코일 스프링과, 코일 스프링의 자유 진동을 억제하여 승차감을 좋게 하는 쇽업소버 등을 포함한다. 코일 스프링과 쇽업소버는 상호 보완 작용을 통하여 더욱 향상된 승차감을 차량 탑승자에게 제공한다.
보다 구체적으로, 코일 스프링은 노면의 굴곡에 의해 차체가 상하로 크게 진동할 때 그 진동으로부터 야기되는 충격을 흡수하고, 쇽업소버는 코일 스프링의 진동을 멈추게 하는 저항을 코일 스프링에 제공한다.
통상, 차량용 현가장치는 차체에 설치된 상부 마운트에 별도의 상부 스프링 시트를 설치하고, 그 상부 스프링 시트와 쇽업소버의 실린더에 설치된 하부 스프링 시트가 코일스프링의 양단부를 지지하도록 되어 있다.
종래 기술에 따른 현가장치는, 통상 쇽업소버와, 이 쇽업소버의 외측에 설치된 코일 스프링을 포함하여 이루어진다.
쇽업소버는, 실린더와, 이 실린더에 일측이 삽입되는 피스톤 로드를 포함하며, 이 실린더의 내부에서 피스톤 로드에는 피스톤 밸브 등이 설치된다.
이와 같은 쇽업소버는 통상 피스톤 로드 상단이 차체측에 고정되고 실린더 하단이 차륜측에 고정되며, 이를 위해 피스톤 로드의 상단에는 탑 마운트가 구비되고 쇽업소버의 하단에는 차축과 연결될 수 있도록 너클 브래킷이 구비된다.
코일 스프링은 쇽업소버와 더불어 진동 및 충격을 감쇠시킨다. 외부로부터의 힘이 가해져 쇽업소버가 압축될 때 코일 스프링은 함께 압축되고, 압축된 후에는 탄성력에 의해 복원된다.
코일 스프링의 상하에는 이 코일 스프링을 수용하여 지지할 수 있도록 상부 스프링 시트 및 하부 스프링 시트가 마련된다. 하부 스프링 시트는 통상 쇽업소버의 실린더 외주표면에 고정 설치되며, 상부 스프링 시트는 피스톤 로드의 말단과 결합된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 하부 스프링 시트(3)는 대략 원형의 접시 형상을 가지며, 쇽업소버의 실린더가 끼워져 용접 등에 의해 고정되는 개구부가 대략 중앙부분 혹은 중심에서 일측에 치우친 위치에 형성된다.
종래 기술에 따른 하부 스프링 시트(3)는 원형으로 형성된 스프링 안착부(4)를 가지며, 이 스프링 안착부(4)의 일부 구간에 걸쳐서 코일 스프링의 압축 또는 신장시 이 코일 스프링(2)이 하부 스프링 시트(3)를 벗어나지 않도록 이탈방지부(5)가 형성된다. 이탈방지부(5)는 하부 스프링 시트의 외주 가장자리 부분에 형성되어 코일 스프링(2)을 외측에서 감싸도록 볼록하게 형성된다.
이와 같이 구성된 하부 스프링 시트(3)와 코일 스프링(2) 사이의 접촉면적은, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 코일 스프링(2)의 신장 작동시에는 감소하고, 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 코일 스프링(2)의 압축 작동시에는 증가하게 된다.
일반적으로 코일 스프링(2)으로 사용되는 코일 스프링으로서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상단(D+E 구간) 및 하단(A+B 구간)의 권선 직경이 중간 몸체부(C 구간)의 권선 직경보다 작은, 소위 Double pig tail coil spring이 채용될 수 있다. 이와 같은 종류의 코일 스프링이 도 1에 도시된 종래의 하부 스프링 시트(3)에 장착될 경우, 도 2의 코일 스프링(2)의 하단(A+B 구간)이 하부 스프링 시트(3) 상에 안착된다.
그런데, 압축 또는 신장 작동시 코일 스프링이 하부 스프링 시트에 접촉 또는 이격되면서, 이 부분(B 구간)에 모래, 자갈, 염화칼슘 등의 이물질이 끼어 코일 스프링의 표면에 상처를 내게 되면, 결국 이 상처 부분이 부식되어 코일 스프링이 절손되어 버릴 우려가 있었다.
그러나 종래에는 코일 스프링(2)이 하부 스프링 시트(3)를 측방향으로 벗어나지 않도록 외측방향에 대해서만 지지가 이루어지고 있었기 때문에, 코일 스프링의 작동중 코일 스프링과 하부 스프링 시트 사이에 이물질이 끼어들지 않도록 방지할 수 있는 방법에 대한 연구 및 개발이 필요한 실정이다.
또한, 러버 패드나 러버 튜브 등을 사용하여 코일 스프링과 하부 스프링 시트의 착좌면 사이를 상시 접촉 혹은 차단시킬 경우, 코일 스프링의 동적 거동에 따라 러버류의 피로수명 저하가 발생할 우려가 있었다.
이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 현가장치에 포함되는 코일 스프링을 지지하기 위한 하부 스프링 시트를 개선함으로써 작동중 코일 스프링과 하부 스프링 시트 사이에 이물질이 끼는 현상을 방지하고 코일 스프링의 손상을 방지할 수 있도록 한 차량용 현가장치 및 이 차량용 현가장치에 이용되는 하부 스프링 시트를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 차체와 차축 사이에 설치되는 쇽업소버와, 상기 쇽업소버의 외부에 설치되는 코일 스프링과, 상기 코일 스프링의 상부 및 하부를 지지하는 상부 및 하부 스프링 시트를 포함하는 차량용 현가장치에 있어서, 상기 하부 스프링 시트는, 상기 코일 스프링이 안착되며 상기 하부 스프링 시트의 일부 영역에 걸쳐 장착되는 원호 형상의 패드와, 상기 패드가 장착되지 않은 상기 하부 스프링 시트의 나머지 영역에 걸쳐 상기 코일 스프링과는 반대쪽으로 함몰되어 형성되는 함몰부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치가 제공된다.
상기 패드는, 상기 코일 스프링이 안착되는 안착홈과, 상기 안착홈을 형성하기 위해 상기 코일 스프링을 내외측에서 감싸도록 내외측 가장자리에 형성되는 내측 및 외측 이탈방지부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 코일 스프링의 풀림을 방지할 수 있도록 상기 안착홈의 표면에 상기 코일 스프링의 감김방향으로 피치를 부여한 것이 바람직하다.
상기 패드는 이물질의 배출을 용이하게 하기 위해 오목하게 형성되는 이물질 배출부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 하부 스프링 시트의 강도 및 강성을 보강하기 위해 상기 하부 스프링 시트의 측벽부는 비대칭적인 형상을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 차체와 차축 사이에 설치되는 쇽업소버와, 상기 쇽업소버의 외부에 설치되는 코일 스프링을 포함하는 차량용 현가장치의 상기 코일 스프링의 하단이 안착되는 하부 스프링 시트로서, 상기 코일 스프링이 안착되며 상기 하부 스프링 시트의 일부 영역에 걸쳐 장착되는 원호 형상의 패드와, 상기 패드가 장착되지 않은 상기 하부 스프링 시트의 나머지 영역에 걸쳐 상기 코일 스프링과는 반대쪽으로 함몰되어 형성되는 함몰부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치의 하부 스프링 시트가 제공된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 현가장치에 포함되는 코일 스프링을 지지하기 위한 하부 스프링 시트를 개선한 차량용 현가장치 및 이 차량용 현가장치에 이용되는 하부 스프링 시트가 제공될 수 있다.
그에 따라 본 발명에 따른 차량용 현가장치 및 이 차량용 현가장치에 이용되는 하부 스프링 시트에 의하면, 코일 스프링과 하부 스프링 시트 사이에 이물질이 끼는 현상을 방지할 수 있게 되고, 그에 따라 코일 스프링의 손상을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 현가장치의 하부 스프링 시트를 나타내는 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 현가장치에 채용된 코일 스프링의 권선(turns)과 직경 사이의 관계를 나타내는 그래프,
도 3은 본 발명에 따른 현가장치의 하부 스프링 시트를 위쪽에서 비스듬히 본 사시도, 그리고
도 4는 코일 스프링이 완전히 압축되었을 때 본 발명에 따른 하부 스프링 시트와 종래 기술에 따른 하부 스프링 시트에 있어서 하부 스프링 시트에 코일 스프링이 접촉하는 구간을 비교하여 설명하기 위한 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 현가장치 및 이 차량용 현가장치에 이용되는 하부 스프링 시트를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 차량용 현가장치는, 종래와 마찬가지로, 노면에서 받는 충격을 완화하는 코일 스프링과, 코일 스프링의 자유 진동을 억제하여 승차감을 좋게 하는 쇽업소버를 포함한다.
쇽업소버는, 실린더와, 이 실린더에 일측이 삽입되는 피스톤 로드와, 실린더의 내부에서 피스톤 로드의 하단에 설치되어 감쇠력을 발생시키는 피스톤 밸브를 포함한다. 이와 같은 쇽업소버는 통상 피스톤 로드의 상단이 차체측에 고정되고 실린더 하단이 차륜측에 고정되며, 이를 위해 피스톤 로드의 상단에는 상부 마운트가 구비되고 쇽업소버의 하단에는 차축과 연결될 수 있도록 너클 브래킷이 구비된다.
코일 스프링은, 일반적으로 베어링이 설치되는 상부 마운트에 설치된 상부 스프링 시트와, 쇽업소버의 실린더 외측에 고정된 하부 스프링 시트에 의해 양단부가 지지된다. 코일 스프링은 쇽업소버와 더불어 진동 및 충격을 감쇠시키는 것으로서, 모재를 나선형으로 감아 형성한다. 외부로부터의 힘이 가해져 쇽업소버가 압축될 때 코일 스프링은 함께 압축되고, 압축된 후에는 탄성력에 의해 복원된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하부 스프링 시트(10)는 대략 원형의 접시 형상을 가지며, 쇽업소버의 실린더(도시생략)가 끼워져 용접 등에 의해 고정되는 개구부(11)가 대략 중앙부분 혹은 중심에서 일측에 치우친 위치에 형성된다.
개구부(11)는 원형일 수도 있고, 실린더와의 사이에 간격을 형성함으로써 이물질이 용이하게 배출될 수 있도록 하기 위하여, 한 곳 이상에서 오목부(11a)가 형성되는 형상을 가질 수도 있다.
하부 스프링 시트(10)의 상부표면에는 코일 스프링(2)과의 사이에 개재될 수 있도록 대략 원호형상의 패드(20)가 장착된다. 패드(20)에는 코일 스프링(2)이 안착되는 안착홈(21)이 형성된다. 안착홈(21)이 형성될 수 있도록, 패드(20)의 내측 가장자리에는 코일 스프링(2)을 내측에서 감싸도록 내측 이탈방지부(22)가 볼록하게 형성되고, 패드(20)의 외측 가장자리에는 코일 스프링(2)을 외측에서 감싸도록 외측 이탈방지부(23)가 볼록하게 형성된다. 외측 이탈방지부(23)는 패드(20)의 전체 구간에 걸쳐서 형성되거나 일부 구간에 걸쳐서 형성될 수 있다.
내측 이탈방지부(22) 및 외측 이탈방지부(23)에는 코일 스프링의 이탈 및 풀림을 방지하기 위해 돌기(24)가 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 패드(20)에 형성되는 안착홈(21)은, 코일 스프링(2) 하단 권선의 0 내지 0.5 권부에 상응하는 길이를 가지도록 만들어진다. 0.5 권부를 초과하는 영역에는 패드(20)가 존재하지 않으며 하부 스프링 시트(10)의 형상을 아래로 변위시킴으로써 코일 스프링(2)의 최대 압축시에 0.5 권부를 초과하는 영역에서는 코일 스프링(2)이 하부 스프링 시트(10) 및 패드(20)와 접촉하지 않는다.
0 내지 0.5 권부에 상응하는 영역에서, 패드(20)는 코일 스프링(2)의 최대 신장시에도 코일 스프링(2)과 접촉된 상태를 유지할 수 있고 코일 스프링(2)의 압축시에는 함께 압축될 수 있도록 탄성을 가지는 소재로 만들어지는 것이 바람직하다.
내측 이탈방지부(22) 및 외측 이탈방지부(23)에 의해 형성되는 안착홈(21)은 코일 스프링(2)의 반경방향 흔들림을 방지할 수 있도록 이상적인 직경을 가지는 곡면을 형성한다.
또한, 안착홈(21)의 표면에 코일 스프링의 감김방향으로 피치를 부여함으로써 코일 스프링의 풀림을 방지할 수 있다.
패드(20)의 외측에는 이물질 침투시 이물질의 배출을 용이하게 하기 위한 이물질 배출부(25)가 오목하게 형성된다. 도 3에는 두 개의 이물질 배출부(25)가 서로 간격을 두고 형성된 것으로 도시되어 있지만, 본 발명은 이것만으로 한정되지는 않는다.
하부 스프링 시트(10)의 일부 부분, 즉 0.5 권부를 초과하는 영역에는, 코일 스프링(2)으로부터 멀어지는 방향으로 함몰부(12)를 형성함으로써 코일 스프링(2)과 하부 스프링 시트(10) 사이의 간격을 증가시켜, 원호 형상의 패드(20)가 위치하지 않는 부분에서 하부 스프링 시트(10)와 코일 스프링(2)이 서로 접촉하지 않도록 할 수 있다.
그에 따라 도 4에 도시된 바와 같이, 코일 스프링(2)의 B 구간에 있어서 코일 스프링의 최대 압축시에도 하부 스프링 시트(10)와의 접촉이 방지될 수 있으며, 종래 기술에 따른 하부 스프링 시트에 비해 침투(penetration) 발생이 원천적으로 차단될 수 있다.
하부 스프링 시트(10)의 함몰부(12)가 형성된 부분과 패드(20)의 이물질 배출부(25)가 위치되는 하부 스프링 시트(10)의 부분에는 관통구멍(13)을 하나 이상 형성하여 이물질이 용이하게 제거될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 하부 스프링 시트(10)의 함몰부(12)가 형성된 부분에는 코일 스프링(2)이 지지되지 않고, 패드(20)가 형성된 부분에만 코일 스프링(2)이 지지되기 때문에, 코일 스프링(2)의 하중이 국부적으로, 즉 패드가 형성된 부분에만 집중된다. 이와 같이 하부 스프링 시트(10)의 일부에만 하중이 집중되므로, 하부 스프링 시트(10)의 강도 및 강성을 보강하기 위해 측벽부(26)의 형상을 비대칭적으로 설계하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 현가장치 및 이 현가장치의 하부 스프링 시트를, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
2 : 코일 스프링 10 : 하부 스프링 시트
11 : 개구부 11a : 오목부
12 : 함몰부 13 : 관통구멍
20 : 패드 21 : 안착홈
22 : 내측 이탈방지부 23 : 외측 이탈방지부
24 : 돌기 25 : 이물질 배출부
26 : 측벽부

Claims (6)

  1. 차체와 차축 사이에 설치되는 쇽업소버와, 상기 쇽업소버의 외부에 설치되는 코일 스프링과, 상기 코일 스프링의 상부 및 하부를 지지하는 상부 및 하부 스프링 시트를 포함하는 차량용 현가장치에 있어서,
    상기 하부 스프링 시트는, 상기 코일 스프링이 안착되며 상기 하부 스프링 시트의 일부 영역에 걸쳐 장착되는 원호 형상의 패드와, 상기 패드가 장착되지 않은 상기 하부 스프링 시트의 나머지 영역에 걸쳐 상기 코일 스프링과는 반대쪽으로 함몰되어 형성되는 함몰부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 패드는, 상기 코일 스프링이 안착되는 안착홈과, 상기 안착홈을 형성하기 위해 상기 코일 스프링을 내외측에서 감싸도록 내외측 가장자리에 형성되는 내측 및 외측 이탈방지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 코일 스프링의 풀림을 방지할 수 있도록 상기 안착홈의 표면에 상기 코일 스프링의 감김방향으로 피치를 부여한 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 패드는 이물질의 배출을 용이하게 하기 위해 오목하게 형성되는 이물질 배출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 스프링 시트의 강도 및 강성을 보강하기 위해 상기 하부 스프링 시트의 측벽부는 비대칭적인 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치.
  6. 차체와 차축 사이에 설치되는 쇽업소버와, 상기 쇽업소버의 외부에 설치되는 코일 스프링을 포함하는 차량용 현가장치의 상기 코일 스프링의 하단이 안착되는 하부 스프링 시트로서,
    상기 코일 스프링이 안착되며 상기 하부 스프링 시트의 일부 영역에 걸쳐 장착되는 원호 형상의 패드와,
    상기 패드가 장착되지 않은 상기 하부 스프링 시트의 나머지 영역에 걸쳐 상기 코일 스프링과는 반대쪽으로 함몰되어 형성되는 함몰부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 현가장치의 하부 스프링 시트.
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