KR20160058460A - 가변형 횡치 리프 스프링 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 횡치 리프 스프링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차폭방향으로 배치되며 양단이 로워암에 결합되는 횡치 리프 스프링, 상기 횡치 리프 스프링의 상부면에 접촉되어 횡치 리프 스프링을 지지하는 상부 롤러 베어링, 상기 횡치 리프 스프링의 하부면에 접촉되어 횡치 리프 스프링을 지지하는 하부 롤러 베어링 및 상기 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링에 연결되어 상부 롤러 베어링 및 하부 롤러 베어링을 회전시키는 제어부를 포함하며, 상기 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링이 회전되어 횡치 리프 스프링을 지지하는 부분이 가변됨에 따라 차량자세가 가변되는 것을 특징으로 하여, 차체의 파손 방지 및 연비 성능 향상 등의 상품성을 현저히 향상시킬 수 있는 가변형 횡치 리프 스프링 구조에 관한 것이다.

Description

가변형 횡치 리프 스프링 구조{STRUCTURE OF VARIABLE TRANSVERSE LEAF SPRING}

본 발명은 차량의 횡치 리프 스프링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 횡치 리프 스프링의 상부면과 하부면이 각각 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링에 의해 지지되도록 하고 제어부를 통해 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링을 회전시켜 마운팅 부분을 가변시킴으로써, 도로 조건 및 운전자의 취향에 따라 차량자세를 가변시킬 수 있는 가변형 횡치 리프 스프링 구조에 관한 것이다.

일반적으로 현가장치는 차량의 차체와 휠(wheel)을 연결하여 지지하는 역할을 하며, 노면에서 발생하는 충격이 차체나 탑승자에게 직접적으로 전달되지 않도록 충격을 흡수하는 기능과 휠을 노면에 확실하게 접지시키는 기능을 한다.

이러한 현가장치는 노면 상태에 따라 차체의 전체적인 밸런스를 조정하며 탑승자의 승차감과 차량의 조종성 및 안전성에 큰 영향을 끼치는 부품 중 하나로 알려져있다.

상기 현가장치에는 통상적으로 스프링 강판을 이용한 횡치 리프 스프링(transverse leaf spring)과 코일 모양으로 둥글게 감아 만든 코일 스프링(coil spring)이 적용되고 있다.

이 중, 횡치 리프 스프링은 주로 상용차량의 현가장치에 적용되는 것으로서, 그 자체가 현가장치의 일부로 구조 부재의 역할을 수행하며, 차체 프레임에서 발생하는 상대적인 상하운동을 지지할 수 있도록 반력을 형성하여 외력이 차체 프레임으로 전달되는 것을 방지하게 된다.

도 1은 일반적인 차량의 종래 횡치 리프 스프링 구조를 도시한 예시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 횡치 리프 스프링(2)은 차량의 차폭방향으로 차체 프레임(1)을 관통하여 그 양단이 좌·우측 로워암(3)에 연결되는 구조로 되어 있다.

또한, 상기 횡치 리프 스프링(2)은 그 상부면과 하부면이 각각 고무 소재의 상부 마운팅 부쉬(bush, 4)와 하부 마운팅 부쉬(5)에 의해 지지되는 구조를 가지게 된다.

한편, 종래 횡치 리프 스프링은 패키지 및 롤 강성 측면에서 유리한 특성이 있음에도 불구하고 승차감에 직접적인 영항을 주는 스프링 상수를 원하는 특성치로 설계하는데 구조적인 한계가 있다.

이는 차량의 주행조건, 즉 차량에 탑승하는 인원수나 짐의 적재에 따라 차량의 하중이 거의 2~3배 정도 차이가 남에도 차량은 항상 일정한 차량자세(차량 높이 또는 기울기 등)을 유지하기 때문이다.

일반적으로 험로나 비포장 도로 또는 내리막길의 끝부분에서 차량의 적재량이 많을 경우, 차량의 프론트 끝단부가 지면에 닿게 되는 등 차체와 지면의 간섭이 발생하여 차량자세의 상승이 필요하고, 고속도로에서 주행하는 등 도로 조건이 좋은 경우 차량 자세를 낮추면 공기 저항이 줄어들어 차량 연비가 우수해지는 것으로 알려져 있다.

그러나 종래 차량의 현가장치에 사용되는 횡치 리프 스프링은 초기 스프링 캠버(판스프링에서 스프링의 휨 양)가 연석과 차량 총중량 등의 조건에 의해 한정되고, 차량은 초기 설정된 차량자세를 유지하게 된다.

따라서, 종래 차량의 현가장치에서 사용되는 횡치 리프 스프링은 도로 조건과 차량의 중량 등에 대응하여 차량자세를 제어할 수 없으므로 최적의 차량자세를 유지하기 어려운 문제가 있다.

이러한 문제점으로 인하여, 횡치 리프 스프링이 가지고 있는 장점(패키지 및 롤 강성 측면에서 유리)에도 불구하고 상용차량에서 횡치 리프 스프링은 활발하게 사용되지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 도로 조건 및 운전자의 취항에 맞추어 차량자세를 가변할 수 있는 가변형 횡치 리프 스프링 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 차량자세를 상황에 따라 가변함으로써, 차체의 파손 방지 및 연비 성능 향상 등의 상품성을 현저히 향상시킬 수 있는 가변형 횡치 리프 스프링 구조를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 차폭방향으로 배치되며 양단이 로워암에 결합되는 횡치 리프 스프링; 상기 횡치 리프 스프링의 상부면에 접촉되어 횡치 리프 스프링을 지지하는 상부 롤러 베어링; 상기 횡치 리프 스프링의 하부면에 접촉되어 횡치 리프 스프링을 지지하는 하부 롤러 베어링; 및 상기 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링에 연결되어 상부 롤러 베어링 및 하부 롤러 베어링을 회전시키는 제어부; 를 포함하며, 상기 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링이 회전되어 횡치 리프 스프링을 지지하는 부분이 가변됨에 따라 차량자세가 가변되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가변형 횡치 리프 스프링 구조에서 상기 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링은, 각각 그 회전축이 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링의 중심축으로부터 이격되어 편심(偏心)을 가지도록 장착되는 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명의 실시예에 따른 가변형 횡치 리프 스프링 구조에서 상기 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링의 회전축이 중심축으로부터 이격된 거리는, 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링의 반경(半徑)의 절반인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가변형 횡치 리프 스프링 구조에서 상기 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링은 횡치 리프 스프링을 기준으로 서로 마주보는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

나아가, 본 발명의 실시예에 따른 가변형 횡치 리프 스프링 구조에서 상기 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링은 횡치 리프 스프링의 좌측과 우측에 각각 한 쌍씩 배치되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은, 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링을 이용하여 횡치 리프 스프링의 마운팅 부위를 가변함으로써, 차량자세를 도로 조건 및 운전자의 취향에 맞게 가변시키는 효과가 있다.

구체적으로 차량의 탑승자가 많거나 짐의 적재가 많은 경우, 험로나 비포장 도로 또는 내리막길의 끝 부분을 주행하는 경우 등에는 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링을 회전시켜 횡치 리프 스프링을 상승시킴으로써, 차량 프론트의 끝단부가 지면에 닿아 발생하는 차체의 파손을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 고속도로 주행 등 도로 조건이 좋은 경우, 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링을 회전시켜 횡치 리프 스프링을 하강시킴으로써, 차량자세를 낮추어 공기 저항을 줄일 수 있고 이에 따라 차량의 연비가 향상되는 효과가 있다.

나아가, 본 발명은 이와 같이 도로 조건, 운전자의 취향 등에 맞추어 차량자세를 자유롭게 가변시킬 수 있으므로 차량의 상품성이 현저하게 향상되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 차량의 종래 횡치 리프 스프링 구조를 도시한 예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가변형 횡치 리프 스프링 구조의 모습을 도시한 정면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가변형 횡치 리프 스프링 구조의 일부를 도시한 부분 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가변형 횡치 리프 스프링 구조의 모습을 도식적으로 나타낸 도식화.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링이 회전되었을 때, 가변형 횡치 리프 스프링 구조의 모습을 도식적으로 나타낸 도식화.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가변형 횡치 리프 스프링 구조의 모습을 도시한 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가변형 횡치 리프 스프링 구조의 일부를 도시한 부분 사시도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 가변형 횡치 리프 스프링 구조는, 차폭방향으로 배치되며 양단이 로워암(12)에 결합되는 횡치 리프 스프링(10), 상기 횡치 리프 스프링(10)의 상부면에 접촉되어 횡치 리프 스프링(10)을 지지하는 상부 롤러 베어링(20), 상기 횡치 리프 스프링(10)의 하부면에 접촉되어 횡치 리프 스프링(10)을 지지하는 하부 롤러 베어링(30) 및 상기 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)에 연결되어 상부 롤러 베어링(20) 및 하부 롤러 베어링(30)을 회전시키는 제어부(40)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

차량의 현가장치를 구성하는 부품 중 하나인 상기 횡치 리프 스프링(10)은 좌우로 길게 연장된 로드 형태의 판스프링으로 구성되고, 그 양단은 로워암(12)에 결합되어 구속된다.

상기 횡치 리프 스프링(10)의 상부면과 하부면에는 각각 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)이 회전 가능하도록 장착되어 횡치 리프 스프링(10)의 표면과 구름 접촉하게 된다.

도시된 실시예에서 상기 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)은 원통형으로 형성되어 있으나, 횡치 리프 스프링(10)의 상하 양면에 접촉되어 횡치 리프 스프링을 지지하며 회전 가능한 형태라면 어떠한 형태라도 상관없는 것을 통상의 기술자는 알 수 있을 것이다.

상기 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)은 제어부(40)와 와이어(42)를 통해 연결되어 제어부(40)로부터 전달되는 신호에 따라 회전 가능하며, 상기 제어부(40)는 횡치 리프 스프링(10)의 중앙에 인접하여 배치된다.

구체적으로 상기 제어부(40)는, 차량에 설치된 차량 높낮이 감지센서(미도시)에 의해 인식된 차량의 높낮이 신호를 수신하여 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)을 제어하며, 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)이 회전됨에 따라 횡치 리프 스프링(10)은 그 높낮이가 가변된다.

예를 들어, 차량의 탑승자가 많거나 짐의 적재가 많은 경우 또는 험로나 비포장 도로 등 도로 조건이 좋지 않은 경우, 제어부(40)는 횡치 리프 스프링(10)이 상승되도록 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)에 신호를 보내고, 이에 따라 차량자세는 상승하게 된다.

물론, 이러한 제어부(40)를 통한 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)의 작동은 도로 조건, 차량 중량 등에 따라 자동으로 제어될 수도 있지만, 운전자가 자신의 운전 취향에 맞추어 자유롭게 제어될 수도 있을 것이다.

도시된 바와 같이, 상기 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)은 횡치 리프 스프링(10)의 좌측과 우측에 각각 한 쌍씩, 총 두 쌍이 배치되는 것이 바람직하며, 횡치 리프 스프링(10)의 중심을 기준으로 정확히 대칭되도록 배치되는 것이 바람직하다.

상황에 따라, 차량의 하중이 차량 좌우 양측에 고르게 작용하면 양측의 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)을 모두 작동시켜 차량 전체의 높낮이를 가변할 수 있고, 차량의 선회시와 같이 차량 좌우 양측의 하중이 상이하다면 한쪽 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)만 작동시켜 차량 한쪽의 높낮이만 가변할 수도 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가변형 횡치 리프 스프링 구조의 모습을 도식적으로 나타낸 도식화이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링이 회전되었을 때, 가변형 횡치 리프 스프링 구조의 모습을 도식적으로 나타낸 도식화이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)은, 각각 그 회전축(22, 32)이 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링의 중심축(24, 34)으로부터 이격되어 편심(偏心)을 가지도록 장착되는 것이 바람직하다.

이때, 상기 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)은 횡치 리프 스프링(10)을 기준으로 서로 마주보는 위치에 배치되며, 상부 롤러 베어링(20)의 반경을 'R', 하부 롤러 베어링(30)의 반경을 'R', 횡치 리프 스프링(10)의 두께를 'T'로 가정하였을 때, 상하간의 마운팅 거리는 '2R+T'가 된다.

또한, 상기 상부 롤러 베어링의 회전축(22)이 상부 롤러 베어링의 중심축(24)을 기준으로 일측(도시된 실시예에서 우측)에 이격되어 형성되면, 상기 하부 롤러 베어링의 회전축(32)은 하부 롤러 베어링의 중심축(34)을 기준으로 타측(도시된 실시예에서 좌측)에 이격되어 서로 반대편에 형성되는 것이 바람직하다.

도시된 실시예와 같이, 상기 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링의 회전축(22, 32)이 중심축(24, 34)으로부터 이격된 거리는, 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)의 반경(R)의 절반(R/2)인 것이 바람직하다.

즉, 상기 상부 롤러 베어링의 회전축(22)은 그 중심축(24)으로부터 우측으로 'R/2' 만큼 이격된 위치에 형성되고, 상기 하부 롤러 베어링의 회전축(32)은 그 중심축(34)으로부터 좌측으로 'R/2' 만큼 이격된 위치에 형성된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 상부 롤러 베어링(20)이 반시계 방향으로 30° 회전되고 하부 롤러 베어링(30)이 시계 방향으로 30°회전된 경우를 가정하였을 때, 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)은 도 4에 도시된 초기 상태보다 하강하게 된다.

이때, 상기 횡치 리프 스프링(10)은 도 5에서 점선으로 표시된 초기 횡치 리프 스프링 위치에서 아래로 하강되며, 이에 따라 차량자세는 전체적으로 낮아지게 된다.

상기 상부 롤러 베어링의 중심축(24)에서 초기 횡치 리프 스프링(점선으로 도시)의 상부면까지의 거리를 'R1'이라고 가정하였을 때, 상부 롤러 베어링(20)의 높이 변화량은 'R-R1'이 되고, 이는 'R/2 * sin30°'와 동일하다.

또한, 상기 하부 롤러 베어링의 중심축(34)에서 현재 횡치 리프 스프링(10)의 하부면까지의 거리를 'R2'라고 가정하였을 때, 하부 롤러 베어링(30)의 높이 변화량은 'R-R2'가 되고, 이는 'R/2 * sin30°'와 동일하다.

즉, 'R1' 값은 'R2' 값과 동일하며, 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)을 동일한 각도로 회전시킬 경우 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)의 높이 변화량은 동일하다.

도시된 실시예에서는 횡치 리프 스프링(10)의 일측에 배치된 상부 롤러 베어링(20)과 하부 롤러 베어링(30)에 관해서만 설명하였지만, 횡치 리프 스프링의 타측에 배치된 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링도 이와 유사한 방식으로 작동된다는 것을 통상의 기술자는 알 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

10 : 횡치 리프 스프링
12 : 로워암
20 : 상부 롤러 베어링
22 : 상부 롤러 베어링의 회전축
24 : 상부 롤러 베어링의 중심축
30 : 하부 롤러 베어링
32 : 하부 롤러 베어링의 회전축
34 : 하부 롤러 베어링의 중심축
40 : 제어부
42 : 와이어

Claims (5)

1. 차폭방향으로 배치되며 양단이 로워암에 결합되는 횡치 리프 스프링;
   상기 횡치 리프 스프링의 상부면에 접촉되어 횡치 리프 스프링을 지지하는 상부 롤러 베어링;
   상기 횡치 리프 스프링의 하부면에 접촉되어 횡치 리프 스프링을 지지하는 하부 롤러 베어링; 및
   상기 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링에 연결되어 상부 롤러 베어링 및 하부 롤러 베어링을 회전시키는 제어부; 를 포함하며,
   상기 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링이 회전되어 횡치 리프 스프링을 지지하는 부분이 가변됨에 따라 차량자세가 가변되는 것을 특징으로 하는 가변형 횡치 리프 스프링 구조.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링은, 각각 그 회전축이 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링의 중심축으로부터 이격되어 편심(偏心)을 가지도록 장착되는 것을 특징으로 하는 가변형 횡치 리프 스프링 구조.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링의 회전축이 중심축으로부터 이격된 거리는, 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링의 반경(半徑)의 절반인 것을 특징으로 하는 가변형 횡치 리프 스프링 구조.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링은 횡치 리프 스프링을 기준으로 서로 마주보는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 가변형 횡치 리프 스프링 구조.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 상부 롤러 베어링과 하부 롤러 베어링은 횡치 리프 스프링의 좌측과 우측에 각각 한 쌍씩 배치되는 것을 특징으로 하는 가변형 횡치 리프 스프링 구조.
   

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