KR20160116708A - 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리에 관한 것으로서, 코일 스프링의 형상에 최적화된 형상으로 스프링 시트와 패드의 형상을 개선하여 패드에 코일 스프링이 항상 안정적으로 접촉될 수 있고, 코일 스프링과 패드 사이의 이물질 유입이 효과적으로 방지될 수 있으며, 이물질 유입으로 인한 코일 스프링의 손상, 하중 집중으로 인한 패드의 변형 및 밀림, 이탈, 파손, 코일 스프링과 패드 간 마찰 이음 등의 문제가 개선될 수 있는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리를 제공하는데 주된 목적이 있는 것이다. 상기한 목적을 달성하기 위해, 스프링 시트에 코일 스프링의 하단부 끝 부분인 스프링 말단부의 끝면을 원주방향으로 지지하는 돌출턱이 형성되고, 스프링 시트에서 스프링 말단부가 지지되는 부분과 돌출턱 사이의 경계부에 함몰된 형상을 가지는 함몰부가 형성되며, 패드가 함몰부와 돌출턱의 표면에 밀착된 상태에서 함몰부 위치의 패드와 스프링 말단부 사이에 이물질 배출 통로가 되는 그루브가 형성되고, 스프링 시트에 이물질 외부 배출을 위해 그루브의 공간과 연통되는 배출홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리가 개시된다.
Description
본 발명은 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 코일 스프링의 형상에 최적화된 형상으로 스프링 시트와 패드의 형상을 개선하여 패드에 코일 스프링이 항상 안정적으로 접촉될 수 있고, 코일 스프링과 패드 사이의 이물질 유입이 효과적으로 방지될 수 있는 스프링 시트 어셈블리에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 현가장치는 차체와 휠 사이에 위치하여 두 강체를 하나 혹은 다수의 링크를 이용하여 연결해주는 장치로, 차체와 휠 사이의 상대운동을 기계적으로 적절히 조화시키는 기능을 수행하며, 노면으로부터 전달되는 진동 및 충격을 차체나 탑승자에게 전달되지 않도록 흡수하여 차체 손상을 억제하고, 차량의 승차감을 향상시킨다.
차량의 현가장치 중 전륜에 주로 적용되는 맥퍼슨 스트럿 타입(Mcpherson strut type)의 현가장치는 쇽업소버와 코일 스프링을 하나로 결합한 것으로, 차체 측과 차륜 측을 연결하도록 설치되는 쇽업소버, 상기 쇽업소버의 피스톤 로드 바깥둘레를 감싸도록 설치되는 코일 스프링, 상기 쇽업소버의 피스톤 로드 상단에 구비되어 차체 측과 연결되도록 설치되는 인슐레이터를 포함하는 구성으로 되어 있다.
이러한 구성에서 스트럿 상단, 즉 쇽업소버의 피스톤 로드 상단이 인슐레이터를 매개로 하여 차체에 연결되고, 스트럿 하단, 즉 쇽업소버의 실린더 하단은 차륜 측의 너클 또는 컨트롤 암 등에 결합된다.
또한, 코일 스프링은 스트럿에서 상부 스프링 시트(어퍼 시트)와 하부 스프링 시트(로워 시트)에 의해 지지된다.
이와 같이 쇽업소버와 코일 스프링이 조합된 구성에서 코일 스프링은 노면에서 받는 충격을 완화하고, 쇽업소버는 코일 스프링의 자유 진동을 억제하여 승차감을 향상시킨다.
즉, 코일 스프링은 노면의 굴곡에 의해 차체가 상하로 크게 진동할 때 그 진동으로부터 야기되는 충격을 흡수하고, 쇽업소버는 스프링의 진동을 멈추게 하는 저항을 스프링에 제공하는 것이다.
이와 같이 쇽업소버와 코일 스프링은 상호 보완 작용을 통하여 더욱 향상된 승차감을 차량 탑승자에게 제공한다.
한편, 맥퍼슨 스트럿 타입의 현가장치에서 차량 성능 및 필드 품질에 가장 많은 영향을 끼치는 부품이 스트럿 모듈이다.
상기 스트럿 모듈은 하중을 지지하면서 충격을 감쇄하고, 상하 스트로크 작동을 하면서 조타시 회전운동을 하는 부품으로, 항상 가혹한 환경에 노출되어 있으므로 필드 클레임이 많은 부품 중에 하나이다.
특히, SUV와 같이 무게중심이 높은 차량에서 스트럿 모듈의 역할은 더욱 중요한데, 이는 무게중심이 높을수록 일반 승용차보다 스트럿 모듈에 더 큰 외력이 작용하기 때문이다.
도 1은 맥퍼슨 스트럿 타입의 현가장치에서 스트럿 모듈을 예시한 사시도로서, 인슐레이터(11)에 결합된 상부 스프링 시트(미도시)와, 쇽업소버(9)에 결합된 하부 스프링 시트(12) 사이에 코일 스프링(14)이 장착된 구성을 나타내고 있다.
도시된 스트럿 모듈의 구성에서 코일 스프링(14)은 하중을 지지하고 충격을 견디는 조건에서 큰 변위의 작동을 하는 탄성 부품으로, 스프링 시트(12) 및 패드(13) 위에 안착된 상태에서 작동을 하는데, 차량 주행 중에 스프링(14)의 상하 작동시 패드(13)와 스프링(14) 사이의 접촉부분에 돌, 모래, 제설제 등의 이물질이 유입되면서 스프링의 도장 표면을 손상시킬 수 있다.
이는 정상적인 스프링의 피로 내구력을 저하시키며, 부식 진전에 의한 스프링의 조기 파손으로 이어지는 등 상황을 악화시킬 수 있다.
양산차 중에 이러한 필드 문제점이 파악되었으나, 이물질 유입 차단 및 배출을 용이하게 하는 구조 개선에 어려움이 있었다.
더욱이, 최근 들어 전륜 스트럿에 SLC(Side Load Compensation) 스프링이 적용됨에 따라 나선형의 코일 형상이 3차원적으로 복잡해지고 있고, 스프링의 소재로도 냉간 공법의 소재를 사용하기도 하는바, 상기한 문제점을 개선하기 위한 방안은 꼭 필요하면서 시급한 사안으로 대두되고 있다.
도 2와 도 3을 참조하여 종래기술의 문제점에 대해 좀더 설명하면 다음과 같다.
도 2는 종래의 스프링 시트 어셈블리를 도시한 사시도로서, 코일 스프링(14)의 하단부가 안착 지지되는 하부 스프링 시트 어셈블리(10)의 구성을 보여주고 있다.
도 3은 종래기술의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 스트럿 모듈에서 코일 스프링(14)이 안착되는 하부 스프링 시트 어셈블리(10)는 대략 원형의 접시 형상을 가지는 스프링 시트(12)와, 스프링 시트(12)의 상면에 설치되는 패드(13)를 포함한다.
이때, 코일 스프링(14)은 하단부가 패드(13) 위에 안착된 상태로 하여 스프링 시트(12)에 의해 지지되며, 스프링 시트(12)가 패드(13)를 개재한 상태로 코일 스프링(14)의 하단부를 지지하는 형태로 되어 있다.
이러한 스프링 시트 어셈블리(10)에서 차량의 주행 중에 스프링(14)이 상하 작동을 하게 되면 패드(13)와 스프링(14) 사이에 이물질이 유입되어 스프링의 도장 표면이 손상된다.
이러한 도막 손상은 스프링 소재의 부식을 진전시키고, 결국에는 조기에 스프링의 부식 파손을 초래하게 된다.
코일 스프링의 형상과 변형을 고려할 때 종래의 패드 및 시트 구조상 이물질의 유입을 차단하는 것은 불가능하며, 이는 종래의 경우 코일 스프링의 전 작동 조건에서 패드 등의 유동을 억제하는 것이 불가능하기 때문이다.
이에 코일 스프링의 형상과 변형모드를 파악하여 패드와 스프링 시트의 구조 개선이 필요하지만, 스프링 작동의 전 구간에서 변형과 반력을 고려하여 이물질의 유입을 차단하고 이물질의 배출을 용이하게 하면서 패드 변형의 최소화, 견고한 스프링 고정을 위한 형상 구현이 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 코일 스프링의 형상에 최적화된 형상으로 스프링 시트와 패드의 형상을 개선하여 패드에 코일 스프링이 항상 안정적으로 접촉될 수 있고, 코일 스프링과 패드 사이의 이물질 유입이 효과적으로 방지될 수 있으며, 이물질 유입으로 인한 코일 스프링의 손상이 방지될 수 있음은 물론, 하중 집중으로 인한 패드의 변형 및 밀림, 이탈, 파손, 코일 스프링과 패드 간 마찰 이음 등의 문제가 개선될 수 있는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 스프링 시트와, 상기 스프링 시트의 상면에 코일 스프링이 안착되는 부분을 따라 설치되어 코일 스프링의 하단부와 스프링 시트 사이에 개재되는 패드를 포함하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리에 있어서, 상기 스프링 시트에 코일 스프링의 하단부 끝 부분인 스프링 말단부의 끝면을 원주방향으로 지지하는 돌출턱이 형성되고, 상기 스프링 시트에서 스프링 말단부가 지지되는 부분과 돌출턱 사이의 경계부에 함몰된 형상을 가지는 함몰부가 형성되며, 상기 패드가 함몰부와 돌출턱의 표면에 밀착된 상태에서 함몰부 위치의 패드와 스프링 말단부 사이에 이물질 배출 통로가 되는 그루브가 형성되고, 상기 스프링 시트에 이물질 외부 배출을 위해 그루브의 공간과 연통되는 배출홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리를 제공한다.
바람직한 실시예에서, 상기 함몰부는 스프링 시트의 반경방향으로 길게 형성되고, 상기 그루브의 공간이 반경방향 바깥쪽의 함몰부 부분을 통해 상기 제1배출홀과 연통되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 패드에 반경방향으로 돌출된 형상을 가지는 돌출부가 형성되고, 상기 스프링 시트에는 패드의 돌출부가 반경방향으로 끼워지는 요부와, 상기 요부에 연접하여 상방 돌출된 형상을 가지면서 패드의 돌출부가 원주방향으로 걸릴 수 있도록 된 걸림부가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 걸림부가 패드의 측단부를 밀착 지지하도록 된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스프링 시트에 이물질을 배출하기 위한 제2배출홀이 형성되고, 상기 돌출부의 상면과 상기 제2배출홀이 이물질 외부 배출을 위한 배출통로를 구성하도록 된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스프링 시트에 이물질을 배출하기 위한 제2배출홀이 형성되고, 상기 스프링 시트에서 제2배출홀의 주변 위치에 패드의 측단부를 밀착 지지하도록 된 고정측벽이 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 패드에 고정돌기가 돌출 형성되고, 상기 스프링 시트에 고정돌기가 끼워지는 끼움홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스프링 시트에는 패드가 안착되어 결합되는 안착부가 패드 설치구간을 따라 홈의 형상으로 요입 형성되고, 상기 패드가 안착부에 삽입된 상태에서 안착부의 내부 측면 부분에 밀착된 상태로 지지되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 패드의 상면을 따라 코일 스프링이 안착되어 결합되는 안착홈이 형성되고, 코일 스프링의 단면상에서 볼 때 패드가 안착홈에 삽입된 코일 스프링의 선경 중심보다 낮은 높이의 스프링 부분을 감싸는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 스프링 시트와, 상기 스프링 시트의 상면에 코일 스프링이 안착되는 부분을 따라 설치되어 코일 스프링의 하단부와 스프링 시트 사이에 개재되는 패드를 포함하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리에 있어서, 상기 패드는, 상기 스프링 시트의 원주방향을 따르는 길이로서, 상기 스프링 말단부의 끝단을 시작점으로 하는 코일 스프링의 하단 360°권선구간 중 정해진 일부 구간에 해당하는 좌권부가 안착 및 접촉될 수 있는 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리를 제공한다.
이때, 상기 패드는 길이방향 전체 구간 중 상기 시작점부터 정해진 위치까지는 동일한 설정두께를 가지면서 상기 정해진 위치 이후 구간에서는 두께가 점차 두꺼워지는 형상을 가지도록 함이 바람직하다.
또한, 상기 패드는 상기 정해진 위치 이후 구간의 두께가 상기 설정두께에 길이방향 위치에 따른 비선형 2차 함수 값만큼을 더한 두께를 가지도록 함이 바람직하다.
또한, 상기 스프링 시트에서 상기 두께가 점차 두꺼워지는 패드 단부가 지지되는 부분은, 상면 높이가 설정된 각도로 점차 높아지는 형상을 가지면서 패드가 설치되지 않은 부분과 높이 단차를 가지도록 함이 바람직하다.
이로써, 본 발명에 따른 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리에서는 코일 스프링의 형상에 최적화된 형상으로 스프링 시트와 패드의 형상을 개선하고, 패드를 스프링 시트에 안정적으로 고정할 수 있는 여려 형태의 고정 구조를 적용하며, 패드의 두께가 길이방향을 따라 가변되는 최적 가변 두께 프로파일을 적용함으로써, 패드에 코일 스프링이 항상 안정적으로 접촉될 수 있고, 코일 스프링이 안착된 상태에서 패드가 균일한 분포하중을 가질 수 있게 된다.
또한, 패드의 길이방향 전 구간에서 코일 스프링의 좌권부가 패드에 상시 접촉된 상태를 유지하게 되므로 코일 스프링과 패드 사이에 이물질이 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
또한, 스프링 시트의 좌면부에 패드를 안정적으로 고정할 수 있으므로 스프링 시트의 하중 집중으로 인한 패드의 변형 및 밀림, 이탈, 파손 발생을 방지할 수 있고, 스프링과 패드 간의 마찰 이음 문제가 근본적으로 개선될 수 있다.
도 1은 맥퍼슨 스트럿 타입의 현가장치에서 스트럿 모듈을 예시한 사시도이다.
도 2는 종래의 스프링 시트 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도 3은 종래기술의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스프링 시트 어셈블리의 적용상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스프링 시트 어셈블리를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스프링 시트 어셈블리에서 스프링 시트와 패드, 코일 스프링의 결합상태를 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 스프링 시트 어셈블리에서 길이방향을 따라 가변되는 패드 두께 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 스프링 시트 어셈블리를 도시한 사시도이다.
도 3은 종래기술의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스프링 시트 어셈블리의 적용상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스프링 시트 어셈블리를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스프링 시트 어셈블리에서 스프링 시트와 패드, 코일 스프링의 결합상태를 나타내는 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 스프링 시트 어셈블리에서 길이방향을 따라 가변되는 패드 두께 프로파일을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스프링 시트 어셈블리의 적용상태를 나타내는 사시도이다.
본 발명은 맥퍼슨 스트럿 타입의 현가장치에 적용될 수 있는 것으로서, 스트럿 모듈에서 코일 스프링(101)의 하단부가 안착 지지되는 하부 스프링 시트 어셈블리(100)에 관한 것이다.
이러한 하부 스프링 시트 어셈블리(100)는 대략 원형의 접시 형상을 가지는 스프링 시트(110)와, 상기 스프링 시트(110)의 상면에 코일 스프링(101)이 안착되는 부분을 따라 설치되어 코일 스프링(101)의 하단부(좌권부)와 스프링 시트(110) 사이에 개재되는 패드(120)를 포함한다.
여기서, 스프링 시트(110)는 쇽업소버(9)의 실린더에 장착 고정되어 패드(120)를 개재한 상태로 코일 스프링(101)의 하단부를 지지하게 된다.
이러한 구성에서 코일 스프링(101)과 패드(120) 사이의 이물질 유입으로 인한 문제점을 해소하기 위하여, 본 발명에서는 스프링 시트(110)와 패드(120)의 형상을 개선하여, 스프링(101)의 전 작동 구간에서 스프링의 변형이 발생하더라도 패드(120)의 길이방향 전 구간의 표면과 이에 안착되는 스프링(101)의 하단부 사이가 이격됨 없이 상시 접촉된 상태를 유지할 수 있도록 한다.
이하, 본 명세서에서는 코일 스프링(101)의 말단부(하단부의 맨 끝 부분) 끝단을 시작점으로 하여 360°만큼 1회 회전된 스프링 맨 하단의 1권(1 turn) 부분 중에서 실제 패드(120)에 안착 및 접촉된 상태로 스프링 시트(110)에 지지되는 정해진 일부 구간(예, 0에서 0.65권까지의 부분)을 좌권부라 칭하기로 한다.
또한, 스프링 시트(110)에서 패드(120)를 통해 코일 스프링(101)의 하단부가 실제 안착된 상태로 지지되는 시트 상면 부분을 좌면부라 칭하기로 하며, 본 발명에서는 후술하는 바와 같이 스프링 시트(110) 상면의 전 둘레 구간 중 일부 구간인 상기 좌면부에만 패드(120)가 설치된다.
따라서, 좌면부에서만 패드(120)를 개재한 상태로 실제 코일 스프링(101)의 좌권부가 안착 지지되고, 좌면부에 설치된 패드(120)의 전 구간이 코일 스프링(101)의 좌권부와 상시 접촉된 상태를 유지할 수 있도록 되어 있다.
종래의 패드 형상과 본 발명의 패드 형상을 비교해보면, 도 2에 나타낸 바와 같이 종래의 경우 링 형상을 가지는 패드(13)가 스프링 시트(12)의 상면에서 좌면부를 포함하여 원형의 전 둘레 구간을 따라 설치되는 구조로 되어 있다.
반면, 본 발명에서는 패드(120)가 스프링 시트(110)의 상면에서, 원형의 전 둘레 구간이 아닌, 코일 스프링(101)의 하단부가 안착되는 부분, 즉 좌면부 구간에만 설치될 수 있는 형상을 가지며, 이에 패드(120)는 원형에서 일부 구간이 삭제된 형상을 가진다.
스프링(101)의 상하 작동 및 변형이 이루어지더라도 스프링 시트(110) 상면의 전 둘레 구간 중 스프링의 좌권부 이후 점차 상승하는 나선형 코일 형상으로 인해 스프링의 접촉이 이루어지지 않는 시트 구간에는 패드(120)가 설치되지 않는 것이다.
이때, 일례로, 코일 스프링(101)의 말단부 끝단에서부터 0.65권(0.65 turn)(= 234°)에 해당하는 부분이 좌권부로 설정되었다면, 패드(120)는 좌권부의 길이에 약간의 여유길이를 더한 길이로 제작될 수 있다.
요컨대, 본 발명에서 스프링 시트(110)의 상면에서 좌면부 구간에만 패드(120)가 설치되고, 스프링 시트(110)의 좌면부 구간에서 패드(120)가 개재된 상태로 코일 스프링(101)의 좌권부가 안착 지지된다.
한편, 본 발명에서는 코일 스프링(101)의 나선 형상, 특히 좌권부의 나선 형상에 최적화된 스프링 시트(110)의 형상과 패드(120)의 형상을 제시한다.
먼저, 해석 시험을 통해 최적의 시트 피치(도 4에서 도면부호 P임)가 선정되며, 더불어 패드(120)의 두께가 길이방향을 따라 가변되는 최적 가변 두께 프로파일이 적용된다.
이를 통해 코일 스프링(101)과 패드(120)가 항상 안정적으로 접촉될 수 있도록 하며, 패드(120)의 길이방향 전 구간에서 코일 스프링(101)의 좌권부와 상시 접촉된 상태를 유지할 수 있도록 하여 코일 스프링(101)의 좌권부와 패드(120) 사이에 이물질이 유입되는 것을 방지한다.
또한, 코일 스프링(101)의 좌권부가 안착된 상태에서 패드(120)가 균일한 분포하중을 갖도록 하고, 하중 집중으로 인한 패드(120)의 변형 및 밀림, 이탈, 파손이 발생하지 않도록 하중이 집중되는 스프링 시트(110)의 좌면부에 패드(120)를 안정적으로 고정할 수 있는 구조가 적용되며, 이를 통해 코일 스프링(101)과 패드(120) 간의 마찰 이음 문제를 근본적으로 개선한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스프링 시트 어셈블리를 도시한 도면으로, 본 발명의 주요 특징부를 나타내고 있다.
(a)는 본 발명의 실시예에 따른 스프링 시트 어셈블리(100)의 전체 사시도이고, (b), (c)는 주요 특징부를 도시한 확대 사시도 및 각 위치에서의 단면도이다.
스프링 하중이 가혹한 스프링(101)의 좌권부에서 패드(120)의 변형, 밀림, 그리고 그로 인한 패드(120)의 이탈이나 파손, 소음 발생을 해결하기 위해서는 스프링 시트(110)의 상면에서 원형의 좌면부 구간을 따라 설치되는 패드(120)가 스프링 시트(110)에 대해 반경방향과 원주방향으로 안정적으로 고정될 수 있도록 해야 한다.
이를 위해 패드(120)에는 반경방향(측방)으로 돌출된 형상을 가지는 돌출부(121)가 형성되며, 스프링 시트(110)에서 패드(120)의 돌출부 대응 위치에는 패드(120)의 돌출부(121)가 반경방향으로 끼워질 수 있는 형상을 가지는 요부(111)와, 상기 요부(111)에 연접하여 상방 돌출된 형상을 가지면서 패드(120)의 돌출부(121)가 원주방향으로 걸릴 수 있도록 된 걸림부(112)가 형성된다.
이때, 걸림부(112)는 패드(120)의 바깥쪽 측단부를 밀착 지지하면서 패드(120)의 반경방향 밀림과 유동을 방지하는 역할도 하게 된다.
이러한 패드(120)의 돌출부(121)와 스프링 시트(110)의 요부(111) 및 걸림부(112)는 패드(120)의 길이방향 구간을 따라 복수의 위치에 형성될 수 있다.
이와 같이 돌출부(121)가 스프링 시트(110)의 요부(111)에 끼워지도록 하여 스프링 시트(110)의 좌면부를 따라 패드(120)가 설치되면 원주방향 및 반경방향으로의 패드(120) 유동 및 밀림이 방지될 수 있고, 스프링 시트(110)에 대한 패드(120)의 안정적인 고정이 가능해진다.
또한, 스프링 시트(110)에는 이물질을 배출하기 위한 배출홀(113)이 형성되며, 또한 스프링 시트(110)에서 배출홀(113)의 주변 위치에 패드(120)의 바깥쪽 측단부가 걸리도록 되어 있으면서 패드(120)의 측단부를 밀착 지지하게 되는 고정측벽(114)이 상방 돌출 형성된다.
이 고정측벽(114) 역시 패드(120)를 반경방향으로 지지하는 역할을 하며, 패드(120)가 반경방향 바깥쪽으로 밀리거나 이탈되는 것을 방지하여 패드(120)의 안정적인 고정이 이루어지도록 한다.
바람직한 실시예에서, 상기 배출홀(113)은 패드(120)의 돌출부(121) 측방에 위치하도록 형성될 수 있으며, 이에 돌출부(121) 상면과 배출홀(113)에 의해 이물질이 배출되는 배출통로가 구성될 수 있게 된다.
즉, 이물질이 패드(120)의 돌출부(121) 상면을 통해 스프링 시트(120)의 배출홀(113)로 이동하여 외부로 배출될 수 있도록 하는 것이다.
이와 더불어 패드(120)에서 스프링 시트(110)에 밀착되는 하면에는 하방으로 돌출된 고정돌기(122)를 형성하고, 이 고정돌기(122)가 스프링 시트(110)의 끼움홀(115)에 끼워지도록 하는데, 스프링 시트(110)의 끼움홀(115)에 끼워진 고정돌기(122)에 의해 패드(120)가 스프링 시트(110)에서 임의의 방향으로 밀리거나 이탈되지 않도록 더욱 견고히 고정될 수 있다.
이러한 고정돌기(122)는 패드(120)의 길이방향을 따라 복수의 위치에 형성될 수 있고, 이때 스프링 시트(110)에는 패드(120)의 각 고정돌기 대응 위치마다 끼움홀(115)이 형성되어, 패드(120)가 복수의 위치에서 고정돌기(122)와 끼움홀(115)에 의해 스프링 시트(110)에 고정될 수 있도록 한다.
또한, 스프링 시트(110)의 좌면부를 따라, 즉 패드(120)가 안착되는 시트 면을 따라 안착부(116)가 패드 설치구간(시트의 좌면부 구간)을 따르는 긴 홈의 형상으로 요입 형성된다.
이에 패드(120)가 홈 형상의 안착부(116)에 삽입되어 결합될 수 있으며, 안착부(116)의 좌우 양측 내부 측면 부분이 걸림부(112)와 고정측벽(114), 지지측벽(116a)이 되는바, 이러한 안착부(116)의 좌우 양측 내부 측면 부분에 패드(120)가 밀착된 상태로 안정적으로 고정 및 지지될 수 있게 된다.
이러한 걸림부(112), 고정측벽(114), 지지측벽(116a)은 스프링 시트(110)에서 패드(120)가 측방으로 움직이거나 유동하지 않도록 패드를 잡아주어 그 위치를 고정시키는 작용을 하며, 이를 통해 스프링 작동시 패드(120)와 이에 안착된 스프링(101) 간의 동적 안착성을 증대시키는 역할을 하기도 한다.
또한, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 스프링 시트(110)에 스프링(101)의 말단부 끝면을 원주방향으로 지지할 수 있는 돌출턱(117)을 돌출 형성하고, 상기 돌출턱(117) 상단 높이와 스프링(101)의 말단부가 지지되는 스프링 시트(110)의 좌면부 높이 사이에 단차를 둔다.
이렇게 스프링(101)의 말단부가 안착되는 좌면부와 돌출턱(117) 간에 단차를 둠으로써 스프링(101)의 말단부 끝면이 돌출턱(117)에 의해 걸리면서 지지될 수 있으며, 이는 패드(120)가 그 길이방향(원주방향)으로 밀리거나 움직이는 것을 방지한다.
또한, 스프링 시트(110)에서 스프링(101)의 말단부가 안착 지지되는 부분과 상기 돌출턱(117) 사이의 경계부에는 오목하게 함몰된 형상을 가지는 함몰부(118)를 시트의 반경방향으로 길게 형성하고, 패드(120)가 시트의 좌면부와 함몰부(118), 돌출턱부(117)의 표면 위에 밀착 지지도록 결합된 상태에서 상기 함몰부(118) 위치의 패드(120)와 스프링(101)의 말단부 사이에 이물질을 배출하기 위한 통로가 되는 그루브(102)가 형성될 수 있도록 한다.
상기 스프링 시트(110)의 함몰부(118)와 패드(120)가 스프링(101)의 말단부로부터 간극을 두고 오목한 홈 형상을 이루게 되면서 상기 그루브(102)의 공간을 형성하는 것이며, 그루브(102)의 공간은 패드(120)와 스프링(101)의 말단부 간 간극이 되는 부분으로, 패드(120)와 스프링(101)의 말단부 사이의 이물질 배출 통로 역할을 하게 된다.
또한, 상기 그루브(102)를 따라 이동된 이물질이 외부로 배출될 수 있도록 스프링 시트(110)에는 상기 그루브(102)의 공간과 그 반경방향 바깥쪽의 함몰부(118) 부분을 통해 연통되는 배출홀(119)이 형성된다.
나선으로 감겨지는 코일 스프링(101)에 있어서 그 하단 끝 부분인 스프링의 말단부, 즉 나선형 코일 형상이 시작되는 스프링의 끝단 부분은 통상의 스프링 시트 어셈블리에서 패드의 찢김과 스프링 시트의 손상이 발생하는 구간이다.
이에 이물질 배출을 위한 그루브(102)와 배출홀(119)을 형성하여 패드(120)와 스프링(101) 사이에 유입된 이물질이 외부로 용이하게 배출되도록 함으로써 이물질로 인한 스프링 시작 끝단 부분의 손상 및 그로 인한 이음 발생을 방지할 수 있다.
또한, 스프링 시트에는 상기한 배출홀(113,119) 외에도 이물질 배출을 위한 복수 개의 배출홀이 추가로 형성될 수 있다.
다음으로, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스프링 시트 어셈블리(100)에서 스프링 시트(110)와 패드(120), 코일 스프링(101)의 결합상태를 나타내는 도면으로, (b)와 (c)는 (a)에 표시된 각 위치에서 코일 스프링(101)을 고정해주는 단면 형상을 보여주고 있다.
(a)에서 알 수 있듯이, 본 발명의 스프링 시트 어셈블리(100)에서는 종래와 달리 패드(120)가 스프링 시트(110)의 상면에서 원형의 전 둘레 구간에 설치되지는 않는다.
코일 스프링(101) 맨 하단의 360°권선 구간(1 권) 중 스프링 말단부 끝단으로부터 그 길이방향을 따르는 정해진 일부 구간에 해당하는 좌권부(예, 0.65권 = 234°)가 패드(120)에 안착 및 상시 접촉될 수 있도록 상기 패드(120)는 스프링(101)의 좌권부에 해당하는 구간, 즉 스프링 시트(110) 상면의 좌면부에 해당하는 구간에만 설치된다.
이때, 코일 스프링(101)의 좌권부는 패드(120)에 안착 및 상시 접촉된 상태로 지지되지만, 좌권부 이후의 스프링 부분, 예를 들어 0.65권(= 234°) 이후의 스프링 부분은 점차 상승하는 나선형 코일의 형상으로 인해 스프링 시트(110)에 의해 지지되지 않는다.
이러한 스프링(101)의 형상을 고려하여 패드(120)는 스프링의 말단부 끝단, 즉 스프링(101)의 코일 형상이 시작되는 끝단서부터 0.65권의 좌권부가 안착 및 접촉될 수 있는 길이로 제작되고, 점차 상승하는 나선형 코일의 형상으로 인해 스프링 시트(110)에 의해 지지되지 않는 구간(상기 0.65권을 제외한 나머지 구간)에는 패드(120)가 설치되지 않는다.
또한, 코일 스프링(101)의 좌권부는 패드(120)의 상면에 패드의 길이방향을 따라 길게 형성된 안착홈(123)에 안착된 상태로 지지되는데, 주행 중에 돌이나 모래, 제설제 등의 이물질이 스프링(101) 및 패드(120)의 상단에 쌓인 뒤 양측의 접촉부에 침투할 경우 스프링(101)의 표면 손상을 초래하게 된다.
이를 방지하기 위해 도 7의 (b)와 (c)에 나타낸 바와 같이 스프링(101)의 단면상에서 패드(120)가 선경 중심보다 낮은 높이에서 스프링 부분을 감쌀 수 있는 구조가 되도록 하는 것이 바람직하며, 이를 통해 이물질이 외부로 잘 흘러내릴 수 있도록 한다.
한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스프링 시트 어셈블리(100)에서 길이방향을 따라 가변되는 패드 두께 프로파일을 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, 코일 스프링(101)의 변형모드 및 분포하중을 고려하여 패드(120)의 두께가 길이방향을 따라 가변되는 최적 가변 두께 프로파일이 적용된다.
도 8의 (a)는 패드(120)의 평면도이고, (b)는 (a)의 각 위치에서 패드의 가변 두께 프로파일 예를 나타내고 있다.
일례로, 스프링(101)의 좌권부가 안착되는 패드(120)의 길이방향 구간을 0,65권(0.65 turn)(= 234°)으로 설정하였을 때, 시트 피치(도 4에서 도면부호 P임)의 각도를 6 ~ 9°로 설정하고, 패드(120)의 두께는 도면상 좌측의 시작점부터 미리 정해진 위치인 0.45권(0.45 turn)(= 162°)까지의 구간에서 동일한 두께(예, 3mm)로 설정한다.
또한, 0.45권 이후의 구간에서는 패드(120)의 두께를 도 9에 나타낸 바와 같이 비선형 2차 함수 프로파일의 피치만큼 더 큰 두께로 점차 증가시킨다.
이로써 스트럿의 전 작동 구간에서 균일한 분포하중으로 스프링(101)과 패드(120)의 전체 구간(상기 0.65권 구간)이 항상 접촉되는 상태를 유지할 수 있게 되고, 이는 이물질 유입을 근본적으로 차단하는 효과를 제공하게 된다.
상기 시트 피치는 도 4의 단면도에 나타낸 바와 같이 패드(120)의 단부가 지지되는 스프링 시트(110)의 좌면부 끝 부분에서 상면 높이가 점차 높아지도록 설정된 각도를 의미하며, 이 시트 피치에 의해 패드(120)의 단부가 지지되는 좌면부 끝 부분과 패드(120)가 설치되지 않은 시트 부분 사이에 높이 단차가 있게 된다.
이때, 패드(120)의 단부는 상술한 바와 같이 두께가 점차 두꺼워지는 두께 가변 프로파일을 가진다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였는바, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당 업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
100 : 스프링 시트 어셈블리
101 : 코일 스프링
110 : 스프링 시트
120 : 패드
101 : 코일 스프링
110 : 스프링 시트
120 : 패드
Claims (17)
- 스프링 시트와, 상기 스프링 시트의 상면에 코일 스프링이 안착되는 부분을 따라 설치되어 코일 스프링의 하단부와 스프링 시트 사이에 개재되는 패드를 포함하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리에 있어서,
상기 스프링 시트에 코일 스프링의 하단부 끝 부분인 스프링 말단부의 끝면을 원주방향으로 지지하는 돌출턱이 형성되고,
상기 스프링 시트에서 스프링 말단부가 지지되는 부분과 돌출턱 사이의 경계부에 함몰된 형상을 가지는 함몰부가 형성되며,
상기 패드가 함몰부와 돌출턱의 표면에 밀착된 상태에서 함몰부 위치의 패드와 스프링 말단부 사이에 이물질 배출 통로가 되는 그루브가 형성되고,
상기 스프링 시트에 이물질 외부 배출을 위해 그루브의 공간과 연통되는 제1배출홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리.
- 청구항 1에 있어서,
상기 함몰부는 스프링 시트의 반경방향으로 길게 형성되고, 상기 그루브의 공간이 반경방향 바깥쪽의 함몰부 부분을 통해 상기 제1배출홀과 연통되는 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리.
- 청구항 1에 있어서,
상기 패드에 반경방향으로 돌출된 형상을 가지는 돌출부가 형성되고,
상기 스프링 시트에는 패드의 돌출부가 반경방향으로 끼워지는 요부와, 상기 요부에 연접하여 상방 돌출된 형상을 가지면서 패드의 돌출부가 원주방향으로 걸릴 수 있도록 된 걸림부가 형성된 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리.
- 청구항 3에 있어서,
상기 걸림부가 패드의 측단부를 밀착 지지하도록 된 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리.
- 청구항 3에 있어서,
상기 스프링 시트에 이물질을 배출하기 위한 제2배출홀이 형성되고,
상기 돌출부의 상면과 상기 제2배출홀이 이물질 외부 배출을 위한 배출통로를 구성하도록 된 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리.
- 청구항 1에 있어서,
상기 스프링 시트에 이물질을 배출하기 위한 제2배출홀이 형성되고,
상기 스프링 시트에서 제2배출홀의 주변 위치에 패드의 측단부를 밀착 지지하도록 된 고정측벽이 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리.
- 청구항 1에 있어서,
상기 패드에 고정돌기가 돌출 형성되고, 상기 스프링 시트에 고정돌기가 끼워지는 끼움홀이 형성된 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리.
- 청구항 1에 있어서,
상기 스프링 시트에는 패드가 안착되어 결합되는 안착부가 패드 설치구간을 따라 홈의 형상으로 요입 형성되고, 상기 패드가 안착부에 삽입된 상태에서 안착부의 내부 측면 부분에 밀착된 상태로 지지되는 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리.
- 청구항 1에 있어서,
상기 패드의 상면을 따라 코일 스프링이 안착되어 결합되는 안착홈이 형성되고, 코일 스프링의 단면상에서 볼 때 패드가 안착홈에 삽입된 코일 스프링의 선경 중심보다 낮은 높이의 스프링 부분을 감싸는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리.
- 청구항 1에 있어서,
상기 패드는,
상기 스프링 시트의 원주방향을 따르는 길이로서,
상기 스프링 말단부의 끝단을 시작점으로 하는 코일 스프링의 하단 360°권선구간 중 정해진 일부 구간에 해당하는 좌권부가 안착 및 접촉될 수 있는 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리.
- 청구항 10에 있어서,
상기 패드는 길이방향 전체 구간 중 상기 시작점부터 정해진 위치까지는 동일한 설정두께를 가지면서 상기 정해진 위치 이후 구간에서는 두께가 점차 두꺼워지는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리.
- 청구항 11에 있어서,
상기 패드는 상기 정해진 위치 이후 구간의 두께가 상기 설정두께에 길이방향 위치에 따른 비선형 2차 함수 값만큼을 더한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리.
- 청구항 11에 있어서,
상기 스프링 시트에서 상기 두께가 점차 두꺼워지는 패드 단부가 지지되는 부분은, 상면 높이가 설정된 각도로 점차 높아지는 형상을 가지면서 패드가 설치되지 않은 부분과 높이 단차를 가지는 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리.
- 스프링 시트와, 상기 스프링 시트의 상면에 코일 스프링이 안착되는 부분을 따라 설치되어 코일 스프링의 하단부와 스프링 시트 사이에 개재되는 패드를 포함하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리에 있어서,
상기 패드는,
상기 스프링 시트의 원주방향을 따르는 길이로서,
상기 스프링 말단부의 끝단을 시작점으로 하는 코일 스프링의 하단 360°권선구간 중 정해진 일부 구간에 해당하는 좌권부가 안착 및 접촉될 수 있는 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리.
- 청구항 14에 있어서,
상기 패드는 길이방향 전체 구간 중 상기 시작점부터 정해진 위치까지는 동일한 설정두께를 가지면서 상기 정해진 위치 이후 구간에서는 두께가 점차 두꺼워지는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리.
- 청구항 15에 있어서,
상기 패드는 상기 정해진 위치 이후 구간의 두께가 상기 설정두께에 길이방향 위치에 따른 비선형 2차 함수 값만큼을 더한 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리.
- 청구항 15에 있어서,
상기 스프링 시트에서 상기 두께가 점차 두꺼워지는 패드 단부가 지지되는 부분은, 상면 높이가 설정된 각도로 점차 높아지는 형상을 가지면서 패드가 설치되지 않은 부분과 높이 단차를 가지는 것을 특징으로 하는 차량 현가장치용 스프링 시트 어셈블리.
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