KR20160124776A

KR20160124776A - 차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛

Info

Publication number: KR20160124776A
Application number: KR1020167023271A
Authority: KR
Inventors: 마르켈 그로쓰; 디터 레히너; 게르하르트 샤르
Original assignee: 티센크룹 페던 운트 스타빌리자토렌 게엠베하
Priority date: 2014-02-24
Filing date: 2015-02-19
Publication date: 2016-10-28
Also published as: WO2015124693A2; DE102014102330A1; EP3111104B1; EP3111104A2; CN106062409A; US10675935B2; RU2016138011A3; RU2016138011A; JP2017507068A; WO2015124693A3; RU2670502C2; MX2016010969A; US20170015170A1

Abstract

본 발명은 차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛 (1) 에 관한 것이고, 상기 서스펜션 스프링 유닛 (1) 은 차량 본체와 휠 지지부 사이에 배열되고 차량 섀시의 구성 부분을 형성할 수 있고, 섬유 복합 재료로부터 제조된 스프링 본체들로 구성된다. 본 발명에 따르면, 적어도 두개의 링 본체들 (10) 은, 직렬로 배열되고 섬유 복합 재료로부터 제조되고 폐쇄된 윤곽을 갖고, 적어도 하나의 연결 요소 (11) 를 통해 서로 연결된다.

Description

차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛{SUSPENSION SPRING UNIT FOR A VEHICLE CHASSIS}

본 발명은 자동차용의 서스펜션 스프링 유닛에 관한 것이고, 상기 서스펜션 스프링 유닛은 차량 본체와 휠 지지부 사이에 배열될 수 있고 차량 섀시의 구성 부분을 형성하고, 섬유 복합 재료로부터 제조된 스프링 본체로 구성된다.

DE 101 41 432 A1 는 섬유 복합 재료로 제조된 두개의 리프 스프링들로부터 구성된 복합 섬유 스프링을 개시하고 있고, 리프 스프링들은 연결 요소들을 통해 그것들의 단부들을 서로 연결한다. 리프 스프링들은 직사각형 구성을 갖고 곡률을 포함하고, 리프 스프링들은 연결 요소들에 단부 에지들을 통해 연결된다. 여기서, 리프 스프링들의 오목한 표면들은 서로를 향해 지향하고, 그 결과로써 연결 요소들과 함께 두개의 리프 스프링들은 폐쇄된 타원형과 유사한 방식의 형상을 형성한다. 리프 스프링들 내로 힘을 도입하도록, 힘 도입 요소들은 리프 스프링들의 단부 에지들 사이의 거의 중심에서 리프 스프링들에 적용된다.

DE 10 2008 006 411 A1 는 파형의 프로파일을 갖는 섬유 복합 재료로부터 제조된 플랫형 스파이럴 스프링의 형태의 차량 섀시용의 추가의 서스펜션 스프링 유닛을 개시하고 있고, 플랫형 스파이럴 스프링은 반전 영역들 및 중간 섹션들을 포함하는 단일한 파열 (wave train) 로서 형성되고, 그 결과로써 플랫형 스파이럴 스프링은 사행 방식으로 진행된다. 그러나, 단일한 플랫형 스파이럴 스프링으로부터 서스펜션 스프링 유닛의 단일편 제조의 결과로서, 서스펜션 스프링 유닛의 구성은 변경될 수 없고 제조하는 데 복잡하다. 예를 들면, 스프링 레이트의 조정들 (adaptations) 은 플랫형 스파이럴 스프링의 단일편 구성의 결과로서 단지 전체 플랫형 스파이럴 스프링의 교체에 의해서만 수행될 수 있다. 뿐만 아니라, 큰 단일편 컴포넌트로서 플랫형 스파이럴 스프링의 제조는 보다 어렵게 되는 데, 왜냐하면 몰드에서 섬유 복합 재료의 섬유들의 디포짓팅 (depositing) 이 행해져야 하기 때문이다.

본 발명의 목적은 차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛을 개선하는 것이고, 상기 서스펜션 스프링 유닛은 섬유 복합 재료로부터 제조된 스프링 본체들로 구성되고; 서스펜션 스프링 유닛은 제조하는 데 용이하고 가요성 구성을 갖고; 특히, 서스펜션 스프링 유닛의 스프링 특성들에 대해 단일한 수단에 의해 상응하는 요구 조건들로 조정되는 것이 가능하다.

이러한 목적은 특징적인 특성들과 함께 제 1 항의 서문에 따른 섬유 복합 재료부터 제조된 스프링 본체를 갖는 차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛로부터 발생됨으로써 달성된다. 본 발명의 유리한 개선예는 종속항에 특정된다.

본 발명은 직렬로 배열되고 섬유 복합 재료로부터 제조되고 각각 폐쇄된 윤곽을 갖고 적어도 하나의 연결 요소를 통해 서로 연결되는 적어도 두개의 환형 스프링들이 제공되는 기술적 시사를 포함한다.

본 발명에 따르면, 서스펜션 스프링 유닛을 형성하도록, 섬유 복합 재료로부터 제조된 스프링 본체들은 폐쇄된 윤곽을 포함하는 링 본체에 의해 형성된다. 여기서, 링 본체들은 연결 요소들, 특히 그것들의 링 외부의 측들을 통해 서로 연결되고, 적어도 두개의 및, 특히, 복수의 링 본체들은 차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛을 형성하도록 서로 직렬로 연결될 수 있다. 여기서, 링 본체들은 연결 요소들을 통해 중앙에 서로 커플링되고, 연결 요소들은 힘의 전달을 위한 역할을 하고, 그 결과로써 링 본체들 및 연결 요소들은 각각의 경우에, 예를 들면 휠 지지부와 차량 본체 사이에서 직렬 연결의 결과와 동일한 힘을 전달한다.

적어도 두개의 연결 요소들은 유리하게 링 본체들에서 서로 정반대로 대향하여 배열될 수 있고, 그 결과로써 연결 요소들을 통해 진행하는 스프링 방향이 규정된다. 여기에서, 링 본체들은 타원형 구성을 가질 수 있고 그리고/또는 링 본체들이 스프링 방향에 대해 횡방향으로 진행하는 횡방향에서 세장형 구성을 갖도록 구성될 수 있다. 이는 두개의 측들에서 플랫형화된 링 또는 타원형의 형상을 포함하는 개별적인 링 본체들로 된다. 여기서, 개별적인 링 본체들은 모두 동일한 또는 상이한 스프링 특성들을 포함할 수 있다. 서스펜션 스프링 유닛이 부하를 받을 때에, 개별적인 링 본체들은 함께 가압되고 서스펜션 스프링 유닛의 전체 스프링 트레블은 개별적인 링 본체들의 각각의 스프링 트레블들로 구성된다. 서로 겹쳐서 놓이고 연결 요소들에 의해 연결되는 개별적인 링 본체들은 모두 횡방향으로 그 연장부에 대해, 평행하게, 그러나 또한 공통의 스프링 방향에 대해 상이한 각도들로 서로에 대해 회전하도록 배열될 수 있다.

개별적인 링 본체들은 간단한 와인딩 프로세스들로 값싸게 제조될 수 있고, 섬유 복합 재료가 적어도 대체적으로 그리고 바람직하게 완전히 링 본체들의 원주 방향으로 진행하는 섬유 층들을 포함한다면 특히 유리하다. 이는 와인딩 프로세스에 의해 링 본체들의 특히 간단한 제조를 가능하게 한다. 원주 방향에 대해 측방향으로 횡단면 강도를 발생시키도록, 링 본체는 적어도 하나의 브레이딩된 (braided) 층을 포함할 수 있고, 와인딩 섬유들 및 브레이딩된 층은 예를 들면 에폭시 수지로 제조된 매트릭스 내로 도입될 수 있다.

특히, 타원형의 보다 긴 축선을 형성하는 횡방향을 갖는 타원형 링 본체들의 구성은 타원형 링 본체들의 세장형 축선으로 연장되고 스프링 방향에 대해 횡방향으로 진행하고, 링 본체들은 간단한 방식으로 제조될 수 있다. 여기에서, 그러나, 링 본체들은 또한 환형 방식으로, 타원형 방식으로, 즉 전체 원주에 걸쳐 가변적인 곡률로 또는 세장형 링들로서 구성될 수 있고, 그 결과로서 링 본체들의 폐쇄된 윤곽은 횡방향으로 서로 거의 평행하게 진행하는 두개의 실질적으로 직선형 메인 섹션들 및 메인 섹션들을 연결하는 두개의 반경 섹션들에 의해 형성된다. 서로에 평행하게 진행하는 링 본체들의 메인 섹션들은 예를 들면, 복수의 링 본체들로 구성된 서스펜션 스프링 유닛의 보다 낮은 전체 높이를 발생시킨다. 연결 요소들은 메인 섹션들에 링 본체들을 연결시킬 수 있고, 그 결과로써 연결 요소들 링 본체들에, 예를 들면, 메인 섹션들에서 중앙에 부착된다.

섬유 복합 재료는, 예를 들면 유리 섬유 재료 또는 탄소 섬유 재료를 포함할 수 있고, 예를 들면 수지, 특히 에폭시 수지가 매트릭스로서 사용될 수 있다.

횡방향에서의 축선의 길이 대 스프링 방향으로 진행하는 링 본체들의 축선의 길이의 비는 2:1 내지 10:1, 바람직하게 3:1 내지 5:1 의 값에 상응할 수 있다. 비가 보다 클수록, 서스펜션 스프링 유닛의 전체 구성은 보다 폭넓고, 타원형 횡단면 및 큰 메인 축선을 갖는 링 본체들은 일반적으로 짧은 경향을 갖는 높이보다 낮은 스프링 레이트를 발생시키는 데, 왜냐하면 수직한 방향으로 개별적인 링 본체들의 탄성력이 보다 크기 때문이다.

본 발명에 따른 서스펜션 스프링 유닛의 추가의 유리한 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 안내 요소는 링 본체들을 안내하고 스프링 방향을 벗어나는 링 본체들의 버클링을 방지하도록 제공될 수 있다. 여기서, 개별적인 링 본체들은 예를 들면 강성으로 배열된 안내 요소에 대해 링 본체들의 이동성을 보장하도록 압축 중에 안내 요소에서 슬라이딩될 수 있다. 예를 들면, 두개의 안내 요소들은 그것들이 또한 서로 대향하여 놓이는 방식으로 링 본체들을 둘러쌀 수 있고, 예를 들면 링 본체들은 적어도 하나의 안내 요소에서 그 반경 섹션들을 통해 안내될 수 있다. 또한 안내 요소 또는 요소들이 습기 및 오염물들에 대해 링 본체들을 보호하는 하우징을 형성하는 것이 구현될 수 있다.

링 본체들은 플랫형 벨트의 방식으로 플랫형 구성의 원주 횡단면을 포함할 수 있다. 여기서, 적어도 하나의 연결 요소는 플랫형 벨트가 연결 요소에 연결 포인트를 통해 변경되지 않는 횡단면 프로파일로 진행하는 방식으로 원주 횡단면에 연결될 수 있다. 이는 링 본체들의 유리한 부하를 발생시킨다. 원주 횡단면은 특히 유리하게 링 본체들의 전체 원주에 걸쳐 변경되지 않는, 즉 일정한, 구성을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 서스펜션 스프링 유닛은 폐쇄된 윤곽을 갖는 링 본체들의 형상의 섬유 복합 재료로부터 제조된 스프링 본체들의 구성의 결과로서 특히 경량의 구성을 가질 수 있고, 서스펜션 스프링 유닛에 대해 차량의 새시에서 서스펜션 스프링으로서 사용되는 스틸 스프링과 동일한 또는 유사한 스프링 특성들을 포함하는 것이 가능하다. 여기서, 서스펜션 스프링 유닛은 극도로 낮은 중량을 포함하고, 본 발명의 특성들을 갖는 서스펜션 스프링 유닛의 성능은 링 본체들의 치수 설정에 따라 차량의 섀시 스프링으로서 사용하는 데 충분할 수 있다. 예를 들면, 복수의 연결 요소들은 또한 개선된 방식으로 링 본체들 내로 부하의 도입을 분배하도록, 서로 이격되는 방식으로 링 본체의 플랫형 벨트에 연결되는 두개의 링 본체들 사이에 제공될 수 있다.

본 발명을 개선하는 추가의 조치들은 도면들을 사용하여 본 발명의 하나의 바람직한 예시적인 실시형태의 설명과 함께 다음의 텍스트에서 보다 상세하게 도시될 것이다.

도 1 은 섬유 복합 재료로부터 제조된 스프링 본체들을 갖는 서스펜션 스프링 유닛의 도식도이고,
도 2 는 부하를 받은 상태의 서스펜션 스프링 유닛을 나타내고 그 결과로써 링 본체들은 탄성 변형을 나타낸다.

도 1 은 사시도로 도시된 링 본체들 (10) 을 갖는 서스펜션 스프링 유닛 (1) 을 도식도로 도시하고 상기 링 본체들은 섬유 복합 재료로부터 제조되고 서스펜션 스프링 유닛 (1) 의 스프링 본체들을 형성한다. 서스펜션 스프링 유닛 (1) 은 차량의 차량 섀시에 대해 보다 더 상세하게 도시되지 않는 방식으로 제공될 수 있고, 서스펜션 스프링 유닛 (1) 은, 예를 들면 차량 본체와 휠 지지부 사이에 배열될 수 있고, 따라서 차량 섀시의 구성 부분을 형성할 수 있다.

예로써, 서스펜션 스프링 유닛 (1) 은 연결 요소들 (11) 에 의해 서로 연결된 세개의 링 본체들 (10) 을 포함한다. 또한 차량 본체 및 휠 지지부에 서스펜션 스프링 유닛 (1) 을 연결하도록, 상부 링 본체 (10) 및 하부 링 본체 (10) 는 각각의 경우에 외부의 측에서 연결 요소들 (11) 을 추가로 포함한다.

연결 요소들 (11) 은 서로 정반대로 대향되어 링 본체들 (10) 에 배열되고, 그 결과로써 연결 요소들 (11) 을 통해 진행하는 스프링 방향 (12) 이 규정된다. 서스펜션 스프링 유닛 (1) 이 외부의 연결 요소들 (11) 을 통해 압축으로 부하를 받는다면, 링 본체들 (10) 은 스프링 방향 (12) 으로 압축되고, 그 결과로써 서스펜션 스프링 유닛 (1) 의 길이는 상응하게 짧아진다.

링 본체들 (10) 은 폐쇄된, 일정한 윤곽으로 구성되고 링 본체들 (10) 은 일정한 원주 횡단면을 갖는 플랫형 벨트를 포함한다. 링 본체들 (10) 은 섬유 복합 재료로부터 제조되고 예로써 상부 링 본체 (10) 에서 도시된 바와 같이 섬유 층들 (14) 을 포함한다. 섬유 층들 (14) 은 원주 방향 (15) 으로 진행하고 원주 방향 (15) 은 링 본체들 (10) 의 순환하는 방향을 규정한다. 링 본체들 (10) 의 부하에 대해 유리한 부하 경우는 원주 방향 (15) 으로 섬유 층들 (14) 의 적어도 하나의 주된 부분의 프로파일에 의해 생성되는 데, 왜냐하면 링 본체들 (10) 가 원주 방향 (15) 에 대해 단지 횡방향으로 부하를 받고, 그 결과로써 섬유 층들 (14) 의 섬유들은 부하를 상응하게 흡수할 수 있고, 링 본체들 (10) 은 섬유 층 (14) 의 섬유들의 종방향으로 부하를 받는다.

예로써 도시된 세개의 링 본체들 (10) 은 기하학적 형상에서 동일한 구성을 갖지만, 링 본체들 (10) 은 또한 상이한 구성들을 포함할 수 있고 연결 요소들 (11) 에 의해 서로 연결될 수 있다. 서스펜션 스프링 유닛 (1) 이 압축될 때에, 개별적인 링 본체들 (10) 의 스프링 트레블들은 전체 스프링 트레블을 형성하도록 더해지고, 또한 개별적인 링 본체들 (10) 의 강성이 절대적으로 동일할 필요가 없고, 링 본체들 (10) 은 상이한 스프링 레이트들을 포함할 수 있다.

예시적인 실시형태는 타원형 구성의 링 본체들 (10) 을 갖는 서스펜션 스프링 유닛 (1) 을 도시하고, 링 본체들 (10) 은 스프링 방향 (10) 에 대해 횡방향으로 진행하는 횡방향 (13) 을 갖고, 예로써 하부 링 본체 (10) 에 도시된다. 링 본체들 (10) 은 따라서 스프링 방향 (12) 으로 링 본체들 (10) 의 높이보다 횡방향으로 진행하는 보다 큰 연장부를 포함한다.

예로써 도시된 링 본체들 (10) 은 플랫형화된 링들로서 구성되고, 링 본체들 (10) 의 폐쇄된 윤곽은 횡방향 (13) 으로 서로에 거의 평행하게 진행하는 두개의 실질적으로 직선형 메인 섹션들 (10a) 및 메인 섹션들 (10a) 을 연결하는 두개의 반경 섹션들 (10b) 에 의해 형성된다.

도 2 는 도 1 에 따른 서스펜션 스프링 유닛 (1) 의 도식적인 측면도를 도시하고, 서스펜션 스프링 유닛 (1) 은 화살표로 나타낸 압축력으로써 외부의 연결 요소들 (11) 을 통해 부하를 받는다. 서스펜션 스프링 유닛 (1) 에 적용되는 압축력은 링 본체들 (10) 에서 그리고 연결 요소들 (11) 에서 직렬 연결의 결과로서 본체들 및 요소들의 각각에서 동등하게 크다. 적용된 압축 부하의 결과로서, 링 본체들 (10) 은 변형을 나타내고, 특히 링 본체들 (10) 의 메인 섹션들 (10a) 은 링 본체들 (10) 내에서 내향으로 형성되는 편향부 (17) 를 포함한다.

안내 요소 (16) 는 예로써 링 본체들 (10) 의 좌측에 도시되고, 안내 요소 (16) 는 횡방향 (13) 으로 아치형으로 서로 메인 섹션들 (10a) 을 연결하는 반경 섹션들 (10b) 을 통해 링 본체들 (10) 을 안내하는 역할을 한다. 따라서 안내 요소 (16) 는 반경 섹션들 (10b) 을 통해 링 본체들 (10) 을 안내한다. 반경 섹션들 (10b) 이 스프링 방향 (12) 으로 안내 요소 (16) 에서 슬라이딩할 수 있고, 그 결과로써 안내 요소 (16) 가 단지 링 본체들 (10) 을 안내하는 역할을 하고 링 본체에 임의의 힘을 가하지 않는 방식으로, 안내 요소 (16) 는 구성된다. 뿐만 아니라, 추가의 안내 요소 (16) 는 도시된 안내 요소 (16) 에 대향하여 놓이도록 우측에 동일한 방식으로 제공될 수 있다. 안내 요소 (16) 는 레일로서 구성되고, 특히 개별적인 링 본체들 (10) 의 측방향 비틀림을 방지한다.

본 발명에 대한 예시적인 실시형태로 도시된 서스펜션 스프링 유닛 (1) 에 의해, 스프링 유닛은 차량 서스펜션 스프링으로서 역할을 할 수 있도록 제공되고 매우 적은 중량을 갖는 섬유 복합 재료로부터 제공된다. 여기서, 서스펜션 스프링 유닛 (1) 은 종래의 스틸 스프링들보다 상당히 보다 낮은 중량을 포함할 수 있지만, 서스펜션 스프링 유닛 (1) 은 상응하는 스틸 스프링과 동일한 스프링 특성 및 성능을 가질 수 있다.

본 발명의 실시는 상기 텍스트에 특정된 바람직한 예시적인 실시형태에 제한되지 않는다. 오히려, 심지어 기본적으로 상이한 타입의 실시형태들의 경우에서조차 다수의 변형예들이 설명된 해결책을 사용하도록 구현될 수 있다. 구조적 상세 또는 공간적 배열들을 포함하는 청구항들, 설명들 또는 도면들로부터 발생된 모든 특징들 및/또는 이점들은 그 자체로서 그리고 매우 다양한 조합들로 모두에서 본 발명에 대해 본질적일 수 있다.

1 서스펜션 스프링 유닛
10 링 본체
10a 메인 섹션
10b 반경 섹션
11 연결 요소
12 스프링 방향
13 횡방향
14 섬유 층
15 원주 방향
16 안내 요소
17 편향부

Claims

차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛 (1) 으로서,
상기 서스펜션 스프링 유닛 (1) 은 차량 본체와 휠 지지부 사이에 배열될 수 있고 상기 차량 섀시의 구성 부분을 형성하고, 섬유 복합 재료로 제조된 스프링 본체들로 구성되고,
직렬로 배열되고, 섬유 복합 재료로 제조되고, 각각 폐쇄된 윤곽을 갖는 적어도 두개의 링 본체들 (10) 이 제공되고, 상기 링 본체들은 적어도 하나의 연결 요소 (11) 를 통해 서로 연결되는, 차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛 (1).
제 1 항에 있어서,
적어도 두개의 연결 요소들 (11) 은 상기 링 본체들 (10) 에서 서로 정반대로 대향되어 배열되고, 그 결과로써 상기 연결 요소들 (11) 을 통해 진행하는 스프링 방향 (12) 이 규정되는, 차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛 (1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 링 본체들 (10) 은 타원형 구성을 갖고, 그리고/또는
상기 링 본체들 (10) 은 스프링 방향 (12) 에 대해 횡방향으로 진행하는 횡방향 (13) 에서 세장형 구성을 갖는, 차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛 (1).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 링 본체들 (10) 의 상기 폐쇄된 윤곽은 상기 횡방향 (13) 에 서로 거의 평행하게 진행하는 두개의 실질적으로 직선형 메인 섹션들 (10a) 및 상기 메인 섹션들 (10a) 을 연결하는 두개의 반경 섹션들 (10b) 에 의해 형성되는, 차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛 (1).
제 3 항에 있어서,
횡방향 (13) 은 타원형 구성에 의해 규정되고, 상기 횡방향 (13) 은 타원형 링 본체들 (10) 의 세장형 축선으로 연장되고 스프링 방향 (12) 에 대해 횡방향으로 진행하는, 차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛 (1).
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
횡방향 (13) 에서의 축선의 길이 대 스프링 방향 (12) 으로 진행하는 상기 링 본체들 (10) 의 축선의 길이의 비는 2:1 내지 10:1, 바람직하게 3:1 내지 5:1 의 값에 상응하는, 차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛 (1).
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 섬유 복합 재료는 섬유 층들 (14) 을 포함하고, 특히 적어도 전체적으로 상기 링 본체들 (10) 의 원주 방향 (15) 으로 진행하는 상기 섬유 층들 (14) 로부터 구성되는, 차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛 (1).
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 안내 요소 (16) 는 상기 링 본체들 (10) 을 안내하고 스프링 방향 (12) 을 벗어나는 상기 링 본체들 (10) 의 버클링을 방지하도록 제공되는, 차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛 (1).
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 링 본체들 (10) 은 플랫형 벨트의 방식으로 플랫형 구성의 원주 횡단면을 포함하는, 차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛 (1).
제 9 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 연결 요소 (11) 는 상기 플랫형 벨트가 상기 연결 요소 (11) 에 연결 포인트를 통해 변경되지 않는 횡단면 프로파일로 진행하는 방식으로 상기 원주 횡단면에 연결되는, 차량 섀시용의 서스펜션 스프링 유닛 (1).