KR20170118716A - 자운스 범퍼 - Google Patents

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KR20170118716A
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피터 라슬로 세켈리
브라이언 모리스
세바스티앙 토마슨
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

쇼크 업소버(6)를 포함하는 차량 서스펜션 시스템(2)에 장착하기 위한 자운스 범퍼(18)로서, 축 방향(A)으로 연장된 중앙 보어(20)를 갖는 자운스 범퍼(18)가 본원에 개시된다. 자운스 범퍼(18)는 자운스 범퍼(18)의 축 방향(A)으로 적층된 복수의 컨볼루트를 포함하는 탄성 압축 가능한 범퍼부(24)를 포함하며, 각각의 컨볼루트는 크레스트(26) 및 루트(28)를 포함한다. 축 방향(A)에 수직인 압축 가능한 부분(24)의 단면은 비원형이고, 이러한 비원형 형상은 자운스 범퍼(18)의 축 방향 압축 변위(Cd)에 대하여 가변 압축 저항을 제공하도록 구성된다.

Description

자운스 범퍼
관련 출원에 대한 교차 -참조
본 출원은 2015년 2월 18일 출원된 미국 특허 가출원 62/117,563호에 대해 35 U.S.C. § 119 조항에 따른 우선권을 주장하고, 그 전체는 본원에 참조로 포함된다.
발명의 분야
본 발명은 차량 서스펜션 시스템(suspension system)용 자운스 범퍼(jounce bumper)에 관한 것이다.
본 발명이 속하는 기술 수준을 보다 충분히 설명하기 위해 여러 특허 및 공개 문헌이 본 설명에 인용된다. 각각의 특허 및 공개 문헌의 전체 개시는 본원에 참조로 포함된다.
자운스 범퍼는 차량 서스펜션 시스템에서 발견되며, 일반적으로 쇼크 업소버 로드 주위에 장착되고 차량의 구조 요소에 고정된 탄성체를 포함한다. 자운스 범퍼는 압축하에 있는 쇼크 업소버 및 코일 스프링의 이동 끝단에 탄성 쿠션을 제공한다. 자운스 범퍼의 효과는 충격을 흡수하는 것이고, 이는 무거운 하중, 움푹 패인 곳, 연석(curb), 또는 도로의 물체에 의해 야기되는 충격 시 관절식 서스펜션 요소가 완전히 압착되는 것을 방지함으로써 소음, 진동, 및 불쾌함 (NVH)을 완화시킨다. 일반적으로, 점진적인 압축 저항을 제공하고 광범위한 주행 및 부하 조건에서 부드러운 운행을 달성하기 위하여, 자운스 범퍼에서 에너지의 흡수를 극대화하는 것이 요구된다.
자운스 범퍼의 에너지 흡수 거동은, 인가된 힘 및 압축 변위(즉, 변형)의 도표화된 결과가 자운스 범퍼의 탄성 거동을 도시하는 압축 시험에 의해 측정될 수 있다. 대개, 변형(mm)은 x 축에 도표화되고, 인가된 부하(힘)는 y 축에 도표화된다. 구체적으로, 도표화된 곡선 아래의 영역은 자운스 범퍼에 의해 흡수된 에너지를 나타낸다.
자운스 범퍼의 벽의 두께 프로파일이 증가하면, 자운스 범퍼를 압축하는데 필요한 힘의 수준도 증가한다. 그러나, 이러한 결과로, 자운스 범퍼의 강성이 커지지만 압축 변위가 감소하게 되고, 이에 따라 보다 적은 에너지가 자운스 범퍼에 흡수된다.
불균일한 벽 두께를 갖는 자운스 범퍼의 일 실시예가 미국 특허 US2014183804호에 개시된다. 구체적으로, 자운스 범퍼의 벽 두께가 불균일하여, 루트 및 크레스트에서의 벽 두께는 서로 다르다. 불균일한 벽 두께의 효과는 인가된 힘 및 자운스 범퍼의 축 방향 변형에 대하여 에너지의 흡수가 우수하다는 것이다.
본 발명의 목적은 높은 힘에서 고에너지 저장과 큰 압축 변위를 갖는 자운스 범퍼를 제공하는 데에 있다.
컴팩트한 자운스 범퍼를 제공하는 것이 유리할 것이다.
제조하는데 경제적인 자운스 범퍼를 제공하는 것이 유리할 것이다.
서스펜션 시스템에 용이하게 조립되고 조립체가 견고하고 내구성이 강한 자운스 범퍼를 제공하는 것이 유리할 것이다.
강건하고 신뢰성 있는 자운스 범퍼를 제공하는 것이 유리할 것이다.
본 발명의 목적은 청구범위 제1항에 따른 자운스 범퍼를 제공함으로써 달성된다.
차량 서스펜션 시스템에 장착하기 위한 자운스 범퍼로서, 압축 축을 따라 연장된 중앙 보어를 포함하고, 상기 압축 축 방향으로 적층된 복수의 컨볼루트(convolute)를 포함하는 벽을 갖는 탄성 압축 가능한 범퍼부를 포함하는 자운스 범퍼가 본원에 개시된다. 자운스 범퍼는 자운스 범퍼의 압축 축 방향으로 적층된 복수의 컨볼루트를 포함하는 탄성 압축 가능한 범퍼부를 가지며, 각각의 컨볼루트는 크레스트(crest) 및 루트(root)를 포함한다. 압축 축 방향에 수직으로 취해진 압축 가능한 부분의 단면은 비원형이고, 이러한 비원형 형상은 자운스 범퍼의 축 방향 압축 변위에 대하여 가변 압축 저항을 제공하도록 구성된다.
일 구현예에서, 자운스 범퍼는 상기 컨볼루트의 루트에 배치된 보강 요소를 포함하고, 보강 요소는 자운스 범퍼의 압축 변위에 대하여 가변 압축 저항을 제공하도록 구성된다.
보강 요소는 자운스 범퍼의 외주를 따라 서로 일정한 거리를 두고 배치되는 것이 유리할 수 있다.
컨볼루트의 원주 둘레를 따라 적어도 네 개의 보강 요소가 배치되는 것이 유리할 수 있다.
일 구현예에서, 보강 요소는 개별 리브의 형태로 축 방향으로 연장된다.
일 구현예에서, 보강 요소는 자운스 범퍼 벽의 일체형 부분으로서 형성되어, 보강 요소가 이음매 없이 자운스 범퍼의 벽에 일체로 형성된다.
자운스 범퍼의 유효 길이(L e0 ) 및 크레스트 외경(D c ) 사이의 관계 L e0 /D c 는 3보다 작은 것이 유리할 수 있다.
일 구현예에서, 하나의 크레스트와 최인접 크레스트 사이의 피치(P)는 탄성 압축 가능한 범퍼부를 따라 일정하다.
일 구현예에서, 하나의 크레스트와 인접 크레스트 사이의 피치(P)는 탄성 압축 가능한 범퍼부를 따라 가변한다.
일 구현예에서, 자운스 범퍼의 중앙 종축(A)에 대하여, 루트는 내향 컨볼루트로서 형성되고 크레스트는 외향 컨볼루트로서 형성되며, 루트 반경(Rr)이 크레스트 반경(Rc)보다 크다.
일 구현예에서, 보강 요소는 루트의 중앙에서 최대 반경 방향 두께를 갖고 크레스트를 향해서 감소하는 반경 방향 두께를 갖는다.
일 구현예에서, 변형예에 따라 보강 요소는 자운스 범퍼의 원주 둘레 방향으로 일정하거나 가변적인 폭을 갖는 반경 방향 외벽 및 루트로부터 반경 방향 외벽으로 연장되는 측벽을 포함한다.
일 구현예에서, 보강 요소는 루트의 중앙에서 최대 폭을 가질 수 있으며, 이 폭은 보강 요소의 양 단부를 향하는 축 방향으로 감소된다.
일 구현예에서, 보강 요소의 반경 방향 외벽은 루트의 곡률 반경보다 큰 곡률 반경을 갖는다(Rs > Rr).
일 구현예에서, 리브의 개수에 루트에서의 리브의 폭(Ws)을 곱하고 100을 곱한 것을, 상수 Pi(대략 3.14)와 루트 직경(Dr)의 곱으로 나눈 값으로 정의되는, 루트 원주에 대한 리브의 원주 폭의 비율(W)은, W=(리브의 개수*Ws*100)/(Pi*Dr)에서 25< W < 50의 범위인 것이 바람직하다.
일 구현예에서, 제작된 보강 요소는 0.5 mm 초과, 바람직하게는 2 내지 6 mm 범위의 높이를 갖는다.
일 구현예에서, 보강 요소의 측벽은 보강 요소의 중앙을 통해 연장되는 반경 방향 라인에 대하여 0이 아닌 구배 각도로 경사진다.
구배 각도(αd)는 2° 내지 30°의 범위에 있는 것이 유리할 수 있다.
본 발명은 또한, 서스펜션 시스템의 극대 변위의 에너지를 흡수하기 위해서, 차량의 서스펜션에 설치된 본 발명의 구현예에 따른 자운스 범퍼를 포함하는 자동차용 서스펜션 시스템에 대한 것이다. 구체적으로, 자운스 범퍼는 차량 샤시 및 쇼크 업소버 사이에서 차량의 서스펜션 로드 상에 설치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적 및 유리한 양태는 청구범위, 그리고 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이며, 첨부된 도면은 예로서 본 발명을 도시한다.
도 1a는 본 발명의 일 구현예에 따른 자운스 범퍼의 측면도이다.
도 1b는 도 1a의 자운스 범퍼의 저면도이다.
도 1c는 도 1a의 A 선을 따라 자른 자운스 범퍼의 단면도이다.
도 1d는 도 1a의 B 선을 따라 자른 자운스 범퍼의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 자운스 범퍼의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 자운스 범퍼의 측면도이다.
도 3a는 구배 각도를 도시하기 위해 보강 요소를 단순하게 나타낸 개략도이다.
도 4는 종래 기술의 자운스 범퍼와 본 발명의 일 구현예에 따른 자운스 범퍼의 압축 변위 및 인가된 힘 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5a는, 차량의 서스펜션 스트럿에 장착될 때, 본 발명의 일 구현예에 따른 자운스 범퍼의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 5b는 도 5a에 도시된 서스펜션 시스템의 일부를 도시한 단면도이다.
도 5a, 도 5b를 시작으로 도면을 참조하면, 차량 서스펜션 시스템(2)은 코일 스프링(4), 쇼크 업소버(6), 및 자운스 범퍼 어셈블리(14)를 포함한다. 서스펜션 시스템(2)은 일반적으로, 차량에서 상부 프레임 구조물 및 하부 프레임 구조물 사이에 장착되고 그 사이에서 충격 전달을 감소하기 위해 배치된다.
이제 도 1c를 참조하면, 자운스 범퍼 어셈블리는 탄성 압축 가능한 범퍼부(24)를 갖는 자운스 범퍼(18), 구조 요소 및 탄성 압축 가능한 부분(24)을 따라 연장되는 중앙 보어(20)에 자운스 범퍼를 고정하기 위한 장착부(22)를 포함한다. 탄성 압축 가능한 범퍼부(24) 상에, 장착부(22)와 대향하여, 접촉 에지(38)가 자유단으로 배치되고 사용시 쇼크 업소버(6)의 특정 이동 거리에서 쇼크 업소버(6)의 실린더(8)의 단부벽(10)에 접촉되도록(도 5a 참조) 구성된다.
도 5b를 참조하면, 자운스 범퍼 어셈블리(14)는 쿠션 또는 포화 컵(saturation cup) 등과 같은 구조 요소(16)를 포함할 수도 있다. 구조 요소는 쇼크 업소버 피스톤 로드(12)의 단부에 고정되는 차량 구조 요소 또는 요소들의 일부이거나 이에 고정된다. 구조 요소(16)는 그 내부의 자운스 범퍼(18)가 압축될 때 이를 수용하고 압축 중에는 자운스 범퍼(18)의 반경 방향 팽창을 제한하는 역할을 한다. 쿠션 컵(16)은 많은 구성에서 유리하지만, 특정 자운스 범퍼는 쿠션 컵 없이 기능을 수행할 수 있어서 쿠션 컵의 형태가 아닌 구조 요소에 고정될 수 있다. 예를 들면, 열가소성 탄성중합체 자운스 범퍼에 대해서는, 자운스 범퍼의 외경 및 포화 컵의 내경 사이에 접촉이 없는 것이 유리하다. 폴리우레탄 발포 자운스 범퍼와는 다르게, 열가소성 탄성중합체 자운스 범퍼는 일반적으로 반경 방향 팽창을 제한할 필요가 없다.
이제 도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 본 발명의 탄성 압축 가능한 범퍼부(24)는, 크레스트(crest)(26) 및 루트(root)(28) 사이에서 연장되는 플랭크부(flank portion)(29)를 갖고, 크레스트(26) 및 루트(28) 형태의 복수의 회선(convolution)을 포함하는 벨로우(bellow) 형상의 벽(30)을 갖는다. 회선은 각각이 크레스트(26) 및 루트(28)로 정의되는 벨로우를 형성한다. 도면에 도시된 바와 같이, 자운스 범퍼(18)의 중앙 종축 A에 대하여, 크레스트(26)는 외향 컨볼루트(outward convolute)로 보여질 수 있고, 루트(28)는 내향 컨볼루트(inward convolute)로 보여질 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 각각의 크레스트(26)는, 압축 축 A의 방향으로 보았을 때, 자운스 범퍼(18)의 원주 둘레 Op를 정의하는 닫힌 형상을 형성한다.
크레스트(26) 및 루트(28)의 내향 및 외향 컨볼루트의 크기는 그 곡선 반경에 의해 정의될 수 있다. 도 1c에서 가장 잘 도시된 바와 같이, 루트(28)에 의해 형성된 내향 컨볼루트는 루트 반경 Rr를 갖는 원의 세크먼트로 정의될 수 있다. 유사한 방식으로, 크레스트(26)에 의해 형성된 외향 컨볼루트는 크레스트 반경 Rc를 갖는 원의 세그먼트로 정의될 수 있다. 본 발명의 맥락에서, “내향” 자운스 범퍼는 루트 반경 Rr이 크레스트 반경 Rc보다 큰 자운스 범퍼이다. 반대로, “외향” 자운스 범퍼는 루트 반경 Rr이 크레스트 반경 Rc보다 작은 자운스 범퍼이다. 루트(28)는 직경 Dr을 갖고 크레스트(26)는 직경 Dc를 갖는다.
다시 도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 크레스트(26)로부터 최인접 크레스트(26)까지의 축 압축 방향 A의 거리는 피치 P로 정의된다. 도시된 실시예에서, 피치 P는 일정하고, 이는 크레스트(26)로부터 최인접 크레스트(26)까지의 거리가 항상 동일하다는 것을 의미한다. 그러나, 본 발명의 범주 내에서, 자운스 범퍼(18)의 축 방향 길이 AL을 따라 가변 피치 P를 갖는 크레스트(26)를 배치하는 것도 가능하다.
자운스 범퍼(18)의 강성은 벨로우 형상 벽(30)의 벽 두께에도 의존한다. 벨로우 형상 벽(30)이 두꺼워질수록, 자운스 범퍼(18)의 강성은 높아진다.
도 1a 및 도 1b에서 가장 잘 보여지는 바와 같이, 일 구현예에 따른 자운스 범퍼(18)는 크레스트(26)와 루트(28) 및 자운스 범퍼(18)의 회선에 배치된 보강 요소(32)가 구비된 내향 자운스 범퍼로 구성된다. 이 구현예에서, 도 1b 또는 도 1d에서 가장 잘 보여지는 바와 같이, 크레스트(26)는 압축 축에 직교하는 단면에서 원형 프로파일을 가질 수 있다. 도 1d에서 가장 잘 보여지는 바와 같이, 압축 축에 수직으로 취해진 자운스 범퍼의 단면은, 루트(28)로부터 국부적으로 돌출되는 축 방향 연장 리브의 형태인 보강 요소(32)가 존재하기 때문에, 컨볼루트의 루트 및 플랭크부의 비원형 형상을 나타낸다. 바람직하게는 적어도 세 개의 개별 보강 요소(32)가 축 A를 따라 이격되어 배치되고, 바람직하게는 등 간격으로 이격된다. 각각의 컨볼루트를 따라 4 개 내지 8 개의 강화 리브(32)가 배치되는 것이 유리할 수 있다. 일부 구현예에서, 자운스 범퍼(18)는 4 개보다 적거나 8 개보다 많은 보강 요소(32)를 포함한다. 보강 요소(32)는 벨로우 형상 벽(30)의 일체형 부분으로서 형성되는 것이 바람직하고, 중공(33)인 것이 바람직하다. 자운스 범퍼(18)는 블로우 성형 공정으로 형성되는 것이 유리할 수 있다.
보강 요소(32)는 벨로우 형상 벽(30)으로부터의 돌기로서 배치되는 것이 바람직하고, 루트(28) 및 플랭크(29) 내에서 형성된다. 유리하게도, 보강 요소(32)는 최대 곡률 반경 Rr을 갖는 컨볼루트(28)에 배치된다. 변형예에서(미도시), 보강 요소(32)는, 예를 들면 전술한 보강 요소(32), 즉 반경 방향 내측으로 돌출되고 축 방향으로 연장되는 개별 리브와 유사한 방식으로, 자운스 범퍼 벽의 반경 방향 내부 표면에 형성될 수도 있다.
이제 도 1a를 참조하면, 보강 요소(32)는 제1 단부(34) 및 제2 단부(36)를 갖는다. 제1 단부(34) 및 제2 단부(36)는 루트(28) 및 크레스트(26) 사이의 전이점 Tp에 위치하는 것이 유리할 수 있다. 도 1a 및 도 1c에 가장 잘 보여지는 바와 같이, 전이점 Tp는, 크레스트(26) 및 루트(28)의 접선이 일치하는, 벨로우 형상 벽(30) 상의 점으로 정의될 수 있다. 보강 요소(32)는 바람직하게 루트(28)의 축 방향 중앙 높이의 위치에서 최대 반경 방향 높이 Tr 및 크레스트를 향해 그로부터 감소하는 높이를 갖는다.
이제 도 4를 참조하면, 자운스 범퍼(18)는 본질적으로 두 개의 압축 단계 S1 및 S2를 제공하고, 이에 의하면 압축의 제1 단계 하에서의 강성은 압축의 제2 단계에서 자운스 범퍼(18)의 강성보다 작다. 보강 요소(32)는 압축의 제1 및 제2 단계 사이에서 보다 부드러운 강성 값의 전이를 가능하게 하는 형상을 구비한다. 이는 본 발명에 따른 리브형 디자인의 힘/변위 곡선 Ci와 리브가 없는 종래 자운스 범퍼의 힘/변위 곡선 Cc를 비교하는 도 4의 그래프에 도시된다. 본 발명의 자운스 범퍼(18)의 강화 리브는, 제1 단계 S1으로부터 제2 단계 S2로 전이하여 완전 압축에 도달하면서, 유리하게도 덜 급격하고 보다 점진적으로 자운스 범퍼(18)가 압축되는 결과를 나타낸다.
도 4에서 시험된 특정 실시예를 참조하면, 세 개의 컨볼루트를 갖는 두 개의 자운스 범퍼가 일정한 두께의 패리슨(parison) 및 오스버그(Ossberger) 장비의 동일한 셋팅(70%의 직선 프로파일을 갖는 다이 개구)으로 생산되었다. 일정한 두께의 패리슨은, 블로잉 전에 그 길이를 따른 두께의 변화가 없음을 의미한다. 성형 부품(어떠한 로딩 조건 없이 성형됨)의 측정 치수는 아래의 표에 나타난다.
Figure pct00001
본 발명의 다른 중요한 이점은, 자운스 범퍼(18)가 완전히 압축?瑛? 때, 에너지 흡수가 증가한다는 것이다. 위의 실시예에서, 9900 N의 힘이 인가될 때 흡수된 에너지는 대조 및 본 발명의 자운스 범퍼(18)에 대하여 각각 43.7 줄(joules) 및 51.4 줄이다(+17.6%의 상대적인 에너지 흡수의 증가). 본 발명의 구현예에 따른 보강 요소(32)는 완전히 압축될 수 있는 성능이 저하되지 않고, 자운스 범퍼(18)의 강성을 증가시키며, 이는 에너지 흡수의 상당한 증가를 설명한다.
이제 도 1d를 참조하면, 보강 요소(32)는 자운스 범퍼(18)의 원주 둘레 Op (도 1b) 방향의 폭 Ws를 갖는 반경 방향 외벽(32a) 및 루트(28)로부터 반경 방향 외벽(32a)으로 연장된 측벽(32b)을 포함한다. 도 1c에 도시된 내향 자운스 범퍼 구현예에 대해서, 보강 요소(32)의 반경 방향 외벽(32a)은 루트(28)의 곡률 반경 Rr보다 큰 곡률 반경 Rs를 갖는다.
특정 구현예의 예를 통해, 본 발명의 일 구현예에 따른 자운스 범퍼의 강화 리브는 다음의 치수로 정의될 수 있다.
ㆍ Ws = 루트에서의 리브의 폭 또는 리브의 최대 폭. (예를 들어, 일례는 Ws = 8.2 mm의 값을 가질 수 있다.)
ㆍ W = 리브의 개수 x Ws x 100 / (3.14xDr). 바람직한 범위는 25% < W < 50%이다. (예를 들어, 일례는 W = (4 x 8.2 x 100) / (3.14 x 36.5) = 28.6%의 값을 가질 수 있다.)
ㆍ Tr 은 루트에서 측정된 리브의 반경 방향 높이이다. 일반적으로 말하면, 이는 내향 곡선의 자운스 범퍼의 경우에서 루트 및 보강 요소 반경 사이의 최대 거리이다. (예를 들어, 일례는 Tr = 3.0 mm의 값을 가질 수 있다.)
ㆍ αd 는 강화 리브의 각 측면 상의 구배 각도이다 (예를 들어, 일례는 αd = 10°의 값을 가질 수 있다).
이제 일 구현예에서 도 3 및 도 3a를 참조하면, 보강 요소(32)의 축 방향 단부(34, 36)는 크레스트(26)에 인접한 자운스 범퍼 회선에 본질적으로 접할 수 있다. 그러나, 변형예에서, 보강 요소(32)는 루트의 일부만을 점유하거나, 인접하는 루트 섹션과 접하지 않는 각도로 마무리될 수 있다.
도 3에 가장 잘 보여지는 바와 같이, 일 구현예에서, 보강 요소(32)의 평균 폭은 자운스 범퍼(18)의 축 방향 A를 따라 변할 수 있다. 바람직하게, 보강 요소(32)는 루트의 중앙에서 최대 폭 Ws를 갖고, 이는 제1 단부(34) 및 제2 단부(36)를 향하는 방향으로 감소될 수 있다. 측벽은 보강 요소의 중앙을 통해 연장되는 법선 N(반경 방향 라인)에 대하여 0이 아닌 구배 각도 α d (도 3a 참조)로 경사질 수 있다. 구배 각도 αd는 3° 내지 30°의 범위에 있는 것이 유리할 수 있다.
도 1c 및 도 1d에서 가장 잘 보여지는 바와 같이, 자운스 범퍼(18)의 탄성 압축 가능한 범퍼부(24)는 압축 중앙 축 A에 직교하는 단면에서 비원형 형상을 갖는다. 구체적으로, 도시된 구현예에서, 보강 요소(32)는 루트(28)의 비원형 단면을 만들고, 반면 크레스트(26)에서, 탄성 압축 가능한 범퍼부(24)의 단면은 원형일 수 있다.
본 발명의 예시적인 (미도시) 구현예에 따르면, 탄성 압축 가능한 범퍼부를 “외향” 자운스 범퍼로 구성하는 것이 가능하고, 이에 의해서 크레스트 반경은 루트의 반경보다 크고 강화 리브는 자운스 범퍼 내측의 크레스트에 위치한다.
바람직한 구현예에서, 자운스 범퍼(18)는 도 1a, 도 1b의 도시된 구현예에서 보여지는 바와 같이 축 방향 A에 정렬된 본질적으로 동일한 복수의 적층된 크레스트(26) 및 루트(28)를 포함한다. 그러나, 변형예(미도시)에서, 하나의 회선의 보강 요소(32)가 다른 회선의 보강 요소와 각이 지게 오프셋될 수 있어서 적층된 보강 요소는 압축 방향 A로 정렬되지 않게 된다.
본 발명 구현예에 따른 자운스 범퍼(18)는 압출 블로우 성형 공정에 의해 단일 부품으로 제조되는 것이 유리할 수 있고, 고성능 압축 특성을 가지면서 강건하고 저항성이 있는, 그럼에도 불구하고 생산 및 조립하는데 경제적인, 자운스 범퍼를 제공한다. 그러나, 다른 공정, 예컨대 사출 블로우 성형, 주름 압출(corrugated extrusion), 또는 회전성형(rotomolding)에 의해 자운스 범퍼를 제조하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 자운스 범퍼(18)의 재료는 탄성이 있고 우수한 굴곡 수명(flex life)을 갖는 것이 바람직하다. 적합한 재료로 임의의 열가소성 탄성중합체가 포함되나, 이에 한정되지 않는다. 바람직하게, 비교적 높은 용융 점도를 갖는(즉, ISO1133에 따라, 5 kg 하중 하의 230℃에서, 0.5 내지 8 g/10 분, 더욱 바람직하게는 1 내지 8 g/10 분, 더욱 바람직하게는 2 내지 6 g/10 분, 더욱 바람직하게는 3 내지 5 g/10 분, 특히 바람직하게는 4 g/10 분의 용융 흐름 속도), 열가소성 탄성중합체가 사용된다. 바람직하게, 탄성중합체의 경도는(ISO868에 따라 1s에서) 45(또는 약 45) 내지 60D, 더욱 바람직하게는 47(또는 약 47) 내지 55D이다. 본 발명의 자운스 범퍼(18)에 유용한 열가소성 탄성중합체의 예로는, ISO 18064:2003(E)에 정의된, 예컨대 열가소성 폴리올레핀계 탄성중합체(TPO), 스티렌계 열가소성 탄성중합체(TPS), 열가소성 폴리에테르 또는 폴리에스테르 폴리우레탄(TPU), 열가소성 가황물 (TPV), 열가소성 폴리아미드 블록 공중합체(TPA), 코폴리에스테르 열가소성 탄성중합체(TPC), 예컨대 코폴리에테르에스테르 또는 코폴리에스테르에스테르, 및 이들의 혼합물이 포함되며; 열가소성 폴리에스테르 및 이들의 혼합물 또한 적합한 재료이다.
본 발명의 바람직한 구현예의 일부가 상술되고 구체적으로 예시되었지만, 이러한 구현예에 제한되도록 의도된 것은 아니다. 오히려, 본 발명의 많은 특징 및 이점이, 본 발명의 구조 및 기능의 세부 사항과 함께 상술한 설명에 명시되었지만, 본 개시는 단지 예시적인 것이며, 첨부된 청구범위가 표현되는 용어의 폭넓은 일반적 의미에 의해 표시되는 최대 범위까지, 본 발명의 원리 내에서 특히 부품의 형상, 크기, 및 배열에 대한 변경이 구체적으로 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.
2 : 서스펜션 시스템(자동차)
4 : 코일 스프링
6 : 쇼크 업소버
8 : 실린더(하우징)
10 : 단부벽
12 : 피스톤 로드
14 : 자운스 범퍼 어셈블리
16 : 구조 요소(쿠션/포화 컵)
18 : 자운스 범퍼
20 : 중앙 보어
22 : 장착부
24 : 탄성 압축 가능한 범퍼부
컨볼루트
26 : 크레스트
28 : 루트
29 : 플랭크
30 : 벽(벨로우 형상)
32 : 보강 요소
34 : 제1 단부
36 : 제2 단부
32a : 반경 방향 외벽
32b : 측벽
33 : 중공
38 : 접촉 에지
A : 중앙 종축 / 압축 축 / 축 방향
AL : 축 방향 길이
P : 피치
Rc : 크레스트 반경
Rr : 루트 반경
Rs : 보강 요소 반경
L e0 : 자운스 범퍼의 유효 길이
Ch : 크레스트 높이
Tc : 벽 두께
Tm : 중간 위치에서 벽 두께
Tr : 보강 요소의 반경 방향 높이
Tp : 전이점
Ws : 보강 요소 폭
α d : 구배 각도
N : 법선
Op : 원주 둘레
F : 인가된 힘
D : 압축 방향

Claims (19)

  1. 쇼크 업소버를 포함하는 차량 서스펜션 시스템에 장착하기 위한 자운스 범퍼(18)로서, 자운스 범퍼는 압축 축(A)을 따라 연장된 중앙 보어(20)를 갖고, 상기 자운스 범퍼(18)는 상기 압축 축(A) 방향으로 적층된 복수의 컨볼루트(각각의 컨볼루트는 크레스트(26) 및 루트(28)를 포함)를 포함하는 벽(30)을 갖는 탄성 압축 가능한 범퍼부(24)를 포함하되, 컨볼루트는 보강 요소(32)를 포함하고, 압축 축에 수직인 자운스 범퍼의 단면은 비원형이며, 비원형 형상은 보강 요소로 인해 발생되고 자운스 범퍼의 축 방향 압축 변위에 대하여 가변 압축 저항을 제공하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 자운스 범퍼.
  2. 제1항에 있어서, 축 방향으로 정렬된 본질적으로 동일한 복수의 적층된 크레스트 및 루트를 포함하는, 자운스 범퍼.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 보강 요소(32)가 상기 컨볼루트의 루트에 배치된, 자운스 범퍼.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 보강 요소가 자운스 범퍼의 외주를 따라 서로 일정한 거리를 두고 배치된, 자운스 범퍼.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 네 개의 보강 요소가 컨볼루트의 원주 둘레(Op)를 따라 배치된, 자운스 범퍼.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 보강 요소가 개별 리브의 형태로 축 방향으로 연장되는, 자운스 범퍼.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 보강 요소는 루트의 중앙에서 최대 반경 방향 높이(Tr)를 갖고 크레스트를 향해서 감소하는 반경 방향 두께를 갖는, 자운스 범퍼.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 크레스트 외경(D c )에 대한 자운스 범퍼 유효 길이(L e0 )의 비율(L e0 /D c )이 3보다 작은, 자운스 범퍼.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 보강 요소는 자운스 범퍼의 원주 둘레(Op) 방향의 폭(Ws)을 갖는 반경 방향 외벽(32a) 및 루트(28)로부터 반경 방향 외벽(32a)으로 연장된 측벽(32b)을 포함하는, 자운스 범퍼.
  10. 제9항에 있어서, 리브의 폭(Ws)과 리브의 개수의 곱을, Pi(대략 3.14)와 루트 직경(Dr)의 곱으로 나눈 값으로 정의되는, 루트 원주에 대한 리브의 원주 폭의 비율은 0.25 내지 0.5의 범위인, 자운스 범퍼.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 보강 요소의 반경 방향 외벽은 루트의 곡률 반경(Rr)보다 큰 곡률 반경(Rs)을 갖는, 자운스 범퍼.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 보강 요소는 자운스 범퍼 벽의 일체형 부분으로서 형성되는, 자운스 범퍼.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 보강 요소는 루트의 중앙에서 최대 폭(Ws)을 갖고, 그 폭은 제1 단부(34) 및 제2 단부(36)를 향하는 방향으로 감소하는, 자운스 범퍼.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 보강 요소의 측벽은 보강 요소의 중앙을 통해 연장되는 반경 방향 라인(N)에 대하여 0이 아닌 구배 각도(α d )로 경사진, 자운스 범퍼.
  15. 제14항에 있어서, 구배 각도(αd)는 2° 내지 30°의 범위인, 자운스 범퍼.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 크레스트와 최인접 크레스트 사이의 피치(P)는 탄성 압축 가능한 범퍼부(24)를 따라 일정한, 자운스 범퍼.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 하나의 크레스트와 인접 크레스트 사이의 피치(P)는 탄성 압축 가능한 범퍼부(24)를 따라 변하는, 자운스 범퍼.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 자운스 범퍼의 중앙 종축(A)에 대하여, 루트는 내향 컨볼루트로서 형성되고 크레스트는 외향 컨볼루트로서 형성되며, 루트 반경(Rr)이 크레스트 반경(Rc)보다 큰, 자운스 범퍼.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 자운스 범퍼를 포함하는 자동차 서스펜션 시스템(2).
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