KR20190016759A - 복합재 리프스프링을 구비한 차량용 현가장치 - Google Patents

복합재 리프스프링을 구비한 차량용 현가장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복합재 리프스프링을 구비한 차량용 현가장치에 관한 것으로, 유리섬유와 수지가 혼합된 복합재 리프스프링(4)에서 유볼트(10)가 체결되는 부위에 고경도 및 고내마모성의 특성을 갖춘 보호부재(20)가 구비되도록 일체로 중첩시키고, 상기 보호부재(20)를 커버링하도록 마모방지패드(30)를 결합시켜서 복합재 리프스프링(4) 중 유볼트(10)가 체결되는 부위의 내마모성을 증대시킬 수 있도록 된 것이다.

Description

복합재 리프스프링을 구비한 차량용 현가장치{SUSPENSION SYSTEM FOR VEHICLE WITH COMPOSITE LEAF SPRING}
본 발명은 복합재 리프스프링을 구비한 차량용 현가장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복합재 리프스프링에서 유볼트가 체결되는 부위의 내마모성 증대를 도모함으로써 유볼트의 높은 축력을 유지할 수 있는 복합재 리프스프링을 구비한 차량용 현가장치에 관한 기술이다.
덤프트럭과 같은 대형트럭은 비포장 험로의 주행을 위해 후륜에 2개의 축이 적용되어 동일한 하중을 지지하도록 구성되어 있다.
상기와 같이 후륜 2축을 갖는 대형트럭의 후륜 현가장치는 후륜측 프론트액슬 및 후륜측 리어액슬에 각각 결합되도록 장착된 한 쌍의 러버스프링, 전후방향으로 배치되어서 양단이 상기 러버스프링을 연결하도록 결합된 리프스프링을 포함한다.
상기 리프스프링의 길이방향 중간부위에는 트러니언 샤프트를 구비한 트러니언 베이스가 위치하고, 트러니언 베이스는 차체 프레임과 조립되며, 트러니언 샤프트에는 유볼트새들(언더새들 또는 하부새들)이 회전 가능하게 조립되고, 유볼트새들은 스프링브라켓(상부새들)과 함께 리프스프링의 중앙부를 유볼트 및 너트로 체결하여 고정하고 있다.
상기 리프스프링은 스틸(steel)재질로 된 다판의 리프스프링으로 구성될 수 있고, 또는 유리섬유나 탄소섬유 등이 함유된 단일 구성품인 복합재 리프스프링으로 구성될 수도 있는 바, 스틸재질로 된 다판의 리프스프링은 가격 대비 내구성 확보에 유리하고, 복합재 리프스프링은 중량 경감 및 연비 향상에 유리하다.
한편, 유리섬유와 수지가 혼합된 복합재 리프스프링은 마찰에 취약한 특성을 가지고 있고 이로 인해 내마모성이 낮은 단점이 있는 바, 따라서 마찰에 취약한 복합재 리프스프링은 스틸재질의 리프스프링과 같이 다판으로 제작해서 사용하지 못하고 1개의 단일 구성품으로만 제작해서 사용하고 있다.
특히, 복합재 리프스프링에서 유볼트가 체결된 부위의 마모가 과도하게 진행되면 유볼트의 축력 즉 체결력이 크게 감소하고, 유볼트의 축력이 과도하게 감소하면 복합재 리프스프링의 비틀림력 증대 및 이로 인해 복합재 리프스프링의 내구성이 크게 감소함에 따라 사고가 발생하는 단점이 있다.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
대한민국공개특허공보 10-2017-0041019호
본 발명은, 복합재 리프스프링에서 유볼트가 체결되는 부위의 내마모성 증대를 도모해서 유볼트의 높은 축력을 유지할 수 있도록 하고, 이를 통해 복합재 리프스프링의 내구성 향상을 도모할 수 있는 복합재 리프스프링을 구비한 차량용 현가장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명 복합재 리프스프링을 구비한 차량용 현가장치는, 고경도 및 고내마모성의 특성을 갖춘 보호부재가 외곽 표면을 감싸도록 구비된 복합재 리프스프링; 및 상기 보호부재를 커버링하도록 결합된 마모방지패드를 포함하고; 상기 보호부재와 마모방지패드는 유볼트가 체결되는 부위에 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 보호부재는 아라미드 패브릭(Aramid Fabric)으로 유리섬유와 수지가 혼합된 복합재 리프스프링을 제작할 때에 복합재 리프스프링의 상하층에 적층되어서 일체화되게 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 마모방지패드는 내마모성이 우수한 폴리아미드(Polyamide)의 재질로서 복합재 리프스프링의 상면과 하면을 각각 커버링하도록 결합된 상부패드 및 하부패드로 구성되고; 상기 상부패드와 하부패드는 복합재 리프스프링의 측면에서 서로 연결되도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 상부패드와 하부패드는 복합재 리프스프링의 상면과 하면을 각각 커버링하는 베이스부 및 베이스부로부터 절곡되어서 복합재 리프스프링의 양측면을 커버링하는 측면커버부를 포함하고; 상기 상부패드의 측면커버부와 하부패드의 측면커버부 중에서 어느 하나에는 클램핑돌기가 형성되고 나머지 하나에는 클램핑홈이 형성되며; 상기 상부패드와 하부패드는 클램핑돌기와 클램핑홈의 결합에 의해서 서로 연결된 것을 특징으로 한다.
상기 상부패드와 하부패드는 클램핑돌기와 클램핑홈을 통해서만 서로 연결되고; 상기 상부패드와 하부패드에서 클램핑돌기와 클램핑홈을 제외한 나머지 부위는 온도변화에 따른 복합재 리프스프링의 열팽창을 흡수할 수 있도록 서로 이격되게 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 상부패드의 베이스부와 하부패드의 베이스부에는 미끌림방지용 상부돌기 및 하부돌기가 각각 형성되고; 상기 상부돌기와 하부돌기는 유볼트 체결시 유볼트 새들과 스프링브라켓에 형성된 돌기홈속으로 각각 삽입되어서 상부패드와 하부패드의 미끌림을 방지하도록 된 것을 특징으로 한다.
상기 상부패드의 베이스부와 하부패드의 베이스부는 복합재 리프스프링의 상면과 하면을 넓은 범위로서 커버링할 수 있도록 복합재 리프스프링의 길이방향을 따라 연장된 직사각형의 모양으로 형성되고; 상기 상부패드의 베이스부 모서리와 하부패드의 베이스부 모서리는 복합재 리프스프링의 비틀림시 복합재 리프스프링의 손상을 방지할 수 있도록 라운드로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 유리섬유와 수지가 혼합된 복합재 리프스프링에서 유볼트가 체결되는 부위에 고경도 및 고내마모성의 특성을 갖춘 보호부재가 구비되도록 일체로 중첩시키고, 상기 보호부재를 커버링하도록 마모방지패드를 결합시킨 구조로, 상기 보호부재와 마모방지패드를 이용해서 복합재 리프스프링 중 유볼트가 체결되는 부위의 내마모성을 증대시킴으로써 유볼트의 높은 축력을 유지할 수 있도록 하고, 이를 통해 복합재 리프스프링의 내구성 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 보호부재와 마모방지패드는 차량 주행 중 외부의 이물질(돌)의 치핑(chipping)현상에 의한 복합재 리프스프링의 손상을 방지할 수 있는 효과도 있다.
도 1과 도 2는 복합재 리프스프링을 구비한 후륜 2축 현가장치의 도면,
도 3은 본 발명에 따른 부호부재를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 마모방지부재를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 마모방지부재의 사시도,
도 6은 복합재 리프스프링에서 마모방지부재가 결합된 부위의 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 복합재 리프스프링을 구비한 차량용 현가장치에 대해 살펴보기로 한다.
후륜 2축을 갖는 대형트럭의 후륜 현가장치는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 후륜측 프론트액슬(1) 및 후륜측 리어액슬(2)에 각각 결합되도록 장착된 한 쌍의 러버스프링(3), 전후방향으로 배치되어서 양단이 상기 러버스프링(3)을 연결하도록 결합된 복합재 리프스프링(4)을 포함한다.
상기 복합재 리프스프링(4)은 단방향 유리섬유와 에폭시 수지가 혼합된 단일 구성품으로 형성된다.
상기 복합재 리프스프링(4)의 길이방향 중간부위에는 트러니언 샤프트(5)를 구비한 트러니언 베이스(6)가 위치하고, 트러니언 베이스(6)는 차체 프레임(7)과 조립되며, 트러니언 샤프트(5)에는 유볼트 새들(8)이 회전 가능하게 조립되고, 유볼트 새들(8)은 스프링브라켓(9)과 함께 복합재 리프스프링(4)의 중앙부를 유볼트(10) 및 너트로 체결해서 고정된다.
상기 복합재 리프스프링(4)은 스틸(steel)재질로 된 다판의 리프스프링과 대비하여 볼 때 중량이 가벼워서 연비 향상에 유리하지만, 반대로 마찰에 취약한 특성을 가지고 있어서 내마모성이 낮은 단점이 있다.
특히, 내마모성이 낮은 복합재 리프스프링(4)은 유볼트(10)가 체결된 부위에서 마모가 과도하게 진행될 경우 유볼트(10)의 축력 즉 체결력이 크게 감소하게 되고, 유볼트(10)의 축력이 감소하면 복합재 리프스프링(4)의 비틀림력이 크게 증대함에 따라 복합재 리프스프링(4)의 내구성이 크게 감소하고 이로 인해 사고가 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 유리섬유와 수지가 혼합된 복합재 리프스프링(4)에서 유볼트(10)가 체결되는 부위의 내마모성 증대를 도모해서 유볼트(10)의 높은 축력을 유지할 수 있도록 하고, 이를 통해 복합재 리프스프링(4)의 내구성 향상을 도모할 수 있도록 하는 것인 바, 이를 실현하기 위한 본 발명에 따른 실시예는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 복합재 리프스프링(4)의 외곽 표면을 감싸도록 고경도 및 고내마모성의 특성을 갖춘 보호부재(20)가 구비되고, 상기 보호부재(20)를 커버링하도록 마모방지패드(30)가 결합되되, 상기 보호부재(20)와 마모방지패드(30)는 유볼트(10)가 체결되는 부위에 구비된 것을 특징으로 한다.
즉, 복합재 리프스프링(4)의 마모로 인한 유볼트(10)의 축력 감소를 방지할 수 있도록 복합재 리프스프링(4)에서 유볼트(10)가 체결되는 부위에 고경도 및 고내마모성의 특성을 갖춘 보호부재(20)를 커버링하고, 보호부재(20)의 외측에 마모방지패드(30)를 결합시킨 구조로, 보호부재(20)와 마모방지패드(30)를 이용해서 복합재 리프스프링(4) 중 유볼트(10)가 체결되는 부위의 내마모성을 증대시킴으로써 유볼트(10)의 높은 축력을 유지할 수 있도록 하고, 이를 통해 복합재 리프스프링(4)의 내구성 향상을 도모할 수 있도록 한 것이다.
상기 보호부재(20)와 마모방지패드(30)는 차량 주행 중 외부의 이물질(돌)의 치핑(chipping)현상에 의한 복합재 리프스프링(4)의 손상을 방지할 수 있는 장점도 있다.
상기 보호부재(20)는 아라미드 패브릭(Aramid Fabric)으로 유리섬유와 수지가 혼합된 복합재 리프스프링(4)을 제작할 때에 복합재 리프스프링(4)의 상하층에 적층되어서 일체화되게 구성된다.
상기 복합재 리프스프링(4)을 제작하는 가장 일반적인 방법인 유리섬유 프리프레그(prepreg)를 만들어서 적층 후에 고압의 프레스장비를 이용해서 제작을 하는 프리 프레그 제작방식으로, 프리 프레그 제작방식을 이용해서 복합재 리프스프링(4)의 상하층에 아라미드 패브릭의 보호부재(20)가 적층되도록 구성한 것이다.
상기 보호부재(20)는 유볼트(10)가 체결되는 부위에서 복합재 리프스프링(4)의 상하층에만 적층되도록 구성할 수 있고, 더 나아가서 복합재 리프스프링(4)의 상하층 뿐만 아니라 양쪽의 측면도 감싸도록 구성할 수 있다.
상기 마모방지패드(30)는 내마모성이 우수한 폴리아미드(Polyamide)의 재질로서 복합재 리프스프링(4)의 상면과 하면을 각각 커버링하도록 결합된 상부패드(310) 및 하부패드(320)로 구성되고, 상기 상부패드(310)와 하부패드(320)는 복합재 리프스프링(4)의 측면에서 서로 연결된 구조를 갖는다.
상기 상부패드(310)와 하부패드(320)는 각각 본딩과 같은 결합방법을 이용해서 복합재 리프스프링(4)의 상면과 하면에 각각 결합될 수 있다.
상기 상부패드(310)와 하부패드(320)는 복합재 리프스프링(4)의 상면과 하면을 각각 커버링하는 베이스부(311,321) 및 베이스부(311,321)로부터 절곡되어서 복합재 리프스프링(4)의 양측면을 커버링하는 측면커버부(312,322)를 포함하고, 상기 상부패드(310)의 측면커버부(312)와 하부패드(320)의 측면커버부(322) 중에서 어느 하나에는 클램핑돌기(313)가 형성되고 나머지 하나에는 클램핑홈(323)이 형성되며, 상기 상부패드(310)와 하부패드(320)는 클램핑돌기(313)와 클램핑홈(323)의 결합에 의해서 서로 연결된 구조가 된다.
한편, 상기 상부패드(310)와 하부패드(320)는 클램핑돌기(313)와 클램핑홈(323)을 통해서만 서로 연결되는 구조이고, 상기 상부패드(310)와 하부패드(320)에서 클램핑돌기(313)와 클램핑홈(323)을 제외한 나머지 부위는 온도변화에 따른 복합재 리프스프링(4)의 열팽창을 흡수할 수 있도록 틈새(C1)를 통해서 서로 이격되게 구성된다.
상기 상부패드(310)의 베이스부(311)와 하부패드(320)의 베이스부(321)에는 미끌림방지용 상부돌기(314) 및 하부돌기(324)가 각각 형성되는데, 상기 상부돌기(314)와 하부돌기(324)는 각각 유볼트 새들(8)과 스프링브라켓(9)을 향해서 돌출 형성되고, 상기 상부돌기(314)와 하부돌기(324)는 유볼트(10) 체결시 유볼트 새들(8)과 스프링브라켓(9)에 형성된 돌기홈(8a,9a)속으로 각각 삽입되어서 상부패드(310)와 하부패드(320)의 미끌림을 방지하게 된다.
한편, 상기 상부패드(310)의 베이스부(311)와 하부패드(320)의 베이스부(321)는 복합재 리프스프링(4)의 상면과 하면을 넓은 범위로서 커버링할 수 있도록 복합재 리프스프링(4)의 길이방향을 따라 연장된 직사각형의 모양으로 형성되고, 상기 상부패드(310)의 베이스부(311) 모서리와 하부패드(320)의 베이스부(321) 모서리는 복합재 리프스프링(4)의 비틀림시 복합재 리프스프링(4)의 손상을 방지할 수 있도록 라운드(315,325)로 형성된 구조가 특징이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예는, 유리섬유와 수지가 혼합된 복합재 리프스프링(4)에서 유볼트(10)가 체결되는 부위에 고경도 및 고내마모성의 특성을 갖춘 보호부재(20)가 구비되도록 일체로 중첩시키고, 상기 보호부재(20)를 커버링하도록 마모방지패드(30)를 결합시킨 구조로, 상기 보호부재(20)와 마모방지패드(30)를 이용해서 복합재 리프스프링(4) 중 유볼트(10)가 체결되는 부위의 내마모성을 증대시킴으로써 유볼트(10)의 높은 축력을 유지할 수 있도록 하고, 이를 통해 복합재 리프스프링(4)의 내구성 향상을 도모할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 보호부재(20)와 마모방지패드(30)는 차량 주행 중 외부의 이물질(돌)의 치핑(chipping)현상에 의한 복합재 리프스프링(4)의 손상을 방지할 수 있는 장점도 있다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
4 - 복합재 리프스프링 8 - 유볼트 새들
9 - 스프링브라켓 10 - 유볼트
20 - 보호부재 30 - 마모방지패드
310 - 상부패드 311,321 - 베이스부
312,321 - 측면커버부 313 - 클램핑돌기
314 - 상부돌기 315,525 - 라운드
320 - 하부패드 323 - 클램핑홈
324 - 하부돌기

Claims (7)

  1. 고경도 및 고내마모성의 특성을 갖춘 보호부재가 외곽 표면을 감싸도록 구비된 복합재 리프스프링; 및
    상기 보호부재를 커버링하도록 결합된 마모방지패드를 포함하고;
    상기 보호부재와 마모방지패드는 유볼트가 체결되는 부위에 구비된 것을 특징으로 하는 복합재 리프스프링을 구비한 차량용 현가장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호부재는 아라미드 패브릭(Aramid Fabric)으로 유리섬유와 수지가 혼합된 복합재 리프스프링을 제작할 때에 복합재 리프스프링의 상하층에 적층되어서 일체화되게 구성된 것을 특징으로 하는 복합재 리프스프링을 구비한 차량용 현가장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 마모방지패드는 내마모성이 우수한 폴리아미드(Polyamide)의 재질로서 복합재 리프스프링의 상면과 하면을 각각 커버링하도록 결합된 상부패드 및 하부패드로 구성되고;
    상기 상부패드와 하부패드는 복합재 리프스프링의 측면에서 서로 연결되도록 구성된 것을 특징으로 하는 복합재 리프스프링을 구비한 차량용 현가장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 상부패드와 하부패드는 복합재 리프스프링의 상면과 하면을 각각 커버링하는 베이스부 및 베이스부로부터 절곡되어서 복합재 리프스프링의 양측면을 커버링하는 측면커버부를 포함하고;
    상기 상부패드의 측면커버부와 하부패드의 측면커버부 중에서 어느 하나에는 클램핑돌기가 형성되고 나머지 하나에는 클램핑홈이 형성되며;
    상기 상부패드와 하부패드는 클램핑돌기와 클램핑홈의 결합에 의해서 서로 연결된 것을 특징으로 하는 복합재 리프스프링을 구비한 차량용 현가장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 상부패드와 하부패드는 클램핑돌기와 클램핑홈을 통해서만 서로 연결되고;
    상기 상부패드와 하부패드에서 클램핑돌기와 클램핑홈을 제외한 나머지 부위는 온도변화에 따른 복합재 리프스프링의 열팽창을 흡수할 수 있도록 서로 이격되게 구성된 것을 특징으로 하는 복합재 리프스프링을 구비한 차량용 현가장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 상부패드의 베이스부와 하부패드의 베이스부에는 미끌림방지용 상부돌기 및 하부돌기가 각각 형성되고;
    상기 상부돌기와 하부돌기는 유볼트 체결시 유볼트 새들과 스프링브라켓에 형성된 돌기홈속으로 각각 삽입되어서 상부패드와 하부패드의 미끌림을 방지하도록 된 것을 특징으로 하는 복합재 리프스프링을 구비한 차량용 현가장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 상부패드의 베이스부와 하부패드의 베이스부는 복합재 리프스프링의 상면과 하면을 넓은 범위로서 커버링할 수 있도록 복합재 리프스프링의 길이방향을 따라 연장된 직사각형의 모양으로 형성되고;
    상기 상부패드의 베이스부 모서리와 하부패드의 베이스부 모서리는 복합재 리프스프링의 비틀림시 복합재 리프스프링의 손상을 방지할 수 있도록 라운드로 형성된 것을 특징으로 하는 복합재 리프스프링을 구비한 차량용 현가장치.
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