KR20190066997A - Non-linear structure of spring suspension of composite material - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 복합재 스프링 서스펜션 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스프링상수가 가변되는 복합재 스프링 서스펜션 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a composite spring suspension structure, and more particularly, to a composite spring suspension structure in which a spring constant is variable.
차량의 현가장치에 사용되는 리프스프링은 휠과 차체 사이를 매개하여 타이어와 지면 사이에서 발생하는 진동을 감쇄시키기 위한 구성이다.The leaf spring used in the suspension of a vehicle is configured to attenuate vibrations generated between the tire and the ground via the intermediary of the wheel and the vehicle body.
종래의 리프스프링은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 복수 개의 판을 겹쳐 구성한 판스프링(10) 및 헬퍼스프링(11)을 이용하여 차체(20)와 액슬 하우징(30) 사이를 탄성적으로 매개하게 된다.1 to 3, a conventional leaf spring is elastically provided between a
도 2에 도시된 바와 같이, 차량의 하중이 낮을 때에는 판스프링(10)만이 작용하여 낮은 스프링계수를 나타내고, 도 3에 도시된 바와 같이, 차량의 하중이 높을 때에는 판스프링(10)과 함께 헬퍼스프링(11)이 작용하여 높은 스프링계수를 나타내게 된다.As shown in FIG. 2, when the load of the vehicle is low, only the
판스프링(10)과 헬퍼스프링(11)은 중앙에 타공홀을 형성시킨 후, 이를 볼트(12) 및 너트(13)로 고정시키게 된다.The
이렇게 판스프링(10)과 헬퍼스프링(11)을 복합적으로 구성함으로써, 차량의 하중에 따라 스프링계수를 가변시킬 수 있기 때문에 차량의 조작성이나 승차감을 향상시킬 수 있게 된다.By composing the
한편, 최근 강화섬유에 수지를 함침시킨 복합소재를 이용하여 제조된 복합재 스프링으로 리프스프링을 대체하는 기술이 개발되고 있다. 복합재 스프링은 중량이 낮아 경량화에 유리하고, 인장강도가 높고 탄성력이 우수하여 스프링 소재로서 적합하다.On the other hand, a technique of replacing a leaf spring with a composite spring manufactured by using a composite material obtained by impregnating reinforcing fiber with a resin has recently been developed. The composite spring is advantageous for weight reduction because of its low weight, high tensile strength and excellent elasticity, and is suitable as a spring material.
그러나 복합재 스프링은 가공시 부스러지는 특성상 타공홀을 형성시키기 어렵기 때문에, 종래와 같이 헬퍼스프링을 적용하기 어려웠다.However, since the composite spring is difficult to form a perforation hole due to its property of being crushed during processing, it is difficult to apply the helper spring as in the prior art.
따라서, 별도의 헬퍼스프링 없이도 스프링상수가 가변될 수 있는 새로운 복합재 스프링 서스펜션 구조가 요구되고 있는 실정이다.Therefore, a new composite spring suspension structure capable of varying the spring constant without a separate helper spring is required.
상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 차량의 하중에 따라 스프링상수를 가변시킬 수 있는 비선형성 복합재 스프링 서스펜션 구조를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a nonlinear composite spring suspension structure capable of varying a spring constant according to a load of a vehicle.
위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재 스프링 서스펜션 구조는, 액슬 하우징과 차체 사이를 매개하는 복합재 스프링 서스펜션 구조로서, 바 형태로 형성되어 상기 차체의 하부에 설치되고, 상기 차체와 나란히 형성된 평행부와 상기 차체 방향으로 볼록하게 돌출된 절곡부로 구분되는 복합재 스프링 및 상기 차체에 설치되어 상기 복합재 스프링 방향으로 돌출되고, 상기 복합재 스프링의 형상 변화시 상기 절곡부와 접할 수 있는 스토퍼를 포함한다.In order to achieve the above object, a composite spring suspension structure according to an embodiment of the present invention is a composite spring suspension structure for mediating between an axle housing and a vehicle body, and is formed in a bar shape and installed at a lower portion of the vehicle body, And a stopper provided on the vehicle body and protruding in the direction of the composite spring, the stopper being capable of contacting with the bent portion when the shape of the composite spring changes do.
상기 절곡부는, 상기 복합재 스프링의 일단보다 타단에 가깝게 형성될 수 있다.The bending portion may be formed closer to the other end than the one end of the composite spring.
상기 차체의 하부로 돌출되도록 설치된 프런트 마운팅 브라켓 및 리어 마운팅 브라켓과, 상기 리어 마운팅 브라켓에 회동 가능하게 설치된 섀클을 더 포함하고, 상기 복합재 스프링은, 일단이 상기 프런트 마운팅 브라켓에 연결되고, 타단이 상기 섀클에 연결될 수 있다.A front mounting bracket and a rear mounting bracket installed so as to protrude to a lower portion of the vehicle body; and a shackle rotatably installed on the rear mounting bracket, wherein the composite spring has one end connected to the front mounting bracket, Can be connected to the shackle.
상기 절곡부는, 상기 평행부에서 연장되어 상기 차체 방향으로 경사지게 형성된 제1경사부와, 상기 제1경사부에서 연장되어 상기 차체와 나란하게 형성된 돌출부와, 상기 돌출부에서 연장되어 상기 차체에서 멀어지는 방향으로 경사지게 형성된 제2경사부를 포함하고, 상기 제2경사부의 단부에 상기 섀클이 연결될 수 있다.Wherein the bent portion includes a first inclined portion extending from the parallel portion and inclined in the vehicle body direction, a protruding portion extending from the first inclined portion and aligned with the vehicle body, and a second protruding portion extending from the protruding portion in a direction away from the vehicle body And the shackle may be connected to the end of the second inclined portion.
상기 복합재 스프링의 중앙에는 상기 액슬 하우징이 연결될 수 있다.The axle housing may be connected to the center of the composite spring.
상기 복합재 스프링은, 중량%로, 유리섬유 50~70%, 에폭시 수지 30~50%로 구성되어 있는 프리프레그를 복수 층 적층하여 제조될 수 있다.The composite spring may be manufactured by laminating a plurality of prepregs composed of 50 to 70% of glass fiber and 30 to 50% of epoxy resin in weight percent.
본 발명에 의한 비선형성 복합재 스프링 서스펜션 구조에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.The nonlinear composite spring suspension structure according to the present invention has the following effects.
첫째, 차량의 하중에 따라 스프링 상수를 가변시켜 차량의 거동을 안정화시킬 수 있다.First, the behavior of the vehicle can be stabilized by varying the spring constant according to the load of the vehicle.
둘째, 별도의 헬퍼스프링 설치 없이 가변적인 스프링 상수를 구현할 수 있기 때문에 구조가 간단하다.Second, the structure is simple because a variable spring constant can be implemented without installing a separate helper spring.
셋째, 차량과의 결합관계가 종래의 구성과 동일하기 때문에, 기존의 차량에 적용이 간편하다.Third, since the coupling relation with the vehicle is the same as that of the conventional configuration, it is easy to apply to an existing vehicle.
도 1은 종래의 리프스프링을 나타낸 도면,
도 2 및 도 3은 하중의 변화에 따른 종래의 리프스프링의 거동을 나타낸 도면,
도 4 및 도 5는 하중의 변화에 따른 본 발명의 복합재 스프링 서스펜션 구조의 거동을 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 복합재 스프링 서스펜션 구조의 스프링계수를 계산하기 위한 길이를 표시한 도면,
도 7은 하중의 변화에 따라 스프링계수가 달라지는 모습을 나타낸 그래프이다.1 is a view showing a conventional leaf spring,
FIGS. 2 and 3 are diagrams showing the behavior of a conventional leaf spring according to a change in load,
FIGS. 4 and 5 are views showing the behavior of the composite spring suspension structure according to the present invention,
6 is a view showing a length for calculating a spring coefficient of the composite spring suspension structure of the present invention,
FIG. 7 is a graph showing a spring coefficient varying with a change in load. FIG.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to limit the invention. The singular forms as used herein include plural forms as long as the phrases do not expressly express the opposite meaning thereto. Means that a particular feature, region, integer, step, operation, element and / or component is specified, and that other specific features, regions, integers, steps, operations, elements, components, and / And the like.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms including technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Commonly used predefined terms are further interpreted as having a meaning consistent with the relevant technical literature and the present disclosure, and are not to be construed as ideal or very formal meanings unless defined otherwise.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 비선형성 복합재 스프링 서스펜션 구조에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a nonlinear composite spring suspension structure according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 4 및 도 5는 하중의 변화에 따른 본 발명의 복합재 스프링 서스펜션 구조의 거동을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 복합재 스프링 서스펜션 구조의 스프링계수를 계산하기 위한 길이를 표시한 도면이며, 도 7은 하중의 변화에 따라 스프링계수가 달라지는 모습을 나타낸 그래프이다.FIGS. 4 and 5 are views showing the behavior of the composite spring suspension structure according to the present invention in response to a change in load, FIG. 6 is a view showing a length for calculating the spring constant of the composite spring suspension structure of the present invention, 7 is a graph showing a spring coefficient varying with a change in load.
도 4 및 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 복합재 스프링 서스펜션 구조는 복합재 스프링(100) 및 스토퍼(200)를 포함하여 구성된다.4 and 5, the composite spring suspension structure according to the present invention comprises a
복합재 스프링(100)은 일방향으로 배향되거나 일정한 패턴으로 직조된 강화섬유에 수지가 함침되어 제조된 복합소재로 구성된 스프링으로서, 예를들어 중량%로, 유리섬유 50~70%, 에폭시 수지 30~50%로 구성되어 있는 프리프레그를 복수 층 적층하여 제조될 수 있다.The
복합재 스프링(100)의 강화섬유의 배향 방향이나 적층 구조 등의 상세는 본 발명의 범위를 벗어나는 바, 자세한 설명을 생략하도록 한다.The details of the orientation direction of the reinforcing fibers of the
통상적으로 서스펜션 구조에 사용되는 리프스프링은 복수 개가 뭉쳐 직선 또는 호형의 바 형태로 형성되지만, 본 발명에 따른 복합재 스프링(100)은 차체(20) 방향으로 절곡된 절곡부(120)를 포함하는 것을 특징으로 한다.The
복합재 스프링(100)의 일단은 프런트 마운팅 브라켓(40)에 연결되고, 일단에서 중앙에 이르기까지는 직선에 가까운 형상을 가지는 평행부(110)가 형성된다.One end of the
복합재 스프링(100)의 타단은 리어 마운팅 브라켓(50), 보다 구체적으로는 리어 마운팅 브라켓(50)에 회동 가능하게 결합된 섀클(60)에 연결되고, 타단에서 중앙에 이르기까지는 차체(20)를 향해 돌출된 형상의 절곡부(120)가 형성된다.The other end of the
복합재 스프링(100)의 중앙 부분에는 액슬 하우징(30)이 연결되어 휠을 지지할 수 있다.The
절곡부(120)는 복합재 스프링(100)의 중앙에서 타단 방향으로 연장되면서 차체(20)에 가까워지도록 경사지게 형성된 제1경사부(121)와, 제1경사부(121)에서 연장되고 차체(20)와 나란하게 형성된 돌출부(122)와, 돌출부(122)에서 연장되면서 차체(20)에서 멀어지는 방향으로 경사지게 형성된 제2경사부(123)를 포함하고, 제2경사부(123)의 단부가 섀클(60)에 연결되는 것이 바람직하다.The
스토퍼(200)는 차체(20)의 하단에 설치되어 복합재 스프링(100)이 변형될 때 절곡부(120)와 맞닿는 구성으로서, 복합재 스프링(100)의 실질적인 작용길이를 감소시키는 역할을 한다.The
즉, 스토퍼(200)와 절곡부(120)가 맞닿게 되면, 복합재 스프링(100)의 작용길이가 감소하면서 스프링상수가 증가한다. 스프링상수는 하기 식 1에 의해 계산된다.That is, when the
(식 1)(Equation 1)
이때, k는 스프링상수, E는 재료의 탄성계수, I는 관성모멘트, L은 스프링의 길이이다.Where k is the spring constant, E is the modulus of elasticity of the material, I is the moment of inertia, and L is the length of the spring.
도 6에 도시된 바와 같이, 본래의 복합재 스프링(100) 전체의 길이(L1)에 비해서, 복합재 스프링(100)의 일단에서 절곡부(120) 중 돌출부(122)까지의 길이(L2)가 더 짧기 때문에, 복합재 스프링(100)의 절곡부(120)가 스토퍼(200)에 접한 상태에서는 스프링상수 k가 증가하고, 이에 따라 스프링의 강성이 증가하게 되는 것이다.6, the length L2 from one end of the
이에 따라, 도 7에 도시된 바와 같이, 차량의 하중이 증가함에 따라 복합재 스프링(100)이 변형되고, 이러한 변형이 일정 정도를 넘어 복합재 스프링(100)의 절곡부(120)가 스토퍼(200)와 접하게 되면, 스프링상수가 증가하여 스프링 강성을 증가시킴으로써, 용이하게 2단계의 강성을 갖는 스프링을 제공할 수 있게 된다.7, as the load of the vehicle increases, the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .
10: 판스프링
11: 헬퍼스프링
12: 볼트
13: 너트
20: 차체
30: 액슬 하우징
40: 프런트 마운팅 브라켓
50: 리어 마운팅 브라켓
60: 섀클
100: 복합재 스프링
110: 평행부
120: 절곡부
121: 제1경사부
122: 돌출부
123: 제2경사부
200: 스토퍼10: leaf spring 11: helper spring
12: Bolt 13: Nut
20: Body 30: Axle housing
40: Front mounting bracket 50: Rear mounting bracket
60: Shackle 100: Composite spring
110: parallel portion 120:
121: first inclined portion 122:
123: second inclined portion 200: stopper
Claims (6)
바 형태로 형성되어 상기 차체의 하부에 설치되고, 상기 차체와 나란히 형성된 평행부와 상기 차체 방향으로 볼록하게 돌출된 절곡부로 구분되는 복합재 스프링; 및
상기 차체에 설치되어 상기 복합재 스프링 방향으로 돌출되고, 상기 복합재 스프링의 형상 변화시 상기 절곡부와 접할 수 있는 스토퍼;를 포함하는, 비선형성 복합재 스프링 서스펜션 구조.
A composite spring suspension structure for mediating between an axle housing and a vehicle body,
A composite spring that is formed in a bar shape and is disposed at a lower portion of the vehicle body and is divided into a parallel portion formed in parallel with the vehicle body and a bent portion protruding convexly in the vehicle body direction; And
And a stopper installed on the vehicle body and protruding in the direction of the composite spring, the stopper contacting the bent portion when the shape of the composite spring changes.
상기 절곡부는, 상기 복합재 스프링의 일단보다 타단에 가깝게 형성되는 것을 특징으로 하는, 비선형성 복합재 스프링 서스펜션 구조.
The method according to claim 1,
Wherein the bent portion is formed closer to the other end than the one end of the composite spring.
상기 차체의 하부로 돌출되도록 설치된 프런트 마운팅 브라켓; 및 리어 마운팅 브라켓;과, 상기 리어 마운팅 브라켓에 회동 가능하게 설치된 섀클;을 더 포함하고,
상기 복합재 스프링은, 일단이 상기 프런트 마운팅 브라켓에 연결되고, 타단이 상기 섀클에 연결되는 것을 특징으로 하는, 비선형성 복합재 스프링 서스펜션 구조.
The method according to claim 1,
A front mounting bracket installed to protrude from a lower portion of the vehicle body; And a rear mounting bracket, and a shackle rotatably installed on the rear mounting bracket,
Wherein the composite spring has one end connected to the front mounting bracket and the other end connected to the shackle.
상기 절곡부는, 상기 평행부에서 연장되어 상기 차체 방향으로 경사지게 형성된 제1경사부와, 상기 제1경사부에서 연장되어 상기 차체와 나란하게 형성된 돌출부와, 상기 돌출부에서 연장되어 상기 차체에서 멀어지는 방향으로 경사지게 형성된 제2경사부를 포함하고,
상기 제2경사부의 단부에 상기 섀클이 연결되는 것을 특징으로 하는, 비선형성 복합재 스프링 서스펜션 구조.
The method of claim 3,
Wherein the bent portion includes a first inclined portion extending from the parallel portion and inclined in the vehicle body direction, a protruding portion extending from the first inclined portion and aligned with the vehicle body, and a second protruding portion extending from the protruding portion in a direction away from the vehicle body And a second inclined portion formed obliquely,
And the shackle is connected to an end portion of the second inclined portion.
상기 복합재 스프링의 중앙에는 상기 액슬 하우징이 연결되는 것을 특징으로 하는, 비선형성 복합재 스프링 서스펜션 구조.
The method according to claim 1,
And the axle housing is connected to the center of the composite spring.
상기 복합재 스프링은, 중량%로, 유리섬유 50~70%, 에폭시 수지 30~50%로 구성되어 있는 프리프레그를 복수 층 적층하여 제조된 것을 특징으로 하는, 비선형성 복합재 스프링 서스펜션 구조.
The method according to claim 1,
Wherein the composite spring is manufactured by stacking a plurality of prepregs each composed of 50 to 70% of glass fiber and 30 to 50% of epoxy resin in weight percent.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020170166948A KR102478128B1 (en) | 2017-12-06 | 2017-12-06 | Non-linear structure of spring suspension of composite material |
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| KR20190066997A true KR20190066997A (en) | 2019-06-14 |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR0127762B1 (en) * | 1988-09-20 | 1998-04-07 | 군나르 베르그퀴스트 | Leaf spring |
| JP2009292235A (en) * | 2008-06-04 | 2009-12-17 | Hino Motors Ltd | Suspension device |
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| KR20170041019A (en) | 2015-10-06 | 2017-04-14 | 현대자동차주식회사 | Composite Leaf Spring For Commercial Vehicle |
-
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- 2017-12-06 KR KR1020170166948A patent/KR102478128B1/en active IP Right Grant
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