KR20230086353A - 복합재 액슬의 킹핀 장착구조 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 스터브 액슬 및 액슬빔 사이에 제공된 너클 및 장착보스를 회전가능하게 연결하도록 장착된 복합재 액슬의 킹핀 장착구조로서, 상기 너클의 관통홀 및 장착보스의 관통홀에 삽입되는 킹핀; 상기 킹핀의 상부 외면과 상기 장착보스의 내면 사이에 개재되는 상측 보강슬리브; 및 상기 킹핀의 하부 외면과 상기 장착보스의 내면 사이에 개재되는 하측 보강슬리브;를 포함할 수 있다.

Description

복합재 액슬의 킹핀 장착구조{KINGPIN MOUNTING STRUCTURE OF COMPOSITE AXLE}

본 발명은 복합재 액슬의 킹핀 장착구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 킹핀이 장착되는 장착보스의 내마모성을 대폭 개선할 수 있는 복합재 액슬의 킹핀 장착구조에 관한 것이다.

너클(knuckle)이 각 차량의 휠에 장착되고, 너클은 킹핀을 통해 액슬빔(axle beam)에 회전(피벗)가능하게 연결된다. 너클은 드래그링크, 피트먼 아암을 통해 조향기어와 연결되며, 운전자가 스티어링휠을 조작함에 따라 조향기어가 움직임으로써 스티어링휠의 토크가 피트먼 아암과 드래그링크를 통해 너클에 전달됨으로써 차량의 휠들이 조향된다. 너클은 킹핀을 통해 액슬빔에 연결되고, 킹핀은 차량의 방향 전환 시에 회전중심이 된다. 특히, 스터브 액슬이 전륜에 장착될 수 있고, 스터브 액슬은 너클을 통해 액슬빔에 회전가능하게 연결된다.

너클 및 액슬빔은, 엘리엇구조(elliot), 역엘리엇구조(reverse elliot), 르모앙구조(lemoine), 및 역르모앙구조(reverse lemoine) 등과 같이 다양한 구조로 연결될 수 있다. 또한, 킹핀은 그 형상에 따라 테이퍼타입 킹핀(tapered kingpin), 논테이퍼타입 킹핀(non-tapered kingpin)으로 구분되고, 논테이퍼타입 킹핀은 록타입(lock type) 및 논록 타입(non-lock type)으로 구분된다.

대부분의 액슬빔은 스틸계열 소재로 단조공법에 의해 제조되고, 액슬빔의 양단에는 킹핀이 삽입되는 홀을 가진 장착 보스(mounting boss) 또는 너클이 제공된다. 예컨대, 엘리엇구조인 경우에 너클이 액슬빔의 양단에 개별적으로 제공될 수 있고, 장착 보스가 스터브 액슬에 제공될 수 있다. 역엘리엇구조인 경우에 장착 보스가 액슬빔의 양단에 개별적으로 제공될 수 있고, 너클이 스터브 액슬에 제공될 수 있다.

최근 연비개선 및 승차감 개선을 위하여 차량의 많은 부품들이 복합재로 제조되는 경향이고, 향후에 액슬빔 역시 경량화를 위하여 복합재 소재가 적용될 것이다. 복합재 소재의 비강도는 스틸 보다 높지만 그 표면강도가 낮기 때문에 기존의 킹핀 장착구조를 그대로 적용할 경우 킹핀과 복합재 소재의 액슬빔 및/또는 스터브 액슬은 그 마모로 인해 기대수명을 충족하지 못할 수 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 안출한 것으로, 복합재와 같이 비강도는 높지만 표면강도가 상대적으로 낮은 재질이 액슬빔에 적용되더라도 장착보스의 내마모성을 개선할 수 있는 복합재 액슬의 킹핀 장착구조를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예는 스터브 액슬 및 액슬빔 사이에 제공된 너클 및 장착보스를 회전가능하게 연결하도록 장착된 복합재 액슬의 킹핀 장착구조로서, 상기 너클의 관통홀 및 장착보스의 관통홀에 삽입되는 킹핀; 상기 킹핀의 상부 외면과 상기 장착보스의 내면 사이에 개재되는 상측 보강슬리브; 및 상기 킹핀의 하부 외면과 상기 장착보스의 내면 사이에 개재되는 하측 보강슬리브;를 포함할 수 있다.

이와 같이, 상측 보강슬리브 및 하측 보강슬리브가 킹핀의 외면 및 장착보스의 내면 사이에 제공됨에 따라 장착보스의 내면에 가해지는 응력을 상대적으로 감소시킬 수 있고, 이를 통해 장착보스 및/또는 너클의 내마모성을 대폭 개선할 수 있고, 이를 통해 비강도가 높지만 표면강도가 상대적으로 낮은 재질특성을 가진복합재가 액슬빔에 적용되더라로 장착보스의 내마모성을 개선할 수 있다.

상기 장착보스는 상기 상측 보강슬리브의 외경에 대응한 내경을 가진 상측 관통홀과, 상기 하측 보강슬리브의 외경에 대응한 내경을 가진 하측 관통홀을 포함할 수 있다.

이와 같이, 장착보스가 상측 관통홀 및 하측 관통홀이 상측 보강슬리브 및 하측 보강슬리브에 대해 개별적으로 대응함으로써 상측 보강슬리브 및 하측 보강슬리브가 장착보스의 내면에 안정적으로 장착될 수 있다.

상기 상측 관통홀 및 상기 하측 관통홀은 서로 다른 내경을 가질 수 있고, 이에 의해 상기 상측 보강슬리브 및 상기 하측 보강슬리브는 서로 다른 외경을 가질 수 있다.

이와 같이, 상측 보강슬리브의 내경 및 하측 보강슬리브의 내경이 상측 관통홀의 외경 및 하측 관통홀의 외경에 대응하여 서로 다르게 형성됨으로써 상측 보강슬리브 및 하측 보강슬리브가 장착보스의 내면에 안정적으로 안착될 수 있다.

상기 하측 관통홀의 내경이 상기 상측 관통홀의 내경 보다 클 수 있고, 상기 하측 보강슬리브의 외경이 상기 상측 보강슬리브의 외경 보다 클 수 있다.

이와같이, 하측 관통홀의 내경이 상측 관통홀의 내경 보다 크고, 하측 보강슬리브의 외경이 상측 보강슬리브의 외경 보다 크게 형성됨으로써 상측 보강슬리브 및 하측 보강슬리브는 장착보스의 내면에 안정적인 장착구조를 형성할 수 있다.

상기 상측 보강슬리브는 그 외면에 제공된 복수의 상측 포지셔닝돌기를 가질 수 있고, 상기 하측 보강슬리브는 그 외면에 제공된 복수의 하측 포지셔닝돌기를 가질 수 있다.

상기 상측 포지셔닝돌기는 상기 상측 보강슬리브의 축선방향을 따라 연장될 수 있고, 상시 하측 포지셔닝돌기는 상기 하측 보강슬리브의 축선방향을 따라 연장될 수 있다.

이와 같이, 상측 보강슬리브가 상측 포지셔닝돌기를 가지소, 하측 보강슬리브가 하측 포지셔닝돌기를 가짐으로써 상측 보강슬리브의 중심 및 하측 보강슬리브의 중심이 장착보스의 중심에 정확하게 정렬될 수 있다.

상기 킹핀은 그 외면에 형성된 테이퍼면을 가지고, 상기 상측 보강슬리브 및 상기 하측 보강슬리브는 상기 킹핀의 테이퍼면에 대응한 테이퍼면을 개별적으로 가질 수 있다.

이에 따라, 상측 보강슬리브 및 하측 보강슬리브는 상호 대응한 테이퍼면을 통해 킹핀에 견고하게 결합될 수 있다.

상기 상측 보강슬리브 및 상기 하측 보강슬리브 사이에 개재되는 심을 더 포함할 수 있다.

이와 같이, 심이 상측 보강슬리브 및 하측 보강슬리브 사이에 개재됨으로써 심은 상측 보강슬리브 및 하측 보강슬리브에 가해지는 축선방향 하중을 안정적으로 지지할 수 있다. 특히 심의 두께를 적절히 결정함으로써 너클은 상측 보강슬리브 및/또는 하측 보강슬리브에 대해 미세한 간격으로 이격될 수 있고, 이를 통해 차량 휠의 조향이 원활하게 이루어질 수 있다.

상기 심은 킹핀을 상기 장착보스에 록하는 코터핀을 수용하는 수용부를 가질 수 있다.

이에 의해, 심은 킹핀과 함께 장착보스에 안정적으로 록될 수 있다.

상기 너클은 상기 장착보스의 위에 위치한 상측 아암과, 상기 장착보스의 아래에 위치한 하측 아암과, 상기 상측 아암의 상측 관통홀 내에 장착된 상측 시일과, 상기 하측 아암의 하측 관통홀 내에 장착된 하측 시일과, 상기 상측 시일의 상부에 배치된 테이퍼 롤러베어링과, 상기 테이퍼 롤러베어링의 상부에 배치된 킹핀너트를 포함할 수 있다. 킹핀 너트는 상기 킹핀의 상부에 나사결합되도록 구성될 수 있다.

이와 같이, 킹핀너트가 킹핀의 상단에 나사결합됨으로써 킹핀너트는 테이퍼 롤러베어링이 하향으로 가압될 수 있고, 이를 통해 상측 보강슬리브 및 하측 보강슬리브는 킹핀에 견고하게 결합될 수 있다.

본 발명에 의하면, 상측 보강슬리브 및 하측 보강슬리브가 킹핀의 외면과 장착보스의 내면 사이에 개재됨으로써 축력이 킹핀의 축선방향을 따라 작용할 때 상측 보강슬리브 및 하측 보강슬리브는 장착보스의 내면에 가해지는 응력을 감소시킬 수 있다. 이에, 비강도가 높지만 표면강도가 상대적으로 낮은 재질특성을 가진 복합재가 액슬빔에 적용되더라도, 장착보스의 내마모성을 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 킹핀장착구조를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 3은 도 1의 B-B선을 따라 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 C-C선을 따라 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 D-D선을 따라 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 복합재 액슬의 킹핀 장착구조는 스터브 액슬(1, stub axle) 및 액슬빔(2, axle beam) 사이에 제공된 너클(3) 및 장착보스(4)를 회전가능하게 연결하도록 구성될 수 있다. 스터브 액슬(1)은 차량의 휠에 부착될 수 있고, 액슬빔(2)은 차량의 폭방향을 따라 연장됨으로써 2개의 휠 사이에 배치될 수 있다. 너클(3) 및 장착보스(4)는 스터브 액슬(1) 및 액슬빔(2) 사이에 제공될 수 있고, 킹핀(11)이 너클(3) 및 장착보스(4)를 회전가능하게 연결하도록 장착됨으로써 스터브 액슬(1)은 킹핀(11)을 통해 액슬빔(2)에 회전가능하게 연결될 수 있다.

도 1의 실시예에 따르면, 너클(3) 및 장착보스(4)는 역 엘리엇타입으로 연결될 수 있고, 너클(3)은 스터브 액슬(1)에 단일체로 형성될 수 있으며, 장착보스(4)는 액슬빔(2)의 각 단부에 단일체로 형성될 수 있다.

너클(3)은 상하로 이격된 상측 아암(31) 및 하측 아암(32)을 가질 수 있고, 상측 아암(31)은 그 내측에 형성된 상측 관통홀(31a)을 가질 수 있으며, 하측 아암(32)은 그 내측에 형성된 하측 관통홀(32a)을 가질 수 있다. 상측 아암(31)은 장착보스(4)의 위에 위치하고, 하측 아암(32)은 장착보스(4)의 아래에 위치한다.

장착보스(4)는 그 내측에 제공된 상측 관통홀(41) 및 하측 관통홀(42)을 가질 수 있다. 장착보스(4)가 너클(3)의 상측 아암(31) 및 하측 아암(32) 사이에 배치될 수 있고, 장착보스(4)의 상면이 너클(3)의 상측 아암(31)과 마주볼 수 있으며, 장착보스(4)의 저면이 너클(3)의 하측 아암(32)과 마주볼 수 있다. 장착보스(4)의 관통홀(41, 42)들의 중심축선은 너클(3)의 상측 관통홀(31a)의 중심축선 및 하측 관통홀(32a)의 중심축선에 정렬될 수 있다. 이에, 킹핀(11)은 장착보스(4)의 상측 관통홀(41) 및 하측 관통홀(42)들과, 너클(3)의 상측 관통홀(31a) 및 하측 관통홀(32a)에 정확하게 삽입될 수 있다.

상측 보강슬리브(21)는 킹핀(11)의 상부 외면에 끼워질 수 있고, 상측 보강슬리브(21)는 그 상단에 형성된 상측 플랜지(21a)를 가질 수 있다. 상측 플랜지(21a)의 외경이 상측 보강슬리브(21)의 외경 보다 크게 형성될 수 있다. 장착보스(4)는 그 상단에 형성된 상측 안착턱을 가질 수 있고, 상측 안착턱은 상측 플랜지(21a)에 부합하는 형상 및 사이즈를 가질 수 있으며, 상측 플랜지(21a)가 장착보스(4)의 상측 안착턱에 안착될 수 있다. 구체적으로, 상측 보강슬리브(21)는 킹핀(11)의 상부 외면 및 장착보스(4)의 상부 관통홀(41) 사이에 개재될 수 있고, 장착보스(4)의 상부 관통홀(41)의 내경은 상측 보강슬리브(21)의 외경에 대응할 수 있다.

하측 보강슬리브(22)는 킹핀(11)의 하부 외면에 끼워질 수 있고, 하측 보강슬리브(22)는 그 하단에 형성된 하측 플랜지(22a)를 가질 수 있다. 하측 플랜지(22a)의 외경이 하측 보강슬리브(22)의 외경 보다 크게 형성될 수 있다. 장착보스(4)는 그 하단에 형성된 하측 안착턱을 가질 수 있고, 하측 안착턱은 하측 플랜지(22a)에 부합하는 형상 및 사이즈를 가질 수 있으며, 하측 플랜지(22a)가 장착보스(4)의 하측 안착턱에 안착될 수 있다. 구체적으로, 하측 보강슬리브(22)는 킹핀(11)의 하부 외면 및 장착보스(4)의 하부 관통홀(42) 사이에 개재될 수 있고, 장착보스(4)의 하부 관통홀(42)의 내경은 하측 보강슬리브(22)의 외경에 대응할 수 있다.

상측 관통홀(41)의 내경 및 하측 관통홀(42)의 내경은 서로 다르게 형성될 수 있고, 상측 관통홀(41)의 하단 및 하측 관통홀(42)의 상단 사이에는 단턱이 형성될 수 있다. 이에 대응하여, 상측 보강슬리브(21)의 외경은 하측 보강슬리브(22)의 외경와 다르게 형성될 수 있고, 상측 보강슬리브(21)의 하단 및 하측 보강슬리브(22)의 상단 사이에는 단턱이 형성될 수 있다. 이에 의해, 상측 보강슬리브(21) 및 하측 보강슬리브(22)는 장착보스(4)의 상측 관통홀(41) 및 하측 관통홀(42)에 대해 개별적으로 안착될 수 있다.

구체적으로, 하측 관통홀(42)의 내경이 상측 관통홀(41)의 내경 보다 클 수 있고, 하측 관통홀(42)의 상단 및 상측 관통홀(41)의 하단 사이에서 단턱이 형성될 수 있다. 이에 대응하여, 하측 보강슬리브(22)의 외경이 상측 보강슬리브(21)의 외경 보다 클 수 있고, 하측 보강슬리브(22)의 상단 및 상측 보강슬리브(21)의 하단 사이에서 단턱이 형성될 수 있다. 이를 통해, 상측 보강슬리브(21) 및 하측 보강슬리브(22)는 장착보스(4)의 내면에 안정적인 장착구조를 형성할 수 있다.

킹핀(11)은 그 외면에 형성된 테이퍼면(11c)을 가질 수 있고, 테이퍼면(11c)은 킹핀(11)의 축선방향을 따라 일정길이로 연속적으로 형성될 수 있다. 특히, 킹핀(11)은 상부로 갈수록 그 직경이 점차 작아지도록 테이퍼면(11c)이 형성될 수 있고, 이에 킹핀(11)의 하부측 외경이 킹핀(11)의 상부측 외경 보다 클 수 있다.

상측 보강슬리브(21)는 그 내면에 형성된 테이퍼면(21c)을 가질 수 있으며, 하측 보강슬리브(22)는 그 내면에 형성된 테이퍼면(22c)을 가질 수 있다. 상측 보강슬리브(21)의 테이퍼면(21c) 및 하측 보강슬리브(22)의 테이퍼면(22c)은 킹핀(11)의 테이퍼면(11c)에 기밀하게 밀착될 수 있고, 이를 통해 상측 보강슬리브(21) 및 하측 보강슬리브(22)는 킹핀(11)의 외면에 견고하게 결합될 수 있다.

특히, 상측 보강슬리브(21)는 그 내면에 제공된 하나 이상의 키(21f)를 가질 수 잇고, 하측 보강슬리브(22)는 그 내면에 제공된 하나 이상의 키(22f)를 가질 수 있다. 그리고, 킹핀(11)은 그 외면에 상측 보강슬리브(21)의 키(21f) 및 하측 보강슬리브(22)의 키(22f)를 수용할 수 있는 키홈을 가질 수 있다. 이에, 상측 보강슬리브(21) 및 하측 보강슬리브(22)는 킹핀(11)의 외면에 키(21f, 22f) 및 키홈에 의해 키결합을 통해 견고하게 결합될 수 있다.

도 3을 참조하면, 상측 보강슬리브(21)는 그 외주면에 제공된 복수의 상측 포지셔닝돌기(21d)를 가질 수 있고, 각 상측 포지셔닝돌기(21d)는 상측 보강슬리브(21)의 축선방향을 따라 연장될 수 있다. 복수의 상측 포지셔닝돌기(21d)는 상측 보강슬리브(21)의 외면 상에서 그 원주방향을 따라 이격될 수 있다. 장착보스(4)의 상측 관통홀(41)은 그 내면 상에서 복수의 상측 포지셔닝홈(41d)을 가질 수 있고, 상측 보강슬리브(21)의 상측 포지셔닝돌기(21d)들이 장착보스(4)의 상측 포지셔닝홈(41d)들에 개별적으로 끼워질 수 있다. 이에, 상측 보강슬리브(21)의 중심이 장착보스(4)의 상측 관통홀(41)의 중심에 정확하게 일치(정렬)될 수 있다.

도 4를 참조하면, 하측 보강슬리브(22)는 그 외주면에 제공된 복수의 하측 포지셔닝돌기(22d)를 가질 수 있고, 각 하측 포지셔닝돌기(22d)는 하측 보강슬리브(22)의 축선방향을 따라 연장될 수 있다. 복수의 하측 포지셔닝돌기(22d)는 하측 보강슬리브(22)의 외면 상에서 그 원주방향을 따라 이격될 수 있다. 장착보스(4)는 그 내주면 상에서 복수의 하측 포지셔닝홈(42d)을 가질 수 있고, 상측 보강슬리브(21)의 상측 포지셔닝돌기(21d)들이 장착보스(4)의 상측 포지셔닝홈(41d)들에 개별적으로 끼워질 수 있다. 이에 하측 보강슬리브(22)의 중심이 장착보스(4)의 하측 관통홀(42)의 중심에 정확하게 일치(정렬)될 수 있다.

심(23, shim)이 상측 보강슬리브(21) 및 하측 보강슬리브(22) 사이에 개재될 수 있고, 이에 심(23)은 상측 보강슬리브(21) 및 하측 보강슬리브(22)에 가해지는 축선방향 하중을 안정적으로 지지할 수 있다.

차량 휠의 원활한 조향을 위해서는 너클(3)이 상측 보강슬리브(21) 및/또는 하측 보강슬리브(22)에 대해 미세한 간격으로 이격될 필요가 있고, 심(23)의 두께(t)는 너클(3)과 상측 보강슬리브(21) 및/또는 하측 보강슬리브(22) 사이의 간격이 설정된 미세한 간격으로 이격될 수 있을 정도로 결정될 수 있다. 구체적으로, 도 2와 같이, 일정 두께(t)를 가진 심(23)이 상측 보강슬리브(21) 및 하측 보강슬리브(22) 사이에 개재됨으로써 너클(3)의 상측 아암(31)의 저면과 상측 보강슬리브(21)의 상면 사이의 간격(d)은 설정된 미세한 간격(예컨대, 0.1mm)으로 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 도 5와 같이 킹핀(11)은 코터핀(25)에 의해 장착보스(4)에 록될 수 있고, 킹핀(11)은 코터핀(25)을 수용하는 수용부(11f)를 가질 수 있고, 심(23)은 코터핀(25)을 수용하는 수용부(23f)를 가질 수 있으며, 심(23)의 수용부(23f)는 킹핀(11)의 수용부(11f)에 정렬될 수 있다. 심(23)은 수용부(23f)에 의해 부분적으로 절개된 원형일 수 있다. 코터핀(25)이 킹핀(11)의 수용부(11f) 및 심(23)의 수용부(23f) 내에 삽입됨으로써 킹핀(11) 및 심(23)은 장착보스(4)에 대해 안정적으로 록될 수 있다.

상측 시일(15)이 너클(3)의 상측 아암(31)의 상측 관통홀(31a)의 하단에 장착될 수 있고, 하측 시일(16)이 너클(3)의 하측 아암(32)의 하측 관통홀(32a)의 상단에 장착될 수 있다.

테이퍼 롤러베어링(13)이 상측 시일(15)의 상부에 배치될 수 있고, 테이퍼 롤러베어링(13)은 내측 링 및 외측 링 사이에서 테이퍼지게 배치된 복수의 롤러(13a)를 포함할 수 있다. 테이퍼 롤러베어링(13)은 킹핀(11)을 축선방향 및 반경방향으로 회전가능하게 지지할 수 있다. 테이퍼 롤러베어링(13)의 아래에는 부싱(17)이 배치될 수 있고, 테이퍼 롤러베어링(13) 및 부싱(17)이 킹핀(11)의 상부 외면에 결합될 수 있다. 부싱(17)의 상면은 테이퍼 롤러베어링(13)의 저면과 접촉할 수 있고, 부싱(17)의 저면은 상측 보강슬리브(21)의 상면과 접촉할 수 있다. 킹핀너트(12)가 테이퍼 롤러베어링(13)의 상부에 위치할 수 있고, 킹핀너트(12)는 킹핀(11)의 상단에 나사결합될 수 있다. 킹핀너트(12)가 킹핀(11)의 상단에 나사결합됨으로써 테이퍼 롤러베어링(13)은 부싱(17)을 통해 하향으로 가압될 수 있고, 상측 보강슬리브(21) 및 하측 보강슬리브(22)는 킹핀(11)에 견고하게 결합될 수 있다.

상측 커버(33)가 너클(3)의 상측 아암(31)에 장착됨으로써 너클(3)의 상측 관통홀(31a)은 상측 커버(33)에 의해 밀봉적으로 폐쇄될 수 있다.

하측 커버(34)가 너클(3)의 하측 아암(32)에 장착됨으로써 너클(3)의 하측 관통홀(32a)은 하측 커버(34)에 의해 밀봉적으로 폐쇄될 수 있다. 킹핀(11)은 그 하단면에 결합홈(11b)을 가질 수 있고, 하측 커버(34)는 킹핀(11)의 결합홈(11b)에 결합되는 결합돌기(34b)를 가질 수 있다.

상술한 바와 같이, 상측 보강슬리브(21) 및 하측 보강슬리브(22)가 킹핀(11)의 외면과 장착보스(4)의 내면 사이에 개재됨으로써 축력이 킹핀(11)의 축선방향을 따라 작용할 때 상측 보강슬리브(21) 및 하측 보강슬리브(22)는 장착보스(4)의 내면에 가해지는 응력을 감소시킬 수 있다.

도 1의 실시예에 따르면, 너클(3) 및 장착보스(4)는 역 엘리엇타입으로 연결될 수 있고, 너클(3)은 스터브 액슬(1)에 단일체로 형성될 수 있으며, 장착보스(4)는 액슬빔(2)의 각 단부에 단일체로 형성될 수 있다. 장착보스(4)가 액슬빔(2)에 단일체로 형성되고 액슬빔(2) 및 장착보스(4)가 복합재와 같이 비강도는 높지만 표면강도가 상대적으로 낮은 재질로 만들어진 경우, 킹핀(11)이 장착보스(4)와 직접적으로 접촉할 경우 장착보스(4)의 마모가 심하게 발생할 수 있다. 이에 대해, 상측 보강슬리브(21) 및 하측 보강슬리브(22)가 킹핀(11)의 외면 및 장착보스(4) 사이에 상하로 개재됨으로써 축력이 킹핀(11)의 축선방향으로 작용할 때 상측 보강슬리브(21) 및 하측 보강슬리브(22)는 장착보스(4)의 내면에 가해지는 응력을 감소시킬 수 있고, 이를 통해 장착보스(4) 및 액슬빔(2)의 내마모성, 내구성을 개선할 수 있다.

예컨대, 킹핀(11)이 킹핀너트(12)에 의해 체결될 때 킹핀(11)의 축선방향을 따라 작용하는 축력이 대략 7ton 정도일 때 액슬빔(2) 및 장착보스(4)가 스틸재질인 경우에는 장착보스(4)에 작용하는 응력은 대략 300Mpa이하의 응력분포를 나타낸다. 액슬빔(2) 및 장착보스(4)가 복합재인 경우에 상측 보강슬리브(21) 및 하측 보강슬리브(22)가 적용되지 않을 때, 장착보스(4)에 작용하는 응력은 항복응력값(170Mpa)을 초과하는 250Mpa이상의 응력분포를 나타낸다. 하지만, 액슬빔(2) 및 장착보스(4)가 복합재인 경우에 상측 보강슬리브(21) 및 하측 보강슬리브(22)가 적용될 때, 장착보스(4)에 작용하는 응력은 스틸재질과 유사하게 300Mpa이상의 응력분포를 나타낸다.

즉, 본 발명은 상측 보강슬리브(21) 및 하측 보강슬리브(22)가 적용됨에 따라 장착보스(4)에 작용하는 응력을 감소시킬 수 있고, 이를 통해 장착보스(4)가 복합재로 제조되더라도 장착보스(4)에 대한 내마모성을 개선할 수 있다.

대안적인 실시예에 따르면, 너클(3) 및 장착보스(4)는 엘리엇타입으로 연결될 수 있고, 너클(3)은 액슬빔(2)의 각 단부에 단일체로 형성될 수 있고, 장착보스(4)는 스터브 액슬(1)에 단일체로 형성될 수 있다. 장착보스(4)가 스터브 액슬(1)에 단일체로 형성되고 스터브 액슬(1) 및 장착보스(4)가 복합재와 같이 비강도는 높지만 표면강도가 상대적으로 낮은 재질로 만들어진 경우, 킹핀(11)이 장착보스(4)와 직접적으로 접촉할 경우 장착보스(4)의 마모가 심하게 발생할 수 있다. 이에 대해, 상측 보강슬리브(21) 및 하측 보강슬리브(22)가 킹핀(11)의 외면 및 장착보스(4) 사이에 상하로 개재됨으로써 축력이 킹핀(11)의 축선방향으로 작용할 때 상측 보강슬리브(21) 및 하측 보강슬리브(22)는 장착보스(4)의 내면에 가해지는 응력을 감소시킬 수 있고, 이를 통해 스터브 액슬(1) 및 장착보스(4)의 내마모성, 내구성을 개선할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 스터브 액슬 2: 액슬빔
3: 너클 4: 장착보스
11: 킹핀 11c: 테이퍼면
21: 상측 보강슬리브 21a: 상측 플랜지
21c: 테이퍼면 21d: 상측 포지셔닝돌기
22: 하측 보강슬리브 22a: 하측 플랜지
22c: 테이퍼면 22d: 하측 포지셔닝돌기
23: 심 25: 코터핀
31: 상측 아암 31a: 상측 관통홀
32: 하측 아암 32a: 하측 관통홀
41: 상측 관통홀 41d: 상측 포지셔닝홈
42: 하측 관통홀 42d: 하측 포지셔닝홈

Claims (10)

1. 스터브 액슬 및 복합재 재질의 액슬빔 사이에 제공된 너클 및 장착보스를 회전가능하게 연결하도록 장착된 복합재 액슬의 킹핀 장착구조로서,
   상기 너클의 관통홀들 및 장착보스의 관통홀들에 삽입되는 킹핀;
   상기 킹핀의 상부 외면과 상기 장착보스의 내면 사이에 개재되는 상측 보강슬리브; 및
   상기 킹핀의 하부 외면과 상기 장착보스의 내면 사이에 개재되는 하측 보강슬리브;를 포함하는 복합재 액슬의 킹핀 장착구조.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 장착보스는 상기 상측 보강슬리브의 외경에 대응한 내경을 가진 상측 관통홀과, 상기 하측 보강슬리브의 외경에 대응한 내경을 가진 하측 관통홀을 포함하는 복합재 액슬의 킹핀 장착구조.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 상측 관통홀 및 상기 하측 관통홀은 서로 다른 내경을 가질 수 있고, 이에 의해 상기 상측 보강슬리브 및 상기 하측 보강슬리브는 서로 다른 외경을 가진 복합재 액슬의 킹핀 장착구조.
   
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 하측 관통홀의 내경이 상기 상측 관통홀의 내경 보다 크고, 상기 하측 보강슬리브의 외경이 상기 상측 보강슬리브의 외경 보다 큰 복합재 액슬의 킹핀 장착구조.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 상측 보강슬리브는 그 외면에 제공된 복수의 상측 포지셔닝돌기를 가지고, 상기 하측 보강슬리브는 그 외면에 제공된 복수의 하측 포지셔닝돌기를 가진 복합재 액슬의 킹핀 장착구조.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 상측 포지셔닝돌기는 상기 상측 보강슬리브의 축선방향을 따라 연장되고, 상시 하측 포지셔닝돌기는 상기 하측 보강슬리브의 축선방향을 따라 연장되는 복합재 액슬의 킹핀 장착구조.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 킹핀은 그 외면에 형성된 테이퍼면을 가지고, 상기 상측 보강슬리브 및 상기 하측 보강슬리브는 상기 킹핀의 테이퍼면에 대응한 테이퍼면을 개별적으로 가지는 복합재 액슬의 킹핀 장착구조.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 상측 보강슬리브 및 상기 하측 보강슬리브 사이에 개재되는 심을 더 포함하는 복합재 액슬의 킹핀 장착구조.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 심은 킹핀을 상기 장착보스에 록하는 코터핀을 수용하는 수용부를 가지는 복합재 액슬의 킹핀 장착구조.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 너클은 상기 장착보스의 위에 위치한 상측 아암과, 상기 장착보스의 아래에 위치한 하측 아암과, 상기 상측 아암의 상측 관통홀 내에 장착된 상측 시일과, 상기 하측 아암의 하측 관통홀 내에 장착된 하측 시일과, 상기 상측 시일의 상부에 배치된 테이퍼 롤러베어링과, 상기 테이퍼 롤러베어링의 상부에 배치된 킹핀너트를 포함하고,
    상기 킹핀너트는 상기 킹핀의 상부에 나사결합되도록 구성된 복합재 액슬의 킹핀 장착구조.
    
    

Images