KR20230161135A - 차량 서스펜션용 판스프링 장치 - Google Patents

차량 서스펜션용 판스프링 장치 Download PDF

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송우빈
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Abstract

차량 서스펜션용 판스프링 장치에 관한 발명이 개시된다. 본 발명에 따른 차량 서스펜션용 판스프링 장치는: 판스프링; 판스프링의 단부 측에 배치되고, 차량의 휠에 장착되는 캐리어; 판스프링과 캐리어를 연결하는 제1연결부; 판스프링의 상측에 배치되고, 차량의 차체를 지지하는 크로스 멤버; 및 판스프링과 크로스 멤버를 연결하는 제2연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량 서스펜션용 판스프링 장치{LEAF SPRING APPARATUS FOR SUSPENSION OF VEHICLE}
본 발명은 차량 서스펜션용 판스프링 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 경량화 및 배터리 공간을 확보할 수 있는 차량 서스펜션용 판스프링 장치에 관한 것이다.
최근 들어 전기차 등 친환경 차량의 개발이 증대되고 있다. 전기차에서는 1회 충전 주행 거리(All Electric Range, AER)를 증대시키기 위하여 대용량의 배터리가 배치될 수 있는 공간의 확보와 차량의 경량화를 필요로 한다.
종래 기술에서 차량 서스펜션은 여러 개의 암류와 코일 스프링, 스탭바 등으로 이루어져, 구조가 복잡하고 패키지 공간 구현이 어렵다.
또한 상술한 구조의 차량 서스펜션에서는 코일 스프링 적용시 차체의 저상화가 어렵고, 스틸 판스프링을 적용하면 차량의 중량이 증대되고 승차감이 불쾌한 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2021-0147535호(2021.12.07 공개, 발명의 명칭: 리프 스프링 서스펜션 시스템)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 차량의 경량화 및 배터리 공간을 확보할 수 있는 차량 서스펜션용 판스프링 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 차량 서스펜션용 판스프링 장치는: 판스프링; 상기 판스프링의 단부 측에 배치되고, 차량의 휠에 장착되는 캐리어; 상기 판스프링과 상기 캐리어를 연결하는 제1연결부; 상기 판스프링의 상측에 배치되고, 차량의 차체를 지지하는 크로스 멤버; 및 상기 판스프링과 상기 크로스 멤버를 연결하는 제2연결부를 포함한다.
본 발명에서 상기 제1연결부는, 상기 판스프링의 단부에 장착되는 제1연결몸체부; 상기 제1연결몸체부의 일면에 중공형으로 형성되는 제1중공부; 상기 제1중공부(320)에 삽입되고, 상기 캐리어를 회동 가능하게 지지하는 제1회동지지부; 및 상기 제1연결몸체부와 상기 판스프링을 연결하는 제1체결부를 포함한다.
본 발명에서 상기 제1연결몸체부는 상기 판스프링의 단부를 향해 개구되게 형성되어 상기 판스프링의 단부를 수용한다.
본 발명에서 상기 제1중공부는 상기 제1연결몸체부의 일면에 복수개로 이격되게 배치되고, 상기 캐리어의 일측은 복수개의 상기 제1중공부 사이에 삽입된다.
본 발명에서 상기 제2연결부는, 상기 판스프링의 상측에 배치되는 제2연결몸체부; 상기 제2연결몸체부의 양단부에 중공형으로 형성되는 제2중공부; 상기 제2중공부에 삽입되고, 상기 크로스 멤버를 회동 가능하게 지지하는 제2회동지지부; 및 상기 제2연결몸체부와 상기 판스프링을 연결하는 제2체결부를 포함한다.
본 발명에서 상기 제2연결부는, 상기 판스프링의 하측에 배치되고, 상기 제2체결부에 의해 상기 판스프링에 장착되는 제2연결지지부를 더 포함한다.
본 발명에서 상기 제2연결지지부는, 상기 판스프링의 하측에 배치되는 제2연결베이스부; 및 상기 제2연결베이스부의 단부에서 돌출되고, 상기 판스프링의 폭방향 측면을 감싸는 제2연결사이드부를 포함한다.
본 발명에서 상기 판스프링은 유리섬유강화플라스틱(glass fiber reinforced plastic, GFRP)를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서스펜션용 판스프링 장치에 의하면, 배터리를 수용할 수 있는 공간을 확보하여 전기차의 1회 충전 주행 거리(AER) 증대시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 탑승자의 공간을 확보할 수 있어, 탑승자의 승차감을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 부품 수 및 조립 공수를 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 판스프링이 유리섬유강화플라스틱 등의 복합재로 이루어져 차량의 경량화와 연비를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서스펜션용 판스프링 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서스펜션용 판스프링 장치를 개략적으로 나타내는 조립 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서스펜션용 판스프링 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서스펜션용 판스프링 장치를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서스펜션용 판스프링 장치를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서스펜션용 판스프링 장치를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서스펜션용 판스프링 장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서스펜션용 판스프링 장치를 개략적으로 나타내는 조립 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서스펜션용 판스프링 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서스펜션용 판스프링 장치를 개략적으로 나타내는 정면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서스펜션용 판스프링 장치를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서스펜션용 판스프링 장치는 판스프링(100), 캐리어(200), 제1연결부(300), 크로스 멤버(400), 및 제2연결부(500)를 포함한다.
판스프링(100)은 양단부가 각각 제1연결부(300)에 의해 캐리어(200)와 연결되는 것으로, 횡치형(transversal type)으로 형성된다. 판스프링(100)은 유리섬유강화플라스틱(glass fiber reinforced plastic, GFRP)를 포함하여 이루어진다. 즉 판스프링(100)은 다성분을 가진 복합재로 이루어진다. 복합재 판스프링(100)은 폴리머, 금속, 탄소, 세라믹 같은 기본 재료(matrix)에 섬유나 실 모양의 결정, 미세분산입자 등을 보강한 재료를 포함하여 이루어진다.
판스프링(100)은 유리섬유강화플라스틱(GFRP) 등의 복합재로 이루어져, 금속재 판스프링에 비해 피로파괴나 겨울철 염습 등에 의한 부식으로 인한 결함 발생이 감소되고, 경량화로 차량의 연비가 향상될 수 있다.
캐리어(200)는 판스프링(100)의 양단부에 각각 배치되는 것으로, 차량의 휠(미도시)에 장착된다. 캐리어(200)는 차량의 휠을 회전 가능하게 지지한다. 캐리어(200)의 일측(도 2 기준 하측)에는 중앙지지부(210)와 사이드지지부(220)가 형성된다.
사이드지지부(220)는 중앙지지부(210)의 좌우측에 각각 배치되는 것으로, 중앙지지부(210)와 이격되게 배치된다. 중앙지지부(210)는 이격된 복수개의 제1연결부(300)의 제1중공부(320) 사이에 삽입된다. 사이드지지부(220)는 제1중공부(320)의 외측에 배치된다. 중앙지지부(210)와 사이드지지부(220)는 제1중공부(320)에 삽입된 제1회동지지부(330)의 단부에 형성된 샤프트에 연결된다.
제1연결부(300)는 판스프링(100)의 단부와 캐리어(200)를 연결한다. 제1연결부(300)는 제1연결몸체부(310), 제1중공부(320), 제1회동지지부(330), 및 제1체결부(340)를 포함한다.
제1연결몸체부(310)는 판스프링(100)의 단부에 장착된다. 제1연결몸체부(310)는 판스프링(100)의 단부를 향해 개구되게 형성되어 판스프링(100)의 단부를 수용한다. 제1연결몸체부(310)의 개구부는 판스프링(100)의 단부의 형상에 대응되게 형성된다. 본 발명에서 제1연결몸체부(310)는 판스프링(100)의 단부와 압입 결합될 수 있다.
제1중공부(320)는 제1연결몸체부(310)의 일면에 돌출되고, 중공형으로 형성된다. 제1중공부(320)의 내경은 제1회동지지부(330)의 외경과 같거나 더 크게 형성된다. 제1중공부(320)는 제1연결몸체부(310)의 일면에 이격된 복수개로 형성된다.
본 발명에서 제1중공부(320)는 제1연결몸체부(310)의 일면에 이격된 한 쌍으로 이루어진다. 이격된 제1중공부(320) 사이에 캐리어(200)의 일측에 형성된 중앙지지부(210)가 삽입되고, 제1중공부(320)의 외측에 캐리어(200)의 사이드지지부(220)가 배치된다.
제1회동지지부(330)는 제1중공부(320)에 삽입되고, 캐리어(200)를 회동 가능하게 지지한다. 제1회동지지부(330)는 원통형으로 형성되고, 제1회동지지부(330)의 양단부에는 샤프트가 형성된다. 제1회동지지부(330)는 제1중공부(320)에 삽입되고, 제1회동지지부(330)의 샤프트에 캐리어(200)의 중앙지지부(210)와 사이드지지부(220)가 연결된다.
제1체결부(340)는 제1연결몸체부(310)와 판스프링(100)의 단부를 연결한다. 제1체결부(340)는 제1연결몸체부(310)와 판스프링(100)을 관통하는 제1볼트와, 제1볼트의 단부에 나사 체결되는 제1너트의 조합으로 이루어진다.
판스프링(100)의 폭방향을 따라 복수개의 제1체결부(340)가 제1연결몸체부(310)와 판스프링(100)의 단부를 체결한다. 따라서 복수개의 제1체결부(340)에 의해 제1연결몸체부(310)와 판스프링(100)이 안정적으로 결합된 상태를 유지할 수 있다.
크로스 멤버(400)는 판스프링(100)의 상측에 배치되고, 차량의 차체(미도시)를 지지한다. 크로스 멤버(400)는 "ㅍ"자 형상으로 형성되어 차체의 강도와 강성을 보강할 수 있다. 크로스 멤버(400)는 판스프링(100) 측을 향해 돌출된 크로스브래킷부(410)가 형성된다. 크로스브래킷부(410)는 제2연결부(500)의 제2중공부(520)에 삽입된 제2회동지지부(530)의 단부에 형성된 샤프트에 연결된다.
제2연결부(500)는 판스프링(100)과 크로스 멤버(400)를 연결한다. 제2연결부(500)는 제2연결몸체부(510), 제2중공부(520), 제2회동지지부(530), 및 제2체결부(540)를 포함한다.
제2연결몸체부(510)는 판스프링(100)의 상측에 배치된다. 제2연결몸체부(510)는 판스프링(100)의 중심부에 장착된다.
제2중공부(520)는 제2연결몸체부(510)의 양단부에 돌출되고, 중공형으로 형성된다. 제2중공부(520)의 내경은 제2회동지지부(530)의 외경과 같거나 더 크게 형성된다. 제2연결몸체부(510)의 양단부에 각각 돌출 형성된 제2중공부(520)에 제2회동지지부(530)가 각각 삽입된다. 제2중공부(520)의 양측에 각각 크로스 멤버(400)의 크로스브래킷부(410)가 배치된다.
제2회동지지부(530)는 제2중공부(520)에 삽입되고, 크로스 멤버(400)의 크로스브래킷부(410)를 회동 가능하게 지지한다. 제2회동지지부(530)는 원통형으로 형성되고, 제2회동지지부(530)의 양단부에는 샤프트가 형성된다. 제2회동지지부(530)는 제2중공부(520)에 삽입되고, 제2회동지지부(530) 양측의 샤프트에 각각 크로스 멤버(400)의 크로스브래킷부(410)가 연결된다.
제2체결부(540)는 제2연결몸체부(510)와 판스프링(100)을 연결한다. 제2체결부(540)는 제2연결몸체부(510)와 판스프링(100)을 관통하는 제2볼트와, 제2볼트의 단부에 나사 체결되는 제2너트의 조합으로 이루어진다.
판스프링(100)의 폭방향을 따라 복수개의 제2체결부(540)가 제2연결몸체부(510)와 판스프링(100)을 체결한다. 따라서 복수개의 제2체결부(540)에 의해 제2연결몸체부(510)와 판스프링(100)이 안정적으로 결합된 상태를 유지할 수 있다.
본 발명에서 제2연결부(500)는 제2연결지지부(550)를 더 포함한다. 제2연결지지부(550)는 판스프링(100)의 하측에 배치되고, 제2체결부(650)에 의해 판스프링(100)에 장착된다. 즉 판스프링(100)의 상측에 제2연결몸체부(510)가 배치되고, 판스프링(100)의 하측에 제2연결지지부(550)가 배치된 상태에서, 제2체결부(540)의 제2볼트가 제2연결몸체부(510), 판스프링(100), 제2연결지지부(550)를 관통한다. 제2체결부(540)의 제2볼트의 단부에 제2체결부(540)의 너트가 나사 체결된다.
제2연결지지부(550)는 제2연결베이스부(551)와 제2연결사이드부(553)를 포함한다. 제2연결베이스부(551)는 판스프링(100)의 하측에 배치된다. 제2연결베이스부(551)의 폭방향 길이는 판스프링(100)의 폭방향 길이와 같게 형성된다.
제2연결사이드부(553)는 제2연결베이스부(551)의 양단부에서 각각 돌출되고, 판스프링(100)의 폭방향 측면을 감싼다. 제2연결사이드부(553)가 판스프링(100)의 폭방향 측면을 감싸므로, 판스프링(100)이 폭방향으로 유동되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 구조로 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서스펜션용 판스프링 장치는 종래 기술의 차량 서스펜션용 판스프링 장치에서 로어암, 어시스트암, 트레일링암, 어퍼암, 스텝바, 코일 스프링을 삭제 또는 통합하여 단순화하여 차량의 패키지 공간을 확보하여 배터리 등의 탑재 공간을 구현하고, 차량의 중량을 감소시켜 연비를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량 서스펜션용 판스프링 장치에 의하면, 배터리를 수용할 수 있는 공간을 확보하여 전기차의 1회 충전 주행 거리(AER) 증대시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 탑승자의 공간을 확보할 수 있어, 탑승자의 승차감을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 부품 수 및 조립 공수를 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 판스프링이 유리섬유강화플라스틱 등의 복합재로 이루어져 차량의 경량화와 연비를 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다.
100: 판스프링 200: 캐리어
210: 중앙지지부 220: 사이드지지부
300: 제1연결부 310: 제1연결몸체부
320: 제1중공부 330: 제1회동지지부
340: 제1체결부 400: 크로스 멤버
410: 크로스브래킷부 500: 제2연결부
510: 제2연결몸체부 520: 제2중공부
530: 제2회동지지부 540: 제2체결부
550: 제2연결지지부 551: 제2연결베이스부
553: 제2연결사이드부

Claims (8)

  1. 판스프링;
    상기 판스프링의 단부 측에 배치되고, 차량의 휠에 장착되는 캐리어;
    상기 판스프링과 상기 캐리어를 연결하는 제1연결부;
    상기 판스프링의 상측에 배치되고, 차량의 차체를 지지하는 크로스 멤버; 및
    상기 판스프링과 상기 크로스 멤버를 연결하는 제2연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 서스펜션용 판스프링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1연결부는,
    상기 판스프링의 단부에 장착되는 제1연결몸체부;
    상기 제1연결몸체부의 일면에 중공형으로 형성되는 제1중공부;
    상기 제1중공부에 삽입되고, 상기 캐리어를 회동 가능하게 지지하는 제1회동지지부; 및
    상기 제1연결몸체부와 상기 판스프링을 연결하는 제1체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 서스펜션용 판스프링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1연결몸체부는 상기 판스프링의 단부를 향해 개구되게 형성되어 상기 판스프링의 단부를 수용하는 것을 특징으로 하는 차량 서스펜션용 판스프링 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1중공부는 상기 제1연결몸체부의 일면에 복수개로 이격되게 배치되고,
    상기 캐리어의 일측은 복수개의 상기 제1중공부 사이에 삽입되는 것을 특징으로 하는 차량 서스펜션용 판스프링 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2연결부는,
    상기 판스프링의 상측에 배치되는 제2연결몸체부;
    상기 제2연결몸체부의 양단부에 중공형으로 형성되는 제2중공부;
    상기 제2중공부에 삽입되고, 상기 크로스 멤버를 회동 가능하게 지지하는 제2회동지지부; 및
    상기 제2연결몸체부와 상기 판스프링을 연결하는 제2체결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 서스펜션용 판스프링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2연결부는,
    상기 판스프링의 하측에 배치되고, 상기 제2체결부에 의해 상기 판스프링에 장착되는 제2연결지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 서스펜션용 판스프링 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2연결지지부는,
    상기 판스프링의 하측에 배치되는 제2연결베이스부; 및
    상기 제2연결베이스부의 단부에서 돌출되고, 상기 판스프링의 폭방향 측면을 감싸는 제2연결사이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 서스펜션용 판스프링 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 판스프링은 유리섬유강화플라스틱(glass fiber reinforced plastic, GFRP)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 서스펜션용 판스프링 장치.
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