KR890003100B1 - 섬유 강화 복합재료 판스프링의 체결장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

섬유 강화 복합재료 판스프링의 체결장치

제1도는 본 발명의 일실시예에 의한 섬유 강화 복합재료 판스프링 체결장치의 체결 설치 상태를 보인 전체 사시도.

제2도는 본 발명의 일시시예에 의한 섬유 강화 복합재료 판스프링 체결장치의 구성을 보인 분해사시도.

제3도는 본 발명의 일실시예에 의한 섬유 강화 복합재료 판스프링 체결장치가 차량의 액슬과 체결된 상태를 보인 평면도.

제4도는 제3도의 A-A선 단면도.

제5도는 제3도의 B-B선 단면도.

제 6도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 섬유 강화 복합 재료 판스프링 체결장치가 스프링 아이 부분에 적용되는 상태를 보인 분해사시도.

제7도는 제6도에 의한 섬유강화 복합재료 판스프링 체결장치가 결합된 상태의 측면도.

제8도는 제6도에 의한 섬유 강화 복합재료 판스프링 체결장치가 결합된 상태의 평면도.

제9도는 제8도의 C-C선 단면도.

제10도는 제8도의 D-D선 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 판스프링 1a, 1a' : 표면

2, 2' : 오목부 10 : 고무패드

20 : 금속지지부재 21 : 윗덮개부재

21' : 아랫덮개부재 21a, 21'a : 평면부

21b, 21b' : 플랜지부 21c, 21'c : 단부

24, 24' : U-보울트 30 : 부착부재

41, 41' : 측면부재 43, 43' : 체결편

44, 44' : U-보울트

본 발명은 섬유 강화 복합재료(FRP)로 제작되는 판스프링을 주변 부품 또는 구조물에 클램핑하는 섬유 강화 복합재료 판스프링의 체결장치에 관한 것이다. 섬유 강화 복합재료를 판스프링은 차량등의 현가장치에 사용될 수 있으며, 판스프링을 구성하는 강화 섬유는 유리섬유, 탄소섬유 또는 이들 두가지를 병용하여 하이브리드(hybrid)형태로 사용할 수 있고, 매트릭스로는 에폭시등의 합성수지를 사용할 수 있다.

이와같은 섬유강화 복합재료 판스프링은 예를들어 자동차의 액슬 및 차체와 체결함에 있어서는 그 판스프링의 특성 즉, 섬유강화 복합재료가 가지는 특성으로 인하여, 기존의 철강재 판스프링에서와 같은 체결방식을 그대로 적용하기는 어렵다. 따라서, 종래에는 섬유강화 복합재료 판스프링을 상기 부품 및 구조물과 체결함에 있어서, 그 판스프링의 본체의 체결부에 구멍을 뚫고 볼트나 리벳등을 사용하여 금속의 핏팅(fitting)을 판스프링 본체에 클램핑하는 방법들이 제안 사용되고 있었다.

그러나, 섬유 강화 복합재료 판스프링을 구성하고 있는 강화 섬유들의 모두 또는 대부분은 그 판스프링에 작용하는 하중을 효과적으로 지탱할 수 있도록 하기 위하여 판스프링의 길이 방향을 따라 배열되고 있으므로, 이러한 이방향 복합재료(unidirectional composites)는 전단강도가 대단히 약하기 때문엥 판스프링에 구멍을 뚫게되면 강화섬유를 손상시키는 결과를 갖게되고, 이에 볼트 도는 리벳등을 사용하여 금속의 피팅과 체결할 경우, 그 구명 주위에서 전단파괴가 쉽게 발생할 수 있는 위험성이 상존하게 될 뿐만 아니라, 그 체결 강도가 현저히 저하되는 등의 결함과 문제점이 있었다.

본 발명의 주목적은 상기한 바와같은 결함과 문제점을 갖지 않는 섬유강화 복합재료 판스프링의 체결장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 섬유 강화 복합재료 판스프링 본체에는 전혀 손상을 주지 않으며 그 체결부위의 강도를 높일 수 있는 섬유 강화 복합재료 판스프링의 체결장치를 제공함에 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 판스프링 체결장치는 다음과 같이 구성된다.

주위의 부품 또는 구조물과 체결되는 섬유강화 복합재료 판스프링의 체결부에 양측에 원호상 오목부가 상호 대향되게 형성되고 이들 오목부에는 각 오목부에 대응하는 곡면을 가지는 고무 패드와 금속 지지부재로 감싸여지며 그 금속 지지부재가 별도의 체결수단에 의하여 상기 부품 또는 구조물과 체결된다.

이와같이 체결되는 본 발명에 의한 판스프링 체결장치에 있어서는 판스프링 본체에는 전혀 손상을 주지 않게되므로 일방향 복합재료로 된 강화섬유에 대한 전단 파괴의 우려를 배제할 수 있게 된다.

더우기, 본 발명에 의한 체결장치는 판스프링의 체결부에 형성된 오목부가 그와 대응하는 곡면부를 가진 금속 지지부재에 의하여 견고하게 감싸여진 상태에서 그 지지부가 주위의 부품 및 구조물과 체결되므로, 체결된 판스프링이 그 길이 방향으로 요동됨을 방지하여 그 체결상태를 보다 안정되고 확실하게 보지할 수가 있다.

본 발명의 전기한 목적 및 그 이외의 목적과 특징은 일예로서 도시한 첨부 도면엥 의하여 서술된 다음의 설명을 고려함으로써 더욱 상세하게 이해할 수 있을 것이다.

제1도 내지 제5도는 본 발명에 의한 섬유 강화 복합 재표 판스프링의 체결장치가 차량의 부품 또는 구조물인 액슬이나 차체에 체결되는 일 실시예를 나타낸 것으로 이에 도시된 바와같이, 소정형상 및 규격으로된 섬유강화 복합재료 판스프링(1)의 체결부 즉, 그 중간부 및 양단부에는 일정곡률을 갖는 원호상 오목부(2)(2')가 각 체결부의 양측변부에 상호 대향되게 형성되어 있거, 이들 오목부(2)(2')가 형성된 판스프링(1)의 체결부부 주위에는 고무패드(10)가 씌워지며, 그 외측부는 금속 지지부재(20)로 감싸여진다. 상기한 금속 지지부(20)는 윗덮개부재(21)와 아랫덮개부재(21')로 이루어지고, 이들 윗덮개 부재(21)와 아랫덮개부재(21')는 상기 고무패트(10)가 씌워진 판스프링(1)체결부의 상면과 하면을 각각 감싸는 평면 지지부(21a)(21'a)와 그 판스프링(1) 체결부 측면의 오목부(2)(2')외측을 감싸도록 평면 지지부(21a)(21'a)와 플랜지부(21b)(21'b)는 판스프링(1)의 각 오목부(2)(2')에 대응하는 곡률을 갖도록 원호상으로 만곡되어 있다.

이때에 상기 판스프링(1) 및 상, 하 덮개부재(21)(21')의 오목부(2)(') 및 만곡부가 가지는 폭과 길이는 판스프링(1)에 작용되는 하중 조건에 따라 적절히 선택될 수가 있다.

상기와 같이 구성된 윗덮개부재(21)와 아랫덮개부재(21')의 평면 지지부재(21a)(21'a)외면 즉, 윗덮개부재(21)의 상면과 아랫덮개부재(21')의 하면 양측에는 일정크기를 가지는 U-보울트 고정부재(22)(22'),(23)(23')가 용접 또는 다른 기계적인 접합방법으로 각기 고정되어 있어, 이들 각 고정부재(22)(22'), (23)(23')는 윗덮개부재(21)와 아랫덮개부재(21')의 폭방향을 따라 일정거리를 두고 상호 평행하게 설치되어 있다.

이와같이된 윗덮개부재(21)의 평면지지부(21a)상면에는 자동차의 부품 또는 구조물에 해당하는 원관형 부착부재(30)의 일측주면이 접촉된 상태에서 2개가 1쌍으로된 통상의 U-보울트(24)(24')와 너트(25)(25')에 의하여 체결고정되는바, 상기한 각 U-보울트(24)(24')그 그 만곡부가 원관형 부착부재(30)의 상측 주면에 걸쳐질 수 있도록 상부에서 하부로 끼워진 상태에서 각 U-보울트(24)(24')의 단부가 판스프링(1)의 체결부를 감싸고 있는 상기 윗덮개부재(21) 상부의 고정부(22)(22') 양단부와 아랫덮개부재(21') 하부의 고정 부재(23)(23') 단부에 각각 형성된 체결공(23a)(23'a)을 통해서 각기 삽입된 후, 하부로 관출되는 각 U-보울트(24)(24')의 단부에 너트(25)(25')를 체결함으로써 판스프링(1)과 부착부재(30)간의 체결이 이루어지게 한 것이다.

이때에 상기와 같이 체결되는 판스프링(1)의 체결부위가 그 판스프링(1)의 중간부에 해당하고 원관형 부착부재(30)가 자동차의 부품인 액슬일 경우에는 상기 제1도에서와 같이 그 부착부재(30)가 바로 액슬이 되고, 또한 판스프링(1)의 체결부위가 그 양단부이고 이들이 연결되는 부위가 구조물인 차체(31)일 경우에는 그 부착부재(30)는 판스프링(1)의 아이(eye)를 이루게 된다.

또한, 상기와 같이하여 판스프링(1)의 길이방향을 따라 체결고졍되는 지지부재 즉, 윗덮개부재(21)와 아랫덮개부재(21')의 양단부 즉, 판스프링(1)이 노출되는 길이방향 각 단부(21c)(21'c)는 판스프링(1)의 변위시 판스프링(1)의 상, 하 표면(1a)(1a')이 상기 각 단부(21c)(21'c)에 접촉됨에 따른 손상을 방지할 수 있게 하기 위하여 판스프링(1)의 표면(1a)(1a')에 대하여 약 20˚정도의 경사도를 갖도록 외향 절곡되어 있다.

제1도의 도면중 미설명 부호 32 및 33은 상기 판스프링(1) 양단의 스프링 아이부에 해당하는 부착부재(30)와 차체(31)에 설치된 행어간의 연견을 위하여 사용되는 새클링크를 보인 것이고, 34는 자동차의 뒷바퀴를 보인 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명에 의한 강화섬유 복합재료 판스프링의 체결장치는 판스프링(1) 몸체에 구멍을 뚫지 않고 판스프링(1)의 체결부에 형성된 오목부(2(2')를 부착부재(30)와 연결 고정되는 금속지지부재(20) 즉, 상, 하 덮개부재(21)(21')가 감싸도록 체결되게 하여 판스프링(1)을 구성하는 강화섬유의 배열조직에 전혀 손상을 주지 않고 판스프링(1)과 부착부재(30)를 체결할 수 있게 되므로 그 체결부위에서 야기될 수 있는 전단파괴의 발생요인을 배제할 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 상기와 같이 테결되는 판스프링(1)은 그 오목부(2)(2')가 그와 대응하는 곡률을 갖도록 만곡된 상, 하 덮개 부재(21)(21')의 플랜지부(21b)(21'b)에 의하여 그 체결부가 판스프링(1)의 길이방향으로 요동되는 것을 방지할 수 있게됨과 아울러, 고무패드(10)와 상, 하 덮개부재(21)(21')사이의 마찰력에 의하여판스프링(1)과 덮개부재(21)(21')간의 체결력을 높일 수 있게 되므로, 그 체결부의 체결강도를 확실하고 안정되게 유지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 이와같이 하여 체결 접촉되는 상, 하덮개부재(21)(21')의 평면 지지부(21a)(21'a)양단부는 판스프링(1)의 상, 하표면(1a)(1'a)에 대하여 소정 경사도를 갖도록 외향 절곡되어 있으므로, 판스프링(1) 변위시 판스프링(1)의 표면(1a)(1'a)과 덮개부재(21)(21')단부간의 접촉에 따른 손상을 방지할 수가 있게 된다.

한편, 제6도 내지 제10도에서는 예를들어 소형 자동차의 경우에서와 같이 원통형 부착부재(30)와 판스프링(1)간에 판스프링(1)의 길이방향으로 작용되는 힘이 크지 않을 경우, 판스프링(1) 아이부분의 핏팅에 적용되는 다른 실시예를 보인 것으로, 여기에서는 상기의 일실시예에서와 같이 판스프링(1)의오목부(2)(2') 전체를 금속 지지부재(20)인 상, 하 덮개부재(21)(21')로 감싸는 대신에, 판스프링(1)의 아이부분엥 해당하는 체결부위의 측면의 오목부(2)(2')에만 이들과 동일한 곡률을 갖는 만곡 판체상 측면 지지부재(41)(41')(이하, 측면 부재라 칭함)로 감싸여지는 체결 방식이 나타나 있다.

상기한 측면부재(41)(41')는 판스프링(1)의 체결부의 두께와 대략 같은 폭을 가지고 고무패드(10)로 감싸인 판스프링(1)의 양 오목부(2)(2')에 그 길이방향을 따라 평행하게 설치되며, 각 측면부재(41)(41')의 양측 상, 하단부에는 볼울트공(42)이 처공된 체결편(43)(43')상호 대향되게 돌출형성되어 있어 이들 상, 하 체결편(43)(43')을 통하여 각기 체결되는 2개 1조의 U-보울트(44)(44') 및 너트(45)(45')에 의하여 판스프링(1)과 측면부재(41)(41')가 선체결된다.

또한 이와같이 체결되는 각 측면부재(41)(41')의 중간 상단부에는 판스프링(1)의 아이에 해당하는 부착부재(30)의 하측 주면부가 삽입 접촉될 수 있는 원호상 지지턱(46)(46')이 각기 돌출 형성되어 있고, 그 반대측 즉, 측면부재(41)(41')중간 하단부에는 다른 2개의 U-보울트(24)(24')가 체결되는 브래키트(47)(47')가 일정거리를 두고 외향절곡 형성되어 있어, 상기 지지턱(46)(46')에 얹혀지는 부착부재(30)의 상부에서 하부로 체결되는 U-보울트(24)(24')단부가 상기 브래키트 (47)(47')에 끼워져 너트(25)(25')로 고정됨으로써 부착부재(30) 즉, 판스프링(1)의 아이를 체결고정할 수 있게 되는 것으로, 상기한 부찹부재(30)와 양 측면부재(41)(41')의 지지턱(46)(46')간의 체결은 U-보울트(24)(24')와 그 U-보울트(24)(24')의 고정을 위한 브래키트(47)(47') 및 너트(25)(25')에 의한 체결방식을 생략하고 지지턱(36)(36')과 부착부재(30)간의 접촉부를 직접 용접하는 방법으로 부착부재(30)와 양 측면부재(41)(41')를 결합할 수도 있다.

이와같은 다른 실시예에 의한 체결장치의 작용효과는 상기한 일실시예와 유사하나, 금속지지부재(20)인 양측면부재(41)(41')의 중간부에 부착부재(30)의 유동을 방지하기 위한 지지턱46((46')과 브래키트(47)(47')가 일체로 형성되어 있으므로 별도의 고정부재(22)(22')(23)(23')의 사용이 배제될 수 있으며, 또한 이들 측면부재(41)(41')와 부착부재(30)의 지지턱(36)(36')을 직접 용접할 수 있게함으로써 U-보울트(24)(24')와 너트(25)(25') 및 브래키트(47)(47')등의 부품을 생략하여 판스프링(1)의 아이부위의 체결구조를 보다 단순화할 수 있게 된다.

상술한 바와같은 본 발명에 의한 섬유강화 복합재료 판스프링 체결장치는 전단강도가 약한 판스프링과 주위의 부품 또는 구조물에 해당하는 부착부재를 체결함에 있어서, 판스프링의 몸체에 체결용 구멍을 뚫고 볼트 또는 리벳등을 사용하여 금속의 피팅과 체결하는 대신에, 판스프링의 체결부에 상호 대향되는 오목부를 각기 형성하는 한편, 그 판스프링이 상기 오목부에 대응하는 곡률을 갖는 금속 지지부재 즉, 만곡 플랜지부를 가진 상, 하 덮개부재 또는 만곡 측면부재에 의하여 부착부재에 의하여 부착부재와 체결 고정되게 구성한 것이므로, 판스프링을 구성하는 강화섬유의 배열조직에 전혀 손상을 주지 않고 판스프링과 체결부재간의 체결이 이루어질 수 있게 됨으로써, 그 판스프링체결부에서 전혀 손상을 주지 않고 판스프링과 체결부재간의 체결이 이루어질 수 있게 됨으로써, 그 판스프링체결부에서 발생될 수 있는 전단파괴의 우려를 배제할 수 있게됨과 아울러, 판스프링과 지지부재 및 부착부재간의 체결력을 보다 확실하고 안정되게 보지할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 섬유강화 복합재로 판스프링(1)을 주위의 부품 또는 구조물인 원관형 부착부재(30)와 U-보울트(24)(24')로 체결함에 있어서, 상기 파스프링(1)의 체결부위 양측변부에 상호 대향되는 원호상 오목부(2)(2')를 형성하고, 이를 그와 대응하는 곡률의 지지면을 가지는 금속지지부재(20)로 둘러 쌈과 아울러 그 금속지지부재(20)와 부착부재(30)를 상기 U-보울트(24)(24')로 체결고정함을 특으로하는 섬유 강화 복합재료 판스프링의 체결장치.
2. 제1항에 있어서 상기 금속지지부재(20)는 윗덮개부재(21)와 아랫덮개부재(21')로 구성되고 이들 덮개부재(21)(21')의 절곡플랜지부(21b)(21'b)와 간은 곡률을 가진것을 특징으로하는 섬유 강화 복합재료 판스프링의 체결장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 금속 지지부재(20)가 판스프링(1)의 오목부(2)(2')와 같은 곡률을 가지는 측면부재(41)(41')로 구성되고, 그 측면부재(41)(41')의 체결편(43)(43')을 통하여 체결되는 U-보울트(44)(44')로 판스프링(1)과 체결됨을 특징으로하는 섬유 강화 복합재료 판스프링의 체결장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 윗덮개부재(21)와 아랫덮개부재(21')의 각 평면부(21a)(21'a)양단부(21a)(21'c)가 판스프링(1)의 상, 하 표면(1a)(1a')에 대하여 약 20℃정도의 경사도를 가지고 외향 절곡됨을 특징으로 하는 섬유 강화 복합재료 판스프링의 체결장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 스프링본체(1)의 오목부(2)(2')금속지지부재(20)사이에는 고무패드(10)가 개재됨을 특징으로하는 섬유 강화 복합재료 판스프링.

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