KR101745320B1 - 스프링 댐핑 요소 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직 하중 방향과 수평 하중 방향에서 다른 스프링 상수를 갖는 스프링-댐핑 요소(1)에 관한 것으로, 여기서 스프링-댐핑 요소는 수직 방향으로 주 스프링력을 전달하고 수평 방향으로 가이딩력을 실질적으로 전달하며, 탄성 중합체 스프링(2)과 강 스프링(3)은 평행하게 동일한 중심을 가지고 작동하고 스프링에 의해 지지되지 않는 질량체와 스프링에 의해 지지되는 질량체 사이에 배열되어 일 스프링이 타 스프링을 둘러싸며, 스프링-댐핑 요소의 스프링 운동이 수직 방향에서 유압 댐핑을 받도록, 탄성 중합체 스프링이 유압 매체(5) 로 충전된 체적을 댐핑 채널(11)을 갖는 분리 요소에 의해 연결된 두 개의 작동 챔버(9, 10)로 나눈다.

Description

스프링 댐핑 요소 {SPRING DAMPING ELEMENT}
본 발명은 수직 하중 방향 및 수평 하중 방향에서 다른 스프링 상수들을 갖는 스프링-댐핑 요소에 관한 것으로, 여기서 스프링-댐핑 요소는 주 스프링력들을 수직 하중 방향으로 전달하고 가이딩력(guiding forces)을 수평 방향으로 실질적으로 전달한다. 스프링에 의해 지지된 질량체와 스프링에 의해 지지되지 않은 질량체의 사이에 수직 방향으로만 배열된 중량 지지용 강 스프링, 즉 매끄러운(smooth) 스프링 변형을 위해 거의 선형 스프링 특성을 갖는 강 스프링을 나타내며, 이것은 실질적으로 그리고 낮은 정지 강성과 관계없이 어떠한 상당한 수평 방향의 스프링 상수 또는 가이드 특성도 보여주지 않는다.
EP 1 500 846 A1는 한 유형의 스프링-댐핑 요소를 제시하며, 이 청구 대상은 고무 스프링과 강 스프링이 열로 배열되어 있는 유체-충전 마운트에 관한 것이다. 스프링-댐핑 요소는 두 개의 댐핑 장치로 이루어진 댐핑 요소를 구비하고, 여기서 하나의 환상 간극과 다른 하나의 유체 댐핑 판은 관통 흐름/주위 흐름이 된다. 그 마운트는 매달려 있는 고정물의 매우 높은 스프링력에 잘 적용될 수 있고 그래서 측 방향, 거의 수평한 충격에 대한 저항력을 나타내지만, 인-라인 배열로 의해 아주 큰 높이를 보이며, 항상 고무 스프링을 주(primary) 지지 스프링으로 채용하고 강 스프링을 과부하 세이프 가이드로 채용하므로, 이 지지 거동을 결정하는 것은 항상 고무 스프링의 온도 의존성 스프링 특성이다.
그러므로, 본 발명은 스프링-댐핑 요소를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이 스프링-댐핑 요소는 수직 방향에서 그리고 안정한 서스펜션용의 유연하고 온도 무의존성의 스프링 특성에서, 수직 방향의 댐핑을 보여주고 동시에 수평 방향으로 강성이고 견고한 거동을 보이며, 이 스프링-댐핑 요소는 또한 거의 설치 공간을 필요로 하지 않고 마모가 없이 작동하며 긴 수명을 보여준다.
이 문제는 주요한 청구항의 특징에 의해 해결된다. 추가로 유리한 개량은 종속 청구항에 제시된다.
그래서, 탄성 중합체 스프링과 강 스프링은 평행하고 동일한 중심을 가지고 작동하고, 스프링에 의해 지지되지 않은 질량체와 스프링에 의해 지지된 질량체 사이에 배열되어, 하나의 스프링이 다른 스프링을 둘러싼다. 그래서, 탄성 중합체 스프링은 유압 매질 충전 체적을 두 개의 작동 챔버들로 세분하며, 이 작동 챔버들은 댐핑 채널 또는 쓰로틀 횡단면을 구비한 분리 요소에 의해 연결되어 있다. 탄성 중합체 스프링들은 평행하게 배열되어 있고 작동 챔버들은, 스프링-댐핑 요소의 스프링 운동이 유압 댐핑의 수직 방향으로 종속되도록, 배열된다.
그러므로, 강 스프링은 문제점에서 기재된 바와 같이, 원활한 스프링 거동을 위한 수직 부하에서 운동 특성을 제공한다. 또한 강 스프링은 온도와 무관하게 작동한다.
그래서, 탄성 중합체 스프링은 틀에 부어 만들어져 있어, 아주 부드러운 수직 스프링 특성이 제공되고 수평 방향으로 견고하게 구성되어 수평 거동을 확실하게 가능하게 한다.
댐핑 채널 또는 쓰로틀 횡단면을 구비한 분리 요소에 의해 연결된 두 작동 챔버들이 만들어지도록, 유압 매질 충전 체적내의 탄성 중합체 스프링의 조립체는 모든 적용의 경우에 진동수-의존적으로 적응될 수 있는 필요한 댐핑을 제공한다.
발명에 따른 특히 캠팩트하게 구성되고 모든 이들 통합된 기능들을 위해 최소의 설치공간이 요구되는 스프링-댐핑 요소의 추가적인 바람직한 개량은, 강 스프링은 코일 스프링으로 설계되어 질량체들 중 하나와 연결된 유압 매체를 갖는 포트형상 용기를 둘러싸고, 여기서 탄성 중합체 스프링은 환상 스프링으로서 내부 용기 벽과, 용기의 중심으로 연장하는 스터드 사이에 배열되고 또한 질량체들중 다른 하나의 연결부와 연결된다는 점에 있다.
또 하나의 바람직한 구조는 스터드는 분리 요소로서 설계되고 댐핑 채널 또는 쓰로틀 횡단면을 구비하는 점에 있다. 이를 통해, 기능의 현재 부품들에의 또 하나의 통합이 이루어진다.
또 하나의 유리한 구조는 스터드는 하나 또는 몇 개의 그루우브, 예를 들면 나사선 형상 그루우브를 가지며 포트형상 용기의 구역 내에 제공되며 그루우브는 집어넣어진 스터드상에 있으며 홀들을 구비한 슬리브에 의해 덮혀 있어 댐핑 채널이 형성된다는 점에 있다. 이러한 쓰로틀 채널이 쉽게 제조될 수 있다. 물론, 어떠한 임의 형태도 그루우브, 및 나선형 그루우브에 의한, 예를 들면 스터드내로 하나의 형상으로 된 하나 또는 몇 개의 세로 방향 그루우브들에 의한 채널 형태로 쉽게 제조될 수 있으며, 이 세로 방향 그루우브들은 경계 그루우브로 끝난다.
구조적인 조건들에 근거하여 예를 들면 섀시들에서의 또 하나의 유리한 및 적절한 개량은 스터드는 스프링에 의해 지지된 질량체에 연결되고 포트형상 용기는 스프링에 의해 지지되지 않은 질량체에 연결된다는 점이다.
또 하나의 유리한 개량은 포트형상 용기는 뚜껑, 특히 가요성 밀봉부재로 덮혀 있다는 점에 있다. 이것은 유압 매체의 오염을 없애고 또한 단순한 정비를 가능케 한다.
또 하나의 유리한 개량은 탄성 중합체 스프링이 링 형상 고무 스프링이고, 스터드에서의 링형상 고무 스프링의 링 두께는 용기 벽에서 보다 더 크며 따라서 중앙 구멍을 가진 원판과 거의 같다는 점이다. 이 때문에, 스터드는 확실하게 안정화되고 기울어질 수 없다.
또 하나의 유리한 개량은 탄성 중합체 스프링은 고무 및 금속 링들로 이루어진 층 스프링이고, 그래서 경화된 고무 및 금속 링들로 구성된 교번하는 링들로 이루어진다는 점이다. 이것을 통해, 강성 차이는 수직 및 수평 방향, 즉 측 방향에서 적용 예에 맞게 조절될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 운반체용 스프링-댐핑 요소는 차량, 특히 레일 차량에 특히 적용될 수 있으며, 여기서 큰 하중들은 스프링에 의해 지지되어야 하고, 곡선이동 및 협소한 레일 반경에서 안정된 측부 가이드가 아주 중요하다.
실시예를 통하여 본 발명은 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 수직 하중 방향과 수평 하중 방향에서 다른 스프링 상수를 갖는 본 발명에 따른 스프링-댐핑 요소(1)를 보여준다.
스프링-댐핑 요소(1)는 수직 하중 방향으로 주 스프링력(primary spring forces)을 전달하고 수평 하중 방향으로 실질적으로 가이딩력(guiding forces)을 전달한다.
스프링-댐핑 요소는 두 개의 스프링, 즉 탄성 중합체 스프링(2) 및 강 스프링(3)을 나타낸다. 강 스프링(3)은 환상 스프링으로서 설계되며 유압 매체(5)를 가진 포트형상 용기(4)를 둘러싸며, 이 포트형상 용기는 그의 하부의 연결부(6)에서, 레일 차량의 탄성 중합체 스프링(2)과 강 스프링(3)에 의해 지지되지 않은 질량체보다 더 가까운 여기에 도시되지 않은 휠 캐리어에 연결된다. 탄성 중합체 스프링(2)는 링 스프링으로서, 용기(4)의 내벽과 용기(4) 내로 동일한 중심으로 연장하는 스터드(7) 사이에 배열되고, 연결부(8)에서, 여기에 또한 도시되지 않은 탄성 중합체 스프링(2)과 강 스프링(3)에 의해 지지되는 질량체보다 더 가까운 레일 차량의 섀시 프레임에 연결된다.
탄성 중합체 스프링(2)는 수평 방향에서보다 수직 방향에서 훨씬 더 낮은 스프링 상수를 보이며, 스프링 상수는 또한 수직 방향에서 이 경우에 두 연결부(6 및 8) 사이에 고정된 강 스프링(3)의 스프링 상수보다 훨씬 더 낮다.
탄성 중합체 스프링(2)과 강 스프링(3)은 그러므로 탄성 중합체 스프링(2)과 강 스프링(3)에 의해 지지되지 않는 질량체와 탄성 중합체 스프링(2)과 강 스프링(3)에 의해 지지되는 질량체 사이에 평행하게 배열되고 또한 동일한 중심에 배열되어, 강 스프링은 포트형상 용기(4)와 탄성 중합체 스프링(2)을 둘러싼다.
탄성 중합체 스프링(2)는 포트형상 용기(4)의 유압 매체 충전 체적을 두 작동 챔버(9 및 10)로 세분하며, 그것들은 - 탄성 중합체 스프링 이외에 - 이들 작동 챔버사이에 추가 분리 요소로서 구성된 스터드(7)에 의해, 스터드(7) 내에 형성된 댐핑 채널(11)과 서로 연결된다. 댐핑 채널(11)은 쓰로틀 횡단면을 나타내며, 댐핑 채널에 걸쳐서 유압 매체(5)는 여기저기로 흐를 수 있는 작동 채널들 사이에서 소진되면서, 댐핑이 일어난다. 그러므로, 스프링-댐핑 요소의 스프링 운동은 수직 방향으로 유압 댐핑을 받도록 탄성 중합체 스프링(2) 및 작동 챔버들(9 및 10)이 배열되어 있다.
댐핑 채널(11)은 몇 개의 여기에 상세하게 도시되지 않은 세로 방향 그루우브들에 연결된 스터드(7)의 표면에 제공된 몇 개의 주변 그루우브들로 이루어진다. 그루우브들은 집어 넣어진 스터드에 걸쳐 있으며 홀들을 구비한 슬리이브(12)로 덮여 있어서, 연결된 댐핑 채널(11)이 형성된다.
포트형상 용기(4)는 가요성 밀봉 부재(13)로 덮여있다.
탄성 중합체 스프링(2)는 여기서 고무 링과 금속 링으로 이루어진 층 스프링으로 구성된다. 금속 링과 고무 링은 서로 고무의 경화에 의해 연결된다.
(부품 명세 부분)
1 스프링-댐핑 요소
2 탄성 중합체 스프링
3 강 스프링
4 포트형상 용기
5 유압 유체
6 연결부
7 스터드
8 연결부
9 작동 챔버
10 작동 챔버
11 댐핑 채널
12 슬리이브
13 밀봉 부재

Claims (10)

  1. 수직 하중 방향과 수평 하중 방향에서 다른 스프링 상수를 갖는 스프링-댐핑 요소(1)로서, 여기서 스프링-댐핑 요소는 수직 방향으로 주 스프링력을 전달하고 수평 방향으로 가이딩력을 실질적으로 전달하며,
    - 탄성 중합체 스프링(2)과 강 스프링(3)에 의해 지지되지 않는 질량체와 탄성 중합체 스프링(2)과 강 스프링(3)에 의해 지지되는 질량체 사이에 배열되며, 수평 방향에서보다 수직 방향에서 더 낮은 스프링 상수를 갖는, 탄성 중합체 스프링(2), 및
    - 상기 지지되지 않는 질량체와 상기 지지되는 질량체 사이에 배열되고, 수직 방향에서만 하중을 받는, 강 스프링(3)을 가지며,
    - 탄성 중합체 스프링(2)과 강 스프링(3)은, 평행하게 동심으로 작용하는 상기 탄성 중합체 스프링(2)과 강 스프링(3)에 의해 지지되지 않는 질량체와 상기 지지되는 질량체 사이에 배열되어, 강 스프링(3)이 탄성 중합체 스프링(2)을 둘러싸며,
    - 탄성 중합체 스프링(2)이 유압 매체(5)로 충전된 체적을 댐핑 채널(11) 또는 쓰로틀 횡단면을 갖는 분리 요소에 의해 연결된 두 개의 작동 챔버(9, 10)로 분할하며,
    - 스프링-댐핑 요소의 스프링 운동이 수직 방향에서 유압 댐핑을 받도록, 탄성 중합체 스프링(2) 및 작동 챔버들(9, 10)이 배열되는
    것을 특징으로 하는,
    스프링-댐핑 요소.
  2. 제 1 항에 있어서,
    강 스프링(3)은 코일 스프링으로 설계되고, 상기 질량체들 중 하나와 연결된 유압 매체(5)를 갖는 포트형상 용기(4)를 둘러싸며, 탄성 중합체 스프링(2)은 환상 스프링으로서 내부 용기 벽과 용기의 중심으로 연장하는 스터드(7) 사이에 배열되고 또한 상기 질량체들 중 다른 하나의 질량체의 연결부와 연결되는,
    스프링-댐핑 요소.
  3. 제 2 항에 있어서,
    스터드(7)는 분리 요소로서 설계되고 댐핑 채널(11) 또는 쓰로틀 횡단면을 구비하는,
    스프링-댐핑 요소.
  4. 제 3 항에 있어서,
    스터드(7)는 하나 또는 몇 개의 그루우브를 가지고, 포트형상 용기(4)의 구역내에 제공되며, 그루우브들은 집어 넣어진 스터드 상에 있으며 홀들을 구비한 슬리이브(13)에 의해 덮혀 있어, 댐핑 채널(11)을 형성하는,
    스프링-댐핑 요소.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    스터드(7)는 상기 지지되는 질량체에 연결되고, 포트형상 용기(4)는 상기 지지되지 않는 질량체에 연결되며, 여기서 연결을 위하여 연결부(6, 8)가 제공되는,
    스프링-댐핑 요소.
  6. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    포트형상 용기(4)는 뚜껑으로 덮여있는,
    스프링-댐핑 요소.
  7. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    탄성 중합체 스프링(2)은 고무 스프링인,
    스프링-댐핑 요소.
  8. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    탄성 중합체 스프링(2)은 고무 및 금속 링들로 이루어진 층 스프링인,
    스프링-댐핑 요소.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 스프링-댐핑 요소를 갖는,
    차량용 섀시.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 스프링-댐핑 요소를 갖는,
    레일 차량.
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