KR102174834B1 - 자동차 휠 서스펜션용 스프링 장치 - Google Patents

자동차 휠 서스펜션용 스프링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 휠 서스펜션용 스프링 장치(10)에 관한 것으로, 섬유 강화 플라스틱으로 이루어진 제 1 판 스프링(11)과 섬유 강화 플라스틱으로 이루어진 제 2 판 스프링(12)을 포함한다. 제 2 판 스프링(12)은 제 1 판 스프링(11)보다 짧고, 제 1 판 스프링(11)과 함께 V형 구조를 형성하며, 상기 V형 구조는 V형상의 병합 단부들의 영역에 차체즉 지지를 위한 제 1 고정 장치(13)를 갖고, 제 1 판 스프링(11)의 V형상의 자유 단부에는 휠측 지지를 위한 제 2 고정 장치(14)를 갖고, 제 2 판 스프링(12)에 차체측 지지를 위한 제 3 고정 장치(15)를 갖는다.

Description

자동차 휠 서스펜션용 스프링 장치
본 발명은 자동차 기술 분야 및 이 경우에 특히 섬유 강화 플라스틱으로 이루어진 제 1 판 스프링을 포함하는 자동차 휠 서스펜션용 스프링 장치에 관한 것이다.
전술한 방식의 스프링 장치는 DE 32 43 434 A1호에 자동차의 후차축과 관련해서 공개되어 있다. 섬유 강화 플라스틱으로 이루어진 판 스프링은 가로방향 제어 암의 방식으로 차량 가로 방향으로 휠 캐리어로 연장되고, 차체 측으로는 금속으로 이루어진 고정된 축 캐리어에 대해 고정된다.
또한, DE 10 2013 209 648 A1호는 자동차 휠 서스펜션에서 섬유 강화 플라스틱으로 이루어진 곡선형 스프링의 사용을 개시한다.
차체의 지지를 위해 및/또는 경우에 따라서 휠 가이드를 위해서도 휠 서스펜션에서 섬유 강화 플라스틱으로 이루어진 스프링 장치들의 사용에 의해 자동차축의 중량이 감소할 수 있다. 해당하는 스프링 장치들이 특히 횡단 판 스프링으로서 사용되면, 즉, 주로 차량 가로 방향으로 연장되면, 차체측 연결부의 영역에 거대한 구조가 형성되고, 상기 구조는 더 경량인 스프링 장치의 중량 장점을 약화시킨다.
본 발명의 과제는, 자동차 휠 서스펜션에서 섬유 강화 플라스틱으로 이루어진 판 스프링들의 중량 장점을 가급적 효율적으로 자동차의 전체 중량의 감소로 실현하는 것이다.
상기 과제는 특허 청구항 제 1 항에 따른 스프링 장치에 의해 해결된다. 본 발명에 따른 스프링 장치는 섬유 강화 플라스틱으로 이루어진 제 1 판 스프링 및 섬유 강화 플라스틱으로 이루어진 제 2 판 스프링을 포함하고, 상기 제 2 판 스프링은 제 1 판 스프링보다 짧고, 제 1 판 스프링과 함께 V형 구조를 형성하고, 상기 V형 구조는 병합 단부들의 영역에 차체측 지지를 위한 제 1 고정 장치를 가지며, 제 1 판 스프링의 자유 단부에는 휠측 지지를 위한 제 2 고정 장치를 갖고 제 2 판 스프링의 자유 단부에는 차체측 지지를 위한 제 3 고정 장치를 갖는다.
이로써 서로 이격된 2개의 지점을 통해, 즉 한편으로는 제 2 판 스프링의 V형상의 자유 단부들을 통해 및 V형상의 병합 단부들 또는 제 1 및 제 2 판 스프링의 상응하는 단부 섹션들의 영역을 통해 차체측 힘 도입이 이루어져서, 자동차 상의 대응하는 차체측 구조들이 그렇게 거대하지 않게 따라서 그렇게 무겁지 않게 형성될 수 있다.
또한, 스프링 장치의 본 발명에 따른 배치는 자동차의 수직 방향과 관련하여 높은 에너지 흡수 성능을 갖는 낮은 전체 높이를 가능하게 한다.
본 발명에 따른 스프링 장치는 자동차 휠 서스펜션에서 종래의 스프링 제어 암을 거기에 지지되는 차체 스프링으로, 실제로 특히, 종래의 휠측 및 차체측 연결 지점들이 유지되도록 대체할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 다른 특허 청구항들의 대상이다.
따라서 제 1 판 스프링과 제 2 판 스프링은 특히 별도의 부품들로서 형성될 수 있고, 상기 부품들은 V형상으로 서로 고정된다. 또한, 예를 들어 제 1 고정 장치는 제 1 및 제 2 판 스프링의 단부 섹션들의 상호 고정을 위한 클램핑을 포함할 수 있다.
또한, 제 1 고정 장치는 차체에 또는 차체에 제공된 보조 프레임에 선회 가능한 지지를 위한 베어링용 수용부를 포함할 수 있다. 이러한 선회 가능한 지지에 의해 특히 판 스프링들의 소정의 변형으로 인해 발생하는 상대 이동이 더 양호하게 보상될 수 있다. 또한 이로 인해 구속(restraint)이 방지될 수 있다.
또한, 스프링 장치의 판 스프링들은, 스프링 장치의 릴리스된 상태에서 제 1 판 스프링의 주 연장 방향과 제 2 판 스프링의 주 연장 방향이 예각, 특히 15°내지 35°의 예각을 형성하도록 서로 배치될 수 있다. 이는 차량 상의 설치 위치에서 낮은 전체 높이를 가능하게 한다. 차체의 지지를 위한 별도의 코일 스프링들의 생략 시 또한 이로 인해 특히 큰 트렁크- 또는 화물칸 폭 및 낮게 위치한 트렁크- 또는 화물칸 바닥이 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 제 2 고정 장치는 휠 캐리어에 선회 가능한 지지를 위한 베어링 수용부를 갖는다. 이러한 고정 장치를 통해 휠 서스펜션에서 휠 캐리어로부터 제 1 판 스프링으로 수직력 및 횡력이 전달된다. 선회 가능한 연결부는 구속을 방지하고, 휠 캐리어와 차체 사이에 추가 휠 가이드 부재의 설치와 관련해서 더 큰 프레임 형상을 가능하게 한다. 그러나 기본적으로, 적절한 탄성의 보장 시 휠 캐리어에 제 1 판 스프링을 비 조인트식으로 고정하는 것, 예를 들어 움직이지 않게 클램핑하는 것도 가능하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라 제 3 고정 장치는 아래에서 차체의 섹션에 제 2 판 스프링의 자유 단부를 연결하기 위한 결합 부재를 포함한다. 이러한 결합 부재를 통해 제 2 판 스프링으로부터 차체로 수직력이 전달될 수 있다. 또한, 이러한 결합 부재는 제 2 판 스프링과 차체 사이의 상대 이동의 보상을 가능하게 하고, 상기 상대 이동은 탄성 작용을 위해 상기 판 스프링의 소정의 변형 시 불가피하게 발생한다.
또한, 본 경우에 특허 청구항 제 7 항에 따른 자동차 휠 서스펜션이 제안된다. 상기 자동차 휠 서스펜션은 휠측마다 전술한 방식의 스프링 장치를 포함하고, 이 경우 제 1 및 제 2 판 스프링은 각각 차량 가로 방향으로 연장되거나, 수평 평면에서 볼 때 상기 차량 가로 방향과 함께 최대 +/-15°의 각도를 형성한다. 따라서 자동차의 길이 방향으로 볼 때 X형 스프링 시스템이 제공되고, 상기 스프링 시스템의 암들은 전체적으로 4개의 판 스프링 - 휠측마다 각각 2개의 판 스프링 - 에 의해 형성된다.
이로써 자동차를 위한 특히 가볍고 저렴한 축이 형성된다. 본 발명에 따른 해결 방법은 특히 승용차 및 경량 상용차의 후차축에 적합하지만, 이에 제한되지 않는다.
바람직한 실시예에 따라 제 2 판 스프링은 각각 아래에서 차체의 길이 방향 캐리어에 지지된다. 이 경우 자동차의 길이 방향 캐리어가 일반적으로 수직력을 지지하기에 충분한 안정성을 갖는다는 사실을 이용하므로, 여기에서 섬유 강화 플라스틱으로 이루어진 판 스프링의 사용은 차체측에서 자동차의 전체 중량을 증가시키는 추가적인 보강 조치를 필요로하지 않는다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스프링 장치는 특히 편평한 축 구조를 가능하게 한다. 특히 이 경우 제 1 판 스프링들은 수평면 상의 차량의 정지 위치에서 수평으로 연장되거나 수평면과 함께 최대 +/-10°의 각도를 가질 수 있다.
또한, 제 1 고정 장치들이 차량 가로 방향으로 중앙 영역에 배치될 수 있고, 상기 중앙 영역은 차량 가로 방향으로 차체의 길이 방향 캐리어에 의해 제한된다. 특히, 제 1 고정 장치들을 길이 방향 중심축을 중심으로, 차량의 차륜 거리에 대하여 차량 가로 방향으로 중간 1/3에, 특히 중간 1/5에 배치하는 것이 가능하다. 이는 판 스프링의 특히 긴 길이 및 차체의 질량을 판 스프링에 의해서만 지지할 수 있게 하는 상응하게 높은 에너지 흡수 성능을 가능하게 하며, 이로써 상기 목적을 위해 일반적으로 제공된 코일 스프링은 경우에 따라서 완전히 생략될 수 있다.
다른 바람직한 실시예에 따라 각각의 스프링 장치는 결합 링크를 갖고, 상기 결합 링크는 상기 스프링 장치를 제 1 고정 장치의 차체측 연결 지점을 지나 차량 중심을 향해 계속 연장하고, 이 경우 스프링 장치들의 교호 압축을 감소시키기 위해, 스프링 장치들의 결합 링크들은 조인트를 통해 서로 연결된다. 이로써 스프링 장치들, 특히 그것의 제 1 판 스프링들에 의해 스태빌라이저의 기능이 추가적으로 재현될 수 있다.
또한, 제 1 및 제 2 판 스프링을 위한 클램핑을 형성하는 제 1 고정 장치에 각각의 결합 링크를 연장부로서 형성하는 것이 가능하고, 이로써 하나의 부품에 특히 높은 기능 통합이 달성된다.
계속해서 본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명된다.
도 1은 제 1 실시예로서, 수평면 상의 차량의 정지 위치에서 자동차 내의 장착 위치에 해당하는 상태에서 본 발명에 따른 스프링 장치를 도시한 도면.
도 2는 도 1에 따른 스프링 장치의 변형 가능성을 설명하기 위한 도면.
도 3은 제 2 실시예로서, 수평면 상의 자동차의 정지 위치에 해당하는 위치에서 도 1에 따른 스프링 장치를 가진 자동차 휠 서스펜션을 도시한 도면.
도 4는 도 3에 따른 자동차 휠 서스펜션에서 스프링 장치의 압축 및 압축 해제를 설명하기 위한 도면.
도 5는 제 3 실시예로서, 수평면 상의 자동차의 정지 위치에 해당하는 위치에서 결합된 스프링 장치들을 갖는 자동차 휠 서스펜션을 도시한 도면.
도 6은 도 5에 따른 자동차 휠 서스펜션에서 스프링 장치들의 교호 탄성 작용을 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 5에 따른 자동차 휠 서스펜션에서 스프링 장치들의 쌍방 압축을 설명하기 위한 도면.
도 8은 스프링 장치들의 결합부의 상세도.
도 9는 베어링 수용부가 절단되어 있는, 스프링 장치들의 결합부의 다른 상세도.
제 1 실시예는 자동차 휠 서스펜션용 스프링 장치(10)를 도시한다. 스프링 장치(10)는 제 1 판 스프링(11)과 제 2 판 스프링(12)을 포함한다. 2개의 판 스프링(11, 12)은 섬유 강화 플라스틱, 예를 들어 유리섬유 강화 플라스틱(GFRP)으로 또는 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)으로 제조된다. 상기 스프링들은 특히 바- 또는 빔 형태로 구현될 수 있다. 2개의 판 스프링(11, 12)은 도 1에 도시된 제 1 실시예에서 별도의 부품들로 구현된다. 그러나 2개의 판 스프링(11, 12)을 섬유 강화 플라스틱으로 제조된 일체형 바디에 통합하는 것도 가능하다.
또한, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 2개의 판 스프링(11, 12)은 상이한 길이를 갖는다. 즉, 제 1 판 스프링(11)이 제 2 판 스프링(12)보다 긴 길이를 갖는다.
또한, 제 1 판 스프링(11)과 제 2 판 스프링(12)은 특수한 방식으로 공간적으로 서로에 대해, 즉 함께 탄성 V형 구조를 형성하도록 배치된다. 이를 위해 본 경우에 제 1 판 스프링(11)의 단부 섹션(11a)과 제 2 판 스프링(12)의 단부 섹션(12a)이 각각 병합되어 서로 연결됨으로써, V형 구조의 팁을 형성할 수 있다. 각각 마주 놓인 단부 섹션들(11b, 12b)은 따라서 V형상의 자유 단부들을 형성한다. 이 경우 V형 구조의 팁과 자유 단부들은 스프링 장치(10) 내로 힘 도입 지점으로써 이용된다.
낮은 장착 높이와 관련해서 V형상은, 스프링 장치(10)의 릴리스된 상태에서 제 1 판 스프링(11)의 주 연장 방향과 제 2 판 스프링(12)의 주 연장 방향이 예각(α)을 형성하도록 구현될 수 있다. 이러한 예각(α)은 바람직하게 15 °내지 35 °이므로, 한편으로는 낮은 장착 높이가 보장될 수 있고, 다른 한편으로 에너지 흡수를 위한 충분한 압축 가능성이 제공된다. 도 1은 차량 내 장착 위치에 해당하는 약간 압축된 상태에서 스프링 장치(10)를 도시한다. 릴리스된 상태는 실질적으로 도 2에 점선으로 도시된 압축 해제 상태에 해당한다.
전술한 힘 도입 지점들에 각각 상응하게 고정 장치가 제공된다. 제 1 고정 장치(13)는 따라서 제 1 및 제 2 판 스프링(11, 12)의 병합 단부 섹션들(11a, 12a)의 영역에 위치한다. 이러한 제 1 고정 장치(13)는 자동차 휠 서스펜션에서 차체측 지지를 위해 이용된다. 이로써 스프링 장치(10)의 V형 구조의 팁 영역은 차체 구조 또는 예를 들어 보조 프레임 등과 같은 차체 고정식 구조에 지지될 수 있다.
또한, 제 1 판 스프링(11)의 자유 단부에 제 2 고정 장치(14)가 위치한다. 이러한 제 2 고정 장치(14)는 예를 들어 휠 캐리어 또는 휠 가이드 부재에서 휠측 지지에 이용된다. 또한, 차체측 지지를 위해 제 2 판 스프링(12)의 자유 단부 섹션(12b)에 제 3 고정 장치(15)가 제공된다.
제 1 판 스프링(11)의 휠측 지지 지점보다 차량 중심에 가깝게 차량 가로 방향으로 스프링 장치(10)의 배치 시, 제 2 판 스프링(12)의 더 짧은 길이로 인해 제 2 판 스프링(12)의 자유 단부 섹션(12b) 상에 상기 스프링의 차체측 지지 지점이 위치한다.
제 1 및 제 2 판 스프링(11, 12)의 병합 단부 섹션들(11a, 12a)은 직접 서로 고정될 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서 제 1 고정 장치(13)는 제 1 및 제 2 판 스프링(11, 12)의 단부 섹션들(11a, 12a)의 상호 고정을 위한 클램핑(13a)을 갖는다. 또한, 클램핑(13a)에 의해 제 1 판 스프링(11)의 압축 및 변형으로 야기되는 제 1 판 스프링의 회전 운동도 제 2 판 스프링(12)에 전달될 수 있고, 그 반대도 가능하다.
클램핑(13a)은 예를 들어 제 1 및 제 2 판 스프링(11, 12)의 단부 섹션들(11a, 12a)이 삽입되는 포크형의 클로(claw)로서 구현될 수 있다. 그러나 클램핑(13a)의 형성은 이러한 클로 형태로 제한되지 않는다. 오히려 여기에서 다른 실시예도 가능하다. 고정은 도시된 바와 같이 인장 볼트(13b)에 의해 이루어질 수 있다. 클로의 대응하는 플랜지 섹션(13b)에 의해 단부 섹션들(11a, 12a)의 표면에 걸쳐 인장력의 균일한 분포가 달성된다.
또한, 실시예의 제 1 고정 장치(13)는 스프링 장치(10)의 선회 가능한 베어링부를 가능하게 한다. 제 1 고정 장치(13)는 이를 위해 예를 들어 차체에 또는 차체에 제공된 보조 프레임에 선회 가능한 지지를 위한 베어링용 수용부(13d)를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서 이를 위해 제 1 고정 장치(13)에 예를 들어 베어링 아이가 통합된다. 베어링용 수용부(13d)로서, 예를 들어 베어링 볼트 또는 이와 같은 것이 이용될 수도 있고, 상기 베어링 볼트에 의해 선회 가능한 베어링부가 구현될 수 있다.
제 2 고정 장치(14)는 예를 들어 휠 캐리어에 선회 가능한 지지를 위한 베어링 수용부(14a)를 가질 수 있다. 도 1은 이를 위해 예시적으로만 포크로서 형성된 베어링 수용부(14a)를 도시하고, 상기 베어링 수용부에 의해 예를 들어 고무 베어링이 수용될 수 있다. 제 1 고정 장치(13)와 관련해서 전술한 바와 같이, 베어링 수용부(14a)로서 예컨대 베어링 볼트 등과 같은 다른 구조들도 기본적으로 가능하다.
기본적으로, 제 2 판 스프링(12)의 자유 단부 섹션(12b)을 차체측 구조에 직접 고정하는 것이 가능하다. 가장 간단한 경우에 제 3 고정 장치(15)는 인장 볼트 등과 같은 하나 이상의 고정 수단으로 이루어진다. 그러나 여기에도, 추가 자유도를 도입하기 위해, 조인트식 결합이 제공될 수 있다.
또한, 제 2 판 스프링(12)의 변형으로 인해 거의 방지될 수 없는 차체 또는 차체 고정식 구조에 대한 상대 이동을 제 3 고정 장치(15)에 의해 보상하는 것이 가능하다. 도 1에 도시된 실시예에서 이를 위해 제 3 고정 장치(15)는 아래에서 차체의 섹션에 제 2 판 스프링(12)의 자유 단부를 연결하기 위한 결합 부재(15a)를 갖는다.
결합 부재(15a)는 예를 들어, 제 1 고무 버퍼(15c)에 의해 차체에 지지되고 제 2 고무 버퍼(15d)에 의해 제 2 판 스프링(12)의 자유 단부(12b)에 지지되는 압력- 및 인장 저항을 갖도록 형성된 지지체(15b)를 가질 수 있다. 지지체(15b)의 축방향 단부들에 핀(15e, 15f)이 형성될 수 있고, 상기 핀들은 각각의 고무 버퍼(15c, 15d)를 관통하고, 대응 개구들이 제공될 수 있는 제 2 판 스프링(12) 및 차체에서 결합 부재(15a)의 위치 고정에 이용된다. 고무 버퍼(15c, 15d)는 제 2 판 스프링(12)의 변형 및 선회 시 구속을 방지하여, 제 2 판 스프링(12)의 변형 가능성이 양호하게 이용될 수 있다. 또한, 소음 발생이 저지될 수 있다. 대안으로서, 지지체(15b)가 스프링으로 형성됨으로써, 지지체를 통해 스프링 장치(10)의 스프링 시스템 내로 추가 탄성이 제공될 수 있다.
도 2는 스프링 장치(10)의 압축- 및 압축 해제 거동을 도시한다. 이 경우 판 스프링(11, 12)의 변형은 압축된 상태에서 점으로 도시되고, 압축 해제된 상태에서 점선으로 도시된다. 차체측 연결 지점들의 위치는 변경되지 않기 때문에, 결합 부재(15A)의 영역에서의 상대 변위의 보상 및 관련 베어링에서의 제 1 고정 장치(13)의 선회를 제외하면, 제 2 판 스프링(12)의 단부 섹션들(12a, 12b)의 위치는 실제로 변경되지 않고 유지된다. 그와 달리 제 1 판 스프링(11)의 자유 단부 섹션(11b)은 휠 캐리어와 함께 차체에 대해 눈에 띄게 이동한다. 그로 인해 발생하는 제 1 판 스프링(11)의 굽힘 변형은 제 1 고정 장치(13)의 영역에서 제 2 판 스프링(12)과의 결합으로 인해 제 2 판 스프링(12)의 변형도 야기하고, 상기 제 2 판 스프링도 따라서 탄성 에너지를 흡수하여, 상응하는 반력을 제 3 고정 장치(15)에 의해, 이 실시예에서 결합 부재(15a)에 의해 차체에 대해 지지한다.
도 3 및 도 4에 의해 자동차의 휠 서스펜션(20)에서 이러한 스프링 장치(10)의 이용이 설명된다. 도 3 및 도 4에 예시적으로 후차축이 도시되고, 상기 후차축은 휠측마다 이러한 스프링 장치(10)를 갖는다.
휠 서스펜션(20)은 차량 휠마다 휠 캐리어(21)를 포함하고, 상기 휠 캐리어는 복수의 휠 가이드 부재에 의해 차체(40)에 대해 또는 보조 프레임(41)과 같은 차체 고정식 구조에 대해 지지된다.
휠 가이드 부재는 본 경우에 휠측마다 길이 방향 제어 암(22) 및 상부 가로 방향 제어 암(23)과 하부 가로 방향 제어 암(24)을 포함한다.
또한, 진동 댐퍼(25)가 도시되고, 상기 진동 댐퍼의 한 단부는 휠 캐리어(21), 경우에 따라서 휠 가이드 부재에도 지지되고, 다른 단부는 차체(40)에 지지된다.
휠 서스펜션(20)은 또한 스태빌라이저(26)를 포함하고, 상기 스태빌라이저는 휠 캐리어(21) 및 차량 휠의 교호 압축을 감소시킨다.
본 경우의 휠 서스펜션(20)은 차량 질량의 지지를 위한 코일 스프링 없이 이루어진다. 상기 스프링의 기능은 본 경우에 스프링 장치(10)에 의해 수행된다. 그러나 전술한 방식의 스프링 장치(10)를 포함하는 휠 서스펜션(20)에서 차량 질량의 지지를 위해 추가로 통상적인 코일 스프링을 사용하는 것이 가능하다.
도시된 휠 서스펜션(20)은, 이러한 휠 서스펜션 내의 스프링 장치(10)의 장착 위치를 설명하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 차량 휠들에 대해 차체의 질량을 지지하고 필요 시 추가로 휠 가이드 과제를 수행하기 위해, 해당하는 스프링 장치(10)는 도시된 것과 다른 휠 서스펜션(20)에서도 사용될 수 있음이 명확하게 강조되어야 한다.
전술한 스프링 장치(10)는, 제 1 및 제 2 판 스프링(11, 12)이 각각 차량 가로 방향(y)으로 연장되거나 수평 평면(xy)에서 볼 때 차량 가로 방향(y)과 함께 최대 +/-15°의 각도를 형성하도록, 휠 서스펜션(20) 내에 장착된다.
제 1 판 스프링(11)은 이 경우 차량 수직 방향(z)에 관하여 제 2 판 스프링(12) 아래에 위치한다.
또한, 스프링 장치(10)는 차량 중심을 향해 매우 멀리 연장되고, 이로써 제 1 및 제 2 판 스프링(11, 12)을 위해 상응하게 높은 에너지 흡수 성능을 갖는 긴 길이가 제공된다. 선택된 V형상에 의해 차량 수직 방향(z)으로 전체 높이는 그럼에도 낮게 유지된다.
수평면 상의 차량의 수평 정지 위치에서 제 1 판 스프링(11)은 주로 수평으로 연장되고, 즉 상기 제 1 스프링은 수평 평면(xy)과 함께 최대 +/-10°의 각도를 형성한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 바람직하게 보조 프레임(41)의 가로 방향 스트럿(42)에 제 1 고정 장치(13)를 이용해서 V형상의 팁 영역에서 스프링 장치(10)의 연결이 이루어진다. 반대편 휠측의 도시되지 않은 스프링 장치에도 동일하게 적용된다.
차량 가로 방향(y)으로 스프링 장치(10)의 가급적 긴 길이를 구현하기 위해, 제 1 고정 장치(13)는 차량의 길이 방향 중심축을 중심으로 차량의 차륜 거리에 대하여 차량 가로 방향(y)으로 바람직하게 중간 1/3에, 더 바람직하게는 중간 1/5에 배치된다. 보조 프레임(41)에 연결은 본 경우에 예를 들어 제 1 고정 장치(13)의 수용부(13d)에서 고무 베어링(27)에 의해 이루어지므로, 스프링 장치(10)는 차량 길이 방향(x)으로 연장되는 회전축을 중심으로 선회할 수 있다.
또한, 스프링 장치(10)는 추가 고무 베어링(28)에 의해 휠 캐리어(21)에 선회 가능하게 연결될 수 있다. 이러한 추가 고무 베어링(28)은 제 1 판 스프링(11)의 자유 단부 섹션(11b)을 휠 캐리어(21)에 조인트식으로 연결하고, 이 경우 이와 같이 형성된 조인트의 관련 선회축도 주로 차량 길이 방향(x)으로 연장된다. 그러나 제1 판 스프링(11)의 자유 단부 섹션(11b)을 예를 들어 휠 캐리어(21) 상의 클램핑에 수용하는 것, 즉 비 조인트 식으로 고정하는 것도 가능하다.
또한, 스프링 장치(10)는 제 2 판 스프링(12)의 자유 단부 섹션(12b)에 의해 차체(40)에 지지된다. 이로 인해 차체측 힘 도입이 2개의 지점으로 분배된다. 제 2 판 스프링(12)의 이러한 지지는 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 차체(40)의 길이 방향 캐리어(43)에서 이루어질 수 있다. 바람직하게는 지지는 또한 아래에서 이루어진다. 도 3에 도시된 바와 같이, 예를 들어 분명하게 변형 가능한 결합 부재(15a) 형태의 관련 고정 장치(15)에 의해 제 2 판 스프링(12)의 의도된 변형 시 발생하는 상대 이동의 보상이 달성될 수 있다.
자동차 축의 2개의 스프링 장치(10)의 제 1 고정 장치들(13)은 차량 가로 방향으로 중앙 영역에 배치되고, 상기 영역은 차량 가로 방향으로 차체(40)의 길이 방향 캐리어(43)에 의해 제한된다.
이로 인해 낮은 트렁크- 또는 화물칸 에지 및 큰 트렁크 - 또는 화물칸 폭을 가능하게 하는 평면 구조의 자동차 축이 제공된다.
또한, 섬유 강화 플라스틱으로 이루어진 판 스프링들(11, 12)의 중량의 장점은 실제로 완전히 차량 중량의 중량 감소로 실현될 수 있는데, 그 이유는 스프링 장치들(10)의 차체측 연결 영역에서 중량을 높이는 보강 조치들이 불필요해지기 때문인데, 상기 보강 조치들은 제 1 판 스프링(11)과 제 2 판 스프링(12)을 가진 스프링 장치들(10)의 중량의 장점을 약화시킬 수 있다.
도 4는 도 2와 유사하게 스프링 장치(10)의 압축 및 압축 해제를 도시하고, 이 경우 스프링 장치(10)의 최대로 압축된 상태는 점으로 도시되고, 스프링 장치(10)의 최대로 압축 해제된 상태는 점선으로 도시된다. 휠 캐리어(21)는 이 경우 수평면 상의 차량의 정지 위치에서만 도시된다.
도 5 내지 도 9에 의해 최종적으로 제 3 실시예를 참고로 휠 서스펜션(20) 내에 스프링 장치(10)의 장착을 위한 변형 가능성이 제시된다. 제 3 실시예의 스프링 장치(10)와 휠 서스펜션(20)은 실질적으로 전술한 실시예들에 상응하므로, 도 5 내지 도 9에서 상응하는 도면부호들이 사용된다. 계속해서 제 1 및 제 2 실시예와의 차이점만이 설명된다.
제 3 실시예는, 스태빌라이저(도 3의 도면부호 26 참조)의 기능을 차축의 스프링 장치(10)에 의해 재현하는 사상에 기초하므로, 별도의 부품으로서 스태빌라이저를 생략할 수 있다.
이를 위해 각각의 스프링 장치(10)는 결합 링크(16)를 갖고, 상기 결합 링크는 스프링 장치(10)를 제 1 고정 장치(13)의 차체측 연결부를 지나 차량 중심을 향해 계속 연장한다. 2개의 휠측의 스프링 장치들(10)의 결합 링크(16)는 조인트(17)에 의해 서로 연결된다. 조인트(17)는 선회축을 갖고, 상기 선회축은 차량 길이 방향(x)으로 연장된다. 이러한 결합에 의해, 도 6에 도시된 바와 같이, 스프링 장치들(10) 및 특히 상기 스프링 장치의 제 1 판 스프링들(11)의 교호 압축이 감소하고 또는 관련된 전체 스프링률이 높아지는데, 그 이유는 이러한 경우에 2개의 스프링 장치(10)의 결합 링크들(16)은, 반대 방향으로 이동하는 경향을 갖기 때문이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 동시 압축 시 결합 링크들(16)은 그와 달리 동일한 방향으로 이동한다. 이때 전체 스프링률은 교호 압축 시보다 작다.
결합 링크들(16) 및 조인트(17)에 의한 이들의 연결은 도 8 및 도 9에 상세히 도시된다. 따라서 결합 링크들(16)은 각각 관련 스프링 장치(10)의 제 1 고정 장치(13)의 연장부로서 형성될 수 있고, 상기 고정 장치는 본 경우에 또한 클램프(13a)와 베어링 수용부(13d)를 포함하고, 이로써 높은 기능 통합을 갖는, 바람직하게 금속 재료로 제조된 부품이 형성된다. 그러나 판 스프링들(11, 12)을 각각 차체측 연결부의 지점을 지나 차량 중심을 향해 계속 연장하는 것과 섬유 강화 플라스틱으로 이루어진 상응하는 부품들을 조인트(17)에 의해 서로 연결하는 것도 가능하다.
조인트(17)는 본 경우에 결합 링크(16)에 형성된 조인트 아이(17a) 및 다른 결합 링크(16)에 형성된 핀(17b)에 의해 형성된다. 2개의 조인트 부품은 핀(17c)에 의해 조인트(17)의 선회축의 방향으로 서로 고정된다. 전술한 조인트(17)는 예시적일 뿐이다. 도 8 및 도 9에 도시된 조인트(17) 대신에, 차량 중심에서 2개의 휠측의 결합 링크(16)의 선회 가능한 결합을 허용하는 다른 조인트도 이용될 수 있다.
자동차 축의 스프링 장치들(10)의 결합에 의해 스태빌라이저의 기능이 달성될 수 있는데, 그 이유는 교호 압축 시 결합된 스프링 장치들(10)의 스프링 시스템을 보강하기 때문이다. 따라서 별도의 스태빌라이저는 불필요하다.
본 발명은 전술한 실시예 및 추가 변형예에 의해 설명되었다. 실시예 및 변형예들은, 본 발명의 실행 가능성을 입증하는데 이용된다. 문맥상 위에서 추가로 개별 특징들이 논의된 기술적인 개별 특징들은, 이것이 기술적으로 가능하다면 명시적으로 설명되지 않더라도 상기 개별 특징들과 무관하게 그리고 다른 개별 특징들과 조합하여 구현될 수 있다.
따라서 본 발명은 구체적으로 설명된 실시예에 명백하게 한정되지 않고, 청구 범위에 의해 정의된 모든 실시예를 포함한다.
10 스프링 장치
11 제 1 판 스프링
12 제 2 판 스프링
11a 제 1 판 스프링(11)의 연결된 단부 섹션
11b 제 1 판 스프링(11)의 자유 단부 섹션
12a 제 2 판 스프링(12)의 연결된 단부 섹션
12b 제 2 판 스프링(11)의 자유 단부 섹션
13 제 1 고정 장치
13a 클램프
13b 인장 볼트
13c 플랜지 섹션
13d 베어링용 수용부(베어링 수용부)
14 제 2 고정 장치
14a 베어링용 수용부(베어링 수용부)
15 제 3 고정 장치
15a 결합 부재
15b 지지체
15c 고무 버퍼
15d 고무 버퍼
15e 핀
15f 핀
16 결합 링크
17 조인트
20 자동차 휠 서스펜션
21 휠 캐리어
22 길이 방향 제어 암
23 상부 가로 방향 제어 암
24 하부 가로 방향 제어 암
25 진동 댐퍼
26 스태빌라이저
27 고무 베어링
28 추가 고무 베어링
40 차체
41 보조 프레임
42 가로 방향 스트럿
43 길이 방향 캐리어
x 차량 길이 방향
y 차량 가로 방향
z 차량 수직 방향
α 예각

Claims (12)

  1. 휠측마다 스프링 장치(10)를 포함하는 자동차 휠 서스펜션에 있어서,
    상기 스프링 장치(10)는,
    섬유 강화 플라스틱으로 이루어진 제 1 판 스프링(11)과,
    상기 제 1 판 스프링(11)보다 짧고 상기 제 1 판 스프링(11)과 함께 V형 구조를 형성하는, 섬유 강화 플라스틱으로 이루어진 제 2 판 스프링(12)
    을 포함하고,
    상기 V형 구조는 병합 단부들의 영역에 차체즉 지지를 위한 제 1 고정 장치(13)를 가지며, 제 1 판 스프링(11)의 자유 단부에는 휠측 지지를 위한 제 2 고정 장치(14)를 갖고 상기 제 2 판 스프링(12)의 자유 단부에는 차체측 지지를 위한 제 3 고정 장치(15)를 가지며,
    제 1 판 스프링(11) 및 제 2 판 스프링(12)은 각각 차량 가로 방향으로 연장되거나, 수평 평면에서 볼 때 상기 차량 가로 방향과 최대 +/-15°의 각도를 형성하고,
    각각의 스프링 장치(10)는 결합 링크(16)를 갖고, 상기 결합 링크(16)는 상기 스프링 장치(10)를 상기 제 1 고정 장치(13)의 차체측 연결부를 지나 차량 중심을 향해 계속 연장하고, 스프링 장치(10)들의 교호 압축을 감소시키기 위해, 상기 스프링 장치(10)들의 상기 결합 링크(16)들은 조인트(17)에 의해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차 휠 서스펜션.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 고정 장치(13)는 상기 제 1 판 스프링(11) 및 상기 제 2 판 스프링(12)의 단부 섹션들(11a, 12a)의 상호 고정을 위한 클램핑(13a)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 휠 서스펜션.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 고정 장치(13)는, 차체(40)에 또는 상기 차체(40)에 제공된 보조 프레임(41)을 포함한 차체 고정식 구조에 선회 가능한 지지를 위한 베어링용 수용부(13d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 휠 서스펜션.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 스프링 장치(10)의 릴리스(release)된 상태에서 상기 제 1 판 스프링(11)의 주 연장 방향과 상기 제 2 판 스프링(12)의 주 연장 방향은 예각(α)을 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차 휠 서스펜션.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 고정 장치(14)는 휠 캐리어(21)에 선회 가능한 지지를 위한 베어링 수용부(14a)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차 휠 서스펜션.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 3 고정 장치(15)는 아래에서 차체(40)의 섹션에 상기 제 2 판 스프링(12)의 자유 단부 섹션(12b)을 연결하기 위한 결합 부재(15a)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 휠 서스펜션.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 판 스프링(12)은 각각 아래에서 차체(40)의 길이 방향 캐리어(43)에 지지되는 것을 특징으로 하는 자동차 휠 서스펜션.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 판 스프링(11)은 수평면 상의 차량의 정지 위치에서 수평으로 연장되거나 수평 평면과 함께 최대 +/-10°의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 자동차 휠 서스펜션.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 고정 장치(13)는 차량 가로 방향으로 중앙 영역에 배치되고, 상기 중앙 영역은 차량 가로 방향으로 차체의 길이 방향 캐리어(43)에 의해 제한되는 것을 특징으로 하는 자동차 휠 서스펜션.
  10. 제 1 항에 있어서, 각각의 상기 결합 링크(16)는 제 1 판 스프링(11) 및 제 2 판 스프링(12)을 위한 클램핑(13a)을 형성하는 제 1 고정 장치(13)에 연장부로서 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 휠 서스펜션.
  11. 삭제
  12. 삭제
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