KR20140096058A - 에어 서스펜션을 구비한 리지드 액슬 - Google Patents

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KR20140096058A
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Abstract

본 발명은 예를 들어 상용차를 위한 직접식 에어 서스펜션을 구비한 리지드 액슬에 관한 것이다. 이러한 리지드 액슬은 액슬 바디(1), 트레일링 암(3), 공기 스프링(5), 및 진동 감쇠기(6)를 포함한다. 이러한 리지드 액슬은 진동 감쇠기(6)의 액슬 측 작용점(14)이 트레일링 암(3)에 배치되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의해, 구조적으로 복잡하고 중량을 증가시키는 부가 장치들이 액슬 바디(1) 또는 섀시의 영역에 배치될 필요가 없이 진동 감쇠기(6)가 구조 공간을 절감하고 중량이 절감되는 방식으로 액슬의 압축 방향에 평행하게 배치될 수 있다. 선행 기술과는 달리, 더 가늘거나 더 가벼운 진동 감쇠기(6)가 사용될 수 있으며, 수평으로 작용하는 바람직하지 않은 감쇠력의 힘 성분이 제거될 수 있다.

Description

에어 서스펜션을 구비한 리지드 액슬{RIGID AXLE WITH AIR SUSPENSION}
본 발명은 청구 범위 제1항의 전제부에 따른 직접식 에어 서스펜션을 구비한 리지드 액슬에 관한 것이다.
직접식 서스펜션을 구비한 리지드 액슬, 예를 들어 에어 서스펜션을 구비한 상용차의 리어 액슬에서, 에어 서스펜션의 스프링 벨로우즈는 직접적으로, 즉 차량 섀시에서(예를 들어 섀시 멤버에서) 바로 리지드 액슬의 액슬 바디와 이에 상응하는 스프링 벨로우즈 수용부 사이에 배치된다. 이 경우, 스프링 벨로우즈는 자신의 큰 체적 및 이와 연관된 큰 외부 직경 때문에 액슬 바디와 섀시 멤버 사이에 큰 구조 공간을 차지한다.
에어 서스펜션의 스프링 벨로우즈를 통해 형성된 스프링 부재와 더불어, 액슬과 섀시 사이의 진동 감쇠를 위한 일반적 유형의 리지드 액슬은 액슬의 각각의 측면에 하나 이상의 진동 감쇠기를 필요로 한다. 이 경우, 각각의 진동 감쇠기는 바람직하게 액슬의 각각의 스프링 부재, 즉 이 경우에는 에어 서스펜션의 스프링 벨로우즈와 동일한 액슬과 섀시 사이 영역에 배치된다. 이 경우, 일반적으로 진동 감쇠기는 액슬 또는 각각의 휠들의 압축 이동을 가능한 한 1:1의 비례로서 진동 감쇠기의 상응하는 감쇠 이동으로 변환하기 위해, 가능한 한 바깥쪽으로 액슬에 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 이를 위해 진동 감쇠기는 이상적으로는 차량의 수직축에 대해 평행하게 배치된다.
그러나, 진동 감쇠기의 이러한 바람직한 배치는 에어 서스펜션의 스프링 벨로우즈의 큰 치수 또는 직경에 의해, 각각의 공기 스프링이 액슬 바디와 섀시 사이의 구조 공간을 이미 대부분 자신을 위해 필요로 하기 때문에 문제가 된다. 따라서, 일반적 유형의 에어 서스펜션을 구비한 리지드 액슬에서는 진동 감쇠기가 적합한 방식으로 공기 스프링을 거쳐 가게 하는 것이 필요하다.
이를 위해, 진동 감쇠기가 액슬 바디에 고정되고, 경사를 이루며 공기 스프링을 거쳐 섀시에 상응하는 진동 감쇠기 고정부의 방향으로 안내되는 해결책이 공지되어 있다. 그러나, 진동 감쇠기가 공기 스프링을 경사를 이루며 거쳐 가는 것은 진동 감쇠기의 심하게 경사진 상태를 야기하고, 즉 진동 감쇠기는 수직축에 대해 평행한 것이 아니라 예각을 이루며 배치된다. 이로 인해, (휠 또는 액슬의 압축 이동을 통해 유도되는) 진동 감쇠기의 감쇠 경로가 (진동 감쇠기의 경사진 상태에 의해) 기하학적 구조에 따라서, 필연적으로 휠 또는 액슬의 각각의 압축 경로보다 더 짧아지기 때문에 진동 감쇠기의 효율은 저하된다.
이는 실질적으로 압축 경로에 평행하거나 공기 스프링에 평행하게 배치될 더 가는 진동 감쇠기가 제공할 동일한 감쇠 효과를 얻기 위해, 부피가 더 크거나 더 강한 진동 감쇠기가 사용되어야 함을 의미한다.
공기 스프링과 진동 감쇠기 사이의 구조 공간 문제를 해결하기 위한 다른 공지된 제안은 진동 감쇠기나 공기 스프링을 평행하게 옵셋시킴으로써, 진동 감쇠기가 이러한 방식으로 재차 압축 경로에 평행하게 또는 공기 스프링에 평행하게 배치될 수 있도록 하는 것이다. 그러나, 공기 스프링과 더불어 진동 감쇠기를 평행하게 설치하는 조치뿐만 아니라, 공기 스프링을 이에 대안적으로 옵셋시키는 것 자체도 구조적으로 복잡하면서, 액슬 바디에 배치되어야 하는, 옵셋된 공기 스프링 또는 옵셋된 진동 감쇠기를 위해 중량에 있어 단점이 있는 추가의 수용부를 필요로 한다.
이러한 배경 하에, 본 발명의 과제는 휠 또는 액슬의 압축 이동이 가능한 한 1:1의 비율로 진동 감쇠기로 전달됨으로써 진동 감쇠기의 배치가 진동 감쇠기의 최적의 효율을 가능하게 하는, 직접식 에어 서스펜션을 구비한 리지드 액슬을 제공하는 것이다.
상기 과제는 청구범위 제1항의 특징을 갖는 리지드 액슬을 통해 해결된다. 바람직한 실시예들은 종속항에 제시되어 있다.
본 발명은 특히 상용차를 위한 직접식 에어 서스펜션을 구비한 리지드 액슬에 관한 것이다. 이러한 리지드 액슬은 트레일링 암에 걸린 액슬 바디와, 공기 스프링, 및 진동 감쇠기를 포함한다. 이 경우, 리지드 액슬은 진동 감쇠기의 액슬 측 작용점이 트레일링 암에 배치되는 것을 특징으로 한다.
"직접식 에어 서스펜션"의 개념은 본 발명에 바탕하여 바로 리지드 액슬의 액슬 바디와 차량 섀시 사이에(즉 일직선으로, 압축 방향에 상응하게) 공기 스프링이 배치되는 것을 의미하며, 바꿔 말해 리지드 액슬의 액슬 바디 위에서 바로 수직으로 차량에 공기 스프링이 배치되는 것을 의미한다.
리지드 액슬은 주로, 각각의 차량측에 하나 이상의 트레일링 암, 공기 스프링, 및 진동 감쇠기가 배치되도록 형성된다.
진동 감쇠기의 액슬 측 작용점이 리지드 액슬의 트레일링 암에 배치됨으로써, 진동 감쇠기를 평행하게 공기 스프링에 대해 옵셋시키고, 이에 따라 진동 감쇠기의 종축을 액슬 또는 휠들의 압축 방향에 대해 평행하게 고정할 수 있게 된다. 따라서, 진동 감쇠기의 종축은 대략 평행하게, 특히 차량의 수직축에 대해 평행하게 연장된다.
그러나, 이 경우 선행 기술과는 달리, 구조적으로 복잡하면서 액슬의 비탄성 질량을 확대시키며, 액슬 바디에서의 진동 감쇠기의 액슬 측 작용점을 위한 추가의 고정부가 요구되지 않는다. 이와 반대로, 본 발명에서는 어차피 제공되는 트레일링 암이 진동 감쇠기의 액슬 측 작용점의 수용 및 지지의 임무를 맡는다. 이로 인해, 진동 감쇠기의 수용을 위한 추가의 부품 또는 조립체도 필요하지 않고, 제공된 트레일링 암이 진동 감쇠기 단부의 수용을 위해 개조됨으로써 고작해야 액슬의 비탄성 질량에는 미미한 중량 상승만이 발생한다.
본 발명은 우선 첫째로 트레일링 암에서의 진동 감쇠기의 액슬 측 작용이 어디에서 실행하는지와는 무관하게 구현된다. 이와 같이, 진동 감쇠기는 실질적으로 압축 경로에 평행하거나 공기 스프링에 평행한 진동 감쇠기의 배향이 유지되는 한, 예를 들어 트레일링 암의 2개 지지점들 사이에 위치하는 조향암의 종방향 영역 내에서 작용할 수 있다.
그러나, 본 발명의 특히 바람직한 일 실시예에 따라 트레일링 암은 자신의 액슬 측 베어링에 걸친 연장부를 포함한다. 이 경우, 진동 감쇠기의 액슬 측 작용점은 트레일링 암의 연장부를 통해 형성된다.
이러한 실시예는 이러한 방식으로 트레일링 암의 연장부를 통해 자신의 액슬 측 베어링에 걸쳐, 액슬의 압축 경로에 대해 감쇠기에서 나타나는 감쇠 경로의 기하학적 구조에 따른 비례적인 확대가 얻어진다는 점에서 특히 바람직하다. 감쇠기가 이러한 방식으로 압축시에 심지어는 공기 스프링보다 더 큰 경로를 진행하기 때문에, 이에 상응하게 동일한 감쇠 작용을 하면서도 더 가볍거나 가늘게 설계되는 진동 감쇠기가 사용될 수 있다.
이 경우, 바람직하게 트레일링 암의 연장부는 포크 형태의 베어링 수용부로서 형성된다. 이러한 방식으로 진동 감쇠기의 액슬 측 베어링 러그는 트레일링 암의 포크 형태의 베어링 수용부의 바로 내부에 배치되고, 예를 들어 볼트에 의해 트레일링 암과 연결될 수 있으며, 이로 인해 특히 비용면에서 바람직하면서 중량을 절감하는 액슬 측 감쇠기 수용부가 구현된다.
본 발명의 추가의 일 실시예에서 액슬 바디는 개구 또는 리세스를 포함하고, 트레일링 암은 리세스 내에서 액슬 바디를 관통한다. 이러한 실시예는 특히 액슬 바디가 주조품으로 형성되는 리지드 액슬에서 고려된다. 주조 가공된 액슬 바디는 주행 작동 시 부하를 수용할 수 있도록, 단조품으로서 형성된 액슬 바디와 비교하여 대체로 더 큰 단면을 필요로 하고, 특히 압축 방향을 따라 더 긴 단면 길이를 필요로 한다. 이 경우, 액슬 바디 내의 리세스는 특히 액슬 바디의 중립축의 영역에 배치될 수 있으므로, 리세스를 통해 액슬 바디의 휨 강성의 미미한 저하만이 발생한다.
또한, 이러한 리세스에 의해 트레일링 암의 액슬 측 베어링은 액슬 바디의 트레일링 암 반대 측에 배치될 수 있다. 이로 인해, 우선 첫째로 섀시에 추가의 공간을 필요로 하지 않으면서도 트레일링 암의 작용 길이가 확대되는데, 이는 액슬의 평행 안내를 위해 바람직하다. 또한, 경우에 따라 존재하는 트레일링 암의 자신의 액슬 측 베어링에 걸친 연장부인 동시에 진동 감쇠기의 액슬 측 작용점을 형성하는 연장부는 이러한 실시예에 의해 마찬가지로, 트레일링 암 및/또는 액슬 바디의 복잡하면서 힘 흐름에 바람직하지 않은 구성을 필요로 하지 않으면서도 문제없이 액슬 바디를 넘어서 배치될 수 있다.
본 발명의 바람직한 추가의 일 실시예에서, 리지드 액슬은 프런트 액슬이거나 조향 가능한 리딩 액슬이다. 대개 이들은 조향되지 않는 구동식 리어 액슬과 함께 텐덤 액슬을 형성하고, 이때 리딩 액슬은 더 적은 부하가 가해질 때 타이어 마모와 연료 소비를 추가로 감소시키기 위해 경우에 따라서는 리프팅 가능하게도 형성될 수 있다. 프런트 액슬 또는 조향 가능한 리딩 액슬에서 공기 스프링 및 진동 감쇠기의 영역 내 구조 공간 조건은 더욱 제한되는데, 이러한 액슬에는 선회 가능한 휠 지지부, 조향 아암, 유압 조향 장치, 및 타이 로드가 추가로 배치되어야 하기 때문이다.
이에 따라, 이 경우에도 진동 감쇠기의 액슬 측 작용점이 특히 구조 공간을 절감하고 콤팩트하게 트레일링 암에 배치되는, 본 발명에 따른 리지드 액슬을 통해 장점이 얻어지고, 이로 인해 또한 진동 감쇠기도 공기 스프링에 매우 가깝게 그리고 이에 따라 공간 절약적으로 배치될 수 있다.
하기에 본 발명은 단지 도시된 도면들의 실시예에 의해서 더 상세히 설명된다.
도 1은 선행 기술에 따른 진동 감쇠기를 구비한 에어 서스펜션식 리지드 액슬을 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 서스펜션식 리지드 액슬을 도시한 등각 투상도이다.
도 3은 도 2에 따른 리지드 액슬을 도 1과 유사하게 도시한 측면도이다.
도 1에는 선행 기술의, 직접식 에어 서스펜션을 갖는 조향 가능한 리지드 액슬이 우선 도시되어 있다. (도시되지 않은) 조향 가능한 휠 지지부의 조향 너클 핀을 위한 베어링 수용부(2)가 배치된 액슬 바디(1)와, 액슬 바디(1)의 안내를 위한 트레일링 암(3)이 도시되어 있다. 액슬 바디(1)와 차량 섀시(4) 바로 사이에는 액슬 바디(1)를 섀시(4)에 대해 탄성 지지하는 공기 스프링(5)이 배치된다.
차량과 액슬의 비탄성 질량 사이의 진동 감쇠를 위해, 도시한 액슬은 각각의 차량측에 진동 감쇠기(6)를 갖는다. 도시된 선행 기술에서, 진동 감쇠기(6)는 공기 스프링(5)이 기본적으로 큰 직경을 갖기 때문에 이 공기 스프링과 충돌하지 않기 위해서 액슬과 섀시 사이에서 심하게 경사진 상태로 배치되어야 한다.
진동 감쇠기(6)의 경사진 상태에 의하여, 액슬 바디(1)의 압축 이동(7)은 감쇠기 이동(8)의 형태로 거의 비례적으로 진동 감쇠기(6)에 전해진다. 그러나 이 경우, 감쇠기 이동(8)은 기하학적 구조에 따라서, 도 1에 도시된 보조 점선에 의해 나타나는 바와 같은 액슬의 압축 이동(7)보다 진동 감쇠기(6)의 경사진 상태(α)의 코사인만큼 더 작다.
진동 감쇠기(6)가 이러한 방식으로, 감쇠 방향에 대해 평행하게(도면에서는 수직으로) 배치된 진동 감쇠기에 더 큰 경로(7)가 제공됨으로써 나타날 필요한 감쇠 작용을 더 작은 경로(8) 상에서 야기시켜야 하기 때문에, 진동 감쇠기(6)는 수직으로 배치된 진동 감쇠기와 동일한 진동 감쇠를 발생시키기 위해 이에 상응하게 더 큰 감쇠력을 발생시켜야 한다. 이는 선행 기술에서의 진동 감쇠기(6)가 상응하게 더 강하면서 이에 따라 더 큰 체적으로 그리고 더 무겁게 설계되어야 함을 의미한다.
또한, 진동 감쇠기(6)의 경사진 배치에 의해 발생하는 감쇠력의 수평 성분은 바람직하지 않으며, 불필요하게 액슬과, 트레일링 암(3)에 의한 액슬의 서스펜션에 부하를 가한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 직접식 서스펜션을 갖는 리지드 액슬이 등각 투상도로 도시되어 있다. 도시된 액슬은 구동되는 (도시되지 않은) 리어 액슬과 함께 텐덤 액슬을 형성하는 조향 가능한 리딩 액슬이다. 또한, 유압 조향 장치(9)에 의해 조향 가능한 휠 지지부(10)를 위한 베어링 수용부(2)를 구비한 (이 경우, 주조품으로 형성된) 액슬 바디(1)와, 여기서도 재차 액슬 바디(1) 바로 위에서 액슬 바디(1)와 섀시(4) 사이에 배치된 공기 스프링(5)이 도시되어 있다.
또한, 액슬 바디(1)는 재차 트레일링 암(3)에 의해 섀시(4)와 연결된다. 트레일링 암(3)은 도시된 실시예에서 상응하는 액슬 바디(1)를 리세스(11) 내에서 관통하며, 이로 인해 트레일링 암(3)의 액슬 측 베어링(12)은 액슬의 안내를 위해 작용하는 트레일링 암(3)의 길이를 넘어서 액슬 바디(1)에[도면에서는 액슬 바디(1)에 좌측에] 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 우선 첫째로 (사실상 추가의 구조 공간 요구 없이) 트레일링 암(3)의 작용 길이가 확대되는데, 이는 액슬 안내와 이에 따라 압축 거동 및 주행 거동에 도움이 된다.
추가적으로, 이로 인해 트레일링 암(3)에 배치된 연장부(13)의 영역에서의 진동 감쇠기(6)의 액슬 측 단부의 링크가 가능하다. 이를 위해, 트레일링 암(3)의 연장부(13)의 단부는 진동 감쇠기(6)의 액슬 측 베어링(14)을 수용하기 위해 포크 형태로 형성된다. 따라서, 트레일링 암(3)의 연장부(13)를 통해, 진동 감쇠기(6)의 액슬 측 베어링(14)을 액슬 바디(1)와[또는 트레일링 암(3)의 액슬 측 베어링(12)과] 상응하는 수평 간격(13)을 갖도록 배치할 수 있는 가능성이 얻어지므로, 진동 감쇠기(6)는 차량에 대해 수직으로 또는 압축 방향에 대해 평행하게 배치되고, 공기 스프링(5)의 배치에 대해 평행하게 배향될 수 있다.
이는 진동 감쇠기의 감쇠 경로(8)가 (선행 기술에서와 같이, 도 1 참조) 더 이상 공기 스프링(5) 또는 액슬(1)의 압축 경로(7)보다 더 작지 않으며, 액슬의 압축 경로(7)와 적어도 엇비슷함을 의미한다. 섀시(4)에서의 트레일링 암(3)을 통한 액슬 바디(1)의 링크에 의해, 압축시에 트레일링 암(3)의 액슬 측 베어링(12)이 트레일링 암(3)의 섀시 측 베어링(15)을 중심으로 한 원주를 따라 안내되는 경우, 진동 감쇠기(6)의 감쇠 경로(8)는 심지어 비례적으로, 액슬 바디(1)의 액슬 측 베어링(12)과 섀시 측 베어링(15) 사이의 트레일링 암(3)의 길이에 대한 트레일링 암(3)의 추가의 길이(13)에 상응하는 백분율만큼 더 크다.
이는 본 발명에 따른 리지드 액슬의 이러한 실시예에서 진동 감쇠기(6)가 심지어 액슬(1)의 압축 이동(7)에 상응하는 것보다 더 큰 감쇠 경로(8)를 진행함을 의미한다. 이로 인해, 감쇠기에 의해 제공될 감쇠력은 감소하고, 따라서, 상응하게 더욱 가늘고, 이에 따라 구조 공간이 절감되고 중량이 절감되는 진동 감쇠기(6)가 사용될 수 있다.
도 3에는 도 2에 따른 리지드 액슬의 실시예가 재차 도 1에 상응하는 측면도로 도시되어 있다. 액슬 지지부(1), 트레일링 암(3), 섀시(4), 공기 스프링(5), 및 진동 감쇠기(6)가 재차 도시된다. 마찬가지로, 도 3에는 어떻게 트레일링 암(3)이 액슬 바디(1)를 관통하는지[참조, 마찬가지로 도 2의 리세스(11)에 의함] 그리고 액슬 바디(1)를 넘어서 진동 감쇠기(6)의 액슬 측 베어링(14)을 수용하기 위한 연장부(13)를 형성하는지가 도시된다.
트레일링 암(3)이 액슬(1)의 압축 이동(7) 시에 섀시 측 베어링(15)을 중심으로 한 원형 선회 운동을 나타냄으로써, 압축 이동(7) 시에 진동 감쇠기(6)가 진행하는 감쇠 경로(8)의, 트레일링 암(3)의 연장부(13)에 상응하는 비례적인 확대가 이루어진다.
이는 바꿔 말해, 감쇠 경로(8)가 본 발명의 제시된 실시예에서 액슬의 압축 이동(7)보다 훨씬 더 커지게 됨으로써, 상응하게 훨씬 더 가늘게 설계되는 진동 감쇠기(6)가 사용될 수 있다는 것을 의미한다.
따라서, 본 발명을 통해 액슬 바디(1), 트레일링 암(3), 공기 스프링(5), 및 진동 감쇠기(6)의 전체적으로 콤팩트하고 공간을 절감하는 배치가 얻어지는 동시에, 진동 감쇠기(6)의 더욱 효율적이고 구조 공간이 절감되고 중량이 절감되는 설계가 얻어진다. 또한, 선행 기술(도 1)에서 발생하는 수평으로 작용하는 감쇠력의 힘 성분도 사라지므로, 특히 트레일링 암(3)의 베어링(12, 15)은 추가로 부하가 경감된다.
1 액슬, 액슬 바디
2 조향 너클 핀-베어링 수용부
3 트레일링 암
4 섀시
5 공기 스프링
6 진동 감쇠기
7 압축 경로(액슬)
8 감쇠 경로(진동 감쇠기)
9 유압 조향 장치
10 휠 지지부
11 리세스
12 베어링(트레일링 암)
13 조향암-연장부, 수평 간격
14 베어링(진동 감쇠기)
15 베어링(트레일링 암)

Claims (7)

  1. 액슬 바디(1), 트레일링 암(3), 공기 스프링(5), 및 진동 감쇠기(6)를 포함하는, 상용차를 위한 직접식 에어 서스펜션을 구비한 리지드 액슬에 있어서,
    하나 이상의 진동 감쇠기(6)의 액슬 측 작용점(14)은 트레일링 암(3)에 배치되는 것을 특징으로 하는, 상용차를 위한 직접식 에어 서스펜션을 구비한 리지드 액슬.
  2. 제1항에 있어서, 트레일링 암(3)은 자신의 액슬 측 베어링(12)에 걸친 연장부(13)를 포함하며, 이때 진동 감쇠기(6)의 액슬 측 작용점(14)은 트레일링 암(3)의 연장부(13)를 통해 형성되는 것을 특징으로 하는, 상용차를 위한 직접식 에어 서스펜션을 구비한 리지드 액슬.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 진동 감쇠기와 공기 스프링은 서로 대략 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는, 상용차를 위한 직접식 에어 서스펜션을 구비한 리지드 액슬.
  4. 제3항에 있어서, 진동 감쇠기와 공기 스프링은 상용차의 수직축에 대해 대략 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는, 상용차를 위한 직접식 에어 서스펜션을 구비한 리지드 액슬.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 트레일링 암(3)의 연장부(13)는 포크 형태의 베어링 수용부로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 상용차를 위한 직접식 에어 서스펜션을 구비한 리지드 액슬.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 트레일링 암(3)은 액슬 바디(1)의 리세스(11) 내에서 액슬 바디(1)를 관통하는 것을 특징으로 하는, 상용차를 위한 직접식 에어 서스펜션을 구비한 리지드 액슬.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 리지드 액슬은 프런트 액슬이거나 조향 가능한 리딩 액슬인 것을 특징으로 하는, 상용차를 위한 직접식 에어 서스펜션을 구비한 리지드 액슬.
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