KR100780325B1 - Shock Absorber with base shell using Thermoplastic - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차 충격감쇄장치의 외통의 소재로 유리섬유 및 내충격제 성분을 함유한 열가소성 플라스틱을 이용하여, 자동차의 연비절감 및 가격저감을 가능하게 하는 열가소성 플라스틱을 이용한 외통을 갖는 충격감쇄장치를 제공하고자 한다.The present invention provides a shock reduction device having an outer cylinder using a thermoplastic plastic that enables fuel economy and cost reduction of an automobile by using a thermoplastic material containing glass fiber and an impact resistant component as a material of the outer cylinder of an automobile impact damping device. I would like to.
본 발명의 열가소성 플라스틱을 이용한 외통을 갖는 충격감쇄장치는 피스톤이 결합된 스트럿(Strut)과, 상기 피스톤을 감싸면서 상기 스트럿을 축방향으로 신축 또는 신장시키도록 결합된 외통과, 상기 외통의 외측에서 스프링 코일을 지지하는 스프링 시트를 구비한 충격감쇄장치에 있어서, a)폴리프탈아미드 30 내지 60 중량%; b) 유리섬유 20 내지 50 중량%; c) 에틸렌프로필렌고무 5 내지 20 중량%의 함유량을 갖는 재질로 되어 있는 외통과 상기 스프링 코일의 압축 시, 상기 스프링 시트를 지지하도록 상기 외통에 방사형으로 형성된 복수 개의 리브(Rib)를 포함하는 것을 특징으로 한다. Impact damping device having an outer cylinder using the thermoplastic of the present invention is a strut (Strut) is coupled to the piston, the outer cylinder coupled to stretch or stretch the strut in the axial direction while wrapping the piston, the outer side of the outer cylinder An impact damping device having a spring sheet for supporting a spring coil, comprising: a) 30 to 60 weight percent of a polyphthalamide; b) 20-50% by weight of glass fibers; c) an outer cylinder made of a material having a content of 5 to 20% by weight of ethylene propylene rubber and a plurality of ribs radially formed on the outer cylinder to support the spring sheet when the spring coil is compressed. It is done.
충격감쇄장치, 외통, 유리섬유, 내충격제 성분, 열가소성 플라스틱 Shock Absorber, Outer Cylinder, Glass Fiber, Impact Resistant Components, Thermoplastic
Description
도 1은 종래 기술에 따른 자동차 현가장치를 도시한 사시도이다. 1 is a perspective view showing a vehicle suspension according to the prior art.
도 2는 도 1에 도시된 자동차 현가장치에 사용되는 충격감쇄장치를 도시한 사시도이다. FIG. 2 is a perspective view illustrating an impact damping device used in the automobile suspension shown in FIG. 1.
도 3은 본 발명에 따른 열가소성 플라스틱을 이용한 외통을 갖는 충격감쇄장치의 일실시예를 도시한 사시도이다.Figure 3 is a perspective view showing an embodiment of an impact damping device having an outer cylinder using a thermoplastic according to the present invention.
도 4는 도 3에 도시된 충격감쇄장치의 스프링 시트에 1500kgf의 하중을 가한 경우 응력(Stress)을 보여주는 응력분포도이다.FIG. 4 is a stress distribution diagram showing stress when a load of 1500 kgf is applied to a spring sheet of the impact damping apparatus shown in FIG. 3.
도 5는 도 3에 도시된 충격감쇄장치의 스프링 시트에 1500kgf의 하중을 가한 경우 변형(Displacement)을 보여주는 변형분포도이다.FIG. 5 is a deformation distribution diagram showing displacement when a load of 1500 kgf is applied to a spring sheet of the impact damping apparatus shown in FIG. 3.
도 6은 도 3에 도시된 충격감쇄장치의 외통의 바닥부에 2500kgf의 압축하중을 가한 경우 응력을 보여주는 응력분포도이다.FIG. 6 is a stress distribution diagram showing stress when a compressive load of 2500 kgf is applied to the bottom of the outer cylinder of the impact damping apparatus shown in FIG. 3.
도 7은 도 3에 도시된 충격감쇄장치의 외통의 바닥부에 2500kgf의 압축하중을 가한 경우 변형을 보여주는 변형분포도이다.FIG. 7 is a strain distribution diagram showing deformation when a compressive load of 2500 kgf is applied to the bottom of the outer cylinder of the impact damping device shown in FIG. 3.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 외통 110 : 스프링 시트(Spring Seat)100: outer cylinder 110: spring seat (Spring Seat)
120 : 삼각형 리브(Rib) 122 : 제 1 고리형 리브120: triangle rib (122): first annular rib
124 : 제 2 고리형 리브 126 : 제 3 고리형 리브124: second annular rib 126: third annular rib
130 : 제 1 직선형 리브 132 : 제 2 직선형 리브130: first straight rib 132: second straight rib
본 발명은 자동차 현가장치를 구성하는 충격감쇄장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 충격감쇄장치의 외통의 소재로 유리섬유 및 내충격제 성분을 함유한 열가소성 플라스틱을 이용한 외통을 갖는 충격감쇄장치에 관한 것이다.The present invention relates to an impact damping device constituting a vehicle suspension device, and more particularly, to an impact damping device having an outer cylinder using a thermoplastic plastic containing glass fiber and an impact agent component as a material of the outer cylinder of the shock damping device. .
일반적으로, 충격감쇄장치(Shock Absorber, 이후, "쇼크 업소버"라고도 불린다.)는 자동차 현가장치를 구성하는 주요 요소 가운데 하나로서, 차체와 바퀴 사이에 장착되어 차량의 흔들림에 대해 저항역활을 하는 장치이다.In general, a shock absorber (also referred to as a shock absorber) is one of the main components of the vehicle suspension, which is mounted between the vehicle body and the wheels and serves as a resistance to the shaking of the vehicle. to be.
이러한 충격감쇄장치의 원리는 스프링의 수축을 조절하여, 노면 차이로 인해 충격을 받은 스프링이 위아래로 반복해서 되튐운동을 하는 것을 막아 줌으로써, 스프링이 원상태로 천천히 돌아갈 수 있도록 하는 것이다. The principle of such a shock absorbing device is to adjust the contraction of the spring, to prevent the spring shocked by the road surface to be repeatedly bounced up and down, thereby allowing the spring to return to its original state slowly.
다시 말하면, 상기 충격감쇄장치는 스프링의 신축 작용 즉, 차체가 위 아래로 흔들리거나 진동하는 것을 약화시킨다.In other words, the impact damping device weakens the stretching action of the spring, i.e. the vehicle body shakes or vibrates up and down.
도 1은 종래 기술에 따른 자동차 현가장치를 도시한 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 자동차 현가장치의 주요부품은 차체와 바퀴에 걸리는 하중을 지지하는 부품들과 스프링 등으로 구성되는데, 특히 상기 현가장치의 주된 부품으로서 충격감쇄장치(10)와 상기 충격감쇄장치(10)의 스프링 시트 상부에 장착되는 스프링(20)이 있다. 1 is a perspective view showing a vehicle suspension according to the prior art. As shown in FIG. 1, the main parts of the vehicle suspension system include components for supporting a load on the vehicle body and wheels, and springs. In particular, the main component of the suspension device is the
상기 스프링(20)은 노면의 충격을 흡수하고, 차체에 걸리는 하중을 지지하는 역할을 하며, 상기 충격감쇄장치(10)는 상기 스프링(20)의 작용과 아울러 노면으로부터 오는 충격과 진동을 빠른 시간 내에 흡수하고 완충하는 작용을 한다. The
도 2는 도 1에 도시된 자동차 현가장치에 사용되는 충격감쇄장치를 도시한 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 종래의 충격감쇄장치(10)는 피스톤(미도시)이 결합된 스트럿(미도시, Strut)과, 상기 피스톤을 감싸면서 상기 스트럿을 축방향으로 신축 또는 신장시키도록 결합된 외통(12)과, 상기 외통(12)의 외측에서 스프링 코일(미도시, Spring Coil)을 지지하는 스프링 시트(14, Spring Seat)로 이루어져 있다. FIG. 2 is a perspective view illustrating an impact damping device used in the automobile suspension shown in FIG. 1. As shown in FIG. 2, the conventional
이때, 상기 외통(12)과 상기 스프링 시트(14)는 강성이 우수하여 기계부품에 가장 보편적으로 사용되는 스틸(Steel) 재질로 이루어져 있으며, 상기 외통(12)은 스틸 판재를 둥글게 구부린 후 용접하여 제작된다. At this time, the
그런데 스틸 재질을 갖는 종래의 충격감쇄장치는 우수한 강성을 지니는 장점에도 불구하고, 스틸 자체의 높은 비중으로 인하여 제품의 중량이 커지고 이로 인해 자동차 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.By the way, the conventional shock absorbing device having a steel material, despite the advantages of having excellent rigidity, due to the high specific gravity of the steel itself has a problem that the weight of the product is increased, thereby reducing the vehicle energy efficiency.
또한, 스틸 재질을 갖는 종래의 충격감쇄장치는 스틸 판재를 구부린 후 용접하는 방식으로 제작되므로, 이러한 용접 및 용접 후 가공 등에 의해서 충격감쇄장치의 제조단가가 높아지는 문제점이 있었다. In addition, the conventional impact damping device having a steel material is manufactured in a manner of welding after bending the steel plate, there is a problem that the manufacturing cost of the impact damping device is increased by such welding and post-welding processing.
이와 같은 이유로 인하여, 최근에는 스틸 정도의 기계적 강성 및 내구성을 지니면서도, 중량이 낮으며, 제작공정을 단순화 시킬 수 있는 재질의 충격감쇄장치가 요구되는 상황이다.For this reason, in recent years, the mechanical strength and durability of the steel, but the weight is low, there is a situation that requires a shock absorbing device of a material that can simplify the manufacturing process.
따라서 상기 언급된 문제점들을 해소하고 상기와 같은 요건들을 갖춘 본 발명의 목적은, 강화 엔지니어링 플라스틱을 사용하여 스틸과 대등한 기계적 강성과 내구성을 지닐 수 있으며, 중량이 낮으며, 단순한 공정으로 인해 제작될 수 있는 열가소성 플라스틱을 이용한 외통을 갖는 충격감쇄장치를 제공하고자 한다. Therefore, the object of the present invention, which solves the above mentioned problems and meets the above requirements, can be made by using a reinforced engineering plastic, which has mechanical strength and durability comparable to that of steel, is low in weight, and can be manufactured due to a simple process. An object of the present invention is to provide an impact damping apparatus having an outer cylinder using a thermoplastic resin.
상술한 본 발명의 목적은 피스톤이 결합된 스트럿(Strut)과, 상기 피스톤을 감싸면서 상기 스트럿을 축방향으로 신축 또는 신장시키도록 결합된 외통과, 상기 외통의 외측에서 스프링 코일을 지지하는 스프링 시트를 구비한 충격감쇄장치에 있어서, 상기 외통은 열가소성 플라스틱을 기본소재로 사용하되, 상기 열가소성 플라스틱에 강도 및 내충격성을 높여주기 위해 유리섬유 및 내충격제 성분을 더 함유한 재질을 갖는 것을 특징으로 하는 열가소성 플라스틱을 이용한 외통을 갖는 충격감 쇄장치에 의해 달성된다.An object of the present invention described above is a strut to which a piston is coupled, an outer cylinder coupled to stretch or stretch the strut in the axial direction while surrounding the piston, and a spring seat for supporting a spring coil on the outside of the outer cylinder. In the shock absorbing device provided with, the outer cylinder is a thermoplastic material as a base material, characterized in that it has a material further containing a glass fiber and an impact agent component to increase the strength and impact resistance to the thermoplastic plastic It is achieved by an impact damping device having an outer cylinder using a thermoplastic.
이때, 상기 열가소성 플라스틱으로 폴리프탈아미드(PPA, Polyphtalamide)를 사용하며, 상기 내충격제 성분으로 에틸렌프로필렌고무(EPDM, Ethylene Prophylene Dien Rubber)를 사용하되, 폴리프탈아미드 30 내지 60 중량%; 유리섬유 20 내지 50 중량%; 및 에틸렌프로필렌고무 5 내지 20 중량 %의 함유량을 갖는 재질로 되어 있는 것이 바람직하다. 이때, 상기 폴리프탈아미드는 방향족 나일론으로 불리는 결정성 수지인데, 고강도, 고강성, 고내열, 저흡수율, 치수 안정성 등이 우수한 소재이다. 또한, 열가소성 플라스틱에 유리섬유가 함유되면 인장강도, 탄성계수 및 굽힘강도가 증가된다. 또한, 에틸렌프로필렌고무는 에틸렌과 프로필렌을 혼성 중합시켜 얻은 비결정성 고분자 물질으로서, 상기 에틸렌프로필렌고무가 열가소성 플라스틱에 함유되면 상기 열가소성 플라스틱의 내충격성을 높여준다. In this case, polyphthalamide (PPA, Polyphtalamide) is used as the thermoplastic plastic, and ethylene propylene rubber (EPDM, Ethylene Prophylene Dien Rubber) is used as the impact resistant component, and polyphthalamide 30 to 60 wt%; 20 to 50% by weight of glass fibers; And a material having a content of 5 to 20% by weight of ethylene propylene rubber. At this time, the polyphthalamide is a crystalline resin called aromatic nylon, and is a material excellent in high strength, high rigidity, high heat resistance, low absorption rate, dimensional stability, and the like. In addition, when the glass fiber is contained in the thermoplastic, tensile strength, modulus of elasticity and bending strength are increased. In addition, ethylene propylene rubber is an amorphous polymer material obtained by hybridization of ethylene and propylene, and when the ethylene propylene rubber is contained in the thermoplastic plastic, the impact resistance of the thermoplastic plastic is improved.
이때, 상기 스프링 코일의 압축 시, 상기 스프링 시트를 지지하도록 상기 외통에 대해 방사형으로 배치되는 복수 개의 리브(Rib)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이로 인하여 스프링 코일의 압축될 때, 상기 스프링 코일을 지지하는 스프링 시트에 하중이 집중되지 않고, 상기 하중이 복수 개의 리브로 분산되어, 상기 스프링 시트의 굽힘(Bending) 또는 파단(Fracture)을 막을 수 있게 된다.At this time, the compression of the spring coil, it is preferable to further include a plurality of ribs (Rib) disposed radially with respect to the outer cylinder to support the spring sheet. As a result, when the spring coil is compressed, the load is not concentrated on the spring sheet that supports the spring coil, and the load is distributed to a plurality of ribs to prevent bending or fracture of the spring sheet. do.
또한, 상기 복수 개의 리브는 상기 스프링 시트의 면과 상기 외통의 외주면 사이에서, 상기 외통에 대해 방사형으로 장착되는 복수 개의 삼각형 리브; 상기 삼각형 리브의 끝단에 장착되되, 상기 외통의 길이방향을 따라 소정의 간격마다 장착되는 복수 개의 고리형 리브; 및 상기 고리형 리브 사이마다 장착되는 복수 개의 직선형 리브를 포함하는 것이 바람직하다. The plurality of ribs may further include a plurality of triangular ribs radially mounted to the outer cylinder between the surface of the spring sheet and the outer peripheral surface of the outer cylinder; A plurality of annular ribs mounted at ends of the triangular ribs and mounted at predetermined intervals along the longitudinal direction of the outer cylinder; And a plurality of straight ribs mounted between the annular ribs.
이때, 상기 외통의 바닥부는 상기 외통의 바닥부 중심에서 환모양으로 장착된 중심 리브; 및 상기 중심 리브로부터 상기 외통의 외주면까지 방사형으로 연장된 복수 개의 빗살형 리브를 포함하는 것이 바람직하다. At this time, the bottom portion of the outer cylinder center rib mounted in a ring shape at the center of the bottom portion of the outer cylinder; And a plurality of comb-shaped ribs extending radially from the central rib to the outer circumferential surface of the outer cylinder.
이하, 첨부된 도면 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도면에서, 도 3은 본 발명에 따른 열가소성 플라스틱을 이용한 외통을 갖는 충격감쇄장치의 일실시예를 도시한 사시도이며, 도 4는 스프링 시트에 1500kgf의 하중을 가하였을 때 종래 기술과 도 3에 도시된 일실시예를 비교 설명하기 위한 응력분포도이다. 도 5는 스프링 시트에 1500kgf의 하중을 가하였을 때 종래 기술과 도 3에 도시된 일실시예를 비교 설명하기 위한 변형분포도이다. 도 6은 외통의 바닥부에 2500kgf의 하중을 가하였을 때 종래 기술과 도 3에 도시된 일실시예를 비교 설명하기 위한 응력분포도이다. 도 7은 외통의 바닥부에 2500kgf의 하중을 가하였을 때 종래 기술과 도 3에 도시된 일실시예를 비교 설명하기 위한 변형분포도이다.In the drawings, Figure 3 is a perspective view showing an embodiment of an impact damping apparatus having an outer cylinder using a thermoplastic according to the present invention, Figure 4 is a prior art and shown in Figure 3 when applying a load of 1500kgf to the spring sheet It is a stress distribution diagram for comparing and explaining one embodiment. 5 is a strain distribution diagram for comparing and comparing the prior art and the embodiment shown in FIG. 3 when a load of 1500 kgf is applied to the spring sheet. 6 is a stress distribution diagram for comparing the prior art and the embodiment shown in FIG. 3 when a load of 2500 kgf is applied to the bottom of the outer cylinder. 7 is a variation distribution diagram for comparing the prior art and the embodiment shown in FIG. 3 when a load of 2500 kgf is applied to the bottom of the outer cylinder.
본 실시예에서는 상기 외통의 기본소재로 열가소성 플라스틱인 폴리프탈아미드(PPA, Polyphtalamide)를 사용한다. 폴리프탈아미드는 일반적으로 방향족 나일론이라고 불리는 결정성 수지인데, 분자 주사슬 중에 방향족 구조를 가지고 있기 때문에 고강도, 고강성, 고내열, 저흡수율, 치수 안정성 등이 우수한 열가소성 수지이다. 또한, 이러한 폴리프탈아미드는 내열성이 우수하며, 굴곡 탄성률이 높고, 굴 곡 피로특성이 우수하고, 용융 안정성이 우수하여, 바리(Burr) 발생이 어려워, 용이하게 성형할 수 있는 특징을 갖는다.In this embodiment, a polyphthalamide (PPA, Polyphtalamide), which is a thermoplastic, is used as a base material of the outer cylinder. Polyphthalamide is generally a crystalline resin called an aromatic nylon. Since it has an aromatic structure in the molecular backbone, it is a thermoplastic resin having excellent high strength, high rigidity, high heat resistance, low water absorption, dimensional stability, and the like. In addition, these polyphthalamides are excellent in heat resistance, have high flexural modulus, excellent flexural fatigue characteristics, excellent melt stability, hardly cause burr, and have easy characteristics.
또한, 본 실시예에서는 상기 외통의 강도를 높여주기 위해 기본 소재인 상기 폴리프탈아미드에 유리섬유를 함유시킨다. 열가소성 플라스틱인 상기 폴리프탈아미드에 유리섬유를 함유시키면, 인장강도가 증가하며, 탄성계수가 증가하며, 굽힘강도 및 굽힘 탄성계수가 증가하여, 항공기, 조선, 자동차 산업 등에서 좋은 복합재료로 사용될 수 있다.In addition, in the present embodiment, glass fibers are contained in the polyphthalamide which is a basic material in order to increase the strength of the outer cylinder. When the glass fiber is contained in the polyphthalamide, which is a thermoplastic, the tensile strength is increased, the elastic modulus is increased, the bending strength and the bending elastic modulus are increased, and thus it can be used as a good composite material in the aircraft, shipbuilding, and automobile industries. .
또한, 본 실시예에서는 상기 외통의 내충격성을 높여주기 위해 기본 소재인 폴리프탈아미드에 에틸렌프로필렌고무(EPDM, Ethylene Prophylene Dien Rubber)를 함유시킨다. 이는 에틸렌과 프로필렌을 혼성 중합시켜 얻은 비결정질 고분자물질으로, 화학적으로 안정하며, 가황한 것은 물리적 성질이 천연고무와 SBR의 중간성질을 보여, 자동차 부품과 기계부품 및 전기부품 등에 널리 사용되는 것이다. 실제로 자동차에 적용되는 일예를 살펴보면 내충격성이 요구되는 자동차 범퍼에 이러한 에틸렌프로필렌고무가 사용된다.In addition, in the present embodiment, ethylene propylene rubber (EPDM, Ethylene Propylene Dien Rubber) is contained in polyphthalamide, which is a basic material, to increase impact resistance of the outer cylinder. It is an amorphous high molecular material obtained by hybridizing ethylene and propylene. It is chemically stable and vulcanized, and its physical properties show intermediate properties between natural rubber and SBR, and are widely used in automobile parts, machinery parts, and electrical parts. In fact, one example of the application to automobiles is that these ethylene propylene rubbers are used in automobile bumpers requiring impact resistance.
이와 같이, 본 실시예에서 사용되는 외통은 기본소재로 열가소성 플라스틱인 폴리프탈아미드를 사용하며, 이에 강도를 높여주기 위하여 유리섬유를 함유시키고, 또한, 이에 내충격성을 높여주기 위하여 에틸렌프로필렌고무를 함유시킨다. 이때, 바람직한 세 성분인 폴리프탈 아미드, 유리섬유 및 에틸렌프로필렌고무의 중량%는 폴리프탈아미드 30 내지 60과, 유리섬유 20 내지 50과, 에틸린프로필렌고무 5 내지 20이 된다. 이러한 중량%에 의해 조성된 열가소성 플라스틱 소재의 특성은 통상적인 시험장치와 데이터 취득 장치 및 시험방식에 의해 수행된 것으로, 하기의 [표 1]에 도시한 바와 같다. As described above, the outer cylinder used in the present embodiment uses a polyphthalamide, which is a thermoplastic, as a base material, contains glass fiber to increase strength thereof, and also contains ethylene propylene rubber to increase impact resistance thereto. Let's do it. At this time, the weight percentages of the polyphthalamide, glass fiber, and ethylene propylene rubber, which are preferable three components, are 30 to 60 polyphthalamide, 20 to 50 glass fiber, and 5 to 20 ethylene propylene rubber. The properties of the thermoplastic material formed by this weight% were performed by a conventional test apparatus, a data acquisition apparatus, and a test method, as shown in Table 1 below.
도 3은 본 발명에 따른 열가소성 플라스틱을 이용한 외통을 갖는 충격감쇄장치의 일실시예를 도시한 사시도이다. 본 실시예에서는 상기에 설명되어진 중량%로 조성된 소재가 사용되는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 열가소성 플라스틱을 이용한 외통을 갖는 충격감쇄장치(100)는 중심에 피스톤(미도시)이 결합된 스트럿(미도시, Strut)과, 상기 피스톤을 감싸면서 상기 스트럿을 축방향으로 신축 또는 신장시키도록 결합된 원기둥 형상의 외통(105)과, 상기 외통(105)의 외측에서 스프링 코일(미도시, Spring Coil)을 지지하는 스프링 시트(110, Spring Seat)와, 상기 스프링 시트(110)를 지지하도록 상기 외통에 대해 방사형으로 배치되는 복수 개의 리브(120, 122, 124, 126, 130, 132, Rib)로 되어 있다. Figure 3 is a perspective view showing an embodiment of an impact damping device having an outer cylinder using a thermoplastic according to the present invention. In the present embodiment, a material composed of the weight% described above is used, and as shown in FIG. 3, the
이때, 도 2에 도시된 종래의 자동차 현가장치에 사용되는 충격감쇄장치(10)와 도 3에 도시된 본 발명에 따른 열가소성 플라스틱을 이용한 외통을 갖는 충격감쇄장치(100)를 비교해보면, 본 발명에 따른 일실시예의 충격감쇄장치(100)는 상기 외통(105)의 두께가 2 ~ 2.5배로 두꺼워지고, 상기 스프링 시트(110)의 두께가 1.5 ~ 2배로 두꺼워지며, 상기 복수 개의 리브(120, 122, 124, 126, 130, 132)가 상기 외통(105)에 대해 방사형으로 배치되어 있는 것이 특징이다. At this time, when comparing the
여기서 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 복수 개의 리브(120, 122, 124,126, 130, 132)가 상기 외통(105)에 배치되어 있는 형태를 설명하자면, 먼저, 스프링 코일(미도시)이 지지되는 상기 스프링 시트(110)의 면의 반대 면과 상기 외통(105)의 외주면 사이에서, 상기 외통(105)에 대해 방사형으로 8개의 삼각형 리브(120)가 장착된다. 그리고 상기 삼각형 리브(120)의 경사가 끝나는 부분에서 상기 외통(105)의 외경을 따라 대략 3mm의 폭을 갖는 제 1 고리형 리브(122)가 장착된다. 그리고 상기 제 1 고리형 리브(122)로부터 소정의 간격만큼 이격되어 제 2 고리형 리브(124)가 장착되고, 또한 상기 제 2 고리형 리브(124)로부터 소정의 간격만큼 이격되어 제 3 고리형 리브(126)가 장착된다. 이때, 상기 제 2 고리형 리브(124)와 상기 제 3 고리형 리브(126)의 형태와 폭은 상기 제 1 고리형 리브(122)와 동일한 것이 바람직하다. Here, as a preferred embodiment of the present invention, to describe the form in which the plurality of ribs (120, 122, 124, 126, 130, 132) is disposed in the
한편, 상기 제 1 고리형 리브(122)와 상기 제 2 고리형 리브(124) 및 상기 제 3 고리형 리브(126)의 사이에는 제 1 직선형 리브(130)와 제 2 직선형 리브(132)가 삽입되어 장착된다.Meanwhile, a first
상기 제 1 직선형 리브(130)는 대략 3mm의 높이를 갖는 직선형 판재의 형상을 갖는 부재로서, 상기 외통(105)에 대해 방사형으로 장착되는 8개의 삼각형 리브(120)의 끝단으로부터 연장되어 상기 제 1 고리형 리브(122)와 상기 제 2 고리형 리브(124)의 사이에 삽입되어 이들을 지지한다. The first
그리고 상기 제 2 직선형 리브(132)는 상기 제 1 직선형 리브(130)와 동일 형태와 폭을 갖는 부재로서, 상기 제 1 직선형 리브(130)로부터 연장되어 상기 제 2 고리형 리브(124)와 상기 제 3 고리형 리브(126)의 사이에 삽입되어 이들을 지지한다. The second
이와 같이, 상기 삼각형 리브(120), 상기 제 1 고리형 리브(122), 상기 제 1 직선형 리브(130), 상기 제 2 고리형 리브(124), 상기 제 2 직선형 리브(132) 및 상기 제 3 고리형 리브(126)는 상기 외통(105)의 외주면을 따라 방사형으로 일정간격마다 배치된다. 이는 상기 스프링 코일(미도시)이 압축되는 경우, 이를 지지하는 상기 스프링 시트(110)에 발생하는 응력을 분산시켜 상기 스프링 시트(110)가 상기 외통(105) 상에서 굽힘(Bending) 또는 파단이 되지 않도록 하는 역할을 한다. Thus, the
또한, 상기 외통(105)의 바닥부에는 상기 외통(105)의 중심부에서 환모양으로 장착된 중심 리브(140)와, 상기 중심 리브(140)로부터 상기 외통(105)의 외주면까지 방사형으로 연장된 8개의 빗살형 리브(142)가 추가로 장착되어 있다. 이로 인하여 상기 외통(105)의 바닥부에서 압축하중을 받을 때, 이를 분산시켜주는 역할을 한다. In addition, a bottom portion of the
이와 다른 실시예에서 상기 리브들의 형상, 크기 및 배치관계는 조금씩 변경될 수 있다.In another embodiment, the shape, size and arrangement of the ribs may be changed little by little.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 플라스틱을 이용한 외통(105)을 갖는 충격감쇄장치(100)는 그 재질의 특성에 따라 사출, 압축 등의 여러 가지 손쉽고 단순한 플라스틱 성형방식을 선택할 수 있는 장점이 있다. On the other hand, the
이러한, 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 플라스틱을 이용한 외통(105)을 갖는 충격감쇄장치(100)는 종래의 스틸을 이용한 외통을 갖는 충격감쇄장치와 대등한 강성 및 내구성을 가지는데, 하기의 [표 2]에 이를 도시하고 있다.Such, the
상기 [표 2]에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 열가소성 플라스틱을 이용한 외통(105)을 갖는 충격감쇄장치(100)는 두 가지 조건에 따라 각각의 응력, 변형률 및 안전율이 구해지는데, 상기 실험에는 MSC/Nastran이 Solver로 사용되었다. 이때, 조건 1은 상기 스프링 코일(미도시)이 압축 시 상기 스프링 시트(110)를 미는 방향으로, 상기 스프링 시트(110)에 1500kgf(즉, 14700N)의 하중을 가한 경우 응력과 변형률을 측정한 것이며, 조건 2는 상기 외통(105)의 바닥부에서 2500kgf(즉, 24500N)의 압축하중을 가한 경우 응력과 변형률을 측정한 것이다. As shown in [Table 2], the
상기 [표 2]를 살펴보면, 폴리프탈아미드 30 내지 60, 유리섬유 20 내지 50 및 에틸렌프로필렌고무 5 내지 20 중량%를 함유한 열가소성 플라스틱을 이용한 외통(105)을 갖는 충격감쇄장치(100)의 경우, 복수 개의 리브(120, 122, 124, 126, 130, 132)를 추가하고, 상기 외통(105)과 상기 스프링 시트(110)의 두께를 보강한 본 실시예의 경우 응력이 전체적으로 분산되어 인장강도가 발생응력을 넘어 안전율이 1.5 ~ 1.8 수준인 것으로 나타났다. Referring to [Table 2], in the case of an
도 4는 도 3에 도시된 충격감쇄장치의 스프링 시트에 1500kgf(즉, 14700N)의 하중을 가한 경우 응력(Stress)을 보여주는 응력분포도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 스프링 시트에 집중되던 응력이 복수 개의 리브를 따라 외통 전체로 분산되어 있음을 알 수 있다. 4 is a stress distribution diagram showing stress when a load of 1500 kgf (that is, 14700 N) is applied to the spring sheet of the impact damping apparatus shown in FIG. 3. As shown in Figure 4, it can be seen that the stress concentrated in the spring sheet is distributed throughout the outer cylinder along the plurality of ribs.
도 5는 도 3에 도시된 충격감쇄장치의 스프링 시트에 1500kgf의 하중을 가한 경우 변형(Displacement)을 보여주는 변형분포도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 스프링 시트에만 집중되던 응력이 복수 개의 리브를 따라 외통 전체로 분산되고, 이로 인하여, 상기 스프링 시트에 발생되는 굽힘((Bending)이 감소되어 있음을 알 수 있다. FIG. 5 is a deformation distribution diagram showing displacement when a load of 1500 kgf is applied to a spring sheet of the impact damping apparatus shown in FIG. 3. As shown in FIG. 5, it can be seen that the stress concentrated only on the spring sheet is dispersed throughout the outer cylinder along the plurality of ribs, thereby reducing the bending generated in the spring sheet.
도 6은 도 3에 도시된 충격감쇄장치의 외통의 바닥부에 2500kgf의 압축하중을 가한 경우 응력을 보여주는 응력분포도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 외통의 바닥부에서 집중된 응력이 중심 리브와, 이로부터 연장된 8개의 빗살형 리브를 따라 분산되어 있음을 알 수 있다. FIG. 6 is a stress distribution diagram showing stress when a compressive load of 2500 kgf is applied to the bottom of the outer cylinder of the impact damping apparatus shown in FIG. 3. As shown in FIG. 6, it can be seen that the stress concentrated at the bottom of the outer cylinder is distributed along the central rib and eight comb-shaped ribs extending therefrom.
도 7은 도 3에 도시된 충격감쇄장치의 외통의 바닥부에 2500kgf의 압축하중을 가한 경우 변형을 보여주는 변형분포도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 외통의 바닥부에서 집중된 응력이 중심 리브와, 이로부터 연장된 8개의 빗살형 리브를 따라 분산되고, 이로 인하여 상기 외통의 바닥부의 변형이 감소되어 있음을 알 수 있다. FIG. 7 is a strain distribution diagram showing deformation when a compressive load of 2500 kgf is applied to the bottom of the outer cylinder of the impact damping device shown in FIG. 3. As shown in FIG. 7, it can be seen that the stress concentrated at the bottom of the outer cylinder is distributed along the central rib and eight comb-shaped ribs extending therefrom, thereby reducing the deformation of the bottom of the outer cylinder. .
한편, 이러한 함유량을 갖는 열가소성 플라스틱을 이용하면, 낮은 중량에 비해 큰 기계적 강성 및 내구성을 가지므로, 상기 외통 이외에도 상기 외통의 내부에 삽입되는 내통을 제작할 수 있으며, 나아가 충격감쇄장치의 많은 부품들이 상기 열가소성 플라스틱으로 제작될 수 있다. 그리고 상기 내통 및 충격감쇄장치의 많은 부품들이 상기 열가소성 플라스틱으로 제작되는 경우에는 각 부품마다의 취약부, 예를 들면, 응력이 집중되는 부분 등에 보강 리브를 추가로 장착시키면 좋을 것이다.On the other hand, by using the thermoplastic plastic having such a content, it has a large mechanical rigidity and durability compared to the low weight, it is possible to manufacture the inner cylinder to be inserted into the outer cylinder in addition to the outer cylinder, furthermore many parts of the impact damping device It can be made of thermoplastics. In the case where many parts of the inner cylinder and the impact damping device are made of the thermoplastic plastic, it may be preferable to additionally install the reinforcing ribs in the weak parts of the parts, for example, the parts where the stress is concentrated.
이상에서 본 발명에 따른 열가소성 플라스틱을 이용한 외통을 갖는 충격감쇄장치에 대해 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.It has been described above the impact damping device having an outer cylinder using the thermoplastic according to the present invention. Such a technical configuration of the present invention will be understood by those skilled in the art that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the above-described embodiments are to be understood in all respects as illustrative and not restrictive, and the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the foregoing description, and the meanings of the claims and All changes or modifications derived from the scope and the equivalent concept should be construed as being included in the scope of the present invention.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 열가소성 플라스틱을 이용한 외통을 갖는 충격감쇄장치는 외통의 소재로 폴리프탈아미드, 유리섬유 및 에틸렌프로필렌고무를 사용하여, 스틸과 대등한 기계적 강성과 내구성을 가지면서도 낮은 중량을 가져, 이를 장착한 자동차의 연비절감을 가져다주는 효과가 있다.As described above, the impact damping device having an outer cylinder using the thermoplastic plastic of the present invention uses polyphthalamide, glass fiber, and ethylene propylene rubber as the outer cylinder material, and has a low mechanical rigidity and durability comparable to that of steel. Has a weight, it is effective to bring fuel economy of the car equipped with it.
또한, 본 발명의 열가소성 플라스틱을 이용한 외통을 갖는 충격감쇄장치는 외통의 소재로 폴리프탈아미드, 유리섬유 및 에틸렌프로필렌고무를 사용하여, 기존의 스틸 소재로 외통을 제작하는 방식보다 단순하게 사출 또는 압축성형 방식 등을 이용할 수 있게 되어, 부품의 가격절감을 가져다주는 효과가 있다.In addition, the impact damping device having an outer cylinder using the thermoplastic plastic of the present invention using a polyphthalamide, glass fiber and ethylene propylene rubber as the material of the outer cylinder, a simple injection or compression than the method of manufacturing the outer cylinder from a conventional steel material It is possible to use a molding method, etc., which has the effect of reducing the price of the part.
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