판스프링

Leaf spring
리스본 마차 박물관의 17세기 마차 스프링
전통적인 반엘리케틱한 호치키스 리프 스프링 어레인지.왼쪽 스프링은 걸쇠를 통해 프레임에 연결됩니다.

리프 스프링은 휠 차량의 서스펜션에 일반적으로 사용되는 단순한 형태의 스프링입니다.원래는 적층 스프링 또는 마차 스프링으로 불리며, 때로는 반엘리틱 스프링, 타원 스프링 또는 카트 스프링으로 불리기도 하는 스프링의 가장 오래된 형태 중 하나로 17세기 중반 프랑스에서 2부 엘보 스프링(리스본에서 그림으로 그린 예)의 형태로 마차에 나타났다.g는 영국과 [1][2]독일로 갑니다.

리프 스프링 프론트 독립형 서스펜션전륜구동 알비스, 1928년
횡단 리프 스프링에 의한 독립 프론트 서스펜션험버, 1935년
세미엘립틱 스프링에 의한 독립형 프론트 서스펜션메르세데스 벤츠 230 W153, 1938
오렌슈타인 코펠과 뤼베커 마스치넨바우가 만든 독일 기관차의 리프 스프링
마차에 달린 4분의 3 엘렉틱 리프 스프링.

판스프링은 직사각형 단면 스프링강의 가늘고 긴 원호 모양의 형상을 하고 있다.가장 일반적인 구성에서 아크의 중앙은 액슬의 위치를 제공하는 반면, 양쪽 끝에 형성된 루프는 차량 섀시에 부착할 수 있습니다.매우 무거운 차량의 경우, 리프 스프링은 종종 점차적으로 짧은 잎으로 여러 겹으로 겹겹이 쌓인 여러 잎으로 만들어질 수 있습니다.리프 스프링은 스프링 기능뿐만 아니라 위치 확인 및 어느 정도 댐핑 기능을 제공할 수 있습니다.리프 간 마찰은 댐핑 작용을 제공하지만, 잘 제어되지 않고 서스펜션의 움직임에 고착이 발생합니다.이 때문에 단엽 스프링을 사용하고 있는 메이커도 있습니다.

리프 스프링은 양끝 프레임에 직접 부착하거나 한쪽 끝(일반적으로 전면)에 직접 부착할 수 있으며 다른 쪽 끝은 걸쇠, 짧은 스윙 암을 통해 부착할 수 있습니다.걸쇠는 압축 시 리프 스프링이 늘어나는 경향을 띠기 때문에 부드러운 스프링이 됩니다.걸쇠는 리프 스프링에 어느 정도의 유연성을 제공하여 무거운 하중을 가해도 고장나지 않습니다.

일부 스프링은 회전 부재를 운반하기 위해 스푼 엔드(지금은 셀덤)라고 하는 오목한 단부에서 종단됩니다.1990년대 후반과 2000년대 초반의 많은 트럭에서 리프 스프링은 힝클 빔 볼 조인트에 연결됩니다.

나뭇잎 스프링은 자동차의 현대적 발전을 보여 왔다.2016년식 Volvo XC90은 C7 쉐보레 콜벳과 유사한 솔루션인 첨단 복합 소재의 횡방향 리프 스프링을 갖추고 있습니다.즉, 직선 리프 스프링을 섀시에 단단히 고정하고 스프링의 끝을 휠 서스펜션에 볼트로 고정하여 스프링이 각 휠에서 독립적으로 작동하도록 합니다.즉, 서스펜션이 기존 설정보다 작고 평평하며 가볍습니다.

역사

다양한 리프 스프링이 있으며, 보통 "엘립티컬"이라는 단어를 사용합니다.1804년 영국의 발명가 오바디아 엘리엇에 의해 특허를 받은 "엘립티컬" 또는 "완전 타원형" 잎 스프링은 끝이 연결된 두 개의 원형 호를 가리켰다.이를 상부 아크의 상단 중앙에서 프레임에 연결하고 하단 중앙을 솔리드 프론트 액슬과 같은 "활선" 서스펜션 구성 요소에 결합합니다.일반적으로 이 설계에는 트레일링 암과 같은 추가 서스펜션 구성 요소가 필요하지만, 호치키스 드라이브에 사용되는 "반엘리펙틱" 리프 스프링에는 필요하지 않습니다.그것은 낮은 호를 사용했고, 그래서 그 이름이 붙여졌다."쿼터 엘립틱" 스프링은 종종 짧은 사다리 프레임의 측면 끝 부분에 잎 더미의 가장 두꺼운 부분이 박혀 있었고, 1920년대의 오스틴 세븐에서처럼 자유단이 디퍼렌셜에 부착되어 있었다.비엘리틱 리프 스프링의 예로서 포드 모델 T의 디퍼렌셜 위에 요크 모양으로 구부러진 여러 리프 스프링이 있습니다.댐퍼(충격 흡수제)의 대체품으로 일부 제조업체는 목재와 같은 금속 리프 사이에 비금속 시트를 깔았습니다.

엘리엇의 발명품은 무거운 횃대의 필요성을 없애고 거친 도로를 더 빠르고, 더 쉽고,[3] 더 저렴하게 이동하면서 마차 디자인과 구조에 혁명을 일으켰다.

타원형 Carriage with elliptic springs
반엘리틱 Vehicle suspension with semi-elliptic springs
4분의 3 엘렉틱 Car suspension with three-quarter elliptic springs
4분의 1 엘렉틱 Vehicle suspension with quarter-elliptic springs
가로 Front suspension with transverse leaf spring

리프 스프링은 유럽과 일본에서 1970년대 후반, 미국에서 전륜구동으로 전환될 때까지 자동차에 매우 흔했고, 보다 정교한 서스펜션 디자인은 자동차 제조사들이 코일 스프링을 대신 사용하는 것을 보았다.오늘날 리프 스프링은 밴과 트럭, SUV, 철도 객차와 같은 무거운 상업용 차량에 여전히 사용되고 있다.중형 차량의 경우 부하를 차량 섀시 위로 더 넓게 분산할 수 있는 장점이 있는 반면, 코일 스프링은 부하를 단일 지점으로 전달합니다.코일 스프링과 달리 리프 스프링은 리어 액슬에도 위치하므로 트레일링 암과 팬하드 로드가 필요하지 않으므로 단순 활축 리어 서스펜션에서 비용과 중량을 절감할 수 있습니다.판스프링의 또 다른 장점은 판스프링의 끝이 일정한 경로를 따라 안내될 수 있다는 것이다.

더 현대적인 구현은 포물선 모양의 잎 스프링입니다.이 설계는 포물선 곡선을 따라 중심에서 끝까지 두께가 다른 잎이 적은 것이 특징이다.이 설계의 목적은 리프 간 마찰을 줄이는 것이며, 따라서 차축이 연결되는 끝부분과 중앙의 리프 간에만 접촉이 있습니다.스페이서는 다른 지점과의 접촉을 방지합니다.경량화 외에도 포물선 스프링의 주요 장점은 유연성이 뛰어나다는 점이며, 이는 코일 스프링에 근접하는 승차감의 향상으로 이어집니다. 단점은 부하 전달 능력의 감소입니다.그것들은 편안함을 향상시키기 위해 버스에서 널리 사용된다.영국의 GKN 회사와 쉐보레가 콜벳과 함께 개발한 또 다른 것은 복합 플라스틱 리프 스프링입니다.그럼에도 불구하고 리프 간 마찰 및 기타 내부 감쇠 효과가 없기 때문에 이러한 유형의 스프링에는 보다 강력한 댐퍼/충격 흡수 장치가 필요합니다.

일반적으로 자동차 서스펜션에서 사용되는 리프(leaf)는 액슬을 지지하고 액슬의 위치/부분 위치를 결정합니다.스프링의 유연한 특성으로 인해 액슬의 돌출되지 않은 질량을 정확하게 제어하기 어렵기 때문에 이러한 문제는 핸들링 문제("액슬 트램프"와 같은)로 이어질 수 있습니다.일부 서스펜션 설계에서는 와트 링크(또는 팬하드 로드)와 반지름 암을 사용하여 액슬의 위치를 파악하지만 이러한 단점은 없습니다.이러한 디자인은 부드러운 스프링을 사용할 수 있기 때문에 승차감이 향상됩니다.예를 들어 Austin-Healey 3000s 및 Fiat 128s의 다양한 리어 서스펜션 등이 있습니다.

특성.

리프 스프링의 양끝은 아이 또는 아이렛으로 형성되며, 이를 통해 고정 장치가 각 끝을 차량의 프레임 또는 차체에 연결합니다.한쪽 눈은 보통 좌우로 고정되지만 스프링의 움직임에 따라 회전할 수 있는 반면, 다른 한쪽 눈은 경첩 메커니즘에 고정되어 있으며, 경첩 메커니즘은 끝이 회전할 수 있고 제한된 좌우로 회전할 수 있습니다.액슬은 보통 U 볼트로 스프링 [4]중앙에 고정됩니다.

리프 스프링은 액슬을 제자리에 고정하는 연결 장치 역할을 하므로 별도의 연결이 필요하지 않습니다.그 결과 심플하고 튼튼한 서스펜션이 완성되었습니다.리프 간 마찰은 스프링의 움직임을 완화하고 반동을 감소시켰으며, 충격 흡수제가 널리 채택되기 전까지는 [5]헬리컬 스프링에 비해 매우 큰 이점이 있었습니다.

액슬은 리프 스프링에 의해 제자리에 고정되기 때문에 소프트 스프링(즉, 스프링 정수가 낮은 스프링)은 적합하지 않습니다.결과적으로 발생하는 강성은 리프 간 마찰과 더불어 이러한 유형의 서스펜션을 [citation needed]탑승자에게 특별히 편안하지 않게 만듭니다.

제조 공정

다엽 스프링은 다음과 같이 제작됩니다.

  1. 열처리 전 프로세스:
    1. 전단
    2. 테이퍼 롤링
    3. 트리밍
    4. 엔드 컷 및 프레스
    5. 세컨드 워핑
    6. 스카핑과 아이롤링
    7. 니핑
    8. C'SKG 펀칭
    9. 중앙 구멍 뚫기
  2. 열처리 프로세스:
    1. 경화용 가열
    2. 캠버링
    3. 담금질
    4. 템퍼링
  3. 열처리 후 프로세스:
    1. 수정
    2. 측면 벤딩 제거
    3. 부싱
    4. 리밍
    5. 클램프 리벳 고정
  4. 조립 및 표면 마감:
    1. 숏피닝
    2. 페인팅
    3. 조립중
    4. 스크래깅
    5. 표시 및 포장

열처리

  1. 경화를 위한 가열:성형 전 또는 성형 후에 스프링 또는 고강도 연성으로 열처리할 수 있는 합금을 사용할 수 있다.양호한 피로 수명, 비자성 특성, 내식성, 상승된 온도 및 드리프트와 같은 특수 스프링 특성에 대해서는 특별한 고려사항이 필요합니다.잎은 오일 연소식 경화로에서 임계 온도로 가열됩니다.보통 850~950℃의 온도를 유지한다.
  2. 캠버링:맨 위 잎은 마스터 잎으로 알려져 있습니다.눈은 스프링을 다른 기계 부재로 부착하기 위해 제공됩니다.중앙선에서 스프링으로 전달되는 굴곡의 양을 캠버라고 합니다.캠버는 최대 부하에서도 편향된 스프링이 부착된 기계 멤버에 닿지 않도록 제공됩니다.그림에 표시된 캠버를 포지티브 캠버라고 합니다.스프링의 잎을 고정하려면 중앙 클램프가 필요합니다.이 작업에 사용되는 기계는 유압 프레스입니다.프레스를 사용하여 잎을 필요한 반지름으로 구부립니다.모든 리프는 캠버링 게이지를 사용하여 필요한 반지름을 테스트합니다.
  3. 담금질 : 뜨거운 굽은 잎을 트레이에 보관하고 기름탕에 담금질하여 마텐사이트 구조를 만듭니다.마르텐사이트는 강철 결정 구조의 가장 단단한 형태이다.마텐사이트는 오스테나이트 형태의 철을 담금질하는 급속 냉각에 의해 탄소강에서 형성된다.사용되는 기계는 컨베이어레이티드 퀀치 오일 욕조입니다.담금질유의 발화점은 200℃ 내외이며, 기름의 온도가 80℃를 넘지 않는 것으로 보인다.담금질 후 판스프링의 구조가 매우 딱딱해지기 때문에 이 특성이 필요하지 않습니다.그러나 캠버링 후 리프를 올바른 반경으로 설정하려면 이 프로세스가 필요합니다.경도를 제거하기 위해 담금질을 합니다.
  4. 템퍼링:템퍼링은 인성을 높이기 위해 사용되는 열처리 과정입니다.담금질된 잎을 다시 가열하여 경도를 필요한 수준으로 떨어뜨립니다.이 공정에는 전기 가열식 온도로가 사용됩니다.잎의 경도는 브리넬 경도 시험을 통해 구한다.이 과정은 스트레스를 완화하기 위해서도 행해진다.기계 내부의 온도는 540~680℃로 유지됩니다.온도조절 공정은 잎을 재결정 온도 이하로 가열하여 물이나 공기를 사용하여 냉각하는 과정입니다.

기타 용도

대장장이에 의해

판스프링은 비교적 고품질의 강철로 만들어졌기 때문에 대장장이들이 선호하는 재료입니다.인도, 네팔, 방글라데시, 필리핀, 미얀마, 파키스탄과 같은 나라에서는 전통 대장장이들이 여전히 많은 양의 도구를 생산하고 있으며, 폐차에서 나오는 잎샘은 칼, 쿠크리스, 그리고 다른 [6]도구들을 만드는데 자주 사용된다.그것들은 또한 아마추어나 취미생활의 대장장이들에 의해 일반적으로 사용된다.

트램펄린으로

또한 일부 트램폴린(소프트 에지 트램폴린으로 알려진)에서는 리프 스프링이 기존의 코일 스프링을 대체하여 사용자의 안전을 향상시키고 [7]뇌진탕 위험을 낮춥니다.리프 스프링은 베이스 프레임에서 분기하여 점프 매트를 매달아 유연성과 복원력을 [8]제공하는 '다리'로서 프레임 주위에 간격을 둔다.

클러치

자동차 클러치의 일반적인 "디아프라그름"은 리프 스프링의 한 종류입니다.

참고 항목

레퍼런스

Wikimedia Commons에는 리프 스프링 관련 미디어가 있습니다.
  1. ^ Terrier, Max (1986). "L'invention des ressorts de voiture". Revue d'Histoire des Sciences. 39 (1): 17–30. doi:10.3406/rhs.1986.4016.
  2. ^ Leaf Springs: Their Characteristics and Methods of Specification. Wilkesbarre, PA: Sheldon Axle Company. 1912. p. 1. leaf spring.
  3. ^ "Carriages and Coaches". p. 205.
  4. ^ Stockel, Martin W.; Stockel, Martin T.; Johanson, Chris (1996). Auto Fundamentals. Tinley Park: The Goodheart-Willcox Company, Inc. p. 455. ISBN 1566371384.
  5. ^ "스프링 - 자동차 서스펜션에 대한 간단한 연구", 오토모터 저널, 1912년 8월 10일, pp936-937
  6. ^ "Kamis, Khukuri makers of Nepal". Himalayan-imports.com. Retrieved 2011-11-06.
  7. ^ "Joe Andon's leap of faith". The Australian. Retrieved 2013-07-04.
  8. ^ "Trampolines WO 2012167300 A1". Retrieved 2013-07-04.