KR0131284B1 - 댐핑계수제어형 유압완충기 - Google Patents

Abstract

댐핑계수제어형 유압완충기에 있어서, 신장스트로크 및 수축스트로크 중 하나의 댐핑계수의 최대값과 최소값 사이의 차이가 다른 스트로크의 댐핑계수의 최대값과 최소값사이에 차이보다 큰 것을 특징으로 하는 댐핑계수제어형 유압완충기.

스테핑모터의 하나의 조작범위에서, 제2스트로크의 댐핑계수는 최소값으로 거의 일정하게 유지되는 한편, 제1스트로크의 댐핑계수는 최소값으로 부터 최대값으로 변화될 수 있다. 다른 조작범위에서, 제1스트로크의 댐핑계수는 최소값으로 거의 일정하게 유지되는 한편, 제2스트로크의 댐핑계수는 최소값으로부터 최대값으로 변화될 수 있다. 제1조작범위는 제2조작범위보다 넓다.

Description

댐핑계수제어형 유압완충기

제1도는 본 발명에 따른 댐핑계수제어형 유압완충기의 일 실시예의 필수부분을 나타내는 개략단면도.

제2도는 제1도에서 나타낸 구성에서 셔터의 외주벽면의 (180°범위에 걸친)발전도.

제3도는 본 발명의 실시예의 댐핑계수를 나타내는 그래프.

제4도는 종래의 댐핑계수제어형 유압완충기의 댐핑계수특성을 나타내는 그래프.

본 발명은 차량, 예를 들어 자동차에서 사용하는 댐핑계수가 적절히 제어될 수 있는 댐핑계수제어형 유압완충기에 관한 것이다.

자동차 등의 차량에서 사용하는 유압완충기에는, 도로표면조건, 차량 주행조건 등에 따라 댐핑력레벨이 적절히 제어될 수 있도록 설계된 댐핑계수제어형 유압완충기가 있다.

상기한 종래의 댐핑게수제어형 유압완충기는, 일본특허 공개공보 제 61-75008(1986)호에 개시된 바와 같이, 신장스트로크 동안만 실린더내에 분할된 2개의 챔버사이를 연통시키며 유압유체를 흐르게 하는 신장통로와, 수축스트로크동안만 상기 2개의 챔버사이를 연통시키며 유압유체를 흐르게 하는 수축통로와, 각각의 신장 및 수축통로의 통로면적을 제어하는 셔터기구와, 셔터기구를 구동하는 작동기를 가지며, 상기 작동기가 자동차에 설치된 제어기로부터의 신호에 응하여 구동됨으로써 댐핑계수가 제어된다. 이 유압완충기에서 작동기가 일방향으로 구동될 때는, 신장스트로크의 댐핑계수가 증가하고, 수축스트로크의 댐핑계수가 감소한다. 작동기가 타방향으로 구동될 때는, 신장스트로크의 댐핑계수가 감소하고, 수축스트로크의 댐핑계수가 증가한다.

상기 발명의 권리자는 일본특허공보 제05-2148(대응미국특허 제007,576호)에서 상기한 종류의 유압완충기를 사용하는 서스펜션시스템용 제어기를 개시한다. 이 공보에서, 셔터회전각에 관계되는 댐핑계수특성은 제4도에 나타낸 바와 같다. 즉, 셔터회전각이 0^o로부터 양 방향쪽(제5도에 나타낸 바와 같이 우측)으로 증가하는 조작범위에서, 수축스트로크의 댐핑계수는 최소값으로 거의 일정하게 유지되고, 신장스트로크의 댐핑계수는 최소값으로부터 최대값까지 변화한다. 셔터회전각이 0^o로부터 음 방향쪽(제5도에 나타낸 바와 같이 좌측)으로 증가는 조작범위에서, 신장스트로크의 댐핑계수는 거의 일정하게 유지되고, 수축스트로크의 댐핑계수는 최대값으로부터 최소값까지 가변된다. 또한, 신장스트로크의 댐핑계수의 최대값과 최소값의 차이는 수축스트로크의 댐핑계수의 최대값과 최소값의 차이보다 크다. 더욱이 양 방향에서의 조작범위와 음 방향에서의 조작범위는 서로 동일하다. 따라서, 작동기 이동양을 동일하게 하기 위해서, 신장스트로크의 댐핑계수가 작은 값으로부터 큰 값까지 변화하는 비율은 수축스트로크의 댐핑계수가 작은 값으로부터 큰 값까지 변화하는 비율보다 높다.

하지만, 종래의 댐핑계수제어형 유압완충기는 다음과 같은 문제점이 있다: 제어기로부터의 신호에 응하여 균일한 각이동으로 회전하는 스테핑모터가 작동기로서 사용되는 경우에, 신장스트로크의 댐핑계수의 최대값과 최소값 사이의 차이는 수축스트로크의 댐핑계수의 최대값과 최소값 사이의 차이보다 크기 때문에, 스테핑모터의 각 단계를 위해 댐핑계수가 변화하는 비율은 수축측상에서보다 신장측상에서 높다. 결과적으로, 잡음이 발생되거나 차량체가 신장측상의 각 단계를 위해 진동될 것이다.

상기한 상황을 고려하여, 본 발명의 목적은 댐핑계수의 최대값과 최소값사이의 차이가 비교적 큰 스트로크상에서 스테핑모터의 각 단계를 위해 댐핑계수가 변화하는 비율을 효과적으로 감소시킬수 있도록 설계된 댐핑계수제어형 유압완충기를 제공하는 것이다.

본 발명은 내부에 유압유체를 밀봉적으로 수용하는 실린더와, 일단부가 상기 실린더에 삽입된 피스톤로드를 포함하는 댐핑계수제어형 유압완충기에 적용될 수도 있다. 피스톤로드의 타단부는 실린더로부터 돌출되어 있다. 피스톤은 피스토로드의 제1단부에 설치되어 있다. 피스톤로드의 신장스트로크동안만 신장통로는 3개의 챔버사이를 연통하고 유압유체를 흐르게 한다. 셔터기구는 각각의 신장통로 및 수축통로의 통로면적을 제어함으로써 각각의 신장스트로크 및 수축스트로크의 댐핑계수를 제어하도록 한다. 유압완충기는 셔터기구를 작동시키는 스테핑모터를 더 포함한다.

본 발명에 따르면, 신장스트로크 및 수축스트로크중 하나의 댐핑계수의 최대값과 최소값 사이의 차이는 다른 스트로크의 댐핑계수의 최대값과 최소값 사이의 차이보다 크다. 스테핑모터의 하나의 조작범위에서, 다른 스트로크의 댐핑계수는 최소값으로 거의 일정하게 유지되고, 하나의 스트로크의 댐핑계수는 최소값으로부터 최대값으로 변화될 수 있다. 스테핑모터의 다른 조작범위에서, 하나의 스트로크의 댐핑계수는 최소값으로 거의 일정하게 유지되고, 다른 스트로크의 댐핑계수는 최소값으로부터 최대값으로 가변된다. 또한, 하나의 조작범위는 다른 조작범위보다 크다.

상기한 구성에 의해, 댐핑계수의 최소값과 최대값 사이의 차이가 비교적 큰 제1스트로크측의 댐핑계수가 최소값과 최대값사이에서 가변될 때, 스테핑모터의 각 단계의 댐핑계수 변화가 2개의 조작범위가 동일한 경우와 비교하여 작은 비율때문에 차량의 소음 및 진동의 발생을 억제할 수 있다.

본 발명의 상기 및 타 목적들, 특징들 및 잇점들은, 동일참조숫자가 동일요소를 지시하는 첨부도면과 관련하여 제공된 바람직한 실시예의 다음의 설명으로부터 더욱 분명해질 것이다.

본 발명의 일 실시예는 제1도 내지 제3도를 참조하여 아래에 상세히 설명될 것이다.

제1도에 나타낸 바와 같이, 댐핑계수제어형 유압완충기(1)는 내부에 유압유체를 밀봉적으로 수용하는 실린더(2)와, 상기 실린더(2)내에 슬파이딩가능하게 맞춤된 피스톤(3)을 포함한다. 피스톤(3)은 실린더(2)의 내부를 실린더상부챔버(2A)와 실린더하부챔버(2B)로 분할한다. 피스톤(3)은 실린더(2)외부까지 연장한 피스토로드(4)의 중심단부 부위에 의해 관통되어 있다. 피스톤로드(4)는 그 중심단부상에 나사고정된 원통형 통로부재(5)를 가짐으로써 피스톤(3)에 접속되어 있다. 실린더(2)에는 저부댐핑력발생기구(나타내지 않음)를 통한 저장챔버(나타내지 않음)가 설치되어, 피스톤로드(4)가 실린더(2)를 출입하는 양의 대응하는 실린더(2)의 유체량의 변화를 보상하도록 한다.

피스톤(3)에는 실린더상부챔버와 실린더하부챔버(2A와 2B) 사이를 연통시키는 신장 및 수축통로(6)가 설치되어 있다. 피스톤(3)의 각 단부면에는 디스크밸브(7)와 오리피스(8)를 포함하는 제1댐핑력발생기구(9)가 설치되어 있어, 관련된 통로(6)에 도입된 유체의 유량에 대항하는 댐핑력을 발생시킨다.

피스톤로드(4)에는 축보오(10)가 설치되어 있다. 또, 피스톤로드(4)에는 실린더상부챔버(2A)와 축보오(10)사이를 연통시키는 방사형 연통홀(11)이 설치되어 있다. 연통홀(11), 보오(10) 및 통로부재(5)는 실린더상부챔버와 실린더하부챔버(2A와 2B)사이를 연통시키는 바이패스통로(12)를 형성한다.

통로부재(5)에는 개방된 양 단부를 가진 원통형 가이드부재(13)가 맞추어져 있다. 가이드부재(13)의 양 단부에서의 개구에는 상부체크밸브및 하부체크밸브(15 및 16)가 개별적으로 설치되어, 가이드부재(13)의 내측으로부터 그 외측으로만 유체를 흐르도록 한다.

통로부재(5)와 가이드부재(13)사이에는 바이패스통로(12)를 통해 실린더상부챔버(2A)와 연통하는 유압유체통로(17)와, 바이패스통로(12)를 통해 실린더하부챔버(2B)와 연통하는 다른 유압유체통로(18)가 형성되어 있다. 가이드부재(13)의 내측에는 유체통로(17)와 연통하는 홀(19)과, 유체통로(18)와 연통하는 홀(20)이 설치되어 있다. 유체통로(17), 홀(19) 및 하부체크밸브(16), 신장스트로크동안만 상부체크밸브(15)를 바이패스하며 유체를 흐르게 하는 신장통로(21)를 구성한다. 유체통로(18), 홀(20) 및 하부체크밸브(15)는, 수축스트로크동안만 하부체크밸브(16)를 바이패스하며 유체를 흐르게 하는 수축통로(22)를 구성한다.

통로부재(5)의 하측단부에는 디스크밸브(23)와 오리피스통로(24)를 포함하는 제2댐핑력발생기구가 설치되어 있어, 양쪽의 신장스트로크 및 수축스트로크동안 댐핑력을 발생시킨다.

신장스트로크의 디스크밸브(23)는 수축스트로크의 디스크밸브(23)보다 높은 스프링계수를 가지기 때문에 전자는 후자보다 큰 댐핑력을 발생시킨다는 점에 주의해야 한다.

실린더셔터(26)는 가이드부재(13)에 회전가능하게 맞추어져 있다. 셔터(26)는 동이한 직경의 튜불러(26A, 26B 및 26C)로 구성되어 있다. 가이드부재(13) 및 셔터(26)는 셔터기구를 구성한다.

셔터(26)의 측벽에는, 가이드부재(13)에 설치되어 있는 홀들(19 및 20)을 면하는 위치에 오리피스들(27 및 28)이 각각 설치되어 있다. 오리피스들(27 및 28)은 제2도에 나타낸 바와 같은 구성을 가진다. 따라서, 셔터(26)의 회전각이 -60^o으로부터 -30^o까지 변화할 수 있는 조작범위에서, 관련된 오리피스(27)에 의해 결정된 각 가이드홀(19)의 개구영역은(제2도에서 점선으로 나타낸)(댐핑력계수:최소) 최대값을 유지하는 반면, 각 가이드홀(20)은 홀(20)이 폐쇄되어 있는 상태(댐핑계수:최대)로부터 관련된 오리피스(28)에 의해 결정된 홀(20)의 개구영역이 최대에 도달하는 상태까지 점차로 변화된다. 셔터(26)의 회전각이 -30^o로부터 +60^o까지 변화될 수 있는 조작범위에서, 오리피스(27)에 의해 결정된 홀(19)의 개구영역은 최대값으로부터 홀이 폐쇄되는 상태(댐핑계수:최대)까지 점차로 변화하는 한편, 오리피스(28)에 의해 한정된 홀(20)의 개구영역은 최대값(댐핑계수:최소)으로 유지된다.

셔터(26)의 일단부는 보오(10)를 통해 외측으로 돌출한 제어로드(29)에 접속되어 있다. 스테핑모터(30)는 제어로드(29)의 도출단부에 설치되어 있다. 스테핑모터(30)는 자동차의 차체상에 설치된 제어기로부터의 신호를 수령하는 매시간동안 예정된 각(예를 들어, 2^o으로부터 10^o까지의 범위의 각 단계)을 회전함으로써, 셔터(26)를 구동시킨다.

상기한 실시예의 조작은 아래에 설명될 것이다.

피스톤로드(4)의 신장스트로크동안, 유압유체는 신장스트로크의 통로(6)를 통과하여, 제1댐핑력발생기구(9)부분에 의해 신장스트로크의 댐핑력이 발생하도록 한다. 또, 유압유체는 바이패스통로(12)에서 신장통로(21)를 통과하여, 셔터(26)에 의해 제어되는 댐핑력발생기구에서 가이드홀(19) 및 오리피스(27)에 의해 한정된 개구의 영역에 따라 댐핑력을 발생시킨다.

피스톤로드(4)의 수축스트로크동안, 유압유체는 수축스트로크의 통로(6)를 통과하여, 제1댐핑력발생기구(9)부분에 의해 수축스트로크의 댐핑력이 발생하도록 한다. 또, 유압유체는 바이패스통로(12)에서 수축통로(22)를 통과하여, 셔터(26)에 의해 제어되는 댐핑력발생기구에서 가이드홀(20) 및 오리피스(28)에 의해 한정된 개구의 영역에 따라 댐핑력을 발생시킨다. 또한, 실린더(2)와 저장챔버(나타내지 않음) 사이에 설치되어 있는 저부댐핑력발생기국(나타내지 않음)에서도 발생된다.

신장 및 수축스트로크의 댐핑계수의 최대값은 가이드홀(19 및 20)이 셔터에 의해 각각 폐쇠될 때 얻어진다. 신장스트로크의 댐핑계수는 신장스트로크의 제1댐핑력발생기구(9)부분과, 저부댐핑력 발생기구에 의해 결정된다. 이 실시예에서, 이들 댐핑력발생기구는 신장스트로크의 댐핑계수가 수축스트로크의 댐핑계수보다 높도록 설정되어 있다.

신장스트로크의 댐핑계수의 최소값은, 가이드홀(19) 및 오리피스(27)에 의해 결정되는 그 개구의 영역이 최대값에 도달할 때 얻어진다. 수축스트로크의 댐핑계수의 최대값은, 가이드홀(20) 및 오리피스(28)에 의해 결정되는 그 개구의 영역이 최대값에 도달할때 얻어진다. 실제최소값은 제2댐핑력발생기구(25)에 의해 결정된다. 제2댐핑력발생기구(25)는 신장스트로크의 디스크밸브(23)가 수축스트로크의 디스크밸브(23)보다 높은 스프링계수를 가지도록 구성되기 때문에, 전자의 디스크밸브는 가이드홀(19)(20)과 오리피스(27)(28)에 의해 한정된 동일한 개구영역을 위해 후자의 디스크밸브보다 큰 댐핑력을 발생시킨다.

스테핑모터(30)가 차량체상에 설치된 제어기로부터 신호에 응하여 매번 예정된 각을 회전함으로서, 가이드홀(19 및 20)과 오리피스(27 및 28)에 의해 각각 한정되는 개구의 영역은 대응하여 변화하고, 제3도에서 나타낸 바와 같이 개별 최대값과 최소값사이에서 신장스트로크 및 수축스트로크의 댐핑계수를 변화시킨다.

상기한 실시예의 구성에 의해, 제3도에서 나타낸 바와 같이 신장스트로크의 댐핑계수의 최대값과 최소값 사이의 차이는 수축스트로크의 댐핑계수의 최대값과 최소값사이의 차이보다 크다. 그러나, 신장스트로크의 댐핑계수는 -30^o으로부터 +60^o까지 연장한 비교적 넓은 조작범위(90^o)에서 변화하고, 수축스트로크의 댐핑계수는 -60^o으로부터 -30^o까지 연장한 비교적 협소한 조작범위(30^o)에서 변화한다. 결과적으로, 각 단계에서 발생하는 차량체의 소음 및 진동의 발생을 억제할 수 있다.

전술한 실시예에서 스테핑모터의 각 단계의 댐핑계수의 변화비율은 신장측 및 수축측상에서 거의 동일하지만, 본 발명은 이것에 국한될 필요가 없음에 주의해야 한다. 본 발명은, 신장 및 수축스트로크중 하나의 스트로크의 댐핑력의 최대값과 최소값 사이의 차이가 다른 스트로크의 댐핑계수의 최대값과 최대값 사이의 차이보다 크고, 스테핑모터의 하나의 조작범위에서, 다른 스트로크의 댐핑계수가 최소값으로 거의 일정하게 유지되는 한편, 하나의 스트로크의 댐핑계수가 최소값으로부터 최대값으로 변화할 수 있는 반면, 스테핑모터의 다른 조작범위에서, 하나의 스트로크의 댐핑계수가 최소값으로 거의 일정하게 유지되는 한편, 다른 스트로크의 댐핑계수가 최소값으로부터 최대값으로 변화할 수 있는 어떠한 종류의 유압완충기에도 적용가능하다. 어떠한 종류의 유압완충기도, 2개의 조작범위가 동일한 경우와 비교하여 제1조작범위가 보다 제2조작범위보다 넓음으로써 최소값과 최대값 사이의 차이가 비교적 큰 경우에 스트로크측상에 스테핑모터의 각 단계의 댐핑계수의 변화비율이 감소하는 한은 본 발명의 정신에 해당한다.

상기한 실시예는, 제3도에서 나타낸 바와 같이, 셔터의 회전각(26)이 -60^o으로부터 -30^o까지 변화하는 조작범위에서는 신장스트로크의 댐핑계수는 최소값으로 일정하게 유지되는 한편, 셔터회전각이 -30^o으로부터 +60^o까지의 분포된 조작범위에서는 최소값으로 일정하게 유지되었지만, 본 발명은 여기에 국한될 필요가 없음에 주의해야 한다. 이 구성은, 각 조작범위에서 댐핑계수가 최소값으로 일정하지 않고 제3도에서 점선으로 나타낸 바와 같이 최소값 근처에서 점차로 감소하는 가변적인 값과 같이 변화해도 좋다. 신장스트로크의 댐핑계수가 변화하는 범위와 수축스트로크의 댐핑계수가 변화하는 범위가 서로 겹쳐지는 댐핑계수특성을 설정할 수도 있다.

전술한 실시예에서 셔터기구는 피스톤로드상에 설치되었지만, 본 발명은 상기한 구성에 국한될 필요가 없다. 이 구성은, 실린더의 외측을 통해 실린더상부챔버와 실린더하부챔버사이를 상호 연통하는 바이패스통로가 설치되고 이전에 권리자에 의해 공개된 일본특허출원 제04-335359호에서 개시한 바와 같이 이 실시예에서와 유사한 셔터기구가 바이패스통로에 설치되어도 좋다.

전술한 실시예에서는 제2댐핑력발생기구(25)가 설치되었지만, 본 발명은 상기한 구성에 국한될 필요가 없다.

이 구성은 댐핑력발생기구(25)가 제거될 수도 있지만, 오리피스특성은 가이드홀(19)및 오리피스(27)에 의해 한정된 개구와, 대신에 가이드홀(20)및 오리피스(28)에 의해 한정된 개구에 의해 직접적으로 발생된다.

Claims (4)

1. 댐핑계수제어형 유압완충기에 있어서, 내부에 유압유체를 밀봉적으로 수용하는 실린더와, 일단부가 상기 실린더에 삽입되고 타단부가 상기 실린더로부터 돌출한 피스토로드와, 상기 피스토로드의 상기 일단부에 설치되어 상기 실린더의 내부를 2개의 챔버로 분할하는 피스톤과, 상기 피스톤로드의 신장스트로크동안만 상기 2개의 챔버들 사이를 연통시키며 유압유체를 흐르게 하는 신장통로와, 상기 피스톤로드의 수축스트로크동안만 상기 2개의 챔버들 사이를 연통시키며 유압유체를 흐르게 하는 수축통로와, 상기 각 신장통로 및 수축통로의 통로면적을 제어함으로써 신장스트로크 및 수축스트로크 각각에 대한 댐핑계수를 제어하는 셔터기구와, 상기 셔터기구를 작동시키는 스테핑모터를 포함하며; 상기 셔터기구는; 신장스트로크 및 수축스트로크중에는 하나에 대한 댐핑계수의 최대값과 최소값 사이에 차이가 다른 스트로크에 대한 댐핑계수의 최대값과 최소값 사이의 차이보다 크게 되고; 상기 스테핑모터의 하나의 조작범위에서, 상기 다른 스트로크의 댐핑계수는 최소값으로 거의 일정하게 유지되고, 상기 하나의 스트로크의 댐핑계수는 최소값으로부터 최대값으로 가변되는 한편, 상기 스테핑모터의 다른 조작범위에서는, 상기 하나의 스트로크의 댐핑계수가 최소값으로 거의 일정하게 유지되고, 상기 다른 스크로크의 댐핑계수는 최소값으로부터 최대값으로 가변되며, 이때 상기 하나의 조작범위는 상기 다른 조작범위보다 크게 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 댐핑계수제어형 유압완충기.
2. 제1항에 있어서, 상기 스테핑모터가 상기 하나의 조작범위에서 하나의 단계를 만들 때 상기 하나의 스트로크에서의 댐핑계수의 변화정도와, 상기 스테핑모터가 상기 다른 조작범위에서 하나의 단계를 만들 때 상기 다른 스트로크에서의 댐핑계수의 변화정도는 거의 동일한 것을 특징으로 하는 댐핑계수제어형 유압완충기.
3. 제1항에 있어서, 상기 신장 및 수축통로증 적어도 하나에 설치된 댐핑력발생밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 댐핑계수제어형 유압완충기.
4. 제2항에 있어서, 상기 신장 및 수축통로증 적어도 하나에 설치된 댐핑력발생밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 댐핑계수제어형 유압완충기.