KR0144659B1 - 댐핑력 제어형 유압완충기 - Google Patents

댐핑력 제어형 유압완충기

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KR0144659B1 KR1019930024692A KR930024692A KR0144659B1 KR 0144659 B1 KR0144659 B1 KR 0144659B1 KR 1019930024692 A KR1019930024692 A KR 1019930024692A KR 930024692 A KR930024692 A KR 930024692A KR 0144659 B1 KR0144659 B1 KR 0144659B1
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요이찌 미즈따니
다까오 나가다떼
다까시 네즈
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이시다 아쯔미
도끼꼬 가부시끼 가이샤
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Abstract

댐핑력 제어형 유압완충기 내부에서, 피스톤은 주 유액통로 및 밸브기구를 구비하고, 그에 연결된 피스톤 로드를 또한 구비한다. 완충기 내부 실린더의 한 측면은, 바이패스통로를 개폐하는 셔터와 가이드부재를 구비한 댐핑력 제어기구와, 바이패스통로를 통해 유액의 유동을 조절함으로써 댐핑력을 발생시키는 밸브기구가 제공된다. 댐핑력 특성은 회전 액츄에이터를 구비한 셔터의 회전에 의해 변화된다. 댐핑력 제어기구는 실린더의 측면상에 마련되고 피스톤은 단지 주 유액통로와 밸브기구를 구비하기 때문에, 피스톤 조립체의 크기는 비교적 작다. 따라서, 피스톤 로드의 스트로크는 증가될 수 있다.

Description

댐핑력 제어형 유압완충기
제1도는 본 발명에 따른 댐핑력 제어형 유압완충기의 일실시예의 종단면도,
제2도는 제1도의 C-C선에 따른 단면도,
제3도는 제1도에 도시된 유압완충기의 정면도,
제4도는 본 발명에 따른 댐핑력 제어형 유압완충기의 제2실시예의 종단면도,
제5도는 본 발명의 댐핑력 제어형 유압완충기를 구비한 세미액티브 서스펜션 시스템용 제어기의 블록 다이어그램.
본 발명은, 차량 예를 들어 자동차의 서스펜션 시스템에 부착되는 댐핑력 제어형 유압완충기에 관한 것이다.
자동차 등 차량의 서스펜션 시스템에 부착되는 유압완충기 중에는, 승차감 및 운전의 안전성을 개선하기 위해 댐핑력의 레벨이 도로 표면조건, 차량 주행조건 등에 따라 적절히 제어될 수 있도록 설계된 댐핑력 제어형 유압완충기가 있다.
일반적으로, 이러한 형태의 유압완충기는, 내부에 유액(hydraulic fluid)이 밀봉되어 있는 실린더와, 피스톤 로드가 연결되어 있고 상기 실린더 내에 슬라이딜 가능하게 삽입되어 두 개의 실린더 챔버를 형성하는 피스톤을 구비한다. 이 두 개의 실린더 챔버는 주(main) 유액통로 및 바이패스통로를 통해 상호 연통하여 있다. 주 유액통로에는 비교적 큰 댐핑력을 발생시키는 댐핑력 발생기구(오리피스, 디스크밸브 등)가 마련되어 있다. 바이패스통로는 비교적 작은 댐핑력을 발생시키는 댐핑력 발생기구(오리피스, 디스크밸브 등)와, 이 바이패스통로를 개폐하기 위한 댐핑력 제어밸브를 구비한다.
상기 구성에 의해, 댐핑력 제어밸브가 개방될 경우, 실린더 내부의 유액은 피스톤 로드의 신장 및 수축에 기인하여 피스톤이 슬라이딩 운동을 할 때 주로 바이패스통로를 통하여 유동하게 되며, 이에 의해 비교적 작은 댐핑력을 발생시킨다. 따라서, 이 댐핑력 특성은 소프트(soft))하다. 댐핑력 제어밸브가 차단된 경우에는, 실린더 내부의 유액은 피스톤 로드의 신장 및 수축에 기인하여 피스톤이 슬라이딩 운동을 할 때 주 유액통로만을 통하여 유동하게 되며, 이에 의해 비교적 큰 댐핑력을 발생시킨다. 따라서, 그 댐핑력 특성은 하드(hard)하다. 이와같이 함으로써, 댐핑력 특성은 댐핑력 제어밸브를 개폐시킴으로써 변화될 수 있다.
전술한 형태의 댐핑력 제어형 유압완충기를, 댐핑력 특성이 하드 및 소프트인 경우 모두에 대해 피스톤 속도에 따라 선형적으로 변화하는 밸브 댐핑력 특성을 갖도록 설계할 경우, 종래에는 일본 특허공개 번호 04-54339에 기술된 구성을 채용하였다. 즉, 실린더내에 삽입되는 피스톤과 이 피스톤에 연결되는 피스톤 로드는 주 유액통로, 바이패스통로, 및 바이패스통로 개폐용 댐핑력 제어밸브를 구비하며, 주 유액통로 및 바이패스통로는 밸브기를 각각 구비한다. 또한, 댐핑력 제어밸브를 작동시키는 제어로드가 피스톤 로드를 통과하여 피스톤 로드의 바깥쪽 끝단부로부터 외부로 돌출되어 있으므로, 유압완충기의 바깥쪽에서 액츄에이터등을 사용하여 제어로드를 작동시킴으로써 댐핑력 특성을 하나의 상태로부터 다른 상태로 전환시킬 수 있다.
그러나, 피스톤과 그에 연결되는 요소들로 이루어진 피스톤 조립체가 바이패스통로 및 댐핑력 제어밸브를 구비하도록 되어있는 종래의 댐핑력 제어형 유압완충기는 후술하는 바와 같은 문제점들을 가지고 있다. 즉, 피스톤 조립체는 바이패스통로를 가지고 있고 이 바이패스통로는 댐핑력을 제어하는 제어밸브 등의 요소를 구비하고 있기 때문에, 피스톤 조립체의 크기가 증대되고, 피스톤 로드의 신장 및 수축 스트로크는 불가피하게 짧아지게 된다.
더욱이, 댐핑력 제어밸브용의 제어로드를 작동시키는 액츄에이터는 일반적으로, 차체(body)에 마련된 부재에 연결되는 피스톤 로드의 말단부에 부착된다. 이에 의해, 차체 상에 설치된 피스톤론드 장착부재(예를 들어, 스트러트(strut) 장착부)는 액츄에이터를 장착하기 위한 공간을 구비하여야 하므로 차체 측에서의 공간효율을 저하시킨다. 따라서, 종래의 구성은 엔진후드를 자동차 전륜 측부상의 피스톤 로드 장착부로 낮추고자 하는 요청에 반하게 된다. 특히, 유압완충기의 댐핑력 특성이 주행중에 실시간으로 제어되는 서스펜션 시스템(즉, 소위 세미액티브 서스펜션 시스템)의 경우에는 댐핑력 특성을 신속히 변화시키기 위해 대형 액츄에이터가 필요하게 된다. 따라서, 공간효율이 저하되는 심각한 문제가 있다.
전술한 상황을 고려하여, 본 발명은 피스톤 조립체의 크기를 감축시켜 신장 및 수축 스트로크가 증대되도록 설계된 댐핑력 제어형 유압완충기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명이 제공하는 댐핑력 제어형 유압완충기는, 내부에 유액이 밀봉되어 있는 실린더와, 실린더 내부에 슬라이딩 가능하게 삽입되어 그 내부에 두 개의 실린더 챔버를 형성하는 피스톤을 구비하는 한편, 피스톤 로드의 한쪽 끝 단부가 상기 피스톤에 연결되며 피스톤 로드의 다른쪽 끝단부는 실린더의 외측에까지 연장되어 있다. 또한 저장챔버가 실린더와 연통하고 있어, 피스톤 로드가 실린더를 출입하기 때문에 실린더 내부에서 발생되는 유액량의 변화를 보상한다. 주 유액통로가 피스톤 내부에 마련되어 두 개의 실린더 챔버 사이에서 연통이 이루어지도록 한다. 제1 밸브기구는 피스톤 로드의 신장 및 수죽 스트로크 중의 적어도 하나의 스트로크 동안 주 유액통로내에서의 유액의 유동을 조절함으로써 댐핑력을 발생시킨다. 실린더의 외측에 바이패스통로가 마련되어 두 개의 실린더 챔버 사이를 연통시킨다. 제2 밸브기구는 피스톤 로드의 신장 및 수축 스트로크 중의 적어도 하나의 스트로크동안 바이패스통로 내부의 유액의 유동을 조절함으로써 댐핑력을 발생시킨다. 또한 댐핑력 제어밸브가 바이패스통로의 통로면적을 제어한다.
또한, 본 발명에 따라 제공되는 또다른 유압완충기는, 내부에 유액이 밀봉되어 있는 실린더와, 실린더 내부에 슬라이딩 가능하게 삽입되어 그 내부에 두 개의 실린더 챔버를 형성하는 피스톤을 구비하며 피스톤 로드의 한쪽 끝단부가 피스톤에 연결되어 있고 피스톤 로드의 타단부는 실린더의 외측에까지 연장되어 있다. 저장챔버가 실린더와 연통하고 있어, 피스톤 로드가 실린더를 출입하기 때문에 발생되는 유액량의 변화를 보상한다. 주 유액통로가 피스톤 내부에 마련되어 두 실린더 챔버 사이에서 연통이 이루어지도록 한다. 제1 밸브기구가 주 유액통로 내부의 유액의 유동을 조절함으로써 댐핑력을 발생시킨다. 바이패스통로가 실린더 외측에 마련되어 두 개의 실린더 챔버 사이에서 연통이 이루어지도록 한다. 한쌍의 제1 및 제2 체크밸브가 바이패스통로에 직렬로 마련되어 각각 서로의 반대방향으로 유액이 유동할 수 있도록 한다. 제1 유액통로는 제1 체크밸브를 바이패스한다. 제2 유액통로는 제2 체크밸브를 바이패스한다. 제1 댐핑력 제어밸브는 제1 유액통로의 통로면적을 변경시킨다. 제2 댐핑력 제어밸브는 제2 유액통로의 통로면적을 변경시킨다.
본 발명의 전술 및 그외의 목적, 특징 및 장점은 첨부도면을 참조로 한 바람직한 실시예들에 대한 이하의 설명에서 더욱 명료하게 이해할 수 있게 될 것이다. 첨부도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 요소를 나타낸다.
이하에서 본 발명의 실시예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
제1도 내지 제3도를 참조하여 제1 실시예를 설명한다. 이들 도면에 도시되어 있는 바와같이, 댐핑력 제어형 유압완충기(1)는, 중앙실린더(2), 중앙실린더(2)의 외측에 마련된 내부실린더(3) 및 내부실린더(3)의 외측에 마련된 외부실린더(4)를 구비하는 3중 실린더 구조체로 된 실린더를 가지고 있다.
피스톤(7)은 실린더(2)내에 슬라이딩 가능하게 삽입된다. 이 피스톤(7)은 실린더(2) 내부를 두 개의 챔버, 즉 실린더 상부 챔버(2a)와 실린더 하부 챔버(2b)로 나눈다. 피스톤로드(8)의 한 끝단부는 너트(9)에 의해 피스톤(7)에 연결된다. 피스톤로드(8)의 타단부는 실린더(2)의 상단부에 구비되는 밀폐부재(11)와 로드가이드(10)를 통해 실린더(2)의 외측에까지 연장되어 있다. 베이스밸브(12)는 실린더(2)의 하단부에 구비된다. 실린더 하부 챔버(2b) 및 저장챔버(6)는 베이스밸브(12)를 통해 서로 연통되어 있으며 피스톤로드(8)의 신장 스트로크동안 챔버(2a 및 2b)사이를 연통하는데 거의 저항이 없는 반면, 수측 스트로크 동안에는 두 개의 챔버 사이에서 연통하는데 약간의 저항이 있다. 실린더(2)는 내부에 유액이 밀봉되어 있다. 저장챔버(6)는 내부에 유액과 가스가 밀봉되어 있기 때문에, 왕복운동 동작을 수행하는 것같이 피스톤로드(8)의 실린더(2) 출입에 기인하여 생기는 실린더 내부의 유액량의 변화를 저장챔버(6) 내부에서 가스의 압축 및 팽창에 의해 흡수하도록 되어 있다.
피스톤(7)에는 주 유액통로(13 및 14)가 마련되어, 실린더 상하챔버(2a 및 2b)사이의 연통이 이루어진다. 피스톤(7)의 한쪽 단면에는 밸브기구(15)가 구비되어 피스톤로드(8)의 신장 스트로크 시 주 주 유액통로(13) 내부의 유액의 유동을 제어함으로써 댐핑력을 발생시킨다. 피스톤(7)의 다른쪽 단면에는 밸브기구(16)가 마련되어 피스톤로드(8)의 수측 스트로크 시 주 유액통로 내부의 유액의 유동을 조절함으로써 댐핑력을 발생시킨다. 이 밸브기구들(15 및 16)은 (비교적 큰 댐핑력을 발생시키는) 제1 밸브기구를 구성된다.
거의 원통형인 통로부재(17)는 비교적 작은 내부 직경을 가진 하단부(17a)와 비교적 큰 내부직경을 가진 상단부(17b)로 이루어졌다. 통로부재(17)의 하부(17a)는 실린더(2)의 하단부의 외주부상에서 삽입된다. 내부실린더(3)의 하단부는 통로부재(17)의 하단부(17b)의 상단부에 삽입된다. 환형통로(5)는 통로부재의 상부(17b)와 실린더(2) 사이에 연장되어 있다. 또한, 외부실린더(4)는 통로부재의 상단부의 외측에 삽입된다. 이 통로부재(17)는 그 측벽을 통해 축방향으로 연장되어 있는 저장통로(18)를 구비한다. 따라서, 이 저장챔버(6)는 저장통로(18) 및 베이스밸브(12)를 통해 실린더 하부 챔버(2b)와 연통되어 있다.
통로부재(17)의 일 측면에는 댐핑력 제어기구(A)가 부착된다. 이 댐핑력 제어기구(A)는 일 단부가 밀폐된 실린더 모양의 밸브케이싱(19)을 포함한다. 이 밸브케이싱(19)은 통로부재(17) 및 밸브케이싱(19) 상부의 T형 파이프부재(20)를 삽입하고 그 양쪽 모두를 용접하여 통로부재(17)의 측면에 부착된다. 칸막이부재(21)가 밸브케이싱(19) 내부에 삽입되고, 한쪽 끝단부가 밀폐된 실린더 모양의 가이드부재(22)가 칸막이부재(21) 내부에 삽입된다. 플러그(23)는 밸브케이싱(19)의 개방 단부에 삽입된다. 따라서, 밸브케이싱(19)의 내부는 칸막이부재(21) 및 가이드부재(22)에 의해 두 개의 챔버(19a 및 19b)로 나누어진다.
챔버(19b)는 가이드부재(22)의 측벽에 마련된 포오트(24)를 통해, 환형통로(5), 가이드부재(22)의 바닥에서의 통로(25), 밸브케이싱(19) 바닥에서의 통로(26) 및 통로부재(17) 하단부(17b)의 측벽내에서의 통로(27)와 연통되어 있다. 환형통로(5)는 실린더(2) 상단부의 측벽에 마련된 통로(28)를 통해 실린더 상부 챔버(26)와 연통되어 있다. 챔버(19a)는 밸브케이싱(19)의 바닥에 마련된 통로(29), 통로부재(17) 하부(17a)의 환형그루브(30), 실린더(2) 하단부의 측벽에서의 통로(31)을 통해 실린더 하부 챔버(2b)와 연통되어 있다. 칸막이부재(21)는 챔버들(19a 및 19b) 사이를 연통시키는 유액통로(32)를 구비한다. 칸막이부재(21)에는 (비교적 작은 댐핑력을 발생시키는) 제2 밸브기구 같은 밸브기구(14)가 또한 구비되어, 유액통로(32)를 통해 챔버(19b)로부터 밸브케이싱(19)로 향한 유액의 유동을 조절함으로써 댐핑력을 발생시키고 반대방으로 유액이 유동하는 것을 방지한다. 즉, 실린더 상하 챔버(2a 및 2b) 사이를 연통시키기 위한 바이패스통로(B1)는, 통로(28), 환형통로(5), 통로(27, 26 및 25), 챔버(19b)로 이루어진 상부 바이패스통로부와, 통로(31), 환형그루브(30), 통로(29), 챔버(19b), 유액통로(32)로 이루어진 하부 바이패스통로부로 구성되고, 상기 상하 바이패스통로부들은 서로 연통되어 있다.
원통형 셔터(34)는 가이드부재(22) 내부에 회전가능하게 삽입된다. 셔터(34)의 측벽에는 가이드부재(22) 내부에 구비된 포오트(24)에 대향하는 포오트(34a)가 설치되어 있다. 따라서, 통로(25)와 챔버(19b) 사이의 연통에 있어서 이 셔터(34)를 회전시킴으로서 통로면적이 제어될 수 있다. 즉, 가이드부재(22) 및 셔터(34)는, 바이패스통로(B1)를 개폐하고 셔터(34)의 회전에 의해 통로면적을 제어하는 댐핑력 제어밸브를 구성한다. 이 셔터(34)는 플러그(23)를 관통하는 로드(35a)을 통해 밸브케이싱(19)의 개방단부에 부착된 스텝핑모터를 포함하는 회전 액츄에이터(35)에 연결되어, 회전 액츄에이터(35)를 외부적으로 작동시킴으로써 회전하도록 되어있다.
참조부호 36 및 37은 장착아이스를 나타내고 참조부호 38은 먼지커버를 나타낸다.
상기와 같이 구성된 제1실시예의 작동을 이하에 설명한다. 회전 액츄에이터(35)로 셔터(34)를 회전시켜 바이패스통로(B1)가 차단될 경우, 실린더(2) 내부의 유액은 다음과 같이 피스톤로드(8)의 신장 및 수축에 기인한 피스톤의 슬라이딩 운동에 의해 유동하게 된다. : 확장 스트로크시에는 유액이 피스톤 내부의 주 유액통로(13)을 통해 유동하여, 밸브기구(15)에 의해 비교적 큰 댐핑력이 발생된다. 수축 스트로크시에는, 유액이 피스톤(7) 내부의 주 유액통로(14)를 통해 유동하여, 밸브기구(16)에 의해 비교적 큰 댐핑력이 발생된다. 따라서, 신장 및 수축 스트로크의 양 스트로크 동안 모두 비교적 큰 댐핑력이 발생되는 하드한 댐핑력 특성이 얻어진다.
한편, 셔터(34)를 회전시켜 바이패스통로(B1)가 개방될 경우에는, 실린더(2) 내부의 유액은 다음과 같이 피스톤(7)의 슬라이딩 운동에 의해 유동하게 된다 : 신장 스트로크시에는, 유액이 칸막이부재(21) 내부의 바이패스통로(B1)를 거쳐 유액통로(32)를 통해 유동하므로, 밸브기구(33)에 의해 비교적 작은 댐핑력이 발생된다. 수축 스트로크시에는, 밸브기구(33)가 유액통로(32)를 통해 유액이 유동하는 것을 방해하기 때문에, 유액은 피스톤(7) 내부의 주 유액통로(14)를 통해 유동하여, 밸브기구(16)에 의해 비교적 큰 댐핑력이 발생된다. 따라서, 신장 스트로크시에는 비교적 작은 댐핑력이 발생되어지고 수축 스트로크시에는 비교적 큰 댐핑력이 발생되어지는 하드한 댐핑력 특성이 얻어진다. 또한, 소프트 특성이 얻어지는 경우에는, 셔터(34)를 통해 바이패스통로(B1)의 통로영역을 조절함으로써, 신장 스트로크 동안 댐핑력의 오리피스 특성을 제어하는 것이 가능하다.
제1실시예에서, 바이패스통로(B1)는 실린더(2) 외측에 구비되고, 댐핑력 제어기구(A)는 실린더(2) 측면상에 구비된다. 또한, 피스톤(7)은 주 유체통로(13 및 14)와 밸브기구(15)만을 구비한다. 이런 이유로, 피스톤 조립체의 크기는 상기의 종래 기술의 경우와 같이 크지 않다. 따라서, 피스톤로드(8)의 신장 및 수축 스트로크는 충분히 큰 수치로 결정될 수 있다. 더욱이, 회전 액츄에이터(35)는 실린더(2)의 측면상에 구비되기 때문에 차체상에 설치된 피스톤 로드 장착부재(예를 들어, 스트러트 장착부)가 액츄에이터를 장착하기 위한 공간을 구비할 필요가 없다. 따라서, 차체 측의 공간 효율이 증가한다.
또한 제1실시예에서는 칸막이부재(21)상에 마련된 밸브기구(33)의 작동에 의해 유액통로(32)를 통한 유액의 유동이 신장 스트로크시에만 허용되도록 하고 있으나, 밸브기구(33)를 대신하여 양 방향에서 유액통로(32)를 통한 유액의 유동에 따라 댐핑력을 발생시키는 밸브기구를 설치함으로써, 바이패스통로(B1)가 개방되는 소프트 특성방식의 경우 신장 및 수축 스트로크시의 양 스트로크 동안 비교적 작은 댐핑력을 발생시키도록 할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제2실시예가 제4도를 참조하여 설명될 것이다. 제2실시예는 제1실시예와 비교하였을 때, 중앙실린더(2), 내부실린더(3) 및 외부실린더로 구성된 실린더 조립체에 부착되는 통로부재의 구성과, 통로부재의 측면에 부착되는 댐핑력 제어기구의 구성에만 차이가 있다. 따라서, 제1실시예와 유사한 부재는 동일한 참조번호로 표시되며, 제1실시예와 다른 부분 및 부재만 상세히 설명될 것이다.
제4도에 도시된 것 같이, 댐핑력 제어형 유압완충기(39)는 실린더통로부재(40)를 구비한다. 이 통로부재(40)는 비교적 작은 내부직경을 가진 하부(40a)와 비교적 큰 내부직경을 가진 상부(40b)로 이루어진다. 통로부재(40)의 하부(40a)는 실린더(2) 하단부의 외주상에 삽입된다. 내부실린더(3)의 하단부는 상부(40b) 통로부재(40)의 상단부에 삽입된다. 환형통로(5)는 실린더(2)와 통로부재(40)의 상부(40b) 사이로 연장되어 있다. 또한, 외부실린더(4)는 통로부재(40) 상단부의 외측상에 삽입된다. 통로부재(40)는 그 측벽을 통해 축방향으로 연장되어 있는 저장통로(41)를 구비한다. 따라서, 저장 챔버(6)는 저장통로(41)와 베이스밸브(12)를 통해 실린더 하부 챔버(2b)와 연통하게 된다.
댐핑력 제어기구(B)는 통로부재의 일측면에 부착된다. 이 댐핑력 제어기구(B)는 통로부재(40)의 측면과 일체로 제공된 원통형 밸브케이싱(42)을 포함한다. 플러그(43)는 밸브케이싱(42)의 개방단부에 부착되어 밸브케이싱(42) 내부의 챔버를 형성한다. 밸브케이싱(42) 내부의 챔버는 밸브케이싱(42)의 측벽에 마련된 통로(44)를 통해 환형 통로(5)와 연통되어 있고, 또한 통로부재(40) 하부(40a)의 측벽에 마련된 통로(45)와 환형그루브(46) 및 실린더(2)의 측벽에 마련된 통로(31)를 통해 실린더 하부 챔버(2b)와 연통되어 있다. 따라서, 통로(28), 환형 통로(5), 밸브케이싱(42) 내부의 챔버, 통로(45), 환형그루브(46), 통로(31)은 실린더 상하챔버(2a 및 2b)사이를 연통시키는 바이패스통로(B2)를 구성한다.
칸막이부재(47) 및 거의 원통형인 가이드부재(48)가 밸브케이싱(42) 내부에 삽입된다. 이 가이드부재(48)는 밸브케이싱(42)의 내부를 두 개의 챔버, 즉 통로(44)와 근접한(즉, 실린더 상부 챔버(2a)에 근접한) 챔버(42a)와, 통로(45)와 근접한(즉, 실린더 하부 챔버(2b)에 근접한) 챔버(42a)로 분할한다. 두 개의 챔버(42a 및 42b)는 가이드부재(48)의 내부를 통해 서로 연통되어 있다. 챔버(42a)에 근접한 가이드부재(48)의 단부는 제1 체크밸브를 구비하고, 가이드부재(48)의 내부로부터 통로(44)를 향한 유액의 유동은 허용되지만, 반대방향으로의 유액의 유동을 저지한다. 챔버(42b)에 근접한 가이드부재(48)의 단부는 제2 체크밸브를 구비하여 가이드부재(48)의 내부로부터 통로(45)를 향한 유액의 유동은 허용하되, 반대방향으로의 유액의 유동을 저지한다. 또한, 가이드부재(48)의 측벽에는 챔버(42a)내로 개구되어, 제1 체크밸브(49)를 바이패스하여 가이드부재(48)의 내부와 통로(44) 사이에서 연통이 이루어지도록 하는 제1 유액통로로서의 포오드(51)가 설치되어 있다. 또한 가이드부재(48)의 측벽에는, 챔버(42b)내로 개구되어 제2 체크밸브(50)를 바이패스하여 가이드부재(48)의 내부와 통로(45) 사이에서 연통이 이루어지도록 하는 제2 유액 통로로서의 포오드(52)가 설치되어 있다.
원통형 셔터(53)는 가이드부재(48) 내부에 회전 가능하게 삽입된다. 셔터(53)의 내벽은 포오트(54 및 55)를 구비하며 이들 포오트(54 및 55)는 가이드부재(48) 내부에 마련된 포오트(51 및 52)에 각각 대향한다. 셔터(53)의 포오트(54)는 복수의 개구로 구성되며 이 개구부들의 폭은 셔터의 둘레방향으로 갈수록 증가한다. 셔터(53)의 포오트(55)는 복수의 개구를 구성하며 이들의 폭은 다른 둘레방향으로 갈수록 증가한다. 포오트(54 및 55)는 셔터(53)의 회전에 따라 가이드부재의 포오트(51 및 52)가 다음과 같이 선택적으로 개폐될 수 있도록 배치된다 : 양 포오트(51 및 52) 모두 개방 : 양 포오트 모두 폐쇄 : 이들 중 하나는 개방되고 나머지 하나는 폐쇄 : 이들 중 하나는 폐쇄되고 다른 하나가 개방.
포오트(54 및 55)는 또한 통로면적이 상기 각 선택 상태에서 포오트들(51 및 52)의 배치조건에 따라 제어될 수 있도록 배치된다. 즉, 가이드부재(48) 및 셔터(53)는, 제1 유액통로와 같이 사용하는 포오드(51)의 통로영역을 제어하는 제1 댐핑력 제어밸브와, 또한 제2 유액통로로서 사용하는 포트(52)의 통로영역을 제어하는 제2 댐핑력 제어밸브를 구성한다.
칸막이부재(47)는 제2 체크밸브(50)를 통해 가이드부재(48)의 내부로부터 통로(45)를 향해 유액이 유동하여 댐핑력을 발생시키는 유액통로(56)와, 내부 둘레에서 죄어진 디스크 밸브를 포함하는, 제2 밸브기구와 같이 사용되는(비교적 작은 댐핑력을 발생시키는) 밸브기구(57)를 구비한다. 칸막이부재(47)는 또한 가이드부재(48)의 포트(52)를 향해 통로(45)로부터 유액이 유동하여 댐핑력을 발생시키는 유액통로(58)와, 디스크밸브 및 이 디스크밸브를 편향시키는 스프링을 포함하는 밸브기구(59)를 구비한다. 이 밸브기구(59)는 제2 밸브기구와 같이 사용된다.
셔터(53)는 프러그(43)를 관통하는 로드(60)를 통해 밸브케이싱의 개방단부에 부착되는 회전 액츄에이터(61)와 연결되어, 회전 액츄에이터(61)를 외부적으로 작동시킴으로서 회전된다.
이하에서는, 상기와 같이 구성된 제2 실시예의 작동이 설명될 것이다. 회전 액츄에이터(61)로 셔터(53)를 회전시켜 가이드부재(48)의 모든 포오트(51 및 52)가 개방되면, 제1 체크밸브(49)는 포오드(51)에 의해 바이패스되며, 제2 체크밸브(50)는 포트(52)에 의해 바이패스된다. 따라서 바이패스통로(B2)는 신장 및 수축 스트로크 동안 항상 개방된다. 그 결과로, 실린더(2) 내부의 유액은 피스톤로드(8)의 신장 및 수축에 기인한 피스톤(7)의 슬라이딩 운동에 의해 신장 및 수축 스트로크의 양 스트로크 동안 바이패스통로(B2)를 통해 유동하게 된다. 신장 스트로크시에는, 칸막이부재(47)상에 마련된 밸브기구(57)에 의해 비교적 작음 댐핑력이 발생된다. 수축 스트로크시에는, 칸막이부재(47)상에 마련된 밸브기구(59)에 의해 비교적 작은 댐핑력이 발생되어 진다. 즉, 댐핑력 특성은 신장 및 수축 스트로크의 양 스트로크 동안 소프트하다.
셔터(53)를 회전시켜 포트(52)를 폐쇄하고 포오드(51)를 개방하는 경우, 제1 체크밸브(49)는 포오드(51)에 의해 바이패스한다. 이런 이유에서, 바이패스통로(B2)는 제2 체크밸브(50)를 통해 개방된다. 따라서, 바이패스통로(B2)는 실린더 상부 챔버(2a)로부터 하부(2b)를 향한 유액의 유동은 허용하되, 반대방향으로의 유액의 유동을 저지한다. 그 결과로, 피스톤로드(8)의 수축 스트로크시에는 실린더(2) 내부의 유액이 바이패스통로(B2)를 통해 유동하여, 칸막이부재(47)상에 마련된 밸브기구(57)에 의해 비교적 작은 댐핑력이 발생된다. 수축 스트로크시에는, 실린더(2) 내부의 유액이 피스톤(7) 내부의 주 유액통로를 통해 유동하여, 밸브기구(16)에 의해 비교적 큰 댐핑력이 발생된다. 즉, 댐핑력 특성은 신장 스트로크시에는 소프트 하지만 수축 스트로크시에는 하드이다.
셔터(53)를 회전시켜 가이드부재(48)의 포오트(51)폐쇄하고 포오트(52)를 개방하는 경우에는, 제2 체크밸브(50)가 포오트(52)에 의해 바이패스된다. 이런 이유로, 바이패스통로(B)는 제1 체크밸브(49)를 통해 개방된다. 따라서, 바이패스통로(B2)는 실린더 하부 챔버(2b)로부터 실린더 상부 챔버(2a)를 향한 유액의 유동은 허용하되, 반대방향으로의 유액의 유동을 저지한다. 그 결과로, 피스톤로드(8)의 신장 스트로크시에는 실린더(2) 내부의 유액이 피스톤(7) 내부의 주 유액통로(13)를 통해 유동하여, 밸브기구(15)에 의해 비교적 큰 댐핑력을 발생시킨다. 수축 스트로크시에는 실린더(2) 내부의 유액이 바이패스통로(B2)를 통해 유동하여, 밸브기구(59)에 의해 비교적 작은 댐핑력을 발생시킨다. 즉, 댐핑력 특성이 신장 스트로크시에는 하드하지만 수축 스트로크시에는 소프트하다.
셔터(53)를 회전시켜 모든 포오트(51 및 52)가 닫힐 경우에, 바이패스통로(B2)는 제1 및 제2 체크밸브(49 및 50)에 의해 신장 및 수축 스트로크시 모두 차단된다. 따라서, 실린더(2) 내부의 유액은 다음과 같이 피스톤로드(8)의 신장 및 수축에 기인한 피스톤(5)의 슬라이딩 운동에 의해 유동하게 된다 : 신장 스트로크시에는, 유액이 피스톤(7) 내부의 주 유액통로(13)를 통해 유동하여, 밸브기구(15)에 의해 비교적 큰 댐핑력이 발생한다. 수축 스트로크시에는, 유액이 피스톤(7) 내부의 주 유액통로(14)를 통해 유동하여, 밸브기구(16)에 의해 비교적 큰 댐핑력이 발생한다. 즉, 댐핑력 특성은 신장 및 수축 스트로크의 양 스트로크 동안 하드하다.
따라서, 셔터(53)의 위치를 외전을 통해 변화시켜, 댐핑력 특성이 4종류의 다른 조합중에 선택적으로 변화될 수 있다 :
(1) 신장 및 수축 스트로크, 양 스트로크 동안 소프트; (2) 신장 스트로크시에 소프트하지만 수축 스트로크시에 하드; (3) 신장 스트로크시에 하드하지만 수축 스트로크시에 소프트; (4) 신장 및 수축 스트로크의 양 스트로크 동안 하드.
또한, 제1실시예에서의 잇점과 유사한 잇점을 얻을 수 있다. 즉, 바이패스통로(B2)가 실린더(2) 외측에 구비되고, 댐핑력 제어기구(B)가 실린더(2)의 측면상에 구비된다. 또한, 피스톤(7)은 주 유액통로(13 및 14)와 밸브기구(15 및 16)를 구비한다. 따라서, 피스톤로드(8)의 신장 및 수축 스트로크는 충분히 큰 수치로 결정될 수 있다. 더욱이, 회전 액츄에이터(65)가 실린더(2)의 측면상에 구비되어, 차체상에 설치된 피스톤 로드 장착부재(예를들어, 스트러트 정착부)는 액츄에이터를 장착하기 위한 공간을 제공할 필요가 없다. 따라서, 차체 측의 공간효율이 증가한다.
비록 제2실시예에서는 밸브기구들(57 및 59)이 칸막이부재(47)상에 구비되어 밸브특성의 댐핑력을 소프트 특성으로 발생시키는 것을 나타내었지만, 이에 제한되지 않고, 밸브기구들(57 및 59)이 생략될 수 있어, 가이드부재(48)의 포오트(51a 및 52)통로 면적에 의해 오리피스 특성의 댐핑력을 발생시킬 수도 있다.
제2실시예에서, 실린더 하부 챔버(2b)는 베이스밸브(12)를 통해 저장 챔버(6)에 연결되고, 실린더 하부 챔버(2b)와 저장 챔버(6) 사이의 연통 시스템으로부터 완전히 독립적으로 실린더 상하 챔버(2a 및 2b)를 연통하도록 바이패스통로(B2)가 구비된다. 이런 이유로, 수축 스트로크에서 실린더 하부 챔버 내부의 유액은 바이패스통로(B2)를 통해 실린더상부챔버(2a) 내부로 강하게 분출된다. 이런 이유로, 실린더 상부 챔버(2a) 내부에 부압(negative pressure)이 생기는 것이 쉽지 않다. 따라서, 본 발명에 의해 얻을 수 있는 댐핑특성은, 바이패스통로가 피스톤을 관통하여 형성되는 통상의 구성에 의해 얻어지는 댐핑특성과 동일하다.
다음은 전술한 실시예들의 댐핑력 제어형 유압완충기가 세미액티브 서스펜션 시스템에 설치된 경우의 일 제어예에 대한 설명이다.
신장측에서만 댐핑력을 제어할 수 있는 제1실시예의 유압완충기가 세미액티브 서스펜션 시스템에 설치된 일실시예가 제5도를 참조하여 아래에 설명될 것이다. 자동차의 차체에는 종방향에서 가속을 측정하는 가속센서가 제공된다. 가속센서로부터 획득한 가속신호는 제5도에 도시된 것 같이 블록 I 내지 III으로 이루어진 제어기로 전송된다. 제어기에 전송된 신호는 블록 I에서 적분되어 차량의 종방향에 대한 절대속소[지면(ground)에 대한 속도]가 계산된 후, 블록 II에 보내진다(블록 I에 도시된 S는 라플라스 변환에서 이용되는 라플라스 연산자). 블록 II에서는, 블록 I에 산출된 계산 결과가 이들 KV만큼 증가되어 블록 III로 보내지는 댐핑효율용 목표치 C를 획득한다. 목표치 C는 차체가 위쪽으로 이동할 경우 양의 수치를 나타내고, 차체가 아래쪽으로 이동할 경우 음의 수치를 나타낸다. 블록 III에서, 목표치 C로부터 셔터(34)의 회전각 θ가 획득되어지고, 제어신호는 스텝핑모터를 포함하는 회전 작동기(35)에 출력된다. 회전각 θ는, θ0일 때, 통로(25)와 챔버(19b) 사이를 연통시키기 위한 통로영역이 최대치에 도달하고, θ가 증가함에 따라, 통로영역이 감소하도록 결정된다. 이러한 제어에 의해, 차체의 진동은 효과적으로 억제된다.
제1실시예의 댐핑력 제어형 유압완충기에서 댐핑력 제어는 신장 스트로크 동안만 실행된다는 것에 주의해야 한다. 제어가 신장 스트로크 동안만 실행되더라도 비교적 높은 제어효율이 획득될 수 있다. 따라서, 차량무게가 비교적 경량이며 제1실시예(댐핑력이 신장측 동안만 제어될 수 있는)의 유압완충기가 후방측에서 사용되는 경우 및, 차량 무게가 비교적 중량이고 제2실시예(댐핑력이 신장 및 수축측 양측 동안 제어될 수 있는)의 유압완충기가 전방에 사용되는 경우에는, 신장 및 수축 스트로크의 양 스트로크 동안에 댐핑력을 제어할 수 있는 유압완충기가 앞측 및 후측 양쪽 모두에 사용되는 경우와 비슷한 제어효율을 얻을 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 제1실시예에 따른 댐핑력 제어형 유압완충기에 의하면, 바이패스통로가 실린더 외측에 구비되고, 바이패스통로를 위한 댐핑력 제어기구 및 밸브기구가 실린더 외측에 구비된다. 이런 이유로, 피스톤 조립체의 크기가 종래 기술의 경우에서처럼 크지않다. 따라서, 피스톤 로드의 신장 및 수축 스트로크는 만족스럽게 증가될 수 있다. 게다가, 댐핑력 제어밸브를 전환시키는 작동기가 실린더의 측면상에 구비되기 때문에, 차체상에 설치된 피스톤 로드 장착부재는 액츄에이터를 장착하는 공간을 구비할 필요가 없다. 따라서, 차체 측면상에 공간효율은 증가한다. 본 발명의 제2실시예 댐핑력 제어형 유압완충기는 댐핑력 특성이 신장 및 수축 스트로크의 양 스트로크 동안 다른 특성의 조합들중에서 선택적으로 변환될 수 있는 큰 잇점과 상기한 잇점이 제공된다.
본 발명이 특별한 조건을 통해 기술되었지만, 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 오로지 특허청구 범위에 의해 제한되는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고도 다양한 변형이 가능하다.

Claims (2)

  1. 내부에 유액이 밀봉되어 있는 실린더와, 상기 실린더 내부에 슬라이딩 가능하게 삽입되어 상기 실린더의 내부를 두 개의 실린더 챔버로 구획하는 피스톤과; 한쪽 끝 단부는 상기 피스톤에 연결되고, 다른쪽 끝단부는 상기 실린더의 바깥쪽까지 연장되는 피스톤로드와; 상기 피스톤 로드가 상기 실린더를 출입함에 따라 발생되는 실린더 내부의 유액량 변화를 보상하기 위해 상기 실린더와 연통하는 저장챔버와; 상기 피스톤 내부에 마련되어 상기 두 개의 챔버 사이를 연통시키는 주 유액통로와; 피스톤 로드의 신장 및 수축 스트로크 중 적어도 하나의 스트로크 동안 상기 주 유액통로 내부에서의 유액의 유동을 조절함으로써 댐핑력을 발생시키는 제1 밸브기구와; 상기 실린더의 바깥에 제공되어 상기 두 개의 실린더 챔버 사이를 연통시키는 바이패스통로와; 피스톤 로드의 신장 및 수축 스트로크 중 적어도 하나의 스트로크 동안 상기 바이패스통로 내부에서의 유액의 유동을 조절함으로써 댐핑력을 발생시키며, 상기 신장 및 수축 스트로크 중 다른 스트로크 동안 흐름을 막도록 되어 있는 제2 밸브기구와; 상기 바이패스통로의 통로면적을 제어하는 댐핑력 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 댐핑력 제어형 유압완충기.
  2. 내부에 유액이 밀봉되어 있는 실린더와; 상기 실린더 내부에 슬라이딩 가능하게 삽입되어 그 내부에 두 개의 실린더 챔버를 형성하는 피스톤과; 한쪽 끝 단부가 상기 피스톤에 연결되며, 다른쪽 끝단부는 상기 실린더의 바깥까지 연장되는 피스톤로드와; 상기 실린더와 연통되어, 상기 피스톤 로드가 상기 실린더를 출입함에 따라 실린더 내부에서 발생되는 유액량의 변화를 보상하는 저장챔버와; 상기 피스톤 내부에 마련되며 상기 두 개의 챔버들 사이를 연통시키는 주 유액통로와; 상기 유액통로 내부에서의 유액의 유동을 조절함으로써 댐핑력을 발생시키는 제1 밸브기구와; 상기 실린더의 바깥에 제공되며 상기 두 개의 실린더 챔버들 사이를 연통시키는 바이패스통로와; 상기 바이패스통로내에 직렬로 제공되며 각각 서로의 반대방향으로 유액이 유동할 수 있도록 하는 한쌍의 제1 및 제2 체크밸브와, 상기 제1 체크밸브를 바이패스하는 제1 유액통로와; 상기 제2 체크밸브를 바이패스하는 제2 유액통로와; 상기 제1 유액통로의 통로 면적을 변경시키는 제1 댐핑력 제어밸브와;상기 제2 유액통로의 통로 면적을 변경시키는 제2 댐핑력 제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 댐핑력 제어형 유압완충기.
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