KR100272300B1 - 감쇠력 조정식 유압 완충기 - Google Patents

Abstract

드릴링 프레스나 선반 등의 범용 공작 기계로 용이하게 가공할 수 있는 포트 및 오일 홈을 이용하여, 비례 솔레노이드에 의해 구동되는 밸브 본체의 변위에 대하여 감쇠력을 직선에 가까운 비율로 변화시킬 수 있는 유압 완충기를 제공하는 것이다.

플런저(45)가 활주하는 통형의 안내부(41)에 유로(44a)와, 이 유로(44a)에 접속하여 플런저(45)측에 환상 홈(44b)을 설치하는 한편, 플런저(45)의 벽부에 원형의 유로(61)와, 이 유로(61)에 접속되어 안내부(41)측에 유로(61)에 대하여, 어긋나게 하여 환상 홈(62)을 설치하였으므로, 유로(61) 및 환상 홈(62)을 드릴링 프레스나 선반 등의 범용 공작 기계로 용이하게 가공할 수 있고, 또 유액 통로를 개방할 때, 최초에 유로(61)의 원호 부분을, 그 후에 환상 홈(62)을 환상 홈(44b)에 대하여 개방시키므로, 감쇠력을 직선에 가까운 비율로 변화시킬 수 있으며, 나아가서는, 감쇠력 전환의 응답성을 향상시킬 수 있다.

Description

감쇠력 조정식 유압 완충기

본 발명은 자동차 등의 차량 현가 장치에 장착되는 감쇠력 조정식 유압 완충기에 관한 것이다.

자동차 등의 차량 현가 장치에 장착되는 유압 완충기에는 노면 상황, 주행 상황 등에 따라 승차감이나 조종 안정성을 향상시키기 위해서 감쇠력을 적절하게 조정할 수 있도록 한 감쇠력 조정식 유압 완충기가 있다.

감쇠력 조정식 유압 완충기는 일반적으로, 유액을 봉입한 실린더내에 피스톤 로드를 연결한 피스톤을 활주가능하게 끼워 장착하여 실린더 내를 2개의 실린더실로 획성하고, 피스톤부와 실린더 내의 2개의 실린더실을 연통시키는 주유액 통로 및 바이패스 통로를 설치하되, 이 주유액 통로에는 오리피스 및 디스크 밸브로 이루어지는 감쇠력 발생 기구를 설치하며, 또 바이패스 통로에는 그 유로 면적을 조정하는 감쇠력 조정 밸브를 설치한 구성으로 되어 있다. 또한, 실린더 내의 한쪽 실린더실에는 피스톤 로드의 신축 동작에 따른 실린더 내의 용적 변화를 가스의 압축, 팽창에 의해서 보상하는 리저버가 베이스 밸브를 통해 접속되어 있다.

이 구성에 의해, 감쇠력 조정 밸브에 의해서 바이패스 통로를 열어 실린더내의 2개의 실린더실 사이에 유액의 유통 저항을 작게 함으로써 감쇠력을 작게 하고, 또한, 바이패스 통로를 닫아 2개의 실린더실 사이에 유액의 유통 저항을 크게 함으로써 감쇠력을 크게 하여, 감쇠력을 적절히 조정할 수 있다.

또한, 이러한 감쇠력 조정식 유압 완충기에는 감쇠력 조정 밸브의 밸브 본체를 비례 솔레노이드에 의해서 구동함으로써, 코일 쪽으로의 통전 전류에 따라서 감쇠력을 조정가능하게 한 것이 있다. 이런 종류의 감쇠력 조정식 유압 완충기에서는 일반적으로 소형화를 도모하기 위해서, 비례 솔레노이드의 플런저는 밸브 본체로서, 또 비례 솔레노이드의 고정 철심은 밸브 시이트 부재로서 역할을 담당하고 있다. 그리고, 밸브 본체를 활주 자유롭게 안내하는 밸브 시이트 부재 및 밸브 본체에 각각 설치된 각 포트에 의해 바이패스 통로의 일부가 형성되고, 비례 솔레노이드의 코일 쪽으로의 통전 전류에 따라 밸브 본체를 진퇴시킴으로써, 밸브 시이트 부재에 대하여 밸브 본체를 상대 변위시키며, 각 포트에 의해 형성되는 바이패스 통로의 유로 면적을 조정함으로써 적절히 감쇠력을 조정하도록 하고 있다.

여기서, 밸브 본체와 밸브 시이트 부재에 설치된 각 포트의 개폐를 도 7에 나타내어 설명한다.

비례 솔레노이드의 밸브 본체를 활주 자유롭게 안내하는 밸브 시이트 부재의 벽부(100)에는 그 둘레에 소정 간격으로 지름 방향을 관통하는 복수의 포트(101)가 뚫려 설치되고, 상기 포트(101)의 밸브 본체측(도면중 앞측)에는 둘레 방향으로 연장되는 환상 홈(102)이 포트(101)에 완전히 겹치도록 설치되어 있다. 한편, 밸브 본체의 벽부에는 그 둘레에 소정 간격으로 밸브 시이트 부재의 환상 홈(102)과 대향하도록 복수의 포트(103)가 뚫려 설치되어 있다. 여기서, 바이패스 통로의 유로 면적(도면중 사선부)는 비례 솔레노이드의 코일 쪽으로의 통전 전류에 따른 밸브 본체의 진퇴 이동(변위)에 의해, 환상 홈(102)에 대하여 포트(103)가 변위하여 도면중 I에서 IV로 변화하며, 이것에 따라, 감쇠력이 순차적으로 감소하도록 되어 있다. 또한, 상기 각 포트 및 환상 홈은 드릴링 프레스 및 선반 등의 범용 공작 기계에 의해 가공하고 있다.

그러나, 상술한 종래의 비례 솔레노이드를 이용한 감쇠력 조정식 유압 완충기에서는 다음과 같은 문제가 있다. 예컨대, 도 4중의 실선으로 도시된 바와 같이, 감쇠력이 하드 상태(유로 면적이 작은 상태)에서 소프트 상태(유로 면적이 큰 상태)로 변화할 때, 밸브 본체의 변위에 따라서 유로 면적은 2차 곡선적으로 커지고, 밸브 본체의 변위가 중간 위치(제 2 포트(103)가 환상 홈(102)에 대하여 반원분 대향한 위치)를 통과한 후, 유로 면적은 2차 곡선적으로 작아진다. 이것은 제 2 포트(103)의 단면 형상이 원형으로 형성되어 있는 것에서 일어난다.

이것에 따라, 감쇠력은 유로 면적의 2승에 반비례하기 때문에, 밸브 본체의 변위와 감쇠력과의 관계는 도 5중 실선으로 도시된 바와 같게 된다. 즉, 하드측에서의 밸브 본체의 변위에 대한 감쇠력의 변화는 곡선이지만, 거시적으로 보아 거의 직선적으로(비례적으로) 변화하며, 그 변화의 비율은 커지고 있다. 한편, 밸브 본체가 1/3 정도의 위치(도 5중 a보다 우측)를 통과한 소프트측에서의 밸브 본체의 변위에 대한 감쇠력의 변화는 2차 곡선적으로 변화하고, 그 변화의 비율은 극도로 작게 된다.

따라서, 감쇠력의 하드측과 소프트측, 즉, 밸브 본체가 1/3 정도의 위치를 통과하기 전과 통과한 후에는 동일한 전류 변화에 대한 감쇠력의 변화가 크게 달라지고, 하드측과 소프트측에서는 감쇠력 전환의 응답성도 크게 다르다(같은 감쇠력변화를 얻기 위해서, 소프트측에서는 하드측에 비하여 밸브 본체를 크게 변위시키지 않으면 안된다)고 하는 문제점이 있다. 또한, 감쇠력 전환의 응답성을 향상시키기 위해서, 밸브 본체가 1/3 정도의 위치를 통과하기 전과 통과한 후에, 감쇠력의 변화의 비율에 따라서 비례 솔레노이드(코일) 쪽으로의 통전 전류의 보정 등을 생각할 수 있지만, 이 경우 제어가 복잡해진다고 하는 문제가 생긴다. 또한, 감쇠력을 소프트에서 하드(또는, 그 반대)로 단숨에 변화시키는 경우, 밸브 본체의 변위에 대하여 감쇠력의 변화가 일정하지 않기 때문에, 승차감에 악영향을 미치게 하는 경우도 있다. 또한, 소프트측에서 감쇠력을 변화시키는 경우는 밸브 본체를 크게 변위시키지 않으면 안되기 때문에, 소형화에도 한도가 있었다.

그래서, 소프트측에서의 감쇠력의 변화의 비율이 극단적으로 작아지는 것을 억제하기 위해서, 예컨대, 상기 제 2 포트에 완전히 겹치는 홈을 설치하여, 홈과 홈을 대향시키는 것을 생각할 수 있다. 이 경우, 도 4의 일점쇄선으로 도시된 바와 같이, 밸브 본체의 변위에 대한 유로 면적의 변화를 일정(직선)하게 할 수 있다. 그러나, 도 5의 일점쇄선으로 도시된 바와 같이, 소프트측에서의 감쇠력의 변화의 비율이 극단적으로 작아지는 것은 억제되지만, 반대로 하드측에서의 감쇠력의 변화의 비율이 극단적으로 커지게 된다.

따라서, 밸브 본체가 소음, 진동 등에 의해서 미소하게 변위한 것 만으로도하드측에서는 감쇠력이 크게 변화해 버리며, 이 경우 보정 제어가 곤란하다는 문제점이 있다.

상술한 문제점을 해결하기 위해서는 밸브 본체의 변위에 대하여 감쇠력을 직선에 가까운 비율로 변화시키면 되고, 예컨대, 상기 제 2 포트의 단면 형상을 원형이 아닌 구멍(일본 특허 공개 제 93-332388 호에 나타낸 바와 같이 쐐기형의 구멍)으로 한 것이 있다. 그러나, 이 경우 포트 형상이 원형이 아니기 때문에, 포트의 가공이 어렵고, 드릴링 프레스나 선반 등의 범용 공작 기계로 가공할 수 없다. 그 결과, 포트 가공에 비용이 들면서도, 밸브 본체에는 원형이 아닌 복수의 포트를 설치하기 때문에, 작업 효율의 악화를 피할 수 없다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 드릴링 프레스나 선반등의 범용 공작 기계로 용이하게 가공할 수 있는 포트 및 오일 홈을 이용하여, 비례 솔레노이드에 의해 구동되는 밸브 본체의 변위에 대하여 감쇠력을 직선에 가까운 비율로 변화시킬 수 있으며, 또 보다 소형화가 가능한 감쇠력 조정식 유압 완충기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시 형태의 감쇠력 조정식 유압 완충기를 도시하는 종단면도.

도 2는 본 발명의 일실시 형태의 감쇠력 조정식 유압 완충기의 주요부의 확대 종단면도.

도 3은 본 발명의 일실시 형태의 플런저의 부분 종단면(a) 및 전개하여 도시한 부분 확대도(b).

도 4는 본 발명의 일실시 형태 및 종래 기술에 있어서의 플런저의 변위와 유액 통로의 유로 면적과의 관계를 비교하여 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 일실시 형태 및 종래 기술에 있어서의 플런저의 변위와 감쇠력과의 관계를 비교하여 도시한 도면.

도 6은 본 발명의 다른 실시 형태의 안내부 및 플런저를 도시하는 부분 확대 단면도.

도 7은 종래 기술의 플런저와 안내부와의 상대 변위에 따른 유로 면적을 도시하는 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 감쇠력 조정식 유압 완충기

2 : 실린더

5 : 피스톤

6 : 피스톤 로드

19 : 비례 솔레노이드 본체(비례 솔레노이드)

35 : 파일럿 실

41 : 안내부(밸브 시이트 부재)

44a : 유로

44b : 환상 홈

45 : 플런저(밸브 본체)

61 : 유로(원형 포트)

62 : 환상 홈(오일 홈)

A : 주감쇠 밸브

B : 부감쇠 밸브

C : 가변 오리피스(감쇠력 조정 밸브)

L : 자속

상기한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 유액이 봉입된 실린더와, 상기 실린더내에 활주가능하게 끼워진 피스톤과, 일단이 상기 피스톤에 연결되어 타단이 상기 실린더의 외부로 연장된 피스톤 로드와, 상기 피스톤의 활주에 의해서 유액이 유통하는 유액 통로와, 상기 유액 통로에 설치되어 상기 유액 통로의 유로 면적을 변화시켜 감쇠력을 조정가능하게 한 감쇠력 조정 밸브와, 상기 감쇠력 조정 밸브를 구동하는 비례 솔레노이드를 구비한 감쇠력 조정식 유압 완충기에 있어서, 상기 감쇠력 조정 밸브를 상기 비례 솔레노이드에 구동되는 밸브 본체와, 상기 밸브 본체를 활주자유롭게 안내하는 통형의 밸브 시이트 부재로 구성하여, 상기 밸브 시이트 부재 또는 밸브 본체중 어느 한쪽에, 상기 유액 통로를 구성하는 원형 포트와 상기 원형 포트의 활주면측의 개구부와 부분적으로 겹치도록 둘레 방향으로 연장되는 오일 홈을 설치하고, 상기 밸브 시이트 부재 또는 밸브 본체의 다른쪽에 의해서 상기 유액 통로를 개방할 때, 상기 원형 포트의 원호 부분, 상기 오일 홈의 순으로 개방되도록 한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 유액 통로의 유로 면적을 변화시켜 감쇠력을 조정할 때, 원형 포트의 원호 부분, 오일 홈의 순으로 개방되므로, 밸브 본체의 변위에 대하여 감쇠력을 종래 기술에 비하여 직선에 가까운 비율로 변화시킬 수 있다. 또한, 원형 포트 및 오일 홈을 이용하기 때문에 드릴링 프레스나 선반 등의 범용 공작 기계로 용이하게 가공할 수 있다.

이하, 본 발명의 일실시 형태를 도 1 내지 도 6에 기초하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 감쇠력 조정식 유압 완충기(1)는 실린더(2)의 외측에 외부통(3)을 설치한 이중 통구조로 되어 있고, 실린더(2)와 외부통(3)과의 사이에 리저버(4)가 형성되어 있다. 실린더(2)내에는 피스톤(5)이 활주가능하게 끼워지고 있고, 이 피스톤(5)에 의해서 실린더(2) 내부는 실린더 상실(2a)과 실린더 하실(2b)의 2개의 실린더실로 획성되어 있다. 피스톤 로드(6)의 일단측은 너트(7)에 의해 피스톤(5)에 연결되고, 타단측은 실린더 상실(2a)을 통과하며, 실린더(2) 및 외부통(3)의 상단부에 장착된 로드 가이드(6a) 및 오일 시일(6b)로 삽입 관통되어 실린더(2)의 외부로 연장된다. 실린더(2)의 하단부에는 실린더 하실(2b)과 리저버(4)를 구획하는 베이스 밸브(4a)가 설치되고, 베이스 밸브(4a)에는 실린더 하실(2b)과 리저버(4)를 연통시키는 유로(4b) 및 이 유로(4b)의 리저버(4)측으로부터 실린더 하실(2b)측으로의 유액의 유통만을 허용하는 역지 밸브(4c)가 설치되어 있다. 그리고, 실린더(2)내에는 유액이 봉입되어 있고, 리저버(4)에는 유액 및 가스가 봉입되어 있다.

피스톤(5)에는 그 둘레 방향을 따라 배치되어 실린더 상하실(2a,2b)간을 연통시키는 복수(2개만 도시)의 유로(8)가 설치되어 있다. 그리고, 피스톤(5)에는 유로(8)의 실린더 상실(2a)측으로부터 실린더 하실(2b)측으로의 유액의 흐름에 대해서 밸브를 패쇄하여 유통을 저지하는 한편, 실린더 하실(2b)측으로부터 실린더 상실(2a)측으로의 유액의 흐름에 대하여 밸브를 개방하여 그 개방도에 따라서 감쇠력을 발생시키는 디스크 밸브(9)가 설치되어 있다. 디스크 밸브(9)는 피스톤(5)의 말단면에 복수 적층된 원반형의 밸브 본체(9a)에 의해 구성되고, 밸브 본체(9a)에는 유로(8)를 통해 실린더 상하실(2a,2b)간을 항상 연통시키는 오리피스(9b)(절결)가 형성되어 있다.

실린더(2)에는 튜브(10)가 밖에서 끼워지고, 실린더(2)와 튜브(10)와의 사이에 환상 통로(11)가 형성되어 있다. 환상 통로(11)는 실린더(2) 측벽의 상단부 근처에 설치된 유로(2c)에 의해 실린더 상실(2a)와 연통되어 있다. 또한, 튜브(10)의 측벽에는 개구부(12)가 설치되어 있다.

외부통(3)의 측면부에는 감쇠력 발생 기구(13)가 장착되어 있다. 감쇠력 발생 기구(13)는 원통형의 케이스(14)의 절곡부(14a)를 갖는 일단 개구부가 외부통(3)의 측벽에 용접됨으로써 고정되어 있다. 케이스(14)내에는 절곡부(14a)측으로부터 순서대로 서로 접촉하도록, 통로 부재(15), 밸브 본체(16), 원통 부재(17) 및 가이드 부재(18)가 삽입되어 있다. 그리고, 케이스(14)의 타단 개구부 내에는 비례 솔레노이드 본체(19)가 끼워맞춰지고, 리테이너(20)에 나사식으로 넣어져 고정되어 있으며, 비례 솔레노이드 본체(19)를 가이드 부재(18)에 접촉시킴으로써, 통로 부재(15), 밸브 본체(16), 원통 부재(17) 및 가이드 부재(18)가 고정되어 있다.

통로 부재(15)는 일단측의 소직경 개구부(15a)가 튜브(10)의 개구부(12)에 끼워맞춰지고, 통로 부재(15)내에 형성된 오일실(15b)이 환상 통로(11)와 연통되어 있다. 통로 부재(15) 및 원통 부재(17)와 케이스(14)와의 사이에는 환상 유로(21)가 형성되어 있고, 환상 유로(21)는 케이스(14)의 절곡부(14a)에 설치된 유로(22)를 통해 리저버(4)에 연통되어 있다. 원통 부재(17)의 내측에는 환상의 부밸브 본체(23)가 배치되어 있고, 부밸브 본체(23)는 그 중앙 개구부에 핀(24)이 삽통되어 너트(25)에 의해서 밸브 본체(16)에 고정되어 있다.

밸브 본체(16)는 거의 원판형의 부재이고, 둘레 방향을 따라 배치된 복수(2개만 도시)의 유로(26)가 축방향으로 관통되어 있다. 밸브 본체(16)의 일단부에는 복수의 유로(26)의 내주측에 환상의 내측 밀봉부(27)가 돌출 설치되고, 복수 유로(26)의 외주측에 환상의 밸브 시이트(28)가 돌출 설치되며, 밸브 시이트(28)의 외주측에 환상 홈(29)이 형성되고, 또한, 환상 홈(29)의 외주측에 환상의 외측 밀봉부(30)가 돌출 설치되어 있다. 외측 밀봉부(30)의 외주부는 원통 부재(17)의 내주면에 접촉하고 있다. 또한, 환상 홈(29)은 유로(31)에 의해 환상 유로(21)로 연통되고 있다.

밸브 본체(16)에는 내측 밀봉부(27)에 내주부를 고정시키고, 밸브 시이트(28)에 외주부를 착석하는 디스크 밸브(32)가 설치되어 있다. 디스크 밸브(32)의 배면부에는 환상의 밀봉 디스크(33)의 내주부가 접촉되고, 밀봉 디스크(33)의 외주부가 외측 밀봉부(30)에 접촉되어 있다. 밀봉 디스크(33)는 핀(24)에 내주부가 고정되어 여러장 적층된 원판형의 밸브 스프링(34)의 외주부와 접촉되고, 디스크 밸브(32)와 동시에 외측 밀봉부(30)측으로 압압되어 있다. 그리고, 디스크 밸브(32) 및 밀봉 디스크(33)에 의해서, 원통 부재(17)내에 파일럿실(35)이 형성되어 있다.

밸브 본체(16), 디스크 밸브(32), 밀봉 디스크(33) 및 파일럿실(35)에 의해서 파일럿형 주감쇠 밸브 A(이하, 주감쇠 밸브 A라 함)가 구성되어 있고, 주감쇠 밸브 A는 디스크 밸브(32)가 유로(26)로부터의 유액의 압력을 받아 밸브가 개방되어, 그 압력에 따른 감쇠력을 발생시키고, 또한, 파일럿실(35)의 압력(주감쇠 밸브 A를 폐쇄시키는 방향으로 작용한다)에 의해서, 그 밸브 개방 압력이 조정되도록 되어 있다.

부밸브 본체(23)에는 핀(24)에 형성된 유로(36) 및 고정 오리피스(37)를 통해, 오일실(15b)와 파일럿실(35)을 연통시키는 유로(38)가 설치되어 있다. 부밸브 본체(23)에는 유로(38)의 유액의 압력을 받아 밸브가 개방되고, 그 압력에 따라서 감쇠력을 발생시키는 항상 폐쇄된 부디스크 밸브(39)가 설치되어 있다. 또한, 부디스크 밸브(39)에는 유로(38)와 파일럿실(35)을 항상 연통시키는 오리피스(39a)(절결)가 설치되어 있다. 그리고, 부디스크 밸브(39) 및 오리피스(39a)에 의해서, 부감쇠 밸브 B를 구성하고 있다.

가이드 부재(18)에는 비례 솔레노이드 본체(19)의 코일(40)에 대향시켜, 후술한 플런저(45)(밸브 본체)를 활주자유롭게 안내하는 원통형의 안내부(41)(밸브 시이트 부재)가 설치되어 있고, 안내부(41)는 코일(40)측에 형성된 소직경의 통부(41a)와, 원통 부재(17)측에 형성되며, 후술한 유로(44a)가 뚫려 설치된 대직경의 통부(4lb)로 구성되어 있다. 안내부(41)의 대직경 통부(4lb)에는 둘레 방향으로 소정 간격으로 뚫려 설치된 유로(44a)(2개의 보고 도시한다) 및, 유로(44a)의 내주측(플런저(45)의 활주면측)의 개구부에 둘레 방향으로 연장되어 유로(44a)에 완전히 겹치도록 환상 홈(44b)이 소정 깊이로 설치되어 있다. 그리고, 안내부(41)의 플런저(45)의 활주면측은 환상 홈(44b)을 통해 환상 유로(21)에 연통되어 있다.

안내부(41)의 내주측에는 플런저(45)가 활주 자유롭게 끼워져 있다. 여기서, 안내부(41)와 플런저(45)로 감쇠력 조정 밸브가 구성되어 있다. 도 3(b)는 플런저(45)를 전개하여 도시한 도면으로, 플런저(45)에는 그 둘레 방향으로 소정의 간격으로써 원형의 유로(61)(원형 포트)가 안내부(41)의 환상 홈(44b)에 대향하도록 뚫려 설치되어 있고, 또한, 플런저(45)의 둘레 방향 안내부(41)측(플런저(45)의 활주면측)의 개구부에는 유로(61)에 접속되어 플런저(45)의 활주 방향에 대하여 부분적으로 겹치도록(유로(61)로부터 핀(24) 쪽으로 약간 어긋나게 한 위치) 둘레 방향으로 연장되는 소정 깊이의 환상 홈(62)(오일 홈)이 설치되어 있다.

여기서, 유로(2c), 환상 통로(11), 소직경 개구부(15a), 오일실(15b), 유로(36), 고정 오리피스(37), 유로(38), 오리피스(39a), 파일럿실(35), 유로(52), 유로(61), 환상 홈(62), 환상 홈(44b), 유로(44a), 환상 유로(21) 및 유로(22)로 유액 통로를 구성하고 있다.

그리고, 안내부(41)의 유로(44a) 및 환상 홈(44b)과, 플런저(45)의 유로(61) 및 환상 홈(62)으로 가변 오리피스 C를 구성하고 있고, 안내부(41)에 대한 플런저(45)의 상대 변위에 의해, 유로(44a) 및 환상 홈(44b)과, 유로(61) 및 환상 홈(62) 사이의 유로 면적을 조정하도록 되어 있다.

비례 솔레노이드 본체(19)는 대략 바닥이 있는 원통형의 케이스(46)내에 코일(40)이 수용되고, 케이스(46)의 개구부에 장착된 환상의 리테이너(47)에 의해서 코일(40)이 고정되어 있다. 리테이너(47)의 중앙 개구부에는 플러그(48)가 장착되고, 플러그(48)와 케이스(46)의 저부와의 사이에 원통형의 스페이서(49)가 끼워 장착되어 있다. 그리고, 케이스(46) 저부의 중앙 개구부가 안내부(41)의 소직경의 통부(4la)를 끼워맞춤시켜, 플러그(48)가 안내부(41)에 끼워진 플런저(45)의 일단부에 대향하도록 되어 있다.

또한, 플런저(45)의 양단부와 핀(24) 및 플러그(48)와의 사이에는 각각 압축 스프링(50,51)이 끼워 장착되어 있고, 압축 스프링(50,51)의 스프링력에 의해서 플런저(45)가 핀(24)측의 폐쇄 밸브 위치로 가압되어 있다. 플런저(45)에는 축방향으로 관통하는 유로(52)가 설치되고 있고, 유로(52)는 유로(61) 및 환상 홈(62)을 통해 유로(44a) 및 환상 홈(44b)에 연통하도록 되어 있다. 또한, 유로(52)는 플런저(45) 양단의 오일실 사이를 연통시킴으로써, 플런저(45)를 안내부(41)의 내주면에서 원활히 이동할 수 있도록 하고 있다. 또한, 도 2에서 53은 코일(40)로 통전하기 위한 도선이다. 이 도선(53)을 통해 코일(40)로 통전함으로써 자속 L이 발생하고, 플런저(45)가 압축 스프링(51)의 스프링력에 저항하여 플러그(48)측으로 흡인된다. 그리고, 코일(40)로의 통전 전류에 따라서 가변 오리피스 C의 유로 면적을 조정할 수 있도록 되어 있다.

이상과 같이 구성된 일실시 형태의 작용에 대해서 다음에 설명한다.

피스톤 로드(6)의 신장 행정시에는 피스톤(5)의 이동에 따라서, 피스톤(5)의 디스크 밸브(9)가 폐쇄되고, 실린더 상실(2a)내의 유액이 가압되며, 유로(21), 환상 유로(11) 및 소직경 개구부(15a)를 통과하여 감쇠력 발생 기구(13)의 오일실(15b)로 흐르고, 또, 유로(36), 고정 오리피스(37), 유로(38), 부감쇠 밸브 B, 파일럿실(35), 유로(52), 유로(61), 환상 홈(62), 환상 홈(44b), 유로(44a), 환상 유로(21), 및 유로(22)를 통과하여 리저버(4)로 흐른다. 이 때, 실린더 상실(2a)측의 압력이 주감쇠 밸브 A의 개방 밸브 압력에 도달하면, 주감쇠 밸브 A가 열려 유액이 오일실(15b)로부터 유로(26), 환상 홈(29) 및 유로(31)를 통과하여 환상 유로(21)로 직접 흐른다. 한편, 피스톤(5)이 이동한 만큼의 유액이 리저버(4)로부터 베이스 밸브(4a)의 역지 밸브(4c)를 열어 실린더 하실(2b)로 흐른다.

피스톤 속도가 느리고, 주감쇠 밸브 A의 개방 전은 부감쇠 밸브 B 및 가변 오리피스 C의 유로 면적에 의해서 감쇠력이 발생한다. 이 때, 부감쇠 밸브 B의 경우, 디스크 밸브(39)의 개방 전에는 오리피스(39a)에 의해서 오리피스 특성의 감쇠력을 발생시키고, 디스크 밸브(39)의 개방 후에는 그 개방도에 따라 유로 면적이 조정되어 밸브 특성의 감쇠력을 발생시킨다. 이렇게 하여, 주감쇠 밸브 A의 개방전 즉, 피스톤 속도의 저속 영역으로부터 중속 영역에 걸쳐서 적절한 감쇠력을 얻을 수 있다.

피스톤 속도가 커지고, 실린더 상실(2a)내의 압력이 상승하여 주감쇠 밸브 A가 개방되면, 그 압력에 따른 감쇠력이 발생한다. 이 때, 가변 오리피스 C의 유로 면적이 작을수록, 압력 손실이 크고, 그 상류측 파일럿실(35)내의 압력이 높아지므로, 주감쇠 밸브 A의 파일럿 압력이 높아지며, 이 파일럿 압력은 디스크 밸브(32)를 폐쇄시키는 방향으로 작용하므로, 주감쇠 밸브 A의 개방 압력이 높아진다. 따라서, 코일(40)로의 통전 전류에 따라서 가변 오리피스 C의 유로 면적을 변화시킴으로써, 직접적으로 오리피스 특성을 조정하는 동시에, 파일럿실(35)의 압력(파일럿 압력)을 변화시키고, 주감쇠 밸브 A의 개방 압력을 변화시켜, 밸브 특성을 조정할 수 있으며, 감쇠력 특성의 조정 범위를 넓힐 수 있다.

또한, 피스톤 로드(6)의 수축 행정시에는 피스톤(5)의 이동에 따라 베이스 밸브(4a)의 역지 밸브(4c)가 폐쇄되고, 실린더 하실(2b)의 유액이 피스톤(5)의 디스크 밸브(9)를 열어 실린더 상실(2a)로 유입하며, 피스톤 로드(6)가 실린더(2)내로 침입한 만큼의 유액이 실린더 상실(2a)측으로부터, 상기 신장 행정시와 동일한 유로를 통과하여 리저버(4)로 흐른다.

따라서, 상기 신장 행정시와 동일하고, 피스톤 속도가 작게 주감쇠 밸브 A의 개방전에는 부감쇠 밸브 B 및 가변 오리피스 C의 유로 면적에 따라서 오리피스 특성의 감쇠력이 발생하며, 피스톤 속도가 커지고, 실린더 상실(2a)측의 압력이 상승하여 주감쇠 밸브 A가 개방되면, 그 압력에 따라서 밸브 특성의 감쇠력이 발생한다.

여기서, 피스톤 로드(6)의 신장측의 수압 면적에 비하여 수축측의 수압 면적이 작기 때문에, 수축 행정시의 감쇠력은 신장 행정시보다도 작아진다. 또한, 실린더(2)내에 기포가 발생했을 경우, 기포를 압축하기 위해서 큰 행정이 필요해지고, 그 만큼 감쇠력의 발생을 지연시킨다. 그러나, 수축 행정시에는 실린더 하실(2b)의 유액이 피스톤(5)의 디스크 밸브(9)를 통과하여 실린더 상실(2a)로 흐름으로써, 오리피스(9b)를 갖는 디스크 밸브(9)에 의해서 오리피스 특성 및 밸브 특성의 감쇠력이 부가되며, 이것에 의해, 수축 행정시의 감쇠력을 크게 하고, 또 감쇠력 발생이 지연되는 것을 방지하고 있다.

그리고, 코일(40) 쪽으로의 통전 전류에 의해서 가변 오리피스 C의 유로 면적을 변화시킴으로써, 직접적으로 오리피스 특성을 조정하는 동시에, 파일럿실(35)의 압력을 변화시켜 밸브 특성을 조정할 수 있고, 피스톤 속도의 저속 영역으로부터 고속 영역에 걸쳐 감쇠력 특성을 조정할 수 있다.

이와 같이, 부감쇠 밸브 B에 의해서 피스톤 속도의 저속 영역으로부터 중속 영역에 걸쳐서 적절한 감쇠력을 얻을 수 있고, 가변 오리피스 C의 유로 면적을 조정함으로써, 신장측 및 수축측의 오리피스 특성 및 밸브 특성을 조정할 수 있으므로, 피스톤 속도의 저속 영역으로부터 고속 영역까지 전역에 걸쳐서 적절한 감쇠력을 얻을 수 있다. 또한, 주감쇠 밸브 A와 부감쇠 밸브 B를 병렬로 배치하고 있으므로, 주감쇠 밸브 A의 개방점과는 독립하여 부감쇠 밸브 B의 개방 특성을 설정할 수 있으므로, 감쇠력 특성의 설정의 자유도를 높일 수 있다.

다음에, 비례 솔레노이드의 작동 및 감쇠력 특성에 대해서 상세히 기술한다

감쇠력이 가장 엄격하게 설정되어 있을 때는 코일(40)은 무통전 상태이고, 플런저(45)의 양단측의 압축 스프링(50,51)의 가압력에 의해, 안내부(41)에 대한 플런저(45)의 위치는 도 2중 가장 좌측에 위치하고 있다. 이 때, 플런저(45)의 측벽에 의해 유로(44a) 및 환상 홈(44b)은 폐색된 상태로 되어 있다. 이 때, 가변 오리피스 C의 상류측의 파일럿실(35)내의 압력은 오리피스(39a)를 통해 주감쇠 밸브 A의 상류측과 항상 연통되어 있으므로, 주감쇠 밸브 A의 상류측과 거의 동일 압력으로 되어, 주감쇠 밸브 A는 개방하기 어렵게 되어 있다. 즉, 감쇠력은 가장 큰 상태로 되어 있다. 그리고, 이 상태로부터, 코일(40) 쪽으로의 통전 전류를 크게 하여 자속 L을 증가시켜 나가면, 플런저(45)는 플러그(48)의 방향으로 흡인되어 도 2중우측으로 서서히 변위하여 플런저(45) 유로(61)의 원호 부분이 환상 홈(44b)(유로(44a))에 대하여 개방된다(도 3, 4, 5중 X범위). 이 경우, 유로(61)의 원호 부분이 환상 홈(44b)에 대하여 개방되므로, 유로 면적은 도 4중 실선으로 도시된 바와 같이, 2차 곡선적으로 완만하게 증가한다. 또한, 감쇠력에 대해서도, 도 5중실선으로 도시된 바와 같이 개방 초기에는 곡선적으로 변화하지만, 거시적으로 보아 거의 직선적으로 완만하게 변화시킬 수 있다. 이와 같이 원호 부분을 환상 홈(44b)(유로(44a))에 대하여 개방시키는 것으로, 플런저(45)의 변위에 대한 유로 면적의 증가 비율(변화량)이 지나치게 커지며, 플런저(45)가 소음, 진동 등에 의해 미소하게 변위했을 경우에도, 감쇠력이 크게 변화하는 것을 방지한다.

그 후, 코일(40)로의 통전 전류를 더욱 크게하여 자속 L을 증가시켜 나가면 흡인력도 증가하고, 플런저(45)는 다시 도 2중 우측으로 서서히 변위한다. 그렇게 하면, 이번에는 환상 홈(62)이 환상 홈(44b)에 대하여 개방하게 된다(도 3, 4, 5중 Y범위). 이 경우, 유로 면적은 도 4중 점선으로 도시된 바와 같이 직선이고, 또한, 플런저(45)의 변위량에 대하여 크게 변화한다. 한편, 감쇠력은 유로 면적의 2승에 반비례하지만, 유로 면적이 어느 정도 크고, 또 플런저(45)의 변위량에 대하여 크게 변화하기 때문에, 감쇠력은 도 5중 점선으로 도시된 바와 같이 곡선이지만 직선에 가까운 비율로 변화하며, 또한, 플런저(45)의 변위량에 대하여 크게 변화한다.

또, 플런저(45)가 도 2중 우측으로 변위하고, 유로 면적이 최대(유로(61)의 합계 면적에 도달했을 때 도 3, 4, 5중 Z 위치)가 됨으로써, 가변 오리피스 C의 상류측의 파일럿실(35)내의 압력은 가변 오리피스 C의 하류측의 리저버(4)내의 압력과 거의 동일 압력으로 되며, 주감쇠 밸브 A는 개방되기 쉬워진다. 즉, 감쇠력은 가장 부드러워진다.

이와 같이, 최초에 유로(61)(원형 포트)의 원호 부분을, 그 후에, 환상 홈(62)(오일 홈)을 환상 홈(44b)에 대하여 개방시키도록 하였으므로, 플런저(45)(밸브 본체)의 변위에 대하여 감쇠력의 하드측 및 소프트측(전역)에서 직선에 가까운 비율로 완만하게 변화시킬 수 있다. 따라서, 특히 도 5중의 실선의 종래 기술에 표시된 바와 같이, 플런저(45)가 위치 a를 통과한 후, 즉, 플런저(45)의 변위에 대한 감쇠력의 변화가 극단적으로 작은 소프트측에 있어서, 점선과 같이 변화시킬 수 있으므로, 감쇠력 전환의 응답성이 향상된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 드릴링 프레스나 선반등의 범용 공작 기계로 가공가능한 원형의 유로(44a), 유로(61) 및 환상 홈(44b), 환상 홈(62)을 조합하여 구성하였으므로, 용이하게 또한 염가로 성형 가능하다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 환상 홈(44b)을 안내부(41)(밸브 시이트 부재)에 설치한 유로(44a)의 플런저(45)의 활주면측에 유로(44a)에 대하여 완전히 겹치도록 설치하고, 유액 통로를 개방할 때, 안내부(41)(밸브 시이트 부재)에 의해서 원형 포트의 원호 부분, 오일 홈의 순으로 개방되도록, 플런저(45)(밸브 본체)에 설치한 유로(61)(원형 포트)의 활주면측의 개구부에 유로(61)에 대하여 부분적으로 겹치도록 환상 홈(62)을 설치하였지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 그 반대, 즉, 환상 홈(62)을 플런저(45)(밸브 본체)에 설치한 유로(61)의 활주면측에 유로(61)에 대하여 완전히 겹치도록 설치하며, 유액 통로를 개방할 때, 플런저(45)(밸브 본체)에 의해서 원형 포트의 원호 부분, 오일 홈의 순으로 개방되도록, 안내부(41)(밸브 시이트 부재)에 설치한 유로(44a)(원형 포트)의 플런저(45)의 활주면측 개구부에 유로(44a)에 대하여 부분적으로 겹치도록 환상 홈(44b)(오일 홈)을 설치하여도 좋다.

또, 상술한 실시 형태에서는 안내부(밸브 시이트 부재) 및 플런저(밸브 본체)의 양쪽 부재에, 각각 원형 포트 및 오일 홈을 설치한 것을 나타냈지만, 특별히 이것에 한정되지 않고, 도 6에 도시된 바와 같이, 예컨대, 안내부(70)에만 유로(71)(원형 포트) 및 환상 홈(72)(오일 홈)을 설치하고, 상기 환상 홈(72)을 유로(71)에 대하여 부분적으로 겹치도록 형성하고, 도면중 플런저(73)에 도시된 바와 같이 원형 포트 및 오일 홈을 생략하여도 좋다. 즉, 도면중 아래쪽으로 플런저(73)가 위치할 때에 플런저(73)의 벽부(73a)에서, 안내부(70)의 유로(71) 및 환상 홈(72)을 폐색(감쇠력은 가장 하드)하도록 하여, 플런저(73)가 도면중 상방으로 변위한 경우에, 플런저(73)의 하단부의 모서리부(73b)가, 최초에 유로(71)의 원호 부분을 개방시키고, 그 후 환상 홈(72)을 개방시키도록 하여도 좋다. 이 경우, 플런저(밸브 본체)에 원형 포트 및 오일 홈을 형성하지 않고 끝나므로, 플런저의 가공이 용이해지는 동시에, 플런저의 축방향 치수를 짧게 할 수 있으며, 더욱 소형화가 가능해진다.

또한, 상술의 실시 형태에서는 안내부(밸브 시이트 부재) 및 플런저(밸브 본체)에 모든 둘레에 걸쳐 환상 홈(오일 홈)을 가공한 것을 나타냈지만, 특별히 이것에 한정되지 않고, 범용 공작 기계인 프라이즈 선반 등을 이용하여 둘레 방향으로 부분적으로 오일 홈을 가공하도록 하여도 좋다. 이 경우, 예컨대 플런저의 오일 홈의 둘레 방향의 길이의 설정(규정)이 다른 것을 준비해 두면, 플런저를 교환하는 것 만으로, 플런저의 변위에 대한 감쇠력의 변화의 비율을 용이하게 변경할 수 있으며, 비례 솔레노이드의 설계(설정) 자유도가 커진다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 오일 홈에 완전히 겹치는 쪽의 보트 형상이 원형인 것(상술한 실시 형태에서는 유로(44a)에 대응)을 나타냈지만, 본 발명에서는 오일 홈에 완전히 겹치는 쪽의 포트 형상은 문제삼지 않는다.

또한, 원형 포트의 오일 홈과 겹치지 않은 부분(원호 부분)의 크기는 원형 포트의 직경 R에 대하여 R/2 이하에서 보다 높은 효과를 얻을 수 있으며, 또한 R/4 정도로 하는 것이 이상적이다.

또한, 상술한 실시 형태에서는 파일럿압을 조정하여 감쇠력을 조정하는 감쇠력 조정식 유압 완충기에 대해서 나타냈지만, 특별히 이것에 한정되지 않고, 표준타입의 감쇠력 조정식 유압 완충기, 즉, 피스톤 상실과 하실과의 사이를 연통하는 통로(유액 통로)의 통로 면적을 조정하여 감쇠력을 조정하는 타입의 유압 완충기의 감쇠력 조정 밸브에 본 발명을 이용하여도 좋다.

이상 상세히 기술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 밸브 시이트 부재 또는 밸브 본체중 어느 한쪽에, 유액 통로를 구성하는 원형 포트와 원형 포트의 활주면측의 개구부와 부분적으로 겹치도록 둘레 방향으로 연장되는 오일 홈을 설치하고, 밸브 시이트 부재 또는 밸브 본체의 다른쪽에 의해서 유액 통로를 개방할 때, 원형 포트의 원호 부분, 오일 홈의 순으로 개방되도록 하였으므로, 밸브 본체의 변위에 대하여 감쇠력을 직선에 가까운 비율로 변화시킬 수 있고, 나아가서는, 소프트측에 있어서의 감쇠력 전환의 응답성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 노면으로부터의 입력에 대하여 신속히 감쇠력을 전환할 수 있으므로, 승차감, 조종 안정성의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 드릴링 프레스나 선반 등의 범용 공작 기계로 가공 가능한 원형 포트 및 오일 홈을 조합하고 있으므로, 제작을 쉽게 하고, 또한 제작 비용을 억제할 수 있다. 또, 감쇠력의 변화폭에 대하여 밸브 본체의 변위량이 적게 끝나므로, 보다 소형화를 도모할 수 있으며, 소형 승용차 등에도 용이하게 장착할 수 있다.

Claims (1)

1. 유액이 봉입된 실린더와, 이 실린더 내에 활주 가능하게 끼워진 피스톤과, 이 피스톤에 일단이 연결되고 그 실린더의 외부로 타단이 연장된 피스톤 로드와, 상기 피스톤의 활주에 의해서 유액이 유통하는 유액 통로와, 상기 유액 통로에 설치되어 상기 유액 통로의 유로 면적을 변화시켜 감쇠력을 조정 가능하게 한 감쇠력 조정 밸브와, 상기 감쇠력 조정 밸브를 구동시키는 비례 솔레노이드를 구비한 감쇠력 조정식 유압 완충기에 있어서,

   상기 비례 솔레노이드에 의해 구동되는 밸브 본체와, 이 밸브 본체를 활주 자유롭게 안내하는 통형의 밸브 시이트 부재로 상기 감쇠력 조정 밸브를 구성하여, 상기 밸브 시이트 부재 또는 밸브 본체의 어느 한쪽에, 상기 유액 통로를 구성하는 원형 포트와 상기 원형 포트의 활주 양측의 개구부와 부분적으로 겹치도록 둘레 방향으로 연장되는 오일 홈을 설치하여, 상기 밸브 시이트 부재 또는 밸브 본체의 다른쪽에 의해서 상기 유액 통로를 개방할 때, 상기 원형 포트의 원호 부분, 상기 오일 홈의 순으로 개방되도록 한 것을 특징으로 하는 감쇠력 조정식 유압 완충기.

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