KR100363449B1

KR100363449B1 - 유압 완충기

Info

Publication number: KR100363449B1
Application number: KR1019990023899A
Authority: KR
Inventors: 다치카와쥰야
Original assignee: 도키코 가부시키 가이샤
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1999-06-24
Publication date: 2002-11-30
Also published as: DE19930029A1; JP2000018305A; DE19930029B4; KR20000006404A; US6270064B1

Abstract

본 발명에 따른 셀프 펌프식 유압 완충기는 저장조 및 오일 펌프의 용량을 크게 함과 동시에, 공간 효율을 향상시킨다.

셀프 펌프식 유압 완충기(1)는 실린더(4)의 외주에 소경부(2a), 중경부(2b) 및 대경부(2c)를 갖는 외통(2)을 구비한다. 대경부(2c)와 실린더(4) 사이에 실린더 상하측 챔버(4a, 4b)와 소통하는 저장조(10)가 형성되어 있다. 외통(2)의 중경부(2b) 및 대경부(2c)에 원통 부재(22)를 외부에 끼워, 원통 부재(22)와 외통(2) 사이에 오일 탱크(27)를 형성한다. 외통(2)의 소경부(2a)에 장착된 스프링 받이(40)와, 피스톤 로드(15)에 장착되는 스프링 받이(41) 사이에 현가 스프링(45)(코일 스프링)을 설치한다. 저장조(10) 및 오일 탱크(27)가 현가 스프링(45)의 내주부에 배치되기 때문에, 저장조(10) 및 오일 탱크(27)의 용량을 상당히 크게 할 수 있고, 공간 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

유압 완충기{HYDRAULIC SHOCK ABSORBER}

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

일반적으로 자동차 등의 차량은, 현가 장치의 스프링 상하부 사이에 유압 완충기를 장착하여, 현가 장치의 진동을 감쇠시킴으로써 승차감 및 조정 안정성을 향상시키도록 하고 있다.

그런데, 밴, 왜건 등 비교적 적재 중량이 큰 차량에 있어서는 승객의 승하차, 화물 하역 등에 동반하는 적재 하중 변화에 따라 차의 높이가 변화하여 승차감 및 조정 안정성이 저하되는 경우가 있다. 이 때문에, 적재 하중의 크기에 관계 없이 자동적으로 일정한 차의 높이를 유지할 수 있는 현가 장치가 요구되고 있다.

그래서, 종래에, 예컨대 일본 특허 공개 소60-261713호에 개시된 바와 같이, 적당한 압력의 가스 및 유액(油液)이 봉입된 오일 탱크 및 저장조와, 피스톤 로드의 신축에 따라 오일 탱크의 유액을 실린더로 공급하는 펌프 수단과, 피스톤 로드의 신축 위치에 대응하는 펌프 수단 및 저장조 내의 압유를 오일 탱크로 복귀시키는 복귀 수단을 구비하고, 주행중 현가 장치의 진동을 이용하여 펌프 수단 및 복귀 수단을 작동시켜, 실린더 내의 압력을 적절히 가감하여 피스톤 로드의 신장 길이를 일정하게 조정함으로써 자동적으로 일정한 차 높이를 유지하도록 하는, 즉 셀프 펌프식 유압 완충기가 제안되었다.

그러나, 상기 공보에 기재된 셀프 펌프식 유압 완충기에는, 실린더의 외주부에 외통을 설치한 이중통 구조로서, 실린더와 외통 사이에 오일 탱크 및 저장조를 설치하기 때문에, 오일 탱크 및 저장조의 용량이 작아서 적재 하중이 큰 경우 피스톤 로드의 행정에 대한 가스의 반발력 상승 비율이 크고, 승차감이 나빠진다는 문제가 있었다.

이 때문에, 피스톤 로드의 행정에 대한 가스의 반발력의 변화를 작게 하여 승차감을 향상시키기 위해서, 오일 탱크 및 저장조의 용량을 상당히 크게 하는 것이 바람직하다. 오일 탱크를 유압 완충기 본체와 별도의 부품으로 구성함으로써 오일 탱크 및 저장조의 용량을 크게 할 수 있지만, 예컨대 자동차의 현가 장치에서는 유압 완충기 설치 공간상의 제약이 크고, 별도의 오일 탱크를 배치하기 위한 공간을 확보하는 것이 곤란한 경우도 있다.

그래서, 본 출원인은, 일본 특허 출원 평7-331050호(일본 특허 공개 평9-144801호)에 있어서, 현가 스프링을 수용하도록 유압 완충기의 외통에 장착된 스프링 시이트의 하방 외통 주위에, 환상의 오일 탱크를 설치한 셀프 펌프식 유압 완충기를 제안하였다.그러나, 스프링 시이트의 하방에 오일 탱크를 배치한 유압 완충기에는, 오일 탱크의 장착 공간을 확보하기 위해 현가 스프링의 스프링 길이가 제약되고, 또한 유압 완충기의 현가 장치로의 장착부 부근의 외경이 커지기 때문에, 현가 장치의 유압 완충기의 장착부 형상이 제약된다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기 점에 착안하여 이루어진 것으로서, 저장조, 오일 탱크 등의 실린더 챔버와 소통하는 챔버의 용량을 상당히 크게 할 수 있고, 또한, 공간 효율이 뛰어난 유압 완충기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 제1항의 발명은, 유액이 봉입된 실린더와, 상기 실린더 내에 활주 가능하게 끼워지고 상기 실린더를 2 개의 실린더 챔버로 분할하는 피스톤과, 일단이 상기 피스톤에 연결되고 타단이 상기 실린더의 외부로 연장되는 피스톤 로드와, 상기 실린더 내의 피스톤의 활주 운동에 의해 생기는 유액의 흐름을 제어하여 감쇠력을 발생시키는 감쇠력 발생 기구를 구비하며, 코일 스프링에 끼워진 상태로 사용되는 유압 완충기에 있어서,

상기 실린더 외주를 보호하도록 설치된 외통의 상기 코일 스프링으로 덮인 부분을 상기 코일 스프링을 향해 외측으로 확장시켜 형성한 확장부 내에, 상기 실린더 챔버와 소통하는 제1 챔버가 설치되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 실린더와 코일 스프링 사이에, 실린더 챔버와 소통하는 제1 챔버가 배치된다.

또, 청구항 제2항의 발명은, 상기 청구항 제1항의 구성에 부가하여, 상기 코일 스프링에 끼워지는 상기 외통의 외주부에, 상기 확장부에 현가되는 거의 원통 형상의 원통 부재를 부착하고, 상기 원통 부재와 상기 외통의 사이에, 상기 실린더 챔버와 소통하는 제2 챔버가 설치되는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성함으로써, 실린더와 코일 스프링 사이에, 실린더 챔버와 소통하는 제2 챔버가 배치된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유압 완충기의 종단면도.

도 2는 종래의 셀프 펌프식 유압 완충기에 분리 가능하게 설치되는 오일 탱크의 종단면도.도 3은 도 1의 X-X 라인을 따라 취한 유압 완충기의 부분 확대 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 유압 완충기

2 : 외통

2a : 소경부

2b : 중경부

2c : 대경부(확장부)

4 : 실린더

10 : 저장조(제1 챔버)

14 : 피스톤

15 : 피스톤 로드

20, 21 : 감쇠력 발생 기구

22 : 원통 부재

27 : 오일 탱크(제2 챔버)

45 : 현가 스프링(코일 스프링)

이하 본 발명의 일 실시 형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 유압 완충기(1)는, 바닥이 거의 원통형인 외통(2) 내에 거의 원통형의 격벽 부재(3) 및 실린더(4)가 삽입된 다중 통 구조로 되어 있다. 외통(2)은, 저부측으로부터 순차적으로 직경이 커지도록 확장되는 소경부(2a), 중경부(2b) 및 대경부(2c)(확장부)로 형성되어 있다. 격벽 부재(3)는 외통(2)의 소경부(2a)에서 중경부(2b)의 중앙 부근까지 연장하고, 그 일단부에 형성된 외측 플랜지부(3a)가 중경부(2b)에 끼워 맞춤되어, 외통(2)과의 사이에 환상 유로(5)를 형성하고, 실린더(4)와의 사이에 환상 유로(6)를 형성하고 있다. 격벽 부재(3)의 타단부에는 분할 부재(7)가 끼워 맞춤되어, 외통(2)의 저부와의 사이에 환상 유로(5)로 통하는 유액 챔버(8)가 형성되어 있다. 또, 외통(2) 및 실린더(4)의 상단부에는 가이드 시일(9A) 및 오일 시일(9B)이 장착되어, 실린더(4)와 외통(2)의 중경부(2b) 및 대경부(2c) 사이에 환상 유로(6)와 소통하는 환상의 저장조(10)(제1 챔버)가 형성되어 있다.

저장조(10)는, 양단부가 격벽 부재(3)의 외측 플랜지부(3a) 및 가이드 시일(9A)에 각각 클램프되고 고무 등의 가요성 재료로 이루어지는 거의 원통형의 블래더(11)(가요성 막)에 의해, 환상 유로(6)와 소통하는 오일실(10a)과 30 kgf/㎠정도의 고압 가스가 봉입된 가스실(10b)로 구획되어 있다.

실린더(4) 하단부에는 베이스 부재(12)가 끼워 맞춤되어 있고, 이 베이스 부재(12)의 오리피스 유로(13)를 통해, 실린더(4) 내부와, 저장조(10)의 오일실(10a)로 통하는 환상 유로(6)가 서로 통하게 형성되어 있다.

실린더(4)에는 피스톤(14)이 활주 가능하게 끼워져 있고, 이 피스톤(14)에 의해 실린더(4) 내부는 실린더 상측 챔버(4a)와 실린더 하측 챔버(4b)의 2개의 챔버로 분할되어 있다. 피스톤(14)에는, 중공의 피스톤 로드(15)의 일단이 피스톤 볼트(16)를 통해 너트(17)에 연결되어 있고, 피스톤 로드(15)의 타단측은 외통(2) 및 실린더(4)의 상단부에 장착된 가이드 시일(9A) 및 오일 시일(9B)에 끼워져 관통되어 실린더(4)의 외부로 연장되어 있다. 그리고, 실린더(4) 내에는 유액이 봉입되어 있다.

피스톤(14)에는, 실린더 상측 챔버(4a)와 하측 챔버(4b) 사이를 통하는 유로(18, 19) 및 이들 유로(18, 19)를 흐르는 유액의 유동을 제어하여 감쇠력을 발생시키는 오리피스 및 디스크 밸브 등으로 이루어지는 감쇠력 발생 기구(20, 21)가 설치되어 있다.

외통(2)의 중경부(2b) 및 대경부(2c)에는, 거의 원통형의 원통 부재(22)가 외측에 끼워져 있다. 원통 부재(22)는 그 일단부가 중경부(2b)에 고정된 환상 부재(23)에, O링(24)을 통해 끼워 맞춰지고, 타단부가 O링(25)을 통해 대경부(2c)에 끼워 맞춤되어, 대경부(2c)에 압입된 리테이너 링(26)에 의해 고정되어 있고, 중경부(2b)와 대경부(2c)의 사이에 환상의 오일 탱크(27)(제2 챔버)를 형성하고 있다. 오일 탱크(27)는, 중경부(2b)의 측벽에 설치된 유로(27A)를 통해 환상 유로(5)와 서로 통하게 되어 있다. 그리고, 오일 탱크(27)에는 3 내지 5 kgf/㎠ 정도의 저압 가스 및 유액이 봉입되어 있다.

중공 피스톤 로드(15)의 내부에는 펌프 튜브(28)가 삽입되어 스프링(29)에 의해 고정되어 있다. 실린더(4) 내에는 그 축심을 따라 원통 형상의 펌프 로드(30)가 설치되어 있고, 펌프 로드(30)의 기단부는 베이스 부재(12)를 관통하여 분할 부재(7)에 결합되고, 선단측은 펌프 튜브(28) 내에 활주 가능하게 끼워맞춰져, 펌프 튜브(28) 내에 펌프실(31)을 형성하고 있다.

펌프실(31)은 펌프 튜브(28)의 선단부에 설치된 체크 밸브(32), 펌프 튜브(28)와 펌프 로드(30) 사이에 형성된 유로(33) 및 피스톤 로드(15)의 측벽에 설치된 유로(34)를 통해 실린더 상측 챔버(4a)와 소통하게 되어 있다. 체크 밸브(32)는 펌프실(31)에서 유로(33)측으로의 유액의 유동만을 허용하는 것이다. 또, 펌프실(31)은 펌프 로드(30)의 선단부에 설치된 체크 밸브(35), 펌프 로드(30)내의 유로(36), 유액 챔버(8), 환상 유로(5) 및 유로(27A)를 통해 오일 탱크(27)와 소통하게 되어 있다. 체크 밸브(35)는 유로로부터 펌프실(31)로의 유액의 유동만을 허용한다.

펌프 로드(30) 측면부에는 홈(37) 및 오리피스 통로(38)가 설치되어 있고, 피스톤 로드(15)의 신장 길이가 소정 범위에 달하면, 펌프실(31)이 홈(37)을 통해 실린더 상측 챔버 및 하측 챔버(4a, 4b)와 서로 소통하게 되고, 피스톤 로드(15)의 신장 길이가 소정 범위를 초과하면, 실린더 상측 챔버 및 하측 챔버(4a, 4b)가 오리피스 통로(38)를 통해 펌프 로드(30)의 유로(36)와 직접 소통하도록 되어 있다.

분할 부재(7)에는 저장조(10)측, 즉 실린더 상측 챔버 및 하측 챔버(4a, 4b)측 유액의 압력이 소정 압력에 달했을 때, 밸브를 개방하여 이 유압을 유액 챔버(8)측, 즉 오일 탱크(27)측으로 방류하는 안전 밸브(39)가 설치되어 있다.

외통(2) 소경부(2a)의 외주부에는 환상의 스프링 받이(40)가 설치되어 있고, 피스톤 로드(15)의 선단부에는 스프링 받이(41)가 부싱(42, 43)을 통해 너트(44)에 의해 장착되어 있다. 스프링 받이(40, 41) 사이에 외통(2) 중경부(2b), 대경부(2c) 및 원통 부재(22)가 끼워져 통과하도록 현가 스프링(45)(코일 스프링)이 끼워져 있다.

그리고, 유압 완충기(1)는 외통(2)에 고정된 장착부(46)를 현가 장치(도시 생략)의 차륜측에 연결하고, 스프링 받이(41)를 차체측에 연결하도록 하여 장착된다. 또, 도면에서 참조 번호 47은 수축측의 범퍼 고무이고, 참조 번호 48은 먼지 커버이며, 참조 번호 49는 신장측의 범퍼 고무이다.

이상과 같이 구성된 본 실시 형태의 작용에 관해서 이하에서 설명한다.

우선, 유압 완충기(1)의 감쇠력 발생 기구에 관해서 설명한다. 피스톤 로드(15)의 신축에 동반하는 피스톤(14)의 이동에 의해, 실린더 상측 챔버와 하측 챔버(4a, 4b) 사이에서 유액이 유로(18, 19)를 따라 유동하여, 감쇠력 발생 기구(20, 21)에 의해 감쇠력이 발생한다. 이 때, 피스톤 로드(15)의 신축에 동반하는 실린더(4) 내로의 진퇴에 의한 실린더 상하측 챔버(4a, 4b)의 용적 변화를 저장조(10)의 가스실(10b) 내 가스의 압축 및 팽창에 의해 보상한다.

다음에, 유압 완충기(1)의 차 높이 자동 조정 기능에 관해서 설명한다. 통상적으로 빈차로 있을 때, 피스톤 로드(15)의 신장 길이는 소정의 표준 범위 내에 있게 된다. 이 상태에서, 펌프실(31)은 펌프 로드(30)의 홈(37)을 통해 실린더 상측 챔버 및 하측 챔버(4a, 4b)와 서로 소통하게 되어 있기 때문에, 피스톤 로드(15)가 신축해도 펌핑 동작은 행하지 않고, 그 차 높이가 유지된다.

적재 하중의 증가 등에 의해 차 높이가 낮아져, 피스톤 로드(15)의 신장 길이가 소정의 표준 범위보다 짧아지면, 실린더 상측 챔버 및 하측 챔버(4a, 4b)가 홈(37)으로부터 차단된다. 이 상태에서는, 주행중 현가 장치의 진동에 의해 피스톤 로드(15)가 신축하면, 신장 행정시에는 펌프 로드(30)가 후퇴하여 펌프실(31) 내 압력이 저하되어 체크 밸브(35)가 열리고, 오일 탱크(27)의 유액이 유로(27A), 환상 유로(5), 유액 챔버(8), 유로(36)를 통해 펌프실(31)로 도입된다. 수축 행정시에는, 펌프 로드(30)가 전진하여 펌프실(31) 내 유액이 가압되어 체크 밸브(32)를 개방하고, 유로(33) 및 유로(34)를 통해 실린더 상측 챔버 및 하측 챔버(4a, 4b)로 공급되고, 저장조(10)의 가스실(10b) 가스를 압축하면서 피스톤 로드(15)를 신장시킨다. 이렇게 하여, 주행중의 진동을 이용하여 펌핑 동작을 반복함으로써, 피스톤 로드(15)를 신장시켜 차 높이를 상승시킨다. 그리고, 차 높이가 소정의 표준 범위에 도달하면, 홈(37)을 통해 실린더 상측 챔버 및 하측 챔버(4a, 4b)와 펌프실(31)이 서로 소통하여 펌핑 동작이 해제된다.

또, 적재 하중의 감소 등에 의해 차 높이가 상승하여 피스톤 로드(15)의 신장 길이가 소정의 표준 범위를 초과하면, 실린더 상측 챔버 및 하측 챔버(4a, 4b)가 오리피스 통로(38)를 통해 펌프 로드(30)의 유로(36), 즉 저압의 오일 탱크(27)측과 서로 소통하기 때문에, 실린더 상측 챔버 및 하측 챔버(4a, 4b) 내의 유액이, 오리피스 통로(38), 유로(36), 유액 챔버(8), 환상 유로(5) 및 유로(27A)를 통해 오일 탱크(27)로 복귀되고, 저장조(10)의 가스실(10b) 가스가 팽창하는 동시에, 피스톤 로드(15)가 단축되어 차 높이가 낮아진다. 이에 따라, 차 높이가 낮아지고 피스톤 로드(15)의 신장 길이가 소정의 표준 범위까지 단축되면, 오리피스 통로(38)가 실린더 상측 챔버 및 하측 챔버(4a, 4b)로부터 차단되어, 실린더 상측 챔버 및 하측 챔버(4a, 4b)로부터 오일 탱크(27)로의 유액의 복귀 동작이 해제되어, 그 차 높이가 유지된다.

이렇게 하여, 주행에 의한 진동을 이용하여, 펌핑 동작 및 복귀 동작을 적절히 반복함으로써, 피스톤 로드(15)의 신장 길이를 소정의 표준 범위로 조정하여, 적재 하중에 관계 없이 차 높이를 자동적으로 일정하게 조정할 수가 있다. 또, 펌핑 동작 및 주행중의 노면으로의 돌출 등에 의해, 실린더(4) 내의 유액의 압력이 과도하게 상승될 경우에는, 안전 밸브(39)가 개방되어 실린더(4) 내의 유액을 오일 탱크(27)로 방출함으로써, 각 부재의 결합부 및 시일부의 부담을 경감시킴과 동시에, 차체로의 충격을 완충할 수 있다.

또, 저장조(10) 및 오일 탱크(27)가 현가 스프링(45)의 내주부에 배치되어 있기 때문에, 저장조(10) 및 오일 탱크(27)의 용량을 상당히 크게 함과 동시에, 현가 스프링(45)의 스프링 길이를 상당히 크게 할 수 있고, 또 현가 장치의 차륜측으로의 장착부(46) 부근의 외경을 작게 할 수 있고, 공간 효율을 향상시킬 수 있다.

일례로서, 도 1 및 도 3에 도시한 실시 형태에 있어서, 외통(2)의 대경부의 직경을 85 mm로, 원통 부재(22)의 직경을 100 mm로 한 경우, 오일 탱크(27)의 용량은 180 ㎖가 된다. 도 2는 상기 오일 탱크(27)와 동일 용량으로 한 종래의 분리 가능한 오일 탱크(50)를 도 1과 동일 크기로 도시하고 있다. 또한, 도 2에서 참조 번호 51은 자유 피스톤이고, 참조 번호 50a는 오일실이며, 참조 번호 50b는 가스실이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 오일 탱크(50)의 치수는 전체 길이가 200 mm이고 직경이 43.5 mm이며 큰 장착 공간을 요하는 것임을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에서, 일례로서 본 발명을 셀프 펌프식 유압 완충기에 적용하여, 저장조 및 오일 탱크를 각각 제1 및 제2 챔버로 한 경우에 관해서 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 제1 및 제2 챔버를 실린더 챔버와 소통하는 다른 챔버로서 그 이외 형식의 유압 완충기에도 동일 태양으로 적용할 수 있다.

이상 상술한 바와 같이, 청구항 제1항의 발명에 따른 유압 완충기에 의하면, 실린더의 외주를 덮도록 설치된 외통의 코일 스프링으로 덮인 부분을 코일 스프링을 향해 외측으로 확장시켜 형성한 확장부내에 실린더 챔버로 통하는 제1 챔버를 설치하기 때문에, 실린더와 코일 스프링 사이에 실린더 챔버로 통하는 제1 챔버가 배치되어 공간 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 청구항 제2항의 발명에 따른 유압 완충기에 의하면, 상기 청구항 1의 구성에 부가하여, 코일 스프링에 끼워진 외통의 외주부에, 확장부에 현가되는 거의 원통 형상의 원통 부재를 장착하고, 원통 부재와 외통 사이에 실린더 챔버와 소통하는 제2 챔버를 설치하였기 때문에, 실린더와 코일 스프링 사이에 실린더 챔버와 소통하는 제2 챔버가 배치되어 공간 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims

유액이 봉입되어 있는 실린더와, 상기 실린더 내에 활주 가능하게 끼워져 있고 상기 실린더를 2개의 실린더 챔버로 분할하는 피스톤과, 일단이 상기 피스톤에 연결되어 있고 타단이 상기 실린더의 외부로 연장되어 있는 피스톤 로드와, 상기 실린더 내의 피스톤의 활주 운동에 의해 생기는 유액의 흐름을 제어하여 감쇠력을 발생시키는 감쇠력 발생 기구를 구비하며, 코일 스프링에 끼워진 상태로 사용되는 유압 완충기에 있어서,

상기 실린더 외주를 보호하도록 설치되어 있는 외통의 상기 코일 스프링으로 덮여 있는 부분을 상기 코일 스프링 쪽으로 외측으로 확장시켜 형성한 확장부 내에, 상기 실린더 챔버와 소통하는 제1 챔버가 설치된 것을 특징으로 하는 유압 완충기.
제1항에 있어서, 상기 코일 스프링에 끼워지는 상기 외통의 외주부에, 상기 확장부에 현가되는 거의 원통 형상의 원통 부재를 부착하여, 상기 원통 부재와 상기 외통 사이에 상기 실린더 챔버로 통하는 제2 챔버가 설치되는 것을 특징으로 하는 유압 완충기.