KR100443884B1 - 쇽 업소버의 극 저속용 피스톤 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 쇽 업소버의 극 저속용 피스톤 밸브를 개시한다.
본 발명은 피스톤 바디 하부에 결합되는 복수개의 디스크 스프링이 환형 개구부가 형성된 제 1 디스크 스프링과, 원판 상의 가장자리에 복수개의 슬릿이 형성된 제 2 디스크 스프링과, 제 1 디스크 스프링과 제 2 디스크 스프링의 외경차이에 의한 단차부에 설치되는 고리 형상의 제 3 디스크 스프링과, 원판 상의 가장자리에 복수개의 슬릿이 형성되어 제 3 디스크 스프링의 하부에 설치되는 제 4 디스크 스프링으로 이루어지며, 제 2 디스크 스프링과 제 4 디스크 스프링 사이에 스페이서가 설치되며, 제 4 디스크 스프링 하부에 리테이너 및 와셔가 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 종래의 서브 밸브를 생략하는 대신 디스크 스프링의 형상을 변경하여 이를 대체하도록 함으로써 결합구조를 단순화시킬 수 있다.

Description

쇽 업소버의 극 저속용 피스톤 밸브{PISTON VALVE OF SHOCK ABSORBER FOR LOW VELOCITY CONTROL}
본 발명은 차량용 쇽 업소버의 극 저속용 피스톤 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 디스크 스프링의 형상 및 구조를 변경하여 극 저속에서의 감쇠특성을 향상시킨 극 저속용 피스톤 밸브에 관한 것이다.
현가장치는 주로 차체와 차축 사이에 설치되어 주행 중 노면으로부터 전달되는 충격이나 진동을 완화시켜 바퀴와 노면의 점착성을 향상시키고 승차감을 양호하게 해주는 장치이다.
특히, 쇽 업소버(shock absorber)는 노면에서 발생한 스프링의 자유진동을 흡수하여 승차감을 향상시키는 것으로, 스프링이 압축될 때에는 급격히 압축되고 늘어날 때는 오일의 저항력을 크게 하며 서서히 작동함으로서 스프링의 상하운동 에너지를 열에너지로 변환시키는 일을 한다.
이와 같은 쇽 업소버의 일예가 도 1에 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 쇽 업소버는 안내를 겸한 길고 가는 실린더(1)의 조합으로 구성되어 있고, 내부에는 차축과 연결되는 실린더(1)와 차체에 연결되는 피스톤 로드(2)가 있으며, 피스톤 로드(2)의 말단에는 피스톤 밸브(3)가 설치되어 있으며, 실린더(1)에는 오일이 가득 채워져 있다.
한편, 차량 진동에 의한 스프링의 감쇠작용은 대부분이 쇽 업소버의 피스톤 밸브(3)에서 이루어지는데, 일반적인 피스톤 밸브는 저속 감쇠력을 높이면 중고속 감쇠력도 함께 상승되어 저속 튜닝 자유도가 떨어지는 문제가 있었다. 이러한 종래의 피스톤 밸브(3)의 단점을 개선하기 위해 극 저속용 피스톤 밸브(low velocity control piston valve)가 제안되어 있으며, 도 2에 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 극 저속용 피스톤 밸브(3)는 피스톤 로드(2)의 말단에 다수의 오리피스(11,12)가 형성된 피스톤 바디(13)가 결합되고, 피스톤 바디(13) 상부에는 와셔(14), 인테이크 스프링(15), 리테이너(16), 인테이크 밸브(17)가 순차적으로 결합되어 있으며, 피스톤 바디(13)의 하부에는 제 1 압력실(22) 및 제 2 압력실(23)을 구비한 극저속용 서브 밸브(21)가 별도로 장착되어 있으며, 그 아래에 복수개의 디스크 스프링(18), 리테이너(19) 및 와셔(20)가 순차적으로 결합되어 있다. 복수개의 디스크 스프링(18)은 제 1 압력실(22)만을 차단하고 있는 디스크 스프링(18a,18b)와 제 2 압력실(23)만을 차단하고 있는 디스크 스프링(18c,18d)로 나눠지며, 디스크 스프링(18a,18b)와 디스크 스프링(18c,18d)는 스페이서(26)에 의해 일정간격 떨어져 있다.
이와 같이 구성된 종래의 극 저속용 피스톤 밸브(3)는 실린더의 압축운동시 피스톤 밸브(3)의 아래쪽에 저장된 튜브내의 오일이 "화살표 A 방향"으로 도시된 바와 같이, 압축 오리피스(11)로 유입되고, 유입된 오일은 인테이크 스프링(15)을 탄성적으로 밀어 젖히면서 인테이크 밸브(17)를 개방시켜 반대편 튜브로 유출된다. 이때, 피스톤 로드(2)의 압축운동에 대한 감쇠력이 발생되며, 감쇠력은 인테이크 스프링(16)의 탄성계수에 의해 결정된다.
한편, 실린더(1)의 신장운동시 중고속에서 피스톤 밸브(3)의 위쪽에 저장된 튜브내의 오일이 "화살표 B 방향"으로 도시된 바와 같이, 신장 오리피스(12)로 유입되고, 유입된 오일은 서브 밸브(21)의 제 1, 2 압력실(22,23)을 경유하여 다수의 디스크 스프링(18)을 탄성적으로 밀어 젖히면서 반대편 튜브로 유출된다. 이때 피스톤 로드(2)의 신장운동에 대한 감쇠력이 발생된다.
특히, 극저속에서 신장 오리피스(12)를 통과한 오일은 제 1 압력실(22)을 거친 후 디스크 스프링(18a,18b)을 밀어 젖히지 않은 상태에서도 디스크 슬릿(24)만을 통해 제 2 압력실(23)로 유출될 수 있으며, 제 2 압력실(23)을 처진 오일도 그 다음에 적층된 디스크 스프링(18c,18d)을 밀어 젖히지 않은 상태에서 디스크 슬릿(25)만을 통해 튜브 측으로 유출될 수 있다.
한편, 저중속에서 신장 오리피스(12)를 통과한 오일은 제 1 압력실(22)을 거친 후에 디스크 스프링(18a,18b)를 밀어 젖히면서 제 2 압력실(23)로 유출되는 반면에 그 아래에 있는 디스크 스프링(18c,18d)은 밀어 젖히지 않은 상태에서 디스크 슬릿(25)만을 통해 튜브 측으로 유출될 수 있다.
이처럼 속도에 따라 디스크 스프링(18a,18b,18c,18d)의 거동이 다르게 이루어짐으로써 특히, 극저속에서도 차량의 진동을 효과적으로 흡수할 수 있게 설계되어 있다.
그런데 이와 같은 종래의 쇽 업소버의 극 저속용 피스톤 밸브는 피스톤 바디 하부에 별도의 서브 밸브를 추가해야하는 등 원가상승의 요인이 되었다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 극 저속용 피스톤 밸브의 피스톤 바디 하부에 결합되는 서브 밸브를 생략하는 대신 디스크 스프링의 형상을 변경하여 이를 대체하도록 함으로써 원가상승의 문제를 쉽게 해결할 수 있는 쇽 업소버의 극 저속용 피스톤 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 피스톤 로드의 말단에 압축 오리피스 및 신장 오리피스가 형성된 피스톤 바디가 결합되고, 피스톤 바디 상부에 와셔, 인테이크 스프링, 리테이너, 인테이크 밸브가 순차적으로 결합되며, 피스톤 바디의 하부에 복수개의 디스크 스프링이 결합되는 쇽 업소버의 극 저속용 피스톤 밸브에 있어서, 복수개의 디스크 스프링은 원판 상의 내부에 신장 오리피스와 연통되도록 환형 개구부가 형성된 제 1 디스크 스프링과, 제 1 디스크 스프링의 외경보다 작은 외경을 가지며 환형 개구부와 연통되도록 원판 상의 가장자리에 복수개의 슬릿이 형성되어 제 1 디스크 스프링 하부에 설치되는 제 2 디스크 스프링과, 제 1 디스크 스프링과 제 2 디스크 스프링의 외경차이에 의한 단차부에 위치할 수 있도록 가운데가 빈 고리 형상을 가지며 제 2 디스크 스프링의 두께보다 더 두껍게 형성된 제 3 디스크 스프링과, 제 1 및 제 3 디스크 스프링과 동일한 외경을 가지며 제 3 디스크 스프링의 개구부와 연통되도록 원판 상의 가장자리에 복수개의 슬릿이 형성되어 제 제 3 디스크 스프링의 하부에 설치되는 제 4 디스크 스프링으로 이루어지며, 제 2 디스크 스프링과 제 4 디스크 스프링 사이에 스페이서가 설치되며, 제 4 디스크 스프링 하부에 리테이너 및 와셔가 결합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
도 1은 종래의 쇽 업소버를 도시한 단면도,
도 2는 종래의 서브 밸브를 이용한 극 저속용 피스톤 밸브를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 극 저속용 피스톤 밸브를 도시한 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 디스크 스프링의 결합구조 및 형상을 도시한 사시도,
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따른 극 저속용 피스톤 밸브의 속도에 따른 거동을 도시한 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
3 : 피스톤 밸브 12 ; 신장 오리피스
13 ; 피스톤 바디 30 ; 제 1 디스크 스프링
31 ; 환형 개구부 40 ; 제 2 디스크 스프링
41 ; 슬릿 42 ; 단차부
50 ; 제 3 디스크 스프링 60 ; 제 4 디스크 스프링
61 ; 슬릿 70 ; 스페이서
71 ; 리테이너 72 ; 와셔
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 쇽 업소버의 극 저속용 피스톤 밸브의 결합구조를 도시한 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제 1 내지 제 4 디스크 스프링을 도시한 분해 사시도이며, 한편, 종래와 동일한 극저속용 피스톤 밸브의 구성부재에 대해서는 도 1 및 도 2를 참조하여 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 쇽 업소버의 극 저속용 피스톤 밸브(3)는 피스톤 로드(2)의 말단에 다수의 오리피스(11,12)가 형성된 피스톤 바디(13)가 결합되고, 피스톤 바디(13) 상부에는 와셔(14), 인테이크 스프링(15), 리테이너(16), 인테이크 밸브(17)가 순차적으로 결합된다.
특히, 본 발명의 특징적인 구성에 따르면, 피스톤 바디(13)의 하부에 서로 다른 형상을 가진 적어도 4개 이상의 디스크 스프링(30,40,50,60)이 결합되어 차량의 저속 감쇠력을 향상시킨다.
이를 좀 더 자세히 설명하면, 제 1 디스크 스프링(30)은 원판 상의 내부에 상기 신장 오리피스(12)와 연통되도록 환형 개구부(31)가 형성된다. 실제적으로 중심부에는 피스톤 로드(2)가 관통되는 구멍(32)이 형성되며, 환형 개구부(31)로 인해 내측 환(33)과 외측 환(34)이 완전히 분리되는 것을 방지하기 위해 환형 개구부(31)는 최소한의 연결부(35)를 구비하고 있다. 도 4에서 2개의 연결부(35)가 형성된 것을 도시하고 있으며, 이에 따라 환형 개구부(31)는 반원형으로 구분되어형성됨을 알 수 있다.
제 1 디스크 스프링(30)의 내측 환(33)은 피스톤 바디(13)의 중심을 기준으로 동심원상에 형성된 신장 오리피스(12)의 내측 저면과 접하며, 외측 환(34)은 신장 오리피스(12)의 외측 저면과 접하도록 형성된다. 즉, 신장 오리피스(12)의 내경과 환형 개구부(31)의 폭은 거의 비슷하거나 동일하게 형성된다.
제 2 디스크 스프링(40)은 제 1 디스크 스프링(30)의 외경보다 작은 외경을 가지며, 원판 상의 가장자리에 복수개의 슬릿(41)이 형성되어 제 1 디스크 스프링(30) 하부에 설치되어 복수개의 슬릿(41)이 환형 개구부(31)와 연통되도록 결합된다.
제 3 디스크 스프링(50)은 제 1 디스크 스프링(30)과 제 2 디스크 스프링(40)의 외경차이에 의한 단차부(42)에 위치할 수 있도록 가운데가 빈 고리 형상을 가지며, 고리(51)의 단면은 대략 직사각형상을 갖는다. 또한, 제 2 디스크 스프링(40)의 두께보다 더 두껍게 형성된다.
제 4 디스크 스프링(60)은 제 1 및 제 3 디스크 스프링(30,50)과 동일한 외경을 가지며 제 3 디스크 스프링(50)의 개구부(52)와 연통되도록 원판 상의 가장자리에 복수개의 슬릿(61)이 형성되어 제 3 디스크 스프링(50)의 하부에 설치된다.
이때, 제 2 디스크 스프링(40)의 저면과 제 4 디스크 스프링(60)의 상면 사이에는 제 3 디스크 스프링(50)의 두께로 인해 갭이 발생되는데, 이와 같은 갭에 스페이서(70)가 설치되어 평행한 상태를 유지할 수 있게 된다.
제 4 디스크 스프링(60) 하부에는 통상적인 원판 형상의 디스크 스프링이 탄성력 유지를 위해 추가될 수 있으며, 그 아래에는 리테이너(71) 및 와셔(72)가 결합되어 피스톤 로드(2)와의 견고한 결합에 기여한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 피스톤 밸브(3)는 실린더(1)의 압축 운동시 피스톤 밸브(3)의 아래쪽에 저장된 튜브내의 오일이 "화살표 A 방향"으로 도시된 바와 같이, 압축 오리피스(11)로 유입되고, 유입된 오일은 인테이크 스프링(15)을 탄성적으로 밀어 젖히면서 인테이크 밸브(17)를 개방시켜 반대편 튜브로 유출된다. 이때, 피스톤 로드(2)의 압축운동에 대한 감쇠력이 발생되며, 감쇠력은 인테이크 스프링(16)의 탄성계수에 의해 결정된다.
한편, 실린더(1)의 신장 운동시 피스톤 밸브(3)의 위쪽에 저장된 튜브내의 오일이 "화살표 B 방향"으로 도시된 바와 같이, 신장 오리피스(12)로 유입되고, 유입된 오일은 차량의 속도에 따라 복수의 디스크 스프링(30,40,50,60)의 거동을 다르게 하여 감쇠력을 적절하게 조절한다.
도 5 내지 도7은 본 발명에 따른 극 저속용 피스톤 밸브의 속도에 따른 거동을 구분하여 도시한 작동 단면도이다.
먼저, 극저속에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 피스톤 밸브(3)가 위쪽으로 올라가면서 피스톤 밸브(3) 위쪽 튜브에 내장된 오일을 압축시키면 오일이 신장 오리피스(12)를 통과하여 제 1 디스크 스프링(30)의 환형 개구부(31)를 통해 제 2 디스크 스프링(40)의 슬릿(41)을 통과한다. 슬릿(41)을 통과한 오일은 제 2 디스크 스프링(40)과 제 3 디스크 스프링(40) 사이의 공간을 거쳐 제 4 디스크 스프링(60)의 슬릿(61)을 통해 튜브로 빠져나온다. 이처럼, 극저속에서는 오일의 신장 압력이높지 않으므로 제 1 디스크 스프링(30) 내지 제 4 디스크 스프링(60)은 오일의 압력에 의한 변형이 이루어지지 않은 상태에서 감쇠기능을 수행하게 된다.
한편, 저중속에서는 도 6에 도시된 바와 같이, 극저속에서의 오일 압력보다 상대적으로 높아 제 1 디스크 스프링(30)을 통과한 오일이 제 2 디스크 스프링(40)의 슬릿(41)을 통해 모두 빠져나가지 못하고 제 2 디스크 스프링(40)을 밀어 젖히게 된다. 이때, 제 2 디스크 스프링(40)과 제 4 디스크 스프링(60) 사이는 스페이서(70)에 의해 소정의 간격이 유지되어 있으므로 제 4 디스크 스프링(60)에는 별다른 영향을 미치지 않는다. 제 2 디스크 스프링(40)을 밀어 제끼고 나온 오일은 제 4 디스크 스프링(60)의 슬릿(41)을 통해 튜브로 빠져나온다. 이처럼, 저중속에서는 제 2 디스크 스프링(40)만이 오일 압력에 의해 변형되면서 감쇠기능을 수행하게 된다.
한편, 중고속에서는 도 7에 도시된 바와 같이, 저중속에서의 오일 압력보다 상대적으로 높아 신장 오리피스(12)를 통과한 오일이 제 1 디스크 스프링(30)을 포함한 모든 디스크 스프링(40,50,60)을 모두 밀어 젖히면서 튜브로 빠져나온다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 극 저속용 피스톤 밸브의 피스톤 바디 하부에 결합되는 서브 밸브를 생략하는 대신 서로 다른 형상을 갖는 다수의 디스크스프링으로 대체하도록 함으로써 극 저속용 피스톤 밸브의 구조를 단순화시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (5)

  1. 피스톤 로드의 말단에 압축 오리피스 및 신장 오리피스가 형성된 피스톤 바디가 결합되고, 피스톤 바디 상부에 와셔, 인테이크 스프링, 리테이너, 인테이크 밸브가 순차적으로 결합되며, 상기 피스톤 바디의 하부에 복수개의 디스크 스프링이 결합되는 쇽 업소버의 극 저속용 피스톤 밸브에 있어서,
    상기 복수개의 디스크 스프링은,
    원판 상의 내부에 상기 신장 오리피스와 연통되도록 환형 개구부가 형성된 제 1 디스크 스프링과,
    상기 제 1 디스크 스프링의 외경보다 작은 외경을 가지며 상기 환형 개구부와 연통되도록 원판 상의 가장자리에 복수개의 슬릿이 형성되어 제 1 디스크 스프링 하부에 설치되는 제 2 디스크 스프링과,
    상기 제 1 디스크 스프링과 제 2 디스크 스프링의 외경차이에 의한 단차부에 위치할 수 있도록 가운데가 빈 고리 형상을 가지며 제 2 디스크 스프링의 두께보다 더 두껍게 형성된 제 3 디스크 스프링과,
    상기 제 1 및 제 3 디스크 스프링과 동일한 외경을 가지며 제 3 디스크 스프링의 개구부와 연통되도록 원판 상의 가장자리에 복수개의 슬릿이 형성되어 제 제 3 디스크 스프링의 하부에 설치되는 제 4 디스크 스프링으로 이루어지며,
    상기 제 2 디스크 스프링과 제 4 디스크 스프링 사이에 스페이서가 설치되며,
    상기 제 4 디스크 스프링 하부에 리테이너 및 와셔가 결합되는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버의 극 저속용 피스톤 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 디스크 스프링은 중심부에 피스톤 로드가 관통되는 구멍이 형성되며, 상기 환형 개구부로 인해 내측 환과 외측 환이 분리되는 것을 방지하기 위해 연결부(35)가 형성되는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버의 극 저속용 피스톤 밸브.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 신장 오리피스의 내경과 환형 개구부의 폭이 비슷하거나 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버의 극 저속용 피스톤 밸브.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 디스크 스프링은 상기 제 1 디스크 스프링의 외경보다 작은 외경을 가지는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버의 극 저속용 피스톤 밸브.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 디스크 스프링은 상기 제 2 디스크 스프링의 두께보다 더 두껍게 형성되는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버의 극 저속용 피스톤 밸브.
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