KR100483446B1 - 내부수평조절장치가장착된자동펌프형수·공압식(水·空壓式)완충스트럿 - Google Patents

내부수평조절장치가장착된자동펌프형수·공압식(水·空壓式)완충스트럿 Download PDF

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Abstract

내부 수평 조절장치가 장착된 자동펌프형 수·공압식(水·空壓式)의 차량용 완충 스트럿은 완충매체로 채워져 고압실에 배열되어서 스프링 작용을 하는 가스 쿠션의 압력을 받는 작동 실린더를 구비한다. 이 작동 실린더는 속이 비어있는 피스톤로드에 의하여 둘러싸이고 밸브가 구비된 작동 피스톤으로 인하여 두 개의 작동실로 나뉜다. 또한 작동 실린더는 스프링 운동에 의해 작동되며, 기름을 저압실에서 고압실과 연결된 작동 공간으로 이동시키는 피스톤 펌프를 구비하고, 이 피스톤 펌프는 속이 비어 있는 피스톤로드에 의해 형성된 펌프실과 작동 실린더와 연결된 하나의 펌프로드로 구성된다. 이때 펌프실 안에 있는 완충매체는 추진 요소에 의해 압력을 받는다.

Description

내부 수평 조절장치가 장착된 자동펌프형 수·공압식(水·空壓式) 완충 스트럿{Self-pumping hydropneumatic strut with an internal level control}
본 발명은 내부 수평 조절장치가 장착된 자동펌프형 수·공압식 완충 스트럿으로서 특히 차량용에 관한 것이다. 완충매체로 채워진 내부 수평 조절장치가 장착된 자동펌프형 수·공압식의 차량용 완충 스트럿은 완충매체로 채워지고 고압실에 배열되는 스프링으로 작용하는 가스 쿠션의 압력을 받는 작동 실린더를 구비한다.
이 작동 실린더는 속이 비어 있는 피스톤로드에 의하여 둘러싸이고 밸브가 구비된 작동 피스톤으로 인하여 두 개의 작동실로 나뉜다. 또한 작동 실린더는 스프링의 운동에 의해 작동되며, 기름을 저압실에서 고압실과 연결된 작동실로 이동시키는 피스톤 펌프를 구비하고, 이 피스톤 펌프는 속이 비어 있는 피스톤로드에 의해 형성된 펌프실과 작동 실린더와 연결된 펌프로드로 구성된다. 이때 펌프실 안에 있는 완충매체는 추진 요소에 의해 압력을 받을 수 있다.
이미 자동펌프형 수·공압식 완충 스트럿은 잘 알려진 바 있다(예: 독일 특허 PS 38 40 790 과 독일 특허 PS 39 14 385). 이러한 완충 스트럿의 경우 차량이 주행하는 동안 완충 스트럿의 피스톤 펌프를 통하여 차량이 수평의 위치에 도달할 때까지 작동 실린더 안으로 펌프 운동이 일어난다. 수평의 위치에 도달한 후에 작동 실린더는 스피드 조절 구멍을 개방함으로써 차체의 상향 조절이 측관(bypass)으로 방지된다. 차량에 이미 짐을 싣고서 차량에 시동을 건 직후 바로 수평 위치에 도달하기 위해서 압축탱크를 통하여 차량에 있는 기름을 작동실로 전달할 수 있다. 이러한 압축탱크는 고압실과 저압실과는 대조적으로 비교적 높은 압력을 받음으로써 차량에 짐을 실었을 때 피스톤로드는 정지 상태에서 완충 완충 스트럿 안으로 들어가고, 압축탱크와 고압실 사이의 측관 시스템이 열린다. 일반적으로 압축탱크의 용량은 한 번 작동에만 충분하므로 계속되는 주행 동안에 피스톤 펌프를 이용하여 압축탱크를 다시 채울 수 있어야 한다.
본 발명의 목적은 내부 수평 조절장치가 장착된 완충 스트럿을 보완하여 차량이 정지 상태에 있을 때 차량의 차체가 수평 위치로 용이하게 조절될 수 있게 하는 것이다.
이러한 과제의 해결책으로 펌프실 안에 있는 완충매체가 추진 요소로부터 압력을 받는 방법이 고안되었다.
이러한 방법에 있어서 추진 요소로 인하여 펌프실 안의 압력이 높아짐에 상응하여 밸브가 열림으로써 펌프실과 고압실에 연결된 작동실간의 압력 조절이 이루어지며, 이때 오일 및 유체 또는 완충매체의 공급 없이도 정지 상태에서 차량 차체가 조절되는 장점을 들 수 있다.
하나의 또 다른 형태에 따르면 추진 요소는 완충 스트럿의 내부에나 외부에 배열되고, 흐름 연결 장치를 통하여 펌프실과 연결되는 방법이 고안되었다.
이러한 방법에 있어서 적합한 실시 형태는 추진 요소로 피스톤-실린더유닛을 만들고, 이때 유체가 피스톤에 의해 압축되는 것이다. 이 경우에 또 다른 하나의 추가 형태로 피스톤-실린더유닛의 피스톤이 캠에 의해 움직이게 된다.
그밖에도 추진 요소로서 압력을 발생시키는 유닛이 고안되었고, 이때 유닛은 피스톤·실린더와 같은 종류의 추진 장치와는 다르다.
또 다른 하나의 추가 실행 형태로 완충매체는 추진 요소로부터 직접 힘을 받거나 완충매체와 마주 보는 유체가 분리 요소에 의해 분리되도록 형성될 수 있다. 이러한 실행 형태는 간단한 추가 설치의 가능성을 보증한다. 왜냐하면 적절한 연결 가능성으로 인하여 추진 요소가 추가 설치될 수 있는 동안 완충매체의 유도실과 연결부가 서로를 포함하기 때문이다.
유체와 완충매체를 적절하게 분리하기 위해서 분리 요소가 고안되었는데, 이 분리 요소는 실시 형태에 따라 진동판 및 분리 피스톤 또는 단계 피스톤으로 형성될 수 있다.
이때 분리 요소는 각각 제조 기술적으로 적합하게 피스톤로드의 범위 내에 장착된다.
하나의 또 다른 형태에 따르면 추진 요소인 액추에이터(actuator)가 피스톤 로드 안으로 삽입되거나 작동 실린더 안에 위치하여 펌프로드 안의 연결부를 통해서 펌프실과 연결되도록 고안되었다.
추가되는 하나의 특징으로 추진 요소가 펌프로드와 펌프실로 구성된 기계적인 펌프의 유입 밸브와 유출 밸브에 힘을 가하도록 고안되었다.
전체 시스템을 차량 안에 만들기 위해서 적어도 두 개의 완충 스트럿이 한 시스템에 접속된다. 이때 적어도 두 개의 완충 스트럿의 펌프실이 하나의 추진 요소에 의해 압력을 받는다.
그밖에도 피스톤-실린더유닛에 연결된 완충 스트럿의 피스톤은 캠에 의해 작동된다.
도관과 캠실간의 압력 조절을 위해서 캠의 추진 회전축은 개스킷(gasket)으로 전달되는 대기압에 의해 봉쇄된다.
본 발명에서 특별히 뛰어난 실시예는 도면에서 상세히 설명된다.
[실시예]
도1에 나타난 차량용 내부 수평 조절장치가 장착된 완충 스트럿은 대체로 완충 스트럿의 작동 실린더(1)로 구성된다. 피스톤로드(2) 끝부분에 있는 작동 피스톤(18)은 작동 실린더 안에서 미끄러진다. 작동 실린더(1)의 한쪽은 바닥에 의해서, 다른 한쪽은 덮개에 의해 닫혀진다. 이 덮개에 의해서 밀폐된 피스톤로드(2)는 밖으로 향한다. 바닥과 피스톤로드(2)는 부착 장치를 사용하여 차량의 차체 및 차량의 축에 앞에서 아직 설명되지 않은 방법으로 부착된다. 작동 실린더(1)는 부분적으로 오일과 가스로 채워진 링 모양의 조절실에 의해 둘러싸인다. 이 조절실은 격벽을 경계로 고압실(6)과 저압실(5)로 나뉜다. 고압실(6)은 링 모양의 분리 피스톤(19)을 경계로 하여 완충매체로 채워진 고압실(6)과 가스로 채워진 부분(6a)으로 나뉜다.
완전히 조절된 상태, 즉 펌프 운동이 크지 않은 상태에서 저압실(5)과 고압실(6)의 압력은 같다. 저압실(5)은 리세스(20)를 지나 하부 작동실(4), 유입 밸브(21), 펌프실(7), 유출 밸브(22)와 고압실을 포함한 상부 작동실(3)에 연결된다. 작동 실린더(1)의 바닥에 펌프로드(8)가 부착되고, 이 펌프로드는 속이 비어 있는 피스톤로드(2)의 펌프실(7)과 함께 피스톤 펌프를 구성한다. 작동 실린더(1)와 나란히 마주 보고 위치하는 피스톤로드(2)가 망원경 식으로 움직이는 동안 펌프로드(8)가 펌프실(7) 안으로 가라앉으므로 해서 피스톤을 당길 때 저압실(5)의 완충매체는 리세스(20)를 통하여 유입 밸브(21)를 지나 펌프실(7)로 흐르게 된다. 압력단계에서 유입 밸브(21)는 닫히고, 펌프실(7)의 완충매체는 유출 밸브(22)를 통하여 상부 작동실(3)에 도달한다. 이렇게 해서 펌프실의 완충매체는 고압실(6)을 연결한다.
차량이 정지하는 동안, 즉 피스톤로드(2)가 작동 실린더와 마주 보며 움직이지 않는 동안 차량에 짐을 실어 차량의 무게를 늘리면, 피스톤로드(2)가 천천히 작동 실린더(1)안으로 미끄러지면서 차량 차체가 가라앉는다. 이러한 상태에서 차량차체를 들어올리려면 고압실(6)에서 단지 압력을 높이면 된다. 여기에 추진 요소(9)가 추가되는데, 이 추진 요소는 도1에서 피스톤-실린더유닛(11)으로 형성되어 흐름 연결장치(10)를 통하여 펌프실(7)과 연결된다. 피스톤-실린더유닛(11)의 피스톤(12)은 펌프실(7)의 완충매체를 압축시키고 지속적으로 이완시킨다. 이때 저압실(5)의 완충매체는 리세스(20)를 통하여 유입 밸브(21)에 도달하여 펌프실(7) 안으로 들어갔다가 다시 유출 밸브(22)를 통하여 상부 작동실(3)안으로 도달한다. 고압실(6)이 상부 작동실(3)과 연결되기 때문에 고압실(6a)의 가스가 압축 응력을 받는다. 고압실(6)의 압력 증가로 인하여 추가적으로 완충매체를 공급받지 않고도 피스톤로드(2)가 밖으로 밀려 나간다.
도2에서는 피스톤로드(2) 및 펌프실(7)을 유닛으로 하여 나타내었다. 이 경우, 추진 요소(9)는, 분리 피스톤(13)에 의해 완충 스트럿의 완충매체로부터 분리된 유체의 고유 공급로를 가진다.
도3에서는 유체와 완충매체를 분리하기 위해서 단계 피스톤(14)이 구비되는 반면에 도4에서는 진동판(15)을 통하여 분리가 이루어진다. 도2 내지 도4에 따른 위와 같은 해결책은 완충 스트럿의 완충매체가 분리 피스톤(13)과 단계 피스톤(14) 및 진동판(15)을 펌프실(7)과 마주 보는 위치에 놓이게 함으로써 이른바 상태 조절 장치를 추가적으로 설치하는데 적합하다. 이때 동력 유닛(9)을 설치한 후에야 비로소 흐름 연결 장치(10)를 통하여 분리 피스톤(13)과 단계 피스톤(14) 및 진동판(15)에 압력이 가해질 수 있다. 동력 유닛(9)을 추가적으로 설치하기 위해서는 무엇보다도 흡·배기 장치(23)가 필요하다.
도5에서는 추진 요소(9)가 액추에이터(16)의 형태로 완충 스트럿을 보호하는 틀 안에 배열된 완충 스트럿을 볼 수 있다. 분리 피스톤(13)은 추진 요소(9)에 의해 움직여진 유체를 완충 스트럿의 완충매체와 분리한다. 액추에이터(16)는 펌프로드(8)와의 연결부(17)를 경유하여 펌프실(7) 내의 완충매체에 압력을 전한다.
도6에서 액추에이터(16)는 피스톤로드(2)안으로 삽입된다. 이때 액추에이터(16)는 전자식이거나, 공기압식 또는 수압식으로 압력을 받을 수 있다. 이러한 액추에이터(16) 역시 펌프실(7)의 완충매체를 압축시키므로 유출 밸브(22)를 통하여 고압실(6)의 압축 응력이 전해질 수 있다.
도7에서는 한 시스템에 두 개의 완충 스트럿이 함께 설치되어 있다. 이러한 완충 스트럿은 원칙적으로 도1에 있어서의 실시예에 상응한다. 이때 추진 요소(9)는 흐름 연결 장치(10)를 통하여 적절한 피스톤로드(2)의 펌프실(7)과 연결된다. 이러한 실시 형태에서는 추진 요소(9)가 피스톤-실린더유닛(11)과 전동기(27)로 구성된다.
도8 내지 도10에서는 도7에 제시된 추진 요소(9)를 세 곳에서 조망하여 부분적으로 분리하여 나타내고 있다. 전동기(27)가 회전하여 피스톤-실린더유닛(11)의 추진 회전축(25)과 연결된다. 이때 추진 회전축(25)은 캠(24)을 직접 움직이게 한다, 이러한 캠은 회전운동에 상응하여 각각의 실린더 안의 피스톤(12a, 12b)에 힘을 가한다. 도10은 경우에 따라서 복원 스프링(28)이 피스톤(12a, 12b)에 힘을 가하도록 사용될 수도 있음을 나타낸다. 회전하는 캠에 의해 피스톤(12a, 12b)은 서로 반대 방향으로 힘을 받음으로 해서 캠실에 유체의 량이 계속 유지된다. 개스킷(26)이 추진 회전축(25)을 폐쇄시킨다. 이러한 방법으로 캠과 흐름 연결 장치(10)에서 압력이 똑같게 된다. 피스톤에 개스킷을 장치하지 않으면 마찰이 적은 작동을 할 수 있다. 이러한 작동은 낮은 성능으로도, 즉 작은 전동기(27)만으로도 가능하다. 캠(24)은 흐름 연결 장치의 내부에 배열되기 때문에 유체에 의해 동시에 윤활유가 주입되고, 냉각되며 적게 마모된다.
도1은 내부 단계 조절장치가 장착된 완충 스트럿의 단면도이고,
도2 내지 도4는 각각 펌프실에 동력 유닛의 연결을 나타내는 상세 설명도이고,
도5는 작동 실린더 안에 삽입된 액추에이터를 갖춘 완충 스트럿의 단면도이고,
도6은 피스톤로드 안의 삽입된 액추에이터를 나타내는 단면상의 완충 스트럿이고,
도7은 공동의 동력 유닛에 의해 압력이 가해지는 두 개의 완충 스트럿을 타나내고,
도8 내지 도10은 세 곳에서 조망한 부분적으로 분리된 동력 유닛을 나타낸다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1: 작동 실린더 2: 피스톤로드 3: 작동실
4: 작동실 5: 저압실 6: 고압실
7: 펌프실 8: 펌프로드 9: 추진 요소
10: 흐름연결장치 11: 피스톤-실린더유닛 12: 피스톤
13: 분리 피스톤 14: 단계 피스톤 15: 진동판
16: 액추에이터 17: 연결부 18: 작동 피스톤
19: 링 경계 피스톤 20: 리세스 21: 유입 밸브
22: 방출 밸브 23: 흡·배기 장치 24: 캠
25: 추진 회전축 26: 개스킷 27: 전동기
28: 복원 스프링

Claims (16)

  1. 내부 수평 조절장치를 구비하고 자동적으로 펌핑을 행하는, 특히 자동차용의 수공압식 완충 스트럿에 있어서,
    완충매체로 채워지고, 중공 피스톤 로드에 지지되고 밸브를 구비한 작동 피스톤에 의해 2개의 작동실로 분할되어 있으며, 고압실 내에 배치되고 스프링으로서 작용하는 가스 쿠션의 압력을 받는 작동 실린더와,
    상기 중공 피스톤 로드에 의해 형성된 펌프실과 상기 작동 실린더에 결합된 펌프로드로 이루어지고, 스프링 운동에 의해 구동되며, 저압실로부터 고압실에 접속된 상기 작동실에 유체를 공급하는 피스톤 펌프
    를 포함하며,
    상기 펌프실(7)내의 완충매체는 추진 요소(9)에 의해 압력을 받는 것
    을 특징으로 하는 완충 스트럿.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 추진 요소(9)는 완충 스트럿 내에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 완충 스트럿.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 추진 요소(9)는 완충 스트럿 외부에 설치되어 있고, 흐름 연결 장치(10)를 통하여 펌프실(7)과 연결되는 것을 특징으로 하는 완충 스트럿.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 추진 요소(9)로서 피스톤-실린더유닛(11)이 구비되고, 피스톤(12)을 통하여 유체가 압축되는 것을 특징으로 하는 완충 스트럿.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 피스톤-실린더유닛(11)의 피스톤(12)이 캠(24)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 완충 스트럿.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 추진 요소(9)로서, 구동방식이 피스톤-실린더방식과는 다른 압력발생유닛이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 완충 스트럿.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 완충매체는 상기 추진 요소(9)에 의해 직접 압력을 받는 것을 특징으로 하는 완충 스트럿.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 유체는 분리 요소에 의해 상기 완충매체에 대해서 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 완충 스트럿.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 분리 요소로서 진동판(15)과 분리 피스톤(13) 및 단계 피스톤(14) 등이 구비되는 것을 특징으로 하는 완충 스트럿.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 추진 요소(9)로서 액추에이터(16)가 상기 피스톤 로드(2) 안에 설치되는 것을 특징으로 하는 완충 스트럿.
  11. 제 2항에 있어서,
    상기 추진 요소(9)로서 액추에이터(16)가 상기 작동 실린더(1) 내에 설치되고, 상기 펌프로드(8) 내에 있는 연결부(17)를 통하여 상기 펌프실(7)과 연결되는 것을 특징으로 하는 완충 스트럿.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 추진 요소(9)는 상기 펌프로드(8)와 상기 펌프실(7)에 의해 형성된 기계식 펌프의 유입 밸브(21) 및 방출 밸브(22)에 힘을 가하는 것을 특징으로 하는 완충 스트럿.
  13. 제 1항에 있어서,
    2개 이상의 완충 스트럿이 한 시스템에 함께 연결되는 것을 특징으로 하는 완충 스트럿.
  14. 제 13항에 있어서,
    2개 이상의 완충 스트럿의 펌프실(7)이 하나의 추진 요소(9)에 의해 압력을 받는 것을 특징으로 하는 완충 스트럿.
  15. 제 5항에 있어서,
    상기 피스톤-실린더유닛(11) 내에 설치된 완충 스트럿에 상응하는 피스톤(12a, 12b)은 캠(24)에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 완충 스트럿.
  16. 제 5항에 있어서,
    상기 캠(24)으로서의 추진 회전축(25)이 개스킷(26)에 의해 대기에 대하여 밀봉되는 것을 특징으로 하는 완충 스트럿.
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