KR100489386B1 - 쇽 업소버의 피스톤 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비선형 코일 스프링을 이용하여 피스톤 밸브의 구조를 단순화한 쇽 업소버를 개시한다.

이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 피스톤 로드의 말단에 다수의 오리피스가 형성된 피스톤 바디가 결합되고, 피스톤 바디 상부에 와셔, 인테이크 스프링, 리테이너, 인테이크 밸브가 순차적으로 결합되는 쇽 업소버의 피스톤 밸브에 있어서, 피스톤 바디의 하부에 도우넛 형상의 리테이너가 길이방향으로 움직일 수 있도록 결합되고, 리테이너의 왕복운동에 비선형적으로 탄성력을 부여할 수 있도록 비선형 코일 스프링이 결합되는 것을 특징으로 한다.

Description

쇽 업소버의 피스톤 밸브{PISTON VALVE OF SHOCK ABSORBER}

본 발명은 쇽 업소버의 피스톤 밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비선형 코일 스프링을 이용하여 피스톤 밸브의 결합구조를 단순화하고, 피스톤 밸브의 작동을 속도에 따라 가변적으로 제어할 수 있는 쇽 업소버의 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, 종래에 주로 사용되었던 피스톤 밸브(3)의 구조가 도 2에 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 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 복수개의 디스크 스프링(18), 리테이너(19) 및 와셔(20)가 순차적으로 결합되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 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(15)의 탄성계수에 의해 결정된다.

한편, 실린더(1)의 신장운동시 피스톤 밸브(3)의 위쪽에 저장된 튜브내의 오일이 "화살표 B 방향"으로 도시된 바와 같이, 신장 오리피스(12)로 유입되고, 유입된 오일은 다수의 디스크 스프링(18)을 탄성적으로 밀어 젖히면서 반대편 튜브로 유출된다. 이때 피스톤 로드(2)의 신장운동에 대한 감쇠력이 발생된다.

그런데 이와 같은 종래의 쇽 업소버의 피스톤 밸브는 피스톤 바디에 결합되는 결합부품수가 많고, 구조가 복잡하여 생산성이나 품질면에서 취약한 점이 많았다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 피스톤 밸브의 피스톤 바디의 하부에 결합되는 디스크 스프링을 비선형 코일 스프링으로 대체함으로써 결합구조를 단순화하여 생산성 및 피스톤 밸브의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 쇽 업소버의 피스톤 밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 피스톤 로드의 말단에 다수의 오리피스가 형성된 피스톤 바디가 결합되고, 피스톤 바디 상부에 와셔, 인테이크 스프링, 리테이너, 인테이크 밸브가 순차적으로 결합되는 쇽 업소버의 피스톤 밸브에 있어서, 상기 피스톤 바디의 하부에 도우넛 형상의 리테이너가 길이방향으로 움직일 수 있도록 결합되고, 상기 리테이너의 왕복운동에 비선형적으로 탄성력을 부여할 수 있도록 비선형 코일 스프링이 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.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 쇽 업소버의 피스톤 밸브의 결합구조를 도시한 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 피스톤 바디 하부의 결합구조를 분해 도시한 분해 사시도이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비선형 코일 스프링을 도시한 단면도이다. 한편, 종래와 동일한 구성부재에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하여 설명한다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 쇽 업소버의 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, 피스톤 바디(13)의 하부에는 도우넛 형상의 리테이너(30)가 길이방향으로 움직일 수 있도록 결합되고, 리테이너(30)의 하부에는 리테이너(30)의 왕복운동에 비선형적으로 탄성력을 부여할 수 있도록 비선형 코일 스프링(31)이 결합된다.

본 발명에 따른 비선형 코일 스프링(31)은 원뿔 기둥 형상을 이루고 있으며, 크게 저속부(31a), 고속부(31b), 중속부(31c)로 구분되어 있다. 저속부(31a)는 원뿔 기둥 형상 중 지름이 가장 넓은 지역 즉, 상단부를 차지하고 있으며, 중속부(31b)는 원뿔 기둥 형상 중 지름이 가장 좁은 지역 즉, 하단부를 차지하고 있으며, 고속부(31c)는 원뿔 기둥 형상의 중간부를 차지하고 있다. 또한, 저속부(31a) 및 중속부(31b)를 이루고 있는 코일 스프링의 직경(D₁, D₃)은 고속부(31c)를 이루고 있는 코일 스프링의 직경(D₂)보다 작게 형성되어 있어 고유한 탄성계수가 다르게 설정된다.

한편, 피스톤 로드(2)의 일단에 리테이너(30)의 왕복운동을 안내하고, 비선형 코일 스프링(31)의 하부를 지지하기 위해 안내 및 지지부재(32)를 부가적으로 결합할 수도 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 피스톤 밸브(3)는 실린더의 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(15)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 리테이너(30)를 가압하여 리테이너(30)의 후면을 탄성적으로 지지하고 있는 비선형 코일 스프링(31)을 압축시킴으로써 신장 오리피스(12)를 필요한 만큼 개방시켜 오일이 반대편 튜브로 유출된다. 이와 같은 과정을 통해 튜브내의 오일이 피스톤 밸브를 통해 흐르면서 운동에너지가 열에너지로 변환되면서 차량에 발생된 진동을 감쇠시킨다.

이때, 저속구간에서는 주로 비선형 코일 스프링(31) 중 직경이 작으면서 지름이 가장 커 탄성계수가 가장 낮은 저속부(31a)가 감쇠에 기여하게되며, 중속구간에서는 주로 비선형 코일 스프링(31) 중 직경이 작은 대신 지름이 작아 상대적으로 높은 탄성계수를 갖는 중속부(31b)가 감쇠에 기여하게 되며, 고속구간에서는 비선형 코일 스프링(31) 중 직경이 가장 크면서도 지름이 가장 작아 탄성계수가 가장 높은 고속부(31c)가 감쇠에 결정적으로 기여하게 된다.

즉, 저속에서 고속으로 옮겨갈수록 신장 오리피스(12)를 개방시키기 어렵게 하여 피스톤 밸브(3)의 상하 움직임을 억제함으로써 감쇠효율을 높인다.

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, 피스톤 밸브의 피스톤 바디의 하부에 결합되는 디스크 스프링을 비선형 코일 스프링으로 대체함으로써 결합구조를 단순화하여 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 차량 속도에 따라 감쇠력이 가변됨으로써 피스톤 밸브의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래의 판스프링 부재가 설치된 쇽 업소버를 도시한 단면도,

도 2는 종래의 판스프링 부재가 설치된 피스톤 밸브를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 비선형 코일 스프링이 설치된 쇽 업소버의 피스톤 밸브를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 피스톤 바디 하부의 결합구조를 분해 도시한 분해 사시도,

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비선형 코일 스프링을 도시한 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 ; 실린더 2 ; 피스톤 로드

3 ; 피스톤 밸브 11 ; 압축 오리피스

12 ; 신장 오리피스 13 ; 피스톤 바디

30 ; 리테이너 31 ; 비선형 코일 스프링

32 ; 안내 및지지 부재

Claims (4)

1. 피스톤 로드의 말단에 다수의 오리피스가 형성된 피스톤 바디가 결합되고, 피스톤 바디 상부에 와셔, 인테이크 스프링, 리테이너, 인테이크 밸브가 순차적으로 결합되는 쇽 업소버의 피스톤 밸브에 있어서,

   상기 피스톤 바디의 하부에 도우넛 형상의 리테이너가 길이방향으로 움직일 수 있도록 결합되고, 상기 리테이너의 왕복운동에 비선형적으로 탄성력을 부여할 수 있도록 비선형 코일 스프링이 결합되는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버의 피스톤 밸브.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 비선형 코일 스프링은 원뿔 기둥 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버의 피스톤 밸브
3. 제 2 항에 있어서, 상기 비선형 코일 스프링은 원뿔의 지름이 가장 넓으면서 은 코일의 직경이 상대적으로 좁은 저속부와, 원뿔의 지름이 가장 좁으면서 코일의 직경이 상대적으로 좁은 중속부와, 원뿔의 지름이 상대적으로 중간 정도이며 코일의 직경이 상대적으로 넓은 고속부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버의 피스톤 밸브.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 리테이너의 왕복운동을 안내하고, 상기 비선형 코일 스프링의 하부를 지지하기 위해 안내 및 지지부재가 결합되는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버의 피스톤 밸브.