KR100489428B1 - 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치 - Google Patents

쇽 업소버의 감쇠력 가변장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치에 관한 것이다. 본 발명은 외통의 내부에 설치되어 그 사이에 가스실을 형성하며 그 양단이 각각 로드가이드와 베이스 밸브에 의해 지지된 내통과; 내통의 내부에 설치되며, 피스톤 로드의 일단에 연결되어 왕복이동 가능하게 설치된 피스톤밸브와; 내통의 외부에 설치되어 그 사이에 유로를 형성하는 보조원통과; 외통의 일측면에 서브밸브 하우징이 설치되며, 보조원통에 형성된 유로와 서브밸브 하우징 사이에 인장 오일포트 및 압축 오일포트가 설치되며, 서브밸브 하우징 내부에 MR 유체의 점성을 변화시켜 인장 및 압축 감쇠력을 발생시키는 솔레노이드 형식의 인장 서브밸브 및 압축 서브밸브가 설치되며, 인장 서브밸브 및 압축 서브밸브를 통과한 MR 유체가 가스실로 공급될 수 있도록 서브밸브 하우징과 가스실 사이에 공급 오일포트가 설치되는 서브밸브를 포함한다.
따라서 도로 및 주행상태에 따라서 쇽 업소버의 압축공간과 인장공간의 감쇠력을 각각 적절하게 가변시킴으로써 자동차의 안정성과 승차감을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

쇽 업소버의 감쇠력 가변장치{APPARATUS FOR ADJUSTING A DAMPING FORCE OF A SHOCK ABSORBER}
본 발명은 자동차 현가장치의 쇽 업소버에 관한 것으로서, 특히 MR(Magneto Rheological) 유체를 이용하는 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 주행중에는 도로사정 등에 따라 많은 충격을 받게되며, 이와같은 충격은 자동차의 손상을 가져오는 것은 물론이고, 특히 승차감을 떨어뜨리는 요인이 되기 때문에 적절히 충격을 완충시킬 수 있는 장치가 필요로 하였다.
이와같은 요구에 부합하기 위한 것이 쇽 업소버(shock absorber)인 바, 이 쇽 업소버는 자동차의 주행중 스프링이 받는 충격에 의해 발생하는 고유 진동을 흡수하여 진동을 빨리 감쇠시킴으로써 차체와 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게하는 역할을 수행한다.
이러한 쇽 업소버는 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이, 오일(O)을 충진한 내·외부 튜브(T1)(T2)로 구성되어 현가장치(도시하지 않음)에 고정되는 실린더(C)와, 이 실린더(C)의 내부튜브(T1)에 결합되어 차체(도시하지 않음)에 고정되는 피스톤 로드(R) 및 다수의 오리피스(orifice)를 가지고 피스톤 로드(R)의 하단에 장착되는 피스톤 밸브(P)로 구성되어, 피스톤 로드(R)의 신축에 의해 오일(O)이 압축실(C1)과 인장실(C2)간을 흐르면서 운동에너지를 열에너지로 변환시켜 감쇠력을 발생시키게 된다.
이와 같이 쇽 업소버의 감쇠동작은 주로 피스톤 밸브(P)에서 이루어지게 되는 바, 도 2를 통해 그 구성을 상세히 살펴보기로 한다.
도 2에서, 쇽 업소버의 피스톤 밸브(P)는 피스톤 로드(R)에 고정되는 바디(1)에 다수의 인장 오리피스(1a)가 방사상으로 배열 형성되고, 이의 둘레에 다수의 압축 오리피스(1b)가 동심을 이루도록 방사상으로 배열 형성되어 있다. 바디(1)의 상부에는 인장 오리피스(1a)와 연통하는 슬롯(2a)을 가지고 압축 오리피스(1b)를 폐쇄하는 인테이크 밸브(2)와, 이에 탄성을 부여하는 리테이너(3) 및 인테이크 스프링(4)과, 이들을 지지하는 지지판(5)이 순차적으로 적층되어 있다. 그리고, 바디(1)의 하부에는 방사상으로 배열되는 복수의 슬릿(6a)을 주변부에 갖는 슬릿 디스크(6)와, 복수층의 스프링 디스크(7a)로 이루어져 인장 오리피스(1a)를 폐쇄하는 디스크 조립체(7) 및 리테이너(8)가 순차적으로 적층되어 있다. 따라서, 피스톤 로드(R)의 압축시에는 압축실(C1)의 오일이 압축 오리피스(1b)를 통해 인테이크 밸브(2)를 개방시키면서 인장실(C2)로 이동하고, 로드 가이드를 통해 오일이 C3로 이동하여 감쇠력을 발생하고, 인장시에는 인장실(C2)의 오일이 인장 오리피스(1a)를 통해 디스크 조립체(7)를 개방시키면서 압축실(C1)로 이동하여 감쇠력을 발생시킨다.
그러나 이와 같이 구성된 종래 자동차 현가장치의 쇽 업소버는, 도로 및 주행상태에 따라서 쇽 업소버의 감쇠력을 적절하게 가변시킬 수 없으므로 자동차의 안정성 및 승차감이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 도로 및 주행상태에 따라서 쇽 업소버의 압축공간과 인장공간의 감쇠력을 각각 적절하게 가변시킴으로써 자동차의 안정성과 승차감을 향상시킬 수 있도록 한 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 외통의 내부에 설치되어 그 사이에 가스실을 형성하며 그 양단이 각각 로드가이드와 베이스 밸브에 의해 지지된 내통과; 내통의 내부에 설치되며, 피스톤 로드의 일단에 연결되어 왕복이동 가능하게 설치된 피스톤밸브와; 내통의 외부에 설치되어 그 사이에 유로를 형성하는 보조원통과; 외통의 일측면에 서브밸브 하우징이 설치되며, 보조원통에 형성된 유로와 서브밸브 하우징 사이에 인장 오일포트 및 압축 오일포트가 설치되며, 서브밸브 하우징 내부에 MR 유체의 점성을 변화시켜 인장 및 압축 감쇠력을 발생시키는 솔레노이드 형식의 인장 서브밸브 및 압축 서브밸브가 설치되며, 인장 서브밸브 및 압축 서브밸브를 통과한 MR 유체가 가스실로 공급될 수 있도록 서브밸브 하우징과 가스실 사이에 공급 오일포트가 설치되는 서브밸브를 포함한다.
도 3는 본 발명에 따른 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치를 도시한 단면도이며, 피스톤 밸브의 구성에 대해서는 도 2를 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 외통(21)의 내부에 내통(22)이 이와 동축으로 설치되고, 이 외통(21)과 내통(22)의 사이에는 가스실(23)이 형성되며, 내통(22)의 상측은 로드가이드(24)에 의해 지지되고, 내통(22)의 하측은 베이스밸브(25)에 의해 지지되며, 외통(21)의 하부에는 베이스캡(26)이 설치된다.
그리고 내통(22)의 내부에는 내통(22)의 내부를 압축공간과 인장공간으로 구획하는 피스톤밸브(30)가 이 피스톤 로드(31)에 의해 왕복이동 가능하게 설치된다.
피스톤 밸브(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(31)에 고정되는 피스톤바디(1)에 다수의 인장 오리피스(1a)가 방사상으로 배열 형성되고, 이의 둘레에 다수의 압축 오리피스(1b)가 동심을 이루도록 방사상으로 배열 형성되어 있다. 피스톤바디(1)의 상부에는 인장 오리피스(1a)와 연통하는 슬롯(2a)을 가지고 압축 오리피스(1b)를 폐쇄하는 인테이크 밸브(2)와, 이에 탄성을 부여하는 리테이너(3) 및 인테이크 스프링(4)과, 이들을 지지하는 지지판(5)이 순차적으로 적층되어 있다. 그리고, 피스톤바디(1)의 하부에는 방사상으로 배열되는 복수의 슬릿(6a)을 주변부에 갖는 슬릿 디스크(6)와, 복수층의 스프링 디스크로 이루어져 인장 오리피스(1a)를 폐쇄하는 디스크 조립체(7) 및 리테이너(8)가 순차적으로 적층되어 있다. 따라서, 피스톤 로드(R)의 압축시에는 압축실(C1)의 오일이 압축 오리피스(1b)를 통해 인테이크 밸브(2)를 개방시켜 오일이 이동하고, 한편 베이스밸브(25)의 홀을 통해 오일이 가스실(23)로 이동하여 감쇠력을 발생하고, 인장시에는 인장실(C2)의 오일이 인장 오리피스(1a)를 통해 디스크 조립체(7)를 개방시키면서 압축실(C1)로 이동하여 감쇠력을 발생시킨다.
그리고 내통(22)의 외부에는 이와 동축으로 보조원통(27)이 설치되고, 보조원통(27)의 내부에는 내통(22)의 양측에 형성된 구멍(22a)(22b)을 통해 각각 연통되는 2개의 유로(28)(29)가 형성된다.
그리고 외통(21)의 일측면에는, 보조원통(27)의 내부에 형성된 2개의 유로(28)(29)를 통해 유입되는 MR(Magneto Rheological) 유체에 자기장을 인가하여 점성을 변화시킨 후 외통(21)과 내통(22) 사이의 가스실(23)로 공급하는 서브밸브(40)가 설치된다.
서브밸브(40)는 보조원통(27)에 형성된 유로(28)(29)와 서브밸브 하우징(41) 사이에 인장 오일포트(42) 및 압축 오일포트(43)가 설치되며, 서브밸브 하우징(41) 내부에 MR 유체의 점성을 변화시켜 인장 및 압축 감쇠력을 발생시키는 솔레노이드 형식의 인장 서브밸브(44) 및 압축 서브밸브(45)가 설치되며, 인장 서브밸브(44)를 통과한 오일은 압축 오일포트(43)를 통과하여 압축실(C1)으로 흐르고, 압축 서브밸브(45)를 통과한 MR 유체는 가스실(23)로 공급될 수 있도록 상기 서브밸브 하우징(41)과 상기 가스실(23) 사이에 공급 오일포트(46)가 설치된다.
인장 서브밸브(44) 및 압축 서브밸브(45) 내부에는 각각 솔레노이드(51,52)가 내장되어 있어 인가전류에 비례한 자기장의 발생으로 솔레노이드(51,52) 주변을 통과하는 MR 유체의 감쇠력을 가변시킬 수 있으며, 각각의 솔레노이드(51,52) 하부에는 복수의 슬릿을 구비한 슬릿 디스크 및 복수층의 스프링 디스크로 이루어진 디스크 조립체(47,49)와, 리테이너(48,50)가 순차적으로 적층되어 있다.
이와같이 구성된 본 발명에 따른 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치는 다음과 같이 동작된다.
먼저, 인장 행정시에는, 피스톤 밸브(30)가 상승하여 피스톤 밸브(30)에 의해서 인장공간에 분출압력이 발생되고, 이 분출압력에 의해서 인장공간 내부의 MR 유체가 내통(22)의 상측에 형성된 구멍(22a)을 통하여 보조원통(27)의 상측 유로(28)를 통과하여 고압이 형성된다.
따라서, 상측 유로(28) 내부의 고압에 의해서 MR 유체가 인장 서브밸브(44)의 인장 오일포트(42)를 통해 인장 서브밸브(44)로 유입된다. 인장 서브밸브(44)로 유입된 MR 유체는 솔레노이드(51)를 통과하여 디스크 조립체(47)를 밀어 젖히면서 공급 오일포트(46)와 압축 오일포트(43)를 통해 저압측 및 압축챔버 즉, 가스실(23)과 압축실(C1)으로 분출된다. 이때, 앞서 언급한 바와 같이, 솔레노이드(51)에 인가되는 인가전류에 비례한 자기장의 발생으로 솔레노이드(51) 주변을 통과하는 MR 유체의 감쇠력이 가변된다. 그리고 일정한 압력이 되면, 인장공간내부의 오일이 인장오리피스(1b)를 통해 피스톤밸브(30)의 디스크 조립체(7)를 개방시키면서 압축공간으로 흐르게 된다.
즉, 인장행정시 감쇠력은 피스톤밸브(30)와 인장 서브밸브(44)에 의해서 결정된다.
한편, 압축 행정시에는 피스톤 밸브(30)의 하강에 의해서 압축공간에 분출압력이 발생되고, 이 분출압력에 의해서 압축공간 내부의 MR 유체가 내통(22)의 하측에 형성된 구멍(22b)을 통하여 보조원통(27)의 하측 유로(29)를 통과하여 고압이 형성된다.
하측 유로(29) 내부의 고압에 의해서 MR 유체가 압축 서브밸브(45)의 압축 오일포트(43)를 통과하여 압축 서브밸브(45)의 솔레노이드(52)를 통해 흐른다. MR 유체는 디스크 조립체(49)를 젖히면서 공급 오일포트(46)을 통해 가스실(23)로 흐른다. 이때, 앞서 언급한 바와 같이, 솔레노이드(52)에 인가되는 인가전류에 비례한 자기장의 발생으로 솔레노이드(52) 주변을 통과하는 MR 유체의 감쇠력이 가변된다. 일정한 압력이 되면, 압축공간 내부의 오일이 압축 오리피스(1b)를 통해 인테이크 밸브(2)를 개방시키면서 인장공간으로 이동하고, 또한 바디밸브(25)를 통해 압축공간 내부의 오일이 가스실(23)로 흐르게 된다.
즉, 압축행정시 감쇠력은 피스톤 밸브(30), 바디밸브(25) 및 압축 서브밸브(45)에 의해 결정된다.
이처럼, 인장 및 압축 감쇠력을 가변시키고자 하는 경우에는 솔레노이드(51,52)에 전류를 인가하여 서브밸브(40)에 자기장을 형성시켜, MR 유체가 이들을 통과하는 과정에서 자기장의 영향에 의해 점성이 변하게 되고, 이로 인해 MR 유체의 분출압이 변하게 되므로 이를 조절하여 감쇠력을 가변시키게 된다.
또한, 내통(22)의 양측에 형성된 구멍(22a)(22b)을 통해 보조원통(27)의 2개의 유로(28)(29)가 각각 양방향 유로를 구성하고 있으므로 압축행정시와 인장행정시의 감쇠력을 각각 가변시킬 수 있게 된다.
따라서 본 발명에서는 저속에서의 감쇠력 변화율과 고속에서의 감쇠력 변화율을 보다 균일하게 제어할 수 있게 된다.
이와같이 구성된 본 발명 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치에 의하면, 도로 및 주행상태에 따라서 쇽 업소버의 압축공간과 인장공간의 감쇠력을 각각 적절하게 가변시킴으로써 자동차의 안정성과 승차감을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래의 쇽 업소버를 도시한 단면도.
도 2는 종래의 피스톤 밸브를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치를 도시한 단면도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
21 : 외통 22 : 내통
22a,22b : 구멍 23 : 가스실
25 : 베이스밸브 26 : 베이스캡
27 : 보조원통 28,29 : 상,하측 유로
30 : 피스톤 밸브 31 : 피스톤 로드
40 : 서브밸브 41 : 서브밸브 하우징
42 : 인장 오일포트 43 : 압축 오일포트
44 : 인장 서브밸브 45 : 압축 서브밸브
46 : 공급 오일포트 47,49 : 디스크 조립체
51,52 : 솔레노이드

Claims (3)

  1. 외통과, 상하부에 각각 구멍이 형성되며, 상기 외통과의 사이에 가스실이 형성되도록 상기 외통의 내부에 이와 동축으로 설치되는 내통과, 상기 내통의 상측을 지지하는 로드가이드와, 각각 상하로 개방되도록 그 상면과 하면에 판디스크를 구비하여 상기 내통의 하측을 지지하는 베이스밸브와, 상기 내통의 내부에 설치되며, 그 상면과 하면에 피스톤밸브가 설치되어 상하를 인장공간과 압축공간으로 각각 구획하는 피스톤 및 이 피스톤과 일단이 연결된 피스톤 로드와, 상기 내통의 외부에 이와 동축으로 설치되며 그 사이에 상기 내통 상하부에 형성된 구멍을 통해 각각 연통되는 2개의 유로를 형성하는 보조원통과, 상기 보조원통에 형성된 2개의 유로를 통해 유입되는 자기가변유체에 자기장을 인가하여 점성을 변화시킨 후 상기 가스실로 공급하도록 상기 외통의 일측면에 설치된 서브밸브를 포함하는 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치에 있어서,
    상기 서브밸브는
    서브밸브 하우징과,
    상기 보조원통에 형성된 각각의 유로와 상기 서브밸브 하우징사이에 형성된 인장 오일포트 및 압축 오일포토와,
    상기 인장 오일포트 및 상기 압축오일포트의 각각을 통해 유입된 상기 자기유변유체가 통과하면서 감쇠력이 가변되도록 설치되는 제 1 및 제 2 솔레노이드를 각각 내장하는 인장 서브밸브 및 압축 서브밸브와,
    상기 제 1 및 제 2 솔레노이드의 하부에 복수의 슬릿을 구비한 슬릿 디스크와 복수층의 스프링 디스크로 이루어져서 순차적으로 적층된 디스크 조립체 및 리테이너와,
    상기 서브밸브 하우징과 상기 가스실사이에 설치된 공급 오일포트로 구성되어,
    인장행정시, 감쇠력은 상기 피스톤 밸브와 인장 서브밸브에 의해서 결정되고, 압축행정시, 감쇠력은 상기 피스톤 밸브와, 바디밸브 및 압축 서브밸브에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 인장행정시는 상기 피스톤 밸브의 상승에 의해, 상기 보조통로의 상측유로내부의 고압에 의해 상기 인장 오일포트를 통해 인장 서브밸브로 유입되어, 상기 제 1 솔레노이드를 통과하여 디스크 조립체를 밀어젖히면서 상기 공급 오일포트와 압축 오일포트를 통해 상기 가스실 및 압축공간으로 분출될 때, 상기 제 1 솔레노이드에 인가된 인가전류에 비례한 자기장의 발생으로 상기 제 1 솔레노이드의 주변을 통과하는 상기 자기가변유체의 감쇠력이 가변되고, 일정압력이 되면, 상기 인장공간내부의 오일이 인장 오리피스를 통해 상기 피스톤 밸브의 디스크 조립체를 개방시키면서 압축공간으로 흐르는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 압축행정시는 상기 피스톤 밸브의 하강에 의해, 상기 보조통로의 하측유로내부의 고압에 의해 상기 압축 오일포트를 통해 압축 서브밸브로 유입되어, 상기 제 2 솔레노이드를 통과하여 디스크 조립체를 밀어젖히면서 상기 공급 오일포트를 통해 상기 가스실로 분출될 때, 상기 제 2 솔레노이드에 인가된 인가전류에 비례한 자기장의 발생으로 상기 제 2 솔레노이드의 주변을 통과하는 상기 자기가변유체의 감쇠력이 가변되고, 일정압력이 되면, 상기 압축공간내부의 오일이 압축 오리피스를 통해 상기 인테이크 밸브를 개방시키면서 인장공간으로 흐르고, 상기 바디밸브를 통해 가스실로 흐르는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치.
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