KR100507756B1

KR100507756B1 - 자기가변유체를 이용한 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치

Info

Publication number: KR100507756B1
Application number: KR19990004719A
Authority: KR
Inventors: 권병수
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 1999-02-10
Filing date: 1999-02-10
Publication date: 2005-08-10
Also published as: KR20000055863A

Abstract

본 발명은 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치에 관한 것이다. 본 발명은 외통의 내부에 이와 동축으로 설치되어 그 사이에 가스실을 형성하며 그 양단이 각각 로드가이드와 베이스밸브에 의해 지지된 내통과; 상기 내통의 내부에 설치되며 그 상면과 하면에 피스톤밸브가 설치된 피스톤 및 이 피스톤과 일단이 연결된 피스톤 로드와; 상기 내통의 외부에 이와 동축으로 설치되며 그 사이에 상기 내통과 구멍을 통해 각각 연통되는 2개의 유로를 형성하는 보조원통과; 상기 외통의 일측면에 설치되며, 상기 보조원통에 형성된 2개의 유로와 각각 유입포트를 통해 연결되어 유입되는 MR유체의 흐름을 일방향으로 제어하는 복수의 첵밸브와, 상기 첵밸브를 통과한 MR유체에 자기장을 인가하여 점성을 변화시키는 솔레노이드와, 상기 솔레노이드에 의해 점성이 변화된 MR유체를 상기 외통과 내통 사이의 가스실로 공급하는 공급포트를 구비하는 가변밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서 도로 및 주행상태에 따라서 쇽 업소버의 압축공간과 인장공간의 감쇠력을 각각 적절하게 가변시킴으로써 자동차의 안정성과 승차감을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

자기가변유체를 이용한 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치{APPARATUS FOR ADJUSTING A DAMPING FORCE OF A SHOCK ABSORBER USING MAGNETOREOLOGICAL FLUID}

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)인바, 이 쇽 업소버는 자동차의 주행중 스프링이 받는 충격에 의해 발생하는 고유 진동을 흡수하여 진동을 빨리 감쇠시킴으로써 차체와 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게하는 역할을 수행한다.

도 1에는 종래 자동차에 적용되고 있는 쇽 업소버를 도시한 것으로서, 외통(1), 내통(2), 피스톤 로드(3), 피스톤(4), 피스톤 밸브(5),(6) 베이스 밸브(7) 및 베이스 캡(12)으로 구성되어 있다.

내통(2)는 외통(1)의 내부에 동축으로 설치되고, 내통(2)의 하부에는 베이스 밸브(7)가 압입 설치되며, 그 내부에는 피스톤(4)과 피스톤 로드(3)가 왕복운동 가능하도록 설치되어 내통 내부를 압축공간과 인장공간으로 구획하게 된다.

그리고 피스톤(4)의 상면과 하면에는 각각 유로(5a)(6a)와 판디스크(5b)(6b)로 이루어진 피스톤 밸브(5)(6)가 각각 설치되어 있다.

이와같이 구성된 종래 쇽 업소버는, 먼저, 압축행정시에는 피스톤 로드(3)가 아래쪽으로 이동하게 되고, 이로 인하여 피스톤(4) 하부의 아래공간은 고압이 되며, 이때 압축공간 내부의 오일은 피스톤(4)의 상면에 설치된 피스톤 밸브(5)의 유로(5a)를 통해 판디스크(5b)를 밀어 젖히면서 거의 저항없이 인장공간으로 유입된다.

한편, 피스톤 로드(4)가 내통(2)으로 밀려 들어간 체적분의 오일은 베이스 밸브(7)의 하면에 설치된 판디스크(8)를 밀어 젖히고 내통(2)과 외통(1) 사이의 공간으로 유출되는데, 이때의 오일 유동저항이 감쇠력(damping force)으로 작용한다.

그리고 인장행정시에는, 피스톤 로드(3)가 위쪽으로 이동하게 되고, 이로 인하여 피스톤(4) 상부의 인장공간은 고압이 되고 이때 인장공간 내부의 오일은 피스톤(4)의 하면에 설치된 피스톤 밸브(6)의 유로(6a)를 통해 판디스크(6b)를 밀어젖히고 아래의 압축공간으로 흐르게 되는데, 이때 오일의 유동저항이 감쇠력으로 작용한다.

한편 피스톤 로드(3)가 내통(2)에서 빠져나온 체적분의 오일은 외통(1)과 내통(2) 사이에 형성된 공간으로부터 베이스 밸브(7)의 상면에 설치된 판디스크(9)를 밀어 젖히고 압축공간으로 거의 저항없이 유입된다.

즉, 압축행정시에는 내통(2)의 하부에 설치된 베이스 밸브(7)가 감쇠력을 발생시키게 되고, 반대로 인장행정시에는 피스톤(4)의 하면에 설치된 피스톤 밸브(6)가 감쇠력을 발생시키게 되며, 외통(1)과 내통 (2)사이의 공간은 피스톤 로드(3)가 내통(2) 내부를 왕복할 때 피스톤 로드(3)의 체적분에 해당하는 오일이 이동할 수 있는 공간을 제공하게 된다.

그러나 이와같이 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 이와 동축으로 설치되어 그 사이에 가스실을 형성하며 그 양단이 각각 로드가이드와 베이스밸브에 의해 지지된 내통과; 상기 내통의 내부에 설치되며 그 상면과 하면에 피스톤밸브가 설치된 피스톤 및 이 피스톤과 일단이 연결된 피스톤 로드와; 상기 내통의 외부에 이와 동축으로 설치되며 그 사이에 상기 내통과 구멍을 통해 각각 연통되는 2개의 유로를 형성하는 보조원통과; 상기 외통의 일측면에 설치되며, 상기 보조원통에 형성된 2개의 유로와 각각 유입포트를 통해 연결되어 유입되는 MR유체의 흐름을 일방향으로 제어하는 복수의 첵밸브와, 상기 첵밸브를 통과한 MR유체에 자기장을 인가하여 점성을 변화시키는 솔레노이드와, 상기 솔레노이드에 의해 점성이 변화된 MR유체를 상기 외통과 내통 사이의 가스실로 공급하는 공급포트를 구비하는 가변밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 현가장치의 쇽 업소버를 제공한다.

도 2는 본 발명에 따른 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치를 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치는 도 2에 도시된 바와같이, 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 신장공간으로 구획하는 피스톤(30)이 피스톤 로드(31)에 의해 왕복이동 가능하게 설치되고, 피스톤(30)의 상면과 하면에는 각각 유로(32a)(33a)와 이를 개폐시키는 판디스크(32b)(33b)로 이루어진 피스톤 밸브(32)(33)가 설치된다.

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 가변밸브(40)가 설치된다.

그리고 가변밸브(40)는 보조원통(27)에 형성된 2개의 유로(28)(29)와 각각 연통되는 2개의 유입포트(41)(42)와, 이 2개의 유입포트(41)(42)와 각각 연결되어 MR 유체의 흐름을 일방향으로 제어하는 2개씩 모두 4개의 첵밸브(43-46)와, 이 4개의 첵밸브(43-46)를 통과한 MR 유체에 자기장을 인가하여 점성을 변화시키는 솔레노이드(47)와, 이 솔레노이드(47)에 의해 점성이 변화된 MR 유체를 상기 외통(21)과 내통(22) 사이의 가스실(23)로 공급하는 공급포트(48)로 이루어진다.

본 실시예에는 4개의 첵밸브를 채용한 것을 예시하였으나 이에 국한 되는 것은 아니며 필요에 따라서 그 수를 조정할 수 있다.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치는 다음과 같이 동작된다.

먼저, 인장행정시에는, 피스톤(30)이 상승하여 피스톤(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 가변밸브(40)의 일측 유입포트(41)를 통해 2개의 첵밸브(43)(44)를 통과하여 솔레노이드(47)를 거쳐 흐르면서 내통(22)의 압축공간과 가스실(23)간의 압력차에 의해서 베이스 밸브(25)의 상면에 설치된 판디스크(25a)가 상측으로 젖혀지면서 MR 유체가 저압측 즉, 가스실(23)로 흐르고, 일정한 압력이 되면, 피스톤(30)의 하면에 설치된 피스톤 밸브(33)가 열리면서 인장공간 내부의 오일이 압축공간으로 흐르게 된다.

이때 감쇠력은 피스톤(30)의 하면에 설치된 피스톤 밸브(33)와 가변밸브(40)에 설치된 첵밸브(43)(44)에 의해서 작용하게 된다.

그리고 압축행정시에는 피스톤(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.

따라서 하측 유로(29) 내부의 고압에 의해서 MR 유체가 가변밸브(40)의 타측 유입포트(42)와 2개의 첵밸브(45)(46)를 통과하여 솔레노이드(47)를 거쳐 흐르면서 내통(22)의 압축공간과 가스실(23)간의 압력차에 의해서 베이스 밸브(25)의 하면에 설치된 판디스크(25b)가 하측으로 젖혀지면서 MR 유체가 저압실 즉, 가스실(23)로 흐르고, 일정한 압력이 되면, 피스톤(30)의 상면에 설치된 피스톤 밸브(32)가 열리면서 압축공간 내부의 오일이 신장공간으로 흐르게 된다.

이때 감쇠력은 베이스 밸브(25)의 하면에 설치된 판디스크(25b)와 가변밸브(40)에 설치된 첵밸브(45)(46)에 의해서 작용하게 된다

그리고 감쇠력을 가변시키고자 하는 경우에는 솔레노이드(47)에 전류를 인가하여 솔레노이드(47)와 솔레노이드캡(47a) 사이의 간극에 자기장을 형성시키게 된다.

따라서 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 연통되고, 보조원통(27)의 2개의 유로(28)(29)와 각각 유입포트(41)(42)를 통해 첵밸브(43)(44) 및 (45)(46)과 연통되어 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 본 발명에 따른 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치를 도시한 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21 : 외통 22 : 내통

22a,22b : 구멍 23 : 가스실

25 : 베이스 밸브 25a,25b : 판디스크

27 : 보조원통 28,29 : 상,하측 유로

30 : 피스톤 31 : 피스톤 로드

32,33 : 피스톤 밸브 40 : 가변밸브

41,42 : 유입포트 43-46 : 첵밸브

47 : 솔레노이드 48 : 공급포트

Claims

자기가변유체를 이용한 쇽업소버의 감쇠력 가변장치에 있어서,

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 피스톤및 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 유로와 각각 연통되는 2개의 유입포트와 이 유입포트와 각각 연결되어 MR 유체의 흐름을 일방향으로 제어하도록 상기 유입포트당 2개씩 설치된 복수의 첵밸브와, 간극이 형성되도록 솔레노이드캡이 상부에 설치되어, 상기 첵밸브를 통과한 상기 MR 유체의 점성을 변화시키는 솔레노이드와, 이 솔레노이드에 의해 점성이 변화된 MR 유체를 상기 가스실로 공급하는 공급포트로 구성되어 상기 외통의 일측면에 설치되는 가변밸브를 포함하되,

상기 피스톤이 상승하여 상기 인장공간에 분출압력을 발생하는 인장행정시에는 상기 피스톤의 하면에 설치된 피스톤 밸브와 상기 가변밸브의 제 1 유입포트에 설치되 첵밸브에 의해 감쇠력이 작용하고,

상기 피스톤이 하강하여 상기 압축공간에 분출압력을 발생하는 압축행정시에는 상기 베이스 밸브의 하면에 설치된 판디스크와 상기 가변밸브의 제 2 유입포트에 설치된 첵밸브에 의해 감쇠력이 작용하며,

상기 솔레노이드에 전류가 인가되면, 상기 솔레노이드와 솔레노이드캡사이의 간극에 자기장이 형성되고, 이 자기장의 영향에 의해, 상기 MR 유체의 점성이 변하되고, 이에 의해 MR 유체의 분출압력이 변하므로, 이를 조절하여 감쇠력을 가변시키는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버의 감쇠력 가변장치.