KR100534998B1 - 쇽 업소버 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추가적인 에너지의 소비없이 쇽 업소버의 자체 운동을 이용하여 쇽 업소버의 외통에 부착된 회전 날개를 회전시켜 쇽 업소버를 냉각시키는 쇽 업소버 냉각장치에 관한 것으로서, 피스톤 로드의 상하 왕복운동을 회전운동으로 변환시키기 위해 상기 피스톤 로드에 맞대어 설치된 롤러와, 상기 롤러의 회전력을 상기 실린더 외통에 설치된 회전판에 전달하기 위해 구비된 기어장치와, 상기 기어장치로부터 동력을 전달받아 회전 가능하도록 상부면 가장자리에 톱니부가 형성되고 상기 실린더 외통에 설치되고 그 외주면에 다수개의 회전날개를 구비하고 있는 회전판으로 구성된다.

본 발명에 의하면, 자동차의 전체 에너지 효율을 상승시키는 효과뿐 아니라 별도의 냉각장치가 필요 없으므로 조립공정이 간단해지는 효과를 갖는다.

Description

쇽 업소버 냉각장치{Cooling apparatus for shock absorber}

본 발명은 쇽 업소버 냉각장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쇽 업소버의 피스톤 로드의 상하 왕복운동을 기어장치에 의해 회전운동으로 전환시켜 실린더의 외통에 장착된 회전날개를 회전시킴으로써 별도의 냉각장치없이 쇽 업소버를 냉각시킬수 있는 쇽 업소버 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차의 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 주는 것으로, 주행 중에 차축이 노면에서 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달되지 않도록 감쇠하여 차체나 화물의 손상을 방지함과 동시에, 승차감을 좋게 유지하는 장치이다.

즉, 자동차의 타이어가 노면으로부터 충격을 받으면 샤시 스프링이 충격을 완화시키며, 샤시 스프링이 원상태가 될 때까지 상하로 진동하게 된다.

쇽 옵서버(shock absorber)는 이 샤시 스프링의 자유진동을 억제하여 승차감의 향상은 물론 주행 안정성을 높여주며 스프링의 피로를 줄여주며, 또한 노면의 충격을 흡수함으로써 자동차 내부로 유입되는 소음까지도 획기적으로 감소시키는 역할을 한다.

일반적으로, 자동차용 쇽 업소버에는 여러 종류가 있으나, 유체에 의한 저항을 이용하는 통형 쇽 업소버가 승용차와 상용차에 걸쳐 가장 널리 사용된다.

통형 쇽 업소버는, 도 1에 도시된 바와 같이, 가늘고 긴 2개의 원통을 결합시킨 것으로서, 상기 실린더(내통)(16)과 외통(20)의 상부면은 패킹에 의해 밀폐되고 하부면에는 베이스 밸브(18)가 설치되며, 상기 실린더(16)와 외통(20) 사이에는 오일이 통과할 수 있는 오일 통로가 있고, 실린더(16) 내부에는 상하 운동을 하면서 댐핑력을 제공하는 피스톤(12)이 구비되고, 상기 피스톤(12)에는 오일이 통과할 수 있는 작은 구멍(orifice)인 오리피스(orifice)와 피스톤 밸브가 설치되어 있다.

또한, 상기 외통(20)의 하부는 하부 브라켓트(26)에 의해 로어 컨트롤 아암(도시 않됨)에 연결되고, 상기 피스톤(12)에 연결된 피스톤 로드(10)는 상부 브라켓트(24)에 의해 차체에 연결되며, 상기 피스톤 로드(10)에는 외부 이물질의 접근을 방지하기 위한 더스트 커버(22)가 씌어져 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 쇽 업소버의 기능은, 자동차의 주행중 샤시 스프링이 받는 충격에 따라 피스톤(12)이 실린더(16) 내의 오일을 압축하거나 또는 스프링의 탄성력으로 신장되면서 스프링의 고유진동을 흡수하여 진동을 빨리 감쇠시키는 것이다.

그런데, 이와 같은 쇽 업소버의 감쇠력은 피스톤 밸브와 베이스 밸브 사이를 왕복하는 오일과 밸브 사이의 마찰에 의해, 피스톤의 왕복 운동에너지를 오일의 마찰에 의한 열에너지로 바꿀 때 발생되는 것이다.

따라서, 자동차의 주행중 수없이 압축, 신장을 반복하게 됨으로써 쇽 업소버의 내,외측이 가열되어지는 현상이 발생되고 이에 따라 오일의 온도가 상승하면 오일의 점도에 변화가 생겨 감쇠력이 떨어지고 쇽 업소버의 내구성도 저하된다.

쇽 업소버의 열을 식히는 방법으로는 외부 공기에 의한 자연 공냉방식을 사용하였으나, 비포장도로를 주행하는 경우 등과 같이 상하 진동이 많은 경우에는 오일이 과열되어 오일 팽창에 따른 오작동을 유발하게 되고, 심한 경우에는 이로 인해 오일씰이 용융하여 오일이 누설됨으로써 쇽 업소버의 기능이 마비되는 문제가 발생하였다.

이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 기술로는, 도 2에 도시된 바와 같이, 쇽 업소버의 더스트 커버(22)의 외주면에 에어챔버(30)를 각각 구비하고 상기 각 에어 챔버(30)에 배관(32)을 통해 에어 콤프레샤를 이용하여 공기를 강제적으로 공급하여 쇽 업소버를 냉각시키고, 가열된 공기는 상기 에어 챔버(30)의 하부에 형성된 공기 배출공(34)을 통해 외부로 배출되는 공랭식 냉각장치가 있다.

또한, 그 외에도 상기 에어챔버 대신에 냉각수 순환관을 설치하여 라디에이터에서 식혀진 냉각수를 순환 펌프에 의해 강제순환시키는 수냉식 냉각장치가 있다.

그러나, 상기한 종래 냉각장치는 추가적인 냉각 장치 및 제어 장치가 필요하고 외부 동력을 이용하므로 차량 전체의 효율을 감소시키는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 피스톤 로드의 상하 운동을 이용하여 외통에 부착된 회전 날개를 회전시켜 쇽 업소버를 냉각시킴으로써 별도의 외부 장치나 외부동력이 필요없는 쇽 업소버 냉각장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가늘고 긴 이중 원통이 결합되고 그 내통에 피스톤 로드에 의해 차체에 연결된 피스톤이 삽입되고 그 외통은 차축측에 연결되는 통형 쇽 업소버에 있어서, 쇽 업소버의 작용에 의해 상하로 왕복 운동하는 피스톤 로드와; 상기 실린더를 감싸고 있는 원통형태의 외통과; 상기 피스톤 로드의 상하 왕복운동을 회전운동으로 변환시키기 위해 상기 피스톤 로드에 맞대어 설치된 롤러와; 상기 롤러의 회전력을 상기 외통에 설치된 회전판에 전달 가능하도록 상기 롤러의 회전축에 입력축이 연결되고 상기 회전판에 출력축이 연결되어있는 기어장치와; 상기 기어장치의 출력축으로부터 회전력을 전달 받아 회전 가능하도록 상기 외통의 상부에 설치되고, 상기 외통의 외경과 대응하는 내경을 갖는 원통형태를 갖고, 그 외주면에 다수개의 회전날개를 구비하고 있는 회전판으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 쇽 업소버 냉각장치를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 회전판의 연결부를 나타내는 부분 단면도이다.

본 발명에 따른 쇽 업소버 냉각장치는, 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 노면 충격에 의한 샤시 스프링의 상하 진동에 따라 상하 운동하는 피스톤 로드(10)와 면접촉하도록 롤러(40)가 설치되고, 상기 롤러(40)의 회전축에 입력축이 연결되고 회전판(70)에 출력축이 연결되어 상기 롤러(40)에 의한 회전력을 회전판(70)에 전달할 수 있도록 기어장치(50)가 구비되고, 상기 기어장치(50)에 연결되고 쇽 업소버의 외통(20)에 회전 가능하도록 설치되고 다수개의 회전 날개(72)가 외주면을 따라 형성된 회전판(70)으로 구성된 것이다.

더욱 상세히 설명하면, 상기 롤러(40)는, 상기 피스톤 로드(10)의 왕복운동 에너지의 입력부로서, 중심에 회전축이 구비된 원통형태이고, 상기 피스톤 로드(10)의 상하 왕복운동 방향과 수직하도록 회전축이 형성되어 그 외주면이 상기 피스톤 로드(10)에 면접촉하도록 설치된다.

또한, 상기 롤러(40)가 상기 외통(20)의 상부면에 지지되어 고정될 수 있도록 상기 롤러(40)의 회전축에 제1 지지대(53)가 설치된다.

상기 기어장치(50)는, 상기 롤러(40)의 회전축에 연결되고 큰 직경을 갖는 제1 기어(52)와, 상기 제1 기어(52)에 맞물려있고 기어비에 의해 회전속도를 증폭시킬수 있도록 상기 제1 기어(52)보다 작은 직경을 갖는 제2 기어(54)와, 상기 제2 기어(54)의 회전축에 연결된 출력 기어(56)로 구성된다.

또한, 상기 기어장치를 상기 외통(20)의 상부면에 지지하여 고정시키는 제2 지지대(55)가 상기 제2 기어(54)와 상기 출력 기어(56) 사이의 회전축에 설치된다.

여기서, 상기 제1 기어(52)는 큰 기어를 사용하고, 상기 제2 기어(54)는 작은 기어를 사용하여 기어비의 차이를 두어야 하는데, 그 이유는 상기 피스톤 로드(10)의 상하 운동에 따른 롤러(40)의 회전 속도가 적더라도 회전 날개(72)가 부착된 회전판(70)은 빠른 속도로 회전될 수 있도록 하기 위함이다.

즉, 입력부의 제1 기어(52)의 회전속도는 기어비에 비례하여 제2 기어(54)에서 증폭되어, 상기 제2 기어(54)와 동일한 회전축에 의해 회전되고 있는 출력 기어(56)에서는 매우 빠른 속도의 회전력을 얻을 수 있다.

상기 회전판(70)은, 상기 외통(20)의 외경에 대응하는 내경을 가진 원통형태를 가지고, 상부에 톱니부(74)가 형성되어 있고, 상기 톱니부(74)에 상기 기어장치(50)의 출력 기어(56)가 맞물려 있으며, 외주면에는 다수개의 회전 날개(72)가 구비되어 있다.

여기서, 상기 회전 날개(72)는 외통(20)의 표면을 따라 아래 방향으로 공기의 유동을 발생시킬 수 있도록 날개가 상기 외통(20)쪽으로 약간 휘어져 있고, 효과적인 공기 유동을 위해 나선형으로 이루어져 있다.

또한, 상기 회전판(70)은 상기 외통(20)에 위로부터 끼워 조립되고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 회전판(70)의 내주면에는 베어링(80)이 구비되어 있어 회전시에 상기 외통(20)과의 마찰을 감소시킨다.

그리고, 필요하다면 상기 회전판(70)의 바깥쪽으로 더스트 커버(도시 않됨)를 씌워 이물질이 쇽 업소버 내부로 침입하는 것을 방지할 수 있으나, 상기 회전 날개(72)와 간섭되지 않도록 내부 공간을 두어야 한다.

한편, 상기 외통(20)은 냉연 강판 재질로 이루어진 원통형태를 사용하는 것이 일반적이나, 열 방출효과를 극대화하기 위하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 외표면을 주름형태로 하여 표면적을 최대로 만드는 것이 바람직하다.

또한, 상기 외통(20)의 재질은 열 전달계수가 큰 알루미늄 재질을 사용할 수도 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

자동차가 주행하는 경우 노면의 충격에 의해 쇽 업소버가 작동하는 경우 쇽 업소버의 피스톤 로드(10)가 상하 운동을 하게 되고, 이에 따라 상기 피스톤 로드(10)와 면접촉하고 있는 롤러(40)가 회전하게 된다.

즉, 상기 피스톤 로드(10)의 직선 운동이 상기 롤러(40)에 의해 회전 운동으로 전환되는 것이다.

그 후, 상기 롤러(40)의 회전 운동은 상기 기어장치(50)의 제1 기어(52)와 제2 기어(54)의 기어비에 비례하여 증폭되어 출력 기어(56)에 전달되고, 상기 출력기어(56)에 의해 쇽 업소버 외통(20)의 상부에 설치된 회전판(70)이 빠른 속도로 회전되므로 상기 회전판(70)의 외주면에 부착된 회전 날개(72)에 의해 아래쪽으로 향하는 공기의 유동이 생성된다.

즉, 회전 날개(72)가 외통(20)쪽으로 약간 휘어져 있고 나선형으로 이루어져 있으므로, 좀 더 효과적으로 상기 외통(20)의 표면을 따라 아래 방향으로 공기의 유동이 발생될 수 있다.

이와 같이 쇽 업소버의 외통(20)을 따라 위에서 아래로 향하는 바람에 의해 쇽 업소버의 외통(20)이 냉각되므로, 쇽 업소버의 실린더(16) 내부에 충진되어 있는 오일이 과열되는 것을 방지할 수 있다.

특히, 쇽 업소버 외통(20)의 형상을 표면적이 큰 주름형상으로 한 경우에는 냉각 효과가 더욱 커진다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형실시가 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술사상은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다.

상술한 본 발명에 따른 쇽 업소버 냉각장치에 의하면, 추가적인 에너지의 소비없이 쇽 업소버의 자체 움직임을 구동력으로 이용하여 쇽 업소버의 외통에 부착된 회전 날개를 회전시키고, 상기 회전 날개의 회전에 의한 공기의 유동에 의해 쇽 업소버를 냉각시킴으로써, 자동차의 전체 에너지 효율을 상승시킬수 있을 뿐 아니라 별도의 냉각장치가 필요없으므로 조립공정이 단순해지는 효과를 갖는다.

도 1은 쇽 업소버의 구성을 나타내는 부분 절개 사시도,

도 2는 종래 기술에 따른 쇽 업소버의 공랭식 냉각장치를 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 쇽 업소버 냉각장치를 나타내는 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 회전판의 연결부를 나타내는 부분 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 쇽 업소버의 외통의 형상을 나타내는 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 피스톤 로드 12: 피스톤

14: 패킹 16: 실린더(내통)

18: 베이스 밸브 20: 외통

22: 더스트 커버 24: 상부 브라켓트

26: 하부 브라켓트 30: 에어챔버

32: 배관 34: 공기 배출공

40: 롤러 50: 기어장치

52: 제1 기어 53: 제1 지지대

54: 제2 기어 55: 제2 지지대

56: 출력 기어 70: 회전판

72: 회전 날개 74: 톱니부

80: 베어링

Claims (7)

1. 가늘고 긴 이중 원통이 결합되고 그 내통에 피스톤 로드에 의해 차체에 연결된 피스톤이 삽입되고 그 외통은 차축측에 연결되는 통형 쇽 업소버에 있어서,

   쇽 업소버의 작용에 의해 실린더 내부에 삽입되어 있는 피스톤에 연결되어 상하로 왕복 운동하는 피스톤 로드와;

   상기 실린더를 감싸면서 오일 통로를 형성하고 있는 원통형태의 외통과;

   상기 피스톤 로드의 상하 왕복운동을 회전운동으로 변환시키기 위해 상기 피스톤 로드에 맞대어 설치된 롤러와;

   상기 롤러의 회전력을 상기 외통에 설치된 회전판에 전달 가능하도록 상기 롤러의 회전축에 입력축이 연결되고 상기 회전판에 출력축이 연결되어있는 기어장치와;

   상기 기어장치의 출력축으로부터 회전력을 전달 받아 회전 가능하도록 상기 외통의 상부에 연결부에 의해 연결되고, 상기 외통의 외경과 대응하는 내경을 갖는 원통형태를 갖고, 그 외주면에 다수개의 회전날개를 구비하고 있는 회전판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버 냉각장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 회전판은, 상기 기어장치의 출력축으로부터 회전력을 전달받을 수 있도록 상부면에 톱니부가 형성되고, 상기 톱니부에 상기 기어장치의 출력 기어가 맞물리도록 설치되는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버 냉각장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 외통은, 외부로의 열방출 효율을 크게 하기 위해 외표면에 주름 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버 냉각장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 기어장치는, 상기 롤러의 회전축에 연결된 제1 기어와, 상기 제1 기어에 맞물려있고 기어비에 의해 회전속도를 증폭시키는 제2 기어와, 상기 제2 기어와 동일 회전축으로 연결된 출력 기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버 냉각장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 롤러의 회전축에는, 상기 롤러를 지지하여 상기 외통의 상부면에 고정시키는 제1 지지대가 설치되는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버 냉각장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 제2 기어와 상기 출력 기어 사이의 회전축에는, 상기 기어장치를 지지하여 상기 외통의 상부면에 고정시키는 제2 지지대가 설치되는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버 냉각장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 실린더 외통과 상기 회전판의 사이의 연결부에는, 상기 회전판이 회전하는 경우 상기 회전판과 상기 외통간의 마찰을 줄일 수 있도록 베어링이 구비되는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버 냉각장치.