KR100784374B1 - 감쇠력 가변 밸브 및 감쇠력 가변 밸브가 장착된 쇽 업소버 - Google Patents

감쇠력 가변 밸브 및 감쇠력 가변 밸브가 장착된 쇽 업소버 Download PDF

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Abstract

감쇠력 가변식 쇽 업소버에 설치되는 감쇠력 가변 밸브는 감쇠력를 제어하기 위한 컨트롤 챔버를 포함한다. 컨트롤 챔버는 밸브 디스크, 밸브 시트 및 실링 디스크를 구비하는 디스크 조립체에 의해 구성되는데, 디스크 조립체의 처짐시에 밸브 디스크 및 밸브 시트는 동시에 처지지만, 실링 디스크는 처지지 않고 위치가 고정된다.

Description

감쇠력 가변 밸브 및 감쇠력 가변 밸브가 장착된 쇽 업소버{DAMPING FORCE VARIABLE VALVE AND SHOCK ABSORBER USING SAME}
도 1은 종래 기술에 따른 감쇠력 가변 밸브가 장착된 쇽 업소버를 도시한 단면도.
도 2는 종래 기술에 따른 감쇠력 가변 밸브의 구조를 도시한 단면도.
도 3는 본 발명에 따른 감쇠력 가변 밸브의 컨트롤 챔버 주위의 구조를 도시한 확대 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 쇽 업소버 2 : 인장실
3 : 압축실 13 : 리저버
20 : 감쇠력 가변 밸브 24 : 스풀
25 : 스풀 로드 27 : 리테이너
31 : 솔레노이드 밸브 32 : 솔레노이드 멤버
40 : 디스크 조립체 40a, 40b : 밸브 디스크
40c : 밸브 시트 40d : 실링 디스크
41 : 하우징 시트 42 : 컨트롤 챔버
본 발명은 자동차에 사용되는 감쇠력을 가변시키는 감쇠력 가변 밸브 및 감쇠력 가변 밸브를 장착한 감쇠력 가변식 쇽 업소버(shock absorber)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 감쇠력 가변 밸브에서 컨트롤 챔버를 구성하는 구조를 단순화하여 감쇠력 가변 밸브에서 발생하는 감쇠력을 산포를 줄이고, 소음(noise)을 제거할 수 있는 감쇠력 가변 밸브 및 감쇠력 가변 밸브가 장착된 감쇠력 가변식 쇽 업소버에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 현가장치는 차체와 차륜의 상대운동에 관련하여 감쇠력을 적절히 제어하여야 한다. 예를 들어, 감쇠력 가변 밸브를 포함하는 감쇠력 가변식 쇽 업소버를 통해 차량의 통상 주행시에는 감쇠력을 낮게 하여 노면의 요철에 의한 진동을 흡수하고 승차감을 향상시킬 수 있다. 반면, 선회시, 가속시, 제동시 및 고속 주행시 등에 있어서는 감쇠력을 높이고, 차체의 자세 변화를 억제하여 조종 안정성을 향상시킬 수 있다.
그런데, 차륜의 운동은 10Hz 이상의 빠른 응답이 요구되므로, 쇽 업소버 내부의 기계적인 밸브 메커니즘에 의해 차체와 차륜의 상대운동에 따라 신속하게 감쇠력을 조절할 수 있고, 압축(compression)과 인장(rebound) 행정시에 감쇠력 특성을 별도로 제어할 수 있는 밸브 개발이 추진되어 왔다.
기존의 현가 시스템의 감쇠력 가변 밸브는 차량의 움직임에 따른 감쇠력 제어 방식에 따라 노말형 가변 밸브(normal type variable valve)와 리버스형 가변 밸브(reverse type variable valve)로 나뉘어지고 있다. 리버스형 가변 밸브는 차량의 움직임에 따라 압축 및 인장 행정을 별도의 밸브로 제어하는데 그 특성이 있다. 그래서 리버스형 가변 밸브는 인장 행정시에는 작은 감쇠력을 발생시키고 압축 행정시에는 큰 감쇠력을 발생시키거나 또는 인장 행정시에는 큰 감쇠력을 발생시키고 압축 행정 시에는 작은 감쇠력을 발생시키게 된다. 그러나 리버스형 가변 밸브는 별도의 밸브를 사용하기 때문에 생산 비용이 고가이며, 추가 밸브의 사용으로 크기가 상대적으로 커지게 되어 장착성이 떨어진다는 단점이 있었다.
노말형 가변 밸브는 하나의 밸브를 사용하여 압축 및 인장 행정시의 감쇠력을 모두 제어한다. 그러므로 노말형 가변 밸브는 인장 행정시나 압축 행정시 모두 큰 감쇠력을 발생하거나 또는 모두 작은 감쇠력을 발생시키게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 노말형 감쇠력 가변 밸브를 장착한 가변형 쇽 업소버(1)의 구조를 도시한 단면도이다. 실린더(10)의 내부는 실린더(10) 내에서 상하 운동하는 피스톤(11)에 의해 인장실(2)과 압축실(3)로 구획되어진다. 또한, 일단은 피스톤(11)에 연결되고 다른 일단은 실린더 외부로 연장되는 피스톤 로드(12)와 피스톤 로드(12)의 상하 운동에 따른 실린더(10) 내부의 체적 변화를 보상하는 리저버(13)가 실린더(10)와 연통하여 설치된다. 인장실(2)과 압축실(3)간의 오일의 유동을 위한 밸브(14)가 피스톤(11)에 설치되어지고, 리저버(13)와 압축실(3)간의 오일의 유동을 위한 밸브(15)가 쇽 업소버(1)의 하부에 설치되어 진다. 설치되는 밸브(14, 15)는 감쇠력을 발생시키지 않으면서 일방으로의 오일의 유동을 허용하는 첵 밸브와 감쇠력을 발생시키면서 일방으로의 오일의 유동을 허용하는 감쇠밸브 중 하나 또는 복수개가 사용되어 질 수 있다. 감쇠력 가변 밸브(20)는 쇽 업소버(1)의 외관부인 베이스 쉘(16)의 외경부 일단에 설치된다.
도 2는 종래 기술에 따른 노말형 가변 밸브의 구조를 도시한 단면도이다. 쇽 업소버(1)의 베이스 쉘(16) 외경부 일단에 감쇠력 가변 밸브(20)의 하우징(21)이 설치되며, 하우징(21) 일단에 솔레노이드 밸브(31)가 설치된다. 하우징(21)과 쇽 업소버(1)의 결합부에는 쇽 업소버(1)의 인장실(2) 및 압축실(3)과 연결되는 제 1 유로(22)와 리저버(13)와 연결되는 제 2 유로(23)가 형성된다.
하우징(21) 내부에는 길이 방향으로 솔레노이드 밸브(31)에 의해 왕복운동 가능하도록 스풀(24)이 설치된다. 스풀(24)은 오일의 흐름을 허용하는 수직 방향으로 복수의 단차진 외경을 가진다. 스풀(24)의 바깥쪽으로는 스풀(24)의 슬라이딩운동을 가이드 하기 위한 스풀 로드(25)가 설치되며, 스풀 로드(25)의 바깥쪽으로는 연결 포트(26)가 형성된 리테이너(27)가 설치된다. 리테이너(27)는 상부 리테이너(27a) 및 하부 리테이너(27b)로 구분되며, 상부 리테이너(27a) 및 하부 리테이너(27b) 사이에 디스크 조립체(28)가 설치된다.
솔레노이드 밸브(31)에 의해 상승된 스풀(24)을 최초 위치로 하강시키기 위해 스풀(24) 상부에는 탄성 부재(29)가 설치되며, 스풀(24)의 위치에 따라 스풀 로드(25) 내부로의 유로를 선택적으로 개방할 수 있도록 스풀(24)의 외주연 일부 구간에 절개홈(24a)이 형성되고, 이에 대응하여 스풀 로드(25)에 다수의 관통홀(25a)이 형성된다.
또한, 상부 리테이너(27a)의 하부에는 미세하게 적은량의 오일이 흐를 수 있 는 미세 유로(30)가 형성되며, 이는 하부 리테이너(27b)의 외주연과 하우징(20)의 내주면 사이의 공간을 통해 리저버(13)로 연결된 제 2 유로(23)와 연통된다.
한편, 디스크 조립체(28)는 상부 리테이너(27a)와 하부 리테이너(27b) 사이에 스프링 강 재질로 이루어진 다수의 얇은 밸브 디스크(28a, 28b) 및 실링 디스크(28c)가 적층되어 조립된 것으로, 하부 리테이너(27b)와 밸브 디스크(28a) 사이에는 와셔(28d)가 설치된다. 디스크 조립체(28)는 높은 오일 압력에 의해 탄성적으로 개방되어 스풀 가이드(25)와 스풀(24)에 형성된 유로를 통해 리저버(13)로 연결되는 구조를 이루고 있다.
이와 같이 구성된 쇽 업소버(1)의 감쇠력 가변 밸브(20)는 차량이 일정 속력으로 편평한 도로로 주행중일 때는 스풀(24)과 스풀 가이드(25)에 형성된 유로가 차단되어 단일한 댐핑 특성을 갖게 되지만, 거친 노면이나 방지턱 등을 통과할 때에는 스풀(24)의 위치 변경을 통해 스풀(24)과 스풀 가이드(25)에 형성된 유로를 개방하여 가변된 댐핑 특성을 갖도록 하는 것이다. 즉, 스풀(24)의 이동으로 유로가 개방되는 정도에 따라, 감쇠력 가변 밸브(20)의 댐핑 특성이 변화한다.
한편, 전술한 바와 같이 스풀(24)의 병진 운동은 솔레노이드 밸브(31)에 의해 이루어지는데 솔레노이드 밸브(31)는 솔레노이드 코일(도시되지 않음)과 솔레노이드 멤버(32)를 포함한다. 차량의 주행 중에 진동 및 주행 상태에 의해 양측 바퀴나 콘트롤 암(도시되지 않음)등의 현가 장치의 수직방향으로 가속도가 발생될 때, 가속도 감지센서(도시되지 않음)가 이 가속도를 감지하여 이 감지된 신호를 ECU(도시되지 않음)로 전달하게 되며, 이 가속도 신호를 전달받은 ECU는 이 신호를 비교 판단한 다음, 솔레노이드 코일에 전류가 흐르게 되어 자기장이 발생하게 되고 이 자기장으로 솔레노이드 코일 중앙부에 설치된 솔레노이드 멤버(32)의 위치를 제어한다.
종래에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 실링 디스크(28c)를 하우징 시트(33)와 밸브 디스크(28a) 사이에 설치하여 컨트롤 챔버(34)를 형성한다. 이 경우에 실링 디스크(28c)의 일단은 하우징 시트(33)의 일면에 지지되는데, 하우징 시트(33)의 일면 및 실링 디스크(28c)의 가공이 우수하지 않아, 가공 정도가 일정치 못할 경우에는, 전체 디스크 조립체(28)가 이동함에 따라 스프링 역할을 하는 실링 디스크(28c)도 이동하게 되어 감쇠력 가변 밸브(20)의 감쇠력에 산포가 발생하게 된다. 결국, 우수한 가공 정도를 요하게 되고, 이로 인하여 가공비가 상승한다는 단점이 있다.
또한, 실링 디스크(28c)의 다른 일단은 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브 디스크(28a)에 의해 고정된다. 그러므로, 유량이 증가함에 따라 밸브 디스크(28b)가 상부 리테이너(27a)에서 떨어져, 메인 밸브가 개방되는 경우에 전체적인 디스크 조립체(28)가 처지게 된다. 이로 인해 실링 디스크(28b)와 밸브 디스크(28a) 사이에 마찰이 생겨 소음이 발생된다는 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 종래의 단점을 해소하기 위한 것으로, 밸브 디스크, 실링 디스크 및 밸브 시트를 이용하여 컨트롤 챔버를 구성함으로써, 가공비를 줄이고, 소음을 방지할 수 있는 감쇠력 가변 밸브 및 감쇠력 가변 밸브를 설치한 감쇠력 가 변식 쇽 업소버를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 감쇠력 가변식 쇽 업소버에 설치되고, 감쇠력을 제어하기 위한 컨트롤 챔버를 포함하는 감쇠력 가변 밸브에 있어서, 상기 쇽 업소버로부터 유입되는 작동유체에 의해 개폐되는 밸브 디스크와, 상기 밸브 디스크의 하부에 마련되는 다층의 밸브 디스크와, 상기 밸브 디스크와 상기 다층의 밸브 디스크 사이를 밀폐하여 콘트롤 챔버를 형성하며, 상기 콘트롤 챔버의 압력에 의해 상기 밸브 디스크의 개폐압력을 제어하는 디스크와, 상기 실링 디스크에 고정되되, 상기 밸브 디스크와 상기 다층의 밸브 디스크를 연결하도록 설치되어, 상기 밸브 디스크의 휨 응력을 상기 다층의 밸브 디스크로 전달하는 밸브시트로 이루어진 디스크 조립체를 포함하고, 상기 밸브 디스크 및 상기 다층의 밸브 디스크의 처짐 변형시, 상기 실링 디스크는 밀봉 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변 밸브가 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 감쇠력 가변식 쇽 업소버에 있어서, 감쇠력을 제어하기 위한 컨트롤 챔버를 구비한 감쇠력 가변 밸브를 포함하고, 상기 쇽 업소버로부터 유입되는 작동유체에 의해 개폐되는 밸브 디스크와, 상기 밸브 디스크의 하부에 마련되는 다층의 밸브 디스크와, 상기 밸브 디스크와 상기 다층의 밸브 디스크 사이를 밀폐하여 콘트롤 챔버를 형성하며, 상기 콘트롤 챔버의 압력에 의해 상기 밸브 디스크의 개폐압력을 제어하는 디스크와, 상기 실링 디스크에 고정되되, 상기 밸브 디스크와 상기 다층의 밸브 디스크를 연결하도록 설치되어, 상기 밸브 디스크의 휨 응력을 상기 다층의 밸브 디스크로 전달하는 밸브시트로 이루어진 디스크 조립체를 포함하고, 상기 밸브 디스크 및 상기 다층의 밸브 디스크의 처짐 변형시, 상기 실링 디스크는 밀봉 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변식 쇽 업소버가 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 종래 기술과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 불필요한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명에 따른 감쇠력 가변 밸브의 구조 중 컨트롤 챔버 부분을 확대한 단면도이다. 이하에서, 본 발명에 따른 감쇠력 가변 밸브의 구조에 대해 설명한다.
하우징(21) 내부에는 길이 방향으로 솔레노이드 밸브(31)에 의해 왕복운동 가능하도록 스풀(24)이 설치된다. 스풀(24)은 오일의 흐름을 허용하는 수직 방향으로 복수의 단차진 외경을 가진다. 스풀(24)의 바깥쪽으로는 스풀(24)의 슬라이딩운동을 가이드 하기 위한 스풀 로드(25)가 설치되며, 스풀 로드(25)의 바깥쪽으로는 연결 포트(26)가 형성된 리테이너(27)가 설치된다. 리테이너(27)는 상부 리테이너(27a) 및 하부 리테이너(27b)로 구분되며, 상부 리테이너(27a) 및 하부 리테이너(27b) 사이에 디스크 조립체(40)가 설치된다.
한편, 디스크 조립체(40)는 상부 리테이너(27a)와 하부 리테이너(27b) 사이에 조립된 것으로 스프링 강 재질로 이루어진 다수의 얇은 밸브 디스크(40a, 40b), 밸브 시트(40c) 및 실링 디스크(40d)를 포함한다. 다수의 밸브 디스크(40a)의 상부에 밸브 시트(40c)를 장착하고, 그 위에 홈이 파진 실링 디스크(40d)를 적층시킨다. 실링 디스크(40d)의 일단은 하우징 시트(41)의 일면에 의해 지지된다. 이 때, 밸브 시트(40c)는 실링 디스크(40d)의 홈에 삽입되어지므로, 실링 디스크(40d)의 홈의 형상은 밸브 시트(40c)의 형상에 따라 결정된다. 실링 디스크(40d)의 홈에 삽입된 밸브 시트(40c)는 실링 디스크(40d)를 지지하는 한편, 실링 디스크(40d)의 상부에서 하부로 홈을 통해 오일이 유동하지 않도록 밀봉하는 역할을 한다.
이러한 구조의 디스크 조립체(40)에 의해 컨트롤 챔버(42)가 형성된다. 이하에서는 오일의 유량이 증가함에 따른 디스크 조립체(40)의 작동에 대해 설명한다.
피스톤이 고속으로 움직임에 따라 오일의 유량이 증가하면 고압측과 컨트롤 챔버(42)의 압력 차가 커져 디스크 조립체(40)가 전체적으로 처지게 된다. 즉, 압 력 차로 인해 밸브 디스크(40b)가 상부 리테이너(27a)에서 떨어지게 되어 메인 밸브가 개방되어 고압측에서 저압측으로 오일이 직접 흐르게 된다.
그런데, 본 발명의 경우에는 실링 디스크(40d)의 홈에 삽입되어 상하로 이동 가능한 밸브 시트(40c)로 인해, 전체적으로 디스크 조립체(40)가 처지게 되더라도 실링 디스크(40d)는 움직이지 않고 고정되게 된다. 즉, 처짐시에 밸브 디스크(40a, 40b) 및 밸브 시트(40c)는 동시에 처지게 되지만, 실링 디스크(40d)는 항상 그 위치에 고정되어 컨트롤 챔버(42)를 구성하게 되는 것이다.
본 발명의 특유의 구조에 의하면, 디스크 조립체(40)가 전체적으로 처지더라도 실링 디스크(40d)는 항상 고정되어 있기 때문에, 실링 디스크(40d)와 하우징 시트(41)의 일면의 가공 정밀도가 비교적 낮아도 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다. 그러므로 실링 디스크(40d)와 하우징 시트(41)의 일면에 대한 가공비를 줄일 수 있다. 또한, 실링 디스크(40d)의 일단이 밸브 디스크(40a)에 의해 고정되지 않기 때문에, 처짐시에 실링 디스크(40d)와 밸브 디스크(40a) 사이에 발생하는 소음을 방지할 수 있다.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변경 실시가 가능할 것이다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고, 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 밸브 디스크, 밸브 시트, 실링 디스크 등으로 컨트롤 챔버를 구성함으로써, 실링 디스크와 하우징 시트의 일면의 가공 정밀도를 비교적 낮게 하여 가공비를 줄일 수 있다. 또한, 실링 디스크와 밸브 디스크와의 마찰로 발생하는 소음을 방지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 감쇠력 가변식 쇽 업소버에 설치되고, 감쇠력을 제어하기 위한 컨트롤 챔버를 포함하는 감쇠력 가변 밸브에 있어서,
    상기 쇽 업소버로부터 유입되는 작동유체에 의해 개폐되는 밸브 디스크와,
    상기 밸브 디스크의 하부에 마련되는 다층의 밸브 디스크와,
    상기 밸브 디스크와 상기 다층의 밸브 디스크 사이를 밀폐하여 콘트롤 챔버를 형성하며, 상기 콘트롤 챔버의 압력에 의해 상기 밸브 디스크의 개폐압력을 제어하는 디스크와,
    상기 실링 디스크에 고정되되, 상기 밸브 디스크와 상기 다층의 밸브 디스크를 연결하도록 설치되어, 상기 밸브 디스크의 휨 응력을 상기 다층의 밸브 디스크로 전달하는 밸브시트로 이루어진 디스크 조립체를 포함하고,
    상기 밸브 디스크 및 상기 다층의 밸브 디스크의 처짐 변형시, 상기 실링 디스크는 밀봉 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 실링 디스크는 홈을 가지며, 상기 밸브 시트는 상기 홈을 통과하여 상기 실링 디스크와 결합되는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변 밸브.
  3. 감쇠력 가변식 쇽 업소버에 있어서,
    감쇠력을 제어하기 위한 컨트롤 챔버를 구비한 감쇠력 가변 밸브를 포함하고,
    상기 쇽 업소버로부터 유입되는 작동유체에 의해 개폐되는 밸브 디스크와,
    상기 밸브 디스크의 하부에 마련되는 다층의 밸브 디스크와,
    상기 밸브 디스크와 상기 다층의 밸브 디스크 사이를 밀폐하여 콘트롤 챔버를 형성하며, 상기 콘트롤 챔버의 압력에 의해 상기 밸브 디스크의 개폐압력을 제어하는 디스크와,
    상기 실링 디스크에 고정되되, 상기 밸브 디스크와 상기 다층의 밸브 디스크를 연결하도록 설치되어, 상기 밸브 디스크의 휨 응력을 상기 다층의 밸브 디스크로 전달하는 밸브시트로 이루어진 디스크 조립체를 포함하고,
    상기 밸브 디스크 및 상기 다층의 밸브 디스크의 처짐 변형시, 상기 실링 디스크는 밀봉 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변식 쇽 업소버.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 실링 디스크는 홈을 가지며, 상기 밸브 시트는 상기 홈을 통과하여 상기 실링 디스크와 결합되는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변식 쇽 업소버.
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