KR100807776B1 - 감쇠력 가변형 쇽업소버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외부관(21)의 외주면에 솔레노이드 밸브 조립체가 장착되고 내부에 기체 및 유체를 저장하는 저장실(23)을 구비하는 감쇠력 가변형 쇽업소버(10)에 있어서, 저장실(23)은 내부에 저장되는 기체의 용적이 유지되면서 유체의 유면 높이는 상승되도록 유체에 침지되어 설치되는 기체 저장소(50)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 외부관의 외주면에 상측으로 솔레노이드 밸브 조립체가 장착됨으로써 저장실내부 유체의 유면의 높이를 상승시키기 위해 감소되는 기체의 용적 감소에 따른 저장실내의 과도한 고압의 발생이 상쇄되고, 고압에 의해 쇽업소버에 누적되는 구조적인 피로가 완화되며, 유체 누출의 위험성이 감소되고, 나아가 쇽업소버의 내구성이 강화되는 효과를 가지고 있다.

Description

감쇠력 가변형 쇽업소버{DAMPING FORCE ADJUSTABLE SHOCK ABSORBER}

도 1은 종래의 감쇠력 가변형 쇽업소버의 단면도,

도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버의 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 인장실 2 : 압축실

20 : 바디 밸브 21 : 외부관

22 : 내부관 23 : 저장실

24 : 실링부 22a, 22b : 통과홀

28 : 베이스 캡 29 : 세퍼레이터 튜브

29a, 29b : 유체 유로 30 : 피스톤 밸브

31 : 피스톤 로드 40 : 솔레노이드 밸브 조립체

42, 43, 44 : 오일 포트 G : 기체

L : 유체

본 발명은 자동차와 같은 차량의 서스펜션장치(suspension apparatus)에 장착되는 감쇠력 가변형 쇽업소버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 솔레노이드 밸브 조립체의 설치되는 위치에 따라 저장되는 유체의 유면 높이를 상승시키면서 충분한 기체 용적을 확보할 수 있는 감쇠력 가변형 쇽업소버에 관한 것이다.

자동차가 대중화됨에 따라 고객의 자동차에 대한 지식과 요구수준이 점차 높아지고 있으며, 차동차의 용도, 편리성, 경제성뿐만 아니라 출력, 정숙성, 승차감, 조종 안정성 등의 기능적인 성능도 차를 구매하는데 많은 영향을 미치고 있다.

또한, 보다 빠르고 안락하며 안전성이 높은 자동차를 원하는 현대 사회의 요구에 부응하여, 엔진과 차체뿐만 아니라 샤시부품의 기술개발도 계속 진보하고 있으며, 특히 샤시부품중의 하나의 현가장치는 자동차가 고급화, 고성능화됨에 따라 함께 요구되는 승차감과 조종안정성에 결정적인 영향을 준다.

따라서, 주행중 차륜을 통하여 노면으로부터 진동이나 충격을 끊임없이 받기 때문에 차체(혹은 프레임)와 차축 사이에 완충장치를 설치하여 충격이나 진동이 직접 차체에 전달되는 것을 방지하여 승차감을 향상시키고, 또한 차체의 불규칙한 진동을 억제함으로써 주행 안정성을 향상시키는데, 현가장치는 이러한 완충장치를 포함한 차체와 차축 사이의 연결 장치를 통칭하며, 이 장치는 충격을 완화하는 샤시 스프링, 샤시 스프링의 자유 진동을 제어하여 승차감을 향상시키는 쇽업소버(혹은 축격 흡수기), 롤링(rolling)을 방지하는 차고조절기(stabilizer), 고무 부싱(bushing) 및 컨트롤 암 등으로 구성된다.

현가장치 중에서도 쇽업소버(shock absorber)는 노면으로부터의 진동을 억 제, 감쇠하는 역할을 하고 차체 혹은 프레임과 휠 사이에 장착되며, 특히 차체의 상하방향 진동 에너지를 흡수함으로써 진동을 억제하고 승차감을 향상시키고, 적재 화물을 보호하고 차체 각부의 동적 응력(dynamic stress)을 저감시켜 내구 수명을 증가시키며, 동시에 스프링 아래 질량(unsprung mass)의 운동을 억제하여 타이어의 접지성을 확보하고 또 관성력에 의한 자세 변화를 억제하여 차량의 운동성능을 향상시킨다.

쇽업소버에 의한 진동 억제력을 통상 감쇠력이라 하며, 일반적으로 감쇠력의 발생기구로서는 고체 마찰을 이용하는 방법과 유체 압력을 이용하는 방법이 있는데, 자동차의 현가장치로 사용되는 쇽업소버는 소형의 경량으로 비교적 큰 흡수에너지를 얻을 수 있고, 작동 속도에 따라 감쇠력 특성을 임의로 설정할 수 있는 등의 장점을 구현하기가 용이한 유체(오일)의 유동점성(viscosity) 저항을 이용한 기구가 보편적으로 사용되고 있다.

이와 같이 유체의 유동 점성 저항을 이용하여 감쇠력을 얻는 쇽업소버가 장착되는 현가장치는 제어 방법에 따라 수동식과 전자제어식으로 분류되고, 전자제어식 현가장치는 구조 및 작동 원리에 따라 소위 세미형으로 불리는 반능동형(semi-active) 현가장치와, 능동형(full-active) 현가장치로 분류되며, 기능성이 우수하면서도 비교적 저가이기 때문에 일반적으로 보급되고 있는 반능동형 현가장치는 차량에 장착된 감쇠기(댐퍼)의 운동특성을 실시간으로 가변시키기 위한 감쇠 장치로써 감쇠력 가변형 쇽업소버가 사용되고, 이러한 감쇠력 절환을 위한 액추에이터의 제어에는 스텝모터를 이용하여 감쇠력을 다단계로 제어하는 방법과 솔레노이드 밸 브를 사용하여 연속적으로 감쇠력을 절환하는 방법이 있다.

이중 솔레노이드 밸브 장착형 쇽업소버는 외부에 솔레노이드 밸브 조립체가 유체 연통 가능하게 장착되어야 하기 때문에, 쇽업소버 내부의 저장되는 기체는 내압을 저압으로 유지시키기 위해 충분한 용적을 가지면서도, 솔레노이드 밸브 조립체에 장착위치에 따라 적당한 유면 높이가 확보 될 수 있게 주입되어야 한다.

종래의 솔레노이드 밸브를 장착하는 감쇠력 가변형 쇽업소버를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 감쇠력 가변형 쇽업소버를 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 종래의 감쇠력 가변형 쇽업소버(10)는 크게 내부관(22)과 내부관을 둘러싸는 외부관(21)의 이중관 구조로 형성되고, 내부관(22)과 외부관(21) 사이에 길이방향으로 위치되고 내부관(22)의 외주면에 기밀하게 부착되는 세퍼레이터 튜브(29)와, 내부관(22)의 중심축에 일치하여 활주 가능하게 삽입되고 하부에 피스톤 밸브(30)가 설치되는 피스톤 로드(31)와, 외부관(21)의 외주면에 유체 연통 가능하게 설치되는 솔레노이드 밸브 조립체(40)를 포함한다.

외부관(21)의 내주면과 내부관(22)의 외주면에 의해 규정되는 공간은 상측의 실링부(24)와 하측의 베이스 캡(28)에 의해 기밀하게 차단됨으로써 유체 및 기체가 저장되는 저장실(23)로 형성된다.

내부관(22)은 내부에 유체가 저장되고, 삽입된 피스톤 밸브(30)에 의해 구획되어 상부는 인장실(1) 그리고 하부는 압축실(2)이 형성되며, 외주면에 원통형의 세퍼레이터 튜브(29)가 기밀하게 부착됨으로써 상측 유로(29a)와 하측 유로(29b)가 형성되며, 이 상측 및 하측 유로(29a, 29b)와의 유체 연통을 위한 통과홀(22a, 22b)이 내부관(22)에 형성된다.

세퍼레이터 튜브(29)는 솔레노이드 밸브 조립체(40)로부터 연장되어 외부관(21)을 관통하여 상측 유로 및 하측 유로(29a, 29b)와 유체 연통되게 연결되는 2개의 오일 포트(42, 43)가 기밀하게 삽입 결합되어 있다.

이와 같은 종래의 감쇠력 가변형 쇽업소버(10)의 작용은 다음과 같다.

압축 행정시, 피스톤 로드(31)가 하강하면서 압축실(2)내의 유체가 가압되고, 고압의 유체는 일부가 내부관(22)의 하측 통과홀(22b)을 통해 하측 유로(29b)로 유입되고, 다른 일부의 유체는 피스톤 밸브(30)의 관통홀과 바디 밸브(20)의 관통홀을 통과하여 각각 인장실(1)과 베이스 캡(28) 측으로 유입된다.

통과홀(22b)을 지나 하측 유로(29b)를 따라 이동되는 유체는 압축 유체 포트(43)를 통해 솔레노이드 밸브 조립체(40)내로 유입되어 그 내부를 순화한 다음, 일부의 유체는 인장 유체 포트(42)로부터 빠져나와 상측 유로(22a)를 지나 인장실(1)로 유입되고, 다른 일부의 유체는 공급 유체 포트(44)를 통해 저장실(23)로 유입되며, 베이스 캡(28)으로부터 배출되는 유체 또한 저장실(23)로 직접 유입된다.

따라서, 저장실(23)은 급격한 유체의 유입으로 의해 내압이 상승되면서 저장되어 있는 유체 및 기체가 가압되고, 특히 압축률이 큰 기체의 용적이 크게 감소된다.

인장 행정시, 피스톤 밸브(30)가 상승되면서 인장실(1)의 내압은 증가되고 압축실(2)의 내압은 감소되며, 인장실(1)내의 압축된 유체는 내부관(22)의 통과홀(22a)을 통해 상측 유로(29a)로 유입되고, 저압의 압축실(2)은 바디 밸브(20)의 통과홀(22b)을 통해 저장실(23)의 유체가 유입된다.

상측 유로(29a)를 따라 유동하는 유체는 인장 유체 포트(42)를 지나 솔레노이드 밸브 조립체(40)로 유입되어 그 내부를 순화한 다음, 일부의 유체는 압출 유체 포트(43)로부터 배출되어 하측 유로(29b)를 지나 하측 통과홀(22b)을 통해 저압이 형성되는 압축실(2)로 유입되고, 다른 일부의 유체는 공급 유체 포트(44)를 통해 저장실(23)로 유입된 후, 다시 바디 밸브(20)의 관통홀을 통해 저압이 형성되는 압축실(2)로 유입됨으로써, 저장실의 내압이 감소되면서 내부의 유체 및 기체가 팽창되고, 팽창률이 높은 기체의 용적이 크게 증가된다.

유체는 외력과 리바운드에 의해 발생하는 인장실(1)과 압축실(2)의 압력차에 따라 솔레노이드 밸브(40)의 내부를 순환하면서 유속 및 유량의 변동이 가해짐으로써 감쇠력이 가변될 수 있다.

이로써, 감쇠력 가변형 쇽업소버의 내부에서 이뤄지는 압축 및 인장 행정에 의해 노면으로부터 발생되는 진동이 차체에 직접 영향을 미치지 않고, 피스톤 로드와 쇽업소버 내부의 유체 점성의 상호작용에 의해 감쇠되며, 이에 따라 쇽업소버내부에 형성되는 급격한 압력의 증가 및 감소는 저장실내에 저장되는 유체 및 기체의 팽창 및 압축에 의해 일부 흡수됨에 따라 조립체 자체에 미치는 고압의 영향이 상쇄되고 구조적인 피로의 누적이 감소됨으로써 높은 내압으로 인한 치명적인 손상이 억제 및 방지될 수 있다.

그런데, 감쇠력 가변형 쇽업소버는 차종과 서스펜션의 구조에 따라 솔레노이드 밸브 조립체의 장착되는 위치가 변경될 수 있으며, 솔레노이드 밸브 조립체가 외부관의 상측으로 치우쳐 설치되는 경우 유면의 높이 또한 적당한 유면 높이를 확보하도록 상승되어야 하기 때문에 상대적으로 상측에 형성되는 기체의 용적은 감소됨으로써, 급격하게 내압이 증가하는 경우 기체 압축에 의한 압력 흡수가 충분히 이뤄지지 않게 되며, 따라서 내구성이 열화되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 쇽업소버의 외부관의 외주면에 장착되는 솔레노이드 밸브 조립체의 설치 높이가 상승됨에 따라 유체의 유면을 상승시키는 동시에 필요한 기체의 부피는 유지되도록 쇽업소버 내부의 저장실내의 유체에 침지되어 설치되는 기체 저장소를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 외부관의 외주면에 솔레노이드 밸브 조립체가 장착되고 내부에 기체 및 유체를 저장하는 저장실을 구비하는 감쇠력 가변형 쇽업소버에 있어서, 저장실은 내부에 저장되는 기체의 용적이 유지되면서 유체의 유면 높이는 상승되도록 유체에 침지되어 설치되는 기체 저장소를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설 명하기로 한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버를 도시하는 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 크게 내부관(22)과 내부관을 둘러싸고 하부에 바디 밸브(20)가 설치되는 외부관(21)의 이중관 구조로 형성되고, 내부관(22)의 외주면에 기밀하게 부착되는 세퍼레이터 튜브(29)와, 내부관(22)의 중심축에 일치하여 활주 가능하게 삽입되고 하부에 피스톤 밸브(30)가 설치되는 피스톤 로드(31)와, 외부관(21)의 외주면에 유체 연통 가능하게 설치되는 솔레노이드 밸브 조립체(40)와, 세퍼레이터 튜브(29)의 외주면에 마련되는 기체 저장소(50)를 포함한다.

내부관(22) 및 내부관(22)의 일부의 외주면을 둘러싸며 기밀하게 부착되는 세퍼레이터 튜브(29)와 외부관(21)에 의해 저장실(23)이 규정되고, 저장실(23)내에 감쇠력을 일으키는 유체 및 기체가 저장되며, 물질의 특성상 기체(G)가 상측에 그리고 유체(L)가 하측에 배치된다.

도 2 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 솔레노이드 밸브 조립체(40)가 외부관(21)의 외주면에 상측으로 설치되는 경우, 솔레노이드 밸브(40)와의 유체(L)의 연통을 위해 유면의 높이가 상승되어야 하며, 이를 위해 저장실(23)의 내부에는 세퍼레이터 튜브(29)의 외주면에 접촉되도록 기체 저장소(50)가 마련되고, 이 기체 저장소(50)는 환형의 탄성 튜브로 이루어진다.

탄성 튜브로 이루어진 기체 저장소(50)는 폭이 좁은 저장실(23)을 폐쇄하지 않으면서 충분한 용적의 가스(G)를 수용할 수 있도록 단면이 긴 장축을 가지는 타원형으로 바람직하게 형성될 수 있으며, 유체(L)의 유동에 의해 이동되지 않도록 고정적으로 설치된다.

도 3에 도시된 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 상기 기체 저장소(50)는 저장실(23)의 내벽으로부터 돌출되어 하방으로 연장하고 하측이 개방되는 구조의 격벽으로 이루어지며, 전술한 바와 같이 폭이 좁은 저장실(23)을 폐쇄하지 않으면서 충분한 용적의 가스(G)를 수용할 수 있도록 가늘고 길게 형성되고, 가스(G)는 인장 행정시에 기체 저장소(50)로부터 빠져나오지 않도록 격벽 내부로 깊숙하게 채워진다.

이와 같은 구조로 이루어진 감쇠력 가변형 쇽업소버(10)의 동작은 다음과 같이 이루어진다.

저장실(23)내에 저장된 유체(L)에 침지되도록 설치된 기체 저장소(50)는 유면의 높이를 상승시키면서 저장실(23)내의 총 기체의 용적을 일정하게 유지되게 한다.

압축 행정시, 피스톤 로드(31)가 하강하면서 압축실(2)의 유체(L)는 가압되고, 고압의 유체(L)중 일부는 하측 통과홀(22b)을 통과하고 하측 유로(29b)를 지나 솔레노이드 밸브 조립체(40)의 내부를 순환하여 다시 저장실(23)로 유입되고, 다른 일부의 유체(L)는 바디 밸브(20)를 통해 직접 저장실(23)로 유입되거나, 피스톤 밸브(30)를 통해 상측 통과홀(22a)을 통과하고 상측 유로(29a)를 지나 솔레노이드 밸브 조립체(40)의 내부를 순환하여 다시 저장실(23)로 유입됨으로써, 저장실(23)에 는 급격한 유체(L)의 유입으로 내압이 증가하게 된다.

여기서, 저장실(23)내부에 저장된 상측의 기체층과 기체 저장소(50)에 수용되는 기체가 동시에 압축되면서 내압의 급격한 증가를 상쇄시킨다.

인장 행성시, 피스톤 밸브(30)가 상승됨에 따라 인장실(1)에는 고압이 그리고 압축실(2)에는 저압이 형성되며, 인장실(1)의 고압 유체(L)는 상측 통과홀(22a)을 통과하여 상측 유로(29a)를 지나고 인장 오일 포트(42)를 통해 솔레노이드 밸브 조립체(40)내로 유입되어 내부를 순환한 다음, 저장실(23)로 배출되어 다시 저압의 압축실(2)내로 유입되고, 저장실(23)내의 유체(L)는 전술한 압축 행정시와 반대로 유체(L)가 유동하여 압축실(2)로 유입됨으로써, 저장실(23)의 내압이 감소되면서 압축된 기체가 초기 용적으로 복귀된다.

이상과 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 저장실내의 유체의 유면 높이를 상승시키면서 기체의 부피가 변화되지 않도록 유체에 침지되는 기체 저장소를 설치함으로써, 피스톤 로드의 압축 및 인장 행정에 따라 저장실내에 형성되는 고압 및 저압의 급격하고 과도한 변화가 상쇄되고, 쇽업소버에 가해지는 고압으로 인한 구조적인 손상이 완화되어 내구성이 향상될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버는 외부관의 외주면에 상측으로 솔레노이드 밸브 조립체가 장착됨에 따라 저장실내부 유체의 유면의 높이를 상승시키기 위해 기체의 용적이 감소됨으로써 저장실 내부에 형성되는 과도한 고압이 상쇄되고, 고압에 의해 쇽업소버에 누적되는 구조적인 피로가 완화되며, 유체 누출의 위험성이 감소되고, 나아가 쇽업소버의 내구성이 강화되는 효과를 가지고 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (3)

1. 외부관의 외주면에 솔레노이드 밸브 조립체가 장착되고 내부에 기체 및 유체를 저장하는 저장실을 구비하는 감쇠력 가변형 쇽업소버에 있어서,

   상기 저장실은 내부에 저장되는 기체의 용적이 유지되면서 유체의 유면 높이는 상승되도록 유체에 침지되어 설치되는 기체 저장소를 포함하며,

   여기에서, 상기 기체 저장소는 저장실의 내벽으로부터 돌출되어 하방으로 연장하는 환형의 격벽인 것

   을 특징으로 하는 감쇠력 가변형 쇽업소버.
2. 삭제
3. 삭제

Images