KR100808421B1 - 쇽업소버 밸브 구조 - Google Patents

쇽업소버 밸브 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인테이크 밸브, 피스톤 밸브 몸체 및 피스톤 다중 디스크를 포함하는 피스톤 밸브와, 석션 밸브, 바디 밸브 몸체 및 바디 다중 디스크를 포함하는 바디 밸브를 포함하는 쇽업소버 밸브 구조에 있어서, 피스톤 밸브는 바디 다중 디스크로부터 피스톤 밸브 몸체 및 인테이크 밸브가 하방으로 순차 배열되고, 바디 밸브는 바디 다중 디스크로부터 바디 밸브 몸체 및 석션 밸브가 하방으로 순차 배열되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 기존의 쇽업소버 밸브의 작동 특성상 압축 행정시보다 인장 행정시에 크게 발생되는 감쇠력을 역전시켜 압축 행정시에 보다 큰 감쇠력이 발생되게 함으로써, 실제로 승차자가 느끼는 승차감이 향상되고, 구성 부품이 감소됨에 따른 공정의 축소 및 비용 감소의 효과를 가지고 있다.

Description

쇽업소버 밸브 구조{STRUCTURE OF VALVE USING IN SHOCK ABSORBER}
도 1a는 종래의 쇽업소버 밸브 구조의 단면도,
도 1b는 종래의 쇽업소버 밸브 구조의 분해 사시도,
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쇽업소버 밸브 구조의 단면도,
도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쇽업소버 밸브 구조의 분해 사시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축 행정 및 인장 행정시의 발생 감쇠력의 변화를 도시하는 그래프.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2 : 원통형 튜브 3 : 인장 챔버
4 : 압축 챔버 5 : 피스톤 로드
10 : 피스톤 밸브 11' : 인테이크부
12 : 피스톤 밸브 몸체
13', 23' : 피스톤 및 밸브 다중 디스크부
14a, 14b, 24a, 24b : 와셔 16a, 16b, 26a, 26b : 리테이너
17 : 인테이크 밸브 18', 28' : 피스톤 및 밸브 다중 디스크
19 : 너트 20 : 바디 밸브
21' : 석션부 22' : 바디 밸브 몸체
27 : 석션 밸브 29 : 핀
본 발명은 자동차와 같은 차량의 서스펜션장치(suspension apparatus)에 장착되는 쇽업소버 밸브 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피스톤 밸브 및 바디 밸브의 구조를 역배향 역순으로 배열함으로써 인장 행정시에 감쇠력이 크게 발생되는 작동 특성을 역전되게 하여, 결과적으로 압축 행정시에 보다큰 감쇠력이 발생되게 하는 쇽업소버 밸브 구조에 관한 것이다.
자동차가 대중화됨에 따라 고객의 자동차에 대한 지식과 요구수준이 점차 높아지고 있으며, 자동차의 용도, 편리성, 경제성뿐만 아니라 출력, 정숙성, 승차감, 조종 안정성 등의 기능적인 성능도 차를 구매하는데 많은 영향을 미친다.
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 진 동을 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 억제, 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.
일반적으로 쇽업소버는 감쇠력을 증대시킬 수 있도록 내부가 기체 및 유체 등의 충전물로 채워지며, 통상적으로 오일이 충전된 유압식 쇽업소버가 많이 사용된다.
도 1a 및 도 1b는 종래 쇽업소버의 밸브 구조를 도시하는 단면도이다.
도시된 바와 같이, 종래의 쇽업소버 밸브 구조는 크게, 유체가 채워진 원통형 튜브(2)와, 원통형 튜브(2) 내부에 활주가능하게 설치되고 외부로부터 삽입되는 피스톤 로드(5) 및 그 하단에 연결되는 피스톤 밸브(10)와, 피스톤 밸브(10)에 대향하여 원통형 튜브(2) 하부에 고정 설치되는 바디 밸브(20)를 포함한다.
원통형 튜브(2)의 중심 축을 따라 피스톤 로드(5)가 배치되고, 피스톤 로드(50)의 하부에 피스톤 밸브(10)가 설치됨으로써, 원통형 튜브(2)는 피스톤 밸브(10)에 의해 상부의 인장 챔버(3)와 하부의 압축 챔버(4)로 구획되며, 피스톤 밸브(10)와 면대하도록 배치된 바디 밸브(20)가 원통형 튜브(2)의 하부에 설치된다.
피스톤 밸브(10)는 최상측의 인테이크부(11)로부터 밸브 몸체(12) 및 피스톤 다중 디스크부(13)가 하방으로 순차 배열되며, 바디 밸브(20)는 최상측의 석션부(21)로부터 바디 밸브 몸체(22) 및 바디 다중 디스크부(23)가 하방으로 순차 배열된다.
피스톤 밸브(10)의 구조를 보다 구체적으로 살펴보면, 상부의 인테이크부(11)는 와셔(14a)로부터, 스프링(15), 리테이너(16a) 및 인테이크 밸브(17)가 하방으로 순차 배열되고, 압축 유로(12a) 및 인장 유로(12b)가 형성되는 피스톤 몸체(12)가 그 다음에 설치되며, 하부의 피스톤 다중 디스크부(13)에는 피스톤 다중 디스크(18), 하부 리테이너(14b), 하부 와셔(16b)가 하방으로 순차 배열되고, 피스톤 로드(5)의 최하단에 너트(19)가 고정 결합된다.
바디 밸브(20)는 피스톤 밸브(10)와 유사한 구성요소로 이뤄지고 동일한 순서의 배열을 가지되, 인테이크부(11)의 인테이크 밸브(17) 대신 석션부(21)에는 석션 밸브(27)가 제공되고, 전체 바디 밸브(20)의 구성요소는 핀(29)으로 고정된다.
이와 같은 구성을 가진 종래의 쇽업소버 밸브 구조에 대한 동작은 다음과 같다.
압축 행정시에, 충전된 유체가 가압되면서 압축 챔버(4)의 내압이 증가됨에 따라 고압의 유체는 피스톤 밸브(10) 및 바디 밸브(20)를 통해 외부로 빠져나가려는 운동성을 지니게 되고, 일부의 유체는 피스톤 밸브(10)의 압축 유로(12a)를 지나 인테이크 밸브(17)를 가압하면서 인장 챔버(3)로 유출되며, 동시에 다른 일부의 유체는 바디 밸브(20)의 압축 유로(22b)를 지나 바디 다중 디스크(28)를 가압하면서 원통형 튜브(2)의 외부로 유출된다.
이때, 유체는 오일과 같은 점성이 높은 물질이기 때문에 인테이크 밸브(17) 및 바디 다중 디스크(28)를 밀쳐내면서 빠져나갈 수 있는 물리력을 발생시키기 되고, 이러한 물리력은 유체의 이동을 차단하려는 인테이크 밸브(17) 및 바디 다중 디스크(28)의 탄성 반력과 상쇄를 일으키면서 감쇠력이 발생되며, 따라서 고압 유체의 운동성이 감소되는데, 바디 밸브(20)의 복수개인 바디 다중 디스크(28)는 피스톤 밸브(10)의 단일한 인테이크 밸브(17) 보다 반력이 크기 때문에 압축 행정시에 발생되는 감쇠력은 대체로 바디 다중 디스크(28)에 의해 발생된다.
한편, 인장 행정시에는 압축실(4)의 내압이 감소되면서 인장 챔버(3) 및 원통형 튜브(2)의 외부로부터 유체가 각각 피스톤 밸브(10) 및 바디 밸브(20)를 통해 압축 챔버(4)내로 유입되려는 운동성을 가지게 되고, 인장 챔버(3)내의 유체는 피스톤 밸브(10)의 인장 유로(12b)를 통과하여 피스톤 다중 디스크(18)를 가압하면서 압축 챔버(4)내로 유입되며, 동시에 다른 일부의 외부 유체는 바디 밸브(20)의 인장 유로(22a)를 통과하여 석션 밸브(27)를 가압하면서 압축 챔버(4)내로 유입된다.
이때, 압축 행정에서와 마찬가지로 피스톤 밸브(10)의 피스톤 다중 디스크(18)가 바디 밸브(20)의 단일한 석션 밸브(17) 보다 반력이 크기 때문에 인 장 행정시에 발생되는 감쇠력은 대체로 피스톤 밸브(10)에 의해 발생된다.
그러나, 전술한 바와 같은 쇽업소버 밸브 구조에 의해 발생되는 감쇠력은 압축 행정보다 인장 행정시에 크게 나타나고, 실제로 인장 행정보다 압축 행정시에 발생되는 감쇠력이 클수록 승차감이 뛰어나며, 따라서 기존의 구조를 가진 쇽업소버의 특성상 인장시에 감쇠력이 크기 때문에 비교적 승차감이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 쇽업소버 밸브 구조의 간단한 변경을 통해 압축 행정시보다 인장 행정시에 감쇠력이 큰 작동특성을 역전시켜 인장 행정시와 압축행정시의 감쇠력이 역전되게 함으로써, 압축시의 발생되는 감쇠력이 강화되고, 나아가 승차감을 향상시키는데 있다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 인테이크 밸브, 피스톤 밸브 몸체 및 다중 디스크를 포함하는 피스톤 밸브와, 석션 밸브, 바디 밸브 몸체 및 다중 디스크를 포함하는 바디 밸브를 포함하는 쇽업소버 밸브 구조에 있어서, 피스톤 밸브는 다중 디스크로부터 피스톤 밸브 몸체 및 인테이크 밸브가 하방으로 순차 배열되고, 바디 밸브는 다중 디스크로부터 바디 밸브 몸체 및 석션 밸브가 하방으로 순차 배열되며, 압축 행정과 인장 행정의 감쇠력을 역전시킴에 따라 감소되는 인장 행정시의 감쇠력을 보완하기 위해서 보다 증가된 직경의 피스톤 로드가 사용되는 것을 특징으로 한다.
삭제
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 2a, 도 2b 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쇽업소버 밸브 구조를 도시하는 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 크게 원통형 튜브(2)와, 원통형 튜브(2)내부에 위치하는 피스톤 밸브(10) 및 바디 밸브(20)를 포함한다.
피스톤 밸브(10)는 쇽업소버 외부로부터 연장 삽입되는 피스톤 로드(5)의 하부에 장착되고 피스톤 밸브(10)의 외주면이 원통형 튜브(2) 내주면에 밀착된 상태로 활주가능게 설치되며, 그 구성은 피스톤 다중 디스크부(13')로부터 피스톤 밸브 몸체(12) 및 인테이크부(11')가 하방으로 순차 배열된다.
일 실시예에 따르면, 피스톤 다중 디스크부(13')는 와셔(14b)로부터 리테이너(16b) 및 피스톤 다중 디스크(18')가 하방으로 순차 배열되고, 피스톤 밸브 몸체(12)가 배치된 다음, 인테이크부(11')는 인테이크 밸브(17) 및 리테이너(16a)가 하방으로 순차 배열된다.
바디 밸브(20)는 원통형 튜브(2)에 일부가 내삽되어 고정 설치되며, 바디 다중 디스크부(23'), 바디 밸브 몸체(22') 및 석션부(21')가 하방으로 순차 배열되는 구성을 가진다.
바디 밸브(20)의 구성을 보면, 바디 다중 디스크부(23')는 와셔(24b)로부터 리테이너(26b) 및 바디 다중 디스크(28')가 하방으로 순차 배열되고, 바디 밸브 몸체(22')가 배치된 다음, 석션부(21')는 석션 밸브(27) 및 리테이너(26b)가 하방으로 순차 배열된다.
바람직하게, 다중 디스크는 디스크-에스(disc-s)를 포함할 수 있으며, 전술된 바디 밸브 몸체(22')는 기존의 바디 밸브 몸체(22)가 역배향된 것으로서, 장착이 용이하도록 변형된 형상을 가지고, 보다 구체적으로는 쇽업소버에 안착 설치될 수 있는 연장부(22c)가 형성된다.
다른 바람직한 실시예에서, 본 발명은 인테이크 밸브(17), 피스톤 밸브 몸체(12) 및 피스톤 다중 디스크(18')가 하방으로 순차 배열되는 피스톤 밸브(10)와, 석션 밸브(27), 바디 밸브 몸체(22') 및 바디 다중 디스크(28')가 하방으로 순차 배열되는 바디 밸브(20)를 포함하는 쇽업소버 밸브 구조에 있어서, 피스톤 밸브(10) 및 바디 밸브(20) 각각의 구성요소가 역순으로 역배향 배열된 구조인 것을 특징으로 한다.
따라서, 예컨대 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쇽업소버의 밸브 구조는 피스톤 다중 디스크(18'), 피스톤 밸브 몸체(12) 및 인테이크 밸브(17)가 하방으로 순차 배열되는 피스톤 밸브(10)와, 바디 다중 디스크(28'), 바디 밸브 몸체(22') 및 석션 밸브(27)가 하방으로 순차 배열되는 바디 밸브(20)를 포함한다.
상기 피스톤 다중 디스크(18') 및 상기 밸브 다중 디스크(28')는 디스크-에스를 포함할 수 있으며 바디 밸브 몸체(22')는 기존의 바디 밸브 몸체(22)가 역배향된 것으로 장착이 가능하도록 변형된 구조로서 쇽업소버에 안착 설치될 수 있는 연장부(22c)가 형성된다.
이와 같은 구조로 이루어진 쇽업소버 밸브 구조의 동작은 다음과 같이 이루어진다.
압축행정시에 압축 챔버(4)내의 유체가 가압되고, 고압의 유체는 피스톤 밸 브(10) 및 바디 밸브(20)의 압축 유로(12b, 22a)를 통해 유출되며, 피스톤 밸브(10)의 압축 유로(12b)를 통과하는 유체는 피스톤 다중 디스크(18')를 가압하면서 인장 챔버(3)로 유출되고, 바디 밸브(20)의 압축 유로(22a)를 통과하는 유체는 석션 밸브(27)를 가압하면서 외부로 유출된다.
여기서, 압축 챔버(4)의 외부로 빠져나가려는 고압의 유체에 대한 반력이 바디 밸브(20)의 석션밸브(27)보다 피스톤 밸브(10)의 피스톤 다중 디스크(18')에서 크게 발생되기 때문에 유동 저항 또한 커지고, 나아가 보다 큰 감쇠력이 발생된다.
한편, 인장 해정의 경우, 압축실(4)의 압력이 감소함에 따라 밸브(10, 20)의 인장 유로(12a, 22b)를 통해 고압의 유체가 압축 챔버(4) 내부로 유입되며, 피스톤 밸브(10)의 인장 유로(12a)를 통과하는 유체는 인테이크 밸브(17)를 가압하면서 유입되고, 바디 밸브(20)의 인장 유로(22b)를 통과하는 유체는 바디 다중 디스크(28')를 가압하면서 유입된다.
마찬가지로, 압축 챔버(40)내부로 유입되는 고압의 유체에 대한 반력은 인테이크 밸브(17) 보다 바디 다중 디스크(28')에서 크게 발생되기 때문에 유동 저항 또한 커지고, 나아가 보다 큰 감쇠력이 발생된다.
또한, 밸브(10, 20)를 통해 흐르는 유체의 양은 감쇠력의 세기를 결정하는 중요한 인자로서, 인장 행정시 피스톤 밸브(10)를 통과하는 유량은 원통형 튜브(2)의 내경부의 단면적에서 피스톤 로드(5)의 단면적에 비례하며, 상기 단면적의 차는 로드의 단면적 보다 1.25배 내지 4.5배 정도로 큰 수준이므로, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따르면 쇽업소버의 감쇠력이 인장 행정시 보다 압축행정시에 크게 나타나게 된다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 피스톤 로드(5)의 직경을 크게 함으로써 인장행정시의 감소된 감쇠력이 보완될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 피스톤 밸브(10)와 바디 밸브(20)의 각각의 구성 요소를 역배향, 역순 배열되게 구성함으로써, 각 밸브(10, 20)의 작동 특성 및 발생되는 감쇠력 또한 역전되고, 이에 의해 인장 행정시보다 압축행정시에 감쇠력이 크게 발생된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 쇽업소버 밸브 구조는 기존의 쇽업소버 밸브의 작동 특성상 압축 행정시보다 인장 행정시에 크게 발생되는 감쇠력을 역전시켜 압축 행정시에 보다 큰 감쇠력이 발생되게 함으로써, 실제로 승차자가 느끼는 승차감이 향상되고, 구성 부품이 감소됨에 따른 공정의 축소 및 비용 감소의 효과를 가지고 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 쇽업소버 밸브 구조를 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 (4)

  1. 인테이크 밸브, 피스톤 밸브 몸체 및 피스톤 다중 디스크를 포함하는 피스톤 밸브와, 석션 밸브, 바디 밸브 몸체 및 바디 다중 디스크를 포함하는 바디 밸브를 포함하는 쇽업소버 밸브 구조에 있어서,
    상기 피스톤 밸브는 상기 피스톤 다중 디스크로부터 상기 피스톤 밸브 몸체 및 상기 인테이크 밸브가 하방으로 순차 배열되고,
    상기 바디 밸브는 상기 바디 다중 디스크로부터 상기 바디 밸브 몸체 및 상기 석션 밸브가 하방으로 순차 배열되며,
    압축 행정과 인장 행정의 감쇠력을 역전시킴에 따라 감소되는 인장 행정시의 감쇠력을 보완하기 위해서 보다 증가된 직경의 피스톤 로드가 사용되는 것을 특징으로 하는 쇽업소버 밸브 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바디 밸브 몸체는 역배향된 상태로 원통형 튜브에 결합되면서 쇽업소버에 안착 설치되기 위한 연장부가 형성되는 것
    을 특징으로 하는 쇽업소버 밸브 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤 및 바디 다중 디스크는 적어도 하나의 디스크-에스(disk-s)를 포함하는 것
    을 특징으로 하는 쇽업소버 밸브 구조.
  4. 삭제
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