KR100832133B1

KR100832133B1 - 박판 디스크 스프링의 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링쇽업쇼바용 피스톤 밸브

Info

Publication number: KR100832133B1
Application number: KR1020060138762A
Authority: KR
Inventors: 민 호 진
Original assignee: 에스앤티대우(주)
Priority date: 2006-12-29
Filing date: 2006-12-29
Publication date: 2008-05-27

Abstract

본 발명은 쇽업쇼바용 피스톤 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 하중변화에 관계없이 일정하게 차고를 유지시키는 셀프 레벨링 쇽업쇼바에 사용되는 피스톤 밸브의 극저속 감쇠성능을 극대화시켜 구현 가능한 감쇠력 범위를 향상시키며 부품의 수를 줄이도록 구성한 박판 디스크 스프링의 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브에 관한 것이다.

본 발명에 따른 박판 디스크 스프링의 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브는, 밸브 몸체의 상측면에 환형상의 저속제어 디스크(constant control disc), 중고속제어 1차 디스크(1 step disc), 중고속제어 2차 디스크(2 step disc), 백업 와셔(back-up washer)가 순차적으로 설치되어 압축 오리피스의 상부를 개폐하도록 구성된 상부 디스크 조합을 설치하고, 밸브 몸체의 하측면에 환형상의 저속제어 디스크(constant control disc), 중고속제어 1차 디스크(1 step disc), 중고속제어 2차 디스크(2 step disc), 백업 와셔(back-up washer)가 순차적으로 설치되어 인장 오리피스의 하부를 개폐하도록 구성된 하부 디스크 조합을 설치하며, 인장 오리피스와 하부 디스크 조합 사이에 인장 오리피스와 연통된 오리피스 홈부를 밸브 몸체상에 형성하고 오리피스 홈부내에서 인장 오리피스의 하단측을 차단하여 개폐토록 구성되는 극저속제어 밸브를 포함하여 이루어진다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 따르면, 단일 피스톤 밸브를 사용하여 조립성이 우수하고, 극저속제어 디스크(ELV disc)와 극저속제어 디스크(ELV spring)으 로 구성되는 극저속제어 밸브의 사용으로 극저속 구간에서의 감쇠력 특성을 향상시키며, 극저속·저속·중속·고속에 해당하는 감쇠성능을 조절하기 용이하여 차량의 승차감 및 핸들링을 향상시킨다.

쇽업쇼바, 댐퍼, 피스톤 밸브, ELV, 감쇠력, 감쇠성능, 극저속.

Description

박판 디스크 스프링의 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브{Piston valve for a Self-leveling Shock absorber by the combination of a thin disc spring}

도 1은 종래 기술에 따른 셀프 레벨링 쇽업쇼바를 보여주는 단면도.

도 2(a)(b)는 종래 기술에 따른 1 피스(piece) 타입과 2 피스(piece) 타입의 쇽업쇼바용 피스톤 밸브를 보여주는 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 박판 디스크 스프링의 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브를 보여주는 부분 절개 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 박판 디스크 스프링의 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브를 보여주는 분해 사시도.

도 5는 인장행정과 압축행정에 따라 본 발명에 따른 쇽업쇼바용 피스톤 밸브의 유동 상태 변화를 보여주는 단면도.

도 6(a)(b)는 인장행정과 압축행정에 따라 본 발명에 따른 쇽업쇼바용 피스톤 밸브의 유동 상태 변화를 보여주는 부분 확대도.

도 7은 본 발명에 따른 극저속제어 밸브가 있을 경우와 없는 경우의 성능인자와 감쇠력과의 관계를 보여주는 그래프.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1 : 쇽업쇼바용 피스톤 밸브(Piston valve)

10a, 10b : 리테이너(Retainer)

20a, 20b : 백업 와셔(Back-up washer)

30a, 30b : 중고속제어 2차 디스크(2 step disc)

40a, 40b : 중고속제어 1차 디스크(1 step disc)

50a, 50b : 저속제어 디스크(constant control disc, C/C disc)

60 : 극저속제어 디스크(ELV disc)

70 : 극저속제어 스프링(ELV spring)

80 : 고정너트(Fixing nut) 90 : 피스톤 밸브 몸체

91 : 인장 오리피스 92 : 압축 오리피스

93 : 상부 디스크 조합 94 : 하부 디스크 조합

95 : 극저속제어 밸브

A : 인장행정 B : 압축행정

본 발명은 쇽업쇼바용 피스톤 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 하중변화에 관계없이 일정하게 차고를 유지시키는 셀프 레벨링 쇽업쇼바에 사용되는 피스톤 밸브의 극저속 감쇠성능을 극대화시켜 구현 가능한 감쇠력 범위를 향 상시키며 부품의 수를 줄이도록 구성한 박판 디스크 스프링의 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 쇽업쇼바(shock absorber)는 노면으로부터의 진동을 억제, 감쇠하는 역할을 하고 차체 혹은 프레임과 휠 사이에 설치되며, 특히 차체의 상하방향 진동 에너지를 흡수함으로써 진동을 억제하여 승차감을 향상시키는 방진, 완충장치이다.

이를 위해, 그 내부에는 감쇠력을 증대시킬 수 있도록 오일 및 가스의 충진물이 채워져 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.

그리고, 비교적 많은 탑승객이나 화물을 수송하는 차량에서는 차고(車高)가 탑승객 및 화물의 많거나 적음에 따라 변화되게 되는데, 이러한 차량의 높이변화는 승차감 및 조향안정성을 해치게 되므로, 차량의 하중변화에 관계없이 일정하게 차고를 유지시킬 수 있는 기능을 갖는 차고 조정식 셀프 레벨링(self-leveling) 쇽업쇼바가 개발되게 되었다.

이러한 종래의 차고 조정식 셀프 레벨링 쇽업쇼바에 대하여 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도시한 바와 같이, 종래의 셀프 레벨링 쇽업쇼바(100)는 내통인 이너튜브(inner tube)(110)와, 이너튜브(110)에 조립되는 로드가이드(rod guide)(111), 피스톤 로드(piston rod)(120), 피스톤 밸브(piston valve)(130) 및 바디 밸브(body valve)(140)와, 피스톤 로드(120)의 중공에 설치되는 펌프튜브(pump tube)(121) 및 펌프로드(pump rod)(122)와, 펌프로드(122)의 일단 및 펌프튜브(121)의 일단에 각각 구비되는 인렛밸브(inlet valve)(123) 및 아웃렛밸브(outlet valve)(124)를 포함한다. 그리고, 이너튜브(110)의 외측에 위치하는 외통인 베이스쉘(base shell)(150)과, 이너튜브(110)과 베이스쉘(150) 사이에 형성되는 저압챔버(chamber)(160), 가스챔버(170) 및 고압챔버(180)를 포함한다.

이너튜브(110)는 오일 등의 유동성 유체가 채워지는 내측에 피스톤 로드(120)가 삽입되고, 로드가이드(111) 및 오일씰(oil seal)(112)에 의해 그 상단이 밀봉되게 된다.

그리고, 이너튜브(110)의 하부 외측에는 미세 간격 이격되도록 아웃터튜브(outer tube)(115)가 또한 구비되어, 그 상단부를 통해 상부홀더(holder)(190)를 하부로부터 지지하고, 그 하단부 외측을 통해 하부홀더(192)가 끼워져 삽입되도록 하며, 그 하단부 내측에 구비되는 바디밸브(140)를 지지하게 된다.

이와 같이 구성된 종래의 차고 조정식 쇽업쇼바(100)는 펌프로드(122)의 내측홀(중공홀)로 흡입된 오일 등의 유동성 유체가 인렛밸브(123)와 아웃렛밸브(124)를 개방시켜 피스톤 로드(120)가 상승되는 최초상태를 유지하다가, 차량에 탑승객이나 화물로 인해 하중이 발생되면, 최초 상승되어 있던 피스톤 로드(120)가 하강하게 된다.

이러한 상태에서 차량의 주행에 따라 이너튜브(110)에서 피스톤 로드(120)가 왕복운동함에 따라 인장챔버(113)와 압축챔버(114) 사이에 압력차가 형성되어 오일이 피스톤 밸브(130)와 바디밸브(140)를 통해 유통되게 되고, 펌프튜브(121)와 펌프로드(122)를 통해 펌핑이 시작된다. 즉, 인장행정시에는 저압챔버(160)의 유체가 제1 유로(141)를 통해 인렛밸브(123)를 개방시키면서 펌프챔버(125)측으로 흡입되어 피스톤로드(120)를 상승시키고, 인장챔버(113)의 유체가 압축챔버(114)로 흐르면서 감쇠력을 발생시킨다.

그리고, 압축행정시에는 압축챔버(114)의 유체가 인장챔버(113)와 고압챔버(180)로 흐르고, 이때 펌프챔버(125)의 유체는 고압챔버(180)로 펌핑된다. 이와 같이 고압챔버(180)측으로 펌핑이 계속 진행되면, 가스챔버(170) 내부의 가스가 압축되면서 고압챔버(180)내의 압력 상승이 일어나 피스톤 밸브(130)를 상방으로 밀어 올려 피스톤 로드(120)의 위치를 상승시킴으로써 차고를 조절하게 된다.

이와 같은 작동으로 차량의 차고가 조절되게 되며, 고압챔버(180)의 압력이 과도하게 상승되면, 고압챔버(180)의 유체가 릴리프밸브(165)를 통해 저압챔버(160)로 이동하여 과도한 고압챔버(180)의 압력을 낮추어 일정상태로 유지시키게 된다.

즉, 차고 조정식 쇽업쇼바(100)는 차량에 장착되어 적재되는 하중에 의한 차량의 차고 저하를 그 펌핑작동에 따른 내부압력 상승에 대한 반력상승으로 차고를 목표치만큼 상승시키는 기능을 수행하게 된다.

이러한, 차고 조정식 셀프 레벨링 쇽업쇼바(100)에 사용되는 피스톤밸브(130)는 이너튜브(110)의 내부를 상하로 인장챔버(rebound chamber)(113)와 압축 챔버(compression chamber)(114)로 양분시키며, 피스톤로드(120)의 하단에 결합되는 몸체(131)에는 인장챔버(113)와 압축챔버(114)간에 유동성 유체의 유통경로를 제공하는 오리피스(orifice)(132)가 형성되고, 이 오리피스(132)를 막고 있는 디스크(disc)(133)가 설치되며, 최종적으로 체결너트(nut)(134)에 의해 고정된다.

도 2(a)(b)는 이러한 종래 기술에 따른 1 피스(piece) 타입과 2 피스(piece) 타입의 쇽업쇼바용 피스톤 밸브(130)를 보여주는 단면도로서, 도 2(a)는 1 피스(piece) 타입의 피스톤 밸브(130)로 하나의 피스톤에서 인장, 압축을 담당하며 구조가 매우 단순하다.

또한, 밸브몸체(131)의 오리피스(132a, 132b)를 이용해 인장행정(A)과 압축행정(B)시 오일 등의 유동성 유체가 인장챔버와 압축챔버로 이동하도록 구성되는데, 상기 유동성 유체의 유량이 상부 디스크 조합(134a)과 하부 디스크 조합(134b)의 강성보다 클때 유체의 이동이 발생한다.

그러나 이와 같이 구성된 1 피스(piece) 타입의 피스톤 밸브(130)는 저속구간이나 중속구간에서의 감쇠력 제어 가능한 범위가 한정되기 때문에, 극저속구간 등에서의 전체 쇽업쇼바의 성능이 저하되는 문제점이 발생한다.

도 2(b)는 2 피스(piece) 타입의 피스톤 밸브로 각각 인장행정측을 담당하는 보조 피스톤(130a)과 압축행정측을 담당하는 피스톤(130b)의 결합으로 구성되며, 1 피스(piece) 타입과 동일한 과정으로 감쇠력을 발생시킨다.

그러나, 이와 같은 2 피스(piece) 타입의 피스톤 밸브는 부품수의 증가로 생산 원가가 높아 경쟁력이 떨어지며, 극저속구간에서는 두 피스톤 밸브(130a, 130b)가 만나는 부분에서 미세한 틈새(a)로 유체의 틈새 누설이 발생될 수도 있다. 이에 따라, 전체 쇽업쇼바의 성능이 저하되어 효율이 떨어지는 문제점이 발생한다.

근래에는 저속구간이나 극저속구간에서 주 감쇠력이 발생하는 차종이 많이 생산되며, 특히, 이러한 차종일 수록 극저속 구간에서의 감쇠력 증대가 요구되는데, 종래의 피스톤 밸브에서는 감쇠력 특성 제어가 어려워 승차감과 조종 안정성을 동시에 만족시킬 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전체 쇽업쇼바의 구현 가능한 감쇠력 범위를 향상시키고, 부품의 수를 감소시키도록 구성한 박판 디스크 스프링의 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 단일 피스톤 밸브를 사용하여 조립성이 우수하고, ELV 디스크와 ELV 스프링을 이용한 극저속밸브의 사용으로 극저속 구간에서의 쇽업쇼바 감쇠력 제어기능이 우수하도록 구성한 박판 디스크 스프링의 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 박판 디스크 스프링의 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브는, 인장 오리피스와 압축 오리피스가 다수 형성된 밸브 몸체와, 상기 밸브 몸체의 상측면과 하측면에 설치되어 압축 오리피스 또는 인장 오리피스를 개폐하는 상·하부 디스크 조합을 포함하고, 인장 오리피스를 제어하는 극저속제어 밸브를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 상부 디스크 조합은 상기 밸브 몸체의 상측면에 환형상의 저속제어 디스크(constant control disc), 중고속제어 1차 디스크(1 step disc), 중고속제어 2차 디스크(2 step disc), 백업 와셔(back-up washer)가 순차적으로 설치되어 압축 오리피스의 상부를 개폐하도록 구성된다.

그리고, 상기 하부 디스크 조합은 상기 밸브 몸체의 하측면에 환형상의 저속제어 디스크(constant control disc), 중고속제어 1차 디스크(1 step disc), 중고속제어 2차 디스크(2 step disc), 백업 와셔(back-up washer)가 순차적으로 설치되어 인장 오리피스의 하부를 개폐하도록 구성된다.

또한, 상기 극저속제어 밸브는 상기 인장 오리피스의 하부에 위치되는데, 바람직하게는, 상기 인장 오리피스와 상기 하부 디스크 조합 사이에 상기 인장 오리피스와 연통된 오리피스 홈부를 밸브 몸체상에 형성하고, 상기 오리피스 홈부내에서 상기 인장 오리피스의 하단측을 차단하여 개폐토록 구성되는 극저속제어 밸브를 설치한다.

이때, 상기 극저속제어 밸브는 상기 하부 디스크 조합의 상측에 인장 오리피스의 하단측과 오리피스 홈부의 경계면상을 차단하여 개폐토록 위치되는 환형상의 극저속제어 디스크(ELV disc)와, 곡률을 가지고 구부러진 환형상으로 상기 극저속제어 디스크의 내측을 곡률면이 지지하는 극저속제어 스프링(ELV spring)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 극저속제어 밸브는 1개의 극저속제어 디스크와, 1개의 극저속 제어 스프링으로 구성된다.

더불어, 상기 상부 디스크 조합은 1개의 저속제어 디스크와, 2개의 중고속제어 1차 디스크, 2개의 중고속제어 2차 디스크, 1개의 백업 와셔로 구성되고, 상기 하부 디스크 조합은 1개의 저속제어 디스크와, 6개의 중고속제어 1차 디스크와, 3개의 중고속제어 2차 디스크와, 1개의 백업 와셔로 구성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 박판 디스크 스프링의 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브를 보여주는 부분 절개 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 박판 디스크 스프링의 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브를 보여주는 분해 사시도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 박판 디스크 스프링의 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브(1)는, 쇽업쇼바에 내재되는 피스톤 로드(120)의 하단부에 결합되어 쇽업쇼바 내에서 상기 피스톤 밸브(1)의 상하를 인장챔버(rebound chamber)와 압축챔버(compression chamber)로 양분시킨다.

이때, 상기 피스톤 밸브의 밸브 몸체(90)는 환형상으로, 쇽업쇼바의 인장행정과 압축행정에 따라 인장챔버와 압축챔버간에 유동성 유체의 유통경로를 제공할 수 있도록 필요에 따라 다수의 인장 오리피스(orifice)(91)와 압축 오리피스(92)가 형성되고, 상기 오리피스(91, 92)의 상부 즉, 밸브 몸체(90)의 상측면에는 오리피스를 개폐하는 다단의 상부 디스크 조합(93)이 설치되며, 하부 즉 밸브 몸체(90)의 하측면에는 오리피스를 개폐하는 다단의 하부 디스크 조합(94)이 설치된다.

그리고, 상기 하부 디스크 조합(94)의 상부에 디스크 및 스프링으로 구성되는 극저속제어 밸브(95)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 최종적으로 하부의 고정너트(80)에 의해 상기 피스톤 밸브 몸체(90)는 피스톤 로드(120)에 고정된다.

보다 상세하게, 상기 피스톤 밸브 몸체(90)는 환형상의 상부 리테이너(10a)와 하부 리테이너(10b)에 의해 고정되는데, 상기 상부 리테이너(10a)의 하부에 다단의 디스크로 구성된 상부 디스크 조합(93)이 구성되고, 상기 하부 리테이너(10b)의 상부에 다단의 디스크로 구성된 하부 디스크 조합(94)이 위치된다.

그리고, 하부 리테이너(10b)의 하부에 고정너트(80)가 위치된다.

이때, 상기 피스톤 밸브 몸체(90)에 형성된 오리피스(91, 92)는 쇽업쇼바의 인장행정에 따라 상부 인장챔버내의 유동성 유체가 하부 압축챔버내로 이동할 수 있도록 형성된 인장 오리피스(91)와, 압축행정에 따라 하부 압축챔버내의 유동성 유체가 상부 인장챔버내로 이동할 수 있도록 형성된 압축 오리피스(92)로 구분된다.

그리고, 상기 인장 오리피스(91)는 상부 리테이너(10a)의 하부에 형성되는 상부 디스크 조합(93)의 하부로 밸브 몸체(90)에 유체가 유입되는 인장 오리피스구(91a)를 형성하고, 상기 인장 오리피스(91)가 끝나는 밸브 몸체(90)의 하측에는 상기 극저속제어 밸브(95)를 구성하는 디스크 및 스프링이 위치될 수 있도록 오리피스(91)와 연통된 오리피스 홈부(91b)가 형성된다. 그리고, 상기 오리피스 홈 부(91b)의 하부를 상기 하부 디스크 조합(94)이 개폐하도록 형성된다.

또한, 상기 압축 오리피스(92)는 하부 리테이너(10b)의 상부에 형성되는 하부 디스크 조합(94)의 상부로 상기 하부 디스크 조합(94)과는 무관한 위치로 밸브 몸체(90) 하부에 유체가 유입되는 압축 오리피스구(92a)를 형성하고, 상기 압축 오리피스(92)가 끝나는 밸브 몸체(90)의 상측에 상부 디스크 조합(93)이 위치되어 압축 오리피스(92)의 상부를 개폐하도록 형성된다.

이와 같이, 상기 인장, 압축 오리피스(91, 92)의 상하부에 환형상의 다단의 디스크로 조합된 상부 디스크 조합(93)과 하부 디스크 조합(94)이 설치되고, 극저속제어 밸브(95)를 포함하여 쇽업쇼바의 인장행정과 압축행정에 따라 유동성 유체의 이동을 제어하여 감쇠력을 발생하게 되고 전체 쇽업쇼바의 감쇠성능을 조절하게 된다.

이때, 상기 극저속제어 밸브(95)는 피스톤 밸브(1)가 극저속으로 상하 운동할 때 극저속으로 이동하게 되는 유동성 유체를 제어하여 쇽업쇼바의 감쇠력을 조절하기 용이하도록, 바람직하게 환형상의 극저속제어 디스크(ELV disc, 60)와 극저속제어 스프링(ELV spring, 70)로 구성된다.

그리고, 상기 극저속제어 디스크(60)는 밸브 몸체(90)에 형성된 인장 오리피스(91)와 오리피스 홈부(91b)가 만나는 경계 지점에 위치되어 상기 인장 오리피스(91)의 하단측을 개폐하도록 형성되고, 상기 극저속제어 스프링(70)은 곡률을 가지고 구부러진 환형상으로 상기 오리피스 홈부(91b)에 위치되어 상기 극저속제어 디스크(60)가 홈부(91b) 내에 안정적으로 위치하고, 유체가 상기 인장 오리피 스(91)를 통과하여 하부로 이동할 때 극저속 제어 디스크(60)의 일측을 지지하도록 구성된다.

바람직하게, 상기 극저속 제어 디스크(60)의 내측을 극저속제어 스프링(70)의 곡률면이 지지하게 된다.

이에 따라, 상기 극저속제어 디스크(60)와 극저속제어 스프링(70)으로 구성되는 극저속제어 밸브(95)는 오리피스 홈부(91b) 즉, 인장 오리피스(91)와 하부 디스크 조합(94) 사이에 위치하는데, 쇽업쇼바의 인장행정시 상기 인장 오리피스(91)을 통해 상부에서 하부로 이동하는 유동성 유체의 유동을 제어하게 되고 이에 따른 쇽업쇼바의 극저속 감쇠성능이 발휘되도록 한다.

보다 상세하게 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 쇽업쇼바용 피스톤 밸브(1)를 살펴보면 다음과 같다.

상기 피스톤 밸브(1)는 유동성 유체가 이동할 수 있도록 오리피스가 형성된 피스톤 밸브 몸체(90)의 상부에 상부 리테이너(10a)가 형성되고, 하부에 하부 리테이너(10b)가 형성되며 상기 하부 리테이너(10b)의 하부에 고정너트(80)가 고정되면서 피스톤 로드(120)에 결합되도록 구성된다.

그리고, 상기 피스톤 밸브 몸체(90)와 상부 리테이너(10a) 사이에 밸브 몸체에 형성된 오리피스의 상부측으로 이동하는 유체의 유동을 제어하는 상부 디스크 조합(93)이 형성되고, 상기 피스톤 밸브 몸체(90)와 하부 리테이너 사이에 오리피스의 하부측으로 이동하는 유체의 유동을 제어하는 하부 디스크 조합(94)이 형성된다.

이때, 상기 하부 디스크 조합(94)과 피스톤 밸브 몸체(90)의 사이에는, 극저속제어 디스크(ELV disc, 60)와 극저속 제어 스프링(ELV spring, 70)으로 구성되는 극저속제어 밸브(95)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

다시 말하면, 상기 피스톤 밸브 몸체(90)와 다단의 디스크 스프링 조합(93, 93)은 피스톤 로드(120)에 끼워질 수 있도록 환형상을 가지며, 상기 피스톤 밸브 몸체(90)의 상부에 위치되는 상부 디스크 조합(93)은, 상부 저속제어 디스크(constant control disc, 50a), 상부 중고속제어 1차 디스크(1 step disc, 40a), 상부 중고속제어 2차 디스크(2 step disc, 30a), 상부 백업 와셔(back-up washer, 20a)순으로 피스톤 밸브 몸체(90)의 오리피스 상부로 부터 순차적으로 위치된다.

이때, 상기 상부 저속제어 디스크(constant control disc, 50a)는 환형상의 디스크로, 바람직하게는 1개의 디스크로 형성되는데, 밸브 몸체(90)의 오리피스에 위치되는 단부측에 틈새홈(51)이 형성되어 상기 오리피스로 유동되는 유체가 이동되는 미세 통로를 형성한다.

이에 따라, 쇽업쇼바에 있어서 이동되는 유체의 속도가 저속(0.13m/s) 상태일 때 상기 틈새홈(51)으로 이동되는 유체의 유량을 제어하여 감쇠성능을 발휘한다.

그리고, 상기 상부 중고속제어 1차 디스크(1 step disc, 40a)와 상부 중고속제어 2차 디스크(2 step disc, 30a)는 환형상의 디스크로, 바람직하게 각각 2개씩의 디스크로 형성되는데, 이동되는 유체의 속도가 중속부터 고속 전반부(0.26∼1.04m/s) 상태일 때, 유체의 유량이 디스크(30a, 40a)의 강성을 이기고 이동되도록 제어하여 감쇠성능을 발휘한다.

또한, 상부 백업 와셔(back-up washer, 20a)는 상기 상부 중고속제어 1차 디스크(1 step disc, 40a)와 상부 중고속제어 2차 디스크(2 step disc, 30a)와 함께 이들을 보조하여 중속부터 고속 전반부(0.26∼1.04m/s) 상태일 때, 유체의 유량이 디스크(20a, 30a, 40a)의 강성을 이기고 이동되도록 제어하여 감쇠성능을 발휘하며, 바람직하게는 1개의 디스크로 구성된다.

그리고, 상기 상부 백업 와셔(back-up washer, 20a)는 상기 중고속제어 1, 2차 디스크(30a, 40a) 보다 크기가 작은 디스크로, 상부 디스크 조합(93)의 제일 상부에 위치하여 유체의 이동에 따라 다른 디스크가 탄력적으로 움직일 수 있는 틈을 제공한다. 그리고, 피스톤 밸브(1)를 고정하는 고정너트(80)가 느슨해지는 것을 방지하는 역할을 한다.

또한, 상기 피스톤 밸브 몸체(90)의 하부에 위치되는 하부 디스크 조합(94)은, 하부 저속제어 디스크(constant control disc, 50b), 하부 중고속제어 1차 디스크(1 step disc, 40b), 하부 중고속제어 2차 디스크(2 step disc, 30b), 하부 백업 와셔(back-up washer, 20b) 순으로 상기 피스톤 밸브 몸체(90)의 하부로 부터 순차적으로 위치된다.

이때, 상기 하부 저속제어 디스크(constant control disc, 50b)는 환형상의 디스크로, 바람직하게는 1개의 디스크로 형성되며, 상기 상부 저속제어 디스크(50a)와 동일한 역할을 한다.

또한, 상기 하부 중고속제어 1차 디스크(1 step disc, 40b)와 하부 중고속제 어 2차 디스크(2 step disc, 30b)는 환형상의 디스크로, 상부측 1, 2차 디스크와 동일한 역할을 수행한다.

이때, 바람직하게 상기 하부 중고속제어 1차 디스크(1 step disc, 40b)는 6개의 디스크로 구성되며, 상기 하부 중고속제어 2차 디스크(2 step disc, 30b)는 3개의 디스크로 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 하부 백업 와셔(back-up washer, 20b)는 1개의 디스크로 구성되며, 상기 상부 백업 와셔(20a)와 동일한 역할을 한다.

또한, 상기 하부 디스크 조합(94)과 피스톤 밸브 몸체(90)의 오리피스 하부 사이에는 극저속제어 밸브(95)를 구성하는 극저속제어 디스크(ELV disc, 60)와 극저속제어 스프링(ELV spring, 70)이 형성되는데, 상기 극저속제어 디스크(60)는 환형상으로 피스톤 밸브 몸체(90)의 오리피스의 하부에 위치하고 바람직하게는 오리피스 중 인장 오리피스의 하단부를 개폐할 수 있는 크기를 가지면서 위치된다.

그리고, 상기 극저속제어 스프링(70)은 곡률을 가지고 구부러진 환형상의 디스크로, 상기 극저속제어 디스크(60)와 일측이 접촉하여 그 하부를 지지하는 역할을 한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 쇽업쇼바용 피스톤 밸브(1)는 피스톤 로드(120)에 끼워져 고정될 수 있도록, 하부부터 이를 고정하는 고정너트(80), 하부 리테이너(10b), 하부 백업 와셔(20b), 하부 중고속제어 2차 디스크(30b), 하부 중고속제어 1차 디스크(40b), 하부 저속제어 디스크(50b), 극저속제어 스프링(70), 극저속제어 디스크(60), 피스톤 밸브 몸체(90), 상부 저속제어 디스크(50a), 상부 중고속 제어 1차 디스크(40a), 상부 중고속제어 2차 디스크(30a), 상부 백업 와셔(20a), 상부 리테이너(10a)로 구성되어 피스톤 로드(120)에 끼워지게 된다.

그리고, 본 발명에 따른 쇽업쇼바용 피스톤 밸브(1)는 쇽업쇼바의 인장행정과 압축행정에 따라 유동성 유체의 이동을 통해 감쇠성능을 조절하게 된다.

도 5는 인장행정과 압축행정에 따라 본 발명에 따른 쇽업쇼바용 피스톤 밸브의 유동 상태 변화를 보여주는 단면도이고, 도 6(a)(b)는 인장행정과 압축행정에 따라 본 발명에 따른 쇽업쇼바용 피스톤 밸브의 유동 상태 변화를 보여주는 부분 확대도이다.

이를 참조하여 인장행정(A)과 압축행정(B)시 유체의 이동과 감쇠성능 제어상태를 설명하면 다음과 같다.

도 5와 도 6(a)를 참조하면 도시한 바와 같이, 쇽업쇼바의 인장행정(A)시 유동성 유체는 상부측 인장챔버에서 하부측 압축챔버로 이동하게 된다.

이때, 인장행정(A)은 쇽업쇼바의 운동에서 감쇠성능을 제어하는 가장 중요한 행정으로 차량의 안정적인 승차감과 코너링을 유지하기 위해서는 극저속, 저속, 중속, 고속에 따라 해당하는 감쇠성능을 조절해야 한다.

이를 위해, 본 발명에서는 극저속 상태를 제어할 수 있도록 극저속제어 디스크(ELV disc, 60)와 극저속제어 스프링(ELV spring, 70)으로 구성되는 극저속제어 밸브(95)를 피스톤 밸브 몸체(90)의 하부, 다시 말하면 인장 오리피스(91)의 하부에 형성하였다.

우선, 쇽업쇼바의 인장행정(A)시 유동성 유체는 피스톤 밸브 몸체(90)에 형 성된 인장 오리피스(91)의 인장 오리피스구(91a)를 통해 밸브 내로 유입된다.

이때, 상기 인장 오리피스구(91a)는 상부 디스크 조합(93)과 무관한 위치에 형성되기 때문에 유입되는 유체는 상기 디스크 조합(93)의 영향을 받지 않고 오리피스(91)내로 유입된다.

그리고, 유입된 유체는 인장 오리피스(91)의 하부를 통과해 쇽업쇼바 내의 압축챔버로 이동하게 되는데, 도 6(a)를 참조하면, 상기 인장 오리피스(91)가 형성되는 밸브 몸체(90)의 하부에는 상기 인장 오리피스(91)가 연장된 형태의 오리피스홈부(91b)가 형성되고 상기 오리피스홈부(91b)와 인장 오리피스(91)의 경계상에 극저속제어 밸브(95)를 구성하는 극저속제어 디스크(60)가 인장 오리피스(91)의 하단부를 차단하면서 위치된다.

그리고, 상기 오리피스 홈부(91b)내로 상기 극저속제어 디스크(60)의 하부에 극저속제어 스프링(70)의 구부러진 곡률면이 상기 디스크(60)의 일측 즉, 내측을 지지하면서 설치된다.

또한, 상기 극저속제어 스프링(70)의 하부로 하부 저속제어 디스크(50b)와 하부 중저속제어 1차 디스크(40b), 중저속제어 2차 디스크(30b) 및 하부 백업 와셔(20b)가 상기 오리피스 홈부(91b)의 하부를 차단하면서 위치된다.

이때, 상기 하부 저속제어 디스크(50b)는 오리피스 홈부(91b)와의 사이로 디스크 상에 형성된 틈새홈(51)에 의해 미세한 틈새 통로를 형성하면서 위치된다.

이에 따라, 인장행정(A)시 상기 인장 오리피스(91)내로 유입되어 통과되는 유체가 극저속(0.052m/s 이하) 일때는 미세량의 유체의 이동이 발생하는데, 상기 유체는 극저속제어 밸브(95)의 극저속제어 디스크(60)를 밀면서 하부로 이동하고 극저속제어 스프링(70)을 통과해 미세한 틈새 통로를 통해 하부로 이동하게 된다.

이때, 상기 유체가 극저속제어 밸브(95)를 통과하면서 극저속제어 디스크(60)의 반발력에 의해 감쇠성능이 발휘된다.

또한, 상기 인장 오리피스(91)내로 유입되어 통과되는 유체가 저속(0.13m/s) 일때는 극저속일 때보다 조금 더 많은 양의 유체의 이동이 발생하고, 상기 유체는 상기 극저속제어 밸브(95)를 통과해 저속제어 디스크(50b)의 틈새홈(51)이 형성하는 미세 통로를 통해 하부로 이동하면서, 상기 저속제어 디스크(50b)의 강성에 따라 감쇠력이 발생하게 된다.

그리고, 상기 통과되는 유체가 중속부터 고속 전반부(0.26∼1.04m/s) 일때는 이동되는 유체량이 상기 저속제어 디스크(50b)의 강성으로는 견디기 힘들고, 상기 중고속제어 1차, 2차 디스크(40b, 30b)의 강성에 의해 제어를 받게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 쇽업쇼바용 피스톤 밸브(1)는 극저속, 저속, 중속, 고속에 해당하는 감쇠성능을 조절하기 용이하다.

재차, 도 5와 도 6(b)를 참조하면, 쇽업쇼바의 압축행정(B)시 유동성 유체는 압축 오리피스(92)를 따라 하부측 압축챔버에서 상부측 인장챔버로 이동하게 된다.

먼저, 압축챔버내의 유체는 압축 오리피스구(92a)를 통해 오리피스(92)내로 유입된다.

이때, 상기 압축 오리피스구(92a)는 하부 디스크 조합(94)과 무관한 위치에 형성되기 때문에 유입되는 유체는 상기 디스크 조합(94)의 영향을 받지 않고 오리 피스(92)내로 유입된다.

그리고, 상기 압축 오리피스(92)의 상부에는 상부 디스크 조합(93)이 위치되는데, 도 6(b)를 참조하면 상부 저속제어 디스크(50a), 중고속제어 1차, 2차 디스크(40a, 30a), 상부 백업 와셔(20a)순으로 위치된다.

그리고, 각각 저속, 중속, 고속에 해당하는 유체의 유동시 감쇠력을 발휘하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 박판 디스크 스프링의 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브(1)는 밸브 몸체(90)에 형성된 극저속제어 밸브(95)에 의해 극저속 상태일 때도 원하는 수준의 감쇠성능을 발휘하게 되고, 일체형의 단일 피스톤 밸브 몸체(90)을 사용하기 때문에 유체가 누설되는 것을 방지하여 높은 감쇠성능을 발휘하게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 극저속제어 밸브가 있을 경우와 없는 경우의 성능인자와 감쇠력과의 관계를 보여주는 그래프이다.

이를 참조하면, 극저속제어 디스크(ELV disc)와 극저속제어 스프링(ELV spring)로 구성되는 극저속제어 밸브가 포함된 피스톤 밸브는 상기 피스톤 밸브가 상하로 운동하는 속도가 극저속(0.052m/s)이하 상태일 때도 안정적인 감쇠성능을 발휘하게 하여 차량의 승차감을 높인다.

극저속제어 밸브가 있는 경우(C)와 극저속제어 밸브가 없는 경우(D)를 비교하면, 극저속 상태일때 극저속제어 밸브가 있는 경우(C)가 보다 높은 감쇠력을 발휘하는 것을 알 수 있다.

이는 차량의 승차감 및 안정성과 직결되며 쇽업쇼바에 의한 부드러운 승차감및 핸들링을 구현할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 박판 디스크 스프링의 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브는, 단일 피스톤 밸브를 사용하여 조립성이 우수하고, 극저속제어 디스크(ELV disc)와 극저속제어 디스크(ELV spring)으로 구성되는 극저속제어 밸브의 사용으로 극저속, 저속, 중속, 고속에 해당하는 감쇠성능을 조절하기 용이하여 차량의 승차감 및 핸들링을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

인장 오리피스와 압축 오리피스가 다수 형성된 밸브 몸체와, 상기 밸브 몸체의 상측면과 하측면에 설치되어 압축 오리피스 또는 인장 오리피스를 개폐하는 상·하부 디스크 조합을 포함하는 쇽업쇼바용 피스톤 밸브에 있어서,

상기 밸브 몸체의 상측면에 환형상의 저속제어 디스크(constant control disc), 중고속제어 1차 디스크(1 step disc), 중고속제어 2차 디스크(2 step disc), 백업 와셔(back-up washer)가 순차적으로 설치되어 압축 오리피스의 상부를 개폐하도록 구성된 상부 디스크 조합과;

상기 밸브 몸체의 하측면에 환형상의 저속제어 디스크(constant control disc), 중고속제어 1차 디스크(1 step disc), 중고속제어 2차 디스크(2 step disc), 백업 와셔(back-up washer)가 순차적으로 설치되어 인장 오리피스의 하부를 개폐하도록 구성된 하부 디스크 조합을 포함하여 이루어지고;

상기 인장 오리피스와 상기 하부 디스크 조합 사이에 상기 인장 오리피스와 연통된 오리피스 홈부를 밸브 몸체상에 형성하고, 상기 오리피스 홈부내에서 상기 인장 오리피스의 하단측을 차단하여 개폐토록 구성되는 극저속제어 밸브를 포함하여 이루어지되;

상기 극저속제어 밸브는 상기 하부 디스크 조합의 상측에 인장 오리피스의 하단측과 오리피스 홈부의 경계면상을 차단하여 개폐토록 위치되는 환형상의 극저속제어 디스크(ELV disc)와, 곡률을 가지고 구부러진 환형상으로 상기 극저속제어 디스크의 내측을 곡률면이 지지하는 극저속제어 스프링(ELV spring)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 박판 디스크 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 극저속제어 밸브는 1개의 극저속제어 디스크와, 1개의 극저속제어 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 박판 디스크 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브.
제 1항에 있어서,

상기 상부 디스크 조합은 1개의 저속제어 디스크와, 2개의 중고속제어 1차 디스크, 2개의 중고속제어 2차 디스크, 1개의 백업 와셔로 구성되는 것을 특징으로 하는 박판 디스크 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브.
제 1항에 있어서,

상기 하부 디스크 조합은 1개의 저속제어 디스크와, 6개의 중고속제어 1차 디스크와, 3개의 중고속제어 2차 디스크와, 1개의 백업 와셔로 구성되는 것을 특징으로 하는 박판 디스크 조합에 의한 일체형 셀프 레벨링 쇽업쇼바용 피스톤 밸브.