KR100835203B1

KR100835203B1 - 내압 가변식 쇽업소버

Info

Publication number: KR100835203B1
Application number: KR1020060086774A
Authority: KR
Inventors: 김은중
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2006-09-08
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2008-06-05
Also published as: KR20080022927A

Abstract

본 발명은 쇽업소버에 관한 것으로서, 쇽업소버의 내부 압력, 특히, 레저버 챔버 내 압력 정보를 기초로, "래그" 현상을 항상 억제할 수 있는 압력이 되게 쇽업소버 내부의 압력을 가변시키도록 구성한 내압 가변식 쇽업소버를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 리바운드 행정과 콤프레션 행정으로 이동하는 피스톤밸브에 의해 내통 내부가 리바운드 챔버와 콤프레션 챔버로 형성되고, 상기 내통 외측의 외통에는 리바운드 행정에서 오일을 콤프레션 챔버로 오일을 공급하고 콤프레션 행정에서 오일을 회수하는 레저버 챔버가 형성된 쇽업소버가 제공되며, 상기 쇽업소버는, 상기 레저버 챔버와 양방향 유로들로 통해 있는 가스챔버를 갖고서 상기 외통 외측에 설치되는 가스탱크와, 상기 양방향 유로들의 개폐를 위해 설치되는 양방향 밸브와, 상기 외통 또는 상기 내통 내부의 압력을 측정하도록 설치되는 압력센서와, 상기 압력센서로부터 얻은 압력정보를 기초로, 콤프레션 행정 및 리바운드 행정에 따라, 상기 양방향 밸브를 제어하여 상기 양방향 유로들을 선택 개방하는 제어유닛을 포함한다.

래그, 쇽업소버, 콤프레션, 리바운드, 압력센서, 가스탱크, 제어유닛

Description

내압 가변식 쇽업소버{SHOCK ABSORBER WITH ITS INNER PRESSURE VARIED}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 내압 가변식 쇽업소버를 개념적으로 도시한 모식도.

도 2 및 도 3은 도 1에 도시된 내압 가변식 쇽업소버의 작용을 설명하기 위한 도면들.

<도 주요부부에 대한 부호설명>

120: 피스톤밸브 140: 내통

160: 외통 180: 바디밸브

170: 가스탱크 192, 194: 제 1 및 제 2 밸브

130: 압력센서 150: 제어유닛

본 발명은 쇽업소버에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 콤프레션 행정 및 리바운드 행정에 따라 내부 압력의 변화가 가능하도록 구성되어, 예컨대, 피스톤밸브 아래쪽에 일시적으로 부압이 발생하는 현상, 즉, "래그(lag)"를 억제 또는 감소시키기에 특히 적합한 구조의 쇽업소버에 관한 것이다.

쇽업소버는 차체에 설치되며, 차체 중량을 지지함과 동시에 노면으로부터 차체로 전해지는 진동을 줄여주는 역할을 한다. 또한, 쇽업소버는 노면 불규칙 등에 의한 차륜(바퀴)의 상하 방향 진동에너지를 흡수하며, 이에 따라, 승객의 승차감 향상, 적재화물의 보호 그리고, 차량의 각 부품을 보호하는데 기여한다.

통상, 쇽업소버는 차륜 측에 연결되는 실린더와 차체 측에 연결되는 피스톤로드를 포함한다. 실린더 내부에는 오일이 채워지며, 피스톤로드는 실린더 내부에서 그 실린더 내부를 리바운드 챔버(rebound chamber)와 콤프레션 챔버(compression chamber)로 구획하는 피스톤밸브에 연결된다. 피스톤밸브는 리바운드 챔버와 콤프레션 챔버를 잇는 리바운드 유로와 콤프레션 유로를 포함하며, 그 피스톤밸브가 이동할 때, 오일이 전술한 유로를 통과하면서 소정의 감쇄력을 발생시킨다.

한편, 피스톤밸브가 이동될 때 생기는 콤프레션 챔버 내에서는 압력변화가 생기며, 이러한 압력변화에 대처하기 위해, 쇽업소버는 콤프레션 챔버 내 압력을 보상하는 구조로 이루어져 있다. 또한, 쇽업소버는 압력을 보상하는 구조에 따라 실린더가 하나의 단통으로 이루어진 텔레스코프형 쇽업소버와 실린더가 내통과 외통의 이중구조로 되어 있는 트윈튜브식 쇽업소버로 분류된다.

종래의 트윈튜브식 쇽업소버는 내통 내부가 오일로 채워진 채 피스톤밸브에 의해 리바운드 챔버와 콤프레션 챔버로 구획되어 있고, 그 내통을 둘러싸는 외통 안쪽에 가스와 오일이 채워지는 레저버 챔버(reservoir chamber)가 형성되어 있다. 그리고, 내통과 외통이 연결되는 부분에는 피스톤이 하강할 때, 즉 쇽업소버의 콤 프레션 행정이 일어날 때 감쇠력을 주로 발생시키는 바디밸브가 설치된다. 상기 바디밸브에는 레저버 챔버과 콤프레션 챔버을 연결하는 유로가 형성되며, 그 유로를 통해 레저버 챔버로부터 콤프레션 챔버로 흐르는 오일에 의해 쇽업소버의 콤프레션 챔버 내 압력이 보상될 수 있다.

그러나 종래의 쇽업소버는 리바운드 행정에 의해 피스톤밸브가 상승할 때 그 피스톤밸브의 아래쪽, 즉, 콤프레션 챔버 내에서 "래그" 현상이 발생하는 문제점이 있다. 이러한 "래그" 현상은 쇽업소버의 콤프레션 행정에 의해 레저버 챔버로 흘러나갔던 오일이, 콤프레션 행정으로부터 리바운드 행정으로 변환될 때, 다시 레저버 챔버로부터 콤프레션 챔버로 흐르는 시간이 지체됨으로써 야기된다. 이러한 "래그" 현상은 쇽업소버의 콤프레션 구간에서 심각한 감쇄력의 왜곡을 일으키는 원인이 된다. 이러한 "래그" 현상을 막기 위한 방안으로 바디밸브의 유로 단면적을 확장하는 것이 검토되고 있다. 그러나, 양방향으로의 유로가 요구되는 정해진 면적의 바디밸브에서 레저버 챔버로부터 콤프레션 챔버로의 유로 단면적을 크게 하는 것에는 큰 한계가 있었다.

또한, 종래의 쇽업소버는, 사용기간이 길어짐에 따라 자체 레저버 챔버 내의 가스 압력이 일정치 이하로 떨어지게 되어 리바운드 행정에서 콤프레션 챔버 내로 충분한 오일을 공급하지 못할 수 있으며, 이 또한, 감쇄력 왜곡을 일으키는 "래그" 를 야기하는 하나의 원인이 될 수 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 쇽업소버의 내부 압력, 특히, 레저버 챔버 내 압 력 정보를 기초로, "래그" 현상을 항상 억제할 수 있는 압력이 되게 쇽업소버 내부의 압력을 가변시키도록 구성한 내압 가변식 쇽업소버를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 리바운드 행정과 콤프레션 행정으로 이동하는 피스톤밸브에 의해 내통 내부가 리바운드 챔버와 콤프레션 챔버로 형성되고, 상기 내통 외측의 외통에는 리바운드 행정에서 오일을 콤프레션 챔버로 오일을 공급하고 콤프레션 행정에서 오일을 회수하는 레저버 챔버가 형성된 쇽업소버가 제공되되, 상기 쇽업소버는, 상기 레저버 챔버와 양방향 유로들로 통해 있는 가스챔버를 갖고서 상기 외통 외측에 설치되는 가스탱크와, 상기 양방향 유로들의 개폐를 위해 설치되는 양방향 밸브와, 상기 외통 또는 상기 내통 내부의 압력을 측정하도록 설치되는 압력센서와, 상기 압력센서로부터 얻은 압력정보를 기초로, 콤프레션 행정 및 리바운드 행정에 따라, 상기 양방향 밸브를 제어하여 상기 양방향 유로들을 선택 개방하는 제어유닛을 포함한다.

따라서, 본 발명에 따른 쇽업소버는, 리바운드 행정에 따라 쇽업소버 내부, 특히, 레저버 챔버 내의 압력이 일정치 이상으로 감소하면, 상기 가스챔버로부터 상기 레저버 챔버에 이르는 일 방향의 유로를 개방하여, 상기 레저버 챔버 내로 가스를 보충하고, 그 보충된 가스 압력에 의해, 레저버 챔버로부터 콤프로션 챔버로의 오일 공급이 지체 없이 이루어지도록 할 수 있다. 이때, 상기 압력센서는 상기 외통 내부의 레저버 챔버 내의 압력을 측정하도록 설치되는 것이 바람직하다.

실시예

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 첨부된 도면에서, 보다 나은 발명의 이해를 위해, 쇽업소버의 구성요소들을 생략 또는 개략적으로 도시하였다.

도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 쇽업소버가 개략적인 모식도로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 쇽업소버(100)는, 피스톤밸브(120)와, 그 피스톤밸브(120)를 내부에 수용하는 내통(140)과, 그 내통(140)을 둘러싸도록 설치되는 외통(160)을 포함한다. 그리고, 상기 내통(140)과 외통(160)의 하단에서 그들을 연결하는 부분에는 바디밸브(180)가 설치된다. 상기 내통(140)과 외통(160)의 상단에는 로드가이드(102)가 설치되며, 그 로드가이드(102)에는 피스톤로드(110)가 슬라이딩 가능하게 설치된다. 상기 피스톤로드(110)는 내통(140) 내부에서 피스톤밸브(120)와 연결되어 있다. 본 발명의 실시예에 따라, 상기 외통(160)의 외측에는 고압의 가스가 충전되어 있는 가스탱크(170)가 설치된다

상기 내통(140) 내부에는 오일이 채워지며, 상기 피스톤밸브(120)에 의해 그 내통(140) 내의 상부와 하부가 리바운드 챔버(rebound chamber; R)와 콤프레션 챔버(compression chamber; C)로 구획된다. 그리고, 상기 내통(140)과 외통(160) 사이에는 가스와 오일이 상, 하 층을 이루도록 채워진 레저버 챔버(P)가 형성된다. 그리고, 상기 레저버 챔버(P)와 콤프레션 챔버(C) 사이에는 전술한 바디밸브(180)가 경계를 이루면서 설치되어 있다.

상기 피스톤밸브(120)는 리바운드 유로와 콤프레션 유로가 형성된 밸브몸체(121)를 포함한다. 또한, 상기 리바운드 유로와 콤프레션 유로에는 피스톤밸 브(120)의 이동에 따라 서로 반대방향으로 리바운드 유로와 콤프레션 유로를 각각 개방하는 리바운드 밸브요소(122a)와 콤프레션 밸브요소(122b)가 설치된다. 통상, 상기 리바운드 밸브요소(122a)는 리바운드 행정에서 오일 압력에 의해 소망하는 감쇄력을 발생하면서 열리는 다수의 밸브 디스크들을 포함하며, 상기 콤프레션 밸브요소(122b)는 콤프레션 행정에서 리바운드 챔버로부터 콤프레션 챔버로의 오일 흐름을 허용하도록 개방되는 적어도 하나의 밸브 디스크로 이루어진다.

피스톤밸브(120)가 리바운드 행정에 따라 상승되면, 리바운드 챔버(R) 내의 오일 압력 증가에 의해 리바운드 밸브요소(122a)가 리바운드 유로를 개방하며, 그 개방된 리바운드 유로를 오일이 통과하는 것에 의해, 쇽업소버(100)는 리바운드 구간에서 소정 감쇠력을 발생시킨다. 또한, 상기 피스톤밸브(120)가 콤프레션 행정에 따라 하강하면, 콤프레션 챔버(C) 내의 압력 증가에 따라 콤프레션 밸브요소(122b)가 콤프레션 유로를 개방하여, 그 개방된 콤프레션 유로를 통해, 콤프레션 챔버(C)로부터 리바운드 챔버(R)로 오일의 흐름이 허용된다.

전술한 리바운드 행정 및 콤프레션 행정에 대응하여, 바디밸브(180)는 피스톤밸브(120)의 상하 이동에 따라 콤프레션 챔버(C)와 레저버 챔버(P) 사이의 오일을 교환하도록 구성된다. 상기 바디밸브(180)는 밸브몸체(181)를 포함하며, 상기 밸브몸체(181)에는 제 1 및 제 2 바디유로가 형성되어 있다. 상기 제 1 바디유로는 제 1 바디 밸브요소(182a)에 의해 닫혀 있는데, 이 제 1 바디 밸브요소(182a)는 콤프레션 행정 및 피스톤밸브(120)의 하강에 따른 콤프레션 챔버(C)의 오일 압력 증가에 제 1 바디유로를 열도록 다수의 밸브 디스크를 포함한다. 이때, 오일이 상기 밸브 디스크들을 휨 변형시키면서 상기 제 1 바디유로를 통과하는 것에 의해, 쇽업소버의 콤프레션 구간에서 소정의 감쇄력을 발생시킨다. 또한, 상기 제 2 바디유로는 적어도 하나의 밸브 디스크를 포함하는 제 2 바디 밸브요소(182b)에 의해 닫혀있는데, 제 2 바디 밸브요소(182b)는 피스톤밸브(120)의 상승에 따라 제 2 바디 유로를 열도록 구성된다.

리바운드 행정이 있을 때, 즉, 피스톤밸브(120)가 상승할 때, 피스톤밸브(120) 아래쪽, 즉, 콤프레션 챔버(C)에서는 압력이 떨어진다. 이에 따라, 레저버 챔버(P)의 오일이 바디밸브(180)의 제 2 바디유로를 개방하면서 상기 콤프레션 챔버(C)로 흐르며, 이에 의해. 콤프레션 챔버(C) 내의 압력이 보상될 수 있다. 그러나, 오일이 레저버 챔버(P)로부터 콤프레션 챔버(C)로 흐르는데 있어서는 상당한 지연이 불가피하게 일어나며, 특히, 콤프레션 행정으로부터 리바운드 행정으로의 급속 귀환이 이루어지는 경우, 그러한 지연은 더욱 커지게 된다. 상기 지연에 의해 콤프레션 챔버(C)에는 흔히 "래그"라 칭해지는 현상이 야기되며, 이러한 "래그" 현상은 콤프레션 챔버(C) 내에 캐비테이션(cavitation)을 야기하고 또한 이어지는 콤프레션 행정 구간에서 심한 감쇄력의 왜곡을 일으킨다.

본 발명의 실시예에 따른 쇽업소버(100)는, 위와 같은 리바운드 행정에서, 레저버 챔버(P) 내의 압력이 떨어질 때, 가스탱크(170) 내의 가스챔버(172)에 저장되어 있던 고압의 가스를 레저버 챔버(P) 내로 공급하여 레저버 챔버(P) 내의 떨어진 가스 압력을 보충하도록 구성되며, 반대로, 상기 쇽업소버(100)는 콤프레션 행정에 의해 고압이 된 레저버 챔버(P)로부터 전술한 가스 공급에 의해 저압이 된 가 스챔버(172) 내로 가스를 다시 회수하도록 구성된다. 이를 위해, 상기 가스챔버(172)와 상기 레저버 챔버(P) 사이에는 양방향 유로들이 형성되며, 이 양방향 유로들은 이하 자세히 설명될 양방향 밸브들의 제 1 및 제 2 전자 밸브요소(192, 194)에 의해 선택적으로 개폐되며, 제 1 및 제 2 전자 밸브요소(192, 194)는 양방향 유로 중에서 가스챔버(172)로부터 레저버 챔버(P)에 이르는 하나의 유로와 레저버 챔버(P)로부터 가스챔버(172)로 이르는 나머지 하나의 유로를 선택하여 개방한다.

본 발명의 실시예에 따라, 상기 제 1 및 제 2 전자 밸브요소(192, 194)는 레저버 챔버(P) 내의 압력 변화에 따라 자동으로 개폐되며, 이를 위해, 본 실시예에 따른 쇽업소버(100)는, 상기 레저버 챔버(P)의 압력을 측정하는 압력센서(130)와, 상기 압력센서(130)에서 측정된 압력 정보에 따라, 상기 제 1 및 제 2 전자 밸브요소(192, 194)를 제어하는 전자제어유닛(150)을 포함한다. 상기 전자제어유닛(150)은 외통(160)의 외측면과 일체를 이루도록 설치될 수 있고 상기 외통(160)으로부터 분리된 채 차량의 차체 일측에 설치될 수도 있다. 그리고, 전자제어유닛(150)의 압력센서(130) 및/또는 제 1 및 제 2 전자 밸브요소(192, 194)에 대한 송수신 신호가 유선 신호 또는 무선 신호일 수 있다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 쇽업소버(100)의 작용을 설명하기 위한 도면들로서, 도 2는 리바운드 행정에서의 작용을 보여주고, 도 3은 콤프레션 행정에서의 작용을 보여준다.

도 2에서, 전자제어유닛(150)은, 압력센서(130)에서 측정된 레저버 챔버(P) 의 압력이 미리 정해진 기준치 이하로 떨어진 것으로 판단하여, 양방향 밸브 중 제 1 전자 밸브요소(192)를 개방하여, 가스탱크(170) 내 가스챔버(172)의 고압 가스를 레저버 챔버(P)로 공급한다. 이때, 레저버 챔버(P)는 리바운드 행정에 응하여 그 내부 압력이 떨어진 상태이므로, 제 1 전자 밸브요소(192)를 개방하는 그 자체만으로 상대적으로 고압 상태에 있는 가스챔버(172)의 가스가 상대적으로 저압 상태인 레저버 챔버(P) 내로 신속히 공급될 수 있다. 레저버 챔버(P) 내에 가스가 보충되면, 레저버 챔버(P)의 오일은 제 2 바디 밸브요소(182b)에 의해 개방된 바디밸브(180)의 제 2 바디유로를 거쳐 콤프레션 챔버(C)로 보다 신속하게 콤프레션 챔버(C)로 공급되며, 이에 따라, 오일 보상 지연에 따른 "래그" 현상은 억제될 수 있다.

도 2의 리바운드 행정에 연속하여, 도 3의 콤프레션 행정이 있는 경우, 콤프레션 챔버(C) 내의 오일은 다시 바디밸브(180)의 제 1 바디유로를 거쳐 레저버 챔버(P) 내로 회수되며, 이에 의해, 레저버 챔버(P) 내의 압력은 다시 상승한다. 전자제어유닛(150)은, 압력센서(130)에서 측정된 레저버 챔버(P)의 압력이 미리 정해진 기준치 이상이 되는 경우, 양방향 밸브 중 제 2 전자 밸브요소(194)를 개방하도록 제어한다. 이때, 상기 레저버 챔버(P)의 압력이 가스챔버(172)의 압력보다 큰 상태이므로, 제 2 전자 밸브요소(194)를 개방하는 그 자체만으로, 레저버 챔버(P)의 가스가 가스챔버(172)로 회수될 수 있다.

전술한 실시예에서, 쇽업소버(100)는 압력센서(130)와 전자제어유닛(150)을 포함하여, 그 압력센서(130)에서 측정된 레저버 챔버(P) 내의 압력 정보를 기초로 전자제어유닛(150)이 제 1 및 제 2 전자 밸브요소(192, 194)를 포함하는 양방향 밸브들을 제어하여 레저버 챔버(P)와 가스챔버(172) 사이의 양방향 유로를 개폐하는 것으로 설명되었다.

그러나, 양방향 밸브들을 구성하는 제 1 및 제 2 전자 밸브요소(192, 194)를 가스 압력의 변화에 의해 스스로 개방되는 제 1 및 제 2 체크밸브로 구성함으로써, 상기 압력센서(130)와 전자제어유닛(150)을 이용하는 것을 생략할 수 있으며, 이 또한, 본 발명의 범위 내에 있는 것이다. 다만, 정확하고 신뢰성 있는 가스챔버와 레저버 챔버 사이의 가스 공급 및 가스 회수를 위해서는 양방향 밸브들을 전자적으로 제어하는 구성이 요구되며, 상기 전자제어유닛 및 압력센서를 사용하지 않는 경우, 가스가 흐름을 허용되는 레저버 챔버와 가스챔버 사이의 압력 외에, 양방향 체크밸브를 여는데 더 필요한 가스 압력에 대한 고려가 이루어져야 할 것이다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 쇽업소버의 리바운드 행정시에, 레저버 챔버로부터 콤프레션 챔버로의 오일 흐름이 지체되는 "래그" 현상을 막아, 그 "래그" 현상으로 야기되는 콤프레션 행정에서의 감쇄력 왜곡을 억제하여줄 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 쇽업소버는, 쇽업소버의 사용기간 증가에 따른 레저버 챔 버 내 가스 소실을 보충할 수 있다는 점에서, 그 레저버 챔버 내의 가스 소실에 의한 감쇄력 왜곡 현상 또한 막아줄 수 있다.

Claims

리바운드 행정과 콤프레션 행정으로 이동하는 피스톤밸브에 의해 내통 내부가 리바운드 챔버와 콤프레션 챔버로 형성되고, 상기 내통 외측의 외통에는, 리바운드 행정에서 오일을 콤프레션 챔버로 공급하고, 콤프레션 행정에서 오일을 회수하는 레저버 챔버가 형성된 쇽업소버에 있어서,

상기 레저버 챔버와 양방향 유로들로 통해 있는 가스챔버를 갖고서 상기 외통 외측에 설치되는 가스탱크와;

상기 양방향 유로들의 개폐를 위해 설치되며, 상기 가스챔버로부터 상기 레저버 챔버로의 가스 흐름과 상기 레저버 챔버로부터 상기 가스챔버로의 가스 흐름 중 어느 하나를 선택하여 허용할 수 있게 구성된 양방향 밸브와;

상기 리바운드 행정시에 상기 가스챔버로부터 상기 레저버 챔버로의 가스 흐름을 허용하고, 상기 콤프레션 행정시에 상기 레저버 챔버로부터 상기 가스챔버로의 가스 흐름을 허용하도록, 상기 외통 또는 상기 내통 내부의 압력을 측정하도록 설치된 압력센서로부터 얻은 압력정보를 기초로, 콤프레션 행정 및 리바운드 행정에 따라, 상기 양방향 밸브를 제어하여 상기 양방향 유로들을 선택 개방하는 제어유닛을;

포함하는 것을 특징으로 하는 내압 가변식 쇽업소버.
청구항 1에 있어서, 상기 압력센서는 상기 외통 내부의 레저버 챔버 내의 압력을 측정하도록 설치된 것을 특징으로 하는 내압 가변식 쇽업소버.
리바운드 행정과 콤프레션 행정으로 이동하는 피스톤밸브에 의해 내통 내부가 리바운드 챔버와 콤프레션 챔버로 형성되고, 상기 내통 외측의 외통에는, 리바운드 행정에서 오일을 콤프레션 챔버로 공급하고, 콤프레션 행정에서 오일을 회수하는 레저버 챔버가 형성된 쇽업소버에 있어서,

상기 레저버 챔버와 양방향 유로들로 통해 있는 가스챔버를 갖고서 상기 외통 외측에 설치되는 가스탱크와;

상기 양방향 유로들의 개폐를 위해 설치되며, 상기 가스챔버로부터 상기 레저버 챔버로의 가스 흐름과 상기 레저버 챔버로부터 상기 가스챔버로의 가스 흐름 중 어느 하나를 선택하여 허용할 수 있게 구성된 체크밸브들을 포함하며,

상기 체크밸브들은, 상기 리바운드 행정시에 상기 가스챔버로부터 상기 레저버 챔버로의 가스 흐름을 허용하고, 상기 콤프레션 행정시에 상기 레저버 챔버로부터 상기 가스챔버로의 가스 흐름을 허용하는 것을 특징으로 하는 내압 가변식 쇽업소버.