KR100850298B1 - 진동 댐퍼 - Google Patents

진동 댐퍼 Download PDF

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Abstract

진동 댐퍼는, 내부에서 피스톤 로드가 축방향 이동 자유도를 가지고 가이드되는 실린더를 포함하고, 상기 피스톤 로드는 고정식 제1 피스톤 및 하나 이상의 추가 피스톤을 포함하는 피스톤 장치와 상호 작용하며, 상기 피스톤 장치는 하나 이상의 복귀 스프링의 탄성력에 저항하여 축방향 이동의 자유도를 가지고 상기 피스톤 로드 상에 지지되고, 상기 실린더는 상기 고정식 피스톤에 의해 그리고 적어도 하나의 축방향으로 이동 가능한 피스톤에 의해, 피스톤의 피스톤 로드와 대면하는 측의 작동 공간, 상기 피스톤 로드의 반대쪽을 향하는 측의 작동 공간, 및 2개의 피스톤 사이의 작동 공간으로 분할되며, 밸브에는 상기 작동 공간들 사이의 연결을 제어하는 관통 개구가 구비되고, 상기 적어도 하나의 축방향으로 이동 가능한 피스톤의 축방향 이동은 유압 스토퍼에 의해 한정된다.
Figure R1020070022668
진동 댐퍼, 피스톤, 실린더, 작동 공간, 복귀 스프링, 스토퍼, 변위 슬리브

Description

진동 댐퍼 {VIBRATION DAMPER}
도 1은 피스톤 로드에 장착된 피스톤 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1에 따른 장치의 분해도이다.
본 발명은, 실린더 내에서 축방향 이동 자유도를 가지고 가이드되는 피스톤 로드, 상기 피스톤 로드에 대하여 고정부가 되도록 상기 피스톤 로드에 고정되는 제1 피스톤, 하나 이상의 복귀 스프링의 힘에 대항하여 상기 제1 피스톤에 대하여 축방향으로 이동되는 자유도를 가지고 상기 피스톤 로드에 장착되는 제2 피스톤, 및 각각의 상기 피스톤의 체크 밸브가 구비된 2개 이상의 개구부를 가지며, 상기 제1 피스톤은 상기 피스톤 로드의 반대쪽에 제1 작동 공간의 경계를 이루고, 상기 제2 피스톤은 상기 피스톤 로드와 대면하는 쪽에 제2 작동 공간의 경계를 이루며 상기 제1 피스톤과 상기 제2 피스톤 사이에 중간 작동 공간의 경계를 이루고, 각각의 상기 피스톤은 상기 작동 공간과 연결되는 유형의 진동 댐퍼에 관한 것이다.
피스톤 로드에 제1 피스톤이 고정식으로 장착되고 탄성력에 저항하여 피스톤 로드에 제2 피스톤이 축방향으로 이동되는 자유도를 가지고 장착되는, 내부에서 피 스톤이 축방향 이동 자유도를 가지고 가이드되는 실린더를 구비하는 진동 댐퍼는, 종래기술인 미국특허 제6,651,787호에 공지되어 있다. 2개의 피스톤은 실린더를, 피스톤 로드와 대면하는 쪽의 제2 피스톤 측 작동 공간, 피스톤 반대쪽의 제1 피스톤 측 작동 공간, 및 2개의 피스톤 사이의 작동 공간으로 분할한다. 밸브가 구비된 관통구는 이들 작동 공간 사이의 연결을 제어한다. 제2 피스톤은 각각의 측부에 하나 이상의 복귀 스프링을 가지며 상기 복귀 스프링의 힘에 저항하여 2개의 축 방향 중 어느 한쪽으로 이동될 수 있도록 지지된다.
이러한 진동 댐퍼 구성은 많은 유형의 차량에서 매우 안락한 주행 성향을 제공한다. 그러나, 각각의 복귀 스프링은 하나가 다른 하나의 내부에 배치되어 세트를 형성하는 2개의 스프링에 의해 형성되어서, 복귀 스프링에 의해 발생되는 힘이 너무 약한 경우가 있다.
본 발명의 목적은, 종래기술에 비해 피스톤을 매우 강한 힘으로 지지할 수 있는 특성 곡선을 가지고 축방향으로 이동 가능한 피스톤을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 축방향으로 이동 가능한 하나의 피스톤의 최소 축방향 이동이 유압 스토퍼에 의해 제한된다.
유압 스토퍼의 조절력은 복귀 스프링의 지지력에 더하여 이용 가능하며, 이 조절력은 비교적 매우 작은 공간에서 이용 가능하다.
상기 유압 스토퍼는 스토퍼 컵 쪽으로 이동 가능한 변위 슬리브에 의해 형성된다.
복귀 스프링을 위한 스프링 칼라는 축방향으로 이동 가능한 피스톤에 장착되고, 축방향으로 이동 가능한 피스톤과 반대쪽인 상기 칼라의 측부는 변위 슬리브 또는 스토퍼 컵의 형태로 구성된다.
또한, 축방향으로 이동 가능한 피스톤의 복귀 스프링을 위한 하나 이상의 스프링 칼라가 피스톤 로드에 대하여 고정식으로 장착되며, 축방향으로 이동 가능한 피스톤과 대면하는 칼라의 측부는 변위 슬리브(displacer sleeve) 또는 스토퍼 컵(stop cup)의 형태로 구성된다. 유압 스토퍼의 작용에 있어서, 변위 슬리브 및 스토퍼 컵의 위치는, 이들 구성요소 중 하나가, 서로에 대하여 축방향으로 자유로이 이동하는 2개의 스프링 칼라 중 하나에 위치되고, 다른 하나는 나머지 스프링 칼라에 위치되는 한, 어디에 위치되어도 상관없다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 스토퍼 컵의 변위 슬리브의 유효 단면은 적어도 그 스트로크의 길이를 따라 증가된다. 이러한 효과는 예를 들어 변위 슬리브를 원뿔형으로 하고 이를 통과하는 댐핑 매체가 변위 슬리브의 외측 이동 중에 스토퍼 컵 쪽으로 유동될 수 있도록 함으로써 얻어질 수 있다.
스토퍼 컵에서 음압(negative pressure)이 발생하는 것을 피하기 위해, 변위 슬리브가 스토퍼 컵으로 이동되는 깊이에 관계없이, 변위 슬리브의 측면과 스토퍼 컵의 벽 사이에는 항상 나머지 댐핑 단면이 존재한다.
특히 바람직한 유압 스토퍼의 소형 구성에 따르면, 변위 슬리브는 복귀 스프링에 의해 경계가 이루어지는 환형 공간 내부에 반경방향으로 형성된다.
스토퍼 컵의 변위 공간은 스토퍼 컵의 벽 및 피스톤 로드의 측면에 의해 반 경방향으로 경계가 형성된다. 그 결과, 스토퍼 컵은 매우 단순한 물리적 윤곽을 가질 수 있다.
복귀 스프링에서의 과도한 응력 고점을 피하기 위해, 변위 슬리브는 스토퍼 컵에 축방향으로 놓이게 되며, 복귀 스프링은 그 탄성 이동의 모두를 소진한다.
하나 이상의 구성요소, 즉 변위 슬리브 또는 스토퍼 컵이 플라스틱으로 만들어졌기 때문에 정지 소음은 일어나지 않는다.
본 발명의 여러 새로운 특징은 특허청구범위에 기재되어 있다. 본 발명의 이해를 돕기 위해, 첨부도면을 참조하여 그 장점 및 특징을 기재한 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2는 진동 댐퍼(1)의 일부분을 나타내며, 실린더(3) 내의 피스톤 로드(5)는 축방향 이동 자유도를 가지고 가이드된다. 피스톤 로드(5)는, 피스톤 로드 핀에 영구적으로 장착되는 제1 피스톤(9)을 가지는 피스톤 장치(7)와 상호 작용한다. 또한, 피스톤 장치(7)는 소정의 범위 내에서 피스톤 로드 상에서 축방향으로 이동할 수 있도록 지지되는 제2 피스톤(11)을 포함한다. 제1 피스톤(9) 및 제2 피스톤(11)은 모두 유통 채널(13, 15, 17, 19)을 가지는 구성이며, 이들 유통 채널 각각은 배출 측에 하나 이상의 밸브 디스크(21, 23, 25, 27)를 구비한다. 피스톤 장치(7)는 댐핑 매체가 충전된 실린더(3)를, 피스톤의 피스톤 로드와 대면하는 쪽의 작동 공간(22), 피스톤의 피스톤 로드와 반대쪽의 작동 공간(24), 및 2개의 피스톤(9, 11) 사이의 작동 공간(26)으로 분할한다.
축방향으로 이동 가능한 피스톤(11)은 양측에서 하나 이상의 복귀 스프링(29, 31)에 의해 사전 탄지되어, 피스톤(11)은 피스톤 로드(5)에 의한 임의의 이동이 없을 때에 시작 위치로 유지되도록 한다. 2개의 복귀 스프링(29, 31)은 양 단부가, 축방향으로 이동 가능한 피스톤(11) 상의 스프링 칼라(33, 35), 및 피스톤 로드에 대하여 고정부인 스프링 칼라(37, 39)에 대하여 지지된다.
피스톤 장치(7)는 축방향으로 이동 가능한 피스톤(11)의 2개의 이동 방향 각각에 대하여 유압 스토퍼를 갖는다. 이들 각각의 스토퍼는 스트로크 스토퍼 컵(45, 47) 쪽으로 이동할 수 있는 변위 슬리브(41, 43)에 의해 형성된다. 본 실시예에서, 변위 슬리브(41, 43)는 복귀 스프링을 위한 각각의 스프링 칼라(33, 35), 즉 칼라의 피스톤(11) 반대쪽을 향하는 측에 형성된다. 스토퍼 컵(45, 47)은 피스톤 로드에 대하여 고정부인 각각의 스프링 칼라(37, 39)에 영구적으로 장착된다. 변위 공간(49, 51)은, 스프링 칼라의 벽(53, 55)에 의해 외측에서, 그리고 피스톤 로드(5)에 의해 내측에서 반경방향으로 경계를 이룬다.
변위 슬리브(41, 43) 및 스토퍼 컵(45, 47)은 복귀 스프링(29, 31)에 의해 경계가 이루어지는 환형 공간 내부에 위치된다. 변위 슬리브(41, 43)의 최대 유효 외경(Da)은 스토퍼 컵(45, 47)의 내경(Di)보다 작아서, 변위 슬리브(41, 43)가 스토퍼 컵(45, 47) 쪽으로 이동하는 깊이에 관계없이, 변위 슬리브의 측면과 스토퍼 컵의 벽(53, 55) 사이에는 항상 나머지 조절 단면이 남게 된다. 변위 슬리브는 원뿔 형상을 가져서, 예를 들어 적어도 그 스트로크 길이를 따라 유효 단면이 증가되도 록 한다.
변위 슬리브(41, 43)는 스토퍼 컵(45, 47) 내에 축방향으로 놓일 수 있으며, 복귀 스프링(29, 31)은 여전히 약간의 탄성 이동되어 있다. 하나 이상의 구성요소, 즉 변위 슬리브 또는 스토퍼 컵이 플라스틱으로 만들어지기 때문에 정지 소음이 발생하지 않는다.
유압 스토퍼가 없이 배치되는 피스톤의 유압식 작동이 미국특허 제6,651,787호에 기재되어 있으며, 그 전체가 본 명세서에 원용되었다.
피스톤 장치의 댐핑력 특성은, 유압 스토퍼의 결과로서, 피스톤 로드의 속도가 비교적 높아서 피스톤에 매우 높은 압력을 주는 경우에도 피스톤(11)은 여전히 축방향으로 이동할 수 있도록 변경된다. 변위 공간(49, 51) 내의 압축력은 기능적으로 평행인 복귀 스프링(29, 31)을 지지하여, 제2 피스톤(11)의 단부 포지션이 비교적 높은 피스톤 로드 속도에서만 도달되도록 하며, 따라서 최대 댐핑력 또한 이 때에만 도달된다. 피스톤 장치(7)가 반대방향으로 이동하는 경우, 변위 슬리브(41, 43)를 수반하는 축방향으로 이동 가능한 피스톤(11)은, 전술한 나머지 조절 단면이 추가의 댐핑 매체가 변위 공간(49, 51)으로 유동될 수 있도록 하기 때문에, 복귀 스프링만의 힘에 의해 중립의 시작 포지션으로 복귀될 수 있다.
본 발명은 단지 예시적인 의도의 전술한 실시예에만 한정되지 않으며 특허청구범위에 정의된 보호 범위 내에서 여러 방식으로 변형될 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래기술에 비해 피스톤을 매우 강한 힘으로 지지할 수 있는 특성 곡선을 가지고 축방향으로 이동 가능한 피스톤이 제공된다.

Claims (10)

  1. 실린더,
    상기 실린더 내에서 축방향 이동 자유도를 가지고 가이드되는 피스톤 로드,
    상기 피스톤 로드에 대하여 고정부가 되도록 상기 피스톤 로드에 고정되는 제1 피스톤,
    하나 이상의 복귀 스프링의 힘에 대항하여 상기 제1 피스톤에 대하여 축방향으로 이동되는 자유도를 가지고 상기 피스톤 로드에 장착되는 제2 피스톤,
    각각의 상기 피스톤에 형성되며, 밸브 디스크가 구비된 2개 이상의 유통 채널, 및
    상기 제1 피스톤에 대하여 하나 이상의 방향으로 상기 제2 피스톤의 이동을 제한하는 유압 스토퍼
    를 포함하고,
    상기 제1 피스톤은 상기 피스톤 로드의 반대쪽에 제1 작동 공간의 경계를 이루고, 상기 제2 피스톤은 상기 피스톤 로드와 대면하는 쪽에 제2 작동 공간의 경계를 이루며 상기 제1 피스톤과 상기 제2 피스톤 사이에 중간 작동 공간의 경계를 이루고, 상기 유통 채널은 상기 작동 공간과 연결되며,
    상기 유압 스토퍼는 변위 슬리브 및 스토퍼 컵을 포함하고, 상기 변위 슬리브는 상기 스토퍼 컵 내에 수용되어 상기 제1 피스톤에 대한 상기 제2 피스톤의 이동을 제한하며,
    상기 변위 슬리브는 상기 스토퍼 컵으로 들어감에 따라 증가하는 단면을 가짐으로써, 상기 변위 슬리브가 상기 스토퍼 컵으로 들어감에 따라 유압 유체의 조절을 증가시키는 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 피스톤에 고정되는 스프링 칼라를 더 포함하고, 상기 변위 슬리브 및 상기 스토퍼 컵 중 하나는 상기 제2 피스톤의 반대쪽을 향하는 상기 칼라의 측부에 고정되는 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤 로드에 고정되며 상기 제2 피스톤과 대면하는 스프링 칼라를 더 포함하고, 상기 변위 슬리브 및 상기 스토퍼 컵 중 하나는 상기 제2 피스톤과 대면하는 상기 칼라의 측부에 고정되는 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼 컵은 내측 벽을 갖고 상기 슬리브는 상기 내측 벽과의 사이에 댐핑 단면을 형성하는 외측면을 가지며, 상기 댐핑 단면은 상기 슬리브가 상기 컵에 들어감에 따라 나머지 댐핑 단면을 감소시키는 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복귀 스프링은, 상기 복귀 스프링과 상기 피스톤 로드 사이의 환형 공간을 한정하고, 상기 변위 슬리브는 상기 환형 공간 내부에 위치되는 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 변위 슬리브는, 상기 복귀 스프링이 그 탄성 이동을 모두 소진하기 전에 상기 스토퍼 컵 내에 축방향으로 놓이게 되는 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 변위 슬리브 및 상기 스토퍼 컵 중 하나는 플라스틱으로 만들어지는 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼 컵은, 상기 스토퍼 컵의 벽 및 상기 피스톤 로드의 측면에 의해 반경방향으로 경계를 이루게 되는 변위 공간을 가지는 것을 특징으로 하는 진동 댐퍼.
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