KR100895836B1 - 내부 레벨 조정 시스템을 구비하는 자동 펌프식하이드로뉴매틱 스트럿 유닛 - Google Patents

내부 레벨 조정 시스템을 구비하는 자동 펌프식하이드로뉴매틱 스트럿 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 특히 자동차용으로 내부 레벨 조정 시스템(internal level control system)을 구비하는 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛(automatic-pumping hydropneumatic strut unit)에 관한 것이다. 상기 스트럿 유닛은 고압실에 배열되고 스프링으로 작용하는 적어도 하나의 가스 패딩(gas padding)의 압력을 받으며 감쇠 매체(retardant)로 채워지는 구동 실린더를 구비하고, 상기 구동 실린더는 속이 빈 피스톤 로드(piston rod)에 의해 지지되는 구동 피스톤을 통해 두 개의 구동실로 구분된다. 상기 스트럿 유닛은 또한 스프링의 운동에 의해 구동되고 상기 감쇠 매체를 저압실로부터 고압실과 연결된 구동실로 운송하는 피스톤 펌프(piston pump)를 구비하고, 상기 피스톤 펌프의 펌프 실린더는 속이 빈 피스톤 로드에 의해 형성되며, 상기 구동 실린더에 고정되고 앞쪽 단부에 풋 밸브(foot valve)를 지지하는 속이 빈 펌프 로드가 상기 피스톤 로드에 침지되고, 상기 펌프 로드의 보어(bore)는 저압실과 연결된다. 이외에도 상기 스트럿 유닛은 구동 실린더 내에 있는 구동 피스톤의 위치에 따라 폐쇄될 수 있는 속도 조절 구멍(speed regulating opening)을 구비하고, 상기 속도 조절 구멍은 고압실과 연결된 구동실을 저압실로 통하는 속도 조절 채널(speed regulating channel)과 연결시킨다. 이때 적어도 하나의 체크 밸브(check valve)를 통해 감쇠 매체가 한 방향으로 구동 피스톤을 관류하고, 구동실로부터 하나의 채널이 조정 가능한 감쇠 밸브(damping valve) 쪽으로 연장되며, 조정 가능한 상기 감쇠 밸브는 고압실 및 저압실의 압력으로 구동되는 조절 부재(adjusting element)를 구비한다.
내부 레벨, 자동 펌프, 스트럿 유닛, 가스 패딩, 풋 밸브, 감쇠 밸브, 속도 조절, 체크 밸브

Description

내부 레벨 조정 시스템을 구비하는 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛 {AUTOMATIC-PUMPING HYDROPNEUMATIC STRUT UNIT WITH INTERNAL LEVEL CONTROL SYSTEM}
도 1은 내부 레벨 조정 시스템 및 이에 상응하는 감쇠 밸브를 구비하는 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛의 단면도.
도 2는 상세도로서, 도 1에 도시된 조정 가능한 감쇠 밸브를 절단한 단면도.
* 도면의 주요 부호의 설명
1: 스트럿 유닛
2: 저압실 3: 고압실
4: 분리 부재(멤브레인) 5: 피스톤 로드
6: 펌프 로드 7: 체크 밸브
8: 펌프실 9: 체크 밸브
10: 구동실 11: 바이패스
12: 출구 구멍 13: 바닥 체크 밸브
14: 피스톤 체크 밸브 15: 링 채널
16: 감쇠 밸브 17: 조절 부재
18: 고압 조정실 19: 저압 조정실
20: 중간 바닥 21: 밸브
22: 스프링 23: 외부 버퍼
24a: 채널 24b: 채널
25: 스로틀 26: 내부 버퍼
27: 구동 실린더 28: 구동 피스톤
본 발명은 특히 자동차용으로 내부 레벨 조정 시스템(internal level control system)을 구비하는 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛(automatic-pumping hydropneumatic strut unit)에 관한 것이다. 상기 스트럿 유닛은 고압실에 배열되고 스프링으로 작용하는 적어도 하나의 가스 패딩(gas padding)의 압력을 받으며 감쇠 매체(retardant)로 채워지는 구동 실린더를 구비하고, 상기 구동 실린더는 속이 빈 피스톤 로드(piston rod)에 의해 지지되는 구동 피스톤을 통해 두 개의 구동실로 구분된다. 상기 스트럿 유닛은 또한 스프링 운동에 의해 구동되고 감쇠 매체를 저압실로부터 고압실과 연결된 구동실로 운송하는 피스톤 펌프(piston pump)를 구비하고, 상기 피스톤 펌프의 펌프 실린더는 속이 빈 피스톤 로드에 의해 형성되며, 구동 실린더에 고정되고 앞쪽 단부에 풋 밸브(foot valve)를 지지하는 속이 빈 펌프 로드가 상기 피스톤 로드에 침지되고, 상기 펌프 로드의 보어(bore)는 저압실과 연결된다. 이외에도 상기 스트럿 유닛은 구동 실린더 내에 있는 구동 피스톤의 위치에 따라 폐쇄될 수 있는 속도 조절 구멍(speed regulating opening)을 구비하고, 상기 속도 조절 구멍은 고압실과 연결된 구동실을 저압실로 통하는 속도 조절 채널(speed regulating channel)과 연결시킨다. 이때 적어도 하나의 체크 밸브(check valve)를 통해 감쇠 매체가 한 방향으로 구동 피스톤을 관류하고, 구동실로부터 하나의 채널이 조정 가능한 감쇠 밸브(damping valve) 쪽으로 연장된다.
잘 알려져 있는 동종의 스트럿 유닛(DE 38 16 102 C1)의 경우, 구동 실린더는 피스톤 로드에 의해 지지되는 구동 피스톤을 통해 두 개의 구동실로 나누어지고, 체크 밸브는 감쇠 매체의 흐름 진행이 같은 방향에서 이루어지도록 배열된다. 이것은 감쇠 매체가 구동 피스톤의 운동 방향과 무관하게 계속 한 방향으로 흐른다는 것을 말한다. 이때 감쇠 매체는 각각 구동실로부터 채널을 거쳐 조정 가능한 감쇠 밸브를 지나 직접 고압실로 흘러 들어가거나, 완전히 가동된 피스톤 로드의 압력비가 상응하면 다른쪽 구동실로 흘러 들어간다. 속이 빈 펌프 로드가 보어를 통해 저압실과 연결되기 때문에 동종의 형태에서는 시스템의 내부 레벨 조정 장치는 물론, 외부에서 조정 가능하고 연속으로 조정 가능한 감쇠력(damping force) 조정 장치 역시 만들어낼 수 있다.
뿐만 아니라 잘 알려져 있는 스트럿 유닛(DE 29 44 831 A1, DE-AS 23 56 802)의 경우, 구동 실린더는 피스톤 로드에 의해 지지되는 구동 피스톤을 통해 두 개의 구동실로 나누어지고, 구동 피스톤은 감쇠력을 만들기 위한 밸브를 구비한다. 이때 구동 피스톤의 운동 방향마다 상응하는 감쇠 밸브가 제공된다. 감쇠 밸브는 각각의 피스톤 속도의 영역 및/또는 부하 영역에서 특정한 소정의 감쇠력을 만드는 기능을 한다.
본 발명의 목적은 내부 레벨 조정 시스템을 구비하는 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛을 개선하여, 인장(tension) 및 압축(pressure) 단계에 있어서 추가로 부하가 늘거나 상응하게 감소할 때 감쇠(damping)를 외부 조정 장치의 도움 없이 구동 피스톤의 스트로크(stroke) 영역 전체에 걸쳐 자동으로 조절하는 데 있다.
본 발명의 목적은 조정 가능한 감쇠 밸브가, 고압실과 저압실의 압력으로 구동되는 조절 부재를 구비함으로써 달성된다.
조절 부재에 작용하는 고압실의 압력 및 저압실의 압력을 통해, 각각의 부하 상태에 상응하는 감쇠력을 얻는 것이 바람직하다. 저압실과 고압실 사이에 압력 변화가 생기면, 조절 가능한 감쇠 밸브의 조절 부재는 자동으로 새로운 상황에 적응하여, 그 설정을 변경하고, 그 결과 어느 특정 순간에 차지하고 있는 부하 상태에서의 감쇠력도 변화시킨다.
본 발명에 의한 또 다른 근본적인 특징에 따르면, 조절 부재는 적어도 한 방향에서 스프링에 의해 구동된다. 이때 조절 부재가 스프링에 의해 구동됨으로써 기본 감쇠를 달성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 형태의 경우, 감쇠 밸브는 조절 부재에 의해 조절되는 밸브를 구비한다. 여기에서는 조절 부재를 구비하는 감쇠 밸브가 플럭스 채널(flux channel)을 폐쇄하는 본래의 밸브를 구비하고, 이 밸브가 평 스프링 밸브(flat spring valve)로 형성되는 것이 유리하다. 그렇지만 예를 들면 시트 밸브(seat valve)나 헬리컬 스프링 밸브(helical spring valve)처럼 밸브의 다른 변형도 가능하며, 오직 파일럿 밸브(pilot valve)만 조절 부재와 연결될 수도 있다.
제조 기술상 바람직한 실시예의 경우 조절 부재를 상응하는 하우징 내에서 스트럿 유닛과 한 부분으로 연결하거나 별도의 부품으로 만들 수 있으면, 조절 부재는 상응하는 흐름 연결부를 통해 상기 고압실 및/또는 상기 저압실로부터 밀려나올 수 있다. 이 경우 바람직한 실시예에서는 적어도 하나의 흐름 연결부는 스로틀(throttle) 위치를 갖는다.
또 다른 특징으로는, 조절 부재가 하우징 내에 배열되는 피스톤을 구비한다는 점을 들 수 있다. 피스톤의 한쪽 전면은 저압실의 압력에 의해 구동되고, 다른쪽 전면은 고압실의 압력에 의해 구동된다.
소정의 초기 감쇠 또는 최종 감쇠를 얻기 위해, 조절 부재는 적어도 하나의 버퍼(buffer)를 구비한다.
본 발명의 바람직한 실시예들이 도면을 참조하여 설명된다.
도 1에 도시된 자동차용 레벨 조정 장치는 대개 스트럿 유닛의 구동 실린더(27)로 이루어지고, 구동 실린더 내에 있는 구동 피스톤(28)은 피스톤 로드(5)의 단부에서 슬라이딩된다. 구동 실린더(27)의 한쪽은 바닥에 의해, 다른쪽은 뚜껑에 의해 차단되고, 피스톤 로드(5)는 뚜껑에 의해 밀폐된 채 밖으로 나온다. 바닥은 고정부에 의해 차량 구조에 고정되고, 피스톤 로드는 고정부에 의해 차량의 축에 고정된다(도시되지 않음).
또한 스트럿 유닛(1)은 둘 다 부분적으로는 감쇠 매체 및 압력 가스로 채워지는 저압실(2) 및 고압실(3)을 구비한다. 고압실(3)은 확산(diffusion)의 이유 때문에, 압력 가스에 대해 감쇠 매체를 분리하기 위해 분리 부재(4)를 구비한다.
차량의 구동이 이루어지는 동안 피스톤 로드(5)의 스프링이 휘거나 펴짐으로써 감쇠 매체는 저압실(2)로부터 속이 빈 펌프 로드(6) 및 체크 밸브(7)에 의해 펌프실(8)로 흡입되고, 이곳으로부터 또 다른 체크 밸브(9)를 통해 구동실(10)에 공급된다. 구동실(10)이 고압실(3)과 연결되기 때문에 고압실(3)의 압력 가스는 계속 초기 응력을 유지하고, 피스톤 로드(5)는 구동 피스톤(28)과 함께 바깥쪽으로 밀린다.
도 1에 도시된 레벨 상태에 이르면, 바이패스(bypass)(11)는 피스톤 로드(7) 내지 구동 피스톤(28)을 다시 바깥쪽으로 밀지 못하게 한다. 자동차의 부하가 줄어들면 피스톤 로드(5)의 스프링이 계속 펴지고, 이로써 출구 구멍(outlet bore)(12)이 구동실(10)과 직접 통하게 되고 고압실(3) 및 저압실(2) 사이의 압력 균형이 이루어지므로 이어서 차량 구조가 다시 기울어진다. 즉 피스톤 로드(5)는 구동 피스톤(28)과 함께 구동 실린더(27)에 다시 잠기게 된다.
스트럿 유닛(1)의 감쇠는 대체로 피스톤 로드(5)의 스프링이 휘어져 바닥 체크 밸브(13)가 잠김으로써 이루어진다. 이때 피스톤 체크 밸브(14)는 열리게 된다. 피스톤 로드(5)에 의해 구동실(10)로부터 내보내지는 감쇠 매체는 링 채널(ring channel)(15)을 통과하고 감쇠 밸브(16)에 의해 유도되어 고압실(3)에 공급된다.
피스톤 로드(5)의 스프링이 펴짐으로써 피스톤 체크 밸브(14)는 잠기고 바닥 체크 밸브(13)는 열린다. 이때 감쇠 매체는 피스톤 체적에 맞추어 구동실(10)로부터 링 채널(15)을 통과하고 감쇠 밸브(16)에 의해 고압실(3)로 흘러 들어간다. 변위면(displacement surface)(피스톤 로드 면/피스톤 링 면)의 규격을 정함으로써 체적 흐름에 차이가 생길 수 있다. 체적 흐름은 같은 방향에서 감쇠 밸브(16)를 관류하지만, 장력 등급 및 압력 등급 사이에서 감쇠 팽창(damping extension)에 변화를 허용한다. 피스톤 로드(5)가 텅 비게 형성됨에도 불구하고, 전문가라면 피스톤 로드 면의 개념 속에 완전한 피스톤 로드의 횡단면이 있음을 이해할 것이다. 피스톤 링 면이라는 명칭은 피스톤 로드(5)를 향한 구동 피스톤(28)의 면을 말하며, 구동 실린더(27)의 내벽에서 시작하여 피스톤 로드(5)의 외부면에 이르기까지 평면으로 이루어진다. 피스톤 로드 면 및 피스톤 링 면의 크기가 서로 다르면, 압력 등급 및 장력 등급에서의 체적 역시 크게 차이가 나게 된다. 이것은 장력 등급 및 압력 등급 사이의 감쇠력이 감쇠 밸브(16)를 동일하게 조절할 때 크게 차이가 나게 설계될 수 있음을 의미한다. 대체로 피스톤으로 형성된 조절 부재(17)는 고압 조정실(18) 및 저압 조정실(19)을 밀폐하면서 서로 분리시키고, 이때 조절 부재(17)의 연장부는 밀폐하면서 중간 바닥(immediate bottom)(20)에 삽입되며, 중간 바닥의 다른쪽에 밸브(21)가 배열된다. 조절 부재(17) 및 중간 바닥(20) 사이에 스프링(22)이 배열되고, 스프링은 조절 부재(17)를 외부 버퍼(23)에 고정시킨다. 채널(24a)은 고압실(3)을 고압 조정실(18)과 연결하고, 채널(24b)은 저압실(2)을 저압 조정실(19)과 연결한다.
차량의 부하가 약간 추가될 때 감쇠 밸브(16)가 밀려든다면, 고압 조정실(18) 및 저압 조정실(19)의 압력 차이가 극히 미미할 뿐이므로 조절 부재(17)는 스프링(22)에 의해 외부 버퍼(23) 상에 고정된다.
자동차의 추가 부하가 증가하면 고압 조정실(18)의 압력도 증가하고, 이때 저압 조정실(19)의 압력은 동시에 내려간다. 그 결과 조절 부재(17)는 스프링(22)에 대해 경로를 조정하고 감쇠력이 상승하는데, 밸브(21)가 비교적 큰 초기 응력(prestress)으로 구동되기 때문이다. 피스톤 로드의 행정이 대단히 클 때 나타나는 압력 동요가 감쇠에 그다지 나쁜 작용을 하지 않도록, 스로틀(25)은 주로 채널(24a)에 구비된다. 그러나 스로틀은 채널(24b)이나 두 개의 채널(24a 및 24b)에서도 실행될 수 있다.
압력에 의해 구동되는 조절 부재(17)의 평면 규격을 정하거나 스프링(22)을 선택함으로써, 부하에 좌우되는 감쇠 조절의 특성이 달라질 수 있다. 감쇠 최고 값을 넘지 않아야 한다면, 조절 부재(17)는 내부 버퍼(26)에 설치될 수 있다.
도 1 및 도 2에서 플레이트 밸브(plate valve)로 형성된 밸브의 실행은 그러나 헬리컬 스프링 밸브, 다중 밸브(multiple valve) 또는 유사 밸브로도 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 내부 레벨 조정 시스템을 구비하는 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛은 장력(tension) 및 압력(pressure) 등급에 있어서 추가로 부하가 늘거나 상응하게 줄 때 감쇠(damping)를 외부에서 조정해주는 도움 없이 구동 피스톤의 스트로크(stroke) 영역 전체에 걸쳐 자동으로 조절할 수 있다.

Claims (8)

  1. 특히, 자동차용으로 내부 레벨 조정 시스템을 갖는 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛(hydropneumatic strut unit)으로서,
    고압실(3)에 배열되고 스프링으로 작용하는 적어도 하나의 가스 패딩의 압력을 받고 있는 감쇠 매체로 채워지며, 속이 빈 피스톤 로드에 의해 지지되는 구동 피스톤을 통해 두 개의 구동실로 구분되는 구동 실린더,
    상기 스프링의 운동에 의해 구동되고, 상기 감쇠 매체를 저압실(2)로부터 고압실과 연결된 구동실로 운송하며, 펌프 실린더가 상기 속이 빈 피스톤 로드에 의해 형성되고, 상기 구동 실린더에 고정되고 앞쪽 단부에 풋 밸브(foot valve)를 지지하는 속이 빈 펌프 로드가 상기 피스톤 로드에 침지되고, 상기 펌프 로드의 보어가 저압실과 연결되는 피스톤 펌프 및,
    상기 구동 실린더 내에 있는 구동 피스톤의 위치에 따라 폐쇄될 수 있고, 상기 고압실과 연결된 상기 구동실을 상기 저압실로 통하는 속도 조절 채널과 연결하며, 적어도 하나의 체크 밸브를 통해 상기 감쇠 매체가 한 방향으로 상기 구동 피스톤을 관류하고, 상기 구동실로부터 하나의 채널이 조정 가능한 감쇠 밸브(16) 쪽으로 연장되는 속도 조절 구멍
    을 포함하고,
    상기 조정 가능한 감쇠 밸브(16)는 상기 고압실(3) 및 상기 저압실(2)의 압력으로 구동되는 조절 부재(17)를 구비하며,
    상기 조절 부재(17)는 하우징에 배열된 피스톤을 구비하고, 상기 피스톤의 한쪽 전면은 상기 저압실(2)의 압력에 의해, 다른쪽 전면은 상기 고압실(3)의 압력에 의해 구동되는
    것을 특징으로 하는 스트럿 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조절 부재(17)는 적어도 한 방향으로 스프링에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 스트럿 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 감쇠 밸브(16)는 상기 조절 부재(17)에 의해 조정되는 밸브(21)를 구비하는 것을 특징으로 하는 스트럿 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밸브(21)는 헬리컬 스프링 밸브로 형성되는 것을 특징으로 하는 스트럿 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조절 부재(17)는 적어도 하나의 흐름 연결부(24)를 통해 상기 고압실(3) 또는 상기 저압실(2), 또는 상기 고압실(3) 및 상기 저압실(2)로부터 밀려나오는 것을 특징으로 하는 스트럿 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    적어도 하나의 흐름 연결부(24)는 스로틀 위치(25)를 구비하는 것을 특징으 로 하는 스트럿 유닛.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조절 부재(17)는 적어도 하나의 버퍼(23, 26)를 구비하는 것을 특징으로 하는 스트럿 유닛.
KR1020030065854A 2002-09-24 2003-09-23 내부 레벨 조정 시스템을 구비하는 자동 펌프식하이드로뉴매틱 스트럿 유닛 KR100895836B1 (ko)

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