KR100904150B1

KR100904150B1 - 쇽업소버

Info

Publication number: KR100904150B1
Application number: KR1020070125535A
Authority: KR
Inventors: 김남호
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2007-12-05
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2009-06-24
Also published as: KR20090058779A

Abstract

본 발명은 노면의 상태에 따라 차량에 전달되는 진동을 감쇠하는 쇽업소버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피스톤 로드의 이동 변위에 따라 감쇠력이 변화하는 쇽업소버에 관한 것으로서, 승차감을 향상시키는 동시에 조정안정성을 향상시키는 쇽업소버를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 쇽업소버는 실린더와, 피스톤 로드에 연결되어 상기 실린더를 제1챔버와 제2챔버로 구획하는 피스톤 밸브를 갖는 쇽업소버에 있어서, 상기 피스톤 로드의 내부에 형성된 중공챔버와, 상기 중공챔버의 상, 하단에 형성되어 상기 제1챔버 및 상기 제2챔버와 각각 연결되는 제1오리피스 및 제2오리피스와, 상기 중공챔버에 상, 하로 이동가능하게 설치된 플로팅 피스톤과, 상기 플로팅 피스톤의 내부에 형성되어 상기 중공챔버를 상부챔버와 하부챔버로 구획하며, 상기 상부챔버 또는 하부챔버로 변형되는 가요성 유동판을 포함한다.

쇽업소버, 실린더, 피스톤 로드, 오리피스, 플로팅 피스톤, 가요성, 유동막

Description

쇽업소버 {SHOCK ABSORBER}

도 1은 종래 기술에 따른 쇽업소버의 일부를 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 쇽업소버의 일부를 확대한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 쇽업소버에 매우 낮은 감쇠력이 발생하는 작동상태도.

도 4는 본 발명에 따른 쇽업소버에 낮은 감쇠력이 발생하는 작동상태도.

도 5는 본 발명에 따른 쇽업소버에 높은 감쇠력이 발생하는 작동상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 쇽업소버 52 : 실린더

54 : 피스톤 로드 542 : 메인로드

544 : 연장부 546 : 목부

56 : 피스톤 밸브 56a : 인장오리피스

56b : 압축오리피스 58a, 58b : 디스크 밸브

60 : 중공챔버 60a : 상부챔버

60b : 하부챔버 62 : 플로팅 피스톤

64 : 관통홀 66 : 축공

68 : 가요성 유동판

본 발명은 노면의 상태에 따라 차량에 전달되는 진동을 감쇠하는 쇽업소버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피스톤 로드의 이동 변위에 따라 감쇠력이 변화하는 쇽업소버에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 주행시 차축이 노면으로 받는 충격이나 진동을 완충하여 승차감을 향상시키기 위한 완충장치가 설치되며, 이와 같은 완충장치의 하나로서 쇽업소버가 사용된다. 상기 쇽업소버는 차축과 차체 사이에 설치되며, 피스톤 로드가 이동가능하게 설치된 실린더를 포함한다. 또한, 상기 실린더의 내부에는 가스 또는 오일이 채워지며, 상기 피스톤 로드의 단부에 설치된 피스톤 밸브에 의해 상기 오일이 이동하는 과정에서 감쇠력이 발생된다.

이와 같이 일반적인 쇽업소버는 노면의 상태 또는 차량의 자세변화에 대해 일정한 감쇠력 특성을 가지는 한계가 있으며, 이에 따라 감쇠력 특성을 낮게 할 경우, 승차감을 향상시킬 수 있으나 차량의 자세를 안정적으로 유지할 수 없었고, 이와 반대로 감쇠력 특성을 높게 할 경우, 차량의 자세를 안정적으로 유지할 수 있으나 승차감이 나빠지는 바, 쇽업소버의 감쇠력 특성을 노면의 상태 또는 차량의 자세변화에 대해 조절할 수 없는 문제가 있다.

따라서, 일반적인 쇽업소버의 문제를 해결하기 위해 피스톤 로드의 변위에 따른 감쇠력 특성을 가변할 수 있는 쇽업소버가 개발되었다.

도 1은 종래 기술에 따른 쇽업소버의 일부를 도시한 단면도이다.

도 1을 참고하면, 쇽업소버(10)는 자동차의 차체에 연결되는 피스톤 로드(14)와, 바퀴와 연결된 차축에 설치된 실린더(12)를 포함하고, 상기 피스톤 로드(14)는 상기 실린더(12)에 왕복 운동 가능하게 설치된다.

또한, 상기 피스톤 로드(14)의 하단에는 상기 실린더(12) 내의 공간을 인장챔버(RC)와 압축챔버(CC)로 구획하는 피스톤 밸브(16)가 설치된다. 상기 피스톤 밸브(16)에는 인장챔버(RC)와 압축챔버(CC)를 서로 연통하는 인장오리피스(16a)와, 압축오리피스(16b)가 형성되며, 상기 인장오리피스(16a)와 상기 압축오리피스(16b)에는 유체의 유동에 따라 탄성적으로 가변되며 감쇠력을 발생하는 디스크 밸브(18a, 18b)가 설치된다.

한편, 상기 피스톤 로드(14)의 내부에는 중공챔버(20)가 형성된다. 그리고, 상기 중공챔버(20)에는 상하로 이동 가능한 플로팅 피스톤(22)이 설치되며, 상기 중공챔버(20)는 상기 플로팅 피스톤(22)에 의해 상부챔버(20a)와 하부챔버(20b)로 구획된다. 또한, 상기 중공챔버(20)는 상기 상부챔버(20a)의 상단과 상기 인장챔버(RC)를 연통하는 관통홀(24)에 의해 제1오리피스가 형성되고, 상기 하부챔버(20b)의 하단과 상기 압축챔버(CC)를 연통하는 축공(26)에 의해 제2오리피스가 형성된다.

상기 쇽업소버(10)는 상기 피스톤 로드(14)가 작은 변위에서 이동할 경우, 상기 플로팅 피스톤(22)이 상승 또는 하강하며, 이에 따라 작동유체가 상기 관통홀(24) 또는 상기 축공(26)을 통해 상기 제1오리피스 또는 제2오리피스로 유입 또 는 배출됨에 따라 감쇠력을 저하시킨다.

그러나, 종래 기술에 따른 쇽업소버(10)는 감쇠력이 저하되는 구간이 작은 변위 및 저속에서만 가능하며, 상기 중공챔버(20)의 크기가 제한됨에 따라 플로팅 피스톤(22)이 이동할 수 있는 거리가 제한되는바, 감쇠력의 저하시키는 효과가 크지 않다. 또한, 상기 감쇠력을 저하시키는 효과를 증대하기 위해 상기 중공챔버(20)의 크기를 크게 할 경우, 제조비용이 증가되며, 상기 피스톤 로드(14)의 내구성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 피스톤 로드의 중공챔버에 설치된 플로팅 피스톤의 구조를 개선하여 피스톤 로드가 반복적으로 이동하는 구간에서 감쇠력을 크게 낮출 수 있고, 피스톤 로드의 이동하는 변위에 따라 감쇠력의 저하를 단계적으로 할 수 있어 차량의 승차감을 향상시킬 수 있음을 물론이고, 자세제어 성능이 향상되며, 감쇠력을 저하시키는 튜닝의 자유도가 우수한 쇽업소버를 제공하는 것이다. 더불어, 종래의 쇽업소버는 플로팅 피스톤은 상, 하로 이동하는 과정에서 중공챔버의 내면과 마찰되며, 이로 인해 초기 기동시 움직임이 원활하지 못하고, 붙었다 떨어졌다 하는 현상인 스틱 슬립(Stic Slip) 현상이 발생하고 있어 승차감을 저하시키는 요인이 되고 있다. 또한, 종래의 쇽업소버는 플로팅 피스톤이 상부챔버 또는 하부챔버의 상단 또는 하단에 접촉시 소음이 발생하여 품질만족도를 떨어뜨리는 문제가 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 쇽업소버는 실린더와, 피스톤 로드에 연결되어 상기 실린더를 제1챔버와 제2챔버로 구획하는 피스톤 밸브를 갖는 쇽업소버에 있어서, 상기 피스톤 로드의 내부에 형성된 중공챔버와, 상기 중공챔버의 상, 하단에 형성되어 상기 제1챔버와 상기 중공챔버 또는 상기 중공챔버와 상기 제2챔버 사이를 각각 연결하여 유체 유동을 허용하는 제1오리피스 및 제2오리피스와, 상기 중공챔버에 상, 하로 이동가능하게 설치된 플로팅 피스톤과, 상기 플로팅 피스톤의 내부에 형성되어 상기 중공챔버를 상부챔버와 하부챔버로 구획하며, 상기 제1오리피스 또는 상기 제2오리피스를 통해 상기 상부챔버 또는 상기 하부챔버로 유출입되는 유체에 의해 변형되는 가요성 유동판을 포함한다.

여기에서, 상기 가요성 유동판은 외둘레부가 상기 플로팅 피스톤의 내측면에 설치되고, 중심을 축으로 대칭으로 형성되어 상, 하로 교번적으로 굴곡되는 굴곡부를 포함한다. 또한, 상기 가요성 유동판은 상기 플로팅 피스톤과 인접한 굴곡부는 두께가 얇고, 중심부의 굴곡부는 두께가 두껍게 형성될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 쇽업소버의 일부를 확대한 단면도이다.

본 발명에 따른 쇽업소버(50)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 자동차의 차체와 연결된 피스톤 로드(54)와, 차축에 설치된 실린더(52)를 포함한다. 상기 피스톤 로드(54)는 상기 실린더(52)에 왕복 운동 가능하게 설치되며, 그 단부에 상기 실린더(52)를 압축챔버(CC)와 인장챔버(RC)로 구획하는 피스톤 밸브(56)가 설치된다. 상기 피스톤 밸브(56)에는 인장챔버(RC)와 압축챔버(CC)를 서로 연통하는 인장오리 피스(56a)와, 압축오리피스(56b)가 형성된다. 또한, 상기 피스톤 밸브(56)의 상면과 하면에는 유체의 유동에 따라 탄성적으로 가변되며 감쇠력을 발생하는 디스크 밸브(58a, 58b)가 설치된다.

한편, 상기 피스톤 로드(54)의 내부에는 상하로 긴 원통형태로 이루어진 중공챔버(60)가 마련된다. 또한, 상기 중공챔버(60)의 상단과 하단에는 각각 인장챔버(RC)와 압축챔버(CC)와 연통하는 제1오리피스와 제2오리피스가 형성된다.

이를 위해, 상기 피스톤 로드(54)는 일반적인 쇽업소버의 피스톤 로드보다 짧게 형성된 메인로드(542)와, 상기 메인로드(542)의 단부에 설치되며 내부가 중공되고 일단이 개구된 로드 연장부(544)를 포함한다.

상기 메인로드(542)는 단부에 단차부가 형성되고, 상기 로드 연장부(544)의 개구부가 상기 메인로드(542)의 단차부에 고정 설치된다. 또한, 상기 로드 연장부(544)의 타단에는 상기 피스톤 밸브(56)를 결합할 수 있도록 작은 외경으로 단차지며 길이방향으로 연장된 목부(546)가 형성된다.

또한, 상기 중공챔버(60)는 상부에 상기 인장챔버(RC)와 연통하는 제1오리피스가 형성되며, 상기 제1오리피스는 상기 피스톤 로드(54)와 상기 중공챔버(60)의 상부를 관통하는 관통홀(64)에 의해 형성된다.

또한, 상기 중공챔버(60)의 하부에는 상기 압축챔버(CC)와 연통하는 제2오리피스가 형성된다. 여기에서, 상기 제2오리피스는 상기 로드 연장부(544)의 목부(546)를 관통하여 상기 중공챔버(60)의 하부와 상기 압축챔버(CC)를 연통하는 축공(66)에 의해 형성된다.

또한, 상기 중공챔버(60)에는 플로팅 피스톤(62)이 상하로 이동가능하게 설치된다.

여기에서 상기 플로팅 피스톤(62)은 링 형상으로 형성되어, 그 외주면이 상기 중공챔버(60)의 내측면에 맞닿은 상태로 이동하게 된다. 또한, 상기 플로팅 피스톤(62)은 외둘레부에 테프론 수지와 같이 마찰을 저감시킬 수 있는 부재로 마감되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 플로팅 피스톤(62)의 내부에는 탄성 변형이 가능한 가요성 유동판(68)이 설치된다. 상기 가요성 유동판(68)은 상기 중공챔버(60)를 상부챔버(60a)와 하부챔버(60b)로 구획하며, 상기 상부챔버(60a) 또는 하부챔버(60b)로 유, 출입되는 작동유체에 의해 다른 챔버로 변형될 수 있다.

상기 가요성 유동판(68)은 외둘레부가 상기 플로팅 피스톤(62)의 내측면에 설치되며, 바람직하게는 상기 플로팅 피스톤(62)에 몰딩되어 일체로 형성된다.

또한, 상기 가요성 유동판(68)은 고무부재와 같은 탄성재질로 이루어지며, 상기 상부챔버(60a) 또는 상기 하부챔버(60b)로 유, 출입되는 작동유체에 의해 형태가 쉽게 변형될 수 있도록 굴곡된 형태를 갖는다. 즉, 상기 가요성 유동판(68)은 중심을 축으로 대칭으로 형성되며, 상, 하로 교번적으로 굴곡되는 굴곡부를 포함한다.

상기 가요성 유동판(68)은 상기 제1오리피스 또는 상기 제2오리피스를 상기 상부챔버(60a) 또는 상기 하부챔버(60b)로 유, 출입되는 작동유체에 의해 상, 하로 변형되며, 이과정에서 상기 쇽업소버(50)에 낮은 감쇠력이 발생하다.

여기에서, 상기 가요성 유동판(68)은 굴곡부의 위치에 따라 두께를 얇게 하여 원상태로 복원되는 특성을 향상시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 가요성 유동판(68)은 상기 플로팅 피스톤(62)과 인접한 부분에 상측으로 볼록하게 굴곡부가 형성되고, 중앙부는 하측으로 볼록한 굴곡부로 이루어진다. 그리고, 상기 가요성 유동판(68)은 상기 플로팅 피스톤(62)과 인접한 굴곡부는 두께가 얇고, 중심부의 굴곡부는 두께가 두껍게 형성된다.

따라서, 상기 가요성 유동판(68)은 각 굴곡부의 탄성력 차이에 의해 원형의 형태로 그 형태가 쉽게 복귀될 수 있다.

전술된 바와 같이 구성된 본 발명의 쇽업소버의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 쇽업소버(50)에 매우 낮은 감쇠력이 발생하는 작동상태도인 도 3을 참고하면, 상기 피스톤 로드(54)의 이동 변위가 작을 경우, 플로팅 피스톤(62)은 L1의 구간내에서 미동한다. 이때, 상기 중공챔버(60)로는 제1오리피스 또는 제2오리피스 중 어느 한 쪽을 통해 작동유체가 유입되고, 다른 한 쪽으로는 작동유체가 배출된다.

즉, 상기 쇽업소버(50)의 피스톤 로드(54)가 인장행정시, 즉 상승할 경우, 상기 인장챔버(RC) 내의 작동유체가 상기 관통홀(64)에 의해 형성되는 제1오리피스를 통해 상기 상부챔버(60a)로 유입된다. 이때, 상기 플로팅 피스톤(62)의 내부에 형성된 가요성 유동판(68)이 하부챔버(60b) 쪽으로 변형되며, 상기 하부챔버(60b)측의 작동유체가 축공(66)에 의해 형성되는 제2오리피스를 통해 압축챔버(CC)로 배 출된다.

한편, 상기 쇽업소버(50)의 피스톤 로드(54)가 압축행정시, 즉 하강할 경우, 상기 압축챔버(CC) 내의 작동유체가 상기 축공(66)을 통해 상기 하부챔버(60b)로 유입된다. 이때, 상기 플로팅 피스톤(62)의 가요성 유동판(68)은 상부챔버(60a)측으로 변형된다. 그리고, 상기 상부챔버(60a)측의 작동유체는 상기 관통홀(64)을 통해 인장챔버(RC)로 배출된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 쇽업소버(50)는 상기 피스톤 로드(54)가 미세 이동할 경우, 상기 가요성 유동판(68)의 변형에 의해 상기 중공챔버(60) 내의 작동유체가 이동하는 과정에서 매우 낮은 감쇠력이 발생한다.

또한, 본 발명에 따른 쇽업소버(50)에 낮은 감쇠력이 발생하는 작동상태도인 도 4를 참고하면, 상기 피스톤 로드(54)의 이동 변위가 조금 클 경우, 상기 가요성 유동판(68)이 변형하는 동시에 상기 플로팅 피스톤(62)이 L1의 외곽과 상기 플로팅 피스톤(62)의 최대 이동구간인 L2 사이에서 이동한다.

그리고, 상기 피스톤 로드(54)의 인장행정시, 즉 상승할 경우, 상기 가요성 유동판(68)이 하측으로 변형되는 동시에 상기 플로팅 피스톤(62)이 하강한다. 이에 따라 상기 상부챔버(60a)로는 인장챔버(RC)로부터 작동유체가 공급되고, 상기 하부챔버(60b)의 작동유체는 상기 압축챔버(CC)로 배출된다.

한편, 상기 피스톤 로드(54)의 압축행정시, 즉 하강할 경우, 상기 가요성 유동판(68)이 상측으로 변형되는 동시에 상기 플로팅 피스톤(62)이 상승한다. 이에 따라 상기 하부챔버(60b)로는 압축챔버(CC)로부터 작동유체가 공급되고, 상기 상부 챔버(60a)의 작동유체는 상기 인장챔버(RC)로 배출된다.

이와 같이, 상기 쇽업소버(50)는 상기 가요성 유동판(68)의 변형 및 상기 플로팅 피스톤(62)의 이동에 의해 낮은 감쇠력이 발생한다. 이때 상기 쇽업소버(50)에 발생하는 감쇠력은 플로팅 피스톤(62)이 L1구간내에서만 이동할 때 보다는 크고, 일반적인 쇽업소버의 감쇠력 보다는 작은 감쇠력 특성이 발생한다.

또한, 본 발명에 따른 쇽업소버(50)에 높은 감쇠력이 발생하는 작동상태도인 도 5를 참고하면, 상기 피스톤 로드(54)의 이동 변위가 클 경우, 상기 플로팅 피스톤(62)이 상기 중공챔버(60)의 상단 또는 하단에 위치한 상태이며, 이에 따라 상기 플로팅 피스톤(62)은 상, 하로 이동하지 않는다. 그리고, 상기 가요성 유동판(68)은 상기 중공챔버(60)의 상단 또는 하단에 밀착된다.

이때, 상기 관통홀(64) 및 상기 축공(66)은 상기 플로팅 피스톤(62)에 의해 막혀진 상태이며 이에 따라 상기 중공챔버(60) 내로 작동유체가 유입되거나 배출되지 않는다.

따라서, 상기 쇽업소버(50)는 상기 피스톤 밸브(56)에 의해서 높은 감쇠력이 발생된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 쇽업소버(50)는 상기 피스톤 밸브(56)가 이동하는 변위량에 따라 상기 가요성 유동판(68)이 변형되거나 상기 플로팅 피스톤(62)이 이동하며 감쇠력을 저하시킬 수 있다. 또한, 상기 피스톤 로드(54)의 이동변위에 따라 상기 가요성 유동판(68) 또는 상기 플로팅 피스톤(62)이 이동하게 되며, 감쇠력 특성이 다단계로 형성된다. 이와 같이, 상기 쇽업소버(50)는 상기 피스톤 로 드(54)의 이동시 상기 가요성 유동판(68)이 변형에 의해 감쇠력을 가변하게 되므로, 초기 이동이 원활하고, 연속적으로 이동하게 되므로 붙었다 떨어졌다를 반복하는 현상인 스틱 슬립(Stic Slip)이 발생하지 않는다.

이상과 같이 본 발명에 따른 쇽업소버를 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.

전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 쇽업소버는 피스톤 로드가 작은 변위에서 이동할 경우, 가요성 유동판이 변형되며 중공챔버 내의 작동유체가 이동하도록 이루어져 감쇠력을 매우 낮게 발생시킬 수 있어 차량의 승차감을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 쇽업소버는 상기 가요성 유동판의 두께 또는 굴곡된 형상 등을 변경하여 감쇠력의 가변 정도를 제어할 수 있다. 또한, 상기 피스톤 로드의 이동시 상기 가요성 유동판이 연속적으로 변형되므로, 초기 이동이 원활하고, 이에 따라 스틱 슬립 현상의 발생을 억제할 수 있으며, 플로팅 피스톤의 접촉 소음을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 쇽업소버는 피스톤 로드의 이동변위에 따라 단계적으로 감쇠력을 가변할 수 있어 차량의 주행상태에 적합한 감쇠력을 발생시킬 수 있어 승차감을 향상시킬 수 있으며, 차량이 둔턱구간을 통과하거나 선회시 감쇠력을 높게 발생시킬 수 있어 안정적인 자세 변화가 가능해지는 이점이 있다.

Claims

실린더와, 피스톤 로드에 연결되어 상기 실린더를 제1챔버와 제2챔버로 구획하는 피스톤 밸브를 갖는 쇽업소버에 있어서,

상기 피스톤 로드의 내부에 형성된 중공챔버와,

상기 중공챔버의 상, 하단에 형성되어 상기 제1챔버와 상기 중공챔버 또는 상기 중공챔버와 상기 제2챔버 사이를 각각 연결하여 유체 유동을 허용하는 제1오리피스 및 제2오리피스와,

상기 중공챔버에 상, 하로 이동가능하게 설치된 플로팅 피스톤과,

상기 플로팅 피스톤의 내부에 형성되어 상기 중공챔버를 상부챔버와 하부챔버로 구획하며, 상기 제1오리피스 또는 상기 제2오리피스를 통해 상기 상부챔버 또는 상기 하부챔버로 유출입되는 유체에 의해 변형되는 가요성 유동판을 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버.
청구항 1에 있어서,

상기 가요성 유동판은 외둘레부가 상기 플로팅 피스톤의 내측면에 설치되고, 중심을 축으로 대칭으로 형성되어 상, 하로 교번적으로 굴곡되는 굴곡부를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 가요성 유동판은 상기 플로팅 피스톤과 인접한 굴곡부는 두께가 얇고, 중심부의 굴곡부는 두께가 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 쇽업소버.