KR100965918B1

KR100965918B1 - 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛

Info

Publication number: KR100965918B1
Application number: KR1020030029052A
Authority: KR
Inventors: 후버터베크
Original assignee: 체에프 작스 아게
Priority date: 2002-05-16
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2010-06-24
Also published as: DE10221833B4; DE10221833A1; KR20030089436A; US6871845B2; US20030213664A1; JP2003336682A; JP4217530B2

Abstract

내부 레벨 조절 장치를 갖춘 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛은 진동 완화제로 채워지고 가스 쿠션의 압력을 받는 작동 실린더 및 작동 실린더 내에 이동 가능하게 배열되는 피스톤을 구비한다. 작동 실린더를 두 개의 작동실로 나누는 피스톤은 피스톤 로드의 단부에 배열되고, 피스톤 로드의 중공실은 작동 실린더에 고정된 펌프 로드의 펌프 실린더로서 펌프를 형성하는 기능을 하며, 스프링 운동에 의해 진동 완화제가 저압실에서 고압실로 운반되어 차량 구조의 레벨이 유지된다. 이때 펌프에 의해 생성되고 피스톤 로드를 바깥쪽으로 움직이는 힘에 탄성력이 반작용한다.

스트럿, 레벨 조절, 진동 완화제, 펌프, 하이드로, 공기, 가스 쿠션, 작동실, 반작용, 탄성력

Description

자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛 {SELFPUMPING, HYDROPNEUMATIC STRUT UNIT}

도 1은 압축 스프링을 갖는 스트럿 유닛의 단면도.

도 2는 하이드로뉴매틱 스프링을 갖는 스트럿 유닛의 단면도.

* 도면의 주요 부호의 설명

1: 스트럿 유닛

2: 피스톤 로드

3: 펌프 로드

4: 유입 밸브

5: 유출 밸브

6: 저압실

7: 고압실

8: 멤브레인

9: 바이패스

10: 속도 조절 구멍

11: 피스톤

12: 펌프

13: 압축 스프링

14: 뉴매틱 스프링

15: 밸브

16: 작동 실린더

17: 작동실

18: 작동실

19: 가스 쿠션

본 발명은 진동 완화제(retardant)로 채워지고 가스 쿠션(gas cushion)의 압력을 받는 작동 실린더 및 작동 실린더 내에서 이동 가능하게 배열되는 피스톤을 구비하는 내부 레벨 조절 장치(level controller)를 갖춘 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛에 관한 것이다. 이 스트럿 유닛에서는 작동 실린더를 두 개의 작동실로 나누는 피스톤이 피스톤 로드(piston rod) 단부에 배열되고, 피스톤 로드의 중공실은 작동 실린더에 고정된 펌프 로드(pump rod)의 펌프 실린더로서 펌프를 형성하는 기능을 하며, 스프링 운동에 의해 진동 완화제가 저압실로부터 고압실로 운반되어 차량 구조의 레벨이 유지된다.

승용차에 적합하게 고안된 내부 레벨 조절 장치를 갖는 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛은 이미 잘 알려져 있다(예를 들면, DE 198 36 487 A1). 동 종의 승용차는 보통 지지 스프링(bearing spring) 및 완충 장치(shock absorber)로 구성되는 러닝 기어(running gear)를 갖는다. 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛을 사용해야 하는 경우 지지 스프링은 보다 약한 지지 스프링으로 대체되는데, 승용차의 부하 대부분을 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛이 지지하고 조절하기 때문이다. 동종의 스트럿 유닛은, 차량 구조와 차량 축 사이에서 이루어지는 상대 운동에 의해, 중공의(hollow) 피스톤 로드에 배열되는 펌프 로드와 유입 및 유출 밸브를 거쳐 진동 완화제가 저압실에서 고압실로 펌프로 보내진다. 저압실과 고압실은 부분적으로는 기름과 가스로 채워지고, 고압면에서 분리 부재(sprarative element)가 확산됨으로써 기름과 가스가 상호 분리된다. 펌프가 도로 조도(street rough) 때문에 작동될 때 고압실의 압력은 상승하고 저압실의 압력은 감소하므로, 피스톤 로드가 바깥으로 움직이기 시작한다. 차량 구조의 레벨에 도달하면 바이패스(bypass)에 의해 차량의 밖으로의 이동은 더 이상 이루어지지 않는다.

동종의 스트럿 유닛은 부하를 많이 요구하는 판 스프링(plate spring)이 있는 영업용 차량(소형 배달차 등)에 설치되지 않는다는 단점이 있다. 판 스프링이 축 유도뿐만 아니라 토크(torque)의 지지 역할도 하므로, 판 스프링은 결코 약해지지 않는다. 그렇지만 내부 레벨 조절 장치를 갖는 동종의 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛은 변화가 없는 판 스프링이 있으면 공전 상태가 대단히 커지기 때문에 함께 사용할 수 없다.

본 발명의 목적은 내부 레벨 조절 장치를 갖는 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛을 제공하여, 차량에 있는 탄성 에너지(resilence)의 기본 구성을 변경시키지 않고도 부하가 큰 판 스프링이 있는 영업용 차량 역시 소정의 레벨로 조절할 수 있게 하는 데 있다.

본 발명의 목적은 펌프에 의해 생성되고 피스톤 로드를 바깥쪽으로 움직이게 하는 힘에 탄성력(elastic force)이 반작용함으로써 달성된다.

본 발명은 차량에 있는 판 스프링 구조를 유지할 수 있기 때문에 러닝 기어를 레벨 조절 장치로 교체할 때 문제가 없다는 장점이 있다. 판 스프링이 공전 상태에 있는 차량의 충격을 대단히 감소시키기 때문에, 피스톤 로드의 연장력에 반작용하는 또 다른 탄성력이 제공되어 차량 구조를 상응하는 레벨로 끌어내릴 수 있다.

본 발명의 중요한 특징에 따르면, 탄성력을 압축 스프링이 제공하거나 뉴매틱(pneumatic) 스프링 및/또는 하이드로뉴매틱(hydropneumatic) 스프링이 제공한다. 이 경우 압축 스프링이 스트럿 유닛에 통합되거나, 가스 및 진동 완화제로 채워진 또 다른 공간을 통해 뉴매틱 스프링이 설치된다는 장점이 있다. 또한 뉴매틱 스프링 및 하부 작동실 사이의 흐름 연결부에 배열되는 밸브에 의해 인장 완화가 이루어진다.

압축 스프링의 한쪽은 스트럿 유닛에, 다른쪽은 피스톤 로드에 직접 또는 간접으로 지지되도록 배열됨으로써 구조상 또는 제조기술상 간단한 해결 방안이 마련된다. 이 경우 스프링은 스트럿 유닛 외부에 동축으로 배열되어, 피스톤 로드가 스트럿 유닛 방향으로 상응하게 실린더 형태로 연장됨으로써 외부 주변 상황의 영향을 받지 않도록 압축 스프링을 수용하는 챔버가 형성된다는 장점이 있다.

본 발명에 의한 또 다른 형태에 따르면, 벨브를 통해 조절 가능한 가스 쿠션이 탄성력을 제공한다.

바람직한 실시예들은 도면에서 개략적으로 도시된다.

도 1에 도시된 내부 레벨 조절 장치를 갖는 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛(selfpumping, hydropneumatic strut unit)(1)은 대체로 스트럿 유닛(1)의 작동 실린더(16)로 구성되고, 피스톤(11)은 피스톤 로드(2) 단부에서 슬라이딩된다. 작동 실린더(16)의 한쪽은 바닥에 의해, 다른쪽은 덮개에 의해 차단되고, 피스톤 로드(2)는 덮개에 의해 밀폐된 채 밖으로 나오다. 바닥 및 피스톤 로드(2)는 고정 부재를 갖고, 차량 구조 또는 차량 축에 고정된다(도시되지 않음). 작동 실린더(16)는 부분적으로는 기름으로, 또 부분적으로는 가스로 채워지는 저압실(6) 또는 고압실(7)과 연결된다. 작동 실린더(16)는 피스톤(11)에 의해 두 개의 작동실(17 및 18)로 구분된다. 피스톤(11) 자체에 인장 및 압력 단계를 위한 진동 완화 밸브가 구비된다.

자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛의 레벨 조절은 원래 펌프 로드(3)에 의해 이루어진다. 펌프 로드는 피스톤 로드(2)의 중공실과 함께 펌프(12)를 형성한다. 피스톤 로드(2)에 대한 펌프 로드(3)의 상대 운동에 의해 작동이 이루어지는 동안 진동 완화제는 유입 밸브(4) 및 유출 밸브(5)를 거쳐 저압실(6)로부터 하부의 작동실(18)로 운반된다. 바이패스(9)가 펌프(12)의 챔버 및 하부 작동실(18) 사이를 연결할 때까지 피스톤(11)은 바깥으로 움직인다. 이러한 레벨부터 동적 레벨(dynamic level)이 이루어지는데, 이는 펌프의 작용이 있기 때문이다. 이어서 속도 조절 구멍(10)에 도달하면 펌프(2)가 계속 바깥으로 밀리는 것이 궁극적으로 방지된다.

고압실(7)은 멤브레인(membrane)(8)에 의해 가스 쿠션(19)과 구분된다.

차량의 부하가 감소되면 피스톤(2)은 고압실(7) 내의 가스 초기 응력 때문에 우선 바깥으로 계속 밀리다가, 열린 속도 조절 구멍(10)을 통해 스트럿 유닛 내부에서 압력 균형이 이루어지고, 이어서 피스톤 로드(2)가 피스톤(11)과 함께 안쪽으로 밀리게 된다.

스트럿 유닛(1) 외부에 동축으로 배열되는 압축 스프링(13)의 한쪽 단부는 스트럿 유닛(1)의 상부 영역에, 그 하부 영역은 피스톤 로드(2)가 축 방향으로 연장되는 돌출부에 지지된다. 따라서 압축 스프링(13)은 피스톤 로드(2)를 안쪽으로 밀려고 하는 힘을 발생시키는 반면, 도로 조도가 있는 상태일 때 스트럿 유닛의 펌프(12)는 하부 및 상부 작동실(18, 17)에 스트럿 유닛의 피스톤(11)을 바깥쪽으로 밀 수 있는 힘을 이미 갖고 있다.

도 2는 원칙적으로는 도 1에 따른 스트럿 유닛을 도시하고 있으며, 하이드로뉴매틱 스프링(14)을 스프링으로 구비한다는 점이 다를 뿐이다. 하이드로뉴매틱 스프링은 피스톤(11)의 피스톤 로드쪽 링면에 압력을 가한다. 피스톤(11)에 스프링이 장착되면 진동 완화제가 저압실(6)에서 펌프(12)로 운반되고, 밸브(15d)가 열려 진동 완화제가 고압실(7)에서 상부 작동실(17)로 흐를 수 있다. 마찬가지로 스프링 장착 운동은 밸브(15a)에 의해 완화된다. 피스톤(11)이 스프링 편향(spring deflection)되면 펌프(12) 내에 있는 진동 완화제는 상부 작동실(17)로 밀리고, 밸브(15b)가 열려 밸브(15c)가 압력 완화를 떠맡는다. 피스톤(11)의 운동과 무관하게 뉴매틱 스프링(14)은 밸브(15a/15b)를 통해 하부 작동실(18)과 영구 결합된다.

본 발명은 내부 레벨 조절 장치를 갖는 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛을 제공하여, 차량에 있는 탄성 에너지(resilence)의 기본 구성을 변경시키지 않고도 부하가 큰 판 스프링이 있는 영업용 차량 역시 소정의 레벨로 조절할 수 있게 한다.

Claims

진동 완화제로 채워지고 가스 쿠션의 압력을 받는 작동 실린더 및 상기 작동 실린더 내에서 이동 가능하게 배열되는 피스톤을 구비하고, 상기 피스톤은 피스톤 로드의 단부에 배열되며, 또한 상기 작동 실린더를 두 개의 작동실로 분할하고, 상기 피스톤 로드의 중공실이 펌프를 형성하기 위해 상기 작동 실린더에 고정된 펌프 로드를 수용하는 펌프 실린더로서 기능하고, 상기 진동 완화제가 스프링 운동을 통해 저압실에서 고압실로 운반되어 차량 구조의 레벨이 유지되는 내부 레벨 조절 장치를 갖는 자동 펌프식 하이드로뉴매틱 스트럿 유닛(hydropneumatic strut unit)으로서,

상기 펌프(12)에 의해 생성된 상기 피스톤 로드(2)를 바깥쪽으로 이동시키는 힘에 대해 반대 방향으로 작용하는 탄성력을 발생시키는 장치가 설치되어 있으며, 상기 탄성력은 피스톤 운동에 의존하지 않고 지속적으로 피스톤 로드에 작용하는 것을 특징으로 하는 스트럿 유닛.
제1항에서,

압축 스프링(13)이 상기 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 하는 스트럿 유닛.
제1항에서,

뉴매틱 스프링 또는 하이드로뉴매틱 스프링이 상기 탄성력을 제공하는 것을 특징으로 하는 스트럿 유닛.
제2항에서,

상기 압축 스프링(13)의 한 쪽은 스트럿 유닛(1)에, 다른 쪽은 상기 피스톤 로드(2)로부터 연장된 부분에 의해 지지되고,

상기 압축 스프링(13)은 상기 스트럿 유닛(1) 외부에 동축으로 배열되는 것을 특징으로 하는 스트럿 유닛.
삭제
제3항에서,

상기 탄성력은 밸브(15)를 통해 조절 가능한 하이드로뉴매틱 스프링(14)이 제공하는 것을 특징으로 하는 스트럿 유닛.