KR101012711B1 - 유압 공기식 자동 펌프 스트럿 유닛 - Google Patents

유압 공기식 자동 펌프 스트럿 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내부의 레벨 조절 장치(inter level regulation)를 갖는 유압 공기식 자동 펌프 스트럿 유닛(automatic pumping, hydropneumatic strut unit)에 관한 것으로, 상기 스트럿 유닛은 특히, 차량의 경우 고압실에 배열되고 스프링(spring)처럼 작용하는 적어도 하나의 가스 패딩(gas padding)의 압력을 받고, 오일(oil)로 채워지며 속이 빈 피스톤 로드(piston rod)에 의해 지지되는 구동 피스톤(working piston)에 의해 두 개의 구동실로 나뉘는 구동 실린더(working cylinder) 및, 스프링 운동에 의해 추진되고 오일을 저압실에서 고압실과 연결된 구동실 내로 이송하는 피스톤 펌프(piston pump)를 구비하며, 상기 피스톤 펌프는 구동 실린더 내에서 구동 피스톤의 위치에 따라 폐쇄 가능한 조절 구멍을 통해 고압실과 연결되는 구동실을 저압실과 연결해준다. 이때 펌프실 및 저압실 사이에는 분리벽(parting wall)을 통과하여 연장되고 오일 레벨(oil level) 아래쪽까지 이르는 흐름 연결부(flow connection)가 제공된다. 상기 흐름 연결부는 분리벽에 배열되며, 흡입관(suction pipe)을 수용하기 위한 적어도 하나의 보어(bore)를 저압실 영역에 구비한다.
유압, 스트럿, 가스 패딩, 피스톤 로드, 흡입관, 레벨, 조절, 자동 펌프

Description

유압 공기식 자동 펌프 스트럿 유닛 {AUTOMATIC PUMPING, HYDROPNEUMATIC STRUT UNIT}
도 1은 유압 공기식 자동 펌프 스트럿 유닛의 단면도이다.
도 2는 분리벽 영역을 절단하여 확대한 도면이다.
도 3은 피스톤 로드 위쪽이 고정 위치를 갖는 스트럿 유닛을 보여주는 도면이다.
도 4는 분리벽의 다른 개별 부분을 확대한 도면이다.
도 5는 분리벽과 분리 피스톤을 개별 확대하여 도시하는 도면이다.
*도면의 부호의 설명
1: 스트럿 유닛 2: 외부관
3: 분리벽 4: 고압실
5: 저압실 6: 분리 피스톤
7: 감쇠 피스톤 8: 피스톤 로드
9: 연결 개구 10: 펌프 로드
11: 흡입관 12: 링형 리세스
13: 코킹 14: 고압 가스킷
15: 저압 가스킷 16: 실린더 관 가스킷
17: 흐름 연결부 18: 펌프 로드 리테이너
19: 보어 20: 소 직경
21: 대 직경 22: 실린더 관 가스킷
23: 원판 24: 구동 실린더
25: 펌프 로드 가스킷 26: 링 채널
27: 통로 28: 구동실
29: 구동실 30: 피스톤 로드 가이드
31: 덴트
본 발명은 내부의 레벨 조절 장치(inter level regulation)를 갖는 유압 공기식 자동 펌프 스트럿 유닛(automatic pumping, hydropneumatic strut unit)에 관한 것으로, 스트럿 유닛은 특히, 차량의 경우 고압실에 배열되고 스프링(spring)처럼 작용하는 적어도 하나의 가스 패딩(gas padding)의 압력을 받고, 오일(oil)로 채워지며 속이 빈 피스톤 로드(piston rod)에 의해 지지되는 구동 피스톤(working piston)에 의해 두 개의 구동실로 나뉘는 구동 실린더(working cylinder) 및, 스프링 운동에 의해 추진되고 오일을 저압실에서 고압실과 연결된 구동실 내로 이송하는 피스톤 펌프(piston pump)를 구비하며, 피스톤 펌프는 구동 실린더 내에서 구동 피스톤의 위치에 따라 폐쇄 가능한 조절 구멍을 통해 고압실과 연결되는 구동실을 저압실과 연결해준다. 펌프실 및 저압실 사이에는 분리벽(parting wall)을 통과하여 연장되고 오일 레벨(oil level) 아래쪽까지 이르는 흐름 연결부(flow connection)가 제공된다.
동종의 내부 레벨 조정 장치를 갖는 유압 공기식 자동 펌프 스트럿 유닛으로 이미 잘 알려져 있는 것(EP 0.033.839 A2)의 경우, 구동 실린더는 고압실에 배열되고 스프링처럼 작용하는 적어도 하나의 가스 패딩의 압력을 받는다. 이때, 속이 빈 피스톤 로드는 펌프 로드(pump rod)와 함께 피스톤 펌프를 형성하므로, 러닝 기어(running gear)에 대한 차량 구조의 스프링 운동 때문에 감쇠제(retardant)를 저압실로부터 고압실과 연결된 구동실 내로 이송한다. 이 방안에서 설명되는 스트럿 유닛은 단일관(single-tube) 형태로, 고압실은 축 방향으로 구동실 뒤쪽 외부관에 배열되고 분리 피스톤(separating piston)을 통해 감쇠제를 압력 가스와 분리한다. 고압실과 저압실은 분리벽에 의해 상호 분리되고, 분리벽은 또한 펌프 로드를 탄력 있게 유지할 수 있어야 한다. 펌프 로드를 탄력있게 유지하면 펌프의 흔들림을 줄일 수 있다. 이러한 형태에서는 흡입관이 저압실로부터 나와 분리벽을 파고 들어간 다음 다시 분리벽을 관통하여 펌프실에 이른다는 단점이 있다. 이러한 구조는 비교적 큰 외경을 필요로 하고, 외경이 더 이상 커지지 않게 하기 위해 흡입관은 분리벽에 기밀 밀착된다. 이러한 접착은 고압실의 고압 및 펌프 로드의 탄력 운동 때문에 부하가 커진다. 흡입관의 나선 형태는 전체 길이와 관련하여 특히 차가울 때 흡입 저항이 크고 그에 따라 내부 직경도 상응하게 커야 하므로, 다시 전체 스트럿 유닛의 외경 확대가 예상된다.
본 발명의 목적은 유압 공기식 자동 펌프 스트럿 유닛을 제공하여 외경을 극히 작게 함으로써, 스트럿 유닛을 교체할 필요가 있을 때 표준 제진기(standard vibration damper)로 교체할 수 있게 하는 데 있다. 뿐만 아니라 흡입관 배열은 더 이상 고압실의 내압에 의해 이루어지지 않아야 한다.
본 발명의 목적은 흐름 연결부가 분리벽에 배열되고 흡입관을 수용하기 위한 적어도 하나의 보어를 저압실 영역에 구비함으로써 달성된다.
본 발명에 의한 실시예는 흐름 연결부가 펌프실에서 시작하여 저압실에 이르기까지 분리벽에 직접 배열되며 따라서 더 이상 고압실의 고압으로부터 영향을 받지 않을 뿐만 아니라, 분리벽의 보어에 단 하나의 흡입관만 수용될 수 있다는 장점이 있다.
본 발명의 또 다른 주요 특징에 따르면, 흐름 연결부는 반경 방향으로 연장되는 적어도 하나의 보어와 축 방향으로 연결되는 적어도 하나의 보어로 구성된다.
보어로는 그 단부에 흡입관이 고정되는 스텝 보어(step bore)를 구비하는 것이 바람직하다.
또한 분리벽은 밀폐된 채 저압실 내로 돌출되어 있는 링형 돌출부(ring-shaped projection)를 구비한다. 이 경우, 분리벽은 펌프 로드가 고정될 때까지 굳은 형태를 띠며, 펌프 로드 방향에서 반경 방향으로 연장되는 보어를 구비하는 것이 바람직하다. 저압실에서 시작하여 연장되는 스텝 보어는 비교적 작은 직경으로 앞서 언급한 반경 방향 보어에 이르므로, 스텝 보어의 비교적 작은 직경으로만 인접하는 실(seal) 영역을 관통함으로써 짧게 유지되고 따라서 스로틀(throttle)이 없는 흡입관을 수용하기 위해 스텝 보어의 비교적 큰 직경을 활용할 수 있다. 이로써 외경이 작은 스트럿 유닛이 만들어진다.
본 발명의 또 다른 장점은, 피스톤 로드가 아래쪽에 배열되는 고정 위치(fitting position)일 때 흡입관의 압력이 균형을 이루고 고압실이 이러한 고정 위치에서는 부식면(corroding surface)을 갖지 않는다는 데 있다. 스트럿 유닛이 피스톤 로드가 위쪽에 배열되게 설치되면, 가스가 저압실로부터 더 이상 흡입될 수 없기 때문에 흡입관 및 외부 실(outer seal)은 더 이상 필요하지 않게 된다. 이는 가스가 분리벽 영역이 아니라 피스톤 로드 가이드(piston rod guide) 영역에 있기 때문이다.
반경 방향으로 연장되는 보어가 원주면에서 끝나는 영역이 적어도 부분적으로 선회하는 링형 리세스(ring-shaped recess)에서 끝나면서 분리벽은 간단하게 고정된다. 이때, 외부관은 리세스와 체결 성형되는 것이 바람직하다.
스텝 보어의 경우, 내경이 비교적 작은 보어 영역에 실이 배열됨으로써 확실하고도 안전한 밀폐가 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예들은 도면에 개략적으로 도시된다.
도 1에 도시된 스트럿 유닛(1)은 대체로 외부관(2)과 구동실(28 및 29)로 이루어지고, 구동실은 감쇠 피스톤(damping piston)(7)에 의해 구동 실린더(working cylinder)(24) 내에 형성된다.
고압실(4)은 구동실(28, 29) 및 감쇠제 저장기 및 고압 가스로 구성되고, 고압 가스는 분리 피스톤(separating piston)(6)에 의해 분리된다. 분리벽(3)은 저압실(5)을 고압실(4)로부터 분리시킨다.
유압 공기식 자동 펌프 스트럿 유닛(1)은 도 1에서 피스톤 로드(8)가 아래쪽에 배열되는 고정 위치에 도시된다. 즉, 피스톤 로드(8)는 휠 서스펜션(wheel suspension)과 연결되는 반면, 외부관(2)은 차량 구조와 연결된다. 저압실(5) 및 고압실(4)에 감쇠제 및 압력 가스가 장입되고, 이때 분리 피스톤(6)은 고압실(4)에서 감쇠제를 압력 가스로부터 분리시킨다. 감쇠 피스톤(7)을 지지하는 피스톤 로드(8)의 스프링을 조였다 풀었다 함으로써 감쇠제는 분리벽(3)의 연결 개구(connecting opening)(9)를 통해 밀리게 된다. 분리벽(3)에 고정되는 펌프 로드(10)는 속이 빈 피스톤 로드(8)와 연결되어, 차도의 러프(rough) 때문에 구동되는 기계적인 피스톤 펌프를 형성한다. 이때 감쇠제는 저압실(5)로부터 나와 흡입관(11)을 거쳐 고압실(4)로 펌핑(pumping)되고, 압력은 고압실(4)에서 상승하고 피스톤 로드(8)는 차량 구조의 레벨 조정(level regulation)을 위해 외부로 밀려난다. 펌핑 및 조절 메카니즘은 유럽 특허 EP 0.033.839를 통해 잘 알려져 있다.
도 2는 분리벽(3)을 확대한 도면을 도시한다. 분리벽(3)은 외부관(2) 내로 밀려들어가고 링형 리세스(12)를 통해, 예컨대 코킹(caulking)(13)을 통해 축 방향에서 안정적으로 된다. 코킹(13)은 주로 원주에 걸쳐 여러 부분에 분포되게 배열되거나, 마찬가지로 원주 전체에 결쳐 배열될 수 있다. 링형 리세스(12) 위쪽에는 고압 가스킷(high-pressure gasket)(14)이, 아래쪽에는 저압 가스킷(low-pressure gasket)(15)이 구비된다. 고압 가스킷(14)은 고압실(4)을 저압실(5)에 대해 밀폐시켜주는데, 이때 저압 가스킷(15)은 압력의 균형을 이루고 오직 압력 가스가 흡입되지 못하게 하는 기능만 한다.
분리벽의 구조 높이를 낮게 유지하기 위해, 흐름 연결부(17)는 링형 리세스(12)로부터 시작하여 펌프 로드 리테이너(pump rod retainer)(18) 내로 연장된다. 저압실(5) 방향에 구비되는 보어(19)는 비교적 작은 직경(20)을 갖고 흐름 연결부(17)에 이르고, 비교적 큰 직경(21)은 흡입관(11)의 수용을 위해 끌어당겨진다. 경계가 구분되는 실(seal)(15 및 22) 영역에는 보어(19)의 비교적 작은 직경(20)만 있으므로, 외부관(2)의 외경이 작게 실행될 수 있다.
실린더 관 가스킷(cylinder pipe gasket)(22)은 마찬가지로 고압실(4)을 저압실(5)에 대해 밀폐시켜준다. 펌프 로드(10)는 원판(disk)(23)을 통해 구동 실린더(24)와 연결된 상태로 유지된다. 펌프 로드 가스킷(25)은 고압실(4)을 저압실(5)에 대해 밀폐시켜준다. 링 채널(ring channel)(26)은 원판(23)의 통로(passage)(27)가 위치 결정된 상태로 설치할 필요가 없게 해준다. 감쇠제가 스로틀 없이 관류하기 위해, 하나 이상의 연결 개구(9)가 링 채널(26)에 이를 수 있다.
도 3에 도시된 스트럿 유닛(1)의 경우 피스톤 로드(8)가 위쪽을 향하고 있으므로, 외부관(2)은 차량의 러닝 기어(running gear)와 연결되고, 피스톤 로드(8)는 차량의 구조와 연결된다. 분리벽(3)은 다시 고압실(4)을 저압실(5)로부터 분리시키고, 이때 저압실(5)의 가스는 상부 영역에, 즉 피스톤 로드 가이드(30) 영역에 모인다. 이로써 분리벽(3)은 도 1에서 도면부호 11로 표시된 것처럼 흡입관이 아니라 오직 흐름 연결부(17)만 필요로 한다.
도 4는 분리벽(3)의 세부를 확대하여 도시한다. 여기에서 감쇠제는 오직 (흡입관이 없는) 보어(19) 및/또는 흐름 연결부(17)를 통해서만 펌프 로드(10)의 펌프실에 흡입 및/또는 역이송된다. 도 2에서 도면부호 15로 표시된 것처럼, 저압 가스킷은 이러한 고정 위치에서 생략될 수 있는데, 압력 가스가 흡입될 수 없기 때문이다.
도 5는 분리 피스톤(6)을 포함하여 분리벽(3)을 확대하여 도시한다. 여기에서는 리프팅(lifting) 활용 및/또는 압력 가스 체적의 활용을 최대로 하기 위해 가능한 한 작은 크기(X)가 중요하다. 압력 가스 체적의 활용을 가장 효율적으로 하기 위해 분리 피스톤(6)은 가스실 쪽 고압실(4) 측면에 덴트(dents)(31)를 구비한다.
본 발명은 유압 공기식 자동 펌프 스트럿 유닛을 제공하여 외경을 극히 작게 함으로써, 스트럿 유닛을 교체할 필요가 있을 때 표준 제진기(standard vibration damper)로 교체할 수 있게 한다.

Claims (7)

  1. 내부의 레벨 조절 장치를 갖는 차량용 유압 공기식 자동 펌프 스트럿 유닛으로, 상기 스트럿 유닛은, 고압실에 배열되고 스프링처럼 작용하는 가스 패딩의 압력을 받고, 오일로 채워지며 속이 빈 피스톤 로드에 의해 지지되는 구동 피스톤에 의해 두 개의 구동실로 나뉘는 구동 실린더 및, 스프링 운동에 의해 추진되고 오일을 저압실에서 고압실과 연결된 구동실 내로 이송하는 피스톤 펌프를 구비하고, 상기 피스톤 펌프는 구동 실린더 내에서 구동 피스톤의 위치에 따라 폐쇄 가능한 조절 구멍을 통해 고압실과 연결되는 구동실을 저압실과 연결해주며, 펌프실과 저압실 사이에는 분리벽을 통과하여 연장되고 오일 레벨 아래쪽까지 이르는 흐름 연결부가 제공되는 스트럿 유닛으로서,
    상기 흐름 연결부(17)는 분리벽(3)에 배열되며, 상기 흐름 연결부(17)는 반경 방향으로 연장되는 적어도 하나의 보어와, 상기 반경 방향으로 연장되는 보어와 연결된 축 방향으로 연장되는 적어도 하나의 보어(19)로 구성되고, 상기 축 방향으로 연장되는 보어(19)에는 흡입관(11)이 수용되며,
    상기 분리벽(3)은 밀폐된 상태로 저압실 내로 돌출된 링형 돌출부(ring-shaped projection)를 구비하고,
    상기 반경 방향으로 연장되는 보어는 상기 분리벽(3)의 원주면을 따라 적어도 부분적으로 연장되도록 형성된 링형 리세스(12)에서 종단되고, 외부관(2)이 상기 링형 리세스(12) 내에 체결될 수 있도록 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 스트럿 유닛.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 축 방향으로 연장되는 보어(19)는 직경이 큰 부분(21)과 직경이 작은 부분(20)을 갖는 스텝 보어(step bore)로 이루어져 있고, 흡입관(11)이 상기 직경이 큰 부분(21)에 수용되는 것을 특징으로 하는 스트럿 유닛.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제3항에 있어서,
    상기 축 방향으로 연장된 보어(19)의 직경이 작은 부분(20) 영역에는 실(seal)(15, 22)이 배치되는 것을 특징으로 하는 스트럿 유닛.
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