KR101131050B1 - 쇽업소버 - Google Patents

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KR101131050B1
KR101131050B1 KR1020070119075A KR20070119075A KR101131050B1 KR 101131050 B1 KR101131050 B1 KR 101131050B1 KR 1020070119075 A KR1020070119075 A KR 1020070119075A KR 20070119075 A KR20070119075 A KR 20070119075A KR 101131050 B1 KR101131050 B1 KR 101131050B1
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piston
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김홍식
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주식회사 만도
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Abstract

본 발명은 노면의 상태에 따라 차량에 전달되는 진동을 감쇠하는 쇽업소버에 관한 것으로서, 피스톤 로드에 형성되는 중공챔버의 체적을 조절할 수 있도록 하여, 플로팅 피스톤이 이동하는 거리를 가변할 수 있으며, 이로 인해 주행상황에 따라 감쇠력을 가변성능을 제어할 수 있는 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 중공챔버를 상부챔버와 하부챔버로 구획하며 상, 하로 이동 가능하게 설치되는 플로팅 피스톤과, 상기 중공챔버의 상, 하부에 각각 형성되어 상기 제1챔버와 상기 상부챔버 및 상기 제2챔버와 상기 하부챔버를 각각 연결하는 제1오리피스 및 제2오리피스와, 상기 중공챔버에 상, 하로 이동가능하게 설치되어 상기 중공챔버의 체적을 조절하여 감쇠력 특성을 가변하는 체적제어부를 포함한다.
쇽업소버, 실린더, 피스톤 로드, 오리피스, 플로팅 피스톤, 액츄에이터, 체적

Description

쇽업소버 {SHOCK ABSORBER}
도 1은 종래 기술에 따른 쇽업소버의 일부를 도시한 단면도.
도 2는 종래 기술에 따른 쇽업소버의 감쇠력 선도.
도 3은 본 발명에 따른 쇽업소버의 일부를 확대한 단면도이다.
도 4 내지 6은 본 발명에 따른 쇽업소버의 체적제어부의 작동상태를 도시한 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 쇽업소버의 체적제어부의 작동상태에 따라 가변되는 감쇠력 선도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50 : 쇽업소버 52 : 실린더
54 : 피스톤 로드 542 : 메인로드
544 : 로드 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 65 : 축공
70 : 체적제어부 72 : 컨트롤 로드
74 : 액츄에이터
본 발명은 노면의 상태에 따라 차량에 전달되는 진동을 감쇠하는 쇽업소버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피스톤 로드의 이동 변위에 따라 감쇠력이 변화하며, 감쇠력이 변화되는 과정에서 소음의 발생이 감소되는 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(25)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(25)을 통해 상기 제1오리피스 또는 제2오리피스로 유입 또는 배출됨에 따라 감쇠력을 저하시킨다.
종래 기술에 따른 쇽업소버(10)의 감쇠력 선도인 도 2를 참고하면, X1선은 일반적인 쇽업소버(10)의 감쇠력 선도이고, X2선은 감쇠력 감응식 쇽업소버(10)의 감쇠력 선도이다. 이와 같이, 종래의 쇽업소버(10)는 상기 중공챔버(20)의 체적에 따라 X2선과 같은 감쇠력이 발생한다.
그러나, 종래 기술에 따른 쇽업소버(10)는 상기 중공챔버(20)의 크기가 제한됨에 따라 상기 플로팅 피스톤(22)이 이동할 수 있는 거리가 제한되는바, 감쇠력을 저하시키는 효과가 크지 않고, 그 감쇠력을 가변하는 성능이 제한적으로 사용되는 한계가 있다. 따라서, 종래의 쇽업소버(10)는 상기 중공챔버(20)의 체적에 따라 하나의 감쇠력 선도를 갖게 되며, 주행상황에 따라 감쇠력을 다르게 가변할 수 없는 제한이 있다.
본 발명은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 피스톤 로드에 형성되는 중공챔버의 체적을 조절할 수 있도록 하여, 플로팅 피스톤이 이동하는 거리를 가변할 수 있으며, 이로 인해 주행상황에 따라 감쇠력을 가변성능을 제어할 수 있는 쇽업소버를 제공하는 것이다.
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 중공챔버를 상부챔버와 하부챔버로 구획하며 상, 하로 이동 가능하게 설치되는 플로팅 피스톤과, 상기 중공챔버의 상, 하부에 각각 형성되어 상기 제1챔버와 상기 상부챔버 및 상기 제2챔버와 상기 하부챔버를 각각 연결하는 제1오리피스 및 제2오리피스와, 상기 중공챔버에 상, 하로 이동가능하게 설치되어 상기 중공챔버의 체적을 조절하여 감쇠력 특성을 가변하는 체적제어부를 포함한다.
여기에서, 상기 체적제어부는 상기 체적제어부는 상기 피스톤 로드의 중심부를 관통하여 설치되며 일단이 상기 중공챔버에 위치되어 상기 플로팅 피스톤의 이동을 제한하는 컨트롤 로드와, 상기 피스톤 로드의 상부에 설치되어 상기 컨트롤 로드를 상, 하로 이동시키는 액츄에이터를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 쇽업소버의 일부를 확대한 단면도이다.
본 발명에 따른 쇽업소버(50)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 자동차의 차체와 연결되는 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 압축챔버와 인장챔버로 구획하는 피스톤 밸브(56)가 설치된다. 상기 피스톤 밸브(56)에는 인장챔버와 압축챔버를 서로 연통하는 인장오리피스(56a)와 압축오리피스(56b)가 형성된다. 또한, 상기 피스톤 밸브(56)의 상면과 하면에는 유체의 유동에 따라 탄성적으로 가변되며 감쇠력을 발생하는 다수의 디스크 밸 브(58a, 58b)가 설치된다.
한편, 상기 피스톤 로드(54)의 내부에는 상, 하로 긴 원통형태로 이루어진 중공챔버(60)가 마련된다. 또한, 상기 중공챔버(60)에는 플로팅 피스톤(62)이 상하로 이동가능하게 설치된다. 여기에서, 상기 플로팅 피스톤(62)은 외주면이 상기 중공챔버(60)의 내측면과 맞닿은 상태로 이동하며, 상기 중공챔버(60)를 상부챔버(60a)와, 하부챔버(60b)로 구획한다. 바람직하게는 상기 플로팅 피스톤(62)은 외둘레부에 테프론 수지와 같이 마찰을 저감시킬 수 있는 부재로 마감되는 것이 바람직하다.
이를 위해, 상기 피스톤 로드(54)는 일반적인 쇽업소버(50)의 피스톤 로드(54)보다 짧게 형성된 메인로드(542)와, 상기 메인로드(542)의 단부에 설치되며 내부가 중공되고 일단이 개구된 로드 연장부(544)를 포함한다.
여기에서, 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 상기 상부챔버(60a)의 상단과 상기 인장챔버(RC)를 연통하는 관통홀(64)에 의해 제1오리피스가 형성되고, 상기 하부챔버(60b)의 하부에 연결되는 목부(546)는 내부가 중공되어 상기 압축챔버(CC)와 연통하는 축공(65)에 의해 제2오리피스가 형성된다. 이와 같이, 상기 쇽업소버(50)는 상기 제1오리피스 또는 제2오리피스를 통해 상기 중공챔버(60)와 상기 인장챔버(RC) 또 는 상기 중공챔버(60)와 상기 압축챔버(CC)로 유, 출입되는 유체에 의해 상기 플로팅 피스톤(62)이 상하로 이동한다.
즉, 상기 플로팅 피스톤(62)이 상측으로 이동할 경우, 상기 중공챔버(60)의 상부챔버(60a)에 있던 유체는 상기 제1오리피스를 통해 상기 인장챔버(RC)로 배출되고, 상기 플로팅 피스톤(62)이 상측으로 이동하면서 생긴 공간에는 상기 제2오리피스를 통해 상기 압축챔버(CC) 내의 유체가 상기 중공챔버(60)의 하부챔버(60b)로 유입된다.
이와 같이, 상기 쇽업소버(50)는 상기 플로팅 피스톤(62)이 상, 하로 이동하는 과정에서 유체가 상기 피스톤 밸브(56)를 거치지 않고, 중공챔버(60)로 유입 또는 유출되는 과정에서 감쇠력이 저하된다.
한편, 상기 쇽업소버(50)는 상기 중공챔버(60)의 체적을 조절하여 감쇠력 가변 특성을 조절하기 위한 체적제어부(70)가 마련된다.
상기 체적제어부(70)는 상기 상부챔버(60a) 또는 상기 하부챔버(60b) 중 어느 하나에 설치될 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 상기 상부챔버(60a)에 설치된 실시예에 대해 설명한다. 상기 체적제어부(70)는 상기 피스톤 로드(54)의 중심부를 관통하여 설치된 컨트롤 로드(72)와, 상기 피스톤 로드(54)의 상부에 설치되어 상기 컨트롤 로드(72)를 상, 하로 이동시키는 액츄에이터(74)를 포함한다. 상기 컨트롤 로드(72)는 일단이 상기 중공챔버(60)에 위치되어 상기 플로팅 피스톤(60)의 상부와 접촉되도록 이루어진다. 이에 따라 상기 플로팅 피스톤(60)은 상기 콘컨롤 로드(72)에 의해 이동을 제한한다.
상기 액츄에이터(74)는 직진운동 또는 회전운동하도록 이루어져, 별도의 제어장치에 의해 작동이 제어되며 상기 컨트롤 로드(72)를 작동시킨다. 바람직하게는 상기 액츄에이터(74)를 제어하는 장치는 차량용 전자제어장치(Electronic Control Unit : ECU)일 수 있다.
이와 같이, 상기 체적제어부(70)는 상기 액츄에이터(74)의 작동에 의해 상기 플로팅 피스톤(62)이 이동하는 거리를 제한하게 되며, 이에 따라 상기 플로팅 피스톤(62)의 이동하는 거리가 가변되어 감쇠력이 가변되는 정도를 조절할 수 있다.
도 4 내지 6은 본 발명에 따른 쇽업소버의 체적제어부의 작동상태를 도시한 단면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 쇽업소버의 체적제어부의 작동상태에 따라 가변되는 감쇠력 선도이다.
먼저, 도 4는 쇽업소버(50)의 체적제어부(70)가 하강한 상태의 단면도이다. 여기에서 상기 플로팅 피스톤(62)의 두께는 L1이고, 상기 중공챔버(60)의 길이는 L2이 된다. 따라서, 상기 플로팅 피스톤(62)이 이동할 수 있는 행정거리 S는 L2-L1이 된다. 이에 따라 상기 쇽업소버(50)는 상기 플로팅 피스톤(62)이 상기 중공챔버(60)내에서 행정거리 S만큼 이동하는 동안의 감쇠력을 저하시키게 된다.
이때, 상기 쇽업소버(50)의 감쇠력 선도는 도 7의 Y2선도와 같이 발생된다.
도 5는 쇽업소버(50)의 체적제어부(70)에 의해 상기 중공챔버(60)가 평균적인 크기를 갖는 상태의 단면도이다. 여기에서, 상기 플로팅 피스톤(62)의 두께는 L1이고, 상기 중공챔버(60)의 길이는 L3이다. 따라서, 상기 플로팅 피스톤(62)이 이동할 수 있는 행정거리 S는 L3-L1이 된다. 이에 따라 상기 쇽업소버(50)는 상기 플로팅 피스톤(62)이 상기 중공챔버(60)내에서 행정거리 S만큼 이동하는 동안의 감쇠력을 저하시키게 된다.
여기에서, 상기 L3은 L2보다 긴 거리이며, 상기 쇽업소버(50)의 감쇠력 선도는 도 7의 Y3선도와 같이 발생된다. 이와 같이, 도 5 상태의 쇽업소버(50)의 감쇠력이 저하되는 정도는 도 4 상태의 쇽업소버(50)보다 감쇠력의 저하되는 특성보다 크게 나타난다.
또한, 도 6은 쇽업소버(50)의 체적제어부(70)가 상승한 상태의 단면도이다. 여기에서 상기 플로팅 피스톤(62)의 두께는 L1이고, 상기 중공챔버(60)의 길이는 L4가 된다. 따라서, 상기 플로팅 피스톤(62)이 이동할 수 있는 행정거리 S는 L4-L1이 된다. 이에 따라 상기 쇽업소버(50)는 상기 플로팅 피스톤(62)이 상기 중공챔버(60)내에서 행정거리 S만큼 이동하는 동안의 감쇠력을 저하시키게 된다.
여기에서, 상기 L4는 L3보다 긴 거리이며, 상기 쇽업소버(50)의 감쇠력 선도는 도 7의 Y4선도와 같이 발생된다. 이와 같이, 도 6 상태의 쇽업소버(50)의 감쇠력이 저하되는 특성은 도 5 상태의 쇽업소버(50)의 감쇠력이 저하되는 특성이 더 크게 나타난다.
한편, 도 7의 Y1은 일반적인 쇽업소버(50)의 감쇠력 특성을 나타낸 선도이다.
이와 같이, 상기 중공챔버(60)의 체적이 제어됨에 따라 상기 플로팅 피스톤(62)이 이동할 수 있는 거리는 L2, L3, L3의 순으로 증가하며, 감쇠력이 저하되는 특성 또한 Y2, Y3, Y4의 순으로 크게 나타난다.
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 로드의 중공챔버의 체적을 가변할 수 있어, 상기 플로팅 피스톤의 이동거리를 다르게 가변할 수 있고, 이에 따라 감쇠력의 가변 특성을 다르게 제어할 수 있다. 따라서, 주행 특성에 따라 감쇠력의 저하 정도를 크게 하거나 작게할 수 있어 주행상황에 따라 적절한 감쇠력이 유지되도록 할 수 있다.

Claims (2)

  1. 실린더와, 피스톤 로드에 연결되어 상기 실린더를 제1챔버와 제2챔버로 구획하는 피스톤 밸브를 갖는 쇽업소버에 있어서,
    상기 피스톤 로드의 내부에 형성된 중공챔버와,
    상기 중공챔버를 상부챔버와 하부챔버로 구획하며 상, 하로 이동 가능하게 설치되는 플로팅 피스톤과,
    상기 중공챔버의 상, 하부에 각각 형성되어 상기 제1챔버와 상기 상부챔버 및 상기 제2챔버와 상기 하부챔버를 각각 연결하는 제1오리피스 및 제2오리피스와,
    상기 중공챔버에 상, 하로 이동가능하게 설치되어 상기 중공챔버의 체적을 조절하여 감쇠력 특성을 가변하는 체적제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 체적제어부는 상기 피스톤 로드의 중심부를 관통하여 설치되어 일단이 상기 중공챔버에 위치되어 상기 플로팅 피스톤의 이동을 제한하는 컨트롤 로드와,
    상기 피스톤 로드의 상부에 설치되어 상기 컨트롤 로드를 상, 하로 이동시키는 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버.
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