KR101218833B1 - 링 와셔를 갖는 솔레노이드 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량의 감쇠력 가변식 쇽업소버에 장착되어 감쇠력을 조정하는 솔레노이드 밸브로서, 더욱 상세하게는 2개의 링 와셔를 포함하되 이들 2개의 링 와셔가 임의로 조립되더라도 개구된 유로면적은 항상 일정하게 되도록 한 링 와셔를 갖는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 차량의 감쇠력 가변식 쇽업소버에 장착되어 상기 쇽업소버의 감쇠력을 조절하는 솔레노이드 밸브에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브는, 상기 쇽업소버의 감쇠력 가변에 이용되는 디스크 밸브 조립체와 배압 챔버를 포함하며, 상기 디스크 밸브 조립체는, 서로 중첩된 상태로 사용되는 제1 및 제2 링 와셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 링 와셔를 갖는 솔레노이드 밸브가 제공된다.

쇽업소버, 솔레노이드 밸브, 디스크 밸브 조립체, 링 와셔, 유로 면적

Description

링 와셔를 갖는 솔레노이드 밸브{SOLENOID VALVE OF A SHOCK ABSORBER}

도 1은 본 발명에 따른 링 와셔를 갖는 솔레노이드 밸브를 도시한 단면도,

도 2는 상기 솔레노이드 밸브의 주요부 확대 단면도,

도 3은 상기 솔레노이드 밸브에 포함되는 제1 링 와셔의 평면도,

도 4는 상기 솔레노이드 밸브에 포함되는 제2 링 와셔의 평면도,

도 5는 상기 제1 링 와셔 상에 상기 제2 링 와셔를 적층시킨 상태를 도시하는 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 솔레노이드 밸브 110 : 하우징

120 : 디스크 밸브 조립체 130 : 배압 챔버

124 : 제1 링 와셔 124a : 제1 유로 통로

124b : 제1 볼록부 125 : 제2 링 와셔

125a : 제2 유로 통로 125b : 제2 볼록부

본 발명은 차량의 감쇠력 가변식 쇽업소버에 장착되어 감쇠력을 조정하는 솔 레노이드 밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2개의 링 와셔를 포함하되 이들 2개의 링 와셔가 임의로 조립되더라도 개구된 유로면적은 항상 일정하게 되도록 한 링 와셔를 갖는 솔레노이드 밸브에 관한 것이다.

자동차가 대중화됨에 따라 소비자의 자동차에 대한 지식과 요구수준이 점차 높아지고 있으며, 자동차의 용도, 편리성, 경제성뿐만 아니라 출력, 정숙성, 승차감, 조종 안정성 등의 기능적인 성능도 자동차를 구매하는 소비자의 중요한 선택 기준이 되고 있다.

자동차는 주행중 차륜을 통하여 노면으로부터 진동이나 충격을 끊임없이 받는다. 이 때문에, 차체(혹은 프레임)와 차축(혹은 차륜 측) 사이에는 완충장치가 설치되어 충격이나 진동이 차체에 직접 전달되는 것을 막아 자동차의 승차감을 향상시키며, 차체의 불규칙한 진동을 억제함으로써 자동차의 주행 안정성을 향상시킨다. 현가장치는 위와 같은 완충장치를 포함하는 차체와 차축 사이의 연결장치를 통칭하며, 이 장치는 통상 현가 스프링, 현가 스프링의 자유 진동을 억제하여 승차감을 향상시키는 쇽업소버, 차고 조절을 위한 차고조절기(stabilizer), 고무 부싱, 컨트롤 암 등의 다양한 구성요소를 포함하고 있다.

한편, 종래에는 노면 상태, 주행 상태 등에 따라 자동차의 승차감이나 조종 안정성을 향상시키기 위한 일환으로 감쇠력 특성을 적절하게 조절할 수 있도록 한 감쇠력 가변식 쇽업소버가 개발된 바 있다. 종래의 감쇠력 가변식 쇽업소버는 통상 솔레노이드 구동 방식에 의해, 즉 솔레노이드 밸브에 의해 감쇠력 가변을 제어하는 것이 그 주류를 이룬다.

솔레노이드 밸브를 갖는 통상의 감쇠력 가변식 쇽업소버는, 솔레노이드 전류에 따라서 스풀을 이동시켜 유로를 변화시킴으로써 리바운드 감쇠력과 콤프레션 감쇠력을 증가시키거나 감소시키도록 구성된다. 예컨대, 종래의 노멀형 감쇠력 가변식 쇽업소버는 소정의 솔레노이드 전류 인가에 의해 리바운드 및 콤프레션 측의 감쇠력을 소프트(soft) 모드로 제어하고, 그보다 높은 솔레노이드 전류 인가에 의해 리바운드 및 콤프레션 측의 감쇠력을 하드 모드로 제어한다.

위와 같은 감쇠력 제어는 솔레노이드 구동에 따라 이동하는 스풀이 감쇠력 가변용 디스크 밸브 조립체의 배후에 형성된 배압 챔버(또는 파일럿 챔버)의 배압 형성 및 조절을 제어함으로써 이루어진다.

솔레노이드 밸브에 내장되어 있는 디스크 밸브 조립체는 유체에 대한 대항 및 이를 통한 감쇠력 형성 및 가변을 위해, 변형이 가능한 복수의 디스크들을 포함한다. 종래의 디스크 밸브 조립체는, 밸브 리테이너의 밸브 시트 상에 하나 이상의 디스크, 스페이서, 하나 이상의 밸브 스프링, 링 와셔 등을 포함한다.

종래의 솔레노이드 밸브에 내장된 디스크 밸브 조립체는 하나의 링 와셔만을 사용하고 있었는데, 감쇠력 특성을 개선하기 위해서 2개의 링 와셔를 중첩 사용함으로써 반력을 조절할 필요가 있다.

그러나, 2개의 링 와셔를 중첩할 경우, 링 와셔의 외주에 형성되는 유로 통로의 면적이 일정하게 유지되지 못하고, 링 와셔의 중첩 각도가 변화됨에 따라 유로 통로의 면적도 변화되는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은, 2개의 링 와셔를 중첩시켜 사용하면서도 이들 링 와셔의 외주에 형성되는 유로 통로의 전체 면적을 이들 링 와셔의 중첩 각도가 변화되는 것과 관계없이 항상 일정하게 유지할 수 있도록 한 링 와셔를 갖는 솔레노이드 밸브를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 차량의 감쇠력 가변식 쇽업소버에 장착되어 상기 쇽업소버의 감쇠력을 조절하는 솔레노이드 밸브에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브는, 상기 쇽업소버의 감쇠력 가변에 이용되는 디스크 밸브 조립체와 배압 챔버를 포함하며, 상기 디스크 밸브 조립체는, 서로 중첩된 상태로 사용되는 제1 및 제2 링 와셔를 포함하는 것을 특징으로 하는 링 와셔를 갖는 솔레노이드 밸브가 제공된다.

상기 제1 링 와셔는 서로 일정한 각도간격을 가지도록 외주 측으로 개구된 제1 유체 통로와 개구되지 않은 제1 볼록부를 가지며, 상기 제2 링 와셔는 서로 일정한 각도간격을 가지도록 외주 측으로 개구된 제2 유체 통로와 개구되지 않은 제2 볼록부를 가지는 것이 바람직하다.

상기 제1 유체 통로와 상기 제1 볼록부, 그리고 상기 제2 유체 통로와 상기 제2 볼록부는 서로 동일한 개수로 형성되며, 상기 제2 링 와셔에서의 각도간격은 상기 제1 링 와셔에서의 각도간격의 절반인 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예가 설명된다. 본 발명의 설명을 위해 도시된 도면들은 본 발명의 예시를 위한 것으로서, 도시 및 설명의 편의를 위해, 본 발명의 요지와 직접적으로 연관이 없는 구성요소에 대해서는 그 도시가 생략되었다.

도 1에는 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브를 도시한 단면도가 도시되어 있으며, 도 2에는 상기 솔레노이드 밸브의 주요부 확대 단면도가 도시되어 있다. 도 3에는 상기 솔레노이드 밸브에 포함되는 제1 링 와셔의 평면도가 도시되어 있고, 도 4에는 상기 솔레노이드 밸브에 포함되는 제2 링 와셔의 평면도가 도시되어 있다. 그리고 도 5에는 상기 제1 링 와셔 상에 상기 제2 링 와셔를 적층시킨 상태를 도시하는 평면도가 도시되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 솔레노이드 밸브(100)는 쇽업소버의 외측에 외장형으로 마련되는 것으로 예시되어 있지만, 그것만으로 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

쇽업소버는 내부 튜브(2)와 외부 튜브(4) 사이에 중간 튜브(intermediate tube; 3)를 포함하며, 미도시된 구멍들을 통해 쇽업소버의 내부 튜브(2)와 연통하는 고압 유로(2a)와 저압 유로(4a)를 갖게 된다. 본 실시예의 솔레노이드 밸브(100)는 외부 튜브(4)의 외주면 상에 결합되어 있는 하우징(110)을 구비한 채 전술한 고압 유로(2a) 및 저압 유로(4a)와 접속되어 있다.

또한, 상기 솔레노이드 밸브(100)는 쇽업소버의 감쇠력 가변에 이용되는 디스크 밸브 조립체(120)와 배압 챔버(130)를 내부에 포함한다. 이하에서 상세하게 설명되는 바와 같이, 배압 챔버(130)는 디스크 밸브 조립체(120)의 배후에서 그 디 스크 밸브 조립체(120)를 가압하는 배압을 갖도록 마련된다.

디스크 밸브 조립체(120)는 밸브 리테이너(122)의 후방에서 그 밸브 리터이너(122)에 수직으로 형성된 제1 유로(122a)를 덮도록 설치된다. 한편, 밸브 리테이너(122)는 커넥터(121)에 의해 상기 쇽업소버의 고압 유로(2a)와 접속된다. 따라서, 고압 유로(2a)로부터 커넥터(121)를 통해 유입된 고압의 유체가 제1 유로(122a)를 통과하여 디스크 밸브 조립체(120)를 향해 흐르게 된다.

또한, 상기 디스크 밸브 조립체(120)는 제1 유로(122a)를 흐르는 유체에 대항하고, 그 대항하는 과정에서 뒤로 젖혀지면서 그 유체를 쇽업소버의 저압유로(4a) 측으로 회귀시키도록 작용한다. 이와 같은 작용을 통해, 디스크 밸브 조립체(120)는 쇽업소버에 대하여 가변된 감쇠력을 제공할 수 있게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 디스크 밸브 조립체(120)는, 유체에 대한 대항 및 이를 통한 감쇠력 형성 및 가변을 위해, 변형이 가능한 복수의 디스크들을 포함한다. 상기 디스크 밸브 조립체(120)는, 밸브 리테이너(122)의 환형 밸브 시트 상에 적층되는 제1 및 제2 디스크(123a, 123b)와, 상기 제1 및 제2 디스크(123a, 123b)로부터 스페이서(126)에 의해 일정간격 이격되어 적층되는 제1 및 제2 밸브 스프링(127a, 127b)과, 상기 제1 및 제2 디스크(123a, 123b)의 외주와 상기 제1 및 제2 밸브 스프링(127a, 127b)의 외주 사이에 개재되는 제1 및 제2 링 와셔(124, 125)를 포함한다.

상기 제1 및 제2 디스크(123a, 123b) 중에서 밸브 리테이너(122)의 환형 밸브 시트에 밀착되는 제1 디스크(123a)는 내주 측으로 개구된 슬릿을 가지며, 상기 제1 디스크(123a) 상에 적층되는 제2 디스크(123b)는 외주 측으로 개구된 슬릿을 가진다. 이들 제1 및 제2 디스크(123a, 123b) 사이에는 이들 제1 및 제2 디스크(123a, 123b)를 서로 완전히 분리시키는 와셔(도시생략)가 개재되어도 좋다.

또한, 상기 제1 밸브 스프링(127a)은 외주 측으로 개구된 슬릿을 가지며, 상기 제1 밸브 스프링(127a) 상에 적층되는 하나 이상의 제2 밸브 스프링(127b)은 슬릿을 가지지 않는다.

상기 제1 링 와셔(124)는 외주 측으로 개구된 제1 유체 통로(124a)를 가지며, 상기 제2 링 와셔(125) 역시 외주 측으로 개구된 제2 유체 통로(125a)를 가진다.

배압 챔버(130)는 솔레노이드 구동부(140)의 구동에 따라 자체 압력이 가변되도록 마련되어, 상기 디스크 밸브 조립체(120)의 배후에서 그 디스크 밸브 조립체(120)에 대한 소정의 배압을 형성한다. 배압 챔버(130) 내 압력 변화, 즉, 디스크 밸브 조립체(120)에 대한 배압의 변화는 디스크 밸브 조립체(120)가 제1 유로(122a)를 통과하는 유체에 대항하는 대항력을 가변시키고, 이에 따라 쇽업소버에 가변된 감쇠력을 제공할 수 있다.

솔레노이드 구동부(140)는 솔레노이드(141)의 전류값에 따라 전후로 이동하는 가압로드(142)를 포함한다. 예를 들어, 가압로드(142)는 상대적으로 낮은 전류값(예컨대, 0.3A)의 인가에 의해 소프트 모드(soft mode)의 감쇠력을 발생시키는 위치로 이동하며, 상대적으로 높은 전류값(예컨대, 1.3A)의 인가에 의해 하드 모드(hard mode)의 감쇠력을 발생시키도록 위치로 이동하도록 구성될 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 솔레노이드 밸브(100)는 가압로드(142)와 동일 축선 상에 배치된 채 그 가압로드(142)와 연동하여 직선운동하는 스풀(150)을 포함한다. 상기 스풀(150)은 스풀 가이드(160)를 따라 이동되는 것으로서, 그 일단은 가압로드(142)와 접해 있고, 그 타단은 압축스프링(155)에 의해 탄성적으로 지지된다. 따라서, 상기 스풀(150)은 가압로드(142)의 가압에 의해 전진하고 압축스프링(155)의 복원력에 의해 후퇴한다.

솔레노이드 구동에 따른 스풀(150)의 이동, 더 나아가서는 스풀(150)과 스풀 가이드(160)의 상호 작용에 의해, 디스크 밸브 조립체(120) 상류 측으로부터 배압 챔버(130)로 이어지는 배압 조절 유로의 개폐 및/또는 개폐 정도가 제어된다.

배압 조절 유로의 개폐 또는 조절을 위해, 본 실시예에 따른 스풀(150)은 스풀 가이드(160)에 형성된 접속포트(162)를 통해 디스크 밸브 조립체(120)의 상류와 연통하는 유체 유도홈(152)을 포함하며, 스풀 가이드(160)에는 이 유체 유도홈(152)으로부터 공급되는 유체를 배압 챔버(130)로 유동시키기 위한 제2 유로(164)가 형성된다. 유체 유도홈(152)과 제2 유로(164)는 스풀(150)의 이동에 의해 그 개방정도가 조절될 수 있다.

도 2에 화살표로 표시한 바와 같이, 배압 조절 유로가 개방되어 있을 때, 유체는 제2 유로(164)를 통과하여 배압 챔버(130)로 공급된 후, 계속해서 상기 제2 디스크(123b)에 형성된 슬릿과 상기 제1 밸브 스프링(127a)에 형성된 슬릿을 통과하거나 제1 및 제2 링 와셔(124, 125)의 외주에 형성된 제1 및 제2 유체 통로(124a, 125a)를 통하여 저압 유로(4a)로 공급된다.

유체가 이 유체 유도홈(152)과 제2 유로(164)를 통해 배압 챔버(130) 측으로 자유롭게 유동할 수 있는 배압 조절 유로의 개방상태에서는 배압 챔버(130) 내의 배압이 증가된다. 이와 반대로, 스풀(150)의 유체 유도홈(152)이 스풀 가이드(160)의 내벽면에 의해 막히거나 제2 유로(164)가 스풀(150)의 이동에 의해 막히면, 즉 배압 조절 유로가 폐쇄되면, 배압 챔버(130)는 디스크 밸브 조립체(120)에 대하여 실질적으로 배압을 갖지 못하게 된다.

상대적으로 높은 전류 인가에 의한 솔레노이드 구동 및 이에 따른 스풀(150)의 전진 이동에 따라 배압 조절 유로가 개방되면, 그 배압 조절 유로를 따라 흐르는 유체(도 1에서 점선 화살표로 표시됨)가 배압 챔버(130) 내로 채워지며, 그 유체는 디스크 밸브 조립체(120)에 대해 큰 배압을 형성하게 된다. 이 위치에서, 밸브 리테이너(122)의 제1 유로(122a)를 거친 유체(도 1에서 실선 화살표로 표시됨)는 큰 배압(120)이 인가되는 디스크 밸브 조립체(120)를 뒤로 젖히면서 저압 유로(4a)로 향할 수밖에 없으므로, 이 과정에서 하드 감쇠력이 발생된다.

상대적으로 낮은 솔레노이드 전류가 인가되고, 이에 의해 스풀(150)이 후퇴되면, 배압 조절 유로가 차단된다. 이 상태에서, 고압의 유체(실선 화살표로 표시됨)는 디스크 밸브 조립체(120)를 상대적으로 용이하게 밀어 젖힘과 동시에 소프트 감쇠력을 발생시키면서 저압 유로(4a)로 향한다.

도 3 및 도 4에 각각 도시한 바와 같이, 상기 제1 링 와셔(124)는 외주 측으로 개구된 제1 유체 통로(124a)를 가지며, 상기 제2 링 와셔(125) 역시 외주 측으로 개구된 제2 유체 통로(125a)를 가진다.

도 3에는 제1 유체 통로(124a)가 3개 도시되어 있고, 제1 유체 통로(124a)가 형성되지 않은 제1 볼록부(124b)가 역시 3개 도시되어 있다. 각각의 제1 유체 통로(124a)와 각각의 제1 볼록부(124b)는 서로 번갈아 형성되어 있으며 모두 동일한 각도간격을 가진다. 따라서 도 3에 예시된 제1 링 와셔(124)의 경우에는 각각의 제1 유체 통로(124a)와 각각의 제1 볼록부(124b)는 서로 60도의 각도간격을 가지도록 형성되어 있지만, 이는 예시일 뿐이며 60도 이외의 각도간격을 가지도록 형성될 수 있음은 물론이다.

다만, 60도 이외의 각도간격을 가지는 경우에도 제1 유체 통로(124a)와 제1 볼록부(124b)의 개수는 동일해야 한다.

도 4에는 제2 유체 통로(125a)가 6개 도시되어 있고, 제2 유체 통로(125a)가 형성되지 않은 제2 볼록부(125b)가 역시 6개 도시되어 있다. 각각의 제2 유체 통로(125a)와 각각의 제2 볼록부(125b)는 서로 번갈아 형성되어 있으며 모두 동일한 각도간격을 가진다. 따라서 도 4에 예시된 제2 링 와셔(125)의 경우에는 각각의 제2 유체 통로(125a)와 각각의 제2 볼록부(125b)는 서로 30도의 각도간격을 가지도록 형성되어 있지만, 이는 예시일 뿐이며 30도 이외의 각도간격을 가지도록 형성될 수 있음은 물론이다.

다만, 30도 이외의 각도간격을 가지는 경우에도 제2 유체 통로(125a)와 제2 볼록부(125b)의 개수는 동일해야 하고, 각각의 제2 유체 통로(125a)와 각각의 제2 볼록부(125b)가 가지는 각도간격(예컨대 30도)은 각각의 제1 유체 통로(124a)와 각각의 제1 볼록부(124b)가 가지는 각도간격(예컨대 60도)의 절반에 해당하는 값을 가져야 한다.

이와 같이 유체 통로와 볼록부가 동일한 개수로 형성되고 제2 링 와셔(125)에서의 각도간격이 제1 링 와셔(124)에서의 각도간격의 절반인 조건을 충족할 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 링 와셔(124)와 제2 링 와셔(125)는 임의로 중첩되더라도 전체 유로 면적은 항상 동일하게 된다.

도 5의 (a)에는 제1 링 와셔(124)의 기준선 A와 제2 링 와셔(125)의 기준선 B가 일직선 상에 있는 경우, 즉 기준선 A와 기준선 B 사이의 각도가 0도인 경우가 도시되어 있다. 이때 제1 유체 통로(124a)와 제2 유체 통로(125a)를 통해 개구되어 있는 부분의 각도를 모두 더하면 90도(= 30도×3)가 된다.

도 5의 (b)에는 제1 링 와셔(124)의 기준선 A와 제2 링 와셔(125)의 기준선 B 사이의 각도가 15도인 경우가 도시되어 있다. 이때 제1 유체 통로(124a)와 제2 유체 통로(125a)를 통해 개구되어 있는 부분의 각도를 모두 더하면 역시 90도(= 15도×6)가 된다.

또한, 도 5의 (c)에는 제1 링 와셔(124)의 기준선 A와 제2 링 와셔(125)의 기준선 B 사이의 각도가 30도인 경우가 도시되어 있다. 이때 제1 유체 통로(124a)와 제2 유체 통로(125a)를 통해 개구되어 있는 부분의 각도를 모두 더하면 역시 90도(= 30도×3)가 된다.

이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어져야 한다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 2개의 링 와셔를 중첩시켜 사용하면서도 이들 링 와셔의 외주에 형성되는 유로 통로의 전체 면적을 이들 링 와셔의 중첩 각도가 변화되는 것과 관계없이 항상 일정하게 유지할 수 있도록 한 링 와셔를 갖는 솔레노이드 밸브가 제공된다.

Claims (3)

1. 차량의 감쇠력 가변식 쇽업소버에 장착되어 상기 쇽업소버의 감쇠력을 조절하는 솔레노이드 밸브에 있어서,

   상기 솔레노이드 밸브는, 상기 쇽업소버의 감쇠력 가변에 이용되는 디스크 밸브 조립체와 배압 챔버를 포함하며,

   상기 디스크 밸브 조립체는, 서로 중첩된 상태로 사용되는 제1 및 제2 링 와셔를 포함하며,

   상기 제1 링 와셔는 서로 일정한 각도간격을 가지도록 외주 측으로 개구된 제1 유체 통로와 개구되지 않은 제1 볼록부를 가지며,

   상기 제2 링 와셔는 서로 일정한 각도간격을 가지도록 외주 측으로 개구된 제2 유체 통로와 개구되지 않은 제2 볼록부를 가지며,

   상기 제1 유체 통로와 상기 제1 볼록부, 그리고 상기 제2 유체 통로와 상기 제2 볼록부는 서로 동일한 개수로 형성되며,

   상기 제2 링 와셔에서의 각도간격은 상기 제1 링 와셔에서의 각도간격의 절반인 것을 특징으로 하는 링 와셔를 갖는 솔레노이드 밸브.
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