KR101253361B1 - 완충기, 차량의 변위 감지 방법 및 차량용 변위 센서 - Google Patents

완충기, 차량의 변위 감지 방법 및 차량용 변위 센서 Download PDF

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Abstract

완충기(10)는 실린더(14)와, 상기 실린더에 결합되는 피스톤 로드(16)와, 상기 피스톤 로드(16)에 결합되는 피스톤을 포함한다. 피스톤 로드는 다수의 자기적 상 편이를 포함하도록 자기적으로 부호화된다. 상기 상 편이로 인해, 상기 피스톤 로드가 변위 센서로서 기능할 수 있도록, 실린더와 연관된 피스톤의 위치가 결정된다.

Description

완충기, 차량의 변위 감지 방법 및 차량용 변위 센서{SHOCK ABSORBER WITH INTEGRATED DISPLACEMENT SENSOR}
본 발명의 하나의 실시예는 차량용 완충기에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명의 하나의 실시예는 일체형 변위 센서를 포함하는 차량용 완충기에 관한 것이다.
다수의 차량/자동차 장비에 있어서, 입력 신호로서 차체[즉, 스프링 위 질량(sprung mass)]와 서스펜션[즉, 스프링 아래 질량(non-sprung mass)] 사이의 거리를 요구한다. 이러한 장비의 일예로는 자동식 차량 레벨링 시스템과, 반능동 및 능동 서스펜션 시스템과, 고휘도 방전 헤드라이트용 레벨링 시스템이 포함된다.
공지된 장비에 있어서, 입력 신호는 일반적으로 별도로 장착된 변위 센서에 의해 제공된다. 이러한 센서는 통상적으로 브래킷(bracket)으로 스프링 위 질량에 장착되며, 브래킷 및 커넥팅 로드의 수단에 의해 스프링 아래 질량에 연결된다. 이러한 센서 각각은 자체의 전용 와이어링 직기(wiring loom)에 의해 차량의 전기 시스템에 개별적으로 연결된다.
그러나 전술된 바와 같은 공지된 변위 센서는 관련된 다수의 부품, 센서 장착에 소요되는 노동력 및 차량이 제조 생산 라인을 나온 후 센서를 보정해야 하는 필요성으로 인해 가격이 높아질 수 있다.
전술한 내용에 근거하여, 절감된 수의 부품을 필요로 하고 노동력 및 보정의 필요성이 감소된 변위 센서에 대한 필요성이 제기된다.
발명의 요약
본 발명의 하나의 실시예는 실린더와, 상기 실린더에 결합되는 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드에 결합되는 피스톤을 포함하는 완충기이다. 피스톤 로드는 다수의 자기적 상 편이(magnetic phase shift)를 포함하도록 자기적으로 부호화된다. 이러한 상 편이는 실린더와 연관된 피스톤 로드의 위치가 변위 센서로서 기능할 수 있도록 결정되게 한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 완충기의 절개도,
도 2는 피스톤 로드의 형상도로서, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자기적 부호화에 대한 제조 단계를 도시하는 도면,
도 3은 피스톤 로드의 형상도로서, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자기적 부호화에 대한 제조 단계를 도시하는 도면,
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 일체형 변위 센서를 구비한 피스톤 로드의 형상도,
도 5는 피스톤 로드의 형상도로서, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자기적 부호화에 대한 제조 단계를 도시하는 도면,
도 6은 피스톤 로드와 튜브 조립체의 형상도로서, 상기 로드를 둘러싼 스테인리스 스틸 튜브의 조립체에 대한 다수의 실시예를 도시하는 도면,
도 7은 피스톤 로드와 튜브 조립체의 형상도로서, 상기 로드를 둘러싼 알루미늄 튜브의 조립체에 대한 다수의 실시예를 도시하는 도면,
도 8은 피스톤 로드와 튜브 조립체의 형상도로서, 상기 로드를 둘러싼 스테인리스 스틸 튜브의 조립체에 대한 또 다른 실시예를 도시하는 도면.
본 발명의 하나의 실시예는 자기적으로 부호화되는 피스톤 로드를 갖는 것으로 차량에 장착되는 완충기이다. 자기적으로 부호화된 피스톤 로드는 완충기 실린더와 연관되는 피스톤 로드의 위치가 결정될 수 있도록 함으로써, 차량용 완충기 내에 일체화된 변위 센서를 제공한다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 완충기(10)의 절개도이다. 완충기(10)는 피스톤(12), 실린더(14), 피스톤 로드(16) 및 오일(18)을 포함한다. 완충기(10)는 공지된 방식으로 차량의 충격을 흡수하는 기능을 수행한다.
피스톤 로드(16)는 완충기(10)가 변위 센서로서도 기능을 하도록 자기 물질(20)로 부호화된다. 피스톤 로드(16)의 부호화된 자기 물질(20)은 피스톤 로드(16)의 표면에서 국부적 물질 상 변화를 생성하게 되며, 이로써 고 투자율 및 저 투자율을 갖는 물질 상의 전이(transition)를 유발한다. 자화율에 있어서의 차이가 충분히 클 경우, 상기 전이는 공지된 자기 센서 기술에 의해 감지될 수 있으며, 피스톤 로드(16)는 완충기(10)에 일체화된 변이 센서의 일부로서 사용될 수 있다. 공지된 자기 센서 기술의 하나의 예는 "전자기적 위치 검지 기능을 갖춘 망원 장치(Dispositif telescopique avec detection electromagnetique de position)"라는 명칭으로 2004년 3월 3일자로 출원된 프랑스 특허 출원 제 04-02175 호(공개 번호 제 2 867 237 A1 호)에 개시되어 있다.
도 2는 피스톤 로드(26)의 형상도로서, 본 발명의 하나의 실시예에 따라 자기적 부호화에 대한 제조 단계를 도시한다. 하나의 실시예에서, 피스톤 로드(26)는 스테인리스 스틸로 형성된다. 다른 실시예에서, 피스톤 로드(26)는 냉간 변형 또는 그 밖의 다른 변형의 영향하에서 상 변화에 민감한 소정의 물질로 형성될 수 있다.
단계(20)에서, 홈 형상부가 피스톤 로드(26)의 표면에 밀링 가공된다. 단계(22)에서, 상기 홈의 상부가 해머링(hammering) 또는 그 밖의 다른 압축 작업에 의해 변형되어, 요구되는 국부적 상 변화를 제공한다. 마지막으로, 단계(24)에서는 상기 해머링 작업 후에, 로드의 편평화된 형상부가 요구되는 직경 및 거칠기로 평평하게 연삭된다. 결과적으로, 피스톤 로드(26)의 표면의 변형된 부분(28) 아래의 물질 상은 초기 물질 상으로서 다른 상대 투자율("μr)"을 갖게 되어, 자기적 부호화를 제공할 것이다.
도 3은 피스톤 로드(36)의 형상도로서, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자기적 부호화에 대한 제조 단계를 도시한다. 하나의 실시예에서, 피스톤 로드(36)는 스테인리스 스틸로 형성된다. 또 다른 실시예에서는, 상기 피스톤 로드(36)는 냉간 변형 또는 그 밖의 다른 유형의 변형의 영향하에서 상 변화에 민감한 소정의 다른 물질로 형성될 수 있다.
초기 로드 표면(단계 30) 상에서, 홈 형상부는 피스톤 로드(36)의 표면에서 변형되어(단계 32), 국부적인 물질 상 변화를 위해 요구되는 변형을 제공하게 된다. 단계(34)에서, 로드(36)는 요구되는 직경으로 연삭되고, 형성된 변형의 정점부를 제거하고, 자기적 형상부를 제공하게 된다. 결과적으로, 피스톤 로드(36)의 표면의 변형된 부분(38) 아래의 상 변화는 초기 물질 상으로서 다른 상대 투자율을 갖게 되어, 자기적 부호화를 제공할 것이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 일체형 변위 센서를 구비한 피스톤 로드(46)의 형상도이다. 하나의 실시예에서, 피스톤 로드(46)는 스테인리스 스틸로 형성된다. 하나의 실시예에서, 피스톤 로드(46)는 다음과 같이 제조된다. 피스톤 로드(46)의 표면 상에 마스크(42)가 장착된다. 피스톤 로드(46)의 비 마스크 부분은 적어도 MS[마르텐사이트 변태(martensitic transformation)의 개시]의 온도로 냉각된다. 물질의 국부적 냉각으로 인해, 현재의 상이 다른 상으로 변형하고 다른 투자율을 갖게 될 것이다. 피스톤 로드(46)는 추가로 연삭되어 적절한 직경 및 평평도를 갖게 된다.
도 5는 피스톤 로드(56)의 형성도로서, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 자기적 부호화에 대한 제조 단계를 도시한다. 하나의 실시예에서, 피스톤 로드(56)는 스테인리스 스틸로 형성된다.
단계(50)에서, 홈은 피스톤 로드의 표면에 제조된다. 단계(52)에서, 이러한 홈은 스프레이 충전재(spray filler material)로서 피스톤 로드 물질에 비해 현저하게 다른 상대 투자율을 갖는 물질을 사용하여, 용사(thermal spraying) 기술에 의해 충전된다. 단계(54)에서, 과도한 충전재는 연삭되어, 로드에 최종 직경 및 거칠기를 제공하게 된다. 단계(58)에서, 선택적인 최종 단계로서, 표면 처리가 로드에 추가되어, 필요한 표면 경도, 내부식성 및 내마모성을 제공하게 된다.
일체형 변위 센서를 구비한 피스톤 로드의 실시예는 스테인리스 스틸로 형성될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에 있어서, 완충기에 통상적으로 사용되는 저탄소 경질 크롬 도금된 로드가 이하 개시되는 바와 같이, 상기 로드를 둘러싼 알루미늄 또는 스테인리스 스틸의 조립체와 결합하여 사용될 수 있다.
도 6은 피스톤 로드 및 튜브 조립체의 형상도로서, 상기 로드를 둘러싼 스테인리스 스틸 튜브의 조립체에 대한 다수의 실시예를 도시한다. 먼저, 박막 스테인리스 스틸 튜브(61)가 로드 코어(63; rod core) 위에 조립된다. 상기 박막 스테인리스 스틸 튜브의 고착은 여러 상이한 방법으로, 튜브를 가열하여 상기 튜브를 스틸 코어 상에 가압 장착하는 공정(단계 60); 튜브를 스틸 코어 상에 용접하는 공정(단계 62); 또는 스틸 코어 상에 튜브를 기계적으로 고착하는 공정(단계 64)으로 실행될 수 있다. 하나의 실시예에서, 로드 코어에 튜브를 고착한 후에, 상기 조립체는 표면 거칠기를 증가시키기 위해 열처리 또는 표면 처리될 수 있다.
도 7은 피스톤 로드 및 튜브 조립체의 형상도로서, 로드를 둘러싼 알루미늄 튜브의 조립체에 대한 다수의 실시예를 도시한다. 알루미늄 박막 튜브는 필요한 표면 경도를 얻기 위해, 양극 산화 처리(anodizing)된다. 양극 산화 처리된 알루미늄 튜브(73)는 스틸 코어 로드(71) 위에 조립되고, 스템(stem) 단부측에서 고무 밀봉부(74)로 고정된다. 피스톤 포스트측에의 고착은 스틸 코어 상에 튜브를 용접하는 공정(단계 70) 및 스틸 코어 상에 튜브를 기계적으로 부착하는 공정(단계 72)을 포함하여 여러 다른 방식으로 실행될 수 있다.
도 8은 피스톤 로드 및 튜브 조립체의 형상도로서, 로드를 둘러싼 스테인리스 스틸 튜브의 조립체에 대한 하나의 실시예를 도시한다. 박막 스테인리스 스틸 튜브(80)는 스틸 금속 코어(82) 위로 활주된다. 튜브는 스틸 로드 코어에 저항 용접되는 칼라(반발 멈춤부; 84)에 의해 로드 코어 상에 위치된다. 다른 측면의 스테인리스 스틸 튜브와 스틸 코어 사이의 개구는 O링(86)에 의해 밀봉된다. 스테인리스 스틸 튜브의 고착은 상부 장착 고착, 로드 코어에 대한 스테인리스 스틸 튜브의 용접 또는 스테인리스 스틸 튜브와 로드 코어 사이의 기계적 고착에 의해 실행될 수 있다.
전술한 바와 같이, 자기적으로 부호화되는 피스톤 로드를 갖는 완충기에 대한 본 발명의 실시예는 상기 완충기가 많은 수의 부품이나, 다수의 센서 및 상기 센서가 차량에 부착된 후에 상기 센서의 보정 작업 없이도 변위 센서로서의 기능을 할 수 있도록 한다.
본 발명의 다수의 실시예가 여기에 구체적으로 설명 및/또는 도시되었다. 그러나, 본 발명의 변형예 및 개조예들이 전술한 내용에 포함되고, 본 발명이 의도한 범위 및 취지에 벗어나지 않고 첨부된 특허청구범위의 범주 내에 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims (18)

  1. 완충기(shock absober)에 있어서,
    실린더와,
    상기 실린더에 결합되는 피스톤 로드와,
    상기 피스톤 로드에 결합되는 피스톤을 포함하며,
    상기 피스톤 로드는 제 1 자기적 상의 제 1 부분과 제 2 자기적 상의 제 2 부분을 구비하며,
    상기 피스톤 로드는 상기 제 1 부분에서 기계적으로 변형된 표면을 갖고, 이러한 기계적 변형은 상기 제 2 부분에서의 상기 제 2 자기적 상과 다른 상기 제 1 자기적 상을 가지게 하며,
    상기 피스톤 로드는 스틸 코어(steel core)에 부착되는 스테인리스 스틸 튜브를 구비하며, 상기 제 1 부분 및 제 2 부분은 상기 스테인리스 스틸 튜브에 형성되어 있는
    완충기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기계적으로 변형된 표면은 해머링된 표면을 포함하는
    완충기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기계적으로 변형된 표면은 해머링되고 연삭된 표면을 포함하는
    완충기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기계적으로 변형된 표면은 압축된 표면을 포함하는
    완충기.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 차량의 변위 감지 방법에 있어서,
    완충기 피스톤 로드 상의 자기적 상 편이의 적어도 하나의 전이를 검지하는 단계와,
    상기 전이에 기초하여, 완충기 실린더 내에서의 상기 피스톤 로드의 제 1 변위를 계산하는 단계와,
    상기 제 1 변위에 기초하여, 차량의 제 2 변위를 계산하는 단계를 포함하며,
    상기 완충기 피스톤 로드는 제 1 자기적 상을 갖는 제 1 부분과, 제 2 자기적 상을 갖는 제 2 부분을 포함하며, 상기 제 1 부분은 기계적으로 변형되어 상기 제 1 자기적 상을 형성하고, 이에 의해 상기 완충기 피스톤 로드를 따라 자기적 상의 전이를 형성하고,
    상기 완충기 피스톤 로드는 스틸 코어에 부착되는 스테인리스 스틸 튜브를 구비하며, 상기 제 1 부분 및 제 2 부분은 상기 스테인리스 스틸 튜브에 형성되어 있는
    차량의 변위 감지 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 차량용 변위 센서에 있어서,
    완충기 실린더와,
    상기 실린더 내에 배치되는 피스톤 로드와,
    상기 피스톤 로드 상에 배치되는 제 1 자기적 상 부분과,
    상기 피스톤 로드 상에 배치되는 제 2 자기적 상 부분을 포함하며,
    상기 피스톤 로드는 상기 제 1 부분에서 기계적으로 변형된 표면을 갖고, 이러한 기계적 변형은 상기 제 2 부분에서의 제 2 자기적 성질과 다른 제 1 자기적 성질을 가지게 하며,
    상기 피스톤 로드는 스틸 코어에 부착되는 스테인리스 스틸 튜브를 구비하며, 상기 제 1 자기적 상 부분 및 제 2 자기적 상 부분은 상기 스테인리스 스틸 튜브에 형성되어 있는
    차량용 변위 센서.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 자기적 상 부분은 상기 제 2 자기적 상 부분과 다른 상대 투자율을 갖는
    차량용 변위 센서.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 기계적으로 변형된 표면은 해머링된 표면을 포함하는
    차량용 변위 센서.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 기계적으로 변형된 표면은 해머링되고 연삭된 표면을 포함하는
    차량용 변위 센서.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 기계적으로 변형된 표면은 압축된 표면을 포함하는
    차량용 변위 센서.
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