KR101263461B1 - 통합형 현가장치 - Google Patents

Abstract

여기에서는, 댐퍼와 에어스프링이 통합된 현가장치가 개시된다. 개시된 현가장치는, 강성의 캐니스터 및 상기 에어피스톤과 그들 사이에 결합된 다이아프램을 구비하는 에어스프링과, 실린더, 피스톤로드 및 피스톤밸브를 구비하는 댐퍼를 포함하되, 상기 댐퍼의 양단은 상기 에어스프링 내에서 상기 캐니스터 및 상기 에어스프링 각각에 고정된다.

댐퍼, 에어스프링, 에어피스톤, 캐니스터, 다이아프램, 피스톤로드, 실린더,피스톤밸브.

Description

통합형 현가장치{INTEGRATED TYPE SUSPENSION}

본 발명은 차량의 현가장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 댐퍼와 에어스프링이 통합된 현가장치에 관한 것이다.

일반적으로, 현가장치는 차량의 차축과 차체 사이에 설치되어, 노면으로부터 차축 또는 차륜에 전해진 진동 또는 충격이 차체로 직접 전달되는 것을 완화 또는 억제하는 역할을 한다. 이를 통해, 현가장치는 차량의 승차감을 향상시키는데 기여할 수 있다. 또한, 근래의 현가장치는 차량 선회 중 차륜을 올바른 위치로 유지시키는 기능을 추가로 포함한다.

통상적으로, 현가장치는 댐퍼와, 코일 스프링 또는 판 스프링 타입의 현가스프링을 포함한다. 또한, 현가장치에는 롤링 방지용으로 스테빌라이저 등이 더 포함될 수 있다. 기존 현가장치의 한 예로, 여러 겹의 판 스프링 양단이 차체에 고정되고, 그 하측 중간에 차축이 설치되어, 차축으로부터 차체로 전달되는 충격을 판 스프링의 휨에 의해 흡수하도록 구성된 현가장치가 알려져 있다. 판 스프링 또는 코일 스프링을 현가 스프링으로 이용하는 경우, 진폭이 큰 강한 충격에 대하여 비교적 흡수를 잘하지만, 빠르고 순간적인 충격에는 응답성이 떨어지며, 충격 일부가 그대로 차체로 전달되는 문제점이 있다.

이에 대하여, 코일 스프링이나 판 스프링 대신에 에어스프링을 이용하는 현가장치가 제안된 바 있다. 예컨대, 한국 실용신안등록공보 제291950호에는 차체와 차축 사이에 에어스프링과 댐퍼가 병렬로 설치된 현가장치가 개시된다. 그러나, 그와 같은 현가장치는, 에어스프링과 댐퍼가 별도로 제작된 후, 별도로 차량에 조립되어야 하므로, 경제적이지 못하다.

또한, 에어스프링이 상하 직렬로 결합된 채 차량의 차체와 차축 사이에 조립되는 현가장치도 공지되어 있다. 그와 같은 현가장치에 있어서, 에어스프링은 통상 ECU의 제어 하에 차고 제어의 기능을 가지며, 이것은 국내공개특허 제10-2005-102225호, 국내공개특허 제10-2005-010225호 등의 많은 문헌에 개시되어 있다.

그와 같은 현가장치는, 댐퍼가 에어스프링을 관통하여, 댐퍼의 상부 및 하부가 에어스프링의 외부로 나와 있는 구조이다. 그러나, 그러한 구조는 댐퍼가 에어스프링의 외부로 노출되는 부분에서의 복잡한 실링 구조 및 부품이 요구되는 문제점이 있다. 또한, 그와 같은 종래의 현가장치는 댐퍼와 에어스프링이 서로 동일 직선을 따라 결합되어 있을 뿐, 유체의 공유 또는 상호 작용 없이, 독립적으로 작동하는 구조이다.

본 발명의 하나의 기술적 과제는, 에어스프링 내에 댐퍼가 완전히 내장된 구조를 이루어, 댐퍼와 에어스프링 사이의 실링을 위한 구조 및 부품이 불필요한 간 단한 현가장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는, 에어스프링 내에 모노튜브형 댐퍼가 완전히 내장된 구조를 이루고, 그 댐퍼의 가스챔버와 에어스프링이 압축 가스를 공유하도록 하여, 모노튜브에 별도의 가스 충전 공정을 제거한 현가장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따라, 강성의 캐니스터 및 에어피스톤과 그들 사이에 결합된 다이아프램을 구비하는 에어스프링과, 실린더, 피스톤로드 및 피스톤밸브를 구비하는 댐퍼를 포함하되, 상기 댐퍼의 양단은 상기 에어스프링 내에서 상기 캐니스터 및 상기 에어스프링 각각에 고정된 현가장치가 제공된다.

바람직하게는, 상기 실린더는 상기 캐니스터에 연결되고, 상기 피스톤로드는 상기 에어피스톤에 연결될 수 있다.

바람직하게는, 상기 댐퍼는 상기 실린더 내부를 오일챔버와 가스챔버로 구획하는 프리피스톤을 더 포함하고, 상기 실린더에는 상기 에어스프링의 작동챔버와 상기 댐퍼의 가스챔버를 연결하는 적어도 하나의 오리피스가 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 실린더는 상기 캐니스터의 내측 상부로부터 상기 에어피스톤의 바닥부로부터 이격되게 수직으로 연장될 수 있으며, 상기 피스톤로드는 그 선단이 상기 에어피스톤의 바닥부에 체결될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 에어스프링과 댐퍼의 통합된 구조에 의해, 현 가장치 전체의 부품 수를 줄일 수 있으며, 에어스프링과 댐퍼를 별도로 조립하는데 따른 번거로움이 없다. 또한, 현가장치를 차량에 설치하는데 있어서의 공정 수를 줄일 수 있으므로, 더욱 경제적이다. 또한, 댐퍼 전체가 에어스프링 내에 위치하므로, 댐퍼가 에어스프링의 외부로 노출되는 부분에서의 복잡한 실링 구조 및 부품이 요구되지 않는 이점이 있다. 또한, 댐퍼가 에어스프링 내의 작동 챔버 내에 있는 공기(또는, 다른 가스)를 댐퍼의 가스챔버 내로 도입하여, 그 공기의 압력으로 댐퍼의 오일챔버 압력을 보상할 수 있으므로, 댐퍼에 고압의 가스를 충전하는데 따른 여러가지 어려움 또는 복잡한 공정을 생략해도 되는 이점이 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 현가장치를 설명하기 위한 단면도들이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 현가장치(1)는, 에어스프링(100)과 댐퍼(200)를 포함한다. 그리고, 상기 에어스프링(100)과 댐퍼(200)는 서로 통합되어 있다. 본 실시예에서, 상기 댐퍼(200)는 단일 튜브(이하, 실린더로 칭함)를 포함하 는 모노튜브 댐퍼이다.

상기 에어스프링(100)은, 강성 캐니스터(110), 강성 에어피스톤(130), 그리고, 상기 캐니스터(110)와 상기 에어피스톤(130) 사이에 결합된 다이아프램(120)을 포함한다. 상기 캐니스터(110), 상기 에어피스톤(130), 그리고, 상기 다이아프램(120)의 결합에 의해, 상기 에어스프링(100) 내에는 하나의 작동챔버(W)가 한정된다. 또한, 이하 자세히 설명되는 댐퍼(200)는, 상기 에어스프링(100) 내에 위치한 채, 그것의 양단이 상기 캐니스터(110)와 상기 에어피스톤(130)에 각각 연결된다.

상기 에어스프링(100)은 컴프레서(compressor) 등과 같은 공압원(미도시됨) 및/또는 솔레노이드밸브들과 같은 공압 제어 밸브(미도시됨)등에 연결될 수 있고, 차고 제어에 이용될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 캐니스터(110)는, 상단이 막힌 실린더 구조를 이루면서, 에어스프링(100)의 상부를 구성한다. 상기 에어피스톤(130)은 하단이 막힌 실린더 구조를 이루면서 에어스프링(100)의 하부를 구성한다. 또한, 상기 다이아프램(120)은, 신축 가능한 연성 재질의 튜브 구조로 이루어지며, 그 상측에서, 캐니스터(110) 외주에 결합되고, 그 하측에서, 에어피스톤(130)의 외주에 결합된다.

이때, 상기 다이아프램(120)은 하측 일부가 내측을 향해 대략 수직으로 만곡되어 그 만곡된 부분이 에어피스톤(130)의 외주면에 결합되며, 이는 에어피스톤(130)의 원활한 상하 이동을 가능하게 한다. 위와 같은 구조의 다이아프램(120) 대신에 벨로우즈(bellows) 형의 다이아프램이 이용될 수도 있다.

한편, 상기 댐퍼(200)는, 단일 튜브형의 실린더(210), 피스톤로드(220), 그리고, 피스톤밸브(230)를 포함한다. 상기 피스톤로드(220)는, 실린더(210)의 로드가이드(212)에 슬라이딩 가능하게 지지된 채, 상기 실린더(210)의 내부로부터 상기 실린더(210)의 외부로 연장되어 있다. 또한, 상기 피스톤밸브(230)는 상기 실린더(210) 내에서 상기 피스톤로드(220)의 선단에 설치된다. 상기 피스톤밸브(230)는, 실린더(210) 내부의 오일 챔버(O)를 압축 챔버와 인장 챔버로 구획하며, 그것의 왕복 운동에 따라, 압축 챔버와 인장 챔버 사이에 오일 흐름을 선택적으로 허용하면서, 소정의 감쇠력을 발생시키는 공지된 구조를 포함한다.

본 실시예에서, 상기 댐퍼의 실린더(210)는 그것의 상단에서 상기 캐니스터(110)의 내측 상부, 즉, 상단 막힌부에 연결되고. 또한, 상기 댐퍼의 피스톤로드(220)는 그것의 하단에서 상기 에어피스톤(130)의 바닥부, 즉, 하단 막힌부에 연결된다. 더 바람직하게는, 상기 실린더(210)는, 상기 캐니스터(110)의 내측 상부로부터 일체로 그리고 수직으로 연장되되, 에어피스톤(130)의 바닥부와 이격된다. 상기 피스톤로드(220)는 상기 에어피스톤(130)의 바닥부, 즉, 하단 막힌부에 예를 들면 너트(270)에 의해 체결된다.

따라서, 에어스프링(100)이 차량에 설치되어서, 그 에어스프링(100)의 캐니스터(110)과 에어피스톤(130)이 각각 차량의 차체 측과 차축 또는 차륜 측에 고정되면, 댐퍼(200)도, 차량의 차체와 차축(또는, 차륜) 사이에서, 실린더(210)와 피스톤로드(220) 사이의 상대 운동이 가능하게 된다.

한편, 상기 댐퍼(200)는 실린더(210) 내부를 오일챔버(O)와 가스챔버(G)로 분리 구획하는 프리피스톤(240)을 더 포함한다. 상기 프리피스톤(240)은, 피스톤로드(220) 및 그와 연결된 피스톤밸브(230)의 왕복운동 의한 상기 오일챔버(0) 내 압력 변화에 따라서 이동된다. 이때, 상기 프리피스톤(240)은 배압, 즉, 가스챔버(G) 내의 압력에 의해, 상기 오일챔버(O)의 압력 변화가 보상될 수 있다. 이때, 상기 가스챔버(G)는 실린더(210)에 형성된 적어도 하나의 오리피스(214)에 의해 에어스프링(100)의 작동 챔버(W)와 통해 있다. 이는 프리피스톤(240) 후방측 가스챔버(G)에 가스를 충전할 필요성을 없애준다.

이제 도 2a 및 도 2b를 참조하여, 본 실시예에 따른 현가장치의 작용을 설명한다.

도 2a는 차량의 차체와 차축 사이의 거리 감소에 의해, 에어스프링(100)이 탄성적으로 수축되고 있는 상태를 보여준다. 도 2a를 참조하면, 캐니스터(110)와 에어피스톤(130) 사이의 거리(H1)는 도 1에 표시한 기준 거리(H)에 비해 감소한 거리이다. 에어스프링(100)의 수축과 연동하여, 댐퍼(200)의 피스톤로드(220)가 실린더(210) 내로 더 후퇴하여, 댐퍼(200)의 길이도 짧아진다. 피스톤밸브(230)가 압축, 상승되면서, 프리피스톤(240)도 함께 상승하며, 이에 의해, 가스챔버(G) 내 압력이 증가한다. 따라서, 압축 공기는 댐퍼의 가스챔버(G)로부터 실린더(210)의 오리피스(214)를 통해 에어스프링(100)의 작동챔버(W) 내로 흐른다.

도 2b는 차량의 차체와 차축 사이의 거리 증가에 의해, 에어스프링(100)이 탄성적으로 확장하고 있는 상태를 보여준다. 도 2b를 참조하면, 캐니스터(110)와 에어피스톤(130) 사이의 거리(H2)는 도 1에 표시한 기준거리(H)에 비해 증가한 거 리이다. 에어스프링(100)의 확장과 연동하여, 댐퍼의 피스톤로드(220)가 실린더(210) 외부로 더 확장되어, 댐퍼(200)의 길이는 더 길어진다. 피스톤밸브가(230)가 인장, 하강되면서, 프리피스톤(240)도 하강하며, 이에 의해, 가스챔버(G) 내 압력이 감소한다. 따라서, 압축공기는 에어스프링(100)의 작동 챔버(W)로부터 오리피스(214)를 통해 댐퍼(200)의 가스챔버(G) 내로 흐른다.

도 1은 에어스프링과 댐퍼가 통합된 본 발명의 일 실시예에 따른 현가장치를 나타낸 단면도.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 도시된 현가장치의 작용을 설명하기 위한 단면도들.

Claims (4)

1. 강성의 캐니스터 및 에어피스톤과 그들 사이에 결합된 다이아프램을 구비하는 에어스프링; 및

   실린더, 피스톤로드 및 피스톤밸브를 구비하는 댐퍼를 포함하되,

   상기 댐퍼의 양단은 상기 에어스프링 내에서 상기 캐니스터 및 상기 에어스프링 각각에 고정되며,

   상기 실린더는 상기 캐니스터에 연결되고, 상기 피스톤로드는 상기 에어피스톤에 연결되고,

   상기 댐퍼는 상기 실린더 내부를 오일챔버와 가스챔버로 구획하는 프리피스톤을 포함하며,

   상기 실린더에는 상기 에어스프링의 작동챔버와 상기 댐퍼의 가스챔버를 연결하는 적어도 하나의 오리피스가 형성되고,

   상기 실린더는 상기 캐니스터의 내측 상부로부터 상기 에어피스톤의 바닥부로부터 이격되게 수직으로 연장된 것이며, 상기 피스톤로드는 그 선단이 상기 에어피스톤의 바닥부에 체결된 것을 특징으로 하는 현가장치.
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