KR101272754B1 - 쇽업소버의 밸브장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 쇽업소버의 밸브장치에 관한 것으로서, 피스톤 밸브의 압축 유로와 인장 유로가 입구쪽 보다 출구쪽의 직경이 더 작도록 하여 오일의 유동량 차이에 따른 캐비테이션의 발생을 억제할 수 있고, 이에 따라 감쇠력을 안정적으로 유지할 수 있으며, 압축 유로 및 인장 유로의 내부 구조를 개선하여 소음을 감소시키며 작동유체의 유동성이 향상되도록 한 쇽업소버의 밸브장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브장치는 쇽업소버의 피스톤 로드에 설치되며 압축 챔버와 인장 챔버 사이의 유체 유동을 제어하여 감쇠력을 발생시키는 쇽업소버의 밸브장치에 있어서, 압축 유로와 인장 유로가 각각 형성된 피스톤 밸브를 포함하고, 상기 압축 유로 또는 상기 인장 유로는 입구측의 단면적 보다 출구측의 단면적이 작게 형성되고, 상기 압축 유로 또는 상기 인장 유로의 내주면에는 나선홈이 형성된 것을 포함한다.
쇽업소버, 밸브장치, 피스톤 로드, 오리피스, 유로, 인장, 압축, 나선

Description

쇽업소버의 밸브장치 {VALVE APPARATUS OF SHOCK ABSORBER}
본 발명은 쇽업소버의 밸브장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피스톤 로드에 설치되어 감쇠력을 발생시키는 피스톤 밸브의 내부 유로를 개선한 쇽업소버의 밸브장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 주행시 차축이 노면으로 받는 충격이나 진동을 완충하여 승차감을 향상시키기 위한 완충장치가 설치되며, 이와 같은 완충장치의 하나로서 쇽업소버가 사용된다.
이 쇽업소버는 차체측과 차륜측 사이에 설치되며, 실린더와, 이 실린더에 일단이 이동 가능하게 설치된 피스톤 로드 및 실린더 내의 작동유체의 유동을 제어하며 감쇠력을 형성시키는 밸브장치를 갖는다.
도 1은 종래 기술에 따른 쇽업소버의 밸브장치를 도시한 단면도이다. 도 1을 참고하면, 종래의 쇽업소버(10)는 차륜측에 연결되는 실린더(12)와, 일단이 실린더(12)에 이동 가능하게 설치되고 타단이 차체측에 연결되는 피스톤 로드(14)를 포함한다. 여기서, 실린더(12)는 내관 및 외관으로 이루어진 이중구조로서, 그 내부에는 작동유체가 채워진다.
또한, 피스톤 로드(14)의 단부에는 실린더(12) 내부를 압축 챔버(CC)와 인장 챔버(RC)로 구획하는 밸브장치(20)가 설치된다. 이 밸브장치(20)는 압축 챔버(CC)와 인장 챔버(RC) 사이로 이동하는 작동유체의 유동을 제어함으로써 감쇠력을 제어할 수 있다.
이를 위해 밸브장치(20)는 피스톤 로드(14)의 단부에 설치된 피스톤 밸브(22)를 포함한다. 피스톤 밸브(22)에는 압축 챔버(CC)와 인장 챔버(RC) 사이의 유체 이동을 허용하는 압축 유로(22a)와 인장 유로(22b)가 각각 형성된다.
그리고, 피스톤 밸브(22)의 상부에는 압축 행정시에 압축 유로(22a)를 개방하기 위한 밸브 디스크(23) 및 리테이너(24), 인테이크 스프링(25), 상부 와셔(26)가 순차적으로 결합된다. 상부 와셔(26)에는 인장 유로(22b)와 대응되는 관통홀이 형성된다.
또한, 피스톤 밸브(22)의 하부에는 인장 유로(22b)의 개방도를 제어하고 이를 통해 감쇠력을 발생시키도록 구성된 밸브 디스크(27)와, 리테이너(28), 하부와셔(29)가 순차적으로 결합된 상태에서 이들을 고정시키기 위한 너트(30)가 체결된다.
여기에서, 밸브 디스크(27)는 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있으며, 감쇠력 특성을 가변하기 위해 다수개 설치하거나, 그 형태를 다르게 할 수 있고, 일부에 슬릿을 형성하는 것도 가능하다.
한편, 피스톤 밸브(22)의 하부와 밸브 디스크(27) 사이에는 인장 리테이너(40)가 더 설치될 수 있다. 이 인장 리테이너(40)는 피스톤 밸브(22)의 인장 유 로(22b)와 대응 되는 보조 인장 유로(40a)가 형성되며, 인장 유로(22b)의 면적을 확장시키고, 밸브 디스크(27)를 다단으로 설치할 수 있도록 하여 고속 및 저속 감쇠력 특성을 조절할 수 있다.
그러나, 종래 기술에 따른 쇽업소버(10)의 밸브장치(20)는 피스톤 밸브(22)에 형성된 압축 유로(22a)와 인장 유로(22b)는 입구측과 출구측의 직경이 동일하게 형성되는 바, 각각의 유로(22a, 22b)로 유입되는 작동유체의 유량 변동이 크게 나타나고 있으며, 이에 따라 각각의 유로(22a, 22b) 출구부에서 캐비테이션(Cavitation) 현상이 발생되는 문제가 있다. 이와 같이 피스톤 밸브(22)의 각 유로(22a, 22b)의 출구부에서 형성되는 캐비테이션은 피스톤 밸브(22)를 마모시키는 요인이 되고 있으며, 캐비테이션에 의해 작동유체가 비정상적으로 유동할 수 있어 안정적인 감쇠력의 형성을 억제하는 요인이 되고 있으며, 이로 인해 감쇠력에 산포가 발생되는 문제가 있다.
본 발명은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 피스톤 밸브의 압축 유로와 인장 유로가 입구쪽 보다 출구쪽의 직경이 더 작도록 하여 오일의 유동량 차이에 따른 캐비테이션의 발생을 억제할 수 있고, 이에 따라 감쇠력을 안정적으로 유지할 수 있으며, 압축 유로 및 인장 유로의 내부 구조를 개선하여 소음을 감소시키며 작동유체의 유동성을 향상시키는 쇽업소버의 밸브장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브장치는 쇽업소버의 피스톤 로드에 설치되며 압축 챔버와 인장 챔버 사이의 유체 유동을 제어하여 감쇠력을 발생시키는 쇽업소버의 밸브장치에 있어서, 압축 유로와 인장 유로가 각각 형성된 피스톤 밸브를 포함하고, 상기 압축 유로 또는 상기 인장 유로는 입구측의 단면적 보다 출구측의 단면적이 작게 형성되고, 상기 압축 유로 또는 상기 인장 유로의 내주면에는 나선홈이 형성된 것을 포함한다.
여기에서, 상기 압축 유로 또는 상기 인장 유로는 입구측에서 출구측으로 갈수록 직경이 작아지는 원통형으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 압축 유로 또는 상기 인장 유로의 내주면에 형성되며 입구측에서 출구측으로 갈수록 단면적이 작아지는 그루브홈을 포함하는 것도 가능하다. 또한, 상기 피스톤 밸브의 하부에 설치되며 상기 인장 유로와 연통하는 보조 인장 유로를 갖는 인장 리테이너를 포함할 수 있다. 또한, 상기 보조 인장 유로는 입구측의 단면적 보다 출구측의 단면적이 작게 형성될 수 있다. 또한, 상기 보조 인장 유로의 내주면에는 나선홈이 형성될 수 있다. 또한, 상기 보조 인장 유로는 입구측에서 출구측으로 갈수록 직경이 작아지는 원통형으로 형성된 것도 가능하다. 또한, 상기 보조 인장 유로의 내주면에 형성되며 입구측에서 출구측으로 갈수록 단면적이 작아지는 보조 그루브홈을 포함할 수 있다.
전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브장치는 피스톤 밸 브에 형성된 압축 유로와 인장 유로의 각 입구측보다 출구측의 유로면적이 더 작게 형성되어 작동유체의 유량 차이에 따른 캐비테이션의 발생을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 디스크 밸브로 작동유체를 안정적이고, 끊임없이 전달할 수 있어 감쇠력 특성을 안정적으로 유지할 수 있다. 또한, 본 발명은 출구측의 유로면적이 작아짐에 따라 작동유체의 속도의 증감비를 더 크게 할 수 있어 감쇠력의 미세 조절이 가능하며, 각 유로에 형성된 나선홈으로 인해 작동유체의 흐름을 원활하게 할 수 있어 소음의 감소와 작동유체의 유동성을 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 작동유체의 유동이 안정적으로 유지되므로, 감쇠력 특성의 튜닝이 용이하며, 차량의 주행시 안정적인 감쇠력의 형성이 가능하며, 유로면적의 변화로 인한 감쇠력 발생의 효과를 가지며, 저속 감쇠시의 블로우 포인트(Blow off Point) 현상을 완화할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브장치를 도시한 단면도이다.
본 발명에 따르면, 쇽업소버(50)는 차량의 차륜측에 연결되는 실린더(52)와, 차체측에 연결되는 피스톤 로드(54)를 포함한다. 여기에서 실린더(52)는 단일관 구조로 이루어질 수 있으며, 내부관과 외부관의 이중관 구조로 이루어지는 것도 가능하다.
또한, 피스톤 로드(54)는 실린더(52)에 왕복 운동 가능하게 설치되며, 노면으로부터 전달되는 진동에 따라 실린더(52)에 인출되는 과정에서 그 단부에 설치된 밸브장치(60)를 통해 감쇠력을 발생시켜 진동을 흡수한다.
한편, 이 밸브장치(60)는 실린더(52)의 내부를 압축 챔버(CC)와 인장 챔버(RC)로 구획하며, 압축 챔버(CC)와 인장 챔버(RC) 사이를 유동하는 작동유체의 흐름을 제어하며 감쇠력을 발생시킨다.
이를 위해 밸브장치(60)는 피스톤 로드(54)에 중심부가 결합될 수 있도록 관통공이 형성된 피스톤 밸브(62)를 포함한다.
피스톤 밸브(62)에는 작동유체가 압축 챔버(CC)와 인장 챔버(RC) 사이를 유동하는 것을 허용하기 위한 압축 유로(62a)와 인장 유로(62b)가 각각 형성된다. 바람직하게는 피스톤 밸브(62)는 중심으로부터 가까운 쪽에 인장 유로(62b)가 원형으로 배치되고, 중심으로부터 먼 쪽에 압축 유로(62a)가 원형으로 배치된다. 여기서 압축 유로(62a)와 인장 유로(62b)는 피스톤 로드(54)의 하강 및 상승이 이루어지는 압축 행정 또는 인장 행정시 압축 챔버(CC)와 인장 챔버(RC) 사이로 작동유체가 이동할 수 있도록 형성된 유로이다.
이러한 압축 유로(62a) 및 인장 유로(62b)는 입구측의 단면적 보다 출구측의 단면적이 작게 형성될 수 있다. 또한, 압축 유로(62a) 또는 인장 유로(62b)의 내주면에는 나선홈(62c)이 형성될 수 있다.
압축 유로(62a)와 인장 유로(62b)의 출구측에는 디스크 밸브들(63, 67)이 설치되며, 이에 따라 입구측과 출구측을 통과하는 작동유체의 유량에 차이가 발생될 수 있다. 이와 같이 입구측과 출구측을 통과하는 작동유체의 유량 차이는 압축 유로(62a)와 인장 유로(62b)의 단면적의 감소를 통해 최소화할 수 있으며, 이에 따라 입구측과 출구측의 통과 유량 차이에 따라 발생하는 캐비테이션을 억제할 수 있다.
또한, 압축 유로(62a)와 인장 유로(62b)는 출구측의 단면적이 작아짐에 따라 통과하는 작동유체의 속도는 증가하게 되며, 이에 따라 작동유체의 직진성 내지 유동성이 향상된다. 이와 같이 작동유체의 유동성이 향상되면, 디스크 밸브로의 작동유체의 전달이 원활해져 감쇠력 특성을 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 압축 유로(62a) 또는 인장 유로(62b)에 형성된 나선홈(62c)은 인장 유로(62b) 또는 압축 유로(62a)를 통과하는 작동유체에 나선형 유류를 형성시키며, 이에 따라 압축 유로(62a) 또는 인장 유로(62b)를 통과하는 작동유체의 유동성이 향상된다. 또한, 이와 같이 압축 유로(62a) 또는 인장 유로(62b)에 형성된 나선홈(62c)에 의해 작동유체의 통과시 발생되는 소음이 감소하게 되며, 작동유체가 더욱 연속적이며, 원활하게 이동하게 된다.
이와 같이, 본 발명에서 피스톤 밸브(62)는 압축 유로(62a) 및 인장 유로(62b)에 형성된 나선홈(62c) 및 단면적의 차이에 의해 작동유체의 유동성이 향상되면, 작동유체의 이동을 정확하게 예측할 수 있고, 감쇠력의 미세제어 및 튜닝이 가능하며, 차량의 운행시 안정적으로 감쇠력을 유지시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 피스톤 밸브(62)는 압축 유로(62a)와 인장 유로(62b)가 입구측의 직경보다 출구측의 직경이 작아지는 원통형 또는 절두원추형의 형태로 형성될 수 있다. 더불어, 압축 유로(62a)와 인장 유로(62b)의 형상은 입구측의 직경보다 출구측의 직경이 작아지는 원통형 또는 절두원추형으로 한정되지 않으며, 압축 유로(62a)와 인장 유로(62b)의 입구측 및 출구측의 직경이 동일한 원통형으로 형성하되 압축 유로(62a) 또는 인장 유로(62b)의 내주면에 입구측에서 출구측으로 갈수록 단면적이 작아지는 그루브홈을 형성하는 것도 가능하다.
이와 같이 구성된 피스톤 밸브(62)의 상부에는 인테이크 밸브 디스크(63), 리테이너(64), 인테이크 스프링(65), 그리고 상부 와셔(66)가 순서대로 적층되어 설치된다. 인테이크 밸브 디스크(63)는 피스톤 밸브(62)의 압축 행정시에 빠른 응답성을 갖고서 휨 변형되어 압축 유로(62a)를 개방하는 역할을 한다.
또한, 피스톤 밸브(62)의 하부에는 감쇠력 특성을 향상시키기 위한 인장 리테이너(80)가 설치될 수 있다. 인장 리테이너(80)는 인장 유로(62b)와 연통하는 보조 인장 유로(80a)가 형성된다. 또한, 인장 리테이너(80)는 외측으로 더 연장되며, 그 하부에는 인장 행정시 감쇠력을 발생하는 리바운드용 밸브구조가 마련된다.
인장 리테이너(80)의 보조 인장 유로(80a)는 입구측의 단면적 보다 출구측의 단면적이 작게 형성될 수 있다. 일례로, 보조 인장 유로(80a)는 입구측에서 출구측으로 갈수록 직경이 작아지는 원통형으로 형성될 수 있다. 이때, 보조 인장 유로(80a)의 입구측은 피스톤 밸브(62)의 인장 유로(62b)의 출구측의 유로 단면적을 고려하여 적당한 직경을 갖도록 형성된다. 한편, 보조 인장 유로(80a)는 입구측에서 출구측으로 갈수록 단면적이 작아지는 원통형으로 형성되는 것으로 그 형태가 한정되지 않으며, 보조 인장 유로(80a)가 원통형으로 형성되고 그 내주면에 입구측에서 출구측으로 갈수록 단면적이 작아지는 보조 그루브홈이 형성되는 것도 가능하다.
또한, 보조 인장 유로(80a)의 내주면에는 나선홈(80b)이 형성될 수 있다. 이 나선홈(80b)은 보조 인장 유로(80a)를 통과하는 작동유체의 유동성을 향상시키며, 이에 따라 작동유체의 통과시 발생하는 소음을 감소시킬 수 있으며 작동유체가 안정적이고 끊임없이 유동할 수 있도록 한다.
한편, 인장 리테이너(80)는 하단부가 이단 구조로 형성되며, 각 단에는 디스크 밸브(67)가 밀착되며 챔버를 형성하게 된다. 이 밸브 디스크(67)는 적어도 하나 이상의 밸브 디스크들로 이루어질 수 있으며, 감쇠력 특성을 가변하기 위해 설치되는 개수, 크기 또는 형태가 다르게 설치될 수 있다.
각 디스크 밸브(67)는 각 단을 탄성 지지하며 휨 변형에 의해 작동유체의 유동량을 제어하며 감쇠력을 증가시킬 수 있도록 이루어진다.
또한, 밸브 디스크(67)의 하부에는 리테이너(68)가 설치되며, 리테이너(68)에 의해 밸브 디스크(67)가 그 하부에 설치되는 하부 와셔(69)와 소정 거리 이격된 상태를 유지하게 된다. 하부 와셔(69)는 밸브 디스크(67)의 휨 변형을 제한한다. 즉, 밸브 디스크(67)는 리테이너(68)에 의해 휘어질 수 있는 공간을 확보할 수 있다. 이와 같이 구성된 밸브장치(60)는 피스톤 로드(54)의 하단에 결합되는 너트(70)에 의해 고정된다.
전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
쇽업소버(50)는 노면의 상황에 따라 피스톤 로드(54)가 실린더(52)에 왕복 이동하게 되며, 이에 따라 피스톤 로드(54)에 설치된 밸브장치(60)가 감쇠력을 발생시켜 충격이나 진동을 완충한다.
일례로, 밸브장치(60)는 인장 행정시 피스톤 밸브(62)가 상승하게 되고, 이 과정에서 인장 챔버(RC)에 있던 작동유체가 밸브장치(60)를 통과하여 압축 챔버(CC)로 이동한다.
이때, 작동유체는 피스톤 밸브(62)의 인장 유로(62b)의 입구측으로 유입된 후, 출구측으로 배출된다. 그리고, 출구측으로 배출된 작동유체는 인장 리테이너(80)의 보조 인장 유로(80a)를 통과한다.
그리고, 피스톤 밸브(62)의 인장 유로(62b) 및 인장 리테이너(80)의 보조 인장 유로(80a)를 통과한 작동유체는 인장 리테이너(80)의 출구측에 마련된 디스크 밸브(67)를 휨 변형시키며 통과하고, 이과정에서 감쇠력을 발생시킨다.
한편, 밸브장치(60)는 인장 유로(62b) 및 보조 인장 유로(80a)의 입구측에 비해 출구측으로 통과하는 유량이 적으며, 인장 유로(62b) 및 보조 인장 유로(80a)의 유로 단면적이 작아짐에 따라 입구측과 출구측의 유량차가 감소된다. 따라서, 인장 유로(62b) 및 인장 보조 인장 유로(80a)의 출구측에는 작동유체의 통과시 캐비테이션이 발생되지 않고, 작동유체가 끊임없이 안정적으로 이동한다. 또한, 인장 유로(62b) 및 보조 인장 유로(80a)의 표면에 형성된 나선홈(62c)에 의해 이들 유로를 통과하는 작동유체에 나선 흐름이 형성되며, 이에 따라 작동유체의 통과시 유동성이 향상될 뿐만 아니라 소음의 발생을 감소시킬 수 있다.
더불어, 밸브장치(60)는 압축 행정시 피스톤 밸브(62)가 하강하게 되고, 이 과정에서 압축 챔버(CC)에 있던 작동유체가 밸브장치(60)를 통과하여 인장 챔버(RC)로 이동한다.
이때, 작동유체는 피스톤 밸브(62)의 압축 유로(62a)의 입구측으로 유입된 후, 출구측으로 배출된다. 압축 유로(62a)는 입구측의 직경보다 출구측의 직경이 더 작게 형성되므로, 이 압축 유로(62a)를 통과하는 작동유체는 입구측과 출구측의 유량이 거의 동일하며, 이에 따라 유량의 차이에 의해 발생하는 캐비테이션을 억제할 수 있다. 또한, 압축 유로(62a)의 내주면에 형성된 나선홈(62c)은 작동유체의 유동성을 향상시켜 소음을 방지하며, 작동유체가 더욱 원활하게 이동할 수 있도록 나선형 유류를 형성시킨다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
도 1은 종래 기술에 따른 쇽업소버의 밸브장치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브장치를 도시한 단면도.

Claims (8)

  1. 쇽업소버(50)의 피스톤 로드(54)에 설치되며 압축 챔버(CC)와 인장 챔버(RC) 사이의 유체 유동을 제어하여 감쇠력을 발생시키는 쇽업소버의 밸브장치(60)에 있어서,
    압축 유로(62a)와 인장 유로(62b)가 각각 형성된 피스톤 밸브(62)를 포함하고,
    상기 압축 유로(62a) 또는 상기 인장 유로(62b)는 입구측의 단면적 보다 출구측의 단면적이 작게 형성되고,
    상기 압축 유로(62a) 또는 상기 인장 유로(62b)의 내주면에는 나선홈(62c)이 형성되고,
    상기 피스톤 밸브(62)의 하부에 설치되며 상기 인장 유로(62b)와 연통하는 보조 인장 유로(80a)를 갖는 인장 리테이너(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 밸브장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축 유로(62a) 또는 상기 인장 유로(62b)는 입구측에서 출구측으로 갈수록 직경이 작아지는 원통형으로 형성된 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 밸브장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축 유로(62a) 또는 상기 인장 유로(62b)의 내주면에 형성되며 입구측에서 출구측으로 갈수록 단면적이 작아지는 그루브홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 밸브장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조 인장 유로(80a)는 입구측의 단면적 보다 출구측의 단면적이 작게 형성된 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 밸브장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 보조 인장 유로(80a)의 내주면에는 나선홈이 형성된 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 밸브장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 보조 인장 유로(80a)는 입구측에서 출구측으로 갈수록 직경이 작아지는 원통형으로 형성된 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 밸브장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 보조 인장 유로(80a)의 내주면에 형성되며 입구측에서 출구측으로 갈수록 단면적이 작아지는 보조 그루브홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 밸브장치.
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