KR101276869B1 - 차고 조정식 쇽업소버 - Google Patents

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김영식
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Abstract

본 발명은 차고 조정식 쇽업소버의 내부 구조를 개선하여 유로 및 구조를 단순화하고 반응 속도를 빠르게 한 차고 조정식 쇽업소버에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 차고 조정식 쇽업소버로서, 베이스 쉘과; 상기 베이스 쉘의 내부에 설치되며 상기 베이스 쉘과의 사이에서 저압 챔버를 형성하는 이너 튜브와; 상기 이너 튜브의 내부에 설치되는 피스톤 로드와; 상기 피스톤 로드의 단부에 결합되어 상기 이너 튜브의 내부를 인장 챔버와 압축 챔버로 구획하는 피스톤 밸브와; 상기 이너 튜브의 외측 하부에 설치되며 상기 베이스 쉘과의 사이에서 다이어프램에 의해 구획되는 고압 챔버와 가스 챔버를 형성하는 아우터 튜브와; 상기 이너 튜브의 하단에 설치되어 상기 저압 챔버와 상기 고압 챔버 사이의 유체 유동을 제어하는 바디 밸브와; 상기 이너 튜브의 하부에 형성되어 상기 압축 챔버 내의 작동유체를 상기 저압 챔버 쪽으로 배출할 수 있는 배출 구멍을 선택적으로 개폐하기 위하여 상기 피스톤 로드의 움직임과 연동하도록 설치되는 개폐 링; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 차고 조정식 쇽업소버가 제공된다.
차고 조정식 쇽업소버, 바디 밸브, 체크 밸브, 스프링, 개폐 링

Description

차고 조정식 쇽업소버{SELF LEVELING SHOCK ABSORBER}
본 발명은 차고 조정식 쇽업소버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차고 조정식 쇽업소버의 내부 구조를 개선하여 유로 및 구조를 단순화하고 반응 속도를 빠르게 한 차고 조정식 쇽업소버에 관한 것이다.
일반적으로 쇽업소버는 차축과 차체 사이에 설치되어 차량의 주행시 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 흡수하여 승차감을 향상시키는 방진, 완충장치로서, 자동차의 주행중 노면에 의해 발생되는 스프링의 진동을 재빨리 흡수하여 주행안전성을 확보하고, 편안한 승차감을 제공하기 위해 사용된다.
또한, 전술된 쇽업소버는 기술의 개발에 따라 차량의 충격을 흡수할 뿐만 아니라, 탑승객 또는 수화물의 무게에 관계없이 차량의 높이를 항상 일정하게 유지시키는 차고 조절 기능이 부여되었으며, 이와 같은 쇽업소버는 차고 조정식 쇽업소버로 구분된다.
한편, 상기 차고 조정식 쇽업소버는 내부가 고압 챔버와 저압 챔버로 구분되고, 상기 고압 챔버와 상기 저압 챔버를 유동하는 오일에 의해 발생하는 감쇠력에 의해 진동을 완충한다.
도 1은 종래 기술에 따른 차고 조정식 쇽업소버의 단면도이다.
종래의 차고 조정식 쇽업소버(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스 쉘(10)과, 상기 베이스 쉘(10)의 내부에 설치되는 이너 튜브(12)와, 상기 베이스 쉘(10)과 이너 튜브(12) 사이에 길이방향으로 설치된 아우터 튜브(14)를 포함한다. 이너 튜브(12)와 아우터 튜브(14) 사이에는 간극이 있어 작동유체의 유동이 가능하다.
그리고, 이너 튜브(12)에 조립되는 로드 가이드(16), 피스톤 로드(20), 피스톤 밸브(30) 및 바디 밸브(40)와, 피스톤 로드(20)의 중공에 설치되는 펌프 튜브(21) 및 펌프 로드(22)와, 펌프 로드(22)의 일단 및 펌프 튜브(21)의 일단에 각각 구비되는 인렛 밸브(23) 및 아웃렛 밸브(24)를 포함한다. 또한, 상기 펌프 튜브(21)와 상기 펌프 로드(22) 사이의 빈 공간에 펌프 챔버(25)가 형성된다.
상기 피스톤 밸브(30)는 이너 튜브(12)의 내부를 상하로 인장 챔버(13)와 압축 챔버(15)로 양분시키며, 상기 인장 챔버(13)와 압축 챔버(15) 사이의 오일 유동을 제어한다.
한편, 상기 베이스 쉘(10)과 상기 이너 튜브(12) 사이에는 오일이 채워지는 저압 챔버(11)가 형성되고, 상기 베이스 쉘(10)과 상기 아우터 튜브(14) 사이에는 다이어프램(17)에 의해 양분되는 가스 챔버(18) 및 고압 챔버(19)가 각각 구비되며, 고압 챔버(19)는 가스 챔버(18)에 의해 가압된다.
상기 다이어프램(17)은 상기 아우터 튜브(14)와 상기 베이스 쉘(10) 사이에 설치되는 상부 홀더(17a) 및 하부 홀더(17b)에 의해 상, 하단이 구속된다. 또한, 상기 상부 홀더(17a)에는 고압 챔버(19)의 압력이 과도하게 상승시 고압 챔버(19)의 오일을 저압 챔버(11)로 리턴시켜 고압 챔버(19)의 압력을 유지시키는 릴리프 밸브(35)가 설치된다.
그런데, 이와 같은 종래의 차고 조정식 쇽업소버는, 구조가 복잡하고 펌핑 유로가 복잡하여 제조가 용이하지 않다. 또한 부품 개수가 증가하여 제조비용이 많이 소요되는 문제가 있다.
이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 차고 조정식 쇽업소버의 내부 구조를 개선하여 유로 및 구조를 단순화하고 반응 속도를 빠르게 한 차고 조정식 쇽업소버를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 차고 조정식 쇽업소버로서, 베이스 쉘과; 상기 베이스 쉘의 내부에 설치되며 상기 베이스 쉘과의 사이에서 저압 챔버를 형성하는 이너 튜브와; 상기 이너 튜브의 내부에 설치되는 피스톤 로드와; 상기 피스톤 로드의 단부에 결합되어 상기 이너 튜브의 내부를 인장 챔버와 압축 챔버로 구획하는 피스톤 밸브와; 상기 이너 튜브의 외측 하부에 설치되며 상기 베이스 쉘과의 사이에서 다이어프램에 의해 구획되는 고압 챔버와 가스 챔버를 형성하는 아우터 튜브와; 상기 이너 튜브의 하단에 설치되어 상기 저압 챔버와 상기 고압 챔버 사이의 유체 유동을 제어하는 바디 밸브와; 상기 이너 튜브의 하부에 형성되어 상기 압축 챔버 내의 작동유체를 상기 저압 챔버 쪽으로 배출할 수 있는 배출 구멍을 선택적으로 개폐하기 위하여 상기 피스톤 로드의 움직임과 연동하도록 설치되는 개폐 링; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 차고 조정식 쇽업소버가 제공된다.
상기 개폐 링은 상기 피스톤 로드의 하부에 설치되는 스프링의 하단에 고정되어 있으며, 상기 피스톤 밸브와 상기 바디 밸브 사이의 길이가 상기 스프링의 상 하방향 길이보다 짧거나 같은 경우에 상기 개폐 링은 상기 배출 구멍을 폐쇄하는 것이 바람직하다.
상기 스프링은, 상기 피스톤 밸브를 고정시키기 위해 상기 피스톤 로드의 말단에 체결되는 너트의 하부 표면에 고정되는 것이 바람직하다.
상기 바디 밸브는, 상기 압축 챔버와 상기 고압 챔버를 서로 연통시키는 유로와, 상기 저압 챔버로부터 상기 압축 챔버를 향한 작동유체의 유동은 허용하면서 그 역방향의 유동은 차단하는 체크 밸브를 포함하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 차고 조정식 쇽업소버의 내부 구조를 개선하여 유로 및 구조를 단순화하고 반응 속도를 빠르게 한 차고 조정식 쇽업소버가 제공될 수 있다.
그에 따라 본 발명의 차고 조정식 쇽업소버에 의하면, 펌핑 구조의 단순화로 인하여 제작에 소요되는 비용이 절감될 수 있고, 제작시 공정 감소로 인하여 원가절감 효과를 거둘 수 있다.
또한, 본 발명의 차고 조정식 쇽업소버에 의하면, 종래의 복잡한 유로 구조에 비해 현저하게 단순화된 유로 구조로 인하여 압력 손실을 최소화할 수 있어, 차고 조정시 반응속도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 차고 조정식 쇽업소버에 의하면, 종래에 비해 단순화된 구성으로 인해 종래에 필수적으로 요구되던 각종 부품들을 삭제할 수 있어, 이들 부품에 대한 성능 및 내구성으로 야기될 수 있는 문제점들이 없어질 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차고 조정식 쇽업소버를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 차고 조정식 쇽업소버의 초기 상태를 나타내는 단면도이다. 도 3 및 도 4는 차량에 중량물이 적재되어 차고가 낮아진 경우에 본 발명에 따른 차고 조정식 쇽업소버의 레벨링 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3에는 인장시의 작동유체 흐름이 도시되어 있고, 도 4에는 압축시의 작동유체 흐름이 도시되어 있다. 그리고, 도 5는 차량에 적재되어 있던 중량물이 하적되어 차고가 높아진 경우에 본 발명에 따른 차고 조정식 쇽업소버의 레벨링 동작을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 차고 조정식 쇽업소버(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 쉘(110)과, 상기 베이스 쉘(110)과의 내측에 설치되는 이너 튜브(112)를 포함한다. 여기에서, 베이스 쉘(110)과 이너 튜브(112) 사이에는 저압 챔버(111)가 형성된다.
이너 튜브(112)의 내부에는 피스톤 로드(120)의 하부 일측이 이동 가능하게 설치된다. 피스톤 로드(120)는 이너 튜브(12)의 상단에 결합된 로드 가이드(116)에 의해 이동이 안내된다. 피스톤 로드(120)의 하단부에는 피스톤 밸브(130)가 너트(132)에 의해 체결된다. 피스톤 밸브(130)는 이너 튜브(112)의 내부를 인장 챔버(113)와 압축 챔버(115)로 구획하며, 인장 챔버(113)와 압축 챔버(115) 사이의 오일 유동을 제어하며 감쇠력을 발생시킨다.
이너 튜브(112)의 외측 하부에는 아우터 튜브(114)가 설치된다. 아우터 튜브(114)의 상단에는 베이스 쉘(110)의 내주면과 밀착되는 홀더(117a)가 결합되며, 이 홀더(117a)에 의해 베이스 쉘(110)과 이너 튜브(112) 사이에 형성된 저압 챔버(111)와 고압 챔버(119)가 구획된다. 그리고, 이너 튜브(112)와 아우터 튜브(114) 사이에는 미세한 간극이 형성되며, 이 간극은 이너 튜브(112)의 하부, 즉, 바디 밸브(140)의 주위에서 바디 밸브(140)의 외주면과 아우터 튜브(114)의 하단 내주면 사이에 형성되는 공간과, 저압 챔버(111)와의 사이를 연통한다.
베이스 쉘(110)의 상부 내주면과 이너 튜브(112)의 상부 외주면 사이에는 오일이 채워지는 저압 챔버(111)가 형성되고, 베이스 쉘(110)의 하부 내주면과 아우터 튜브(114)의 외주면 사이에는 다이어프램(117)에 의해 양분되는 가스 챔버(118) 및 고압 챔버(119)가 각각 구비된다. 고압 챔버(119)는 가스 챔버(118)에 의해 가압된다.
다이어프램(117)은 아우터 튜브(114)와 베이스 쉘(110) 사이에 상하로 설치되는 상부 홀더(117a) 및 하부 홀더(117b)에 의해 상하단이 구속된다.
이너 튜브(112) 및 아우터 튜브(114)의 하단에는 바디 밸브(140)가 설치된다. 본 발명에 따르면, 바디 밸브(140)에는, 압축 챔버(115)와 고압 챔버(119)를 서로 연통시키기 위하여 상하방향으로 바디 밸브(140)를 관통하여 형성되는 제1 유로(141)가 형성되어 있다.
또한, 저압 챔버(111)와 압축 챔버(115)를 서로 연통시키기 위해서 바디 밸브(140)에는, 이 바디 밸브(140)의 내부에서 수평방향으로 연장되는 제2 유 로(142), 바디 밸브(140)의 내부에 형성되어 제2 유로(142)가 연결되는 동시에 체크 밸브(144)가 설치되는 내부 챔버(143), 및 바디 밸브(140)의 내부에 수직방향으로 형성되어 내부 챔버(143)에 연결되는 제3 유로(146)가 마련된다.
내부 챔버(143)에 설치되는 체크 밸브(144)는 평상시에 제2 유로(142)를 폐쇄하는 방향으로 탄성 부재(145)에 의해 가압되어 있다. 이 탄성 부재(145)는 코일 스프링 등으로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 이너 튜브(112)의 하부에는 필요시 압축 챔버(115) 내의 작동유체를 저압 챔버(111) 쪽으로 배출하는 배출 구멍(112a)이 형성되어 있다. 이 배출 구멍(112a)은 초기 상태에서는 개방되어 있으나 차량에 중량물이 적재된 상태에서는 폐쇄된다.
배출 구멍(112a)의 개폐는, 단면이 대략 사각형이고 전체적으로 대략 원 형상을 가지는 개폐 링(151)에 의해 이루어질 수 있다. 개폐 링(151)은 피스톤 밸브(130)의 하부에 설치되는 스프링(153)의 하단에 고정되는 것이 바람직하다.
이 스프링(153)은, 피스톤 밸브(130)의 작동을 방해하지 않도록, 피스톤 밸브(130)를 피스톤 로드(120)의 말단에 고정시키는 너트(132)의 하부 표면에 고정되는 것이 바람직하다.
전술된 바와 같이 구성된 차고 조정식 쇽업소버(100)의 작동을, 도 2 내지 도 5을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2에 도시된 바와 같이 초기 상태, 즉, 차량에 하중이 가해지지 않 은 상태의 차고 조정식 쇽업소버(100)에서는 피스톤 로드(120) 및 피스톤 밸브(130)가 상승되어 있다. 그에 따라 피스톤 밸브(130) 하부 표면에 설치된 스프링(153)은 압축되지 않은 상태에서 단순히 피스톤 밸브(130)에 매달린 상태를 유지할 수 있다. 이 때 스프링(153)의 하단에 고정된 개폐 링(151)은 배출 구멍(112a)이 개방된 상태를 유지할 수 있도록 배출 구멍(112a)보다 위쪽에 위치된다.
차량에 탑승객이 탑승하거나 화물이 적재되어 하중이 발생하면, 초기에는 상승되어 있던 피스톤 로드(120) 및 피스톤 밸브(130)가 하강한다. 도 3 및 도 4에는 하중의 발생으로 인해 피스톤 로드(120) 및 피스톤 밸브(130)가 하강한 상태에서 차량의 운행 중에 쇽업소버가 인장 및 압축될 때의 작동유체의 흐름이 표시되어 있다.
하중이 발생한 상태에서 차량의 주행에 따라 쇽업소버의 인장 및 압축이 반복되면, 후술하는 바와 같이 저압 챔버(111)의 작동유체가 압축 챔버(115) 및 고압 챔버(119) 쪽으로 유동하여 차고가 상승 조정될 수 있다.
즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 쇽업소버에 하중이 가해져 피스톤 로드(120) 및 피스톤 밸브(130)가 하강한 상태에서는, 피스톤 밸브(130) 하부 표면에 설치된 스프링(153)의 상하방향 길이보다 피스톤 밸브(130)와 바디 밸브(140) 사이의 길이가 짧아 스프링(153)이 압축된 상태로 유지된다. 그에 따라 스프링(153)의 하단에 고정된 개폐 링(151)은 배출 구멍(112a)을 폐쇄한 상태로 유지한다.
이 때 차량의 진동에 의해 쇽업소버가 인장되면, 압축 챔버(115)의 내부압력이 감소하기 때문에, 피스톤 밸브(130)를 통해 인장 챔버(113) 내부의 작동유체가 압축 챔버(115) 쪽으로 유동하는 동시에, 이너 튜브(112)와 아우터 튜브(114) 사이의 간극과, 바디 밸브(140)의 내부에 형성된 제2 유로(142), 내부 챔버(143) 및 제3 유로(146)를 순차적으로 통과하여 저압 챔버(111)의 작동유체가 압축 챔버(115) 쪽으로 유동한다. 이 때 내부 챔버(143)의 내부에 설치된 체크 밸브(144)는 탄성 부재(145)를 압축시키면서 개방될 수 있다.
계속해서 쇽업소버가 압축되면, 압축 챔버(115)의 내부압력이 증가하기 때문에, 피스톤 밸브(130)를 통해 압축 챔버(115) 내부의 작동유체가 인장 챔버(113) 쪽으로 유동하는 동시에, 바디 밸브(140)의 내부에 형성된 제1 유로(141)를 통하여 압축 챔버(115) 내부의 작동유체가 고압 챔버(119) 쪽으로 유동한다.
체크 밸브(144)는 저압 챔버(111)로부터 압축 챔버(115)를 향하는 작동유체의 유동은 허용하지만 그 역방향으로의 유동은 차단할 수 있도록 설치되는 것이므로, 쇽업소버의 압축시에는 개방되지 않고 폐쇄된 상태를 유지한다. 그에 따라 배출 구멍(112a)이 폐쇄된 상태에서는 압축 챔버(115)의 작동유체가 제1 유로(141)를 통하여 고압 챔버(119) 쪽으로 유동할 수밖에 없다.
상술한 바와 같은 쇽업소버의 인장 및 압축이 반복되면서, 고압 챔버(119)의 내부압력은 점진적으로 증가되며, 고압 챔버(119)와 다이어프램(117)에 의해 분할된 가스 챔버(118)의 압력이 증가한다. 그에 따라 압축 챔버(115)의 내부압력도 증가되면서 피스톤 로드(120) 및 피스톤 밸브(130)를 밀어올리고, 결과적으로 차고를 상승시키는 레벨링 동작이 수행된다.
탑승객이 차량으로부터 하차하거나 적재된 화물이 내려져 하중이 제거되면, 하강되어 있던 피스톤 로드(120) 및 피스톤 밸브(130)가 상승하면서 도 2와 같은 초기 상태로 되돌아간다.
이와 같이 피스톤 밸브(13)가 상승하면 스프링(153)과 개폐 링(151)이 상승하면서 배출 구멍(112a)이 개방될 수 있다. 배출 구멍(112a)이 개방되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 압축 챔버(115) 내부의 고압 상태의 작동유체가 배출 구멍(112a)과, 이너 튜브(112)와 아우터 튜브(114) 사이의 간극을 순차적으로 통과하여 저압 챔버(111) 쪽으로 유동한다. 그에 따라 압축 챔버(115)의 내부압력이 감소되어 피스톤 로드(120) 및 피스톤 밸브(130)가 하강하고, 결과적으로 쇽업소버는 차고를 상승시키는 레벨링 동작이 수행되기 전의 상태로 복귀된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 차고 조정식 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 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
도 1은 종래 기술에 따른 차고 조정식 쇽업소버의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 차고 조정식 쇽업소버의 초기 상태를 나타내는 단면도,
도 3 및 도 4는 차량에 중량물이 적재되어 차고가 낮아진 경우에 본 발명에 따른 차고 조정식 쇽업소버의 레벨링 동작을 설명하기 위한 도면으로서, 도 3은 인장시의 작동유체 흐름이 도시되어 있는 단면도이고, 도 4는 압축시의 작동유체 흐름이 도시되어 있는 단면도, 그리고
도 5는 차량에 적재되어 있던 중량물이 하적되어 차고가 높아진 경우에 본 발명에 따른 차고 조정식 쇽업소버의 레벨링 동작을 설명하기 위한 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 차고 조정식 쇽업소버 110 : 베이스 쉘
111 : 저압 챔버 112 : 이너 튜브
112a : 배출 구멍 113 : 인장 챔버
114 : 아우터 튜브 115 : 압축 챔버
116 : 로드 가이드 117 : 다이어프램
118 : 가스 챔버 119 : 고압 챔버
120 : 피스톤 로드 130 : 피스톤 밸브
132 : 너트 140 : 바디 밸브
141 : 제1 유로 142 : 제2 유로
143 : 내부 챔버 144 : 체크 밸브
145 : 탄성 부재 146 : 제3 유로
151 : 개폐 링 153 : 스프링

Claims (4)

  1. 차고 조정식 쇽업소버로서,
    베이스 쉘과;
    상기 베이스 쉘의 내부에 설치되며 상기 베이스 쉘과의 사이에서 저압 챔버를 형성하는 이너 튜브와;
    상기 이너 튜브의 내부에 설치되는 피스톤 로드와;
    상기 피스톤 로드의 단부에 결합되어 상기 이너 튜브의 내부를 인장 챔버와 압축 챔버로 구획하는 피스톤 밸브와;
    상기 이너 튜브의 외측 하부에 설치되며 상기 베이스 쉘과의 사이에서 다이어프램에 의해 구획되는 고압 챔버와 가스 챔버를 형성하는 아우터 튜브와;
    상기 이너 튜브의 하단에 설치되어 상기 저압 챔버와 상기 고압 챔버 사이의 유체 유동을 제어하는 바디 밸브와;
    상기 이너 튜브의 하부에 형성되어 상기 압축 챔버 내의 작동유체를 상기 저압 챔버 쪽으로 배출할 수 있는 배출 구멍을 선택적으로 개폐하기 위하여 상기 피스톤 로드의 움직임과 연동하도록 설치되는 개폐 링;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 차고 조정식 쇽업소버.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 개폐 링은 상기 피스톤 로드의 하부에 설치되는 스프링의 하단에 고정 되어 있으며, 상기 피스톤 밸브와 상기 바디 밸브 사이의 길이가 상기 스프링의 상하방향 길이보다 짧거나 같은 경우에 상기 개폐 링은 상기 배출 구멍을 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 차고 조정식 쇽업소버.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 스프링은, 상기 피스톤 밸브를 고정시키기 위해 상기 피스톤 로드의 말단에 체결되는 너트의 하부 표면에 고정되는 것을 특징으로 하는 차고 조정식 쇽업소버.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 바디 밸브는, 상기 압축 챔버와 상기 고압 챔버를 서로 연통시키는 유로와, 상기 저압 챔버로부터 상기 압축 챔버를 향한 작동유체의 유동은 허용하면서 그 역방향의 유동은 차단하는 체크 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 차고 조정식 쇽업소버.
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