KR101410448B1

KR101410448B1 - 쇽업소버의 감쇠력 가변 밸브

Info

Publication number: KR101410448B1
Application number: KR1020100003594A
Authority: KR
Inventors: 박규식
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2010-01-14
Filing date: 2010-01-14
Publication date: 2014-06-20
Also published as: KR20110083391A

Abstract

본 발명은 쇽업소버의 감쇠력 가변 밸브에 관한 것이다. 상기 감쇠력 가변 밸브는, 작동유체가 통과되도록 유입 유로가 형성된 밸브 리테이너; 상기 밸브 리테이너의 하부에 위치되어 상기 밸브 리테이너의 유입 유로로 유입된 작동유체가 배출되는 배출 유로를 형성하는 밸브 본체; 상기 밸브 본체를 상기 밸브 리테이너 측으로 가압하는 탄성부재; 상기 밸브 리테이너의 유입 유로를 통해 유입되는 작동유체의 일부가 상기 밸브 본체의 후면에 위치하는 배압챔버로 유동하기 위한 배압 조절 유로를 형성하는 스풀 가이드; 솔레노이드의 전류 변화에 따라 상하로 이동하여 상기 배압 조절 유로의 개도를 조절하는 스풀; 을 포함하고, 상기 배출 유로는 상기 밸브 리테이너의 단부와 상기 밸브 본체 사이에서 형성되고, 상기 밸브 리테이너를 통해 유입되는 작동유체의 압력 및 상기 배압챔버로 유동한 작동유체의 배압에 따라 상기 밸브 본체가 이동하여 상기 배출 유로의 크기가 가변됨으로써 작동유체의 배출 정도가 조절되는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 작동유체의 압력에 따른 감쇠력의 가변 정도를 증가시켜 원하는 감쇠력 특성을 얻을 수 있는 쇽업소버의 감쇠력 가변 밸브를 제공할 수 있다.

Description

쇽업소버의 감쇠력 가변 밸브 {DAMPING FORCE VARIABLE VALVE OF A SHOCK ABSORBER}

본 발명은 피스톤 로드 측으로부터 유입되는 작동유체의 배출 정도를 조절하여 감쇠력을 제어하도록 구성된 쇽업소버의 감쇠력 가변 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 쇽업소버는 자동차 등의 이동수단에 설치되며 주행시 노면으로부터 받는 진동이나 충격 등을 흡수 및 완충하여 승차감을 향상시킨다.

이러한 쇽업소버는 실린더와, 이 실린더 내에 압축 및 신장가능하게 설치된 피스톤 로드를 포함하며, 이들 실린더와 피스톤 로드가 각각 차체 또는 바퀴나 차축에 설치된다.

상기 쇽업소버 중 감쇠력이 낮게 설정된 쇽업소버는 주행시 노면의 요철에 의한 진동을 흡수하여 승차감을 향상시킬 수 있다. 반면에, 감쇠력이 높게 설정된 쇽업소버는 차체의 자세 변화가 억제되어 조종 안정성이 향상되는 특성이 있다. 따라서, 종래의 차량에는 차량의 사용 목적에 따라 감쇠력 특성이 다르게 설정된 쇽업소버가 적용된다.

한편, 최근에는 쇽업소버의 일측에 감쇠력 특성을 적절하게 조정할 수 있는 감쇠력 가변 밸브를 장착하여, 노면 및 주행상태 등에 따라 승차감이나 조종안정성의 향상을 위해 감쇠력 특성을 적절하게 조정할 수 있는 감쇠력 가변식 쇽업소버가 개발되었다.

도 1은 종래의 감쇠력 가변식 쇽업소버를 도시한 단면도이다.

종래의 감쇠력 가변식 쇽업소버(10)는, 베이스 쉘(12)과, 이 베이스 쉘(12)의 내측에 설치되며 피스톤 로드(24)가 길이방향으로 이동가능하게 설치되는 인너 튜브(14)를 포함한다. 인너 튜브(14)와 베이스 쉘(12)의 상단과 하단에는 각각 로드 가이드(26)와 바디 밸브(27)가 설치된다. 또한, 인너 튜브(14)의 내부에서 피스톤 로드(24)의 일단에는 피스톤 밸브(25)가 결합되며, 이 피스톤 밸브(25)는 인너 튜브(14)의 내부 공간을 리바운드 챔버(20)와 컴프레션 챔버(22)로 구획한다. 그리고, 베이스 쉘(12)의 상부와 하부에는 각각 상부 캡(28)과 베이스 캡(29)이 설치된다.

인너 튜브(14)와 베이스 쉘(12) 사이에는 피스톤 로드(24)의 왕복 운동에 따른 인너 튜브(14) 내부의 체적 변화를 보상하는 리저버 챔버(30)가 형성되어 있다. 리저버 챔버(30)와 컴프레션 챔버(22) 사이의 작동유체의 유동은 바디 밸브(27)에 의해 제어된다.

또한, 베이스 쉘(12)의 내측에는 세퍼레이터 튜브(16)가 설치된다. 이 세퍼레이터 튜브(16)에 의해, 베이스 쉘(12)의 내부는 리바운드 챔버(20)에 연결되는 고압실(PH)과, 리저버 챔버(30)로서의 저압실(PL)로 구획된다.

고압실(PH)은 인너 튜브(14)의 내부홀(14a)을 통해 리바운드 챔버(20)와 연결된다. 한편, 저압실(PL)은 바디 밸브(27)의 몸체부와 베이스 쉘(12) 사이에 형성되는 하부 유로(32)를 통해 바디 밸브(27)의 유로로 연결된다.

종래 기술에 따른 쇽업소버(10)는 감쇠력을 가변하기 위해서 베이스 쉘(12)의 일측에 장착되는 감쇠력 가변 밸브(40)를 포함한다.

도 2는 종래의 감쇠력 가변식 쇽업소버에 부착되어 사용되는 감쇠력 가변 밸브를 도시하는 단면도이다.

감쇠력 가변 밸브(40)에는 베이스 쉘(12) 및 세퍼레이터 튜브(16)에 각각 연결되며 고압실(PH) 및 저압실(PL)과 각각 연통하는 오일유로가 형성된다. 또한, 감쇠력 가변 밸브(40)에는 액추에이터(42)의 구동에 의해 이동하는 스풀(spool; 44)이 설치되며, 상기 스풀(44)의 이동에 의해 상기 고압실(PH) 및 저압실(PL)과 연통하는 내부 유로가 가변되면서 쇽업소버(10)의 감쇠력을 가변한다.

감쇠력 가변 밸브(40)는 쇽업소버의 감쇠력 가변에 이용되는 디스크 밸브(50)와 배압챔버(60)를 내부에 포함한다. 배압챔버(60)는 디스크 밸브(50)의 배후에서 그 디스크 밸브(50)를 가압하는 배압을 갖도록 마련된다.

디스크 밸브(50)는 밸브 리테이너(51)의 후방에서 그 밸브 리테이너(51)에 수직으로 형성된 유로(51a)를 덮도록 설치된다. 한편, 밸브 리테이너(51)는 커넥터(40a)에 의해 전술한 쇽업소버의 고압실(PH)과 접속된다. 따라서, 고압실(PH)로부터 커넥터(40a)를 통해 유입된 고압의 작동유체가 유로(51a)를 통과하여 디스크 밸브(50)를 향해 흐르게 된다.

배압챔버(60)는 솔레노이드(41)의 구동에 따라 자체 압력이 가변되도록 마련된다. 배압챔버(60) 내 압력 변화, 즉, 디스크 밸브(50)에 대한 배압의 변화는 디스크 밸브(50)가 유로(51a)를 통과하는 작동유체에 대한 대항력을 가변시키고, 이에 따라 쇽업소버에 가변된 감쇠력을 제공할 수 있다.

감쇠력 가변 밸브(40)는 솔레노이드(41)에 인가되는 전류값에 따라 이동하는 거리가 변동하는 액추에이터(42)를 포함한다. 감쇠력 가변 밸브(40) 내에는 액추에이터(42)와 동일 축선 상에 배치된 채 그 액추에이터(42)와 연동하여 직선운동하는 스풀(44)을 포함한다. 상기 스풀(44)은 스풀 가이드(45)를 따라 이동되는 것으로서, 그 일단은 액추에이터(42)와 접해 있고 그 타단은 압축스프링(46)에 의해 탄성적으로 지지된다. 따라서, 상기 스풀(44)은 액추에이터(42)의 가압에 의해 전진하고 압축스프링(46)의 복원력에 의해 후퇴한다.

솔레노이드의 구동에 따라 스풀(44)이 이동함으로써, 이 스풀(44)과 스풀 가이드(45)의 상호 작용에 의해, 디스크 밸브(50) 상류 측으로부터 배압챔버(60)로 이어지는 배압 조절 유로(47)의 개폐 및/또는 개폐 정도가 제어된다.

배압챔버(60)에 위치되는 링 부재(61)는 저압실(PL)로 가는 작동유체의 흐름을 제한하여 배압챔버(60) 내에 배압이 형성되게 한다. 링 부재(61)는 가압 디스크(62)에 의해 가압되어, 링 부재(61)의 주변부로의 작동유체의 흐름을 제한하게 된다. 가압 디스크(62)는 배압챔버(60) 내에 배압이 형성되도록 상당한 압력으로 링 부재(61)를 가압하게 된다.

종래의 감쇠력 가변 밸브(40)에서, 디스크 밸브(50)는 밸브 리테이너(51)에 수직으로 형성된 유로(51a)를 덮도록 다수의 디스크를 적층하여 이루어진다. 또한, 디스크 밸브(50)는 그 하부에 위치된 가압 디스크(62)에 의해서도 가압된다.

디스크 밸브(50)에서 디스크가 개방되는 정도는 유로(51a)를 통한 작동유체 압력의 변화 및 배압챔버(60)에서의 디스크 밸브(50)에 대한 배압의 변화에 의해 조절되고, 그에 따라 감쇠력이 가변된다.

감쇠력 가변 밸브(40)는 피스톤 로드의 속도가 고속일 때는 감쇠력을 낮게 설정하고, 저속일 때는 감쇠력을 높게 설정하여 승차감을 개선하기 위한 것이다. 따라서, 감쇠력 가변 밸브(40)의 목적을 충분히 달성하기 위해서는 유로(51a)를 통한 작동유체의 압력에 따라 디스크 밸브(50)의 개방 정도가 유연하게 조절되는 것이 중요하다.

그러나, 종래의 감쇠력 가변 밸브(40)에서는 디스크 밸브(50)의 디스크 자체가 강성이 강하고, 그 하부에 위치된 가압 디스크(62)에 의해 디스크 밸브(50)의 강성이 더욱 증가되므로, 유로(51a)를 통한 작동유체의 압력이 증가되어도 디스크 밸브(50)의 개방 정도가 크지 않게 된다. 즉, 피스톤 로드의 속도가 증가되어 유로(51a)를 통해 유입되는 작동유체의 압력이 커짐에 따라, 디스크 밸브(50)를 통한 작동유체의 배출량이 증가되는 기울기가 작아 감쇠력의 가변 효과가 줄어드는 문제점이 있었다.

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 쇽업소버의 피스톤 로드의 속도가 증가하여 감쇠력 가변 밸브 내로 유입되는 작동유체의 압력이 커지면, 그에 따라 감쇠력의 가변 정도를 증가시킬 수 있는 쇽업소버의 감쇠력 가변 밸브를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 피스톤 로드 측으로부터 유입되는 작동유체의 배출 정도를 조절하여 감쇠력을 제어하도록 구성된 쇽업소버의 감쇠력 가변 밸브는, 상기 피스톤 로드 측으로부터 유입되는 작동유체가 통과되도록 유입 유로가 형성된 밸브 리테이너; 상기 밸브 리테이너의 하부에 위치되어 상기 밸브 리테이너의 유입 유로로 유입된 작동유체가 배출되는 배출 유로를 형성하는 밸브 본체; 상기 밸브 본체를 상기 밸브 리테이너 측으로 가압하는 탄성부재; 상기 밸브 리테이너의 유입 유로를 통해 유입되는 작동유체의 일부가 상기 밸브 본체의 후면에 위치하는 배압챔버로 유동하기 위한 배압 조절 유로를 형성하는 스풀 가이드; 솔레노이드의 전류 변화에 따라 상하로 이동하여 상기 배압 조절 유로의 개도를 조절하는 스풀; 을 포함하고, 상기 배출 유로는 상기 밸브 리테이너의 단부와 상기 밸브 본체 사이에서 형성되고, 상기 밸브 리테이너를 통해 유입되는 작동유체의 압력 및 상기 배압챔버로 유동한 작동유체의 배압에 따라 상기 밸브 본체가 이동하여 상기 배출 유로의 크기가 가변됨으로써 작동유체의 배출 정도가 조절되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밸브 본체는 상기 스풀 가이드와의 사이에 저마찰계수의 중합체 시일을 개재하여 상기 스풀 가이드에 유밀식으로 끼워지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배압 조절 유로는 작동유체를 배출하기 위한 바이패스 유로와 연결되고, 상기 스풀의 이동에 따라 상기 배압 조절 유로의 개도를 조절함으로써, 상기 배압챔버 또는 상기 바이패스 유로로 유동하는 작동유체의 양이 조절되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 스프링 가압식으로 된 밸브 본체가 작동유체의 압력 및 배압에 따라 상하로 이동하여 작동유체의 배출 유로를 개방함으로써, 작동유체의 압력에 따른 감쇠력의 가변 정도를 증가시켜 원하는 감쇠력 특성을 얻을 수 있는 쇽업소버의 감쇠력 가변 밸브를 제공할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 감쇠력 가변식 쇽업소버의 일례를 도시한 단면도.
도 2는 종래의 감쇠력 가변식 쇽업소버에 부착되어 사용되는 감쇠력 가변 밸브를 도시하는 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 감쇠력 가변 밸브를 나타내는 단면도.
도 4는 도 3에서 작동유체의 압력에 의해 밸브 본체가 가압되어 배출 유로가 개방된 상태를 나타내는 단면도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 3은 본 발명에 따른 감쇠력 가변 밸브를 나타내는 단면도이다. 도 4는 도 3에서 작동유체의 압력에 의해 밸브 본체가 가압되어 배출 유로가 개방된 상태를 나타내는 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 감쇠력 가변 밸브(100)에는 베이스 쉘(112) 및 세퍼레이터 튜브(116)에 각각 연결되며 고압실(PH) 및 저압실(PL)과 각각 연통하는 오일유로가 형성된다.

감쇠력 가변 밸브(100)는 피스톤 로드 측으로부터 유입되는 작동유체가 통과되도록 유입 유로(151a)가 형성된 밸브 리테이너(151)를 포함한다.

밸브 리테이너(151)의 하부에는 탄성부재(또는 스프링)(180)에 의해 가압되는 밸브 본체(170)가 위치된다. 밸브 본체(170)는 스풀 가이드(145)에 유밀식으로 끼워진다. 밸브 본체(170)와 스풀 가이드(145)의 접촉면에는 마찰계수가 낮은 중합체 시일(190), 바람직하게는 테프론(teflon) 재질의 중합체 시일(190)이 개재된다. 따라서, 스프링 가압식의 밸브 본체(170)는 유입 유로(151a)를 통해 유입되는 작동유체의 압력에 따라 스풀 가이드(145)의 면을 따라 상하로 부드럽게 이동할 수 있다.

밸브 본체(170)의 하부에는 상기 밸브 본체(170)를 밸브 리테이너(151) 측으로 가압하는 스프링(180)이 위치된다. 스프링(180)은 상부 지지부(181)와 하부 지지부(182)에 안착되어 지지된다. 밸브 본체(170)와 스프링(180) 사이에는 링 부재(161)가 위치된다.

고압실(PH)로부터 유입 유로(151a)를 통해 유입되는 작동유체의 압력은 스프링(180)의 힘에 대항하여 밸브 본체(170)를 가압함으로써, 밸브 리테이너(151)와 밸브 본체(170) 사이의 공간을 통해 형성되는 배출 유로(B)(도 4 참조)를 개방하게 된다. 작동유체는 배출 유로(B)를 통해 실선의 화살표로 도시된 바와 같이 저압실(PL)로 유동한다. 저압실(PL)로 유동하는 작동유체의 양이 많아질수록 쇽업소버의 감쇠력은 낮아진다.

고압실(PH)로부터 유입 유로(151a)를 통해 유입되는 작동유체의 일부는 스풀 가이드(145)에 형성된 배압 조절 유로(P)를 따라 배압챔버(160) 내로 유동한다. 배압챔버(160) 내에는 링 부재(161)가 위치되어, 저압실(PL)로 가는 작동유체의 흐름을 제한한다. 점선의 화살표로 도시된 바와 같이, 배압 조절 유로(P)를 따라 배압챔버(160) 내로 유동한 작동유체는 링 부재(161)에 의해 흐름이 제한되어, 밸브 본체(170)를 밸브 리테이너(151) 측으로 가압하는 배압으로 작용한다.

배압 조절 유로(P)는 바이패스 유로(143)와 연결되어 있다. 점선의 화살표로 도시된 바와 같이, 고압실(PH)로부터 유입 유로(151a)를 통해 유입되는 작동유체의 일부는 배압 조절 유로(P)를 따라 바이패스 유로(143)로 들어간다. 바이패스 유로(143)는 저압실(PL)과 연결되어 있어, 작동유체는 바이패스 유로(143)를 통해 저압실(PL)로 배출된다.

배압 조절 유로(P)의 개폐 및/또는 개폐 정도는 스풀(144)의 이동에 따라 제어된다. 스풀(144)의 일단은 솔레노이드(41)에 인가되는 전류값에 따라 이동하는 거리가 변동하는 액추에이터(142)와 접촉되고, 스풀(144)의 타단은 압축스프링(146)에 의해 탄성적으로 지지된다. 따라서, 상기 스풀(144)은 액추에이터(142)의 가압에 의해 전진하고, 압축스프링(146)의 복원력에 의해 후퇴한다. 스풀(144)은 액추에이터(142)와 연동하여 직선운동하여, 배압 조절 유로(P)의 개폐 정도를 조절한다. 스풀(144)이 스풀 가이드(145)의 면을 따라 하부로 이동하면 배압챔버(160)와 연결되는 통로가 줄어들거나 폐쇄되고, 상부로 이동하면 바이패스 유로(143)와 연결되는 통로가 줄어들거나 폐쇄된다. 따라서, 스풀(144)의 이동에 따라 배압챔버(160) 또는 바이패스 유로(143)로 유동하는 작동유체의 양이 조절된다.

본 발명에서 밸브 본체(170)는 밸브 리테이너(151)의 유입 유로(151a)를 통해 유입되는 작동유체의 압력 및 배압챔버(160)로 유동한 작동유체의 배압에 따라 상하로 이동하고, 그에 따라 배출 유로(B)가 개방되는 정도가 가변됨으로써 작동유체의 배출 정도가 조절된다.

작동유체의 압력 및 배압에 대한 밸브 본체(170)의 대항력의 정도는 밸브 본체(170)를 가압하는 스프링(180)의 강성(stiffness)과 초기 수축거리에 따라 조절할 수 있다.

예를 들어, 강성이 낮은 스프링(180)을 사용하면, 작동유체의 압력에 따라 밸브 본체(170)의 이동거리가 증가하여 배출 유로(B)가 개방되는 폭이 커지므로, 피스톤 로드의 속도에 따른 작동유체의 압력에 따라 감쇠력의 변화정도를 크게 할 수 있다. 따라서, 감쇠력 가변 밸브(100)의 원하는 감쇠력 특성을 얻을 수 있게 된다. 그러나, 강성이 높은 스프링(180)을 사용하면, 작동유체의 압력에 따라 배출 유로(B)가 개방되는 폭이 작아지므로, 피스톤 로드의 속도가 증가해도 감쇠력의 변화정도가 적어서 감쇠력 가변 밸브(100)의 원하는 감쇠력 특성을 얻을 수 없게 된다. 따라서, 감쇠력 가변 밸브(100)의 원하는 감쇠력 특성을 얻기 위해서는 강성이 낮은 스프링(180)을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 밸브 본체(170)와 스풀 가이드(145)의 접촉면 사이의 마찰계수가 클 경우에는 작동유체의 압력 및 배압에 따른 밸브 본체(170)의 상하 이동이 어느 정도 제한을 받을 수 있다. 본 발명에서는 밸브 본체(70)와 스풀 가이드(145)의 접촉면에 마찰계수가 낮은 중합체 시일(190)이 개재되므로, 밸브 본체(170)는 작동유체의 압력의 증감에 따라 스풀 가이드(145)의 면을 따라 부드럽게 이동할 수 있다. 따라서, 감쇠력 가변 밸브(100)의 원하는 감쇠력 특성을 얻을 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

100 : 감쇠력 가변 밸브
144 : 스풀
145 : 스풀 가이드
150 : 디스크 밸브
151 : 밸브 리테이너
160 : 배압 챔버
161 : 링 부재
170 : 밸브 본체
180 : 탄성부재
190 : 중합체 시일

Claims

피스톤 로드 측으로부터 유입되는 작동유체의 배출 정도를 조절하여 감쇠력을 제어하도록 구성된 쇽업소버의 감쇠력 가변 밸브에 있어서, 상기 피스톤 로드 측으로부터 유입되는 작동유체가 통과되도록 유입 유로가 형성된 밸브 리테이너와, 상기 밸브 리테이너의 하부에 위치되어 상기 밸브 리테이너의 유입 유로로 유입된 작동유체가 배출되는 배출 유로를 형성하는 밸브 본체와, 상기 밸브 본체를 상기 밸브 리테이너 측으로 가압하는 탄성부재와, 상기 밸브 리테이너의 유입 유로를 통해 유입되는 작동유체의 일부가 상기 밸브 본체의 후면에 위치하는 배압챔버로 유동하기 위한 배압 조절 유로를 형성하는 스풀 가이드와, 솔레노이드의 전류 변화에 따라 상하로 이동하여 상기 배압 조절 유로의 개도를 조절하는 스풀을 포함하되,
상기 배출 유로는 상기 밸브 리테이너의 단부와 상기 밸브 본체 사이에서 형성되고, 상기 밸브 리테이너를 통해 유입되는 작동유체의 압력 및 상기 배압챔버로 유동한 작동유체의 배압에 따라 상기 밸브 본체가 이동하여 상기 배출 유로의 크기가 가변됨으로써 작동유체의 배출 정도가 조절되며,
상기 밸브 본체는 상기 스풀 가이드와의 사이에 저마찰계수의 중합체 시일을 개재하여 상기 스풀 가이드에 유밀식으로 끼워지는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 감쇠력 가변 밸브.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 배압 조절 유로는 작동유체를 배출하기 위한 바이패스 유로와 연결되고,
상기 스풀의 이동에 따라 상기 배압 조절 유로의 개도를 조절함으로써, 상기 배압챔버 또는 상기 바이패스 유로로 유동하는 작동유체의 양이 조절되는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 감쇠력 가변 밸브.