KR101426800B1 - 쇽업소버의 경사 피스톤 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쇽업소버의 피스톤 로드의 말단에 설치되는 피스톤 밸브가 피스톤 로드의 중심축선에 대하여 일정한 경사각을 가지도록 기울어져 설치되는 경사 피스톤 밸브에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 피스톤 로드의 말단에 설치되어, 작동유체가 충전되어 있는 실린더 내부를 제1 챔버와 제2 챔버로 양분한 상태에서 작동하여 감쇠력을 발생시키는 쇽업소버의 피스톤 밸브로서, 상기 피스톤 로드의 말단에 끼워지는 컴프레션 밸브수단, 피스톤 본체 및 리바운드 밸브수단을 상기 피스톤 로드의 중심축선에 대하여 각도를 가지도록 기울어진 상태로 설치하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 경사 피스톤 밸브가 제공된다.

Description

쇽업소버의 경사 피스톤 밸브 {INCLINED PISTON VALVE OF A SHOCK ABSORBER}

본 발명은 쇽업소버의 피스톤 밸브에 관한 것으로, 쇽업소버의 피스톤 로드의 말단에 설치되는 피스톤 밸브가 피스톤 로드의 중심축선에 대하여 일정한 경사각을 가지도록 기울어져 설치되는 경사 피스톤 밸브에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 주행시 차축이 노면으로부터 받는 충격이나 진동을 완충하여 승차감을 향상시키기 위한 완충장치가 설치되며, 이와 같은 완충장치의 하나로서 쇽업소버가 사용된다. 쇽업소버는 노면 상태에 따른 차량의 진동에 따라 작동하게 되며, 이때 쇽업소버의 작동속도에 따라, 즉 작동속도가 빠르거나 느림에 따라 쇽업소버에서 발생하는 감쇠력이 달라진다.

쇽업소버에서 발생하는 감쇠력 특성을 어떻게 조절하는가에 따라 차량의 승차감과 주행안정성을 제어할 수 있다. 따라서 차량의 설계시, 쇽업소버의 감쇠력 특성을 조절하는 것은 매우 중요하다.

도 1에는 종래기술에 따른 쇽업소버의 피스톤 밸브가 도시되어 있다. 도 1에서 중심선을 기준으로 우측에는 쇽업소버 압축(compression) 시의 유체의 흐름 방향이 도시되어 있고, 중심선을 기준으로 좌측에는 쇽업소버 인장(rebound) 시의 유체의 흐름 방향이 도시되어 있다.

종래의 피스톤 밸브는, 작동유체가 충전되어 있는 실린더(10) 내부를 제1 및 제2 챔버(11, 12)로 양분한 상태에서 작동하여 감쇠력을 발생시킨다.

너트(14) 등의 체결부재에 의해 피스톤 로드(13)의 말단에 결합되어 고정되는 종래의 피스톤 밸브는, 쇽업소버의 압축시 작동유체가 통과하는 복수의 컴프레션 통로(compression path)(15a) 및 쇽업소버의 신장시 작동유체가 통과하는 복수의 리바운드 통로(rebound path)(15b)가 형성되어 있는 피스톤 본체(15)와, 이 피스톤 본체(15)의 상부에 배치되어 컴프레션 통로(15a)를 통과한 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 제1 밸브 수단(16)과, 피스톤 본체(15)의 하부에 배치되어 리바운드 통로(15b)를 통과한 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 제2 밸브 수단(17)을 포함한다.

피스톤 본체(15)에는, 상술한 바와 같이 복수의 컴프레션 통로(15a)와 복수의 리바운드 통로(15b)가 각각 원형으로 배열되어 형성된다. 또한, 피스톤 본체(15)의 외주표면에는 실린더(10)의 내주면과의 밀착 및 마모 방지 등을 위해 테프론 소재의 밴드(18)가 설치되어 있다.

제1 및 제2 밸브 수단(16, 17)은 각각 복수의 디스크 부재와 와셔 등으로 이루어질 수 있다.

도 1의 우측에 도시된 바와 같이, 쇽업소버의 압축시, 즉 피스톤 본체(15)가 실린더 내에서 아래쪽으로 움직일 때, 작동유체는 피스톤 본체(15) 아래쪽의 제2 챔버(12)로부터 복수개의 컴프레션 통로(15a) 및 제1 밸브 수단(16)을 통과하여 피스톤 본체(15) 위쪽의 제1 챔버(11)로 유동한다.

한편, 도 1의 좌측에 도시된 바와 같이, 쇽업소버의 신장시, 즉 피스톤 본체(15)가 실린더 내에서 위쪽으로 움직일 때, 작동유체는 피스톤 본체(15) 위쪽의 제1 챔버(11)로부터 제1 밸브 수단(16), 복수개의 리바운드 통로(15b), 제2 밸브 수단(17)을 순차적으로 통과하여 피스톤 본체(15) 아래쪽의 제2 챔버(12)로 유동한다.

제1 밸브 수단(16)은 압축시 감쇠력을 발생시키는 동시에 리바운드시 컴프레션 통로(15a)를 폐쇄하도록 작동한다. 또한, 제2 밸브 수단(17)은 압축시 피스톤 본체(15)에 형성된 리바운드 통로(15b)를 폐쇄하는 동시에 리바운드시 감쇠력을 발생시키도록 작동한다.

그런데, 상술한 바와 같은 종래의 피스톤 밸브는, 차량의 고속 주행시 쇽업소버의 변위 자체는 작으나 고주파 특성에 의해 승차감에 좋지 않은 영향을 미치는 저속 감쇠력 특성을 갖는다. 또한 종래의 피스톤 밸브는 단일 유로를 사용하여 고속, 중속, 및 저속에서 일정한 감쇠특성을 가지도록 설계되어 있으므로, 저속 감쇠력을 낮춰 승차감 개선을 도모하고자 할 경우 중고속 감쇠력에까지 영향을 미칠 수 있어 핸들링 특성이 악화될 우려가 있다.

특히, 종래의 피스톤 밸브는 컴프레션 통로나 리바운드 통로를 막고 있는 밸브 디스크가 개방되는 순간에 감쇠력 곡선의 기울기가 급격하게 변화함에 따라 승차감에 있어서 이질감이 느껴지고 노이즈 특성이 악화되는 문제가 있다.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 쇽업소버의 피스톤 로드의 말단에 설치되는 피스톤 밸브가 피스톤 로드의 중심축선에 대하여 일정한 경사각을 가지도록 기울어져 설치됨으로써, 밸브 디스크가 개방되는 순간의 감쇠력 기울기를 작게 하여 이질감을 둔감화시키고 피스톤 로드의 중고속 이동시 디그레시브(degressive)한 감쇠력 특성을 얻을 수 있는 경사 피스톤 밸브를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 피스톤 로드의 말단에 설치되어, 작동유체가 충전되어 있는 실린더 내부를 제1 챔버와 제2 챔버로 양분한 상태에서 작동하여 감쇠력을 발생시키는 쇽업소버의 피스톤 밸브로서, 상기 피스톤 로드의 말단에 끼워지는 컴프레션 밸브수단, 피스톤 본체 및 리바운드 밸브수단을 상기 피스톤 로드의 중심축선에 대하여 각도를 가지도록 기울어진 상태로 설치하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 경사 피스톤 밸브가 제공된다.

상기 피스톤 본체에는 쇽업소버의 압축시 작동유체가 통과하는 복수개의 컴프레션 통로와 쇽업소버의 신장시 작동유체가 통과하는 복수개의 리바운드 통로가 관통 형성되며, 상기 컴프레션 통로 및 상기 리바운드 통로는 상기 피스톤 본체의 상하면에 대하여 수직 방향으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 피스톤 본체를 평면에서 볼 때 가상의 중심선을 기준으로 한쪽에는 상기 컴프레션 통로가 배치되고 다른 한쪽에는 상기 리바운드 통로가 배치되는 것이 바람직하다.

상기 컴프레션 밸브수단은 상기 피스톤 본체의 상부에 적층되는 하나 이상의 컴프레션 밸브 디스크, 리테이너 및 와셔를 포함하고, 상기 리바운드 밸브수단은 상기 피스톤 본체의 하부에 적층되는 하나 이상의 리바운드 밸브 디스크, 리테이너 및 와셔를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 쇽업소버의 피스톤 로드의 말단에 설치되는 피스톤 밸브가 피스톤 로드의 중심축선에 대하여 일정한 경사각을 가지도록 기울어져 설치 경사 피스톤 밸브가 제공될 수 있다.

그에 따라 본 발명에 따른 쇽업소버의 경사 피스톤 밸브에 의하면, 피스톤 밸브의 피스톤 본체에 형성된 통로를 막고 있던 밸브 디스크가 개방될 때, 모든 통로를 동시에 개방하지 않고 복수개의 통로를 순차적으로 개방하도록 동작할 수 있으며, 그에 따라 밸브 디스크가 개방되는 순간의 감쇠력 기울기를 작게 하여 이질감을 둔감화시키고 피스톤 로드의 중고속 이동시 디그레시브(degressive)한 감쇠력 특성을 얻을 수 있게 된다.

도 1은 종래 기술에 따른 피스톤 밸브의 일례를 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 경사 피스톤 밸브를 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 경사 피스톤 밸브의 피스톤 본체의 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 경사 피스톤 밸브에 적층 설치된 밸브 디스크의 개방 동작을 설명하기 위한 도면, 그리고
도 5는 본 발명에 따른 경사 피스톤 밸브에 의해 구현되는 감쇠력 특성 곡선을 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쇽업소버의 경사 피스톤 밸브를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 경사 피스톤 밸브는, 종래의 피스톤 밸브와 마찬가지로, 피스톤 로드(13)의 말단에 설치되어, 작동유체가 충전되어 있는 실린더(10) 내부를 컴프레션 챔버로서의 제1 챔버(11)와 리바운드 챔버로서의 제2 챔버(12)로 양분한 상태에서 작동하여 감쇠력을 발생시킨다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 경사 피스톤 밸브는, 피스톤 로드(13)의 말단에 컴프레션 밸브수단, 피스톤 본체(21) 및 리바운드 밸브수단을 순차적으로 끼운 후 예를 들어 너트(29)와 같은 체결부재를 결합시킴으로써 피스톤 로드(13)에 고정될 수 있으며, 경사 피스톤 밸브를 구성하는 각각의 요소들은 피스톤 로드(13)의 중심축선에 대하여 일정한 각도를 가지도록 기울어진 상태로 설치된다.
다시 말해서, 도 2에 도시된 바와 같이, 컴프레션 밸브수단은 피스톤 본체(21)의 상부표면과 평행한 동시에 피스톤 로드(13)의 중심축선에 대하여 피스톤 본체(21)와 동일한 각도로 기울어지도록 피스톤 본체(21)의 상부표면에 적층되며, 리바운드 밸브수단은 피스톤 본체(21)의 하부표면과 평행한 동시에 피스톤 로드(13)의 중심축선에 대하여 피스톤 본체(21)와 동일한 각도로 기울어지도록 피스톤 본체(21)의 하부표면에 적층된다.

경사 피스톤 밸브의 피스톤 본체(21)에는 쇽업소버의 압축시 작동유체가 통과하는 복수개의 컴프레션 통로(21a)와 쇽업소버의 신장시 작동유체가 통과하는 복수개의 리바운드 통로(21b)가 관통 형성된다. 이들 컴프레션 통로(21a) 및 리바운드 통로(21b)는 피스톤 본체(21)의 상하면에 대하여 수직 방향으로 형성될 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 피스톤 본체(21)를 평면에서 볼 때 가상의 중심선(점선으로 도시)을 기준으로 한쪽에는 컴프레션 통로(21a)가 배치되고 다른 한쪽에는 리바운드 통로(21b)가 배치된다.

다시 도 2를 참조하면, 피스톤 본체(21)의 상부에 적층 설치되는 컴프레션 밸브수단은, 하나 이상의 컴프레션 밸브 디스크(22), 리테이너(23) 및 와셔(24)를 포함한다. 컴프레션 밸브 디스크들 중에서 피스톤 본체(21)의 상부표면에 직접 안착되는 디스크는 슬릿이 형성되어 있는 컴프레션 밸브 디스크-S(22a)가 사용된다.

피스톤 본체(21)의 하부에 적층 설치되는 리바운드 밸브수단은, 하나 이상의 리바운드 밸브 디스크(26), 리테이너(27) 및 와셔(28)를 포함한다. 리바운드 밸브 디스크들 중에서 피스톤 본체(21)의 하부표면에 직접 안착되는 디스크는 슬릿이 형성되어 있는 리바운드 밸브 디스크-S(26a)가 사용된다.

본 발명에 의하면, 피스톤 밸브가 피스톤 로드(13)에 대하여 일정한 각도를 가지고 경사지도록 설치되기 때문에, 피스톤 밸브를 통과하는 작동유체의 유로가 사선으로 형성되는 효과를 거둘 수 있다. 그에 따라 종래 피스톤 밸브의 피스톤 본체에 대하여 통로를 사선방향으로 형성하거나 피스톤 본체를 몇 개의 조각으로 분리하여 제작한 후 조립하던 방식을 사용하지 않고도 작동유체의 유로를 사선방향, 즉 피스톤 로드(13)의 충심축선에 대하여 소정 각도로 기울어진 방향으로 형성될 수 있게 된다.

또한 본 발명의 경사 피스톤 밸브에 의하면, 피스톤 본체(21)에 적층되는 디스크들이 작동유체의 유동방향과 각도를 가지도록 배치됨에 따라 적층된 디스크들이 원주방향 전체에 걸쳐서 동시에 개방되지 않고, 일부의 구간이 우선적으로 개방된 후 유량에 따라 점차적으로 개방구간이 확대되도록 구성될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 적층된 디스크, 예컨대 컴프레션 밸브 디스크(22) 및 컴프레션 밸브 디스크-S(22a)는, 컴프레션 통로(21a)가 형성되어 있는 구간부터 개방되기 시작하며, 이는 도 4의 (a)에서 점선으로 표시된 부분, 그리고 도 4의 (b)에서 원호형상의 화살표로 표시된 부분에 해당한다. 최초 개방이 이루어진 후, 작동유체의 유량이 증가함에 따라 개방구간은 360도 전체 구간으로 점차 확대될 수 있다.

이와 같이 디스크의 개방구간이 점차 증가함에 따라 피스톤 밸브의 중고속 이동시 감쇠력 특성은 디그레시브(degressive)한 곡선을 나타낼 수 있다.

도 5에는 본 발명에 따른 경사 피스톤 밸브에 의해 구현되는 감쇠력 특성 곡선을 나타내는 그래프가 도시되어 있다.

피스톤 밸브의 이동속도가 극저속인 A 구간에서는 슬릿이 형성된 디스크(즉, 컴프레션 밸브 디스크-S(22a) 및 리바운드 밸브 디스크-S(26a))의 특성에 따라 감쇠력 곡선이 나타난다.

B 구간은 피스톤 밸브의 이동속도가 빨라짐에 따라 적층된 디스크들이 개방되는 구간이다. 본 발명에 따르면 수압면과 수압면을 지지하는 안착면이 작동유체의 흐름방향과 일정한 각도를 가지므로, 종래에 비해 감쇠력 곡선이 A 구간에서 B 구간으로 천이되는 지점에서 각 구간에서의 기울이 변화가 작아질 수 있으며, 밸브 디스크들이 개방되는 지점과 개방되기 전의 차이가 종래에 비해 분명하게 감지되지 않아 승차감에서 이질감이 감소하고 노이즈 특성이 개선될 수 있다.

또한, 피스톤 밸브의 이동속도가 중고속인 C 구간에서는, 이동속도가 빨라짐에 따라 개방구간이 점차 확대되는 본 발명의 경사 피스톤 밸브의 특성상, 디그레시브한 감쇠력 곡선을 얻을 수 있다.

이상과 같이 본 발명을 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.

10 : 실린더 11 : 제1 챔버
12 : 제2 챔버 13 : 피스톤 로드
20 : 피스톤 밸브 21 : 피스톤 본체
21a : 컴프레션 통로 21b : 리바운드 통로
22 : 컴프레션 밸브 디스크 22a : 컴프레션 밸브 디스크-S
23 : 리테이너 24 : 와셔
26 : 리바운드 밸브 디스크 26a : 리바운드 밸브 디스크-S
27 : 리테이너 28 : 와셔
29 : 너트

Claims (5)

1. 피스톤 로드(13)의 말단에 설치되어, 작동유체가 충전되어 있는 실린더(10) 내부를 제1 챔버(11)와 제2 챔버(12)로 양분한 상태에서 작동하여 감쇠력을 발생시키는 쇽업소버의 피스톤 밸브로서,
   상기 피스톤 로드(13)의 말단에 끼워지는 컴프레션 밸브수단, 피스톤 본체(21) 및 리바운드 밸브수단을 상기 피스톤 로드의 중심축선에 대하여 각도를 가지도록 기울어진 상태로 설치하며,
   상기 피스톤 본체(21)는 상기 피스톤 로드의 중심축선에 대하여 기울어지도록 형성된 상부표면과 하부표면을 가지며,
   상기 컴프레션 밸브수단은 상기 피스톤 본체(21)의 상부표면과 평행한 동시에 상기 피스톤 로드(13)의 중심축선에 대하여 상기 피스톤 본체와 동일한 각도로 기울어지도록 상기 피스톤 본체의 상부표면에 적층되며,
   상기 리바운드 밸브수단은 상기 피스톤 본체(21)의 하부표면과 평행한 동시에 상기 피스톤 로드(13)의 중심축선에 대하여 상기 피스톤 본체와 동일한 각도로 기울어지도록 상기 피스톤 본체의 하부표면에 적층되는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 경사 피스톤 밸브.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 피스톤 본체(21)에는 쇽업소버의 압축시 작동유체가 통과하는 복수개의 컴프레션 통로(21a)와 쇽업소버의 신장시 작동유체가 통과하는 복수개의 리바운드 통로(21b)가 관통 형성되며,
   상기 컴프레션 통로 및 상기 리바운드 통로는 상기 피스톤 본체의 상하면에 대하여 수직 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 경사 피스톤 밸브.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 피스톤 본체(21)를 평면에서 볼 때 가상의 중심선을 기준으로 한쪽에는 상기 컴프레션 통로(21a)가 배치되고 다른 한쪽에는 상기 리바운드 통로(21b)가 배치되는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 경사 피스톤 밸브.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 컴프레션 밸브수단은 상기 피스톤 본체(21)의 상부에 적층되는 하나 이상의 컴프레션 밸브 디스크(22), 리테이너(23) 및 와셔(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 경사 피스톤 밸브.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 리바운드 밸브수단은 상기 피스톤 본체(21)의 하부에 적층되는 하나 이상의 리바운드 밸브 디스크(26), 리테이너(27) 및 와셔(28)를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 경사 피스톤 밸브.

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