KR101426810B1

KR101426810B1 - 주파수 감응형 쇽업소버

Info

Publication number: KR101426810B1
Application number: KR1020130060544A
Authority: KR
Inventors: 김태주; 김학주
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2013-05-28
Filing date: 2013-05-28
Publication date: 2014-08-05
Also published as: US9291231B2; DE102014007572B4; DE102014007572A1; CN104214266B; CN104214266A; US20140353097A1

Abstract

본 발명은 차량의 승차감을 극대화하기 위하여 주파수 영역대별로 다른 특성을 보이는 성능을 구현하는데 있어 원가 상승을 최소화하고 기본장 설계에 유리하게 하는 주파수 감응형 쇽업소버에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 실린더와, 피스톤 로드에 연결되어 상기 실린더를 리바운드 챔버와 컴프레션 챔버로 구획하는 피스톤 밸브를 갖는 주파수 감응형 쇽업소버에 있어서, 상기 피스톤 로드의 측면에 형성되는 관통구 및 하부에 형성되는 개방구를 연결하는 내부유로, 상기 피스톤 로드의 하부에 결합되며, 내부에 챔버부가 형성되고, 상기 챔버부의 상부는 상기 개방구와 연결되도록 개구되고 상기 챔버부의 하부는 상기 컴프레션 챔버와 연통하는 바이패스홀이 형성된 하우징, 상기 챔버부 내에 형성되어 상기 챔버부로 유입되는 유체에 의해 승강되는 스풀, 상기 챔버부를 상부 챔버와 하부 챔버로 구획하도록 상기 챔버부의 측면에서부터 상기 스풀의 외주까지 연장되게 형성되어 상기 스풀에 복원력을 제공하는 한 쌍의 격막부재, 상기 한 쌍의 격막부재의 사이에 형성되어 탄성력을 갖으며 상기 한 쌍의 격막부재가 위치를 유지하게 가이드하는 가이드부재 및 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버에 각 형성되어 상기 한 쌍의 격막부재와 상기 챔버부의 측면 사이로 유체가 침투하지 못하게 하면서 탄성에 의해 상기 격막부재의 복원을 돕는 한 쌍의 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

주파수 감응형 쇽업소버{FREQUENCY SENSITIVE TYPE SHOCK ABSORBER}

본 발명은 주파수 감응형 쇽업소버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량의 승차감을 극대화하기 위하여 주파수 영역대별로 다른 특성을 보이는 성능을 구현하는데 있어 원가 상승을 최소화하고 기본장 설계에 유리하게 하는 주파수 감응형 쇽업소버에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 주행시 차축이 노면으로 받는 충격이나 진동을 완충하여 승차감을 향상시키기 위한 완충장치가 설치되며, 이와 같은 완충장치의 하나로서 쇽업소버가 사용된다. 상기 쇽업소버는 차축과 차체 사이에 설치되며, 피스톤 로드가 이동가능하게 설치된 실린더를 포함한다. 또한, 상기 실린더의 내부에는 가스 또는 오일이 채워지며, 상기 피스톤 로드의 단부에 설치된 피스톤 밸브에 의해 상기 오일이 이동하는 과정에서 감쇠력이 발생된다.

그러나 이와 같이 일반적인 쇽업소버는 노면의 상태 또는 차량의 자세변화에 대해 일정한 감쇠력 특성을 가지는 한계가 있으며, 이에 따라 감쇠력 특성을 낮게 할 경우, 승차감을 향상시킬 수 있으나 차량의 자세를 안정적으로 유지할 수 없었고, 이와 반대로 감쇠력 특성을 높게 할 경우, 차량의 자세를 안정적으로 유지할 수 있으나 승차감이 나빠지는바, 쇽업소버의 감쇠력 특성을 노면의 상태 또는 차량의 자세변화에 대해 조절할 수 없는 문제가 있다.

따라서 차량의 자세를 안정적으로 유지하면서 승차감을 좋게 하도록 감쇠력 특성을 노면의 상태 또는 차량의 자세변화에 따라 더욱 세밀하게 조절할 수 있는 주파수 감응형 쇽업소버가 개발되었으며 이러한 종래의 주파수 감응형 쇽업소버는 대한민국공개특허공보 제10-2013-0025818호에 의해 개시되어 있다.

하지만 이러한 종래의 주파수 감응형 쇽업소버는 유량 흡수 및 유로 개폐를 위하여 습동용 프리 피스톤을 사용하고 부재로 코킹 스프링을 사용하여 그 구동을 제한한다. 따라서 필요한 유량을 흡수하기 위하여 긴 스트로크를 필요로 하게되며, 큰 운동량으로 인해 프리 피스톤의 접촉에 의한 노이즈가 발생하고 부품의 내구성이 나빠지는 문제점이 있다.

또한, 유로를 개폐하는 구조에 있어서 성능 구현을 위해 그 구조가 복잡하고 다수의 부품을 사용하여 원가가 높고 대량 양산 및 자동화가 불리하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원가 상승을 최소화하고 구조를 단순화하며 기본장 설계에 유리한 주파수 감응형 쇽업소버를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 쇽업소버는 실린더와, 피스톤 로드에 연결되어 상기 실린더를 리바운드 챔버와 컴프레션 챔버로 구획하는 피스톤 밸브를 갖는 주파수 감응형 쇽업소버에 있어서, 상기 피스톤 로드의 측면에 형성되는 관통구 및 하부에 형성되는 개방구를 연결하는 내부유로, 상기 피스톤 로드의 하부에 결합되며, 내부에 챔버부가 형성되고, 상기 챔버부의 상부는 상기 개방구와 연결되도록 개구되고 상기 챔버부의 하부는 상기 컴프레션 챔버와 연통하는 바이패스홀이 형성된 하우징, 상기 챔버부 내에 형성되어 상기 챔버부로 유입되는 유체에 의해 승강되는 스풀, 상기 챔버부를 상부 챔버와 하부 챔버로 구획하도록 상기 챔버부의 측면에서부터 상기 스풀의 외주까지 연장되게 형성되어 상기 스풀에 복원력을 제공하는 한 쌍의 격막부재, 상기 한 쌍의 격막부재의 사이에 형성되어 탄성력을 갖으며 상기 한 쌍의 격막부재가 위치를 유지하게 가이드하는 가이드부재 및 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버에 각 형성되어 상기 한 쌍의 격막부재와 상기 챔버부의 측면 사이로 유체가 침투하지 못하게 하면서 탄성에 의해 상기 격막부재의 복원을 돕는 한 쌍의 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 챔버부는 하단이 개구되며, 상기 챔버부의 하단에 내주를 따라 함몰되는 삽입홈과 상기 삽입홈에 끼움 설치되며, 중앙에 상기 바이패스홀이 형성되는 와셔부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스풀은 상단 중앙에 돌출되는 상부 가이드 돌기와 하단 중앙에 돌출되는 하부 가이드 돌기와 측면 외주를 따라 돌출되는 스페이서 돌기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 상부 가이드 돌기는 상기 개방구에 삽입되고, 상기 하부 가이드 돌기는 상기 바이패스홀에 삽입되며, 상기 한 쌍의 격막부재의 사이에 상기 스페이서 돌기가 끼움 결합하여 상기 스풀의 승강을 가이드하는 것을 특징으로 한다.

상기 한 쌍의 격막부재는 넓이면에 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 가이드부재는 탄성 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

저 주파시 유량에 따라 상기 챔버부를 통과하여 유체가 흐르지 않도록 상기 스풀은 상기 챔버부의 상부 또는 하부를 막는 것을 특징으로 한다.

전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 주파수 감응형 쇽업소버는 부품구성 및 구조의 단순화를 통해 원가를 절감하는 효과가 있다.

그리고 기본장을 최소화하여 설계를 유리하게 하는 효과가 있다.

또한, 격막부재의 두께 및 유로의 크기를 조절하여 튜닝을 쉽게하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 주파수 감응형 쇽업소버의 주요부를 개략적으로 도시한 단면도,
도 2는 도 1에서 주파수 감응형 쇽업소버의 리바운드 행정시의 작동 상태를 개략적으로 도시한 단면도,
도 3은 도 1에서 주파수 감응형 쇽업소버의 컴프레션 행정시의 작동 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 주파수 감응형 쇽업소버의 주요부를 개략적으로 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 쇽업소버(50)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 차륜 측에 연결되는 실린더(52)와, 차체 측에 연결되는 피스톤 로드(54)를 포함한다. 여기에서, 상기 실린더(52)는 내부관과 외부관의 이중구조로 이루어지는 것도 가능하며, 하나의 단일관으로 이루어지는 것도 물론 가능하다.

상기 피스톤 로드(54)는 상기 실린더(52)에 왕복 운동 가능하게 설치되며, 그 단부에 상기 실린더(52)의 내부를 컴프레션 챔버(CC)와 리바운드 챔버(RC)로 구획하며 감쇠력을 발생하는 피스톤 밸브(60)가 설치된다.

상기 피스톤 밸브(60)는 일측으로 컴프레션 유로(60a)가 형성되고, 타측으로 리바운드 유로(60b)가 형성될 수 있다. 여기에서 상기 컴프레션 유로(60a)와 상기 리바운드 유로(60b)는 상기 피스톤 로드(54)의 하강 및 상승이 이루어지는 컴프레션 행정 및 리바운드 행정 시에 컴프레션 챔버(CC)와 리바운드 챔버(RC) 사이로 유체가 이동할 수 있도록 형성된 유로이다.

또한, 상기 피스톤 밸브(60)의 하부에는 저속과 고속 구간에서 리바운드 유로(60b)의 개방도를 제어하고 이를 통해 서로 다른 감쇠력을 발생시키도록 구성된 밸브 디스크(66)가 설치된다. 그리고 상기 밸브 디스크(66)의 하부에는 리테이너(67)가 순차적으로 설치된다. 여기에서, 상기 밸브 디스크(66)는 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있으며, 감쇠력 특성을 가변하기 위해 다수개 설치하거나, 그 형태를 다르게 할 수 있고, 일부에 슬릿(66a)을 형성하는 것도 가능하다.

한편, 상기 피스톤 로드(54)는 상기 리바운드 챔버(RC)와 상기 컴프레션 챔버(CC)를 연결하는 내부유로(56)가 형성된다. 이를 위해 상기 피스톤 로드(54)의 측면에는 상기 리바운드 챔버(RC)와 연통하는 관통구(55)가 형성되고, 상기 피스톤 로드(54)의 하부에는 상기 컴프레션 챔버(CC)측과 연결되기 위한 개방구(58)가 형성된다. 그리고 상기 내부유로(56)는 상기 피스톤 로드(54)의 내부에서 상기 관통구(55)와 상기 개방구(58)를 연결하여 이루어진다.

또한, 상기 피스톤 로드(54)의 하부에는 상기 피스톤 로드(54)의 이동 변위에 따라 감쇠력을 가변하기 위한 감쇠력 제어부(70)가 설치된다.

상기 감쇠력 제어부(70)는 상기 피스톤 로드(54)의 하부에 결합되는 하우징(72)을 포함한다. 이때, 상기 하우징(72)과 상기 리테이너(67)의 사이에는 스페이서(68)가 설치되어 상기 리테이너(67)와 상기 하우징(72)이 상호 일정 거리를 유지하게 지지한다.

상기 하우징(72)은 내부에 챔버부(74)가 형성되고, 상기 챔버부(74)의 상부는 상기 피스톤 로드(54)의 개방구(58)와 연결되도록 개구된다. 그리고 상기 챔버부(74)의 하부는 하단이 개구되며, 상기 하단의 내주를 따라 함몰되는 삽입홈(74a)이 형성된다. 그리고 상기 삽입홈(74a)에는 와셔부재(73)가 끼움 설치되는데, 상기 와셔부재(73)는 중앙에 관통되는 바이패스홀(73a)이 형성되어 상기 컴프레션 챔버(CC)와 상기 챔버부(74)를 연통하게 한다. 이때 상기 삽입홈(74a)의 끝단은 컬링(도 2내지 도 3 참조)되어 상기 삽입홈(74a)에 끼움 설치된 상기 와셔부재(73)를 고정할 수 있다.

또한, 상기 챔버부(74)의 중앙에는 스풀(76)이 설치된다. 상기 스풀(76)은 정육각형, 마름모형, 타원형, 원형 등의 입체적인 형상으로 이루어질 수 있으며, 상기 스풀(76)의 상단 중앙에는 상부 가이드 돌기(76a)가 돌출되고, 상기 스풀(76)의 하단 중앙에는 하부 가이드 돌기(76b)가 돌출되며, 상기 스풀(76)의 측면 외주에는 스페이서 돌기(76c)가 돌출되게 형성된다. 이러한 상기 스풀(76)은 유체의 흐름에 따라 승강하게 설치되는데, 상기 상부 가이드 돌기(76a)는 상기 개방구(58)에 삽입되고 상기 하부 가이드 돌기(76b)는 상기 바이패스홀(73a)에 삽입되어 상기 스풀(76)이 승강할 시 위치를 이탈하지 않도록 가이드하는 역할을 한다. 그리고 상기 챔버부(74)의 내부에는 상기 챔버부(74)를 상부 챔버(74a)와 하부 챔버(74b)로 구획하도록 상기 챔버부(74)의 측면에서부터 상기 스풀(76)의 외주까지 연장되게 격막부재(71)가 형성된다. 상기 격막부재(71)는 한 쌍으로 이루어지는데, 상기 스페이서 돌기(76c)가 상기 한 쌍의 격막부재(71)와의 내측 원주 측 사이에 끼워지게 샌드위치 형을 이루며 넓이면에 유로(71a)가 형성되어 상기 상부 챔버(74a)와 상기 하부 챔버(74b)가 상호 연통하게 한다. 그리고 상기 한 쌍의 격막부재(71)와의 외주 측 사이에 끼워지게 링형의 가이드부재(75)가 형성된다. 이때, 상기 가이드부재(75)는 탄성 재질로 이루어진다. 그리고 상기 상부 챔버(74a)와 상기 하부 챔버(74b)에는 각 탄성부재(77)가 설치되어 한 쌍을 이룬다. 상기 한 쌍의 탄성부재(77)는 상기 챔버부(74)의 상면과 상기 와셔부재(73)로부터 상기 한 쌍의 격막부재(71)를 각 지지하면서 상기 한 쌍의 격막부재(71)와 상기 챔버부(74)의 측면과의 사이로 유체가 침투하지 못하도록 수밀한 구조를 이룬다.

도 2는 도 1에서 주파수 감응형 쇽업소버의 리바운드 행정시의 작동 상태를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1에서 주파수 감응형 쇽업소버의 컴프레션 행정시의 작동 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 한 쌍의 격막부재(71)는 상기 스풀(76)이 승강함에 따라 상기 스풀(76)을 따라 변형되는데, 상기 한 쌍의 격막부재(71)는 자체의 탄성에 의해 원래의 형상으로 위치로 복원되어 상기 스풀(76)도 함께 원래의 위치로 복원되게 한다. 이때, 상기 한 쌍의 격막부재(71)의 사이에 형성된 상기 가이드부재(75)와 상기 한 쌍의 격막부재(71)의 상측과 하측에 각 밀착되게 형성된 상기 한 쌍의 탄성부재(77)는 탄성에 의해 상기 격막부재(71)가 원래의 형상으로 복원되도록 복원력을 제공하여 상기 격막부재(71)의 복원을 돕는다. 따라서 본 발명에 따른 주파수 감응형 쇽업소버는 저 주파 시 리바운드 상태에서 일정 유량 이상이 상기 챔버부(74)로 유입될 경우 상기 스풀(76)이 하강하면서 상기 바이패스홀(73a)을 막아 유체가 상기 챔버부(74)를 통해 상기 컴프레션 챔버(CC)로 흐르지 못하도록 하고, 저 주파 시 컴프레션 상태에서 일정 유량 이상이 상기 챔버부(74)로 유입될 경우 상기 스풀(76)이 상승하면서 상기 개방구(58)를 막아 유체가 상기 챔버부(74)를 통해 상기 리바운드 챔버(RC)로 흐르지 못하도록 한다. 결국 상기 감쇠력 제어부(70)는 저 주파 시에 일정 유량 이상 상기 챔버부(74)로 유체가 유입될 경우 높은 감쇠력을 발생하고, 고주파 시에는 적은 유량을 흡수하거나 낮은 감쇠력을 발생하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 주파수 감응형 쇽업소버는 주파수 감응에 따른 감쇠력을 발생시키기 위한 감쇠력 제어부의 부품구성 및 구조의 단순화를 통해 원가를 절감하는 효과가 있다. 그리고 감쇠력 제어부의 기본장을 최소화하여 설계를 유리하게 하는 효과가 있다. 또한 격막부재의 두께 및 유로의 크기를 조절하여 튜닝을 쉽게하는 효과가 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 주파수 감응형 쇽업소버를 예시된 도면을 참고하여 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 가능하다.

50 : 쇽업소버 52 : 실린더
54 : 피스톤 로드 55 : 관통구
56 : 내부유로 60 : 피스톤 밸브
60a : 컴프레션 유로 60b : 리바운드 유로
66 : 밸브 디스크 66a : 슬릿
67 : 리테이너 68 : 스페이서
70 : 감쇠력 제어부 71 : 격막부재
72 : 하우징 73: 와셔부재
73a : 바이패스홀 74 : 챔버부
74a : 상부챔버 74b : 하부챔버
76 : 스풀 76a : 상부 가이드 돌기
76b : 하부 가이드 돌기 76c : 스페이서 돌기
77 : 탄성부재

Claims

실린더와, 피스톤 로드에 연결되어 상기 실린더를 리바운드 챔버와 컴프레션 챔버로 구획하는 피스톤 밸브를 갖는 주파수 감응형 쇽업소버에 있어서,
상기 피스톤 로드의 측면에 형성되는 관통구 및 하부에 형성되는 개방구를 연결하는 내부유로;
상기 피스톤 로드의 하부에 결합되며, 내부에 챔버부가 형성되고, 상기 챔버부의 상부는 상기 개방구와 연결되도록 개구되고 상기 챔버부의 하부는 상기 컴프레션 챔버와 연통하는 바이패스홀이 형성된 하우징;
상기 챔버부 내에 형성되어 상기 챔버부로 유입되는 유체에 의해 승강되는 스풀;
상기 챔버부를 상부 챔버와 하부 챔버로 구획하도록 상기 챔버부의 측면에서부터 상기 스풀의 외주까지 연장되게 형성되어 상기 스풀에 복원력을 제공하는 한 쌍의 격막부재;
상기 한 쌍의 격막부재의 사이에 형성되어 탄성력을 갖으며 상기 한 쌍의 격막부재가 위치를 유지하게 가이드하는 가이드부재; 및
상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버에 각 형성되어 상기 한 쌍의 격막부재와 상기 챔버부의 측면 사이로 유체가 침투하지 못하게 하면서 탄성에 의해 상기 격막부재의 복원을 돕는 한 쌍의 탄성부재; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 감응형 쇽업소버.
청구항 1에 있어서,
상기 챔버부는 하단이 개구되며,
상기 챔버부의 하단에 내주를 따라 함몰되는 삽입홈과
상기 삽입홈에 끼움 설치되며, 중앙에 상기 바이패스홀이 형성되는 와셔부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 감응형 쇽업소버.
청구항 1에 있어서, 상기 스풀은,
상단 중앙에 돌출되는 상부 가이드 돌기와
하단 중앙에 돌출되는 하부 가이드 돌기와
측면 외주를 따라 돌출되는 스페이서 돌기를 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 감응형 쇽업소버.
청구항 3에 있어서,
상기 상부 가이드 돌기는 상기 개방구에 삽입되고, 상기 하부 가이드 돌기는 상기 바이패스홀에 삽입되며, 상기 한 쌍의 격막부재와의 사이에 상기 스페이서 돌기가 끼움 결합하여 상기 스풀의 승강을 가이드하는 것을 특징으로 하는 주파수 감응형 쇽업소버.
청구항 1에 있어서,
상기 한 쌍의 격막부재는 넓이면에 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 주파수 감응형 쇽업소버.
청구항 1에 있어서,
상기 가이드부재는 탄성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 주파수 감응형 쇽업소버.
청구항 1에 있어서,
저 주파시 유량에 따라 상기 챔버부를 통과하여 유체가 흐르지 않도록 상기 스풀은 상기 챔버부의 상부 또는 하부를 막는 것을 특징으로 하는 주파수 감응형 쇽업소버.