KR101518097B1 - 유공압 서스펜션 유닛 - Google Patents

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야콥 악셀손
룬달 레이프
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스트룀스홀멘 에이비이
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Abstract

본 발명에 따르면, 제1 챔버(3)를 한정하는 외측 슬리브(2)와, 제1 챔버(3) 내에서 슬라이딩 변위하도록 배치되는 댐핑 피스톤(4)을 포함하는, 차량(20)용 유공압 서스펜션 유닛(hydropneumatic suspension unit)(1)이 제공된다. 제1 챔버(3)는, 주로 스프링 작용을 제공하는 가스와, 주로 댐핑 작용을 제공하는 액체를 수용한다. 가스는 액체와 직접 접촉한다.

Description

유공압 서스펜션 유닛{HYDROPNEUMATIC SUSPENSION UNIT}
본 발명은 유공압 서스펜션 유닛(hydropneumatic suspension unit)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 차량에 사용하기 위한 유공압 서스펜션 유닛에 관한 것이다.
현재, 많은 차량은 소정 형태의 서스펜션 시스템을 구비한다. 완전한 서스펜션 시스템은 통상 스프링과 댐퍼를 포함한다. 스프링은 강제(鋼製) 나선형 스프링일 수 있고, 댐퍼는 스프링 내부에 배치될 수 있다. 스프링 레그의 힘의 총량은 스프링으로부터의 힘과 댐퍼로부터의 힘의 합에 의해 주어진다. 스프링 힘은 스프링 레그의 위치에 의해 결정되고, 댐핑 힘은 스프링 레그의 속도에 의해 주어진다. 이러한 원리는 현재, 승용차와 대형 차량과 같은 대부분의 유형의 자동차에 적용된다.
대형(heavy-duty) 차량에 있어서, 소정 경우에 가스-유압(유공압) 서스펜션이 사용된다. 유공압식 서스펜션 시스템은 종종 유압 실린더를 포함하는데, 이 유압 실린더는 유압액으로 채워지며, 축적 장치(accumulator)에 연결되고, 피스톤에 의해 분리되는 2개의 챔버를 갖는다. 챔버들 중 피스톤의 일측부에 있는 하나의 챔버는 유압액을 포함하며, 피스톤의 타측부에 있는 나머지 챔버는 실제 스프링 요소를 구성하는 공압 매체를 포함한다. 유압 실린더와 축적 장치 사이의 유압액의 유로를 따라 댐핑 밸브가 배치되고, 이 댐팽 밸브의 기능은 유압액이 댐핑 밸프를 통해 흐르도록 강제될 때 흐름 저항을 형성하는 것이다. 이러한 방식으로, 차량의 스프링 동작에 대해 댐핑 작용이 실시된다. 이 경우, 축적 장치에는, 실질적으로 비압축성인 유압액와 압축성인 공압 매체 사이에 분리 피스톤이 마련된다.
이러한 종래 기술의 서스펜션 유닛에 의해, 특히 차량의 무게가 무거울 때 안락함이 증대되고, 주행 특성이 양호해지며, 진동이 적고, 샤시에 대한 영향이 줄어들며, 생산성이 증가되었다.
차량의 서스펜션 분야에서의 다른 일반적인 해결책은 벨로우즈 실린더를 사용하는 것이다. 이러한 벨로우즈 실린더는 구성이 보다 간단하고, 종종 공압식으로 구동되지만, 다른 유체와 기계식 스프링에 의해 구동될 수도 있다. 무게가 무거운 대형 차량의 경우, 벨로우즈 실린더는 하중을 최적의 방식으로 완충시킬 수 없기 때문에 적절하지 않다. 이것은, 차량의 동적 거동이 제한되도록 하는 효과를 갖고, 이에 따라 차량의 운전 원활성(drivability)에 영향을 준다.
신규의 유형의 서스펜션 시스템은 대부분 유익하지 않았다. 서스펜션 시스템이 진보되어, 보다 많은 전자부품이 솔루션에 구성됨으로써 점점 복잡해지고 있고, 그 결과 서스펜션 시스템은 더욱 고가가 되었다. 또한, 모든 추가된 기능성으로 인해 서스펜션 시스템의 중량이 증가되었다. 그 결과, 증가된 배출물과 비용의 형태로, 차량이 환경에 미치는 영향이 증가된다.
성능이 변경되지 않도록 유지하면서 환경 적합성에 대한 향후의 요건을 만족시키기 위해, 보다 콤팩트하고 경량이지만, 대형 차량에 대한 향상된 안락함과 양호한 주행 동역학을 보장하기 위해 필요한 서스펜션 특성을 제공하는 서스펜션 시스템이 필요하다.
스웨덴 특허 제444 541호에는, 초기에 상이한 매체(예컨대, 오일과 가스, 각각 등)에 의해 미리 가압된 2개의 명확한 챔버를 갖는 내외측 실린더를 포함하는 유공압 서스펜션 시스템에 개시되어 있다. 서스펜션 시스템의 주어진 변위 중에, 구형 밸브는 개방되고, 이때 서스펜션 커브를 변경하기 위해 2개의 챔버에서의 압력이 동등해진다.
서스펜션 시스템의 현재 기술을 고려하여, 스프링 특성과 최저 지상고(road clearance)의 설정을 허용하고, 간단하며 강건하고 낮은 비용으로 제조 가능한 서스펜션 시스템이 필요하다.
일반적인 목적은 종래 기술의 서스펜션 시스템의 결점이 전반적으로 또는 부분적으로 제거된 서스펜션 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 비제한적인 제1 양태에 따르면, 외측 슬리브와, 외측 슬리브 내에서 슬라이딩 변위하도록 배치되는 댐핑 피스톤을 포함하는 차량용 유공압 서스펜션 유닛이 제공된다. 외측 슬리브는, 주로 스프링 작용을 위해 제공되는 가스와, 주로 댐핑 작용을 위해 제공되는 액체를 포함하며, 상기 가스는 액체와 직접 접촉한다.
피스톤 또는 멤브레인을 분리하는 일 없이 액체와 가스를 동일한 공간에 둠으로써, 콤팩트한 서스펜션 유닛을 얻을 수 있다. 그러한 서스펜션 유닛에서, 댐핑 특성은, 밸브와, 주어진 용적의 챔버 내부에서의 액체량과 가스압에 의해 제어될 수 있다.
댐핑 작용 중에, 가능한다면 에멀젼 형태의 액체와 가스 모두는 댐핑 피스톤 또는 이 댐핑 피스톤 내에 및/또는 댐핑 피스톤과 제1 챔버의 내면 사이에 배치되는 댐핑 밸브를 통해 댐핑 피스톤을 통과하도록 동시에 가압될 수 있다. 대안으로서, 단지 액체만이 댐핑 작용을 제공하기 위해 댐핑 피스톤을 통과하도록 가압될 수 있다.
서스펜션 유닛은 내측 슬리브를 더 포함할 수 있으며, 내측 슬리브는 외측 슬리브 내에서 슬라이딩 변위하도록 배치되며, 댐핑 피스톤은 내측 슬리브에 대해 고정된다.
제1 챔버는 외측 슬리브와 댐핑 피스톤에 의해 한정될 수 있으며, 제2 챔버는 내측 슬리브의 내면과 댐핑 피스톤에 의해 한정될 수 있고, 이때 제1 챔버와 제2 챔버는 서로 유체 연통되며, 이러한 유체 연통은 댐핑 피스톤에 의해 제한된다.
서스펜션 유닛은 내측 슬리브와 외측 슬리브의 상대 이동을 안내하는 안내부를 더 포함할 수 있다.
제3 챔버는 외측 슬리브의 내면, 내측 슬리브의 외면, 안내부 및 댐핑 피스톤에 의해 한정될 수 있다.
제3 챔버는 제1 챔버와 제2 챔버 중 어느 하나 또는 이들 양자와 유체 연통될 수 있으며, 이러한 유체 연통은 댐핑 피스톤과 댐핑 채널 중 어느 하나 또는 이들 양자에 의해 제한된다. 상기 댐핑 채널에는 댐핑 밸브가 마련될 수 있다.
서스펜션 유닛은 최극단 가압 위치를 댐핑하는 제1 최극단 위치 댐퍼를 더 포함할 수 있다.
제1 최극단 위치 댐퍼는 안내부와, 내측 슬리브로부터 반경 방향으로 연장되는 플랜지 사이에서 작동될 수 있다.
제1 최극단 위치 댐퍼는 외측 슬리브와 댐핑 피스톤 사이에서 직접 또는 간접적으로 작동될 수 있다.
제1 최극단 위치 댐퍼는 탄성 요소 또는 흐름 영역의 스로틀링을 포함할 수 있다.
서스펜션 유닛은 최극단 연장 위치를 댐핑하는 제2 최극단 위치 댐퍼를 더 포함할 수 있다.
제2 최극단 위치 댐퍼는 외측 슬리브와 댐핑 피스톤 사이에서 직접 또는 간접적으로 작동될 수 있다.
제2 최극단 위치 댐퍼는 탄성 요소 또는 흐름 영역의 스로틀링을 포함할 수 있다.
본 발명의 비제한적인 제2 양태에 따르면, 전술한 실시예들 중 어느 하나에 따라 유공압 서스펜션 유닛 - 적어도 하나의 시스템의 축적 장치와 공압식 및/또는 유압식으로 연결됨 - 을 포함하는 차량용 서스펜션 시스템이 제공된다.
서스펜션 시스템은, 0보다 큰, 단지 제한된 질량 유량만이 공압식 연결부에서 허용되도록 유공압 서스펜션 유닛과 시스템의 축적 장치 사이의 공압식 연결부를 제한하도록 구성된 가스 스로틀링 밸브를 더 포함할 수 있다.
요약하자면, 본 발명은 신규의 개선된 유공압 서스펜션 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 비제한적인 일실시예에서, 유공압 서스펜션 유닛은 차량에서 사용되도록 설계되지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 유공압 서스펜션 유닛은 통상적으로 외측 슬리브와, 외측 슬리브 내에서 슬라이딩 변위하도록 배치된 댐핑 피스톤을 포함한다. 통상적으로, 외측 슬리브에는, 2개의 상이한 유형의 유체, 대개 가스와 액체를 수용하는 공간이 마련된다. 외측 슬리브에 있는 가스는 통상적으로 스프링 작용을 제공하는 데 사용된다. 외측 슬리브에 있는 액체는 통상적으로 댐핑 작용을 제공하는 데 사용된다. 외측 슬리브에 있는 가스는 액체와 직접 접촉할 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 이해할 수 있다시피, 가스 전부 또는 가스의 일부는 댐핑 작용을 제공하는 데 사용될 수 있고/있거나 액체 전부 또는 액체의 일부는 스프링 작용을 제공하는 데 사용될 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 유공압 서스펜션 유닛은 외측 슬리브 내에서 슬라이딩 변위하도록 배치되는 내측 슬리브를 포함할 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 댐핑 피스톤은 내측 슬리브에 대해 고정될 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 유공압 서스펜션 유닛은 통상적으로, 외측 슬리브의 내면과 댐핑 피스톤에 의해 한정되는 제1 챔버와, 내측 슬리브의 내면과 댐핑 피스톤에 의해 한정되는 제2 챔버를 포함하지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 제1 챔버와 제2 챔버는 통상 서로 유체 연통되고, 2개의 챔버 간의 이러한 유체 연통은 댐핑 피스톤에 의해 부분적으로 또는 완전히 제한되지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 유공압 서스펜션 유닛은 댐핑 피스톤 내에 적어도 부분적으로 배치되는 적어도 하나의 조절 가능한 댐핑 밸브를 포함할 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 조절 가능한 댐핑 밸브는 제1 챔버와 제2 챔버 사이의 유체 연통을 적어도 부분적으로 제한하는 데 사용될 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 유공압 서스펜션 유닛은 내측 슬리브와 외측 슬리브의 상대 이동을 적어도 부분적으로 안내하는 안내부를 포함할 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 유공압 서스펜션 유닛은 외측 슬리브의 내면, 내측 슬리브의 외면, 안내부 및 댐핑 피스톤에 의해 한정되는 제3 챔버를 포함할 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 제3 챔버는 제1 챔버와 제2 챔버 중 어느 하나 또는 이들 양자와 유체 연통될 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 제3 챔버가 제1 챔버와 제2 챔버 중 어느 하나 또는 이들 양자와 유체 연통될 때, 이러한 유체 연통은 댐핑 피스톤과 댐핑 채널 중 어느 하나 또는 이들 양자에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 제한될 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 유공압 서스펜션 유닛은 최극단 가압 위치를 댐핑하는 제1 최극단 위치 댐퍼를 포함할 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 제1 최극단 위치 댐퍼는 안내부와, 내측 슬리브로부터 반경 방향으로 연장되는 플랜지 사이에서 작동될 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 제1 최극단 위치 댐퍼는 사용시에 외측 슬리브와 댐핑 피스톤 사이에서 직접 또는 간접적으로 작동될 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 제1 최극단 위치 댐퍼는 탄성 요소와 흐름 영역의 스로틀링을 포함할 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 유공압 서스펜션 유닛은 최극단 연장 위치를 댐핑하는 제2 최극단 위치 댐퍼를 포함할 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 제2 최극단 위치 댐퍼는 사용시에 외측 슬리브와 댐핑 피스톤 사이에서 직접 또는 간접적으로 작동될 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 제2 최극단 위치 댐퍼는 탄성 요소와 흐름 영역의 스로틀링을 포함할 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 유공압 서스펜션 유닛은 차량의 서스펜션 시스템의 일부를 형성할 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 유공압 서스펜션 유닛은 차량의 서스펜션 시스템의 일부를 형성하고, 유공압 서스펜션 유닛은 적어도 하나의 시스템의 축적 장치와 공압식 및/또는 유압식으로 연결되도록 설계될 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다. 서스펜션 시스템은, 0보다 큰, 단지 제한된 질량 유량만이 공압식 연결부에서 허용되도록 하기 위해 유공압 서스펜션 유닛과 시스템의 축적 장치 사이의 공압식 연결부를 제한하도록 구성된 가스 스로틀링 밸브를 포함할 수 있지만, 이것이 필수적인 것은 아니다.
이들 목적 및 장점과 다른 목적 및 장점은 첨부 도면을 참고로 하는 아래의 설명으로부터 명백해질 것이다.
이제, 본 발명이 물리적인 형태 및 소정 부품, 그리고 부품의 구성을 얻을 수 있는 다수의 비제한적인 실시예를 예시하는 도면을 참고로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 스프링 특성과 최저 지상고의 설정을 허용하고, 간단하며 강건하고 낮은 비용으로 제조 가능한 서스펜션 시스템이 제공된다.
도 1은 비제한적인 일실시예에 따른 스프링 레그의 개략적인 단면도이고,
도 2는 도 1의 댐핑 피스톤과 안내부의 부분 확대도이며,
도 3은 가압 중에 최극단 위치 댐핑을 위한 다른 최극단 위치 댐퍼의 개략적인 단면도이고,
도 4는 연장 중에 최극단 위치를 위한 다른 최극단 위치 댐퍼의 개략적인 단면도이며,
도 5는 비제한적인 서스펜션 시스템의 개략도이고,
도 6은 도 5의 서스펜션 시스템에 대한 제1 테스트 결과를 예시한 도면이며,
도 7은 도 5의 서스펜션 시스템에 대한 제2 테스트 결과를 예시한 도면이다.
이제, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니라 단지 본 발명의 비제한적인 실시예를 제시하기 위한 목적으로 도시된 도면을 참고한다. 도 1 및 도 2는, 내부에 내측 슬리브(5)가 슬라이딩 가능하게 배치된 외측 슬리브(2)로 구성된 서스펜션 유닛을 보여준다. 외측 슬리브(2)는, 내측 슬리브(5)의 이동을 안내하고 실링(sealing)을 위한 안내부(7)가 마련되는 개방 단부와, 장착 링(13)이 배치되는 폐쇄 단부를 구비한다. 내측 슬리브(5)는, 댐핑 피스톤(4)이 배치되는, 즉 거의 고정식으로 배치되는 제1 단부와, 장착 러그(12)가 배치되는 폐쇄된 제2 단부를 구비한다.
댐핑 피스톤(4)은, 외측 슬리브에 있는 가스와 액체가 댐핑 피스톤을 통과하고/통과하거나 지나가도록 가압되는 동안에 외측 슬리브(2) 내에서 슬라이딩 이동을 실시하도록 구성된다. 댐핑 피스톤(4)에는 하나 이상의 댐핑 밸브(14)가 마련될 수 있는데, 이러한 댐핑 밸브는 소망하는 유량을 제공하도록 조절 가능할 수 있다. 2개 이상의 댐핑 밸브가 사용될 때, 댐핑 밸브는, 댐핑 피스톤(4)이 움직이는 방향에 따라 댐핑이 달라질 수 있도록 배치될 수 있다. 더욱이, 댐핑 피스톤은 댐핑 피스톤(4)과 외측 슬리브의 내면(2a) 사이의 소량의 유량을 허용하도록 구성될 수 있다.
외측 슬리브(2)의 폐쇄 단부와 댐핑 피스톤은 함께 제1 챔버(3)를 형성한다. 댐핑 피스톤과 내측 슬리브(5)의 내면(5a)에 의해 제2 챔버(6)가 형성된다.
댐핑 피스톤, 내측 슬리브의 외면(5b), 외측 슬리브(2)의 내면(2a) 및 안내부(7)에 의해 제3 챔버(11)가 형성될 수 있다.
제1 챔버(3)는 댐핑 피스톤과 외측 슬리브의 내면(2a) 사이의 흐름을 통해 제3 챔버와 연통될 수 있다.
제2 챔버(6)는 하나 이상의 댐핑 채널(19)을 통해 제3 챔버와 연통될 수 있다.
서스펜션 유닛이 최극단 가압 위치에 있을 때 댐핑 작용을 제공하는 최극단 위치 댐퍼(8)는 내측 슬리브의 폐쇄 단부에 있는 반경 방향 연장형 플랜지(18) 상에 배치될 수 있다. 이러한 최극단 위치 댐퍼(8)는 플랜지(18)와 외측 슬리브(2) 사이에서 축방향으로 직접 또는 간접적으로 작동하도록 배치될 수 있다. 최극단 위치 댐퍼(8)는, 예컨대 플랜지(18)와 안내부(7) 사이에서 작동하도록 배치될 수 있다. 상기 최극단 위치 댐퍼(8)는 고무 또는 고무형 재료로 이루어진 하나 이상의 요소의 형태일 수 있다.
서스펜션 유닛(1)이 최극단 연장 위치에 있을 때 댐핑 작용을 제공하는 또 다른 최극단 위치 댐퍼(10)는 안내부(7)와 댐핑 피스톤(4) 사이에서 축방향으로 작동하도록 배치될 수 있다. 상기 최극단 위치 댐퍼(10)는 고무 또는 고무형 재료, 예컨대 폴리우레탄으로 이루어진 하나 이상의 요소의 형태일 수 있다.
또한, 서스펜션 유닛(1)에는 하나 이상의 충전구(16, 17)가 마련될 수 있다. 비제한적인 일실시예에 따르면, 충전구(16)는 가스 충전뿐만 아니라 액체 충전을 위해 사용된다. 비제한적인 다른 실시예에 따르면, 충전구(16)는, 예컨대 액체를 충전하는 데 사용될 수 있으며, 충전구(17)는 가스를 충전하는 데 사용될 수 있다.
충전구(16, 17)는 적절한 충전 장치 또는 조절 장치에 연결되도록 구성될 수 있다. 충전구(16, 17)들 중 어느 하나 또는 양자 모두는 서스펜션 유닛의 특성을 조절하는 시스템에 연결될 수 있다.
서스펜션 유닛(1)은, 액체(예컨대 오일)와 가스(예컨대 질소 가스)가 서로 시일되는 일 없이 동일한 공간[챔버(3, 6, 11)]에서 합쳐지도록 구성된다. 이러한 방식으로, 훨씬 더 콤팩트한 해결책이 얻어지며, 서스펜션 유닛의 댐핑 특성은 챔버(3, 6, 11) 내부에서의 오일의 양과 가스압을 선택하는 것에 의해, 그리고 댐핑 밸브(14)에 의해 용이하게 제어될 수 있다. 이에 따라, 댐핑 밸브(14)는 공압 매체와 유압액으로 이루어진 에멀전으로 작동되며, 스프링 동작으로 인해 흐름이 밸브(14)를 통과하게 하도록 위치 설정될 수 있다.
비제한적인 일실시예에 따르면, 액체량은 댐핑 밸브(14)가 주로 액체로 작동되도록 하는 양일 수 있다.
서스펜션 특성은 주어진 용적 내에서의 액체량에 의해 제어되며, 이로 인해 액체량은 스프링 레그에 의해 형성되는 압력(스프링 강성)을 결정한다. 가스압은 댐핑되는 하중에 의해 결정된다. 하중의 범위에 따라, 스프링 레그 내부의 압력은 0 바아 내지 400 바아로 변할 수 있다.
최극단 가압 위치를 위한 최극단 위치 댐핑에 대한 다른 해결책이 도 3에 도시되어 있으며, 이 다른 해결책은, 외측 슬리브(2)의 폐쇄 단부에 장착되고, 내측 슬리브(5)의 일단부에 장착되는 댐핑 피스톤(4)의 구멍(8'b)에 맞물리도록 되어 있는 원추부(8'a)로 구성된다. 스프링 동작의 초기화에 의해 유발되는 서스펜션 유닛의 가압 중에, 댐핑 피스톤(4)은 원추부(8'a)를 향해 이동하며, 이때 최종적으로 댐핑 피스톤과 원추부가 맞물리고 최극단 위치 댐핑이 일어난다. 최극단 위치 댐핑은, 원추부(8'a)가 댐핑 피스톤의 구멍(8'b) 내로 이동할 때 스로틀링 영역이 점차 줄어드는 연속적인 방식으로 일어난다.
다른 방향에서는, 도 4에 예시된 바와 같이, 최극단 위치 댐핑은 내측 슬리브(5)의 반경 방향 댐핑 구멍(10') 형태로 제공될 수 있다. 서스펜션 유닛(1)이 완전히 연장된 위치로 움직일 때, 외측 슬리브(2)와 내측 슬리브(5)는 서로 반대 방향으로 이동한다. 댐핑 구멍(10')이 안내부(7) 내로 이동하여 댐핑 구멍과 안내부가 근접해질 때, 스로틀링 영역은 현재 피스톤 로드 속도와 매칭되도록 줄어들고, 이에 따라 서스펜션 유닛에서의 압력 스파이크가 방지된다.
최극단 위치 댐핑은 전술한 해결책으로 제한되는 것이 아니라 다른 방식으로 고려될 수 있으며, 예컨대 최극단 위치 댐핑은 공간을 절약하기 위해 하나 이상의 폴리우레탄 요소 형태로 슬리브의 외측에서 제공될 수 있다. 다른 해결책은 최극단 위치 댐핑을 피스톤 로드 보호구(15)와 통합하는 것일 수 있다.
이제 도 5를 참고하면, 전술한 서스펜션 장치를 포함할 수 있는 서스펜션 시스템이 설명된다.
도 5는 지면, 예컨대 도로(50)에 대해 지지되는 차륜(21) 등과 차량(20) 사이에서 작용하도록 배치되는 서스펜션 시스템을 보여준다. 서스펜션 시스템은, 차륜(21)와 차량(20) 사이에서 작용하는, 전술한 바와 같은 유공압 서스펜션 유닛(1)을 포함한다.
서스펜션 유닛은 또한 공압 연결부(90) 및/또는 유압 연결부(95)를 통해 적어도 하나의 시스템의 축적 장치(80, 85)에 연결될 수 있다. 시스템의 축적 장치(80, 85)는 차량의 유압 시스템(100) 또는 압축기(110)에 연결될 수 있다.
시스템의 축적 장치(80)는 시스템의 가스 챔버(81)와 시스템의 유압 챔버(83)를 포함할 수 있다. 시스템의 유압 챔버(83)와 시스템의 가스 챔버(81)는 피스톤(82), 멤브레인 등에 의해 분리될 수 있다. 시스템의 축적 장치(80)는 1개, 2개 또는 그 이상의 서스펜션 시스템에 연결될 수 있다.
시스템의 유압 챔버(83)는 차량과 관련된 유압 시스템(100)에 연결될 수 있다.
비제한적인 변형예에 따르면, 시스템의 가스 챔버(81)는 차량과 관련된 압축기(110)에 연결될 수 있다. 이러한 비제한적인 변형예에서는, 시스템의 축적 장치(80)가 시스템의 유압 챔버(83) 또는 피스톤(82)을 포함할 필요가 없다.
가스 스로틀 밸브(91)는 통상, 공압 연결부(90)의 면적보다 작은 유효 밸브 면적을 갖는다.
비제한적인 일실시예에 따르면, 가스 스로틀 밸브(91)는, 0보다 큰 예정된 유량을 허용하도록 배치되는 고정 밸브일 수 있다. 비제한적인 일실시예에 따르면, 가스 스로틀 밸브(91)는, 소망하는 레벨의 소정 조절 속도가 주어진 경우 가능한 한 적은 유량을 허용하도록 선택된다. 고정 가스 스로틀 밸브가 사용되는 경우, 이 밸브는 각각의 주어진 용례, 예컨대 차량 유형에 대해 선택될 수 있다.
비제한적인 변형예에 따르면, 가스 스로틀 밸브(91)는, 모두가 0보다 큰, 적어도 2개의 상이한 유량을 허용하도록 배치되는 조절 밸브일 수 있다. 이러한 종류의 조절 밸브는, 소정 위치에 설정되고, 또한 시스템의 사용 중에 이 위치에 유지되는 한은 조절 가능할 수 있다. 대안으로서, 이러한 종류의 조절 밸브는 시스템의 사용 중에도, 예컨대 어떠한 외부 인자, 즉 어떠한 차량 거동 요건에 응답하여 조절 가능할 수 있다. 그러나, 스로틀 밸브(91)가 이러한 방식으로 조절 가능하도록 하기 위해, 보다 진보된 스로틀 밸브와 제어 시스템 모두가 필요하며, 이는 전체적인 시스템의 복잡성을 증가시킨다.
공압 연결부(90)는 시스템의 제1 챔버(3), 제2 챔버(6) 및 제3 챔버(11)에 연결될 수 있다.
도 5에 도시된 시스템은, 예컨대 지면이 울툴불퉁한 것으로 인해 유발되는 차륜의 운동이 내측 슬리브(5)와 외측 슬리브(2) 간의 상대 운동을 일으켜, 제1 챔버(3)와 제2 챔버(3, 6)에 수용된 유압액과 가스가 댐핑 작용을 제공하기 위해 댐핑 밸브(14) 및/또는 댐핑 피스톤(4)을 에워싸는 공간을 통과하여 변위되도록 작동한다. 이와 동시에, 제1 챔버(3)와 제2 챔버(6)에서의 압력의 증가로 인해, 이들 챔버 내부의 가스가 압축되고, 이에 따라 스프링 작용이 제공된다.
도 6으로부터, 서스펜션 유닛(1)에서의 압력은 스프링 레그의 위치 변화에 응답하여 극심하게 변한다는 것을 알 수 있다. 챔버(3, 6)와 시스템의 가스 챔버(81) 사이의 연결부(90)가 개방된다는 사실에도 불구하고, 하지만 챔버(3, 6)와 시스템의 가스 챔버(81) 간의 질량 유량이 매우 적은 양으로 일어나고, 그 결과 시스템의 가스 챔버에서의 압력이 매우 적게 변한다.
도 7로부터, 피스톤이 예컨대 연장 위치에서 정지되면, 챔버(3, 6)와 시스템의 가스 챔버(81) 간의 압력이 동등해지는 데에는 대략 20초가 걸린다는 것을 알 수 있다.
레벨 조절, 즉 차량의 최저 지상고의 조절은 시스템의 가스 챔버(81)의 압력을 증가시킴으로써, 또는 제1 챔버나 제2 챔버에 유압액 또는 가스를 공급함으로써 달성될 수 있다.
스프링 레그의 스프링 강성의 조절은 시스템의 가스 챔버(81)의 압력을 증가시킴으로써 달성될 수 있다.
이에 따라, 선행하는 설명으로부터 명백해진, 전술한 목적이 효과적으로 달성되며, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나는 일 없이 설명된 구성에 있어서 몇몇 변경이 이루어질 수 있기 때문에, 상기 설명에 포함되고 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 제한의 의미가 아니라 예시적인 것으로 해석되어야만 하는 것으로 의도된다는 것을 알 수 있다. 바람직한 실시예와 변형예를 참고로 하여 본 발명을 설명하였다. 본 명세서에 제공된 본 발명에 관한 상세한 설명을 읽고 이해하면, 수정 및 변경이 당업자에게 명백해질 것이다. 상기 모든 수정 및 변경은 본 발명의 범위 내에 속하는 한 본 발명에 포함되는 것으로 의도된다. 후속하는 청구 범위는 본 명세서에서 설명된 본 발명의 일반적인 특징 및 특별한 특징 모두와, 사실상 본 발명의 범위에 속하는 것일 수 있는 본 발명의 범위에 관한 모든 설명을 커버하는 것으로 의도된다는 것도 또한 이해해야 한다.
1 : 서스펜션 유닛
2 : 외측 슬리브
3 : 제1 챔버
4 : 댐핑 피스톤
5 : 내측 슬리브
6 : 제2 챔버
7 : 안내부
8, 10 : 최극단 위치 댐퍼
8'a : 원추부
8'b : 댐핑 피스톤의 구멍
10' : 내측 슬리브에 있는 반경 방향 댐핑 구멍
11 : 제3 챔버
14 : 댐핑 밸브

Claims (28)

  1. 차량용 유공압 서스펜션 유닛(hydropneumatic suspension unit)으로서,
    내측 벽과, 외측 벽과, 바닥과, 그리고 상부 구멍을 포함하는 외측 슬리브와,
    내측 벽과, 외측 벽과, 상부와, 그리고 바닥 구멍을 포함하는 내측 슬리브로서, 상기 외측 슬리브 내에서 슬라이딩 변위하도록 배치되는 내측 슬리브와,
    상기 외측 슬리브 내에서 슬라이딩 변위하도록 배치되는 댐핑 피스톤으로서, 상기 내측 슬리브의 상기 바닥 구멍에 연결되고, 상기 내측 슬리브에 대하여 고정되는 댐핑 피스톤과,
    상기 댐핑 피스톤 내에 적어도 부분적으로 위치되는 적어도 하나의 댐핑 밸브와,
    상기 외측 슬리브의 내면과 상기 댐핑 피스톤에 의해 적어도 부분적으로 한정되는 제1 챔버로서, 스프링 작용을 제공하도록 구성되는 가스와 댐핑 작용을 제공하도록 구성되는 액체를 포함하며, 상기 가스는 제1 챔버에서 상기 액체와 직접 접촉하는 것인 제1 챔버와,
    상기 내측 슬리브의 내면과 상기 댐핑 피스톤에 의해 적어도 부분적으로 한정되는 제2 챔버로서, 상기 가스 및 상기 액체를 포함하며, 상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버 사이의 상기 액체 및 상기 가스의 유체 흐름은 상기 댐핑 피스톤에 있는 적어도 하나의 댐핑 밸브에 의해 적어도 부분적으로 제한되고, 상기 댐핑 피스톤은 액체, 가스 및 액체와 가스의 혼합물이 상기 댐핑 피스톤을 통과하는 것을 허용하도록 구성되는 것인 제2 챔버와, 그리고
    상기 외측 슬리브의 내면, 상기 내측 슬리브의 외면, 상기 외측 슬리브에 부착된 안내부 및 상기 댐핑 피스톤에 의해 적어도 부분적으로 한정되는 제3 챔버를 포함하고,
    상기 제3 챔버는 상기 외측 슬리브의 상기 내면 및 상기 댐핑 피스톤의 외면 사이의 유로를 통해 상기 제1 챔버와 유체 연통하고, 상기 제3 챔버는 밸브를 포함하지 않는 댐핑 채널을 통해 상기 제2 챔버와 유체 연동하며, 상기 안내부는 상기 댐핑 피스톤의 이동 중에 상기 외측 슬리브 및 상기 내측 슬리브의 상대 이동을 안내하도록 설계되는 것인 유공압 서스펜션 유닛.
  2. 제1항에 있어서, 상기 댐핑 피스톤에 배치되는 댐핑 밸브는 조절 가능한 댐핑 밸브인 것인 유공압 서스펜션 유닛.
  3. 제1항에 있어서, 상기 댐핑 피스톤은 내측 슬리브에 대해 고정되는 것인 유공압 서스펜션 유닛.
  4. 제2항에 있어서, 상기 댐핑 피스톤은 내측 슬리브에 대해 고정되는 것인 유공압 서스펜션 유닛.
  5. 제1항에 있어서, 최극단 가압 위치를 적어도 부분적으로 댐핑시키도록 구성된 제1 최극단 위치 댐퍼를 더 포함하는 유공압 서스펜션 유닛.
  6. 제4항에 있어서, 최극단 가압 위치를 적어도 부분적으로 댐핑시키도록 구성된 제1 최극단 위치 댐퍼를 더 포함하는 유공압 서스펜션 유닛.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1 최극단 위치 댐퍼는 안내부와, 내측 슬리브로부터 반경 방향으로 연장되는 플랜지 사이에서 작동되는 것인 유공압 서스펜션 유닛.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 최극단 위치 댐퍼는 안내부와, 내측 슬리브로부터 반경 방향으로 연장되는 플랜지 사이에서 작동되는 것인 유공압 서스펜션 유닛.
  9. 제5항에 있어서, 상기 제1 최극단 위치 댐퍼는 외측 슬리브와 댐핑 피스톤 사이에서 직접 또는 간접적으로 작동되는 것인 유공압 서스펜션 유닛.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1 최극단 위치 댐퍼는 외측 슬리브와 댐핑 피스톤 사이에서 직접 또는 간접적으로 작동되는 것인 유공압 서스펜션 유닛.
  11. 제5항에 있어서, 상기 제1 최극단 위치 댐퍼는 탄성 요소 또는 흐름 영역의 스로틀링을 포함하는 것인 유공압 서스펜션 유닛.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 최극단 위치 댐퍼는 탄성 요소 또는 흐름 영역의 스로틀링을 포함하는 것인 유공압 서스펜션 유닛.
  13. 제1항에 있어서, 최극단 연장 위치를 댐핑시키는 제2 최극단 위치 댐퍼를 포함하는 유공압 서스펜션 유닛.
  14. 제12항에 있어서, 최극단 연장 위치를 댐핑시키는 제2 최극단 위치 댐퍼를 포함하는 유공압 서스펜션 유닛.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제2 최극단 위치 댐퍼는 적어도 부분적으로 상기 외측 슬리브와 상기 댐핑 피스톤 사이에서 직접 또는 간접적으로 작동되는 것인 유공압 서스펜션 유닛.
  16. 제14항에 있어서, 상기 제2 최극단 위치 댐퍼는 적어도 부분적으로 상기 외측 슬리브와 상기 댐핑 피스톤 사이에서 직접 또는 간접적으로 작동되는 것인 유공압 서스펜션 유닛.
  17. 제13항에 있어서, 상기 제2 최극단 위치 댐퍼는 탄성 요소 또는 흐름 영역의 스로틀링을 포함하는 것인 유공압 서스펜션 유닛.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제2 최극단 위치 댐퍼는 탄성 요소 또는 흐름 영역의 스로틀링을 포함하는 것인 유공압 서스펜션 유닛.
  19. 제1항에 따른 유공압 서스펜션 유닛을 포함하는 차량용 서스펜션 시스템으로서, 상기 유공압 서스펜션 유닛은 적어도 하나의 시스템의 축적 장치와 공압식, 유압식으로, 또는 이들의 조합으로 연결되는 것인 차량용 서스펜션 시스템.
  20. 제18항에 따른 유공압 서스펜션 유닛을 포함하는 차량용 서스펜션 시스템으로서, 상기 유공압 서스펜션 유닛은 적어도 하나의 시스템의 축적 장치와 공압식, 유압식으로, 또는 이들의 조합으로 연결되는 것인 차량용 서스펜션 시스템.
  21. 제19항에 있어서, 상기 공압식 연결에서 0보다 큰, 단지 제한된 질량 유량만이 허용되도록 상기 유공압 서스펜션 유닛과 상기 시스템의 축적 장치 사이의 공압식 연결을 적어도 부분적으로 제한하도록 구성된 가스 스로틀링 밸브를 포함하는 차량용 서스펜션 시스템.
  22. 제20항에 있어서, 상기 공압식 연결에서 0보다 큰, 단지 제한된 질량 유량만이 허용되도록 상기 유공압 서스펜션 유닛과 상기 시스템의 축적 장치 사이의 공압식 연결을 적어도 부분적으로 제한하도록 구성된 가스 스로틀링 밸브를 포함하는 차량용 서스펜션 시스템.
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