KR101716694B1 - 쇽업소버용 피스톤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피스톤 로드의 속도에 따른 튜닝을 용이하게 하고 반응속도가 뛰어나고 제어를 신속하게 하며 제조를 용이하게 하는 쇽업소버용 피스톤에 관한 것이다.
본 발명의 쇽업소버용 피스톤은 피스톤 로드에 결합되어 실린더 내부에서 습동 자유롭게 조립되는 쇽업소버용 피스톤에 있어서, 피스톤은 대응하는 홈이 형성된 2개의 피스톤 부재로 나누어져, 2개의 피스톤 부재가 결합됨에 따라 대응하는 홈에 의해 경사 유로가 형성된다.
이러한 구성에 의하면, 피스톤 로드의 속도에 따른 튜닝을 용이하게 하고 반응속도가 뛰어나고 제어를 신속하게 하며 경사 구멍이나 내부 단면적이 변하는 구멍 등 다양한 형태의 구멍을 용이하게 형성할 수 있으므로 제조가 용이한 효과가 있다.

Description

쇽업소버용 피스톤{Piston for Shock-Absorber}

본 발명은 쇽업소버용 피스톤에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피스톤 로드의 속도에 따른 튜닝을 용이하게 하고 반응속도가 뛰어나고 제어를 신속하게 하며 제조가 용이한 쇽업소버용 피스톤에 관한 것이다.

쇽업소버는 실린더 내부를 왕복하는 피스톤의 속도를 감소시킴으로써 외부로부터 인가되는 충격력을 감소시키도록 구성되며, 자동차의 현가장치로 많이 사용되고 있다.

일반적으로 차량의 주행 중에 차륜은 노면의 요철 굴곡에 의하여 회전 운동 외에도 상하운동을 하게 되고, 고속 주행 시에는 상하 운동이 아주 짧은 시간을 주기로 반복된다. 이때 노면에 수직인 가속도는 중력가속도에 비하여 수배 빠르기 때문에 차량에는 노면의 요철 굴곡에 의한 충격이 크게 작용한다.

자동차의 현가장치로 사용되는 쇽업소버는, 차체와 차륜 사이에 설치되어 주행 중 노면으로부터 전달되는 충격과 타이어의 진동을 흡수하여 차체의 흔들림을 감소시키며, 특히 자동차의 주행중 쇽업소버의 외주면에 끼워지도록 설치된 코일스프링이 받는 충격에 의해 발생되는 고유진동을 흡수하여 진동을 빠른 시간 내에 감쇄함으로써 승차감을 좋게 한다.

쇽업소버는 한국공개특허 제1999-0049115호나 한국공개특허 제2012-0085972호 등에 개시된 바와 같이, 작동유체가 충전된 실린더와, 일단은 실린더 내부에 위치하고 타단은 실린더 외부에 위치하는 피스톤 로드와, 피스톤 로드의 일단에 장착되어 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤 및 밸브를 포함한다. 작동 유체가 충전된 실린더 내에서 피스톤 및 밸브가 왕복 운동을 하게 되면 밸브에 의해 감쇠력이 발생한다. 이러한 쇽업소버는 그 구조에 따라서 크게 트윈 튜브식 쇽업소버와 모노 튜브식 쇽업소버로 분류된다.

트윈 튜브식 쇽업소버의 실린더는 외부관과 내부관의 이중구조로 이루어져 있다. 피스톤 밸브는 오일이 채워지는 내부관 내에 수용되며, 내부관과 외부관 사이에는 오일 및 내부관 내의 압력 변화를 보상하는 가스가 채워진다. 이때 내부관과 외부관 사이에 채워진 가스는 상부에 위치하며, 하부에 위치하는 오일의 압력에 따라 압축 또는 팽창한다.

모노 튜브식 쇽업소버는 단일 실린더 내에 오일 챔버와 가스 챔버가 함께 있으며, 쇽업소버의 작동에 따라 발생한 오일 챔버의 압력 변화를 가스 챔버의 용적 변화를 통해 보상하도록 구성된다.

도 1은 일반적인 모노 튜브식 쇽업소버를 나타내는 구성도이다. 도시한 바와 같이 모노 튜브식 쇽업소버는 내부가 오일 챔버(11, 12) 및 가스 챔버(13)로 구분되는 대략 원통형의 실린더(10)와, 이 실린더(10) 내부에 수용되어 실린더(10)의 내부에서 이동하면서 감쇠력을 발생하는 피스톤 밸브체(20)와, 일단이 피스톤 밸브체(20)에 연결되고 타단이 실린더(10)의 외측으로 연장된 피스톤 로드(30)를 포함한다.

내부에 오일이 충전되어 있는 오일 챔버는 피스톤 밸브체(20)에 의해 제1 오일 챔버(11)와 제2 오일 챔버(12)로 분리되며, 이 제2 오일 챔버(12)와 가스 챔버(13)는 프리 피스톤(40)에 의해 분리된다. 가스 챔버(13) 내에는 통상 고압의 질소가스가 충전되어 있으며, 질소가스의 압력은 수축 행정시 제1 오일 챔버(11) 내부에 부압이 발생되지 않을 정도로 충분히 높은 값을 가지는 것이 바람직하다.

제1 오일 챔버(11)의 단부에는 실린더(10)의 일단을 폐쇄하는 한편 피스톤 로드(30)를 습동 지지하는 로드 가이드(50)가 설치되고, 가스 챔버(13)의 단부에는 실린더(10)의 타단을 폐쇄하는 폐쇄부재(60)가 구비되고, 폐쇄부재(60)에는 쇽업소버가 설치되는 아이 부재(70)가 연결된다. 아이부재(70)는 실린더(10)의 외부로 돌출된 피스톤 로드(30)의 단부에 설치될 수도 있고, 폐쇄부재(60)와 피스톤 로드(30)의 단부에 각각 설치될 수도 있다.

피스톤 밸브체(20)는 감쇠력 발생용의 유로(21a)가 형성된 피스톤(21)과, 피스톤(21)의 일측(상측)에 배설되어 피스톤 로드(30)가 상승될 경우 제2 오일챔버(13)의 오일이 제1 오일챔버(11)로 공급되도록 유로(21a)를 개방하는 압축밸브 심(22)과, 피스톤(21)의 타측(하측)에 배설되어 피스톤 로드(30)가 하강될 경우 제1 오일챔버(11)의 오일이 제2 오일챔버(13)로 공급되도록 유로(21a)를 개방하는 팽창밸브 심(23)을 포함한다. 피스톤 밸브체(30)는 체결부재(24)에 의해 피스톤 로드(30)의 단부에 고정되고, 피스톤(21)의 외주면에 결합된 피스톤 밴드에 의해 기밀성이 유지된다.

피스톤(21)의 유로(21a)는 축방향을 따라 직선으로 형성되며, 도 2의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이 원주방향을 따라 인접하여 복수의 유로(21a)가 형성된다. 도 2의 (a)는 피스톤의 반단면도이고, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)의 좌측면도이며, 도 2의 (c)는 도 2의 (a)의 우측면이다.

인접하는 유로(21a)는 서로 교대로 압축유로 및 팽창유로의 역할을 하게 되는데, 인접하는 유로(21a)의 입구에는 하나씩 건너뛰어 오일이 유로로 용이하게 유입되게 하는 유로 안내홈(21b)이 형성된다. 피스톤(21)의 외주면에는 피스톤 밴드가 결합되는 결합 홈(21c)이 형성된다. 피스톤(21)의 중앙에는 피스톤 로드(30)가 결합되는 조립 구멍(21d)이 형성된다.

한편, 피스톤은 한국공개특허 제2013-0010099호 및 한국등록실용신안 제20-0371795에 개시된 바와 같이, 압축행정 및 팽창행정 시에 오일의 유동을 원활하여 반응속도를 높여 제어를 신속하게 하기 위해 유로를 비스듬하게 형성한 기술이 개시되어 있다.

그런데, 종래 유로가 비스듬하게 형성되는 피스톤은 하나의 금형으로 피스톤을 형성한 후 별도로 기계 가공을 통해 구멍을 형성하여야 하므로 제조하기가 용이하지 않다는 문제점이 있었다. 비스듬한 구멍은 드릴작업이 용이하지 못하므로 별도의 구멍가공용 지그 등이 필요하게 된다. 특히 경사방향을 따라 구멍의 내부 단면적을 크게 하는 구멍의 가공이나 각형의 구멍을 기계가공으로 형성하기는 더욱 어렵다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 피스톤 로드의 속도에 따른 튜닝을 용이하게 하고 반응속도가 뛰어나고 제어를 신속하게 하며 경사 구멍이나 내부 단면적이 변하는 구멍을 용이하게 형성할 수 있으므로 제조가 용이한 쇽업소버용 피스톤에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 쇽업소버용 피스톤은 피스톤 로드에 결합되어 실린더 내부에서 습동 자유롭게 조립되는 쇽업소버용 피스톤에 있어서, 피스톤은 대응하는 홈이 형성된 2개의 피스톤 부재로 나누어져, 2개의 피스톤 부재가 결합됨에 따라 대응하는 홈에 의해 경사 유로가 형성된다.

경사 유로는 유로의 길이방향을 따라 내부 단면적이 변하게 되어 있다. 경사 유로의 유출측에는 유출되는 유체를 축방향으로 용이하게 안내하도록 축방향으로 평행유로부가 형성된다. 경사 유로의 유입측에는 오일이 유로로 용이하게 유입되게 하는 유로 경사면이 형성된다.

2개의 피스톤 부재는 매개부재에 의해 결합될 수 있다.

본 발명에 의한 쇽업소버용 피스톤에 의하면, 피스톤 로드의 속도에 따른 튜닝을 용이하게 하고 반응속도가 뛰어나고 제어를 신속하게 하며 경사 구멍이나 내부 단면적이 변하는 구멍 등 다양한 형태의 구멍을 용이하게 형성할 수 있으므로 제조가 용이한 효과가 있다.

도 1은 일반적인 모노 튜브식 쇽업소버를 나타내는 구성도이다.
도 2의 (a) 내지 (c)는 종래 쇽업소버용 피스톤의 반단면도과 좌 우측면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 쇽업소버용 피스톤을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 3의 피스톤의 제1 피스톤 부재를 나타내는 평면도이다.
도 5은 도 4에서 화살표 A-A선에 따른 단면도이다.
도 6은 도 5의 우측면도이다.
도 7은 도 3의 피스톤의 제2 피스톤 부재를 나타내는 평면도이다.
도 8은 도 7에서 화살표 C-C선에 따른 단면도이다.
도 9는 도 8의 좌측면도이다.
도 10의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제2실시예에 의한 쇽업소버용 피스톤을 나타내는 단면도 및 매개부재의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 쇽업소버용 피스톤을 나타내는 단면도이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 의한 쇽업소버용 피스톤(100)은 제1피스톤 부재(110)와, 제2피스톤 부재(120)를 포함한다. 도 3은 도 4의 화살표 A-B선 및 도 7의 화살표 C-D선에 따른 단면도이다.

피스톤(100)이 사용되는 쇽업소버는 트윈 튜브식 쇽업소버와 모노 튜브식 쇽업소버 등 다양한 쇽업소버가 될 수 있다. 쇽업쇼버의 구조와 피스톤(100)에 조립되는 밸브심 등의 조립구조는 공지의 구성이므로 자세한 설명은 생략한다.

본 발명의 제1실시예에 의한 쇽업소버용 피스톤(100)은 대응하는 홈(111a, 111b)(121a, 121b)이 형성된 제1피스톤 부재(110)와 제2피스톤 부재(120)로 나누어져, 제1피스톤 부재(110)와 제2피스톤 부재(120)가 별도의 매개부재 없이 억지끼워 맞춤되어 결합됨에 따라 대응하는 홈(111a, 111b)(121a, 121b)에 의해 경사 유로(P)가 형성된다. 경사 유로(P)는 피스톤의 반경 방향 외측에서 반경방향 내측으로 경사져 있으며, 반경방향 면에서 원호면으로 둘러싸인 사다리꼴 또는 사각 형태의 구멍으로 되어 있으며 다양한 단면 형태로 되어 있을 수 있다.

경사유로(P)는 오일 유입측에서 오일 유출측으로 갈수록 단면 단면적이 변하게 되어 있다. 단면적의 변화는 피스톤 로드의 속도에 따른 감쇠 및 튜닝에 따라 다양한 단면적으로 변화하게 제조될 수 있다.

도 4는 도 3의 피스톤의 제1 피스톤 부재를 나타내는 평면도(제1피스톤 부재의 외측면)이며, 도 5은 도 4에서 화살표 A-A선에 따른 단면도이고, 도 6은 도 5의 우측면도(제1피스톤 부재의 결합측면)이다. 도 7은 도 3의 피스톤의 제2 피스톤 부재를 나타내는 평면도(제2피스톤 부재의 외측면)이고, 도 8은 도 7에서 화살표 C-C선에 따른 단면도이며, 도 9는 도 8의 좌측면도(제2피스톤 부재의 결합측면)이다. 제1피스톤 부재(110)와 제2피스톤 부재(120)는 서로 마주보게 결합되는 결합측면에 형성된 결합 요입부(112)와 결합 돌출부(122)를 제외하고는 동일한 형태로 되어 있다. 본 실시예에서는 제1피스톤 부재(110)에 결합 요입부(112)가 형성되고, 제2피스톤 부재(120)에 결합 돌출부(122)가 형성되어 있으나, 서로 반대방향으로 형성될 수 있다. 결합 요입부(112)와 결합 돌출부(122)는 피스톤 로드가 끼워지는 구멍(H1)(H2)의 일측에 형성된다. 결합 요입부(112)와 결합 돌출부(122)에는 서로 끼워지는 요철부가 원주방향을 따라 형성된다. 제1피스톤 부재(110)와 제2피스톤 부재(120)는 결합 요입부(112)와 결합 돌출부(122)의 요철부(112a, 122a)에 의해 스플라인 형태로 맞물려 결합되며, 결합 요입부(112)의 내면 요부와 결합 돌출부(122)의 외면 철부는 제1피스톤 부재(110)와 제2피스톤 부재(120)의 원주를 따라 형성된 인접하는 홈(111a, 111b, 121a, 121b) 사이에 위치된다.

제1, 제2피스톤부재(110)(120)의 외측면은 밸브심이 조립될 시에 프리로드(preload)가 걸리게 조립되도록 유로의 유출측은 반경방향 내측이 낮은 단차(T)를 이루며 형성된다. 경사 유로(P)의 유출측에는 유출되는 유체를 축방향으로 용이하게 안내하도록 축방향으로 평행유로부(113)(123)가 형성된다. 경사유로(P)의 유입측에는 오일이 유로로 용이하게 유입되게 하는 유로 경사면(114)(124)이 형성된다.

한편, 제1피스톤 부재(110)와 제2피스톤 부재(120)가 서로 마주보게 결합되는 결합측면에는 홈(111a, 111b)(121a, 121b)이 조립될 때 생기는 단턱을 줄여 오일을 원활히 안내하도록 안내 돌기(115)(125)가 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 쇽업소버용 피스톤에 의하면, 피스톤에 형성되는 경사 유로를 별도의 절삭가공이 없이 형성할 수 있으므로, 피스톤의 제조를 용이하게 할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따라 2개의 피스톤 부재가 분리결합된 쇽업소버용 피스톤에 의하면, 사각 유로 구멍 등 다양한 형태의 구멍을 용이하게 형성할 수 있다.

경사 유로가 형성된 피스톤은 피스톤 로드의 속도에 따른 튜닝을 용이하게 하고 반응속도가 뛰어나고 제어를 신속하게 하게 되는데, 본 발명의 실시예에서는 유로 입구에서 오일이 유로에 용이하게 유입될 수 있고, 유로 출구에서 오일이 피스톤 로드의 축방향과 동일한 방향으로 쉽게 흐를 수 있게 되어 오일의 유동이 원활하게 한다.

도 10의 (a) 및 (b)는 본 발명의 제2실시예에 의한 쇽업소버용 피스톤을 나타내는 단면도 및 매개부재의 사시도이다. 본 발명의 제2실시예에 의한 쇽업소버용 피스톤(200)는 제1피스톤 부재(210)와 제2피스톤 부재(220)가 매개부재(230)에 의해 결합되는 구조이다. 매개부재(230)의 반경방향 내부는 피스톤 로드가 삽입되는 구멍(231)으로 되어 있고, 매개부재(230)의 반경방향 외부는 육각 외면(232)으로 형성된다. 제1피스톤 부재(210)와 제2피스톤 부재(220)의 내면에는 매개부재(230)의 육각 외면(232)이 끼워지는 육각 구멍(R1)(R2)가 형성된다.

제2실시예의 나머지 구성은 제1실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다. 본 발명의 제2실시예에 의하면, 제1피스톤 부재와 제2 피스톤부재에 서로 대응하는 다른 형태의 결합 요입부와 결합 돌출부를 형성하지 않아도 되므로 하나의 금형으로만 쇽업소버용 피스톤을 제조할 수 있으므로, 제조가 더욱 간단하고 제조비용이 절감된다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

100, 200 : 피스톤
110, 210 : 제1피스톤 부재 120, 220 : 제2피스톤 부재
230 : 매개부재 111a, 111b, 121a, 121b : 홈
112 : 결합 요입부 113, 123 : 평행유로부
114, 124 : 유로 경사면 115, 125 : 안내돌기
122 : 결합 돌출부
H1, H2 : 구멍 R1, R2 : 육각 구멍
P : 경사 유로

Claims (5)

1. 피스톤 로드에 결합되어 실린더 내부에서 습동 자유롭게 조립되는 쇽업소버용 피스톤에 있어서,
   상기 피스톤은 대응하는 홈(111a, 111b, 121a, 121b)이 형성된 2개의 피스톤 부재(110)(120)로 나누어져, 상기 2개의 피스톤 부재(110)(120)가 결합됨에 따라 대응하는 홈(111a, 111b, 121a, 121b)에 의해 경사 유로(P)가 형성되며,
   제1피스톤 부재(110)와 제2피스톤 부재(120)는 결합 요입부(112)와 결합 돌출부(122)의 요철부(112a, 122a)에 의해 스플라인 형태로 맞물려 결합되며,
   상기 결합 요입부(112)의 내면 요부와 결합 돌출부(122)의 외면 철부는 제1피스톤 부재(110)와 제2피스톤 부재(120)의 원주를 따라 형성된 인접하는 홈(111a, 111b, 121a, 121b) 사이에 위치되고,
   상기 경사 유로(P)의 유입측에는 오일이 유로로 용이하게 유입되게 하는 유로 경사면(114, 124)이 형성되며,
   제1, 제2피스톤 부재(110)(120)의 외측면은 밸브심이 조립될 시에 프리로드(preload)가 걸리게 조립되도록 유로의 유출측은 반경방향 내측이 낮은 단차(T)를 이루며 형성된 것을 특징으로 하는 쇽업소버용 피스톤.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 경사 유로는 유로의 길이방향을 따라 내부 단면적이 변하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 쇽업소버용 피스톤.
3. 청구항 1에 있어서,
   경사 유로의 유출측에는 유출되는 유체를 축방향으로 용이하게 안내하도록 축방향으로 평행유로부가 형성되는 것을 특징으로 하는 쇽업소버용 피스톤.
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 2개의 피스톤 부재는 매개부재에 의해 결합되는 것을 특징으로 하는 쇽업소버용 피스톤.

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