KR101812301B1

KR101812301B1 - 자기-유변 댐퍼용 폐색 어셈블리

Info

Publication number: KR101812301B1
Application number: KR1020160048342A
Authority: KR
Inventors: 존 에이. 하트
Original assignee: 베이징웨스트 인더스트리즈 코포레이션 리미티드
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2017-12-26
Also published as: EP3085989A1; US20190011008A1; CN105697637A; CN105697637B; KR20160079730A; ES2662615T3; PL3085989T3; JP2016205615A; EP3085989B1; US20160312850A1; US10072723B2; JP6200995B2; US10563720B2

Abstract

자기-유변 댐퍼용 폐색 어셈블리는 직경이 다른 제1, 제2, 제3, 제4, 제5 및 제6 카운터-보어들을 구비하는 관통 보어를 획정하는 하우징을 포함한다. 상기 제1 카운터-보어 내에 와이퍼 씰이 배치되어 있고, 상기 제2 카운터-보어 내에 상부 씰이 배치되어 있다. 상기 제4 카운터-보어 내에 가이드가 배치되어 있다. 가이드와 상부 씰과 제3 카운터-보어는 제1 챔버를 획정한다. 상기 제5 카운터-보어 내에서 축 방향으로 가이드 아래에, 제6 카운터-보어 안쪽으로 연장하는 플랜지를 구비하는, 통로를 획정하는 플레이트가 배치되어 있다. 가이드와 플레이트와 제5 카운터-보어는 제2 챔버를 획정한다. 제1 및 제2 챔버는 상부 씰과 하부 씰에 이웃하는 윤활 오일을 분리시키고 보유한다.

Description

자기-유변 댐퍼용 폐색 어셈블리 {CLOSING ASSEMBLY FOR A MAGNETO-RHEOLOGICAL DAMPER}

본 발명은 자기-유변 댐퍼용 폐색 어셈블리에 관한 것이다.

어떠한 주행 상황에서도 차량을 올바르게 주행하고 조종할 수 있도록, 댐핑 특성을 연속적으로 제어하기 위한 자기-유변(MR: Magnetic-Rheological) 댐퍼들이 차량에 널리 사용되고 있다. 자기-유변 유체는 일반적으로 입자들이 현탁되어 있는 클리어한 캐리어 혹은 베이스 유체(예컨대 폴리알파올레핀)로 이루어져 있다. 입자들에 자기장이 인가되면, 입자들이 줄을 이루며 배치되어 유체의 점도를 변경시키고, 이는 궁극적으로 감쇠력을 제어하는 데에 사용될 수 있게 된다.

MR 댐퍼의 폐색 시스템 혹은 어셈블리는 일반적으로 댐퍼의 피스톤 로드용 1차 씰(primary seal) 및 베어링 면을 통합하고 있다. 공지되어 있는 폐색 어셈블리는 하나의 1차 씰과 건식 양극산화 베어링 면을 사용하며, 이에 따라 댐퍼가 다룰 수 있는 가로 하중(side-load)의 양이 제한된다. 다른 공지의 폐색 어셈블리는 두 개의 씰을 통해 습식 베어링과 다공성 스테인리스 강재 로드 가이드를 통합한다. 로드 가이드는, 베이스 청정 유체가 베어링과 1차 씰을 윤활하도록 하기 위해, MR 유체로부터 입자들을 여과할 수 있다. 그러나, MR 입자들을 여과하는 폐색 어셈블리라도 시간이 지남에 따라 금속성 입자들이 베어링과 씰 근방의 캐리어 유체를 오염시키기 때문에 마찰을 증가시키기 쉽게 된다. 또한, MR 유체의 캐리어 유체는 씰과 베어링을 제대로 윤활할 수 있는 이상적인 윤활성(lubricity)을 보유하지 않을 수도 있다.

이에 따라, 댐퍼를 장시간 사용하더라도 증가되는 마찰을 잘 취급할 수 있도록 MR 댐퍼 폐색 어셈블리를 개선시켜야 한다는 요구가 존재하고 있다.

본 발명은, 중심 종축선을 따라 상부 단부에서 하부 단부까지 연장하는 환상의 하우징을 포함하되, 상기 하우징은 하우징을 축 방향으로 관통하여 연장하며 내면을 구비하는 관통 보어를 획정하는 댐퍼용 폐색 어셈블리를 제공한다. 가이드가 해당 가이드를 축 방향으로 관통하여 연장하는 중심 개구부를 획정하며, 가이드는 상부와 하부를 구비하고, 댐퍼의 피스톤 로드를 안내하기 위해 관통 보어 내에 배치되어 있다. 피스톤 로드와 접촉하여 피스톤 로드를 밀봉하기 위해 상기 가이드의 상부와 이격되게, 상부 씰이 관통 보어 내에 배치되어 있다. 피스톤 로드와 접촉하여 피스톤 로드를 밀봉하기 위해 상기 가이드의 하부와 이격되게, 하부 씰이 관통 보어 내에 배치되어 있다. 가이드는 종 방향으로 연장하는 복수의 채널들을 획정하는 외부를 구비하고, 상기 채널들은 상기 가이드 주위에 원주 방향으로 이격되어 배치되어 있다. 가이드의 상부와 상부 씰 및 관통 보어의 내면이 제1 챔버를 획정한다. 가이드의 하부와 하부 씰 및 관통 보어의 내면은 제2 챔버를 획정하며, 제2 챔버는 가이드와 상부 씰 및 하부 씰을 윤활하는 고립된 오일 공간을 분리하고 유지하기 위해 상기 채널들을 통해 제1 챔버와 유체 연통한다.

본 발명은 중심 종축선을 따라 상부 단부에서 하부 단부까지 연장하며, 내면을 구비하며 축 방향으로 관통 연장하는 관통 보어를 획정하는 환상의 하우징을 포함하는 댐퍼용 폐색 어셈블리도 제공한다. 가이드가 중심 개구부를 획정하고, 상부와 하부를 구비하며, 댐퍼의 피스톤 로드를 안내하기 위해 상기 관통 보어 내에 배치되어 있다. 피스톤 로드와 접촉하여 피스톤 로드에 대해 밀봉하기 위해, 상부 씰이 가이드 상부와 이격되게 관통 보어 내에 배치되어 있다. 플레이트가 해당 플레이트를 축 방향으로 관통하며 연장하는 통로를 획정하고, 플레이트는 가이드 하부와 이격되게 관통 보어 내에 배치되어 있다. 피스톤 로드와 접촉하여 피스톤 로드에 대해 밀봉하기 위해, 플레이트의 통로 내에 하부 씰이 배치되어 있다. 가이드는 종 방향으로 연장하는 복수의 채널들을 획정하는 외부를 구비하고, 채널들은 가이드 주위에 원주 방향으로 서로 이격되어 배치되어 있다. 가이드 상부와 상부 씰 및 관통 보어의 내면이 제1 챔버를 획정한다. 가이드 하부와 플레이트 및 관통 보어의 내면은 제2 챔버를 획정하며, 제2 챔버는 가이드와 상부 씰 및 하부 씰을 윤활하기 위한 결기된 오일 공간을 분리하고 유지하기 위해 채널들을 통해 제1 챔버와 유체 연통한다.

이에 따라, 폐색 어셈블리의 하나 혹은 그 이상의 양태가 구비하는 여러 이점들은, 폐색 어셈블리가 댐퍼의 상부를 밀봉하여 댐퍼 유체(예컨대 자기-유변 유체)가 누설되는 것을 방지하고, 댐퍼 유체가 피스톤 로드의 마찰을 감소시키면서도 외부 오염물에 의한 오염이 방지된다는 것이다. 폐색 어셈블리는 자기-유변(MR) 유체를 폐색 어셈블리 내에 저장되어 있는 윤활 오일과 분리시켜서, 폐색 어셈블리의 가이드와 밀봉부들에 최적의 윤활을 제공함으로써 마찰을 줄이게 된다.

첨부된 도면들을 참고하는 아래의 발명의 상세한 설명을 통해 본 발명의 양태들, 특징들 및 이점들을 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 구현가능 실시형태에 따라 구성된 폐색 어셈블리의 분해도이다.
도 2는 도 1의 폐색 어셈블리의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 구현가능 실시형태에 있어서 시험 사이클에 따라 마찰의 개선을 설명하는 그래프이다(댐핑 효과를 제한하는 시험 속도에서).
도 4는 본 발명의 제1 구현가능 실시형태에 있어서 시험 사이클에 따라 마찰의 개선을 설명하는 그래프이다(오리지널 장비 제조업자가 요구하는 시험 속도에서 ).
도 5는 본 발명의 제2 구현가능 실시형태에 따라 구성된 폐색 어셈블리의 분해도이다.
도 6은 도 5의 폐색 어셈블리의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제2 구현가능 실시형태에 있어서 시험 사이클에 따라 마찰의 개선을 설명하는 그래프이다(댐핑 효과를 제한하는 시험 속도에서).
도 8은 본 발명의 제2 구현가능 실시형태에 있어서 시험 사이클에 따라 마찰의 개선을 설명하는 그래프이다(오리지널 장비 제조업자가 요구하는 시험 속도에서 ).

도면들에서, 여러 도면들에서 대응되는 부분들은 유사한 도면부호로 표기하였으며, 본 발명에 따라 구성된 자기-유변(MR) 댐퍼용 폐색 어셈블리(20)가 개시되어 있다. 본 발명과 관련된 댐퍼는, 일반적으로 MR 유체가 자기장에 노출될 때 MR 유체의 점도를 증가시킬 수 있는, 현탁되어 있는(suspended) 마이크로-입자들과 캐리어 유체를 포함하는, MR 유체가 채워져 있는 유형의 댐퍼에 관한 것이다. 폐색 어셈블리(20)는, MR 유체의 누출을 방지하고, 먼지, 때 등 다른 유체들과 같은 외부 오염물질에 의해 MR 유체가 오염되지 않도록 하면서, MR 댐퍼를 관통하여 연장하는 피스톤 로드(도시하지 않음)를 윤활하기 위해 MR 댐퍼의 상부에 사용된다.

도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 폐색 어셈블리(20)의 제1 구현가능 실시형태는, 중심 종축선(A)을 따라 하단부(24)로부터 상단부(26)로 연장하는 환상의 하우징(22)을 포함한다. 하우징(22)은 외각면을 구비하고, 하우징을 축 방향으로 관통하여 연장하며 내면을 구비하고 종축선(A)과 동축으로 정렬되어 있는 관통 보어(28)를 획정한다. 관통 보어(28)는 댐퍼의 피스톤 로드를 받아들이도록 구성되어 있다. 하우징(22)의 외각면은 제1 환상 그루브(30)(즉, 제2 고정 그루브)와, 그 제1 환상 그루브(30)의 축 방향 아래에 이격되어 있는 제2 환상 그루브(32)를 획정한다. 제1 환상 그루브(30) 내에 제1 O-링(34)이 배치되어 있으며, 제1 O-링(34)은 두 가지 기능을 수행한다. 그 중 한 기능은, 제1 환상 그루브(30) 혹은 제2 고정 그루브에 대한 자동 충전 공정으로부터 MR 유체 찌꺼기를 줄이면서 체적을 충전하는 것이고, 두 번째 기능은 댐퍼의 원통형 튜브(35)와 맞물리고 밀봉하는 것이다. 댐퍼의 원통형 튜브(35)와 맞물려서 밀봉하기 위해, 제2 O-링(36)이 제2 O-링 특정 환상 그루브 혹은 제2 환상 그루브(32) 내에 배치되어 있다.

관통 보어(28)의 내면은, 아래에 기재하고 있는 바와 같이, 직경이 커지는 복수의 카운터-보어들(38, 40, 44, 46, 48, 50)을 획정하고 있다. 제1 카운터-보어(38)는 반경 방향 바깥쪽으로 연장하며, 제1 직경을 구비하며, 상단부(26)와 인접하여 배치되어 있다. 제2 카운터-보어(40)는 제2 직경을 구비하고, 제3 카운터-보어(44)는 제3 직경을 구비하며, 이들 제2 카운터-보어(40)와 제3 카운터-보어(44)는 반경 방향 바깥쪽으로 연장하며, 상단부(26)에 인접하는 로드 출구 홀 아래에 위치하여(즉, 종 방향으로 제1 카운터-보어(38)의 아래쪽에 위치), 아래에서 더욱 상세하게 논의하는 바와 같이, 하우징에 대한 어셈블리 에러 방지를 위한 단차진 글랜드인 1차 씰(64)을 형성한다. 제4 카운터-보어(46)는 반경 방향 바깥쪽으로 연장하며, 제2 카운터-보어(40)의 제2 직경과 제3 카운터-보어(44)의 제3 직경보다 상당히 큰 제4 직경을 구비한다. 제4 카운터-보어(46)는 종 방향으로 제3 카운터-보어(44) 아래에서 제3 카운터-보어(44) 근방에 배치되어 있다. 제5 카운터-보어(48)는 반경 방향 바깥쪽으로 연장하며, 제4 카운터-보어(46)의 제4 직경보다 큰 제5 직경을 구비하고, 종 방향으로 제4 카운터-보어(46)와 인접한다. 제6의 최종 카운터-보어(50)는 반경 방향 바깥쪽으로 연장하며, 제5 카운터-보어(48)의 제5 직경보다 큰 제6 직경을 구비하고, 종 방향으로 제5 카운터-보어(48)와 인접한다.

환상의 와이퍼 씰(52)이 종축선(A)과 동심으로 정렬되어 있으며, 외부로는 하우징(22)을 밀봉하고 내부로는 댐퍼의 피스톤 로드와 접촉하여 밀봉하도록 관통 보어(28)의 제1 카운터-보어(38) 내에 배치되어 있다. 와이퍼 씰(52)은 일반적으로 테이퍼진 외각 벽이 축 방향으로 연장하고 반경 방향으로는 제1 카운터-보어(38)와 맞닿는 원주 에지(54)까지 연장하는 절단된 원뿔형이다. 와이퍼 씰(52)은 안쪽으로 연장하는 한 쌍의 립(56)도 추가로 포함한다. 한 쌍의 립(56)은 윤활제를 포획하고 피스톤 로드와 밀봉 접촉하기에 적합하다.

폐색 어셈블리(20)는 종축선(A)과 동축으로 정렬되어 있으며, 피스톤 로드와 밀봉 접촉하기 위해 관통 보어(28) 내에 배치되어 있는, 환상의 단차진 상부 씰(58)도 포함한다. 본 발명의 제1 구현가능 실시형태에서, 상부 씰(58)이 1차 씰이 되며, 반경 방향 안쪽으로 연장하는 가이드 혹은 제1 씰링 립(60)을 구비하는 제1 상부 섹션을 포함하며, 1차 혹은 상부 씰(58)은 하우징(22)의 제2 카운터-보어(40)와 맞닿는다. 1차 혹은 상부 씰(58)은 아래쪽에 있으며 축 방향으로 상기 제1 섹션으로부터 제1 길이를 구비하는 제2 하부 섹션을 추가로 포함한다. 1차 혹은 상부 씰(58)은 반경 방향 안쪽으로 연장하는 제2 씰링 립(62)과 제2 섹션으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 연장하며 제3 카운터-보어(44)와 맞닿는 환상의 씰링 립(64)을 포함한다. 상부 씰(58)은, 축 방향으로 상부 씰(58) 안쪽으로 연장하며, 제2 씰링 립(62)과 환상의 씰링 립(64) 사이에 배치되어, 제2 씰링 립(62)과 환상의 씰링 립(64) 모두가 압력에 의한 영향을 받을 때에, 이들 각각이 반경 방향 안쪽 그리고 바깥쪽으로 구부러지도록(flex) 하는 U-형 고랑부(furrow)(66)를 추가로 획정한다.

가이드(67)가 외부와 상부(68) 및 하부(69)를 구비하는 고리 모양의 대칭형이며, 축 방향으로 관통 연장하는 중심 개구부(70)를 획정한다. 가이드(67)는 관통 보어(28)의 제4 카운터-보어(46) 내에 배치된다. 본 발명의 구현가능한 실시형태의 가이드(67)는 알루미늄(예컨대 소결 혹은 기계 가공된 6061-T6 알루미늄)으로 제작되지만, 가이드(67)가 알루미늄 외의 다른 금속, 심지어는 유기 폴리머 소재와 같은 다른 소재로도 제작될 수 있다. 그렇지만, 이들 소재만으로 한정되는 것도 아니다. 가이드(67)의 외부는 종 방향으로 연장하는 복수의 채널들(72)을 획정하며, 이들 채널들은 가이드(67) 주위에 원주 방향으로 이격되게 배치되어 있다. 본 명세서에 기재되어 있는 구현가능한 실시형태에서는 4개의 채널들(72)을 포함하고 있지만, 채널들(72)의 수량은 더 많을 수도 혹은 더 적을 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 베어링(74)이 가이드(67)의 개구부(70) 내에 배치되어 있으며, 피스톤 로드를 수용하여 접촉(예컨대 슬라이드) 하기에 적합하다. 가이드(67)와 상부 씰(58)은 서로가 이격되어 있다. 그 결과, 가이드(67)의 상부(68)와 상부 씰(58) 그리고 관통 보어(28)의 제3 카운터-보어(44)는 상부 씰(58)에 이웃하는 윤활 오일을 함유하기 위한 제1 챔버(76)를 획정한다. 가이드(67)의 상부(68)는 윤활제가 상부 씰(58)을 향하도록 그리고 피스톤 로드를 향하도록 경사지게 구성될 수도 있다.

축 방향으로 관통 연장하는 내부를 구비하는 통로(80)를 획정하는 플레이트(78)가 축 방향으로 아래쪽에, 가이드(67)의 하부(69)와 이격되어 배치되어 있다. 플레이트(78)는 반경 방향으로 연장하는 플랜지(82)를 포함하며, 종축선(A)과 동축으로 정렬되어 있다. 플레이트(78)는 제5 카운터-보어(48) 내에 배치되어 있으며, 플랜지(82)는 반경 방향 바깥쪽으로 연장하여 제6 카운터-보어(50) 안쪽으로 연장한다. 그 결과, 플랜지(82)는 제조 과정에서 에러 방지(error proofing) 기능을 제공한다. 플랜지(82)가 제5 카운터-보어(48) 내에 맞지 않기 때문에, 플레이트(78)가 뒤집혀서 설치될 수 없게 된다. 플레이트(78)의 통로(80)의 내부가 단차진 리세스(42)를 획정하며, 통로(80)와 함께 어셈블리 에러 방지 씰 글랜드를 형성한다. 가이드(67) 내에 아무런 씰 글랜드가 형성될 필요가 없기 때문에, 플레이트(78)는 가이드(67)가 용이하게 제작될 수 있게 한다. 환언하면, 플레이트(78)가 플레이트 리세스(42)를 포함하고 있지 않다면, 가이드(67)는 플레이트 리세스(42)를 대체할 수 있는 씰 글랜드를 포함하게 구성될 필요가 있을 수 있다.

환상의 하부 씰(84)이 종축선(A)과 동축으로 정렬되어 있으며, 플레이트 리세스(42) 내에 배치되어 있고, 피스톤 로드와 접촉하여 밀봉하도록 통로(80) 안쪽으로 연장하고 있다. 본 발명의 제1 구현가능한 실시형태에서, 하부 씰(84)은 반경 방향 안쪽으로 연장하는 제1 림(86)을 구비하는 제1 섹션을 포함하는 버퍼 씰이다. 버퍼 혹은 상부 씰(84)은 플레이트(78)의 플레이트 리세스(42) 내에 배치되어 맞닿아 있다. 하부 씰(84)은 아래쪽에 있으며, 축 방향으로 제1 섹션으로부터 제2 길이를 구비하고, 반경 방향 안쪽으로 연장하는 제2 림(88)과 통로(80)와 맞닿기 위해 반경 방향 바깥쪽으로 연장하는 환상의 씰링 림(90)을 포함하는 제2 섹션을 추가로 포함한다. 제1 구현가능한 실시형태에서, 제2 길이가 제1 길이보다 짧지만, 상부 씰(58)과 하부 씰(84)의 다른 구성들도 채용될 수 있음을 이해해야 한다. 하부 씰(84)은, 축 방향으로 하부 씰(84) 안쪽으로 연장하며, 제2 림(88)과 환상의 씰링 림(90) 사이에 배치되어 제2 림(88)과 환상의 씰링 림(90)이 압력을 받을 때에 이들 각각이 반경 방향 안쪽 및 바깥쪽으로 구부러질 수 있도록 하는 U-형상의 골(trough)(92)을 추가로 획정한다. 버퍼 혹은 하부 씰(84)의 환상의 씰링 림(90)이 통로(80) 내로 진입하기 때문에, 별도로 리테이너(retainer)는 사용할 필요가 없다. 버퍼 혹은 하부 씰(84)의 단면은 압력 기동(pressure activation)을 증가시킨다. 또한, 설명되어 있는 하부 씰(84)은 내구성을 증가시키며, 압력이 균등하게 작용하는 중에 움직임을 제한한다. 하부 씰(84)은 기존의 버퍼 씰에 나타날 수 있는 것으로 알려져 있는 "립 플리핑(lip flipping)"이 일어나지 않도록 한다. 제1 구현가능한 실시형태의 하부 씰(84)이 플레이트 리세스(42)와 플레이트(78)의 통로(80)의 글랜드 형태로 삽입되어 있지만, 플레이트(78)가 사용되지 않는 경우에, 하부 씰(84)의 어셈블리가 예를 들어 관통 보어(28) 내의 리세스와 직접 맞닿을 수 있다.

가이드(67)의 하부(69)와 플레이트(78) 그리고 관통 보어(28)의 제5 카운터-보어(48)는 제2 챔버(94)를 획정한다. 플레이트를 사용하지 않는 경우에는, 가이드(67)의 하부(69)와 하부 씰(84) 자체가 제2 챔버(94)를 획정하게 된다는 점을 이해해야 한다. 제2 챔버(94)는, 하부 씰(84)과 이웃하는 윤활제 혹은 윤활 오일을 보유하기 위해 가이드(67)의 채널들(72)을 통해 제1 챔버(76)와 유체 연통한다. MR 유체 내에 사용되는 캐리어 유체의 윤활성이 부족한 경우라면, MR 댐퍼의 수명을 연장시키는 캐리어 유체와는 다른 윤활제를 폐색 어셈블리(20)(즉, 제1 챔버(76), 채널들(72) 및 제2 챔버(94)) 내에 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명은 댐퍼의 작동 자기-유변(MR) 유체와 폐색 어셈블리(20) 내에 보유되어 있는 윤활 오일을 분리시킨다. 보다 상세하게는, 본 명세서에 기재되어 있는 구현가능한 실시형태의 윤활 오일은 쇼크 오일이지만, 이러한 윤활 오일이 다른 형태의 윤활제일 수도 있다는 점을 명심해야 한다.

플레이트(78)는 MR 유체로부터 입자가 쌓이는(build-up) 것을 제한하고, 댐퍼의 MR 유체가 폐색 어셈블리(20) 내의 윤활제와 분리되도록 하며, 버퍼 씰 혹은 하부 씰(84)이 댐퍼의 MR 유체에 좀 더 가깝게 위치되도록 하여, 버퍼 씰 위쪽에 윤활 오일을 위한 추가의 공간을 제공하게 된다. 플레이트(78)와 하부 씰(84)은 입자들과 MR 유체가 댐퍼 내에 그리고 폐색 어셈블리(20) 바깥에 유지되도록 하는 제1 방어 라인의 기능을 한다. 가이드(67)의 채널들(72)과 결합된 제1 및 제2 챔버(76, 94)는 폐색 어셈블리(20)를 채워서 MR 유체가 폐색 어셈블리(20)로 유입되지 않도록 하는 윤활 혹은 쇼크 오일의 큰 공간을 제공한다. 버퍼 혹은 하부 씰(84)을 빠져나가는 (예컨대 폐색 어셈블리(20) 아래에서 댐퍼의 원통형 튜브(35) 내에 위치하는) MR 유체 내에 현탁되어 있는 모든 입자들이 씰들(58, 84) 및 베어링(74)에 쌓이지 않고 챔버들(76, 94) 내의 쇼크 오일 내로 단순히 낙하한다.

따라서, 제1 구현가능한 실시형태는, 도 3 및 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 시험 사이클에 따라 마찰을 감소시키는 것을 보여주고 있다. 좀 더 상세하게는, "Gen 3"으로 지시되어 있는 데이터 점들이 댐퍼의 MR 유체로부터 베이스 유체를 여과하는 다공성 가이드를 사용하는 댐퍼에 대한 경우이다. "Gen 5"로 지시되어 있는 데이터 점들은 본 발명의 제1 실시형태와 관련하여 본 명세서에 기재되어 있는 특징들이 통합되어 있는 댐퍼에 대한 경우이다. 도 3 및 도 4의 그래프에 도시되어 있는 바와 같이, "Gen 3" 댐퍼들은, MR 유체로부터 침입된 금속성 입자와 가이드를 통해 여과된 베이스 유체의 윤활성 부족으로 인해 시간이 경과함에 따라 마찰을 증가시키기 쉽다. 반면에, "Gen 5" 댐퍼는 사용자 사이클에 걸쳐 마찰을 상당히 줄인다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 구현가능한 실시형태를 설명한다. 이들 도면에서는 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 구성요소와 유사한 구성요소를 표기하기 위해 이들 도면에서 사용한 도면부호에 100을 더하여 사용하였다. 제2 구현가능한 실시형태의 폐색 어셈블리(120)도 폐색 어셈블리(120) 부품들이 기능을 제대로 발휘하기 위해, 댐퍼의 MR 유체와 폐색 어셈블리(120)에서 필요로 하는 윤활 유체(예컨대 쇼크 오일)를 분리시킨다. 제2 구현가능한 실시형태에서, 상부 씰(158)은 반경 방향 안쪽으로 연장하는 제1 가이드 림(186)을 구비하는 제1 섹션을 포함하는 버퍼 씰이다. 제2 구현가능한 실시형태의 버퍼 혹은 상부 씰(158)(제1 실시형태에서의 하부 씰(84)과 동일한 밀봉 디자인)이 하우징(122)의 제2 및 제3 카운터-보어(140, 144)로 형성되어 있는 단차진 씰 글랜드 내에 배치되어 있다. 하부 씰(84)에서 전술한 바와 같이, 상부 씰(158)은 각각이 반경 방향 안쪽과 바깥쪽으로 연장하는 내부 및 외부 씰링 립(즉 제2 림(188) 및 환상의 씰링 림(190))으로 이루어진 하부 섹션을 구비한다. 씰링 림(188)과 환상의 씰링 림(190)은 상부 씰(158)의 내경 위에서 피스톤 로드와, 상부 씰(158)의 외경 상의 글랜드 벽 혹은 제3 카운터-보어(144)와 맞닿는다. 상부 씰(158)은 축 방향으로 상부 씰(158) 안쪽으로 연장하며, 제2 림(188)과 환상의 씰링 림(190) 사이에 배치되어 상부 씰(158)의 관련 단부들이 압력을 받을 때 반경 방향 안쪽으로 그리고 바깥쪽으로 구부러지도록 하는 U-형상의 골(192)을 추가로 획정한다.

본 발명의 제2 구현가능한 실시형태는 하부 씰(184)(제1 실시형태에서의 상부 씰(58)과 동일)로 1차 씰을 또한 포함한다. 1차 혹은 하부 씰(184)은 반경 방향 안쪽으로 연장하는 가이드 혹은 제1 씰링 립(160)을 구비하는 제1 섹션을 포함한다. 하부 씰(184)은 플레이트 리세스(142) 및 플레이트(178)의 통로(180)로 형성되어 있는 단차진 씰 글랜드 내에 배치되어 있다. 1차 혹은 하부 씰(184)은 아래쪽에 위치하며, 축 방향으로 제1 섹션으로부터 제1 길이를 구비하고, 반경 방향 안쪽으로 연장하는 제2 씰링 립(162)과, 제2 섹션으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 연장하며 통로(180)와 닿아 있는 환상의 씰링 립(164)을 포함하는 하부 섹션을 추가로 포함한다. 하부 씰(184)은 축 방향으로 하부 씰(184) 내로 연장하고, 제2 씰링 립(162)과 환상의 씰링 립(164) 사이에 배치되어 제2 씰링 립(162)과 환상의 씰링 립(164)이 압력에 의한 영향을 받을 때에 반경 방향 안쪽으로 그리고 바깥쪽으로 신축되도록 하는 U-형상의 고랑부(166)를 추가로 획정한다. 제2 구현가능한 실시형태에서 씰(158, 184)의 높이가 다르지만, 상부 씰(158)과 하부 씰(184)의 다른 구성이 채용될 수 있음을 이해해야 한다(즉, 제1 섹션이 짧음에 따라 2개의 짧은 1차 씰들(184)이 사용될 수 있음). 이렇게 함으로써 윤활 공간이 더 커지게 된다.

제1 구현가능한 실시형태와 유사하게, 가이드(167)는 외부와, 상부(168) 및 하부(169)를 구비하며, 중심 개구부(170)를 획정한다. 가이드(167)는 관통 보어(128)의 상부 씰 글랜드 아래에서, 제2 카운터-보어(146) 내에 배치되어 있다. 가이드(167)와 상부 씰(158)은, 플레이트(178)와 가이드(167)와 마찬가지로, 서로 이격되어 있다. 이에 따라, 가이드(167)의 상부(168)와 버퍼 혹은 상부 씰(158)의 하부 및 카운터-보어(144)로 형성되어 있는 관통 보어(128)의 내면이 제1 챔버(176)를 획정한다. 제1 챔버(176)는, 가이드(167)의 하부(169)와 플레이트(178)의 상부 및 카운터-보어(148)에 의해 형성된 관통 보어(128)의 내면에 의해 형성되는 제2 챔버(194)와 유체 연통한다. 이는, 가이드(167)와 플레이트(178)의 상부 및 1차 씰(184)을 윤활하기 위해 격리된 오일의 공간을 분리시키고 유지하기 위한 것이다. 하부 씰(184)에는 항상 윤활제가 공급되고, 윤활제를 운송하기 위해 피스톤 로드에 의존하지 않는다. 제2 구현가능한 실시형태의 와이퍼 씰(152)은 낮은 압력 하에서 주변 환경으로부터 폐색 어셈블리(120) 내에서 윤활제를 밀봉하게 작동하기에 적합하다. 와이퍼 씰(152)의 단면과 기능은 제1 구현가능한 실시형태에서의 와이퍼 씰(52)과 동일하다. 플레이트(178)는 하부 씰(184)이 댐퍼의 MR 유체에 근접하게(즉, 폐색 어셈블리(20) 아래에서 댐퍼의 원통형 튜브(135) 내에) 위치하도록 하며, 하부 씰(184) 위에 윤활 오일을 위한 추가 공간을 제공한다. 플레이트(178)와 하부 씰(184)은 MR 유체와 입자들이 댐퍼 내에 그리고 폐색 어셈블리(120) 바깥에 유지하도록 하는 1차 방어 라인으로 기능한다. 가이드(167)의 채널들(172)과 조합되는 제1 및 제2 챔버(176, 194)는 폐색 어셈블리(120)를 채우기 위한 윤활 혹은 쇼크 오일의 큰 공간을 제공하며, 결과적으로 MR 유체가 폐색 어셈블리(120)로 유입되는 것을 방지하게 된다. 1차 혹은 하부 씰(184)을 지나가는 MR 유체 내에 현탁되어 있는 모든 입자들은 씰들(158, 184)과 베어링(174)에 축적되지 않고 챔버들(176, 194) 내의 쇼크 오일 내로 단순히 낙하한다. 그 결과, 제2 구현가능한 실시형태는 도 7 및 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 시험 사이클에 따라서 마찰을 감소시키게 된다. 좀 더 상세하게는, "Gen 3"으로 지시되어 있는 데이터 점들은 댐퍼의 MR 유체로부터 베이스 유체를 여과하는 다공성 가이드를 사용하는 댐퍼에 대한 경우이다. "Gen 5.5"로 지시되어 있는 데이터 점들은 본 발명의 제2 실시형태와 관련하여 본 명세서에 기재되어 있는 특징들이 통합되어 있는 댐퍼에 대한 경우로서, "Gen 3" 댐퍼들에 비해 마찰을 상당히 줄임을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 제1 구현가능한 실시형태에서 Gen 5 디자인(도 1 및 도 2에 도시되어 있는)은 MR 유체에서 버퍼 씰(즉 하부 씰(84))을 구비하는 씰 구성을 구비한다. 이러한 구성은 2개의 씰들 사이에(즉 상부 씰(58)과 하부 씰(84) 사이) 최종 압력이 축적되도록 하여, 1차 혹은 상부 씰(58)을 에너자이징(energizing) 한다. 제2 구현가능한 실시형태의 Gen 5.5(도 5 및 도 6에 도시되어 있는)는 1차 씰(즉 하부 씰(184))을 MR 유체에 배치하고, 씰들 사이(즉 상부 씰(158)과 하부 씰(184) 사이)에 압력이 축적되는 것을 제한한다. 상부 씰(158)은 단지 챔버들(176, 194) 내에 오일 공간을 유지하기만 하면 된다.

전술한 교시에 비추어서, 본 발명에 대해 많은 변형 및 변조가 이루어질 수 있다는 점은 명확하다. 또한 첨부된 특허청구범위에 기재되어 있는 범위 내에서 위에서 상세하게 기재되어 있는 바와는 다르게 실시될 수도 있다. 전술한 사항들은 독창적인 신규성이 그 유용성을 발휘하는 범위에서 임의로 조합될 수 있다. 장치 청구항에서의 "상기(said)"라는 단어는 청구항들의 청구 범위에 포함되는 포지티브 기재사항을 의미하는 선행사를 지칭하는 것이고, "상기(the)"라는 단어는 청구항들의 범위에 포함되는 것을 의미하지 않는 선행 단어를 지칭하는 것으로 사용된다.

Claims

댐퍼용 폐색 어셈블리로,
환상의 하우징으로, 하우징은 중심 종축선을 따라 상부 단부에서 하부 단부로 연장하며, 축 방향으로 하우징을 관통하여 연장하는 내면을 구비하는 관통 보어를 획정하는, 환상의 하우징,
중심 개구부를 획정하고 상부 및 하부를 구비하는 가이드로, 상기 가이드는 댐퍼의 피스톤 로드를 안내하기 위해 상기 관통 보어 내에 배치되는 가이드,
피스톤 로드와 접촉하여 피스톤 로드에 대해 밀봉하기 위해, 상기 가이드의 상기 상부와 이격되게 상기 관통 보어 내에 배치되어 있는 상부 씰,
축 방향으로 관통 연장하는 통로를 획정하고, 상기 관통 보어 내에서 상기 가이드의 상기 하부와 이격 배치되어 있는 플레이트,
피스톤 로드와 접촉하여 피스톤 로드에 대해 밀봉하기 위해, 상기 플레이트의 상기 통로 내에 배치되어 있는 하부 씰을 포함하며,
상기 가이드는, 상기 가이드 주위에 원주 방향으로 이격 배치되어 있으며, 종 방향으로 연장하는 복수의 채널들을 획정하는 외부를 구비하고,
상기 가이드의 상기 상부와 상기 상부 씰 및 상기 관통 보어의 내면이 제1 챔버를 획정하고, 상기 가이드의 상기 하부와 상기 플레이트 및 상기 관통 보어의 내면이 제2 챔버를 획정하되, 상기 제1 챔버와 제2 챔버는, 상기 가이드와 상기 상부 씰 및 상기 하부 씰을 윤활하기 위해 격리된 오일 공간을 분리 및 유지하기 위한 상기 채널들을 통해 서로 유체 연통하는 것을 특징으로 하는 댐퍼용 폐색 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 관통 보어의 상기 내면이 상기 상부 단부에 인접하게 배치되어 있는 제1 카운터-보어를 획정하고, 상기 폐색 어셈블리는 댐퍼의 피스톤 로드와 접촉하여 밀봉하기 위해 상기 제1 카운터-보어 내에 배치되어 있는 환상의 와이퍼 씰을 포함하며, 상기 와이퍼 씰은 테이퍼진 외벽이 축 방향으로 제1 카운터-보어와 맞닿는 원주 에지까지 연장하며, 피스톤 로드와 접촉하여 피스톤 로드를 밀봉하는 안쪽으로 연장하는 한 쌍의 립을 구비하는 절단된 원뿔형인 것을 특징으로 하는 댐퍼용 폐색 어셈블리.
제2항에 있어서,
상기 관통 보어의 상기 내면이 축 방향으로 아래쪽에 배치되며 상기 제1 카운터-보어와 이격되어 있는 제2 카운터-보어와, 축 방향으로 아래쪽에 배치되고 제3 직경을 구비하며, 상기 제2 카운터-보어와 인접되어 배치되는 제3 카운터-보어와, 축 방향으로 아래쪽에 배치되고 상기 제3 직경보다 큰 제4 직경을 구비하며 상기 제3 카운터-보어와 인접되어 배치되는 제4 카운터-보어와, 상기 제4 직경보다 큰 제5 직경을 구비하며 상기 제4 카운터-보어와 인접하는 제5 카운터-보어 및 상기 제5 직경보다 큰 제6 직경을 구비하고 상기 하부 단부와 인접하게 그리고 상기 제5 카운터-보어와 인접하여 배치되는 제6 카운터-보어를 획정하며, 상기 상부 씰이 상기 제2 카운터-보어 내에 배치되고, 상기 가이드가 상기 제4 카운터-보어 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 댐퍼용 폐색 어셈블리.
제3항에 있어서,
상기 플레이트가 상기 제5 카운터-보어 내에 배치되고, 반경 방향 바깥쪽으로 연장하되 상기 제6 카운터-보어 안쪽으로 연장하는 플랜지를 포함하며, 상기 플레이트의 상기 통로가 플레이트 리세스를 획정하고, 상기 하부 씰이 상기 플레이트 리세스 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 댐퍼용 폐색 어셈블리.
제4항에 있어서,
상기 하부 씰 혹은 상부 씰이 반경 방향 안쪽으로 연장하는 제1 실링 립을 구비하는 제1 섹션과, 아래쪽에 위치하며 축 방향으로 상기 제1 섹션으로부터 제1 길이를 구비하며, 반경 방향 안쪽으로 연장하는 제2 실링 립을 포함하는 제2 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 댐퍼용 폐색 어셈블리.
제5항에 있어서,
상기 하부 씰은 반경 방향 안쪽으로 연장하는 제1 씰링 립을 구비하는 제1 섹션과, 아래쪽에 위치하며 축 방향으로 상기 제1 섹션으로부터 제1 길이를 구비하며, 반경 방향 안쪽으로 연장하는 제2 씰링 립을 포함하는 제2 섹션을 포함하고, 상기 하부 씰은 상기 제2 섹션으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 연장하며 상기 통로와 맞닿는 환상의 씰링 립을 포함하고, 상기 하부 씰은 축 방향으로 상기 하부 씰 냉로 연장하며 상기 제2 씰링 립과 상기 환상의 씰링 립 사이에 배치되어 상기 제2 씰링 립이 반경 방향 바깥쪽으로 구부러지도록 하는 고랑부를 포함하는 것을 특징으로 하는 댐퍼용 폐색 어셈블리.
제4항에 있어서,
상기 하부 씰 혹은 상기 상부 씰은 반경 방향 안쪽으로 연장하는 제1 림을 구비하는 제1 섹션과, 아래쪽에 위치하며 축 방향으로 상기 제1 섹션으로부터 제2 길이를 구비하며 반경 방향 안쪽으로 연장하는 제2 림을 구비하는 제2 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 댐퍼용 폐색 어셈블리.
제7항에 있어서,
상기 하부 씰은 상기 상부 씰은 반경 방향 안쪽으로 연장하는 제1 림을 구비하는 제1 섹션과, 아래쪽에 위치하며 축 방향으로 상기 제1 섹션으로부터 제2 길이를 구비하며 반경 방향 안쪽으로 연장하는 제2 림을 구비하는 제2 섹션을 포함하고, 상기 하부 씰은 상기 제2 섹션으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 연장하며 상기 통로와 맞닿는 환상의 씰링 림을 포함하고, 상기 하부 씰은 축 방향으로 상기 하부 씰 내로 연장하며 상기 제2 림과 상기 환상의 씰링 림 사이에 배치되어 상기 제2 림이 반경 방향 바깥쪽으로 구부러지도록 하는 골을 포함하는 것을 특징으로 하는 댐퍼용 폐색 어셈블리.
제5항에 있어서,
상기 상부 씰은 상기 상부 씰은 반경 방향 안쪽으로 연장하는 제1 씰링 립을 구비하는 제1 섹션과, 아래쪽에 위치하며 축 방향으로 상기 제1 섹션으로부터 제1 길이를 구비하며 반경 방향 안쪽으로 연장하는 제2 씰링 립을 구비하는 제2 섹션을 포함하고, 상기 상부 씰은 상기 제2 섹션으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 연장하며 상기 제3 카운터-보어와 맞닿는 환상의 씰링 립을 포함하고, 상기 상부 씰은 축 방향으로 상기 상부 씰 내로 연장하며 상기 제2 씰링 립과 상기 환상의 씰링 립 사이에 배치되어 상기 제2 씰링 립이 반경 방향 바깥쪽으로 구부러지도록 하는 고랑부를 포함하는 것을 특징으로 하는 댐퍼용 폐색 어셈블리.
제7항에 있어서,
상기 상부 씰은, 반경 방향 안쪽으로 연장하는 제1 림을 구비하는 제1 섹션과, 아래쪽에 위치하며 축 방향으로 상기 제1 섹션으로부터 제2 길이를 구비하며 반경 방향 안쪽으로 연장하는 제2 림을 포함하는 제2 섹션을 포함하고, 상기 상부 씰은 상기 제2 섹션으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 연장하며 상기 제3 카운터-보어와 맞닿는 환상의 씰링 림을 포함하고, 상기 상부 씰은 축 방향으로 상기 상부 씰 내로 연장하며 상기 제2 림과 상기 환상의 씰링 림 사이에 배치되어 상기 제2 림이 반경 방향 바깥쪽으로 구부러지도록 하는 골을 포함하는 것을 특징으로 하는 댐퍼용 폐색 어셈블리.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하우징은 제1 환상의 그루브와, 상기 제1 환상의 그루브로부터 축 방향으로 이격되어 있는 제2 환상의 그루브를 획정하는 외각면을 구비하고, 상기 폐색 어셈블리는 상기 댐퍼의 원통형 튜브와 맞닿아 밀봉하기 위해 상기 제1 환상의 그루브 내에 배치되어 있는 제1 O-링과, 상기 제2 환상의 그루브 내에 배치되어 있는 제2 O-링을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 댐퍼용 폐색 어셈블리.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가이드의 상기 개구부 내에 배치되어 있으며 피스톤 로드를 수용하여 피스톤 로드와 접촉하는 베어링을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 댐퍼용 폐색 어셈블리.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가이드의 상기 복수의 채널들이 4개의 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 댐퍼용 폐색 어셈블리.
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