KR101921467B1 - 서스펜션 조립체 - Google Patents

Abstract

서스펜션 유체를 수용하기 위한 1차 챔버(122, 322)를 한정하는 몸체(110, 210, 310), 릴리프 저장조(168, 368)로 서스펜션 유체를 방출하기 위한 릴리프 포트(172), 및 1차 챔버(122, 332)에 있는 서스펜션 유체에 작용하도록 몸체에 슬라이딩 가능하게 수용된 피스톤 단부(152, 352)를 가지는 피스톤 아암(150, 350)을 포함하고, 피스톤 아암이 반발 및 동요 방향으로 몸체에 대해 움직일 수 있는, 서스펜션 조립체(100, 200, 300)가 개시된다. 몸체(110, 210, 320)는 가스 스프링 챔버(139, 239, 339), 및 서스펜션 유체와 가스 스프링 챔버에 있는 가스의 압력을 동등하게 하도록 가스 스프링 챔버의 체적을 변화시키도록 구성된 가동성 부재(138, 238, 338)를 포함한다. 서스펜션 조립체는 가스 스프링 챔버에 있는 가스의 압력으로부터 1차 챔버에 있는 서스펜션 유체를 격리하도록 구성된 선택적으로 결합 가능한 격리자(137, 288)를 포함한다. 서스펜션 조립체(100, 200, 300)는, 격리자(137, 288)를 선택적으로 결합하고, 이어서 릴리프 포트(172)를 통해 서스펜션 유체를 방출하도록 동요 방향을 따라서 피스톤 아암을 슬라이딩시키는 것에 의해 피스톤 아암(150, 350)을 집어넣도록 구성된다.

Description

서스펜션 조립체{A SUSPENSION ASSEMBLY}

본 발명은 서스펜션 조립체에 관한 것이다.

차체와 바퀴와 같은 차량의 지면 접촉 지점 사이의 상대 움직임을 수용하기 위하여 서스펜션 유닛을 제공하는 것이 공지되어 있다. 일부 경우에, 수륙 양용 차량이 물에 들어갈 때와 같이 서스펜션 조립체가 필요하지 않을 때 서스펜션 조립체에 부착된 바퀴를 집어넣는(stow) 것이 필요할 수 있다.

제1 양태에 따라서, 서스펜션 유체를 수용하기 위한 1차 챔버를 한정하는 몸체; 릴리프 저장조로 서스펜션 유체를 방출하기 위한 릴리프 포트; 상기 1차 챔버에 있는 서스펜션 유체에 작용하도록 상기 몸체에 슬라이딩 가능하게 수용되는 피스톤 단부를 가지며, 반발(rebound) 및 동요(jounce) 방향으로 상기 몸체에 대해 움직일 수 있는 피스톤 아암; 가스 스프링 챔버와, 상기 서스펜션 유체의 압력과 상기 가스 스프링 챔버에 있는 가스의 압력을 동등하게 하기 위해 상기 가스 스프링 챔버의 체적을 변화시키도록 구성된 가동성 부재; 및 상기 가스 스프링 챔버에 있는 가스의 압력으로부터 상기 1차 챔버에 있는 서스펜션 유체를 격리하도록 구성된 선택적으로 결합 가능한 격리자(isolator)를 포함하며; 상기 서스펜션 조립체는 상기 격리자에 선택적으로 결합하고, 이어서 상기 릴리프 포트를 통해 서스펜션 유체를 방출하도록 상기 동요 방향을 따라서 상기 피스톤 아암을 슬라이딩시키는 것에 의해 상기 피스톤 아암을 집어넣도록 구성되는, 서스펜션 조립체가 제공된다.

상기 격리자는 상기 가스 스프링 챔버의 최대 체적을 한정하도록 상기 가동성 부재의 움직임을 제한하기 위해 구성된 압력 격리 스토퍼(pressure isolation stop)를 포함할 수 있다. 상기 가동성 부재는 상기 피스톤 아암의 최대 반발 위치를 포함하는, 상기 몸체에 대한 피스톤 아암의 작동 움직임에 대응하는 작동 행정(operational travel)을 가질 수 있다. 상기 작동 행정은 버퍼 행정(buffer travel)만큼 격리 스토퍼로부터 이격될 수 있으며; 상기 서스펜션 조립체는 상기 가동성 부재가 상기 격리 스토퍼에 접하도록 상기 버퍼 행정을 통해 움직이도록 상기 릴리프 포트를 통해 상기 스펜션 유체를 선택적으로 방출하고; 이어서 상기 릴리프 포트를 통해 추가의 서스펜션 유체를 방출하도록 상기 동요 방향을 따라서 상기 피스톤 아암을 슬라이딩시키는 것에 의해 상기 피스톤 아암을 집어넣도록 구성된다.

상기 서스펜션 조립체는 유동 통로를 통해 상기 1차 챔버와 선택적으로 유체 연통하는 2차 챔버를 포함할 수 있으며, 상기 격리자는 유동 통로에 있는 압력 격리 밸브(pressure isolation valve)를 포함할 수 있다. 상기 가스 스프링 챔버 및 상기 가동성 부재는 상기 2차 챔버에 위치될 수 있으며; 상기 서스펜션 조립체는 상기 압력 격리 밸브를 선택적으로 폐쇄하고, 이어서 상기 릴리프 포트를 통해 상기 서스펜션 유체를 방출하기 위해 상기 동요 방향을 따라서 상기 피스톤 아암을 슬라이딩시키는 것에 의해 상기 피스톤 아암을 집어넣도록 구성된다.

상기 피스톤 아암을 동요 방향으로 움직이도록, 상기 피스톤 아암이 최대 반발 위치에 있을 때, 상기 피스톤 단부의 반대편 측부 상에서 후퇴 제어 유체(retraction control fluid)를 상기 서스펜션 유체에 도입하도록 구성된 후퇴 포트(retraction port)가 상기 몸체에 있을 수 있다.

상기 서스펜션 조립체는 상기 피스톤 아암의 최대 반발 위치를 한정하기 위하여 반발 방향으로의 상기 피스톤 아암의 움직임을 제한하도록 구성된 반발 스토퍼(rebound stop)를 포함할 수 있다.

상기 릴리프 포트는 개폐 방향으로 움직일 수 있는 밸브 부재를 가지는 릴리프 밸브와 결합될 수 있다. 상기 릴리프 밸브는 사용시에 폐쇄 방향으로 폐쇄력을 인가하기 위해 상기 서스펜션 유체가 상기 밸브 부재에 작용하도록 구성될 수 있다.

상기 서스펜션 조립체는 개방 방향으로 상기 밸브 부재 상에 개방력을 선택적으로 인가하도록 구성된 밸브 액튜에이터를 포함할 수 있다. 상기 밸브 액튜에이터는 상기 밸브 부재 상에서의 릴리프 제어 유체의 작용에 의해 개방력을 인가하도록 구성된 유압 액튜에이터를 포함할 수 있다.

상기 폐쇄력은 상기 피스톤 아암의 작동 행정 내에서 상기 피스톤 아암의 위치의 함수일 수 있다. 상기 밸브 액튜에이터는 상기 피스톤 아암이 최대 반발 위치로부터 멀어지는 임계 분리(threshold separation)보다 클 때 상기 폐쇄력보다 작은 최대 개방력을 인가하도록 구성될 수 있다.

상기 서스펜션 조립체는 릴리프 포트를 개방하는 것에 의해 상기 피스톤 아암을 집어넣기 위한 집어넣음 작동(stowing operation)을 개시하도록 구성된 컨트롤러를 포함할 수 있다.

상기 격리자가 상기 격리 스토퍼를 포함할 때, 상기 릴리프 포트를 개방하는 것은 상기 서스펜션 유체가 상기 가동성 부재를 통한 가스 압력 하에서 상기 릴리프 포트를 통해 방출되는 것을 허용한다. 상기 격리자가 격리 밸브를 포함할 때, 상기 서스펜션 유체는 상기 가동성 부재를 통한 가스 압력의 작용없이 상기 1차 챔버에 있는 서스펜션 유체의 압력의 작용 하에서 상기 릴리프 포트를 통해 방출될 수 있다.

상기 피스톤 아암이 최대 반발 상태를 포함하는 작동 행정의 저압 서브 부분(low pressure sub-portion)의 외부에 있을 때, 상기 컨트롤러는 상기 집어넣음 작동의 개시를 방지하도록 구성될 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 피스톤 아암을 상기 동요 방향으로 움직이기 위하여, 후퇴 액튜에이터로 하여금, 상기 피스톤 단부의 반대편 측면 상에서 후퇴 제어 유체를 상기 서스펜션 유체에 도입시키도록 구성될 수 있다.

상기 컨트롤러는 반발 방향으로 상기 피스톤 아암을 움직이는 전개 작동(deployment operation)을 제어하도록 또한 구성될 수 있으며, 상기 컨트롤러는 상기 릴리프 포트를 통해 상기 1차 챔버 내로 상기 서스펜션 유체가 도입되도록 하기 위해 연장 액튜에이터를 제어하도록 또한 구성될 수 있으며, 반발 방향으로의 상기 피스톤 아암의 움직임은 후퇴 제어 유체를 제어 유체 저장조로 방출한다.

본 발명은 본 명세서에 기술된 특징의 임의의 조합이 상호 배타적인 것을 제외하면 이러한 조합을 포함할 수 있다.

본 발명은 다음의 도면을 참조하여 예로서 기술될 것이다:
도 1은 정적 구성의 피스톤을 구비한 제1 예시적인 서스펜션 조립체를 개략적으로 도시한 도면;
도 2는 최대 동요 구성(maximum jounce configuration)의 피스톤을 구비한 제1 예시적인 서스펜션 조립체를 개략적으로 도시한 도면;
도 3은 최대 반발 구성의 피스톤을 구비한 제1 예시적인 서스펜션 조립체를 개략적으로 도시한 도면;
도 4는 후퇴의 제1 단계(first phase) 후의 제1 예시적인 서스펜션 조립체를 개략적으로 도시한 도면;
도 5는 후퇴의 제2 단계 후의 완전히 집어넣어진 구성의 제1 예시적인 서스펜션 조립체를 개략적으로 도시한 도면;
도 6은 정적 구성의 피스톤을 구비한 제2 예시적인 서스펜션 조립체를 개략적으로 도시한 도면;
도 7은 정적 구성의 피스톤을 구비한 제3의 예시적인 서스펜션 조립체를 개략적으로 도시한 도면; 및
도 8 및 도 9는 서스펜션 조립체에서 사용하기 위한 예시적인 릴리프 밸브를 도시한 도면.

도 1은 몸체(110)(또는 하우징)를 포함하는 제1 예시적인 서스펜션 조립체(100)를 도시한다. 몸체(110)는, 피스톤 아암(150)을 수용하여 그 사이에 원통형 캐비티를 한정하기 위하여, 실린더형 주변 벽, 근위 단부 벽(124), 및 원위 피스톤-수용 단부(126)를 가지는 1차 실린더(120)를 포함한다. 근위 및 원위라는 용어는 몸체에 대한 상대적 위치들을 나타내도록 본 명세서에서 사용되며, 원위는 피스톤 아암의 연장 방향을 따라서 몸체로부터 먼 위치를 나타내며, 근위는 몸체에 보다 가까운 위치를 나타낸다.

몸체(110)는 그 사이에 원통형 캐비티를 한정하도록, 원통형 2차 벽, 근위 단부 벽(134), 및 원위 단부 벽(136)을 가지는 2차 실린더(130)를 또한 포함한다. 1차 및 2차 실린더(120, 130)들이 유동 통로(140)에 의해 결합되어서, 서스펜션 유체는 다음에 상세하게 설명되는 바와 같이 실린더들 사이에서 유동할 수 있다.

1차 실린더(120) 및 2차 실린더(130)의 길이 방향 축들은 서로 평행하고, 이러한 것들이 나란한 관계로 있도록 서로 오프셋된다. 그러나, 다른 예에서, 1차 및 2차 실린더는 서로에 대해 임의의 배향을 채택할 수 있다.

피스톤 아암(150)은 길이 방향으로 연장되고 그 길이 방향 범위를 따라서 원형 프로파일을 가진다. 피스톤 아암은 1차 실린더(120)의 피스톤 수용 단부(126)를 통해 1차 실린더(120) 내에서 슬라이딩 가능하게 수용된다. 피스톤 아암(150)은 1차 실린더(120)에 있는 피스톤 단부(152)에서 종료된다. 이러한 예에서, 피스톤 아암(110)은 차량의 새시 또는 차체에 부착되도록 구성되며, 몸체(110)는 각각의 부착 지점을 가지는 바퀴와 같은 차량의 지면 접촉 지점에 부착되도록 구성된다. 그러나, 다른 예들에서, 서스펜션 조립체는 차량의 새시 또는 차체에 부착된 서스펜션 조립체의 몸체와 차량의 지면 접촉 지점에 부착된 피스톤 아암과 대향 관계(opposite relation)로 구성될 수 있다.

피스톤 단부(152)는 1차 실린더(120)의 원통형 캐비티를 1차 챔버(122)와 후퇴 챔버(156)로 분할하고, 그 사이에 밀봉을 제공한다. 1차 챔버(122)는 원통형 1차 벽, 근위 단부 벽(124), 및 피스톤 단부(152)에 의해 한정된다. 1차 챔버(122)는 오일 또는 다른 액체와 같은 서스펜션 유체를 수용하기 위한 것이다. 사용시에, 1차 챔버는 이러한 예에서 정적 구성에서 약 10000 ㎪에 대응하는 고압의 서스펜션 유체가 충전된다(다음에 설명되는 바와 같이).

피스톤 단부(152)는 피스톤 아암(150)의 아암 부분보다 큰 지름을 가져서, 후퇴 챔버(156)를 형성하는 아암 부분과 1차 실린더(120) 사이에 환형 공간이 있다.

1차 실린더(120)의 피스톤 수용 단부(126)가 피스톤 아암(150)의 아암 부분으로 밀봉되는 환형 벽을 포함하여서, 후퇴 챔버(156)는 피스톤 단부(152)의 원위측과 환형 벽 사이의 환형 공간 내에서 한정된다. 후퇴 챔버(156)는 후퇴 제어 유체를 수용하기 위한 것이다. 이러한 예에서, 후퇴 포트(180)는 후퇴 챔버(156)에 후퇴 제어 유체를 제공하기 위해 환형 단부 벽에 제공된다. 그러나, 다른 예들에서, 후퇴 포트(180)는 후퇴 챔버(156)를 한정하는 임의의 적절한 벽에 제공될 수 있다.

이러한 예에서, 1차 실린더의 피스톤 수용 단부(126)에 있는 환형 단부 벽은 후술되는 바와 같이 반발시에 피스톤 단부(152)와 결합하도록 구성된 반발 스토퍼(154)를 제공한다.

서스펜션 조립체의 작동시에, 1차 실린더(120) 내에서의 피스톤 아암(150)의 움직임은 피스톤 단부(152)가 1차 챔버(122) 내에 수용된 서스펜션 유체에 작용하도록 하고, 이에 의해 1차 챔버(122)와 2차 실린더(130)의 대응하는 챔버 사이의 유동 통로(140)를 통해 서스펜션 유체를 유동시킨다.

제1 가스 스프링 부재(138)는 2차 실린더(130)의 원통형 캐비티를 서스펜션 유체를 수용하기 위한 2차 챔버(132)와 가스 스프링 챔버(139)로 분할하도록 2차 실린더(130) 내에 배치된다. 제1 가스 스프링 부재(138)는 2차 챔버(132)에 있는 서스펜션 유체에서의 압력 변화에 응답하여 2차 실린더(130)를 통해 길이 방향으로 움직일 수 있다. 유동 통로(140)는 1차 및 2차 챔버(122, 132)들 사이에서 현수 유체를 전달하기 위해 2차 챔버(132) 내로 개방된다.

가스 스프링 챔버(139)는 원통형의 2차 벽, 원위 단부 벽(136) 및 제1 가스 스프링 부재(138) 사이에 한정된다. 가스 스프링 챔버(139)는 압축성 가스를 수용하기 위한 것이다. 제1 가스 스프링 부재(138)는 가스 스프링 챔버(139)로부터 2차 챔버(132)를 밀봉한다.

이러한 예에서, 2차 실린더(130)는, 다음에 추가로 상세하게 설명되는 바와 같이 가스의 팽창 하에서(즉, 반발시에) 2차 실린더에서 제1 가스 스프링 부재(138)의 근위 단부 벽을 향한 움직임을 제한하는 압력 격리 스토퍼(137)를 포함한다.

상기된 바와 같이, 몸체(110)는 사용시에 서스펜션 유체가 유동 통로(140)를 통해 1차 챔버(122)와 2차 챔버(132) 사이에서 이동할 수 있도록 1차 챔버(122)를 2차 챔버(132)와 유체적으로 연결하는 유동 통로(140)를 포함한다. 이러한 예에서, 유동 통로(140)는 1차 및 2차 실린더(120, 130)들의 근위 단부 벽(124, 134)들 사이에서 몸체(110)에 형성된다. 그러나, 다른 예에서, 유동 통로는 1차 챔버(122) 및 2차 챔버(132) 사이에서 유체 연통을 허용하도록 임의의 경로를 취할 수 있다. 일부 예에서, 유동 통로는 유체가 통로를 통해 유동하도록 하는 서스펜션 조립체의 운동을 감쇠시키도록 유체 댐퍼를 포함하거나 이를 통과할 수 있다.

이러한 예에서, 서스펜션 조립체(100)는 그 사이에 원통형 캐비티를 한정하도록 원통 벽, 릴리프 단부 벽(162) 및 반대편 연장 단부 벽(164)을 가지는 릴리프 실린더(160)를 추가로 포함한다. 릴리프 실린더(160)는 후술하는 바와 같이 서스펜션 조립체(100)의 후퇴를 허용하도록 1차 및/또는 2차 실린더들로부터 잉여 서스펜션 유체를 수용한다. 이러한 예에서, 릴리프 실린더(160)는 몸체(110)로부터 분리되어 있다. 그러나, 다른 예에서, 릴리프 실린더는 몸체와 일체일 수 있다.

릴리프 실린더(160)는 릴리프 저장조(168)(도 4에 가장 잘 도시됨)가 릴리프 단부 벽(162), 실린더의 원통 벽, 및 릴리프 가동성 부재(166) 사이에 한정되도록 캐비티를 구획하는 릴리프 가동성 부재(166)를 포함한다. 연장 챔버(169)는 연장 단부 벽(164), 원통 벽, 및 릴리프 가동성 부재(166) 사이에 한정된다. 릴리프 가동성 부재(166)는 연장 챔버(169)로부터 릴리프 저장조(168)를 밀봉한다. 연장 챔버(169)는 후술되는 바와 같은 제어 유체를 선택적으로 수용하기 위한 것이다.

릴리프 채널(170)은 1차 및/또는 2차 실린더에 있는 서스펜션 유체를 릴리프 저장조(168)와 유체적으로 연결한다. 이러한 특정 예에서, 릴리프 채널은 유동 통로(140)(1차 및 2차 실린더들 사이의)에서 릴리프 포트로부터 연장된다. 릴리프 밸브(172)는 1차 및 2차 챔버(122, 132)(유동 통로(14)를 경유하여)와 릴리프 채널(170) 사이에서 서스펜션 유체의 유동을 선택적으로 제한하도록 구성된 릴리프 포트에 제공된다.

이러한 예에서, 릴리프 밸브(172)는 유압 작동에 의해 선택적으로 개폐되도록 구성된다. 특히, 릴리프 밸브(172)는, 도 8 및 도 9를 참조하여 후술하는 바와 같이, 서스펜션 유체가 폐쇄력을 인가하기 위해 밸브 부재에 작용하고, 유압 작동에 의한 개방력이 폐쇄력을 초과할 때 밸브(172)가 개방되도록 구성된다.

서스펜션 조립체(100)는 하나 이상의 유압 액튜에이터를 사용하여 후퇴 포트(180), 릴리프 밸브(172), 및 연장 챔버(169)로의 하나 이상의 제어 유체의 유동을 제어하도록 구성된 유압 컨트롤러(190)를 포함하는 유압 제어 시스템을 추가로 포함한다. 일부 예에서, 유압 제어 시스템은 서스펜션 조립체의 서스펜션 유닛이 부착되는 차량의 유압 제어 시스템의 일부일 수 있다.

이러한 예에서, 유압 컨트롤러(190)는 릴리프 밸브 제어 라인을 통해 릴리프 밸브(172)에 결합된 릴리프 밸브 액튜에이터를 포함한다. 릴리프 밸브 액튜에이터는 릴리프 밸브(172)의 개방을 제어하기 위해 릴리프 밸브 제어 라인에서의 유체를 제어하도록 압력을 선택적으로 안내하거나 또는 인가하도록 구성된다.

유압 컨트롤러는 집어넣음 작동 동안 후퇴 챔버(156) 내로의 제어 유체를 선택적으로 도입하고 전개 작동시에 후퇴 챔버로부터 제어 유체를 수용하도록 후퇴 포트(180)에 결합된 후퇴 액튜에이터를 추가로 포함한다.

유압 컨트롤러는 전개 작동 동안 연장 챔버 내로 제어 유체를 선택적으로 도입하고 집어넣음 작동시에 연장 챔버로부터 제어 유체를 수용하도록 연장 챔버에 결합된 연장 액튜에이터를 추가로 포함한다.

도 1은 서스펜션 조립체를 통해 인가된 부하가 가스 압력에 의해 반응하는 부하가 걸린 정적 구성(loaded static configuration)의 제1 예시적인 서스펜션 조립체(100)를 도시한다. 이러한 예시적인 구성에서, 1차 및 2차 챔버(122, 132)들에 있는 서스펜션 유체에 작용하는 피스톤 아암(150)에 일정한 부하가 있다. 이러한 것은 가스 스프링 챔버(139)에서의 가스의 압력이 서스펜션 유체의 압력에 반응하는 평형 위치에서 제1 가스 스프링 부재를 정지시킨다. 서스펜션 조립체는 정적 구성이 최대 동요와 최대 반발 사이의 그 행정의 범위에서 중간 위치("정적 위치(static position)")에 위치되는 피스톤 아암(150)에 대응하여, 정적 위치로부터 동요 방향 또는 반발 방향 중 어느 하나로 움직일 수 있도록 구성된다.

이러한 예에서, 일정한 부하는 서스펜션 조립체(100) 상의 정지 차량의 중량에 의해 인가될 수 있다. 정적 구성에서, 제1 가스 스프링 부재(138)는 압력 격리 스토퍼(137)와 원위 단부 벽(136) 사이에 위치된 2차 실린더(130)에 있는 부유 정적 위치에 위치되며, 이에 의해, 가변 부하에 응답하여 어느 한 방향으로 자유롭게 움직일 수 있다. 이 특정 예에서, 서스펜션 유체 및 가스 스프링 챔버 내의 가스의 압력은 정적 구성에서 약 10000 ㎪이다.

정적 구성에서, 릴리프 밸브(172)는 유동 통로(140)와 릴리프 채널(170) 사이에 유체 연통이 없도록 폐쇄된다. 또한, 정적 구성에서의 서스펜션 유체의 압력은 릴리프 밸브(172)에 작용하는 폐쇄력이 릴리프 밸브의 유압 작동에 의해 선택적으로 인가될 수 있는 개방력보다 높으며, 이에 의해 정적 구성에서 밸브의 부주의 한 개방을 방지한다. 이러한 예에서, 릴리프 저장조(168)는 정적 구성에서 비어있으며, 릴리프 가동성 부재는 릴리프 단부 벽(162)에 접한다. 이러한 예에서, 릴리프 실린더(160)의 연장 챔버(169)는 정적 구성에서 유압 제어 유체로 가득 차있다. 그러나, 다른 예에서, 연장 챔버는 정적 구성에서 비어 있을 수 있다.

사용시, 피스톤 아암(150)에서의 증가된 부하는 서스펜션 유체에서 압력을 증가시키며, 이에 의해 가스 압력을 증가시키도록 압력 격리 스토퍼(137)로부터 멀어지는 방향으로 2차 실린더(130)에서의 제1 가스 스프링 부재(138)의 대응하는 움직임을 유발하고, 이에 의해 피스톤 아암(150)에서 증가된 부하에 반응한다. 이러한 것은 감소된 가스 체적으로 인해 동요 방향으로(즉, 1차 실린더(120)의 근위 단부 벽(124)을 향하는 방향으로)의 피스톤 아암(150)의 대응하는 움직임을 유발한다.

유사하게, 피스톤 아암(150)의 감소된 부하는 서스펜션 유체에서의 압력이 감소로 이어지고, 이에 의해 가스 스프링 챔버(139)에 있는 가스가 팽창하여, 제1 가스 스프링 부재(138)를 압력 격리 스토퍼(137)를 향해 움직이며, 이러한 움직임은 반발 방향(즉, 1차 단부 벽(124)으로부터 멀어지고 개방 단부(126)를 향하는 방향)으로 피스톤 아암(150)의 대응 움직임을 유발한다.

도 2는 최대 동요 구성의 제1 예시적인 서스펜션 조립체(100)를 도시한다. 피스톤 아암(150)은, 피스톤 단부(152)가 최대 작동적 동요 부하에 반응하도록 1차 실린더(120) 내로 가압되는 최대 동요 위치에 위치된다. 이러한 예에서, 피스톤 단부(152)는 1차 단부 벽(124)에 근접하지만 접하지는 않는다. 다른 예에서, 최대 동요 위치를 한정하는 물리적인 동요 스토퍼(jounce stop)가 있을 수 있다.

가스 스프링 챔버(139)의 체적은 최대 작동 동요 부하에 반응하도록 감소하고, 그래서 제1 가스 스프링 부재(138)는 압력 격리 스토퍼(137)로부터 멀어지게 움직인다. 이러한 예에서, 서스펜션 유체 및 가스의 압력은 대략 최대 동요 구성에서 대략 90000 ㎪이다.

릴리프 밸브(172)는 유압 컨트롤러(190)에 의해 릴리프 밸브(172)에 인가될 수 있는 개방력보다 높은, 서스펜션 유체에 의해 밸브 부재에 인가된 폐쇄력에 의해 폐쇄되어 홀딩된다. 그러므로, 유동 통로(140)와 릴리프 채널(170) 사이에는 유체 연통이 없다. 릴리프 저장조(168)가 비어 있어서, 릴리프 가동성 부재(166)는 릴리프 단부 벽(162)에 접한다.

도 3은 서스펜션 유닛을 통한 낮은 부하에 대응하는 최대 반발 구성의 제1 예시적인 서스펜션 조립체(100)를 도시한다. 이러한 구성에서, 피스톤 아암(150)은 피스톤 단부(152)가 반발 스토퍼(154)에 접할 때까지 피스톤 아암이 몸체(110)로부터 멀어지는 근위 방향으로 연장되는 최대 반발 위치에 위치된다. 이 특정 예에서, 낮은 부하는 서스펜션 조립체가 물에 결합되는 차량의 부양(flotation)에 대응하여서, 피스톤 아암을 통한 지면 반력이 없다.

가스 스프링 챔버(139)에 있는 가스가 팽창되어서, 제1 가스 스프링 부재(138)는, 서스펜션 유체의 압력이 가스의 압력과 동일한 위치로 압력 격리 스토퍼(137)를 향해 움직인다. 이러한 예에서, 서스펜션 조립체(100)는, 최대 반발 구성에서, 제1 가스 스프링 부재가 압력 격리 스토퍼(137)와 접하지 않고, 오히려 추후에 설명되는 바와 같이 버퍼 행정만큼 압력 격리 스토퍼(137)로부터 이격되는 부유 위치에서 유지되도록 구성된다.

서스펜션 유체는 릴리프 밸브를 폐쇄 상태로 유지하도록 릴리프 밸브(172)의 밸브 부재에 폐쇄력을 인가한다. 폐쇄력은 릴리프 밸브 액튜에이터에 의해 릴리프 밸브(172)에 선택적으로 인가될 수 있는 개방력보다 낮다. 그러나, 서스펜션 조립체의 작동 사용시에, 릴리프 밸브 액튜에이터는 작동되지 않아서 개방력이 인가되도록 하여서, 릴리프 밸브(172)는 폐쇄 상태로 유지된다. 그러므로, 릴리프 저장조(168)는 빈 상태로 유지되고, 릴리프 가동성 부재(166)는 도 1 및 도 2의 정적 및 최대 동요 구성들에서와 같이 릴리프 단부 벽(162)에 접한다.

그러므로, 피스톤 아암(150)은 작동 사용(즉, 서스펜션 조립체의 정격 사용) 동안 피스톤 아암(150)의 최대 반발 위치와 최대 동요 위치 사이에서 한정된 작동 행정을 가진다.

상기된 바와 같이, 이러한 특정 예에서, 최대 반발 위치로의 피스톤 아암(150)의 움직임은 제1 가스 스프링 부재(138)를 압력 격리 스토퍼에 접하지 않도록 한다(도 3에 도시된 바와 같이). 그러므로, 제1 가스 스프링 부재(138)의 작동 행정(즉, 피스톤 아암(150)의 작동 행정에 대응하는 움직임 범위)은 버퍼 행정만큼, 즉 제1 가스 스프링 부재의 작동 행정 밖에 있는 압력 격리 스토퍼와의 접합되는데 요구되는 추가 움직임 범위만큼 압력 격리 스토퍼로부터 이격된다.

도 1 내지 도 3은 작동 동안 제1 예의 서스펜션 조립체(100)의 구성을 도시한다. 예를 들어, 서스펜션 조립체가 부착되는 차량이 작동하지 않으면 1차 실린더(120)에 있는 피스톤 아암(150)을 집어넣는 것이 필요할 수 있다. 예를 들어, 차량이 물에 부유할 때, 항력을 감소시키도록 서스펜션 조립체와 부착된 바퀴를 집어넣는 것이 필요할 수 있다. 지금, 도 4 및 도 5를 참조하여 예시적인 집어넣음 작동 방법이 설명될 것이다.

이러한 예에서, 집어넣음 작동은 도 3에 도시된 바와 같이 서스펜션 조립체(100)를 최대 반발 구성으로 배치하는 것에 의해, 예를 들어 피스톤 아암(150)의 최대 연장을 유발하도록 차량을 물 속으로 구동하는 것에 의해 개시된다.

후퇴의 제1 단계에서, 유압 컨트롤러(190)는 피스톤 아암이 최대 반발 상태에 있을 때 서프펜션 유체를 통하여 인가된 폐쇄력보다 높은 개방력을 밸브 부재 상에서 유발하도록, 릴리프 밸브 액튜에이터가 릴리프 제어 라인에서의 가압된 제어 유체를 릴리프 밸브(172)에 인가하도록 한다. 알 수 있는 바와 같이, 폐쇄력의 크기는 1차 실린더(120)에서의 피스톤 아암(150)의 위치의 함수이다.

이러한 예에서, 유압 액튜에이터는 제한된 최대 개방력을 인가하도록 구성된다. 최대 개방력은 피스톤 아암(150)이 임계 분리보다 크게 최대 반발 위치로부터 떨어질 때 서스펜션 유체에 의해 인가된 폐쇄력보다 작다. 이러한 예에서, 임계 분리가 최대 반발 위치로부터 30 ㎜이어서, 제어 유체에 의해 밸브 부재에 인가된 개방력은 피스톤 아암(150)이 최대 반발 위치로부터 30㎜보다 적게 떨어져있을 때에만 서스펜션 유체에 의해 인가된 폐쇄력을 극복한다. 다른 예에서, 임계 분리는 예를 들어 40 ㎜까지 또는 50 ㎜까지 더욱 크거나 작을 수 있다.

즉, 서스펜션 조립체는 서스펜션 유체의 압력이 임계 압력 아래일 때에만 릴리프 밸브(172)가 개방될 수 있도록 구성된다. 서스펜션 유체의 압력은 서스펜션 조립체를 통해 인가되는 부하에 대응하고, 그러므로, 서스펜션 조립체는, 서스펜션 조립체를 통해 인가되는 부하가 임계 부하 아래일 때에만 릴리프 밸브(172)가 개방될 수 있도록 구성된다. 이러한 예에서, 임계 부하는 약 18 kN이며, 피스톤 아암이 최대 반발 상태에 있을 때 서스펜션 조립체를 통한 최대 부하는 약 16 kN이다.

그러므로, 밸브 부재는 피스톤 아암(150)이 최대 반발 위치로부터의 임계 분리 내에 있을 때 또는 서스펜션 유닛을 통한 부하가 임계 부하 아래일 때에만 개방될 수 있다. 이러한 것은 릴리프 밸브가 그 운용 측면(operational envelope)의 상당 부분에 걸쳐서 부주의하게 작동될 수 없고, 이에 의해 부주의한 후퇴를 방지할 수 있다는 점에서 유익한 안전 특징을 제공한다.

본 예의 집어넣음 작동에서, 피스톤 아암(150)은 최대 반발 위치에 있고(도 3에 도시된 바와 같이), 유압 컨트롤러(190)는 폐쇄력보다 큰 최대 개방력을 인가하도록 릴리프 제어 라인을 통해 밸브 부재에 압축된 제어 유체를 인가하고, 그래서 릴리프 밸브(172)가 개방된다.

가스 스프링 챔버(139)에서의 가스 압력은 서스펜션 유체에 작용하여, 서스펜션 유체를 1차 및/또는 2차 챔버들로부터 유동 통로(140)를 통하고 릴리프 채널(170)을 경유하여 릴리프 저장조(168)로 유동하도록 한다. 서스펜션 유체가 릴리프 저장조(168)로 유동하고 제1 가스 스프링 부재(138)가 버퍼 행정을 통해 압력 격리 스토퍼(137)를 향한 방향으로 움직임에 따라서, 가스는 팽창한다. 릴리프 저장조(168) 내로의 서스펜션 유체의 유동은 릴리프 가동성 부재(166)가 릴리프 원위 단부 벽(162)으로부터 멀어지는 방향으로 릴리프 실린더(160)를 따라서 움직이도록 하고, 이에 이의해 릴리프 저장조의 팽창을 허용한다. 이러한 예에서, 연장 챔버(169)는 릴리프 저장조(168)의 팽창을 허용하도록 유압 제어 유체의 소스로 복귀하도록 릴리프 가능 부재에 의해 방출되는 제어 유체를 수용한다.

도 4는 릴리프 밸브(172)가 개방되어 있고 제1 가스 스프링 부재(138)가 압력 격리 스토퍼(137)에 접할 때까지 압력 격리 스토퍼(137)를 향해 움직인 후퇴의 제1 단계의 종료시에서의 제1 예시적인 서스펜션 조립체(100)를 도시한다. 릴리프 가동성 부재(166)는 릴리프 단부 벽(162)으로부터 멀어지는 방향으로 대응하는 양만큼 움직였다.

후퇴의 제1 단계 후에, 제1 가스 스프링 부재(138)의 움직임이 압력 격리 스토퍼(137)에 의해 제한되기 때문에, 서스펜션 유체에서의 압력은 가스 스프링 챔버(139)에서의 가스의 압력으로부터 격리된다. 후퇴의 제2 단계는 그런 다음 피스톤 아암(150)을 후퇴시키도록 시작한다.

후퇴의 제2 단계에서, 유압 컨트롤러(190)는 피스톤 아암(150)을 동요 방향(즉, 근위 단부 벽(124)을 향하여)으로 움직이도록 후퇴 포트(180)를 통해 후퇴 챔버(156)(도 5에 가장 잘 도시됨) 내로 제어 유체를 제공한다. 피스톤 아암(150)의 움직임은 1차 챔버(122)로부터 릴리프 저장조(168)로 서스펜션 유체를 유동시키고, 따라서 릴리프 가동성 부재(166)는 릴리프 저장조(168)를 팽창시키도록 릴리프 원위 단부 벽(162)으로부터 더욱 멀리 움직인다. 연장 단부 벽(164)을 향한 릴리프 가동성 부재(166)의 움직임은 연장 챔버(169)로부터 유압 유체 공급원으로 다시 제어 유체를 방출한다.

이러한 예에서, 도 5에 도시된 바와 같이 완전하게 집어넣어진 구성에서, 피스톤 아암(150)은 근위 단부 벽(124)에 접하고, 제1 가스 스프링 부재(138)는 압력 격리 스토퍼(137)와 접하고, 릴리프 가동성 부재(166)는 연장 단부 벽(164)에 접한다. 그러나, 다른 예에서, 피스톤 아암(150)은 다른 수단에 의해 정지될 수 있고, 릴리프 가동성 부재는 연장 단부 벽에 접하지 않을 수 있다.

이러한 예에서, 피스톤 아암(150)은 유압 컨트롤러(190)에 의해 집어넣어진 위치에서 유압식으로 잠겨져, 밸브 부재 상에서 개방력을 감소시키거나 또는 제거하도록 릴리프 밸브(172)에서의 제어 유체의 압력을 감소시킨다(예를 들어, 컨트롤러(190)와 밸브(172) 사이의 상류 밸브를 폐쇄하는 것에 의해). 이러한 예에서, 유압 컨트롤러(190)는 릴리프 밸브(172)를 폐쇄하기 위해 폐쇄력을 인가하도록 1차 및 2차 챔버(122, 132)들 및 유동 통로(140)에서의 서스펜션 유체에 압력을 인가하기 위해 후퇴 챔버에 압축된 제어 유체를 추가로 제공한다.

피스톤 아암(150)은 집어넣기 위한 위한 단계들이 역전되는 전개 작동에 의한 전개된 구성으로 복귀될 수 있다. 이와 같이, 전개의 제1 단계에서, 유압 컨트롤러(190)는 릴리프 밸브(172)를 개방하도록 제어 유체를 인가한다. 유압 컨트롤러(190)는 그런 다음 릴리프 단부 벽(162)을 향해 움직이도록 릴리프 가동성 부재(166)를 구동하는 연장 챔버(169) 내로 제어 유체를 도입한다. 이러한 것은 릴리프 저장조(168)로부터 릴리프 채널(170), 릴리프 밸브(172)를 통하고 유동 통로(140)를 경유하여 1차 챔버(122) 및 2차 챔버(132) 내로 서스펜션 유체를 방출한다.

1차 및 2차 챔버(122, 132)들 내로의 서스펜션 유체의 재도입은 최대 반발 위치에 있는 반발 스토퍼(154)에 접할 때까지 반발 방향으로 움직이도록 피스톤 아암(150)을 구동한다. 반발 방향으로의 피스톤 아암(150)의 움직임은 후퇴 챔버(156)로부터 후퇴 포트(180)를 통해 유압 유체 소스로 다시 제어 유체를 방출한다.

전개의 제1 단계 동안, 제1 가스 스프링 부재(138)는 2차 챔버(132)에서의 서스펜션 유체의 압력을 초과하는, 가스 스프링 챔버(139)에 있는 가스의 압력하에 압력 격리 스토퍼(137)에 접한다.

전개의 제2 단계에서, 유압 컨트롤러(190)는 연장 챔버(169) 내로 유체를 계속 도입하여서, 더욱 많은 서스펜션 유체가 1차 챔버(122) 및 2차 챔버(132) 내로 방출된다. 피스톤 아암(150)은 최대 반발 위치에 있으며, 그러므로 서스펜션 유체의 추가 도입을 수용하도록 움직일 수 없다. 따라서, 서스펜션 유체의 압력은 가스 스프링 챔버(139)에 있는 가스 압력과 일치하도록 증가한다. 그러므로, 서스펜션 유체의 추가 도입은 제1 가스 스프링 부재(138)의 작동 행정의 끝에 도달할 때까지 버퍼 행정을 통해 압력 격리 스토퍼(137)로부터 멀어지게 제1 가스 스프링 부재(138)를 구동한다.

유압 컨트롤러(190)는 개방력을 제거 또는 감소시키도록 릴리프 밸브(172)에서 제어 유체의 인가를 제어하여서, 유동 통로(140)에서의 서스펜션 유체의 압력에 대응하는 폐쇄력이 릴리프 밸브(172)를 폐쇄한다. 서스펜션 조립체(100)는 도 3에 도시된 바와 동일한 구성으로 실가동될 준비가 된다.

가스 스프링 챔버에서의 가스의 압력으로부터 서스펜션 유체를 격리하는 것에 의해, 피스톤 아암은 최소 저항에 대해 1차 실린더 내로 후퇴될 수 있다. 이러한 것은 저전력 액튜에이터가 피스톤 아암의 후퇴를 구동하도록 사용되는 것을 허용한다. 상기된 특정 예에서, 유압 컨트롤러는 피스톤 아암의 후퇴를 구동하도록 피스톤 단부 뒤의 후퇴 챔버 내로 제어 유체를 도입하도록 사용될 수 있다. 이러한 제어 유체는 작동 동안 서스펜션 유체의 압력에 비해 상당히 낮은 압력으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제어 유체는 약 10000 ㎪의 압력으로 제공될 수 있다. 이러한 저전력 액튜에이터는 비교적 낮은 비용 및 공간 요구로 제공될 수 있다.

도 6은 도 1과 관련하여 상기된 것과 대응하는 1차 실린더(120)를 포함하는 몸체(210)를 가지는 제2차 예시적인 서스펜션 조립체(200)를 도시한다. 피스톤 아암(150)은 도 1에 대하여 상기된 바와 같이 1차 실린더에 수용된다.

몸체(210)는 도 1의 2차 실린더(130)에 대하여 상기된 바와 같이 원통 벽, 근위 단부 벽(234) 및 원위 단부 벽(236)을 가지는 2차 실린더(230)를 포함하지만, 가스 스프링 장치 및 1차 실린더(120)와의 연통에서 다르다.

이러한 예에서, 2차 실린더(230)의 양쪽 단부에 있으며 각각의 제1 및 제2 가스 스프링 부재(235, 238)들에 의해 그 사이에 배치된 2차 챔버(232)로부터 분리되는 제1 및 제2 가스 스프링 챔버(237, 239)들을 포함하는 이중 가스 스프링 장치가 있다.

이러한 예에서, 제1 및 제2 가스 스프링 챔버(237, 239)들은 피스톤 아암의 작동 범위에 걸쳐서 비선형 가스 스프링 프로파일을 제공하도록 상이한 체적 및 행정을 가진다. 이 특정 예에서, 가스 스프링 챔버(237, 239)들과 관련된 제1 및 제2 가스 스프링 부재(235, 238)들은 그 작동 행정 내내 2차 실린더(230)에서 부유하도록 구성된다(즉, 기계적 스토퍼들에 의해 제한되지 않는).

몸체(210)는 1차 챔버(122)와 2차 챔버(232)를 유체적으로 연결하는 유동 통로(240)를 추가로 포함한다. 이러한 예에서, 유동 통로(240)는 1차 실린더(120) 및 2차 실린더의 원통 벽들 사이에서 연장되고, 2차 실린더(230)의 원통 벽의 측부에 있는 포트를 통해 2차 실린더(232) 내로 개방된다.

이러한 예에서 릴리프 실린더(260)가 몸체(210)와 일체형일지라도, 몸체(210)는 도 1의 릴리프 실린더(160)에 대하여 실질적으로 상기된 바와 같은 릴리프 실린더(260)를 추가로 포함한다. 릴리프 실린더(260)는 도 1의 서스펜션 조립체에 대하여 상기된 릴리프 부재(166)와 동일한 방식으로 기능하는 하나 이상의 릴리프 가동성 부재(266)를 포함한다.

릴리프 채널(270)은 제1 및 제2 챔버(122, 232)들에 있는 서스펜션 유체를 릴리프 실린더(260)의 릴리프 저장조와 유체적으로 연결하도록 몸체(210)의 릴리프 포트로부터 연장된다. 이러한 예에서, 릴리프 포트는 유동 통로(240)에 제공되고, 도 1의 서스펜션 조립체(100)에 대해 상기된 바와 같이 기능하는 릴리프 포트에 릴리프 밸브(172)가 있다.

이러한 예에서, 릴리프 밸브(172)와 2차 챔버(232) 사이의 유동 통로(240)에 배치된 압력 격리 밸브(288)가 있다. 압력 격리 밸브(288)는 2차 챔버(232)에 있는 서스펜션 유체로부터 1차 챔버(122)에 있는 서스펜션 유체를 격리하도록 격리 밸브 부재에 폐쇄력을 인가하는 것에 의해 선택적으로 폐쇄되도록 구성된다. 이러한 특정 예에서, 격리 밸브는 릴리프 밸브(172)에 대하여 상기된 바와 같이 유압 작동에 의해 개폐된다. 그러나, 다른 예에서, 이러한 것은 전자 액튜에이터와 같은 임의의 적절한 수단에 의해 제어될 수 있다.

서스펜션 조립체(200)는 격리 밸브(288)에 연결된다는 점에서(후퇴 포트(180), 릴리프 밸브(172), 및 릴리프 실린더(260)의 연장 챔버에 추가하여) 상기된 유압 컨트롤러(190)와 다른 유압 컨트롤러(290)를 포함하는 유압 제어 시스템을 추가로 포함한다.

1차 챔버(122), 유동 통로(240) 및 2차 챔버(232)는 서스펜션 유체가 채워지고, 제1 및 제2 가스 스프링 챔버(237, 239)들은 가스가 채워져서, 서스펜션 유체 및 가스 스프링 챔버들의 압력은 서스펜션 조립체(200)가 도 6에 도시된 바와 같은 정적 구성일 때 약 10000 ㎪이다.

집어넣음 작동에서, 피스톤 아암(150)은 먼저 예를 들어 서스펜션 조립체(200)가 물 안으로 들어가는 차량의 부력에 의해 도 3에 대하여 상기된 바와 같이 최대 반발 위치로 움직인다.

1차 실린더(120)에 있는 서스펜션 유체는 압력 격리 밸브(288)를 폐쇄하는 것에 의해 가스 스프링 챔버(237, 239)들에서의 가스 압력으로부터 격리된다. 이러한 특정 예에서, 유압 컨트롤러(290)는 격리 밸브(288)에 폐쇄력을 인가하도록 압력 격리 밸브(288)의 밸브 부재에 제어 유체를 인가하고, 이에 의해 1차 챔버(122)에 있는 서스펜션 유체로부터 2차 챔버(232)에 있는 서스펜션 유체의 압력을 격리하도록 압력 격리 밸브(288)를 폐쇄한다. 따라서, 제1 및 제2 가스 스프링 챔버(237, 239)들에서의 가스 압력이 2차 실린더(230)의 서스펜션 유체에 작용할 수 있는 동안, 이는 1차 실린더(120)에 있는 서스펜션 유체로부터 격리되고 릴리프 밸브(172)에 인접한다.

최대 반발 구성으로 있는 서스펜션 조립체에 의해, 유압 컨트롤러(190)는 릴리프 밸브(172)를 개방하도록 제어하고, 도 4 및 도 5의 후퇴의 제2 단계에 대해 상기된 바와 같이, 집어넣은 구성으로 피스톤 아암(150)의 후퇴를 구동하도록 제어 유체를 후퇴 챔버 내로 방출한다.

일단 집어넣어진 피스톤 아암(150)을 전개하도록, 릴리프 밸브(172)는 개방되고, 제어 유체는 제1 예에 대해 상기된 바와 같이 연장 챔버(269) 내로 도입된다. 이러한 것은 유동 통로(240) 내로 및 1차 챔버(122) 내로 서스펜션 유체를 방출하도록 릴리프 실린더(260)에 있는 제3 가동성 부재(266)를 구동하고, 이에 의해 최대 반발 위치에 도달할 때까지 1차 단부 벽(124)으로부터 멀어지는 반발 방향으로 피스톤 아암(150)을 구동한다. 후퇴 챔버(156)에 있는 유체는 제1 예에 대하여 상기된 바와 동일한 방식으로 후퇴 포트(180)를 통해 후퇴 챔버(156)로부터 방출된다.

릴리프 밸브(172)는 그런 다음 폐쇄되어서, 1차 챔버(122)에 있는 서스펜션 유체는 2차 챔버에 있는 서스펜션 유체로부터 및 릴리프 저장조로부터 격리된다. 격리 밸브(288)는 그런 다음 개방되어서, 1차 챔버(122)와 2차 챔버(232)는 유동 통로(240)를 통해 서로 유체 연통한다. 따라서, 1차 및 2차 실린더(120, 230) 내내 서스펜션 유체는 가스 스프링 챔버(237, 239)들에 있는 압축 가스의 작용에 의해 압축된다.

도 6의 이중 가스 스프링 장치가 압력 격리 밸브(288)를 가지는 것으로서 설명되었을지라도, 다른 예에서, 이중 가스 스프링 장치는 대안적으로 또는 추가적으로도 도 1 내지 도 5를 참조하여 기술된 바와 같은 압력 격리 스토퍼를 포함할 수 있으며, 압력 격리 스토퍼는 서스펜션 유체와 대응하는 가스 스프링 챔버에 있는 가스 사이의 압력을 격리하기 위해 가스 스프링 부재들 중 하나와 협동한다. 유사하게, 다음에 설명되는 도 7의 이중 가스 스프링 장치는 격리 스토퍼가 아닌 압력 격리 밸브를 대안적으로 또는 추가적으로 포함할 수 있다.

단일 가스 스프링 장치가 압력 격리 스토퍼(137)를 가지는 것으로서 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명되었을지라도, 다른 예에서, 서스펜션 유체와 가스 스프링 챔버에 있는 가스 사이의 압력을 격리하기 위하여 1차 챔버와 2차 챔버 사이의 유동 통로에 위치된, 도 6을 참조하여 기술된 압력 격리 밸브를 대안적으로 또는 추가적으로 포함할 수 있다.

도 7은 서스펜션 조립체의 몸체의 회전 운동에 의해 차체와 지면 접촉 지점(예를 들어, 바퀴) 사이에 서스펜션을 제공하도록 구성된 제3 예시적인 회전 서스펜션 조립체(300)를 도시한다. 서스펜션 조립체(300)는 허브(302) 및 허브에 대해 회전 가능한 몸체(310)를 포함한다. 몸체(310)는 나란한 관계로 있는 1차 실린더(320) 및 2차 실린더(330)를 포함한다. 허브(302)는 피스톤 아암(350)에 의해 1차 실린더(320)에 슬라이딩 가능하게 수용되는 피스톤 단부(352)에 연결된 편심 크랭크 핀(304)을 가진다. 이러한 예에서, 허브(302)는 차체에 부착하기 위한 것이며, 몸체(310)는 부착 지점(312)에서 지면 접촉 지점에 부착 가능하다.

도 7은 동요 또는 반발 방향들로 회전할 수 있는 정적 구성으로 있는 서스펜션 조립체(300)을 도시한다. 이러한 특정 예 및 예시에서, 동요는 피스톤 아암(350)을 몸체(310)의 근위 단부(도 7에서 우측)를 향해 1차 실린더 내로 더욱 움직이는 허브에 대한 몸체(310)의 반시계 방향 운동에 대응하고, 반발은 피스톤 아암(350)을 원위 방향(즉, 몸체(310)의 근위 단부로부터 멀어지게)으로 움직이는 허브에 대한 몸체(310)의 시계 방향 운동에 대응한다.

1차 실린더(320)가 피스톤 단부(352)에 의해 구획되는 원통형 캐비티를 가져서, 1차 챔버(322)는 피스톤 단부(352)의 근위 측부(즉, 몸체(310)의 부착 지점(312)에 가장 가까운 측부)에 형성되며, 후퇴 챔버는 피스톤 단부(352)의 원위 측부(즉, 허브에 가장 가까운 측부)에 형성된다.

후퇴 포트(380)는 1차 실린더(320) 안으로 피스톤 단부(352)의 후퇴를 구동하도록 후퇴 챔버 내로 피스톤 단부(352) 뒤에 있는 유체를 도입하기 위해 피스톤 단부(352)의 근위 측부에서, 1차 실린더(320)의 원통 벽의 근위 부분에 제공된다.

이러한 예에서, 2차 실린더(330)는 제1 및 제2 가스 스프링 챔버(337, 339)들과, 그 사이에 한정된 서스펜션 유체를 위한 2차 챔버(332)를 포함한다. 이러한 특정 예에서, 2차 챔버(332)는 그 사이의 분리 벽의 원위 부분에서 유동 통로(340)를 통하여 1차 챔버와 유체 연통하며, 유동 통로는 2차 챔버(332)의 원통 벽과 제1 가스 스프링 챔버(337)의 벽 사이에 있는 2차 챔버(332)의 환형 부분으로 개방된다.

1차 가스 스프링 챔버(337)는, 2차 실린더의 근위 단부 벽으로부터 연장되고 2차 실린더의 원통 벽과 동심인 내부 원통 벽(316)과, 내부 원통 벽(316) 내에 배치된 가동성 제1 가스 스프링 부재(335)에 의해 한정된다. 1차 가스 스프링 챔버(337)를 팽창시키도록 원위 방향으로의 제1 가스 스프링 부재(335)의 움직임(즉, 서스펜션 조립체의 반발 움직임에 대응하는)은 내부 원통 벽의 원위 단부에 있는 스토퍼(324)에 의해 제한된다. 이러한 예에서, 서스펜션 조립체는 제1 가스 스프링 부재(335)가 정적 구성에서 스토퍼(324)를 접하도록 구성되어서, 1차 가스 스프링 챔버(338)는 반발 및 정적 조건에서 최대 체적을 가지며, 정적 구성으로부터 동요 움직임 동안 더욱 작은 체적(즉, 제1 가스 스프링 부재(335)만이 스토퍼(324)로부터 멀리 움직인다)을 가진다. 따라서, 스토퍼(324)는 정적 및 동요 구성들을 포함하는, 서스펜션 조립체의 작동 범위의 상당 부분 동안 1차 가스 스프링 챔버(337)에 있는 가스의 압력으로부터 1차 유체를 격리하는 역할을 한다.

제2 가스 스프링 부재(338)는 2차 챔버(332)로부터 제2 가스 스프링 챔버(339)를 구획하도록 2차 실린더(330)의 원위 부분 내에 배치된다. 제2 가스 스프링 챔버(339)를 확장시키는 근위 방향으로의 제2 가스 스프링 부재(338)의 움직임(즉, 서스펜션 조립체의 반발 움직임에 대응하는)은 내부 원통 벽의 단부에 제공된 스토퍼(324)에 의해 제한된다. 그러나, 서스펜션 조립체(300)는 제2 가스 스프링 부재(338)가 피스톤 아암(350)의 작동 행정을 통해 부유하도록 구성된다. 따라서, 도 1에 대하여 상기된 제1 예시적인 서스펜션 유닛(100)에서와 같이, 제2 가스 스프링 부재(338)는 버퍼 행정에 의해 스토퍼로부터 분리되는 작동 범위의 행정을 가진다.

서스펜션 조립체(300)는, 몸체(310)로부터 분리되고 도 1 내지 도 5의 제1 예시적인 서스펜션 조립체에 대하여 상기된 릴리프 실린더(160)에 릴리프 실린더(360)를 추가로 포함한다. 서스펜션 조립체는 릴리프 실린더(360)에서의 원통형 캐비티를 릴리프 저장조 및 연장 챔버(369)로 분할하는 제3 가동성 부재(366)를 포함한다. 릴리프 채널(370)은 상기된 바와 같이 릴리프 포트를 통해 릴리프 저장조와 1차 챔버(322)를 유체적으로 연결한다.

이러한 예에서, 릴리프 포트는 1차 실린더(320)의 원통 벽에 제공되고, 릴리프 밸브(172)는 도 1 내지 도 6에 도시된 제1 및 제2 예시적인 서스펜션 유닛들에 대해 상기된 바와 같이 기능하는 릴리프 포트에 제공된다 .

서스펜션 조립체(300)는 제1 및 제2 예시적인 서스펜션 조립체에 대해 상기된 바와 같이 추출 포트, 연장 챔버 및 릴리프 밸브에 제어 유체의 도입을 제어하기 위한 유압 컨트롤러(190)를 포함하는 유압 제어 시스템을 포함한다.

집어넣음 작동에서, 서스펜션 조립체의 몸체(310)는 피스톤 아암(350)을 1차 실린더(320) 내로 후퇴시키는 것에 의해 반시계 방향으로 회전되고, 이에 의해 차체를 향하여 지면 접촉 지점을 상승시킨다.

제3 예시적인 서스펜션 조립체(300)의 피스톤을 집어넣기 위하여, 유압 컨트롤러(190)는 도 4 및 도 5에 대하여 제1 예시적인 서스펜션 조립체(100)를 참조하여 상기된 바와 같이 제1 및 제2 후퇴 단계를 제어한다. 서스펜션 조립체(100)는 릴리프 밸브의 개방을 허용하는 레벨로 서스펜션 유체의 압력을 감소시키도록 최대 반발 상태로 구성된다. 이러한 구성에서, 제1 가스 스프링 부재(335)는 이미 스토퍼(324)와 접촉하는데 반하여, 제2 가스 스프링 부재(338)가 부유 위치에 있어서, 제2 가스 스프링 챔버(339)에 있는 가스는 제2 가스 스프링 부재(338)를 통하여 서스펜션 유체에 압력을 인가한다.

후퇴의 제1 단계에서, 유압 컨트롤러(190)가 릴리프 밸브를 개방하여서, 제2 가스 스프링 챔버(339)에 있는 가스는 스토퍼(324)와 접할 때까지 제2 가스 스프링 부재(338)의 움직임을 구동하도록 팽창하고, 이에 의해 릴리프 밸브를 통하여 릴리프 저장조로 서스펜션 유체가 방출된다. 이에 의해, 스토퍼(324)는 제2 가스 스프링 챔버(339)(1차 가스 스프링 챔버(337)에 추가하여)에 있는 가스 압력으로부터 서스펜션 유체를 격리한다.

후퇴의 제2 단계에서, 유압 컨트롤러(190)는 제어 유체를 후퇴 챔버 내로 도입하여, 피스톤 아암을 1차 실린더 내로 후퇴 위치로 구동한다.

후퇴된 위치로부터 피스톤 아암을 다시 전개하도록, 유압 컨트롤러(190)는 제1 예시적인 서스펜션 조립체(100)를 참조하여 설명된 바와 같은 전개의 제1 및 제2 단계를 개시한다. 특히, 전개의 제1 단계에서, 유체 컨트롤러는 릴리프 실린더(360)에 있는 연장 챔버로의 제어 유체의 도입을 제어하고, 이에 의해 서스펜션 유체를 1차 챔버(322)로 재도입하고, 피스톤 아암을 원위 방향으로 연장시킨다. 전개의 제2 단계에서, 유체 컨트롤러는 1차 챔버(322) 내로 추가의 서스펜션 유체를 재도입하고 제2 가스 스프링 부재(338)를 스토퍼(324)로부터 멀어지게 움직여 그 작동 범위의 행정으로 복귀시키도록 연장 챔버 내로 추가의 제어 유체를 도입한다.

도 8 및 도 9는 상기된 바와 같은 서스펜션 조립체(100, 200, 300) 중 임의의 것과 함께 사용될 수 있는 예시적인 릴리프 밸브(400)를 도시한다. 릴리프 밸브(400)는 몸체(402)의 1차 단부에서 제1 포트(410)를 한정하는 원통 벽과, 원통 벽에 환형의 제2 포트(420)를 포함하는 밸브 몸체(402)를 포함한다. 밸브 몸체(402)는 제1 부분(410)과 제2 포트(420) 사이에 개구를 한정하는 환형의 밸브 시트(404)를 추가로 포함한다.

몸체(402)는 원통 벽의 반대편 제2 단부에 제어 포트(430), 및 밸브 부재의 스템을 지지하고 제어 포트(430)와 제1 및 제2 포트(410, 420) 사이의 유체 연통을 방지하도록(밸브 부재의 스템과 함께) 구성된, 제어 포트(430)와 제2 포트(420) 사이의 밸브 부재 지지부(405)를 가진다.

릴리프 밸브(400)는 제어 피스톤(442)을 포함하는 밸브 부재(440), 및 밸브 부재 지지부(405) 및 환형 밸브 시트(404)에 있는 개구를 통해 연장되는 밸브 스템(446)에 의해 결합되는 밸브 헤드(444)를 포함한다.

밸브 부재(440)는, 제1 및 제2 포트(410, 420) 사이의 유체 연통을 방지하도록 밸브 헤드(444)가 밸브 시트(404) 상에 착좌되는 도 8에 도시된 바와 같은 폐쇄 구성과; 그 사이에서 유체 연통을 허용하도록 밸브 헤드(444)가 밸브 시트(404)로부터 들어올려지는 도 9에 도시된 개방 구성 사이에서 움직일 수 있다.

사용시에, 릴리프 밸브(400)는, 예를 들어 릴리프 포트에 결합하는 것에 의해 서스펜션 조립체의 1차 및 2차 챔버들에서와 동일한 압력으로 서스펜션 유체에 제1 포트(410)가 노출되도록 설치된다. 제2 포트는 릴리프 저장조와 연통한다. 제어 포트는 유압 컨트롤러와 연통한다.

서스펜션 유체의 압력에 대응하는 폐쇄력은 밸브를 폐쇄하는 방향으로 밸브 헤드(444)에 작용한다. 제어 유체의 압력에 대응하는 개방력은 밸브를 개방하는 방향으로 제어 피스톤(442)에 작용한다. 개방력이 폐쇄력을 초과할 때, 밸브는 개방할 것이며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

개방력은 제어 유체의 압력 및 제어 피스톤(442)의 피스톤 면적의 함수일 수 있다. 유사하게, 폐쇄력은 서스펜션 유체의 압력 및 밸브 헤드(444)의 피스톤 면적의 함수일 수 있다. 일부 예에서, 스프링과 같은 편향 수단은 폐쇄력 및/또는 개방력에 기여하도록 제공될 수 있다.

상기된 바와 같이, 일부 예들에서, 유압 컨트롤러는 릴리프 밸브에 최대 개방력을 인가하도록 구성되며, 최대 개방력은 서스펜션 유체의 압력이 임계값 아래가 아니면 밸브를 개방하는데 충분하지 않을 수 있다.

릴리프 저장조가 실린더 및 실린더에 있는 가동성 부재에 의해 한정된 챔버의 형태를 하는 것으로 설명되었을지라도, 다른 실시예에서, 릴리프 저장조는 집어넣음 작동 동안 유체를 수용하기 위한 탱크, 예를 들어 전개 작동 동안 유체를 1차 챔버로 다시 펌핑하기 위한 펌프를 포함하는 탱크일 수 있다.

공통 유압 컨트롤러가 서스펜션 조립체의 다수의 부분(예를 들어, 피스톤 아암의 후퇴를 구동하기 위한 후퇴 챔버, 피스톤 아암의 전개를 구동하기 위한 연장 챔버, 및 서스펜션 유체의 방출을 제어하기 위한 릴리프 밸브)으로의 제어 유체의 인가를 제어하도록 구성된 예들이 설명되었을지라도, 다른 예에서, 개별 컨트롤러 및/또는 액튜에이터는 각각의 부분을 위하여 제공될 수 있으며, 별개 제어 유체(예를 들어, 각각 후퇴 제어 유체 및 릴리프 제어 유체)가 있을 수 있다. 또한, 선형 모터와 같은 비유압식 액튜에이터들이 사용될 수 있다.

본 명세서에 기술된 각각의 예시적인 서스펜션 조립체의 특징은 이러한 특징이 상호 배타적인 범위를 제외하면 본 명세서에 기술된 다른 예시적인 서스펜션 조립체의 특징과 결합될 수 있다.

Claims (14)

1. 서스펜션 조립체로서
   서스펜션 유체를 수용하기 위한 1차 챔버를 한정하는 몸체;
   릴리프 저장조로 서스펜션 유체를 방출하기 위한 릴리프 포트;
   상기 1차 챔버에 있는 서스펜션 유체에 작용하도록 상기 몸체에 슬라이딩 가능하게 수용되는 피스톤 단부를 가지며, 반발(rebound) 및 동요(jounce) 방향들로 상기 몸체에 대해 움직일 수 있는 피스톤 아암;
   가스 스프링 챔버와, 상기 서스펜션 유체의 압력과 상기 가스 스프링 챔버에서의 가스의 압력을 동등하게 하기 위해 상기 가스 스프링 챔버의 체적을 변화시키도록 구성된 가동성 부재; 및
   상기 가스 스프링 챔버에서의 가스의 압력으로부터 상기 1차 챔버에 있는 서스펜션 유체를 격리하도록 구성된 선택적으로 결합 가능한 격리자를 포함하여;
   상기 서스펜션 조립체는, 상기 격리자에 선택적으로 결합하고, 이어서 상기 릴리프 포트를 통해 서스펜션 유체를 방출하도록 상기 동요 방향을 따라서 상기 피스톤 아암을 슬라이딩시키는 것에 의해, 상기 피스톤 아암을 집어넣도록(stow) 구성되는, 서스펜션 조립체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 격리자는 상기 가스 스프링 챔버의 최대 체적을 한정하도록 상기 가동성 부재의 움직임을 제한하기 위해 구성된 압력 격리 스토퍼를 포함하며;
   상기 가동성 부재는 상기 피스톤 아암의 최대 반발 위치를 포함하는, 상기 몸체에 대한 상기 피스톤 아암의 작동 움직임에 대응하는 작동 행정을 가지며;
   상기 작동 행정은 버퍼 행정만큼 상기 격리 스토퍼로부터 이격되며;
   상기 서스펜션 조립체는, 상기 가동성 부재가 상기 버퍼 행정을 통해 움직여서 상기 격리 스토퍼에 접하도록 상기 릴리프 포트를 통해 상기 서스펜션 유체를 선택적으로 방출하고; 이어서 상기 릴리프 포트를 통해 추가의 서스펜션 유체를 방출하도록 상기 동요 방향을 따라서 상기 피스톤 아암을 슬라이딩시키는 것에 의해, 상기 피스톤 아암을 집어넣도록 구성되는, 서스펜션 조립체.
3. 제 1 항에 있어서, 유동 통로를 통해 상기 1차 챔버와 선택적으로 유체 연통하는 2차 챔버를 추가로 포함하고, 상기 격리자는 상기 유동 통로에 있는 압력 격리 밸브를 포함하며;
   상기 가스 스프링 챔버 및 상기 가동성 부재는 상기 2차 챔버에 위치되며;
   상기 서스펜션 조립체는, 상기 압력 격리 밸브를 선택적으로 폐쇄하고, 이어서 상기 릴리프 포트를 통해 서스펜션 유체를 방출하기 위해 상기 동요 방향을 따라서 상기 피스톤 아암을 슬라이딩시키는 것에 의해, 상기 피스톤 아암을 집어넣도록 구성되는, 서스펜션 조립체.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 피스톤 아암을 상기 동요 방향으로 움직이게 하기 위해 상기 피스톤 단부의 상기 서스펜션 유체에 대한 반대편 측부 상에 후퇴 제어 유체를 도입하도록 구성된 후퇴 포트가 상기 몸체에 있는, 서스펜션 조립체.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 후퇴 포트는, 상기 피스톤 아암이 최대 반발 위치에 있을 때, 상기 피스톤 단부의 상기 서스펜션 유체에 대한 반대편 측부 상에 상기 후퇴 제어 유체를 도입하도록 위치되는, 서스펜션 조립체.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 피스톤 아암의 최대 반발 위치를 한정하기 위하여 상기 반발 방향으로의 상기 피스톤 아암의 움직임을 제한하도록 구성된 반발 스토퍼를 포함하는, 서스펜션 조립체.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 릴리프 포트는 개방 방향 및 폐쇄 방향으로 움직일 수 있는 밸브 부재를 가지는 릴리프 밸브와 결합되며, 상기 릴리프 밸브는, 사용시에 상기 폐쇄 방향으로 폐쇄력을 인가하기 위해 서스펜션 유체가 상기 밸브 부재에 작용하도록 구성되는, 서스펜션 조립체.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 개방 방향으로 상기 밸브 부재 상에 개방력을 선택적으로 인가하도록 구성된 밸브 액튜에이터를 포함하는, 서스펜션 조립체.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 밸브 액튜에이터는 상기 밸브 부재 상에서의 릴리프 제어 유체의 작용에 의해 상기 개방력을 인가하도록 구성된 유압 액튜에이터를 포함하는, 서스펜션 조립체.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 격리자는 상기 가스 스프링 챔버의 최대 체적을 한정하도록 상기 가동성 부재의 움직임을 제한하기 위해 구성된 압력 격리 스토퍼를 포함하며;
    상기 가동성 부재는 상기 피스톤 아암의 최대 반발 위치를 포함하는, 상기 몸체에 대한 상기 피스톤 아암의 작동 움직임에 대응하는 작동 행정을 가지며;
    상기 작동 행정은 버퍼 행정만큼 상기 격리 스토퍼로부터 이격되며;
    상기 서스펜션 조립체는, 상기 가동성 부재가 상기 버퍼 행정을 통해 움직여서 상기 격리 스토퍼에 접하도록 상기 릴리프 포트를 통해 상기 서스펜션 유체를 선택적으로 방출하고; 이어서 상기 릴리프 포트를 통해 추가의 서스펜션 유체를 방출하도록 상기 동요 방향을 따라서 상기 피스톤 아암을 슬라이딩시키는 것에 의해, 상기 피스톤 아암을 집어넣도록 구성되고,
    상기 폐쇄력은 상기 피스톤 아암의 작동 행정 내에서 상기 피스톤 아암의 위치의 함수이며, 상기 밸브 액튜에이터는 상기 피스톤 아암이 상기 최대 반발 위치로부터 임계 분리보다 크게 이격될 때 상기 폐쇄력보다 작은 최대 개방력을 인가하도록 구성되는, 서스펜션 조립체.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 릴리프 포트를 개방하는 것에 의해 상기 피스톤 아암을 집어넣기 위한 집어넣음 작동을 개시하도록 구성된 컨트롤러를 추가로 포함하는, 서스펜션 조립체.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 격리자는 상기 가스 스프링 챔버의 최대 체적을 한정하도록 상기 가동성 부재의 움직임을 제한하기 위해 구성된 압력 격리 스토퍼를 포함하며;
    상기 가동성 부재는 상기 피스톤 아암의 최대 반발 위치를 포함하는, 상기 몸체에 대한 상기 피스톤 아암의 작동 움직임에 대응하는 작동 행정을 가지며;
    상기 작동 행정은 버퍼 행정만큼 상기 격리 스토퍼로부터 이격되며;
    상기 서스펜션 조립체는, 상기 가동성 부재가 상기 버퍼 행정을 통해 움직여서 상기 격리 스토퍼에 접하도록 상기 릴리프 포트를 통해 상기 서스펜션 유체를 선택적으로 방출하고; 이어서 상기 릴리프 포트를 통해 추가의 서스펜션 유체를 방출하도록 상기 동요 방향을 따라서 상기 피스톤 아암을 슬라이딩시키는 것에 의해, 상기 피스톤 아암을 집어넣도록 구성되고,
    상기 피스톤 아암이 상기 최대 반발 위치를 포함하는 상기 작동 행정의 저압 서브 부분의 외부에 있을 때, 상기 컨트롤러는 상기 집어넣음 작동의 개시를 방지하도록 구성되는, 서스펜션 조립체.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 후퇴 액튜에이터로 하여금 상기 피스톤 단부의 상기 서스펜션 유체에 대한 반대편 측부 상에 후퇴 제어 유체를 도입하게 하여, 상기 피스톤 아암이 상기 동요 방향으로 움직이게 하도록 구성되는, 서스펜션 조립체.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 반발 방향으로 상기 피스톤 아암을 움직이게 하는 전개 작동을 제어하도록 추가로 구성되며, 상기 컨트롤러는 상기 릴리프 포트를 통해 상기 1차 챔버 내로 서스펜션 유체가 도입되도록 하기 위해 연장 액튜에이터를 제어하도록 구성되어, 상기 반발 방향으로의 상기 피스톤 아암의 움직임은 후퇴 제어 유체가 제어 유체 저장조로 방출되게 하는, 서스펜션 조립체.

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