KR102068350B1

KR102068350B1 - 등속 구조의 쇽업소버 기구

Info

Publication number: KR102068350B1
Application number: KR1020190081402A
Authority: KR
Inventors: 윤두영
Original assignee: 주식회사 두원코리아
Priority date: 2019-07-05
Filing date: 2019-07-05
Publication date: 2020-01-20
Also published as: US20210003191A1

Abstract

본 발명은 등속으로 작동하기 위한 구조의 쇽업소버 기구에 있어서: 외통(12)의 내부에 다수의 오리피스(13)를 지닌 내통(11)을 동심으로 수용하고, 내통(11) 상으로 슬라이딩하는 피스톤(15)에 로드(16)와 스프링(27)을 연결하여 구성되는 본체(10); 상기 오리피스(13)와 연통되는 유로(21)에 설치되어 작동유체를 댐핑하는 축압기(20); 및 상기 로드(16)를 통한 감쇠력과 반발력을 설정된 범위로 조절하는 조절수단(30);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 다수의 오리피스 방식을 기반으로 감쇠력과 반발력을 직선적으로 유지하기 위한 구성을 연계하여 특정의 용도에서 부드러운 작동을 위한 조절이 용이하면서 작동 신뢰성을 높이는 효과가 있다.

Description

등속 구조의 쇽업소버 기구{Shock absorber device with uniform velocity structure}

본 발명은 쇽업소버 기구에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 감쇠력과 반발력이 직선적으로 유지되어 부드러운 작동이 가능한 등속 구조의 쇽업소버 기구에 관한 것이다.

통상적으로 쇽업소버는 탄성 방식, 가스&유압 방식, 그 혼합 방식으로 구현되고 차량의 서스펜션, 도어개폐 완충기, 방진기 등에 활용된다. 쇽업소버는 외력을 받아 감쇠력을 작용하면서 압축된 후에 축압기에 저장된 에너지로 반발력을 작용하면서 신장된다. 보다 부드러운 압축과 신장을 위해서 쇽업소버의 충진 물질을 개선하고, 다중의 오리피스를 적용하고, 외부에서 감쇠력을 조절하는 등의 노력이 이어지고 있다.

이와 관련하여 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 등록실용신안공보 제0215353호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제1760904호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.

선행문헌 1은 피스톤로드의 내하부에 상협하광의 테이퍼부를 마련하고 그 일측에 오리피스를 형성하며, 상부 지지대에 설치되는 조절핸들을 회전시키는 것에 의해 감쇠력을 간편하게 조절할 뿐아니라, 오일씰이 설치되는 조절밸브를 설치하여 감쇠력을 조절하는 과정에서 조절밸브가 회전되지 않고 승강되어 오일씰의 마모와 손상을 저감하는 효과를 기대한다.

선행문헌 2는 유체가 충전되는 내튜브 및 외튜브; 바디 밸브에 상하로 관통 결합되며, 내부에는 압축챔버와 저장실을 연결하는 오리피스가 형성되는 핀부재; 핀부재의 상단에 승강 가능하게 결합되며, 오리피스의 입구측 개방 단면적을 조절하는 이동부재; 등으로 구성된다. 이에, 감쇠가 과도하지 않도록 하여 차량 승차감 저하를 방지하는 효과를 기대한다.

그러나 상기한 선행문헌의 구조를 쇽업소버에 적용하더라도 감쇠력과 반발력을 직선적으로 유지하기 미흡하여 부드러운 작동을 구현하는 측면에서 개선의 여지를 보이고 있다.

한국 등록실용신안공보 제0215353호 "감쇠력 조절기능을 갖는 쇽업소버" (공개일자 : 2001.03.02.) 한국 등록특허공보 제1760904호 "쇽업소버" (공개일자 : 2017.07.24.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 다수의 오리피스 방식을 기반으로 감쇠력과 반발력을 직선적으로 유지하기 위한 구성을 연계하여 특정의 용도에서 일층 부드러운 작동이 가능한 등속 구조의 쇽업소버 기구를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 등속으로 작동하기 위한 구조의 쇽업소버 기구에 있어서: 외통의 내부에 다수의 오리피스를 지닌 내통을 동심으로 수용하고, 내통 상으로 슬라이딩하는 피스톤에 로드와 스프링을 연결하여 구성되는 본체; 상기 오리피스와 연통되는 유로에 설치되어 작동유체를 댐핑하는 축압기; 및 상기 로드를 통한 감쇠력과 반발력을 설정된 범위로 조절하는 조절수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 본체는 오리피스의 구경을 차등적으로 유지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 본체에 수용되는 작동유체는 가스와 오일을 동시에 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 축압기는 외부의 전기적 신호로 압력을 조절하도록 마이크로 엑추에이터를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 조절수단은 본체의 단부에 회전 가능하게 설치되는 다이얼, 다이얼의 회전에 연동하여 스프링의 탄성력 변동을 유발하는 조절판, 다이얼과 조절판 사이에 개재되는 조절축을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 본체는 적어도 일단에 연결대를 각도변동 가능하게 구비하고, 연결대는 웜기어와 조절볼트를 개재하여 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 본체는 내통의 외주면에 축방향으로 수용된 도전판, 도전판에 대향하도록 피스톤에 고정되는 영구자석을 구비하여, 와전류 방식으로 작동유체를 댐핑하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 다수의 오리피스 방식을 기반으로 감쇠력과 반발력을 직선적으로 유지하기 위한 구성을 연계하여 특정의 용도에서 부드러운 작동을 위한 조절이 용이하면서 작동 신뢰성을 높이는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 기구를 부분 단면으로 나타내는 모식도
도 2는 본 발명에 따른 기구의 작동 상태를 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 기구의 조절수단을 나타내는 모식도
도 4는 본 발명에 따른 기구의 변형예를 나타내는 모식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따르면 등속으로 작동하기 위한 구조의 쇽업소버 기구에 관하여 제안한다. 운동하는 대상 물체로부터 발생되는 충격력(외력)을 최소화하면서 전체 스트로크에 걸쳐 일정한 저항력을 갖고 충격에너지를 흡수하여 급격한 속도 변동이 없는 부드러운 정지를 유도한다.

본 발명에 따른 본체(10)는 외통(12)의 내부에 다수의 오리피스(13)를 지닌 내통(11)을 동심으로 수용하고, 내통(11) 상으로 슬라이딩하는 피스톤(15)에 로드(16)와 스프링(27)을 연결하여 구성된다. 본체(10)는 협의적으로 내통(11)과 외통(12)을 의미하는 것이지만, 광의적으로 피스톤(15), 로드(16), 연결대(17)까지 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 내통(11)에 피스톤(15)이 스프링(27)에 의한 탄성력을 받도록 수용된다. 내통(11)과 외통(12)의 사이에는 작동유체의 유동을 위한 유로(21)가 형성된다. 내통(11)에 형성되는 다수의 오리피스(13)는 스트로크 전체 구간에 걸쳐 일정한 저항력(감쇠력)을 갖도록 한다. 외통(12)의 단부와 로드(16)의 단부에는 설치를 위한 연결대(17)가 마련된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 본체(10)는 오리피스(13)의 구경을 차등적으로 유지하는 것을 특징으로 한다. 도 1을 참조하면 상측의 오리피스(13)는 직경이 가장 작고 하측으로 가면서 오리피스(13)의 직경이 커지는 상태를 예시한다. 도 1에서 도 2처럼 외력으로 로드(16)가 수축되는 동안 스프링(27)의 탄성력이 증가하고 오리피스(13)의 댐핑력이 감소하여 전체 스트로크에서 감쇠력의 균형을 유지한다. 물론 다수의 오리피스(13)의 직경 변화율은 본 발명의 기구를 적용하는 대상에 따라 다르게 설정된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 본체(10)에 수용되는 작동유체는 가스와 오일을 동시에 사용하는 것을 특징으로 한다. 가스는 불활성의 질소가스 등을 사용하고, 오일은 유압기기에 보편적으로 적용되는 광유와 합성유를 혼합하여 사용한다. 가스와 오일을 혼합적으로 사용하는 방식이 전체 스트로크에 걸쳐 댐핑력을 고르게 분포시키는 측면에서 유리하다. 가스와 오일은 본체(10) 내에서 구분된 영역에 수용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 축압기(20)가 상기 오리피스(13)와 연통되는 유로(21)에 설치되어 작동유체를 댐핑하는 구조이다. 축압기(20)은 저압 용도로 다이아프램 방식, 고압 용도로 피스톤 방식을 적용한다. 물론 하나의 외통(12)에 두 가지 방식의 축압기(20)를 모두 적용하는 것도 가능하다. 축압기(20)는 외통(12)의 내부에서 내통(11)과 인접한 위치에 유로(21)와 연통되도록 수용된다. 도 2와 같은 로드(16)의 감쇠 상태에서 내통(11)의 작동유체는 다수의 오리피스(13)와 유로(21)를 거쳐 축압기(20)에 저장되면서 댐핑을 유발한다. 이후 로드(16)의 반발 과정에서 축압기(20)에 저장된 작동유체는 유로(21)는 물론 피스톤(15)의 회유공(23)과 체크밸브(25)를 통하여 내통(11)으로 복귀한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 축압기(20)는 외부의 전기적 신호로 압력을 조절하도록 마이크로 엑추에이터(35)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 작동로드를 지닌 마이크로 엑추에이터(35)는 안내블록(43)에 수용되면서 축압기(20)의 내부에서 작동로드의 승강을 유발한다. 로드(16)를 통한 외력의 변동이 심한 경우 후술하는 제어기(45)를 통하여 마이크로 엑추에이터(35)의 가동을 유발한다. 마이크로 엑추에이터(35)의 가동으로 축압기(20)의 내부 압력 변동이 유발되면 결과적으로 감쇠력과 반발력의 조절이 가능하다.

또한, 본 발명에 따르면 조절수단(30)이 상기 로드(16)를 통한 감쇠력과 반발력을 설정된 범위로 조절하는 구조이다. 조절수단(30)은 피스톤(15)과 로드(16)의 전체 스트로크에 걸쳐 일정한 감쇠력을 유지하여 급격한 속도 변동이 없는 부드러운 정지를 유도한다. 본 발명의 기구를 적용하는 대상에 대응하여 감쇠력은 물론 반발력 조절도 가능하다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 조절수단(30)은 본체(10)의 단부에 회전 가능하게 설치되는 다이얼(31), 다이얼(31)의 회전에 연동하여 스프링(27)의 탄성력 변동을 유발하는 조절판(33)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 다이얼(31)은 외통(12)의 단부에 회전 가능하게 수용되고 회전량을 육안으로 식별하기 용이한 눈금(도시 생략)을 지닌다. 조절판(33)은 내통(11)의 하단에 수용되고, 스프링(27)의 단부를 지지한다. 다이얼(31)과 조절판(33) 사이에는 조절축(32)이 회전운동을 상하운동으로 전환하도록 개재된다. 조절축(32)은 조절판(33)에 일체로 연결되고 하단의 일부 영역에 나선을 지닌다. 다이얼(31)은 조절축(32)의 나선에 맞물리는 너트를 구비한다. 이에, 도 1의 상태에서 다이얼(31)을 돌리면 도 2처럼 조절판(33)이 상승하여 스프링(27)의 탄성력을 높인다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 본체(10)는 적어도 일단에 연결대(17)를 각도변동 가능하게 구비하고, 연결대(17)는 웜기어(37)와 조절볼트(38)를 개재하여 연결되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 기구를 대상물에 설치하는 자세에 따라 작용점이 변동되어 초기 힘, 감쇠력, 감쇠/반발 패턴이 달라진다. 이를 조절하기 위한 하나의 방안으로 연결대(17)의 각도변동이 선호된다. 도 3에서 연결대(17)가 웜기어(37)와 조절볼트(38)에 의하여 본체(10)의 중심축에서 기울어진 자세를 예시한다. 웜기어(37)의 웜에는 조절볼트(38)가 동심으로 연결되고, 웜기어(37)의 웜휠에는 연결대(17)가 고정된다. 이에, 조절볼트(38)를 공구로 돌리면 웜기어(37)을 통하여 연결대(17)의 각도변동이 연동적으로 유발된다.

본 발명의 변형예로서, 상기 본체(10)는 내통(11)의 외주면에 축방향으로 수용된 도전판(41), 도전판(41)에 대향하도록 피스톤(15)에 고정되는 영구자석(42)을 구비하여, 와전류 방식으로 작동유체를 댐핑하는 것을 특징으로 한다. 도 4에서 내통(11)의 내면에 다수의 도전판(41)이 축방향으로 배치되고 피스톤(15)의 외면에 영구자석(42)이 고정된 상태를 나타낸다. 도전판(41)은 구리판을 사용할 수 있고 차등적인 길이로 배치하는 것이 좋다. 이에, 외력으로 피스톤(15)이 하강하는 동안 도전판(41)과 영구자석(42)에 의한 와전류 제동력(감쇠력)이 발생한다. 도전판(41)과 영구자석(42)을 적용하는 경우 스프링(27)는 기능을 축소하거나 생략하는 것도 가능하다.

한편, 본 발명은 정밀한 속도 제어를 위해 제어기(45)와 속도검출기(47)를 부가하는 것이 좋다. 제어기(45)는 마이크로프로세서 기반의 마이컴 회로로 구성하고, 속도검출기(47)는 로드(16)의 스트로크 영역에 대향하도록 설치된다. 본 발명의 기구에 제어기(45)를 적용하는 경우 로드(16)의 속도 변동이 커지는 순간 마이크로 엑추에이터(35)를 작동시켜 댐핑력을 변동한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 본체 11: 내통
12: 외통 13: 오리피스
15: 피스톤 16: 로드
17: 연결대 20: 축압기
21: 유로 23: 회유공
25: 체크밸브 27: 스프링
30: 조절수단 31: 다이얼
32: 조절축 33: 조절판
35: 마이크로 엑추에이터 37: 웜기어
38: 조절볼트 41: 도전판
42: 영구자석 43: 안내블록
45: 제어기 47: 속도검출기

Claims

등속으로 작동하기 위한 구조의 쇽업소버 기구에 있어서:
외통(12)의 내부에 다수의 오리피스(13)를 지닌 내통(11)을 동심으로 수용하고, 내통(11) 상으로 슬라이딩하는 피스톤(15)에 로드(16)와 스프링(27)을 연결하여 구성되는 본체(10);
상기 오리피스(13)와 연통되는 유로(21)에 설치되어 작동유체를 댐핑하는 축압기(20); 및
상기 로드(16)를 통한 감쇠력과 반발력을 설정된 범위로 조절하는 조절수단(30);을 포함하여 이루어지되,
상기 본체(10)는 적어도 일단에 연결대(17)를 각도변동 가능하게 구비하고, 연결대(17)는 웜기어(37)와 조절볼트(38)를 개재하여 연결되는 것을 특징으로 하는 등속 구조의 쇽업소버 기구.
청구항 1에 있어서,
상기 본체(10)는 오리피스(13)의 구경을 차등적으로 유지하는 것을 특징으로 하는 등속 구조의 쇽업소버 기구.
청구항 1에 있어서,
상기 본체(10)에 수용되는 작동유체는 가스와 오일을 동시에 사용하는 것을 특징으로 하는 등속 구조의 쇽업소버 기구.
청구항 1에 있어서,
상기 축압기(20)는 외부의 전기적 신호로 압력을 조절하도록 마이크로 엑추에이터(35)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 등속 구조의 쇽업소버 기구.
청구항 1에 있어서,
상기 조절수단(30)은 본체(10)의 단부에 회전 가능하게 설치되는 다이얼(31), 다이얼(31)의 회전에 연동하여 스프링(27)의 탄성력 변동을 유발하는 조절판(33), 다이얼(31)과 조절판(33) 사이에 개재되는 조절축(32)을 구비하는 것을 특징으로 하는 등속 구조의 쇽업소버 기구.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 본체(10)는 내통(11)의 외주면에 축방향으로 수용된 도전판(41), 도전판(41)에 대향하도록 피스톤(15)에 고정되는 영구자석(42)을 구비하여, 와전류 방식으로 작동유체를 댐핑하는 것을 특징으로 하는 등속 구조의 쇽업소버 기구.