KR102338210B1

KR102338210B1 - 진동 댐퍼용 가변 댐핑 밸브 장치

Info

Publication number: KR102338210B1
Application number: KR1020187031785A
Authority: KR
Inventors: 로마노 케스; 아힘 사우어브레이
Original assignee: 젯트에프 프리드리히스하펜 아게
Priority date: 2016-04-06
Filing date: 2017-03-06
Publication date: 2021-12-13
Also published as: US20190136937A1; EP3440376B1; WO2017174269A1; CN109073026A; KR20180133448A; CN109073026B; EP3440376A1; DE102016205651A1

Abstract

본 발명은 액추에이터를 통해 조정될 수 있는 하나 이상의 댐핑 밸브를 포함하는 댐핑 밸브 장치에 관한 것이며, 액추에이터는 자속 회로를 위한 코일; 및 밸브 하우징에 대해 분리된 리턴 바디;를 포함하며, 리턴 바디는 밸브 하우징의 내부에서 반경 방향으로 유격 없이 고정된다.

Description

진동 댐퍼용 가변 댐핑 밸브 장치

본 발명은 특허 청구항 제1항의 전제부에 따르는 댐핑 밸브에 관한 것이다.

DE 10 2014 215 563 A1호는 전자기 구동식 액추에이터를 포함하는 가변 댐핑 밸브 장치를 기재하고 있다. 디스크형 리턴 바디; 및 밸브 몸체와 연결된 전기자;와 함께 코일은 자속을 위한 회로를 형성한다. 댐핑력의 조정을 위해, 자속 회로는, 시간 범위에 걸쳐서 정의된 작동 위치를 취하도록, 예컨대 상대적으로 더 큰 댐핑력을 생성하도록, 펄스폭 변조 전류(PWM)를 인가받는다. 리턴 바디는 비록 축 방향으로 고정되어 있기는 하지만, 그러나 피스톤 로드 상에 고정된 밸브 하우징의 내벽부와 함께 헐거운 끼워 맞춤부(loose fit)를 형성한다.

가변 댐핑 밸브 장치에서 기본적인 문제는, 작동 중에 차량의 내부에서도 감지될 수 있는 소음들이 발생한다는 점에 있다. 일반적으로는 갑작스런 압력 변동을 통해 진동 댐퍼의 내부에서 발생하는 소음들이 문제가 된다. 이와 같이, 예컨대 높은 댐핑력 설정에서 낮은 댐핑력 설정으로의 댐핑력의 갑작스런 변화가 불쾌한 소음을 야기하는 것으로 확인하였다. 이런 소음은 진동 댐퍼의 완화되는 부품들에 의해 생성된다.

빈번하게는, 댐핑 매체에 의해 야기되는 유동 소음들 역시도 발생한다. 소음들은, 댐핑 밸브가 통과 위치에서 폐쇄 위치로 전환되고 이와 동시에 밸브 몸체가 비교적 높은 에너지로 안착면에 부딪칠 때 발생하는 것으로 알려져 있다. 거의 모든 문제는 대체로 유압적 및/또는 기계적 원인들에서 기인한다.

그러나 예컨대 진동 댐퍼 작동 동안 발생할 수 있고 그를 위해 지금까지 해결책을 찾지 못한 래틀링 소음들(rattling noise) 역시도 있다.

본 발명의 과제는 소음 문제점에 대한 해결책을 찾는 것에 있다.

상기 과제는, 리턴 바디가 밸브 하우징의 내부에서 반경 방향으로 유격 없이 고정되는 것을 통해 해결된다.

코일 여기(coil excitation)의 PWM의 주파수는 피스톤 로드의 고유 주파수 범위 이내이다. 포괄적인 연구를 통해, 진동은 관형 피스톤 로드 상에서 파(wave)로서 형성되는 점이 확인되었다. 피스톤 로드는 탄성을 형성하고 댐핑 밸브 장치는 질량을 형성하며, 단지 밸브 하우징만이 시스템의 질량을 형성한다. 헐거운 끼워 맞춤부의 경우, 리턴 바디는 자석 하우징에 대해 정의되지 않은 간극을 갖는다. 통계상 가장 빈번한 경우, 리턴 바디는 조립 시에 밸브 하우징의 내벽부에 일측에서 접촉하면서 활주한다. 최종 조립 위치에서 리턴 바디는 밸브 하우징의 바닥면 상에서 정렬된다. 바닥면 상에서 리턴 바디의 제1 접촉점이 외부면의 접점에 가까운 위치에 있다면, 리턴 바디는 상기 지점 위쪽으로 기울어지며, 그럼으로써 내벽부에 대한 외부면 상에 미세 간극이 발생하게 된다. 자기 변형(magnetostriction)을 통해, 리턴 바디는 반경 방향으로 진동한다. 이런 효과는, 리턴 바디에 슬롯이 형성되고 그에 따라 상기 영역에서 리턴 바디가 충분한 탄성을 보유할 때 더 강화된다. 진동을 통해, 리턴 바디는 고유 주파수로 밸브 하우징을 타격한다. 다시 말해, 임펄스가 유입되고 피스톤 로드는 고유 주파수로 고진동(high-vibration)한다. 그러나 리턴 바디가 반경 방향으로 고정된다면, 미세 간극은 지속적으로 차단되고 리턴 바디는 밸브 하우징의 큰 질량 상에 연결된다. 그러나 PWM은 밸브 하우징과 피스톤 로드로 구성되는 큰 질량을 지속적으로 촉진시킬 수 없다. 그 결과, 액추에이터에서부터 시작되는 래틀링 소음은 발생하지 않게 된다.

특히 간단한 실시형태의 경우, 리턴 바디는 밸브 하우징의 내벽부와 함께 압입 끼워 맞춤부를 형성한다. 압입 끼워 맞춤부는 큰 힘의 전달에 부합하게 구성되지 않아도 된다. 단지 밸브 하우징에 대한 미세 간극을 저지하는 것만으로도 충분하다.

그 밖에도 간단한 조립이 가능하고 밸브 하우징이 칩 마모(chip abrasion)를 받지 않도록 하기 위해, 밸브 하우징은 잔여 내벽부에 대해 단차 형성된 끼워 맞춤면(stepped fitting surface)을 포함한다.

또 다른 바람직한 구현예에서, 리턴 바디는 서로 상이한 반경 방향 탄성을 갖는 영역들을 포함하며, 압입 끼워 맞춤부는 최대의 반경 방향 탄성을 갖는 영역에 의해 형성된다. 대개는 제조 변동들(manufacturing fluctuation) 역시도 보상할 수 있도록 하기 위해 리턴 바디의 스프링 특성을 활용한다.

바람직한 종속항에 따라서, 압입 끼워 맞춤부는 리턴 바디의 단부 영역에서 출발하여 연장되는 리턴 바디의 외부면 영역에 의해 형성된다. 외부면 영역의 바깥쪽에는 헐거운 끼워 맞춤부가 존재하며, 그럼으로써 리턴 바디는 기결정 최종 조립 위치 내로 용이하게 활주할 수 있다.

또한, 리턴 바디 및 밸브 하우징은 원추 연결부(conical connection)를 형성할 수 있다. 또한, 원추 연결부는 압입 끼워 맞춤부의 형태이기도 하다. 이미 적은 축 방향 하중에서도, 리턴 바디는 유격 없이 센터링된다.

예컨대 원추 연결부는 원주방향으로 연장되는 리턴 바디의 외부면에 의해 형성될 수 있다. 원뿔각을 통해서는, 리턴 바디가 축 방향 하중과 무관한 폐쇄력에 따라서 밸브 하우징 내에서 소위 셀프 록킹 작용(self-locking action)을 통해 파지되는지 그 여부가 결정될 수 있다.

그 대안으로, 자기 센터링부(self-centring)는 리턴 바디의 단부면의 원추 연결부를 통해서도 형성될 수 있다. 여기서 장점은, 원추면이 밸브 하우징의 바닥면 상에서 간단한 엠보싱 공정을 통해 매우 용이하게 제조될 수 있다는 점에 있다.

그 대안으로, 또는 다른 해결책들과 조합되어, 리턴 바디는 밸브 하우징 내에서 접착 결합부에 의해 고정될 수 있다. 여기서도, 접착 결합부가 명목상의 힘을 전달하지 않아도 될뿐더러 단지 리턴 바디의 반경 방향 이동만을 방지하기만 하면 된다는 점이 적용된다.

또 다른 실시형태의 경우, 밸브 하우징과 리턴 바디 사이에는 별도의 고정 수단이 배치된다.

바람직하게 고정 수단은 댐핑 밸브 장치의 배기 밸브로서 이용되는 스크류-온 밸브(screw-on valve)에 의해 형성된다.

본 발명은 하기 도면 기재내용에 따라서 더 상세하게 설명된다.

도 1은 댐핑 밸브를 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 4는 개별 부품으로서 리턴 바디를 각각 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 밸브 하우징에 대한 리턴 바디의 원추 연결부를 도시한 도면이다.
도 7은 리턴 바디와 밸브 하우징 간의 접착 결합부를 도시한 도면이다.
도 8은 리턴 바디와 밸브 하우징 간의 고정 수단을 도시한 도면이다.

도 1에는, 피스톤 로드(5) 상에 고정되는 가변 댐핑 밸브 장치(3)의 영역에서 진동 댐퍼(1)에서 잘라 낸 한 부분이 도시되어 있다. 피스톤 로드(5)는 댐핑 매체로 충전된 실린더(7)의 내부에서 축 방향으로 이동 가능하게 안내되며, 댐핑 밸브 장치(3)는 실린더(7)를 피스톤 로드 측 작동 챔버(9)와 피스톤 로드 이격 측 작동 챔버(11)로 분할한다.

댐핑 밸브 장치(3)는 액추에이터(13)를 포함하며, 이 액추에이터는 코일 어셈블리(15) 및 리턴 바디(17)를 통해 자력을 전기자(19)에 가하며, 이 전기자는 다시금 밸브 몸체(21)와 상호작용한다. 본 발명의 경우, 밸브 몸체(21) 및 추가 밸브들의 구체적인 구성은 관련이 없으며, 그에 따라 본 발명은 훨씬 더 간단한 실시형태들에서도 적용될 수 있다. 밸브 기술의 작동 원리에 대해서는 DE 198 22 448 A1호가 참조된다.

댐핑 밸브 장치(3)는 바닥부(25)를 구비한 밸브 하우징(23)을 포함하며, 바닥부를 통해서는 밸브 하우징(23)이 피스톤 로드(5)와 연결된다. 피스톤 로드(5)는 관형으로 형성되어 코일 어셈블리(15)용 공급 케이블(27)을 수용한다. 바닥부(25)의 안쪽 바닥면(29)과 코일 어셈블리(15) 사이에는 축 방향으로 리턴 바디(17)가 고정된다. 코일 캐리어(31)는 밸브 하우징(23)과 연결되어 코일 어셈블리(15)로 필요한 바이어스 전압을 제공한다.

리턴 바디(17)는 밸브 하우징(23)의 내부에서 반경 방향으로 유격 없이 고정된다. 그에 따라, 리턴 바디(17)가 코일 어셈블리의 고주파 여기(high-frequency excitation)로 인해 반경 방향 진동 상태가 되어 이 진동을 피스톤 로드(5)로 전달하는 점은 방지된다. 도 1에서 리턴 바디(17)는 밸브 하우징의 내벽부(33)와 함께 압입 끼워 맞춤부(35)를 형성한다. 이를 위해, 밸브 하우징(23)은 끼워 맞춤면(37)을 포함한다. 그러나 끼워 맞춤면(37)의 제조 레벨로 전체 내벽부를 가공할 필요가 없도록 하기 위해, 끼워 맞춤면(37)은 잔여 내벽부(33)에 대해 반경 방향으로 단차 형성된다. 상기 영역에서 일정한 축척 비율이 아닌 상태로 실현되어 있는 도 1에서 확인할 수 있는 것처럼, 끼워 맞춤면(37)은 코일 어셈블리(15)의 영역에서의 내벽부(33)보다 극미하게 더 작은 내경을 보유한다.

리턴 바디(17)는 단부 영역(39)에서 출발하여 일정한 축척 비율이 아닌 상태로 도시되어 있는 직경 확대부(41)를 포함하며, 그럼으로써 단지 외부면 영역만이 압입 끼워 맞춤부(35)를 형성한다.

도 2 내지 도 4에는, 리턴 바디(17)가 개별 부품으로서 도시되어 있다. 도면들에서는, 도 1에서도 확인될 수 있으면서 자기 전도성 극 부재(47)(magnetic-conductive pole element)를 수용하는 횡방향 연장형 그루브(45)를 분명하게 확인할 수 있다. 횡방향 연장형 그루브(45)의 영역에서 리턴 바디는 최대의 반경 방향 탄성을 보유한다. 그러므로 압입 끼워 맞춤부(35)를 형성하는 외부면 영역(43)은 마찬가지로 바람직하게는 상기 영역에서 형성된다.

도 5에는, 밸브 하우징의 내벽부(33)와 리턴 바디(17)가 원추 연결부(49)를 형성하는 것인 실시형태가 도시되어 있다. 리턴 바디(17)는 원주방향으로 원추형 외부면(51)을 포함하며, 이 원추형 외부면은 내벽부의 원추면(53) 내로 맞물린다. 그에 따라 리턴 바디(17)는 내벽부(33)에 대해 반경 방향으로 유격 없이 센터링된다.

도 6에는 도 5의 변형예가 도시되어 있다. 그와 달리, 원추 연결부(49)는 리턴 바디(17)의 단부면(55)과 바닥면(29)에 의해 형성된다. 이미 도 1에 대해 상술한 것처럼, 리턴 바디는 축 방향으로 예압하에 존재한다. 그 결과, 리턴 바디는 밸브 하우징에 대한 단부면 측 원추 연결부를 통해 센터링된다.

도 7에 의해서는, 리턴 바디(17)가 접착 결합부(57)에 의해서도 밸브 하우징(13) 내에서 반경 방향으로 유격 없이 고정될 수 있는 점이 분명하게 도시되어 있다. 예시로서, 접착 결합부(57)는 리턴 바디(17)의 단부면(55)과 밸브 하우징(23)의 바닥면(19) 사이에 형성된다. 그 대안으로, 접착 결합부(57)는 내벽부(33)와 리턴 바디(17)의 외부면 사이에서도 체결될 수 있다.

도 1에는, 전기자(19)와 극 부재(47) 사이에 후방 챔버(59)(rear chamber)가 도시되어 있다. 극 부재(47) 내에는 하나 이상의 연결 채널(61)이 형성되며, 이 연결 채널은 다시금 리턴 바디 내의 유출 개구부(63)와 연결된다. 유출 개구부(63)에는 체크 밸브(65)가 연결되며, 이 체크 밸브는 경우에 따라 댐핑 밸브 장치(3)의 내부에서 포집되는 가스를 체크 밸브(65) 자신을 통해 피스톤 로드 측 작동 챔버(9) 내로 배출한다. 도 8에는, 유출 개구부(63)의 영역에서 댐핑 밸브 장치(3)의 잘라 낸 한 부분이 도시되어 있다. 도 1과 달리, 밸브 하우징(23)의 바닥부(25)와 리턴 바디(17) 사이에서는 별도의 고정 수단(66)이 이용된다. 바람직하게 고정 수단(66)은 스크류-온 밸브에 의해 형성되며, 이 스크류-온 밸브는 리턴 바디(17) 내로 돌려 끼워진다. 협소한 반경 방향 장착 공간을 고려할 때, 스크류-온 밸브(65)를 끼워 넣을 수 있도록 하기 위해, 실제로는 상대적으로 더 큰 반경 방향 장착 공간은 필요하지 않다.

1: 진동 댐퍼
3: 댐핑 밸브 장치
5: 피스톤 로드
7: 실린더
9: 피스톤 로드 측 작동 챔버
11: 피스톤 로드 이격 측 작동 챔버
13: 액추에이터
15: 코일 어셈블리
17: 리턴 바디
19: 전기자
21: 밸브 몸체
23: 밸브 하우징
25: 바닥부
27: 공급 케이블
29: 바닥면
31: 코일 캐리어
33: 내벽부
35: 압입 끼워 맞춤부
37: 끼워 맞춤면
39: 단부 영역
41: 직경 확대부
43: 외부면 영역
45: 그루브
47: 극 부재
49: 원추 연결부
51: 원추형 외부면
53: 원추면
55: 단부면
57: 접착 결합부
59: 후방 챔버
61: 연결 채널
63: 유출 개구부
65: 체크 밸브
66: 고정 수단

Claims

액추에이터(13)를 통해 조정될 수 있는 하나 이상의 댐핑 밸브(21)를 포함하는 댐핑 밸브 장치(3)로서, 액추에이터(13)는 자속 회로를 위한 코일 어셈블리(15); 및 밸브 하우징(23)에 대해 분리된 리턴 바디(17);를 포함하는, 상기 댐핑 밸브 장치에 있어서,
리턴 바디(17)는 밸브 하우징(23)의 내부에서 반경 방향으로 유격 없이 고정되고,
리턴 바디(17)는 밸브 하우징(23)의 내벽부(33)와 함께 압입 끼워 맞춤부(35)를 형성하고,
밸브 하우징(23)은 바닥부(25)의 안쪽 바닥면(29)와 코일 어셈블리(15) 사이에서 잔여 내벽부(33)에 대해 단차 형성된 끼워 맞춤면(37)을 포함하고,
끼워 맞춤면(37)은 코일 어셈블리(15)의 영역에서의 내벽부(33)보다 작은 내경을 보유하고,
압입 끼워 맞춤부(35)는, 리턴 바디(17)의 단부 영역(39)에서 출발하여 연장되는 리턴 바디(17)의 외부면 영역(43)에 의해 형성되는, 댐핑 밸브 장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 리턴 바디(17)는 서로 상이한 반경 방향 탄성을 갖는 영역들을 포함하며, 압입 끼워 맞춤부(35)는 최대의 반경 방향 탄성을 갖는 영역에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 댐핑 밸브 장치.
삭제
제1항에 있어서, 리턴 바디(17) 및 밸브 하우징(23)은 원추 연결부(49)를 형성하는 것을 특징으로 하는, 댐핑 밸브 장치.
제6항에 있어서, 원추 연결부(49)는 원주방향으로 연장되는 리턴 바디(17)의 외부면(51)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 댐핑 밸브 장치.
제6항에 있어서, 원추 연결부(49)는 리턴 바디(17)의 단부면(55)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 댐핑 밸브 장치.
제1항에 있어서, 리턴 바디(17)는 밸브 하우징(23) 내에서 접착 결합부(57)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는, 댐핑 밸브 장치.
제1항에 있어서, 밸브 하우징(23)과 리턴 바디(17) 사이에는 별도의 고정 수단(66)이 배치되는 것을 특징으로 하는, 댐핑 밸브 장치.
제10항에 있어서, 고정 수단(66)은 스크류-온 밸브에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 댐핑 밸브 장치.