KR102528338B1 - 감쇠력 가변 밸브 조립체 - Google Patents

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Abstract

감쇠력 가변 밸브 조립체가 개시된다.본 발명의 일 측면에 따르면, 유체가 충전된 실린더와, 상기 실린더 내부를 압축챔버와 인장챔버로 구분하며 피스톤 로드와 함께 압축 및 인장 행정을 하는 피스톤 밸브를 구비하는 쇽업소버에 설치되는 감쇠력 가변 밸브 조립체에 있어서, 상단에 피스톤 로드가 결합되고 하단에 피스톤 밸브가 결합되어 상기 실린더 내에서 상기 피스톤 밸브와 함께 이동하도록 마련되는 하우징; 상기 하우징 내에 설치되어 자기력에 의해 작동하는 스풀을 갖춘 솔레노이드; 및 상기 하우징 내에서 상기 솔레노이드와 피스톤 밸브 사이에 배치되고, 압축 및 인장행정 시 유체가 이동되는 메인유로가 형성되며, 상기 솔레노이드의 작동에 따라 감쇠력을 조정하는 압력제어부;를 포함하고, 상기 압력제어부는 압축행정 시 상기 메인유로와 별도로 유체의 흐름을 허용하는 제1 및 제2 볼 체크밸브와, 인장행정시 상기 메인유로와 별도로 유체의 흐름을 허용하는 제3 및 제4 볼 체크밸브를 구비하고, 상기 제1 내지 제4 볼 체크밸브는 작동 시 프리로드가 제로인 상태로 마련되는 감쇠력 가변 밸브 조립체가 제공될 수 있다.

Description

감쇠력 가변 밸브 조립체{Variable damping force valve assembly}
본 발명은 감쇠력 가변 밸브 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 쇽업소버의 실린더 내부에 마련되어 압축 및 인정행정 시 양방향 흐름을 제어하여 감쇠력을 향상시킬 수 있는 감쇠력 가변 밸브 조립체에 관한 것이다.
일반적으로, 쇽업소버는 자동차, 오토바이 등의 이동수단에 설치되며 주행 시 노면으로부터 받는 진동이나 충격 등을 흡수 및 완충하여 승차감을 향상시킨다.
쇽업소버는 유체가 충전된 실린더와, 실린더의 내부에 압축 및 인장행정 가능하게 설치된 피스톤 로드와, 피스톤 로드에 결합된 상태로 실린더의 내부에 위치되어 감쇠력을 발생시키는 피스톤 밸브 등으로 구성된다.
이러한 쇽업소버는 감쇠력을 낮게 설정 시 노면의 요철에 의한 진동을 흡수하여 승차감을 향상시킬 수 있고, 반대로 감쇠력을 높게 설정 시 차체의 자세 변화가 억제되어 조종 안정성이 향상되는 특성이 있다.
최근에는 차량의 사용 목적에 따라 감쇠력의 특성이 다르게 설정할 수 있는 감쇠력 가변식 쇽업소버가 차량에 적용되고 있다.
감쇠력 가변식 쇽업소버는 외부 튜브와, 외부 튜브의 내측에 설치되며 피스톤 로드가 길이방향으로 이동 가능하게 설치되는 내부 튜브와, 피스톤 로드의 일단에 결합되어 내부 튜브를 압축챔버와 인장챔버로 구분하는 피스톤 밸브를 포함한다. 또한, 감쇠력 가변식 쇽업소버는 감쇠력을 조절하기 위한 감쇠력 가변 밸브 조립체를 구비하는데, 감쇠력 가변 밸브 조립체는 스풀 타입과 포펫 타입으로 구분될 수 있다. 통상적으로, 스풀 타입은 실린더 내부에 설치되는 내장형으로, 포펫 타입은 실린더 외부에 설치되는 외장형으로 마련되어 사용되고 있다.
이러한 스풀 타입의 감쇠력 가변 밸브 조립체는 전자기력에 의해 작동하는 솔레노이드와, 솔레노이드에 의해 작동하는 가동 스풀과, 가동 스풀이 왕복 이동되도록 마련되고 가동 스풀의 작동에 따라 유체의 흐름을 제어하도록 복수의 오리피스가 형성되는 스풀 로드를 구비한다. 즉, 스풀 타입의 감쇠력 가변 밸브 조립체는 가동 스풀의 위치를 이동시켜 파일럿 챔버로 유입되는 오리피스 사이즈를 변경함으로써 감쇠력을 가변시키는 구조를 갖는다.
그러나, 스풀 타입의 감쇠력 가변 밸브 조립체의 구조는 전류에 따라 고정 오리피스 사이즈가 바뀌게 되어 유량에 따라 감쇠력이 급격하게 증가하는 문제점이 있으며, 또한 가동 스풀의 이동이 원활하도록 정밀가공이 필요하며, 가동 스풀의 초기 위치 조정을 위한 별도의 공정이 필요하다는 문제점이 있다.
이에, 외장형에 적용되는 포펫 타입의 감쇠력 가변 밸브 조립체를 내장형으로 적용하고 있다. 이때, 단방향 유로를 가지는 외장형과 달리 내장형은 한 개의 밸브로 양방향의 유로(압축 및 인장유로)를 제어해야 하기 때문에 체크밸브가 필수적으로 적용되어야 한다.
그러나, 체크밸브는 행정 변화에 따른 개폐가 원활히 이루어져야 하지만 체크밸브를 개방시키기 위한 최소하중이 커 빈번한 행정변화에 민첩하게 대응하지 못하여 댐핑 성능이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체는 포펫 타입의 감쇠력 가변 밸브 조립체를 쇽업소버에 내장형으로 마련하되, 최소하중에 의해 체크밸브가 신속하게 반응하여 개방될 수 있도록 반응성을 향상시킴으로써 압력제어를 통한 감쇠력 선형성을 향상시킬 수 있도록 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체는 구조를 개선하여 튜닝 자유도를 향상시킬 수 있음은 물론, 원가 절감 및 조립 공정을 축소할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 유체가 충전된 실린더와, 상기 실린더 내부를 압축챔버와 인장챔버로 구분하며 피스톤 로드와 함께 압축 및 인장 행정을 하는 피스톤 밸브를 구비하는 쇽업소버에 설치되는 감쇠력 가변 밸브 조립체에 있어서, 상단에 피스톤 로드가 결합되고 하단에 피스톤 밸브가 결합되어 상기 실린더 내에서 상기 피스톤 밸브와 함께 이동하도록 마련되는 하우징; 상기 하우징 내에 설치되어 자기력에 의해 작동하는 스풀을 갖춘 솔레노이드; 및 상기 하우징 내에서 상기 솔레노이드와 피스톤 밸브 사이에 배치되고, 압축 및 인장행정 시 유체가 이동되는 메인유로가 형성되며, 상기 솔레노이드의 작동에 따라 감쇠력을 조정하는 압력제어부;를 포함하고, 상기 압력제어부는 압축행정 시 상기 메인유로와 별도로 유체의 흐름을 허용하는 제1 및 제2 볼 체크밸브와, 인장행정시 상기 메인유로와 별도로 유체의 흐름을 허용하는 제3 및 제4 볼 체크밸브를 구비하고, 상기 제1 내지 제4 볼 체크밸브는 작동 시 프리로드가 제로인 상태로 마련되는 감쇠력 가변 밸브 조립체가 제공될 수 있다.
또한, 상기 압력제어부는, 길이 방향으로 중공부가 형성되고, 상기 피스톤 밸브를 통해 상기 압축챔버와 인장챔버를 연결하는 메인유로가 마련된 밸브 하우징; 상기 중공부를 포펫챔버와 파일럿챔버로 구획하며, 상기 포펫챔버와 상기 파일럿챔버를 연통시키는 연결유로가 형성된 밸브시트; 상기 포펫챔버에 마련되어 상기 솔레노이드의 작동에 따라 상기 연결유로를 통과하는 유량을 조절하는 포펫밸브부; 및 상기 파일럿챔버에 승강가능하게 설치되어 상기 압축챔버와 상기 인장챔버의 유체를 상호 이동시키는 메인밸브부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 압력제어부에는 상기 피스톤 밸브와 상기 파일럿챔버를 연결하는 제1 유로와, 상기 포펫챔버와 상기 인장챔버를 연결하는 제2 유로와, 상기 인장챔버와 상기 파일럿 챔버를 연결하는 제3 유로와, 상기 포펫챔버와 상기 피스톤 밸브를 연결하는 제4 유로가 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1 유로는 상기 메인 밸브부에 마련되고, 상기 제2 유로 내지 제4 유로는 상기 밸브 하우징의 측면을 관통하여 상기 중공부와 연통하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1 유로에는 제1 볼 체크밸브가 마련되고, 제2 유로에는 제2 볼 체크밸브가 마련되고, 제3 유로에는 제3 볼 체크밸브가 마련되고, 제4 유로에는 제4 볼 체크밸브가 마련되며, 상기 제1 및 제2 볼 체크밸브는 압축행정 시 개방되고, 인장행정 시 폐쇄되어 상기 제1 및 제2 유로를 개폐시키고, 상기 제3 및 제4 볼 체크밸브는 인장행정 시 개방되고, 압축행정 시 폐쇄되어 상기 제3 및 제4 유로를 개폐시키도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 제2 및 제4 볼 체크밸브는 상기 제2 유로와 상기 제4 유로에 서로 대칭되게 마련될 수 있다.
또한, 상기 제4 유로는 상기 밸브 하우징의 측면을 관통하여 상기 포펫챔버와 연결되는 수평유로와, 상기 수평유로와 연결되어 상기 피스톤 밸브와 연결되는 수직유로를 구비할 수 있다.
또한, 상기 밸브 하우징의 상부에 상기 솔레노이드와 함께 하나의 조립체로 구성되도록 상기 밸브 하우징과 결합되어 상기 밸브 하우징을 상기 하우징 내에 장착시키는 체결부재를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 제2 유로 및 제3 유로는 상기 밸브 하우징의 동일 측면에서 서로 일정 간격 이격되게 형성되고, 상기 체결부재 또는 상기 밸브 하우징에는 상기 제2 및 제3 유로와 상기 인장챔버를 연결하는 보조유로가 마련될 수 있다.
또한, 상기 제1 유로에 마련되는 상기 제1 볼 체크밸브를 지지하도록 상기 메인밸브에 설치되는 지지플레이트를 더 구비하고, 상기 지지플레이트에는 상기 제1 볼 체크밸브가 개방시 볼의 이탈을 방지하며 상기 제1 유로를 통해 유체가 상기 파일럿챔버로 흐르도록 장공이 형성될 수 있다.
또한, 상기 메인밸브부는, 상기 밸브 하우징에 고정되며 중심이 관통된 메인시트; 상기 파일럿챔버 내에서 승강 가능하게 설치되며, 상기 피스톤 밸브와 상기 파일럿챔버가 연통되도록 제1 유로가 상하로 관통 형성되는 메인밸브; 상기 파일럿챔버 내에 설치되어 상기 메인밸브를 상기 메인시트 측으로 탄성 지지하는 메인 스프링; 및 상기 메인밸브와 상기 메인시트 사이에 개재되며, 중심에 유체가 통과하도록 유로홀이 형성되는 링 디스크;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 메인밸브는 압축행정 시 상기 링 디스크와 함께 승강되고, 인장행정 시 메인밸브만 승강되도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 링 디스크는 상기 메인유로가 형성된 위치와 대응되는 위치에 배치되도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 포펫밸브부는, 상기 스풀과 연결되어 상기 스풀의 작동에 따라 진퇴하며 선택적으로 상기 밸브시트와 접촉되는 포펫 몸체부와, 상기 포펫 몸체부로부터 반경 방향으로 연장 형성되어 상기 밸브하우징의 중공부 내주면과 밀착되는 플랜지부를 구비하는 포펫밸브; 및 상기 포펫챔버 내에 설치되어 상기 포펫밸브를 상방으로 탄성 지지하는 포펫 스프링;을 구비할 수 있다.
또한, 상기 포펫밸브는 상기 솔레노이드를 향하도록 돌출 형성되는 적어도 하나 이상의 스토퍼를 포함할 수 있다.
또한, 상기 플랜지부에는 상기 플랜지부를 상하로 관통하여 상기 포펫챔버와 상기 제2 및 제4 유로를 연통시키는 적어도 하나 이상의 연통홀이 마련될 수 있다.
또한, 상기 솔레노이드에 저전류 인가 시 상기 포펫밸브는 압축행정 또는 인장행정에 따라 상기 연통홀을 상기 제2 유로 또는 제3 유로와 연통시키며, 상기 포펫 몸체부와 밸브시트가 일정 거리만큼 이격된 상태를 유지하도록 작동될 수 있다.
또한, 상기 솔레노이드에 고전류 인가 시 상기 포펫밸브는 상기 포펫 몸체부가 상기 밸브시트에 접촉된 상태를 유지하도록 작동될 수 있다.
또한, 상기 포펫밸브부가 상기 포펫챔버와 상기 제2 및 제4 유로를 폐쇄하는 경우 상기 제1 내지 제4 볼 체크밸브는 폐쇄된 상태로 유지되어 상기 메인유로를 통해서만 유체가 이동되도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 밸브 하우징의 상단에는 상기 포펫밸브의 작동에 따라 밀폐되거나 상기 포펫챔버와 연통되는 보조챔버가 마련되도록 단차지게 형성되는 단턱부가 마련될 수 있다.
또한, 상기 단턱부는 상기 밸브 하우징과 마주하는 상기 솔레노이드와 일정 간격 이격되도록 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체는 포펫 타입의 감쇠력 가변 밸브 조립체를 쇽업소버에 내장형으로 마련하되, 최소하중에 의해 체크밸브가 신속하게 반응하여 개방될 수 있도록 반응성을 향상시킴으로써 압력제어를 통한 감쇠력 선형성을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체는 구조를 개선하여 튜닝 자유도를 향상시킬 수 있음은 물론, 원가 절감 및 조립 공정을 축소할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체와 피스톤 로드 및 피스톤 밸브가 조립되는 상태를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 조립 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체의 부분 절개 사시도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체의 압력 제어부를 나타내는 확대 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체가 마련된 쇽업소버의 압축행정 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체가 마련된 쇽업소버의 인장행정 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체를 통해 압력이 제어되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체의 솔레노이드가 페일 시 쇽업소버의 작동상태를 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체와 피스톤 로드 및 피스톤 밸브가 조립되는 상태를 나타내는 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 조립 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체의 부분 절개 사시도이고, 도 4은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체를 나타내는 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체의 압력 제어부를 나타내는 확대 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체(1)는 쇽업소버의 실린더(도 4의 '10' 참조) 내에 설치될 수 있다. 여기서, 쇽업소버는 유체가 충전된 실린더(10)와, 실린더(10) 내부를 압축챔버(12)와 인장챔버(13)로 구획하는 피스톤 밸브(30)와, 실린더(10) 내부에서 피스톤 밸브(30)와 함께 왕복 이동(압축 및 인장행정) 가능하게 마련되는 피스톤 로드(20)를 구비할 수 있다. 이에, 피스톤 밸브(30)는 피스톤 로드(20)와 함께 실린더(10) 내부에서 압축 및 인장행정 방향으로 왕복 이동되면서 유체의 저항력에 의한 감쇠력을 발생시키게 된다.
피스톤 밸브(30)는 실린더(10) 내부를 압축챔버(12)와 인장챔버(13)로 구획하도록 마련된다. 이러한 피스톤 밸브(30)는 밸브몸체(31)와, 밸브디스크(34) 및 밸브마운트(35)를 구비할 수 있다.
밸브몸체(31)는 후술할 감쇠력 가변 밸브 조립체(1)의 하우징(100) 하단에 조립될 수 있다. 이 밸브몸체(31)의 중심에는 밸브마운트(35)가 관통 결합되고, 원주 방향으로 압축챔버(12)와 인장챔버(13)를 연결시키기 위한 적어도 하나 이상의 압축유로(32)와 인장유로(33)가 관통 형성될 수 있다.
밸브디스크(34)는 판상으로 마련되어 밸브몸체(31)에 설치된다. 이 밸브디스크(34)는 피스톤 로드(20)의 압축행정 또는 인장행정에 따라 압축유로(32)와 인장유로(33)를 선택적으로 개폐되도록 마련될 수 있다. 밸브디스크(34)는 적어도 하나 이상으로 마련될 수 있으며, 다수의 디스크를 적층시킨 상태로 설치될 수 있다.
밸브마운트(35)는 밸브몸체(31) 및 밸브디스크(34)를 관통하여 결합된다. 즉, 밸브디스크(34)는 밸브마운트(35)에 의해 밸브몸체(31)와 밀착되도록 결합된다. 이에, 밸브마운트(35)는 밸브디스크(34)를 지지하여 평상 시 압축유로(32)와 인장유로(32)가 폐쇄된 상태로 밸브몸체(31)에 고정된다.
상기와 같은 피스톤 밸브(30)는 본 발명의 감쇠력 가변 밸브 조립체(1)와 함께 피스톤 로드(20)와 결합되어 피스톤 로드(20)와 함께 움직이도록 마련되며, 피스톤 로드(20)의 압축행정 또는 인장행정 시 유체의 저항력에 의한 감쇠력을 발생시킨다.
이러한 피스톤 로드(20)와 피스톤 밸브(30)를 구비하는 쇽업소버는 내부에 공간을 형성하는 하나의 원통 형상을 가진 실린더로 구성되는 단통식 구조와, 내측 튜브와 외측 튜브를 가진 실린더로 구성되는 복통식 구조로 마련될 수 있다. 본 발명에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체(1)는 단통식 또는 복통식 구조에 무관하게 적용되어 사용될 수 있다. 따라서, 이하에서 설명되는 실린더(10)는 단통식 구조의 실린더 및 복통식 구조의 내측 튜브를 통칭하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 감쇠력 가변 밸브 조립체(1)는 피스톤 로드(20)와 피스톤 밸브(30) 사이에 마련되어 감쇠력을 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 감쇠력 가변 밸브 조립체(1)는 하우징(100)과, 솔레노이드(200)와, 압력제어부(300)를 포함할 수 있다.
하우징(100)은 내부에 후술하는 솔레노이드(200)와 압력제어부(300)가 설치되도록 소정 수용공간을 갖추고, 피스톤 로드(20) 및 피스톤 밸브(30)와 결합된다. 도시된 바에 따르면, 하우징(100)은 상단에 피스톤 로드(20)가 결합되고, 하단에 피스톤 밸브(30)가 결합되어 피스톤 로드(20)의 왕복 이동에 따라 실린더(10) 내에서 피스톤 밸브(30)와 함께 이동하도록 마련된다. 또한, 하우징(100)의 측면에는 둘레 방향을 따라 피스톤 밸브(30) 및 압력제어부(300)를 통해 유체가 압축챔버(12) 또는 인장챔버(13)로 흐를 수 있도록 복수의 오일통로(101)가 마련된다.
솔레노이드(200)는 하우징(100) 내에 설치되며, 전원을 인가 받아 작동하는 스풀(210)을 구비한다. 이러한 솔레노이드(200)는 솔레노이드(200)의 외측에 마련되는 코일(미도시)의 자기력에 의해 스풀(210)을 승강시키도록 형성된 장치로서, 이미 널리 알려진 공지된 기술로서 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 스풀(210)은 후술되는 포펫밸브(341)와 결합되어 포펫밸브(341)를 진퇴시킴으로써 감쇠력을 조절할 수 있도록 한다. 상기 포펫밸브(341)의 작동에 따른 감쇠력 조정 구조에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
압력제어부(300)는 하우징(100) 내에서 솔레노이드(200)와 피스톤 밸브(30) 사이에 배치되며, 솔레노이드(200)의 작동 및 압축행정과 인장행정에 따라 감쇠력을 조정는 역할을 수행한다. 보다 구체적으로, 압력제어부(300)는 밸브 하우징(310), 밸브시트(320), 포펫밸브부(340), 메인밸브부(350), 복수의 유로(410, 420, 430, 440) 및 복수의 볼 체크밸브(510, 520, 530, 540)를 구비할 수 있다.
밸브 하우징(310)은 중심에 길이 방향인 수직 방향으로 복수의 단차가 형성되는 중공부(311)가 형성될 수 있다. 중공부(311)에는 포펫밸브부(340), 밸브시트(320), 메인밸브부(350)가 순차적으로 조립된다. 또한 중공부(311)는 후술되는 밸브시트(320)에 의해 포펫챔버(314)와 파일럿챔버(315)로 구획될 수 있다. 구체적으로, 중공부(311)는 밸브시트(320)를 기준으로 상부에 포펫챔버(314)가 마련되고 하부에 파일럿챔버(315)가 마련된다. 또한, 밸브 하우징(310)에는 피스톤 밸브(30)를 통해 압축챔버(12)와 인장챔버(13)를 연결하는 메인유로(312)가 마련된다.
메인유로(312)는 밸브 하우징(310)의 측면을 관통하여 중공부(311)와 연결되도록 마련된다. 즉, 메인유로(312)는 후술할 메인밸브부(350)의 승강에 따라 선택적으로 중공부(311)와 연통하여 압축챔버(12)와 인장챔버(13) 내의 유체가 흐르도록 안내하는 역할을 수행한다. 이에 메인유로(312)는 파일럿챔버(315)를 형성하는 메인밸브부(350)의 하부측(311)에서 하우징(100)에 형성된 오일통로(101)와 대응되는 위치에 마련되는 것이 바람직하다.
압력제어부(300)에 형성되는 복수의 유로(410, 420, 430, 440)는 피스톤 밸브(30)와 파일럿챔버(315)를 연결하는 제1 유로(410)와, 포펫챔버(314)와 인장챔버(13)를 연결하는 제2 유로(420)와, 인장챔버(13)와 파일럿 챔버(315)를 연결하는 제3 유로(430) 및 포펫챔버(314)와 피스톤 밸브(30)를 연결하는 제4 유로(440)로 마련될 수 있다. 여기서 제1 유로(410)는 후술할 메인밸브부(350)에 마련되고, 제2 유로 내지 제4 유로(420, 430, 440)는 밸브 하우징(310)에 마련될 수 있다.
또한, 제1 유로(410)에는 제1 볼 체크밸브(510)가 마련되고, 제2 유로(420)에는 제2 볼 체크밸브(520)가 마련되고, 제3 유로(430)에는 제3 볼 체크밸브(530)가 마련되고, 제4 유로(440)에는 제4 볼 체크밸브(540)가 마련될 수 있다.
제1 및 제2 볼 체크밸브(510,. 520)는 피스톤 로드(20)의 압축행정 시 개방되고 인장행정 시 폐쇄되어 제1 및 제2 유로(410, 420)를 개폐시키고, 제3 및 제4 볼 체크밸브(530, 540)는 피스톤 로드(20)의 인장행정 시 개방되고 압축행정 시 폐쇄되어 제3 및 제4 유로(430, 440)를 개폐시키도록 마련될 수 있다. 즉, 복수의 유로(410, 420, 430, 440) 및 복수의 볼 체크밸브(510, 520, 530, 540)는 피스톤 로드(20)의 압축행정 및 인장행정에 따라 메인유로(312)와 별도로 유체의 흐름을 허용하도록 마련된다.
한편, 제1 내지 제4 볼 체크밸브(510, 520, 530, 540)는 작동 시 프리로드가 제로인 상태로 마련될 수 있다. 각각의 볼 체크밸브(510, 520, 530, 540)는 볼을 통해 각 유로(410, 420, 430, 440)를 개폐시키며 일방향으로 흐름을 허용하는 구조를 갖춘 것으로서, 볼은 쇽업소버 내에 형성되는 압력에 따라 유로(410, 420, 430, 440)를 개폐하도록 마련된다. 즉, 본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 내지 제4 볼 체크밸브(510, 520, 530, 540)가 프리로드가 제로인 상태로 마련되어 압력 변화에 따라 신속하게 개폐될 수 있어 반응성이 향상됨으로써 압력제어를 통한 감쇠력 선형성을 향상시킬 수 있게 된다.
제2 유로(420)와 제4 유로(440)에 마련되는 제2 볼 체크밸브(520)와 제4 볼 체크밸브(540)는 서로 대칭되게 마련될 수 있다. 이때, 제2 유로(420)와 제4 유로(440)는 포펫밸브(341)의 작동에 따라 포펫챔버(314)와 연결되도록 마련되는데, 압축행정 또는 인장행정에 따른 압력변화에 따라 제2 볼 체크밸브(520)와 제4 볼 체크밸브(540)가 서로 상반되는 동작을 수행함으로써 서로 대칭되는 위치에 마련되더라도 요구되는 감쇠력을 제어할 수 있게 된다.
제4 유로(440)는 밸브 하우징(310)의 측면을 관통하여 포펫챔버(314)와 연결되는 수평유로(441)와, 수평유로(441)와 연결되어 피스톤 밸브(30)와 연결되는 수직유로(442)를 구비할 수 있다. 이에 제4 유로(440)는 파일럿챔버(315)를 거치지 않고 포펫챔버(314)와 피스톤 밸브(30)를 연결할 수 있게 된다.
제1 유로(410)에 마련되는 제1 볼 체크밸브(510)의 볼은 제1 유로(410)에서 일정구간 이동하도록 마련되되, 일측이 제1 유로(410)를 개폐하도록 마련되고 타측이 후술되는 지지플레이트(359)에 지지되어 제1 유로(410)로부터 이탈되는 것이 방지될 수 있다.
제2 유로(420)에 마련되는 제2 볼 체크밸브(520)의 볼은 제2 유로(420)에서 일정구간 이동하도록 마련되되, 일측이 제2 유로(420)를 개폐하도록 마련되고 타측이 체결부재(330)에 지지되어 제2 유로(420)로부터 이탈되는 것이 방지될 수 있다.
제3 유로(430)에 마련되는 제3 볼 체크밸브(530)의 볼은 제3 유로(430)에서 일정구간 이동하도록 마련되되, 일측이 제3 유로(430)를 개폐하도록 마련되고 타측이 메인밸브(350)에 지지되어 제3 유로(430)로부터 이탈되는 것이 방지될 수 있다.
제4 유로(440)에 마련되는 제4 볼 체크밸브(540)의 볼은 제4 유로(440), 즉 수평유로(441)에서 일정구간 이동하도록 마련되되, 일측이 수직유로(442)와 연결되는 단부벽에 의해 지지되고 타측이 수평유로(441)를 개폐하도록 마련되어 제4 유로(440)로부터 이탈되는 것이 방지될 수 있다. 이때, 제4 볼 체크밸브(440)의 볼의 직경은 수직유로(442)에 비해 큰 직경을 갖도록 형성되는 것은 자명할 것이다.
한편, 제1 유로(410)는 메인밸브부(350)의 중심에 형성되고, 제2 내지 제4 유로(420, 430, 440) 중 제2 및 제3 유로(420, 430)는 밸브 하우징(310)의 길이 방향을 중심축으로 하여 우측에 형성되며, 제4 유로(440)는 좌측에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 내지 제4 유로(410, 420, 430, 440)의 위치에 대하여 한정하고 있으나, 이러한 제1 내지 제4 유로(410, 420, 430, 440)에 각각 볼 체크밸브(510, 520, 530, 540)가 마련되어 압력변화에 따라 유체의 흐름을 제어하도록 마련된다면 선택적으로 위치를 변경하더라도 무방하다.
이러한 밸브 하우징(310)의 상부에는 압력제어부(300)가 솔레노이드(200)와 함께 하나의 조립체로 구성되도록 체결부재(330)가 결합될 수 있다. 즉, 체결부재(330)의 상단에는 솔레노이드(200)가 밀착되게 결합되고, 하단에는 밸브 하우징(310)이 밀착되게 결합되어 하나의 조립체로 구성될 수 있다. 이에, 체결부재(330)에 의해 결합되는 솔레노이드(200)와 압력제어부(300)를 한 번의 공정으로 하우징(100) 내에 장착시켜 조립의 용이성을 확보할 수 있게 된다.
또한, 체결부재(330)는 밸브 하우징(310)의 상측부에 일정구간을 감싸도록 결합된다. 이에, 밸브 하우징(310)에 형성되는 제2 및 제3 유로(420, 430)를 통해 유체의 흐름이 허용되도록 체결부재(330) 또는 밸브 하우징(310)에는 제2 및 제3 유로(420, 430)와 인장챔버(13)를 연결하는 보조유로(331)가 마련될 수 있다. 상기 보조유로(331)를 통해 유체가 흐르는 구조 및 그 유체의 흐름 상태에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
한편, 밸브 하우징(310)의 상단에는 포펫밸브(341)의 작동에 따라 포펫챔버(314)와 연통되는 보조챔버(313b)가 마련되도록 단차지게 형성되는 단턱부(313a)가 마련될 수 있다. 이 단턱부(313a)는 밸브 하우징(310)과 마주하는 솔레노이드(200)와 일정 간격 이격되도록 마련된다. 도 5를 참조하면, 밸브 하우징(310)의 상단부에서 중공부(311)로부터 단차지게 형성되는 단턱부(313a)는 그 측면으로 보조챔버(313b)가 마련된다. 이 보조챔버(313b)는 밸브 하우징(310)에 형성되는 제2 및 제4 유로(420, 440)와 각각 연결될 수 있다. 또한, 단턱부(313a)가 솔레노이드(200)와 일정 간격 이격됨에 따라 포펫밸브(341)가 작동되는 경우 단턱부(313a)와 솔레노이드(200) 사이의 틈새를 통해 유체가 보조챔버(313b)로 이동이 원활해지게 된다. 이러한 포펫밸브(341)의 작동에 따라 유체가 보조챔버(313b)로 흐르는 구조에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
밸브시트(320)는 밸브 하우징(310)의 중공부(311)에 마련되어 중공부(311)를 포펫챔버(314)와 파일럿챔버(315)로 구획한다. 이 밸브시트(320)에는 포팻챔버(314)와 파일럿챔버(315)를 연통시키기 위한 연결유로(321)가 형성된다. 연결유로(321)는 밸브시트(320)를 상하로 관통하여 형성되며 적어도 하나 이상으로 형성될 수 있다. 또한, 밸브시트(320)의 하단에는 후술하는 메인밸브부(350)의 메인 스프링(355)을 지지하기 위한 지지턱(325)이 형성될 수 있다.
포펫밸브부(340)는 포펫챔버(314)에 마련되어 솔레노이드(200)의 작동에 따라 연결유로(321)를 통과하는 유량을 조절하는 역할을 수행한다. 구체적으로, 포펫밸브부(340)는 스풀(210)과 연결되는 포펫밸브(341)와, 포펫챔버(314) 내에 설치되어 포펫밸브(341)를 탄성 지지하는 포펫 스프링(345)을 포함할 수 있다.
포펫밸브(341)는 스풀(210)에 의해 작동되며 포펫챔버(314) 내에서 진퇴 가능하도록 마련된다. 이 포펫밸브(341)는 스풀(210)과 연결되는 포펫 몸체부(342)와, 포펫 몸체부(342)로부터 반경 방향으로 연장 형성되는 플랜지부(343)를 구비한다.
포펫 몸체부(342)는 그 중심에 스풀(210)이 결합되며, 하측 방향 즉, 밸브시트(320) 방향으로 돌출 형성될 수 있다. 이 포펫 몸체부(342)는 스풀(210)의 작동에 따라 이동하며 선택적으로 밸브시트(320) 및 솔레노이드(200)와 이격된 상태로 유지되거나, 밸브시트(320)와 접촉될 수 있다.
플랜지부(343)는 포펫 몸체부(342)와 일체로 마련될 수 있다. 플랜지부(343)에는 포펫챔버(314)와 제2 및 제4 유로(420, 434)를 연결하기 위한 연통홀(344)이 형성될 수 있다. 이 연통홀(344)은 플랜지부(343)를 상하로 관통하여 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 또한, 플랜지부(343)는 중공부(311)의 내주면과 밀착되도록 마련될 수 있다. 도시된 바에 따르면, 플랜지부(343)는 단턱부(313a)가 형성되는 중공부(311)의 내주면과 접촉되도록 마련된다. 이에 플랜지부(343)의 외측면과 중공부(311)의 내주면 사이로 유체의 흐름이 차단된다. 따라서, 연통홀(344)을 통해서만 유체의 흐름을 허용하게 된다. 즉, 포펫밸브(341)가 솔레노이드(200)로부터 이격 시 연통홀(344)을 통해 유체가 흐르게 되며, 연통홀(344)은 단턱부(313a)와 솔레노이드(200) 사이의 틈새를 통해 보조챔버(313b)와 연통된다. 이때 보조챔버(313b)는 제2 유로(420) 및 제4 유로(440)와 연통된다.
포펫 스프링(345)은 포펫밸브(341)를 탄성 지지하도록 포펫챔버(314)에 마련된다. 즉, 포펫 스프링(345)은 일단이 포펫밸브(341)에 지지되고, 타단이 밸브시트(320)에 지지될 수 있다. 이에 포펫 스프링(345)은 포펫밸브(341)를 밸브시트(320)와 이격되는 방향으로 탄성력을 제공하게 된다. 이러한 포펫 스프링(345)은 솔레노이드(20)의 전력이 차단되는 경우 즉, 페일(fail)시 포펫밸브(341)를 탄성 가압하여 솔레노이드(200)와 밀착되도록 한다.
한편, 포펫밸브(341)에는 일측으로 돌출되는 적어도 하나 이상의 스토퍼(346)가 마련될 수 있다. 스토퍼(346)는 솔레노이드(200)와 마주하는 포펫밸브(341)의 일면에 돌출 형성된다. 이러한 스토퍼(346)는 포펫밸브(341)의 상측에서 링 형상으로 마련되되, 포펫챔버(314)와 제2 유로(420) 및 제4 유로(440)가 연통되도록 적어도 하나의 슬릿(미도시)이 구비될 수 있다. 따라서, 솔레노이드(200)에 전류가 인가되지 않는 상태에서도 포펫밸브(341)와 솔레노이드(200)는 스토퍼(346)의 두께만큼 이격된 상태를 유지하게 된다. 이러한 솔레노이드(200)의 단락에 따라 스토퍼(346)에 의한 유체의 흐름 구조에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
이러한 포펫밸브(341)는 솔레노이드(200)에 저전류 인가 시 압축행정 또는 인장행정에 따라 연통홀(344)을 통해 포펫챔버(314)와 제2 유로(420) 또는 제4 유로(440)와 연통시키며, 포펫 몸체부(342)와 밸브시트(320)가 일정 거리만큼 이격된 상태를 유지하도록 작동될 수 있다. 또한, 포펫밸브(341)는 솔레노이드(200)에 고전류 인가 시 포펫 몸체부(342)가 밸브시트(320)에 접촉된 상태를 유지하도록 작동될 수 있다.
메인밸브부(350)는 파일럿챔버(315)에 승강가능하게 설치되어 피스톤 로드(20)의 압축행정 또는 인장행정에 따라 압축챔버(12)와 인장챔버(13)의 유체를 상호 이동시키는 역할을 수행한다. 구체적으로, 메인밸브부(350)는 메인시트(351)와, 메인밸브(353), 메인 스프링(355) 및 링 디스크(357)를 포함할 수 있다.
메인시트(351)는 밸브 하우징(310)의 하단에 고정되도록 결합될 수 있다. 이 메인시트(351)는 중심이 관통되어 피스톤 밸브의 압축유로(32) 및 인장유로(33)와 연통하게 된다. 또한, 메인시트(351)의 상단 즉, 메인밸브(353)를 마주하는 면에는 원주방향을 따라 상측으로 돌출 형성된 상부림(351a)이 마련된다.
메인밸브(353)는 파일럿챔버(315) 내에서 승강 가능하게 마련된다. 이 메인밸브(353)는 원판 형태의 몸체와, 몸체의 가장자리로부터 상측으로 연장 형성되는 컵 형태를 갖도록 마련될 수 있다. 즉, 메인밸브(353)는 파일럿챔버(315)를 형성하는 중공부(311)의 내측면과 접촉되어, 이동 시 내측면에 의해 가이드되며 이동되도록 마련될 수 있다. 또한, 메인밸브(353)의 중앙에는 피스톤 밸브(30)와 파일럿챔버(315)가 연통되도록 상하로 관통 형성되는 제1 유로(410)를 구비할 수 있다. 제1 유로(410)에는 제1 볼 체크밸브(510)가 마련된다. 이러한 메인밸브(353)의 하단 즉, 메인시트(351)를 마주하는 면에는 원주방향을 따라 하측으로 돌출 형성되는 하부림(353a)이 마련된다.
메인 스프링(355)은 파일럿챔버(315) 내에 마련되어 메인밸브(353)를 메인시트(351) 측으로 탄성 지지하는 역할을 수행한다. 즉, 메인 스프링(355)의 일단(상단)은 밸브시트(320)의 하단에 지지되고, 타단은 메인밸브(353)의 내측 바닥면에 지지된다. 이에, 메인밸브(353)는 피스톤 로드(20)의 압축행정 또는 인장행정 시 유체의 압력에 의해 메인 스프링(355)을 압축시키며 상측으로 이동하며 메인유로(312)를 개방시키게 된다. 이 메인밸브(353)는 메인 스프링(355)의 탄성복원력에 의해 원래의 위치로 복귀된다.
한편, 메인 스프링(355)의 탄성력은 포펫 스프링(345)의 탄성력보다 큰 탄성력을 갖는다. 이때, 밸브시트(320)의 상단이 중공부(311)의 단차진 부분에 지지됨에 따라 메인 스프링(355)은 메인밸브(353)를 하측으로 탄성 지지하고, 포펫 스프링(345)은 포펫밸브(341)를 상측으로 탄성 지지하게 된다.
링 디스크(357)는 메인시트(351)와 메인밸브(353) 사이에 개재된다. 이 링 디스크(357)는 중심에 유체가 통과하도록 유로홀(357a)이 형성되는 도넛 형상을 갖는다. 도시된 바에 따르면, 링 디스크(357)의 하단은 상부림(351a)과 접촉되고, 상단은 하부림(353a)과 접촉된다. 이러한 링 디스크(357)는 압축행정 시 메인밸브(353)와 함께 승강되도록 마련되고, 인장행정 시 상부림(351a)에 지지된 상태로 고정된다. 이는 압축행정 및 인장행정 시 압력차에 따른 것이다.
링 디스크(357)는 메인유로(312)가 형성된 위치와 대응되는 위치에 배치되도록 마련되는 것이 바람직하다. 한편, 메인밸브(353)의 하측 즉, 링 디스크(357)가 마련되는 부분에는 단차홈(354)이 형성될 수 있다. 이는 메인유로(312)를 통해 메인밸브(353)가 이동 시 링 디스크(357)를 상측에서 하측으로 가압하여 상부림(351a)에 접촉된 상태로 고정시키며, 메인밸브(353)만 승강이 용이하도록 하기 위함이다. 즉, 단차홈(354)으로 유체가 유입되도록 하여 메인밸브(353)의 상승이 용이하도록 한다.
한편, 제1 유로(410)에 마련되는 제1 볼 체크밸브(510)의 개방 작동 시 볼이 제1 유로(410)로부터 이탈되지 않도록 제1 볼 체크밸브(510)를 지지하는 지지플레이트(359)를 더 구비한다. 지지플레이트(359)는 메인밸브(353)에 설치되며, 제1 볼 체크밸브(510)와 마주하는 위치에 장공(359a)이 형성될 수 있다. 장공(359a)은 제1 볼 체크밸브(510)가 개방 시 제1 유로(410)로부터 유체가 파일럿챔버(315)로 흐르도록 마련된다. 이에, 장공(359a)은 볼의 직경보다 작은 폭 및 긴 길이를 갖도록 형성되어 볼의 이탈을 방지하며, 유체가 원활히 이동될 수 있도록 한다.
이하에서는 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 의한 감쇠력 가변밸브 조립체(1)의 동작을 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체가 마련된 쇽업소버의 압축행정 상태를 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체가 마련된 쇽업소버의 인장행정 상태를 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체를 통해 압력이 제어되는 상태를 나타내는 도면이며, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체의 페일 시 쇽업소버의 작동상태를 나타내는 도면이다.
먼저, 도 6을 참조하여 피스톤 로드(20)가 압축행정되는 경우 소프트한 감쇠력을 발생시키는 동작상태에 대해서 설명한다.
도 6을 참조하면, 솔레노이드(200)의 스풀(210)이 작동하여 포펫밸브(341)를 하측으로 가압한다. 즉, 포펫밸브(341)는 포펫 스프링(345)을 압축하며 솔레노이드(200)와 밸브시트(320) 사이에서 이격되게 위치된다. 이때 솔레노이드(200)에는 저전류(약 0.3A ~ 0.5A)가 인가되어 포펫밸브(341)가 스풀(210)과 함께 일정 거리만큼 밸브시트(320) 측으로 전진한 상태가 유지될 수 있다.
이 상태에서 피스톤 로드(20)의 압축행정 시 압축챔버(12)의 유체는 피스톤 밸브(300)의 압축유로(12)와 메인유로(312)를 통해 인장챔버(13)로 이동한다. 이때, 메인밸브(353)와 링 디스크(357)는 유체에 의해 상부로 밀어 올려져 유체가 메인유로(312)를 통해 인장챔버(13)로 원활히 이동하게 된다.
이와 동시에, 압축챔버(12)의 유체가 메인밸브(353)에 마련된 제1 볼 체크밸브(510)를 개방시키며 제1 유로(410)를 통해 파일럿챔버(315)로 이동한다. 이때, 제1 볼 체크밸브(510)의 볼은 제1 유로(410)를 개방 시 지지플레이트(359)에 의해 지지되고, 유체는 지지플레이트(359)의 장공(359a)을 통해 용이하게 파일럿챔버(315)로 흐를 수 있다.
또한, 파일럿챔버(315)의 유체는 밸브시트(320)의 연결유로(321) 및 포펫챔버(314)를 통해 제2 유로(420)로 이동한다. 즉, 포펫밸브(341)가 솔레노이드(200)와 밸브시트(320) 사이에서 이격된 상태이기 때문에 유체는 플랜지부(343)의 연통홀(344)을 통과할 수 있으며, 연통홀(344)을 통과한 유체는 밸브 하우징(310)의 단턱부(313a)와 솔레노이드(200) 사이의 틈새를 거쳐 제2 유로(420)와 연결된 보조챔버(313b)로 유입된다.
최종적으로, 유체는 제2 유로(420)에 마련된 제2 볼 체크밸브(520)를 개방시키며 제2 유로(420) 및 체결부재(330)와의 사이에 형성되는 보조유로(331)를 통해 인장챔버(13)로 이동한다. 따라서, 압축행정 시 압축챔버(12)에서 인장챔버(13)로 흐르는 유체는 메인유로(312)와 별도로 제1 및 제2 유로(410, 420)를 통해서도 인장챔버(13)로 흐르도록 함으로써 유체가 흐르는 유로의 단면적을 증가시킬 수 있어 소프트한 감쇠력을 형성시킬 수 있다.
한편, 제3 유로(430)는 제3 볼 체크밸브(530)에 의해 폐쇄되고, 제4 유로(440)는 제4 볼 체크밸브(540)에 의해 폐쇄된다. 이때, 제4 유로(440)는 제2 유로(420)와 마찬가지로 보조챔버(313b)와 연결된 상태이지만 수직유로(442)가 피스톤 밸브(30)와 연결된 구조이기 때문에 압력차이로 인하여 제4 볼 체크밸브(540)에 의해 폐쇄된 상태로 유지된다.
다음으로, 도 7을 참조하여 피스톤 로드가 인장행정되는 경우 소프트한 감쇠력을 발생시키는 동작상태에 대해서 설명한다.
도 7을 참조하면, 솔레노이드(200)의 스풀(210)이 작동하여 압축행정 시와 동일하도록 포펫밸브(341)를 솔레노이드(200)와 밸브시트(320) 사이에서 이격되게 위치시킨다.
이 상태에서 피스톤 로드(20)의 인장행정 시 인장챔버(13)의 유체는 메인유로(312)를 통해 압축챔버(12)로 이동한다. 이때, 메인밸브(341)만 유체에 의해 상부로 밀어 올려지고, 링 디스크(357)는 메인시트(351)에 고정된 상태가 된다.
이와 동시에, 인장챔버(13)의 유체가 제3 유로(430)에 마련된 제3 볼 체크밸브(530)를 개방시키며 파일럿챔버(315)로 이동한다. 이때, 인장챔버(13)의 유체는 제3 유로(430) 및 체결부재(330)와의 사이에 형성되는 보조유로(331)를 통해 제3 유로(430)로 이동될 수 있다.
또한, 파일럿챔버(315)로 이동된 유체는 밸브시트(320)의 연결유로(321) 및 포펫챔버(314)를 통해 제4 유로(430)로 이동한다. 즉, 포펫밸브(341)가 솔레노이드(200)와 밸브시트(320) 사이에서 이격된 상태이기 때문에 유체는 플랜지부(343)의 연통홀(344)을 통과할 수 있으며, 연통홀(344)을 통과한 유체는 밸브 하우징(310)의 단턱부(313a)와 솔레노이드(200) 사이의 틈새를 거쳐 제4 유로(430)와 연결된 보조챔버(313b)로 유입된다.
최종적으로, 유체는 제4 유로(440)의 제4 볼 체크밸브(540)를 개방시키며 수평유로(441)와 수직유로(442)를 거쳐 피스톤 밸브(30)의 인장유로(33)를 통해 압축챔버(12)로 이동한다. 따라서, 인장행정 시 인장챔버(13)에서 압축챔버(12)로 흐르는 유체는 메인유로(312)와 별도로 제3 및 제4 유로(430, 440)를 통해서도 압축챔버(12)로 흐르도록 함으로써 유체가 흐르는 유로의 단면적을 증가시킬 수 있어 소프트한 감쇠력을 형성시킬 수 있다.
한편, 제1 유로(410)는 제1 볼 체크밸브(510)에 의해 폐쇄되고, 제2 유로(420)는 제2 볼 체크밸브(520)에 의해 폐쇄된다. 이때, 제1 유로(410)는 파일럿 챔버(315)와 연결된 상태이기 때문에 제3 유로(430)를 통해 파일럿챔버(315)로 유입되는 유체에 의한 압력차이로 제1 볼 체크밸브(510)에 의해 폐쇄된 상태로 유지된다. 또한, 제2 유로(420)는 제4 유로(440)와 마찬가지로 보조챔버(313b)와 연결된 상태이지만 보조유로(331)와 연결된 구조이기 때문에 압력차이로 인하여 제2 볼 체크밸브(520)에 의해 폐쇄된 상태로 유지된다.
상기와 같이 압축행정 및 인장행정 시 제1 내지 제4 체크밸브(510, 520, 530, 540)의 개폐동작에 따라 감쇠력을 제어할 수 있게 된다. 더욱이 제1 내지 제4 체크밸브(510, 520, 530, 540)는 프리로드가 제로인 상태로 마련됨으로써 최소하중에도 신속히 반응하며 유로를 개폐시킴으로써 압력제어를 통한 감쇠력 선형성을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
이어서, 도 8을 참조하여 압력제어를 통해 감쇠력을 조절하는 동작상태에 대하여 설명한다.
도 8을 참조하면, 솔레노이드(200)의 스풀(210)이 작동하여 포펫밸브(341)를 하측으로 가압한다. 즉 포펫밸브(341)는 포펫 스프링(345)을 압축하며 밸브시트(320)와 접촉하도록 위치된다. 이때 솔레노이드(200))에는 고전류(약 1.6A ~ 1.8A)가 인가되어 포펫밸브(341)가 스풀(210)과 함께 밸브시트(320) 측으로 전진되어 밀착한 상태가 유지된다.
이 상태에서 피스톤 로드(20)의 압축행정과 인장행정에 따라 유체는 메인밸브(353)를 밸브시트(320) 측으로 이동시키고, 압축챔버(12)의 유체가 메인유로(312)를 통해 인장챔버(13)로 유동되고, 인장챔버(13)의 유체가 메인유로(312)를 통해 압축챔버(12)로 유동되며 감쇠력이 발생하게 된다.
한편, 포펫밸브(341)가 밸브시트(320)와 접촉하도록 작동되는 솔레노이드(200)의 전자기력은 포펫 스프링(345)의 탄성력과 메인 스프링(355)의 탄성력의 합력과 동일하게 제어되기 때문에 감쇠력 가변 밸브 조립체(1)의 압력은 상대적으로 높은 상태로 유지될 수 있다. 또한, 솔레노이드(200)에 인가되는 전류가 높아질수록 포펫밸브(341)가 밸브시트(320) 측으로 전진하며 포펫밸브(341)와 밸브시트(320)가 밀착되는 힘이 강해지고 감쇠력 가변 밸브 조립체(1) 내부의 압력이 상승한다. 즉, 유체가 메인밸브(353)를 상승시켜야 하는 하중이 증가함에 따라 상대적으로 높은 감쇠력을 구현할 수 있게 된다.
마지막으로, 도 9를 참조하여 감쇠력 가변 밸브 조리체의 솔레노이드 페일(fail) 시 작동에 대하여 설명한다.
도 9를 참조하면, 솔레노이드(200)가 페일 시 즉, 솔레노이드(200)에 전류가 인가되지 않아 포펫밸브(341)가 포펫 스프링(345)에 의해 솔레노이드(200) 측으로 탄성 지지되어 솔레노이드(200)와 밀착된 상태로 유지된다. 이때, 포펫밸브(341)는 스토퍼(346)에 의해 솔레노이드(200)와 이격된 상태로 유지된다. 이에 스토퍼(346)에 마련된 슬릿(미도시)을 통해 포펫챔버(314)와 제2 유로(420) 및 제4 유로(440)가 연결된 상태로 마련되게 된다. 즉, 피스톤 로드(20)의 압축행정과 인장행정 시 대부분의 유체는 메인유로(312)를 통해 유동되고, 나머지 일부의 유체는 도 6 및 도 7에서 설명된 바와 같이, 압축행정과 인장행정에 따라 제2 유로(420)의 제2 볼 체크밸브(520) 또는 제4 유로(440)의 제4 볼 체크밸브(440)를 개방시키며 인장챔버(13) 또는 압축챔버(12)로 유동하게 된다.
결과적으로, 본 발명의 일 측면에 따른 감쇠력 가변 밸브 조립체(1)는 포펫밸브(341)의 개방을 통해 보조적인 유체의 이동이 가능하도록 하여 유로의 단면적을 증가시킴으로써 소프트한 감쇠력을 형성할 수 있게 된다. 또한, 솔레노이드(200)의 작동에 따라 감쇠력 가변 밸브 조립체(1)의 내부 압력을 조절하여 하드한 감쇠력과 소프트한 감쇠력을 선택적으로 구현함으로써 전류별 감쇠력 선형성을 확보할 수 있다. 아울러, 솔레노이드(200)의 단락(fail) 시 감쇠력 가변 밸브 조립체(1)의 내부 압력을 소프트한 감쇠력 보다 높고, 하드한 감쇠력 보다 낮은 상태로 제공할 수 있게 된다.
특히, 감쇠력 가변 밸브 조립체(1)에 마련되는 복수의 볼 체크밸브(510, 520, 530, 540)가 프리로드가 제로인 상태로 마련되어 최소하중에도 신속히 반응함으로써, 행정 변화가 빈번하게 발생하는 노면에서 승차감이 향상될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1 : 감쇠력 가변 밸브 조립체
100 : 하우징
200 : 솔레노이드
300 : 압력제어부
310 : 밸브 하우징
320 : 밸브시트
330 : 체결부재
340 : 포펫밸브부
350 : 메인밸브부
410 ~ 440 : 제1 내지 제4 유로
510 ~ 540 : 제1 내지 제4 볼 체크밸브

Claims (21)

  1. 유체가 충전된 실린더와, 상기 실린더 내부를 압축챔버와 인장챔버로 구분하며 피스톤 로드와 함께 압축 및 인장 행정을 하는 피스톤 밸브를 구비하는 쇽업소버에 설치되는 감쇠력 가변 밸브 조립체에 있어서,
    상단에 피스톤 로드가 결합되고 하단에 피스톤 밸브가 결합되어 상기 실린더 내에서 상기 피스톤 밸브와 함께 이동하도록 마련되는 하우징;
    상기 하우징 내에 설치되어 자기력에 의해 작동하는 스풀을 갖춘 솔레노이드; 및
    상기 하우징 내에서 상기 솔레노이드와 피스톤 밸브 사이에 배치되고, 압축 및 인장행정 시 유체가 이동되는 메인유로가 형성되며, 상기 솔레노이드의 작동에 따라 감쇠력을 조정하는 압력제어부;를 포함하고,
    상기 압력제어부는 압축행정 시 상기 메인유로와 별도로 유체의 흐름을 허용하는 제1 및 제2 볼 체크밸브와, 인장행정시 상기 메인유로와 별도로 유체의 흐름을 허용하는 제3 및 제4 볼 체크밸브를 구비하고,
    상기 제1 내지 제4 볼 체크밸브는 작동 시 프리로드가 제로인 상태로 마련되고,
    상기 압력제어부는,
    길이 방향으로 중공부가 형성되고, 상기 피스톤 밸브를 통해 상기 압축챔버와 인장챔버를 연결하는 메인유로가 마련된 밸브 하우징;
    상기 중공부를 포펫챔버와 파일럿챔버로 구획하며, 상기 포펫챔버와 상기 파일럿챔버를 연통시키는 연결유로가 형성된 밸브시트;
    상기 포펫챔버에 마련되어 상기 솔레노이드의 작동에 따라 상기 연결유로를 통과하는 유량을 조절하는 포펫밸브부; 및
    상기 파일럿챔버에 승강가능하게 설치되어 상기 압축챔버와 상기 인장챔버의 유체를 상호 이동시키는 메인밸브부;를 포함하는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압력제어부에는,
    상기 피스톤 밸브와 상기 파일럿챔버를 연결하는 제1 유로와,
    상기 포펫챔버와 상기 인장챔버를 연결하는 제2 유로와,
    상기 인장챔버와 상기 파일럿 챔버를 연결하는 제3 유로와,
    상기 포펫챔버와 상기 피스톤 밸브를 연결하는 제4 유로를 포함하는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 유로는 상기 메인 밸브부에 마련되고,
    상기 제2 유로 내지 제4 유로는 상기 밸브 하우징의 측면을 관통하여 상기 중공부와 연통하도록 마련되는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 유로에는 제1 볼 체크밸브가 마련되고, 제2 유로에는 제2 볼 체크밸브가 마련되고, 제3 유로에는 제3 볼 체크밸브가 마련되고, 제4 유로에는 제4 볼 체크밸브가 마련되며,
    상기 제1 및 제2 볼 체크밸브는 압축행정 시 개방되고, 인장행정 시 폐쇄되어 상기 제1 및 제2 유로를 개폐시키고,
    상기 제3 및 제4 볼 체크밸브는 인장행정 시 개방되고, 압축행정 시 폐쇄되어 상기 제3 및 제4 유로를 개폐시키는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 및 제4 볼 체크밸브는 상기 제2 유로와 상기 제4 유로에 서로 대칭되게 마련되는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제4 유로는 상기 밸브 하우징의 측면을 관통하여 상기 포펫챔버와 연결되는 수평유로와, 상기 수평유로와 연결되어 상기 피스톤 밸브와 연결되는 수직유로를 구비하는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 밸브 하우징의 상부에 상기 솔레노이드와 함께 하나의 조립체로 구성되도록 상기 밸브 하우징과 결합되어 상기 밸브 하우징을 상기 하우징 내에 장착시키는 체결부재를 더 구비하는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 유로 및 제3 유로는 상기 밸브 하우징의 동일 측면에서 서로 일정 간격 이격되게 형성되고,
    상기 체결부재 또는 상기 밸브 하우징에는 상기 제2 및 제3 유로와 상기 인장챔버를 연결하는 보조유로가 마련되는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 제1 유로에 마련되는 상기 제1 볼 체크밸브를 지지하도록 상기 메인밸브부에 설치되는 지지플레이트를 더 구비하고,
    상기 지지플레이트에는 상기 제1 볼 체크밸브가 개방시 볼의 이탈을 방지하며 상기 제1 유로를 통해 유체가 상기 파일럿챔버로 흐르도록 장공이 형성되는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 메인밸브부는,
    상기 밸브 하우징에 고정되며 중심이 관통된 메인시트;
    상기 파일럿챔버 내에서 승강 가능하게 설치되며, 상기 피스톤 밸브와 상기 파일럿챔버가 연통되도록 제1 유로가 상하로 관통 형성되는 메인밸브;
    상기 파일럿챔버 내에 설치되어 상기 메인밸브를 상기 메인시트 측으로 탄성 지지하는 메인 스프링; 및
    상기 메인밸브와 상기 메인시트 사이에 개재되며, 중심에 유체가 통과하도록 유로홀이 형성되는 링 디스크;를 포함하는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 메인밸브는 압축행정 시 상기 링 디스크와 함께 승강되고, 인장행정 시 메인밸브만 승강되도록 마련되는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 링 디스크는 상기 메인유로가 형성된 위치와 대응되는 위치에 배치되도록 마련되는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  14. 제3항에 있어서,
    상기 포펫밸브부는,
    상기 스풀과 연결되어 상기 스풀의 작동에 따라 진퇴하며 선택적으로 상기 밸브시트와 접촉되는 포펫 몸체부와, 상기 포펫 몸체부로부터 반경 방향으로 연장 형성되어 상기 밸브하우징의 중공부 내주면과 밀착되는 플랜지부를 구비하는 포펫밸브; 및
    상기 포펫챔버 내에 설치되어 상기 포펫밸브를 상방으로 탄성 지지하는 포펫 스프링;을 구비하는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 포펫밸브는,
    상기 솔레노이드를 향하도록 돌출 형성되는 적어도 하나 이상의 스토퍼를 포함하는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 플랜지부에는 상기 플랜지부를 상하로 관통하여 상기 포펫챔버와 상기 제2 및 제4 유로를 연통시키는 적어도 하나 이상의 연통홀이 마련되는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 솔레노이드에 저전류 인가 시 상기 포펫밸브는 압축행정 또는 인장행정에 따라 상기 연통홀을 상기 제2 유로 또는 제3 유로와 연통시키며, 상기 포펫 몸체부와 밸브시트가 일정 거리만큼 이격된 상태를 유지하도록 작동되는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 솔레노이드에 고전류 인가 시 상기 포펫밸브는 상기 포펫 몸체부가 상기 밸브시트에 접촉된 상태를 유지하도록 작동되는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  19. 제3항에 있어서,
    상기 포펫밸브부가 상기 포펫챔버와 상기 제2 및 제4 유로를 폐쇄하는 경우 상기 제1 내지 제4 볼 체크밸브는 폐쇄된 상태로 유지되어 상기 메인유로를 통해서만 유체가 이동되도록 하는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  20. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 하우징의 상단에는 상기 포펫밸브의 작동에 따라 밀폐되거나 상기 포펫챔버와 연통되는 보조챔버가 마련되도록 단차지게 형성되는 단턱부가 마련되는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 단턱부는 상기 밸브 하우징과 마주하는 상기 솔레노이드와 일정 간격 이격되도록 마련되는 감쇠력 가변 밸브 조립체.
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