KR19980070478A

KR19980070478A - 서스펜션 장치

Info

Publication number: KR19980070478A
Application number: KR1019980000709A
Authority: KR
Inventors: 마사무라타쯔야
Original assignee: 호소미키요시; 가야바고교가부시키가이샤
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 1998-10-26
Also published as: EP0855296A2; EP0855296B1; JP3651725B2; ES2165658T3; DE69802569D1; US6024366A; KR100311864B1; EP0855296A3; JPH10203129A; DE69802569T2

Abstract

주행 중인 차량의 상하 운동 및 롤링에 대하여 차체자세(車體姿勢) 제어를 가능하게 하는 것은 물론 비용을 저렴하게 하는 것을 목적으로 한다.

차량의 좌우에 배치되어 상단측이 차체측에 연결됨과 동시에 하단측이 차축측에 연결된 한 쌍의 유압완충기(油壓緩衝機)(1)의 각 피스톤측 유실(油室)(a)과 서로 통하는 조압(調壓) 실린더(2)가 실린더체(體)(24) 내에 접동(摺動)할 수 있도록 수용되고 이 실린더체(24) 내에 전면측실(前面側室)(h)과 배면측실(背面側室)(i)을 나누어 형성하는 자유 피스톤(26)을 가짐과 동시에, 자유 피스톤(26)이 이 자유 피스톤(26)을 실린더부재(部材)로 하여 접동할 수 있도록 수용되어 자유 피스톤(26)의 내주측(內周側)에 폐쇄된 용실(容室)(j)과 전면측실(h)에 통하는 개방된 용실(k)을 나누어 형성하는 격벽부재(隔壁部材)(27)를 가지며, 격벽부재(27)가 폐쇄된 용실(j)과 개방된 용실(k)을 서로 통할 수 있도록 하는 감쇠 밸브(4)를 가짐과 동시에 기단(基端)이 실린더체(24)에 탄성지지된 로드체(29)의 선단(先端)에 이어 설치되고, 전면측실(h)이 한쪽 유압완충기(1)의 피스톤측 유실(a)과 통하게 연결됨과 동시에, 폐쇄된 용실(j)이 로드체(29)의 축심부(軸芯部)에 뚫린 투공(透孔)(29b)을 통해 다른 쪽 유압완충기(1)의 피스톤측 유실(a)로 통하도록 연결된다.

Description

서스펜션 장치

이 발명은 서스펜션 장치에 관한 것으로서 특히 주행 중인 차량의 차체 진동을 억제할 수 있도록 설치되는 서스펜션 장치의 개량에 관한 것이다.

최근의 서스펜션 장치는 감쇠(減衰) 작용에 의해 차축에 대해 차체를 지지하는 것 뿐 아니라 주행 중인 차량의 차체 진동을 억제할 수 있게 설정되도록 제안되고 있는 것이 많다.

예를 들면 일본국특개평 8-132846호 공보에서는 도 8에 나타낸 것과 같이 차량의 좌우에 배치된 한 쌍의 유압완충기(1, 1)에서 피스톤측 유실(油室)(a)이 조압(調壓) 실린더(2)를 통해 서로 통하는 구성으로 되어 있어 좌우의 각 유압완충기(1)가 동상(同相) 또는 역상(逆相)으로 신축(伸縮)하는 경우 각 유압완충기(1)에서의 감쇠 작용 및 조압 실린더에 의한 감쇠 작용 또는 가스 스프링 효과에 의해 주행 중인 차량의 상하 운동이나 롤링(rolling)에 대해 차체 진동을 억제하고 있다.

간단히 말해, 예를 들면 유압완충기는 차량의 차체측에 연결된 실린더(11) 내에서 피스톤측 유실(油室)(a)과 로드(rod)측 유실(b)을 나누어 형성하는 피스톤(12)을 접동(摺動) 가능하도록 수용하고 있으며, 이 피스톤(12)에는 차량의 차축측에 기단(基端)이 연결되고 선단(先端)측이 실린더(11) 내로 출입할 수 있도록 삽통(揷通)된 피스톤 로드(13)의 선단이 연결되어 있다.

그리고 실린더(11) 내의 피스톤측 유실(a)은, 피스톤(12)에 설치된 감쇠 밸브(14)를 통해 로드측 유실(b)과 통함과 동시에 외부에 배치된 유로(油路)(15)를 통해 조압 실린더(2) 내로 통하여 있다.

또, 도시되지는 않았으나, 이 종류의 유압완충기(1)는 통상 현가(懸架) 스프링에 의해 피스톤 로드(13)가 실린더(11) 내로부터 돌출하는 경향으로, 즉 신장(伸長) 방향으로 힘을 받는다.

한편 조압 실린더(2)는 단부(段付)구조로 형성된 2단 실린더로 된 실린더체(21) 내에 역시 단부구조로 형성된 2단 피스톤으로 된 자유 피스톤(free piston)(22)을 접동할 수 있도록 수용하고 있는 동시에, 외부의 각 유로(15, 15)로 각각 통하도록 나뉘어 형성되고 감쇠 밸브(23)를 통해 연통(連通) 가능하게 된 전실(前室)(c, d)을 가진다.

또, 이 조압 실린더(2)는 실린더체(21)의 소경부(小徑部)(21a) 내에 자유 피스톤(22)의 소경부(22a)에 의해 형성되는 소경유실(小徑油室)(e)을 가지고, 실린더체(21)의 대경부(21b) 내에 자유 피스톤(22)의 대경부(22b)에 의해 나뉘어 형성된 대경유실(大徑油室)(f)을 가지고 있으며, 소경유실(e)을 전실(c)로 연통 가능하게 함과 동시에 대경유실(f)을 전실(d)과 통할 수 있게 하고 있다.

그리고 이 조압 실린더(2)는, 자유 피스톤(22)의 대경부(22b)에 의해 실린더체(21)의 대경부(21b) 내에 나뉘어 형성되는 자유 피스톤(22)의 뒤쪽을 소정 가스압의 가스실(g)로 설정하고 있다.

덧붙여 자유 피스톤(22)에서 소경유실(e)에서의 압력을 받는 면적은 대경유실(f)에서의 압력을 받는 면적과 같게 되도록 설정된다.

그러므로 이 종래 예의 서스펜션 장치는 좌우의 유압완충기(1, 1)가 차체의 상하 운동에 의해 동상(同相)으로, 예를 들어, 압축될 때 각 피스톤측 유실(a)의 작동유(作動油)가 각 감쇠 밸브(14)를 통해 각 로드측 유실(b)로 유입함과 동시에 피스톤 로드(13)의 침입체적 만큼에 상당하는 작동유가 각 피스톤측 유실(a)로부터 각 유로(15)를 통해 조압 실린더(2)의 전실(前室)(c, d)로 선택적으로 유입된다.

그리고 조압 실린더에서는 전실(c)로부터의 작동유가 소경유실(e)로 유입되는 동시에 유실(d)로부터의 작동유가 전실(f)에 유입하여 자유 피스톤(22)이 뒤쪽의 가스실(g)에서의 가스압에 대항하여 후퇴하게 된다.

그 결과 각 유압완충기(1)에서 동상으로 되는 압축 행정 시에는 각 유압완충기(1)에서의 감쇠 밸브(14)에 의한 압측(壓側) 감쇠 작용과 조압 실린더(2)에 의한 가스 스프링 효과가 나타나게 된다.

또 위와 반대로, 각 유압완충기(1)에 있어서 동상의 신장(伸長) 행정 시에는 로드측 유실(b)로부터의 작동유가 감쇠 밸브(14)를 통하여 피스톤측 유실(a)로 유출됨과 동시에 피스톤 로드(13)의 퇴출(退出)체적에 해당되는 부족 분의 작동유가 조압 실린더로부터 피스톤측 유실(a)로 보충된다.

그 결과 각 유압완충기(1, 1)가 동상으로 되는 신장 행정 시에는 각 유압완충기(1)에서의 감쇠 밸브(14)에 의한 신측(伸側)의 감쇠 작용만이 나타난다.

한편 좌우의 유압완충기(1, 1)가 차체의 롤링에 따라 역상(逆相)으로 신축하는 경우, 예를 들면, 도면의 왼쪽 유압완충기가 압축됨과 동시에 도면의 오른쪽 유압완충기가 신장되는 경우에는 아래와 같이 된다.

즉, 왼쪽 유압완충기(1)에서는 피스톤 로드(13)의 침입체적 상당량의 작동유가 피스톤측 유실(a)로부터의 유로(15)를 통해 조압 실린더(2)의 전실(c)쪽으로 유출됨과 동시에, 오른쪽 유압완충기(1)에서는 피스톤 로드(13)의 퇴출체적만큼에 상당하는 작동유가 조압 실린더(2)의 전실(d)에서 피스톤측 유실(a)로 유입된다.

이 경우 왼쪽 유압완충기(1)에서는 작동유가 피스톤측 유실(a)로부터 감쇠 밸브를 통해 로드측 유실(b)로 유입되고, 오른쪽 유압완충기(1)에서는 작동유가 로드측 유실(b)로부터 감쇠 밸브(14)를 통해 피스톤측 유실(a)로 유출되어 각 감쇠 밸브(14)에 의한 소정의 압측 또는 신측의 감쇠 작용이 나타난다.

또, 이 경우 조압 실린더(2)에서 자유 피스톤(22)의 소경유실(e)에 있어서 압력을 받는 면적과 대경유실(f)에 있어서 압력을 받는 면적이 같도록 설정되기 때문에 자유 피스톤(22)이 작동하지 않게 되어 가스 스프링 효과가 나타나지 않으나 작동유가 전실(c)로부터 감쇠 밸브(23)를 통해 유입하게 되어 이 감쇠 밸브(23)에 의한 소정의 감쇠 작용이 발생된다.

그 결과, 이 각 유압완충기(1)에서의 역상으로 되는 신축행정 시에는 각 유압완충기(1)에서의 감쇠 밸브(14)와 조압 실린더(2)에서의 감쇠 밸브(23)에 의한 소정의 감쇠 작용이 나타나게 된다.

그러나 상기 종래 예에서는 서스펜션 장치의 비용 절감을 기대할 수 없어 대중차에 장착하기 곤란하므로 범용성 향상을 기대할 수 없는 문제가 있다.

또 상기 제안에서는 조압 실린더(2)는 단부구조로 형성된 2단 실린더로 이루어지는 실린더본체(21) 내에 같은 단부구조로 형성된 2단 피스톤으로 이루어지는 자유 피스톤(22)을 접동 가능하게 수용하고 있다.

이 때문에 자유 피스톤의 대경부(22b)에서 가스실(g)과의 사이에 밀봉성을 확보하는 것은 물론 실린더체(21)에 대한 소경부(21a) 및 대경부(21b)의 접동성을 보장할 필요가 있다. 따라서 자유 피스톤(22)의 실린더체(21) 내에서의 백래쉬(backlash)와 이 백래쉬에 의해 발생하는 갤링(galling) 현상을 방지하지 않으면 안되며 자유 피스톤(22)과 실린더체(21)는 반드시 극히 높은 정밀도로 가공되어야 한다.

그 결과 자유 피스톤(22) 및 실린더체(21)의 가공에 시간과 노력이 들어 생산성이 저하됨은 물론 서스펜션 장치 전체의 비용 절감을 기대할 수 없고, 고급차는 차치하고 대중차에 장착하기 곤란하므로 범용성 향상을 기대할 수 없다.

이 발명은 위와 같은 사정을 감안하여 창안되었고 그 목적은 주행 중인 차량의 상하 운동 및 롤링에 대한 차체 진동을 억제할 수 있도록 함은 물론이고 비용 절감이 가능하도록 해서 범용성 향상을 기대할 수 있게 하여 대중차를 포함한 차량에 장착할 수 있는 서스펜션 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 이 발명에 의한 서스펜션 장치의 구성을 기본적으로는 차량의 좌우에 배치되어 상단측이 차체측에 연결되고 하단측이 차축측에 연결된 한 쌍의 유압완충기와, 이 한 쌍의 유압완충기의 각 피스톤측 유실과 서로 통하는 조압 실린더를 가지는 서스펜션 장치에서, 조압 실린더가 실린더체 내에 접동할 수 있게 수용되고 이 실린더체 내의 전면측실과 배면측실을 나누어 형성하는 자유 피스톤을 가짐과 동시에, 자유 피스톤이 이 자유 피스톤을 실린더부재로 하여 접동할 수 있게 수용되고 이 자유 피스톤의 내주측에 폐쇄된 용실(容室)과 전면측실에 서로 통하는 개방된 용실을 나누어 형성하는 격벽부재를 가지며, 격벽부재가 폐쇄된 용실과 개방된 용실을 서로 통할 수 있게 하는 감쇠 밸브를 가짐과 동시에 기단이 실린더체에 탄성지지된 로드체의 선단에 이어 설치되고, 전면측실이 한쪽 유압완충기의 피스톤측 유실과 서로 통함과 동시에 폐쇄된 용실이 로드체의 축심부(軸芯部)에 뚫린 투공(透孔)을 통하여 다른 쪽 유압완충기의 피스톤측 유실로 통하게 한다.

보다 구체적으로는, 자유 피스톤이 센터링 스프링(centering spring)의 설치 하에서 실린더체 내에 접동할 수 있게 수용되어 있거나, 자유 피스톤의 외주(外周)에 실린더체 내주(內周)에 접접(摺接)하는 실링부재가 개재되며 배면측실이 가스실로 설정되어 있고, 더욱이 실린더체의 외주측에 외통(外筒)이 배치된 용실이 형성되어 있음과 동시에 용실 내에 가스실과 유실을 나누어 형성하는 다이아프램이 설치되어 있고 유실이 배면측실과 서로 통하게 된다.

이때, 배면측실을 가스실에 설정하는 경우의 전면측실이나 다이아프램으로 형성된 유실과 통하는 배면측실이, 외부에 설치된 유압급배원과 연결된 경우에는 유압급배원의 작동으로 이 서스펜션 장치에 의한 차량의 차고(車高) 조정이 가능하게 된다.

또, 보다 구체적으로는 조압 실린더에서의 배면측실이 유실로 설정됨과 동시에 외부에 있는 어큐뮬레이터(accumulator) 및 유압급배원에 연통되어 이루어지도록 하고, 이때 자유 피스톤의 외주에 실린더체의 내주에 접접(摺接)하는 실링부재가 개재되어 이루어지도록 함으로써, 차고(車高) 조정을 하기 위한 유압급배원으로서 파워 스티어링 기구에서의 유압급배원 등의 다른 유압급배원의 이용을 가능하게 하고, 전용 유압급배원의 설치를 생략할 수 있다.

도 1은 이 발명의 한 실시형태에 의한 서스펜션 장치를 나타내는 개략도,

도 2는 조압(調壓) 실린더의 위쪽과 아래쪽 단면의 면적 관계를 나타내는 설명도,

도 3은 다른 실시형태에 의한 조압 실린더를 나타내는 종단면도,

도 4는 회로도로 나타낸 유압급배원(油壓給排源)을 접속한 상태의 조압 실린더의 실시형태를 나타내는 종단면도,

도 5는 어큐뮬레이터(accumulator) 및 유압급배원을 접속시킨 상태의 조압 실린더의 다른 실시형태를 나타내는 종단면도,

도 6은 이 발명에 의한 서스펜션 장치를 차량에 배치한 상태의 일실시형태를 나타내는 개략도,

도 7은 이 발명에 의한 서스펜션 장치를 차량에 배치한 상태의 다른 실시형태를 나타내는 개략도,

도 8은 종래의 서스펜션 장치를 나타내는 개략도.

도면 부호의 설명

1... 유압완충기(油壓緩衝機), 2...조압(調壓) 실린더,

4...감쇠 밸브(減衰 valve), 5...유압급배원(油壓給排源),

11...실린더, 12...피스톤,

13...피스톤 로드(piston rod), 14...감쇠 밸브(減衰 valve),

15...유로(油路), 21...실린더체(體),

21a...실린더체(22)의 소경부(小徑部),

21b...실린더체(21)의 대경부(小徑部),

22...자유 피스톤(free piston),

22a...자유 피스톤(22)의 소경부(小徑部),

22b...자유 피스톤(22)의 대경부(大徑部),

23...감쇠 밸브(減衰 valve), 24...실린더체(體),

24a...연통공(連通孔), 24b...연통공(連通孔),

24c...연통공(連通孔), 25...스프링,

26...자유 피스톤(free piston), 26a...실링부재(sealing部材),

27...격벽부재(隔壁部材), 27a...포트(port),

27b...포트(port), 28...헤드캡(head cap)부재,

28a...연통공(連通孔), 28b...실링부재(sealing部材),

29...로드체(rod體), 29a...실링부재(sealing部材),

29b...투공(透孔), 30...탄성부재(彈性部材),

31...백업 플레이트(back-up plates),

32...너트(nut), 33...바닥부재(bottom部材),

33a...연통공(連通孔), 34...외통(外筒),

35...다이아프램(diaphragm),

41,42..환상 리프 밸브(annular leaf valve),

51...탱크, 52...필터,

53...펌프, 54...체크 밸브(check valve),

55...온오프 밸브(on/off valve),

A...어큐뮬레이터(accumulator), S... 현가(懸架) 스프링,

a...피스톤측 유실(油室), b...로드(rod)측 유실(油室),

c, d...전실(前室), e...소경유실(小徑油室),

f...대경유실(大徑油室), g...가스실,

h...전면측실(前面側室), i...배면측실(背面側室),

j, k...용실(容室), m...가스실,

n...유실(油室),

이하 도시한 실시형태에 기초하여 이 발명을 상세히 설명하지만, 도 1에 나타낸 것 같이 이 발명의 한 실시형태에 의한 서스펜션 장치에서도, 종래부터 제안되고 있는 이 종류의 서스펜션 장치와 같이, 차량의 좌우에 배치되며 상단측이 차체측에 연결된 동시에 하단측이 차축측에 연결된 한 쌍의 유압완충기(1, 1)와, 각 유압완충기(1)의 피스톤측 유실(a)과 통하는 조압 실린더(2)를 가진다.

그러므로 이하의 각 실시형태에서 그 구성이 종래의 제안과 같은 경우에는 필요한 경우 외에는 도면에 동일한 부호를 붙이며 상세한 설명은 생략하고 이 발명의 특징을 중심으로 설명한다

즉 이 발명에 의한 서스펜션 장치는 유압 완충기(1)에 관해서는 어찌 되었거나 조압 실린더(2)의 구성에 특징이 있다.

또 도시한 실시형태에서는 유압 완충기(1)에 현가 스프링(S)이 장착되고 피스톤 로드(13)가 실린더에 대해 돌출하는 경향, 즉 신장 방향으로 힘을 받게 되도록 하고 있지만, 현가 스프링(S)은 유압 완충기(1)와 병렬로, 이른바 별치(別置)되어도 좋다.

또 유압완충기(1)의 피스톤측 유실(a)은 실린더(11)를 관통하여 유로(15)로 통하도록 하였지만, 그 대신에 도면에는 없으나 피스톤(12) 및 피스톤 로드(13)의 축심부(軸芯部)에 뚫린 투공(透孔)을 통하여 유로(15)로 통하도록 구성하여도 좋다.

이 실시형태에 의한 조압 실린더(2)는 단통상(單筒狀)으로 된 실린더체(24) 내에 센터링 스프링(centering spring), 즉 도시한 실시예에서는 한 쌍의 스프링(25, 25)으로 구성된 센터링 스프링의 설치 하에 접동 가능하도록 수용되어 실린더체(24) 내에 전면측실(h)과 배면측실(i)을 나누어 형성하는 자유 피스톤(26)을 가지고 있다.

그리고 자유 피스톤(26)은 이 실시형태에서는 외주(外周)에, 그 외주가 실린더체(24)의 내주(內周)에 접접하는 실링부재(sealing部材)(26a)를 가지고 있고, 전면측실(h)을 유실로 하는 한편 배면측실(i)을 가스실로 설정하며, 조압 실린더(2)에 어큐뮬레이터(A, 도 5 참조)가 설치되어 있다.

덧붙여서, 센터링 스프링에 대해서는, 자유 피스톤(26)의 외주에 실링부재(26a)를 설치한 경우에는 자유 피스톤(26)의 중립유지가 가능하므로 이 센터링 스프링을 설치하지 않아도 된다.

반면 이 자유 피스톤(26)은, 종래예의 경우와는 달리, 기본적으로는 통상의 자유 피스톤 모양으로 되어 있으나 이 실시형태에서는 이 자유 피스톤(26)을 실린더부재로 하도록 하여, 이 자유 피스톤(26)의 내주측에 접동 가능하도록 수용되며, 이 자유 피스톤(26)의 내주측에 폐쇄된 용실(j)을 전면측실(h)로 통하는 개방된 용실(k)과 나누어 형성하는 격벽부재(27)를 가진다.

그리고 격벽부재(27)는 폐쇄된 용실(j)과 개방된 용실(k)이 연통 가능하게 하는 감쇠 밸브(4)가 있는 동시에 도면에서 상단(上端)으로 나타난 기단(基端)이 탄성지지(彈性支持)된 로드체(29)의 선단(先端)이 실린더체(24), 즉 실린더체(24)의 상단을 폐색(閉塞)한 헤드캡부재(head cap部材)(28)에 이어져 있다.

그러므로 용실(k)로부터 작용유가 감쇠 밸브(4)를 통하여 용실(j)에, 또 용실(j)에서 작용유가 감쇠 밸브(4)를 통하여 용실(k)에 유입되는 경우에 각각 소정의, 예를 들면, 같은 특성의 감쇠 작용을 하게 된다.

덧붙여 감쇠 밸브(4)는 작동유가 감쇠 밸브(4)를 통해 용실(j, k) 사이에서 왕복할 때 소정의 감쇠작용을 하는 것으로 되어 있으면 그 구조를 자유롭게 설정해도 좋다. 예를 들어 후술하는 도 4 및 도 5의 실시형태에 나타난 것 같이 용실(j, k)이 서로 통할 수 있도록 격벽부재(27)에 뚫린 포트(27a)의 용실(j)측 개구단을 개폐가 가능하게 폐색(閉塞)하는 환상 리프 밸브(annular leaf valve)(41)와 용실(j, k)이 서로 통할 수 있도록 격벽부재(27)에 뚫린 포트(27b)의 용실(k)측 개구단을 개폐가 가능하게 하는 환상 리프 밸브(42)를 갖도록 하여도 좋다.

다음에 격벽부재(27)가 선단(先端)에 연결된 로드체(29)의 기단(基端)은 말하자면 고정측인 실린더체(24)의 상단을 폐색하는 헤드캡부재(28)에 대하여 탄성지지되는데, 이 탄성지지 구조는 헤드캡부재(28)의 중앙부를 도면의 상하 양방향으로부터 끼워서 설치된 고무 등으로 된 한 쌍의 탄성부재(彈性部材)(30, 30)와 이 탄성부재(30) 뒤쪽에 인접하여 설치된 한 쌍의 백업 플레이트(back-up plates)(31, 31)를 가진다.

그리고 이 탄성부재(30)와 백업 플레이트(31)에 의한 헤드캡부재(28)의 중앙부 지지 상태를 로드체(29)의 기단에 조여진 너트(32)로 유지한다.

이 경우 너트(32)는 로드체(29)의 헤드캡부(28)에 대하여 도면의 상하 방향인 축선(軸線) 방향의 소위 백래쉬 발생을 억제하는 토크(torque)를 가지고 나사 형태로 장착됨은 물론이지만, 반면에 로드체(29)의 기단을 중심으로 하여 선단의 요동을 허용할 수 있는 토크(torque)를 가지고 나사 형태로 장착되어 있다.

또 헤드캡부재(28) 중앙부에 뚫린(부호로 표시되지 않음) 삽통공(揷通孔)을 관통하는 로드체(29) 기단의 외주에는 그 외주가 삽통공의 내주에 밀접(密接)하는 실링부재(29a)가 설치되어 압력 누출(pressure slipout)이 방지되도록 되어 있다.

그러므로 자유 피스톤(26)을 실린더부재로 하여 이 자유 피스톤(26)의 내주측에 접동할 수 있게 수용된 격벽부재(27)가 로드체(29)의 선단에 이어지게 구성된 경우, 이 로드체(29)의 기단이 말하자면 고정측에 탄성지지되는 구조하에서 유지되어 있게 함으로써 격벽부재(27)로 하여금 자유 피스톤(26)에 대해 탄성을 갖게 할 수 있어 자유 피스톤(26) 내주에 격벽부재(27)에 의한 갤링(galling) 현상을 방지할 수 있다.

그리고 도시된 실시형태에는 자유 피스톤(26)의 외주에 실링부재(26a)가 설치된 상태에서 실린더체(24) 내에 접동 가능하게 수용되어 있으므로, 이 자유 피스톤(26)의 지름이 작을 경우 실린더체(24)와의 사이에 미소한 간극이 생긴다. 따라서 자유 피스톤(26)과 실린더체(24) 사이에도 말하자면 탄성 상태를 구현할 수 있고 자유 피스톤(26)에 의해 실린더체(24) 내주에 갤링(galling) 현상이 생기는 것을 방지할 수 있다.

또 자유 피스톤(26)은 한 쌍의 스프링(25, 25)으로 이루어진 센터링 스프링의 존재 하에 실린더체(24) 내에 접동 가능하도록 수용되어 있으므로 실린더체(24)와의 사이에 미소한 간극이 있는 상태 즉 완전한 접접(摺接) 상태로 유지되지 않아도 일정한 중립위치로 복귀할 수 있다.

이 실시형태에서 자유 피스톤(26)과 격벽부재(27) 사이에 있어서 압력을 받는 면적의 관계는 실링부재(26a)의 설치를 생략한 도 2에 나타난 바와 같이 지름 D로 설치된 격벽부재(27)에 있어서 압력을 받는 면적(A1)이(부호로 표시되지 않음) 전면측실(h)(도 1 참조)과 마주한 폭 W로 설정된 환상부(環狀部)에 있어서 압력을 받는 면적(A2)과(부호로 표시되지 않음) 같도록 설정되어 있다.

그러므로 이 자유 피스톤(26)의 내주에 격벽부재(27)에 의해 나뉘어 형성된 폐쇄된 용실(j), 개방된 유실(k)로 통하는 전면측실(h) 및 배면측실(i)의 사이에서 용실(j)의 압력을 Pj로 하고, 전면측실(h)의 압력을 Ph로 하고, 배면측실(i)의 압력을 Pi로 하여 Pj·A1 + Ph·A2 = Pi(A1 + A2)의 식이 성립하는 경우에 압력이 균형을 이루어 자유 피스톤(26)이 실린더체(24) 내에서 접동하지 않게 된다.

도 1에 나타난 실시형태의 경우, 개방된 유실(k)로 통하는 전면측실(h)은 헤드캡부재(28)에 뚫린 연통공(28a)을 통해 유로(15)로 통하도록 되어, 한쪽 유압완충기(1)의 피스톤측 유실(a)과 통하여 있다.

또, 폐쇄된 용실(j)은 로드체(29)의 축심부에 뚫린 투공(透孔)(29b)을 통해 유로(15)로 이어져 다른 쪽 유압완충기(1)의 피스톤측 유실(a)로 통하여 있다.

또, 실린더체(24)의 상단은 외주에 실링부재(28b)를 끼워 설치한 헤드캡부재(28)가 설치된 상태에서의 실린더체(24)의 상단의 코킹(caulking) 가공에 의해 액밀(液密)한 상태로 폐색(閉塞)되어 있다.

그리고 실린더체(24)의 하단은 바닥부재(33)가 용접(도면에 M으로 표시)되는 것에 의해 기밀(氣密)구조로 폐색되어 있다.

그러므로 이상과 같이 형성된 이 실시형태의 서스펜션 장치에서는 예를 들어 좌우의 유압완충기(1, 1)가 차체의 상하 움직임에 의해 동상(同相)으로, 예를 들면, 압축되는 경우 각 피스톤측 유실(a)의 작동유가 각 감쇠 밸브(14)를 통해 각 로드측 유실(b)로 유입된다.

한편 피스톤 로드(13)의 침입체적 상당량의 작동유가 각 피스톤측 유실(a)로부터 각 유로(15)를 통하여 조압 실린더(2)의 폐쇄된 용실(j)이나 전면측실(h)에 선택적으로 유입하게 된다.

즉, 도면 왼쪽의 한쪽 유압완충기(1)의 피스톤측 유실(a)로부터의 작동유가 전면측실(h)로 유입하는 동시에 도면 오른쪽의 다른 쪽 유압완충기(1)의 피스톤측 유실(a)로부터의 작동유가 용실(j)로 유입하게 된다.

그리고, 조압 실린더(2)에서는 자유 피스톤(26)의 전면측실(h)에서의 유압과 폐쇄된 용실(j)에서의 유압이 작용하므로 자유 피스톤(26)은 이 자유 피스톤(26)의 뒤쪽에 형성되어 있는 어큐뮬레이터(A)로서의 배면측실(i)의 가스압에 대항하여 후퇴하게 된다.

그 결과 유압완충기(1)에서의 동상으로 되는 압축 행정 시는 각 유압완충기(1)에 있어서의 감쇠 밸브(14)에 의한 압측(壓側)의 감쇠 작용과 어큐뮬레이터(A)에 의한 가스 스프링 효과가 나타난다.

또, 위와 역으로, 각 유압완충기(1)에 있어서의 동상의 신장(伸長) 행정 시에는 로드측 유실(b)로부터의 작동유가 감쇠 밸브(14)를 통하여 피스톤측 유실(a)로 유출되는 동시에 피스톤측 유실(a)에 있어서 부족한 피스톤 로드(13)의 퇴출체적 상당량의 작동유가 조압 실린더(2)로부터 보충된다.

그 결과, 각 유압완충기(1)에서 동상으로 되는 신장 행정 시에는 각 유압완충기(1)에서의 감쇠 밸브(14)에 의한 신측(伸側)의 감쇠 작용만이 나타난다.

반대로, 좌우의 유압완충기(1, 1)가 차체의 롤링으로 역상(逆相)으로 신축하는 경우에는, 예를 들어 도면 왼쪽 유압완충기(1)가 압축됨과 동시에 오른쪽의 유압완충기는 신장되는 경우에는 아래와 같이 된다.

즉, 왼쪽 유압완충기(1)에서는 피스톤 로드(13)의 침입체적 상당량의 작동유가 피스톤측 유실(a)에서 유로(15)를 통해 조압 실린더(2)의 폐쇄된 전면측실(h)에 유출됨과 동시에 오른쪽의 유압완충기(1)에서는 피스톤 로드(13)의 퇴출체적 상당량의 작동유가 조압 실린더(2)의 용실(j)에서 피스톤측 유실(a)로 유입된다.

이때 왼쪽 유압완충기(1)에서는 피스톤측 유실(a)로부터의 작동유가 감쇠 밸브(14)를 통해 로드측 유실(b)에 유입하며 오른쪽 유압완충기(1)에서는 작동유가 로드측 유실(b)로부터 감쇠 밸브(14)를 통해 피스톤측 유실(a)로 유출하여 각 감쇠 밸브(14)에 의한 소정의 압측(壓側) 또는 신측(伸側) 감쇠 작용이 나타난다.

또, 이 경우 조압 실린더(2)에서 자유 피스톤(26)의 용실(j, k)에 있어서 압력을 받는 면적이 서로 같으며 이것이 전면측실(h)에 있어 자유 피스톤(26)에 대하여 압력을 받는 면적과도 같도록 설정되어 있기 때문에 자유 피스톤(26)이 작동하지 않고 어큐뮬레이터(A)에 의한 가스 스프링 효과가 발휘되지 않으나, 전면측실(h) 즉 개방된 용실(k)로부터의 작동유가 격벽부재(27)에 설치된 감쇠 밸브(4)를 통해 폐쇄된 용실(j)로 유입하고, 이 감쇠 밸브(4)에 의한 소정 크기의 감쇠 작용이 발휘된다.

그 결과 양 유압완충기(1)가 역상(逆相)으로 되는 신축 행정 시에는 각 유압완충기(1)에서의 감쇠 밸브(14)에 의한 감쇠 작용과 조압 실린더(2)에서의 감쇠 밸브(4)에 의한 감쇠 작용이 발휘된다.

도 3은 다른 실시형태에 의한 조압 실린더(2)를 나타내는 것이지만 이 조압 실린더(2)는 내부구성이 도 1에 나타난 실시형태와 거의 동일하다.

그러므로, 그 구성이 동일한 경우에는 도면에 같은 부호를 붙일 뿐이며 자세한 설명은 생략하고 이하 이 실시형태에서 특징이 되는 것을 중심으로 설명한다.

즉, 이 조압 실린더(2)에는 실린더체(24)의 외주측에 외통(外筒)(34)이 설치되어 통모양의 용실이(미도시됨) 형성됨과 동시에 이 용실 내에 가스실(m)과 유실(n)을 나누어 형성하는 거의 통상(筒狀)으로 된 다이아프램(35)이 설치되어 있다.

그리고 유실(n)은 실린더체(24)에 뚫린 아래쪽 연통공(連通孔)(24a)을 통해, 실린더체(24) 내에서 자유 피스톤(26)에 의해서 나뉘어 형성된 유실에 설정된 배면측실(i)로 통하여 있다.

이 실시형태에서는 배면측실(i)이 유실에 설정되기 때문에 자유 피스톤(26) 외주의 실링부재(26a) 설치가 생략되어 있지만 대신 도 5에 가상선도로 나타낸 바와 같이 실링부재(26a)가 설치되어도 좋다.

또, 이 실시형태에서는 실린더체(24)와 외통(34)의 상하단을 헤드캡부(28)와 바닥부재(33)로 코킹함에 의해 폐색되어 있다. 그러나 이 경우 헤드캡부(28)와 바닥부재(33)의 외주단부(外周端部)가 다이아프램(35)의 상하단을 외통(34)과의 사이에서 지지하도록 되어 있으므로 다이아프램(35)의 상하단에 의해 실링 기능이 발휘되어 헤드캡부재(28)와 바닥부재(33) 외주에의 실링부재 설치를 생략할 수 있다.

그러므로, 이 실시형태에서는 조압 실린더(2)의 외주에 어큐뮬레이터(A)가 유지되는 상태가 되므로 상기 도 1에 나타난 실시형태와 비교하여 조압 실린더(2)를 짧게 할 수 있다.

도 4는 또 다른 실시형태에 의한 조압 실린더(2)를 나타낸 것이나, 이 조압 실린더(2)는 구성이 상기 도 1에 나타난 실시형태의 경우와 거의 동일하다.

그러므로, 그 구성이 동일한 경우에는 도면에서 같은 부호를 붙일 뿐이며 자세한 설명은 생략하고 이하 이 실시형태에서 특징이 되는 것을 중심으로 설명한다.

즉, 이 조압 실린더(2)는 유실인 전면측실(h)이 실린더체(24)에 뚫린 연통공(24b)을 통해 외부에 설치된 유압급배원(5)과 통하도록 연결된다. 이 유압급배원(5)의 작동에 의해 각 유압완충기(1, 1)의 전체 길이를 조정할 수 있어 차량의 차체 높이를 조정할 수 있다.

간단히 말해, 유압급배원(5)은 도시한 실시형태에서는 탱크(51)로부터의 작동유를 필터(52)를 통해 펌프(53)로 빨아 올림과 동시에 체크밸브(54)를 통해 전면측실(h)에 공급하는 한편, 전면측실(h)로부터의 작동유를 온오프(on/off valve)(55)를 통해 탱크(51)로 되돌리는 구성으로 설치되어 있다.

또 도시한 실시형태에서는 전술한 바와 같이 감쇠 밸브(4)는 격벽부재(27)에 뚫려서 용실(j, k) 사이를 서로 통하게 하는 포트(27a)의 용실 j측 개구단(開口端)을 개폐가 가능하게 폐색하는 환상 리프 밸브(annular leaf valve)(41)와, 마찬가지로 격벽부재(27)에 뚫려 용실(j, k) 사이를 서로 통하게 하는 포트(27b)의 용실 k측 개구단을 개폐가 가능하게 폐색하는 환상 리프 밸브(42)를 가진다.

그러므로 이 실시형태에 의한 조압 실린더(2)를 가지는 서스펜션 장치에서는 아래와 같이 각 유압완충기(1, 1)의 전체 길이를 조정하여 차량의 차고(車高) 조정을 한다.

즉, 우선 차축에 대해 차체를 올려 차고를 높게 조정할 경우는 펌프(53)의 구동으로 전면측실(h)에 압유(壓油)를 공급하여 어큐뮬레이터(A)를(미도시됨) 구성하는 배면측실(i) 내의 가스압, 즉, 조압 실린더(2) 압력을 높인다.

그 결과 각 유압완충기(1) 내에서 피스톤 로드(13)의 반력(反力)이 증대되고 그에 해당되는 만큼 피스톤 로드(13)가 실린더(11) 내에서 돌출하여 차량의 차체가 상승된다. 즉, 높은 차고로 조정된다.

그리고, 위와 같이 실현된 고차고(高車高) 상태는 펌프(53)의 구동 정지 즉, 작동유가 전면측실(h)로부터 온오프 밸브(55)와 체크 밸브(54)에 의해 탱크(51)로 돌아가는 것이 저지됨에 의해 유지된다.

다음, 위와 반대로 차고를 내려 저차고(低車高)로 조정하는 경우에는 온오프밸브(55)를 드레인 포지션(drain position)으로 전환하여 전면측실(h)의 유압, 즉 조압 실린더(2)의 유압을 탱크(51)로 풀어놓는다.

이에 따라 어큐뮬레이터(A)인 배면측실(i)이 팽창하여 조압 실린더(2) 압력이 낮아지고 그 결과 유압완충기(1) 내 피스톤 로드(13)의 반력도 감소되어 이에 해당되는 만큼 피스톤 로드(13)가 실린더(11)내로 몰입하여 차량의 차체가 낮아진다. 즉, 저차고로 조정된다.

이상과 같이 이 실시형태에 의한 서스펜션 장치에서는 유압급배원(5)의 작동으로 각 유압완충기(1, 1)의 전체 길이를 조정하여 차량의 차고를 조정할 수 있으며 이는 도 3에 나타난 실시형태에서도 마찬가지이다.

즉, 도 3에 파선도(破線圖)로 나타낸 바와 같이 유실로 되는 배면측실(i)이 바닥부재(33)에 뚫린 연통공(33a)을 통해 외부의 유압급배원(5)과 서로 통하도록 연결되어 상기와 같은 형태의 차고 조정이 가능하게 된다.

도 5는 또 다른 실시형태에 의한 조압 실린더(2)를 나타내며 이 조압 실린더(2)는 구성이 상기 도 4에 나타난 실시형태의 경우와 거의 동일하다.

그러므로 그 구성이 동일한 경우에는 도면에 같은 부호를 붙일 뿐이며 자세한 설명은 생략하고 이하 이 실시형태에서 특징이 되는 것을 중심으로 설명한다.

즉 이 조압 실린더(2)에서는 배면측실(i)이 유실로 설정되는 한편 이 배면측실(i)은 외부에 배치된 어큐뮬레이터(A) 및 부호만 표시된 유압급배원(5)과 서로 통하도록 되어 있어, 상기 도 4에 나타난 실시형태와 같이 유압급배원(5)의 작동으로 각 유압완충기(1, 1)의 전체 길이를 조정할 수 있다. 즉 차량의 차고를 조정할 수 있다.

또, 이 실시형태에 있어서 헤드캡부재(28)는 실린더체(24)의 상단에 용접(부호 M으로 표시)으로 연결되어 있고 바닥부재(33)는 외주에의 실링부재(33b)의 개재 하에 실린더체(24)의 하단을 코킹 가공함에 의해 실린더체(24) 하단에 연결되어 있다.

또한 이 실시형태에 있어서 전면측실(h)이 실린더체(24)에 뚫린 연통공(24b)을 통하여 유로(15) 즉, 유압완충기(1)로 통하며, 배면측실(i)은 실린더체(24)에 뚫린 연통공(24c)을 통해 유압급배원(5)으로 통하여 있다.

이상과 같이 이 실시형태로도 차고 조정이 가능하나, 이 실시형태에서는 도면에 가상선도로 나타낸 바와 같이 자유 피스톤(26) 외주에 실링부재(26a)가 설치되어도 좋으며, 이 경우 실링부재(26a)의 설치로 자유 피스톤(26)에 의해 나뉘어 형성되는 전면측실(h)과 배면측실(i)을 격리할 수 있어 유압완충기(1) 쪽과 유압급배원(5) 쪽에 특성이 다른 작동유를 이용하는 것이 가능하다.

그 결과, 도면에는 없으나 예를 들어 유압급배원(5)을 차량의 파워 스티어링 장치를 구성하는 유압급배원과 공용하는 구성으로 하여 서스펜션 장치 전체의 구성을 간단하게 할 수 있다.

도 6은 이상과 같이 구성된 서스펜션 장치를 4륜차에 탑재한 경우의 실시형태를 나타내는 것으로 이 실시형태에서는 유압완충기(1)가 차량의 4륜 각부에 설치됨과 동시에 조압 실린더(2)가 2개 설치되어 대각선 위치에 있는 유압완충기(1)가 하나의 조압 실린더(2)를 통해 서로 연결되어 있다.

또 도면에는 조압 실린더(2) 및 어큐뮬레이터(A)로 통하는 유압급배원(5)의 도시가 생략되어 있다. 이는 후술하는 도 7에 나타난 경우에도 같다.

그러므로, 도 6에 나타낸 실시형태에 의한 경우에는 본 안(案)의 서스펜션 장치에 의하여 차량의 상하 방향 진동 제어 및 롤링 제어는 물론 차량의 4륜 각부에서의 차고 조정이 가능할 뿐 아니라 차량의 피칭(pitching) 제어도 가능하여 주행 중의 승차감 개선 및 조종 안정성 향상을 도모할 수 있다.

도 7은 본 안의 서스펜션 장치를 4륜차에 탑재한 다른 실시형태를 나타낸 것이며, 이 실시형태에서는 유압완충기(1)가 차량의 4륜 각부에 설치됨과 동시에 조압 실린더(2)가 4개 설치되어 있어 1개의 유압완충기(1)가 2개의 조압 실린더(2)에 연결되어 있다.

그러므로, 이 실시형태에 의한 경우에는 본 서스펜션 장치로 차량의 4륜 각부에서 차고 조정이 가능할 뿐 아니라 차량의 상하 방향 진동 제어 및 롤링 제어는 물론 피칭 제어도 가능하며, 더욱이 롤링 제어 및 피칭 제어를 위한 감쇠 특성을 독립으로 설정할 수 있다.

이상과 같이 이 발명에 있어서 조압 실린더의 실린더체가 단통체(單筒體)로 형성되는 경우에는 이 실린더체의 형성이 용이하게 됨은 물론 이 실린더체 내에 설치되는 자유 피스톤의 형성도 용이하고, 게다가 실린더체 내에서 자유 피스톤의 중립위치 유지는 같은 실린더체 내에 수용된 센터링 스프링에 의하므로 실린더체 및 자유 피스톤 사이의 접접 저항을 크게 저하시킬 수 있어 작동 성능을 보장할 수 있음은 물론 실린더체 및 자유 피스톤에 대하여 높은 가공 정밀도를 요하지 않으므로 가공에 노력과 시간을 요하지 않아 생산성을 향상시킬 수 있어 서스펜션 장치 전체에 대한 비용을 저렴하게 할 수 있다.

또, 이 발명에 있어서 자유 피스톤을 실린더부재로 하는 격벽부재가 실린더체측에 탄성지지되므로 액밀성(液密性) 유지에 있어 격벽부재가 자유 피스톤에 대해 갤링 현상을 발생시킬 염려가 없으므로 당초 설정한 대로 기능을 발휘할 수 있게 된다.

그리고, 이 발명에 있어서 어큐뮬레이터가 조압 실린더에 함께 설치되므로 어큐뮬레이터를 별도로 배치할 필요가 없게 되어 서스펜션 장치의 차량 탑재성을 향상시키는 것은 물론이며 특히 어큐뮬레이터가 조압 실린더의 외주측에 배치되는 구성으로 하는 경우에는 장치 전체를 한층 콤팩트하게 할 수 있어 차량 탑재성이 한층 향상된다.

게다가, 이 발명에 있어서 자유 피스톤의 외주에 실링부재를 설치하여 실린더체 내에서 자유 피스톤에 의해 나뉘어 형성되는 전면측실과 배면측실을 격리하는 경우에는 유압완충기 쪽과 유압급배원 쪽에 특성이 다른 작동유를 이용할 수 있어, 예를 들면 유압급배원을 차량의 파워 스티어링 장치를 구성하는 유압급배원과 공용하는 구성으로 하여 서스펜션 장치 전체의 구성을 간단하게 할 수 있다.

그 결과, 이 발명에 의하면 차량의 상하 진동 및 롤링 더욱이 피칭에 의한 차체 진동을 억제할 수 있는 것은 물론이고 비용을 저렴하게 할 수 있어 범용성(汎用性) 향상을 기대할 수 있고 대중차를 포함한 다종다양의 차량에 장착하기가 적합하게 되는 이점이 있다.

Claims

차량 좌우에 배치되어 상단측(上端側)이 차체측(車體側)에 연결됨과 동시에 하단측(下端側)이 차축측(車軸側)에 연결된 한 쌍의 유압완충기(油壓緩衝機)와, 이 한 쌍의 유압완충기의 각 피스톤측 유실(油室)과 통하는 조압(調壓) 실린더를 가지는 서스펜션(suspension) 장치에 있어서, 조압 실린더가 실린더체(體) 내에 접동(摺動)할 수 있도록 수용되고 이 실린더체 내에 전면측실(前面側室)과 배면측실(背面側室)을 나누어 형성하는 자유 피스톤(free piston)을 가짐과 동시에, 자유 피스톤이 이 자유 피스톤을 실린더부재(部材)로 하여 접동할 수 있도록 수용되어 이 자유 피스톤의 내주측(內周側)에 폐쇄된 용실(容室)과 전면측실에 통하는 개방된 용실을 나누어 형성하는 격벽부재(隔壁部材)를 가지며, 격벽부재가 폐쇄된 용실과 개방된 용실을 서로 통할 수 있도록 하는 감쇠 밸브(減衰 valve)를 가짐과 동시에 기단(基端)이 실린더체에 탄성지지(彈性支持)된 로드체(rod body) 선단(先端)에 이어 설치되고, 전면측실이 한쪽 유압완충기의 피스톤측 유실(油室)과 통하게 연결됨과 동시에, 폐쇄된 용실이 로드체의 축심부(軸芯部)에 뚫린 투공(透孔)을 통해 다른 쪽 유압완충기의 피스톤측 유실로 통하게 연결된 서스펜션 장치.
제1항에 있어서, 자유 피스톤이 실린더체 내에서 센터링 스프링(centering spring)의 배치 하에 접동 가능하도록 수용된 서스펜션 장치.
제1항에 있어서, 자유 피스톤의 외주(外周)에 실린더체 내주(內周)에 접접(摺接)하는 실링부재(sealing部材)가 장착되고 배면측실이 가스실로 설정된 서스펜션 장치.
제3항에 있어서, 전면측실이 외부에 배치된 유압급배원(油厭給排源)과 통하도록 연결된 서스펜션 장치.
제1항에 있어서, 실린더체의 외주측에 외통(外筒)이 설치되고 용실이 형성됨과 동시에, 용실 내에 가스실과 유실(油室)을 나누어 형성하는 다이아프램(diaphragm)이 설치되고, 유실이 배면측실과 통하는 서스펜션 장치.
제5항에 있어서, 배면측실이 외부에 배치된 유압급배원과 통하도록 연결된 서스펜션 장치.
제1항에 있어서, 배면측실이 유실로 설정됨과 동시에 외부에 배치된 어큐뮬레이터 및 유압급배원과 통하도록 연결된 서스펜션 장치.
제7항에 있어서, 자유 피스톤의 외주에 실린더체 내주에 접접(摺接)하는 실링부재가 설치된 서스펜션 장치.