KR20010039588A - 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기 - Google Patents

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Abstract

실린더내의 피스톤의 미끄럼이동으로 발생하는 유압유체의 흐름은 신장행정 압력제어밸브 및 압축행정 압력제어밸브에 의해 직접적으로 제어된다. 동시에, 배압챔버내의 압력은 변하여, 메인 디스크밸브의 밸브개방압력을 조절하게 된다. 이것은 넓은 범위에 걸쳐 감쇠력의 제어를 가능하게 해 준다. 각각의 신장행정 압력제어밸브 및 압축행정 압력제어밸브에서, 슬라이더의 계단부분과 밸브챔버내의 서브 디스크밸브 사이의 수압면적내의 차이에 의하여 슬라이더내에 추진이 발생한다. 밸브개방압력은 슬라이더의 추진와 비례 솔레노이드의 추진 사이의 밸런스에 따라 제어된다. 밸브챔버내의 수압면적내의 차이를 감소시킴으로써, 비례 솔레노이드에 인가되는 하중을 줄일 수 있다.

Description

감쇠력 제어형식의 유압식 완충기{DAMPING FORCE CONTROL TYPE HYDRAULIC SHOCK ABSORBER}
본 발명은 자동차와 같은 차량의 서스펜션장치(suspension apparatus)에 장착되는 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기에 관한 것이다.
자동차와 같은 차량의 서스펜션장치상에 장착되는 유압식 완충기의 예로서는, 차량의 승차감 또는 조향 안정성을 개선할 목적으로, 도로상태, 차량주행상태등의 변화에 따라 감쇠력을 제어할 수 있는 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기를 들 수 있다.
이러한 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기는: 유압유체를 기밀가능하게 수용한 실린더; 상기 실린더내에 미끄럼가능하게 마련되어 상기 실린더의 내부를 두개의 챔버로 분할하는 피스톤; 및 상기 피스톤에 연결된 피스톤로드를 포함하여 이루어진다. 실린더내의 두개의 챔버 사이가 연통(communication)될 수 있도록, 실린더는 메인 유체통로와 바이패스(bypass)통로를 포함한다. 오리피스(orfice)와 디스크밸브를 포함하는 감쇠력 발생기구는 메인 유체통로내에 마련된다. 감쇠력 제어밸브는 바이패스통로에 마련되어 바이패스통로의 흐름진로영역을 조절한다.
바이패스통로가 감쇠력 제어밸브에 의해 개방될 때, 실린더내의 두개의 챔버 사이의 유압유체의 흐름저항은 감소하여, 작은 감쇠력을 발생한다. 한편, 바이패스통로가 폐쇄되면, 실린더내의 두개의 챔버 사이의 유압유체의 흐름저항은 증가하여, 큰 감쇠력을 발생한다. 따라서, 감쇠력특성은 감쇠력 제어밸브를 개폐함으로써 적절히 제어될 수 있다.
바이패스통로의 흐름진로영역을 조절함으로써 감쇠력을 제어하는 이러한 유압식 완충기에서, 피스톤이 저속으로 작동될 때에는, 감쇠력은 유체통로내의 오리피스의 제한(restriction)에 따라 발생되어, 감쇠력특성이 크게 변하게 할 수 있다. 그러나, 피스톤이 중속 또는 고속으로 작동할 때에는, 감쇠력은 메인 유체통로내의 (디스크밸브와 같은) 감쇠력 발생기구의 개방도에 의존하게 되어, 결과적으로 감쇠력특성을 크게 변하게 하기 어렵게 된다.
이에 대한 대책으로서, 일본국 특허출원 공개공보 제 7-332425호의 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기에서는, 피스톤로드의 신장행정 및 압축행정에 통상적으로 사용되는 메인 유체통로내에 감쇠력 발생기구를 제공하는, 디스크밸브의 뒤쪽 측면에 압력챔버(파일럿챔버)가 형성된다. 이 압력챔버는 고정형 오리피스를 통해 디스크밸브의 상류에 배치된 실린더챔버와 연통되며, 가변형 오리피스(유량제어밸브)를 통해 디스크밸브의 하류에 배치된 실린더챔버와 연통된다.
이 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기에서, 두개의 실린더챔버 사이의 연통 통로의 흐름진로영역은 가변형 오리피스를 개폐함으로써 조절되며, 디스크밸브를 개방시키기 위한 초기압력은 가변형 오리피스내에 발생된 압력손실의 결과로 발생하는 압력챔버내의 압력변화에 따라 변한다. 따라서, 오리피스의 특성(감쇠력은 피스톤속도의 제곱에 거의 비례하여 변함) 및 밸브의 특성(감쇠력은 피스톤속도에 거의 비례하여 변함)은 제어될 수 있으므로, 넓은 범위에 걸쳐 감쇠력의 특성을 제어할 수 있다.
그러나, 일본국 특허출원 공개공보 제 7-332425호의 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기는 다음과 같은 문제점을 포함하고 있다. 즉, 감쇠력은 가변형 오리피스를 사용하는 흐름제어를 통해 제어되므로, 실제 발생하는 감쇠력은 피스톤의 속도에 따라 변한다. 따라서, 차량이 도로 표면상의 융기(bump)를 만나 큰 진동이 갑자기 전달되면, 감쇠력은 피스톤속도의 증가에 따라 급격히 증가되어, 차체에 충격을 주고 승차감을 악화시킨다. 또한, 가변형 오리피스는 (일반적으로 단지 수십 ㎟) 작은 흐름진로영역을 가지기 때문에, 유압유체의 흐름저항은 슬리브(sleeve) 또는 스풀(spool)과 같은 밸브부재의 치수공차로 인하여 변하기 쉬워, 안정한 감쇠력특성을 얻기 힘들게 만든다. 또한, 가변형 오리피스에 의해 발생된 흐름저항은 유압유체의 점성에 따라 크게 변한다. 따라서, 감쇠력특성은 온도변화에 크게 영향을 받으며, 따라서 안정된 감쇠력을 얻기 힘들게 만든다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기의 필수부분을 도시하는 확대된 수직 단면도,
도 2는 도 1의 유압식 완충기의 전체적인 수직 단면도,
도 3은 도 1의 유압식 완충기의 압력제어밸브의 필수부분의 일반적인 구조를 나타내는 확대된 수직 단면도,
도 4는 본 발명의 제 1실시예에 따른 유압식 완충기의 제 1변형예의 필수부분을 나타내는 확대된 수직 단면도,
도 5는 본 발명의 제 2실시예에 따른 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기의 필수부분을 도시하는 확대된 수직 단면도,
도 6은 도 5의 유압식 완충기의 감쇠력 발생기구를 나타내는 확대된 수직 단면도,
도 7은 본 발명의 제 1실시예에 따른 유압식 완충기의 제 2변형예의 필수부분을 나타내는 확대된 수직단면도,
도 8은 본 발명의 제 3실시예에 따른 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기의 필수부분을 도시하는 확대된 수직 단면도,
도 9는 도 8의 부분 확대도,
도 10은 도 8 및 도 9에 도시된 디스크부재의 평면도,
도 11은 도 8 및 도 9에 도시된 체크밸브(check valve)의 평면도,
도 12는 도 10의 디스크부재와 도 11의 체크밸브가 결합되는 방식을 개략적으로 나타내는 단면도,
도 13은 본 발명의 제 4실시예에 따른 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기의 일반적인 구조를 나타내는 회로도,
도 14는 본 발명의 제 5실시예에 따른 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기의 수직 단면도,
도 15는 도 14의 필수부분을 나타내는 확대도,
도 16은 도 14의 유압식 완충기의 단면도,
도 17은 도 14의 유압식 완충기의 변형예의 필수부분을 나타내는 확대도,
도 18은 도 14의 유압식 완충기의 또다른 변형예의 필수부분을 나타내는 확대도,
도 19는 본 발명의 제 6실시예에 따른 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기의 필수부분을 나타내는 확대된 수직 단면도,
도 20은 도 13의 유압식 완충기의 감쇠력특성을 나타내는 도이다.
상기한 바를 고려하여, 본 발명이 완성된 것이다. 본 발명의 목적은, 넓은 범위에 걸쳐 감쇠력특성을 제어할 수 있고, 피스톤의 속도에 관계없이 직접 감쇠력을 제어할 수 있으며, 감쇠력특성과 관련되는 밸브부재의 치수공차 및 온도변화의 영향을 억제할 수 있고, 또한, 현저한 진동의 갑작스런 전달을 용이하게 흡수할 수 있는 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 유압유체를 기밀가능하게 수용한 실린더; 상기 실린더내에 미끄럼가능하게 제공되는 피스톤; 및 일단은 상기 피스톤에 연결되고 타단은 실린더의 외부로 연장하는 피스톤로드를 포함하여 이루어지는 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기가 제공된다. 피스톤의 미끄럼이동에 따라 유압유체가 관통하여 흐르도록 메인 유체통로 및 서브 유체통로가 상기 실린더에 연결된다. 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기는, 메인 유체통로내에 마련된 파일럿형식(pilot type)의 감쇠밸브; 및 서브 유체통로내에 마련된 고정형 오리피스 및 압력제어밸브를 더욱 포함하여, 서브 유체통로내의 고정형 오리피스와 압력제어밸브 사이의 유압유체의 압력이 파일럿압력으로서 파일럿형식의 감쇠밸브에 인가된다. 압력제어밸브는 원통형 슬리브와 이 슬리브내에 미끄럼가능하게 마련된 슬라이더 사이에 형성된 밸브챔버를 포함한다. 슬라이더의 축선 방향으로 작용하는 압력을 받는 밸브챔버내의 수압면적 사이의 차이로 인하여 슬라이더내에 축방향 추진(thrust)이 발생한다. 파일럿형식의 감쇠밸브의 밸브개방압력은, 슬라이더의 추진을 이용하여, 압력제어밸브의 밸브개방압력을 조절함으로써 직접적으로 조절된다. 동시에, 파일럿압력은 압력제어밸브의 제어된 압력에 따라 변화되어, 파일럿형식의 감쇠밸브용 밸브개방압력을 조절하게 된다. 이 경우, 압력제어밸브는 슬라이더의 축선 방향으로 작용하는 압력을 수용하는 밸브챔버내의 수압면적 사이의 차이로 인하여 슬라이더내에 축방향 추진을 발생시킨다. 밸브개방압력은 슬라이더의 추진와 솔레노이드의 추진 사이의 밸런스(balance)에 따라 제어된다.
이러한 구성을 통해, 파일럿형식의 감쇠밸브의 밸브개방압력은, 슬라이더의 추진을 이용하여, 압력제어밸브의 밸브개방압력을 조절함으로써 직접 조절될 수 있다. 동시에, 파일럿압력은 압력제어밸브의 제어된 압력에 따라서 변하여, 파일럿형식의 감쇠밸브의 밸브개방압력을 조절하게 된다. 이 경우, 압력제어밸브는, 슬라이더의 축선방향으로 작용하는 압력을 받는 밸브챔버내의 수압면적 사이의 차이로 인하여, 슬라이더내에 축방향 추진을 발생시킨다. 밸브개방압력은 슬라이더의 추진과 솔레이노이드의 추진 사이의 밸런스에 따라 제어되어, 감쇠력을 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 디스크밸브는 슬리브 또는 슬라이더에 연결되고, 밸브챔버내의 디스크밸브의 수압면적과 슬라이더의 수압면적 사이의 차이로 인하여 슬라이더내에 추진이 발생된다.
이러한 구성을 통해, 디스크밸브를 편향시킴으로써 유압의 급작스런 증가는 경감될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 슬라이더의 대향 단부에는 신장행정 밸브챔버와 압축행정 밸브챔버가 형성되고, 감쇠력특성은 피스톤로드의 신장행정과 압축행정 사이의 대향 방향으로 변화된다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위로부터 명확해 질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 제 1실시예를 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1실시예에 따른 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기(1)는 내부실린더(2)와 이 실린더(2)의 외부에 제공된 외부실린더(3)를 포함하는 이중 실린더를 포함한다. 저장기(4)는 실린더(2) 및 실린더(3) 사이에 형성된다. 피스톤(5)이 실린더(2)내에 미끄럼가능하게 마련되어 실린더(2)의 내부를 상부 실린더챔버(2a)와 하부 실린더챔버(2b)로 분할한다. 피스톤(5)을 통과하여 연장되는 일반적으로 원통형인 피스톤볼트(piston bolt; 6)(또는 슬리브)가 너트(7)에 의해 고정된다. 피스톤볼트(6)의 기단부(proximal end portion)에 형성된 큰 직경 부분(6a)이 피스톤로드(piston rod; 8)의 일 단부에 용접되어 고정된 솔레노이드 케이스(9)와 나사산식으로 맞물려 있다. 솔레노이드 케이스(9)의 맞은 측면상의 피스톤로드(8)는, 상부 실린더챔버(2a) 및 실린더(2)와 외부실린더(3)의 상단부에 마련된 로드가이드(rod guide; 10)와 오일시일(oil seal; 11)을 통과하여 실린더(2) 외부로 연장된다. 하부 실린더챔버(2b)와 저장기(4)를 분리하기 위한 베이스밸브(base valve; 12)가 실린더(2)의 하단부에 마련된다.
신장행정 유체통로(13)와 압축행정 유체통로(14)가 피스톤(5)내에 형성되어, 상부 실린더챔버(2a)와 하부 실린더챔버(2b) 사이에 연통을 가능하게 한다. 신장행정 감쇠력 발생기구(15)가 피스톤(5)과 너트(7) 사이에 마련되어, 신장행정 유체통로(13)내의 유압유체의 흐름을 제어한다. 압축행정 감쇠력 발생기구(16)가 피스톤(5)과 피스톤볼트(6)의 큰 직경부(6a) 사이에 마련되어, 압축행정 유체통로(14)내의 유압유체의 흐름을 제어한다. 유체통로(17 및 18)가 베이스밸브(12)에 마련되어, 하부 실린더챔버(2b)와 저장기(4) 사이의 연통을 가능케 해준다. 체크밸브(19)가 베이스밸브(12)상에 마련되어, 저장기(4)로부터 하부 실린더챔버(2b)로만 유압유체의 흐름을 허용한다. 또한, 디스크밸브(20)가 베이스밸브(12)에 마련된다. 하부 실린더챔버(2b)의 유압유체의 압력이 소정수준에 도달하면, 디스크밸브(20)가 개방되어, 하부 실린더챔버(2b)로부터 저장기(4)로 유체통로(18)을 통하여 유압유체가 흐르도록 허용한다. 유압유체는 실린더(2)내에 기밀가능하게 수용된다. 유압유체와 소정의 압력을 가진 기체는 저장기(4)내에 기밀가능하게 수용된다.
다음, 신장행정 감쇠력 발생기구(15)를 상세히 설명한다. 하부 실린더챔버(2b)의 측면의 피스톤(5)의 단부 표면상에는 돌출한 고리형상 밸브시트(annular valve seat; 21)가 형성되고, 메인 디스크밸브(22)(또는, 파일럿형식 감쇠밸브)가 밸브시트(21)상에 착석된다. 고리형상의 고정부재(23)가 피스톤(5)과 너트(7) 사이에서 피스톤볼트(6)에 부착된다. 가동링(movable ring; 24)이 고정부재(23)의 외주면상에 미끄럼가능하게 끼워진다. 불소수지로 만들어진 슬라이드 링(25)이 고정부재(23)와 가동링(24) 사이에 제공된다. 슬라이드 링(25)은 고정부재(23)와 가동링(24) 사이의 공간을 기밀하고 가동링(24)의 원만한 미끄럼이동을 가능케 해준다. 가동링(24)은 고정부재(23)와 너트(7) 사이에 클램프(clamp)된 디스크형상의 판스프링(leaf spring; 26)에 의해 발생하는 힘에 의해 메인 디스크밸브(22)에 대해 접경(abutment)하고 있어, 메인 디스크밸브(22)와 고정부재(23) 사이에 배압챔버(22A)를 형성한다. 배압챔버(22A)의 내부 압력은 메인 디스크밸브(22)를 폐쇄시키는 방향으로 인가된다. 배압챔버(22A)는 메인 디스크밸브(22)에 마련된 고정형 오리피스(27)를 통하여 신장행정 유체통로(13)와 연통된다. 또한, 배압챔버(22A)는, 피스톤볼트(6)내에 마련된 신장행정 압력제어밸브(30)를 통하여, 그리고 피스톤볼트(6)의 측벽내에 마련된 유체통로(28 및 29)를 통하여, 배압챔버(22A)로부터 먼 쪽의 고정부재(23)의 측과 연통된다. 또한, 배압챔버(22A)는 고정부재(23)상의 체크밸브(31)(또는 디스크밸브)와 판스프링(26)내의 유체통로(32)(절단부)를 통해 하부 실린더챔버(2b)와 연통된다.
다음, 압축행정 감쇠력 발생기구(16)를 상세히 설명한다. 상부 실린더챔버(2a)의 측면의 피스톤(5)의 단부 표면상에는 돌출한 고리형상 밸브시트(33)가 형성되고, 메인 디스크밸브(34)(또는, 파일럿형식 감쇠밸브)가 밸브시트(33)상에 착석된다. 고리형상의 고정부재(35)가 피스톤볼트(6)의 큰 직경부(6a)와 피스톤(5) 사이에서 피스톤볼트(6)에 부착된다. 가동링(36)이 고정부재(35)의 외주면상에 미끄럼가능하게 끼워진다. 불소수지로 만들어진 슬라이드 링(37)이 고정부재(35)와 가동링(36) 사이에 제공된다. 슬라이드 링(37)은 고정부재(35)와 가동링(36) 사이의 공간을 기밀하고 가동링(36)의 원만한 미끄럼이동을 가능케 해준다. 가동링(36)은 고정부재(35)와 큰 직경부(6a) 사이에 클램프(clamp)된 디스크형상의 판스프링(38)에 의해 발생하는 힘에 의해 메인 디스크밸브(34)에 대해 접경하고 있어, 메인 디스크밸브(34)와 고정부재(35) 사이에 배압챔버(39)를 형성한다. 배압챔버(39)의 내부 압력은 메인 디스크밸브(34)를 폐쇄시키는 방향으로 인가된다. 배압챔버(39)는 메인 디스크밸브(34)에 마련된 고정형 오리피스(40)를 통하여 압축행정 유체통로(14)와 연통된다. 또한, 배압챔버(39)는, 피스톤볼트(6)내에 마련된 압축행정 압력제어밸브(43)를 통하여, 그리고 피스톤볼트(6)의 측벽내에 마련된 유체통로(41 및 42)를 통하여, 배압챔버(39)로부터 먼 쪽의 고정부재(35)의 측과 연통된다. 또한, 배압챔버(39)는 고정부재(35)상의 체크밸브(44)(또는 디스크밸브)와 판스프링(38)내의 유체통로(45)(절단부)를 통해 상부 실린더챔버(2a)와 연통된다.
다음, 신장행정 압력제어밸브(30) 및 압축행정 압력제어밸브(43)에 대하여 상세히 설명한다. 유체통로(28 및 41)가 개방되어 지는 작은 직경의 보어(bore; 46)가 피스톤볼트(6)의 중앙부에 형성된다. 유체통로(29 및 42)가 개방되어 지는 큰 직경의 보어(47 및 48)가 작은 직경의 보어(46)의 대향측면상에 형성된다. 작은 직경의 보어(46)와 큰 직경의 보어(47 및 48) 사이의 계단부(stepped portion)는 고리형상의 밸브시트(49 및 50)를 형성한다. 원통형 슬라이더(51)가 피스톤볼트(6)의 작은 직경의 보어(46)에 마련된다. 유체통로(28 및 41)와 연통되는 고리형상의 밸브챔버(52 및 53)가 슬라이더(51)의 대향 단부에 형성된 작은 직경부와 작은 직경의 보어(46) 사이에 형성된다. 밸브시트(49 및 50)상에 분리되어 착석된 서브 디스크밸브(54 및 55)가 리테이너(retainer; 56 및 57)를 통해 슬라이더(51)의 대향 단부에 부착된다. 리테이너(56 및 57)는 슬라이더(51)내로 프레스끼워맞춤(press-fit)된다.
비례 솔레노이드(58)가 솔레노이드 케이스(9)내에 마련된다. 비례 솔레노이드(58)의 플런저(plunger; 59)는 작동로드(operating rod; 60)에 연결되고, 작동로드(60)의 원단부(distal end portion)는 슬라이더(51)의 일 단부에 부착된 리테이너(57)에 접경하고 있다. 피스톤볼트(6)의 원단부를 폐쇄시키도록 조절플러그(adjusting plug; 61) 및 잠금너트(locking nut; 62)가 피스톤볼트(6)의 큰 직경의 보어(47)와 나사산식으로 맞물린다. 압축스프링(63)이 슬라이더(51)의 다른쪽 단부에 부착된 리테이너(56)와 조절플러그(61) 사이에 마련된다. 압축스프링(64)이 비례 솔레노이드(58)의 플런저(59)의 후단부를 가압하도록 마련된다. 슬라이더(51)는 이들 압축스프링에 의해 발생된 힘에 의해 탄성적으로 고정된다. 유체통로(67 및 68)는 슬라이더(51)의 대향 측면상에 형성된 유체챔버(65 및 66) 사이의 연통이 가능하도록 리테이너(56 및 57)내에 마련되어 슬라이더(51)의 대향 단부상에 작용하는 압력이 평형을 이룬다. 슬라이더(51)의 이동에 적절한 감쇠력을 인가하도록 유체통로(67)내에는 오리피스(67a)가 마련된다.
피스토볼트(6)의 작은 직경의 보어(46)는 유체챔버(52 및 53)내의 위치에 형성된 계단부(69 및 70)을 포함한다. 유체챔버(52 및 53)에서, 서브 디스크밸브(54 및 55)의 수압면적(A2)[밸브 개방방향으로 슬라이더(51)에 추진을 발생시키는 수압면적]은 슬라이더(51)의 계단부(71 및 72)의 수압면적(A1)[밸브 폐쇄방향으로 슬라이더(51)에 추진을 발생시키는 수압면적]보다 더 크다.(제 3도 참조) 피스톤볼트(6)의 보어의 형상과 슬라이더(51)의 외주면의 형상은 본 실시예에서의 형상으로 한정되지 않는다는 것을 유의해야 한다. 밸브 개방방향으로 슬라이더(51)에 추진을 발생시키는 수압면적(A2)이 밸브 폐쇄방향으로 슬라이더(51)에 추진을 발생시키는 수압면적(A1)보다 실질적으로 더 크기만 하다면, 피스톤볼트(6)의 보어와 슬라이더(51)의 외주면은 반드시 계단부를 포함할 필요가 없으며, 테이퍼(taper)지거나 여러 다른 형태일 수도 있다.
비례 솔레노이드(58)의 코일(73)으로부터의 리드선(lead wire; 74)은 중공구조로 된 피스톤로드(8)를 통해 외부로 연장된다. 코일(73)은 리드선(74)의 원단부에 연결된 단자를 통해 여자(energization)된다. 일반적으로, 슬라이더(51)는, 스프링(63 및 64)에 의해, 서브 디스크밸브(54 및 55)가 밸브시트(49 및 50)로부터 분리되도록 하는 위치에 고정된다. 코일(73)이 여자되면, 비례 솔레노이드(58)는 솔레노이드에 인가된 전류에 따라 일정한 크기와 방향을 갖는 추진을 이용하여 선택적으로 서브 디스크밸브(54 및 55)를 바이어스(bias)시켜, 서브 디스크밸브(54 및 55)중 하나는 밸브 폐쇄방향으로 이동하고, 다른 하나는 밸브 개방방향으로 이동한다. 슬라이더(51)의 초기위치는 조절플러그(61) 및 잠금너트(62)에 의해 조절될 수 있음에 유의해야 한다.
이하, 제 1실시예에 따른 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기의 동작에 대하여 설명한다.
피스톤로드(8)의 신장행정동안, 상부 실린더챔버(2a)내의 유압유체는 피스톤(5)의 이동으로 가압된다. 이 경우, [피스톤이 저속으로 동작할 때(피스톤속도의 저속범위에서)] 신장행정 감쇠력 발생기구(15)의 메인 디스크밸브(22)가 개방되기 전에, 유압유체는 신장행정 유체통로(13), 메인 디스크밸브(22)의 고정형 오리피스(27), 배압챔버(22A), 유체통로(28), 신장행정 압력제어밸브(30), 유체통로(29), 체크밸브(31) 및 유체통로(32)를 통해 상부 실린더챔버(2a)로부터 하부 실린더챔버(2b)로 흐른다. [피스톤이 고속으로 동작할 때(피스톤속도의 고속범위에서)] 상부 실린더챔버(2a)내의 압력이 메인 디스크밸브(22)의 밸브개방압력에 도달하면, 메인 디스크밸브(22)는 개방되어, 신장행정 유체통로(13)로부터 하부 실린더챔버(2b)로 직접 유압유체가 흐르도록 허용된다. 실린더(2)로부터 벗어난 피스톤로드(8)의 부분의 체적에 대응하는 양의 유압유체가 저장기(4)로부터 하부 실린더챔버(2b)로 베이스밸브(12)의 유체통로(17)내의 체크밸브(19)를 통해 흐른다는 것에 유의해야 한다.
이러한 구성을 통해, (피스톤의 속도의 저속범위에서) 메인 디스크밸브(22)가 개방되기 전에, 고정형 오리피스(27) 및 신장행정 압력제어밸브(30)에 의해 감쇠력이 발생된다. 상기한 바와 같이, 신장행정 압력제어밸브(30)내의 유체챔버(52)에서, 서브 디스크밸브(54)의 수압면적(A2)이 슬라이더(51)의 계단부(71)의 수압면적(A1)보다 더 크다. 축방향 압력을 수용하는 영역의 차이로 인하여, 슬라이더(51)내에는 서브 디스크밸브(54)를 개방시키는 방향으로 추진이 발생된다. 이 경우, 슬라이더(51)를 서브 디스크밸브(54)를 폐쇄시키는 방향으로 바이어스시키도록 비례 솔레노이드(58)를 작동시킴으로써, 서브 디스크밸브(54)의 밸브개방압력은 코일(73)에 인가되는 전류에 따라 조절될 수 있다. 따라서, (피스톤의 속도의 저속범위에서) 메인 디스크밸브(22)를 개방하기 전에, 감쇠력은 피스톤의 속도에 무관하게 직접 조절될 수 있다.
또한, 서브 디스크밸브(54)의 밸브개방압력을 조절함으로써, 상류쪽 배압챔버(22A)내의 압력은 서브 디스크밸브(54)의 밸브개방압력에 따라 조절된다. 상기한 바와 같이, 배압챔버(22A)내의 압력은 파일럿압력(pilot pressure)으로서 메인 디스크밸브(22)를 폐쇄시키는 방향으로 인가된다. 따라서, 메인 디스크밸브(22)의 밸브개방압력은 서브 디스크밸브(54)의 밸브개방압력을 조절함과 동시에 조절될 수 있으므로, 피스톤속도의 저속범위에서의 감쇠력 및 피스톤속도의 고속범위에서의 감쇠력을 동시에 제어할 수 있게 된다.
피스톤로드(8)의 압축행정동안에, 베이스밸브(12)내의 체크밸브(19)는 폐쇄되고, 하부 실린더챔버(2b)내의 유압유체는 피스톤(5)의 이동에 의해 가압된다. 이 경우, (피스톤속도의 저속범위에서) 압축행정 감쇠력 발생기구(16)의 메인 디스크밸브(34)가 개방되기 전에, 유압유체는 압축행정 유체통로(14), 메인 디스크밸브(34)의 고정형 오리피스(40), 배압챔버(39), 유체통로(41), 압축행정 압력제어밸브(43), 유체통로(42), 체크밸브(44) 및 유체통로(45)를 통해 하부 실린더챔버(2b)로부터 상부 실린더챔버(2a)로 흐른다. (피스톤속도의 고속범위에서) 하부 실린더챔버(2b)내의 압력이 메인 디스크밸브(34)의 밸브개방압력에 도달하면, 메인 디스크밸브(34)는 개방되어, 압축행정 유체통로(14)로부터 상부 실린더챔버(2a)로 직접 유압유체가 흐르도록 허용된다. 실린더(2)로 들어간 피스톤로드(8)의 부분의 체적에 대응하는 양의 유압유체가 하부 실린더챔버(2b)로부터 저장기(4)로 베이스밸브(12)의 유체통로(18)내의 디스크밸브(20)를 통해 흐른다는 것에 유의해야 한다.
이러한 구성을 통해, (피스톤의 속도의 저속범위에서) 메인 디스크밸브(34)가 개방되기 전에, 고정형 오리피스(40) 및 압축행정 압력제어밸브(43)에 의해 감쇠력이 발생된다. 압축행정 압력제어밸브(43)내의 유체챔버(53)에서, 서브 디스크밸브(55)의 수압면적(A2)이 슬라이더(51)의 계단부(72)의 수압면적(A1)보다 더 크다. 이러한 압력을 수용하는 영역의 차이로 인하여, 슬라이더(51)내에는 서브 디스크밸브(55)를 개방시키는 방향으로 추진이 발생된다. 이 경우, 슬라이더(51)를 서브 디스크밸브(55)를 폐쇄시키는 방향으로 바이어스시키도록 비례 솔레노이드(58)를 작동시킴으로써, 서브 디스크밸브(55)의 밸브개방압력은 코일(73)에 인가되는 전류에 따라 조절될 수 있다. 따라서, (피스톤속도의 저속범위에서) 메인 디스크밸브(34)를 개방하기 전에, 감쇠력은 피스톤의 속도에 무관하게 직접 조절될 수 있다.
서브 디스크밸브(55)의 밸브개방압력을 조절함으로써, 상류쪽 배압챔버(39)내의 압력 또한 서브 디스크밸브(55)의 밸브개방압력에 따라 조절된다. 배압챔버(39)내의 압력은 파일럿압력으로서 메인 디스크밸브(34)를 폐쇄시키는 방향으로 인가된다. 따라서, 메인 디스크밸브(34)의 밸브개방압력은 서브 디스크밸브(55)의 밸브개방압력을 조절함과 동시에 조절될 수 있으므로, 피스톤속도의 저속범위에서의 감쇠력 및 피스톤속도의 고속범위에서의 감쇠력을 동시에 제어할 수 있게 된다.
따라서, 감쇠력은 넓은 피스톤속도의 범위에 걸쳐 제어될 수 있다. 신장행정 압력제어밸브(30) 및 압축행정 압력제어밸브(43)를 통해, 피스톤이 저속으로 동작중일 때라도 밸브 특성에 기인한 적절한 감쇠력이 얻어질 수 있다. 이를 통해, 피스톤이 저속으로 동작할 때 불충분한 감쇠력이 얻어지는 문제점 및 피스톤이 고속으로 동작할 때 감쇠력이 지나치게 증가하는 문제점을 회피할 수 있다. 또한, 차량이 도로표면상의 융기를 만나 갑작스런 큰 힘의 전달로 인하여, 배압챔버(22A 및 39)내의 압력이 급격히 증가될 때, 신장행정 압력제어밸브(30) 및 압축행정 압력제어밸브(43)내의 서브 디스크밸브(54 및 55)가 변형되어 서브 디스크밸브의 외주면이 밸브시트(49 및 50)로부터 분리된다. 따라서, 배압챔버(22A 및 39)내의 유압유체는 빠르게 유체챔버(63 및 66)내로 흘러들어가, 감쇠력의 급격한 증가를 억제하여 승차감을 향상시킨다. 서브 디스크밸브(54 및 55)는 종래의 포핏밸브(poppet valve)에 비하여, 밸브시트로부터 분리됨에 비례하여 큰 개방영역을 가진다. 따라서, 슬라이더(51)는 단지 짧은 거리(일반적으로, 약 0.5㎜)를 이동하면 되므로, 높은 응답도를 가지게 된다.
[슬라이더(51)의 계단부(71 또는 72)와 유체챔버(52 또는 53)내의 서브 디스크밸브(54 또는 55) 사이의 수압면적의 차이에 기인한) 슬라이더(51)내에 발생된 추진과 비례 솔레노이드(58)의 추진 사이에 밸런스에 따라 감쇠력이 제어된다. 수압면적을 증가시킴으로써, 비례 솔레노이드(58)에 인가되는 하중을 줄일 수 있어, 솔레노이드의 크기 및 중량을 감소시킬 수 있게 된다. 또한, 감쇠력은 압력제어밸브로서 서브 디스크밸브(54 및 55)를 개폐함으로써 직접 제어되므로, 가변형 오리피스를 사용하는 경우, 종래보다도 밸브부재의 치수공차의 영향을 억제할 수 있게 된다. 따라서, 안정된 감쇠력을 얻을 수 있다.
슬라이더(51)는, 비례 솔레노이드(58)의 코일(73)에 인가되는 전류에 따라, (신장행정 및 압축행정동안 소프트 감쇠(soft damping)를 행하기 위하여) 서브 디스크밸브(54 및 55)를 모두 개방하는 위치; 및 (신장행정동안에는 소프트 감쇠를 행하고 압축행정동안에는 하드 감쇠(hard damping)를 행하거나 또는 압축행정동안에는 소프트 감쇠를 행하고 신장행정동안에는 하드 감쇠를 행하기 위하여) 서브 디스크밸브(54 및 55)중 하나를 개방시키면서 다른 하나를 폐쇄시키는 위치를 확보할 수 있다. 따라서, 신장행정과 압축행정 사이에서 대향 방향으로 감쇠력특성을 변화시키는 것이 가능하며, 이것은 소위 "스카이훅(skyhook) 이론"에 근거한 반능동 서스펜션제어(semi-active suspension control)를 행하는 데 적합하다.
도 4는 본 발명에 따른 제 1실시예의 변형예를 도시한다. 도 4의 신장행정 압력제어밸브(30)에서, 서브 디스크밸브(54) 대신에, 서브 디스크밸브(76)가 리테이너 링(77)에 의해, 피스톤볼트(6)의 작은 직경의 보어(46)와 큰 직경의 보어(47) 사이의 계단부에 부착된다. 슬라이더(51)의 단부는 서브 디스크밸브(76)상에 분리가능하게 착석되어, 서브 디스크밸브(76)의 개폐를 가능케 한다. 이 실시예에 있어서도, 신장행정동안의 감쇠력과 압축행정동안의 감쇠력은, 비례 솔레노이드에 인가되는 전류에 따라, 각각 소프트 감쇠에서 하드 감쇠로, 그리고 하드 감쇠에서 소프트 감쇠로 변화된다.
다음, 본 발명의 제 2실시예를 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 다음의 설명에서, 제 1실시예와 동일한 부분은 간단히 언급된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제 2실시예에 따른 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기(78)는 내부실린더(79)와 이 실린더(79)의 외부에 제공된 외부실린더(80)를 포함하는 이중 실린더를 포함하여 이루어진다. 저장기(81)가 실린더(79)와 실린더(80) 사이에 마련된다. 피스톤(82)은 실린더(79)내에 미끄럼가능하게 마련되어, 실린더(79)의 내부를 상부 실린더챔버(79a)와 하부 실린더챔버(79b)으로 분할한다. 피스톤(82)은 피스톤로드(83)의 일 단부에 너트(84)를 통해 연결된다. 피스톤(82)에 대향하는 측면의 피스톤로드(83)는 상부 실린더챔버(79a)와 실린더(79 및 80)의 상단부에 마련된 로드가이드(비도시)와 오일시일(미도시)를 통해 실린더(79)의 외부로 연장된다. 하부 실린더챔버(79b)와 저장기(81)를 분리시키는 베이스밸브(84)가 실린더(79)의 하단부에 마련된다. 유압유체는 실린더(79)내에 기밀가능하게 수용된다. 유압유체 및 기체는 저장기(81)내에 기밀가능하게 수용된다.
상부 실린더챔버(79a)와 하부 실린더챔버(79b) 사이가 연통되도록 유체통로(85 및 86)가 피스톤(82)에 형성된다. 하부 실린더챔버(79b)로부터 상부 실린더챔버(79a)로만 유압유체가 흐르도록 유체통로(85)에는 체크밸브(87)가 마련된다. 유체통로(86)에는 릴리프밸브(relief valve; 88)가 마련된다. 상부 실린더챔버(79a)내의 유압유체의 압력이 소정수준에 다다르면, 릴리프밸브(88)는 개방되어, 유압유체가 상부 실린더챔버(79a)로부터 하부 실린더챔버(79b)로 흐르게 된다. 하부 실린더챔버(79b)와 저장기(81) 사이가 연통되도록 베이스밸브(84)에는 유체통로(89 및 90)가 마련된다. 저장기(81)로부터 하부 실린더챔버(79b)로만 유압유체가 흐르도록 유체통로(89)에는 체크밸브(91)가 마련된다. 유체통로(90)에는 릴리프밸브(92)가 마련된다. 하부 실린더챔버(79b)내의 유압유체의 압력이 소정수준에 다다르면, 릴리프밸브(92)는 개방되어, 하부 실린더챔버(79b)로부터 저장기(81)로 유압유체가 흐르게 된다.
실린더(79)의 외주면을 둘러싸도록 거의 원통형인 통로부재(93)가 마련되어 실린더(79)와 통로부재(93) 사이에 고리형상의 유체통로(94 및 95)를 형성한다. 고리형상의 유체통로(94)는 실린더(79)의 상단부 근방에서 실린더(79)의 측벽에 형성된 유체통로(비도시)를 통해 상부 실린더챔버(79a)와 연통된다. 고리형상의 유체통로(95)는 실린더(79)의 하단부 근방에서 실린더(79)의 측벽에 형성된 유체통로(96)을 통해 하부 실린더챔버(79b)와 연통된다. 감쇠력 발생기구(97)는 외부실린더(80)의 측벽에 부착된다. 감쇠력 발생기구(97)의 케이스(110)에 형성된 3개의 연결 포트(port; 98, 99, 및 100)는 연결파이프(101, 102 및 103)를 통해 고리형상의 유체통로(94 및 95)와 저장기(81)에 각각 연결된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 감쇠력 발생기구(97)는 2개의 밸브체(106 및 107)와 이 밸브체(106 및 107)에 각각 인접하여 배치된 2개의 고정부재(108 및 109)를 포함하여 이루어진다. 밸브체(106 및 107)와 고정부재(108 및 109)는 너트(105)를 사용하여 하나의 유닛(unit)으로 연결되며, 그 사이에 슬리브(104)가 연장된다. 밸브체(106 및 107)는 한쪽 단부가 폐쇄된 거의 원통형인 케이스(110)내로 끼워진다. 비례 솔레노이드 액츄에이터(111)[이하, 간단히 "액츄에이터(111)"이라 함]가 케이스(110)의 개구(opening)에 부착된다. 따라서, 밸브체(106 및 107)는 케이스(110)의 내부를 연결포트(98, 99 및 100)와 각각 연통된 3개의 유체챔버(110a, 110b, 및 110c)로 분할한다. 액츄에이터(111)의 작동로드(112)는 슬리브(104)내로 삽입된다.
유체챔버(110a)와 유체챔버(110b) 사이가 연통되도록 밸브체(106)에는 신장행정 유체통로(113)가 마련된다. 유체챔버(110b)와 유체챔버(110c) 사이가 연통되도록 밸브체(107)에는 압축행정 유체통로(114)가 마련된다. 밸브체(106 및 107)에 인접하여 배치된 고정부재(108 및 109)는 신장행정 감쇠력 발생기구(115)와 압축행정 감쇠력 발생기구(116)를 그 내부에 구비한다.
신장행정 감쇠력 발생기구(115)는 밸브체(106)내에 형성된 고리형상의 밸브시트(117), 메인 디스크밸브(118), 가동링(119), 판스프링(120), 슬라이드 링(121), 배압챔버(122), 고정형 오리피스(123) 및 신장행정 압력제어밸브(124)를 포함하여 이루어진다. 배압챔버(122)는 슬리브(104)내의 유체통로(125)를 통해 신장행정 압력제어밸브(124)의 밸브챔버(126)와 연통된다. 압축행정 감쇠력 발생기구(116)는 밸브체(107)내에 형성된 고리형상의 밸브시트(127), 메인 디스크밸브(128), 가동링(129), 판스프링(130), 슬라이드 링(131), 배압챔버(132), 고정형 오리피스(133) 및 압축행정 압력제어밸브(134)를 포함하여 이루어진다. 배압챔버(132)는 슬리브(104)내의 유체통로(135)를 통해 압축행정 압력제어밸브(134)의 밸브챔버(136)와 연통된다.
원통형 슬라이더(137)가 슬리브(104)의 작은 직경의 보어(104a)내에 마련된다. 신장행정 압력제어밸브(124) 및 압축행정 압력제어밸브(134)에서, 슬리브(104)의 밸브시트(138 및 139)상에 분리가능하게 착석된 서브 디스크밸브(140 및 141)가 리테이너(142 및 143)를 이용하여 슬라이더(137)의 대향단부에 부착된다. 조절플러그(145)는 슬리브(104)의 원단부와 나사산식으로 맞물리고 잠금너트(144)에 의해 고정된다. 슬라이더(137)는 조절플러그(145)와 리테이너(142) 사이에 마련된 압축스프링(146)과, 리테이너(143)와 접경하는 액츄에이터(111)의 작동로드(112)의 후단부를 가압하기 위한 압축스프링(비도시)에 의해 발생된 힘에 의해 탄성적으로 고정된다. 슬라이더(137)의 계단부(137a 또는 137b)와 밸브챔버(126 또는 136)내의 서브 디스크밸브(140 및 141) 사이의 수압면적의 차이로 인하여, 밸브챔버(126 또는 136)내의 압력은 밸브개방방향으로 슬라이더(137)의 추진을 발생시킨다.
슬리브(104)내의 신장행정 압력제어밸브(124)의 하류에 배치된 유체챔버(147)는, 리테이너(142 및 143)와 슬라이더(137)의 내부에 형성된 유체통로(148 및 149)를 통해, 압축행정 압력제어밸브(134)의 하류에 배치된 유체챔버(150)와 연통되며, 또한 유체챔버(150)와 슬리브(104)내의 유체통로(151)를 통해 유체챔버(110c)와 연통된다.
이하, 제 2실시예에 따른 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기의 작동에 관하여 설명한다.
피스톤로드(83)의 신장행정동안, 피스톤(82)의 이동에 따라, 피스톤(82)의 유체통로(85)내의 체크밸브(87)는 폐쇄되고, 상부 실린더챔버(79a)내의 유압유체는 가압된다. 메인 디스크밸브(118)가 개방되기 전에, 유압유체는 고리형상의 유체통로(94)와 연결파이프(101)를 통해, 상부 실린더챔버(79a)로부터 감쇠력 발생기구(97)의 연결포트(98)로 흐르고, 유체챔버(110a), 신장행정 유체통로(113), 고정형 오리피스(123), 배압챔버(122), 유체통로(125), 신장행정 압력제어밸브(124), 유체챔버(147), 유체통로(148), 유체통로(149), 유체챔버(150), 유체통로(151), 유체챔버(110c), 연결포트(100), 및 연결파이프(103)를 통해 저장기(81)로 더욱 흐른다. 베이스밸브(84)상의 체크밸브(91)는 개방되고, 유압유체는 유체통로(89)를 통해 저장기(81)로부터 하부 실린더챔버(79b)로 흐른다. 상부 실린더챔버(79a)의 압력이 메인 디스크밸브(118)의 밸브개방압력에 다다르면, 메인 디스크밸브(118)는 개방되어, 유압유체는 신장행정 유체통로(113)로부터 유체챔버(110b)로 직접 흐르고, 연결포트(99), 연결파이프(102), 고리형상의 유체통로(95) 및 유체통로(96)을 통해 하부 실린더챔버(79b)내로 더욱 흐른다.
이러한 구성을 통해, 신장행정동안, (피스톤속도의 저속범위에서) 메인 디스크밸브(118)가 개방되기 전에, 감쇠력이 고정형 오리피스(123)와 신장행정 압력제어밸브(124)에 의해 발생된다. (피스톤속도의 고속범위에서) 상부 실린더챔버(79a)의 압력이 증가되고 메인 디스크밸브(118)가 개방되면, 감쇠력이 메인 디스크밸브(118)의 개방도에 따라 발생된다. 이 경우, 액츄에이터(111)의 코일에 인가되는 전류에 따라, 서브 디스크밸브(140)의 밸브개방압력은, 밸브챔버(126)내의 수압면적의 차이에 따라 조절될 수 있다. 따라서, (피스톤속도의 저속범위에서) 메인 디스크밸브(118)의 개방전의 감쇠력이, 서브 디스크밸브(140)의 밸브개방압력을 조절함으로써 직접 제어된다. 동시에, 배압챔버(122)내의 압력은 서브 디스크밸브(140)의 밸브개방압력을 조절함으로써 조절되기 때문에, 메인 디스크밸브(118)의 밸브개방압력(피스톤속도의 고속범위에서의 감쇠력)은 또한 제어된다.
피스톤로드(83)의 압축행정동안, 피스톤(82)의 이동에 따라, 피스톤(82)의 체크밸브(87)는 개방되어, 하부 실린더챔버(79b)내의 유압유체는 유체통로(85)를 통해 상부 실린더챔버(79a)내로 직접 흐르게 된다. 따라서, 상부 실린더챔버(79a)내의 압력과 하부 실린더챔버(79b)내의 압력이 실질적으로 동일해져서, 감쇠력 발생기구(97)의 연결포트(98 및 99) 사이에서는 유압유체의 흐름이 발생하지 않는다. 베이스밸브(84)상의 체크밸브(91)는 뒷따르는 피스톤로드(83)의 실린더(79)내로의 삽입을 폐쇄하여, 실린더(79)내의 유압유체는 실린더(79)로 들어간 피스톤로드(83) 부분의 체적에 비례하여 가압된다. 메인 디스크밸브(128)의 개방전에, 유압유체는 유체통로(96), 고리형상의 유체통로(95) 및 연결파이프(102)를 통해 하부 실린더챔버(79b)로부터 감쇠력 발생기구(97)의 연결포트(99)로 흐르며, 유체챔버(110b), 압축행정 유체통로(114), 고정형 오리피스(133), 배압챔버(132), 유체통로(135), 압축행정 압력제어밸브(134), 유체챔버(150), 유체통로(151), 유체챔버(110c), 연결포트(100) 및 연결파이프(103)를 통해 저장기(81)로 더욱 흐른다. 실린더(79)의 압력이 메인 디스크밸브(128)의 밸브개방압력에 다다르면, 메인 디스크밸브(128)는 개방되어, 유압유체는 압축행정 유체통로(114)로부터 유체챔버(110c)로 직접 흐르게 된다.
이러한 구성을 통해, 압축행정동안, (피스톤속도의 저속범위에서) 메인 디스크밸브(128)가 개방되기 전에, 감쇠력이 고정형 오리피스(133)와 압축행정 압력제어밸브(134)에 의해 발생된다. (피스톤속도의 고속범위에서) 실린더(79)의 압력이 증가하고 메인 디스크밸브(128)가 개방되면, 감쇠력이 메인 디스크밸브(128)의 개방도에 따라 발생된다. 이 경우, 액츄에이터(111)의 코일에 인가되는 전류에 따라, 서브 디스크밸브(141)의 밸브개방압력은, 밸브챔버(136)내의 수압면적의 차이에 따라 조절될 수 있다. 따라서, (피스톤속도의 저속범위에서) 메인 디스크밸브(128)의 개방전의 감쇠력이, 서브 디스크밸브(141)의 밸브개방압력을 조절함으로써 직접 제어된다. 동시에, 배압챔버(130)내의 압력은 서브 디스크밸브(141)의 밸브개방압력을 조절함으로써 조절되기 때문에, 메인 디스크밸브(128)의 밸브개방압력(피스톤속도의 고속범위에서의 감쇠력)은 또한 제어된다.
따라서, 제 2실시예에서는, 제 1실시예에서와 동일한 효과가 달성될 수 있다. 또한, 밸브구조가 도 4에 도시된 바와 같은 구조(제 1실시예의 제 1변형예)로 변경될 때, 비례 솔레노이드에 인가된 전류에 따라, 신장행정동안의 감쇠력과 압축행정동안의 감쇠력은 소프트 감쇠로부터 하드 감쇠로, 그리고 하드 감쇠로부터 소프트 감쇠로, 각각 변경될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 1실시예의 제 2변형예를 나타낸다. 이 제 2변형예는 신장행정 압력제어밸브(30)와 압축행정 압력제어밸브(43)의 구성이 변한 것을 제외하고는 도 4에 도시된 제 1변형예와 거의 동일하다. 따라서, 제 7도에 있어서, 도 4에 도시된 것과 동일한 부분은 동일 참조번호와 동일기호로 지시되고, 도 4에 도시된 것과 다른 부분만이 아래에 상세하게 설명된다.
제 2변형예에 있어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 리테이너(56)에 의해 신장행정 압력제어밸브(30)내의 서브 디스크밸브(160)가 슬라이더(51)에 부착된다. 이 서브 디스크밸브(160)는 실린더(51)의 움직임에 따라 밸브시트(49)에 접근하거나 밸브시트(49)로부터 멀어지게 이동하도록 밸브시트(49)에 분리 가능하게 착석된다. 압축행정 압력제어밸브(43)내의 서브 디스크밸브(161)는 리테이너 링(162)에 의해, 큰 직경의 보어(48)와 작은 직경의 보어(46) 사이의 피스톤 볼트(6)의 계단부에 부착된다. 슬라이더(51)의 단부(계단부)가 서브 디스크밸브(161)위에 분리 가능하게 착석된다. 슬라이더(51)는 스프링(63, 64)에 의해 발생된 스프링력하에 비례 솔레노이드(58)를 향해 바이어스되어(도 7에서 상방향으로), 비례 솔레노이드(58)가 여자되지 않을 때 신장행정 압력제어밸브(30)와 압축행정 압력제어밸브(43)가 폐쇄된다.
이러한 구성에 의해, 신장행정중의 감쇠력과 압축행정중의 감쇠력은 비례 솔레노이드(58)에 인가된 전류에 따라, 소프트 감쇠로부터 하드 감쇠로, 또는 하드 감쇠로부터 소프트 감쇠로, 동일방향으로 변화될 수 있다. 상기한 바와 같이, 비례 솔레노이드(58)가 여자되지 않았을 때, 신장행정 압력제어밸브(30)와 압축행정 압력제어밸브(43)는 폐쇄된다. 이로 인해, 비례 솔레노이드(58)의 여자에 실패할 경우, 신장행정중의 감쇠력과 압축행정중의 감쇠력은 하드 감쇠로 설정되어, 비례 솔레노이드(58)의 여자에 실패할 경우에도 조향 안정성을 보장하도록 한다.
상세하게 상기한 바와 같이, 본 발명의 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기에 있어서, 압력제어밸브에 대한 밸브개방압력이 솔레노이드의 추진에 의해 조절되어, 이로 인해 파일럿 형식의 감쇠밸브의 개방전 유압을 직접적으로 제어하고, 파일럿 압력이 압력제어밸브의 제어된 압력에 따라 변하여, 이로 인해 파일럿형식의 감쇠밸브에 대한 밸브개방압력을 조절한다. 이러한 예에 있어서, 슬라이더의 축방향으로 작용하는 압력을 받는 밸브챔버내의 수압면적의 차로 인해, 압력제어밸브는 슬라이더내에 축방향 추진을 발생시킨다. 밸브개방압력은 슬라이더의 추진과 솔레노이드의 추진 사이의 밸런스에 따라 조절되어, 이로 인해 감쇠력을 제어한다. 결과적으로, 감쇠력이 광범위하게 제어될 수 있으며, 밸브특성으로 인해 피스톤이 저속으로 작동하는 경우에도 적절한 감쇠력이 얻어질 수 있다. 또한, 온도변화에 영향을 받지 않고 안정된 감쇠력이 얻어질 수 있다. 또한, 밸브챔버내의 수압면적의 차이를 감소시킴으로써, 솔레노이드에 인가되는 하중이 감소될 수 있어, 솔레노이드의 크기와 중량을 감소시킨다.
종래의 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기와 비교하여, 본 발명의 제 1실시예는 (아래에 설명된 향상된 점이 본 발명의 제 1실시예의 상기한 특징과 직접적인 관련이 없다 하더라도) 아래에 설명된 것과 같은 여러가지 향상된 점을 구비하거나 구비할 수 있다.
도 1을 참조하면, 피스톤로드(8)가 아래와 같은 방식으로 솔레노이드 케이스(9)에 연결된다. 먼저, 피스톤로드(8)의 하단부가 솔레노이드 케이스(9)에 접촉된 채 피스톤로드(8)가 솔레노이드 케이스(9)에 대해 (중심이 맞추어져) 위치된다. 이 상태에서, 피스톤로드(8)가 솔레노이드 케이스(9)에 용접되어 고정된다. 이후, 솔레노이드 케이스(9)와 피스톤로드(8) 사이의 높은 동축도(degree of coaxiality)를 보장하기 위해, 피스톤로드(8)가 선반에 의해 지지되고, 솔레노이드 케이스(9)의 내부 원주면이 가공된다. 이러한 구성에 의해, 피스톤로드(8)와 피스톤(5) 사이의 높은 동축도가 얻어질 수 있고, 이로 인해 피스톤(5)과 실린더(2)의 내부 원주면의 마모가 감소되어, 내구성이 향상된다.
또한, 고정된 철심(101)과 코일보빈(coil bobbin; 100) 사이의 코일보빈(100)의 상부에 레이디얼 바이어스(radial bias)용 시일(110)이 마련되고, 피스톤 볼트(6)의 큰 직경부(6a)와 코일보빈(100) 사이의 코일보빈(100)의 하부에 축 바이어스용 시일(111)이 마련된다. 이 시일(110, 111)은 고정된 철심(101)과 코일보빈(100) 사이의 공간, 및 코일보빈(100)과 피스톤볼트(6)의 큰 직경부(6a) 사이의 공간을 밀폐하면서, 방사상 및 축방향으로 코일보빈(100)을 탄력성있게 지지한다. 이러한 구성에 의해, 코일보빈(100)과 고정된 철심(101)과 같은 부재의 직경상 허용오차의 변화가 수용될 수 있다. 또한, 예를 들어, 온도하강으로 인해 코일보빈(100)과 같은 부재가 수축할 때, 솔레노이드 케이스(9)내에서의 축방향 또는 방사상으로의 코일보빈(100)의 변위 또는 간극이 방지될 수 있다. 플런저(59)로부터 코일(73) 방향으로의 유압유체의 누설이 방지될 수 있다. 현저한 소음의 발생과 리드선에 대한 손실위험도 방지될 수 있다. 또한, 안정된 감쇠력이 얻어질 수 있다.
코일(73)에 의해 발생된 자속의 경로의 외측위치에 시일(110, 111)이 마련된다. 이로 인해, 시일(110, 111)의 존재로 인해 비례 솔레노이드(58)의 추력이 바람직하지 않게 작아질 가능성이 없다.
추가적으로, 시일(110, 111)은 코일(73)로 감겨진 코일보빈(100)의 일부분에 대해 축방향으로 상부위치 및 하부위치(외측위치)에 마련된다. 따라서, 코일(73)의 직경은 시일(110, 111)에 의해 영향을 받지 않고, 시일(110, 111)의 존재로 인해 비례 솔레노이드(58)의 추진이 바람직하지 않게 작아질 가능성이 없다. 따라서, 코일의 직경이 증가하거나(비례 솔레노이드의 추력이 증가됨), 또는 감쇠력 제어형식의 유압 완충기의 직경이 감소되는 경우[설계의 자유도(freedom of design) 가 보장됨]에도 이러한 구성이 적당하게 적용될 수 있다.
종래에는 코일보빈(100)이 솔레노이드 케이스(9)내에 삽입된 후, 피스톤 볼트(6)가 나사산식으로 결합되어 솔레노이드 케이스(9)에 고정되었다. 이러한 경우에 있어서, 코일보빈(100)은 솔레노이드 케이스(9)내에서 회전하여 하니스(harness)나 리드선(74)에 손상을 주기 쉽다. 본 발명에 있어서는, 솔레노이드 케이스(9)내에 오목부(recess)를, 코일보빈(100)내에 돌출부를 형성하고, 이 돌출부를 오목부에 삽입시킴으로써 솔레노이드 케이스(9)내에서의 코일보빈(100)의 회전이 방지된다. 이러한 구성에 의해, 피스톤볼트(6)가 소정의 토크로 솔레노이드 케이스(9)와 나사산식으로 결합되는 경우에도, 솔레노이드 케이스(9)에 대한 코일보빈(100)의 회전이 확실히 방지되어, 배선 하니스의 연결고장도 확실히 방지될 수 있다.
상기한 실시예에 있어서, 메인 디스크밸브의 직경이 증가되고, 메인 디스크밸브가 가동링과 접촉하는 위치가 방사상 바깥쪽으로 이동되어 파일럿 압력의 영향이 증가되며, 더 큰 힘이 인가되어 메인 디스크밸브가 밸브폐쇄방향으로 바이어스되면, 다음과 같은 문제가 발생한다. 즉, 유압유체의 역류(reverse flow)동안, 파일럿형식의 감쇠밸브(메인 디스크밸브)가 밸브개방방향으로 작용하는 압력을 받는다(예를 들어, 신장행정동안, 압축행정용 메인 디스크밸브가 밸브개방방향으로 작용하는 압력을 받는 반면, 압축행정동안, 신장행정용 메인 디스크밸브가 밸브개방방향으로 작용하는 압력을 받는다). 따라서, 유압유체의 역류동안 메인 디스크밸브가 밸브시트의 표면으로부터 분리되어 감쇠력특성의 파형에 있어서 불규칙을 발생시키기 쉽다.
본 발명의 제 3실시예가 아래에 설명된다. 제 3실시예는 상술된 문제점의 염려가 없다. 제 3실시예에 있어서, 특별하게 설명되지 않는 부분은 제 1실시예에서 언급된 것과 동일하다. 제 1실시예에서 언급된 것과 동일한 부분은 동일 참조번호로 지시되고, 그 특성 및 설명은 생략된다.
먼저, 신장행정 감쇠력 발생기구(115)가 설명된다. 도 8과 도 9를 참조하면, 하부 실린더챔버(2b)의 측면상의 피스톤(5)의 끝단면(end surface)상에 소정의 외경을 구비하는, 돌출하는 고리형상의 밸브시트(121)가 형성된다. 이 밸브시트(121)상에 메인 디스크밸브(파일럿형식의 감쇠밸브; 112)가 분리 가능하게 착석된다. 밸브시트(121)의 외경보다 더 큰 외경을 구비하는 고리형상의 밸브부재(123)가 피스톤(5)과 너트(7) 사이의 피스톤볼트(6)에 연결된다. 일반적으로 원통형의 미끄럼부재(124)가 밸브부재(123)의 외주표면상에 미끄럼 가능하게 끼워 맞춰진다. 밸브부재(123)와 너트(7) 사이에 클램프(clamp)된 디스크부재(126)에 의해 미끄럼부재(124)가 메인 디스크밸브(122)에 대해 접경한다. 디스크부재(126)는 미끄럼부재(124)를 통해 메인 디스크밸브(122)를 밸브폐쇄방향으로 바이어스시킨다.
도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 아치형 개구(132)가 동심원의 원주를 따라 연장하도록 디스크부재(126)내에 형성된다. 개구(132)는 동일한 소정의 곡률반경을 가지는 복수(이 실시예에서는 2개)의 제 1개구(132a)와, 제 1개구(132a)의 곡률반경보다 큰, 동일한 소정의 곡률반경을 가지는 복수(이 실시예에서는 2개)의 제 2개구(132b)를 포함하여 이루어진다.
일반적으로 고리형상의 돌출부(또는 비연속적인 고리형상의 돌출부; 198)가 디스크부재(126)내의 제 1개구(132a)와 제 2개구(132b) 사이에 개재된 부분(126a)에 면하도록 밸브부재(123)내에 형성된다.
도 10과 도 12에 도시된 바와 같이, 밸브부재(123)로부터 이격된 측면상의 디스크부재(126)의 표면[디스크부재(126)의 배면]상에, 일반적으로 원형의 플레이트형태의 체크밸브(200)가 적층된다. 체크밸브(200)는 디스크부재(126)와 미끄럼부재(124)를 통해 메인 디스크밸브(122)를 밸브폐쇄방향으로 바이어스시킨다. 도 11에 도시된 것과 같이, 체크밸브(200)는 아치형의 개구(200a)를 구비하고, 체크밸브(200)의 외주부는 개구(200a)에 대해 굽힘 가능하다. 도 12에 도시된 바와 같이, 디스크부재(126)는, 그 초기의 설정위치에서, 약 20㎛ 내지 50㎛의 편향(T)을 받는다. 이 편향(T)으로 인해, 메인 디스크밸브(122)에 대한 설정하중이 얻어지고, 체크밸브(200)의 외주부가 굽혀져, 체크밸브(200)의 외주부와 디스크부재(126) 사이에 갭(gap; S)이 형성된다.
메인 디스크밸브(122)와 밸브부재(123) 사이에 배압챔버(122A)가 형성된다. 배압챔버(122A)의 내부압력은 메인 디스크밸브(122)를 폐쇄하는 방향으로 작용한다. 배압챔버(122A)는 메인 디스크밸브(122)내에 형성된 고정형 오리피스(127)를 통해 신장행정 유체통로(13)와 연통된다. 또한, 배압챔버(122A)는 피스톤볼트(6)의 측벽내의 유체통로(28, 29), 및 피스톤볼트(6)내에 형성된 신장행정 압력제어밸브(단면조절밸브; 30)를 통해 배압챔버(122A)로부터 이격된 밸브부재(123)의 측면[밸브부재(123)의 배면측이나 도 8의 하측]과 연통된다. 배압챔버(122A)는 또한 디스크부재(126)의 개구(132), 갭(S), 및 체크밸브(200)의 개구(200a)를 통해 하부 실린더챔버(2b)와 연통된다.
다음, 압축행정 감쇠력 발생기구(116)가 설명된다. 상부 원통형 챔버(2a)의 측면상의 피스톤(5)의 끝단면상에 소정의 외경을 갖는, 돌출하는 고리형상의 밸브시트(133)가 형성된다. 메인 디스크밸브(파일럿형식의 감쇠밸브; 134)가 밸브시트(133)상에 분리 가능하게 착석된다. 밸브시트(133)의 외경보다 큰 외경을 가지는 고리형상의 밸브부재(135)가 큰 직경부(6a)와 피스톤(5) 사이의 피스톤볼트(6)에 연결된다. 밸브부재(135)의 외주면상에 미끄럼부재(136)가 미끄럼 가능하게 끼워 맞춰진다. 이 미끄럼부재(136)는 밸브부재(135)와 큰 직경부(6a) 사이에 클램프된 디스크부재(138)에 의해 메인 디스크밸브(134)에 대해 접경한다. 디스크부재(138)는 미끄럼부재(136)를 통해 메인 디스크밸브(134)를 밸브폐쇄방향으로 탄력적으로 바이어스시킨다.
도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 아치형 개구(145)가 동심원의 원주를 따라 연장하도록 디스크부재(138)내에 형성된다. 개구(145)는 소정의 동일한 곡률반경을 갖는 복수(이 실시예에서는 2개)의 제 1개구(145a)와, 이 제 1개구(145a)의 곡률반경보다 큰, 소정의 동일한 곡률반경을 갖는 복수(이 실시예에서는 2개)의 제 2개구(145b)를 포함하여 이루어진다.
일반적으로 고리형상인 돌출부(또는 비연속적인 고리형상의 돌출부)가 디스크부재(138)내의 제 1개구(145a)와 제 2개구(145b) 사이에 개재된 부분(138a)에 면하도록 밸브부재(135)내에 형성된다.
도 9와 도 10에 도시된 바와 같이, 일반적으로 원형 플레이트형태의 체크밸브(201)가 밸브부재(135)로부터 이격된 측면상의 디스크부재(138)의 표면[디스크부재(138)의 배면]상에 적층된다. 체크밸브(201)는 디스크부재(138)와 미끄럼부재(136)를 통해 메인 디스크밸브(134)를 밸브폐쇄방향으로 바이어스시킨다. 도 11에 도시된 바와 같이, 체크밸브(201)는 아치형의 개구(201a)를 구비하고, 체크밸브(201)의 외주부는 개구(201a)에 대해 굽힘 가능하다. 디스크부재(138)는, 그 초기 설정위치에서, 디스크부재(126)의 경우처럼 편향(T)을 받는다(제 12도 참조). 이 편향(T)으로 인해, 메인 디스크밸브(134)용 설정하중이 얻어지고, 체크밸브(201)의 외주부가 굽혀져, 체크밸브(201)의 외주부와 디스크부재(138) 사이에 갭(S)이 형성된다(제 12도 참조).
메인 디스크밸브(134)와 밸브부재(135) 사이에 배압챔버(139)가 형성된다. 배압챔버(139)의 내부압력은 메인 디스크밸브(134)를 폐쇄하는 방향으로 작용한다. 배압챔버(139)는 메인 디스크밸브(134)내에 형성된, 고정형 오리피스(140)를 통해 압축행정 유체통로(14)와 연통한다. 또한, 배압챔버(139)는 피스톤볼트(6)의 측벽내의 유체통로(41, 42)와 피스톤볼트(6)내에 형성된 압축행정 압력제어밸브(단면조절밸브; 43)를 통해 배압챔버(139)로부터 이격된 밸브부재(135)의 측면[밸브부재(135)의 배면측이나 도 8의 상부측]과 연통한다. 배압챔버(139)는 또한 디스크부재(138)의 개구(145), 갭(S), 및 체크밸브(201)의 개구(201a)를 통해 상부 실린더챔버(2a)와 연통한다.
아래에는, 제 3실시예의 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기의 작동에 대하여 설명된다.
피스톤로드(8)의 신장행정동안, 상부 실린더챔버(2a)내의 유압유체는 피스톤(5)의 이동하에 가압된다. 이 경우에 있어서, 신장행정 감쇠력 발생기구(115)의 메인 디스크밸브(122)가 개방되기 전에(피스톤 속도의 저속범위), 신장행정 유체통로(13), 메인 디스크밸브(122)의 고정형 오리피스(127), 배압챔버(122A), 유체통로(28), 신장행정 압력제어밸브(30), 유체통로(29), 개구(132), 갭(S), 및 체크밸브(200)의 개구(200a)를 통해 유압유체가 상부 실린더챔버(2a)로부터 하부 실린더챔버(2b)로 흐른다. 상부 실린더챔버(2a)내의 압력이 메인 디스크밸브(122)대한 밸브개방압력에 도달하면(피스톤 속도의 고속범위), 메인 디스크밸브(122)가 개방되고, 이로 인해 유압유체가 신장행정 유체통로(13)로부터 직접적으로 하부 실린더챔버(2b)로 흐르게 된다. 실린더(2)로부터 빠져나온 피스톤로드(8) 부분의 체적에 대응하는 체적의 유압유체가 저장기(4)로부터 베이스밸브(base valve; 12)의 유체통로(17)내의 체크밸브(19)를 통해 하부 실린더챔버(2b)로 흐른다.
이러한 구성에 의해, 메인 디스크밸브(122)가 개방되기 전에(피스톤 속도의 저속범위), 고정형 오리피스(127)와 신장행정 압력제어밸브(30)에 의해 감쇠력이 발생된다. 신장행정 압력제어밸브(30)내의 유체챔버(52)에 있어서, 서브 디스크밸브(54)의 수압면적(A2)은 슬라이더(51)의 계단부(71)의 수압면적(A1)보다 크다. 축방향 압력을 받는 면적의 이러한 차이로 인해, 슬라이더(51)내에 서브 디스크밸브(54)를 개방시키는 방향으로 추진이 발생된다. 이 경우에 있어서, 서브 디스크밸브(54)를 폐쇄시키는 방향으로 슬라이더(51)를 바이어스하도록 비례 솔레노이드(58)를 작동시킴으로써, 서브 디스크밸브(54)에 대한 밸브개방압력이 코일(73)에 인가된 전류에 따라 조절될 수 있다. 이로 인해, 메인 디스크밸브(122)의 개방전(피스톤 속도의 저속범위) 감쇠력이 피스톤 속도와 무관하게 직접적으로 제어될 수 있다.
서브 디스크밸브(54)에 대한 밸브개방압력을 조절함으로써, 상류측의 배압챔버(122A)내의 압력도 서브 디스크밸브(54)에 대한 밸브개방압력에 따라 조절된다. 상기한 바와 같이, 배압챔버(122A)내의 압력은 파일럿압력으로서 메인 디스크밸브(122)를 폐쇄하는 방향으로 인가된다. 따라서, 메인 디스크밸브(122)에 대한 밸브개방압력이 서브 디스크밸브(54)에 대한 밸브개방압력의 조절과 동시에 조절될 수 있어, 피스톤 속도의 저속범위에 대한 감쇠력과, 피스톤 속도의 고속범위에 대한 감쇠력을 동시에 제어하는 것을 가능하게 한다.
상기한 바와 같이, 신장행정 감쇠력 발생기구(115)에 있어서, 메인 디스크밸브(122)가 분리 가능하게 착석되는 밸브시트(121)의 외경보다 큰 외경을 갖는 고리형상의 밸브부재(123)가 사용된다. 피스톤로드(8)의 신장행정동안, 신장행정 감쇠력 발생기구(115)의 메인 디스크밸브(122)와 밸브부재(123)[따라서 이 밸브부재(123)상에 끼워 맞춰진 미끄럼부재(124)]에 대해, 메인 디스크밸브(122)를 개방시키는 방향보다는 메인 디스크밸브(122)를 폐쇄시키는 방향으로 큰 힘을 인가한다. 따라서, 메인 디스크밸브(122)에 대한 디스크부재(126)의 설정하중이 거의 영인 경우에도, 신장행정동안 하드 감쇠를 위해 큰 감쇠력이 발생될 수 있어, 광범위한 감쇠력를 제어하도록 한다.
한편, 신장행정 감쇠력 발생기구(115)에 대한 유압유체의 역류동안(즉, 압축행정동안), 메인 디스크밸브(122)와 밸브부재(123)[따라서 이 밸브부재(123)상에 끼워 맞춰진 미끄럼부재(124)]에 대해, 메인 디스크밸브(122)를 개방시키는 방향으로 유압유체가 작용하여, 밸브시트(121)로부터 메인 디스크밸브(122)를 분리시키는 경향의 힘을 발생시킨다. 이 힘은 디스크부재(126)와 체크밸브(200)의 바이어싱력과, 체크밸브(200)상에 작용하는 하부 실린더챔버(2b)내의 유압유체의 압력에 의해 상쇄된다. 따라서, 메인 디스크밸브(122)의 분리가 방지될 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 밸브부재(123)내에 돌출부(198)가 형성된다. 신장행정 감쇠력 발생기구(115)에 대한 유압유체의 역류동안(즉, 압축행정동안), 돌출부(198)가 디스크부재(126)에 대해 접경하여, 디스크부재(126)의 편향을 제한한다. 따라서, 디스크부재(126)의 파손이 확실히 방지될 수 있다.
피스톤(5)의 이동에 따른 피스톤로드(8)의 압축행정동안, 베이스밸브(12)상의 체크밸브(19)가 폐쇄되고, 하부 실린더챔버(2b)내의 유압유체가 가압된다. 이 경우에 있어서, 압축행정 감쇠력 발생기구(116)의 메인 디스크밸브(134)가 개방되기 전에(피스톤 속도의 저속범위), 유압유체는 압축행정 유체통로(14), 메인 디스크밸브(134)의 고정형 오리피스(140), 배압챔버(139), 유체통로(41), 압축행정 압력제어밸브(43), 유체통로(42), 체크밸브(201), 및 개구(145)를 통해 하부 실린더챔버(2b)로부터 상부 실린더챔버(2a)로 흐른다. 하부 실린더챔버(2b)내의 압력이 메인 디스크밸브(134)에 대한 밸브개방압력에 도달하면(피스톤 속도의 고속범위), 메인 디스크밸브(134)가 개방되어, 이로 인해 유압유체가 압축행정 유체통로(14)로부터 직접적으로 상부 실린더챔버(2a)로 흐른다. 실린더(2)내로 들어간 피스톤로드(8) 부분의 체적에 대응하는 양의 유압유체가 베이스밸브(12)의 유체통로(18)내의 디스크밸브(20)를 통해 하부 실린더챔버(2b)로부터 저장기(4)로 흐른다.
이러한 구성에 의해, 메인 디스크밸브(134)가 개방되기 전에(피스톤 속도의 저속범위), 고정형 오리피스(140)와 압축행정 압력제어밸브(43)에 의해 감쇠력이 발생된다. 압축행정 압력제어밸브(43)내의 유체챔버(53)에 있어서, 서브 디스크(55)이 수압면적(A2)은 슬라이더(51)의 계단부(72)의 수압면적(A1)보다 크다. 수압면적의 이러한 차이로 인해, 슬라이더(51)내에 서브 디스크밸브(55)를 개방시키는 방향으로 추진이 발생된다. 이 경우에 있어서, 서브 디스크밸브(55)를 폐쇄시키는 방향으로 슬라이더(51)를 바이어스하도록 비례 솔레노이드(58)를 작동시킴으로써, 서브 디스크밸브(55)에 대한 밸브개방압력이 코일(73)에 인가된 전류에 따라 조절될 수 있다. 이로 인해, 메인 디스크밸브(134)의 개방전에(피스톤 속도의 저속범위) 감쇠력이 피스톤 속도와 무관하게 직접적으로 제어될 수 있다.
서브 디스크밸브(55)에 대한 밸브개방압력을 조절함으로써, 상류측의 배압챔버(139)내의 압력도 서브 디스크밸브(55)에 대한 밸브개방압력에 따라 조절된다. 배압챔버(139)내의 압력은 파일럿압력으로서 메인 디스크밸브(134)를 폐쇄하는 방향으로 인가된다. 따라서, 메인 디스크밸브(134)에 대한 밸브개방압력이 서브 디스크밸브(55)에 대한 밸브개방압력의 조절과 동시에 조절될 수 있어, 피스톤 속도의 저속범위에 대한 감쇠력과, 피스톤 속도의 고속범위에 대한 감쇠력을 동시에 제어하는 것을 가능하게 한다.
상기한 바와 같이, 압축행정 감쇠력 발생기구(116)에 있어서, 메인 디스크밸브(134)가 분리 가능하게 착석되는 밸브시트(133)의 외경보다 큰 외경을 갖는 고리형상의 밸브부재(135)가 사용된다. 피스톤로드(8)의 압축행정동안, 압축행정 감쇠력 발생기구(116)의 메인 디스크밸브(134)와 밸브부재(135)[따라서 이 밸브부재(135)상에 끼워 맞춰지는 미끄럼부재(136)]에 대해, 유압유체는 메인 디스크밸브(134)를 개방시키는 방향보다 메인 디스크밸브(134)를 폐쇄시키는 방향으로 큰 힘을 인가한다. 따라서, 밸브(134)에 대한 디스크부재(138)의 설정하중이 거의 영인 경우에도, 압축행정동안 하드 감쇠를 위해 큰 감쇠력이 발생될 수 있어, 광범위하게 감쇠력을 제어하도록 한다.
한편, 압축행정 감쇠력 발생기구(116)에 대한 유압유체의 역류동안(즉, 신장행정동안), 메인 디스크밸브(134)와 밸브부재(135)[따라서 이 밸브부재(135)상에 끼워 맞춰진 미끄럼부재(136)]에 대해, 메인 디스크밸브(134)를 개방시키는 방향으로 유압유체가 작용하여, 밸브시트(133)로부터 메인 디스크밸브(134)를 분리시키는 경향의 힘을 발생시킨다. 이 힘은 디스크부재(138)와 체크밸브(201)의 바이어싱력과, 체크밸브(201)상에 작용하는 상부 실린더챔버(2a)내의 유압유체의 압력에 의해 상쇄된다. 따라서, 메인 디스크밸브(134)의 분리가 방지될 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 밸브부재(135)내에 돌출부(199)가 형성된다. 압축행정 감쇠력 발생기구(116)에 대한 유압유체의 역류동안(즉, 신장행정동안), 돌출부(199)가 디스크부재(138)에 대해 접경하여, 디스크부재(138)의 편향을 제한한다. 따라서, 디스크부재(138)의 파손이 확실히 방지될 수 있다.
따라서, 피스톤 속도의 넓은 범위에 걸쳐 감쇠력을 제어하는 것이 가능하다. 밸브부재(123, 135)의 외경을 밸브시트(121, 133)의 외경보다 크게 설정함으로써, 감쇠력의 제어범위는 더욱 증가될 수 있다. 신장행정 압력제어밸브(30)와 압축행정 압력제어밸브(43)에 의해, 피스톤이 저속으로 작동되는 경우에도 밸브특성으로 인해 적절한 감쇠력이 얻어질 수 있다. 이로 인해, 피스톤이 낮은 속도으로 작동할 때 발생되는 불충분한 감쇠력과, 피스톤이 고속으로 작동할 때 발생하는 감쇠력의 과도한 증가의 문제를 피할 수 있다. 또한, 도로표면상에서 차량충돌로 인한 큰 힘의 급작스런 전달로 인해 배압챔버(122A, 139)내의 압력이 급격히 증가하면, 신장행정 압력제어밸브(30)내의 서브 디스크밸브(54)와 압축행정 압력제어밸브(43)내의 서브 디스크밸브(55)가 편향되고, 서브 디스크밸브의 외주부가 밸브시트(49, 50)로부터 분리된다. 결과적으로, 배압챔버(122A, 139)내의 유압유체가 유체챔버(63, 66)내로 신속히 흘러, 이로 인해 감쇠력의 급격한 증가를 억제하여 주행성능을 향상시킨다.
이 실시예에 있어서, 단면조절밸브는 압력제어밸브이다. 그러나, 압력제어밸브 대신에, 유량제어형식의 단면조절밸브가 사용될 수도 있다.
본 발명의 제 3실시예에 있어서, 밸브부재의 외경은 파일럿형식의 감쇠밸브가 분리 가능하게 착석되는 밸브시트의 직경보다 크게 설정된다. 이러한 구성에 의해, 파일럿형식의 감쇠밸브에 대한 정상흐름동안(예를 들어, 신장행정), 파일럿형식의 감쇠밸브와 밸브부재(따라서 이 밸브부재상에 끼워 맞춰진 미끄럼부재)에 대해, 파일럿형식의 감쇠밸브를 폐쇄하는 방향으로 유압유체가 작용한다. 따라서, 파일럿형식의 감쇠밸브에 대한 디스크부재의 설정하중이 거의 영인 경우에도, 신장행정중에 큰 감쇠력이 발생될 수 있어, 감쇠력의 제어범위를 증가시킨다.
한편, 파일럿형식의 감쇠밸브에 대한 역류동안(예를 들어, 압축행정동안), 파일럿형식의 감쇠밸브와 밸브부재(따라서 이 밸브부재상에 끼워 맞춰진 미끄럼부재)에 대해, 파일럿형식의 감쇠밸브를 개방시키는 방향으로 유압유체가 작동하여, 밸브시트로부터 파일럿형식의 감쇠밸브를 분리시키는 경향의 힘을 발생시킨다. 그러나 이 힘은 디스크부재와 체크밸브에 의해 발생되는 바이어싱력과, 체크밸브상에 작용하는 하부 실린더챔버내의 유압의 압력에 의해 상쇄된다. 따라서, 파일럿형식의 감쇠밸브의 분리가 확실히 방지될 수 있다.
상기한 실시예에 있어서, 피스톤 속도의 낮은 범위에서, 유체통로내의 오리피스의 제한에 따라 감쇠력이 발생되어, 감쇠력특성이 광범위하게 변할 수 있다. 그러나, 피스톤 속도의 중간이나 높은 범위에서는, 메인 유체통로내의 (밸브디스크와 같은) 감쇠력 발생기구의 개방도에 따라 감쇠력이 발생되어, 감쇠력특성을 광범위하게 변화시키는 것이 어렵다. 따라서, 감쇠력이 소프트 감쇠로 설정되면, 피스톤 속도가 상대적으로 높은 범위에서 감쇠력이 불충분하다는 문제가 발생한다.
아래에 설명되는 본 발명의 제 4실시예 내지 제 6실시예는 이러한 문제의 염려가 없다.
도 13을 참조하여, 본 발명의 제 4실시예가 아래에 설명된다. 도 13에 도시된 바와 같이, 제 3실시예의 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기(301)는 유압유체가 기밀가능하게 수용되는 실린더(302)와, 이 실린더(302)내에 기밀가능하게 마련된 피스톤(303)을 포함하여 이루어진다. 피스톤(303)은 실린더(302)의 내부를 상부 실린더챔버(302a)와 하부 실린더챔버(302b)로 나눈다. 피스톤로드(304)의 일 단부가 피스톤(303)에 연결된다. 피스톤(303)에 대향하는 측면상의 피스톤로드(304)는 상부 실린더챔버(302a)를 통해 실린더(302)의 외측으로 연장한다. 실린더(302)의 저부에 마련된 베이스밸브(305)를 통해 저장기(306)가 하부 실린더챔버(302b)에 연결된다.
피스톤(303)은, 상부 실린더챔버(302a)와 하부 실린더챔버(302b), 및 유체통로(307)내에 마련된 체크밸브(308) 사이의 연통을 가능하게 하여, 하부 실린더챔버(302b)로부터 상부 실린더챔버(302a)로 유압유체를 흐르도록 하는 유체통로(307)를 구비한다. 베이스밸브(305)는, 하부 실린더챔버(302b)와 저장기(306), 및 유체통로(309)내에 마련된 체크밸브(310) 사이의 연통을 가능하게 하여, 저장기(306)로부터 하부 실린더챔버(302b)로 유압유체를 흐르도록 하는 유체통로(309)를 구비한다.
상부 실린더챔버(302a)는 서로 평행하게 배치된 메인 통로(311)와 서브 통로(312)를 통해 저장기(306)에 연결된다. 메인 통로(311)내에 메인 밸브(파일럿형식의 감쇠밸브; 313)가 마련되고, 메인 밸브(313)의 하류측에는 파일럿형식의 압력제어밸브와 서브 밸브(서브 감쇠밸브; 314)가 마련된다. 결과적으로, 도 13에 있어서, 메인 밸브(313)의 하류측 위치에, 메인 통로(311)와 서브 통로(312)의 교차점(P)의 상류측 위치에 서브 밸브(314)가 배치된다. 서브 통로(312)는 고정형 오리피스(315)를 구비하고, 또한, 전자석 압력제어밸브로서 고정형 오리피스(315)의 하류측에 마련된 파일럿밸브(가변형 감쇠밸브; 316)를 더욱 구비한다. 메인 밸브(313)용 파일럿통로(317)는 고정형 오리피스(315)와 파일럿밸브(316) 사이의 서브 통로(312)에 연결된다.
상류측 유압유체의 압력하에 메인 밸브(313)가 개방되어, 메인 밸브(313)의 개방도에 대응하는 감쇠력을 발생시킨다. 메인 밸브(313)에 대한 밸브개방압력은 파일럿통로(317)로부터 메인 밸브(313)로 도입되는 파일럿압력에 따라 조절된다. 서브 밸브(314)는 상류측 유압유체의 압력하에 개방되어, 유압유체의 흐름에 대응하는 소정의 차압을 발생시킴으로써 감쇠력을 발생시킨다. 파일럿밸브(316)는 상류측 유압유체의 압력하에 개방되어, 유압유체의 흐름에 따라 소정의 차압을 발생시킨다. 파일럿밸브(316)의 차압은 솔레노이드에 인가되는 전류에 따라 제어될 수 있다.
다음, 제 4실시예의 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기의 작동이 설명된다.
피스톤로드(304)의 신장행정동안, 피스톤(303)의 이동에 따라, 피스톤(303)의 체크밸브(308)가 폐쇄되고, 상부 실린더챔버(302a)내의 유압유체가 가압된다. 상부 실린더챔버(302a)내의 가압된 유압유체는 고정형 오리피스(315)와, 서브 통로(312)내의 파일럿밸브(316)를 통해 저장기(306)로 흐른다. 상부 실린더챔버(302a)내의 압력이 메인 밸브(313)에 대한 밸브개방압력에 도달하면, 유압유체는 메인 밸브(313)와, 메인 통로(311)내의 서브 밸브(314)를 통해 저장기(306)로 흐른다. 실린더(302)로부터 빠져 나온 피스톤로드(304) 부분의 체적에 대응하는 체적의 유압유체가 베이스밸브(305)의 체크밸브(310)를 통해 하부 실린더챔버(302b)로 흐른다.
피스톤로드(304)의 압축행정동안, 피스톤(303)의 이동에 따라, 피스톤(303)의 체크밸브(308)가 개방되고, 베이스밸브(305)의 체크밸브(310)가 폐쇄된다. 하부 실린더챔버(302b)내의 유압유체가 유체통로(307)를 통해 상부 실린더챔버(302a)로 흐른다. 실린더(302)내로 들어간 피스톤로드(304) 부분의 체적에 대응하는 체적의 유압유체가 신장행정에 대해 사용된 것과 동일한 통로를 통해 상부 실린더챔버(302a)로부터 저장기(306)로 흐른다.
따라서, 신장행정와 압축행정동안, 메인 밸브(313)가 개방되기 전에(피스톤속도의 저속범위), 고정형 오리피스(315)와 파일럿밸브(316)에 의해 감쇠력이 발생된다. 메인 밸브(313)가 개방된 후(피스톤속도의 저속범위)에는, 메인 밸브(313)와 서브 밸브(314)에 의해 감쇠력이 발생된다. 파일럿밸브(316)의 제어된 압력을 조절하도록 솔레노이드를 여자시킴으로써, 피스톤속도에 상관없이 메인 밸브(313)의 개방전에 감쇠력이 직접적으로 제어될 수 있다. 이 경우에 있어서, 파일럿밸브(316)의 제어된 압력에 따라, 파일럿밸브(316)의 상류측과 하류측 사이의 서브 통로(312)내에 차압이 발생된다. 차압이 증가하면, 파일럿통로(317)로부터 메인 밸브(313)내로 도입되는 파일럿압력도 증가한다. 따라서, 파일럿밸브(316)의 제어된 압력을 조절함으로써, 메인 밸브(313)에 대한 밸브개방압력이 또한 제어될 수 있다.
상기한 바와 같이, 메인 통로(311)내에, 메인 밸브(313)의 하류측에 서브 밸브(314)가 배치된다. 따라서, 감쇠력이 소프트 감쇠로 설정되면(메인 밸브(313)에 대한 밸브개방압력이 낮으면), 메인 밸브(314)에 의해 발생된 감쇠력의 불충분을 보충함으로써 적당한 감쇠력이 얻어질 수 있다(도 20의 ①참조). 감쇠력이 소프트 감쇠와 다른 형식으로 설정되면, 비록 서브 밸브(314)의 차압이 메인 밸브(313)의 상류측상의 압력을 증가시키는 경향이 있지만, 서브 밸브(314)에 의해 영향을 받지 않는 하류측상의 압력[즉, 저장기(306)의 측면상의 압력]에 기초하여 메인 밸브(313)에 대한 파일럿압력이 제어되어, 서브 밸브(314)에 의해 발생된 감쇠력의 영향을 감쇠하는 정도로 메인 밸브(313)가 개방된다. 이로 인해, 서브 밸브(314)와 피스톤 속도에 의해 영향을 받지 않고, 파일럿밸브(316)의 제어된 압력에 따라, 거의 동일한 수준으로 유지시킴으로써 감쇠력이 직접적으로 제어될 수 있다(도 20 ② 참조).
이러한 구성에 의해, 소프트 감쇠에 대해, 차량중량, 서스펜션 시스템의 레버비(lever ratio)와 스프링상수, 및 차량특성등에 적합하게, 서브 밸브(314)의 특성에 따라 적당한 감쇠력특성이 설정될 수 있다. 감쇠력이 소프트 감쇠와 다른 형식으로 설정되면, 피스톤의 속도와는 상관없이, 파일럿밸브(316)의 솔레노이드에 인가되는 전류에 따라, 감쇠력이 거의 동일한 수준으로 유지될 수 있다. 따라서, 피스톤 속도를 검출하고 제어하는 시스템의 고응답성에 대한 필요없이, 고정밀의 반능동 감쇠제어가 달성될 수 있다. 도 20에 도시된 바와 같이, 피스톤 속도의 고속에서, 감쇠력이 소프트 감쇠에 가까운 형식으로 설정되면, 서브 밸브(314)의 영향으로 인해 감쇠력이 증가한다. 따라서, 스프링이 달려있지 않은 덩어리(unsprung mass)의 감쇠진동에 대한 감쇠력의 필요가 달성될 수 있다.
제 4실시예에 있어서, 가변형 감쇠밸브로서, 압력제어밸브인 파일럿밸브(316)가 사용되었다. 이는 본 발명의 기술적 사상을 제한하지 않는다. 본 발명에서 유량제어밸브가 사용될 수도 있다. 유량제어밸브가 사용되면, 유량제어밸브가 개방될 때 (소프트 감쇠에 대한) 감쇠력특성이 서브 밸브의 특성에 따라 적당하게 설정될 수 있다.
도 14 내지 도 16을 참조하여, 본 발명의 제 5실시예가 설명된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 제 5실시예의 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기는 내부실린더(419)와, 이 내부실린더(419) 외측에 마련된 외부실린더(420)을 구비하는 이중실린더를 포함하여 이루어진다. 내부실린더(419)와 외부실린더(420) 사이에 저장기(421)가 형성된다. 내부실린더(419)의 내부를 상부 실린더챔버(419a)와 하부 실린더챔버(419b)로 나누도록 실린더(419)내에 피스톤(422)이 미끄럼 가능하게 설치된다. 피스톤(422)을 통해 연장하는, 일반적으로 원통형상인 피스톤볼트(423)가 너트(424)에 의해 고정된다. 피스톤(423)의 기단부는 피스톤로드(425)의 일단부에 형성된 솔레노이드 케이스(426)와 나사산식으로 결합된다. 상부 실린더챔버(419a), 로드가이드(427), 실린더(419)의 상단부에 마련된 오일시일(428), 및 외부실린더(420)를 통해 솔레노이드 케이스(426)와 대향하는 측면상의 피스톤로드(425)가 실린더(419)의 외측으로 연장된다. 하부 실린더챔버(419b)와 저장기(421)를 분리시키는 베이스밸브(429)가 실린더(419)의 하단부에 마련된다.
상부 실린더챔버(419a)와 하부 실린더챔버(419b) 사이의 연통이 가능하도록, 피스톤(422)내에 신장행정 유체통로(430)와 압축행정 유체통로(431)가 형성된다. 신장행정 유체통로(430)내의 유압유체의 흐름을 제어하도록, 피스톤(422)과 너트(424) 사이에 신장행정 감쇠력 발생기구(432)가 마련된다. 압축행정 유체통로(431)내의 유압유체의 흐름을 제어하도록, 피스톤(422)과 피스톤볼트(423)의 기단부 사이에 압축행정 감쇠력 발생장치기구(433)가 마련된다.
하부 실린더챔버(419b)와 저장기(421) 사이의 연통이 가능하도록, 베이스밸브(429)내에 유체통로(434, 435)가 마련된다. 저장기(421)로부터 하부 실린더챔버(419b)로 유압유체가 흐르도록, 베이스밸브(429)상에 체크밸브(436)가 마련된다. 또한, 베이스밸브(429)상에 디스크밸브(437)가 마련된다. 하부 실린더챔버(419b)내의 유압유체의 압력이 소정수준에 도달하면, 디스크밸브(437)가 개방되고, 이로 인해 유체통로(435)를 통해 하부 실린더챔버(419b)로부터 저장기(421)로 유압유체를 흐르게 한다. 실린더(419)내에 유압유체가 기밀가능하게 수용된다. 저장기(421)내에는 소정의 압력을 갖는 유압유체와 기체가 기밀가능하게 수용된다.
다음, 도 15와 도 16을 참조하여, 신장행정 감쇠력 발생기구(432)가 상세하게 설명된다. 도 15와 도 16에 도시된 바와 같이, 하부 실린더챔버(419b)의 측면상의 피스톤(422)의 끝단면상의 신장행정 유체통로(430)의 개구의 외주를 따라 돌출하는 고리형상의 메인 밸브시트(438)가 형성된다. 피스톤(22)의 끝단면상의 메인 밸브시트(438)의 외주를 따라 돌출하는 고리형상의 서브 밸브시트(439)가 형성된다. 피스톤(422)과 너트(424) 사이의 피스톤볼트(423)에 고리형상의 고정부재(440)가 부착된다. 서브 밸브부재(441)는 고정부재(440)의 축방향 길이보다 더 큰 축방향 길이를 갖는 실린더형상이다. 서브 밸브부재(441)의 일단이 피스톤(422)의 서브 밸브시트(439) 위에 착석된다. 고정부재(440)와 너트(424) 사이에 클램프된 디스크형상의 판스프링(442)이 서브 밸브부재(441)의 타단에 대해 접경하여, 이로 인해 서브 밸브시트(439)에 대해 서브 밸브부재(441)를 가압한다. 서브 밸브시트(439)는 압인가공(coining)등에 의해 형성된 절단부를 구비하여, 서브 밸브시트(439)와 서브 밸브부재(441) 사이에 오리피스통로(서브 감쇠밸브, 439a)를 형성한다.
피스톤(422)과 고정부재(440) 사이에 고리형상의 메인 밸브부재(파일럿형식의 감쇠밸브; 443)가 마련되고, 서브 밸브부재(441)내로 미끄럼 가능하게 끼워 맞춰진다. 메인 밸브부재(443)의 일단상의 외주부가 피스톤(422)의 메인 밸브시트(438) 위에 착석된다. 메인 밸브부재(443)의 타단상의 내부 원주의 계단부는, 피스톤(422)과 고정부재(440) 사이에 클램프된 디스크형상의 판스프링(444)에 대해 접경하고, 메인 밸브시트(438)에 대해 가압된다. 메인 밸브부재(443)와 판스프링(444), 및 고정부재(440) 사이에 배압챔버(445)가 형성된다. 이 배압챔버(445)의 내부압력은 메인 밸브부재(443)를 폐쇄하는 방향으로 인가된다.
판스프링(444)내에 형성된, 고정형 오리피스(446)를 통해 배압챔버(445)가 신장행정 유체통로(430)와 연통한다. 또한, 배압챔버(445)는 피스톤볼트(423)의 측벽내에 형성된 유체통로(447, 448)를 통해, 피스톤볼트(423)내에 마련된 신장행정 압력제어밸브(가변형감쇠밸브; 449)를 통해 배압챔버(445)로부터 이격된 고정부재(440)의 측면과 연통한다. 배압챔버(445) 또한 고정부재(440)상의 체크밸브(또는 디스크밸브; 450)와 판스프링(442)내의 유체통로(절단부; 442a)를 통해 하부 실린더챔버(419b)와 연통한다. 고정부재(440)는 체크밸브(450)를 제공하는 디스크밸브의 접경위치에의 접착을 방지하는 돌출부와 오목부(450a)를 구비한다.
피스톤로드(425)의 솔레노이드 케이스(426)내에 비례 솔레노이드(453)가 수용된다. 피스톤볼트(423)내로 미끄럼 가능하게 끼워 맞춰진 슬라이더(451)에 연결된 디스크밸브(452)상에 작용하는 유압압력, 비례 솔레노이드(453)의 추력, 및 복귀스프링(return spring; 454) 사이의 밸런스에 기초하여, 비례 솔레노이드(453)에 인가된 전류에 따라 유체통로(447, 448) 사이의 유압유체의 압력을 제어하도록 신장행정 압력제어밸브(449)가 적용된다. 중공구조를 가지는 피스톤로드(425)를 통해 외측으로 연장되는 리드와이어(455)를 통해 전류가 비례 솔레노이드(453)로 인가된다(도 14참조).
압축행정 감쇠력 발생기구(433)은 신장행정 감쇠력 발생기구(432)와 동일한 구조를 구비한다. 압축행정 감쇠력 발생기구(433)는 비례 솔레노이드(453)에 인가된 전류에 따라 유압압력을 제어하고, 제어된 유압압력에 기초하여, 압축행정 유체통로(431)내의 유압유체의 흐름에 대해 감쇠력을 발생시키도록 적용된다. 따라서, 압축행정 감쇠력 발생기구(433)의 상세한 설명은 생략된다. 신장행정 감쇠력 발생기구(432)와 압축행정 감쇠력 발생기구(433)중 하나가 하드 감쇠로 설정되면, 다른 하나의 감쇠력 발생기구는 소프트 감쇠로 설정되고, 그 반대로 마찬가지이다. 즉, 감쇠력특성은, "스카이훅 이론"에 기초하여, 반능동 서스펜션제어를 수행하는데 적당한, 피스톤로드의 신장행정와 압축행정 사이에서 반대방향으로 변할 수 있다.
다음, 제 5실시예의 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기의 작동이 설명된다.
피스톤로드(425)의 신장행정동안, 피스톤(422)의 이동에 따라, 상부 실린더챔버(419a)내의 유압유체가 가압되어 신장행정 유체통로(430)를 통해 하부 실린더챔버(419b)로 흐르고, 이로 인해 신장행정 감쇠력 발생기구(432)에 의해 감쇠력을 발생시킨다. 실린더(419)로부터 빠져 나온 피스톤로드(425) 부분의 체적에 대응하는 체적의 유압유체가 베이스밸브(429)의 유체통로(434)내의 체크밸브(436)를 통해 저장기(421)로부터 하부 실린더챔버(419b)로 흐른다.
신장행정 감쇠력 발생기구(432)에 있어서, 메인 밸브부재(443)가 개방되기 전에(피스톤속도의 저속범위), 판스프링(444)의 고정형 오리피스(446), 배압챔버(445), 유체통로(447), 신장행정 압력제어밸브(449), 유체통로(448), 체크밸브(450), 및 판스프링(442)의 유체통로(442a)를 통해 유압유체가 신장행정 유체통로(430)로부터 하부 실린더챔버(419b)로 흐른다. 상부 실린더챔버(419a)내의 유압압력이 메인 밸브부재(443)에 대한 밸브개방압력에 도달하면(피스톤속도의 고속범위), 메인 밸브부재(443)가 개방되어 유압유체가 서브 밸브부재(441)를 통해 하부 실린더챔버(419b)내로 흐른다. 체크밸브(450)는 피스톤로드(425)의 압축행정동안 신장행정 유체통로(430)내의 유압유체의 역류를 방지한다.
따라서, 메인 밸브부재의 개방전에(피스톤속도의 저속범위), 고정형 오리피스(446)와 신장행정 압력제어밸브(449)에 의해 감쇠력이 발생된다. 메인 밸브부재(443)의 개방후에는, 메인 밸브부재(443)와 서브 밸브부재(441)[오리피스통로(439a)]에 의해 감쇠력이 발생된다. 신장행정 압력제어밸브(449)의 제어된 압력을 조절하도록 비례 솔레노이드(453)를 여자시킴으로써, 메인 밸브부재(443)의 개방전에 감쇠력이 피스톤속도에 상관없이 직접적으로 제어될 수 있다. 이 경우에 있어서, 신장행정 압력제어밸브(449)의 제어된 압력의 증가에 따라 배압챔버(445)내의 압력이 증가한다. 따라서, 메인 밸브부재(443)에 대한 밸브개방압력이 또한 신장행정 압력제어밸브(449)의 제어된 압력을 조절함으로써 조절될 수 있다.
상기한 바와 같이, 서브 밸브부재(441)는 메인 밸브부재(443)의 하류측에 배치된다. 따라서, 제 4실시예의 경우에서와 같이, 감쇠력이 소프트 감쇠로 설정되면[메인 밸브부재(443)에 대한 밸브개방압력이 낮으면], 메인 밸브부재(443)에 의해 발생된 감쇠력의 불충분을 서브 밸브부재(441)[오리피스통로(439a)]가 보충하여, 적당한 감쇠력이 얻어질 수 있다. 감쇠력이 소프트 감쇠와는 다른 형식으로 설정되면, 비록 서브 밸브부재(314)의 차압이 메인 밸브부재(443)의 상류측상의 압력을 증가시키는 경향이 있지만, 서브 밸브부재(441)에 의해 영향을 받지 않는 하류측상의 압력[즉, 하부 실린더챔버(419b)의 측면상의 압력]에 기초하여 메인 밸브부재(443)에 대한 배압챔버(445)내의 압력이 제어되어, 서브 밸브부재(441)에 의해 발생된 감쇠력의 영향을 감쇠하는 정도로 메인 밸브부재(443)가 개방된다. 이로 인해, 서브 밸브부재(441)와 피스톤 속도에 의해 영향을 받지 않고, 신장행정 압력제어밸브(449)의 제어된 압력에 따라, 거의 동일한 수준으로 유지시킴으로써 감쇠력이 직접적으로 제어될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 소프트 감쇠력특성으로부터 하드 감쇠력특성에 이르기까지 전 범위에 걸쳐, 피스톤속도에 상관없이 최적의 감쇠력특성이 얻어질 수 있다.
피스톤로드(425)의 압축행정동안, 피스톤(422)의 이동에 따라, 베이스밸브(429)상의 체크밸브가 폐쇄되고, 하부 실린더챔버(419b)내의 유압유체가 가압되어 압축행정 유체통로(431)를 통해 상부 실린더챔버(419a)로 흐르고, 이로 인해 압축행정 감쇠력 발생기구(433)에 의해 감쇠력을 발생시킨다. 실린더(419)내로 들어간 피스톤로드(425) 부분의 체적에 대응하는 양의 유압유체가 베이스밸브(429)의 유체통로(435)내의 디스크밸브(437)를 통해 하부 실린더챔버(419b)로부터 저장기(421)로 흐른다.
압축행정 감쇠력 발생기구(433)에 있어서, 신장행정 감쇠력 발생기구(432)의 경우에서와 같이, 피스톤속도에 상관없이, 비례 솔레노이드(453)에 인가된 전류에 따라, 피스톤속도의 저속범위에 대한 감쇠력과, 피스톤속도의 고속범위에 대한 감쇠력이 동시에 제어될 수 있다. 또한, 소프트 감쇠력특성으로부터 하드 감쇠력특성에 이르기까지 전 범위에 걸쳐, 피스톤속도에 상관없이 최적의 감쇠력특성이 얻어질 수 있다.
아래에, 도 17과 도 18을 참조하여 제 5실시예의 변형예가 설명된다. 제 5실시예에서 설명된 부분과 동일한 부분은 동일한 참조번호와 동일기호로 지시되고, 제 5실시예에서 설명된 부분과 다른 부분만 상세하게 설명된다.
도 17에 도시된 변형예에 있어서, 제 5실시예의 메인 밸브부재(443) 대신에, 피스톤(422)과 고정부재(44), 및 메인 밸브시트(438) 위에 착석된 외주부 사이에 클램프된 내주부를 구비하는 디스크밸브(456)가 제공된다. 디스크밸브(456)의 배면측상의 디스크밸브(456)의 외주부는, 예를 들어 PTFE로 만들어진 고리형상의 시일링(457)에 대해 접경한다. 이 시일링(457)은 배압챔버(445)를 형성하도록 서브 밸브부재(441)내로 미끄럼 가능하게 끼워 맞춰진다. 시일링(457)은 메인 밸브시트(438)에 대해 디스크밸브(456)를 가압하도록, 클램프된 내주부를 구비한 판스프링(458)에 의해 발생된 힘에 의해 바이어스된다. 또한, 배압챔버(445)와 연통하는 고정형 오리피스(456)가 디스크밸브(456)내에 형성된다. 이로 인해, 제 5실시예의 작동효과와 동일한 작동효과가 성취질 수 있다.
도 18은 제 5실시예의 다른 변형예를 도시한다. 도 18에 있어서, 도 17에 도시된 변형예의 시일링(457) 대신에, 둥글고 일반적으로 L자 형상의 단면을 구비하고, 예를 들어 PTFE흑연으로 만들어진 시일링(460)이 사용된다. 이러한 구성에 의해, 제 5실시예의 작동효과와 동일한 작동효과가 달성될 수 있다.
다음, 도 19를 참조하여 본 발명의 제 6실시예가 설명된다. 제 6실시예는 파일럿형식의 감쇠밸브와 서브 감쇠밸브의 구조가 바뀐 것을 제외하면, 제 5실시예와 거의 동일하다. 따라서, 제 5실시예에서 설명된 부분과 동일한 부분은 동일한 참조번호와 동일기호로 지시되고, 제 5실시예에서 설명된 부분과 다른 부분만 상세하게 설명된다. 또한, 신장행정 감쇠력 발생기구와 압축행정 감쇠력 발생기구는 구조상 거의 동일하여, 신장행정 감쇠력 발생기구만이 설명된다.
도 19에 도시된 바와 같이, 제 6실시예에 있어서, 피스톤(432)과 고정부재(440) 사이에 밸브본체(461)가 제공되고, 원통형의 가이드부재(462)는 방수(liquid-tight)가 되게 고정적으로 고정부재(440)와 밸브본체(461)상에 끼워 맞춰진다. 밸브본체(461)는 밸브본체(461)의 방사상 내측상에, 고정부재(440)와 밸브본체(461)의 사이에 형성된 챔버(463), 및 피스톤(432)의 신장행정 유체통로(430) 사이를 연통하도록 하는 유체통로(464)를 구비하고, 또한 밸브본체(461)의 방사상 외측상에, 챔버(463)와 하부 실린더챔버(419b) 사이를 연통하도록 하는 유체통로(465)를 구비한다.
유체통로(464)로부터 챔버(463)로 유압유체가 흐르도록, 고정부재(440)의 측면상의 밸브본체(461)의 끝단면상에 체크밸브(466)가 마련된다. 이 체크밸브(466)의 외주에, 두 개의 고리형상의 밸브시트(기밀밸브시트; 467, 468)가 밸브본체(461)내에 형성된다. 밸브시트(467, 468)는 유체통로(465)의 내측과 외측상에 각각 배치되어, 체크밸브(466)를 넘어 돌출한다. 고리형상의 메인 밸브부재(파일럿형식의 감쇠밸브; 469)의 단부는 두 밸브시트(467, 468) 위로 착석된다. 메인 밸브부재(469)는 메인 밸브부재(469)의 외주면과 가이드부재(462)의 내주면 사이에 약 0.02mm의 간극을 유지하면서, 가이드부재(462)내로 미끄럼 가능하게 끼워 맞춰진다. 고정부재(440)와 밸브본체(461) 사이에 클램프된 디스크형상의 판스프링(470)이 메인 밸브부재(469)의 타단부에서 내주의 계단부에 대해 접경하여, 이로 인해 밸브시트(467, 468)에 대해 메인 밸브부재(469)를 가압한다. 메인 밸브부재(469), 판스프링(470), 가이드부재(462), 및 고정부재(440) 사이에 배압챔버(445)가 형성된다. 배압챔버(445)의 내부압력은 메인 밸브부재(469)를 폐쇄하는 방향으로 인가된다. 판스프링(470)은 챔버(463)와 배압챔버(445) 사이를 연통시키는 고정형 오리피스(471)를 구비한다.
피스톤의 측면상의 밸브본체(461)의 끝단면상에, 돌출하는 고리형상의 밸브시트(472)가 유체통로(465)의 외측상에 형성된다. 피스톤(432)과 밸브본체(461) 사이에 클램프된 서브 디스크밸브(서브 감쇠밸브; 473)가 밸브시트(472) 위에 착석된다. 서브 디스크밸브(473)는 유체통로(465)와 하부 실린더챔버(419b) 사이를 항상 연통하게 하는 오리피스(474), 및 피스톤(432)의 신장행정 유체통로(430)와 밸브본체(461)의 유체통로(464) 사이를 연통하게 하는 개구(475)를 구비한다.
이러한 구성에 의해, 피스톤로드(425)의 신장행정동안, 상부 실린더챔버(419a)내의 유체압력이 밸브본체(461)의 유체통로(464)와 체크밸브(466)를 통해, 신장행정 유체통로(430)로부터 챔버(463)내로 흐른다. 메인 밸브부재(469)의 개방전에, 고정형 오리피스(471), 배압챔버(445), 유체통로(447), 신장행정 압력제어밸브(449), 유체통로(448), 및 체크밸브(450)를 통해, 유체가 하부 실린더챔버(419b)내로 흐른다. 상부 실린더챔버(419a)내의 유체압력이 메인 밸브부재(469)에 대한 밸브개방압력에 도달하면, 메인 밸브부재(469)가 두 개의 시트(467, 468)로부터 분리되어, 유압유체가 유체통로(465), 오리피스(474), 및 서브 디스크밸브(473)를 통해 챔버(463)로부터 하부 실린더챔버(419b)내로 흐른다. 체크밸브(466)는 피스톤로드(425)의 압축행정동안 신장행정 유체통로(430)내의 유압유체의 역류를 방지한다.
제 5실시예의 경우처럼, 신장행정 압력제어밸브(449)의 제어된 압력을 조절함으로써, 메인 밸브부재(469)의 개방전에(피스톤속도의 저속범위), 감쇠력이 직접적으로 제어될 수 있다. 동시에, 배압챔버(445)내의 압력에 따라 메인 밸브부재(469)에 대한 밸브개방압력이 조절되어, 메인 밸브부재(469)의 개방후(피스톤속도의 고속범위), 감쇠력이 또한 제어될 수 있다.
메인 밸브부재(469)의 하류측에 배치된 서브 디스크밸브(473)와 오리피스(474)의 영향으로 인해, 하드 감쇠에 대한 감쇠력특성에 영향을 미치지 않고, 소프트 감쇠에 대한 감쇠력이 적절하게 증가된다. 이로 인해, 소프트 감쇠력특성으로부터 하드 감쇠력특성에 이르기까지 전 범위에 걸쳐, 피스톤의 속도에 상관없이 최적의 감쇠력특성이 얻어질 수 있다. 압축행정동안, 최적의 감쇠력특성이 상기한 방식과 거의 동일한 방식으로 얻어질 수 있다.
메인 밸브부재(469)가 폐쇄되면, 메인 밸브부재(469)는 두 개의 밸브시트(467, 468) 위로 착석되어, 챔버(463)와 유체통로(465)가 상호 기밀될 수 있을 뿐만 아니라, 챔버(463)와 배압챔버(445)도 상호 기밀될 수 있다. 따라서, 메인 밸브부재(469)와 가이드부재(462) 사이의 미끄럼부내의 간극에 상관없이, 챔버(463)와 배압챔버(445)가 상호 기밀될 수 있다. 따라서, 메인 밸브부재(469)와 가이드부재(462) 사이의 미끄럼부에 대해 큰 간극이 설정될 수 있다. 따라서, 미끄럼부의 치수에 대해 고정밀도가 요구되지 않아, 폴리싱과 호닝가공(honing)과 같은 마무리공정이 생략될 수 있고, 이로 인해 제작비가 감소된다. 미끄럼부내의 간극의 크기를 증가시킴으로써, 마모로 인해 생성된 분말과 같은 외부물질이 유압유체를 오염시키는 경우에도 안정된 작동이 유지될 수 있다. 또한, 미끄럼부의 축방향 길이가 감소될 수 있어, 크기와 중량이 감소되고 유압식 완충기의 고응답성을 감소시킬 수 있다.
하드 감쇠에 대한 극저유량의 범위에서는 메인 밸브부재(469)와 가이드부재(462) 사이의 누설이 주 관심사이다. 소프트 감쇠 내지 중간 감쇠(medium damping), 또는 하드 감쇠에 대해 메인 밸브부재(469)가 개방될 때, 밸브의 개방면적에 대한 누설량은 충분히 작아, 메인 밸브부재(469)와 가이드부재(462) 사이의 간극으로 인한 누설은 무시될 수 있다.
상세하게 상기한 바와 같이, 제 5실시예와 제 6실시예의 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기에 있어서, 파일럿형식의 감쇠밸브의 개방전에 가변형 감쇠밸브에 의해 감쇠력이 직접적으로 제어될 수 있고, 파일럿형식의 감쇠밸브에 대한 밸브개방압력도 가변형 감쇠밸브에 의해 파일럿압력을 변경시킴으로써 제어될 수 있다. 파일럿형식의 감쇠밸브가 개방되면, 파일럿형식의 감쇠밸브와 서브 감쇠밸브에 의해 감쇠력이 발생될 수 있다. 메인 통로내의 파일럿형식의 감쇠밸브의 하류측에 서브 감쇠밸브가 배치되어, 서브 통로내의 파일럿압력이 서브 감쇠밸브에 의해 영향을 받지 않는다. 결과적으로, 소프트 감쇠력특성으로부터 하드 감쇠력특성에 이르기까지 전 범위에 걸쳐, 피스톤속도에 상관없이 최적의 감쇠력특성이 얻어질 수 있다.
제 6실시예에 있어서, 파일럿형식의 감쇠밸브가 폐쇄되면, 밸브본체가 기밀밸브시트위에 착석되어, 이로 인해 밸브본체와 가이드부재 사이의 미끄럼부를 기밀시킨다. 따라서, 미끄럼부의 기밀가능성에 상관없이, 배압챔버가 확실히 기밀될 수 있다. 따라서, 미끄럼부에 대해 정밀치수가공이 요구되지 않아. 폴리싱과 호닝가공과 같은 마무리공정이 생략될 수 있어, 제작비를 감소시킨다. 미끄럼부내의 간극을 증가시킴으로써, 마모로 인해 발생되는 분말과 같은 외부물질이 유압유체를 오염시키는 경우에도 안정된 작동이 유지될 수 있다. 또한, 미끄럼부의 축방향 길이가 감소될 수 있고, 이로 인해 크기와 중량을 감소시킬 수 있어 유압식 완충기의 고응답성을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기에 따르면, 넓은 범위에 걸쳐 감쇠력특성을 제어할 수 있고, 피스톤의 속도에 관계없이 직접 감쇠력을 제어할 수 있으며, 감쇠력특성과 관련되는 밸브부재의 치수공차 및 온도변화의 영향을 억제할 수 있고, 또한, 현저한 진동의 갑작스런 전달을 용이하게 흡수할 수 있다.

Claims (10)

  1. 유압유체가 기밀가능하게 수용되는 실린더;
    상기 실린더내에 미끄럼 가능하게 설치되는 피스톤;
    일단은 상기 피스톤에 연결되고, 타단은 상기 실린더의 외부로 연장되는 피스톤로드;
    상기 피스톤의 미끄럼이동에 따라 메인 유체통로와 서브 유체통로를 통해 유압유체를 흐르게 하도록 상기 실린더에 연결된 메인 유체통로와 서브 유체통로;
    상기 메인 유체통로내에 마련된 파일럿형식의 감쇠밸브; 및
    상기 서브 유체통로에 마련되어, 상기 서브 유체통로내의 고정형 오리피스와 압력제어밸브 사이의 유압유체의 압력이 파일럿압력으로서 상기 파일럿형식의 감쇠밸브에 인가되는, 고정형 오리피스와 압력제어밸브를 포함하여 이루어지는 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기로서,
    상기 압력제어밸브가 원통형 슬리브와 이 슬리브내에 미끄럼 가능하게 설치된 슬라이더 사이에 형성된 밸브챔버를 구비하고, 상기 슬라이더의 축방향으로 작용하는 압력을 받는 상기 밸브챔버내의 수압면적 사이의 차이로 인해 상기 슬라이더내에서 축방향 추진이 발생되고, 상기 슬라이더의 상기 추진과 솔레노이드의 추진 사이의 밸런스에 따라 밸브개방압력이 제어되는 것을 특징으로 하는 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 슬리브 또는 상기 슬라이더에 디스크밸브가 연결되고, 상기 디스크밸브의 수압면적과 상기 밸브챔버내의 상기 슬라이더의 수압면적 사이의 차이로 인해 상기 슬라이더내에 추진이 발생되는 것을 특징으로 하는 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 슬라이더의 대향단부에 신장행정 밸브챔버와 압축행정 밸브챔버가 형성되고, 감쇠력특성이 상기 피스톤로드의 신장행정와 압축행정 사이에서 대향방향으로 변하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 슬라이더의 대향단부에 신장행정 밸브챔버와 압축행정 밸브챔버가 형성되고, 감쇠력특성이 상기 피스톤로드의 신장행정와 압축행정 사이에서 동일방향으로 변하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 파일럿형식의 감쇠밸브는:
    메인 밸브;
    파일럿챔버를 형성하도록 상기 메인 밸브의 배면측상에 마련된 밸브부재;
    상기 밸브부재상에 미끄럼 가능하게 끼워 맞춰지고, 상기 메인 밸브에 대해 접경하는 원통형 미끄럼부재; 및
    상기 미끄럼부재를 통해 상기 메인 밸브를 밸브폐쇄방향으로 바이어스시키고, 내부에 형성된 개구를 구비하는 디스크부재를 포함하여 이루어지며,
    상기 서브 유체통로는 상기 메인 유체통로의 일부를 바이패스(bypass)하도록 상기 압력제어밸브를 통해 상기 파일럿챔버로부터 연장되고, 상기 밸브챔버의 배면측과 연통하고,
    상기 밸브부재의 외경은 상기 메인 밸브가 분리 가능하게 착석되는 시트부의 직경보다 크며,
    상기 디스크부재의 배면측상에 원형 플레이트형태의 체크밸브가 제공되며, 상기 체크밸브는 상기 디스크부재의 개구를 개방 및 폐쇄시킬 수 있고, 상기 디스크부재와 상기 미끄럼부재를 통해 상기 메인 밸브를 밸브폐쇄방향으로 바이어스하도록 압력을 인가할 수 있는 것을 특징으로 하는 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 시트부의 내경보다 큰 내경을 구비하는 부분에서 상기 미끄럼부재가 상기 메인 밸브에 대해 접경하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 압력제어밸브는 가변형 감쇠밸브인 것을 특징으로 하는 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기.
  8. 제 1항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 메인 유체통로내의 파일럿형식의 감쇠밸브의 하류측에 서브 감쇠밸브가 마련되는 것을 특징으로 하는 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 파일럿형식의 감쇠밸브는:
    상기 메인 유체통로를 개폐하도록 되어 있는 상기 메인 밸브에, 파일럿압력으로서 밸브폐쇄방향으로 인가되는 내부압력을 구비하는 파일럿챔버; 및
    상기 메인 밸브와 가이드부재사이의 미끄럼부를 기밀하도록, 상기 메인 밸브가 상기 메인 유체통로를 폐쇄할 때 상기 메인 밸브가 착석되어 지는 기밀밸브시트를 포함하여 이루어지고,
    상기 메인 밸브는 상기 가이드부재에 의해 미끄럼 가능하게 안내되고, 상기 파일럿챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 가이드부재는 이동 가능하고, 상기 서브 감쇠밸브의 일부분을 제공하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 제어형식의 유압식 완충기.
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