KR20020045772A - 쇽 업소버의 스토퍼 장치 - Google Patents

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KR20020045772A
KR20020045772A KR1020000075168A KR20000075168A KR20020045772A KR 20020045772 A KR20020045772 A KR 20020045772A KR 1020000075168 A KR1020000075168 A KR 1020000075168A KR 20000075168 A KR20000075168 A KR 20000075168A KR 20020045772 A KR20020045772 A KR 20020045772A
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Abstract

본 발명은 리바운드(rebound) 거동 시 피스톤 로드의 스트로크를 결정하기 위한 쇽 업소버의 스토퍼 장치를 개시한다.
본 발명은 스토퍼와 대면하는 로드 가이드의 일단에 오목부가 형성되고, 리바운드 거동 시 오목부에 삽입되면서 접촉면에 완충 오리피스가 형성될 수 있는 크기로 오목부와 대면하는 위치의 스토퍼에 완충부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 풀 리바운드(full rebound) 거동이 상대적으로 많고 발생하중이 많은 차종 및 구조적으로 리바운드 스트로크가 작은 차량에서 스토퍼 고무의 초기 접촉지점에서의 승차감 확보 및 노이즈 방지를 위해 부드러운 변형 특성을 나타내면서도 리바운드 거동의 속도가 높고 발생하중이 큰 조건에서는 딱딱한 성능을 나타낼 수 있다.

Description

쇽 업소버의 스토퍼 장치{STOPPER DEVICE OF SHOCK ABSORBER}
본 발명은 풀 리바운드(full rebound) 거동이 상대적으로 많고 발생하중이 많은 차종 및 구조적으로 리바운드 스트로크가 작은 차량에 적합한 쇽 업소버의 스토퍼 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스토퍼의 초기 접촉지점에서의 승차감 확보 및 노이즈 방지를 위해 부드러운 변형 특성을 나타내면서도 리바운드 거동의 속도가 높고 발생하중이 큰 조건에서는 딱딱한 성능을 나타낼 수 있도록 한 쇽 업소버의 스토퍼 장치에 관한 것이다.
현가장치는 주로 차체와 차축 사이에 설치되어 주행 중 노면으로부터 전달되는 충격이나 진동을 완화시켜 바퀴와 노면의 점착성을 향상시키고 승차감을 양호하게 해주는 장치이다.
특히, 쇽 업소버(shock absorber)는 노면에서 발생한 스프링의 자유진동을 흡수하여 승차감을 향상시키는 것으로, 스프링이 압축될 때에는 급격히 압축되고 늘어날 때는 오일의 저항력을 크게 하며 서서히 작동함으로서 스프링의 상하운동 에너지를 열에너지로 변환시키는 일을 한다.
이와 같은 쇽 업소버는 안내를 겸한 길고 가는 실린더의 조합으로 구성되어 있고, 실린더는 차축과 연결되며, 실린더 내부에는 차체에 연결되는 피스톤 로드가 있으며, 피스톤 로드의 말단에는 피스톤 밸브가 설치되어 있으며, 실린더에는 오일과 가스(또는 공기)가 채워져 있다.
도 1은 종래의 쇽 업소버의 스토퍼 구조를 도시한 일부 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 쇽 업소버는 기본적으로 실린더(C), 튜브(T), 피스톤 로드(P), 로드 가이드(1) 및 오일실(O;oil seal)을 구비하고 있다.
종래의 스토퍼(2)는 리바운드(rebound) 거동 시 피스톤 로드(P)가 차체 방향으로 상승할 수 있는 스트로크를 결정하는 것으로, 피스톤 로드(P)의 일단에 설치되어 있다.
즉, 리바운드시 피스톤 로드(P)가 차체 방향으로 상승하면서 스토퍼(2)가 로드 가이드(1)의 하부에 부딪히는 것이다. 한편, 스토퍼(2)와 로드 가이드(1)가 부딪히면서 소음이 발생하거나 승차감이 떨어지는 것을 방지하기 위해 완충역할을 할수 있는 스토퍼 고무(rubber)(3)가 스토퍼(2) 위쪽에 설치되어 있다. 스토퍼 고무(3)는 꼭 고무재질로 한정되지 않으며, 차량에서 요구하는 하중-변위 특성에 따라 부드러운(soft) 특성이 요구될 때에는 NBR, 우레탄(urethane)등의 재질이 사용될 수 있으며, 딱딱한(hard) 특성이 요구될 때에는 폴리에스테르(polyester) 등의 재질을 사용할 수 있다.
한편, 종래의 레저용 승용차(RV), MPV 등 풀 리바운드(full rebound) 거동이 상대적으로 많고 발생하중이 많은 차종 및 구조적으로 리바운드 스트로크가 작은 차량에서는 스토퍼 고무의 내구력 등의 문제로 부드러운 스토퍼를 적용하기 어렵다.
따라서, 종래에는 이와 같은 경우 딱딱한 스토퍼를 적용하고 있으나, 접촉초기 및 상용구간에서의 과도한 하중 특성으로 풀 리바운드 충격에 의한 승차감 불량 및 노이즈가 발생되는 단점이 있었다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 풀 리바운드(full rebound) 거동이 상대적으로 많고 발생하중이 많은 차종 및 구조적으로 리바운드 스트로크가 작은 차량에서 스토퍼 고무의 초기 접촉지점에서의 승차감 확보 및 노이즈 방지를 위해 부드러운 변형 특성을 나타내면서도 리바운드 거동의 속도가 높고 발생하중이 큰 조건에서는 딱딱한 성능을 나타낼 수 있도록 한 쇽 업소버의 스토퍼 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 리바운드(rebound) 거동 시 피스톤 로드의 스트로크를 결정하기 위해 피스톤 로드의 일단에 스토퍼가 마련된 쇽 업소버의 스토퍼 장치에 있어서, 스토퍼와 대면하는 로드 가이드의 일단에 오목부가 형성되고, 리바운드 거동 시 오목부에 삽입되면서 접촉면에 완충 오리피스가 형성될 수 있는 크기로 오목부와 대면하는 위치의 스토퍼에 완충부재가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
도 1은 종래의 쇽 업소버의 스토퍼 장치를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 쇽 업소버의 스토퍼 장치를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 쇽 업소버의 스토퍼 장치의 특성을 비교한 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 ; 로드 가이드 12 ; 스토퍼
20 ; 오목부 22 ; 완충부재
24 ; 완충 오리피스
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 쇽 업소버의 스토퍼 장치를 도시한 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 쇽 업소버는 기본적으로 실린더(C), 튜브(T), 피스톤 로드(P), 로드 가이드(10) 및 오일실(O;oil seal)을 구비하고 있으며, 스토퍼(12)는 피스톤 로드의 일단에 설치되어 리바운드(rebound) 거동 시 피스톤 로드가 차체 방향으로 상승할 수 있는 스트로크를 결정하는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쇽 업소버의 스토퍼(12) 장치는 풀 리바운드(full rebound) 거동이 상대적으로 많고 발생하중이 많은 차종 및 구조적으로 리바운드 스트로크가 작은 차량에서 적용하기 위한 것으로, 스토퍼(12)와 대면하는 로드 가이드(10)의 일단에 오목부(20)가 형성되고, 리바운드 거동 시 오목부(20)에 삽입되면서 접촉면에 완충 오리피스가 형성될 수 있는 크기로 오목부(20)와 대면하는 위치의 스토퍼(12)에 완충부재(22)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구조를 갖는 본 발명은 스토퍼(12)의 초기 접촉지점에서의 승차감 확보 및 노이즈 방지를 위해 부드러운 변형 특성을 나타내면서도 리바운드 거동의 속도가 높고 발생하중이 큰 조건에서는 딱딱한 성능을 나타낼 수 있다.
오목부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(P)와 섭동하는 로드 가이드(10)의 섭동면 측, 즉 로드 가이드(10)의 내경면 하부에 형성되어 피스톤 로드(P)의 일단에 설치된 스토퍼(12)와 대응할 수 있도록 되어 있다. 오목부(20)는 결합된 상태에서 피스톤 로드면과 함께 오목한 도우넛 형상을 이루게 됨을 알 수 있다.
완충부재(22)는 오목부(20)와 비슷한 크기의 링 형상으로 형성되되, 외경이 약간 작게 형성되어 오목부(20)에 삽입될 때 완충부재(22)의 외주면과 오목부(20)의 내주면 사이에 완충 오리피스(24)가 형성되도록 한다.
이와 같이 구성된 쇽 업소버의 스토퍼(12) 장치의 오목부(20)와 완충부재(22)는 풀 리바운드시 완충부재(22)가 오목부(20)에 삽입되면서 오목부(20) 상부에 상대적으로 높은 압력 상태의 챔버가 형성된다. 챔버의 높은 압력은 시간이 경과함에 따라 완충 오리피스(24)를 통해 피스톤 로드(P)의 운동에너지를 열에너지로 변환하여 스토퍼(12)와 로드 가이드(10)의 충돌로 인한 접촉지점에서의 충격을 흡수한다.
여기서 챔버의 체적변화속도(완충부재(22)의 오복부 내 진입속도 = 풀 리바운드 속도)에 따라 완충 오리피스(24)를 통과하는 유체의 속도가 달라진다. 이때발생되는 완충 오리피스(24)의 완충력은 유체 속도의 n승에 비례하여 증가함을 수식적으로 알 수 있다. 즉, 리바운드가 급격하게 발생하면 할 수록 그 n승에 비례하여 흡수 에너지가 증가한다.
바람직하기로는 완충부재(22)를 연질의 재질로 제작하여 챔버의 압력증가에 의해 완충부재(22)의 외경이 팽창되도록 함으로써 압력 증가시 완충 오리피스(24)의 단면적이 감소되게 하여 완충력도 연동하여 증가하게 하는 것이 유리하다.
도 3은 본 발명에 따른 쇽 업소버의 스토퍼 장치의 효과를 설명하기 위한 그래프이다.
도 3에서 1점 쇄선 및 2점 쇄선으로 도시된 곡선은 종래의 스토퍼 고무를 적용한 상태에서의 감쇠특성을 나타낸 것으로, 1점 쇄선은 부드러운(soft) 스토퍼 고무를 적용한 상태이며, 2점 쇄선은 딱딱한(hard) 스토퍼 고무를 적용한 상태의 특성이다.
즉, 부드러운 스토퍼 고무를 적용한 경우, 상용 하중을 넘어선 과다한 하중 조건에서 흡수 에너지의 부족으로 인해 과도한 스트로크 및 스토퍼 고무의 내구성이 저하되는 문제점이 나타난다.
한편, 딱딱한 스토퍼 고무를 적용한 경우, 상용 하중 조건에서 급격한 변위하중 증대에 의한 리바운드 충격의 발생으로 승차감이 떨어지는 문제점이 있다.
반면에 실선으로 도시된 본 발명의 곡선은 상용 하중 조건에서는 부드러운 스토퍼 고무를 적용한 곡선을 따르다가 과다 하중 조건 이상에서는 딱딱한 스토퍼 고무를 적용한 곡선을 따르게 된다.
이와같은 특성은 스토퍼(12)의 초기 접촉지점에서의 승차감 확보 및 노이즈 방지를 위해 부드러운 변형 특성을 나타내면서도 발생하중이 큰 조건에서는 딱딱한 성능을 나타낼 수 있도록 한다.
따라서, 풀 리바운드(full rebound) 거동이 상대적으로 많고 발생하중이 많은 차종 및 구조적으로 리바운드 스트로크가 작은 차량에 적합함을 알 수 있다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 풀 리바운드(full rebound) 거동이 상대적으로 많고 발생하중이 많은 차종 및 구조적으로 리바운드 스트로크가 작은 차량에서 스토퍼 고무의 초기 접촉지점에서의 승차감 확보 및 노이즈 방지를 위해 부드러운 변형 특성을 나타내면서도 리바운드 거동의 속도가 높고 발생하중이 큰 조건에서는 딱딱한 성능을 나타낼 수 있다.

Claims (2)

  1. 리바운드(rebound) 거동 시 피스톤 로드의 스트로크를 결정하기 위해 피스톤 로드의 일단에 스토퍼가 마련된 쇽 업소버의 스토퍼 장치에 있어서,
    상기 스토퍼와 대면하는 로드 가이드의 일단에 오목부가 형성되고,
    리바운드 거동 시 상기 오목부에 삽입되면서 접촉면에 완충 오리피스가 형성될 수 있는 크기로 상기 오목부와 대면하는 위치의 스토퍼에 완충부재가 설치되는 것을 특징으로 한 쇽 업소버의 스토퍼 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 완충부재가 연질의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버의 스토퍼 장치.
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