KR20030040508A

KR20030040508A - 서스펜션 시스템

Info

Publication number: KR20030040508A
Application number: KR10-2003-7004563A
Authority: KR
Inventors: 그램 케이 로버트슨
Original assignee: 그램 케이 로버트슨
Priority date: 2000-09-28
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-05-22
Also published as: AU2001293489A1; EP1368580B1; DE60138736D1; CA2422647A1; CN1227463C; EP1368580A1; ES2329112T3; AU2003203440B2; EP1368580B9; EP1368580A4; HK1061882A1; NZ524991A; CN1466664A; AU2003203440A1; WO2002027211A8; AU2003203440B8; ATE431263T1; JP2004509019A; US20040004316A1; WO2002027211A2

Abstract

서스펜션 유닛 또는 서스펜션 시스템은 유체를 가스 압력 하에서 저장하는 축압기(112)와 가압된 유체를 저장하는 운동감쇠 유닛(114)을 포함하며, 상기 축압기와 운동감쇠 유닛은 서로간에 유체가 흐를 수 있도록 되어 있다. 밸브 설비(126)가 축압기(112)와 운동감쇠 유닛(114) 중간에 위치되어, 가압된 유체가 축압기(112)와 운동감쇠 수단(114) 사이에서 흐를 수 있도록 한다. 축압기(112)와 운동감쇠 유닛(114)의 서로에 대한 상대운동에 반응하는 피스톤(122)이 밸브(126)를 통과하는 유체의 운동을 제어하는데 사용되어, 축압기(112)와 운동감쇠 유닛(114)의 상대적인 위치를 조절한다. 일 실시예에서는, 축압기(112)는 운동감쇠 유닛(114)과 별개이고 신축성 도관 또는 그 외 도관에 의해 운동감쇠 유닛에 연결되는 반면, 다른 일 실시예에서는, 축압기(112)와 운동감쇠 유닛(114)은 밸브 설비(126)를 통하여 서로간에 유체가 흐를 수 있도록 되어 있는 단일 유닛이다.

Description

서스펜션 시스템{SUSPENSION SYSTEM}

본 발명은 차량 등에 사용하기에 특히 적합하지만 이 용도로만 사용되는 것은 아닌 서스펜션 유닛(suspension unit) 및/또는 서스펜션 시스템(suspension system)에 관한 것으로서, 포장 도로를 이동하는 차량용 서스펜션 유닛 및/또는 서스펜션 시스템과 오프로드(off-road)를 이동하는 차량, 예를 들어 모터사이클을 포함하는 오프로드 경주차량, 군용 차량, 광업(鑛業) 분야에서 특히 광석을 운반하기 위하여 사용되는 차량 등을 위한 서스펜션 시스템을 포함한다. 상기 서스펜션 시스템은 또한 공업적 응용, 예를 들어 공업용 스위치 기어(switch gear), 특히 차량용의 시트(seat)용 서스펜션 시스템, 트럭 운전석 서스펜션 등에 사용하기에도 적합하다.

보다 구체적으로, 본 발명은 이동가능한 피스톤을 가지는 가스와 액체 조합형의 차량용 서스펜션 시스템에 관한 것이며, 상기 서스펜션 시스템은 판 스프링, 코일 스프링 등과 같은 금속 스프링을 포함하지 않는다.

더욱 구체적으로, 본 발명은 작동유(hydraulic oil), 실리콘 오일(silicone oil) 등의 유체를 가스 압력 하에 저장 또는 보유하기 위한 저장소 또는 축압기(accumulator)를 가지는 유공압 서스펜션 시스템에 관한 것이며, 상기 축압기는 밸브 설비 등을 가지는 운동감쇠기와의 사이에서 유체가 흐를 수 있도록 되어있어, 차량 사용시 서스펜션 시스템이 관련되게 되는 차량의 주행 바퀴의 움직임에 반응하여 축압기와 운동감쇠기 사이에서 유체가 끊임없이 이동하게 된다. 금속 스프링을 대신하여, 상기 서스펜션은 가압된 가스를 사용하여 시스템에 복원력을 부여하고 서스펜션 부품들의 복원이 제어되도록 함으로써 주행 바퀴의 동작을 제어하고 및/또는 서스펜션의 높이, 특히 차량의 차고를 조절한다. 본 발명은 또한, 모터사이클에서 일반 도로용 보통 차량까지 그리고 사륜구동 차량에서 군용 차량, 산업용 차량 같은 특수 차량에까지 걸치는 매우 다양한 차량들에 사용할 수 있는, 차량의 차고(車高)와 운동감쇠 시스템을 조절하기 위한 조합 서스펜션 시스템인 단일 유닛의 컴팩트(compact)한 서스펜션 시스템에도 적용된다.

본 발명은 여러 형태의 서스펜션 시스템을 구체적으로 참조하여 설명될 것이지만, 본 발명은 후술되는 실시예의 범위로 한정되지 않으며, 오히려 본 발명의 범위는 광범위하여, 두 이동가능한 부재의 공간적 배치를 조절하고 상기 부재들의 서로에 대한 상대적인 이동을 제어하는 것 외의 응용을 포함하여, 후술되는 구체적인 실시예에 없는 구성요소들, 서스펜션 시스템의 배치 및 용도를 포함함에 유의하여야 한다.

험한 지형을 횡단하는 차량에 관련된 한 가지 문제는 서스펜션 시스템에 요구되는 행정(travel)의 양이다. 실현불가능한 일이지만 서스펜션 시스템의 행정이 사실상 무제한으로 제공되지 않는다면, 서스펜션 시스템이 행정의 한계에 도달할 때 한 부품이 다른 부품과 접촉하여 주행이 덜커덕거리게 되고 결국 서로 접촉하는 부품들의 피로(fatigue)를 가져올뿐더러 차량의 견인과 제어를 할 수 없게 된다.금속 스프링을 구비한 종래의 서스펜션 시스템에서는, 심지어 코일 스프링이나 보조 스프링 같은 가변속도 금속 스프링인 경우에도, 금속 스프링의 압축/복원 특성 때문에 서스펜션은 대개 행정한계에 도달하여 서스펜션 시스템의 부품이 차체와 접촉하게 되어, 예를 들면 서스펜션 암(arm)이 차량에 구비된 범프 스탑(bump stop)에 닿게 된다. 즉, 차량이 주저앉게 된다. 이렇게 되면, 차량의 승차자가 마구 흔들리게 되고 차량으로 운반되는 화물이 충격을 받게 될 뿐 아니라, 여러 개별적인 서스펜션 부품들이 서로 닿기 때문에 종종 서스펜션 부품 중 일부 또는 차량의 차체나 섀시(chassis)가 망가지게 된다. 서스펜션 부품이 망가지는 경우는 다양한데, 예를 들면 차량이 험한 지형을 빠르게 이동해야 하는 오프로드 경주, 극히 무거운 짐을 고약한 부식성 환경에서 험한 지형을 가로질러 운반해야 하는 광업, 사륜구동차량, 지프(jeep) 등과 같은 차량을 저공비행하는 비행기로부터 지상으로 낙하산으로 투하하여 차량이 덜컹거리며 착륙하게 됨으로써, 이러한 차량의 서스펜션 시스템의 제한된 추종성 때문에 차량과 차량에 탑재된 장비가 종종 못 쓰게 되어 버리는 것까지 포함하여 험한 상황에서 사람과 장비를 운반해야 하는 군사적 목적의 사용의 경우 등이 있다.

많은 경우, 비록 차량이 가혹한 환경에서 사용된다 하더라도, 보다 유연한 서스펜션을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 경우에는, 서스펜션 부품들이 내구성과 안정성이 있어야 할 뿐 아니라 주행 또한 상당히 매끄러워야 하며 적어도 서스펜션이 행정한계에 도달하거나 주저앉지는 않아야 한다. 따라서, 험한 지형과 같은 가혹한 환경에서 사용될 수 있고, 특히 금속 스프링이나 이와 유사한 부품을사용하지 않으면서 부드러운 주행이 가능한 서스펜션 시스템을 제공하는 것이 본 발명의 목적 중 하나이다.

금속 스프링이나 이와 유사한 부품을 구비한 종래의 서스펜션 시스템의 다른 문제점은 차량의 차고(車高) 및 차고의 조절가능성에 관련된다. 많은 경우, 차고는 코일 스프링 등과 같은 서스펜션의 여러 부품들에 의해 설정되어 조절이 불가능하다. 차고를 변경하기 위해서는 물리적으로 부품을 교체해야 하는데, 이는 값비싸고, 시간을 소비하며 또한 재료 및 부품의 낭비를 가져온다. 차량의 차고는 대개 동일한 행사 도중 한 번 이상 신속하게 조절되어야 할 필요는 없을 것이다. 종래의 서스펜션은 보통 이러한 조절이 신속하게 이루어질 수 있도록 되어 있지 않다. 따라서, 차량의 차고를 조절할 수 있는, 특히 신속하게 그리고 효과적으로 조절할 수 있는 서스펜션 시스템이 필요하다.

다른 경우, 예를 들어 개인이 소유하는 종류의 일반적인 가정용 차량이나 모터사이클에 있어서는, 자동차나 모터사이클의 한계 내에서 더 작은 공간을 차지하면서도 일상적인 주행에서 적어도 많은 종래의 서스펜션만큼 효과적으로 작동하는 서스펜션이 필요하다. 그러므로, 차량에서 더 작은 공간을 차지하고 또한 만족할만한 주행과 승차감을 제공하는 컴팩트(compact)한 서스펜션 시스템이 필요하며, 이러한 서스펜션 시스템은 일반도로주행용 차량에 사용하기에 적합하다.

본 발명의 일 형태에 따르면, 공업용 기계, 동력 차량 또는 이와 유사한 것 등의 대상에 사용하기에 적합한 서스펜션 유닛으로서, 밀봉되어 함께 연결되거나 또는 서로간에 유체가 흐를 수 있도록 되어 있고 서로에 대하여 상대적으로 이동가능하도록 구성되는 제1 부분 및 제2 부분; 제1 부분 또는 제2 부분 내부에 위치하여 가스와 유체를 상호 분리시키는 이동가능한 피스톤; 및 제1 부분 또는 제2 부분과 관련하여 위치되어 내부를 통과하는 유체의 이동을 제어하는 밸브 설비를 포함하며, 상기 제1 부분은 대체로 가스 저장용이고, 상기 제2 부분은 대체로 유체 저장용이며, 상기 피스톤은 제1 부분 및 제2 부분이 서로에 대하여 상대적으로 이동하는 것에 반응하여 제1 부분 또는 제2 부분에 대하여 상대적으로 움직이도록 되어 있고, 상기 밸브 설비는 제1 및 제2 부분이 서로에 대하여 상대적으로 움직이면 피스톤이 움직여서 액체가 밸브 설비 내부로 통과하게 하여 제1 부분 및 제2 부분의 서로에 대한 상대적인 이동 또는 위치결정을 제어하는 서스펜션 유닛이 제공된다.

본 발명의 다른 일 형태에 따르면, 공업용 기계, 동력 차량 또는 이와 유사한 것 등의 대상에 사용하기에 특히 적합한 서스펜션 시스템으로서, 가압된 유체를 보유하고 유지하는 축압기(accumulator) 또는 저장소 수단; 유체에 가해지는 및/또는 가압된 유체를 저장하는 제2 공동과 가스에 의해 가해지는 압력에 반응하여 축압기 내부에서 이동가능한 피스톤; 및 축압기와의 사이에 유체가 흐를 수 있도록 되어 있는 유체가 충전(充塡)된 운동감쇠 수단을 포함하며, 상기 축압기에는 압축 가스를 저장하는 제1 공동(空洞)이 있고, 상기 운동감쇠 수단은, 운동감쇠 수단이 신장되면 제1 공동의 가스로부터 유체에 가해지는 가스 압력을 이용하여 피스톤이 움직임으로써 유체가 축압기의 제2 공동에서 운동감쇠 수단으로 운반되고, 운동감쇠 수단이 수축되면 유체가 운동감쇠 수단에서 축압기 수단의 제2 공동으로 흘러 피스톤을 움직이게 되어 제1 공동 내의 가스의 가스압을 증가시키도록, 신장 위치와 수축 위치 사이에서 움직일 수 있으며, 축압기 수단의 제2 공동의 크기가 운동감쇠 수단의 크기에 상당하여 가압된 유체가 축압기와 운동감쇠 수단의 사이에서 소정의 제어된 유량으로 이동할 수 있는 서스펜션 시스템이 제공된다.

특징적으로, 서스펜션 유닛은 모터사이클, 특히 오프로드용 또는 모든 지형용 모터사이클, 경주용 모터사이클과 종래의 도로주행용 자동차 등에 사용하기에 적합한 것이 바람직한 컴팩트한 유닛이다.

특징적으로, 제1 부분은 공동(空洞), 챔버(chamber) 또는 이와 유사한 것이거나, 또는 공동 등이 구비된다. 더욱 특징적으로, 제1 부분은 압축 가스를 저장하고 이동가능한 피스톤의 위치에 따라 주기적으로 또는 부분적으로 유체를 수용하는 축압기 또는 저장소이다.

특징적으로, 이동가능한 피스톤은 제1 부분 내부에서 축방향으로 이동가능하다. 특징적으로, 제1 및 제2 부분은 서로에 밀봉되어 연결되고 서로에 대하여 축방향으로 또는 신축자재식으로(telescopically) 이동가능하다. 이에 따라, 제1 또는 제2 부분의 일부는 서로에 대하여 이동가능하다.

특징적으로, 밸브 설비는 고정되도록 위치되는데, 유체를 수용하는 제2 부분에 연결되는 것이 바람직하다. 더욱 특징적으로, 밸브는 유체가 밸브를 통하여 두 방향으로, 바람직하게는 서로 다른 유량으로, 흐를 수 있도록 하는 두 방향 밸브이다.

특징적으로, 서스펜션 유닛은 단일의 몸체, 하우징 또는 유닛 내부에 축압기와 감쇠 유닛이 조합된 것이다. 더욱 특징적으로, 서스펜션 유닛은 서로 다른 몸체 또는 하우징 내에 있는 별개의 축압기와 감쇠 유닛이지만 서로간에 유체가 흐를 수 있도록 되어 있고, 감쇠 유닛의 일부분이 축압기와 관련하여 움직이도록 구성된다. 더욱 특징적으로, 별개인 축압기 및 감쇠 수단에는 각각 피스톤, 바람직하게는 부동(浮動) 피스톤이 구비된다. 더욱 더 특징적으로, 감쇠 유닛에는 밸브 설비가 구비된다.

특징적으로, 서스펜션 유닛 또는 상기 유닛을 포함하는 서스펜션 시스템은 차고(車高)와 관련하여 자동수평유지 또는 자동조절이 된다. 더욱 특징적으로, 서스펜션은 차고를 변경하도록 조절될 수 있다.

특징적으로, 차량의 각 서스펜션 시스템에는 축압기와 감쇠 수단이 있다. 선택적으로, 서스펜션 시스템에는 축압기와 감쇠 수단에 더하여 하나 이상의 별도의 완충기(shock absorber)가 있다.

특징적으로, 축압기 또는 저장소의 제1 공동(空洞)은 가스가 가압된 상태로 저장되는 가스로 충전(充塡)된 챔버이다. 더욱 특징적으로, 가스는 공기, 질소, 산소, 불활성 기체 등이며 이들의 조합 및 혼합을 포함한다. 더욱 특징적으로, 축압기의 제1 공동에는 가스가 축압기에 드나들 수 있도록 하는 가스 밸브가 구비된다. 더욱 특징적으로, 축압기는 구체적인 응용예에 따른 어떤 적합한 소정 압력에도 견디도록 만들어질 수 있다. 상기 압력은 20 psi 정도의 매우 낮은 압력에서부터 매우 높은 압력까지 변할 수 있다. 특징적으로, 상기 소정 압력은 20 psi 미만에서부터 2000 psi 이상까지 변동될 수 있다. 그렇지만, 낮은 압력은 수동식 자전거, 모터사이클 및 그 외의 경량(輕量) 차량에 사용될 수 있는 반면, 200 psi 정도의 압력은 튼튼한(heavy-duty) 차량에 사용될 수 있고, 더 높은 압력은 특수 차량에 사용될 수 있다. 더욱 특징적으로, 축압기 내의 가스 압력은 차량의 크기, 차량의 종류, 차량의 용도, 차량의 차고, 차량의 주행속도 및 그 외 유사한 변수들에 따라 본 발명의 서스펜션 시스템이 설치된 차량에서 요구되는 조건에 일치하는 어떤 값으로도 조절할 수 있다. 특징적으로, 차고는 가스 압력을 조절함으로써 조절될 수 있다.

특징적으로, 피스톤은 제1 공동과 제2 공동의 경계면에 위치하고 제1 공동의 가스를 제2 공동의 유체로부터 분리시킨다. 더욱 특징적으로, 제1 및 제2 공동의 크기는 피스톤의 위치와 피스톤의 이동에 따라 변한다. 특징적으로, 피스톤은 부동(浮動) 피스톤 또는 자유로이 움직이는 피스톤이며, 특히 축압기의 측면 벽에 대하여 자유로이 움직인다.

특징적으로, 축압기는 가스 및/또는 유체를 충전하기 전에는 중공(中空)의 실린더이며, 피스톤은 양면(兩面)으로 되어 있고, 축압기 내부의 변화된 조건에 반응하여 실린더의 보어(bore) 내에서 축방향으로 움직인다.

특징적으로, 축압기의 제1 및 제2 공동(空洞)의 용적을 합친 용적은 피스톤의 위치나 이동에 상관없이 일정하게 유지된다. 더욱 특징적으로, 축압기의 용적은 서스펜션 시스템의 작동 중에 변화하며, 특히 축압기에 대한 감쇠 수단의 위치의 변화에 따라 변화한다.

특징적으로, 운동감쇠 수단은 차량의 차고(車高)를 제어하는데 사용된다. 특징적으로, 서스펜션 유닛 또는 시스템은 하나 이상의 부가적인 외부 완충기가 구비되거나 완충기와 유사성을 갖거나 또는 완충기와 동일하거나 유사한 기능을 수행하지만, 통상적인 완충기의 피스톤 및 축 설비를 갖지 않는다. 더욱 특징적으로, 감쇠 수단은 일 방향으로의 유체의 유동은 제1 유량으로 제어되고 제2 방향으로의 유체의 유동은 제2 유량으로 제어되는 가변유량 차고조절부이다. 제1 유량은 제2 유량과 같거나 다를 수 있다. 하나의 유량은 감쇠 수단의 압축과 관련된 반면 다른 하나의 유량은 감쇠 수단의 신장과 관련된다.

더욱 특징적으로, 감쇠 수단 또는 감쇠 수단을 포함하는 조합 유닛은 밸브기능, 예를 들어 하나 또는 여러 값의 소정 제어 유량으로 감쇠부 또는 감쇠 유닛을 통과하는 유체의 유동을 제어하는 가변유량 밸브가 구비된다. 더욱 특징적으로, 밸브는 한 방향 또는 두 방향 밸브이다. 더욱 더 특징적으로, 두 방향 밸브는 조합 유닛 또는 감쇠 유닛 내부의 유체의 유동의 방향에 따라 두 가지 서로 다른 유동 특성을 갖는다. 더욱 특징적으로, 밸브 설비는 감쇠 유닛 또는 감쇠부의 몸체 내부에 고정되어 있다.

특징적으로, 축압기의 제1 공동 또는 챔버의 용적은 감쇠 유닛 또는 서스펜션 유닛의 용적에 상당한다. 더욱 특징적으로, 제1 공동 또는 챔버에 드나드는 유체의 유량은 운동감쇠기에 드나드는 유체의 유량과 대략 동일하다. 더욱 더 특징적으로, 축압기의 크기는 운동감쇠기의 크기와 대략 동일하다. 더욱 더 특징적으로, 축압기의 직경, 바람직하게는 제1 공동의 내경은 운동감쇠기의 직경, 바람직하게는 운동감쇠기의 내경과 동일하다. 더욱 더 특징적으로, 수축 위치와 신장 위치 사이에서 운동감쇠기의 용적 차이는 축압기의 제2 공동의 용적 차이와 대략 동일하다.

특징적으로, 축압기 내의 피스톤의 이동량은 운동감쇠기의 이동량 또는 운동감쇠기의 피스톤의 이동량에 상당한다. 더욱 특징적으로, 피스톤의 이동한도는 운동감쇠기의 수축/신장의 한도와 일치한다.

특징적으로, 운동감쇠기가 신장됨에 따라 피스톤은 유체 출구 쪽으로 신장량과 같은 이동거리만큼 움직이며, 운동감쇠기가 수축됨에 따라 피스톤은 동일한 이동거리만큼 유체 출구로부터 멀어진다.

특징적으로, 운동감쇠기와 제1 공동의 용적을 합친 용적은 약 500 ㎖에서 약 3.5 ℓ까지이다. 하지만, 각 개별 부분의 용량과 시스템 전체의 용량은 적용분야, 크기, 종류 및 구성에 따라 어떤 값이라도 택할 수 있다.

특징적으로, 운동감쇠기의 밸브의 크기는 축압기 및 운동감쇠기의 크기에 맞게 선택되어 축압기와 운동감쇠기 사이에 유체가 자유롭게 흐르도록 한다.

특징적으로, 감쇠 유닛에는 감쇠 유닛의 측면들을 연결하는 우회 통로, 도관, 튜브, 배관 따위가 구비되어 피스톤의 위치에 따라 감쇠기 내에서 피스톤의 이동속도가 달라지도록 하는 가변 밸브작용을 제공한다. 특징적으로, 우회 통로는 감쇠 유닛의 외부에 위치한다. 더욱 특징적으로, 가변유량의 조절은 감쇠 유닛의 외부에서 우회 통로를 통하는 유체의 유동을 조절함으로써 행한다.

특징적으로, 서스펜션 유닛 또는 시스템을 구성하는 구성요소들은 예를 들어 테프론(teflon) 코팅 따위로 코팅됨으로써 마찰이 적다.

특징적으로, 서스펜션 유닛 또는 서스펜션 시스템은 능동 서스펜션 시스템,바람직하게는 컴퓨터제어 서스펜션 시스템이다. 더욱 특징적으로, 서스펜션 유닛 또는 서스펜션 시스템은 주 서스펜션 유닛과의 사이에서 유체가 흐를 수 있도록 되어 있는 예비 저장소, 캐니스터(canister), 용기 등을 포함한다. 캐니스터는 피스톤에 의해 소정의 압력으로 유지되고 있는 가스를 수용한다. 캐니스터는 또한 피스톤을 가지는 또 다른 가압된 오일 용기와의 사이에서 유체가 흐를 수 있도록 되어 있어, 오일이 가스 피스톤에 작용하여 가스를 압축하거나 가스를 가압된 상태로 유지한다. 센서가 오일 캐니스터 내의 피스톤의 작동을 제어하여 가스 캐니스터 내의 압력을 유지한다. 더욱 더 특징적으로, 상기 구성은 주 서스펜션 유닛을 위한 예비 또는 안전용 구성이다.

본 발명은 이하에서 첨부도면을 참조하여 예를 들어 설명될 것이다.

도 1은 차량의 앞쪽 및 뒤쪽에 위치한 본 발명의 서스펜션 유닛을 포함하는 서스펜션 시스템을 가지는 차량의 일 형태의 측면 개략도이다.

도 2는 도 1의 2-2 선을 따라 나타낸 평면도이다.

도 3은 일반사용위치인 제1 상태에서 도 2의 3-3선을 따라 나타낸 서스펜션 시스템의 정면도이다.

도 4는 상대적으로 올려진 위치인 제2 상태에서의 도 2의 서스펜션 시스템의 정면도이다.

도 5는 상대적으로 내려진 위치인 제3 상태에서의 도 2의 서스펜션 시스템의 정면도이다.

도 6은 유체가 충전(充塡)된 본 발명의 감쇠 유닛 또는 서스펜션 유닛의 일형태의 단면도이다.

도 7은 본 발명의 서스펜션 시스템에 사용되는 축압기의 일 형태의 단면도이다.

도 8은 주행 바퀴가 도 4에 나타낸 위치에 있을 때의 완충기의 신장된 위치에 대응하는 일 상태에서 축압기와 감쇠 유닛 사이의 유체 연결의 일 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 9는 도 8과 유사한 개략도로서, 주행 바퀴가 도 5에 나타낸 위치에 있을 때의 감쇠 유닛의 수축된 위치에 대응하는 다른 일 상태에서 서스펜션 시스템을 나타낸 것이다.

도 10은 감쇠 유닛과 축압기가 단일 유닛으로 조합된 본 발명의 서스펜션 유닛의 다른 일 형태의 단면도이다.

도 11은 도 10에 나타낸 서스펜션 유닛의 부분 단면도로서, 두 부분간의 연결을 보다 상세히 나타내고 있다.

도 1에는 본 발명의 서스펜션 유닛의 일 형태를 포함하는 서스펜션 시스템을 가지는 동력 차량의 일 형태가 도시되어 있다. 이러한 형태의 동력 차량은 오프로드 차량, 특히 오프로드 경주용 차량이며 전체가 인용부호 2로 지시된다. 차량(2)에는 본체(4), 주행바퀴 세트(6) 및 차량의 앞쪽에 또는 앞쪽으로 위치된 하나의 서스펜션 시스템(8)과 차량의 뒤쪽에 위치된 다른 하나의 서스펜션 시스템(8)이 구비된다. 차량 앞쪽의 서스펜션 시스템(8)은 차량 뒤쪽의 서스펜션 시스템(8)과 같을 수도, 대략 같을 수도 또는 다를 수도 있음을 유의하여야 한다. 설명을 명확하고 쉽게 하기 위해서, 차량 앞쪽의 서스펜션을 자세히 설명하겠다. 뒤쪽 서스펜션도 상황에 따라 세부(細部)가 바뀔 수는 있지만 근본적으로 동일하다.

도 2 내지 도 5에서는, 서로 다른 작동 위치에 있는 서스펜션 시스템(8)을 여러 도면으로 나타내고 있다. 도 2부터 시작하면, 차량이 정지위치에서 보통 상태로 있을 때 서스펜션 시스템을 형성하는 서스펜션 부품들의 배치를 전반적으로 나타나 있다. 이러한 형태의 서스펜션 시스템은 서로간에 유체가 흐를 수 있도록 되어 있는 두 구성요소로 나누어지는 서스펜션 유닛을 포함한다. 서스펜션 시스템(8)은 서로 대략 나란히 평행하게 위치된 두 개의 축압기(10a,10b)를 포함하며, 축압기(10a,10b)에는 가압된 가스, 전형적으로 공기, 질소, 산소 등이나 이들 가스들의 조합을 축압기(10a,10b)에 들여보내는 가스밸브(12)가 각각의 상부에 구비되어, 축압기에 압력을 가하고 축압기 내의 어떤 유체든 가압된 상태로 유지한다. 축압기는 본 발명의 서스펜션 유닛의 일 형태의 일부분이다.

도 7을 특히 참조하여, 단일 축압기(10)의 일 형태를 설명한다. 축압기(10)의 일 형태는 원통형이며 축압기의 원통내벽(15)을 둘러싸는 원통형 워터재킷(14)이 구비된다. 두 개의 유입구/유출구(16)가 구비되어 물이나 물과 에틸렌 글리콜의 혼합물과 같은 냉각수가 각 축압기(10)의 워터재킷(14) 내부에서 순환하도록 한다. 방열기(미도시됨)가 구비되어 차량 작동시에 냉각수를 식힌다. 도관(19)은 냉각수를 방열기 안팎으로 운반한다. 각 축압기(10)가 독자적인 방열기를 가질 수도 있고, 양 축압기(10a,10b)를 모두 냉각하는 하나의 방열기가 있을 수도 있음에 유의해야 한다. 다른 실시예에서는, 축압기에 냉각 재킷이 없고 냉각 핀(fin)이구비되거나 또는 냉각이 축압기 벽을 통해 이루어진다.

양면 피스톤(17)이 축압기의 원통내벽(15)에 의해 형성된 보어(bore) 내부에 구비되어 축압기를 두 개의 공동(空洞)(100, 102)으로 분할한다. 가압된 가스는 제1 공동(100)에 저장되는 반면, 유체는 서스펜션 시스템 사용시에 피스톤(17)을 통하여 제1 공동(100)의 가스 압력에 의해 가해지는 압력에 의해 가압된 상태로 제2 공동(102)에 저장된다. 두 개의 밀봉링(sealing ring)(101)이 피스톤(17)의 측벽에 구비되어 제1 공동(100) 내의 가스를 제2 공동(102) 내의 유체로부터 분리시키는 것을 돕는다. 피스톤(17)이 밸브(12)를 향하여 축방향으로 움직임에 따라 제1 공동(100)에 위치한 가스의 가스압이 높아지며, 피스톤(17)이 도관(18)을 향하여 축방향으로 이동할 때는 유체가 축압기(10) 밖으로 밀려나가고 따라서 제1 공동(100) 내의 가스압을 감소시키게 된다. 제1 축압기(10a)는 차량(2)의 오른쪽 서스펜션 시스템에 구비되는 반면 제2 축압기(10b)는 왼쪽 전방 서스펜션에만 구비된다는 점에 유의하여야 한다. 더욱이, 왼쪽 서스펜션을 위한 유체 연결과 유통(流通)은 오른쪽 서스펜션과는 격리되어 있어 차량의 왼쪽 및 오른쪽에 각각 대응하는 두 개의 별개의 격리된 시스템 사이에 유체의 이동이 없다는 점에 유의해야 한다.

왼쪽 서스펜션 시스템도 대체로 동일하므로, 이하에서 차량(2)의 오른쪽 서스펜션 시스템에 대해 설명하겠다. 신축성 도관(18)이 가스밸브(12) 반대쪽 단부인 축압기(10a)의 일 단부와 감쇠 유닛(20a)의 일 단부 사이에 연장되어, 차량(2)에 대한 주행 바퀴(6)의 위치에 따라 가압된 유체가 축압기(10a)와 감쇠 유닛(20a)사이에서 흐를 수 있도록 하고 있다. 감쇠 유닛(20a)은 축압기와 분리되어 있지만 서로간에 유체가 흐를 수 있도록 되어 있는 서스펜션 유닛의 나머지 부분이다.

감쇠 유닛(20a)은 그 구성과 작용이 완충기(shock absorber)와 유사하지만, 또한 종래의 완충기와 매우 다르기도 한데, 이는 상기 감쇠 유닛에는 종래의 완충기의 이동가능한 밸브 및 축 설비가 없고 종래의 완충기는 차량의 차고를 유지하는데 사용될 수 없기 때문이다.

감쇠 유닛(20a)은 내부 튜브(21)가 외부 튜브(23) 내부에 위치된 두 개의 신축자재식(telescopic) 부재를 포함한다. 밸브 형태의 유동조절기가 두 신축자재식 부재(21,23) 중간에 위치되어, 차량 사용시 주행 바퀴(6)의 움직임에 따라 감쇠 유닛을 통과하는 유체의 유동을 조절한다. 감쇠 유닛(20a)의 내부 부재(21)의 말단은 피벗 부속(26a)에 의해 섀시 부재(24)에 고정 연결된다. 감쇠 유닛(20a)의 외부 부재(23)의 말단은 피벗 부속(32a)에 의해 상부 위시본(wishbone)(30a)에 고정 연결된 스트럿(strut) 구조물(28a)에 선회가능하게 연결된다. 상부 위시본(30a)의 일 단부는 피벗 부속(27a)에 의해 섀시 부재(24)에 선회가능하게 연결되는 반면, 다른 일 단부는 주행 바퀴(6)의 허브(hub)(34)에 연결된다. 주행 바퀴(6)가 차량(2) 운행시에 수직으로 위아래로 움직임에 따라 허브(34)에 연결된 위시본(30a)의 단부 또한 수직으로 위아래로 움직인다. 이에 따라, 스트럿 구조물(28a)에 연결된 감쇠 유닛(20a)의 외부 튜브(23)는 완충기의 길이방향을 따라 축방향으로 움직여서 감쇠 유닛을 신장 또는 수축시킨다. 감쇠 유닛(20a)에는 감쇠 유닛(20a)에 부가되거나 감쇠 유닛(20a)을 대신하는 외부 완충기(60) 및/또는감쇠 유닛(20a) 내부에 위치하는 유체 제어 밸브가 구비될 수 있음에 유의하여야 한다.

이하 특히 도 6을 참조하여 감쇠 유닛(20a)의 구조를 더욱 상세하게 설명하겠다. 외부 신축자재식 튜브(23)는 폐쇄된 말단과 개방된 기저단을 가지는 튜브로 형성되며, 양단이 모두 개방되어 있다면 말단이 밀봉 마개(25)에 의해 밀봉된다. 일 실시예에서, 외부 튜브(23)의 내벽에는 나사가 나 있어 이에 대응하는 나사가 나 있는 마개(25)와 고무 등 탄성재질의 O-링(미도시됨)이 조립된다. 외부 튜브(23)의 기저단은 내부 튜브(21)의 기저단을 수용하도록 개방된다. 내부 튜브(21)의 말단에는 전형적으로 놋쇠로 만들어지는 부시(bush)(40)가 구비되고, 상기 튜브(21) 내부에는 감쇠 유닛(20a)을 통과하는 유체의 유량을 제어하는 밸브, 예를 들어 감쇠 유닛의 일 단부에서 다른 일 단부까지 양 방향으로 유체의 유량을 제어하기 위한 다수의 공극(空隙)(미도시됨)을 가지는 플러더(flooder) 밸브가 위치하고 있다. 플러더 밸브의 일 실시예에서는 두 세트의 공극들이 있는데, 한 세트는 감쇠 유닛이 신장되어 용적을 증가시킬 때 유체의 흐름을 제어하고 다른 한 세트는 감쇠 유닛이 수축되어 용적을 감소시킬 때 유체의 흐름을 제어한다. 일 실시예에서 상기 두 세트의 공극들은 크기가 동일하여 감쇠 유닛의 신장속도가 수축속도와 거의 같을 수 있고, 다른 실시예에서는 상기 두 세트의 공극들의 크기가 달라서 신장 속도와 수축속도가 다를 수 있다. 양 방향으로의 유량은 예를 들어 밸브의 공극을 부분적으로 개방하고 폐쇄하는 쉼(shim)을 사용함으로써 조절할 수 있다.

바람직한 일 실시예에서, 감쇠 유닛은 신장속도가 수축속도보다 커서, 움푹 팬 곳이 있는 도로의 지형을 주행 바퀴가 더욱 신속히 추종할 수 있도록 하고, 더욱 천천히 수축되어 서스펜션이 정지위치로 복원되는 속도를 늦출 수 있다. 내부 튜브(21)와 외부 튜브(23)의 기저단 각각은 적절한 밀봉 수단에 의해 밀봉되어 서로에 연결된다. 일 실시예에서, 밀봉 수단은 내부 베어링(42)과, 외부 튜브(23)의 말단에 연결된 플래스틱 또는 나일론 밀봉 어레이(array)와, 내부 튜브(21)의 말단에 연결된 테프론 링(teflon ring)(46)을 포함하며, 이들은 감쇠 유닛이 완전히 수축될 때 테프론 링(46)이 베어링(42) 내부에 위치하도록 구성된다. 스크래퍼(scrapper) 링(48)이 또한 내부 및 외부 튜브 중간에 구비되며, 전체 조립체는 사용 도중 내부 튜브(21)와 외부 튜브(23)가 해체되는 것을 방지하는 너트 또는 다른 적합한 체결구에 의해 조립상태가 유지된다. 유입구(50)가 내부 튜브(21)의 벽에 구비되어 도관(18)에 연결됨으로써 축압기(10)와 감쇠 유닛(20) 사이에서 유체가 이동할 수 있도록 한다.

바퀴의 운동을 제한할 필요가 있거나 또는 상술한 서스펜션 시스템이 바퀴의 운동을 제한하기에 불충분한 경우에 대비하여, 완충장치조립체가 구비되어 바퀴(6)의 이동량을 더욱 제한한다. 상기 부가적인 완충장치조립체는 스트럿(70,72)으로 구성되는 스트럿 구조물을 포함하는데, 스트럿(70,72)은 섀시 부재(24)에 고정 연결되는 대체로 삼각형의 뼈대를 형성한다. 아래쪽으로 달려 있는 램(ram)을 가지는 완충기(74)가 스트럿(70,72)의 말단에 고정되도록 위치된다. 차량(2) 사용 중에 바퀴(6)가 대략 수직으로 올라감에 따라 램(76)은 스트럿(36a)과의 접촉에 의해완충기(74) 몸체 속으로 수축하게 된다. 상기 조립체는 주 서스펜션 시스템이 능력의 한계에 도달하거나 유체 누설 따위의 상황에 처하게 되는 예외적인 경우에만 작동되고 및/또는 필요하다는 점에 유의하여야 한다.

이하 본 발명에 따른 서스펜션 시스템의 작동에 대해 설명한다.

작동시에, 차량(2)이 매끄러운 도로 또는 이와 유사한 곳을 따라 운전될 때, 서스펜션은 도 3에 도시된 바와 같이 정지위치에서 보통 상태로 되는데, 이 경우 감쇠 유닛(20)의 내부 부재(21) 및 외부 부재(23)는 정지위치에서 보통 상태로 있어서, 2개의 튜브들 간의 결합은 유닛 길이의 중간에 위치한다.

주행 바퀴(6)가 홈, 구멍, 움푹 팬 곳 등과 같은 방해물에 부딪힐 때, 주행 바퀴(6)는 도 4에 도시된 바와 같은 섀시(chassis) 부재(24)보다 상대적으로 낮게 위치하게 된다. 이러한 위치에서, 허브(34)에 연결된 상부 위시본(30a)은 도 3의 화살표 A로 표시된 아래 방향으로 편향되어 도 4에 도시된 위치로 되고, 이는 다시 스트럿(strut) 구조물(28a)을 도 3의 화살표 B로 표시된 방향으로 회전시켜 도 4에 도시된 위치가 되도록 한다. 이것은 피벗 부속(26a)에 의해 내부 튜브를 섀시 부재(24)로 연결하는 위치에서 유지되는 내부 튜브(21)에 대해서 외부 튜브(23)를 신장(伸張)시키는 효과가 있다. 외부 튜브(23)가 신장되어 감쇠 유닛(20a)의 용적을 증가시킬 때, 감쇠 유닛(20a) 내의 압력은 감소되어 더 많은 유체가 축압기(10a)의 공동에서 도관(18) 및 유입구(50)를 통해 감쇠 유닛(20a)으로 흐르도록 한다. 이러한 흐름은 제1 공동(100) 내의 가스로부터 가압된 축압기(20a) 내의 유체로 인한 축압기(10)내에서 축 상에서의 피스톤(17)의 움직임에 의해 행해지는데, 이는 축압기(10a)의 제1 공동(100) 내의 가스 압력을 감소시키는 효과가 있다. 주행 바퀴(6)를 낮추는 것과 연관 있는 유체의 이동은 도 8에 도시되어 있는데, 도 8은 피스톤(17)이 도관(18)쪽으로 위치하여 제2 공동(102)의 용적을 줄이고 제1 공동(100)의 용적을 늘리는 것을 도시한다.

특히, 도 5 및 도 9에 있어서, 차량이 오름, 융기, 돌기 등의 형태의 방해물을 만날 때, 주행 바퀴(6)는 수직으로 위로 강제되어, 한 위치에 있어서 바퀴(6)이 도 5에 도시된 바와 같이 섀시 부재(24)와 동일한 레벨이 된다. 이러한 위치에 있어서, 허브(34)에 연결된 상부 위시본(30a)의 끝은 도 5의 화살표 D 방향으로 위쪽으로 수직으로 강제되고, 이는 다시 스트럿 구조물(28a)을 도 5의 화살표 E 방향으로 올리고, 이는 다시 외부 튜브(23)를 내부 튜브(21)로 강제함으로써 감쇠 유닛(20a)을 수축하도록 강제하여, 내부(21) 및 외부(23)의 신축자재식 튜브들의 말단들이 서로 상대적으로 근접하도록 강제될 때 본 유닛에서의 유체 용적이 줄어들도록 한다. 이것은 유체를 감쇠 유닛(20a)에서 유입구(50) 및 도관(18a)을 통해 축압기(10a)의 제2 공동(102)으로 강제하여 피스톤(17)이 축압기의 상단에서 밸브(12)를 향해 축 상에서 움직이도록 하여 축압기의 제1 공동(100)에 담겨있는 가스의 압력을 높이는 효과가 있다. 피스톤(17)의 위치는 도 9에서 도시된 바와 같이 밸브(12)에 상대적으로 가까이 있는데, 이는 제1 공동(100) 내의 가스의 압력을 높이는 효과가 있다. 도 9는 수축된 위치에서의 감쇠 유닛(20a)을 도시한다. 축압기(20a)의 제1 공동(100)의 용적은 상대적으로 작은 용적이기 때문에, 상기 용적에서의 가스의 압력은 최대여서 정지위치에 있거나 주행 바퀴(6)가 도로에서 움푹팬 곳을 만나거나 지표면 피스톤이 감쇠 유닛(20a)을 신장하기 위해 유체를 감쇠 유닛으로 이동시키는 가스 압력으로 인해 아래로 강제될 때 주행 바퀴를 보통 상태로 되돌리도록 강제하거나, 전형적으로 정지위치의 보통 상태 또는 도 4에 도시된 위치로 되돌리도록 강제한다. 차량이 운전되는 지형에 따라서 차량의 사용에 있어서 주행 바퀴(6)가 연속적으로 반복적으로 수직의 위 또는 아래로 움직이는 것에 의해, 감쇠 유닛(20a)이 신축하기 때문에 유체는 계속적으로 감쇠 유닛(20a)의 안쪽 또는 바깥쪽으로 흐른다. 축압기(10a)와 감쇠 유닛(20a) 간의 유량은 유닛 자체에 제공된 플러더 밸브에 의하거나 외부 완충기들(60) 내에서의 밸브 작용에 의해 제어되고, 축압기(20a) 내의 피스톤(17)의 움직임에 의해 이동되는데, 이는 다시 축압기 일단에서의 제1 공동(100)의 압축된 가스에 의해 가해지는 압력의 양에 의해 제어된다. 유체가 축압기에 드나들도록 계속적으로 강제됨에 따라, 열이 발생되어 축압기의 내부 벽(15)을 통해 방사되는데, 유체의 작동 온도를 유지하기 위해 열은 축압기의 외부 재킷(14)을 순환하는 냉각수에 의해 제거된다.

이하, 본 발명에 따른 서스펜션 시스템의 또 다른 실시예를 도 10 및 도 11을 특히 참조하여 설명한다. 본 실시예에 있어서, 축압기와 감쇠 수단은 단일의 구성요소 내에 포함된다. 여기서, 축압기는 감쇠 수단인 제2 튜브 부재 내에 신축자재식으로 배치된 제1 튜브 부재로부터 형성되고, 2개의 튜브 부재들은 공선(共線) 설비(collinear arrangement) 내에서 서로 연결되고 서로 유체가 흐를 수 있도록 연결된다. 축압기는 도 6에 도시된 바와 같은 것과 유사한 설비에 의해 감쇠 수단에 밀봉되어 연결되는데, 이는 도 11을 참조로 하여 자세히 설명될 것이다.

도 10에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 서스펜션 시스템의 또 다른 실시예는 구성요소(110)의 형태로 되어있다. 구성요소(110)는 서로 유체가 흐를 수 있도록 연결된 축압기와 감쇠 수단의 조합인데, 이는 이전에 도시되고 설명된 설비와 유사하지만 훨씬 더 컴팩트한 설비로서, 표준 동력 차량, 모터싸이클, 트럭, 자동차 서스펜션, 시트 서스펜션 등에 고정되기 위해 더 큰 신축성을 허용한다. 이는 예컨대 맥퍼슨 스트럿, 판 스프링, 공기 작동 벨로즈 등과 같은 개인용 동력 차량의 종래 서스펜션 시스템에 대신하거나 부가될 수 있다.

결합 구성요소(110)는 제1 원통형 튜브(112)를 가지는데, 상기 제1 원통형 튜브는 감쇠 수단인 제2 원통형 튜브(114) 내에 수용되는 축압기이다. 튜브(112)는 도 11에 자세히 도시되고 본 명세서의 후반에 더욱 자세히 설명되는 연결 설비(116)를 통해서 튜브(114)로 결합된다. 기저단 또는 외측단 튜브(112)의 일단에는 가압된 질소 따위의 가스를 축압기 튜브(112)로 유입하기 위한 충전(充塡) 밸브(118)가 제공되어, 가압된 가스를 저장하기 위해 튜브(112)의 기저단에 또는 기저단 쪽으로 위치하는 제1 챔버(120)를 충전한다. 양측 피스톤(112)은 축압기 튜브(112)의 양단 사이에 제공된다. 제1 챔버는 밸브(118) 및 피스톤(120) 사이에 형성된다. 제2 챔버(124)는 튜브(112)의 말단 또는 내측단과 피스톤(122) 사이에 형성된다. 작동유(hydraulic fluid)는 축압기(112)의 제2 챔버(124)를 충전한다. 복동식(double acting) 밸브 설비(126)는 축압기 튜브(112)의 내측단 또는 말단에, 또는 내측단 또는 말단 쪽으로 제공되어 작동유를 통해 이동하거나, 밸브 설비가 고정되는지 또는 자유롭게 움직이는지에 따른 튜브(112)의 대응 움직임에 따라서작동유는 그것을 통해 움직인다. 바람직하게는, 밸브 설비는 고정된다.

밸브(126)의 개별 밸브 작용은 튜브(112)가 제1 방향으로 움직일 때 제1 유량으로 일 방향으로 흐르게 하고, 튜브(112)가 다른 방향으로 움직일 때 유체가 제2 유량으로 반대 방향으로 흐르도록 한다. 밸브 작용에 의한 유체의 이동 유량은 밸브(126) 내의 개별 밸브 작용을 형성하는 통로, 포트 또는 구경의 숫자 크기 및 배치에 좌우된다. 밸브(126)의 구성 및 작용은 도 6을 참조로 전술된 플러더 밸브의 구성 및 작용과 유사하다는 것에 유의하여야 한다. 더욱이, 특히 고정되는 밸브 설비를 갖는 결합 유닛의 구성 덕택에 서스펜션 시스템은 서스펜션 또는 감쇠 특성을 제공하는 것뿐만 아니라 차량의 차고(車高)를 제어 및/또는 유지하기 위해 사용된다.

감쇠 튜브(114)는 상기 튜브의 내측단 또는 말단에 위치하는 연결 설비(116)로부터 튜브(114)의 외측단 또는 기저단인 결합 구성요소(110)의 타단으로 연장된다. 감쇠 튜브(114)는 작동유로 충전된다. 밸브(126)가 챔버(124)와 튜브 내부를 분리함에 따라, 2개의 튜브들(112,114) 모두는 밸브(126)를 통해 서로 유체가 흐를 수 있도록 연결된다.

결합 구성요소(110)의 양 단에는 적절한 부속품(fitting)이 제공되어 결합 구성요소가 동력 차량의 서스펜션 시스템의 일부로서 적소에 위치될 수 있도록 한다. 임의의 부속품이 상기 형태의 구성요소의 양 단 또는 어느 한 단에 제공될 수 있다는 것에 유의해야 한다. 필요하다면 또는 바람직하게는, 사용시 구성요소(110)를 냉각하기 위한 재순환 냉각수를 수용하기 위해, 외부 냉각 재킷들이 튜브들(112, 114)에 제공될 수 있다. 부가적으로 또는 선택적으로, 필요하다면 냉각을 증대시키기 위해 튜브(114)의 외벽의 외부 주위에 위치할 수 있는 탈착가능, 교체가능 및/또는 호환가능한 공기 냉각 핀들이 감쇠 튜브(114)의 외면에 제공된다.

연결기(116)의 구성이 자세히 도시된 도 11을 특히 참조하여, 연결기의 구성을 설명하겠다. 축압기 튜브(112)의 내측단이 도시된 바와 같이 감쇠 튜브(114)의 내측단 내에 수용된다. 헤드피스(headpiece)(130)는 감쇠 튜브(114)의 내측단에 고정식으로 연결되고, 감쇠 튜브(114)의 내측단에서 축압기 튜브(112)로 연장된다. 헤드피스(130)는 감쇠 튜브(114)의 내측단에 위치한 대응 나사부에 나사 결합된다. 헤드피스(130)의 말단에는 고정 너트(132)를 내부에 수용하기 위한 내부 나사부가 있다. 너트(132)는 O-링(131)에 의해 헤드피스(130)에 봉해진다. 고정 너트(132)에는 중앙에 위치하는 개구(134)가 제공되는데, 상기 개구를 통해서 축압기 튜브(112)의 내측단이 수용된다. 스크레이퍼 시일(scraper seal)(136) 및 O-링(138)이 고정 너트(132)의 개구 내벽에 위치하는 적당한 그루브(groove)에 제공되어, 연결기(116)를 통한 튜브(112)의 이동시 밀봉을 제공한다. 부시(bush)(140)가 헤드피스(130) 내에 위치하여, 축압기 튜브(112)의 움직임에 대한 가이드 역할을 하고 더욱이 구성요소(110)를 밀봉하여 누설을 막는다. 시일(142)은 부시(140) 및 너트(134) 사이에 제공된다. 밸브 설비(126)는 축압기 튜브(112)의 내측단 또는 말단에 위치한다. 밸브(116)는 서클립(circlip)(146)에 의해 튜브(112)의 말단 내의 적절한 위치에 배치된다. 외부 재킷(148)이튜브(114) 외부 주위에 제공되어, 동작 중의 구성요소의 냉각을 보조하기 위해 외부 재킷을 통과하는 재순환 냉각수를 수용한다.

이러한 형태의 서스펜션 시스템의 작동에 있어서, 감쇠 튜브(114)의 외측단은 동력 차량의 바퀴, 또는 차량의 한 주행 바퀴에 직/간접적으로 연결된 다른 구성요소에 고정적으로 위치한다. 따라서, 튜브(114)는 평탄하지 않거나 거친 지형 등의 상에 있어서의 바퀴의 실질적으로 수직인 움직임에 따라서 움직인다. 축압기 튜브(112)의 외측단은 동력 차량의 본체 또는 다른 고정 구성요소에 연결되어, 적절한 곳에 고정된다.

밸브(126)가 한 실시예에 있어서 튜브(112)의 내측단에 고정 연결되기 때문에, 밸브(126)는 고정되고, 작동유는 서스펜션 시스템의 동작 중에 밸브를 통해 흐른다.

작동시, 주행 바퀴가 크레스트(crest) 또는 오름 따위 형태의 방해물과 만날 때, 감쇠 튜브(114)는 축압기 튜브(112)를 향해 강제되어 결합 구성요소(110)의 길이가 감소된다. 다시, 튜브(112)의 내측단은 튜브(114)의 본체 속으로 더욱 강제되어, 작동유를 튜브(114) 내에서 밸브(126)를 통해 피스톤(122)의 내측표면 및 밸브(126) 사이에 제공된 챔버(124)로 펌프한다. 챔버(124)로 강제되는 유체의 용적의 증가함에 따라, 피스톤(122)은 튜브(112)의 내측 벽을 따라 상기 튜브의 외측단 또는 기저단 쪽으로 축 상에서 이동하여 챔버(120) 내의 가스를 압축하고 구성요소(110) 내의 내부 압력을 증가시킨다. 이것은 다시 튜브(114)가 더욱 움직이는 것에 대해 저항을 증가시켜서 튜브(114)의 이동 정도를 제한하는데, 이것은다시 실질적으로 수직의 위쪽으로의 주행 바퀴의 이동의 정도를 제한한다.

주행 바퀴가 보통 위치로 복귀할 때, 예를 들면, 주행 바퀴가 되돌아돌 때 또는 도로에서 홈 또는 크레스트를 만날 때, 결합 유닛(110)의 길이는 서로 신축자재식으로 신장되는 튜브(112,114)에 의해 증가되어 유체가 챔버(124)에서 튜브(114)로 이동하도록 하는데, 이것은 챔버(124) 내의 유체 양을 줄여서 피스톤이 챔버(120) 내에 저장된 압축된 가스의 증가된 가스 압력 하에서 움직이도록 하고, 이는 다시 챔버(120) 내의 가스의 가스압력 또는 압축을 줄인다. 더욱이, 유체는 모든 압력이 평형될 때까지 튜브(114)로 펌프된다. 유체가 밸브(126)를 통과하여 흐를 수 있는 유량은 실질적으로 수직의 아래 방향으로의 주행 바퀴의 이동 정도를 제한한다.

본 발명에 따른 서스펜션 시스템의 또 다른 실시예에서, 결합 구성요소에 수정은 탈착가능, 교체가능, 호환가능한 캐니스터(canister) 또는 축압기 튜브(112)와 연관있는 용기(미도시)의 부가를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 캐니스터 따위의 형태로 호환가능한 용기, 예를 들면 스핀 온/스핀 오프 오일 필터와 유사한 용기는 축압기(112)의 외측단에 또는 외측단 쪽으로 위치하는 적당한 신장 T-피스, 테이크-오프 또는 유사한 유출구에 의해 축압기 튜브(112)의 측면에 있는 튜브(112)의 기저단에 또는 기저단 쪽에 제공된다. 캐니스터의 내부 용적은 축압기 튜브(112)의 챔버 내에 위치하는 가스를 위한 저장소를 제공하여, 상기 형태의 서스펜션 구성요소의 동작을 위해 이용가능한 가스의 용적을 증가시키고 따라서 서스펜션 유닛의 운동 속도를 증가시킨다.

또 다른 변형은 제2 오일 저장소와 유체가 흐를 수 있도록 연결된 제2 캐니스터의 제공을 포함한다. 상기 제2 오일 저장소에는 소정의 또는 선택된 유량으로 독립적으로 유체를 캐니스터로 펌프하거나 차량 작동 중에 서스펜션 시스템의 움직임에 따라 유체를 펌프하기 위한 이동가능한 피스톤이 제공된다.

본 발명에 따른 또 다른 변형은 능동 서스펜션 시스템에 관한 것으로, 바람직하게는 차량의 운동의 양 및 종류를 감지하기 위한 센서를 갖는 종류의 컴퓨터 제어 능동 서스펜션 시스템에 관한 것이다. 본 실시예에서, 제1 저장소, 캐니스터 또는 용기는 가압된 가스를 포함하고, 서스펜션 시스템의 가스 공간 또는 챔버와 유체가 흐를 수 있도록 연결된다. 가스는 이동가능한 피스톤에 의해 가압 상태로 유지된다. 오일로 충전되는 제2 캐니스터 또는 용기는 제1 캐니스터와 유체가 흐를 수 있도록 연결된다. 제2 캐니스터에 제공되는 피스톤은 센서에, 특히 능동 서스펜션에 사용되는 종류의 컴퓨터 제어 동작 센서에 연결되어, 제2 캐니스터에서 제1 캐니스터로 오일을 펌프하기 위해 센서에 의해 감지되는 움직임에 따라서 이동하여 가스 압력을 증가시키고 서스펜션 유닛의 신장의 정도를 변경하여 차량의 차고를 변경한다. 본 실시예에서, 보조 구성요소로서의 센서의 고장이 발생하는 경우에, 제1 캐니스터의 피스톤은 제2 캐니스터로부터 제1 캐니스터를 밀봉하기 위해 뒤로 강제되어 가스가 제1 캐니스터에서 나가는 것을 방지하여, 서스펜션 유닛이 차량의 차고를 유지하기 위해 작동할 수 있다는 것을 확실히 하고, 따라서 차량이 계속 동작하도록 하는 안전 장치 또는 예비 시스템의 역할을 한다.

본 발명에 따른 또 다른 변형은 결합 도관의 전체 길이에 걸쳐 간격을 두고우회 도관들 따위를 제공하는 것을 포함한다. 유닛 본체의 외부에 위치하는 우회 도관들은 유닛의 압축 및 반발 특성을 미세조정하는 수단을 제공한다. 특징적으로, 하나, 둘, 셋 이상의 우회 튜브들이 제공되는데, 2개 튜브 구성은 압축을 위한 하나의 조정과 반발을 위한 하나의 조정을 허용하는 반면, 3개 튜브 구성은 압축을 위한 2개의 구역 조정과 반발을 위한 하나의 구역 조정을 할 수 있도록 한다.

서스펜션 구성요소로서의 사용에 부가하여 본 발명에 따른 구성요소는 다양한 구성요소의 크기, 본 시스템에서 사용되는 작동유의 양, 가스의 저장소(들)의 용적, 가스 압력, 호환가능한 캐니스터의 크기 및 부속의 제2 오일 저장소를 변경함으로써 차량의 차고를 조정하기 위해 또한 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 구성요소는 서스펜션 구성요소로서 유용할 뿐 아니라, 동력 차량이 차고의 변경, 또는 차량의 차고의 제어 및/또는 유지, 및/또는 차량의 차고의 조정을 위한 구성요소로서 유용하다. 또한 본 시스템은 자동수평유지 서스펜션 시스템 또는 소정의 높이에 있는 차량의 차고를 유지하기 위한 시스템을 제공한다.

본 발명은 다음과 같은 이점을 포함한다. 시스템의 스프링 등급설정 특성은 축압기의 제1 공동의 가스 압력의 변경 및/또는 축압기 및/또는 운동감쇠기 및/또는 운동감쇠기에 부속되는 밸브의 크기 변경, 및/또는 다른 크기의 캐니스터의 설치에 의해 쉽게 조정될 수 있다.

파괴되거나 왜곡되는 금속 스프링들 또는 스프링 구성요소는 없다.

차량이 매우 빠른 속도로 거친 지형 위에서 운전되더라도, 부드러운 승차감이 제공된다.

본 발명을 사용함으로써 컴팩트하고 효과적인 서스펜션 시스템이 가능해진다.

서스펜션 시스템은 자체적으로 지지되고, 차량과 그 내용물의 무게에 의해 압도될 수 없는 저항력을 제공하고, 자동수평유지 주행을 제공하므로, 차량의 차고는 서스펜션 시스템에 의해 유지/제어될 수 있다.

상술한 구성은 설명에 의해 제시되었다. 그리고, 본 명세서에서 개시된 모든 새로운 특징 및 특징들의 새로운 조합을 포함하는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 많은 변형들이 만들어질 수 있다.

본 명세서에서 개시된 발명은 명확히 개시된 것들 이외의 변경 및 수정에 용이하다는 것을 본 발명의 기술분야의 당업자는 잘 알 것이다. 본 발명은 본 발명의 사상 및 범위에 속하는 모든 변형 및 수정을 포함한다는 것이 이해되어야 한다.

Claims

공업용 부분품, 기계, 동력 차량 또는 이와 유사한 것 등의 대상에 사용하기에 적합한 서스펜션 유닛으로서,

서스펜션 유닛 사용시에 서로에 대하여 상대적으로 이동가능하도록 구성되는 제1 부분 및 제2 부분;

제1 부분 및 제2 부분 내부에 위치하여 가스가 유체에 압력을 가하게 되도록 가스와 유체를 상호 분리시키는 이동가능한 피스톤; 및

제1 부분 또는 제2 부분과 관련하여 위치되어 이동가능한 피스톤의 움직임에 반응하여 내부를 통과하는 유체의 이동을 제어하는 밸브 설비를 포함하며,

상기 제1 부분은 대체로 가스 저장용이고, 상기 제2 부분은 대체로 유체 저장용이며,

상기 피스톤은 서스펜션 유닛의 사용시에 제1 부분 및 제2 부분이 서로에 대하여 상대적으로 이동하는 것에 반응하여 제1 부분 또는 제2 부분에 대하여 상대적으로 움직이도록 되어 있고,

상기 밸브 설비는 제1 및 제2 부분이 서로에 대하여 상대적으로 움직이면 피스톤이 움직여서 액체가 밸브 설비 내부로 통과하게 하여 제1 부분 및 제2 부분의 서로에 대한 상대적인 이동 또는 위치결정을 제어하는 서스펜션 유닛.
공업용 부분품, 기계, 동력 차량 또는 이와 유사한 것 등의 대상에 사용하기에 특히 적합한 서스펜션 시스템으로서,

가압된 유체를 보유하고 유지하는 축압기(accumulator) 또는 저장소(reservoir);

유체에 가해지는 및/또는 가압된 유체를 저장하는 제2 공동과 가스에 의해 가해지는 압력에 반응하여 축압기 내부에서 이동가능한 피스톤; 및

축압기와의 사이에 유체가 흐를 수 있도록 되어 있는 유체가 충전(充塡)된 운동감쇠 수단을 포함하며,

상기 축압기에는 압축 가스를 저장하는 제1 공동(空洞)이 있고,

상기 운동감쇠 수단은, 운동감쇠 수단이 신장되면 제1 공동의 가스로부터 유체에 가해지는 가스 압력을 이용하여 피스톤이 움직임으로써 유체가 축압기의 제2 공동에서 운동감쇠 수단으로 운반되고, 운동감쇠 수단이 수축되면 유체가 운동감쇠 수단에서 축압기의 제2 공동으로 흘러 피스톤을 움직이게 되어 제1 공동 내의 가스의 가스압을 증가시키도록, 신장 위치와 수축 위치 사이에서 움직일 수 있으며,

축압기 내의 제2 공동의 크기가 운동감쇠 수단의 크기에 상당하여 가압된 유체가 축압기와 운동감쇠 수단의 사이에서 소정의 제어된 유량으로 이동할 수 있는 서스펜션 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 서스펜션 유닛은 단일 유닛 내에 축압기와 운동감쇠 수단을 포함하는 컴팩트(compact)한 유닛인 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 모터사이클 또는 일반 도로 차량에 사용하기에 적합한 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 부분은, 제1 부분에 대한 이동가능한 피스톤의 위치에 따라, 가압된 가스를 저장하는 및/또는 주기적으로 또는 부분적으로 가압된 유체를 수용하는 공동(空洞) 또는 챔버(chamber)인 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 부분은 가압된 유체를 저장하는 공동 또는 챔버이고, 이때 유체는 작동유(hydraulic oil), 실리콘 오일(silicone oil) 등의 액체인 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 이동가능한 피스톤은 유닛의 제1 부분 내부에서 축 방향으로 이동가능한 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제2 부분은 밀봉되어 서로에 연결되고 서로에 대하여 신축자재식으로(telescopically) 축 방향으로 이동가능하거나 또는 서로간에 유체가 흐를 수 있도록 되어 있는 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 밸브 설비는 유닛 내부에 고정되도록 위치되는 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 밸브 설비는 유체를 수용하는 유닛의 제2 부분에 고정 연결되는 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 밸브 설비는 유체가 서로 다른 두 방향으로 밸브를 통하여 흐를 수 있게 하는 플러더(flooder) 밸브 또는 이와 유사한 밸브인 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 서스펜션 유닛은 서로간에 유체가 흐를 수 있도록 되어 있는 서로 다른 몸체 또는 하우징에 있는 분리된 축압기 및 운동감쇠 유닛인 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 축압기에 부동(浮動) 피스톤이 구비되는 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 감쇠 유닛에 밸브 설비가 구비되는 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 유닛 또는 시스템은 차량의 차고(車高)를 결정하기 위한 자동수평유지, 자동조절 유닛인 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 가스는 20 psi 미만 정도의 낮은 압력에서 전형적으로 2000 psi를 넘는 고압까지 압축되고, 유체는 이 압력을 받는 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 축압기의 제1 및 제2 공동(空洞)의 용적을 합친 용적은 축압기의 축 방향으로의 피스톤의 위치 또는 이동에 상관없이 일정한 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 감쇠 수단은 일 방향으로의 유체 유동이 밸브 설비에 의해 제1 유량으로 제어되고 제2 방향으로의 유체 유동이 밸브 설비에 의해 제2 유량으로 제어되는 가변유량 차고조절부인 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 유량과 제2 유량은 서로 다르거나 또는 동일한 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 공동(空洞) 챔버에 드나드는 유체의 유량은 운동감쇠기에 드나드는 유체의 유량과 대략 동일한 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 수축 위치 및 신장 위치 사이에서 운동감쇠기의 용적 차이는 두 서로 다른 위치 사이에서 축압기의 제2 공동(空洞)의 용적 변화와 대략 동일한 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 운동감쇠 유닛의 외부에 위치한 우회 도관을 더 포함하여 가변식 밸브작용(variable valving)을 제공하는 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 작동 중 유닛의 온도를 낮추기 위한 냉각 수단을 더 포함하는 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 완충기(shock absorber)를 가지는 완충장치조립체를 더 포함하는 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 냉각 수단은 냉각수를 재순환시키는 외부 냉각재킷, 외부 냉각 핀(fin) 또는 이와 유사한 것을 포함하는 서스펜션유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 유닛 또는 시스템의 작동유(hydraulic fluid) 용량을 변경하기 위한, 또는 압축 가스 때문에 유닛 또는 시스템이 작동시 받는 압력을 변경하기 위한 탈착가능, 교체가능, 호환가능 캐니스터(canister) 또는 다른 용기를 더 포함하는 서스펜션 유닛 또는 시스템.
제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 오일을 수용하는 부(副) 용기 내의 피스톤의 운동을 센서가 제어하는 능동 서스펜션부를 더 포함하며, 상기 부 용기는 가스를 가압된 상태로 내부에 보유하기 위하여 피스톤을 가지는 주(主) 용기와의 사이에서 유체가 흐를 수 있도록 되어 있고, 상기 주 용기는 서스펜션 유닛의 가스 수용 챔버와의 사이에서 유체가 흐를 수 있도록 되어 있으며, 센서에 반응하여 부 용기의 피스톤이 움직이면 서스펜션 유닛이 움직여서 차량의 차고를 바꾸고 또한 센서 또는 부 용기가 오작동하는 경우 주 용기의 피스톤이 가스 압력 하에 주 용기 내에서 움직여 주 용기를 밀봉함으로써 주 용기와 부 용기간에 유체가 흐르는 것을 막고 이로써 차량의 차고를 유지하는 안전 또는 예비 시스템으로 작용하는 서스펜션 유닛 또는 시스템.
대략 첨부도면을 참조하여 상술한 바와 같은 서스펜션 유닛 또는 시스템.