KR20070098962A - 휠-가이딩 공기식 스프링-댐퍼 유닛 - Google Patents

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KR20070098962A
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bellows
pneumatic spring
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rolling
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옌스-우베 글로이
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콘티넨탈 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 공기식 스프링-댐퍼 유닛(1)에 관한 것으로서, 상기 유닛은 압축 공기로 채워진 작업 챔버(2, 3)를 구비하고, 상기 작업 챔버는 각각 롤링링 벨로우즈 또는 주름 벨로우즈에 의해서 적어도 부분적으로 제한되며, 이 경우 상기 작업 챔버는 위·아래로 배치되어 있고, 드로틀 밸브를 통해 서로 연결되어 있으며, 이 경우 2개의 작업 챔버가 하나의 공통적인 포트 형상 원통형 하우징 내부에 배치되어 있고, 원통형 피스톤(7)에 의해서 분리됨으로써, 하나의 작업 챔버(2)는 피스톤 정면에 배치되어 있고, 다른 작업 챔버(3)는 피스톤 후면에 배치되어 있으며, 피스톤 및 피스톤 로드(5)는 각각 롤링링 벨로우즈에 의하여 원통형 하우징 내부에서 밀봉된 상태로 가이드 되며, 피스톤 로드 및 피스톤은 조인트(6)를 통하여 서로 연결되어 있다.

Description

휠-가이딩 공기식 스프링-댐퍼 유닛 {WHEEL-GUIDING PNEUMATIC SPRING AND DAMPER UNIT}
본 발명은 특히 차량 런닝 기어용의 공기식 스프링-댐퍼 유닛에 관한 것으로서, 상기 유닛은 차체와 런닝 기어 사이에 배치되어 있고, 압축 공기로 채워진 2개의 작업 챔버를 구비하며, 상기 작업 챔버는 각각 롤링링 벨로우즈 또는 주름 벨로우즈의 형태로 된 가동 벽에 의해서 적어도 부분적으로 제한되고, 상기 롤링링 벨로우즈 또는 주름 벨로우즈는 회전 대칭 바디의 외부 윤곽을 따라, 바람직하게는 실린더 면으로서 형성된 하우징 부분을 따라 적어도 부분적으로 롤링링되며(롤링링 콘투어(contour)), 이 경우 상기 작업 챔버는 위·아래로 배치되어 있고, 관류 가능한 드로틀 밸브를 통해 서로 연결되어 있으며, 주 부하 방향으로 스프링력이 가해지는 경우에는 하나의 작업 챔버의 부피가 줄어들고, 다른 작업 챔버의 부피는 확대되거나 또는 변동 없이 유지된다.
2004년 7월 29일자 독일 특허 출원서 제 103 11 263 B3호는 공기 감쇠되는 공기식 스프링을 보여주며, 이 경우에는 2개의 작업 챔버 및 3개의 롤링링 벨로우즈가 제공되었다. 이 경우 직경 상으로 볼 때 가장 큰 롤링링 벨로우즈는 스프링 경로에 대한 공기식 스프링의 탄성율을 결정하고, 포트 형상의 상부 하우징 부분과 하부 하우징 부분 사이에 배치되어 있다. 자체 내에서 작용하는 탄성력을 보상하 는 상기 2개의 추가 벨로우즈는 포트 형상의 하부 하우징 부분과 롤링링 튜브 사이에 배치되어 있으며, 상기 롤링링 튜브는 포트 형상의 상부 하우징 부분 내부에 고정되어 있고, 포트 형상의 하부 하우징 부분 내부로 돌출한다. 상기 롤링링 튜브의 원통형 벽 내부에 있는 드로틀 보어를 통해서는 공기가 2개의 작업 챔버 사이에서 흐를 수 있다. 본 실시예에서는 반사 대칭으로 배치된 상기 2개의 하부 벨로우즈가 공기식 스프링을 축 방향으로 가이드 함으로써, 마찰은 스프링 행정 동안에 대폭 줄어든다. 그러나 본 시스템에서는 스프링력이 가해질 때에는 2개 작업 챔버의 부피가 축소되고, 스프링력이 해제될 때에는 부피가 재차 확대된다. 스프링력이 가해질 때 두 가지 부피가 축소됨으로써, 두 개의 작업 챔버 내에서 압력 및 가스 밀도는 상승하지만, 단점적으로 드로틀 밸브에서의 동적인 압력차는 상승하지 않는다. 이와 같은 사실은 재차 보다 높은 압력에서도 단지 약간만 상승하는 에너지 전환을 야기한다. 다시 말해, 상대적으로 적은 소산 및 그와 더불어 상대적으로 낮은 감쇠 효과를 야기한다.
미국 특허 제 5,180,145호는, 롤링링 벨로우즈에 의해서 각각 부분적으로 제한된 상부 작업 챔버 및 하부 작업 챔버를 갖춘, 특히 전자 유동학적인 유체로 작동하는 댐퍼를 개시한다. 상기 댐퍼는 전체 높이가 낮음에도 불구하고 상대적으로 큰 행정을 허용하고, 상기 간행물에 공개된 한 실시예에서는 단순한 공기식 스프링과도 조합될 수 있으며, 상기 공기식 스프링의 유일한 작업 챔버는 롤링링 벨로우즈에 의해서 외부로 마찬가지로 부분적으로 제한된다. 그러나 이와 같이 각각 상이한 매체들로 작동하는 댐퍼 및 스프링의 조합은 복잡성을 높이고, 그와 더불어 부품의 비용도 높여준다. 추가적으로, 특히 전자 유동학적인 유체의 리사이클링은 라이프 사이클-매니지먼트에서 가능한 문제들을 내포한다.
독일 공개 특허 출원서 제 3436664 A1호는 멤브레인-공기식 스프링을 개시하며, 상기 스프링도 마찬가지로 탄성 및 감쇠 효과를 제공하고, 상이한 크기의 2개의 작업 챔버를 구비하며, 상기 작업 챔버는 각각 롤링링 벨로우즈에 의해서 부분적으로 부분적으로 외부로 제한되어 있다. 상기 롤링링 벨로우즈들은 상호 지지 작용하고, 축 방향으로 이동 가능하고 중공 피스톤으로서 형성된 하우징 부분들의 외부 실린더 면 상에서 롤링링된다. 상이한 크기의 작업 챔버들은 드로틀 개구가 제공된 벽에 의해서 분리되어 있다. 상기 드로틀 개구를 통하여 공기가 하나의 작업 챔버로부터 다른 챔버 내부로 유입될 수 있으며, 이때 형성되는 소산은 감쇠 작용을 발생시킨다. 그러나 상기 멤브레인-공기식 스프링은, 중공 피스톤으로서 형성된 하우징 부분들이 분리벽 내부에서 가이드 되는 중앙 로드와 연결되어 있는 기본적인 구조 면에서 상당한 마찰 손실과 결부되어 있다. 그럼으로써, 스프링-댐퍼-시스템이 주로 점핑할 수 있도록 하기 위하여 달성되어야만 하는 최소 파워가 필요하다. 이와 같은 최소 파워 아래에서는 모든 진동이 감쇠되지 않은 상태로 그리고 비탄성적인 상태로 전달된다. 분리벽 내에서 가이드 되는 강성의 연결 로드가 외부 프레임으로 대체되는 상기 간행물에 기술된 추가의 한 실시예는 전체 크기 때문에 특히 차량의 카아던식 서스펜션에는 거의 사용될 수 없다.
독일 공개 공보 제 24 06 835호는 탄성- 및 감쇠 장치를 개시하며, 이 장치에서는 2개의 작업 챔버, 즉 하나의 댐퍼 챔버 및 하나의 탄성 챔버가 드로틀 밸브 를 통해 서로 연결되어 있다. 두 개의 작업 챔버는 주름 벨로우즈 또는 롤링링 벨로우즈의 형태로 된 가동 벽에 의해서 적어도 부분적으로 제한되어 있기 때문에, 상이함 부피를 가질 수 있다. 2004년 7월 29일자 독일 특허 출원서 제 103 11 263 B3호에 개시된 공기식 스프링과 달리, 본 경우에는 스프링력이 가해질 때 상기 탄성 챔버의 부피는 축소되고, 댐퍼 챔버의 부피는 확대되며, 스프링력이 해제될 때에는 그와 반대이다. 상기와 같은 시스템이 본래부터 갖고 있는 특징은, 부하가 증가함에 따라 감쇠 작용/감소 동작은 상승하는 한편, 정상적인 유압식 감쇠는 단 하나의 부하단을 위해서만 설계되었고, 예를 들어 부하 상승의 경우에는 불리하게 변동된다(낮아진다). 그러나 상기 독일 공개 공보 제 24 06 835호에 개시된 탄성- 및 감쇠 장치에서 부하가 증가하면, 탄성 챔버 및 감쇠 챔버 내부의 가스 압력은 증가하고, 그와 연관된 가스 밀도의 상승으로 인하여 드로틀 밸브에서는 동적 압력차가 확대된다. 이와 같은 사실은 재차 에너지 전환을 확대시킨다. 다시 말해, 상승된 소산 및 그와 더불어 더 큰 감쇠 효과를 야기한다. 상기 공개문에서도 도시된 모든 유형의 실시예에서는 시스템 내부에서 나타나는 현저한 마찰이 단점이 됨으로써, 다른 무엇보다도 스프링-댐퍼-시스템을 작동시키기 위한 최소 파워가 필요하게 된다.
독일 특허 출원서 제 101 15 980호는 하나의 실린더 하우징 내부에서 이동 가능한 및 상기 하우징에 대하여 밀봉된 피스톤을 구비한 가스 스프링-댐퍼-유닛을 개시하며, 상기 피스톤은 2개의 작업 챔버로 분할된다. 이 경우 피스톤 정면에 놓여 있는 탄성 챔버 내지 스프링 댐퍼 챔버는 스프링력이 가해질 때에 축소된다. 피스톤 후면에 있고 피스톤 로드를 포함하는 댐퍼 챔버는 스프링력이 가해질 때에 반대로 확대된다. 상기 댐퍼 챔버는 롤링링 벨로우즈에 의해서 부분적으로 외부로 제한되어 있다. 이 경우 피스톤 내부에 있는 드로틀 밸브는, 관류 방향에 따라 상이한 유동 저항이 존재하고, 층 형태의 흐름으로부터 와류 형태의 흐름으로의 변환 장소가 적응되도록 형성되었다. 본 간행물에서도 피스톤이 실린더 내부에서 가이드 됨으로써, 마찰 문제는 아직까지 만족스럽게 해결되지 않았다.
기본적인 구조 측면에서 유사하고 독일 공개 특허 출원서 제 199 32 717 A1호에 개시된 장치에 대해서도 동일한 내용이 적용된다. 상기 간행물에도 하나의 실린더 하우징 내부에서 이동할 수 있는 밀봉된 피스톤을 구비한 가스 스프링-댐퍼-유닛이 개시되어 있으며, 상기 피스톤은 2개의 작업 챔버로 분할된다. 피스톤 정면에 있는 탄성 챔버 및 스프링 댐퍼 챔버는 스프링력이 가해질 때에 축소되는 한편, 피스톤 후면에 있고 피스톤 로드를 포함하는 댐퍼 챔버는 스프링력이 가해질 때에 반대로 확대된다. 상기 댐퍼 챔버는 롤링링 벨로우즈에 의해서 부분적으로 외부로 제한되어 있다. 이때 피스톤 내부에 있는 드로틀 밸브는 스프링 플레이트가 제공된 밸브로서 형성되었으며, 이 경우 상기 스프링 플레이트 및 밸브 횡단면은 관류 방향에 따라 형성되어 있다.
현 기술 상태로 알려진 모든 해결책에는 단점들 역시 존재한다. 즉 공기식 스프링 또는 공기식 댐퍼에 영향을 주는 수평동력이 공기식 스프링 축으로 전달되지 못한다는 단점이 있는 것이다. 그 이유는 수평 동력이 축 방향으로 충분하게 이끌려지지 못하거나 구조부품에 파손이 일어날 수 있기 때문이다. 그러므로 이전 까지 제조 방식에 따른 공기식 스프링과 에어 댐퍼는 새시 내의 바퀴를 유도할 수 있는 상태에 있지 못하다. 이러한 이유에서뿐만 아니라 이전까지의 맥퍼슨-감쇠 스프링의 전체 크기 때문에라도 에어 댐퍼는 설치될 수 없었다.
본 발명의 목적은, 공간을 적게 차지하며 승용차에도 알맞으며, 이전까지 스프링과 완충 장치의 구조에도 사용할 수 있으며 음향학적 문제가 생길 수 있거나 스프링-댐퍼 시스템의 작동을 위해 최저 동력이 필요하게끔 만드는 마찰이 생기지 않으며, 단 하나의 매개물로 작동하며 상이한 하중의 예에 대한 간단한 방법으로 설계되고, 특히 수평동력을 수용하고 이를 통해 바퀴를 유도할 수 있게끔 하는 공기식 스프링-댐퍼 유닛을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1에 기술된 특징에 의해서 달성된다. 실시예의 장점들은 개별 청구항에서 기술된다.
작업 챔버는 회전 대칭인 원통형의 하나의 공통 하우징 내에 배치되어 있고, 하우징 내에서 축 방향으로 움직이는 피스톤 로드의 헤드 단부에 있는 회전 대칭 피스톤으로 분할된다. 그래서 작업 챔버 하나는 피스톤 정면에 배열되고 적어도 다른 하나의 작업 챔버는 피스톤 후면에 배열된다. 피스톤은 하우징 내의 롤링 벨로우즈를 통해 밀폐된다. 피스톤의 외부면과 실린더의 내부면은 적어도 부분적으로 회전 대칭으로 만들어진다. 피스톤 로드 및 피스톤은 연결 장치를 통해 서로 연결된다.
이와 같은 공기식 스프링과 댐퍼 유닛은 높은 하중에서도 구조가 작으며 피스톤과 피스톤 로드의 분리와 밀도, 실린더 하우징 내의 롤링 벨로우즈를 통해 현 저하게 나타날 수 있는 모든 마찰을 피하게 되며 곧 바로 편안하게 시동을 걸 수 있게끔 한다. 추가적으로, 단 하나의 공통적인 포트 형태의 회전 대칭 하우징 내부에 배열하는 방식은 거친 주변 조건에 대하여 완화된 캡슐을 가능하게 하는데, 이 경우에는 예를 들어 원통형 하우징과 피스톤 로드 또는 연결 포인트 사이에 주름 벨로우즈가 사용된다.
또한 본 발명에 따른 공기식 스프링-댐퍼 유닛에 의해서는 차량의 수평 동력을 수용할 수 있다. 벨로우즈가 있는 피스톤의 사용과 피스톤과 피스톤 로드 사이의 연결을 통해 이전까지 유압 댐퍼가 달린 공기식 스프링에서 필수적이었던 "수평 동력 상쇄"까지도 없어지게 되었다. 스프링력이 가해지고 스프링력이 해제되는 각각의 포인트에서 스프링력의 작용선, 휠의 휠 정지 파워 및 측면 가이드 파워로부터 결과되는 현상의 작용선, 그리고 가로 편향 장치의 파워 - 또는 다수의 가로 편향 장치에서 존재하는 상응하는 결과적인 현상의 작용선은 한 점에서 교차한다. 이와 같은 현상은 상응하는 스프링 가이드 장치의 형상에 의해서 예로서 그리고 상대적으로 복잡하게 발생한다. 수평 동력 균일화가 정적인 구조, 즉 수축과 팽창이 없는 정적인 휴지 상태에서만 존재한다면 스프링 운동결과 동력 플랜의 최소한의 변화는 이전까지의 시스템에서 현저한 커브 하중과 피스톤과 완충 튜브 사이의 댐퍼 내의 마찰 및 강한 소음이 전달되게끔 만든다.
한 바람직한 실시예에서, 피스톤 로드 및 피스톤은 카아덴식으로 작동하는 회전 조인트를 통해, 특히 볼 조인트를 통해 서로 연결되어 있다. 수평동력 균일화와 관련해 그러한 연결부위와 함께 최대치 공차에 도달하며 다른 구조부분에서 회전운동을 완화해야 할 필요성이 사라지게 된다. 예를 들자면 차체와 완충 스프링 사이의 분리되어 회전하는 헤드 부분을 통해 회전운동을 완화해야 할 필요성이 없어지게 되는 것이다.
추가의 한 바람직한 실시예에서, 피스톤 내의 피스톤 로드는 움직일 수 있게끔 연결되어 있다. 그럼으로써, 전체 높이는 추가로 줄어들고, 이와 같은 장점은 특히 피스톤이 피스톤 후면에 있고 실제로 중공 실린더 영역에서보다 피스톤 정면에 있는 영역에서 더 큰 직경을 갖는 형상과의 조합에 의해서, 작업 챔버의 부피가 전체 높이와의 교체 작용에서 상호 매칭될 수 있고, 그에 따라 공기식 스프링-댐퍼 유닛을 예를 들어 맥퍼슨-스프링 레그와 조합하는 것이 처음으로 가능하다. 이를 통해 에어 댐퍼의 편리함을 포기하지 않고도 바퀴부분과 차체 부분을 만들 수 있는 완전히 새로운 가능성이 생겨나게 되었다.
추가의 한 바람직한 실시예에서, 피스톤과 하우징 사이에서 밀폐되었으며 피스톤 정면과 여기에 배치된 열려진 제 1 롤링 벨로우즈의 작업 챔버 및 피스톤과 하우징 사이에서 밀폐되었으며 피스톤 후면에 배치된 열려진 제 2 롤링 벨로우즈는 외부 직경이 큰 부분에 배치될 수 있다. 그리고 피스톤과 하우징 속에 밀폐된 제 3 롤링 벨로우즈는 작은 외부직경 영역에 배열되었다는 장점이 있다. 제 3 롤링 벨로우즈는 피스톤 후면에 배열된 작업 챔버를 열고 제 2 롤링 벨로우즈에 대하여 미러 대칭으로 배열된다.
이와 같이 배열된 3개의 벨로우즈의 제작은 특히 공기식 스프링과 차체에 연결된 원통형의 하우징 내에서 피스톤이 정확하고 확실하게 작동하게끔 한다. 댐퍼 유닛에 영향을 미치는 수평동력을 흡수할 때 이러한 실시예는 특히 좋은 것으로 증명되었다.
피스톤 정면을 밀폐하는 제 1 롤링 벨로우즈는 피스톤 정면 쪽으로 열려지고, 본 발명에 따른 제 2 및 제 3 롤링 벨로우즈의 제작을 통해 제 1 및 제 2 롤링 벨로우즈는 적어도 부분적으로 회전 대칭의 롤링 윤곽을 이용한다.
추가의 한 바람직한 실시예에서, 특히 제 1 및 제 2 롤링 벨로우즈의 작용 직경이 제 3 롤링 벨로우즈의 직경보다 클 때에는 제 1 및 제 2 롤링 벨로우즈가 근본적으로 동일하게 작용 직경을 갖는다.
본 발명에 따른 공기식 스프링과 댐퍼 유닛 내에 롤링 벨로우즈의 배열을 통해 생긴 서로 겹쳐 있는 작업 챔버과 롤링 벨로우즈의 기하학을 통해 규정되는 작용 직경을 고찰하자면, 고정 상태에서 제 1 및 제 2 롤링 벨로우즈는 제 3 롤링 벨로우즈에 의해서 동력 방향 및 동력 크기가 보상된다. 그럼으로써, 제 3 롤링 벨로우즈를 통해 효과적인 메인 스프링이 부품들의 상호 작용 속에 형성되며, 부하 능력은 제 3의 롤링 벨로우즈의 작용 직경을 통해 결정된다.
자세히 관찰해 보면, 피스톤 후면에 놓여 있고 피스톤 로드에 둘러싸여 있으며 제 2 및 제 3 롤링 벨로우즈를 통해 경계를 이루는 작업 챔버는 스프링 챔버로 간주될 수 있다. 피스톤 정면에 놓여 있으며 제 1 롤링 벨로우즈를 통해 경계 지어지는 작업 챔버는 감쇠 챔버로 칭할 수 있다. 물론 간략하게 스프링 챔버과 감쇠 챔버로 작업 챔버를 구별하는 것은 메인 기능 내지는 기본적인 특징만을 서술하는 것이라고 볼 수 있다. 이 두 작업 챔버는 동적인 상태에서 스프링과 완충하는 특성을 보여준다.
이전까지 알려진 에어 완충 시스템과는 달리 발명에 따르는 공기식 스프링과 댐퍼유닛은 메인 하중방향으로 수축할 때 감쇠 챔버의 부피는 감소하며 스프링 챔버의 부피는 커지거나 변하지 않는다.
이렇게 만들어진 부피와 롤링 벨로우즈를 위한 작용 직경을 통해 상대적으로 큰 완충 작용을 하게끔 만들 수 있으며, 감소된 공간에서도 원하는 완충 작업량을 얻을 수 있다.
추가의 한 바람직한 실시예에서, 회전 대칭 피스톤의 외부면은 적어도 부분적으로 큰 외부 직경 영역 내에서 원추형 재킷으로서 만들어지며, 제 1 및 제 2 롤링 벨로우즈는 상이하게 작용하는 직경을 갖는다. 제 1 및 제 2 롤링 벨로우즈의 직경이 각각 제 3 롤링 벨로우즈의 직경보다 더 큰 경우에는, 본 실시예의 장점이 더 살아날 수 있다. 제 1 및 제 2 롤링 벨로우즈의 상이한 직경을 통해 생긴 차동면을 통해 피스톤에 영향을 끼치며 동력 방향과 크기에 맞추어진 차동 동력이 생겨나게 된다. 차동 동력으로 전 시스템의 하중과 기하학 요구조건에 일치하게끔 할 수 있게 된다.
상기와 같은 내용은 바람직하게 제 1 롤링 벨로우즈의 효과적인 직경이 제 2 롤링 벨로우즈의 직경보다 더 작게 만듦으로써 실현될 수 있다. 이를 통해 생겨난 차동 동력은 추가적으로 하중 방향에 영향을 끼친다. 즉, 제 3 롤링 벨로우즈를 통해 생겨난 스프링동력을 거슬러 이 차동 동력은 원통형 실린더 하우징 속으로 더 깊이 피스톤을 끌어당기며 공기식 스프링과 댐퍼 유닛을 짧게 하고자 시도하는 것 이다. 제 3 롤링 벨로우즈는 끊임없이 움직이는 롤링 벨로우즈 내의 커다란 행동반경을 만들며 수명도 훨씬 길어지게 된다. 이렇게 만들어진 공기식 스프링과 댐퍼 유닛은 구조의 크기를 바꾸지 않고도 구조적인 적응을 다양하게 할 수 있게끔 할 수 있다.
추가의 한 바람직한 실시예에서, 포트 형상의 하우징은 윗부분에서 차체에 단단하게 고정되며 아래 부분은 피스톤 로드에 고정될 수 있다. 이를 통해 승용차의 섀시에 사용할 때 공기식 스프링과 댐퍼 유닛은 바퀴부분에 보호된 상태로 놓이며, 다양한 조립예에서 아주 잘 맞게끔 패키지로 맞출 수 있게 된다.
추가의 한 바람직한 실시예에서, 관류 가능한 드로틀 밸브는 스위칭- 또는 제어 가능한 밸브로서 형성되었고, 작업 챔버를 분리하는 피스톤 내부에 배치되어 있다. 특히 자동차의 새시에 사용할 때 완충작동을 조절하고 제어해서 전체 차량조정 속에 끼워 맞추는 것이 바람직하다. 안전성이 위협될 수 있는 상황, 완전하게 브레이크를 걸었을 때와 같은 상황에서 앞 액슬과 뒷 액슬의 완충은 ABS시스템이나 전자제어 (ESP)를 촉진할 수 있다.
본 발명은 실시예를 참조하여 자세하게 설명된다.
도 1은 공기식 스프링을 구비한 자가용의 새시용 공기식 스프링-댐퍼 유닛 (1)를 보여준다. 공기식 스프링-댐퍼 유닛은 압축 공기로 채워진 두 개의 작업 챔버(2, 3)를 포함한다. 압축 공기는 본 실시예에서 상세하게 설명되지 않은 압축기를 통해, 해당 밸브 및 라인을 통해 공지된 방식으로 작업 챔버로 운송되며, 마찬가지로 상기 시스템을 통해 배출될 수 있다. 공기식 스프링- 또는 레벨 조절 시스 템은 압축 공기 장치/압축 공기 공급 장치 및 4개의 공기식 스프링 모듈 - 각 휠 마다 하나씩 - 로 구성되고, 전체적으로 제어 장치를 통해 제어된다.
작업 챔버(2, 3)는 하나의 공통적인 포트 형상, 본 경우에는 원통형으로 형성된 하우징(4) 내에 배치되어 있고, 피스톤(5)의 헤드 단부에서 볼 조인트(6) 내부에 지지된 그리고 마찬가지로 원통형으로 형성된 피스톤(7)에 의해서 분리된다. 피스톤(7)은 하우징(4) 내에서 축 방향으로 움직인다. 여기서 자세히 설명되지 않은 제어할 수 있는 드로틀 밸브가 피스톤(7) 내에 배치되어 있다. 상기 드로틀 밸브를 통해 두 개의 작업 챔버(2, 3)가 연결된다. 피스톤(7)의 정면(7a)은 기본적으로 원모양의 단면을 갖는다.
피스톤은 아래부분은 중공 바디로서 본 경우에는 중공 실린더로 만들어졌으며, 끝 부분에 꼭 필요한 간격을 갖고 피스톤 로드(5)를 감싼다. 피스톤(7)은 피스톤 정면에 놓인 큰 직경을 갖는 영역(8a) 및 피스톤 후면에 놓여져 작은 직경을 갖는 영역(8b)으로 구성된다. 상기 영역(8b)은 피스톤의 텅 빈 원통형의 길이와 일치한다. 피스톤 후면(7b)은 직경 돌출을 통해 피스톤(7)에서 생성되며, 원형 링 형상의 면을 갖는다.
피스톤(7)은 하우징 내의 롤링 벨로우즈(9, 10, 11)를 통해 밀폐된 상태로 가이드 된다. 피스톤의 외부면(12, 13) 및 하우징의 내부면(14)은 각각 롤링 벨로우즈의 롤링에 필수적인 영역에 걸쳐 회전 대칭 롤링 콘투어로서 형성된다.
피스톤 정면(7a)과 윗부분의 작업 챔버(2) 쪽으로 개방된 제 2 롤링 벨로우즈(9), 피스톤 후면(7b) 쪽으로 그리고 아래부분의 작업 공간 쪽으로 개방된 제 2 롤링 벨로우즈(10)는 외부 직경이 큰 영역(8a)에 위치한다. 외부 직경이 작은 영역(8b)에는 제 3 롤링 벨로우즈(11)가 있으며, 상기 벨로우즈는 아래 작업 챔버 쪽으로 개방되었고 제 2 롤링 벨로우즈(10)에 대하여 반사 대칭으로 배치되어 있다.
하우징의 단부와 아래 연결 지점(15) 사이의 새시 쪽에 위치했으며 주위조건에서 보호하기 위한 접혀진 벨로우즈는 여기서 자세하게 설명되지 않는다.
공기식 스프링과-댐퍼 유닛은 스프링처럼 만들어진 스토퍼(16, 17)을 포함한다.
상기 영역(8a)에서는 원통형의 피스톤(7)의 회전 대칭 윤곽은 피스톤 정면(7b) 쪽으로 점차 가늘어지는 원뿔 재킷으로서 형성되었다. 이렇게 함으로써 제 1 롤링 벨로우즈(9) 및 제 2 롤링 벨로우즈(10)는 제 3 롤링 벨로우즈(11)의 작용직경(20)보다 각각 더 큰 작용 직경(18, 19)을 갖는다.
각각의 작용 직경이 형성되며, 마주 놓인 피스톤(7) 및 하우징(4)의 회전 대칭 윤곽들은 상호 작용을 통해 영향을 받는다.
본 실시예에서 제 1 롤링 벨로우즈(18)의 작용 직경은 제 2 롤링 벨로우즈의 작용 직경(19)보다 작다. 상이한 작용 직경(18 및 19)에 의해서 차동면이 생긴다. 이 차동면은 피스톤에 영향을 주고, 이 경우 위쪽으로 향하는 차동 동력을 발생한다.
상기 차동 동력은 피스톤을 더 깊숙하게 포트 형상의 하우징 속으로 끌어당긴다. 제 3 롤링 벨로우즈(11)는 크기가 크게 설계된 작용 직경(20)을 가지고 있어서, 주어진 작동 압력에서 차동 압력은 추가적으로 동적인 또는 정적인 하중으로 완화될 수 있다. 그럼으로써, 제 3 롤링 벨로우즈(11)는 끊임없이 움직이는 롤링 주름(21) 내에서 더 큰 행동반경을 갖게 되고, 그에 따라 매우 높은 부하 유격 강도를 갖게 된다.
피스톤(7)과 피스톤 로드(5) 사이의 관절 형태 연결에 의해서는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛이 간단한 나사 연결부(22)를 통해 직접 그리고 회전 가능한 추가의 연결부 또는 추가의 베어링 없이도 차량과 연결될 수 있다. 정확한 수평 동력 보상은 본 경우에는 더 이상 필수사항이 아니다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1: 공기식 스프링-댐퍼 유닛 2: 작업 챔버(댐퍼 챔버)
3: 작업 챔버(스프링 챔버) 4: 하우징
5: 피스톤 로드 6: 볼 조인트
7: 피스톤 7a: 피스톤 정면
7b: 피스톤 후면
8a: 외부 직경이 큰 피스톤 영역
8b: 외부 직경이 작은 피스톤 영역
9-11: 롤링링 벨로우즈
12-14: 롤링링 콘투어를 갖는 면
15: 연결점 16, 17: 탄성 스토퍼
18-20: 작용 직경 21: 롤링링 주름
22: 차체 연결부

Claims (11)

  1. 특히 차량 런닝 기어용의 공기식 스프링-댐퍼 유닛으로서,
    상기 유닛은 차체와 런닝 기어 사이에 배치되어 있고, 압축 공기로 채워진 2개 이상의 작업 챔버를 구비하며, 상기 작업 챔버는 각각 롤링링 벨로우즈 또는 주름 벨로우즈의 형태로 된 가동 벽에 의해서 적어도 부분적으로 제한되고, 상기 롤링링 벨로우즈 또는 주름 벨로우즈는 회전 대칭 바디의 외부 윤곽을 따라 적어도 부분적으로 롤링링되며, 상기 작업 챔버는 위·아래로 배치되어 있고, 관류 가능한 드로틀 밸브를 통해 서로 연결되어 있으며, 주 부하 방향으로 스프링력이 가해지는 경우에는 하나의 작업 챔버의 부피는 줄어들고, 다른 작업 챔버의 부피는 확대되거나 또는 변동 없이 유지되는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛에 있어서,
    2개의 작업 챔버(2, 3)가 하나의 공통적인 포트 형태의 회전 대칭 하우징(4) 내부에 배치되어 있고, 상기 회전 대칭 하우징(4) 내부에서 축 방향으로 이동 가능하고 하나의 피스톤 로드(5)의 헤드 단부에 있는 회전 대칭 피스톤(7)에 의하여 분리됨으로써, 하나의 작업 챔버(2)는 피스톤 정면(7a)에 배치되어 있고, 적어도 하나의 다른 작업 챔버(3)는 피스톤 후면(7b)을 향하여 배치되어 있으며,
    상기 피스톤은 롤링링 벨로우즈(9, 10, 11)에 의하여 하우징 내부에서 밀봉된 상태로 가이드 되고, 상기 피스톤(7)의 외부면(12, 13) 및 상기 하우징(4)의 내부면(14)이 각각 적어도 부분적으로 회전 대칭 롤링링 콘투어로서 형성되었으며,
    상기 피스톤 로드(5) 및 피스톤(7)이 하나의 조인트를 통해 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피스톤 로드(5) 및 피스톤(7)이 카아던식으로 작용하는 회전 조인트, 바람직하게는 볼 조인트(6)를 통해 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 피스톤 로드(5)가 피스톤(7) 내부에 관절 형태로 지지되어 있으며, 피스톤은 부분적으로 중공 바디로서, 바람직하게는 중공 실린더로서 형성되고, 상기 피스톤 로드(5)의 단부 영역을 이격된 상태에서 감싸는 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 피스톤(7)이 피스톤 정면(7a) 쪽에 있는 영역에서는 중공 바디가 형성된 피스톤 후면(7b) 쪽에 있는 영역에서보다 더 큰 외부 직경을 갖는 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    외부 직경이 더 큰 영역(8a)에는, 피스톤(7)과 하우징(4) 사이를 밀봉하는, 피스톤 정면(7a) 쪽으로 그리고 그에 따라 피스톤 정면에 배치된 작업 챔버(2) 쪽으로 개방된 제 1 롤링링 벨로우즈(9) 그리고 피스톤과 하우징 사이를 밀봉하는, 피스톤 후면(7b) 쪽으로 그리고 그에 따라 피스톤 후면에 배치된 작업 챔버(3) 쪽으로 개방된 제 2 롤링링 벨로우즈(10)가 배치되어 있으며,
    외부 직경이 더 작은 영역(8b)에는, 피스톤과 하우징 사이를 밀봉하는 제 3 롤링링 벨로우즈(11)가 배치되어 있으며, 상기 제 3 롤링링 벨로우즈는 피스톤 후면(7b)에 배치된 작업 챔버(3) 쪽으로 개방되어 있고, 제 2 롤링링 벨로우즈(8)에 대하여 반사 대칭으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 롤링링 벨로우즈(9, 10)가 실제로는 동일한 작용 직경(18, 19)을 갖는 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서,
    상기 회전 대칭 피스톤의 외부면이 적어도 부분적으로는 그리고 바람직하게 외부 직경이 더 큰 영역(8a)에서는 원추형 재킷으로서 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 롤링링 벨로우즈(9, 10)가 상이하게 작용하는 직경(18, 19)을 갖는 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 롤링링 벨로우즈에 각각 작용하는 직경이 제 3 롤링링 벨로우즈(11)에 작용하는 직경보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 롤링링 벨로우즈(9)에 작용하는 직경(18)이 상기 제 2 롤링링 벨로우즈(10)에 작용하는 직경(19)보다 더 작은 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 포트 형상의 하우징(4)의 상부 영역이 차체에 고정되어 있고, 상기 피스톤 로드(5)의 하부 영역이 휠 서스펜션에 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
  11. 제 1 항에 있어서,
    관류 가능한 드로틀 밸브가 스위칭- 또는 제어 가능한 밸브로서 형성되어 있고, 작업 챔버를 분리하는 피스톤(7) 내부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 공기식 스프링-댐퍼 유닛.
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