KR20080040267A - 감쇠력 가변형 쇽업소버 - Google Patents

감쇠력 가변형 쇽업소버 Download PDF

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KR20080040267A
KR20080040267A KR1020060107979A KR20060107979A KR20080040267A KR 20080040267 A KR20080040267 A KR 20080040267A KR 1020060107979 A KR1020060107979 A KR 1020060107979A KR 20060107979 A KR20060107979 A KR 20060107979A KR 20080040267 A KR20080040267 A KR 20080040267A
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electromagnet
piston rod
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김정래
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주식회사 만도
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Abstract

본 발명은 피스톤 로드의 이동시 발생되는 유도자기력을 조절하여 감쇠력을 가변시키는 감쇠력 가변형 쇽업소버에 관한 것으로서, 가변유로를 형성하기 위한 구조를 단순화하여 소형화가 가능하고, 높은 감쇠력의 발생시 높은 압력이 발생하지 않게 되어, 이의 유지를 위한 재료 및 생산비용이 저감되고, 제어 신호에 대한 응답성이 향상되어 감쇠력이 신속하게 가변되도록 한 감쇠력 가변형 쇽업소버를 제공하는 데 그 목적이 있다. 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버는 실린더에 일단이 이동가능하게 설치된 피스톤 로드를 포함하는 감쇠력 가변형 쇽업소버에 있어서, 상기 실린더는 자성체로 이루어지고, 상기 피스톤 로드는 입력되는 전원에 따라 자기력을 발생하는 전자석을 포함한다.
쇽업소버, 상부캡, 실린더, 피스톤, 밸브, 전자석, 감쇠력, 가변

Description

감쇠력 가변형 쇽업소버 {CONTINUOUS DAMPING CONTROL SHOCK ABSORBER}
도 1은 종래 기술에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버가 도시된 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버가 도시된 단면도.
도 3은 전술된 바와 같이 구성된, 본 발명에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버의 감쇠력 특성 그래프.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버가 도시된 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50 : 쇽업소버 51a : 상부캡
51b : 베이스캡 52 : 실린더
52a : 내부관 52b : 외부관
54 : 피스톤 로드 55 : 로드가이드
56 : 바디밸브 57 : 피스톤 밸브
59 : 오일씰 60 : 전자석
본 발명은 실린더와 결합되어 상대운동하는 피스톤 로드가 구비된 감쇠력 가변형 쇽업소버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피스톤 로드의 이동시 발생되는 유도자기력을 조절하여 감쇠력을 가변시키는 감쇠력 가변형 쇽업소버에 관한 것이다.
일반적으로 감쇠력 가변형 쇽업소버(shock absorber)는 자동차 등의 이동수단에 설치되며 주행시 노면 등과의 마찰에 의해 발생되는 충격을 흡수, 완충시킨다.
이러한 감쇠력 가변형 쇽업소버는 외부관 일측면에 감쇠력 특성을 적절하게 조정할 수 있는 솔레노이드 밸브 조립체가 구비되어, 노면 및 주행상태 등에 따라 승차감이나 조종안정성의 향상을 위해 감쇠력 특성을 적절하게 조정할 수 있는 감쇠력 가변형 쇽업소버로 발전되었다.
종래 기술에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버(10)가 도시된 도 1을 참고하면, 종래의 감쇠력 가변형 쇽업소버(10)는 소정의 길이와 직경을 가지며, 하단부가 차축에 연결되는 실린더(12)와, 상기 실린더(12)의 내측에 직선 이동가능하게 설치되고 상단부가 (도시되지 않은) 차체에 연결되어 차체의 진동을 전달하는 피스톤 로드(14)를 포함한다. 여기서, 상기 실린더(12)는 내부관(12a)과 외부관(12b)이 설치되고, 그 내부관(12a)에는 가스 또는 오일 등의 작동유체가 채워진다.
상기 내부관(12a)과 외부관(12b)의 상단과 하단에는 각각 로드가이드(15)와 바디밸브(16)가 설치되며, 상기 내부관(12a) 내의 공간을 인장챔버와 압축챔버로 구획하는 피스톤 밸브(17)가 피스톤 로드(14) 하단에 결합되어 왕복 이동 가능하게 설치되고, 외부관(12b)의 상부와 하부에는 각각 상부캡(11a)과 베이스캡(11b)이 설치된다.
한편, 상기 내부관(12a)은 외측에 상단과 하단이 실링부재에 의해 밀폐되는 세퍼레이터 튜브(18)(separator tube)가 설치됨으로써, 상기 내부관(12a)과 세퍼레이터 튜브(18) 사이에 유로가 형성되고, 상기 내부관(12a)과 세퍼레이터 튜브(18) 사이에는 상기 유로를 상측 및 하측유로로 각각 구획하여 격리시키기 위한 그루브링(28a)과 오링(28b)이 각각 설치된다.
또한, 상기 내부관(12a)은 상기 상측 및 하측유로가 상기 인장챔버와 압축챔버에 각각 연결되도록 상측과 하측에 각각의 통과홀(13a, 13b)이 형성된다.
한편, 상기 외부관(12b)의 일측면에는 솔레노이드 밸브 조립체(20)가 장착되며, 상기 솔레노이드 밸브 조립체(20)는 하우징(21)을 포함하며, 상기 하우징(21)에는 3개의 연결포트, 즉 인장오일포트(22), 압축오일포트(23)와 공급오일포트가 형성되며, 각각의 포토를 통해 상측 및 하측유로와 저장실이 연결된다.
상기 솔레노이드 밸브 조립체(20)는 상기 하우징(21) 내에 끼워지는 두 개의 밸브체와 상기 밸브체에 각각 인접하게 배치되는 두 개의 고정부재를 포함하며, 상기 하우징(21)의 개구부측에 솔레노이드 액츄에이터가 부착된다.
이와 같은 종래의 감쇠력 가변형 쇽업소버(10)의 작용은 다음과 같다.
먼저, 피스톤로드의 압축시 압축챔버의 오일이 피스톤 밸브(17)를 통과하여 인장챔버로 이동됨과 동시에 바디밸브(16)를 통해 저장실로 이동되면서 감쇠력을 발생시키며, 상기 피스톤로드의 인장시 상기 인장챔버의 오일이 상기 피스톤 밸 브(17)를 통과하여 압축챔버로 이동됨과 동시에 저장실의 오일이 바디밸브(16)를 통해 압축챔버로 이동되면서 감쇠력을 발생시킨다.
한편, 감쇠력을 가변시키기 위하여 인장행정시에는 상기 인장챔버 내부관(12a)의 오일이 상측유로를 통과하여 인장오일포트(22)를 통해 유입된 후 솔레노이드 밸브 조립체(20)를 통과하여 압축오일포트(23)를 통해 하측유로로 유입되어 압축챔버로 분출되고, 압축행정시에는 압축챔버 내부관(12a)의 오일이 하측유로를 통과하여 압축오일포트(23)를 통해 유입된 후 솔레노이드 밸브 조립체(20)를 통과하여 공급오일포트(24)를 통해 저장실로 분출되며, 이때 솔레노이드 액츄에이터(26) 내측에 구비된 솔레노이드에 전류를 인가하면, 오일이 통과하는 유로의 면적을 변화되며 분출압이 조절된다.
이와 같이, 종래의 감쇠력 가변형 쇽업소버(10)는 상기 솔레노이드 밸브 조립체(20)에 인가되는 전류에 따라 상기 쇽업소버(10) 내의 유로의 유동저항이 가변되며 피스톤 로드(14) 양단의 압력차를 제어하므로, 상기 쇽업소버(10)의 감쇠력이 연속적으로 가변된다.
그러나, 종래의 감쇠력 가변형 쇽업소버(10)는 감쇠력을 가변시키기 위해 복잡한 구조의 솔레노이드 밸브 조립체(20)를 필요로 하므로 구성이 복잡하고, 크기가 증가되어 설치공간이 제한되고, 소형화가 요원한 문제가 있다. 또한, 종래의 감쇠력 가변형 쇽업소버(10)는 높은 감쇠력을 얻기 위해서는 상기 실린더(12) 양단의 압력차를 크게 해야 하므로, 내부 압력이 증가한다. 따라서, 각각의 부품 및 그 연결부가 높은 압력에 견디기 위해는 내압성 및 밀폐성이 요구되므로, 재료비 및 생산비용이 증가되는 문제가 있다. 또한, 종래의 감쇠력 가변형 쇽업소버(10)는 내부가 고압 상태로 유지되므로 제품의 안전성에도 문제가 있으며, 실린더(12) 내부 압력의 상승시 소정의 시간이 소요되므로 감쇠력 생성에 지연시간이 발생되어, 이로 인해 감쇠력이 신속하게 가변되지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가변유로를 형성하기 위한 구조를 단순화하여 소형화가 가능하고, 높은 감쇠력의 발생시 높은 압력이 발생하지 않게 되어, 이의 유지를 위한 재료 및 생산비용이 저감되고, 제어 신호에 대한 응답성이 향상되어 감쇠력이 신속하게 가변되도록 한 감쇠력 가변형 쇽업소버를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버는 실린더에 일단이 이동가능하게 설치된 피스톤 로드를 포함하는 감쇠력 가변형 쇽업소버에 있어서, 상기 실린더는 자성체로 이루어지고, 상기 피스톤 로드는 입력되는 전원에 따라 자기력을 발생하는 전자석을 포함한다.
여기서, 상기 전자석의 양단부는 상기 실린더의 양단부 극성과 같은 극성으로 각각 대전되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 전자석은 상기 실린더의 양단부와 근접시 자기력의 세기가 증가할 수 있다. 더불어, 상기 실린더는 양단부로 갈수록 자기력의 세기가 증가하는 것도 가능하다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시예에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버는 실린더에 일단이 이동가능하게 설치된 피스톤 로드를 포함하는 감쇠력 가변형 쇽업소버에 있어서, 상기 피스톤 로드는 자성체로 이루어지고, 상기 실린더는 입력되는 전원에 따라 전기력을 발생하는 전자석을 포함한다.
여기서, 상기 실린더의 전자석은 양단부가 상기 피스톤 로드의 자성체 양단부의 극성과 같은 극성으로 각각 대전될 수 있다. 또한, 상기 전자석은 양단부로 갈수록 자기력의 세기가 증가하는 것이 바람직하다.
더불어, 상기 전자석은 공급되는 전원을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버가 도시된 단면도이다.
본 발명에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버(50)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 자동차의 차체에 설치되어 노면 등에 의해 발생하는 충격 또는 진동을 완충시킨다.
상기 쇽업소버(50)는 차체측 프레임의 일측에 피스톤 로드(54)가 설치되고, 차량의 다른 일측인 바퀴측 프레임에는 실린더(52)가 설치된다. 또한, 상기 피스톤 로드(54)의 일단은 상기 실린더(52)에 삽입되며 이동가능하게 설치된다.
상기 실린더(52)는 내부관(52a)과 그 외측의 외부관(52b)으로 구성되고, 상기 내부관(52a)에는 작동유체, 즉 오일이 가득 채워지고, 상기 내부관(52a)과 외부관(52b) 사이에는 상기 내부관(52a)의 압력을 보상하기 위한 가스 및/또는 오일을 포함하는 유체가 채워진다.
또한, 상기 외부관(52b)의 내부에는 오일의 누설을 방지하기 위한 오일씰(59)이 결합되고, 상기 오일씰(59)의 하부에는 상기 내부관(52a)과 외부관(52b) 의 상대 위치를 유지시키는 동시에 상기 피스톤 로드(54)의 상하이동을 안내하는 로드가이드(55)가 결합된다.
그리고, 상기 실린더(52)의 내부관(52a)에는 상기 피스톤 로드(54)의 단부에 설치되며 상기 내부관(52a) 내부를 압축챔버와 인장챔버로 구획하면서 왕복운동하는 피스톤 밸브(57)가 설치된다. 상기 피스톤 밸브(57)는 상기 압축챔버와 인장챔버 사이의 유체 흐름을 제어한다.
또한, 상기 내부관(52a)의 하단에는 바디밸브(56)가 설치되며, 상기 압축챔버와 내부 유로 사이의 유체 흐름을 제어한다.
또한, 상기 실린더(52)의 상단 및 하단에는 작동유체가 외부로 누출되는 것을 차단하며, 상기 피스톤 로드(54)의 압축시 상기 실린더(52)로 전달되는 하중을 지지하는 상부캡(51a) 및 베이스캡(51b)이 각각 결합된다.
더불어, 상기 실린더(52)는 영구자석과 같이 자기력을 발생시키는 자성체로 이루어진다. 즉, 상기 실린더(52)는 자기력을 발생하는 물질이 포함된 재질로 제작되거나, 자기력이 강한 물질로 덮혀져 실린더(52) 전체에 자기력을 발생하도록 이루어진다.
또한, 상기 피스톤 로드(54)의 일측에는 (도시되지 않은) 전원공급장치와 연결된 전자석(60)이 설치되며, 상기 전자석(60)은 입력되는 전원에 따라 자기력을 발생한다. 여기서, 상기 전자석(60)의 극성은 상기 실린더(52)의 양단부의 극성과 서로 같은 극성으로 각각 대전된다. 이에 따라 상기 실린더(52) 로드의 압축시 상기 전자석(60)이 상기 실린더(52)의 단부와 근접되며 같은 극성의 자기장에 의한 반발력이 발생되어 감쇠력이 증가한다.
바람직하게는 상기 전자석(60)은 상기 실린더(52)의 단부와 근접시 공급되는 전원을 증가시킬 경우, 자기력의 세기가 증가하며 반발력이 증가되고, 따라서 감쇠력이 증가하게 된다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버(50)는 피스톤 로드(54)의 전자석(60)에 전원이 공급되지 않을 경우, 상기 피스톤 로드(54)와 실린더(52)는 작동유체의 압력에 의한 기본 감쇠력이 발생한다. 한편, 상기 피스톤 로드(54)의 전자석(60)에 전원이 공급되면, 상기 피스톤 로드(54)와 실린더(52)는 상기 작동유체의 압력 및 자기력에 의한 반발력을 갖게 되며 추가적인 감쇠력이 작용된다.
한편, 상기 쇽업소버(50)는 상기 실린더(52)의 양단부로 갈수록 자기력의 세기가 증가되도록 이루어지도록 하거나, 상기 실린더의 양단부로 갈수록 자정체의 밀도 또는 세기가 증가되도록 하여, 상기 피스톤 로드(54)가 양단부로 이동함에 따라 반발력이 증가하도록 하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 상기 실린더(52)는 양단부로 갈수록 전자석(60)을 이루는 코일의 감긴수가 증가하거나, 코일의 굵기를 증가된다.
전술된 바와 같이 구성된, 본 발명에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버(50)의 감쇠력 특성 그래프인 도 3을 참고하여, 본 발명에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버(50)의 작용을 살펴보면 다음과 같다. 여기서, V축은 피스톤의 속도(또는 유체의 이동량)을 나타내고, P축은 피스톤의 압력(또는 감쇠력)을 나타낸다.
먼저, 도 3의 A선도는 전자석(60)에 전원이 공급되지 않는 상태의 감쇠력 특성 그래프로서, 본 발명의 감쇠력 가변형 쇽업소버(50)는 자동차의 주행시 노면 등과의 마찰에 의해 피스톤 로드(54)가 실린더(52) 내에서 인장 또는 압축한다. 이때, 상기 피스톤 로드(54)의 단부에 설치된 피스톤 밸브(57)를 통해 작동유체가 유동하며 감쇠력이 발생한다.
한편, 상기 피스톤 로드(54)에 설치된 전자석(60)에 전원을 공급하게 되면, 도 3의 B선도와 같이, 자기장이 발생하며 추가적인 감쇠력이 발생한다.
즉, 상기 실린더(52)는 자성체로 이루어져 자기력을 발생시킨다. 또한, 상기 피스톤 로드(54)의 전자석(60)에 소정의 전원을 공급하면, 유도전류가 형성되며 상기 전자석(60)에 자기장을 형성한다. 상기 전자석(60)은 상기 실린더(52)의 극성과 동일한 극성으로 대전한다. 따라서, 상기 피스톤 로드(54)의 인장 또는 압축시 상기 피스톤 로드(54)의 단부에 설치된 피스톤 밸브(57)를 통해 작동유체가 유동하며 감쇠력이 발생한다. 더불어, 상기 전자석(60)은 상기 실린더(52)와 같은 극성으로 대전됨에 따라 반발력이 형성되며 추가적인 감쇠력이 발생한다.
이때, 상기 실린더(52)는 중심부에 비해 양단부로 갈수록 자기력이 더욱 세지며, 이에 따라 상기 피스톤 로드(54)가 인장 또는 압축시 단부측으로 이동될수록 더 많은 반발력이 발생한다.
즉, 상기 피스톤 로드(54)의 전자석(60)에 전원이 입력되지 않으면, 피스톤 로드(54)는 상대운동시 피스톤 밸브(57)에 의한 감쇠력만 발생한다. 반면에, 상기 피스톤 로드(54)의 전자석(60)에 전원이 입력되면, 상기 피스톤 로드(54)는 상대 운동시 피스톤 밸브(57)에 의한 감쇠력뿐만 아니라 상기 전자석(60)에 발생하는 유도전류와 그로 인해 발생하는 유도자기력이 피스톤 로드(54)의 운동을 방해하는 방향으로 작용하여 추가적인 감쇠력이 발생한다.
더불어, 전술된 쇽업소버(50)는 상기 전자석(60)에 입력되는 전원의 세기를 조절함으로서 감쇠력을 가변시키게 된다. 이에 따라, 상기 전자석(60)에 입력되는 전원의 세기가 증가하면 B선도의 특성 그래프는 B1선도로 이동한다. 반면에 상기 전자석(60)에 입력되는 전원의 세기가 감소하면, B선도의 특성 그래프는 B2선도로 이동한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버(50)가 도시된 단면도인 도 4를 참고하면, 감쇠력 가변형 쇽업소버(50)는 다양한 형태로 변형 실시되는 것도 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에서, 피스톤 로드(54)는 영구자석과 같이 자기력을 발생시키는 자성체로 이루어진다. 이를 위해, 상기 피스톤 로드(54)는 자기력을 발생하는 물질이 포함된 재질로 제작되거나, 일측에 자성체(85)가 결합된다.
한편, 실린더(52)는 입력되는 전원에 따라 전기력을 발생하는 전자석(80)이 설치된다. 상기 실린더(52)의 전자석(80)은 양단부가 상기 피스톤 로드(54)의 양단부의 극성과 같은 극성으로 각각 대전된다.
여기서, 상기 실린더(52)의 전자석(80)은 양단부로 갈수록 자기력의 세기가 증가하며, 이는 양단부에 감겨진 코일수를 증가시키거나, 양단부의 코일 굵기를 굵 게 함으로서 이룩할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버를 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다.
전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 감쇠력 가변형 쇽업소버는 감쇠력 가변을 위한 별도의 밸브장치가 필요없게 되므로 구조가 간단해지고, 이로 인해 소형화가 가능하게 되며, 내부압력이 크지 않게 되어 안전성이 향상될 뿐만 아니라, 각각의 부품 및 그 연결부의 내압성 및 밀폐성을 위한 재료비 및 생산비용이 저감되는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 감쇠력을 가변하기 위해 설치되는 전자석의 응답성이 빠르므로, 실린더 내부 압력의 상승시 감쇠력 생성에 지연시간이 발생되지 않아 신속한 감쇠력 가변이 가능하다.

Claims (8)

  1. 실린더에 일단이 이동가능하게 설치된 피스톤 로드를 포함하는 감쇠력 가변형 쇽업소버에 있어서,
    상기 실린더는 자성체로 이루어지고,
    상기 피스톤 로드는 입력되는 전원에 따라 자기력을 발생하는 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변형 쇽업소버.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전자석의 양단부는 상기 실린더의 양단부의 극성과 같은 극성으로 각각 대전되는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변형 쇽업소버.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 전자석은 상기 실린더의 양단부와 근접시 자기력의 세기가 증가하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변형 쇽업소버.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 실린더는 양단부로 갈수록 자기력의 세기가 증가하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변형 쇽업소버.
  5. 실린더에 일단이 이동가능하게 설치된 피스톤 로드를 포함하는 감쇠력 가변형 쇽업소버에 있어서,
    상기 피스톤 로드는 자성체로 이루어지고,
    상기 실린더는 입력되는 전원에 따라 전기력을 발생하는 전자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변형 쇽업소버.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 실린더의 전자석은 양단부가 상기 피스톤 로드의 자성체 양단의 극성과 같은 극성으로 각각 대전되는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변형 쇽업소버.
  7. 청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 전자석은 양단부로 갈수록 자기력의 세기가 증가하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변형 쇽업소버.
  8. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 전자석은 공급되는 전원을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 가변형 쇽업소버.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100934870B1 (ko) * 2008-07-16 2009-12-31 주식회사 만도 변위 가변형 쇽업소버
CN109253204A (zh) * 2018-10-15 2019-01-22 襄阳奇竞特机电制造有限责任公司 一种磁电反应式可变阻尼减震器

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