KR20090089005A - 오일 압력을 이용한 스토퍼 구조를 갖는 쇽업소버 - Google Patents

오일 압력을 이용한 스토퍼 구조를 갖는 쇽업소버 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피스톤 로드가 완전히 신장되더라도 쇽업소버의 내부에 충전되어 있는 오일의 압력을 이용하여 피스톤 로드 말단의 피스톤 밸브가 쇽업소버 상단의 로드 가이드와 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 한 쇽업소버의 스토퍼 구조에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 실린더와, 상기 실린더 내부에 수용되어 상기 실린더의 내부를 양분하는 피스톤 밸브와, 일단이 상기 피스톤 밸브에 연결되고 타단이 상기 실린더의 외측으로 연장된 피스톤 로드와, 상기 피스톤 밸브가 상기 실린더 상단의 로드 가이드에 충돌하는 것을 방지하는 스토퍼 구조를 포함하는 쇽업소버로서, 상기 스토퍼 구조는, 상기 피스톤 로드에 길이방향을 따라서 서로 이격되어 형성되는 상부 구멍 및 하부 구멍과; 상기 상부 구멍 및 하부 구멍 사이를 연결하도록 형성되는 통로와; 상기 상부 구멍 및 하부 구멍 사이에 장착되어 상기 피스톤 밸브의 위쪽 공간을 상부 구역과 하부 구역으로 분할하는 분리 부재; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버가 제공된다.
쇽업소버, 스토퍼, 오일 압력, 상부 및 하부 구멍, 통로, 분리

Description

오일 압력을 이용한 스토퍼 구조를 갖는 쇽업소버{SHOCK ABSORBER WITH A STOPPING STRUCTURE USING OIL PRESSURE}
본 발명은 쇽업소버의 스토퍼 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피스톤 로드가 완전히 신장되더라도 쇽업소버의 내부에 충전되어 있는 오일의 압력을 이용하여 피스톤 로드 말단의 피스톤 밸브가 쇽업소버 상단의 로드 가이드와 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 한 쇽업소버의 스토퍼 구조에 관한 것이다.
종래 차량에는 조작성능이나 승차감 향상을 위하여 다양한 종류의 완충수단이 사용되고 있으며, 특히 차량의 바퀴와 차체 사이에 적용되는 쇽업소버 중에는 모노 튜브식(mono tube type; 단통식) 쇽업소버 혹은 트윈 튜브식(twin tube type; 복통식) 쇽업소버가 사용되고 있다.
도 1에는 종래의 쇽업소버의 일례가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 쇽업소버는, 작동유체가 충전된 실린더(10)와, 피스톤 로드(14)의 말단에 장착되어 이 실린더(10) 내에서 왕복운동하는 피스톤 밸브(13)를 포함한다.
실린더(10) 내부는, 유체가 충전된 제1 및 제2 챔버(11, 12)를 포함하여 이루어진다. 이들 제1 및 제2 챔버(11, 12)는 피스톤 밸브(13)에 의해서 분리되어 있다.
이와 같은 종래의 쇽업소버는, 로드(14)의 말단에 장착된 피스톤 밸브(13)가 유체가 충전된 실린더(10) 내에서 왕복운동할 때 피스톤 밸브(13)에 설치되어 있는 밸브 수단(도시생략)에 의해 감쇠력을 발생시킨다.
그런데 순간적으로 큰 충격이 차량에 가해져 상술한 쇽업소버가 최대길이까지 신장하게 되면, 쇽업소버의 피스톤 로드(14)가 실린더(10)로부터 최대한 빠져나오면서 피스톤 밸브(13)가 쇽업소버 상단에 설치된 로드 가이드(18)에 충돌할 우려가 있었다.
그에 따라 종래의 쇽업소버들은 피스톤 밸브(13)의 위쪽에 완충 역할을 수행할 수 있도록 고무 소재의 스토퍼(15a)를 부착하였다. 이 스토퍼(15a)는 큰 충격을 받는 부재이므로, 스토퍼(15a)가 피스톤 로드(14)에 확실하게 고정될 수 있도록 고정부재(15b)가 사용되고 있다.
그러나, 쇽업소버를 사용하는 도중 차량에 지나치게 큰 충격이 가해지거나 반복된 피로 하중에 의해, 스토퍼(15a)나 고정부재(15b)가 영구변형되거나 파손되어 버리는 문제가 있었다. 이와 같은 문제는 모든 방식의 쇽업소버에서 동일하게 발생할 우려가 있는 것이었다.
이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 로드 가이드와의 직접적인 접촉에 의해 완충 기능을 수행하는 고무 소재의 스토퍼를 사용하는 대신에 오일의 압력을 이용하여 피스톤 로드 말단의 피스톤 밸브가 쇽업소버 상단의 로드 가이드와 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 한 스토퍼 구조를 갖는 쇽업소버를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 실린더와, 상기 실린더 내부에 수용되어 상기 실린더의 내부를 양분하는 피스톤 밸브와, 일단이 상기 피스톤 밸브에 연결되고 타단이 상기 실린더의 외측으로 연장된 피스톤 로드와, 상기 피스톤 밸브가 상기 실린더 상단의 로드 가이드에 충돌하는 것을 방지하는 스토퍼 구조를 포함하는 쇽업소버로서, 상기 스토퍼 구조는, 상기 피스톤 로드에 길이방향을 따라서 서로 이격되어 형성되는 상부 구멍 및 하부 구멍과; 상기 상부 구멍 및 하부 구멍 사이를 연결하도록 형성되는 통로와; 상기 상부 구멍 및 하부 구멍 사이에 장착되어 상기 피스톤 밸브의 위쪽 공간을 상부 구역과 하부 구역으로 분할하는 분리 부재; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버가 제공된다.
상기 통로는 상기 피스톤 로드의 내부에 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 분리 부재는 상기 실린더의 내부 표면에 밀착되어 상하로 슬라이딩 운동하는 것이 바람직하다.
상기 상부 구멍은 상하 방향으로 긴 타원, 장공 및 슬릿 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 가져, 상기 피스톤 로드가 상승함에 따라 상기 로드 가이드에 의해 상기 상부 구멍의 개구된 면적이 연속적으로 감소될 수 있다.
상기 상부 구멍은 복수개가 상기 피스톤 로드에 상하 방향으로 이격되어 형성되어, 상기 피스톤 로드가 상승함에 따라 복수개의 상부 구멍 중에서 가장 위쪽에 형성된 상부 구멍부터 상기 로드 가이드에 의해 단계적으로 폐쇄될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 로드 가이드와의 직접적인 접촉에 의해 완충 기능을 수행하는 고무 소재의 스토퍼를 사용하는 대신에 오일의 압력을 이용하여 피스톤 로드 말단의 피스톤 밸브가 쇽업소버 상단의 로드 가이드와 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 한 스토퍼 구조를 갖는 쇽업소버가 제공될 수 있다.
그에 따라 본 발명에 의하면, 피스톤 로드가 완전히 신장되더라도 쇽업소버의 내부에 충전되어 있는 오일의 압력에 의해 피스톤 밸브가 로드 가이드에 충돌하는 것이 방지될 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오일 압력을 이용한 스토퍼 구조를 갖는 쇽업소버를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2 및 도 3에는 본 발명에 따른 스토퍼 구조에 의해 피스톤 밸브가 로드 가이드에 충돌하는 것을 방지하는 원리를 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 도 2에는 쇽업소버가 신장되는 도중의 상태가 도시되어 있으며, 도 3에는 오일의 압력에 의해 쇽업소버의 신장이 멈춰진 상태가 도시되어 있다. 설명의 편의상, 도 2 및 도 3에 있어서 도 1에 도시된 쇽업소버와 동일하거나 유사한 구성에는 동일 부호를 부여한다.
도 2 및 도 3에는, 본 발명에 따른 스토퍼 구조를, 예를 들어 모노 튜브식 쇽업소버에 적용된 것으로 가상하여 도시하고 있으나, 본 발명에 따른 스토퍼 구조는 모노 튜브식 쇽업소버뿐만 아니라 트윈 튜브식 쇽업소버 등의 또 다른 형태를 가지는 어떠한 구조의 쇽업소버에도 적용될 수 있음은 물론이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스토퍼 구조는, 피스톤 로드(14)의 하부에 형성되어 있는 하부 구멍(21), 이 하부 구멍(21)으로부터 위쪽으로 이격되어 피스톤 로드(14)에 형성되어 있는 상부 구멍(22), 이들 하부 구멍(21)과 상부 구멍(22) 사이를 연결하도록 피스톤 로드(14)의 내부에 형성되어 있는 통로(도시생략), 그리고 이들 하부 구멍(21)과 상부 구멍(22) 사이에 장착되어 피스톤 밸브(13)의 위쪽 공간인 제1 챔버(11)를 상부 구역(27)과 하부 구역(26)으로 분할하는 분리 부재(24)를 포함한다.
이 분리 부재(24)는 실린더(10)의 내부 벽면에 밀착되는 것이 바람직하며, 오일의 압력에 의해 휘어지지 않을 정도의 강성을 가지는 것이 바람직하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 쇽업소버가 신장되어 피스톤 로드(14)가 실린더(10) 내부에서 위쪽으로 이동하는 도중에는, 제1 챔버(11) 내부의 오일은 상부 구역(27)으로부터 상부 구멍(22), 통로, 및 하부 구멍(21)을 순차적으로 통과하여 하부 구역(26)으로 자유롭게 유동한 후 피스톤 밸브(13)를 거쳐 감쇠력을 발생시킨 후 제2 챔버(12)로 유동한다.
그와는 반대로, 쇽업소버가 압축되어 피스톤 로드(14)가 아래쪽으로 이동하는 도중에는, 제2 챔버(12)로부터 피스톤 밸브(13)를 거치면서 감쇠력을 발생시킨 후 제1 챔버(12)로 유동하는 오일은 하부 구역(26)으로부터 하부 구멍(21), 통로, 및 상부 구멍(22)을 순차적으로 통과하여 상부 구역(27)으로 자유롭게 유동한다.
이와 같이 제1 챔버(11) 내의 오일은 하부 구멍(21), 통로, 및 상부 구멍(22)을 통하여 하부 구역(26)과 상부 구역(27) 사이에서 자유롭게 유동하는 것이 가능하다.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같이 쇽업소버가 최대한 신장되는 경우에는, 피스톤 로드(14)가 위쪽으로 이동함에 따라 상부 구멍(22)이 로드 가이드(18)의 내부로 들어가 상부 구멍(22)이 폐쇄된다. 로드 가이드(18)에 의해 상부 구멍(22)이 폐쇄되면 통로를 통한 오일의 유동이 중단되므로, 로드 가이드(18)와 분리 부재(24) 사이의 공간에 오일이 갇히게 된다.
따라서 로드 가이드(18)와 분리 부재(24) 사이의 오일 압력이 증가하여 피스톤 로드(14)의 위쪽 방향으로의 이동이 중단될 수 있다.
이와 같이 오일 압력을 이용한 스토퍼 구조에 의하면 쇽업소버가 최대한 신장되더라도 서로 충돌을 일으키는 부재 없이 피스톤 로드(14)의 이동을 중단시키는 것이 가능하기 때문에, 충돌로 인한 소음이나 변형이 발생하지 않게 된다.
도 2 및 도 3에는 원형인 단일의 상부 구멍(22)을 도시하고 있지만 이는 예시일 뿐, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 따르면, 상부 구멍(22) 은 필요에 따라 상하 방향으로 긴 타원 혹은 장공이나 슬릿의 형상을 가질 수도 있고, 2개 이상의 상부 구멍이 형성될 수도 있다.
2개 이상의 상부 구멍이 피스톤 로드(14)에 상하 방향으로 이격되어 형성될 경우, 가장 위쪽에 형성된 상부 구멍부터 단계적으로 폐쇄되기 때문에 유로 면적이 단계적으로 감소되는 효과를 얻을 수 있다. 그에 따라 로드 가이드(18)와 분리 부재(24) 사이의 오일 압력이 단계적으로 증가하게 되어 피스톤 로드(14)가 갑작스럽게 정지되지 않게 된다.
또한 상하 방향으로 기다란 형상의 상부 구멍이 피스톤 로드(14)에 형성될 경우, 상부 구멍이 개구된 면적이 연속적으로 감소하기 때문에 유로 면적이 연속적으로 감소되는 효과를 얻을 수 있다. 그에 따라 로드 가이드(18)와 분리 부재(24) 사이의 오일 압력이 연속적으로 증가하게 되어 피스톤 로드(14)가 갑작스럽게 정지되지 않게 된다.
한편, 도 2 및 도 3에는 본 발명에 따른 스토퍼 구조가 모노 튜브식 쇽업소버에 적용된 예를 도시하고 있으나, 모노 튜브식 쇽업소버 이외에도 트윈 튜브식 쇽업소버 등의 또 다른 형태의 쇽업소버에도 본 발명에 따른 스토퍼 구조가 적용될 수 있음은 물론이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 오일 압력을 이용한 스토퍼 구조를 갖는 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 변형이 이루어질 수 있음은 물 론이다.
도 1은 종래기술에 따른 모노 튜브식 쇽업소버의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 스토퍼 구조에 의해 피스톤 밸브가 로드 가이드에 충돌하는 것을 방지하는 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 쇽업소버가 신장되는 도중의 상태를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 스토퍼 구조에 의해 피스톤 밸브가 로드 가이드에 충돌하는 것을 방지하는 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 오일의 압력에 의해 쇽업소버의 신장이 멈춰진 상태를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 실린더 11 : 오일 챔버로서의 제1 챔버
12 : 오일 챔버로서의 제2 챔버 13 : 피스톤 밸브
14 : 피스톤 로드 21 : 하부 구멍
22 : 상부 구멍 24 : 분리 부재
26 : 하부 구역 27 : 상부 구역

Claims (5)

  1. 실린더와, 상기 실린더 내부에 수용되어 상기 실린더의 내부를 양분하는 피스톤 밸브와, 일단이 상기 피스톤 밸브에 연결되고 타단이 상기 실린더의 외측으로 연장된 피스톤 로드와, 상기 피스톤 밸브가 상기 실린더 상단의 로드 가이드에 충돌하는 것을 방지하는 스토퍼 구조를 포함하는 쇽업소버로서,
    상기 스토퍼 구조는,
    상기 피스톤 로드에 길이방향을 따라서 서로 이격되어 형성되는 상부 구멍 및 하부 구멍과;
    상기 상부 구멍 및 하부 구멍 사이를 연결하도록 형성되는 통로와;
    상기 상부 구멍 및 하부 구멍 사이에 장착되어 상기 피스톤 밸브의 위쪽 공간을 상부 구역과 하부 구역으로 분할하는 분리 부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 통로는 상기 피스톤 로드의 내부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 쇽업소버.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 분리 부재는 상기 실린더의 내부 표면에 밀착되어 상하로 슬라이딩 운 동하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 구멍은 상하 방향으로 긴 타원, 장공 및 슬릿 중에서 선택된 어느 하나의 형상을 가져, 상기 피스톤 로드가 상승함에 따라 상기 로드 가이드에 의해 상기 상부 구멍의 개구된 면적이 연속적으로 감소되는 것을 특징으로 하는 쇽업소버.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 상부 구멍은 복수개가 상기 피스톤 로드에 상하 방향으로 이격되어 형성되어, 상기 피스톤 로드가 상승함에 따라 복수개의 상부 구멍 중에서 가장 위쪽에 형성된 상부 구멍부터 상기 로드 가이드에 의해 단계적으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 쇽업소버.
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