KR20110026173A - 쇽업소버의 밸브 구조 - Google Patents

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KR20110026173A KR1020090083957A KR20090083957A KR20110026173A KR 20110026173 A KR20110026173 A KR 20110026173A KR 1020090083957 A KR1020090083957 A KR 1020090083957A KR 20090083957 A KR20090083957 A KR 20090083957A KR 20110026173 A KR20110026173 A KR 20110026173A
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Abstract

피스톤 로드의 말단에 설치되며 실린더 내부를 양분한 상태에서 작동하여 감쇠력을 발생시키는 피스톤 밸브를 가지는 쇽업소버의 밸브 구조로서, 상기 피스톤 밸브는, 쇽업소버의 압축시 작동유체가 통과하는 하나 이상의 압축 통로 및 쇽업소버의 신장시 작동유체가 통과하는 하나 이상의 리바운드 통로가 형성되어 있는 피스톤 본체와; 상기 피스톤 본체의 상부에 배치되어 상기 압축 통로를 통과한 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 압축 밸브 수단과; 상기 피스톤 본체의 하부에 배치되어 상기 리바운드 통로를 통과한 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 리바운드 밸브 수단; 을 포함하며, 상기 리바운드 밸브 수단은, 상기 피스톤 본체의 하단면에 안착되는 리바운드 메인 밸브와, 상기 리바운드 메인 밸브와 협력하여 리바운드 배압실을 구획형성하는 리바운드 밸브 부재를 포함하며, 상기 리바운드 밸브 부재는 상기 리바운드 배압실을 상기 실린더 내부의 하부 챔버와 연통시킬 수 있는 반경방향 관통구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 밸브 구조가 제공된다.
쇽업소버, 밸브 구조, 피스톤 밸브, 메인 밸브, 밸브 부재

Description

쇽업소버의 밸브 구조{VALVE STRUCTURE OF A SHOCK ABSORBER}
본 발명은 쇽업소버에 구비되는 밸브 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피스톤 밸브의 압축 및 신장 운동시 삼중 유로를 통하여 실린더 내부의 작동유체를 유동시킴으로써 저속 및 고속 작동시 승차감을 향상시키고 중속 및 고속 작동시 롤 모션을 제어할 수 있는 쇽업소버의 밸브 구조에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 주행시 차축이 노면으로부터 받는 충격이나 진동을 완충하여 승차감을 향상시키기 위한 완충장치가 설치되며, 이와 같은 완충장치의 하나로서 쇽업소버가 사용된다.
쇽업소버는 노면 상태에 따른 차량의 진동에 따라 작동하게 되며, 이때 쇽업소버의 작동속도에 따라, 즉 작동속도가 빠르거나 느림에 따라 쇽업소버에서 발생하는 감쇠력이 달라진다.
쇽업소버에서 발생하는 감쇠력 특성을 어떻게 조절하는가에 따라 차량의 승차감과 주행안정성을 제어할 수 있다. 따라서 차량의 설계시, 쇽업소버의 감쇠력 특성을 조절하는 것은 매우 중요하다.
종래의 피스톤 밸브는 단일 유로를 사용하여 고속, 중속, 및 저속에서 일정 한 감쇠특성을 가지도록 설계되어 있으므로, 저속 감쇠력을 낮춰 승차감 개선을 도모하고자 할 경우 중고속 감쇠력에까지 영향을 미칠 수 있어 핸들링 특성이 악화될 우려가 있다.
그에 따라, 중고속 감쇠력 특성에 영향을 미치지 않으면서 저속 감쇠력을 낮춰 승차감을 개선할 수 있는 압력 감응형 쇽업소버에 대한 연구 개발이 지속적으로 이루어질 필요가 있다.
이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 피스톤 밸브의 압축 및 신장 운동시 삼중 유로를 통하여 실린더 내부의 작동유체를 유동시킴으로써 저속 및 고속 작동시 승차감을 향상시키고 중속 및 고속 작동시 롤 모션을 제어할 수 있는 쇽업소버의 밸브 구조를 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 피스톤 로드의 말단에 설치되며 실린더 내부를 양분한 상태에서 작동하여 감쇠력을 발생시키는 피스톤 밸브를 가지는 쇽업소버의 밸브 구조로서, 상기 피스톤 밸브는, 쇽업소버의 압축시 작동유체가 통과하는 하나 이상의 압축 통로 및 쇽업소버의 신장시 작동유체가 통과하는 하나 이상의 리바운드 통로가 형성되어 있는 피스톤 본체와; 상기 피스톤 본체의 상부에 배치되어 상기 압축 통로를 통과한 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 압축 밸브 수단과; 상기 피스톤 본체의 하부에 배치되어 상기 리바운드 통로를 통과한 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 리바운드 밸브 수단; 을 포함하며, 상기 리바운드 밸브 수단은, 상기 피스톤 본체의 하단면에 안착되는 리바운드 메인 밸브와, 상기 리바운드 메인 밸브와 협력하여 리바운드 배압실을 구획형성하는 리바운드 밸브 부재를 포함하며, 상기 리바운드 밸브 부재는 상기 리바운드 배압실을 상기 실린더 내부의 하부 챔버와 연통시킬 수 있는 반경방향 관통구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 밸브 구조가 제공된다.
상기 리바운드 밸브 부재에 형성된 반경방향 관통구멍은, 상기 피스톤 로드의 저속 리바운드 행정시 개방되어 상기 실린더 내부의 상부 챔버로부터의 작동유체를 상기 반경방향 관통구멍을 통하여 상기 하부 챔버로 유동시키고, 상기 피스톤 로드의 중속 또는 고속 리바운드 행정시 상기 리바운드 메인 밸브에 의해 적어도 부분적으로 폐쇄될 수 있는 크기를 가지는 것이 바람직하다.
상기 반경방향 관통구멍은, 상기 리바운드 밸브 부재에 하나 이상 형성되며, 하나 이상의 상기 반경방향 관통구멍은 서로 상이한 크기를 가지는 것이 바람직하며, 쇽업소버의 설계시 상기 반경방향 관통구멍의 개수 및 크기를 변경함으로써 감쇠력 특성을 조절할 수 있다.
상기 압축 밸브 수단은, 상기 피스톤 본체의 상단면에 안착되는 압축 메인 밸브와, 상기 압축 메인 밸브와 협력하여 압축 배압실을 구획형성하는 압축 밸브 부재를 포함하며, 상기 압축 밸브 부재는 상기 압축 배압실을 상기 실린더 내부의 상부 챔버와 연통시킬 수 있는 반경방향 관통구멍을 가지는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 피스톤 밸브의 압축 및 신장 운동시 삼중 유로를 통하여 실린더 내부의 작동유체를 유동시킬 수 있는 쇽업소버의 밸브 구조가 제공될 수 있다.
그에 따라 본 발명의 밸브 구조에 의하면, 저속 및 고속 작동시 승차감을 향상시키고 중속 및 고속 작동시 롤 모션을 제어할 수 있게 된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쇽업소버의 밸브 구조를, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브 구조가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브 구조에 포함된 밸브 부재의 사시도가 도시되어 있다. 그리고 도 3에는 본 발명의 변형예에 따른 쇽업소버의 밸브 구조에 포함된 밸브 부재의 사시도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 쇽업소버는, 오일 등의 작동유체가 충전되어 있는 대략 원통형의 실린더(10)와, 일단은 실린더(10)의 내부에 위치하고 타단은 실린더(10)의 외부로 연장되는 피스톤 로드(13)와, 이 피스톤 로드(13)의 일단에 설치되며 실린더(10) 내부를 상부 및 하부 챔버(11, 12)로 양분한 상태에서 작동하여 감쇠력을 발생시키는 피스톤 밸브(20)를 포함한다.
피스톤 밸브(20)는 피스톤 로드(13)의 말단에 끼워지며 너트(14) 등의 체결부재에 의해서 고정된다. 피스톤 로드(13)의 타단측은, 로드 가이드 및 오일 씰에 미끄럼 운동 가능한 동시에 액밀적으로 관통하여 실린더(10)의 외부로 연장되어 있다.
피스톤 밸브(20)는, 쇽업소버의 압축시 작동유체가 통과하는 하나 이상의 압축 통로(24) 및 쇽업소버의 신장시 작동유체가 통과하는 하나 이상의 리바운드 통로(23)가 형성되어 있는 피스톤 본체(21)와, 이 피스톤 본체(21)의 상부에 배치되어 압축 통로(24)를 통과한 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 압축 밸브 수단(40)과, 피스톤 본체(21)의 하부에 배치되어 리바운드 통로(23)를 통과한 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 리바운드 밸브 수단(30)을 포함할 수 있다.
또한, 피스톤 본체(21)의 외주표면에는 실린더(10)의 내주면과의 밀착 및 마모 방지 등을 위해 테프론 소재의 밴드(18)가 설치될 수 있다.
리바운드 밸브 수단(30)은, 피스톤 본체(21)의 하단면에 안착되는 리바운드 메인 밸브(31)(디스크 밸브)와, 너트(14)에 의해서 피스톤 로드(13)에 설치되는 리바운드 밸브 부재(33)에 의해서 리바운드 메인 밸브(31)의 뒤쪽에 형성되는 리바운드 배압실(36)을 구비하고 있다.
리바운드 배압실(36)은, 그 내압을 리바운드 메인 밸브(31)에 대해서 밸브가 폐쇄되는 방향으로 작용시킨다. 리바운드 배압실(36)은, 리바운드 밸브 부재(33)에 설치된 디스크 밸브(37)의 슬릿을 통하여 하부 챔버(12)와 연통한다. 디스크 밸브(37)는 리바운드 배압실(36)의 압력이 소정 압력 이상에 이르렀을 때 개방된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 리바운드 밸브 부재(33)는, 반경방향으로 형성된 하나 이상의 반경방향 관통구멍(34)과, 상하방향으로 형성된 하나 이상의 상하방향 관통구멍(35)을 갖는다. 하나 이상의 반경방향 관통구멍(34)과 하나 이상의 상하방향 관통구멍(35)은 각각 일정한 각도간격을 두고 형성되는 것이 바람직하다.
그에 따라 리바운드 배압실(36) 내의 작동유체는 리바운드 밸브 부재(33)의 반경방향 관통구멍(34)을 통해 하부 챔버(12) 쪽으로 유동하거나, 상하방향 관통구멍(35) 및 디스크 밸브(37)의 슬릿을 통해 하부 챔버(12) 쪽으로 유동할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 압축 밸브 수단(40)은, 피스톤 밸브(20)의 상단면에 안착되는 압축 메인 밸브(41)(디스크 밸브)와, 피스톤 로드(13)에 설치되는 압축 밸브 부재(43)에 의해서 압축 메인 밸브(41)의 뒤쪽에 형성되는 압축 배압실(46)을 구비하고 있다.
압축 배압실(46)은, 그 내압을 압축 메인 밸브(41)에 대해서 밸브가 폐쇄되는 방향으로 작용시킨다. 압축 배압실(46)은, 압축 밸브 부재(43)에 설치된 디스크 밸브(47)의 슬릿을 통하여 하부 챔버(12)와 연통한다. 디스크 밸브(47)는 압축 배압실(46)의 압력이 소정 압력 이상에 이르렀을 때 개방된다.
압축 밸브 부재(43)는 상하방향으로 형성된 하나 이상의 상하방향 관통구멍(45)을 갖는다. 하나 이상의 상하방향 관통구멍(45)은 각각 일정한 각도간격을 두고 형성되는 것이 바람직하다.
그에 따라 압축 배압실(46) 내의 작동유체는 상하방향 관통구멍(45) 및 디스크 밸브(47)의 슬릿을 통해 하부 챔버(12) 쪽으로 유동할 수 있다.
도면에 도시하지는 않았지만, 압축 밸브 부재(43)는, 상술한 리바운드 밸브 부재(33)와 마찬가지로, 반경방향으로 형성된 하나 이상의 반경방향 관통구멍을 가질 수 있음은 물론이다.
이하, 도 1을 참조하여 쇽업소버의 인장 및 압축 행정시 유체의 흐름과 본 발명에 따른 밸브 구조의 작동을 설명한다.
피스톤 로드(13)의 저속 리바운드 행정시, 상부 챔버(11) 내부의 작동유체 는, 리바운드 통로(23), 리바운드 메인 밸브(31)에 형성된 개구(32), 리바운드 배압실(36), 그리고 리바운드 밸브 부재(33)에 형성된 반경방향 관통구멍(34)을 통하여 하부 챔버(12)로 유동한다.
피스톤 로드(13)가 더욱 빠르게 이동하는 중속 리바운드 행정시, 상부 챔버(11)의 압력이 리바운드 메인 밸브(31)의 개방 압력에 이르면, 상부 챔버(11)로부터 리바운드 통로(23)를 통하여 유동하여 온 작동유체 중 일부는, 리바운드 메인 밸브(31)를 아래쪽으로 변형시켜 형성되는 리바운드 메인 밸브의 상부면과 피스톤 본체(21)의 안착면 사이의 간극을 통하여 하부 챔버(12)로 유동한다. 그와 동시에 나머지 작동유체는 리바운드 메인 밸브(31)에 형성된 개구(32), 리바운드 배압실(36), 그리고 리바운드 밸브 부재(33)에 형성된 반경방향 관통구멍(34)을 통하여 하부 챔버(12)로 유동한다.
피스톤 로드(13)의 고속 리바운드 행정시, 리바운드 메인 밸브(31)가 완전히 개방되면, 리바운드 메인 밸브(31)의 몸체에 의해 리바운드 밸브 부재(33)에 형성된 반경방향 관통구멍(34)이 폐쇄된다. 반경방향 관통구멍(34)이 폐쇄되면, 상부 챔버(11)의 작동유체는 리바운드 밸브 부재(33)의 상하방향 관통구멍(35)을 통하여 디스크 밸브(37) 쪽으로 유동하고, 디스크 밸브(37)를 변형시킨 후 하부 챔버(12)로 유동한다.
본 발명에 따르면, 상술한 바와 같이 피스톤 로드(13)의 저속, 중속 및 고속 리바운드 행정시에 각각 별개의 유로, 즉 3중 유로를 통하여 상부 챔버(11)의 작동유체를 하부 챔버(12)로 유동시킬 수 있으며, 그에 따라 저속 및 고속 리바운드 행 정시 더욱 부드러운 승차감을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 저속 리바운드 행정시에는 낮은 감쇠력 특성을 가지다가 중속 리바운드 행정시 리바운드 메인 밸브(31)가 리바운드 밸브 부재(33)의 반경방향 관통구멍(34)을 폐쇄하면서 감쇠력이 상승하여 롤 모션(roll motion) 제어가 가능하게 된다.
더욱 상세하게는, 리바운드 밸브 부재(33)의 반경방향 관통구멍(34)으로 인하여 리바운드 배압실(36)이 하부 챔버(12)와 연통할 수 있기 때문에, 리바운드 배압실(36)의 내부압력이 쉽게 하강할 수 있고, 그에 따라 상대적으로 리바운드 메인 밸브(31)의 위쪽 압력이 높아질 수 있다. 따라서 피스톤 로드(13)의 리바운드 행정시, 리바운드 메인 밸브(31)에 가해지는 압력이 높아져 리바운드 메인 밸브(31)의 변형이 더욱 용이하게 이루어질 수 있고, 그로 인해 감쇠력이 낮아져 승차감이 향상될 수 있게 된다.
또한, 상술한 바와 같이 저속에서 낮은 감쇠력 특성을 가지다가 피스톤 로드(13)의 이동속도가 빨라지면 리바운드 밸브 부재(33)의 반경방향 관통구멍(34)이 리바운드 메인 밸브(31)에 의해 폐쇄되기 시작하면서 감쇠력이 점차로 높아지기 때문에 리바운드 메인 밸브(31)의 과도한 변형이 방지된다. 그 상태에서 피스톤 로드(13)의 이동속도가 더욱 빨라지면 리바운드 밸브 부재(33)의 반경방향 관통구멍(34)이 리바운드 메인 밸브(31)에 의해 완전히 폐쇄되어 리바운드 배압실(36)의 내부압력이 급상승하게 된다. 그에 따라 리바운드 메인 밸브(31)의 폐쇄 방향으로의 압력이 커져 리바운드 메인 밸브(31)가 폐쇄될 수 있으며, 롤 모션을 제어하는 효과를 거둘 수 있다.
한편, 피스톤 로드(13)의 압축 행정시의 본 발명의 밸브 구조의 작동은, 압축 밸브 부재(43)에 반경방향 관통구멍이 형성되어 있는 경우, 상술한 리바운드 행정시와 마찬가지이므로 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 변형예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 리바운드 밸브 부재(33)(또는 압축 밸브 부재(43))에 형성된 하나 이상의 반경방향 관통구멍(34a, 34b)이 서로 상이한 직경을 가질 수 있다.
반경방향 관통구멍(34)의 직경이 모두 동일한 경우(도 2 참조)에는, 리바운드 메인 밸브(31)(또는 압축 메인 밸브(41))의 변형에 의해 모든 반경방향 관통구멍(34)이 동시에 폐쇄된다.
반경방향 관통구멍(34a, 34b)의 직경이 모두 동일하지 않은 경우, 즉 적어도 2개의 상이한 직경을 가지는 경우(도 3 참조)에는, 리바운드 메인 밸브(31)(또는 압축 메인 밸브(41))의 변형에 의해 모든 반경방향 관통구멍(34a, 34b)이 동시에 폐쇄되지 않고, 직경이 상대적으로 작은 소직경 반경방향 관통구멍(34a)이 폐쇄되더라도 직경이 상대적으로 큰 대직경 반경방향 관통구멍(34b)은 폐쇄되지 않는다.
이와 같이 대직경 반경방향 관통구멍(34b)의 직경, 개수 등을 조절함으로써 쇽업소버의 설계시 리바운드 메인 밸브(31)(또는 압축 메인 밸브(41))의 변형량, 폐쇄시기 등을 조절할 수 있어 설계 자유도가 높아질 수 있다.
반경방향 관통구멍들은 상술한 바와 같이 서로 상이한 2개의 직경 중 어느 하나의 직경을 가지도록 구성될 수도 있고, 모든 반경방향 관통구멍들이 각각 상이 한 직경을 가지도록 구성될 수도 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 쇽업소버의 피스톤 밸브를, 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 물론이다.
도 1은 본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브 구조의 측단면도,
도 2는 본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브 구조에 포함된 밸브 부재의 사시도, 그리고
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 쇽업소버의 밸브 구조에 포함된 밸브 부재의 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 실린더 11 : 상부 챔버
12 : 하부 챔버 13 : 피스톤 로드
20 : 피스톤 밸브 21 : 피스톤 본체
23 : 리바운드 통로 24 : 압축 통로
30 : 리바운드 밸브 수단 31 : 리바운드 메인 밸브
33 : 리바운드 밸브 부재 34 : 반경방향 관통구멍
35 : 상하방향 관통구멍 36 : 리바운드 배압실
37 : 디스크 밸브 40 : 압축 밸브 수단
41 : 압축 메인 밸브 43 : 압축 밸브 부재
45 : 상하방향 관통구멍 46 : 압축 배압실
47 : 디스크 밸브

Claims (4)

  1. 피스톤 로드의 말단에 설치되며 실린더 내부를 양분한 상태에서 작동하여 감쇠력을 발생시키는 피스톤 밸브를 가지는 쇽업소버의 밸브 구조로서,
    상기 피스톤 밸브는,
    쇽업소버의 압축시 작동유체가 통과하는 하나 이상의 압축 통로 및 쇽업소버의 신장시 작동유체가 통과하는 하나 이상의 리바운드 통로가 형성되어 있는 피스톤 본체와;
    상기 피스톤 본체의 상부에 배치되어 상기 압축 통로를 통과한 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 압축 밸브 수단과;
    상기 피스톤 본체의 하부에 배치되어 상기 리바운드 통로를 통과한 작동유체의 압력에 대항하여 감쇠력을 발생시키는 리바운드 밸브 수단; 을 포함하며,
    상기 리바운드 밸브 수단은, 상기 피스톤 본체의 하단면에 안착되는 리바운드 메인 밸브와, 상기 리바운드 메인 밸브와 협력하여 리바운드 배압실을 구획형성하는 리바운드 밸브 부재를 포함하며, 상기 리바운드 밸브 부재는 상기 리바운드 배압실을 상기 실린더 내부의 하부 챔버와 연통시킬 수 있는 반경방향 관통구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 밸브 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 리바운드 밸브 부재에 형성된 반경방향 관통구멍은, 상기 피스톤 로드 의 저속 리바운드 행정시 개방되어 상기 실린더 내부의 상부 챔버로부터의 작동유체를 상기 반경방향 관통구멍을 통하여 상기 하부 챔버로 유동시키고, 상기 피스톤 로드의 중속 또는 고속 리바운드 행정시 상기 리바운드 메인 밸브에 의해 적어도 부분적으로 폐쇄될 수 있는 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 밸브 구조.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 반경방향 관통구멍은, 상기 리바운드 밸브 부재에 하나 이상 형성되며, 하나 이상의 상기 반경방향 관통구멍은 서로 상이한 크기를 가져, 쇽업소버의 설계시 상기 반경방향 관통구멍의 개수 및 크기를 변경함으로써 감쇠력 특성을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 밸브 구조.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축 밸브 수단은, 상기 피스톤 본체의 상단면에 안착되는 압축 메인 밸브와, 상기 압축 메인 밸브와 협력하여 압축 배압실을 구획형성하는 압축 밸브 부재를 포함하며, 상기 압축 밸브 부재는 상기 압축 배압실을 상기 실린더 내부의 상부 챔버와 연통시킬 수 있는 반경방향 관통구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 밸브 구조.
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