KR20110080744A - 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스토퍼가 로드 가이드로부터 멀어질 때 유체 압력의 급격한 변화를 방지하여 승차감을 개선할 수 있는 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버에 관한 것이다. 상기 쇽 업소버는, 관통 개구를 갖는 스토퍼; 상기 스토퍼가 삽입되도록 하단 내측으로 오목부가 형성된 로드 가이드; 상기 스토퍼의 관통 개구를 덮을 수 있도록 피스톤 로드에 끼워지는 디스크형 부재; 를 포함하고, 상기 디스크형 부재는 상기 스토퍼가 상기 로드 가이드로부터 멀어지는 방향으로 진행할 때만 상기 관통 개구를 통한 유체의 흐름을 가능하게 하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 스토퍼가 로드 가이드에 가까워질 때는 오일의 압축에 의해 댐핑력이 발생되게 하고, 스토퍼가 로드 가이드로부터 멀어질 때는 유체 압력의 급격한 변화를 방지하여 승차감을 개선할 수 있다.

Description

유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버 {Hydraulic stopper embedded shock absorber}

본 발명은 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 스토퍼가 로드 가이드로부터 멀어질 때 유체 압력의 급격한 변화를 방지하여 승차감을 개선할 수 있는 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버에 관한 것이다.

현가장치는 주로 차체와 차축 사이에 설치되어 주행 중 노면으로부터 전달되는 충격이나 진동을 완화시켜 승차감을 향상시키는 장치이다.

현가장치 중에서도 쇽 업소버(shock absorber)는 노면에서 발생한 스프링의 자유진동을 흡수하여 승차감을 향상시키는 것으로, 스프링이 압축될 때에는 급격히 압축되고 다시 늘어날 때는 오일의 저항력에 의해 서서히 작동하게 함으로서 스프링의 상하운동 에너지를 열에너지로 변환시키는 일을 한다.

도 1은 일반적인 유압식 쇽 업소버의 내부를 도시하는 단면도이다. 도시된 바와 같이, 쇽 업소버(1)는 작동유체가 채워진 내부관(3)과, 그 외측의 외부관(2), 그리고 일단은 내부관(3) 내측으로 삽입되고 타단은 외부관(2) 외측으로 연장된 피스톤 로드(4)와, 피스톤 로드(4)의 단부에 감쇠력을 발생시키는 피스톤 밸브(8)가 마련된다.

그리고, 외부관(2)의 상단에는 오일씰(5)이 설치되며, 오일씰(5)의 하부에는 피스톤 로드(4)의 상하 이동을 안내하는 동시에, 피스톤 로드(4)를 지지하는 로드 가이드(6)가 설치된다.

여기서, 피스톤 로드(4)와 직접적으로 마주하는 로드 가이드(6)의 내측면에는 부시(9)(DU-BUSH)가 압입 조립되어 있다. 이 부시(9)는 원통형상으로 리바운드(rebound) 동작시에 피스톤 로드(4) 외경과 로드 가이드(6) 내경 사이의 최소 간극을 유지시켜 오일이 로드 가이드(6)를 통해 외부관(2)으로 흐르도록 한다.

스토퍼(7)는 피스톤 로드(4)의 축 상에 끼워지는 링 형상의 부재로서, 리바운드 동작시 피스톤 로드(4)가 차체 방향으로 상승할 수 있는 스트로크를 결정한다.

도 2a 내지 도 2e는 종래의 유압식 쇽 업소버에서 스토퍼가 로드 가이드에 가까워지거나 멀어질 때 스토퍼와 로드 가이드의 위치를 설명하는 단면도이다.

리바운드 동작시, 피스톤 로드(4)의 스토퍼(7)는 로드 가이드(6)와 가까워지는 방향으로 진행하게 된다(도 2a 및 도 2b 참조). 로드 가이드(6)의 내경과 스토퍼(7)의 외경 사이에는 미세한 간극만이 형성되고, 이러한 간극을 통해서는 오일이 거의 이동되지 않으므로, 스토퍼(7)가 로드 가이드(6)로 진행함에 따라 그 사이의 공간(S)에 가두어진 오일의 압축에 의해 댐핑력이 발생된다. 이러한 댐핑력은 스프링의 리바운드 충격을 효과적으로 감쇠시킨다.

도 2c를 참조하면, 스토퍼(7)는 댐핑력에 의해 서서히 로드 가이드(6)로 진행하여 로드 가이드(6)의 내측면에 닿게 된다.

이 상태에서, 스프링이 다시 압축되면, 스토퍼(7)는 로드 가이드(6)로부터 멀어지는 방향으로 진행하고, 로드 가이드(6)와 스토퍼(7) 사이의 공간(S)은 오일의 유입없이 공간(S)이 넓어지면서 진공이 형성된다(도 2d 참조). 이러한 진공은 스토퍼(7)가 로드 가이드(6)로부터 멀어지는 것을 방해하는 역압으로 작용한다. 스토퍼(7)가 로드 가이드(6)의 단부면으로부터 이탈하는 순간 이러한 진공은 급격히 해제되면서, 오일이 로드 가이드(6) 측으로 갑자기 유입되어 승차감을 해치는 원인이 된다.

도 2e는 스토퍼(7)가 로드 가이드(6)의 단부면으로부터 완전히 벗어난 상태를 나타낸다.

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 쇽 업소버에서 스토퍼가 로드 가이드로부터 멀어질 때 발생하는 역압에 따른 충격을 완화시킬 수 있는 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버를 제공하고자 함에 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 리바운드 작동시 피스톤 로드의 스트로크를 결정하기 위해 피스톤 로드의 일단에 스토퍼가 마련된 유압식 쇽 업소버는, 관통 개구를 갖는 스토퍼; 상기 스토퍼가 삽입되도록 하단 내측으로 오목부가 형성된 로드 가이드; 상기 스토퍼의 관통 개구를 덮을 수 있도록 상기 피스톤 로드에 끼워지는 디스크형 부재; 를 포함하고, 상기 디스크형 부재는 상기 스토퍼가 상기 로드 가이드로부터 멀어지는 방향으로 진행할 때만 상기 관통 개구를 통한 유체의 흐름을 가능하게 하는 체크 밸브로서 기능하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디스크형 부재는 탄성을 갖는 재질로 형성되어, 상기 스토퍼가 상기 로드 가이드로부터 멀어지는 방향으로 진행할 때는 상기 관통 개구를 통해 유동하는 유체의 힘에 의해 상기 디스크형 부재가 상기 관통 개구로부터 이격되어 유로가 개방되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디스크형 부재는 상기 피스톤 로드에 형성된 단차부와 상기 스토퍼 사이에 끼워지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관통 개구는 상기 스토퍼 상에 원주 방향으로 이격되어 수 개소에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버에 따르면, 스토퍼에 형성된 관통 개구와, 상기 관통 개구를 덮는 디스크형 부재가 제공되고, 상기 관통 개구와 디스크형 부재는 스토퍼가 로드 가이드로부터 멀어지는 방향으로 진행할 때만 유로가 개방되는 체크 밸브로서 기능하므로, 스토퍼가 로드 가이드에 가까워질 때는 오일의 압축에 의해 댐핑력이 발생되게 하고, 스토퍼가 로드 가이드로부터 멀어질 때는 유체 압력의 급격한 변화를 방지할 수 있어 승차감이 개선된다.

도 1은 일반적인 쇽 업소버의 내부를 도시하는 단면도.
도 2a 내지 도 2e는 종래의 유압식 쇽 업소버에서 스토퍼가 로드 가이드에 가까워지거나 멀어질 때 스토퍼와 로드 가이드의 위치를 설명하는 단면도.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버에서 스토퍼가 로드 가이드에 가까워지거나 멀어질 때 스토퍼와 로드 가이드의 위치를 설명하는 단면도.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명에 따른 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버에서 스토퍼가 로드 가이드에 가까워지거나 멀어질 때 스토퍼와 로드 가이드의 위치를 설명하는 단면도이다.

일반적으로, 쇽 업소버는 현가장치의 일부를 구성하는 장치로서, 주로 차체와 차축 사이에 설치되는 스프링의 자유진동을 흡수하여 승차감을 향상시키는 기능을 한다.

본 발명의 쇽 업소버(100)는 종래와 마찬가지로 오일이 채워진 내부관(30)과, 그 외측의 외부관(20), 그리고 일단은 내부관(30) 내측으로 삽입되고 타단은 외부관(20) 외측으로 연장된 피스톤 로드(40)를 포함한다. 피스톤 로드(40)의 단부에는 오일이 유동할 수 있도록 유로가 형성된 피스톤 밸브(80)가 마련된다.

외부관(20)의 상단에는 오일씰(50)이 설치되며, 오일씰(50)의 하부에는 피스톤 로드(40)의 상하 이동을 안내하는 동시에, 피스톤 로드(40)를 지지하는 로드 가이드(60)가 설치된다.

피스톤 로드(40)의 축 상에는 링 형상의 스토퍼(70)가 바람직하게는 가압끼움으로 끼워진다. 상기 스토퍼(70)는 스프링의 리바운드 동작시 피스톤 로드(40)가 차체 방향으로 상승할 수 있는 스트로크를 결정한다. 상기 로드 가이드(60)에는 스토퍼(70)가 삽입될 수 있도록 하단 내측에 오목부(61)가 형성된다.

스프링의 리바운드 동작시, 피스톤 로드(40)의 스토퍼(70)는 로드 가이드(60)와 가까워지는 방향으로 진행하게 된다(도 3a 및 도 3b 참조).

도 3a를 참조하면, 스토퍼(70)에는 관통 개구(71)가 형성되어, 상기 관통 개구(71)를 통해 유체의 흐름이 가능하게 된다. 상기 관통 개구(71)는 피스톤 로드(40)의 길이방향을 따라 링 형상의 스토퍼(70) 상에 원주방향으로 등분하여 수 개소에 형성된다. 상기 관통 개구(71)는 이를 통해 유체의 흐름을 가능하게 하는 한, 여러 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 관통 개구(71)는 스토퍼(70) 상에 비스듬하게 형성되거나 곡선으로 형성될 수 있다.

관통 개구(71)의 상부, 즉 로드 가이드(60)를 향하는 방향으로의 관통 개구(71)의 상부에는 탄성을 갖는 얇은 디스크형 부재(72)가 위치된다. 상기 디스크형 부재(72)는 관통 개구(71)를 덮을 수 있도록 피스톤 로드(40)에 끼워진다. 바람직하게는, 피스톤 로드(40)에는 단차부(42)가 형성되고, 상기 디스크형 부재(72)는 상기 단차부(42)와 스토퍼(70) 사이에 끼워져 고정된다. 상기 디스크형 부재(72)는 탄성을 갖는 한, 금속, 플라스틱, 고무 등의 여러 가지 재질로 형성될 수 있다.

도 3b는 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)의 오목부(61) 내로 진입하기 전의 상태를 나타낸다. 상기 로드 가이드(60)의 오목부(61)에는 소정의 기울기를 갖는 면취부(61a)가 형성되는 것이 바람직하다. 상기 면취부(61a)는 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)의 오목부(61) 내로 부드럽게 진입할 수 있도록 안내한다.

도 3c는 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)의 오목부(61) 내로 진입한 상태를 나타낸다. 상기 로드 가이드(60)의 오목부(61)와 스토퍼(70)의 사이에는 미세한 간극이 형성되지만 거의 접촉되어 있어, 이러한 간극을 통한 유체 이동은 거의 발생하지 않는다. 또한, 디스크형 부재(72)가 관통 개구(71)를 덮고 있으므로, 관통 개구(71)를 통한 유체의 이동도 발생하지 않는다. 따라서, 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)로 진행함에 따라 그 사이의 공간(S)에 가두어진 오일은 압축되어 댐핑력이 발생된다. 이러한 댐핑력은 스프링의 리바운드 충격을 효과적으로 감쇠시킨다.

도 3d는 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)의 오목부(61) 내로 완전히 진입하여 로드 가이드(60)의 면과 접촉된 상태를 나타낸다. 이로써, 스프링의 리바운드 동작은 종료되고, 스토퍼(70)는 다시 로드 가이드(60)로부터 멀어지는 방향으로 진행된다.

도 3e는 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)로부터 멀어지는 방향으로 진행되면서 관통 개구(71)의 유로가 개방된 상태를 나타낸다.

스토퍼(70)가 로드 가이드(60)로부터 멀어짐에 따라 내부관(30) 내에 채워진 유체는 압축되고, 압축된 유체는 피스톤 밸브(80)에 형성된 개구(81)를 지나, 스토퍼(70)의 관통 개구(71)로 유동하여 디스크형 부재(72)를 가압하게 된다. 상기 디스크형 부재(72)는 탄성을 갖는 얇은 부재이므로, 유체의 가압력에 의해 스토퍼(70) 면으로부터 이격되어 들려진다. 디스크형 부재(72)가 들려짐에 따라, 관통 개구(71)를 통한 유로가 형성된다. 따라서, 내부관(30)에 채워진 유체는 로드 가이드(60)와 스토퍼(70) 사이의 공간(S)으로 이동할 수 있게 된다.

만일, 내부관(30)에 채워진 유체가 로드 가이드(60)와 스토퍼(70) 사이의 공간(S)으로 이동될 수 없다면, 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)로부터 멀어짐에 따라 로드 가이드(60)와 스토퍼(70) 사이의 공간(S)에는 유체의 유입이 없어 진공이 형성되고, 이러한 진공은 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)로부터 멀어지는 것을 방해하는 역압으로 작용한다. 이러한 경우, 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)의 오목부(61)로부터 이탈하는 순간, 로드 가이드(60)와 스토퍼(70) 사이의 공간(S)으로 갑자기 유체가 유입되면서 진공이 급격히 해제되고, 그 결과 승차감을 해치게 된다.

그러나, 본 발명에서는 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)로부터 멀어질 때 스토퍼(70)의 관통 개구(71)를 통해 오일이 로드 가이드(60)와 스토퍼(70) 사이의 공간(S)으로 이동될 수 있으므로 진공이 형성되는 것이 방지된다. 따라서, 스토퍼(70)는 압력의 급격한 변화없이 부드럽게 로드 가이드(60)로부터 멀어지는 방향으로 진행될 수 있다.

도 3f는 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)의 오목부(61)로부터 완전히 멀어진 상태를 나타낸다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 쇽 업소버에서, 상기 디스크형 부재(72)는 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)와 가까워지는 방향으로 진행할 때는, 관통 개구(71)를 폐쇄하여 스토퍼(70)와 로드 가이드(60) 사이의 공간(S)에서 유체의 압축으로 인해 댐핑력이 발생되게 한다. 또한, 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)로부터 멀어지는 방향으로 진행할 때는, 상기 디스크형 부재(72)는 관통 개구(71)를 통한 유체 압력에 의해 들려 올려짐으로써 상기 관통 개구(71)를 개방하여 이를 통한 유체의 흐름을 가능하게 한다. 따라서, 본 발명의 디스크형 부재(72)와 관통 개구(71)는 어느 일방향으로만 유체의 흐름을 가능하게 하는 체크 밸브로서 기능한다.

이러한 디스크형 부재(72)와 관통 개구(71)에 의해, 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)에 가까워질 때는 오일의 압축에 의해 댐핑력이 발생되게 하고, 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)로부터 멀어질 때는 유체 압력의 급격한 변화를 방지하여 승차감을 개선할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

20 : 외부관
30 : 내부관
40 : 피스톤 로드
42 : 단차부
50 : 오일씰
60 : 로드 가이드
61 : 오목부
61a : 면취부
70 : 스토퍼
71 : 관통 개구
72 : 디스크형 부재
80 : 피스톤 밸브

Claims (4)

1. 리바운드 작동시 피스톤 로드의 스트로크를 결정하기 위해 피스톤 로드의 일단에 스토퍼가 마련된 유압식 쇽 업소버에 있어서,
   관통 개구를 갖는 스토퍼;
   상기 스토퍼가 삽입되도록 하단 내측으로 오목부가 형성된 로드 가이드;
   상기 스토퍼의 관통 개구를 덮을 수 있도록 상기 피스톤 로드에 끼워지는 디스크형 부재;
   를 포함하고,
   상기 디스크형 부재는 상기 스토퍼가 상기 로드 가이드로부터 멀어지는 방향으로 진행할 때만 상기 관통 개구를 통한 유체의 흐름을 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 디스크형 부재는 탄성을 갖는 재질로 형성되어, 상기 스토퍼가 상기 로드 가이드로부터 멀어지는 방향으로 진행할 때는 상기 관통 개구를 통해 유동하는 유체의 힘에 의해 상기 디스크형 부재가 상기 관통 개구로부터 이격되어 유로가 개방되는 것을 특징으로 하는 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 디스크형 부재는 상기 피스톤 로드에 형성된 단차부와 상기 스토퍼 사이에 끼워지는 것을 특징으로 하는 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 관통 개구는 상기 스토퍼 상에 원주 방향으로 이격되어 수 개소에 형성되는 것을 특징으로 하는 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버.

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