KR20110080746A - 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버 - Google Patents

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KR20110080746A
KR20110080746A KR1020100001121A KR20100001121A KR20110080746A KR 20110080746 A KR20110080746 A KR 20110080746A KR 1020100001121 A KR1020100001121 A KR 1020100001121A KR 20100001121 A KR20100001121 A KR 20100001121A KR 20110080746 A KR20110080746 A KR 20110080746A
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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 개구가 형성되어, 상기 관통 개구를 통해 유체의 이동이 가능한 유로가 형성된 스토퍼; 피스톤 로드를 지지하고, 상기 스토퍼가 삽입되는 공간을 형성하기 위해 단면축소부가 형성된 로드 가이드; 를 포함하고, 상기 유로는 상기 스토퍼가 상기 로드 가이드 내측으로 삽입될 때 폐쇄되고, 상기 로드 가이드의 내측에 삽입된 상기 스토퍼가 상기 로드 가이드로부터 멀어지는 방향으로 진행할 때 개방되는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 상기 유로는 스토퍼가 로드 가이드 내측으로 삽입될 때 폐쇄되고, 로드 가이드의 내측에 삽입된 스토퍼가 로드 가이드로부터 멀어지는 방향으로 진행할 때 개방되므로, 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.

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 오일이 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 개구가 형성되어, 상기 관통 개구를 통해 유체의 이동이 가능한 유로가 형성된 스토퍼; 상기 피스톤 로드를 지지하고, 상기 스토퍼가 삽입되는 공간을 형성하기 위해 단면축소부가 형성된 로드 가이드; 를 포함하고, 상기 유로는 상기 스토퍼가 상기 로드 가이드 내측으로 삽입될 때 폐쇄되고, 상기 로드 가이드의 내측에 삽입된 상기 스토퍼가 상기 로드 가이드로부터 멀어지는 방향으로 진행할 때 개방되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스토퍼 상에 위치되어 상기 스토퍼 상에서 길이방향으로 이동 가능한 링 부재; 를 더 포함하고, 상기 스토퍼가 상기 로드 가이드 내측으로 삽입될 때 상기 링 부재가 이동하여 상기 관통 개구를 폐쇄하고, 상기 로드 가이드의 내측에 삽입된 상기 스토퍼가 상기 로드 가이드로부터 멀어지는 방향으로 진행할 때 상기 스토퍼와 함께 상기 링 부재가 이동하여 상기 관통 개구를 개방시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 링 부재는 상기 스토퍼의 양 단부에 형성된 돌출부에 의해 이동이 제한되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 관통 개구는 상기 스토퍼의 정면에서 측면으로 연장되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단면축소부의 단부에는 상기 로드 가이드의 내측으로 상기 스토퍼의 삽입을 안내하기 위해 소정의 기울기를 갖는 면취부가 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 스토퍼에는 유체의 이동이 가능한 유로가 형성되고, 상기 유로는 스토퍼가 로드 가이드 내측으로 삽입될 때 폐쇄되고, 로드 가이드의 내측에 삽입된 스토퍼가 로드 가이드로부터 멀어지는 방향으로 진행할 때 개방되므로, 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.
도 4는 본 발명에 따른 스토퍼를 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 링 부재를 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 피스톤 로드가 로드 가이드에 삽입된 상태를 나타내는 개략적인 사시도.
도 7은 도 6을 다른 방향에서 본 개략적인 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버에서 스토퍼에 형성되는 관통 개구의 다른 실시예를 나타내는 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. 도 4는 본 발명에 따른 스토퍼를 나타내는 사시도이다. 도 5는 본 발명에 따른 링 부재를 나타내는 사시도이다. 도 6은 본 발명에 따른 피스톤 로드가 로드 가이드에 삽입된 상태를 나타내는 개략적인 사시도이다. 도 7은 도 6을 다른 방향에서 본 개략적인 사시도이다. 도 8은 본 발명에 따른 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버에서 스토퍼에 형성되는 관통 개구의 다른 실시예를 나타내는 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.
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 3a, 도 4 내지 도 6을 참조하면, 로드 가이드(60)에는 스토퍼(70)가 삽입되는 공간을 형성하는 단면축소부(61)가 마련된다. 상기 단면축소부(61)는 링 모양으로 형성되어 로드 가이드(60)로부터 돌출된다. 상기 단면축소부(61)의 내측으로는 오목한 공간이 형성되어, 이 공간으로 스토퍼(70)가 삽입될 수 있다.
상기 스토퍼(70)에는 관통 개구(70a, 70b)가 형성되어, 이러한 관통 개구(70a, 70b)를 통해 유체의 이동이 가능한 유로가 형성된다. 바람직하게는, 상기 관통 개구(70a, 70b)는 스토퍼(70)의 정면에 형성된 제1 관통 개구(70a)와, 스토퍼(70)의 측면에 형성된 제2 관통 개구(70b)로 구성된다. 따라서, 상기 관통 개구(70a, 70b)는 스토퍼(70)의 정면에서 측면으로 연장된다. 여기서, 스토퍼(70)의 정면은 양면 중 로드 가이드(60)와 마주보는 면을 말한다. 바람직하게는, 상기 관통 개구(70a, 70b)는 스토퍼(70) 상에 원주방향으로 등분하여 수 개소에 형성된다.
본 실시예에서는, 관통 개구(70a, 70b)가 스토퍼(70)의 정면에서 측면으로 비스듬하게 연장되지만, 관통 개구(70a, 70b)는 스토퍼(70)의 정면에서 측면으로 길이방향으로 연장될 수도 있다(도 8 참조).
상기 스토퍼(70)의 양 단부에는 돌출부(70c)가 형성된다. 상기 돌출부(70c) 사이에는 오목한 홈이 형성되고, 이러한 홈에는 링 부재(72)가 끼워진다(도 5 및 도 6 참조). 상기 링 부재(72)는 탄성을 갖는 재질로 형성되어, 스토퍼(70) 상에 탄성적으로 끼워지는 것이 바람직하다.
상기 링 부재(72)의 폭(W)은 스토퍼(70) 양단의 돌출부(70c) 사이의 길이보다 약간 작아서, 링 부재(72)는 양쪽의 돌출부(70c) 사이에서 길이방향[피스톤 로드(40)의 운동방향]으로 이동이 가능하다. 링 부재(72)의 이동은 스토퍼(70)의 돌출부(70c)에 의해 제한된다. 상기 링 부재(72)는 스토퍼(70) 상에 끼워진 상태에서, 돌출부(70c)의 면보다 약간 더 외측으로 돌출된다.
도 3b는 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)의 단면축소부(61) 내로 진입하기 직전의 상태를 나타낸다.
단면축소부(61)의 단부에는 소정의 기울기를 갖는 면취부(61a)가 형성되는 것이 바람직하다. 스토퍼(70)가 단면축소부(61) 내측으로 삽입될 때, 스토퍼(70)는 면취부(61a)와 접촉되면서 부드럽게 단면축소부(61) 내로 진입할 수 있다.
상기 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)의 단면축소부(61)를 향해 이동할 때, 내부면(30) 내에 채워진 오일은 압축된다. 압축되는 오일은 스토퍼(70)의 관통 개구(70a, 70b)를 통해 유동할 수 있다.
도 3c는 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)의 단면축소부(61) 내로 진입한 상태를 나타낸다.
상기 링 부재(72)의 외경은 단면축소부(61)의 내경보다 약간 더 크게 형성된다. 상기 스토퍼(70)가 단면축소부(61) 내측으로 진입할 때, 스토퍼(70)에 끼워진 링 부재(72)는 단면축소부(61)의 내측면과 접촉되면서 하단으로 이동하여 제2 관통 개구(70b)를 막게 된다. 그 결과, 스토퍼(70)의 관통 개구(70a, 70b)에 의해 형성된 유로는 폐쇄되어, 오일은 더 이상 관통 개구(70a, 70b)를 통해 유동되지 않는다. 따라서, 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)의 내측면(60a)으로 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 내측으로 완전히 진입하여 로드 가이드(60)의 내측면(60a)과 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(70a, 70b)를 통한 유로가 개방된 상태를 나타낸다.
스토퍼(70)가 로드 가이드(60)로부터 멀어지는 방향으로 진행함에 따라, 링 부재(72)는 단면축소부(61)의 내측면과 접촉되어 스토퍼(70)의 상단으로 이동한다. 그 결과, 링 부재(72)가 막고 있던 제2 관통 개구(70b)는 다시 개방된다. 따라서, 내부관(30)에 채워진 유체는 관통 개구(70a, 70b)를 통해 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 단면축소부(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(70a, 70b)에 의해 형성된 유로를 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 단면축소부(61)로부터 완전히 멀어진 상태를 나타낸다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 쇽 업소버에서는, 스토퍼(70)에 형성된 관통 개구(70a, 70b)와, 상기 스토퍼(70) 상에 끼워지는 링 부재(72)에 의해 선택적으로 개폐되는 유로가 형성된다.
스토퍼(70)가 로드 가이드(60)의 내측으로 진행할 때는, 스토퍼(70) 상의 링 부재(72)가 단면축소부(61)의 내측면과 접촉되어 하단으로 이동하여 관통 개구(70a, 70b)를 통한 유로가 폐쇄된다. 따라서, 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)의 내측으로 진행함에 따라, 스토퍼(70)와 로드 가이드(60) 사이의 공간(S)에서 유체의 압축으로 인해 댐핑력이 발생된다.
또한, 스토퍼(70)가 로드 가이드(60)로부터 멀어지는 방향으로 진행할 때는, 링 부재(72)는 단면축소부(61)의 내측면과 접촉되어 스토퍼(70)의 상단으로 이동하여 관통 개구(70a, 70b)를 통한 유로가 다시 개방된다. 따라서, 유로를 통해 오일이 로드 가이드(60)와 스토퍼(70) 사이의 공간(S)으로 이동될 수 있어 진공이 형성되는 것이 방지되고, 스토퍼(70)는 압력의 급격한 변화없이 부드럽게 로드 가이드(60)로부터 멀어지는 방향으로 진행될 수 있다. 그에 따라, 유체 압력의 급격한 변화를 방지할 수 있어 승차감이 개선된다.
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
50 : 오일씰
60 : 로드 가이드
60a : 내측면
61 : 단면축소부
61a : 면취부
70 : 스토퍼
70a : 제1 관통 개구
70b : 제2 관통 개구
70c : 돌출부
80 : 피스톤 밸브

Claims (5)

  1. 리바운드 작동시 피스톤 로드의 스트로크를 결정하기 위해 피스톤 로드의 일단에 스토퍼가 마련된 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버에 있어서,
    관통 개구가 형성되어, 상기 관통 개구를 통해 유체의 이동이 가능한 유로가 형성된 스토퍼;
    상기 피스톤 로드를 지지하고, 상기 스토퍼가 삽입되는 공간을 형성하기 위해 단면축소부가 형성된 로드 가이드;
    를 포함하고,
    상기 유로는 상기 스토퍼가 상기 로드 가이드 내측으로 삽입될 때 폐쇄되고, 상기 로드 가이드의 내측에 삽입된 상기 스토퍼가 상기 로드 가이드로부터 멀어지는 방향으로 진행할 때 개방되는 것을 특징으로 하는 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스토퍼 상에 위치되어 상기 스토퍼 상에서 길이방향으로 이동 가능한 링 부재;
    를 더 포함하고,
    상기 스토퍼가 상기 로드 가이드 내측으로 삽입될 때 상기 링 부재가 이동하여 상기 관통 개구를 폐쇄하고, 상기 로드 가이드의 내측에 삽입된 상기 스토퍼가 상기 로드 가이드로부터 멀어지는 방향으로 진행할 때 상기 스토퍼와 함께 상기 링 부재가 이동하여 상기 관통 개구를 개방시키는 것을 특징으로 하는 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 링 부재는 상기 스토퍼의 양 단부에 형성된 돌출부에 의해 이동이 제한되는 것을 특징으로 하는 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통 개구는 상기 스토퍼의 정면에서 측면으로 연장되는 것을 특징으로 하는 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단면축소부의 단부에는 상기 로드 가이드의 내측으로 상기 스토퍼의 삽입을 안내하기 위해 소정의 기울기를 갖는 면취부가 형성된 것을 특징으로 하는 유압식 스토퍼 장착형 쇽 업소버.
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