KR20140002823A - 쇽업소버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프리 피스톤에 의한 진폭 감응 기능과 함께 이중 유로 구조를 이용하여 프리 피스톤의 작동 완료 구간에서 감쇠력 발생 기능을 갖게 하는 쇽업소버에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 실린더와, 피스톤 로드에 연결되어 상기 실린더를 리바운드 챔버와 컴프레션 챔버로 구획하는 피스톤 밸브를 갖는 쇽업소버에 있어서, 상기 피스톤 로드의 측면에 형성되는 관통구 및 하부에 형성되는 개방구를 연결하는 내부유로, 상기 피스톤 로드의 하부에 결합되며, 내부에 중공부가 형성되어 상부는 상기 개방구와 연결되도록 개구되고 하부는 상기 컴프레션 챔버와 연통하는 바이패스홀이 형성된 하우징, 상기 중공부를 상부챔버와 하부챔버로 구획하며, 상기 상부챔버 또는 상기 하부챔버로 유입되는 유체에 의해 상, 하로 이동 가능하게 설치된 프리 피스톤, 상기 프리 피스톤에 형성되며, 상기 상부챔버에서 상기 하부챔버로 유체가 이동하게 하는 제1 유로와 상기 하부챔버에서 상기 상부챔버로 유체가 이동하게 하는 제2 유로로 이루어지는 2중 유로부, 상기 프리 피스톤의 상면과 저면에 각 형성되어, 유체의 흐름에 따라 상기 제1 유로와 상기 제2 유로 중 선택적으로 어느 하나만 개통시키는 밸브부를 포함하여, 유체가 상기 제1 유로를 통과할 때와 상기 제2 유로를 통과할 때 모두 감쇠력을 구현하는 것을 특징으로 한다.

Description

쇽업소버 {SHOCK ABSORBER}

본 발명은 노면의 상태에 따라 차량에 전달되는 진동을 감쇠하는 쇽업소버에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프리 피스톤에 의한 진폭 감응 기능과 함께 이중 유로 구조를 이용하여 프리 피스톤의 작동 완료 구간에서 감쇠력 발생 기능을 갖게 하는 쇽업소버에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 주행시 차축이 노면으로 받는 충격이나 진동을 완충하여 승차감을 향상시키기 위한 완충장치가 설치되며, 이와 같은 완충장치의 하나로서 쇽업소버가 사용된다. 상기 쇽업소버는 차축과 차체 사이에 설치되며, 피스톤 로드가 이동가능하게 설치된 실린더를 포함한다. 또한, 상기 실린더의 내부에는 가스 또는 오일이 채워지며, 상기 피스톤 로드의 단부에 설치된 피스톤 밸브에 의해 상기 오일이 이동하는 과정에서 감쇠력이 발생된다.

그러나 이와 같이 일반적인 쇽업소버는 노면의 상태 또는 차량의 자세변화에 대해 일정한 감쇠력 특성을 가지는 한계가 있으며, 이에 따라 감쇠력 특성을 낮게 할 경우, 승차감을 향상시킬 수 있으나 차량의 자세를 안정적으로 유지할 수 없었고, 이와 반대로 감쇠력 특성을 높게 할 경우, 차량의 자세를 안정적으로 유지할 수 있으나 승차감이 나빠지는바, 쇽업소버의 감쇠력 특성을 노면의 상태 또는 차량의 자세변화에 대해 조절할 수 없는 문제가 있다.

따라서 차량의 자세를 안정적으로 유지하면서 승차감을 좋게 하도록 감쇠력 특성을 노면의 상태 또는 차량의 자세변화에 따라 더욱 세밀하게 조절할 수 있는 쇽업소버의 연구가 필요한 실정이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 피스톤 로드의 단부에 감쇠력을 세밀하게 변경할 수 있는 구조를 마련하여 주행상황에 따라 감쇠력 가변 성능을 다르게 발생시킬 수 있는 쇽업소버를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 쇽업소버는 실린더와, 피스톤 로드에 연결되어 상기 실린더를 리바운드 챔버와 컴프레션 챔버로 구획하는 피스톤 밸브를 갖는 쇽업소버에 있어서, 상기 피스톤 로드의 측면에 형성되는 관통구 및 하부에 형성되는 개방구를 연결하는 내부유로, 상기 피스톤 로드의 하부에 결합되며, 내부에 중공부가 형성되어 상부는 상기 개방구와 연결되도록 개구되고 하부는 상기 컴프레션 챔버와 연통하는 바이패스홀이 형성된 하우징, 상기 중공부를 상부챔버와 하부챔버로 구획하며, 상기 상부챔버 또는 상기 하부챔버로 유입되는 유체에 의해 상, 하로 이동 가능하게 설치된 프리 피스톤, 상기 프리 피스톤에 형성되며, 상기 상부챔버에서 상기 하부챔버로 유체가 이동하게 하는 제1 유로와 상기 하부챔버에서 상기 상부챔버로 유체가 이동하게 하는 제2 유로로 이루어지는 2중 유로부, 상기 프리 피스톤의 상면과 저면에 각 형성되어, 유체의 흐름에 따라 상기 제1 유로와 상기 제2 유로 중 선택적으로 어느 하나만 개통시키는 밸브부를 포함하여, 유체가 상기 제1 유로를 통과할 때와 상기 제2 유로를 통과할 때 모두 감쇠력을 구현하는 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 밸브부는 상기 프리 피스톤의 상면에 형성되는 상부 밸브와 상기 프리 피스톤의 저면에 형성되는 하부 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프리 피스톤은 상기 2중 유로부와 상기 밸브부에 의해 샌드위치 밸브의 구조를 형성하는 것을 특징으로 한다.

더불어 상기 상부챔버에는 상부 단턱이 돌출되고, 상기 하부챔버에는 하부 단턱이 돌출되어 상기 프리 피스톤의 스트로크를 결정하는 것을 특징으로 한다.

전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 쇽업소버는 피스톤 밸브가 작은 변위로 이동할 경우, 프리 피스톤이 중공부 내에서 이동하며 감쇠력을 매우 낮게 발생시키면서 프리 피스톤이 작동 시트로크의 끝까지 밀릴 경우, 프리 피스톤에 구비된 디스크가 열려 프리 피스톤 작동 스트로크의 끝 부분에서의 급격한 감쇠력 변화를 방지함과 동시에 감쇠력을 구현하도록 이중 유로 구조를 형성하여 차량의 승차감을 향상시키는 효과가 있다.

전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 쇽업소버는 프리 피스톤이 샌드위치 밸브의 구조를 형성하여 유체의 방향에 따라 상, 하 모두에서 감쇠력을 구현하는 효과가 있다.

전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 쇽업소버는 감쇠력 제어부의 중공부 내에 스토퍼를 형성하여 프리 피스톤의 스트로크를 결정할 수 있게 하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 쇽업소버의 일부를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 쇽업소버의 리바운드 행정시의 작동 상태를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 쇽업소버의 컴프레션 행정시의 작동 상태를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 쇽업소버의 프리 피스톤이 이동하는 거리에 따른 감쇠력선도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 쇽업소버의 단면도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 쇽업소버의 단면도.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 쇽업소버의 일부를 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 쇽업소버(50)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 차륜 측에 연결되는 실린더(52)와, 차체 측에 연결되는 피스톤 로드(54)를 포함한다. 여기에서, 상기 실린더(52)는 내부관과 외부관의 이중구조로 이루어지는 것도 가능하며, 하나의 단일관으로 이루어지는 것도 물론 가능하다.

상기 피스톤 로드(54)는 상기 실린더(52)에 왕복 운동 가능하게 설치되며, 그 단부에 상기 실린더(52)의 내부를 컴프레션 챔버(CC)와 리바운드 챔버(RC)로 구획하며 감쇠력을 발생하는 피스톤 밸브(60)가 설치된다.

상기 피스톤 밸브(60)는 중심으로부터 먼 쪽에 컴프레션 유로(60a)가 형성되고, 중심으로부터 가까운 쪽에 리바운드 유로(60b)가 형성된다. 여기에서 상기 컴프레션 유로(60a)와 상기 리바운드 유로(60b)는 상기 피스톤 로드(54)의 하강 및 상승이 이루어지는 컴프레션 행정 및 리바운드 행정시에 컴프레션 챔버(CC)와 리바운드 챔버(RC) 사이로 유체가 이동할 수 있도록 형성된 유로이다.

또한, 상기 피스톤 밸브(60)의 상부에는 컴프레션 행정시에 컴프레션 유로(60a)를 개방하기 위한 인테이크 밸브 디스크(61) 및 리테이너(62), 인테이크 스프링(63), 상부 와셔(64)가 순차적으로 결합된다.

또한, 상기 피스톤 밸브(60)의 하부에는 저속과 고속 구간에서 리바운드 유로(60b)의 개방도를 제어하고 이를 통해 서로 다른 감쇠력을 발생시키도록 구성된 밸브 디스크(66)가 설치된다. 그리고 상기 밸브 디스크(66)의 하부에는 리테이너(67)가 순차적으로 설치된다. 여기에서, 상기 밸브 디스크(66)는 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있으며, 감쇠력 특성을 가변하기 위해 다수개 설치하거나, 그 형태를 다르게 할 수 있고, 일부에 슬릿(66a)을 형성하는 것도 가능하다.

한편, 상기 피스톤 로드(54)는 상기 리바운드 챔버(RC)와 상기 컴프레션 챔버(CC)를 연결하는 내부유로(56)가 형성된다. 이를 위해 상기 피스톤 로드(54)의 측면에는 상기 리바운드 챔버(RC)와 연통하는 관통구(55)가 형성되고, 상기 피스톤 로드(54)의 하부에는 상기 컴프레션 챔버(CC)측과 연결되기 위한 개방구가 형성된다. 그리고 상기 내부유로(56)는 상기 피스톤 로드(54)의 내부에서 상기 관통구(55)와 상기 개방구를 연결하여 이루어진다.

또한, 상기 피스톤 로드(54)의 하부에는 상기 피스톤 로드(54)의 이동 변위에 따라 감쇠력을 가변하기 위한 감쇠력 제어부(70)가 설치된다.

상기 감쇠력 제어부(70)는 상기 피스톤 로드(54)의 하부에 결합되는 하우징(72)을 포함한다. 또한, 상기 하우징(72)은 상기 피스톤 로드(54)의 하부에 결합되어 상기 피스톤 밸브(60), 상기 밸브 디스크(66) 또는 리테이너(67)를 상기 피스톤 로드(54)에 고정시킨다. 따라서, 본 발명에 따른 쇽업소버(50)는 너트가 사용되지 않으며, 상기 하우징(72)의 상부 크기를 조절하여 통상적으로 설치되는 하부 와셔의 기능을 대체할 수 있도록 구성된다.

상기 하우징(72)은 내부에 중공부(74)가 형성되고, 상기 중공부(74)의 상부는 상기 피스톤 로드(54)의 개방구와 연결되도록 개구된다. 그리고 상기 중공부(74)의 하부에는 상기 컴프레션 챔버(CC)와 상기 중공부(74)를 연통하는 바이패스홀(73)이 형성된다.

또한, 상기 하우징(72)의 중공부(74)에는 상기 중공부(74)를 상부챔버(74a)와 하부챔버(74b)로 구획하는 프리 피스톤(76)이 설치된다. 상기 프리 피스톤(76)은 상기 중공부(74)의 내주면과 밀착하며 상기 상부챔버(74a) 또는 상기 하부챔버(74b)로 유입되는 유체에 의해 상, 하로 자유롭게 이동할 수 있도록 설치된다. 여기에서, 상기 프리 피스톤(76)은 원판형으로 형성되며, 외둘레가 상기 중공부(74)의 내주면에 밀착된다.

바람직하게는 상기 프리 피스톤(76)의 외둘레부에는 테프론 수지와 같이 마찰을 저감시킬 수 있는 부재로 마감되는 것이 바람직하다.

더불어 상기 중공부(74)의 상부챔버(74a)에는 상부 단턱(78a)이 돌출되고, 상기 중공부(74)의 하부챔버(74b)에는 하부 단턱(78b)이 돌출되어 상기 상부 단턱(78a)과 상기 하부 단턱(78b)에 의해 상기 프리 피스톤(76)의 스트로크를 결정할 수 있게 한다. 다시 말해서 상기 상부 단턱(78a)과 상기 하부 단턱(78b)의 위치 또는 크기 등을 변경함에 따라 상기 프리 피스톤(76)의 스트로크를 변경할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 쇽업소버는 상기 상부 단턱(78a)과 상기 하부 단턱(78b)에 의해 상기 프리 피스톤(76)이 이동하는 거리를 조절하여 감쇠력 특성을 조절할 수 있다.

또한, 상기 프리 피스톤(76)에는 상기 상부챔버(74a)와 상기 하부챔버(74b)가 상호 연통하게 하는 2중 유로부(80)가 형성된다. 상기 2중 유로부(80)는 상기 상부챔버(74a)에서 상기 하부챔버(74b)로 유체가 이동하게 하는 제1 유로(81)와 상기 하부챔버(74b)에서 상기 상부챔버(74a)로 유체가 이동하게 하는 제2 유로(82)로 이루어진다. 그리고 상기 프리 피스톤(76)은 밸브부(83)를 포함하여 유체의 흐름에 따라 상기 제1 유로(81) 및 상기 제2 유로(82) 중 어느 하나만을 선택적으로 개통하게 한다. 이러한 상기 밸브부(83)는 상기 프리 피스톤(76)의 상면에 형성되는 상부 밸브(83a)와 상기 프리 피스톤(76)의 저면에 형성되는 하부 밸브(83b)로 이루어진다.

본 발명에 따른 쇽업소버의 작용을 도 2와 도 3을 참고하여 후술한다.

도 2는 본 발명에 따른 쇽업소버의 리바운드 행정시의 작동 상태를 도시한 단면도이다.

도 2와 같이 쇽업소버(50)가 리바운드 행정을 하게 되면, 피스톤 로드(54)가 상승하게 된다. 상기 피스톤 로드(54)가 작은 변위 내에서 상승하게 되면, 감쇠력 제어부(70)의 하우징(72)에 설치된 프리 피스톤(76)이 하강하게 된다.

이때, 상기 프리 피스톤(76)에 의해 하부챔버(74b) 내의 유체는 상기 하우징(72)의 바이패스홀(73)을 통해 컴프레션 챔버(CC)로 배출된다. 그리고 상기 프리 피스톤(76)이 하강함에 따라 체적이 증가된 상부챔버(74a)에는 상기 피스톤 로드(54)의 관통구(55) 및 내부유로(56)를 통해 상기 리바운드 챔버(RC) 내의 유체가 유입된다. 여기에서 상기 바이패스홀(73)은 상기 하우징(72)의 하부 중앙부에 형성될 수 있으며, 다수개로 형성하는 것도 가능하다. 바람직하게는 상기 바이패스홀(73)은 다수개로 이루어져 서로 등간격을 이루도록 배치되며, 더욱 바람직하게는 동일한 원주상에 배치될 수 있다.

이와 같이, 상기 쇽업소버(50)의 프리 피스톤(76)이 가운데에 위치된 상태에서 상기 피스톤 로드(54)가 작은 변위 내에서 상승하면, 상기 쇽업소버(50)는 상기 프리 피스톤(76)이 하부로 이동하는 거리 S₁에 해당하는 체적만큼 감쇠력을 저하시킬 수 있다.

한편, 상기 피스톤 로드(54)가 큰 변위로 상승할 경우, 상기 프리 피스톤(76)이 상기 하부 단턱(78b)에 밀착되고, 상기 피스톤 밸브(60)를 통과하는 유체에 의해 제1 감쇠력이 발생된다. 이때, 상기 하부 밸브(83b)는 상기 제1 유로(81)를 통해 유입되는 유체의 압력에 의해 상기 제1 유로(81)를 개통함과 동시에 상기 상부 밸브(83a)는 상기 제2 유로(82)를 폐쇄하여 상기 상부챔버(74a)에서 상기 하부챔버(74b)로 유체가 이동하게 함에 따라 급격한 감쇠력 변화를 방지함과 함께 상기 제1 감쇠력과는 별도의 제2 감쇠력이 발생하게 한다.

도 3은 본 발명에 따른 쇽업소버의 컴프레션 행정시의 작동 상태를 도시한 단면도.

도 3과 같이 쇽업소버(50)가 컴프레션 행정을 하게 되면, 피스톤 로드(54)가 상승하게 된다. 상기 피스톤 로드(54)가 작은 변위 내에서 상승하게 되면, 상기 프리 피스톤(76)이 상승하게 된다. 이때, 상기 프리 피스톤(76)에 의해 상기 상부챔버(74a) 내의 유체는 상기 피스톤 로드(54)의 내부유로(56) 및 관통구(55)를 통해 리바운드 챔버(RC)로 배출된다. 그리고 상기 프리 피스톤(76)이 상승하여 체적이 증가된 하부챔버(74b)에는 상기 바이패스홀(73)을 통해 상기 컴프레션 챔버(CC)의 유체가 유입된다.

이와 같이, 상기 쇽업소버(50)의 프리 피스톤(76)이 가운데에 위치된 상태에서 상기 피스톤 로드(54)가 작은 변위 내에서 상승하면, 상기 쇽업소버(50)는 상기 프리 피스톤(76)이 상부로 이동하는 거리 S₂에 해당하는 체적만큼 감쇠력을 저하시킬 수 있다.

한편, 상기 피스톤 로드(54)가 큰 변위로 상승할 경우, 상기 프리 피스톤(76)이 상기 상부 단턱(78a)에 밀착되고, 상기 피스톤 밸브(60)를 통과하는 유체에 의해 제3 감쇠력이 발생된다. 이때 상기 상부 밸브(83a)는 상기 제2 유로(82)를 통해 유입되는 유체의 압력에 의해 상기 제2 유로(82)를 개통함과 동시에 상기 하부 밸브(83b)는 상기 제1 유로(81)를 폐쇄하여 상기 하부챔버(74b)에서 상기 상부챔버(74a)로 유체가 이동하게 함에 따라 급격한 감쇠력 변화를 방지함과 함께 상기 제3 감쇠력과는 별도의 제4 감쇠력이 발생하게 한다. 여기서 상기 밸브부(83)는 상술한 상기 밸브부(83)의 구성을 구현할 수 있는 구조라면 어떤 구조라도 적용될 수 있는데, 바람직하게는 일반적으로 사용되는 디스크 밸브 등으로 형성될 수 있다.

상술 한 바와 같이 본 발명에 따른 쇽업소버는 상기 2중 유로부(80)와 상기 밸브부(83)의 구성에 의해 상기 프리 피스톤(76)이 샌드위치 밸브의 구조를 형성하게 할 수 있다. 그리고 샌드위치 밸브의 구조를 형성하는 상기 프리 피스톤(76)은 상기 피스톤 로드(54)의 큰 변위에 의한 쇽업소버의 리바운드 행정시와 컴프레션 행정시에 각 발생하는 급격한 감쇠력 변화를 방지함과 동시에 감쇠력을 구현할 수 있게 함에 따라 자동차의 승차감을 향상시키는 효과를 갖게 한다.

이상과 같이 본 발명에 따른 쇽업소버(50)를 예시된 도면을 참고하여 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 가능하다.

50 : 쇽업소버 52 : 실린더
54 : 피스톤 로드 55 : 관통구
56 : 내부유로 60 : 피스톤 밸브
60a : 컴프레션 유로 60b : 리바운드 유로
61 : 인테이크 밸브 디스크 62 : 리테이너
63 : 인테이크 스프링 64 : 상부 와셔
66 : 밸브 디스크 66a : 슬릿
67 : 리테이너 70 : 감쇠력 제어부
72 : 하우징 73 : 바이패스홀
74 : 중공부 74a : 상부챔버
74b : 하부챔버 76 : 프리 피스톤
78a : 상부 단턱 78b : 하부 단턱
80 : 2중 유로부 81 : 제1 유로
82 : 제2 유로 83 : 밸브부
83a : 상부 밸브 83b : 하부 밸브

Claims (4)

1. 실린더와, 피스톤 로드에 연결되어 상기 실린더를 리바운드 챔버와 컴프레션 챔버로 구획하는 피스톤 밸브를 갖는 쇽업소버에 있어서,
   상기 피스톤 로드의 측면에 형성되는 관통구 및 하부에 형성되는 개방구를 연결하는 내부유로;
   상기 피스톤 로드의 하부에 결합되며, 내부에 중공부가 형성되어 상부는 상기 개방구와 연결되도록 개구되고 하부는 상기 컴프레션 챔버와 연통하는 바이패스홀이 형성된 하우징;
   상기 중공부를 상부챔버와 하부챔버로 구획하며, 상기 상부챔버 또는 상기 하부챔버로 유입되는 유체에 의해 상, 하로 이동 가능하게 설치된 프리 피스톤;
   상기 프리 피스톤에 형성되며, 상기 상부챔버에서 상기 하부챔버로 유체가 이동하게 하는 제1 유로와 상기 하부챔버에서 상기 상부챔버로 유체가 이동하게 하는 제2 유로로 이루어지는 2중 유로부;
   상기 프리 피스톤의 상면과 저면에 각 형성되어, 유체의 흐름에 따라 상기 제1 유로와 상기 제2 유로 중 선택적으로 어느 하나만 개통시키는 밸브부를 포함하여,
   유체가 상기 제1 유로를 통과할 때와 상기 제2 유로를 통과할 때 모두 감쇠력을 구현하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 밸브부는 상기 프리 피스톤의 상면에 형성되는 상부 밸브와 상기 프리 피스톤의 저면에 형성되는 하부 밸브로 이루어지는 것을 특징으로 하는 쇽업소버.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 프리 피스톤은 상기 2중 유로부와 상기 밸브부에 의해 샌드위치 밸브의 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 상부챔버에는 상부 단턱이 돌출되고, 상기 하부챔버에는 하부 단턱이 돌출되어 상기 프리 피스톤의 스트로크를 결정하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버.

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