KR20140041582A - 저잡음 밸브 어셈블리 - Google Patents

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KR20140041582A
KR20140041582A KR1020137034211A KR20137034211A KR20140041582A KR 20140041582 A KR20140041582 A KR 20140041582A KR 1020137034211 A KR1020137034211 A KR 1020137034211A KR 20137034211 A KR20137034211 A KR 20137034211A KR 20140041582 A KR20140041582 A KR 20140041582A
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valve
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valve land
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shock absorber
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KR1020137034211A
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개리 더블유. 그로브스
벤 쉘러
대럴 쥐. 브리즈
다니엘 티. 케일
앤드류 엠. 제이콥슨
존 피. 맥게이
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테네코 오토모티브 오퍼레이팅 컴파니 인코포레이티드
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Abstract

완충기는 밸브 몸체에 의해 정의된 안쪽 밸브 랜드 및 바깥쪽 밸브 랜드를 포함하는 밸브 어셈블리를 포함한다. 안쪽 밸브 랜드는 비-환형 밸브 랜드로서 안쪽 밸브 랜드 및 바깥쪽 밸브 랜드 사이의 방사 방향 치수가 방사 방향 치수의 외주 위치에 따라 변한다. 변하는 방사 방향 치수는 밸브 어셈블리를 위한 진보적인 밸브 개방을 제공한다.

Description

저잡음 밸브 어셈블리{LOW NOISE VALVE ASSEMBLY}
본 발명은 일반적으로 차량에 사용되는 현가장치 시스템(suspension system)과 같은 현가 시스템에서 사용하기 위한 유압식 댐퍼(damper)나 완충기(shock absorber)와 관련된 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 밸브 어셈블리의 개방을 제어하기 위해 밸브 판 상에 편심성 압력 영역을 갖는 밸브 어셈블리에 관련된 것이다.
본 단락은 본 발명과 관련된 배경 정보를 제공할 뿐 선행기술이 되는 것은 아니다.
완충기들은 운전 중에 발생하는 원치 않는 진동을 흡수하기 위한 차량의 현가장치 시스템들과 결합하여 사용된다. 원치 않는 진동을 흡수하기 위해서, 완충기들은 일반적으로 차량의 스프링 상중량 (sprung portion)(차체) 및 스프링 하중량(unsprung portion)(현가장치) 사이에 연결된다. 피스톤은 완충기의 압력관 내에 위치하고 압력관은 차량의 스프링 하중량과 연결된다. 피스톤은 압력관을 통과하여 확장된 피스톤 로드(piston rod)를 통해 차량의 스프링 상중량과 연결된다. 피스톤은 압력관을 유압유(hydraulic fluid)로 채워진 상부 작업 챔버 및 하부 작업 챔버로 나눈다. 완충기가 압축 또는 신장할 때, 피스톤이 밸브 동작을 통해 상부 및 하부 작업 챔버 사이에 흐르는 유압유를 제한할 수 있기 때문에, 완충기는 스프링 하중량으로부터 스프링 상중량으로 전달되었을 진동에 대응하는 감쇠력(damping force)를 만들 수 있다. 이중관 완충기에서, 유체 저장기(fluid reservoir) 또는 저장 챔버(reserve chamber)가 압력관과 저장관(reserve tube) 사이에 정의된다. 하부 작업 챔버와 저장 챔버(reserve chamber) 사이에 위치한 베이스 밸브(base valve)는 차량의 스프링 하중량으로부터 스프링 상중량으로 전달되었을 진동에 대응하는 감쇠력을 만들 수 있다.
상술한 것처럼 이중관 완충기에서, 피스톤 상의 밸브 동작(valving)은 완충기가 감쇠 부하(damping load)를 만들기 위해 신장되었을 때 상부와 하부 작업 챔버 사이에 흐르는 감쇠액(damping fluid)을 제한한다. 베이스 밸브 상의 밸브 동작은 완충기가 감쇠 부하를 만들기 위해 압축되었을 때 하부 작업 챔버와 저장 챔버 사이에 흐르는 감쇠액을 제한한다. 단일관 완충기에서, 피스톤 상의 밸브 동작은 완충기가 감쇠 부하를 만들기 위해 신장되거나 압축되었을 때 상부 작업 챔버와 하부 작업 챔버 사이에 흐르는 감쇠액을 제한한다. 차량이 움직이는 동안, 현가장치 시스템은 상하로 진동하고(압축) 반동(신장)한다. 상하로 진동하는 동안, 완충기는 압축되고 이중관 완충기의 베이스 밸브나 단일관 완충기의 피스톤 밸브를 통해서 감쇠액이 흐른다. 베이스 밸브나 피스톤 상에 위치한 감쇠 밸브는 감쇠액의 흐름을 제어해서 감쇠력을 만든다. 반동하는 동안, 완충기는 신장하고 이중관 완충기와 단일관 완충기 내부의 피스톤을 통해서 감쇠액이 흐른다. 피스톤 상에 위치한 감쇠 밸브는 감쇠액의 흐름을 제어해서 감쇠력을 만든다.
이중관 완충기에서, 피스톤과 베이스 밸브는 대개 복수의 압축 통로와 복수의 팽창 통로를 포함한다. 이중관 완충기에서 상하로 진동하는 동안, 베이스 밸브 상의 감쇠 밸브는 유체의 흐름을 제어하고 감쇠 부하를 만들기 위해서 베이스 밸브내의 압축 통로를 개방한다. 피스톤 상의 유체 밸브는 상부 작업 챔버 내부의 감쇠액을 대체하기 위해서 피스톤 내의 압축 통로를 개방하지만, 이러한 유체 밸브는 전체 감쇠 부하에 기여하지 않거나 단지 부분적으로만 기여한다. 이중관 완충기에서 반동 운동 동안 피스톤 상의 감쇠 밸브는 유체 흐름을 제어하고 감쇠 부하를 생성하기 위해서 피스톤의 팽창 통로들을 폐쇄한다. 베이스 밸브 상의 유체 밸브는 하부 작업 챔버 내부의 감쇠액을 대체하기 위해서 베이스 밸브 내의 압축 통로들을 개방하지만, 이러한 유체 밸브는 전체 감쇠 부하에 기여하지 않거나 단지 부분적으로만 기여한다.
단일관 완충기에서, 피스톤은 대게 복수의 압축 통로와 복수의 팽창 통로를 포함한다. 완충기는 역시 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 것과 같이 유체의 로드 볼륨 흐름(rod volume flow)을 보상하기 위한 수단들을 포함한다. 단일관 완충기에서 상하로 진동하는 움직임 동안, 피스톤 상의 감쇠 밸브는 유체의 흐름을 제어하고 감쇠 부하를 만들기 위해 피스톤 내의 압축 통로들을 개방한다. 피스톤 상의 팽창 감쇠 밸브는 상하로 진동하는 움직임 동안 피스톤의 팽창 통로들을 폐쇄한다. 단일관 완충기에서 반동하는 움직임 동안, 피스톤 상의 팽창 감쇠 밸브는 유체의 흐름을 제어하고 감쇠 부하를 만들기 위해서 팽창 통로들을 개방한다. 피스톤 상의 압축 감쇠 밸브는 반동하는 움직임 동안 피스톤의 압축 통로들을 폐쇄한다.
대부분의 댐퍼에서, 비록 몇몇 밸브들이 감쇠액의 유출을 포함하더라도, 감쇠 밸브들은 정상 폐쇄/개방 밸브로 설계된다. 이러한 폐쇄/개방 디자인 때문에, 압력 진동이 발생할 수 있다. 이 같은 압력 진동은 원치않는 요란을 생성할 수 있는 완충기에 의해 생성되는 고주파수 진동으로 이어진다.
본 섹션은 본 발명에 대한 전반적인 개요를 제공하며, 전체 범위 또는 모든 특징에 대한 포괄적인 개시는 아니다.
완충기를 위한 밸브 어셈블리는 밸브 몸통 상에 형성된 안쪽 밀봉 랜드 및 바깥쪽 밀봉 랜드에 기대어 앉은 밸브 판을 포함한다. 유체 압력은 밀봉 랜드들에서 밸브 판을 떼어내기 위해 안쪽 밀봉 랜드 및 바깥쪽 밀봉 랜드 사이의 영역에서 밸브 판에 대항한다. 안쪽 밀봉 랜드 및 바깥쪽 밀봉 랜드 사이의 거리는 안쪽 밀봉 랜드 및 바깥쪽 밀봉 랜드 사이의 외주 위치와 관련하여 방사상으로 달라진다. 이는 밸브 어셈블리의 초기 개방을 제어한다. 이어서, 유체 압력이 증가함에 따라, 밸브 판의 추가의 외주 영역이 밸브 판의 전체 외주 영역이 개방될 때까지 개방될 것이다.
추가의 응용 분야는 여기에 제공된 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 섹션의 설명 및 특정 실시 예들은 단지 실례를 설명하기 위한 목적일 뿐 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
본 발명에 따르면, 밸브 어셈블리를 위한 진보적인 밸브 개방을 제공할 수 있다.
여기서 설명된 도면들은 모든 가능한 구현이 아닌 오직 선택된 실시 예들을 설명하기 위한 목적이며 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 밸브 디자인을 포함하는 완충기를 가진 차량의 도해이다.
도 2는 본 발명에 따른 밸브 디자인을 포함하는 도 1의 이중관 완충기의 부분 횡단면의 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 완충기에서 피스톤 어셈블리의 부분 횡단면의 확대된 측면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 완충기에서 베이스 밸브 어셈블리의 부분 횡단면의 확대된 측면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 피스톤 어셈블리의 피스톤 몸통의 평면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 베이스 밸브 어셈블리의 밸브 몸통의 평면도이다.
도 7은 도 3에 도시된 피스톤 어셈블리 및 도 4에 도시된 베이스 밸브 어셈블리 모두에 사용된 밸브 판의 평면도이다.
상응하는 참조 번호들은 여러 도면에서 상응하는 부분들을 가리킨다.
실시 예들이 첨부된 도면들을 참조하여 더 상세히 설명될 것이다.
아래의 설명들은 단지 예시적인 것이며 본 발명, 적용, 또는 사용을 제한하기 위한 것이 아니다. 도 1에는 본 발명에 따른 밸브 어셈블리를 각각 포함하는 완충기들을 가진 현가장치 시스템을 결합시킨 차량이 도시되어 있으며 상기 차량은 전체적으로 참조번호 10으로 지정되어 있다. 차량(10)은 후방 현가장치(12), 전방 현가장치(14) 및 차체(16)를 포함한다. 후방 현가장치(12)는 뒷바퀴(18) 한 쌍을 동작과 관련하여 지지하기에 적합한 가로축으로 연장된 후방 차축 어셈블리(미도시)를 포함한다. 상기 후방 차축 어셈블리는 완충기(20) 한 쌍과 스프링(22) 한 쌍을 이용하여 차체(16)에 부착되어 있다. 마찬가지로, 전방 현가장치(14)는 앞바퀴(24) 한 쌍을 동작과 관련하여 지지하기 위하여 가로축으로 연장된 전방 차축 어셈블리(미도시)를 포함한다. 상기 전방 차축 어셈블리는 완충기(26) 한 쌍과 스프링(28) 한 쌍에 의해 차체(16)에 부착되어 있다. 완충기(20) 및 다른 완충기(26)는 차량(10)의 스프링 상중량(예를 들어, 차체(16))에 대하여 스프링 하중량(예를 들어, 전방 현가장치(12) 및 후방 현가장치(14))의 상대적인 움직임을 감쇠시킨다. 차량(10)이 전후방 차축 어셈블리를 구비한 승용차로 묘사되어 있다 하더라도, 완충기(20) 및 다른 완충기(26)는 다른 유형의 차량들이나 독립 전륜 및/또는 독립 후륜 현가장치들을 결합시킨 차량들, 비독립 전륜 및/또는 비독립 후륜 현가장치들을 결합시킨 차량들, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 알려진 다른 현가장치 시스템을 가진 차량들에 대해서도 사용된다. 나아가, 여기에서 사용된 "완충기"라는 용어는 대개 댐퍼들을 가리키기 위한 의미이고, 따라서 맥퍼슨 스트럿(MacPherson struts) 및 이 기술 분야에서 알려진 다른 댐퍼 디자인들을 포함할 것이다.
이제, 도 2를 참조하면, 완충기(20)가 더욱 상세하게 나타나있다. 도 2가 오직 완충기(20)만을 도시하고 있지만, 완충기(26) 또한 아래에서 설명될 완충기(20)의 밸브 어셈블리를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 완충기(26)는 단지 차량(10)의 스프링 상중량(sprung masses) 및 스프링 하중량(unsprung masses)에 연결되는 방법에 있어서 완충기(20)와 차이가 있다. 완충기(20)는 압력관(30), 피스톤 어셈블리(32), 피스톤 로드(34), 저장관(36) 및 베이스 밸브 어셈블리(38)를 포함한다.
압력관(30)은 작업 챔버(42)를 정의한다. 피스톤 어셈블리(32)는 압력관(30) 내부에 미끄러질 수 있게 배치되어 있고, 작업 챔버(42)를 상부 작업 챔버(44)와 하부 작업 챔버(46)로 나눈다. 밀봉체(seal, 48)는 피스톤 어셈블리(32)와 압력관(30) 사이에 배치되어 상부 작업 챔버(44)를 하부 작업 챔버(46)로부터 밀폐시킬 뿐만 아니라 과도한 마찰력을 발생시키지 않으면서 피스톤 어셈블리(32)가 압력관(30)에 대하여 미끄러지는 동작을 가능하게 한다. 피스톤 로드(34)는 피스톤 어셈블리(32)에 부착되어 있고, 상부 작업 챔버(44)를 통과하고 압력관(30)의 상부 끝단을 폐쇄하는 상부 끝단 캡(cap)(50)을 통과하여 연장되어 있다. 밀봉 시스템이 상부 끝단 캡(50), 저장관(36) 및 피스톤 로드(34) 사이의 계면(interface)을 밀봉한다. 피스톤 어셈블리(32) 반대편에 있는 피스톤 로드(34)의 끝단은 차량(10)의 스프링 상중량 부분에 안전하게 체결되어 있다. 피스톤 어셈블리(32) 내부의 밸브 동작은 압력관(30) 내부에서 피스톤 어셈블리(32)가 이동하는 동안 상부 작업 챔버(44) 및 하부 작업 챔버(46) 사이의 유체의 이동을 제어한다. 피스톤 로드(34)는 오직 상부 작업 챔버(44)를 통과해서만 연장되어 있고 하부 작업 챔버(46)에는 연장되지 않기 때문에, 압력관(30)에 대한 피스톤 어셈블리(32)의 이동은 상부 작업 챔버(44)에 배치된 유체량과 하부 작업 챔버(46)에 배치된 유체량의 차이를 야기한다. 상기 배치된 량의 차이는 "로드 볼륨(rod volume)"으로 알려져 있으며 베이스 밸브 어셈블리(38)를 통과하여 흐른다.
저장관(36)은 압력관(30)을 둘러싸서 저장관(36) 및 압력관(30)사이에 위치한 유체 저장 챔버(52)를 정의한다. 저장관(36)의 바닥 끝단은 차량(10)의 스프링 하중량 부분에 연결되기에 적합한 베이스 컵(base cup)(54)에 의해 폐쇄되어 있다. 저장관(36)의 상부 끝단은 상부 끝단 캡(50)에 부착되어 있다. 베이스 밸브 어셈블리(38)는 하부 작업 챔버(46)와 저장 챔버(52) 사이에 배치되어 챔버들(46)(52) 사이의 유체의 흐름을 제어한다. 완충기(20)의 길이가 연장될 때, "로드 볼륨"의 개념 때문에 하부 작업 챔버(46)에 추가적으로 유체가 요구된다. 따라서, 후술하는 것과 같이, 유체는 베이스 밸브 어셈블리(38)를 통하여 저장 챔버(52)에서 하부 작업 챔버(46)로 흐를 것이다. 완충기(20)의 길이가 압축될 때, "로드 볼륨"의 개념 때문에 유체의 잉여분이 하부 작업 챔버(46)로부터 제거되어야 한다. 따라서, 유체는 후술하는 것과 같이, 베이스 밸브 어셈블리(38)를 통해 하부 작업 챔버(46)로부터 저장 챔버(52)로 흐를 것이다.
이제, 도 3을 참조하면, 피스톤 어셈블리(32)는 밸브 몸체(60), 압축 밸브 어셈블리(62) 및 반동 밸브 어셈블리(64)를 포함한다. 압축 밸브 어셈블리(62)는 피스톤 로드(34) 상의 어깨부(shoulder)(66)에 조립되어 있다. 밸브 몸체(60)는 압축 밸브 어셈블리(62)에 조립되어 있고, 반동 밸브 어셈블리(64)는 밸브 몸체(60)에 조립되어 있다. 너트(68)가 이러한 구성요소들을 피스톤 로드(34)에 고정시킨다.
밸브 몸체(60)는 복수의 압축 통로(70)와 복수의 반동 통로(72)를 정의한다. 밀봉체(48)는 피스톤 어셈블리(32)의 미끄러지는 동작이 가능하도록 복수의 환형 홈(groove, 76)과 짝을 이루는 복수의 리브(rib, 74)를 포함한다.
압축 밸브 어셈블리(62)는 지지 와셔(support washer, 78), 밸브 판(valve disc, 80) 및 스페이서 판(spacer disc, 82)을 포함한다. 지지 와셔(78)는 하나의 말단이 어깨부(66)에 접하고 다른 말단이 스페이서 판(82)에 접한다. 스페이서 판(82)은 하나의 말단이 지지 와셔(78)에 접하고 다른 말단이 밸브 판(80)에 접한다. 밸브 판(80)은 하나의 말단이 스페이서 판(82)에 접하고 다른 말단이 밸브 몸체(60)에 접한다. 밸브 판(80)은 밸브 몸체(60)에 접하고 반동 통로(72)를 개방하면서 압축 통로(70)를 폐쇄한다. 압축 행정(compression stroke) 동안, 하부 작업 챔버(46)의 유체에 압력이 가해져 유체 압력으로 하여금 밸브 판(80)에 대하여 대항(반발)하도록 한다. 밸브 판(80)에 대한 유체 압력이 밸브 판(80)의 굽힘 부하(bending load)를 극복할 때, 밸브 판(80)은 압축 통로(70)를 열기 위하여 밸브 몸체(60)로부터 분리되고, 하부 작업 챔버(46)로부터 상부 작업 챔버(44)로 유체가 흐르도록 만든다. 일반적으로, 밸브 판(80)에 작용하는 아주 작은 유체 압력 밸브 판(80)의 편향(deflection)을 야기할 것이고, 압축 밸브 어셈블리(62)는 챔버들(46)(44) 사이에서 체크 밸브(check valve)로 작용하고 감쇠 부하를 생성하지 않거나 단자 부분적으로 감쇠 부하를 생성할 것이다. 압축 행정 동안 완충기(20)의 감쇠 특성들은 "로드 볼륨"의 개념 때문에 하부 작업 챔버(46)에서 저장 챔버(52)로의 유체의 흐름을 수용하는 하는 베이스 밸브 어셈블리(38)에 의하여 전형적으로 제어된다. 반동 행정 동안, 압축 통로(70)는 밸브 판(80)에 의하여 폐쇄된다.
반동 밸브 어셈블리(64)는 스페이서(84), 복수의 밸브 판(86), 리테이너(retainer, 88) 및 스프링(90)을 포함한다. 스페이서(84)는 피스톤 로드(34)에 나사산으로(threadingly) 받쳐지며, 피스톤 몸체(60)와 너트(68) 사이에 배치된다. 스페이서(84)는 밸브 판(80)을 압축하지 않고 너트(68)를 조이면서 밸브 몸체(60)와 압축 밸브 어셈블리(62)를 지탱한다. 스페이서(84)로의 너트의 조임 및 고정을 수월하게 하고, 그에 따라 피스톤 로드(34)로의 너트의 조임 및 고정을 수월하게 하기 위하여, 지지 와셔(78), 스페이서 판(82), 밸브 판(80), 밸브 몸체(60) 및 스페이서(84)는 어깨부(66)와 너트(68) 사이의 계속적인 견고한 연결을 제공한다. 밸브 판들(86)은 스페이서(84)에 미끄러지며 받쳐지고, 압축 통로(70)가 개방되는 동안 반동 통로(72)를 폐쇄하기 위해서 피스톤 몸체(60)에 접한다. 리테이너(88)는 또한 스페이서(84)에 미끄러질 수 있게 받쳐지고, 밸브 판들(86)에 접한다. 스프링(90)은 스페이서(84) 위에 조립되고, 리테이너(88)와 스페이서에 나사산으로 받쳐지는 너트(68) 사이에 배치된다. 스프링(90)은 리테이너(88)를 밸브 판들(86)에 대해 바이어스 시키고(가압하고), 밸브 판들(86)을 피스톤 몸체(60)에 대하여 바이어스 시킨다. 유체의 압력이 밸브 판들(86)에 가해질 때, 밸브 판들(86)은 반동 밸브 어셈블리(64)를 개방하기 위해 외부 가장자리에서 탄력적으로 편향(deflect)될 것이다. 쐐기(shim, 108)가 스프링(90)을 위한 전치부하(preload)를 제어하고 따라서 후술하는 것처럼 발산하는 압력(the blow off pressure)을 제어하기 위하여 너트(68)와 스프링(90) 사이에 배치된다. 따라서, 반동 밸브 어셈블리(64)의 발산 특성(the blow off feature)을 위한 교정(calibration)은 압축 밸브 어셈블리(62)를 위한 교정과 분리된다.
반동 행정 동안, 상부 작업 챔버(44)에 있는 유체에 압력이 가해져 유체로 하여금 밸브 판들(86)에 대하여 반작용하도록 만든다. 밸브 판들(86)에 대해 반작용하는 유체 압력이 밸브 판들(86)의 굽힘 부하를 극복하면, 밸브 판들(86)은 탄력적으로 편향되어 반동 통로(72)를 열고 상부 작업 챔버(44)로부터 하부 작업 챔버(46)로 유체가 흐르도록 한다. 밸브 판들(86)의 강도와 반동 통로들의 크기는 반동 밸브 어셈블리(64)를 위한 감쇠 특성을 결정할 것이다. 상부 작업 챔버(44) 내부의 유체 압력이 예정된 레벨에 도달하면, 상기 유체 압력은 스프링(90)의 바이어스 부하를 극복하여 리테이너(88)와 복수의 밸브 판(86)의 축 이동을 야기할 것이다. 리테이너(88)와 밸브 판들(86)의 축 이동은 반동 통로(72)를 완전히 개방하고 따라서 완충기(20) 그리고/또는 차량(10)에 가해지는 손상을 막는데 필요한 유체 압력의 발산을 만들어내는 상당한 양의 감쇠 유체를 흐르게 한다.
도 4를 참조하면, 베이스 밸브 어셈블리(38)는 밸브 몸체(92), 압축 밸브 어셈블리(94), 및 반동 밸브 어셈블리(96)를 포함한다. 압축 밸브 어셈블리(94)와 반동 밸브 어셈블리(96)는 리벳(98) 또는 볼트와 너트를 이용하여 밸브 몸체(92)에 부착되어 있다. 밸브 몸체(92)는 복수의 압축 통로(102)와 복수의 반동 통로(104)를 정의한다.
압축 밸브 어셈블리(94)는 리벳(98)에 의해 밸브 몸체(92)에 대해 바이어스 된(가압된) 복수의 밸브 판들(106)을 포함한다. 압축 행정 동안, 하부 작업 챔버(46) 내의 유체에 압력이 가해지고 압축 통로들(102) 내부의 유체 압력은 반동 밸브 어셈블리(64)와 관련하여 상술한 방식과 비슷한 방식으로 밸브 판들(106)을 편향시켜 압축 밸브 어셈블리(94)를 개방할 것이다. 압축 밸브 어셈블리(62)는 하부 작업 챔버(46)로부터 상부 작업 챔버(44)로 유체가 흐르게 하고, 오직 "로드 볼륨"만이 압축 밸브 어셈블리(94)를 통해서 흐른다. 완충기(20)의 감쇠 특성은 베이스 밸브 어셈블리(38)의 압축 밸브 어셈블리(94)의 디자인에 의해서 결정된다.
반동 밸브 어셈블리(96)는 지지 와셔(78), 밸브 판(80) 및 스페이서 판(82)을 포함한다. 밸브 판(80)은 밸브 몸체(92)에 접하고 반동 통로들(104)을 폐쇄한다. 스페이서 판(82)은 밸브 판(80) 및 지지 와셔(78) 사이에 직접적으로 배치되고, 지지 와셔(78)는 스페이서 판(82) 및 리벳(98) 사이에 직접적으로 배치된다. 반동 행정 동안, 하부 작업 챔버(46)의 유체는 압력이 감소하고 이로 인해 저장 챔버(52) 내의 유체 압력이 밸브 판(80)에 대하여 반작용하도록 만든다. 밸브 판(80)에 대한 유체 압력이 밸브 판(80)의 굽힘 부하를 극복하면, 밸브 판(80)은 밸브 몸체(92)로부터 분리되어 반동 통로(104)를 개방하고 저장 챔버(52)로부터 하부 작업 챔버(46)로 유체가 흐르게 한다. 일반적으로, 밸브 판(80)에 작용하는 아주 작은 유체 압력 밸브 판(80)의 편향을 야기할 것이고, 압축 밸브 어셈블리(94)는 저장 챔버(52) 및 하부 작업 챔버(46) 사이에서 체크 밸브(check valve)로 작용하고 감쇠 부하를 생성하지 않거나 단자 부분적으로 감쇠 부하를 생성할 것이다. 반동 행정의 감쇠 특성은 전술한 바와 같이 반동 밸브 어셈블리(64)에 의해 제어된다.
반동 밸브 어셈블리(64)가 스페이서(84), 복수의 밸브 판(86), 리테이너(88) 및 스프링(90)을 구비하는 것으로 설명되었지만, 반동 밸브 어셈블리(64)를 압축 밸브 어셈블리(62)로 대체하는 것도 본 발명의 범위에 속한다. 압축 밸브 어셈블리(62)는 또한 반동 밸브 어셈블리(64)를 대체하는데 사용되고, 밸브 판(80)은 완충기(20)의 감쇠 특성이 신장 운동 동안 유지되도록 디자인될 것이다.
비록 압축 밸브 어셈블리(94)가 복수의 밸브 판(106)을 구비하는 것으로 설명되었지만, 압축 밸브 어셈블리(94)를 반동 밸브 어셈블리(96)로 대체하는 것도 본 발명의 범위에 속한다. 반동 밸브 어셈블리(96)는 또한 압축 밸브 어셈블리(94)를 대체하는 데 사용되고, 밸브 판(80)은 상하 운동 동안 완충기(20)의 감쇠 특성이 유지되도록 디자인될 수 있다.
이제, 도 3, 도 5 및 도 7을 참조하면, 압축 밸브 어셈블리(62)의 구성요소들이 더 상세히 도시된다. 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 밸브 몸체(60)는 바깥쪽 밸브 랜드(land)(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112)를 포함한다. 바깥쪽 밸브 랜드(110)는 그 중심이 환형 밸브 몸체(60)의 중심에 위치하는 환형 랜드로 도시되어 있다. 안쪽 밸브 랜드(112)는 네 구역 A-B, B-C, C-D 및 D-A을 갖는 비-환형 랜드로 도시되어 있다. 구역 A-B는 그 중심이 밸브 몸체(60)의 중심에 위치하는 환형 구역이다. 구역 C-D는 도 5에서 밸브 몸체(60)중심점에서 좌측으로 떨어진 위치에 그 중심이 위치한 환형 구역이다. 구역 B-C 및 구역 D-A는 구역 A-B 및 구역 C-D 사이의 전이 구역이다. 구역 B-C 및 구역 D-A는 안쪽 밸브 랜드(112)의 선형 부분일 수 있고, 안쪽 밸브 랜드(112)의 곡선 부분일 수 있고 또는 압축 밸브 어셈블리(62)에 요구되는 성능을 발생하기에 필요한 임의의 적절한 형태일 수 있다. 밸브 판(80)은 바깥쪽 및 안쪽 밸브 랜드(110)(112)의 상면 전체에 체결된다.
도 5에 도시된 것 같이, 바깥쪽 밸브 랜드(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112) 사이의 영역은 밸브 몸체(60)의 방사 방향에서 폭 치수를 가지며, 폭 치수의 외주 위치(circumferential position)에 따라 변한다.
유체 압력이 밸브 판(80)에 대해 작용할 때(이는 바깥쪽 밸브 랜드(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112) 사이의 영역을 폐쇄하고), 바깥쪽 밸브 랜드(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112) 사이의 영역 중에서 가장 긴 폭 치수를 갖는 부분은, 유체 압력에 큰 영역의 밸브 판(80)이 노출되기 때문에, 밸브 판(80)에 대해서 더 큰 힘을 가하게 된다. 따라서, 바깥쪽 밸브 랜드(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112) 사이의 영역 중에서 가장 큰 폭 방향에 위치한 밸브 판(80)의 이 부분이 먼저 개방되고 이어서 폭 치수와 직접 비례하여 밸브 판(80)의 다른 부분들이 개방될 것이다. 압축 밸브 어셈블리(62)의 개방을 정의하는 곡선은 바깥쪽 밸브 랜드(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112) 의 형태에 의해 특정될 수 있다.
도 5에 도시된 것 같이, 복수의 압축 통로(70)는 바깥쪽 밸브 랜드(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112) 사이의 영역의 일 부분에만 배치되는데, 이 부분은 바깥쪽 밸브 랜드(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112) 사이의 폭 치수가 바깥쪽 밸브 랜드(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112) 사이의 최소 폭 치수보다 큰 곳인 외주 위치에 대응한다. 압축 통로들(70)의 이 같은 위치는 유체 흐름 및 유체 압력이 직접적으로 밸브 판(80) 상의 큰 폭 치수 부분들로 향하도록 하고 가장 큰 폭 치수의 밸브 판(80)의 이 부분이 먼저 개방되도록 한다.
도 4, 도 6 및 도 7을 참조하면, 반동 밸브 어셈블리(96)의 구성요소들이 더 상세히 도시된다. 도 4 및 도 6에 도시된 것 같이, 밸브 몸체(92)는 바깥쪽 밸브 랜드(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112)를 포함한다. 바깥쪽 밸브 랜드(110)는 그 중심이 환형 밸브 몸체(92)의 중심에 위치하는 환형 랜드로 도시되어 있다. 안쪽 밸브 랜드(112)는 네 구역 A-B, B-C, C-D 및 D-A을 갖는 비-환형 랜드로 도시되어 있다. 구역 A-B는 그 중심이 밸브 몸체(92)의 중심에 위치하는 환형 구역이다. 구역 C-D는 도 6에서 밸브 몸체(92)중심점에서 좌측으로 떨어진 위치에 그 중심이 위치한 환형 구역이다. 구역 B-C 및 구역 D-A는 구역 A-B 및 구역 C-D 사이의 전이 구역이다. 구역 B-C 및 구역 D-A는 안쪽 밸브 랜드(112)의 선형 부분일 수 있고, 안쪽 밸브 랜드(112)의 곡선 부분일 수 있고 또는 압축 밸브 어셈블리(62)에 요구되는 성능을 발생하기에 필요한 임의의 적절한 형태일 수 있다. 밸브 판(80)은 바깥쪽 및 안쪽 밸브 랜드(110)(112)의 상면 전체에 체결된다.
도 6에 도시된 것 같이, 바깥쪽 밸브 랜드(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112) 사이의 영역은 밸브 몸체(92)의 방사 방향에서 폭 치수를 가지며, 폭 치수의 외주 위치에 따라 변한다.
유체 압력이 밸브 판(80)에 대해 작용할 때(이는 바깥쪽 밸브 랜드(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112) 사이의 영역을 폐쇄하고), 바깥쪽 밸브 랜드(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112) 사이의 영역 중에서 가장 긴 폭 치수를 갖는 부분은, 유체 압력에 큰 영역의 밸브 판(80)이 노출되기 때문에, 밸브 판(80)에 대해서 더 큰 힘을 가하게 된다. 따라서, 밸브 판(80) 중에서 바깥쪽 밸브 랜드(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112) 사이의 영역 중 가장 큰 폭 방향에 위치한 밸브 판(80)의 부분이 먼저 개방되고 이어서 폭 치수와 직접 비례하여 밸브 판(80)의 다른 부분들이 개방될 것이다. 압축 밸브 어셈블리(62)의 개방을 정의하는 곡선은 바깥쪽 밸브 랜드(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112) 의 형태에 의해 특정될 수 있다.
도 6에 도시된 것 같이, 복수의 반동 통로(104)는 바깥쪽 밸브 랜드(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112) 사이의 영역의 일 부분에만 배치되는데, 이 부분은 바깥쪽 밸브 랜드(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112) 사이의 폭 치수가 바깥쪽 밸브 랜드(110) 및 안쪽 밸브 랜드(112) 사이의 최소 폭 치수보다 큰 곳인 외주 위치에 대응한다. 반동 통로들(104)의 이 같은 위치는 유체 흐름 및 유체 압력이 직접적으로 밸브 판(80) 상의 큰 폭 치수 부분들로 향하도록 하고 가장 큰 폭 치수의 밸브 판(80)의 이 부분이 먼저 개방되도록 한다.
비록 압축 밸브 어셈블리(62) 및 반동 밸브 어셈블리(96)가 압착된(clamped) 밸브 판 디자인으로 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 알려진 완충기를 위한 다른 임의의 다른 밸브 디자인을 사용하는 것도 본 발명의 범위에 속한다. 예를 들어 여기에 한정되지 않으며 코일 스프링, 플랜지 스프링 또는 다른 바이어스 부재들 같은 바이어스 부재에 의해서 밸브 판이 피스톤 몸체 또는 밸브 몸체에 대항해서 바이어스(가압) 되는 디자인들도 가능하다.
상술한 실시 예들은 설명과 묘사의 목적으로 사용되었다. 빠짐없이 설명하거나 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 특정 실시 예의 개별적인 구성요소들 또는 특징들은 일반적으로 그러한 특정 실시 예에 제한되는 것은 아니며, 비록 구체적으로 도시되거나 설명되었을지라도 적절한 곳에 교체 가능하고 선택된 실시 예에 사용될 수 있다. 마찬가지로 많은 방법으로 다양하게 변화될 수 있다. 그러한 변화는 본 발명으로부터 벗어난 것으로 간주되지 않으며, 그러한 모든 수정은 본 발명의 범위 내에 포함된다.

Claims (16)

  1. 유체 챔버를 정의하는 압력관;
    상기 압력관 내에 배치되고 상기 유체 챔버를 상부 작업 쳄버 및 하부 작업 챔버로 나누는 피스톤 어셈블리; 그리고,
    상기 피스톤 어셈블리에 체결되고 제1 밸브 몸체 및 상기 제1 밸브 몸체에 체결된 제1 밸브 판을 포함하는 제1 밸브 어셈블리를 포함하며,
    상기 제1 밸브 몸체는 제1 바깥쪽 밸브 랜드 및 비-환형의 제1 안쪽 밸브 랜드를 정의하고, 상기 제1 밸브 판은 상기 제1 바깥쪽 밸브 랜드 및 상기 제1 안쪽 밸브 랜드에 체결되는 완충기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 바깥쪽 밸브 랜드는 환형 밸브 랜드인 완충기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 안쪽 밸브 랜드는 제1 환형 부분을 포함하는 완충기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 안쪽 밸브 랜드는 제2 환형 부분을 포함하는 완충기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 안쪽 밸브 랜드는 상기 제1 환형 부분과 상기 제2 환형 부분 사이에 전이 부분을 포함하는 완충기.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 안쪽 밸브 랜드는 상기 제1 환형 부분 및 상기 제2 환형 부분 사이에 제1 전이 부분 및 제2 전이 부분을 포함하는 완충기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 안쪽 밸브 랜드 및 상기 제1 바깥쪽 밸브 랜드 사이의 방사 방향 치수는 상기 방사 방향 치수의 외주 위치에 따라 변하는 완충기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 밸브 몸체에 의해 정의된 복수의 통로가 상기 제1 안쪽 밸브 랜드 및 상기 제1 바깥쪽 밸브 랜드 사이의 외주 위치에 있고 상기 외주 위치에서 상기 방사 방향 치수는 상기 제1 안쪽 밸브 랜드 및 상기 제1 바깥쪽 밸브 랜드 사이의 최소 방사 방향 치수보다 큰 완충기.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력관을 둘러싸서 상기 압력관과의 사이에 저장 챔버를 정의하는 저장관; 그리고
    상기 제1 밸브 어셈블리에 체결되고 제2 밸브 몸체 및 상기 제2 밸브 몸체에 에 체결된 제2 밸브 판을 포함하는 제2 밸브 어셈블리를 더 포함하고,
    상기 제2 밸브 몸체는 제2 바깥쪽 밸브 랜드 및 비-환형의 제2 안쪽 밸브 랜드를 정의하고, 상기 제2 밸브 판은 상기 제2 안쪽 밸브 랜드 및 상기 제2 바깥쪽 밸브 랜드에 체결되는 완충기.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 바깥쪽 밸브 랜드는 환형 밸브 랜드인 완충기.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 안쪽 밸브 랜드는 제1 환형 부분을 포함하는 완충기.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제2 안쪽 밸브 랜드는 제2 환형 부분을 포함하는 완충기.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 안쪽 밸브 랜드는 상기 제1 환형 부분 및 상기 제2 환형 부분 사이에 전이 부분을 포함하는 완충기.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 제2 안쪽 밸브 랜드는 제1 전이 부분 및 제2 전이 부분을 상기 제1 환형 부분 및 상기 제2 환형 부분 사이에 포함하는 완충기.
  15. 청구항 9에 있어서,
    상기 제2 안쪽 밸브 랜드 및 상기 제2 바깥쪽 밸브 랜드 사이의 방사 방향 치수는 상기 방사 방향 치수의 외주 위치에 따라 변하는 완충기.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 제2 밸브 몸체에 의해 정의된 복수의 통로가 상기 제2 안쪽 밸브 랜드 및 상기 제2 바깥쪽 밸브 랜드 사이의 외주 위치에 있고 상기 외주 위치에서 상기 방사 방향 치수는 상기 제2 안쪽 밸브 랜드 및 상기 제2 바깥쪽 밸브 랜드 사이의 최소 방사 방향 치수보다 큰 완충기.
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