KR20200022821A - 자동차용 쇼크 업소버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 쇼크 업소버에 관한 것으로, 특히 피스톤 로드에 형성되는 자성체와 실린더에 형성되는 감지부로 이루어지는 변위측정수단을 일체로 구비하여 자동차의 운행시 상, 하 거동에 따른 감쇠력 제어를 쉽게 이루도록 하여 주행 안정성과 승차감을 향상하는 자동차용 쇼크 업소버에 관한 것이다. 구성은 자동차용 쇼크 업소버(shock absober)에 있어서, 피스톤 로드에 일체로 형성되는 자성체와, 실린더에 일체를 이루도록 형성되는 감지부로 이루어지는 변위측정수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 쇼크 업소버{Shock absorbers for automobiles}

본 발명은 자동차용 쇼크 업소버에 관한 것으로, 특히 피스톤 로드에 형성되는 자성체와 실린더에 형성되는 감지부로 이루어지는 변위측정수단을 일체로 구비하여 자동차의 운행시 상, 하 거동에 따른 감쇠력 제어를 쉽게 이루도록 하여 주행 안정성과 승차감을 향상하는 자동차용 쇼크 업소버에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 프레임과 차축 사이에는 주행 중 발생되는 노면 충격과 진동을 흡수하여 승차감을 향상시키는 현가장치(suspension system)의 하나인 쇼크 업소버(shock absorber)가 형성된다.

이러한 쇼크 업소버는 코일 스프링과 판스프링 등의 작용 때 뛰어난 감쇠 작용으로 피로를 줄이고, 상하로 발생되는 작은 진동을 흡수하여 주행 안정성을 높이고 승차감을 크게 향상시켜 주며, 현가장치와 차체 사이에 설치된다.

그리고 차륜과 차체의 진동은 서로 각기 주파수가 다른데, 가장 좋은 완충기(damper)라면 양쪽 진동에 모두 완충 역할을 해야 한다.

한편, 이와 같은 쇼크 업소버의 이동변위 측정을 위해서는 한 예로써, 고정단인 쇼크 업소버 상단에 와이어 고정용 브래킷을 설치하고 유동부인 쇼크 업소버 외통에 이동 변위 측정을 위한 변위센서 고정용 브래킷을 설치하여 변위센서를 장착함으로써, 쇼크 업소버 상, 하 거동(동작)시 와이어의 길이에 따라 변위 값을 출력토록 하고 있다.

또 다른 예로서는 실린더의 밑면 또는 내부로는 피스톤 로드의 변위(이동거리, 움직임)를 감지하기 위한 자기저항센서(Magneto Resistance Sensor)가 형성되고, 상기 피스톤 로드의 외주 면에는 현가장치의 감쇠력 제어에 필요한 요철 패턴이 형성되며, 상기 실린더의 내부에는 예컨대, 자기유변유체(Magneto rheological Fluid)와 질소가스(NG)가 충진 되어 이 유체의 자기적 성질을 이용하여 유체의 유동저항을 조절하고 있다.

그러나 종래의 자동차용 쇼크 업소버는 고㎐의 거동 발생시 와이어 상,하 변동(fluctuation)에 따른 측정 정확도가 떨어지고, 측정범위가 좁고, 측정범위를 높이는 경우 센서 사이즈 증가로 인한 설치 공간 확보가 어려우며, 반복적인 사용으로 내구성이 저하되며, 쇼크 업소버 내의 밸브 등을 제어할 수 있는 메커니즘을 구성하기 어려운 등의 문제점이 있었다.

또, 감쇠력 제어에 필요한 자기저항센서(Magneto Resistance Sensor)가 실린더의 내부(밑면)에 형성되고, 요철 패턴이 지름이 작은 피스톤 로드에 형성되어 있기때문에 자기저항센서의 비접촉 표면적이 작고 평평하지 않아 감쇠력 제어에 필요한 신호를 제대로 송,수신하지 못하는 경우가 발생하여 신호의 정확도가 저하되고 감쇠력 제어가 원활하지 않은 문제점이 있었다.

특허 제10-1253361호

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 외부 조건에 상관 없이 변위 측정이 가능하고, 내구성을 강화할 수 있으며, 측정된 변위 값을 이용하여 피스톤 밸브로 유체의 유량을 제어함으로써, 감쇠력을 조절토록 하는 자동차용 쇼크 업소버를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 자동차용 쇼크 업소버(shock absober)에 있어서, 피스톤 로드에 일체로 형성되는 자성체와, 실린더에 일체를 이루도록 형성되는 감지부로 이루어지는 변위측정수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 자성체는 자기를 띠는 물질로서 영구자석으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 자성체는 피스톤 로드의 상부 또는 중간 부분에 코어(core) 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 피스톤 로드의 선단에는 유체의 통로를 여닫는 데 사용하는 피스톤 밸브가 형성되고, 상기 피스톤 밸브는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 감지부는, 한쪽에 전류를 통하면 다른 쪽에 유도전류(誘導電流)가 생길 경우에 전류를 통한 쪽 코일인 1차코일(primary coil)과, 상기 1차코일에 대하여 자계를 검출하는 코일인 2차 코일(secondary coil)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 감지부는 실린더의 상단으로 형성되는 스크라이커 캡 내에 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 변위측정수단의 일 측에는 전원공급 및 신호처리를 위해 제어부가 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 감지부의 1차코일과 2차 코일은 병렬 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은 쇼크 업소버를 구비하는 자동차를 더 제공한다.

이상에서와 같은 본 발명은 별도의 센서 설치 없이 자동차의 상, 하 거동을 바로 측정하여 감쇠력 조절이 가능하도록 함으로써 안정적인 주행과 승차감 향상을 이룰 수 있는 효과가 있다.

또, 본 발명은 비접촉 타입으로 자동차의 상, 하 거동을 센싱함으로써 외력으로부터 독립되어 내구성 및 측정 정확도와 신뢰도를 보장하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동차용 쇼크 업소버를 나타낸 분해사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동차용 쇼크 업소버의 피스톤 로드가 실린더 내로 압축된 사용 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 자동차용 쇼크 업소버의 피스톤 로드가 인장된 사용 상태를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.

여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 자동차용 쇼크 업소버(100)는 변위측정수단(110)과 제어부(120)를 포함하여 이루어진다.

상기 변위측정수단(110)은 자기를 띠는 물질인 자성체(Magnetic substance)(111)와, 자기장의 이동을 감지하는 감지부(112)로 구성된다.

여기서, 상기 자성체(111)는 자기를 띠는 물질로서 자석이나 영구자석 등으로 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 자성체(111)는 쇼크 업소버(100)를 구성하는 피스톤 로드(130)에 일체로 형성된다.

예컨대, 상기 자성체(111)는 피스톤 로드(130)의 상부 또는 중간 부분에 코어(core) 형태로 형성된다.

또, 상기 피스톤 로드(130)의 선단에는 유체의 통로를 여닫는 데 사용하는 피스톤 밸브(131)가 형성된다.

여기서, 상기 피스톤 밸브(131)는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)로 형성된다.

따라서, 상기 피스톤 밸브(131)는 자동차의 상,하 거동시 자동차의 동작을 제어하는 컴퓨터(미도시)로부터 제어 신호를 받아 작동하여 추후 설명할 유체의 유량을 제어함으로써 쇼크 업소버(100)의 감쇠력을 조절토록 한다.

또, 상기 피스톤 로드(130)는 일단이 차체(미도시)에 연결되고 타 일단 부분은 실린더(140)의 내부로 결합 되어 자동차의 상,하 거동에 따라 상, 하로 유동(압축, 인장)하면서 차체에 가해지는 외부 충격을 흡수하는 역할을 한다.

상기 감지부(112)는, 한쪽에 전류를 통하면 다른 쪽에 유도전류(誘導電流)가 생길 경우에 전류를 통한 쪽 코일인 1차코일(primary coil)(112a)과, 상기 1차코일(112a)에 대하여 자계를 검출하는 코일인 2차 코일(secondary coil)(112b)로 이루어진다.

여기서, 상기 1차코일(112a)과 2차 코일(112b)은 서로 전자기적으로 결합되어 있어 한쪽에 전류를 통하면 다른 쪽에 유도전류(誘導電流)가 발생하게 된다.

즉, 상기 1차코일(112a)은 자기장을 발생시키고, 2차 코일(112b)은 발생된 자기장을 측정하게 된다.

또, 상기 감지부(112)는 1차코일(112a)과 2차 코일(112b)이 동심원 형태 또는 병렬 형태로 형성된다.

더 바람직하게는 상기 감지부(112)는 자성체(111)의 위치변화를 효율적으로 감지하기 위해 1차코일(112a)과 2차 코일(112b)이 병렬 형태로 형성된다.

예컨대, 중앙에는 1차 코일(112a)이 형성되고 상기 1차 코일(112a)을 기준으로 상,하 또는 좌, 우에 2차코일(112b)이 병렬 형태로 형성된다.

그리고 상기 감지부(112)는 쇼크 업소버(100)를 구성하는 실린더(140)에 일체를 이루도록 형성된다.

즉, 상기 감지부(112)는 실린더(140)의 상단으로 형성되는 스트라이커 캡(141) 내에 형성되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 피스톤 로드(130)의 상, 하 동작시 자성체(111)의 위치에 따라 변화하는 자기장과 전압 변화를 정확하고 쉽게 감지할 수 있다.

좀 더 구체적으로는 자동차의 상,하 거동이 발생하게 되면 쇼크 업소버(100)의 피스톤 로드(130)가 실린더(140)의 길이 방향을 따라 상, 하로 이동하게 된다.

이때, 상기 피스톤 로드(130)에 일체로 형성된 자성체(111)가 감지부(112)를 통과하게 되고, 감지부(112)의 1차코일(112a)이 형성하고 있는 자기장이 자성체(111)의 위치에 따라 변화하게 되며, 이를 2차코일(112b)이 감지하여 전압 변화를 출력하게 된다.

여기서, 출력되는 전압은 상기 자성체(111)가 1차코일(112a) 중앙에 있을 때 “0”이 출력되고 상방향으로 인장시 “-”출력전압으로 되며, 하방향으로 압축시 “+”출력전압으로 된다.

그러나, 반대로 상방향으로 인장시 “+”출력전압으로 하고, 하방향으로 압축시 “-”출력전압으로 설정할 수도 있다.

이와 같이 출력되는 전압의 변화를 통해 피스톤 로드(130)와 일체로 유동하는 자성체(111)의 위치를 측정하게 되므로 이는 쇼크 업소버(100)의 압축 변위와 인장 변위가 된다.

그리고, 측정된 변위 값은 제어부(120) 내에서 가속도 값으로 환산되고 쇼크 업소버(100) 범프와 리바운드 속도변화를 계산할 수 있게 되며, 이 가속도 값에 따라 솔레노이드 밸브(solenoid valve)로 이루어지는 피스톤 밸브(131)의 공급전원을 조절하여 실린더(140) 내부 유체의 유량을 제어하여 쇼크 업소버(100)의 감쇠력을 조절한다.

또한, 상기 실린더(140)는 일단이 차체 구조물(미도시)에 연결되고 내부에는 필요에 따라 스프링 기능을 하기 위한 유체가 충전(구비)되어 자동차의 상,하 거동에 따라 피스톤 로드(130)의 상, 하로 유동(압축, 인장)을 지지하여 차체에 가해지는 외부 충격을 흡수하도록 한다.

상기 제어부(120)는 변위측정수단(110)의 일 측과 전원공급 및 신호처리를 위해 연결된다.

즉, 상기 실린더(140)의 스트라이커 캡(141) 내에는 감지부(112)의 출력신호를 처리하는 신호처리부가 설치되고, 외 측으로는 전원공급과 신호처리를 위한 전기적 라인이 형성된다.

또, 상기 변위측정수단(110)은 제어부(120) 또는 ECU(electronic control unit : 자동차의 엔진, 자동변속기, ABS 따위의 상태를 컴퓨터로 제어하는 전자제어 장치.)(미도시)와 전기적으로 연결되어 동작하는 것으로서, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

또, 본 발명은 상기 쇼크 업소버(100)를 장착한 자동차(미도시)를 더 제공한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 쇼크 업소버가 장착된 자동차의 운행시 상,하 거동이 발생하게 되면 피스톤 로드(130)와 실린더(140)에 외력이 인가된다.

예컨대, 자동차의 운행시 차체가 아래로 하강 거동하는 경우 이에 연동하여 상기 쇼크 업소버(100)의 피스톤 로드(130)가 외력을 흡수하도록 실린더(140)의 내부로 압축되면서 피스톤 밸브(131)는 실린더(140) 내부에 충전된 유체를 가압하게 된다.

반대로 자동차의 운행시 차체가 위로 승강 거동하는 경우 이에 연동하여 상기 쇼크 업소버(100)의 피스톤 로드(130)가 외력을 흡수하도록 실린더(140)의 내부에 충전되는 유체에 의해 바깥쪽으로 인장된다.

이때, 상기 피스톤 로드(130)에 일체로 형성된 자성체(111)가 실린더(140)에 형성된 감지부(112)를 통과하게 되고, 감지부(112)의 1차코일(112a)이 형성하고 있는 자기장이 자성체(111)의 위치에 따라 변화하게 되며, 이를 2차코일(112b)이 감지하여 전압 변화를 출력하게 된다.

그리고, 측정된 변위 값은 제어부(120) 내에서 가속도 값으로 환산되고 쇼크 업소버(100) 범프와 리바운드 속도변화를 계산하여 이 가속도 값에 따라 솔레노이드 밸브(solenoid valve)로 이루어지는 피스톤 밸브(131)의 공급전원을 조절하여 실린더(140) 내부 유체의 유량을 제어하여 쇼크 업소버(100)의 감쇠력을 조절한다.

즉, 상기 변위측정수단(110)에 의해 감지한 피스톤 로드(130)의 정확한 상, 하 유동거리를 피드백하여 감쇠력을 보다 정확하게 제어할 수 있다.

따라서 본 발명은 이와 같은 동작을 지속적으로 반복함으로써 쇼크 업소버 자체가 비접촉 센서 역할을 하여 되므로 외력으로부터 독립되어 내구성과 측정 정확도를 향상할 수 있다.

뿐만 아니라, 측정과 동시에 변위와 가속도 환산을 통해 피스톤 밸브를 제어토록 함으로써, 환경 변화에 따라 감쇠력 조절을 원활하게 이루어 안정적인 주행을 이룰 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

100 : 쇼크 업소버 110 : 변위측정수단
111 : 자성체 112 : 감지부
112a : 1차코일 112b : 2차코일
120 : 제어부 130 : 피스톤 로드
131 : 피스톤 밸브 140 : 실린더
141 : 스트라이커 캡

Claims (9)

1. 자동차용 쇼크 업소버(shock absober)에 있어서,
   피스톤 로드에 일체로 형성되는 자성체와, 실린더에 일체를 이루도록 형성되는 감지부로 이루어지는 변위측정수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 쇼크 업소버.
2. 제1항에 있어서,
   상기 자성체는 자기를 띠는 물질로서 영구자석으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 쇼크 업소버.
3. 제1항에 있어서,
   상기 자성체는 피스톤 로드의 상부 또는 중간 부분에 코어(core) 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 쇼크 업소버.
4. 제1항에 있어서,
   상기 피스톤 로드의 선단에는 유체의 통로를 여닫는 데 사용하는 피스톤 밸브가 형성되고, 상기 피스톤 밸브는 솔레노이드 밸브(solenoid valve)로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 쇼크 업소버.
5. 제1항에 있어서,
   상기 감지부는, 한쪽에 전류를 통하면 다른 쪽에 유도전류(誘導電流)가 생길 경우에 전류를 통한 쪽 코일인 1차코일(primary coil)과, 상기 1차코일에 대하여 자계를 검출하는 코일인 2차 코일(secondary coil)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 쇼크 업소버.
6. 제1항에 있어서,
   상기 감지부는 실린더의 상단으로 형성되는 스트라이커 캡 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 쇼크 업소버.
7. 제1항에 있어서,
   상기 변위측정수단의 일 측에는 전원공급 및 신호처리를 위해 제어부가 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차용 쇼크 업소버.
8. 제5항에 있어서,
   상기 감지부의 1차코일과 2차 코일은 병렬 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 쇼크 업소버.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 쇼크 업소버를 구비하는 자동차.
   

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