KR20200110513A - 밸브장치의 디스크부 및 이를 갖는 쇽업쇼버 - Google Patents

Abstract

밸브장치의 디스크부가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 밸브 몸체의 유로를 따라 흐르는 작동유체의 감쇠력을 조절하는 밸브장치의 디스크부는 복수개의 디스크가 적층된 다판 디스크를 포함하고, 다판 디스크의 외주에는 다판 디스크의 원주방향을 따라 적어도 하나 이상의 슬릿이 형성되되, 적어도 하나 이상의 슬릿은 다판 디스크의 상부에서 하부로 갈수록 점진적으로 절개된 길이가 줄어들도록 구성된다.

Description

밸브장치의 디스크부 및 이를 갖는 쇽업쇼버{VALVE DISK AND ABSORBER HAVING THE SAME}

본 발명은 쇽업쇼버의 디스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 작동유체에 감쇠력을 발생하는 밸브장치의 디스크 구조에 관한 것이다.

일반적으로 쇽업쇼버는 차체 중량을 지지함과 동시에 노면으로부터 차체로 전해지는 진동을 억제, 감쇄하는 역할을 하는 것으로서 자동차 현가시스템의 주요 구성요소를 이룬다.

이러한 쇽업쇼버는 노면불규칙 등에 의한 차륜의 상하 방향 진동에너지를 흡수하여 완화함으로써, 진동이 차체에 직접 전달되는 것을 방지한다. 위와 같은 쇽업쇼버는 실린더와 실린더 내에 슬라이드 가능하게 수용되는 피스톤 로드를 포함하며, 실린더는 현가 암 등을 통해 차륜 측에 연결되고 피스톤 로드는 차체 측에 연결되며, 피스톤 로드의 하단에는 피스톤이 연결된다.

이에 따라, 쇽업소버는 차량이 불규칙한 노면을 주행할 때 연속적으로 압축행정(Compression stroke)과 인장행정(Rebound stroke)을 반복적으로 하면서 노면에서 차체로 전해지는 진동을 억제 감쇄하는 기능을 수행할 수 있다. 여기서, 피스톤은 실린더의 내측을 압축실과 인장실로 구획하여 쇽업소버의 신장 및 수축에 따라 작동 유체의 흐름을 선택적으로 허용하는 유로들과 그 유로들의 유량을 제어한다. 피스톤은 디스크의 가압력에 의해 일방향으로 유체가 이동되도록 하되, 쇽업소버의 신장 또는 수축에 따른 챔버 간 압력 차이에 의해 디스크가 유로에 대해 열리거나 닫히게 되어 있다. 이러한 디스크는 저속에서 디스크 s의 슬릿을 통해 감쇠력이 발생하며, 중고속으로 넘어가며 유량이 많아지면 디스크 전체가 젖혀져 감쇠력이 발생한다. 이는 저속에서 중고속으로 변화할 때 비선형의 감쇠력 특성이 나타나게 되어 승차감을 만족시킬 수 없는 문제가 발생한다.

한국공개특허 제2006-0102691호(2006.09.28 공개)

본 발명의 실시 예들은 저속에서 중고속으로 넘어가는 블로우 포인트에서 감쇠력 선형성을 확보하여 승차감을 성능을 향상시킬 수 있는 밸브장치의 디스크부 및 이를 갖는 쇽업쇼버를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 밸브 몸체의 유로를 따라 흐르는 작동유체의 감쇠력을 조절하는 밸브장치의 디스크부에 있어서, 상기 디스크부는 복수개의 디스크가 적층된 다판 디스크를 포함하고, 상기 다판 디스크의 외주에는 상기 다판 디스크의 원주방향을 따라 적어도 하나 이상의 슬릿이 형성되되, 상기 적어도 하나 이상의 슬릿은 상기 다판 디스크의 상부에서 하부로 갈수록 점진적으로 절개된 길이가 줄어드는 밸브장치의 디스크부가 제공될 수 있다.

또한 상기 슬릿의 개구부와 마주하는 상기 슬릿의 내측벽은 상기 다판 디스크의 외주를 향해 하향 경사진 경사면으로 마련될 수 있다.

또한 상기 다판 디스크의 상기 경사면은 상기 다판 디스크의 중심을 지나는 수직 연장선에 대해 동일한 경사각을 가질 수 있다.

또한 상기 복수개의 디스크 각각에는 상기 복수개의 디스크가 적층된 후 서로 접촉하는 디스크에 대해 상대적인 회동이 제한되도록 상호간의 형상적 구속에 의해 서로 맞물리는 위치규제부가 형성될 수 있다.

또한 상기 위치규제부는 상기 복수개의 디스크 각각의 상하 표면에서 볼록 또는 오목한 형상으로 마련될 수 있다.

또한 상기 위치규제부는 엠보싱 가공을 통해 형성되는 반구 형상의 돌기를 포함한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 하나의 밸브장치의 디스크부를 갖는 쇽업쇼버를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 저속에서 중고속으로 넘어가는 구간에서 블로우 오프 포인트에서 발생하는 비선형 감쇠현상을 방지하여 승차감 성능을 월등히 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 쇽업쇼버를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 피스톤 밸브의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 바디 밸브의 분해 사시도이다.
도 4는 종래의 밸브장치의 디스크부 감쇠력 특성곡선을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 쇽업쇼버 밸브장치의 다판 디스크를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 I-I선에 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다판 디스크의 휨 상태를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 다판 디스크를 가진 밸브장치의 감쇠력 특성곡선을 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 쇽업쇼버를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 피스톤 밸브의 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 바디 밸브의 분해 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 쇽업쇼버(10)는 유체가 채워지는 스트럿 튜브(20)와, 스트럿 튜브(20) 내에서 상하로 슬라이딩할 수 있게 설치되어 스트럿 튜브(20) 내부를 인장실(21)과 압축실(22)로 구분하는 피스톤 밸브(30)와, 피스톤 밸브(30)에 연결되어 스트럿 튜브(20) 외부로 연장되는 스트럿 로드(23)와, 스트럿 튜브(20) 하측에 설치되는 바디 밸브(40)를 포함한다.

피스톤 밸브(30)와 바디 밸브(40)의 밸브 몸체(31,41)에는 각각 인장행정과 압축행정에 따른 작동유체의 흐름을 허용하기 위한 인장유로(32,42)와 압축유로(33,43)가 구비되고, 밸브 몸체(31,41)의 상하에는 인장행정과 압축행정 시 작동유체의 이동을 제어하여 감쇠력을 발생시키는 밸브장치가 마련된다.

피스톤 밸브(30)에 구비된 밸브장치는 밸브 몸체(31)의 상부에 배치된 인테이크부(34)와, 밸브 몸체(31)의 하부에 배치된 디스크부(35)를 포함한다.

인테이크부(34)는 와셔(34a)로부터 인테이크 스프링(34b), 리테이너(34c) 및 인테이크 밸브(34d)가 하방으로 순차 배열되고, 디스크부(35)는 다판 디스크(50), 리테이너(35a) 및 와셔(35b)가 하방으로 순차 배열되며, 스트럿 로드(23)의 최하단에 너트(24)가 고정 결합된다.

인테이크부(34)는 피스톤 밸브(30)의 압축행정 시 빠른 응답성을 갖고서 휨 변형되어 압축유로(33)를 개방하는 역할을 하고, 디스크부(35)는 피스톤 밸브(30)의 인장행정 시 인장유로(32)를 통과하는 작동유체에 의해 다판 디스크(50)가 휨 변형됨에 의해 감쇠력이 발생한다.

바디 밸브(40)에 구비된 밸브장치는 피스톤 밸브(30)에 구비된 밸브장치와 유사한 구성요소로 이루어질 수 있다.

바디 밸브(40)에 구비된 밸브장치는 밸브 몸체(41)의 상부에 배치된 석션부(44)와, 밸브 몸체(41)의 하부에 배치된 디스크부(45)를 포함한다.

석션부(44)는 최상부의 와셔(44a)로부터 석션 스프링(44b), 리테이너(44c) 및 석션 밸브(44d)가 하방으로 순차 배열되고, 디스크부(45)는 다판 디스크(50), 리테이너(45a) 및 와셔(45b)가 하방으로 순차 배열된다.

석션부(44)는 인장행정 시 밸브 몸체(41)의 인장유로(42) 상단을 개방하는 역할을 하고, 디스크부(45)는 압축행정 시 압축유로(43)를 통과하는 작동유체에 의해 다판 디스크(50)가 휨 변형됨에 의해 감쇠력이 발생한다.

피스톤 밸브(30)와 바디 밸브(40)에 각각 구비된 다판 디스크(50)는 동일한 구성요소를 가질 수 있다.

도 4는 종래의 쇽업쇼버 밸브장치의 감쇠력 특성곡선을 나타낸 것이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 쇽업쇼버 밸브장치의 다판 디스크를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5의 I-I선에 따른 단면도이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다판 디스크의 휨 상태를 도시한 것이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 다판 디스크를 가진 밸브장치의 감쇠력 특성곡선을 나타낸 것이다.

도 4를 참조하면, 기존의 디스크 s(1)와 다판 디스크(2)로 구성된 밸브장치의 경우에는 저속에서 고속으로 넘어가는 구간에서 블로우 오프 포인트(B.O.P: blow off point)에 의하여 비선형의 감쇠력 특성이 나나타게 된다.

즉 작동유체의 압력이 약한 저속 구간에서는 작동유체가 디스크 s(1)의 슬릿(1a)을 통하여 순환 이동하면서 감쇠력을 발생시키다가, 유체의 압력이 점차적으로 커지는 중,고속 구간에서는 작동유체가 다판 디스크(2) 전체를 하방으로 밀어 내리면서 순환 이동하여 감쇠력을 발생시키게 된다. 따라서 저속 구간에서 중,고속 구간으로 변화되는 블로우 오프 포인트에서 급격한 감쇠력 변화가 나타나게 된다.

그러나, 본 실시 예의 경우 디스크부의 구조를 개선하여 이러한 블로우 오프 포인트에서 급격한 감쇠력 변화를 저감시킬 수 있도록 한다.

도 5 내지 도 8을 참조하면, 본 실시 예의 다판 디스크(50)는 외주에 슬릿(60)이 형성된 디스크(50a,50b,50c)가 복수개 적층된 구조로 형성되며, 저속에서는 슬릿(60)을 통한 작동유체의 흐름을 허용하고, 작동유체의 압력이 증가되는 중,고속에서는 다판 디스크(50)의 외주가 휨 변형이 발생되어 작동유체의 흐름을 허용함에 따라 작동유체의 감쇠력을 발생시킨다.

즉, 본 실시 예의 다판 디스크(50)는 복수개의 디스크(50a,50b,50c)가 겹쳐진 형태로 마련되고, 다판 디스크(50)의 외주에는 슬릿(60)이 형성된다. 본 실시 예에서의 다판 디스크(50)는 3개의 디스크(50a,50b,50c)가 적층된 형태에 대하여 설명하나, 디스크(50a,50b,50c)의 개수는 감쇠력 조건에 따라 가감될 수 있다. 또한 다판 디스크(50)의 외주에서 원주방향을 따라 형성된 슬릿(60)의 개수도 감쇠력 조건에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.

다판 디스크(50)에 형성된 슬릿(60)은 상부에서 하부로 갈수록 각 디스크(50a,50b,50c)에 형성된 슬릿(60)의 절개된 길이(디스크의 반경방향 길이)가 점진적으로 줄어들도록 형성될 수 있다. 이는 작동유체의 압력에 의해 다판 디스크(50)의 외주에 휨 변형이 발생되는 경우 최상부에 배치된 디스크(50a)로부터 최하부에 배치된 디스크(50c)까지 순차적으로 젖혀지도록 유도함에 따라 블로우 오프 포인트에서 급격한 감쇠력 변화를 저감시킬 수 있도록 하기 위함이다.

즉 복수의 디스크(50a,50b,50c)가 적층된 다판 디스크(50)에 형성된 슬릿(60)의 길이가 위에서 아래로 갈수록 줄어듬에 따라 아래쪽으로 갈수록 적층된 디스크(50c)의 강성이 위쪽의 디스크(50a)보다 상대적으로 크게 된다. 따라서 고속에서 다판 디스크(50)가 젖혀질 때 강성이 약한 최상단의 디스크(50a)를 시작으로 순차적으로 젖혀 짐에 따라 도 8과 같이, 블로우 오프 포인트(B.O.P)에서의 급격한 감쇠력 변화를 줄일 수 있게 된다. 또한 다판 디스크(50)가 젖혀지는 경우 도 7과 같이 슬릿(60)에 의해 형성되는 유로가 커지게 되어 이로 인한 급격한 감쇠력 변화를 줄일 수 있게 된다.

각 디스크(50a,50b,50c)에 형성된 슬릿(60)은 각 디스크(50a,50b,50c)의 외주에 형성된 개구부(61a)와, 개구부(61a)로부터 각 디스크(50a,50b,50c)의 중심을 향해 소정길이 연장되어 서로 마주보는 양측벽(61b,61c)과, 개구부(61a)의 맞은편에서 양측벽(61b,61c)을 연결하는 내측벽(61d)을 포함한다.

슬릿(60)의 내측벽(61d)은 작동유체의 원활한 흐름을 위해 다판 디스크(50)의 중심쪽에서 외주를 향해 하향 경사진 경사면으로 이루어질 수 있다.

다판 디스크(50)를 이루도록 적층된 복수의 디스크(50a,50b,50c)에 각각 형성된 슬릿(60)의 내측벽(61d)은 다판 디스크(50)의 중심을 지나는 수직 연장선(y)에 대해 동일한 경사각(θ)을 가지도록 경사지게 형성될 수 있다. 이를 통해, 다판 디스크(50)의 최상단으로부터 최하단으로 갈수록 슬릿(60)의 길이는 점진적으로 줄어드는 형태로 이루어질 수 있다.

다판 디스크(50)의 각 디스크(50a,50b,50c)에 형성된 슬릿(60)은 다판 디스크(50)의 휨 변형이 이루어지더라도 동일한 위치에 위치되어야 한다. 이를 위해 다판 디스크(50)의 각 디스크(50a,50b,50c)에는 서로 접촉하는 디스크(50a,50b,50c)에 대해 상대적인 위치를 규제하도록 상호간의 형상적 구속에 의해 서로 맞물리는 위치규제부(70)가 마련된다.

위치규제부(70)는 각 디스크(50a,50b,50c)에서 동일한 위치에 형성된 반구 형상의 돌기로 이루어질 수 있다. 반구 형상의 돌기는 엠보싱 가공을 통해 형성될 수 있다.

각 디스크(50a,50b,50c)에 형성된 위치규제부(70)는 상면(51)에서는 오목한 홈(71) 형상이고, 하면(52)에서는 볼록한 돌기(72) 형상으로 마련될 수 있다. 복수의 디스크(50a,50b,50c)가 겹쳐진 경우 디스크(50a,50b)의 하면(52)에서 볼록한 돌기(72)는 인접하는 디스크(50b,50c) 상면(51)에 형성된 오목한 홈(71)에 수용되어 맞물림에 의해 다판 디스크(50)를 이루는 각 디스크(50a,50b,50c)는 상호간에 회동이 제한되게 된다.

본 실시 예의 위치규제부(70)는 디스크(50a,50b,50c)의 중앙 부근에서 원주방향을 따라 소정간격으로 이격 배치된 3개소 형성된 예를 도시하나, 위치규제부(70)의 개수 및 위치는 설계조건에 따라 변경될 수 있다. 또한 본 실시 예의 위치규제부(70)는 반구 형상의 엠보싱 돌기로 이루어지나, 상호간에 맞물려 위치 구속이 가능한 형상이라면 이에 제한되는 것은 아니다.

한편 본 실시 예에서는 디스크부가 슬릿을 각각 가지는 복수개의 디스크가 적층된 다판 디스크로 이루어지도록 구성하였으나, 다판 디스크의 최하단에 슬릿을 갖지 않은 디스크를 배치하여 감쇠력 조절이 가능하도록 구성할 수 있음은 물론이다.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.

10: 쇽업쇼버, 20: 스트럿 튜브,
23: 스트럿 로드, 30: 피스톤 밸브,
35,45: 디스크부, 40: 바디 밸브,
50: 다판 디스크, 60: 슬릿,
70: 위치 규제부.

Claims (7)

1. 밸브 몸체의 유로를 따라 흐르는 작동유체의 감쇠력을 조절하는 밸브장치의 디스크부에 있어서,
   상기 디스크부는 복수개의 디스크가 적층된 다판 디스크를 포함하고,
   상기 다판 디스크의 외주에는 상기 다판 디스크의 원주방향을 따라 적어도 하나 이상의 슬릿이 형성되되, 상기 적어도 하나 이상의 슬릿은 상기 다판 디스크의 상부에서 하부로 갈수록 점진적으로 절개된 길이가 줄어드는 밸브장치의 디스크부.
2. 제1항에 있어서,
   상기 슬릿의 개구부와 마주하는 상기 슬릿의 내측벽은 상기 다판 디스크의 외주를 향해 하향 경사진 경사면으로 마련되는 밸브장치의 디스크부.
3. 제2항에 있어서,
   상기 다판 디스크의 상기 경사면은 상기 다판 디스크의 중심을 지나는 수직 연장선에 대해 동일한 경사각을 가지는 밸브장치의 디스크부.
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 디스크 각각에는 상기 복수개의 디스크가 적층된 후 서로 접촉하는 디스크에 대해 상대적인 회동이 제한되도록 상호간의 형상적 구속에 의해 서로 맞물리는 위치규제부가 형성되는 밸브장치의 디스크부.
5. 제4항에 있어서,
   상기 위치규제부는 상기 복수개의 디스크 각각의 상하 표면에서 볼록 또는 오목한 형상으로 마련되는 밸브장치의 디스크부.
6. 제4항에 있어서,
   상기 위치규제부는 엠보싱 가공을 통해 형성되는 반구 형상의 돌기를 포함하는 밸브장치의 디스크부.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 밸브장치의 디스크부를 갖는 쇽업쇼버.

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