KR20200134529A - 주파수 감응형 쇽업소버 - Google Patents

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Abstract

주파수 감응형 쇽업소버가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 실린더 내부를 왕복이동하며, 내부에 연결통로가 형성되는 피스톤 로드; 상기 피스톤 로드에 장착되고 복수의 압축유로 및 인장유로가 상하로 관통되며, 상기 실린더를 압축 챔버와 인장 챔버로 구획하는 피스톤 밸브; 및 상기 피스톤 로드에 장착되어 인장 행정시 주파수에 따라 변화하는 감쇠력을 발생시키는 밸브 조립체;를 포함하고, 상기 밸브 조립체는, 상기 피스톤 로드에 결합되며 상기 연결통로와 연통하는 파일럿 챔버가 형성되는 하우징; 상기 피스톤 로드에 결합되고, 상부에 상기 연결통로와 연통하는 메인 챔버가 형성되는 메인 리테이너; 및 상기 피스톤 로드에 결합되고 상기 하우징과 메인 리테이너 사이에 배치되어 상기 파일럿 챔버와 메인 챔버를 구획시키는 파일럿 밸브;를 구비하는 주파수 감응형 쇽업소버가 제공될 수 있다.

Description

주파수 감응형 쇽업소버{FREQUENCY SENSITIVE TYPE SHOCK ABSORBER}
본 발명은 주파수 감응형 쇽업소버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피스톤 밸브의 압축 및 인장 행정시 고주파와 저주파에 대해 감쇠력을 각각 제어할 수 있어 승차감과 조정안정성을 동시에 만족시킬 수 있는 주파수 감응형 쇽업소버에 관한 것이다.
일반적으로, 차량에는 주행시 차축이 노면으로부터 받는 충격이나 진동을 완충하여 승차감을 향상시키기 위한 완충장치가 설치되며, 이와 같은 완충장치의 하나로서 쇽업소버가 사용된다.
쇽업소버는 노면 상태에 따른 차량의 진동에 따라 작동하게 되며, 이때 쇽업소버의 작동속도에 따라, 즉 작동속도가 빠르거나 느림에 따라 쇽업소버에서 발생하는 감쇠력이 달라진다.
쇽업소버에서 발생하는 감쇠력 특성을 어떻게 조절하는가에 따라 차량의 승차감과 주행안정성을 제어할 수 있으므로, 차량의 설계시 쇽업소버의 감쇠력 특성을 조절하는 것은 매우 중요하다.
이러한 쇽업소버는 통상적으로, 작동유체(오일)가 충진된 실린더와, 차체 측에 연결되어 왕복하는 피스톤 로드와, 피스톤 로드의 하단에 결합되어 실린더 내에서 슬라이딩하고 작동 유체의 흐름을 제어하는 피스톤 밸브를 구비한다.
상기 피스톤 밸브는 단일 유로를 사용하여 고속, 중속 및 저속에서 일정한 감쇠특성을 가지도록 설계되어 있으므로, 저속 감쇠력을 낮춰 승차감 개선을 도모하고자 할 경우 중고속 감쇠력에까지 영향을 미칠 수 있다. 또한, 종래의 속업소버는 주파수나 스트로크에 관계없이 피스톤의 속도 변화에 따라 감쇠력이 변화하는 구조를 가진다. 이와 같이 피스톤의 속도 변화에 따라서만 변경되는 감쇠력은 여러 가지 노면 상태에서 동일한 감쇠력을 발생시키기 때문에 승차감과 조정안정성을 동시에 만족시키기 어려운 문제점이 있다.
그에 따라, 여러 가지 노면 조건, 즉 가진 주파수 및 스트로크에 따라 감쇠력이 가변될 수 있어, 차량의 승차감과 조정안정성을 동시에 만족할 수 있는 쇽업소버의 밸브 구조에 대한 연구 개발이 지속적으로 이루어질 필요가 있다.
일본 공개실용신안공보 실개평5-36149 특허출원 제10-2011-0087171호
본 발명의 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버는 주파수 및 속도 변화에 따라 변화하는 감쇠력을 발생시키는 밸브 조립체를 피스톤 밸브와 함께 설치하여 차량의 승차감과 조정안정성을 함께 만족시킬 수 있도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 실린더 내부를 왕복이동하며, 내부에 연결통로가 형성되는 피스톤 로드; 상기 피스톤 로드에 장착되고 복수의 압축유로 및 인장유로가 상하로 관통되며, 상기 실린더를 압축 챔버와 인장 챔버로 구획하는 피스톤 밸브; 및 상기 피스톤 로드에 장착되어 인장 행정시 주파수에 따라 변화하는 감쇠력을 발생시키는 밸브 조립체;를 포함하고, 상기 밸브 조립체는, 상기 피스톤 로드에 결합되며 상기 연결통로와 연통하는 파일럿 챔버가 형성되는 하우징; 상기 피스톤 로드에 결합되고, 상부에 상기 연결통로와 연통하는 메인 챔버가 형성되는 메인 리테이너; 및 상기 피스톤 로드에 결합되고 상기 하우징과 메인 리테이너 사이에 배치되어 상기 파일럿 챔버와 메인 챔버를 구획시키는 파일럿 밸브;를 구비하는 주파수 감응형 쇽업소버가 제공될 수 있다.
또한, 상기 메인 리테이너는, 상기 피스톤 로드가 중심을 관통하며, 내측 가장자리를 따라 일정 간격으로 돌출 형성된 제1 시트부; 및 상기 메인 리테이너의 외측 가장자리로부터 단차지게 돌출 형성된 링 형상의 제2 시트부;를 포함하고, 상기 메인 챔버는 상기 제1 시트부와 제2 시트부 사이에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 시트부 사이에는 상기 연결통로와 연결되는 메인유로가 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 실린더 내부를 왕복이동하며, 내부에 연결통로가 형성되는 피스톤 로드; 상기 피스톤 로드에 장착되고 복수의 압축유로 및 인장유로가 상하로 관통되며, 상기 실린더를 압축 챔버와 인장 챔버로 구획하는 피스톤 밸브; 상기 연결통로와 연통하는 유로홀이 형성되며, 상기 피스톤 로드에 장착되는 지지부재; 및 상기 지지부재에 장착되며, 인장 행정시 주파수에 따라 변화하는 감쇠력을 발생시키는 밸브 조립체;를 포함하고, 상기 밸브 조립체는, 상기 지지부재에 장착되며 상기 유로홀과 연통하는 파일럿 챔버가 형성되는 하우징; 상기 지지부재에 장착되고 상부에 상기 유로홀과 연통하는 메인 챔버가 형성되는 메인 리테이너; 및 상기 지지부재에 장착되고 상기 하우징과 상기 메인 리테이너 사이에 배치되어 상기 파일럿 챔버와 메인 챔버를 구획시키는 파일럿 밸브;를 구비하는 주파수 감응형 쇽업소버가 제공될 수 있다.
또한, 상기 파일럿 챔버 및 메인 챔버는 상기 유로홀을 통해 상기 연결통로와 연통하도록 마련되는 주파수 감응형 쇽업소버.
또한, 상기 지지부재는, 상기 밸브 조립체를 수직방향으로 축력 지지를 위해 상기 피스톤 로드에 장착되며, 상기 연결통로와 연통하는 유로홀이 형성된 제1 지지체; 및 상기 제1 지지체의 하부에 장착되어 상기 메인 리테이너의 하부를 지지하는 제2 지지체;를 구비할 수 있다.
또한, 상기 메인 리테이너는, 내측 가장자리를 따라 일정 간격으로 돌출 형성된 제1 시트부; 및 상기 메인 리테이너의 외측 가장자리로부터 단차지게 돌출 형성된 링 형상의 제2 시트부;를 포함하고, 상기 메인 챔버는 상기 제1 시트부와 제2 시트부 사이에 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 시트부 사이에는 상기 유로홀과 연통되는 메인유로가 마련될 수 있다.
또한, 상기 메인 리테이너의 하부면은 상기 메인 리테이너의 중심부로 갈수록 점차적으로 두께가 감소하는 테이퍼진 형태의 테이퍼부가 마련될 수 있다.
또한, 상기 메인 리테이너는 상기 테이퍼부에 의하여 상기 메인 챔버로 유입되는 작동유체의 유입량에 따른 압력 차이에 따라 하부로 이동하며, 상기 제2 지지체는 상기 메인 리테이너의 탄성 변형에 연동하도록 탄성 변형될 수 있다.
또한, 상기 제2 지지체의 하부에는 스페이서가 마련될 수 있다.
또한, 상기 파일럿 밸브는 상기 메인 챔버 및 상기 파일럿 챔버의 압력 차에 의해 탄성 변형 가능하게 마련될 수 있다.
또한, 상기 파일럿 밸브는, 저면이 상기 메인 리테이너의 상부에 밀착되는 몸체부; 및 상기 몸체부의 외측 가장자리부를 따라 돌출 형성되어 상기 하우징의 내측면과 밀착되고, 상기 메인 챔버로 유입되는 작동유체의 유입량에 따른 압력차에 따라 탄성 변형되는 밸브부;를 구비될 수 있다.
또한, 상기 파일럿 밸브는 저주파 행정시 상기 메인 리테이너의 상부와 접촉되고, 고주파 행정시 상기 메인 리테이너의 상부로부터 이격되어 상기 메인 챔버를 개방시킬 수 있다.
또한, 상기 하우징과 상기 파일럿 밸브 사이에 개재되고, 상기 연결통로와 상기 파일럿 챔버를 연통시키는 적어도 하나의 슬릿이 형성된 인렛 디스크를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 피스톤 로드에 결합되고, 상기 하우징의 상부에 밀착 배치되어 탄성 변형되는 파일럿 디스크를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 파일럿 밸브와 상기 메인 리테이너 사이에 개재되는 적어도 하나 이상의 디스크를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버는 피스톤 밸브와 함께 밸브 조립체를 설치하여 주파수 및 속도 변화에 따라 변화하는 감쇠력을 발생시킴으로써 차량의 승차감과 조정안정성을 만족시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 저주파 영역에서 인장 행정시 저속 구간에서의 감쇠력 저하 방지로 조정안정성의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 고주파 영역에서 인장 행정시 중고속 구간에서의 감쇠력 성능 발생으로 승차감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버에 구비된 밸브 조립체를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버의 저주파 인장 행정시 밸브 조립체의 동작상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버의 고주파 인장 행정시 밸브 조립체의 동작상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버에 구비된 밸브 조립체를 나타내는 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버의 저주파 인장 행정시 밸브 조립체의 동작상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버의 고주파 인장 행정시 밸브 조립체의 동작상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 주파수 감응형 쇽업소버를 이용한 감쇠력 변화를 설명하기 위한 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버에 구비된 밸브 조립체를 나타내는 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버(1000)는 실린더(100) 내부를 왕복이동하는 피스톤 로드(1100) 와, 피스톤 로드(1100)에 장착되는 피스톤 밸브(1200) 및 밸브 조립체(1300)를 포함한다.
상기 실린더(100)는 내부에 공간을 형성하는 원통 형상을 가질 수 있으며, 상기 실린더(100)의 내부에는 작동유체(오일)가 충전된다. 여기서, 실린더(100)의 내부는 후술되는 피스톤 밸브(1200)에 의해 압축챔버(110)와 인장챔버(120)로 구획될 수 있다.
피스톤 로드(1100)는 일단이 실린더(100)의 내부에 위치되고, 타단이 실린더(100)의 외부로 연장되어 차량의 차체측 또는 차륜측에 연결된다. 이 피스톤 로드(1100)의 일단에는 피스톤 밸브(1200)가 장착된다.
또한, 피스톤 로드(1100)의 내부에는 연결통로(1110)가 형성된다. 상기 연결통로(1110)는 가로방향으로 형성된 제1 유로(1111)와 세로방향으로 형성된 제2 유로(1112)가 서로 교차하도록 천공되어 형성될 수 있다. 또한, 피스톤 로드(1100)에는 상기 제2 유로(1112)와 연통하며 후술할 파일럿 챔버(1315) 및 메인 챔버(1325)와 연통되는 연결홀(113)이 형성될 수 있다. 이에, 피스톤 로드(1100)를 인장 행정시 연결통로(1110)를 통해 인장챔버(120)의 작동유체를 피스톤 로드(1100)의 내부로 유입시킬 수 있다. 상기 연결홀(1113)을 통해 파일럿 챔버(1315) 및 메인 챔버(1325)로 작동유체가 유입되는 구조에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
한편, 연결통로(1110)의 제2 유로(1112)의 하부에는 플러그(210)가 설치되어 상기 제2 유로(1112)의 하부를 폐쇄한다. 상기 플러그(210)에 의해 제2 유로(1112)의 하부가 폐쇄됨에 따라 피스톤 로드(1100)의 압축 행정시 연결통로(1110)를 통해 작동유체가 유입되는 것이 방지되고, 인장 행정시 인장챔버(120)의 작동유체가 압축챔버(110)로 직접 빠져나가지 못하도록 한다. 이 플러그(210)와 제2 유로(1112) 사이에는 실링부재가 설치될 수 있다.
상기 피스톤 밸브(1200)는 상기 피스톤 로드(1100)가 관통 결합된 상태로 피스톤 로드(1100)와 함께 작동유체가 충전된 실린더(100) 내부를 왕복이동하도록 마련된다. 이 피스톤 밸브(1200)에는 압축과 인장 행정시 작동유체가 이동되도록 복수의 압축유로(1210) 및 인장유로(1220)가 상하로 관통되어 형성된다.
이와 같은 피스톤 밸브(1200)는 실린더(100) 내부에서 압축 및 인장 행정 방향으로 왕복 이동되면서 작동유체의 저항력에 의한 감쇠력을 발생시킨다.
예를 들면, 상기 피스톤 밸브(1200)가 압축 행정을 하는 경우, 상부의 인장챔버(120)에 비해 하부의 압축챔버(110)의 압력이 상승한다. 이 과정에서 압축챔버(110)의 압력 상승에 의해 압축챔버(110) 내에 충전된 작동유체가 피스톤 밸브(1200)의 압축유로(1210)를 통해 밸브 수단을 밀어 열면서 인장챔버(120)로 이동한다.
반대로, 피스톤 밸브(1200)가 인장 행정을 하는 경우에는, 압축챔버(110) 보다 인장챔버(120)의 압력이 더 높게 상승하며, 이 과정에서 인장챔버(120)의 작동유체가 인장유로(1220)를 통해 밸브 수단을 밀어 열면서 압축챔버(110)로 이동한다.
밸브 조립체(1300)는 피스톤 밸브(1200)의 하부에 배치되도록 상기 피스톤 로드(1100)에 장착된다. 이 밸브 조립체(1300)는 인장 행정시 주파수에 따라 변화하는 감쇠력을 발생시키는 역할을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 밸브 조립체(1300)는 하부에 파일럿 챔버(1315)가 형성되는 하우징(1310)과, 상부에 메인 챔버(1325)가 형성되는 메인 리테이너(1320) 및 상기 하우징(1310)과 메인 리테이너(1320) 사이에 배치되어 파일럿 챔버(1315)와 메인 챔버(1325)를 구획시키는 파일럿 밸브(1330)를 구비한다.
하우징(1310)은 피스톤 로드(1100)에 결합되며, 상기 하우징(1310)의 저면에는 피스톤 로드(1100)를 중심으로 링 형상의 파일럿 챔버(1315)가 형성된다. 이 파일럿 챔버(1315)는 하우징(1310) 상부의 개방된 부분과 연통하도록 마련된다.
메인 리테이너(1320)는 피스톤 로드(1100)에 결합되며, 상부가 개방되어 상기 하우징(1310)의 하부에 배치된다. 이 메인 리테이너(1320)의 개방된 부분에 메인 챔버(1325)가 형성된다.
보다 구체적으로, 메인 리테이너(1320)는 피스톤 로드(1100)가 중심을 관통하며, 내측 가장자리를 따라 일정 간격으로 돌출 형성된 제1 시트부(1321)와, 메인 리테이너(1320)의 외측 가장자리로부터 단차지게 돌출 형성된 링 형상의 제2 시트부(1322)를 포함한다. 이에, 상기 메인 챔버(1325)는 제1 시트부(1321)와 제2 시트부(1322) 사이에 형성될 수 있다.
상기 제1 시트부(1321)와 제2 시트부(1322)의 상면은 상부에 위치하는 파일럿 밸브(1330)와 접촉된다. 또한, 제1 시트부(1321)가 피스톤 로드(1100)에 의해 중공된 메인 리테이너(1320)의 내측 가장자리를 따라 일정 간격으로 돌출 형성됨에 따라, 서로 이격된 제1 시트부(1321) 사이에는 연결통로(1110), 즉 연결홀(1113)과 연결되는 메인유로(1323)가 마련된다.
파일럿 밸브(1330)는 하우징(1310)과 메인 리테이너(1320) 사이에 개재되어 상부와 하부가 각각 하우징(1310)과 메인 리테이너(1320)에 밀착됨으로써 파일럿 챔버(1315)와 메인 챔버(1325)를 구획시키며 형성시킬 수 있다. 이 파일럿 밸브(1330)는 파일럿 챔버(1315) 및 메인 챔버(1325)의 압력 차이에 의해 탄성 변형 가능하게 마련될 수 있다.
보다 구체적으로, 파일럿 밸브(1330)는 저면이 메인 리테이너(1320)의 상부에 밀착되는 몸체부(1332) 및 상기 몸체부(1332)의 외측 가장자리부를 따라 상측으로 돌출 형성되어 파일럿 챔버(1315)가 형성된 하우징(1310)의 내측면과 밀착되는 밸브부(1331)를 구비한다. 상기 몸체부(1332)와 밸브부(1331)는 일체형으로 마련될 수 있으며, 탄성 변형 가능하도록 고무 소재나 합성수지 소재로 이루어질 수 있다. 이에, 밸브부(1331)는 메인 챔버(1325)로 유입되는 작동유체의 유입량에 따른 압력차에 따라 탄성 변형될 수 있다.
이와 같은 파일럿 밸브(1330)는 저주파 행정시 메인 리테이너(1320)의 상부와 접촉된다. 예컨대, 저주파 행정시 파일럿 챔버(1315)와 메인 챔버(1325)의 압력 평형으로 인하여 파일럿 밸브(1330)는 메인 리테이너(1320)의 상단에 접촉된 상태를 유지한다.
또한, 파일럿 밸브(1330)는 고주파 행정시 메인 챔버(1325)의 압력이 파일럿 챔버(1315)의 압력 보다 증가함에 따라 메인 리테이너(1320)의 상부로부터 이격되어 메인 챔버(1325)를 개방시키도록 구성된다.
한편, 밸브 조립체(1300)는 인렛 디스크(1340) 및 파일럿 디스크(1350)를 더 구비할 수 있다.
인렛 디스크(1340)는 하우징(1310)과 파일럿 밸브(1330) 사이에 개재된다. 이 인렛 디스크(1340)에는 파일럿 챔버(1315)로 작동유체가 유입되도록 연결통로(1110), 즉 연결홀(1113)과 파일럿 챔버(1315)를 연통시키는 적어도 하나의 슬릿(1343)이 형성된다. 도 2에 도시된 바에 따르면, 슬릿(1343)은 피스톤 로드(1100)가 관통하는 인렛 디스크(1340)의 중공부로부터 파일럿 챔버(1315)와 연통하는 위치까지 형성된다. 이에, 슬릿(1343)을 통하여 연결홀(1113)과 파일럿 챔버(1315)를 연통시킬 수 있게 된다. 이때, 슬릿(1343)의 개수 및 크기를 조절하여 파일럿 챔버(1315)로 유입되는 작동유체 유입량을 조절할 수 있다.
여기서, 연결홀(1113)은 작동유체가 파일럿 챔버(1315) 및 메인 챔버(1325)로의 유입이 용이하도록 인렛 디스크(1340)의 슬릿(1343) 및 메인 리테이너(1320)의 메인 유로(1323) 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 아울러, 메인 챔버(1325)와 연통하는 메인유로(1323)의 단면적은 파일럿 챔버(1315)와 연통하는 부분의 슬릿(1343)의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.
파일럿 디스크(1350)는 피스톤 로드(1100)에 결합되어 하우징(1310)의 상부에 밀착 배치된다. 이 파일럿 디스크(1350)는 하우징(1310)의 개방된 상부를 덮어 하우징(1310)의 상부로부터 파일럿 챔버(1315)로 작동유체가 유입되는 것을 차단한다. 또한, 파일럿 디스크(1350)는 파일럿 챔버(1315)의 지속절인 압력 상승을 방지하도록 탄성 변형된다. 예컨대, 파일럿 디스크(1350)는 인장 행정시 파일럿 챔버(1315)의 압력 상승에 따라 작동유체가 통과하도록 탄성 변형된다. 이러한 파일럿 디스크(1350)는 적어도 하나 이상의 디스크 타입으로 마련될 수 있다.
또한, 밸브 조립체(1300)는 파일럿 밸브(1330)와 메인 리테이너(1320) 사이에 개재되는 적어도 하나 이상의 디스크(1360)를 더 포함할 수 있다. 이 디스크(1360)는 파일럿 밸브(1330)의 탄성 변형 계수를 조절하기 위하여 설치되는 것으로서, 설계자 및 운전자의 요구에 따라 디스크(1360)의 개수를 증감시켜 설치할 수 있다.
이와 같은 주파수 감응형 쇽업소버(1000)는 피스톤 밸브(1200) 및 밸브 조립체(1300)가 피스톤 로드(1100)와 함께 이동하며 감쇠력 발생 성능을 구현할 수 있도록 소정 구성부품에 의하여 견실하게 조립된다. 도시된 바에 따르면, 피스톤 밸브(1200)의 상부에는 스페이서(222)를 사이에 두고 상부 와셔(220)가 피스톤 로드(1100)에 장착되고, 밸브 조립체(1300)의 하부에는 스페이서(232)를 사이에 두고 하부 와셔(230)가 피스톤 로드(1100)에 장착된다. 또한, 하부 와셔(230)의 하부에는 너트(240)가 피스톤 로드(1100)에 체결된다. 이에, 피스톤 로드(1100)에 장착된 피스톤 밸브(1200) 및 밸브 조립체(1300)는 피스톤 로드(1100)의 축 방향으로 긴밀히 결합된 상태를 유지하며 피스톤 로드(1100)와 함께 움직이도록 마련될 수 있다.
그러면, 상기와 같은 주파수 감응형 쇽업소버(1000)의 작동에 따라 감쇠력이 발생하는 동작상태에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 전술한 바와 같이 피스톤 밸브(1200)는 압축 및 인장 행정시 압축챔버(110)와 인장챔버(120)의 작동유체가 피스톤 밸브(1200)에 형성된 압축유로(1210)와 인장유로(1220)를 통해 이동하도록 하여 감쇠력을 발생시키게 된다. 이때, 밸브 조립체(1300)는 압축 행정시 감쇠력을 발생시키기 않으므로, 인장 행정시의 밸브 조립체(1300)의 작동에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 저주파(진폭이 큰 경우) 인장 행정시에는 작동유체가 피스톤 로드(1100)의 연결통로(1110)를 통하여 파일럿 챔버(1315) 및 메인 챔버(1325)로 유입된다. 즉, 작동유체가 인렛 디스크(1340)의 슬릿(1343)을 통해 파일럿 챔버(1315)로 유입됨과 동시에 메인 리테이너(1320)의 메인유로(1323)를 통해 메인 챔버(1325)로 유입된다. 이때, 피스톤 로드(1100)의 스트로크가 큰폭으로 작동함에 따라 인렛 디스크(1340)의 슬릿(1343)을 통해 작동유체가 파일럿 챔버(1315)로 원활히 유입될 수 있다. 이에, 파일럿 챔버(1315)와 메인 챔버(1325)로 유입된 작동유체의 압력이 평형을 이루어 파일럿 밸브(1330)는 메인 리테이너(1320)의 상부 및 하우징(1310)의 하부와 접촉된 상태를 유지하게 된다.
한편, 작동유체가 파일럿 챔버(1315)로 유입되는 유입량이 증가함에 따라 압력이 소정 압력 이상으로 증가하면 하우징(1310)의 상부에 마련된 파일럿 디스크(1350)가 탄성 변형됨에 따라 작동유체가 배출된다. 이에 파일럿 디스크(1350)에 의하여 파일럿 챔버(1315) 안의 지속적인 압력상승을 방지할 수 있게 된다.
다음으로, 고주파(진폭이 작은 경우) 인장 행정시에는 도 4에 도시된 바와 같이 연결통로(1110)를 통하여 유입된다. 이때 작동유체가 인렛 디스크(1340)의 슬릿(1343)의 좁은 단면적으로 인하여 유입 저항이 발생하여 파일럿 챔버(1315)로 유입되는 유입량이 작아져 압력 상승이 제한된다. 이에 메인 챔버(1325)로 유입되는 작동유체의 유입량에 의한 압력 차이(메인 챔버의 압력이 파일럿 챔버의 압력보다 커짐)로 인해 파일럿 밸브(1330)가 탄성 변형되며 메인 리테이너(1320)의 상부로부터 이격되어 메인 챔버(1325)를 개방시킨다. 즉, 고주파 인장 행정시 메인 챔버(1325)로 유입되는 작동유체는 파일럿 밸브(1330)가 파일럿 챔버(1315)측으로 열리면서 감쇠력을 구현하게 된다.
한편, 고주파 인장 행정시 저속 구간에서 감쇠력 저하 방지로 조정안정성이 저하되는 것을 방지하고, 중고속 구간에서는 감쇠력 성능 발생으로 승차감을 향상시킬 수 있게 된다.
즉, 도 9에 도시된 바와 같이 본 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버(1000)는 인장 행정시 연결통로(1110)를 통과한 작동유체가 파일럿 챔버(1315) 및 메인 챔버(1325)로 유입되는 유입량을 조절함으로써, 저속구간에서 저주파 및 고주파 시에 유사한 감쇠력을 구현하고, 중고속구간에서 저주파 및 고주파에 따라 감쇠력을 가변시켜 차량의 승차감과 조정안정성을 동시에 만족할 수 있게 된다.
본 발명의 일 측면에 따른 주파수 감응형 쇽업소버(2000)는 압축 및 인장 행정시 수직방향으로 축력을 지지하여 압력 차이에 따라 메인 리테이너(2320)가 이동하도록 마련될 수 있는데, 그러한 실시예가 도 5 내지 도 8에 도시되어 있다. 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버를 나타내는 단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버에 구비된 밸브 조립체를 나타내는 분해 사시도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버의 저주파 인장 행정시 밸브 조립체의 동작상태를 나타내는 도면이며, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버의 고주파 인장 행정시 밸브 조립체의 동작상태를 나타내는 도면이다.
여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조번호는 동일한 기능을 하는 부재를 가리킨다.
도 5 내지 8을 참조하면, 본 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버(200)는 실린더(100) 내부를 왕복이동하는 피스톤 로드(1100)와, 피스톤 로드(1100)에 장착되는 피스톤 밸브(1200)와, 상기 피스톤 밸브(1200)의 하측에 배치되는 밸브 조립체(2300) 및 피스톤 로드에 장착되어 밸브 조립체(2300)를 지지하는 지지부재(2400)를 포함한다. 즉, 본 실시 예에 따른 밸브 조립체(2300)는 피스톤 로드(1100)에 장착되는 지지부재(2400)에 장착되는 구조에 있어 앞선 실시예와 차이가 있다.
지지부재(2400)는 피스톤 로드(1100)에 장착되는 제1 지지체(2410)와, 제1 지지체(2410)의 하부에 장착되는 제2 지지체(2420)를 구비한다.
제1 지지체(2410)는 원통 형상을 갖도록 마련되며, 피스톤 로드(1100)에 형성된 연결통로(1110)와 연통하는 유로홀(2413)이 형성된다. 이때, 유로홀(2413)은 연결통로(1110)의 연결홀(1113)과 대응되는 위치에 배치되도록 형성될 수 있다. 이에, 유로홀(2413)은 파일럿 챔버(1315) 및 메인 챔버(2325) 사이에 배치되어 파일럿 챔버(1315) 및 메인 챔버(2325)를 연결통로(1110)와 연통시키게 된다. 이러한 제1 지지체(2410)는 소정 길이를 갖도록 이루어져 밸브 조립체(2300)가 제1 지지체(2410)의 외관에 위치하도록 결합된다. 이는 제1 지지체(2410)가 수직 방향으로 축력을 지지하여 후술할 메인 리테이너(2320)를 수직 방향으로 일정 구간 움직임을 허용하기 위함으로서, 그 작동구조에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
제2 지지체(2420)는 링 형상의 디스크 타입으로 마련되며, 탄성 변형가능하게 마련될 수 있다. 제2 지지체(2420)는 제1 지지체(2410)에 결합되어 메인 리테이너(2320)의 하부를 지지하는 역할을 수행한다. 이 제2 지지체(2420)의 동작상태에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.
본 실시 예에 따른 밸브 조립체(2300)는 지지부재(2400)에 결합되어 피스톤 밸브(1200)의 하부에 배치된다. 이 밸브 조립체(2300)는 하부에 파일럿 챔버(1315)가 형성되는 하우징(1310)과, 상기 하우징(1310)의 하부에 배치되며 상부에 메인 챔버(2325)가 형성되는 메인 리테이너(2320)와, 상기 하우징(1310)과 메인 리테이너(2320) 사이에 배치되어 파일럿 챔버(1315)와 메인 챔버(2325)를 구획시키는 파일럿 밸브(1330)와, 파일럿 밸브(1330)와 메인 리테이너(2320) 사이에 개재되는 적어도 하나 이상의 디스크(1360)와, 하우징(1310)과 파일럿 밸브(1330) 사이에 개재되는 인렛 디스크(1340) 및 하우징(1310)의 개방된 상부를 덮도록 설치되는 파일럿 디스크(1350)를 구비한다.
상기 하우징(1310), 인렛 디스크(1340), 파일럿 밸브(1330), 적어도 하나 이상의 디스크(1360) 및 메인 리테이너(2320)는 순차적으로 적층되도록 배치되어 제1 지지체(2410)에 결합된다. 또한, 제2 지지체(2420)는 메인 리테이너(2320)의 하부와 접촉되어 메인 리테이너(2320)를 지지하도록 제1 지지체(2410)에 결합된다.
메인 리테이너(2320)는 제1 지지체(2410)가 결합된 피스톤 로드(1100)가 중심을 관통하며, 내측 가장자리를 따라 일정 간격으로 돌출 형성된 제1 시트부(2321)와, 상기 메인 리테이너(2320)의 외측 가장자리로부터 단차지게 돌출 형성된 링 형상의 제2 시트부(2322)를 포함한다. 이에, 상기 메인 챔버(2325)는 제1 시트부(2321)와 제2 시트부(2322) 사이에 형성될 수 있다.
상기 제1 시트부(2321)와 제2 시트부(2322)의 상면은 상부에 위치하는 파일럿 밸브(1330)와 접촉되거나 파일럿 밸브(1330)의 하부에 마련되는 디스크(1360)와 접촉될 수 있다. 또한, 제1 시트부(2410)가 피스톤 로드(1100) 및 제1 지지체(2410)에 의해 중공된 메인 리테이너(2320)의 내측 가장자리를 따라 일정 간격으로 돌출 형성됨에 따라, 서로 이격된 제1 시트부(2410) 사이에는 유로홀(2413)과 연결되는 메인유로(2323)가 마련된다.
이러한 메인 리테이너(2320)는 하부면이 테이퍼지게 형성되도록 테이퍼부(2324)를 갖는다. 테이퍼부(2324)는 메인 리테이너(2320)의 중심부로 갈수록 점차적으로 두께가 감소하는 형태로 마련된다. 이에, 메인 리테이너(2320)의 외측 가장자리의 하부는 제2 지지체(2420)의 상면에 지지되며, 메인 리테이너(2320)의 하부 내측 방향 부분은 제2 지지체(2420)와 이격된 상태로 마련된다. 이에 작동유체가 메인 챔버(2325)로 유입되어 소정 압력이 발생되는 경우 메인 리테이너(2320)는 테이퍼부(2324)에 의하여 하측으로 이동된다. 또한, 메인 챔버(2325)의 압력이 증가하는 경우 파일럿 밸브(1330)가 탄성 변형되며 메인 리테이너(2320)의 상부로부터 이격되어 상기 메인 챔버(2325)를 개방됨은 물론, 제2 지지체(2420)에 의하여 메인 리테이너(2320)의 외측 가장자리부가 제2 지지체(2420)와 함께 탄성 변형될 수 있다. 즉, 메인 리테이너(2320)는 제1 지지체(2410)에 축력이 지지됨은 물론, 하부의 제2 지지체(2420)에 의하여 메인 챔버(2325)의 압력에 따라 상하 이동이 가능하게 된다.
한편, 제2 지지체(2420)의 하부 및 하부 와셔(230) 사이에 스페이서(232)가 개재되어 제2 지지체(2420)가 탄성 변형될 수 있는 공간을 제공하게 된다.
상기와 같은 주파수 감응형 쇽업소버(200)는 앞서 실시예와 마찬가지로 압축 행정시 피스톤 밸브(1200)를 통해서만 감쇠력을 발생시키고, 인장 행정시 밸브 조립체(2300)와 함께 감쇠력을 발생시킨다.
또한, 인장 행정시 주파수에 따라 밸브 조립체(2300)의 동작구조가 변하게 된다. 예컨대, 저주파 인장 행정시 도 7에 도시된 바와 같이 작동유체가 피스톤 로드(1100)의 연결통로(1110) 및 제1 지지체(2410)의 유로홀(2413)을 통하여 파일럿 챔버(1315)와 메인 챔버(2325)로 각각 유입된다. 즉, 작동유체가 인렛 디스크(1340)의 슬릿(1343)을 통해 파일럿 챔버(1315)로 유입됨과 동시에 메인 리테이너(2320)의 메인유로(2323)를 통해 메인 챔버(2325)로 유입된다. 이때, 파일럿 챔버(1315)와 메인 챔버(2325)로 유입된 작동유체의 압력이 평형을 이루어 파일럿 밸브(1330)는 메인 리테이너(2320)의 상부 및 하우징(1310)의 하부와 접촉된 상태를 유지하게 된다.
도 8에 도시된 바를 참조하면, 고주파 인장 행정시에는 연결통로(1110) 및 유로홀(2413)을 통하여 유입된 작동유체가 인렛 디스크(1340)의 슬릿(1343)의 좁은 단면적으로 인하여 유입 저항이 발생하여 파일럿 챔버(1315)로 유입되는 유입량이 작아져 압력 상승이 제한된다. 이에 메인 챔버(2325)로 유입되는 작동유체의 유입량에 의한 압력 차이로 인해 파일럿 밸브(1330)가 탄성 변형되며 메인 리테이너(2320)의 상부로부터 이격되어 상기 메인 챔버(2325)를 개방시키면서 감쇠력을 구현하게 된다. 또한, 메인 챔버(2325)에 압력이 상승함에 따라 메인 리테이너(2320)는 테이퍼부(2324)에 의하여 제2 지지체(2420)를 탄성 변형시키며 하부로 이동될 수 있다.
한편, 고주파 인장 행정시 저속 구간에서 감쇠력 저하 방지로 조정안정성이 저하되는 것을 방지하고, 중고속 구간에서는 감쇠력 성능 발생으로 승차감을 향상시킬 수 있게 된다.
따라서, 도 9에 도시된 바와 같이 본 실시 예에 따른 주파수 감응형 쇽업소버(2000)는 앞선 실시예의 주파수 감응형 쇽업소버(1000)와 마찬가지로 인장 행정시 연결통로(1110) 및 유로홀(2413)을 통과한 작동유체가 파일럿 챔버(1315) 및 메인 챔버(2325)로 유입되는 유입량을 조절함으로써, 저속구간에서 저주파 및 고주파 시에 유사한 감쇠력을 구현하고, 중고속구간에서 저주파 및 고주파에 따라 감쇠력을 가변시켜 차량의 승차감과 조정안정성을 동시에 만족할 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 실린더 110 : 압축챔버
120 : 인장챔버 210 : 플러그
1000, 2000 : 주파수 감응형 쇽업소버
1100 : 피스톤 로드 1110 : 연결통로
1113 : 연결홀 1200 : 피스톤 밸브
1210 : 압축유로 1220 : 인장유로
1300, 2300 : 밸브 조립체
1310 : 하우징 1315 : 파일럿 챔버
1320, 2320 : 메인 리테이너
1323, 2323 : 메인 유로
1325, 2325 : 메인 챔버
1330 : 파일럿 밸브 1340 : 인렛 디스크
1343 : 슬릿 1350 : 파일럿 디스크
2324 : 테이퍼부
2400 : 지지부재 2410 : 제1 지지체
2413 : 유로홀 2420 : 제2 지지체

Claims (17)

  1. 실린더 내부를 왕복이동하며, 내부에 연결통로가 형성되는 피스톤 로드;
    상기 피스톤 로드에 장착되고 복수의 압축유로 및 인장유로가 상하로 관통되며, 상기 실린더를 압축 챔버와 인장 챔버로 구획하는 피스톤 밸브; 및
    상기 피스톤 로드에 장착되어 인장 행정시 주파수에 따라 변화하는 감쇠력을 발생시키는 밸브 조립체;를 포함하고,
    상기 밸브 조립체는,
    상기 피스톤 로드에 결합되며 상기 연결통로와 연통하는 파일럿 챔버가 형성되는 하우징;
    상기 피스톤 로드에 결합되고, 상부에 상기 연결통로와 연통하는 메인 챔버가 형성되는 메인 리테이너; 및
    상기 피스톤 로드에 결합되고 상기 하우징과 메인 리테이너 사이에 배치되어 상기 파일럿 챔버와 메인 챔버를 구획시키는 파일럿 밸브;를 구비하는 주파수 감응형 쇽업소버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 리테이너는,
    상기 피스톤 로드가 중심을 관통하며, 내측 가장자리를 따라 일정 간격으로 돌출 형성된 제1 시트부; 및
    상기 메인 리테이너의 외측 가장자리로부터 단차지게 돌출 형성된 링 형상의 제2 시트부;를 포함하고,
    상기 메인 챔버는 상기 제1 시트부와 제2 시트부 사이에 형성되는 주파수 감응형 쇽업소버.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 시트부 사이에는 상기 연결통로와 연결되는 메인유로가 마련되는 주파수 감응형 쇽업소버.
  4. 실린더 내부를 왕복이동하며, 내부에 연결통로가 형성되는 피스톤 로드;
    상기 피스톤 로드에 장착되고 복수의 압축유로 및 인장유로가 상하로 관통되며, 상기 실린더를 압축 챔버와 인장 챔버로 구획하는 피스톤 밸브;
    상기 연결통로와 연통하는 유로홀이 형성되며, 상기 피스톤 로드에 장착되는 지지부재; 및
    상기 지지부재에 장착되며, 인장 행정시 주파수에 따라 변화하는 감쇠력을 발생시키는 밸브 조립체;를 포함하고,
    상기 밸브 조립체는,
    상기 지지부재에 장착되며 상기 유로홀과 연통하는 파일럿 챔버가 형성되는 하우징;
    상기 지지부재에 장착되고 상부에 상기 유로홀과 연통하는 메인 챔버가 형성되는 메인 리테이너; 및
    상기 지지부재에 장착되고 상기 하우징과 상기 메인 리테이너 사이에 배치되어 상기 파일럿 챔버와 메인 챔버를 구획시키는 파일럿 밸브;를 구비하는 주파수 감응형 쇽업소버.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 파일럿 챔버 및 메인 챔버는 상기 유로홀을 통해 상기 연결통로와 연통하도록 마련되는 주파수 감응형 쇽업소버.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 지지부재는,
    상기 밸브 조립체를 수직방향으로 축력 지지를 위해 상기 피스톤 로드에 장착되며, 상기 연결통로와 연통하는 유로홀이 형성된 제1 지지체; 및
    상기 제1 지지체의 하부에 장착되어 상기 메인 리테이너의 하부를 지지하는 제2 지지체;를 구비하는 주파수 감응형 쇽업소버.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 메인 리테이너는,
    내측 가장자리를 따라 일정 간격으로 돌출 형성된 제1 시트부; 및
    상기 메인 리테이너의 외측 가장자리로부터 단차지게 돌출 형성된 링 형상의 제2 시트부;를 포함하고,
    상기 메인 챔버는 상기 제1 시트부와 제2 시트부 사이에 형성되는 주파수 감응형 쇽업소버.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 시트부 사이에는 상기 유로홀과 연통되는 메인유로가 마련되는 주파수 감응형 쇽업소버.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 메인 리테이너의 하부면은 상기 메인 리테이너의 중심부로 갈수록 점차적으로 두께가 감소하는 테이퍼진 형태의 테이퍼부가 마련되는 주파수 감응형 쇽업소버.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 메인 리테이너는 상기 테이퍼부에 의하여 상기 메인 챔버로 유입되는 작동유체의 유입량에 따른 압력 차이에 따라 하부로 이동하며,
    상기 제2 지지체는 상기 메인 리테이너의 탄성 변형에 연동하도록 탄성 변형되는 주파수 감응형 쇽업소버.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 제2 지지체의 하부에는 스페이서가 마련되는 주파수 감응형 쇽업소버.
  12. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 파일럿 밸브는 상기 메인 챔버 및 상기 파일럿 챔버의 압력 차에 의해 탄성 변형 가능하게 마련되는 주파수 감응형 쇽업소버.
  13. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 파일럿 밸브는,
    저면이 상기 메인 리테이너의 상부에 밀착되는 몸체부; 및
    상기 몸체부의 외측 가장자리부를 따라 돌출 형성되어 상기 하우징의 내측면과 밀착되고, 상기 메인 챔버로 유입되는 작동유체의 유입량에 따른 압력차에 따라 탄성 변형되는 밸브부;를 구비하는 주파수 감응형 쇽업소버.
  14. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 파일럿 밸브는 저주파 행정시 상기 메인 리테이너의 상부와 접촉되고, 고주파 행정시 상기 메인 리테이너의 상부로부터 이격되어 상기 메인 챔버를 개방시키는 주파수 감응형 쇽업소버.
  15. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 파일럿 밸브 사이에 개재되고, 상기 연결통로와 상기 파일럿 챔버를 연통시키는 적어도 하나의 슬릿이 형성된 인렛 디스크를 더 구비하는 주파수 감응형 쇽업소버.
  16. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 피스톤 로드에 결합되고, 상기 하우징의 상부에 밀착 배치되어 탄성 변형되는 파일럿 디스크를 더 구비하는 주파수 감응형 쇽업소버.
  17. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 파일럿 밸브와 상기 메인 리테이너 사이에 개재되는 적어도 하나 이상의 디스크를 더 포함하는 주파수 감응형 쇽업소버.
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