KR20200141743A - 쇽업소버 - Google Patents

Abstract

유동하는 유체의 온도에 따른 감쇠력의 편차가 작은 쇽업소버가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 쇽업소버는 유체 챔버를 형성하는 실린더; 상기 유체 챔버 내에 배치되며, 상기 유체 챔버를 상부 챔버 및 하부 챔버로 분할하고, 압축 유로 및 인장 유로를 형성하는 피스톤; 및 상기 피스톤과 결합하고, 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버 사이의 유체의 유동을 제어하는 다중 디스크;를 포함하며, 상기 압축 유로 및 상기 인장 유로는 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버 사이에서 상기 피스톤을 통해서 연장되는 쇽업소버에 있어서, 상기 다중 디스크는 내부에 적어도 하나 이상의 통공이 형성된 제1디스크, 외주면으로부터 만입된 적어도 하나 이상의 오리피스부가 형성된 제2디스크, 및 상기 유체의 유동에 따라 편위되는 제3디스크를 포함하여 적층 형성되되, 상기 제1디스크와 상기 제2디스크 사이에는 소정 두께를 갖는 환형의 프리로드 링을 포함한다.

Description

쇽업소버{Shock absorber}

본 발명은 유체의 온도에 따른 감쇠력의 편차가 작은 쇽업소버에 관한 것이다.

일반적으로, 쇽업소버는 자동차 등의 이동수단에 설치되며, 주행 시 노면으로부터 받는 진동이나 충격 등을 흡수 및 완충하여 승차감을 향상시킨다.

여기서, 쇽업소버는 실린더와, 이 실린더 내에서 왕복 이동 가능하게 설치된 피스톤 로드를 포함하며, 이들 실린더와 피스톤 로드는 각각 차체 또는 바퀴나 차축에 결합된다.

이러한 쇽업소버는 감쇠력이 낮게 설정된 경우, 주행시 노면의 요철에 의한 진동을 흡수하여 승차감을 향상시킬 수 있는 반면, 감쇠력이 높게 설정된 경우, 차체의 자세 변화가 억제되어 조종 안정성이 향상되는 특성이 있다.

감쇠력은 실린더 내부에 존재하며 피스톤의 압축행정, 인장행정에 따라 유동하는 유체에서 비롯된다. 이와 같은 유체는 온도에 의해 점성이 변화되는 특성이 있는데 변화되는 유체의 점성은 감쇠력에 영향을 미친다.

예를 들어 유체가 고온이 되면 점성이 낮아지며 이에 따라 실린더 내부에서 유동 시 접촉하는 구성요소에 대한 마찰력이 낮아져, 최종적으로 쇽업소버의 감쇠력이 낮아진다.

그러나, 유동하는 유체의 온도가 감쇠력에 영향을 미치면 쇽업소버 성능의 균일성을 보장할 수 없으므로, 이러한 부분에 대한 전반적인 개선이 필요한 실정이다.

한국 등록특허공보 제10-0832133호(2008.05.27. 공고)

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 유동하는 유체의 온도에 따른 감쇠력의 편차가 작은 쇽업소버를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 유체 챔버를 형성하는 실린더; 상기 유체 챔버 내에 배치되며, 상기 유체 챔버를 상부 챔버 및 하부 챔버로 분할하고, 압축 유로 및 인장 유로를 형성하는 피스톤; 및 상기 피스톤과 결합하고, 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버 사이의 유체의 유동을 제어하는 다중 디스크;를 포함하며, 상기 압축 유로 및 상기 인장 유로는 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버 사이에서 상기 피스톤을 통해서 연장되는 쇽업소버에 있어서, 상기 다중 디스크는 내부에 적어도 하나 이상의 통공이 형성된 제1디스크, 외주면으로부터 만입된 적어도 하나 이상의 오리피스부가 형성된 제2디스크, 및 상기 유체의 유동에 따라 편위되는 제3디스크를 포함하여 적층 형성되되, 상기 제1디스크와 상기 제2디스크 사이에는 소정 두께를 갖는 환형의 프리로드 링을 포함하는 쇽업소버가 제공된다.

이 때, 상기 프리로드 링은 반경방향 내측으로 절곡된 형상의 교축면을 포함할 수 있다.

이 때, 상기 프리로드 링은 상기 제1디스크의 둘레를 따라 상기 제1디스크와 일체로 형성될 수 있다.

이 때, 상기 프리로드 링은 상기 제1디스크의 외면에 용접을 통해 고정될 수 있다.

이 때, 상기 프리로드 링의 두께는 상기 제2디스크의 두께보다 크게 형성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 쇽업소버는 적층 배치되는 다중 디스크 사이에 프리로드 링을 형성하여 온도에 따른 감쇠력의 편차가 적은 난류의 유동을 유도함으로써, 유체의 온도가 쇽업소버의 감쇠력에 미치는 영향력을 저하시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 쇽업소버를 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 쇽업소버의 다중 디스크를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 쇽업소버의 다중 디스크의 적층 구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 일 실시예에 따른 쇽업소버의 다중 디스크의 단면을 도시한 단면사시도이다.
도 5는 본 발명에 일 실시예에 따른 쇽업소버의 다중 디스크의 단면을 도시한 단면도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 쇽업소버의 압축 행정 시 인테이크 밸브의 작동상태를 나타내는 도면이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 쇽업소버의 인장 행정 시 다중 디스크의 작동상태를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참고부호를 붙였다.

본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 쇽업소버를 도시한 단면도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 쇽업소버의 다중 디스크를 도시한 도면이다.

보다 상세히, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 쇽업소버의 다중 디스크를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 쇽업소버의 다중 디스크의 적층구조를 도시한 분해 사시도이다. 또한 도 4 및 도 5는 본 발명에 일실시예에 따른 쇽업소버의 다중 디스크의 단면을 도시한 단면사시도 및 단면도이다.

차량은 후방 현가장치, 전방 현가장치 및 몸체를 포함한다. 쇽업소버는 차량의 전방 및 후방 현가장치와 몸체의 상대적인 이동을 댐핑하는 역할을 한다.

도 1는 쇽업소버의 예를 도시한다. 본 발명에 따른 쇽업소버는 실린더(미도시) 및 피스톤 모듈(100), 피스톤 로드(10)를 포함한다.

실린더는 유체 챔버를 형성하며, 피스톤 모듈(100)은 실린더 내에서 피스톤 로드(10)에 의해 왕복운동 가능하게 배치되고 유체 챔버를 상부 챔버(A) 및 하부 챔버(B)로 분할한다.

또한, 피스톤 모듈(100) 내부에는 압축 유로(114) 및 인장 유로(112)가 형성되어 압축 또는 인장 행정 시 유체가 상부 챔버(A) 또는 하부 챔버(B)로 유동하는 통로로서 기능한다.

이 때, 피스톤 모듈(100) 내의 밸브작용은 실린더 내에서 피스톤 모듈(100)의 이동 중에 발생되는 상부 챔버(A)와 하부 챔버(B) 사이의 유체의 이동을 제어한다.

한편 피스톤 로드(10)는 피스톤 모듈(100)이 왕복 운동 할 수 있도록 피스톤 모듈(100)에 결합되고 상부 챔버(A)를 통해서 연장될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 쇽업소버에서 피스톤 모듈(100)이 결합된 피스톤 로드(10)의 단부는 차량(10)의 전방 및 후방 현가장치에 고정되도록 형성될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 쇽업소버의 피스톤 모듈(100)의 예가 제시되어 있다. 피스톤 모듈(100)는 피스톤 몸체(110), 인테이크부(120) 및 다중 디스크부(130)을 포함한다.

피스톤 몸체(110)는 인테이크부(120)에 대하여 연결되고, 다중 디스크부(130)는 피스톤 몸체(110)에 대하여 연결될 수 있다. 이러한 구성요소는 너트(20)에 의해 피스톤 로드(10)에 고정될 수 있다.

피스톤 몸체(110)는 복수의 압축 유로(114) 및 복수의 인장 유로(112)를 형성할 수 있다. 전술한 바와 같이 압축 유로(114) 및 인장 유로(112)는 피스톤 몸체(110)를 통해서 연장한다.

인테이크부(120)는 피스톤 몸체(110)의 상측에 배치되며, 상측으로부터 하측방향으로 순차적으로 배열되는 상부 와셔(121), 인테이크 스프링(123), 상부 리테이너(125) 및 인테이크 밸브(127)를 구비한다.

상부 와셔(121) 및 인테이크 밸브(127)에는 각각 유체가 흐를 수 있도록 통공(121a, 127a)이 형성된다. 이 상부 와셔(121)의 통공(121a)과 인테이크 밸브(127)의 통공(127a)은 피스톤 로드(10)가 인장 행정 시 유체가 피스톤 몸체(110)에 형성된 인장유로(112)로 흐를 수 있도록 유로의 역할을 수행한다.

인테이크 스프링(123)은 인테이크 밸브(127)로 탄성력을 제공하도록 마련된다. 인테이크 스프링(123)과 인테이크 밸브(127)는 피스톤 로드(10)가 압축 행정 시 편위되어 피스톤 몸체(110)에 형성된 압축유로(114)를 통한 유체의 흐름을 허용하는 역할을 수행한다.

보다 상세히, 본 발명의 쇽업소버에서 압축 행정 중에 인테이크 밸브(127)에 의한 밸브작용을 도 6을 참조하여 살펴보면 아래와 같다. 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 쇽업소버의 압축 행정 시 피스톤 밸브의 작동상태를 나타내는 도면이다.

먼저 압축 행정 시 하부 챔버(B) 내의 유체는 가압되어, 압축 유로를 통해 유입된다. 그 후 유입된 유체의 압력은 인테이크 밸브(127)에 대해서 스프링(123)이 가하는 힘과 반대방향으로 작용하도록 유도된다.

이 때, 인테이크 밸브(127)에 대한 유체 압력이 스프링(123)의 힘를 극복할 때, 인테이크 밸브(127)는 피스톤 몸체(110)로부터 이격되어 압축 유로(114)를 개방하고 유체가 하부 챔버(B)로부터 상부 챔버(A)로 유동하게 한다.

한편 인장 행정 중에는 피스톤 몸체에 접촉 지지되는 인테이크 밸브(127)에 의해서 압축 유로(114)가 폐쇄된다.

본 발명의 일실시예에 따른 쇽업소버의 다중 디스크부(130)는 다중 디스크(140) 및 하부 리테이너(142) 및 하부 와셔(141)를 포함한다.

이 때, 다중 디스크부(130)는 인장유로(112)가 형성된 위치와 대응되는 크기를 갖도록 형성된다. 이에 따라, 피스톤 로드(10)의 압축 행정 시 다중 디스크(140)가 인장유로(114)를 막아 작동오일의 흐름을 차단하도록 마련된다.

하부 리테이너(142) 및 하부 와셔(141)는 피스톤 몸체(110)와 너트(20) 사이에 배치된다. 이 때, 하부 리테이너(142) 및 하부 와셔(141)는 인테이크부(120) 및 다중 디스크(140)를 압축하지 않는 상태로, 너트(20)에 의해 고정 결합된다. 이로 인해 피스톤 몸체(110), 인테이크부(120), 다중 디스크(140)가 피스톤 로드로부터 분리되지 않을 수 있다.

다중 디스크(140)는 제1디스크(131), 제2디스크(132) 및 제3디스크(133) 및 프리로드 링(133)을 포함한다.

이 때 제1디스크(131), 제2디스크(132) 및 제3디스크(133)는 순차적으로 적층 형성된다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 제1디스크(131)는 내부에 유체가 통과할 수 있는 폐곡면 형태의 통공이 적어도 하나 이상 형성될 수 있다.

이 때, 통공의 형상 및 갯수, 배치는 다양할 수 있으나, 인장 유로의 하단부로부터 유체를 수용하기에 적합한 위치에 배치되는 것이 바람직할 것이다. 그리고 도면과 같이 원주 방향으로 곡선을 이루며 형성되는 것이 바람직할 것이다.

또한 제2디스크(132)는 제1디스크(131)의 다음에 적층 배치되며, 제2디스크(132) 외주면으로부터 소정 길이만큼 만입된 공간인 오리피스부가 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 이는 제1디스크(131)의 통공으로부터 유입되는 유체를 수용하되, 수용된 유체가 제2디스크(132)의 외경 방향으로 배출될 수 있도록 유도하는 배출구를 형성하기 위함이다.

이 때, 오리피스부의 형상 및 갯수, 배치는 쇽업소버의 설계 사양에 따라 다양하게 형성할 수 있을 것이다.

다음으로, 제3디스크(133)는 제2디스크(132)의 다음에 적층 배치되며, 제1 및 제2 디스크와 달리 외면에 어떠한 공간도 형성되지 않는 일반적인 원형의 디스크 형상을 구비할 수 있다. 이는 제2디스크(132)에 수용된 유체의 수직방향 유동을 차단하되, 디스크의 외경방향으로 유동하도록 유도하여 쇽업소버의 감쇠력을 발생시키기 위함이다.

도 7을 참조하여 본 발명의 일실시예에서, 인장 행정 중에 다중 디스크(140)에 의한 밸브작용을 살펴보면 아래와 같다. 도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 쇽업소버의 인장 행정 시 다중 디스크(140)의 밸브작용를 나타내는 도면이다.

먼저 상부 챔버(A) 내의 유체가 가압되어 인장 유로(112)를 통해 유입된다. 그 후 유입된 유체의 압력은 다중 디스크(140)에 대해서 하부 챔버 방향으로 작용하도록 유도된다.

도 5를 참조하면, 다중 디스크(140)에 대한 유체 압력이 다중 디스크(140)의 벤딩(bending) 부하를 극복할 때, 다중 디스크(140)는 피스톤 몸체(110)로부터 탄성적으로 편위되어 인장 유로(112)를 개방할 수 있다. 이를 통해 유체가 상부 챔버(A)로부터 하부 챔버(B)로 유동할 수 있게 한다.

이 때, 유체는 제1디스크(131)의 통공을 통하여 유입된 후, 제2디스크(132)에 형성된 오리피스부 및 제3디스크(133)로 이루어진 공간에 의해 가이드 되어 디스크의 외경방향으로 유동하게 된다. 이러한 과정을 통해 본 발명의 쇽업소버는 차량에 감쇠력을 제공하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 쇽업소버는 제1디스크(131) 및 제2디스크(132) 사이에 소정 두께를 갖는 환형의 프리로드 링(133)을 포함할 수 있다.

보다 상세히, 도 3을 참조하면 제1디스크(131)와 제2디스크(132)의 적층 구조 사이에 제1디스크(131)의 원주면을 따라 고리 형태의 프리로드 링이 형성될 수 있다.

도 5를 참조하면 제1디스크(131)와 제2디스크(132) 사이에 프리로드 링이 배치될 경우 유체의 유동 시 더 큰 공간이 확보될 수 있다.

따라서 유체는 큰 공간을 가진 제2디스크(132)의 오리피스부로부터 상대적으로 좁은 프리로드 링(133)과 제3디스크(133) 사이를 통과하면서 오리피스를 유동하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.

보다 상세히, 프리로드 링(133)이 없는 상태에서 기존 유체의 흐름은 디스크와 디스크 사이에서 유체의 흐름에 장애물이 없으므로 층류에 가깝게 유동한다. 이에 비하여 본 발명의 일실시예와 같이 환형의 프리로드 링(133)이 배치될 경우 프리로드 링(133)과 제2디스크(132) 사이에서 오리피스 유동이 유도되어 그 결과 난류의 흐름을 형성할 수 있다.

이처럼 난류의 흐름을 형성할 경우 온도가 유체의 감쇠력에 미치는 영향을 저하시킬 수 있다.

더욱 상세하게, 유체의 온도는 점성 및 마찰력에 영향을 미친다. 유체의 점성 및 마찰력은 유동에 영향을 미치며 궁극적으로 쇽업소버가 차량에 작용하는 감쇠력에 영향을 미친다.

유동의 특성상 층류일 경우 난류에 비해 유체의 점성 또는 마찰력이 감쇠력에 미치는 영향이 크다. 따라서 온도에 따른 감쇠력의 편차를 줄이기 위해서는 온도에 따른 점성 및 마찰력의 영향이 상대적으로 적은 난류의 흐름을 유도하는 것이 유리하다.

그러므로 본 발명과 같이 프리로드 링(133)을 형성하면 오리피스 유동이 유도되어 층류의 유동 양상을 약화시킴으로써, 이로 인하여 유체의 온도가 감쇠력에 미치는 영향도 약화시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따른 쇽업소버는 프리로드 링(133)은 반경방향 내측으로 절곡된 형상의 교축면(133a)을 포함할 수 있다. 이는 전술한 오리피스 유동의 효과를 보다 향상시키기 위함이다.

또한, 교축면(133a)에는 반경방향 내측으로 경사가 형성될 수 있다. 이와 같이 교축면에 반경방향 내측으로 경사가 형성되면 유체의 난류 형성이 더욱 원활한 장점이 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 쇽업소버에서 프리로드 링(133)은 제1디스크(131)의 둘레를 따라 제1디스크(131)와 일체로 형성될 수 있다. 이 때 프리로드 링(133)은 제1디스크(131)의 평면에 수직한 방향으로 일정 두께를 가지고 돌출되는 돌출부일 수 있다.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 쇽업소버에서 프리로드 링(133)은 제작 여건에 따라 제1디스크(131)와 별도의 부재로서 형성되어 제1디스크(131)의 외면에 용접을 통해 고정될 수도 있다.

한편 본 발명의 일실시예에서, 프리로드 링의 두께는 요구되는 감쇠력의 정도에 따라 변경될 수 있을 것이다.

특히 교축면(133a)의 크기가 클수록 난류를 형성할 수 있는 오리피스 유동의 유도 효과가 크다. 따라서 온도가 감쇠력에 미치는 영향력을 더욱 억제하고자 할 경우, 프리로드 링(133)의 두께를 제 2 디스크(132)의 두께보다 크게 형성하는 것이 유리할 것이다.

그러나 프리로드 링(133)이 프리로드 링(133)의 직경에 비하여 너무 두껍게 형성될 경우 프리로드 링(133)과 함께 적층 배치될 제 2 디스크(132) 및 제 3 디스크(134)에 부가되는 하중이 커서 무리를 줄 수 있으므로 이를 고려하여 프리로드 링(133)의 적정 두께를 정하여야 할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10 : 실린더 20 : 너트
100 : 피스톤 모듈 110 : 피스톤 몸체
112 : 인장 유로 114 : 압축 유로
120 : 인테이크부 121 : 상부 와셔
121a, 127a : 통공 123 : 인테이크 스프링
125 : 상부 리테이너 127 : 인테이크 밸브
130 : 다중 디스크부 131 : 제1디스크
132 : 제2디스크 133 : 프로로드 링
134 : 제3디스크 140 : 다중 디스크
141 : 하부 와셔 142 : 하부 리테이너

Claims (5)

1. 유체 챔버를 형성하는 실린더;
   상기 유체 챔버 내에 배치되며, 상기 유체 챔버를 상부 챔버 및 하부 챔버로 분할하고, 압축 유로 및 인장 유로를 형성하는 피스톤; 및
   상기 피스톤과 결합하고, 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버 사이의 유체의 유동을 제어하는 다중 디스크;를 포함하며,
   상기 압축 유로 및 상기 인장 유로는 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버 사이에서 상기 피스톤을 통해서 연장되는 쇽업소버에 있어서,
   상기 다중 디스크는 내부에 적어도 하나 이상의 통공이 형성된 제1디스크, 외주면으로부터 만입된 적어도 하나 이상의 오리피스부가 형성된 제2디스크, 및 상기 유체의 유동에 따라 편위되는 제3디스크를 포함하여 적층 형성되되,
   상기 제1디스크와 상기 제2디스크 사이에는 소정 두께를 갖는 환형의 프리로드 링을 포함하는 쇽업소버.
2. 제1항에 있어서,
   상기 프리로드 링은 반경방향 내측으로 절곡된 형상의 교축면을 포함하는 쇽업소버.
3. 제1항에 있어서,
   상기 프리로드 링은 상기 제1디스크의 둘레를 따라 상기 제1디스크와 일체로 형성되는 쇽업소버.
4. 제3항에 있어서,
   상기 프리로드 링은 상기 제1디스크의 외면에 용접을 통해 고정되는 쇽업소버.
5. 제1항에 있어서,
   상기 프리로드 링의 두께는 상기 제2디스크의 두께보다 크게 형성되는 쇽업소버.
   

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