KR20210031077A - 차량용 쇽 업소버 - Google Patents

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KR20210031077A
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piston
cylinder
chamber
piston rod
shock absorber
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KR1020190112575A
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정문상
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주식회사 만도
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Abstract

차량용 쇽 업소버가 개시된다. 본 실시 예에 따른 차량용 쇽 업소버는 유체가 충전되는 실린더, 상기 실린더의 내측에 마련된 피스톤 로드, 상기 피스톤 로드의 하부에 마련된 피스톤 밸브, 상기 피스톤 밸브의 상부에서 상기 피스톤 로드에 설치되는 스토퍼, 상기 실린더를 제1챔버 및 상기 제1챔버의 하부의 제2챔버로 구분하며, 상기 스토퍼의 상부에서 상기 피스톤 로드 상에서 이동 가능하게 설치되는 프리 피스톤, 상기 프리 피스톤을 탄성 지지하는 스프링 및 상기 실린더의 내주면에 마련되는 바이패스부를 포함하여 제공될 수 있다.

Description

차량용 쇽 업소버{SHOCK ABSORBER FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 충격 흡수 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로 압축행정 또는 인장행정 시 소프트한 감쇠력의 변화 특성을 가지는 차량용 쇽 업소버에 관한 것이다.
일반적으로, 쇽업소버는 자동차 등의 이동수단에 설치되며, 주행시 노면으로부터 받는 진동이나 충격 등을 흡수 및 완충하여 승차감을 향상시킨다. 한편, 쇽 업소버는 구성과 구현 방법에 따라 고체 마찰식과 유압식이 있으며, 대부분의 쇽 업소버는 유압식이 사용되고 있다. 여기서, 쇽업소버는 실린더와, 이 실린더 내에 압축 및 신장 가능하게 설치된 피스톤 로드를 포함하며, 이들 실린더와 피스톤 로드가 각각 차체 또는 바퀴나 차축에 결합된다.
이러한 쇽 업소버는 노면 상태, 또는 주행 상태 등에 따라서 차량의 승차감이나 조종 안정성을 향상시키기 위해 감쇠력 특성에 대해 많은 연구가 이루어지고 있다.
대한민국 등록특허공보 10-1094214호(2011년 12월 08일, 공개)
본 실시 예는 압축행정 또는 인장행정 시 소프트한 감쇠력의 변화 특성을 가지는 차량용 쇽 업소버를 제공하고자 함이다.
본 실시 예는 압축행정 또는 인장행정 시 감쇠력이 급격히 변화되지 않으며, 완만하게 증가 또는 감소되도록 하는 차량용 쇽 업소버를 제공하고자 함이다.
본 실시 예는 차량의 주행시 발생되는 진동을 적절하게 흡수하여 차체의 지나친 움직임을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 유체가 충전되는 실린더; 상기 실린더의 내측에 마련된 피스톤 로드; 상기 피스톤 로드의 하부에 마련된 피스톤 밸브; 상기 피스톤 밸브의 상부에서 상기 피스톤 로드에 설치되는 스토퍼; 상기 실린더를 제1챔버 및 상기 제1챔버의 하부의 제2챔버로 구분하며, 상기 스토퍼의 상부에서 상기 피스톤 로드 상에서 이동 가능하게 설치되는 프리 피스톤; 상기 프리 피스톤을 탄성 지지하는 스프링; 및 상기 실린더의 내주면에 마련되는 바이패스부;를 포함하되, 상기 바이패스부는 상기 프리 피스톤이 상기 바이패스부에 위치되는 경우 상기 유체가 상기 제1챔버 및 제2챔버 사이에서 상기 유체가 바이패스되는 경로를 형성할 수 있다.
상기 바이패스부는 상기 실린더의 내주면에서 외경 방향으로 함몰 형성되는 홈 형상으로 마련될 수 있다.
상기 바이패스부는 복수개가 마련되며, 상기 피스톤 로드의 축 방향을 기준으로 상하 방향으로 연장될 수 있다.
상기 복수개의 바이패스부는 하단부가 상기 제1챔버에 배치되도록 마련될 수 있다.
상기 프리 피스톤의 외주면에 마련되며, 상기 프리 피스톤과 상기 실린더의 내주면 사이를 밀봉하는 씰링부;를 더 포함 할 수 있다.
상기 씰링부는 상기 프리 피스톤의 외주면에 형성된 씰링홈을 따라서 끼움 결합되는 링 형상으로 마련될 수 있다.
상기 프리 피스톤은 상기 피스톤 로드와의 사이에 간극을 형성하며, 상기 제1챔버와 상기 제2챔버를 연통하는 간극유로;를 포함할 수 있다.
상기 스토퍼는 탄성 재질로 구성되며, 상기 프리 피스톤의 하부와 접촉시 충격을 완충하는 시트부;를 더 포함할 수 있다.
본 실시 예에 의한 차량용 쇽 업소버는 피스톤 로드의 동작에 의한 감쇠력의 변화가 완만하게 이루어진다.
본 실시 예에 의한 차량용 쇽 업소버는 스프링의 길이를 조절하여 감쇠력 특성을 용이하게 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 쇽 업소버의 단면도이다.
도 2 내지 3은 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 쇽 업소버의 동작도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인장행정 시 감쇠력 가변 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.
본 발명에 따른 차량용 쇽 업소버는 유체가 충전되는 실린더(10), 실린더(10)의 내측에 마련된 피스톤 로드(20), 피스톤 로드(20)의 하부에 마련된 피스톤 밸브(30), 피스톤 밸브(30)의 상부에서 피스톤 로드(20)에 설치되는 스토퍼(40), 실린더(10)를 제1챔버(15) 및 제1챔버(15)의 하부의 제2챔버(16)로 구분하며, 스토퍼(40)의 상부에서 피스톤 로드(20) 상에서 이동 가능하게 설치되는 프리 피스톤(50), 프리 피스톤(50)을 탄성 지지하는 스프링(60) 및 실린더(10)의 내주면에 마련되는 바이패스부(70)를 포함할 수 있다. 그리고 바이패스부(70)는 프리 피스톤(50)이 바이패스부(70)에 위치되는 경우 유체가 제1챔버(15) 및 제2챔버(16) 사이에서 유체가 바이패스되는 경로를 형성할 수 있다.
도 1과 같이 본 발명에 따른 차량용 쇽 업소버는 오일 등의 작동 유체가 충전되는 실린더(10)가 마련된다. 도 1 내지 3에서는 실린더(10)가 내부에 공간을 형성하는 내튜브(11) 및 내튜브(11)의 외부에 구비되는 외튜브(12)로 구성된다. 그리고 내튜브(11)는 내부에 공간을 형성하는 원통 형상을 가질 수 있고, 내튜브(11)의 내부에는 유체(오일 등)가 충전된다. 외튜브(12)는 내튜브(11)의 외경에 더 큰 직경으로 설치되며, 내튜브(11)와 대응되는 형상으로 구성될 수 있다. 그리고 내튜브(11)와 외튜브(12) 사이에는 유체가 충전될 수 있는 저장공간이 형성될 수 있다. 그리고 내튜브(11)의 내부는 후술하는 프리 피스톤(50)에 의해 제1챔버(15)와 제2챔버(16)로 구분될 수 있다. 한편, 실린더(10)의 내튜브(11) 및 외튜브(12)는 바디밸브(미도시)에 의해 연결될 수 있다. 따라서 후술될 피스톤 로드(20)가 압축행정하는 경우, 내튜브(11)와 외튜브(12) 사이의 저장공간의 유체가 내튜브(11)의 내부로 이동될 수 있다. 그리고 피스톤 로드(20)가 인장행정하는 경우, 내튜브(11) 내부의 유체가 내튜브(11)와 외튜브(12) 사이의 저장공간으로 이동될 수 있다. 또한 실린더(10)의 일단과 후술되는 피스톤 로드(20)의 일단은 차량의 차체 또는 차량에 각각 연결된 상태에서 압축 또는 인장행정을 할 수 있다. 한편, 도 1 내지 3의 경우 실린더(10)는 내튜브(11) 및 외튜브(12)로 구성된 것으로 도시되었지만, 이에 한정하는 것은 아니며 모노튜브와 같이 단일한 튜브만으로 구성된 경우도 포함한다.
피스톤 로드(20)는 실린더(10)의 내측에 마련되며, 압축행정 또는 인장행정 시 슬라이딩될 수 있다. 구체적으로, 압축행정 시 피스톤 로드(20)는 실린더(10) 내부에서 하방으로 슬라이딩되며, 인장행정 시 피스톤 로드(20)는 실린더(10) 내부에서 상방으로 슬라이딩될 수 있다. 그리고 피스톤 로드(20)의 하부에는 피스톤 밸브(30)가 마련될 수 있다. 피스톤 밸브(30)는 상부 및 하부에 복수의 디스크가 마련되어 압축 또는 인장행정 시 유체의 저항력에 의한 감쇠력을 발생시킬 수 있다.
스토퍼(40)는 피스톤 로드(20)에 설치되며, 피스톤 밸브(30)의 상부에 마련될 수 있다. 그리고 스토퍼(40)는 인장행정 시 피스톤 밸브(30)와 후술하는 프리 피스톤(50)이 직접적으로 충돌하는 것을 방지하도록 마련된다.
그리고 프리 피스톤(50)은 피스톤 로드(20)에 설치되며, 피스톤 로드(20) 상에서 이동 가능하게 마련된다. 그리고 프리 피스톤(50)은 실린더(10)를 제1챔버(15) 및 제2챔버(16)로 구분하며, 실린더(10)의 내부에서 프리 피스톤(50) 상방을 제1챔버(15), 프리 피스톤(50) 하방을 제2챔버(16)로 구획한다.
도 1과 같이, 스프링(60)은 일단이 프리 피스톤(50)에 연결되며, 타단이 실린더(10)의 로드 가이드(13)에 연결된다. 그리고 피스톤 로드(20)의 인장행정 시 스토퍼(40)가 상방으로 이동되며, 스토퍼(40)가 프리 피스톤(50)을 가압하면 스프링(60)의 탄성력이 더해진 상태로 감쇠력이 발생된다. 따라서 스프링(60)의 탄성력이 더해지는 구간부터는 감쇠력이 급격히 증대될 수 있다.
바이패스부(70)는 실린더(10)의 내주면에 마련된다. 도 1 내지 3에서는 내튜브(11)의 내주면에 마련된 것으로 도시되었으나, 실린더(10)가 모노튜브로 마련된 경우 모노튜브의 내주면에 마련될 수도 있는 것이다. 한편, 바이패스부(70)는 프리 피스톤(50)이 바이패스부(70)의 내측에 위치되는 경우 제1챔버(15) 및 제2챔버(16) 사이에서 유체가 바이패스되는 경로를 형성할 수 있다. 따라서 스토퍼(40)에 의해 프리 피스톤(50)이 스프링(60)을 가압하는 경우 유체가 제1챔버(15)에서 제2챔버(16)로 바이패스되는 경로가 형성되어 감쇠력이 급격히 증가되지 않고 좀 더 부드럽게 증가할 수 있게 된다.
좀 더 구체적으로 살펴보면, 바이패스부(70)는 실린더(10)의 내주면에서 외경 방향으로 함몰 형성되는 홈 형상으로 마련될 수 있다. 따라서 도 2와 같이 프리 피스톤(50)이 바이패스부(70)의 내측에 위치되는 경우 함몰 형성된 바이패스부(70)를 통해 제1챔버(15) 및 제2챔버(16) 사이에서 유체가 바이패스될 수 있다(도 2의 경로 "A1" 또는 "A2").
그리고 바이패스부(70)는 복수개가 마련되며, 피스톤 로드(20)의 축 방향을 기준으로 상하 방향으로 연장되도록 마련될 수 있다. 복수개의 바이패스부(70)는 실린더(10)의 원주 방향을 따라서 서로 이격되도록 마련될 수 있다.
그리고 복수개의 바이패스부(70)는 하단부가 제1챔버(15)에 배치되도록 마련될 수 있다. 전술한 바와 같이, 바이패스부(70)는 피스톤 로드(20)의 축 방향을 기준으로 상하 방향으로 연장되도록 마련될 수 있다. 따라서 피스톤 로드(20)의 축 방향을 기준으로 프리 피스톤(50)이 바이패스부(70)의 하방에 배치될 수 있다. 이 경우, 인장행정 시 프리 피스톤(50)이 상방으로 이동되면서, 바이패스부(70)의 내측에 위치될 수 있다. 한편, 바이패스부(70)의 하단부가 제1챔버(15)에 위치되도록 하기 위해서, 스프링(60)의 길이를 조절할 수 있다. 이와 같은 경우, 인장행정 시 감쇠력의 변화가 좀 더 완만해질 수 있다.
그리고 본 발명의 경우 프리 피스톤(50)의 외주면에 마련되며, 프리 피스톤(50)과 실린더(10)의 내주면 사이를 밀봉하는 씰링부(52)를 더 포함할 수 있다. 따라서 도 3에 도시된 바와 같이 프리 피스톤(50)이 바이패스부(70)의 내측에 위치되지 않는 경우, 프리 피스톤(50)의 외주면과 실린더(10) 사이에서 유체가 이동되지 않도록 할 수 있는 것이다.
구체적으로 살펴보면, 씰링부(52)는 프리 피스톤(50)의 외주면에 형성된 씰링홈을 따라서 끼움 결합되는 링 형상으로 마련될 수 있다. 씰링부(52)는 고무 등의 탄성 부재로 구성될 수 있다.
또한, 프리 피스톤(50)에는 이동홈(51)이 마련될 수 있다. 이동홈(51)이 마련되어 프리 피스톤(50) 상부에 스프링(60)이 결합 또는 설치되더라도 프리 피스톤(50)과 스프링(60) 사이의 공간(이동홈)이 형성되어 유체가 이동홈(51)을 통해 이동될 수 있다.
그리고 프리 피스톤(50)은 피스톤 로드(20)와의 사이에 간극을 형성하며, 제1챔버(15)와 제2챔버(16)를 연통하는 간극유로(54)를 포함할 수 있다. 따라서 피스톤 로드(20)의 압축행정 또는 인장행정 시 간극유로(54)를 통해 제1챔버(15)와 제2챔버(16) 사이에서 유체가 이동될 수 있다(도 3의 경로 "A3" 또는 "A4"). 그리고 프리 피스톤(50)과 피스톤 로드(20)의 사이에 형성된 간극의 너비(또는 길이)를 조절함으로써 유체의 이동률을 조절할 수 있다.
그리고 스토퍼(40)는 탄성 재질로 구성되며, 프리 피스톤(50)의 하부와 접촉시 충격을 완충하는 시트부(42)를 더 포함할 수 있다. 시트부(42)는 고무 등의 탄성 재질로 마련될 수 있고, 피스톤 로드(20)의 인장행정시 스토퍼(40)와 프리 피스톤(50)이 직접적으로 충돌하는 것을 방지하여 스토퍼(40)와 프리 피스톤(50)이 깨지는 것을 방지한다.
이하에서는 도 2 내지 4를 참조하여 차량용 쇽 업소버의 인장행정 시 동작을 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 인장행정 시 감쇠력 가변 그래프이다. 도 4의 가로축은 피스톤 로드의 슬라이딩에 의한 변위 변화를 의미하며, 세로축은 감쇠력 변화를 의미한다.
인장행정의 경우, 피스톤 로드(20)는 인장행정 시 실린더(10)의 내부에서 상방으로 이동될 수 있다. 그리고 피스톤 로드(20)에 설치된 스토퍼(40)가 함께 상방으로 이동된다. 이 경우, 피스톤 밸브(30)에 형성된 유로를 통해 유체가 이동되며, 감쇠력이 일정 크기 증가되게 된다(도 4의 "A"와 "B"의 기울기). 이후, 스토퍼(40)가 프리 피스톤(50)을 가압하게 되면, 감쇠력에 탄성력이 더해지게 된다(도 4의 "B"와 "C"의 기울기). 이 때, 프리 피스톤(50)이 바이패스부(70)의 내측에 위치되어 유체가 통과될 수 있는 바이패스경로가 형성되어 감쇠력이 완만하게 증가될 수 있다. 그리고 프리 피스톤(50)이 바이패스부(70)를 완전히 통과하게 되면, 스프링(60)의 탄성력 및 유체의 저항력을 온전히 받게 되며 유체는 간극유로(54)를 통해서만 이동할 수 있게 된다. 따라서 감쇠력이 급격히 증대된다(도 4의 "C"와 "D"의 기울기).
한편, 도 4의 "A"점의 위치는 스프링의 길이를 조절함으로써 프리 피스톤의 위치를 조절하는 것으로 설계 가능하며, "B"점과 "C"점의 위치는 스프링 상수를 조절하거나 또는 바이패스부의 길이나 크기를 조절함으로써 설계 가능하며, "D"점의 위치는 프리 피스톤의 단면적이나 전체 크기 또는 간극유로의 크기(또는 너비)에 의해 설계될 수 있다. 그리고, 압축행정의 경우 인장행정의 경우와 반대 순서로 동작될 수 있다.
이상에서는 본 발명이 특정 실시 예를 중심으로 하여 설명되었지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술분야에서 있을 수 있으며, 따라서, 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석 되어야 한다.
10 : 실린더 11 : 외튜브
12 : 외튜브 13 : 로드 가이드
15 : 제1챔버 16 : 제2챔버
20 : 피스톤 로드 30 : 피스톤 밸브
40 : 스토퍼 42 : 시트부
50 : 프리 피스톤 51 : 프리 피스톤의 홈
52 : 씰링부 54 : 간극유로
60 : 스프링 70 : 바이패스부

Claims (8)

  1. 유체가 충전되는 실린더;
    상기 실린더의 내측에 마련된 피스톤 로드;
    상기 피스톤 로드의 하부에 마련된 피스톤 밸브;
    상기 피스톤 밸브의 상부에서 상기 피스톤 로드에 설치되는 스토퍼;
    상기 실린더를 제1챔버 및 상기 제1챔버의 하부의 제2챔버로 구분하며, 상기 스토퍼의 상부에서 상기 피스톤 로드 상에서 이동 가능하게 설치되는 프리 피스톤;
    상기 프리 피스톤을 탄성 지지하는 스프링; 및
    상기 실린더의 내주면에 마련되는 바이패스부;를 포함하되,
    상기 바이패스부는
    상기 프리 피스톤이 상기 바이패스부에 위치되는 경우 상기 유체가 상기 제1챔버 및 제2챔버 사이에서 상기 유체가 바이패스되는 경로를 형성하는 차량용 쇽업소버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바이패스부는
    상기 실린더의 내주면에서 외경 방향으로 함몰 형성되는 홈 형상으로 마련되는 차량용 쇽 업소버.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 바이패스부는
    복수개가 마련되며, 상기 피스톤 로드의 축 방향을 기준으로 상하 방향으로 연장되는 차량용 쇽 업소버.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수개의 바이패스부는
    하단부가 상기 제1챔버에 배치되도록 마련된 차량용 쇽 업소버.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프리 피스톤의 외주면에 마련되며, 상기 프리 피스톤과 상기 실린더의 내주면 사이를 밀봉하는 씰링부;를 더 포함하는 차량용 쇽 업소버.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 씰링부는
    상기 프리 피스톤의 외주면에 형성된 씰링홈을 따라서 끼움 결합되는 링 형상으로 마련되는 차량용 쇽 업소버.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 프리 피스톤은
    상기 피스톤 로드와의 사이에 간극을 형성하며, 상기 제1챔버와 상기 제2챔버를 연통하는 간극유로;를 포함하는 차량용 쇽 업소버.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 스토퍼는
    탄성 재질로 구성되며, 상기 프리 피스톤의 하부와 접촉시 충격을 완충하는 시트부;를 더 포함하는 차량용 쇽 업소버.

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