KR20210126125A - 감쇠력 조정식 완충기 - Google Patents

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미키오 야마시타
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히다치 아스테모 가부시키가이샤
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Abstract

피스톤 로드의 이동에 의해 작동 유체의 흐름이 생기는 유로(피스톤의 오일 통로)와, 상기 유로에 마련되며 솔레노이드에 의해 개폐 동작이 조정되는 감쇠력 조정 밸브를 구비하고 있다. 상기 유로에는, 감쇠력 조정 밸브와 직렬로, 고주파의 진동에 대하여 감쇠력을 저감하는 주파수 감응 기구를 마련하고 있다. 주파수 감응 기구에는, 작동 유체의 상류측의 실(상부실 또는 하부실)로부터 하류측의 실(하부실 또는 상부실)에의 흐름에 대하여 저항력을 부여하는 제2 밸브 기구(수축측 감쇠력 발생 밸브와 신장측 감쇠력 발생 밸브)를 구비하고 있다.

Description

감쇠력 조정식 완충기
본 발명은, 예컨대 4륜 자동차로 대표되는 차량의 진동을 완충하는 데 적합하게 이용되는 감쇠력 조정식 완충기에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 차체측과 차륜측 사이에 마련되며 감쇠력 조정 밸브를 구동함으로써 감쇠력을 조정 가능한 완충기와, 상기 감쇠력 조정 밸브를 구동 제어하는 컨트롤러를 포함하는 서스펜션 장치에 있어서, 상기 완충기에는 고주파의 진동에 대하여 감쇠력을 저감하는 주파수 감응부를 마련하는 구성으로 한 것이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 이에 의해, 주파수 감응부는 고주파의 진동에 대한 감쇠력을 기계적으로 낮출 수 있어, 차량의 승차감을 개선할 수 있다. 또한, 상기 컨트롤러에 의해 감쇠력 조정 밸브를 구동 제어하여 상기 완충기에 의한 감쇠력을 가변으로 조정할 수 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2012-206685호 공보
그런데, 특허문헌 1에 나타내는 감쇠력 조정식 완충기는, 차량의 진동 상태에 따라 감쇠력을 기계적으로 낮출 수 있어, 차량의 승차감을 개선할 수 있다고 하는 이점이 있다. 그러나, 차량의 승차감(진동 감쇠 성능)을 더욱 개선할 목적으로, 상기 감쇠력 조정 밸브와 주파수 감응부에 더하여, 다른 감쇠력 밸브를 추가하여 마련하는 것이 검토되고 있다. 그러나, 이 경우에는, 완충기의 축 길이가 길어져 버려, 전체의 축 길이를 짧게 하는 것이 과제로 되어 있다.
본 발명의 목적은, 축 길이를 짧게 하여 전체를 컴팩트하게 형성할 수 있으며, 진동 감쇠 성능을 향상할 수 있도록 한 감쇠력 조정식 완충기를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 감쇠력 조정식 완충기는, 작동 유체가 봉입된 실린더와, 상기 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 삽입되며, 상기 실린더 내를 로드측실과 보텀측실로 구획하는 피스톤과, 상기 피스톤에 연결되어 상기 실린더의 단부로부터 외부로 연장된 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드의 이동에 의해 상기 작동 유체의 흐름이 생기는 유로와, 상기 유로에 마련되며 솔레노이드에 의해 개폐 동작이 조정되는 감쇠력 조정 밸브를 구비하여 이루어지는 감쇠력 조정식 완충기로서, 상기 유로에는, 상기 감쇠력 조정 밸브와 직렬로, 고주파의 진동에 대하여 감쇠력을 저감하는 주파수 감응 기구가 마련되고, 상기 주파수 감응 기구는, 또한 작동 유체의 상류측의 실로부터 하류측의 실로의 흐름에 대하여 저항력을 부여하는 제2 밸브 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 감쇠력 조정식 완충기에 따르면, 완충기의 축 길이를 짧게 하여 전체를 컴팩트하게 형성할 수 있으며, 진동 감쇠 성능(차량의 승차감)을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 감쇠력 조정식 완충기를 나타내는 종단면도이다.
도 2는 도 1 중의 감쇠력 조정 장치, 주파수 감응 기구 및 수축측, 신장측 감쇠력 발생 밸브 등을 확대하여 나타내는 요부 단면도이다.
도 3은 솔레노이드를 여자하여 포펫 밸브체를 밸브 개방시킨 상태를 나타내는 도 2와 동일 위치에서의 요부 단면도이다.
도 4는 감쇠력 조정식 완충기의 피스톤 속도와 발생 감쇠력의 관계를 나타내는 특성선도이다.
도 5는 차량의 양로(良路) 주행(미소 주름) 시에 있어서의 감쇠력 조정식 완충기의 피스톤 속도와 발생 감쇠력의 관계를 나타내는 특성선도이다.
도 6은 차량의 양로 주행(미소 주름+미소 돌기) 시에 있어서의 감쇠력 조정식 완충기의 피스톤 속도와 발생 감쇠력의 관계를 나타내는 특성선도이다.
도 7은 차량의 악로(惡路) 주행(약간 큰 입력) 시에 있어서의 감쇠력 조정식 완충기의 피스톤 속도와 발생 감쇠력의 관계를 나타내는 특성선도이다.
도 8은 차량의 조타 시에 있어서의 감쇠력 조정식 완충기의 피스톤 속도와 발생 감쇠력의 관계를 나타내는 특성선도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 따른 감쇠력 조정식 완충기를, 감쇠력 조정식의 유압 완충기에 적용한 경우를 예로 들어, 첨부 도면의 도 1 내지 도 8에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1에 있어서, 감쇠력 조정식 유압 완충기(1)[이하, 유압 완충기(1)라고 함]는, 후술하는 외통(2), 내통(4), 피스톤(5), 피스톤 로드(6), 로드 가이드(9), 보텀 밸브(11), 감쇠력 조정 장치(15)[감쇠력 조정 밸브(16)], 주파수 감응 기구(31), 수축측 감쇠력 발생 밸브(33) 및 신장측 감쇠력 발생 밸브(34) 등을 포함하여 구성되어 있다. 유압 완충기(1)의 발생 감쇠력은, 외부로부터의 제어 지령에 따라 감쇠력 조정 장치(15)[감쇠력 조정 밸브(16)]에 의해 가변으로 조정된다.
유압 완충기(1)의 외각을 이루는 바닥을 갖는 통형의 외통(2)은, 일단(하단)측이 보텀 캡(3)에 의해 용접 수단 등을 이용하여 폐색되고, 타단(위단)측은, 직경 방향 내측으로 굴곡된 코오킹부(2A)로 되어 있다. 외통(2)은, 후술하는 내통(4)과 함께 실린더를 구성하고 있다. 또한, 보텀 캡(3)에는, 예컨대 차량의 차륜측에 부착되는 부착 아이(3A)가 마련되어 있다.
내통(4)은, 외통(2)의 직경 방향 내측에 위치하며 외통(2)과 동축상에 마련되어 있다. 이 내통(4)은, 외통(2)과 함께 실린더를 구성하고 있다. 내통(4)은, 그 하부(하단)측이 보텀 밸브(11)의 밸브 바디(12)에 감합하여 부착되고, 상단측은 로드 가이드(9)에 감합하여 부착되어 있다. 내통(4) 내에는 작동 유체로서의 작동액이 봉입되어 있다. 작동액으로서는, 유액, 오일에 한정되지 않고, 예컨대 첨가제를 혼재시킨 물 등을 이용할 수 있다.
외통(2)과 내통(4) 사이에는, 환형의 리저버실(A)이 형성되고, 이 리저버실(A) 내에는, 상기 작동액과 함께 가스가 봉입되어 있다. 이 가스는, 대기압 상태의 공기여도 좋고, 또한 압축된 질소 가스 등의 기체를 이용하여도 좋다. 리저버실(A) 내에 봉입된 가스는, 압축 또는 팽창됨으로써, 내통(4) 내에 진입 또는 내통(4)으로부터 진출하는 피스톤 로드(6)의 진입(진출) 체적분을 보상하는 기능을 가지고 있다.
피스톤(5)은 내통(4) 내에 슬라이딩 가능하게 끼워넣어 마련되어 있다. 이 피스톤(5)은, 내통(4) 내를 일측의 보텀측실[즉, 보텀측 오일실(B)]과 타측의 로드측실[즉, 로드측 오일실(C)]로 구획하고 있다. 피스톤(5)의 하면(일측)에는, 직경 방향 내향으로 돌출하는 환형 단차(5A)와, 상기 환형 단차(5A)의 위치로부터 하향으로[즉, 보텀측 오일실(B)을 향하여] 연장되는 통형 연장부(5B)가 마련되어 있다. 통형 연장부(5B)는, 내통(4)의 내직경보다 소직경으로 형성되고, 내측에는 후술하는 프리 피스톤(32)이 축방향(상, 하방향)으로 이동 가능하게 수용되어 있다.
피스톤(5)[환형 단차(5A) 및 통형 연장부(5B)]의 직경 방향 내측에는, 후술하는 밸브 케이스(8)를 통해 보텀측 오일실(B)과 로드측 오일실(C)을 연통 가능하게 하는 유로로서의 오일 통로(5C)가 마련되어 있다. 이 오일 통로(5C)에는, 후술하는 감쇠력 조정 밸브(16)와 직렬로 주파수 감응 기구(31)가 마련되어 있다. 바꾸어 말하면, 감쇠력 조정 밸브(16)는, 내통(4) 내에서 피스톤(5)의 상측 위치에 마련되고, 주파수 감응 기구(31)는, 내통(4) 내에서 피스톤(5)의 하측 위치에 마련되어 있다. 피스톤(5)의 통형 연장부(5B)에는, 그 하단(일단)측에 코오킹부(5D)가 마련되고, 이 코오킹부(5D)는, 후술하는 스프링 베어링 스토퍼(41)를 통형 연장부(5B) 내에 빠짐 방지 상태로 고정하는 것이다.
피스톤 로드(6)는, 솔레노이드 케이스(7)와 밸브 케이스(8)를 통해 피스톤(5)에 연결되어 있다. 피스톤 로드(6)의 중심측에는, 축방향으로 연장되는 배선 구멍(6A)이 형성되고, 이 배선 구멍(6A) 내에는, 후술하는 전기 배선[하네스(30)]이 삽입 관통되어 있다. 그리고, 내통(4) 내를 축방향으로 연장되는 피스톤 로드(6)는, 그 일단측(하단측)에 통형의 솔레노이드 케이스(7)와 밸브 케이스(8)가 일체로 마련되어 있다. 솔레노이드 케이스(7)와 밸브 케이스(8)는, 피스톤 로드(6)의 일부를 구성하는 구조이기도 하다.
이 경우, 밸브 케이스(8)의 일단(하단)측에는, 피스톤(5)이 나사 체결 등의 수단에 의해 체결 상태로 고정되어 있다. 피스톤 로드(6)의 타단(위단)측은, 로드 가이드(9) 등을 통해 외통(2) 및 내통(4)의 외부로 연장되도록 돌출되어 있다. 통형의 솔레노이드 케이스(7)는, 피스톤 로드(6)의 하단측을 밸브 케이스(8)에 연결(일체화)하기 위한 이음 부재로서 이용되고 있다.
밸브 케이스(8)는, 후술하는 스테이터 코어(23)와 함께 솔레노이드(21)의 고정 철심을 구성하며, 또한 감쇠력 조정 밸브(16)의 외각 부분도 구성하고 있다. 밸브 케이스(8)는, 자성 재료(예컨대, 철계 재료 등)에 의해 단차를 갖는 통형체로서 형성되고, 그 내주측에는 후술하는 플런저(25)가 슬라이딩 변위 가능하게 끼워넣어져 있다. 또한, 밸브 케이스(8)의 일측(하부측)에는, 플런저(25)보다 하방에 위치하며 후술하는 밸브 시트 부재(17)와 설정압 가변식의 주밸브체(18)가 내측에 감합하여 마련되어 있다. 그리고, 밸브 케이스(8)의 일측(하부측)에는, 로드측 오일실(C)을 후술하는 바닥을 갖는 구멍(18A)과 연통시키는 위치에 스로틀 통로(8A)가 마련되고, 로드측 오일실(C)을 후술하는 주밸브체(18)[환형 밸브부(18C)]를 통해 피스톤(5) 내의 오일 통로(5C)와 연통시키는 위치[즉, 환형 밸브부(18C)와 환형 밸브 시트(17A)에 직경 방향에서 대향하는 위치]에는 직경 방향의 오일 구멍(8B)이 복수개 마련되어 있다.
내통(4)의 상단측에는, 도 1에 나타내는 바와 같이 단차를 갖는 원통형의 로드 가이드(9)가 마련되어 있다. 이 로드 가이드(9)는, 내통(4)의 상단 부분을 외통(2)의 중앙에 위치 결정하며, 그 내주측에서 피스톤 로드(6)를 축방향으로 슬라이딩 가능하게 가이드하는 기능을 가지고 있다. 외통(2)의 코오킹부(2A)와 로드 가이드(9) 사이에는, 환형의 시일 부재(10)가 마련되어 있다. 이 시일 부재(10)는, 내주측이 피스톤 로드(6)의 외주측에 미끄럼 접촉함으로써 피스톤 로드(6)와의 사이를 시일하여, 외통(2) 및 내통(4) 내의 압유(壓油)가 외부에 누출되는 것을 방지하고 있다.
보텀 밸브(11)는, 내통(4)의 하단측에 위치하며 보텀 캡(3)과 내통(4) 사이에 마련되어 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 보텀 밸브(11)는, 보텀 캡(3)과 내통(4) 사이에서 리저버실(A)과 보텀측 오일실(B)을 구획하는 밸브 바디(12)와, 밸브 바디(12)의 하면측(축방향 일측)에 마련된 수축측의 디스크 밸브(13)와, 밸브 바디(12)의 상면측(축방향 타측)에 마련된 신장측 체크 밸브(14)에 의해 구성되어 있다. 밸브 바디(12)에는, 각각 둘레 방향에 간격을 두고 오일로(12A, 12B)가 형성되며, 이들 오일로(12A, 12B)는, 리저버실(A)과 보텀측 오일실(B) 사이를 연통 가능하게 하는 통로이다.
여기서, 수축측의 디스크 밸브(13)는, 피스톤 로드(6)의 수축 행정에서 피스톤(5)이 하향으로 슬라이딩 변위할 때에, 보텀측 오일실(B) 내의 압력이 릴리프 설정압을 넘으면 밸브 개방하고, 이때의 압유(압력)를 각 오일로(12A)를 통해 리저버실(A)측에 릴리프시킨다. 이 릴리프 설정압은, 후술하는 감쇠력 조정 장치(15)가 하드하게 설정되었을 때의 압력 등에 관련하여 밸브 개방압이 설정되어 있다.
신장측 체크 밸브(14)는, 피스톤 로드(6)의 신장 행정에서 피스톤(5)이 상향으로 슬라이딩 변위할 때에 밸브 개방하고, 이 이외의 때에는 밸브 폐쇄한다. 이 신장측 체크 밸브(14)는, 리저버실(A) 내의 압유(작동액)가 보텀측 오일실(B)을 향하여 각 오일로(12B) 내를 유통하는 것을 허락하고, 이것과는 반대 방향으로 작동액이 흐르는 것을 저지한다. 신장측 체크 밸브(14)의 밸브 개방압은, 후술하는 감쇠력 조정 장치(15)가 소프트로 설정되었을 때의 압력보다 낮은 밸브 개방압으로 설정되어 있고, 실질적으로 감쇠력을 발생하는 일은 없다.
다음에, 유압 완충기(1)의 발생 감쇠력을 가변으로 조정하는 감쇠력 조정 기구로서의 감쇠력 조정 장치(15)에 대해서, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
감쇠력 조정 장치(15)는, 내통(4) 내에서 피스톤(5)과 피스톤 로드(6) 사이에 배치되어 있다. 즉, 감쇠력 조정 장치(15)는, 그 일단측[도 2에 나타내는 밸브 케이스(8)의 하단측]이 피스톤(5)의 상단측에 고정하여 마련되고, 타단측[도 2에 나타내는 솔레노이드 케이스(7)의 상단측]이 피스톤 로드(6)의 하단측에 고정하여 마련되어 있다. 감쇠력 조정 장치(15)는, 내통(4)의 보텀측 오일실(B)과 로드측 오일실(C) 사이에서 압유가 유통되는 것을 감쇠력 조정 밸브(16)에 의해 제어하고, 이때에 발생하는 감쇠력을 가변으로 조정한다. 즉, 감쇠력 조정 밸브(16)는, 후술하는 설정압 가변식의 주밸브체(18)의 밸브 개방압이 감쇠력 가변 액추에이터[솔레노이드(21)]로 조정됨으로써, 발생 감쇠력이 가변으로 제어되는 것이다.
여기서, 감쇠력 조정 밸브(16)는, 그 일단(하단)측이 피스톤(5)의 상단측에 고착되고, 타단(위단)측이 솔레노이드 케이스(7) 내로 축방향 상향으로 돌출한 상기 밸브 케이스(8)와, 밸브 케이스(8)의 하단측 내주에 고정하여 마련되며 상단측이 환형 밸브 시트(17A)로 된 밸브 시트 부재(17)와, 상기 밸브 시트 부재(17)의 상측에 위치하여 밸브 케이스(8) 내에 슬라이딩 가능하게 끼워넣어진 덮개를 갖는 통형의 주밸브체(18)와, 상기 주밸브체(18)를 하측의 밸브 시트 부재(17)를 향하여 파일럿압으로 압박하도록, 밸브 케이스(8)와 주밸브체(18) 사이에 둘레 방향으로 연장되어 형성된 환형의 배압실(19)과, 상기 배압실(19) 내의 파일럿압(배압)을 솔레노이드(21)에의 통전(전류값)에 따라 가변으로 설정하고, 주밸브체(18)의 밸브 개방압을 조절하는 파일럿 밸브 부재로서의 포펫 밸브체(20)를 포함하여 구성되어 있다.
감쇠력 조정 밸브(16)의 주밸브체(18)는, 포펫 밸브체(20)의 개방도에 따라 밸브 개방압이 조정되는 설정압 가변식의 밸브체이다. 여기서, 주밸브체(18)에는, 포펫 밸브체(20)가 착좌하거나 이격되어 개방, 폐쇄되는 바닥을 갖는 구멍(18A)과, 상기 바닥을 갖는 구멍(18A)의 직경 방향으로 이격한 위치에 배치되며 주밸브체(18)의 축방향으로 연장되는 관통 구멍(18B)과, 주밸브체(18)의 하면(일면)측에 형성된 환형 돌기를 포함하는 환형 밸브부(18C)가 마련되어 있다. 환형 밸브부(18C)는, 주밸브체(18)가 상, 하방향(축방향)으로 변위할 때에, 밸브 시트 부재(17)의 환형 밸브 시트(17A)에 대하여 착좌하거나 이격되고, 이에 의해, 주밸브체(18)는, 오일 통로(5C)와 오일 구멍(8B) 사이를 연통, 차단(개방, 폐쇄)한다.
감쇠력 조정 밸브(16)의 배압실(19)은, 밸브 케이스(8)의 조리개 통로(8A)를 통해 로드측 오일실(C)에 상시 연통하며, 주밸브체(18)의 바닥을 갖는 구멍(18A)과 상시 연통하고 있다. 이 때문에, 배압실(19) 내의 압력(파일럿압)은, 포펫 밸브체(20)가 바닥을 갖는 구멍(18A)을 폐쇄하고 있는 동안은, 로드측 오일실(C)과 동일한 압력으로 설정된다. 그러나, 도 3에 나타내는 바와 같이, 포펫 밸브체(20)가 바닥을 갖는 구멍(18A)을 개방하였을 때에, 배압실(19) 내의 압력(파일럿압)은, 포펫 밸브체(20)의 개방도에 따른 압력으로 감압되도록 가변으로 조정된다.
감쇠력 조정 밸브(16)의 주밸브체(18)는, 배압실(19)로부터의 파일럿압(배압)에 의해 주밸브체(18)의 환형 밸브부(18C)가 환형 밸브 시트(17A)에 착좌하는 방향(즉, 밸브 폐쇄 방향)의 압력을 수압하고 있다. 즉, 주밸브체(18)는, 밸브 케이스(8)의 오일 구멍(8B)을 통해 로드측 오일실(C)의 압력을 수압하고, 이 압력이 배압실(19)측의 파일럿압(배압)을 넘으면, 주밸브체(18)의 환형 밸브부(18C)가 환형 밸브 시트(17A)로부터 이격(상방으로 변위)하여 밸브 개방한다.
이 경우, 주밸브체(18)는, 배압실(19) 내의 파일럿압(배압)이 포펫 밸브체(20)를 통해 조절됨으로써, 밸브 개방압이 가변으로 설정된다. 주밸브체(18)의 환형 밸브부(18C)가 밸브 시트 부재(17)의 환형 밸브 시트(17A)로부터 이격(밸브 개방)하였을 때에는, 로드측 오일실(C)로부터의 압유가 각 오일 구멍(8B)으로부터 주밸브체(18)의 환형 밸브부(18C)[밸브 시트 부재(17)의 환형 밸브 시트(17A)]를 통해 피스톤(5)의 오일 통로(5C) 내로 유통한다. 그리고, 이때의 압유는, 후술하는 상부실(D)로부터 프리 피스톤(32)의 제2 유로(32B), 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)를 통해 하부실(E) 및 보텀측 오일실(B)에 유통된다.
다음에, 솔레노이드(21)는, 감쇠력 조정 밸브(16)와 함께 감쇠력 조정 장치(15)를 구성하며, 감쇠력 가변 액추에이터로서 이용되고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 솔레노이드(21)는, 외부로부터의 통전에 의해 자력을 발생하는 통형의 코일(22)과, 상기 코일(22)의 내주측에 위치하며 상기 밸브 케이스(8)의 상단으로부터 축방향으로 이격하여 배치된 제1 고정 철심으로서의 스테이터 코어(23)와, 코일(22)의 내주측에 위치하는 밸브 케이스(8)(제2 고정 철심)의 상단과 스테이터 코어(23)(제1 고정 철심)의 하단 사이에 개재되어, 양자간을 자기적으로 차단하는 통형의 비자성부(24)를 포함하여 구성되어 있다.
또한, 솔레노이드(21)는, 밸브 케이스(8)의 내주측에서 축방향으로 이동 가능하게 마련된 가동 철심으로서의 플런저(25)와, 상기 플런저(25)의 중심측에 마련되며 플런저(25)에 추종하여 이동 가능한 스프링 베어링 부재(26)와, 상기 스프링 베어링 부재(26)를 상시 일방향(하향)으로 탄성 지지하기 위해 플런저(25) 내에 배치된 탄성 지지 스프링(27)과, 스테이터 코어(23)의 중심측에 나사 결합하여 마련되며 상기 탄성 지지 스프링(27)의 탄성 지지력을 조정하는 조정 로드(28)와, 플런저(25)의 내측에 위치하며 상기 조정 로드(28)와 탄성 지지 스프링(27) 사이에 배치된 가동 스프링 베어링(29)과, 코일(22)의 외주를 덮는 커버 부재로서의 상기 솔레노이드 케이스(7) 등을 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 밸브 케이스(8)의 상단부는, 스테이터 코어(23)의 하단과 비자성부(24)를 사이에 두고 대향하는 다른 스테이터 코어(제2 고정 철심)를 구성하고 있다. 비자성부(24)는, 가동 철심[플런저(25)]에 대한 자기 회로의 자속 밀도를 높이도록, 코일(22)의 내주측에서 밸브 케이스(8)의 상부측과 스테이터 코어(23) 사이(즉, 제1 고정 철심과 제2 고정 철심 사이)에 배치되어 있다.
솔레노이드 케이스(7)는, 자성 재료를 포함하는 요크를 구성하고, 코일(22)의 외주측에서 자기 회로를 형성한다. 솔레노이드 케이스(7)는, 솔레노이드(21)의 코일(22), 스테이터 코어(23) 및 밸브 케이스(8)의 상부측 등을 외측으로부터 둘러싸서, 솔레노이드(21)의 외각을 구성하고 있다. 스프링 베어링 부재(26)의 내측에는, 포펫 밸브체(20)의 축부(20A)가 삽입되어 있다. 탄성 지지 스프링(27)은, 스프링 베어링 부재(26)과 함께 포펫 밸브체(20)를 주밸브체(18)의 바닥을 갖는 구멍(18A)을 향하여 탄성 지지하고 있다. 탄성 지지 스프링(27)의 탄성 지지력은, 스테이터 코어(23)에 대한 조정 로드(28)의 나사 결합 위치를 바꿈으로써 가변으로 조정된다. 또한, 주밸브체(18)도 탄성 지지 스프링(27)에 의해, 포펫 밸브체(20)를 통해 밸브 시트 부재(17)의 환형 밸브 시트(17A)측으로 축방향에 탄성 지지된다.
피스톤 로드(6)의 내주측에는, 축방향으로 연장되는 배선 구멍(6A)이 마련되고, 전기 배선[이하, 하네스(30)라고 함]은, 피스톤 로드(6)의 돌출단측으로부터 배선 구멍(6A) 내에 삽입 관통되어 있다. 이 하네스(30)의 단부는, 피스톤 로드(6)의 외부(예컨대, 차체측)에서 제어 장치로서의 컨트롤러(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 솔레노이드(21)의 코일(22)은, 이 컨트롤러로부터 하네스(30)를 통해 통전이 제어됨으로써 여자되고, 통전 정지 시에는 솔레노이드(21)가 소자 상태에 놓여진다.
솔레노이드(21)는, 코일(22)이 여자되었을 때에, 플런저(25)를 스테이터 코어(23)측을 향하여 흡인하는 자력을 발생한다. 이 자력에 의해, 스프링 베어링 부재(26)는, 탄성 지지 스프링(27)을 압축하는 방향에서 플런저(25)와 함께 변위한다. 이 때문에, 포펫 밸브체(20)는, 주밸브체(18)의 바닥을 갖는 구멍(18A)으로부터 이격하도록 밸브 개방 방향으로 이동한다.
즉, 솔레노이드(21)의 플런저(25)에는, 코일(22)에의 통전(전류값)에 비례한 축방향의 추진력이 발생하여, 포펫 밸브체(20)가 주밸브체(18)의 바닥을 갖는 구멍(18A)을 개방한다. 이 때문에, 배압실(19) 내의 파일럿압(배압)은, 포펫 밸브체(20)의 변위에 의해 플런저(25)의 추진력에 대응하여 가변으로 설정된다. 이 결과, 배압실(19) 내의 압력에 대항하여 밸브 개방하는 주밸브체(18)의 밸브 개방압은, 솔레노이드(21)에의 통전에 따라 포펫 밸브체(20)를 축방향으로 변위시킴으로써, 가변으로 조절된다.
바꾸어 말하면, 상기 컨트롤러로 솔레노이드(21)의 코일(22)에 통전하는 전류값을 제어하여 포펫 밸브체(20)를 축방향으로 변위시킴으로써, 주밸브체(18)의 밸브 개방압이 증, 감된다. 이 때문에, 유압 완충기(1)의 발생 감쇠력은, 솔레노이드(21)에의 통전(전류값)에 비례한 주밸브체(18)의 밸브 개방압에 따라 가변으로 조정할 수 있다. 감쇠력 조정 밸브(16)의 포펫 밸브체(20)는, 노멀 클로즈형의 밸브로서 구성되어 있어, 상시는 소자 상태로 밸브 폐쇄되어 있고, 솔레노이드(21)가 여자되었을 때에 밸브 개방한다.
주파수 감응 기구(31)는, 피스톤(5)의 하측에 통형 연장부(5B)를 통해 마련되어 있다. 이 주파수 감응 기구(31)는, 도 1~도 3에 나타내는 바와 같이, 통형 연장부(5B) 내에 상, 하방향에서 상대 변위 가능하게 마련된 프리 피스톤(32)과, 상기 프리 피스톤(32)의 상면측에 마련된 디스크 밸브를 포함하는 수축측 감쇠력 발생 밸브(33)와, 프리 피스톤(32)의 하면측에 마련된 다른 디스크 밸브를 포함하는 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)와, 상, 하의 리테이너(35, 36), 볼트(37) 및 너트(38)를 포함하여 구성되어 있다.
프리 피스톤(32)에는, 피스톤(5)의 오일 통로(5C)와 연통 가능한 제1 유로(32A)와 제2 유로(32B)가 서로 이격하여 마련되어 있다. 여기서, 제1 유로(32A)는, 보텀측 오일실(B)[후술하는 하부실(E)]에 상시 연통하고, 수축측 감쇠력 발생 밸브(33)의 밸브 폐쇄 시에는, 피스톤(5)의 오일 통로(5C)[후술의 상부실(D)]가 제1 유로(32A)[하부실(E), 보텀측 오일실(B)]에 대하여 차단된다. 그러나, 피스톤 로드(6)의 수축 행정에 있어서 수축측 감쇠력 발생 밸브(33)의 밸브 개방 시에는, 피스톤(5)의 오일 통로(5C)가 제1 유로(32A)[하부실(E), 보텀측 오일실(B)]에 대하여 연통된다.
한편, 제2 유로(32B)는, 피스톤(5)의 오일 통로(5C)에 상시 연통하고, 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)의 밸브 폐쇄 시에는, 피스톤(5)의 오일 통로(5C)[제2 유로(32B)]가 하부실(E), 보텀측 오일실(B)에 대하여 차단된다. 그러나, 피스톤 로드(6)의 신장 행정에 있어서 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)의 밸브 개방 시에는, 피스톤(5)의 오일 통로(5C)[제2 유로(32B)]가 하부실(E), 보텀측 오일실(B)에 대하여 연통된다.
내통(4) 내의 주파수 감응 기구(31)에는, 작동 유체의 상류측의 실로부터 하류측의 실로의 흐름에 대하여 저항력을 부여하는 제2 밸브 기구[즉, 수축측 감쇠력 발생 밸브(33)와 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)]가 마련되어 있다. 여기서, 프리 피스톤(32)의 상면측에 마련된 수축측 감쇠력 발생 밸브(33)는, 피스톤 로드(6)의 수축 행정에서 피스톤(5)[프리 피스톤(32)]이 하향으로 슬라이딩 변위할 때에 밸브 개방하고, 이 이외의 때에는 밸브 폐쇄 상태로 유지된다.
한편, 프리 피스톤(32)의 하면측에 마련된 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)는, 피스톤 로드(6)의 신장(늘어남) 행정으로 피스톤(5)[프리 피스톤(32)]이 상향으로 슬라이딩 변위할 때에, 피스톤(5)의 오일 통로(5C) 내의 압력이 밸브 개방 설정압을 넘으면 밸브 개방하고, 이때의 압유를 제2 유로(32B)를 통해 하부실(E), 보텀측 오일실(B)측에 유통시킨다. 피스톤 로드(6)의 수축 행정에서는, 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)가 밸브 폐쇄 상태로 유지된다.
주파수 감응 기구(31)는, 프리 피스톤(32), 수축측 감쇠력 발생 밸브(33) 및 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)를 상, 하방향으로부터 사이에 끼우도록 마련된 상, 하의 리테이너(35, 36)를 구비하고 있다. 상, 하의 리테이너(35, 36)는, 이 상태로 볼트(37) 및 너트(38)를 이용하여, 프리 피스톤(32)의 상, 하 양측에 고정되어 있다. 이에 의해, 프리 피스톤(32)은, 수축측 감쇠력 발생 밸브(33), 신장측 감쇠력 발생 밸브(34), 상, 하의 리테이너(35, 36), 볼트(37) 및 너트(38)를 포함하는 조립체(어셈블리)로서 조립된다. 이때, 프리 피스톤(32)의 상면측에는, 수축측 감쇠력 발생 밸브(33)가 상측의 리테이너(35)를 통해 위치 결정되고, 프리 피스톤(32)의 하면측에는, 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)가 하측의 리테이너(36)를 통해 위치 결정되어 있다.
또한, 피스톤(5)의 환형 단차(5A)와 상측의 리테이너(35) 사이에는, 탄성 지지 부재로서의 상측 스프링(39)이 압축(탄성) 변형 상태로 마련되어 있다. 다른 탄성 지지 부재로서의 하측 스프링(40)은, 스프링 베어링 스토퍼(41)와 하측의 리테이너(36) 사이에 압축(탄성) 변형 상태로 마련되어 있다. 상측 스프링(39)과 하측 스프링(40)은, 주파수 감응 기구(31)의 저항 요소를 구성하는 탄성체(즉, 탄성 지지 부재)이며, 프리 피스톤(32)의 조립체[즉, 수축측 감쇠력 발생 밸브(33), 신장측 감쇠력 발생 밸브(34) 및 상, 하의 리테이너(35, 36)]가 통형 연장부(5B)의 내주측에서 상, 하로 상대 변위하는 것을 허용한다. 상측 스프링(39)과 하측 스프링(40)의 탄성 지지력은, 주파수 감응 기구(31)에 의한 감쇠력의 특성이, 하드한 상태로부터 소프트한 상태로 전환되는 컷오프 주파수(도시하지 않음)를 결정하는 요소이기도 하다.
프리 피스톤(32)이 통형 연장부(5B) 내를 상향으로 변위할 때에는, 피스톤(5)의 환형 단차(5A)와 상측의 리테이너(35) 사이에서 상측 스프링(39)이 탄성적으로 압축 변형된다. 이때 상측 스프링(39)은, 프리 피스톤(32)의 스트로크 엔드를 향한 상향 변위에 대한 저항력을 발생한다. 또한, 프리 피스톤(32)이 통형 연장부(5B) 내를 하향으로 변위할 때에는, 하측의 리테이너(36)와 스프링 베어링 스토퍼(41) 사이에서 하측 스프링(40)이 탄성적으로 압축 변형된다. 이때 하측 스프링(40)은, 프리 피스톤(32)의 스트로크 엔드를 향한 하향 변위에 대한 저항력을 발생한다.
통형 연장부(5B) 내를 축방향으로 상대 변위하는 프리 피스톤(32)은, 상, 하의 리테이너(35, 36)가 환형 단차(5A), 스프링 베어링 스토퍼(41)에 접촉함으로써, 상, 하방향의 스트로크 엔드가 규정된다. 프리 피스톤(32)의 조립체[즉, 수축측 감쇠력 발생 밸브(33), 신장측 감쇠력 발생 밸브(34) 및 상, 하의 리테이너(35, 36)]는, 통형 연장부(5B) 내를 상류측, 하류측의 2실인 상부실(D)과 하부실(E)로 구획하고 있다.
또한, 수축측 감쇠력 발생 밸브(33)와 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)가 밸브 폐쇄된 상태에서는, 프리 피스톤(32)에 의해 2실로 구획되어 있는 상부실(D)과 하부실(E)은, 보텀측 오일실(B)과 로드측 오일실(C) 사이에서 유액이 치환되는 것 같은 흐름은 생기지 않는다. 그러나, 프리 피스톤(32)이 통형 연장부(5B)에 대하여 상대 이동하는 동안은, 로드측 오일실(C)의 유액이 상부실(D)에 유입되고, 하부실(E)로부터는 동량의 유액이 보텀측 오일실(B)측에 압출되기 때문에, 실질적으로 흐름이 생기고 있다.
여기서, 피스톤 로드(6)의 신장 행정에서는, 프리 피스톤(32)[수축측 감쇠력 발생 밸브(33), 신장측 감쇠력 발생 밸브(34) 및 상, 하의 리테이너(35, 36)]과 하측 스프링(40)의 변위(탄성 변형)에 의해 상부실(D) 내의 용적이 확대된다. 이 확대 범위에 있어서, 피스톤(5)의 오일 통로(5C) 내의 압유가 상부실(D) 내를 향하여 유통된다. 이 때문에, 배압실(19) 내의 압력은 프리 피스톤(32)의 변위에 의해 상대적으로 저하하고, 이에 따라 주밸브체(18)의 밸브 개방 설정압이 낮추어진다. 이 결과, 유압 완충기(1)의 감쇠력 특성은, 차량의 진동 주파수에 따라 발생 감쇠력의 특성이 하드한 상태[도 4에 실선으로 나타내는 특성선(42, 44)의 상태]로부터, 소프트한 상태[즉, 도 4에 점선으로 나타내는 특성선(43, 45)의 상태]로 전환된다.
이와 같이, 프리 피스톤(32)은, 차량의 진동 주파수(피스톤 로드(6) 및/또는 내통(4)의 진동 주파수)에 따라 상부실(D)[즉, 배압실(19)]의 내압을 조정하는 주파수 감응 밸브로서 작동한다. 감쇠력 조정 밸브(16)의 주밸브체(18)는, 예컨대 도 4에 실선으로 나타내는 특성선(42, 44)과 같이, 피스톤 로드(6) 및/또는 내통(4)의 진동 주파수가 상기 컷오프 주파수보다 낮은 저주파일 때에는, 프리 피스톤(32)에 의해 배압실(19) 내의 압력이 상대적으로 낮추어지는 일은 없고, 주밸브체(18)의 밸브 개방 설정압은 상대적으로 높은 압력으로 유지된다.
그러나, 상기 진동 주파수가 상기 컷오프 주파수 이상이 되는 고주파 시(예컨대, 악로 주행 시)에는, 프리 피스톤(32)에 의해 배압실(19) 내의 압력이 상대적으로 낮추어지고, 이에 따라 주밸브체(18)의 밸브 개방 설정압이 낮추어진다. 이 때문에, 발생 감쇠력의 특성은, 예컨대 도 4에 실선으로 나타내는 특성선(42, 44)으로부터 점선으로 나타내는 특성선(43, 45)과 같이, 하드로부터 소프트한 특성으로 전환된다. 또한, 특성선(44)에 대해서는, 주밸브체(18)의 개방, 폐쇄 에 따른 특성뿐만이 아니라, 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)의 개방, 폐쇄에 따른 특성이기도 하다.
도 4 중에 실선으로 나타내는 특성선(42, 44, 46, 48)은, 차량의 진동 주파수[피스톤 로드(6) 및/또는 내통(4)의 진동 주파수]가 상기 컷오프 주파수보다 낮은 저주파(예컨대, 양로 주행 시 또는 악로 주행 시라도 진동 주파수가 저주파) 상태의 특성이다. 한편, 점선으로 나타내는 특성선(43, 45, 47, 49)은, 차량의 진동 주파수가 상기 컷오프 주파수 이상이 되는 고주파(예컨대, 악로 주행 시) 상태의 특성이다. 또한, 특성선(42~45)은, 피스톤 로드(6)의 신장측(행정)에 있어서의 감쇠력 특성을 나타내고 있다. 한편, 특성선(46~49)은, 피스톤 로드(6)의 수축측(행정)에 있어서의 감쇠력 특성을 나타내고 있다.
스프링 베어링 스토퍼(41)는, 피스톤(5)의 통형 연장부(5B)에 대하여, 그 하단측에서 코오킹부(5D)에 의해 빠짐 방지 상태로 고정되어 있다. 스프링 베어링 스토퍼(41)는, 하측의 리테이너(36)와의 사이에서 하측 스프링(40)을 압축(탄성) 변형 상태로 유지한다. 그리고, 프리 피스톤(32)이 통형 연장부(5B) 내를 하향으로 변위할 때에는, 하측의 리테이너(36)가 스프링 베어링 스토퍼(41)에 접촉하는 위치까지 하측 스프링(40)을 탄성적으로 압축 변형시키고, 이 상태에서, 스프링 베어링 스토퍼(41)는, 리테이너(36)에 접촉함으로써, 프리 피스톤(32)의 스트로크 엔드를 규정한다.
본 실시형태에 따른 감쇠력 조정식의 유압 완충기(1)는, 전술과 같은 구성을 갖는 것이며, 다음에, 그 작동에 대해서 설명한다.
유압 완충기(1)를 차량에 실장할 때에는, 피스톤 로드(6)의 상단측이 차량의 차체측에 부착되고, 외통(2)의 보텀 캡(3)측은 부착 아이(3A)가 차륜측에 부착된다. 차량의 주행 시에는, 노면의 요철 등에 의해 상, 하방향의 진동이 발생하면, 피스톤 로드(6)가 내통(4)으로부터 신장, 수축하도록 변위하여, 감쇠력 조정 장치(15)[감쇠력 조정 밸브(16)와 솔레노이드(21)], 주파수 감응 기구(31), 수축측 감쇠력 발생 밸브(33) 및 신장측 감쇠력 발생 밸브(34) 등에 의해 감쇠력을 발생할 수 있어, 차량의 진동을 완충할 수 있다.
즉, 피스톤 로드(6)의 수축 행정에서는, 피스톤 로드(6)가 내통(4) 내에 진입하여, 보텀측 오일실(B) 내가 로드측 오일실(C)보다 고압이 된다. 이 때문에, 보텀측 오일실(B) 내의 압유는, 하부실(E)로부터 제1 유로(32A) 내에 유입되고, 이 유입유는, 수축측 감쇠력 발생 밸브(33)와 주밸브체(18)를 통해 로드측 오일실(C)에 흐른다. 이때, 예컨대 주밸브체(18)와 수축측 감쇠력 발생 밸브(33)에 의해 수축 행정에서의 감쇠력이 발생한다. 또한, 보텀측 오일실(B) 내의 압유가, 피스톤 로드(6)의 수축 행정에서 내통(4) 내에의 진입 체적분만큼 보텀 밸브(11)[수축측의 디스크 밸브(13)]를 통해 리저버실(A)측에 유통된다.
한편, 피스톤 로드(6)의 신장 행정에서는, 로드측 오일실(C) 내가 보텀측 오일실(B)보다 고압이 되기 때문에, 로드측 오일실(C) 내의 압유가 밸브 케이스(8)의 오일 구멍(8B)으로부터 주밸브체(18)를 통해 피스톤(5)의 오일 통로(5C) 내에 유입된다. 이 유입유는, 피스톤(5)의 오일 통로(5C)[상부실(D)]로부터 프리 피스톤(32)의 제2 유로(32B)에 도입되어, 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)의 밸브 개방 시에 하부실(E), 보텀측 오일실(B) 내에 유통된다.
감쇠력 조정 밸브(16)의 주밸브체(18)는, 피스톤 로드(6)의 신장 행정에서 로드측 오일실(C)로부터의 압유가 밸브 케이스(8)의 스로틀 통로(8A)로부터 배압실(19), 주밸브체(18)의 바닥을 갖는 구멍(18A), 포펫 밸브체(20) 및 관통 구멍(18B) 등을 통해 오일 통로(5C) 내에 도입될 때에, 로드측 오일실(C)[오일 구멍(8B)]과 배압실(19) 사이에 압력차가 발생한다. 그리고, 이 압력차가 미리 결정된 밸브 개방 설정압 이상으로 커졌을 때에, 주밸브체(18)의 환형 밸브부(18C)는 환형 밸브 시트(17A)로부터 이격하여, 환형 밸브부(18C)와 환형 밸브 시트(17A) 사이를 유통하는 압유에 저항을 부여하여 소정의 신장측 감쇠력을 발생한다.
여기서, 주파수 감응 기구(31)에는, 피스톤 로드(6) 및/또는 내통(4)의 진동 주파수에 따라 상부실(D)[즉, 배압실(19)]의 내압을 조정하는 주파수 감응 밸브로서의 프리 피스톤(32)이 마련되어 있다. 즉, 피스톤 로드(6)의 신장 행정에서는, 차량의 진동에 따라 프리 피스톤(32)이 피스톤(5)의 통형 연장부(5B) 내에서 하향으로 변위하면, 피스톤(5)의 오일 통로(5C) 내의 압유가 상부실(D) 내를 향하여 유통된다. 이 때문에, 배압실(19) 내의 압력은 프리 피스톤(32)의 변위에 의해 상대적으로 저하하고, 이에 따라 주밸브체(18)의 밸브 개방 설정압이 낮추어진다.
이 경우, 감쇠력 조정 밸브(16)의 주밸브체(18)는, 도 4 중에 실선으로 나타내는 특성선(42, 44)과 같이, 피스톤 로드(6) 및/또는 내통(4)의 진동 주파수가 상기 컷오프 주파수보다 낮은 저주파일 때에는, 프리 피스톤(32)에 의해 배압실(19) 내의 압력이 상대적으로 낮춰지는 일은 없고, 주밸브체(18)의 밸브 개방 설정압은 상대적으로 높은 압력으로 유지된다. 그러나, 상기 진동 주파수가 상기 컷오프 주파수 이상으로 커지는 고주파 시(예컨대, 악로 주행 시)에는, 프리 피스톤(32)에 의해 배압실(19) 내의 압력이 상대적으로 낮춰지고, 주밸브체(18)의 밸브 개방 설정압이 낮춰지기 때문에, 도 4 중에 점선으로 나타내는 특성선(43, 45)과 같이, 발생 감쇠력의 특성은 소프트한 상태로 전환된다.
또한, 피스톤 로드(6)의 신장 행정에 있어서, 감쇠력 조정 장치(15)의 솔레노이드(21)가 소자(즉, 전류 영으로 설정)하는 동안은, 포펫 밸브체(20)가 스프링 베어링 부재(26)로부터의 탄성 지지 스프링(27)에 의한 탄성 지지력으로 주밸브체(18)의 바닥을 갖는 구멍(18A)에 계속해서 착좌하고, 바닥을 갖는 구멍(18A)은 관통 구멍(18B)에 대하여 차단되어 있다. 이 때문에, 배압실(19) 내의 파일럿압(배압)은, 포펫 밸브체(20)의 밸브 폐쇄에 의해 로드측 오일실(C)과 동등하게 높은 압력으로 유지되고, 감쇠력 조정 밸브(16)의 주밸브체(18)는 밸브 폐쇄함으로써, 특성선(42)과 같이 발생 감쇠력을 하드한 상태로 설정한다.
그러나, 감쇠력 조정 장치(15)의 코일(22)에 외부(즉, 상기 컨트롤러)로부터 통전하여 솔레노이드(21)를 소자 상태로부터 여자 상태로 하였을 때에는, 플런저(25)를 스테이터 코어(23)측을 향하여 흡인하는 자력이 발생한다. 이에 의해, 스프링 베어링 부재(26)는, 탄성 지지 스프링(27)을 압축하는 방향에서 플런저(25)와 함께 변위하고, 포펫 밸브체(20)는, 주밸브체(18)의 바닥을 갖는 구멍(18A)으로부터 이격하도록 밸브 개방 방향으로 이동한다. 이때, 포펫 밸브체(20)가 주밸브체(18)의 바닥을 갖는 구멍(18A)를 개방하기 위해, 배압실(19) 내의 파일럿압(배압)은, 포펫 밸브체(20)의 변위에 의해 플런저(25)의 추진력[포펫 밸브체(20)의 개방도]에 대응하여 가변으로 설정된다.
이와 같이, 상기 컨트롤러로 솔레노이드(21)의 코일(22)에 통전하는 전류값을 제어하여 포펫 밸브체(20)를 축방향으로 변위시킴으로써, 주밸브체(18)의 밸브 개방압은 증, 감된다. 이 때문에, 유압 완충기(1)의 발생 감쇠력은, 솔레노이드(21)에의 통전(전류값)에 비례한 주밸브체(18)의 밸브 개방압에 따라 가변으로 조정할 수 있다. 즉, 감쇠력 조정 장치(15)의 코일(22)에 외부로부터 통전하여 솔레노이드(21)를 여자함으로써, 감쇠력 조정 밸브(16)에 의한 발생 감쇠력을 하드한 특성[예컨대, 특성선(42)]으로부터 소프트한 특성[예컨대, 특성선(44)]으로 전환할 수 있다.
더구나, 본 실시형태에 따르면, 내통(4) 내에서 감쇠력 조정 밸브(16)와 직렬로 마련한 주파수 감응 기구(31)에는, 작동 유체의 상류측의 실[예컨대, 상부실(D)]로부터 하류측의 실[예컨대, 하부실(E)]로의 흐름에 대하여 저항력을 부여하는 제2 밸브 기구[예컨대, 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)]를 구비하고 있다. 이 때문에, 외부로부터의 통전에 의해 솔레노이드(21)를 여자하여, 감쇠력 조정 밸브(16)에 의한 발생 감쇠력을 소프트한 특성으로 전환한 상태에서는, 상부실(D)로부터 하부실(E)에 흐르는 압유에 대하여 제2 밸브 기구[신장측 감쇠력 발생 밸브(34)]에 의해, 도 4, 도 5에 실선으로 나타내는 특성선(44)과 같이, 유압 저항력(소정의 감쇠력)을 발생할 수 있다.
즉, 피스톤 로드(6)의 신장 행정에서는, 로드측 오일실(C) 내가 보텀측 오일실(B)보다 고압이 된다. 이 상태에서, 양로 주행 시에 감쇠력 조정 밸브(16)에 의한 발생 감쇠력을 소프트한 특성으로 조정하도록, 외부로부터의 통전으로 솔레노이드(21)를 여자하였을 때에는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 포펫 밸브체(20)의 밸브 개방에 따라 배압실(19) 내의 파일럿압이 저하하기 때문에, 주밸브체(18)의 밸브 개방 설정압이 낮추어진다. 이 때문에, 로드측 오일실(C) 내의 압유는, 주밸브체(18)의 밸브 개방에 따라 밸브 케이스(8)의 오일 구멍(8B)으로부터 피스톤(5)의 오일 통로(5C) 내에 유입된다. 그리고, 이 유입유는, 피스톤(5)의 오일 통로(5C)[상부실(D)]로부터 프리 피스톤(32)의 제2 유로(32B)에 도입되어, 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)의 밸브 개방 시에 하부실(E), 보텀측 오일실(B) 내에 유통된다. 이에 의해, 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)는, 상부실(D)로부터 하부실(E)에 흐르는 압유에 대하여, 도 5 중에 굵은 선으로 나타내는 특성선(44)과 같이, 피스톤 속도에 따른 감쇠력을 발생할 수 있다.
또한, 피스톤 로드(6)의 수축 행정에서는, 보텀측 오일실(B)이 로드측 오일실(C)보다 고압이 된 상태에서, 하부실(E)로부터의 압유가 프리 피스톤(32)의 제1 유로(32A)를 통해 수축측 감쇠력 발생 밸브(33)를 밸브 개방시키면서, 상부실(D)에 유통되어 피스톤(5)의 오일 통로(5C) 내에 유입된다. 그리고, 이 유입유는, 감쇠력 조정 밸브(16)의 주밸브체(18)를 밸브 개방시키면서, 밸브 케이스(8)의 오일 구멍(8B)으로부터 로드측 오일실(C)에 유통되어, 상기 수축측 감쇠력 발생 밸브(33)와 주밸브체(18)에 의해 수축측에서의 소정의 감쇠력을, 도 5 중에 굵은 선으로 나타내는 특성선(48)과 같이 발생할 수 있다.
다음에, 차량의 양로 주행(미소 주름+미소 돌기) 시에는, 신장 행정에 있어서의 발생 감쇠력의 특성을, 예컨대 도 6 중에 굵은 선으로 나타내는 특성선(44, 45)과 같이, 피스톤 속도에 따라 가변으로 제어할 수 있다. 여기서, 특성선(44)은, 감쇠력 조정 밸브(16)를 소프트한 특성으로 설정한 데다가, 주파수 감응 기구(31)는, 차량의 진동이 상기 컷오프 주파수보다 작은 저주파 상태이기 때문에, 특성선(45)보다 높은 감쇠력 특성으로 되어 있다. 그러나, 예컨대 노면의 미소 돌기에 의해 차량의 진동이 상기 컷오프 주파수 이상까지 커지는 고주파의 상태에서는, 주파수 감응 기구(31)에 의해 발생 감쇠력의 특성을, 특성선(44)으로부터 특성선(45)까지 소프트측으로 낮출 수 있다.
또한, 수축 행정에 있어서의 발생 감쇠력의 특성은, 예컨대 도 6 중에 굵은 선으로 나타내는 특성선(48, 49)과 같이, 피스톤 속도에 따라 가변으로 제어할 수 있다. 여기서, 특성선(48)은, 감쇠력 조정 밸브(16)를 소프트한 특성으로 설정한 데다가, 주파수 감응 기구(31)는, 차량의 진동이 상기 컷오프 주파수보다 작은 저주파 상태이기 때문에, 특성선(49)보다 높은 감쇠력 특성으로 되어 있다. 그러나, 예컨대 노면의 미소 돌기에 의해 차량의 진동이 상기 컷오프 주파수 이상까지 커지는 고주파의 상태에서는, 주파수 감응 기구(31)에 의해 발생 감쇠력의 특성을, 특성선(48)으로부터 특성선(49)까지 소프트측으로 낮출 수 있다.
다음에, 차량의 악로 주행(약간 큰 입력) 시에는, 신장 행정에 있어서의 발생 감쇠력의 특성을, 도 7 중에 굵은 선으로 나타내는 특성선(42)과 특성선(45) 사이의 넓은 범위에서, 피스톤 속도에 따라 가변으로 제어할 수 있다. 또한, 수축 행정에 있어서의 발생 감쇠력의 특성은, 예컨대 도 7 중에 굵은 선으로 나타내는 특성선(46)과 특성선(49) 사이의 범위에서, 피스톤 속도에 따라 가변으로 제어할 수 있다.
다음에, 차량의 조타 시에는, 신장 행정에 있어서의 발생 감쇠력의 특성을, 도 8 중에 굵은 선으로 나타내는 특성선(42)과 특성선(44) 사이의 범위에서, 피스톤 속도에 따라 가변으로 제어할 수 있다. 또한, 수축 행정에 있어서의 발생 감쇠력의 특성은, 예컨대 도 8 중에 굵은 선으로 나타내는 특성선(46)과 특성선(48) 사이의 범위에서, 피스톤 속도에 따라 가변으로 제어할 수 있다.
이렇게 하여, 본 실시형태에 따르면, 피스톤 로드(6)의 이동에 의해 작동 유체의 흐름이 생기는 유로[피스톤(5)의 오일 통로(5C)]와, 상기 유로에 마련되며 솔레노이드(21)에 의해 개폐 동작이 조정되는 감쇠력 조정 밸브(16)를 구비하여 이루어지는 감쇠력 조정식의 유압 완충기(1)에 있어서, 상기 유로에는, 감쇠력 조정 밸브(16)와 직렬로, 고주파의 진동에 대하여 감쇠력을 저감하는 주파수 감응 기구(31)를 마련하고 있다. 그리고, 내통(4) 내에서 감쇠력 조정 밸브(16)와 직렬로 마련한 주파수 감응 기구(31)에는, 작동 유체의 상류측의 실[예컨대, 상부실(D) 또는 하부실(E)]로부터 하류측의 실[예컨대, 하부실(E) 또는 상부실(D)]로의 흐름에 대하여 저항력을 부여하는 제2 밸브 기구[예컨대, 수축측 감쇠력 발생 밸브(33)와 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)]를 구비하고 있다.
이 때문에, 상기 제2 밸브 기구에 상당하는 자(子)밸브를, 피스톤(5)의 상측(예컨대, 감쇠력 조정 밸브의 상측)에 마련할 필요가 없어져, 완충기의 축 길이 희생을 최소한으로 억제하여 주파수 의존성의 기능을 갖게 할 수 있다. 따라서, 감쇠력 조정식의 유압 완충기(1)의 축 길이를 짧게 하는 것이 가능해져, 전체를 컴팩트하게 형성할 수 있으며, 차량의 승차감을 향상시킬 수 있다.
여기서, 감쇠력 조정 밸브(16) 및 주파수 감응 기구(31)는, 실린더[예컨대, 내통(4)] 내에 배치되어 있다. 또한, 감쇠력 조정 밸브(16)는, 피스톤 로드(6)에 마련되고, 주파수 감응 기구(31)는, 보텀 밸브(11)[즉, 피스톤(5)보다 하]측에 배치하는 구성으로 하고 있다. 이에 의해, 주파수 감응 기구(31)가 구비하는 제2 밸브 기구[예컨대, 수축측 감쇠력 발생 밸브(33)와 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)]를, 내통(4) 내 중 피스톤(5)보다 하측[보텀 밸브(11)측]에 배치할 수 있어, 완충기의 축 길이 희생을 최소한으로 억제하여 주파수 의존성의 기능을 갖게 할 수 있다.
이에 대하여, 제2 밸브 기구에 상당하는 자밸브를, 예컨대 로드 외주에 마련하는 경우에는, 디스크의 밸브 개방량을 대로 하지 않으면 감쇠력이 지나치게 높아질 우려가 있고, 설계의 자유도가 없다. 한편, 본 실시형태에서는, 주파수 감응 기구(31)와 제2 밸브 기구[수축측 감쇠력 발생 밸브(33)와 신장측 감쇠력 발생 밸브(34)]를 실린더 내의 보텀측에 배치함으로써, 설계의 자유도를 높일 수 있다.
더구나, 본 실시형태에 따르면, 외부로부터의 통전으로 감쇠력 조정 밸브(16)를 소프트한 특성으로 전환한 상태에서는, 제어 밸브[예컨대, 솔레노이드(21) 및 포펫 밸브체(20)]와 독립된 상기 제2 밸브 기구로 감쇠력 특성을 조정할 수 있기 때문에, 솔레노이드(21)에의 제어(세미액티브 제어)가 개입하지 않는 양로에서는, 예컨대 도 5에 굵은 선으로 나타내는 특성선(44, 48)과 같이, 감쇠력 조정을 행하지 않는 상기 제2 밸브 기구에 의해 차량의 승차감을 양호하게 할 수 있는 데다가, 세미액티브 제어[즉, 솔레노이드(21)에 의한 감쇠력 제어]가 개입하는 악로에서의 승차감이나, 긴급 조타에서의 스프링 상의 제진성을 양립시킬 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 피스톤(5)의 하측에 환형 단차(5A)와 통형 연장부(5B)를 일체로 마련하는 구성으로 한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 예컨대 환형 단차 및/또는 통형 연장부에 상당하는 부분을 피스톤과는 별개(별개 재료)로 형성하고, 그 후에 양자를 나사 체결 또는 접합 등의 고정 수단을 이용하여 일체화하는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 밸브 케이스(8)에 대해서도, 예컨대 플런저(25)가 내측에 끼워넣어지는 부분과 주밸브체(18)가 내측에 마련되는 부분을 별개(별개 재료)로 형성하고, 그 후에 양자를 나사 체결 또는 접합 등의 고정 수단으로 일체화하는 구성으로 하여도 좋다.
한편, 상기 실시형태에 따르면, 감쇠력 조정 밸브(16)의 주밸브체(18)[환형 밸브부(18C)]는, 밸브 시트 부재(17)의 환형 밸브 시트(17A)에 대하여 착좌하거나 이격될 때에, 밸브 케이스(8)의 하부 내주측에서 상, 하방향으로 슬라이딩 변위하는 설정압 가변식의 밸브체에 의해 구성하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 예컨대 디스크 밸브를 이용한 설정압 가변식의 밸브체에 의해 감쇠력 조정 밸브를 구성하여도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 감쇠력 조정 밸브(16)의 포펫 밸브체(20)(파일럿 밸브 부재)를 상시는 소자 상태로 밸브 폐쇄하고, 솔레노이드(21)가 여자되었을 때에 밸브 개방하는 노멀 클로즈형의 밸브로서 구성하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 예컨대 포펫 밸브체(파일럿 밸브 부재)가 솔레노이드의 소자 상태에서 밸브 개방하고, 솔레노이드를 여자하였을 때에는 밸브 폐쇄되는 노멀 오픈형의 밸브를 채용하여도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 감쇠력 조정 밸브(16)에 의한 감쇠력을 솔레노이드(21)에의 통전에 의해 전류값에 따라 가변으로 제어하는 감쇠력 조정 장치(15)를, 내통(4)(실린더) 내에서 피스톤(5)과 피스톤 로드(6) 사이에 마련하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며, 예컨대 감쇠력 조정 밸브 및 솔레노이드를 구비하는 감쇠력 조정 장치를, 실린더[예컨대, 외통(2)]의 외주측에 옆에 붙여 마련하는 구성으로 하여도 좋다.
다음에, 상기 실시형태에 포함되는 감쇠력 조정식 완충기로서, 예컨대 이하에 서술하는 양태의 것이 생각된다.
감쇠력 조정식 완충기의 제1 양태로서는, 작동 유체가 봉입된 실린더와, 상기 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 삽입되며, 상기 실린더 내를 로드측실과 보텀측실로 구획하는 피스톤과, 상기 피스톤에 연결되어 상기 실린더의 단부로부터 외부로 연장된 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드의 이동에 의해 상기 작동 유체의 흐름이 생기는 유로와, 상기 유로에 마련되며 솔레노이드에 의해 개폐 동작이 조정되는 감쇠력 조정 밸브를 구비하여 이루어지는 감쇠력 조정식 완충기로서, 상기 유로에는, 상기 감쇠력 조정 밸브와 직렬로, 고주파의 진동에 대하여 감쇠력을 저감하는 주파수 감응 기구가 마련되고, 상기 주파수 감응 기구는, 또한, 작동 유체의 상류측의 실로부터 하류측의 실로의 흐름에 대하여 저항력을 부여하는 제2 밸브 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
감쇠력 조정식 완충기의 제2 양태로서는, 상기 제1 양태에 있어서, 상기 감쇠력 조정 밸브 및 상기 주파수 감응 기구는, 상기 실린더 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 감쇠력 조정식 완충기의 제3 양태로서는, 상기 제1 또는 제2 양태에 있어서, 상기 실린더의 보텀측에는, 보텀 밸브가 마련되어 있는 것을 특징으로 하고 있다. 감쇠력 조정식 완충기의 제4 양태로서는, 상기 제3 양태에 있어서, 상기 감쇠력 조정 밸브는 상기 피스톤 로드에 마련되고, 상기 주파수 감응 기구는 상기 보텀 밸브측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 여러 가지 변형예가 포함된다. 예컨대, 상기한 실시형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것이 아니다. 또한, 어떤 실시형태의 구성의 일부를 다른 실시형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어떤 실시형태의 구성에 다른 실시형태의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시형태의 구성의 일부에 대해서, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.
본원은 2019년 3월 26일자 출원의 일본국 특허 출원 제2019-058729호에 기초한 우선권을 주장한다. 2019년 3월 26일자 출원의 일본국 특허 출원 제2019-058729호의 명세서, 특허청구의 범위, 도면 및 요약서를 포함하는 전체 개시 내용은, 참조에 의해 본원에 전체로서 삽입된다.
1 : 유압 완충기(감쇠력 조정식 완충기)
2 : 외통 4 : 내통(실린더)
5 : 피스톤 5A : 환형 단차
5B : 통형 연장부 5C : 오일 통로(유로)
6 : 피스톤 로드 7 : 솔레노이드 케이스
8 : 밸브 케이스 9 : 로드 가이드
11 : 보텀 밸브 15 : 감쇠력 조정 장치
16 : 감쇠력 조정 밸브 17 : 밸브 시트 부재
17A : 환형 밸브 시트 18 : 주밸브체
18C : 환형 밸브부 19 : 배압실
20 : 포펫 밸브체 21 : 솔레노이드
31 : 주파수 감응 기구 32 : 프리 피스톤
33 : 수축측 감쇠력 발생 밸브(제2 밸브 기구)
34 : 신장측 감쇠력 발생 밸브(제2 밸브 기구)
A : 리저버실 B : 보텀측 오일실(보텀측실)
C : 로드측 오일실(로드측실)

Claims (4)

  1. 감쇠력 조정식 완충기로서, 상기 감쇠력 조정식 완충기는,
    작동 유체가 봉입된 실린더와,
    상기 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 삽입되며, 상기 실린더 내를 로드측실과 보텀측실로 구획하는 피스톤과,
    상기 피스톤에 연결되어 상기 실린더의 단부로부터 외부로 연장된 피스톤 로드와,
    상기 피스톤 로드의 이동에 의해 상기 작동 유체의 흐름이 생기는 유로와,
    상기 유로에 마련되며 솔레노이드에 의해 개폐 동작이 조정되는 감쇠력 조정 밸브
    를 포함하고,
    상기 유로에는, 상기 감쇠력 조정 밸브와 직렬로, 고주파의 진동에 대하여 감쇠력을 저감하는 주파수 감응 기구가 마련되고,
    상기 주파수 감응 기구는, 작동 유체의 상류측의 실로부터 하류측의 실로의 흐름에 대하여 저항력을 부여하는 제2 밸브 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 감쇠력 조정식 완충기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 감쇠력 조정 밸브 및 상기 주파수 감응 기구는, 상기 실린더 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 감쇠력 조정식 완충기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실린더의 보텀측에는, 보텀 밸브가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 감쇠력 조정식 완충기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 감쇠력 조정 밸브는 상기 피스톤 로드에 마련되고,
    상기 주파수 감응 기구는 상기 보텀 밸브측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 감쇠력 조정식 완충기.
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