KR100212798B1

KR100212798B1 - 자동차용 쇽 업소우버 구조

Info

Publication number: KR100212798B1
Application number: KR1019970021494A
Authority: KR
Inventors: 고병식; 황인수
Original assignee: 양재신; 대우자동차주식회사
Priority date: 1997-05-29
Filing date: 1997-05-29
Publication date: 1999-08-02
Also published as: KR19980085404A

Abstract

본 발명은 자동차용 쇽 업소우버 구조에 관한 것으로, 자동차의 차축쪽에 연결되는 실린더(1)의 내부에 차체쪽으로 연결되는 피스톤(2)이 결합되고, 상기 피스톤(2)의 헤드부(2a)에는 코일(3)에 감겨진 전자석(4)이 일체로 설치되며, 상기 실린더(1)의 내부에는 전자석(4)의 자기장에 의해 입자배열이 변하는 MR유체(5)가 봉입되는 한편, 상기 MR유체(5)가 통과할 수 있도록 상기 피스톤 헤드부(2a)에 다수개의 오리피스(6)가 형성되고, 상기 피스톤 헤드부(2a)의 외측형상이 다수의 일정한 요철형으로 되어 상기 실린더(1)의 내측벽부와 피스톤 헤드부(2a)의 돌출부(2b)에 의해 다수개의 공간을 형성시키며, 상기 실린더(1)의 하부에는 상부의 MR유체(5)를 탄력적으로 지지하는 진동판(7)이 설치된 구조로 되어, MR유체에 의하여 댐핑력을 필요에 따라 적절히 조절할 수 있게 되어 노면으로부터 발생되는 고주파나 저주파 등의 다양한 진동을 용이하게 제진함으로써 자동차의 승차감을 보다 높여줄 수 있는 것이다.

Description

자동차용 쇽 업소우버 구조

본 발명은 자동차의 현가장치에 설치되는 쇽 업소우버에 관한 것으로, 특히 쇽

업소우버의 내부에 삽입되는 유체를 MR유체(Magneto Rheological Fluid : 자기성 유체)로 대체하여 차체에서 발생되는 다양한 종류의 진동을 효과적으로 제진할 수 있도록 된 자동차용 쇽 업소우버 구조에 관한 것이다.

일반적으로 쇽 업소우버는 자동차가 주행할 때 스프링이 받는 충격에 의해 발생하는 고유진동을 흡수하여 진동을 빨리 감쇠시켜 승차감을 좋게 하기 위하여 설치하는 장치이다.

또한, 상기 쇽 업소우버는 상하운동 에너지를 열로 바꾸는 작용을 하는 것으로 그 방법에 따라 고체마찰식과 유압식이 있으며 일반적으로 유압식을 많이 사용하고 있다.

여기서, 상기 유압식 쇽 업소우버의 종래 구조는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 상하방향으로 압축 및 신장가능하도록 된 가늘고 긴 원통(11)이 서로 끼워져 결합되고, 상기 원통(11)의 내부에는 차축쪽과 연결되는 실린더(12)와 차체쪽에 연결되는 피스톤(13)이 결합되어 있으며, 상기 피스톤(13)에는 실린더(12) 내부에 채워진 오일이 통과할 수 있도록 다수개의 오리피스(14)가 형성되어 있고, 상기 오리피스(14)에는 오일의 흐름에 따라 자동적으로 오리피스(14)를 개폐하는 자동밸브(15)가 설치되어 있다.

즉, 외부의 진동에 의해 상기 쇽 업소우버의 원통(11)이 신장될 경우에는 피스톤(13)의 오리피스(14)를 통과하는 오일의 저항에 의하여 진동을 억제하는 댐핑작용을 하고, 상기 원통(11)이 압축될 경우에는 상기 피스톤(13)에 설치된 자동밸브(15)가 개방되어 저항없이 오일을 통과시키므로 진동억제 작용은 하지 않게 되는 것이다.

여기서, 상기와 같은 구조로 이루어진 종래의 쇽 업소우버는 압축시 저항이 거의 없기 때문에 노면의 충격을 차체에 전달하지 않게 되어 나쁜 도로에서의 승차감을 좋게 하도록 되어 있다.

그런데, 상기의 쇽 업소우버는 실린더(12) 내부에 미리 정해진 조건하에서만 외부 진동을 억제하는 작용을 하도록 설계되어 있기 때문에, 저주파 진동이나 고주파 진동을 동시에 제어할 수 있는 것이 아니라 세팅하는 과정에 따라 저주파 혹은 고주파 하나만을 제어할 수 있게 되어, 다양한 진동의 발생에 대해 이를 효과적으로 제진하기가 힘들다는 결점이 있었다.

다시 말하자면, 변위가 큰 저주파의 진동이 발생되면 댐핑력이 커져야 하고, 변위가 작은 고주파의 진동이 발생되면 댐핑력이 작아져야 하지만 종래의 쇽 업소우버로는 상기와 같이 다양한 변위에 대해 만족할만한 제진효과를 기대하기가 어렵다는 문제점이 있는 것이다.

이에 본 발명은 상기한 바의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 쇽 업소우버 내부의 실린더에 봉입되는 유체를 자기장에 의해 입자의 배열이 변하는 MR유체로 대체하여 다양한 진동에 대하여 효과적으로 제진할 수 있도록 된 자동차용 쇽 업소우버 구조를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원통형으로 형성되어 차축쪽에 연결되는 실린더의 내부에 차체쪽으로 연결되는 피스톤이 결합되고, 상기 피스톤의 헤드부에는 외부에서 인출된 코일에 감겨진 전자석이 일체로 설치되며, 상기 실린더의 내부에는 전자석의 자기장에 의해 입자배열이 변하는 MR유체가 봉입되는 한편, 상기 실린더 내부에 채워진 MR유체가 통과할 수 있도록 상기 피스톤의 헤드부에 다수개의 오리피스가 형성되고, 상기 실린더의 하부에 설치되어 MR유체를 탄력적으로 지지하는 진동판으로 이루어진 구조이다.

여기서, 상기 실린더의 내측벽부에 접촉되는 피스톤 헤드부의 외측형상을 다수의 일정한 요철형으로 형성시켜, 상기 실린더의 내측벽부와 피스톤 헤드부의 돌출부가 이루는 다수개의 공간에서 상기 MR유체가 댐핑력을 갖도록 된 것을 특징으로 하는 것이다.

그러므로, 운전자가 노면에 의한 진동이 차체에 심하게 전달된다고 느껴질 때 상기 쇽 업소우버의 실린더에 전류를 공급해 주면, 상기 전자석에 의하여 자기장이 형성되어 실린더 내부의 MR유체입자가 수직방향으로 배열되게 함으로써 그 점성이 증가되어 쇽 업소우버에 큰 댐핑력을 갖도록 하는 것이다.

따라서, 상기와 같이 MR유체에 의하여 댐핑력을 필요에 따라 적절히 조절할 수 있게 되어 노면으로부터 차체에 발생되는 고주파나 저주파 등의 다양한 진동을 효과적으로 제진함으로써 자동차용 승차감을 보다 높여줄 수 있는 것이다.

도 1a는 본 발명에 따른 쇽 업소우버의 내부구조를 개략적으로 나타낸 개략도,

도 1b는 도 1a의 A-A선을 따라 절개하여 나타낸 단면도,

도 1c는 MR유체의 입자변화를 개략적으로 나타낸 상태도,

도 2는 종래의 기술에 따른 쇽 업소우버의 구조를 나타낸 일부절개 사시도,

도 3은 쇽 업소우버의 작동원리를 개략적으로 나타낸 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 실린더 2 : 피스톤

2a : 피스톤 헤드부 2b : 돌출부

3 : 코일 4 : 전자석

5 : MR유체 6 : 오리피스

7 : 진동판

이하 본 발명을 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1a는 본 발명에 따른 쇽 업소우버의 내부구조를 도시한 개략도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A선을 따라 절개하여 도시한 단면도로서, 자동차의 차축쪽에 연결되는 실린더(1)의 내부에 차체쪽으로 연결되는 피스톤(2)이 결합되고, 상기 피스톤(2)의 헤드부(2a)에는 코일(3)에 감겨진 전자석(4)이 일체로 설치되며, 상기 실린더(1)의 내부에는 전자석(4)의 자기장에 의해 입자배열이 변하는 MR유체(5)가 봉입되는 한편, 상기 MR유체(5)가 통과할 수 있도록 상기 피스톤 헤드부(2a)에 다수개의 오리피스(6)가 형성되고, 상기 피스톤 헤드부(2a)의 외측형상이 다수의 일정한 요철형으로 되어 상기 실린더(1)의 내측벽부와 피스톤 헤드부(2a)의 돌출부(2b)에 의해 다수개의 공간을 형성시키며, 상기 실린더(1)의 하부에는 상부의 MR유체(5)를 탄력적으로 지지하는 진동판(7)이 설치된 구조이다.

여기서, 상기와 같은 구조로 이루어진 쇽 업소우버는 차체에 저주파 진동이 발생하여 큰 댐핑력이 필요할 경우, 외부의 전원에 의해 상기 전자석(4)을 감싸고 있는 코일(3)에 전류를 흘려줌으로써 자기장을 발생시키고, 이 자기장에 의하여 상기 MR유체(5)의 입자배열이 변하면서 유체의 점성이 크게되어 댐핑력이 크게될 수 있게 된 것이다.

또한, 차체에 고주파 진동이 발생하는 경우에는 코일(3)의 전류를 차단시켜 댐핑력을 적게함과 더불어 그 밖의 진동에는 적당한 컨트롤 알고리즘을 쇽 업소우버에 입력시켜 적극적으로 제어할 수 있도록 된 것이다.

그리고, 상기 피스톤 헤드부(2a)의 구조는 중앙부에서 외측으로 방사선형태의 전자석(4)이 설치되고, 이 전자석(4)에 외부로부터 인출된 코일(3)이 각각 감겨져 있으며, 상기 실린더(1)의 내측벽부에 접촉되는 피스톤 헤드부(2a)의 외측형상을 다수의 일정한 요철형으로 형성시키고, 상기 실린더(1)의 내측벽부와 피스톤 헤드부(2a)의 돌출부(2b)가 이루는 다수개의 공간에서 자기장에 의해 점도가 증가된 상기 MR유체(5)가 큰 댐핑력을 갖도록 된 것이다.

다시 말하자면, 상기 피스톤 헤드부(2a)와 실린더(1)의 내측벽이 이루는 공간들이 오리피스(6)의 역할을 하도록 하여, 상기 공간에서 점성이 증가한 MR유체(5)가 전단력을 받게 되어 결론적으로 댐핑력을 크게하는 것이다.

한편, 상기 MR유체(5)의 입자배열에 따른 점성의 증가는 도 1c에 도시된 바와 같이, 자기장을 발생시키는 전자석(4) 주위에 극성을 가지는 마이크로 단위의 유체입자가 자기장에 의해 입자배열이 직립됨으로써 상하방향의 점성이 증대되어 상하댐핑력을 증가시키도록 된 것이며, 이는 자기장의 작용으로 입자들 간의 항복응력이 변화됨으로써 생겨나는 결과인 것이다.

따라서, 상기의 MR유체(5)를 사용하는 쇽 업소우버에 의해 전체적인 현가장치의 효과가 상승함과 더불어 다양한 변위에 따른 노면으로부터의 진동을 적절히 제어할 수 있게 되어, 진동에 따른 소음이나 기계적인 마모를 줄여줄 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동차용 쇽 업소우버 구조에 의하면, MR유체에 의하여 댐핑력을 필요에 따라 적절히 조절할 수 있게 되어 노면으로부터 발생되는 고주파나 저주파 등의 다양한 진동을 용이하게 제진함으로써 자동차의 승차감을 보다 높여줄 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims

원통형으로 형성되어 차축쪽에 연결되는 실린더(1)의 내부에 차체쪽으로 연결되는 피스톤(2)이 결합되고, 상기 피스톤(2)의 헤드부(2a)에는 외부에서 인출된 코일(3)에 감겨진 전자석(4)이 일체로 설치되며, 상기 실린더(1)의 내부에는 전자석(4)의 자기장에 의해 입자배열이 변하는 MR유체(5)가 봉입되는 한편, 상기 실린더(1) 내부에 채워진 MR유체(5)가 통과할 수 있도록 상기 피스톤 헤드부(2a)에 다수개의 오리피스(6)가 형성되고, 상기 실린더(1)의 하부에는 상부의 MR유체(5)를 탄력적으로 지지하는 진동판(7)이 설치된 자동차용 쇽 업소우버 구조.
제 1 항에 있어서, 상기 실린더(1)의 내측벽부에 접촉되는 피스톤 헤드부(2a)의 외측형상을 다수의 일정한 요철형으로 형성시켜, 상기 실린더(1)의 내측벽부와 피스톤 헤드부(2a)의 돌출부(2b)가 이루는 다수개의 공간에서 상기 MR유체(5)가 댐핑력을 갖도록 된 것을 특징으로 하는 자동차용 쇽 업소우버 구조.