KR100320807B1 - 쇽 업소버 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진동 감쇄에 사용되는 쇽 업소버에 관한 것으로서, 판상으로 제작된 개폐 밸브의 급격한 감쇄력 증가/감소를 방지하여, 승차감을 향상시킬 수 있는 쇽 업소버용 밸브를 제공함에 있다.
상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 밀폐된 원통형 하우징(53) 내부에 유체(F)가 충진되어 있고, 상기한 유체(F)속에서 이동하면서 유체가 오리피스(62)를 통과하는 유체 저항으로 감쇄력을 발생시키도록 피스톤(57)이 설치된 쇽 업소버에 있어서, 상기한 피스톤(57)의 일측면에 수평 방향으로 이동하면서 오리피스(62)를 개폐하도록 형성된 밸브(2)와, 상기한 밸브(2)와 피스톤(57) 사이에 설치되어 피스톤(57)이 수평 운동 가능하고 다른 방향으로 피스톤(57)에서 이탈되지 않도록 구성된 가이드 수단과, 상기한 피스톤(57)이 팽창 방향으로 이동할 때 유체(F)가 가하는 힘을 수평 방향으로 변화시켜 밸브(2)를 이동시키는 동작 수단을 포함함을 특징으로 한다.

Description

쇽 업소버{SHOCK ABSORBER}
본 발명은 진동 감쇄에 사용되는 쇽 업소버에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차에 적용되는 현가 장치에는 코일 스프링등에 의한 충격 완충 시 코일 스프링의 반복 진동을 방지하도록 쇽 업소버가 설치되어 있게 된다.
즉, 상기한 쇽 업소버의 감쇄에 의해 현가 장치가 반복 진동하는 것을 차단하게 되는 바, 상기한 쇽 업소버는 도5에 도시된 바와 같이 내, 외측 튜브(50, 51)로 2중 형성되어 그 사이에 저장실(52)이 형성된 하우징(53)과, 상기한 내측 튜브(50)를 관통하도록 설치된 로드(54)와, 상기한 로드(54)의 종단에 설치되어 내측 튜브(50) 내부를 제1, 2챔버(55, 56)로 분할하는 피스톤(57)과, 상기한 내측 튜브(50)의 종단에 설치된 풋 밸브(58)로 구성되어 있다.
또한, 상기한 외측 튜브(51)의 외면을 감싸도록 방진 튜브(59)가 설치되어 있고, 로드(54)의 종단과 외측 튜브(51)의 대향단에는 차륜 및 차체(미 도시) 연결을 위한 부시(60)가 설치되어 있으며, 내, 외측 튜브(50, 51)에는 유체(F)가 충진되어 있다.
상기한 피스톤(57)에는 내측 튜브(50)에 충진되어 있는 유체(F)의 이동을 제한하여 감쇄력을 발생시키도록 개폐 밸브(61)가 설치되어 있는 바, 이는 도6에 도시된 바와 같이 피스톤(57)에 형성된 다수의 오리피스(62)와, 상기한 오리피스(62)를 압축 시 차단하고 팽창 시 개방시키도록 설치된 판상의 개폐 밸브(61)로 구성되어 있다.
상기한 바와 같은 쇽 업소버의 동작을 설명하면 주행중 차륜이 바운드되면 차륜과 연결되어 있는 상태인 하우징(53)이 상승하게 되고, 이로 인해 피스톤(57)이 제2챔버(56)를 압축하는 방향으로 이동하는 상태가 된다.
피스톤(57)에 의해 제2챔버(56)가 압축될 때 상기한 개폐 밸브(61)가 닫혀 있는 상태인 바, 상기한 제2챔버(56)에서 압축되는 유체가 풋 밸브(58)를 통해 저장실(52)로 유입되면서 피스톤(57)이 하향 가능하게 되는 것이다.
피스톤(57)이 하향된 상태에서 다시 차륜이 리바운드되면서 하우징(53)이 하향되면, 결과적으로 피스톤(57)이 상향되는 상태인 바, 피스톤(57)이 상향되면 오리피스(62)를 막고 있는 개폐 밸브(61)가 구부러지면서 오리피스(62)가 열리게 된다.
오리피스(62)가 열리게 되면 상기한 유체(F)가 이를 통해 이동하면서 제2챔버(56)측으로 이동하게 되는 바, 상기한 오리피스(62) 및 개폐 밸브(61)를 통과하면서 발생되는 유체 저항만큼 감쇄력이 발생되는 것이다.
상기한 개폐 밸브(61)는 통상 단일 재질로 판상 형성되어 있기 때문에 도7에 도시된 바와 같이 피스톤(57) 속도에 대한 감쇄력이 일정 비례로 선형 증가하다가 갑자기 변형점 V에서 변형되어 꺾인 상태가 된다.
즉, 피스톤(57) 속도 V이전까지 비교적 완만하게 감쇄력이 증가하다가 V점을 지나면서 급격하게 감쇄력이 증가하게 되는 바, 이는 판상 개폐 밸브(61)가 구부러질 때 일정 이상이 되면 탄성이 급격하게 증가하게 되고, 이로 인해 개폐 밸브(61)에 의한 유체 저항이 급격하게 증가됨으로써, 감쇄력이 급격하게 증가하게 되는 것이다.
그러나, 상기한 바와 같이 유체의 이동을 제어하도록 피스톤에 설치된 개폐 밸브의 감쇄력 발생이 비선형적으로 이루어지게 되면, 상기한 변형점 V에서 급격한 감쇄력의 증가/감소가 이루어지게 되고, 이로 인해 변형점 부근에서 이상 진동등이 발생되어 승차감이 저하되고 주행 안정성이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 판상으로 제작된 개폐 밸브의 급격한 감쇄력 증가/감소를 방지하여, 승차감을 향상시킬 수 있는 쇽 업소버용 밸브를 제공함에 있다.
상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명은 밀폐된 원통형 하우징 내부에 유체가 충진되어 있고, 상기한 유체속에서 이동하면서 유체가 오리피스를 통과하는 유체 저항으로 감쇄력을 발생시키도록 피스톤이 설치된 쇽 업소버에 있어서, 상기한 피스톤의 일측면에 수평 방향으로 이동하면서 오리피스를 개폐하도록 형성된 밸브와, 상기한 밸브와 피스톤 사이에 설치되어 피스톤이 수평 운동 가능하고 다른 방향으로 피스톤에서 이탈되지 않도록 구성된 가이드 수단과, 상기한 피스톤이 팽창 방향으로 이동할 때 유체가 가하는 힘을 수평 방향으로 변화시켜 밸브를 이동시키는 동작 수단을 포함함을 특징으로 한다.
도1은 본 발명에 따른 쇽 업소버에서 밸브 설치 상태를 도시한 부분 확대 단면도,
도2는 도1의 분해 사시도,
도3은 도1의 평단면도,
도4는 본 발명에 따른 쇽 업소버용 밸브의 동작 상태를 도시한 그래프,
도5는 일반적인 자동차용 쇽 업소버를 도시한 단면도,
도6은 도5에서 피스톤과 밸브의 설치 상태를 도시한 부분 확대도,
도7은 도5의 쇽 업소버용 밸브 동작 상태를 도시한 그래프.
＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1: 개폐부2: 밸브
3: 가이드홈4: 가이드 돌기
5: 고정링6: 경사면
7: 스프링50: 내측 튜브
57: 피스톤62: 오리피스
도1과 도2와 도3은 본 발명에 따른 쇽 업소버용 밸브를 도시한 단면도와 도1의 분해 사시도와 평단면도로서, 피스톤(57)에 형성된 다수의 오리피스(62)와, 상기한 오리피스(62) 형성 위치에서 피스톤(57) 반경 방향으로 이동하면서 오리피스(62)를 개폐하도록 선단에 개폐부(1)가 형성된 밸브(2)와, 상기한 밸브(2)와 피스톤(57) 사이에 설치되어 밸브(2)가 수평 운동 가능하고 다른 방향으로 피스톤(57)에서 이탈되지 않도록 구성된 가이드 수단과, 상기한 피스톤(57)이 팽창 방향으로 이동할때 유체가 가하는 힘을 수평 방향으로 변화시켜 밸브(2)를 이동시키는 동작 수단으로 구성되어 있다.
상기한 가이드 수단은 피스톤(57)의 오리피스(62) 형성 위치에서 반경 방향으로 형성된 다수의 가이드홈(3)과, 상기한 가이드홈(3)에 밸브(2)가 끼워져 피스톤(57) 상면으로 이탈되지 않고 수평 방향으로 이동 가능하도록 밸브(2)에 형성된 가이드 돌기(4)와, 상기한 밸브(2)를 가이드홈(3) 내부에서 제한하도록 피스톤(57) 외경에 끼워져 고정되는 고정링(5)으로 구성되어 있다.
또한, 상기한 동작 수단은 상기한 밸브(2)와 유체가 닿는 면에 형성되어 피스톤(57)의 팽창 방향 이동 시 유체(F)가 밸브(2)를 가압하는 힘을 수평 방향으로 변화시켜 밸브(2)를 이동시키는 힘을 발생시키도록 밸브(2)에 형성된 경사면(6)과, 상기한 밸브(2)를 오리피스(62) 방향으로 탄성 가압하도록 오리피스(62) 대향측에서 밸브(2)와 고정링(5) 사이에 설치되는 스프링(7)으로 구성되어 있다.
즉, 상기한 피스톤(57)이 도면에서 상부로 이동할 때 밸브(2)의 경사면(6)에는 F의 힘이 작용하게 되고, 상기한 힘 F는 경사면(6)에서 수평 방향의 힘 F'로 변화됨으로써, 상기한 밸브(2)를 수평 방향으로 이동시키고, 상기한 밸브(2)의 선단에 형성된 개폐부(1)가 오리피스(62)를 개폐시킬 수 있는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 작용 효과를 설명하면 차량 바운드 시 쇽 업소버의 하우징(53)이 승강 운동하게 된다.
쇽 업소버의 하우징(53)이 승강 운동하게 되면, 그 내부에 설치된 피스톤(57)이 승강되는 바, 예를 들어 쇽 업소버가 압축될 때는 피스톤(57)이 하향 운동하게 된다.
이때, 상기한 밸브(2)의 경사면(6)에는 유체(F)의 압력이 작용하지 않는 상태이고, 밸브(2)의 배면에서 스프링(7)이 탄성 지지하고 있기 때문에, 도1에서 점선으로 도시된 바와 같이 상기한 밸브(2)의 개폐부(1)가 오리피스(62)를 차단하고 있는 상태가 된다.
밸브(2)에 의해 오리피스(62)가 차단되어 있는 상태이면 이를 통해 유체(F)가 제1챔버(55)측으로 이동하지 못하기 때문에 제2챔버(56)의 유체(F)가 가압되면서 풋 밸브(58)를 통해 저장실(52)로 이동하게 된다.
이 상태에서 피스톤(57)이 상향 운동하게 되면 상기한 밸브(2)의 경사면(6)에 힘 F가 작용하게 된다.
물론, 상기한 힘 F는 쇽 업소버가 바운드되는 속도에 따른 힘인 바, 상기한 힘 F가 경사면(6)에 작용하게 되면, 상기한 경사면(6)에서 힘 벡터에 따라 수평 방향으로 힘 F'가 발생된다.
상기한 힘 F'는 밸브(2)를 수평 방향으로 미는 힘으로 작용하게 되고, 상기한 힘 F'가 스프링(7)의 탄성을 넘는 힘이면 밸브(2)를 도면에서 우측으로 밀어 오리피스(62)를 개방시키게 된다.
오리피스(62)가 개방되면 상기한 오리피스(62)를 통해 유체(F)가 제2챔버(56)측으로 이동하게 되는 바, 상기한 이동 시 오리피스(62)를 통과하는 유체(F)의 저항에 의해 감쇄력이 발생된다.
상기한 감쇄력은 도4에 도시된 바와 같이 직선상으로 형성되는 바, 이는 밸브(2)의 경사면(6)에 의한 벡터힘 F'의 발생과 스프링(7)의 탄성을 조절하면 가장 최적의상태로 조절 가능하게 된다.
즉, 강체인 밸브(2)가 수평 이동하면서 오리피스(62)를 개폐하기 때문에 종래 판상 개폐 밸브(61)가 구부러지면서 오리피스(62)를 개폐할 때 발생되는 급격한 탄성 변화가 발생되지 않게 됨으로써, 감쇄력이 선형 변화되는 것이다.
또한, 감쇄력이 선형 변화되면 바운드 상태에 따른 최적의 오리피스(62) 개방 상태를 이룰 수 있게 되어, 쇽 업소버의 운동 성능 향상이 이루어지게 되는 것이다.
쇽 업소버의 감쇄력이 선형 변화되면 차량용 현가 장치에서 감쇄력 조절이 최적 상태가 됨으로써 차량의 승차감 및 운동 성능이 대폭 향상되는 것이다.
이상과 같이 본 발명은 쇽 업소버에서 감쇄력을 발생시키는 밸브를 피스톤의 운동에 따라 피스톤면에서 수평 운동하도록 설치함으로써, 감쇄력이 선형 변화되고, 이로 인해 차량의 승차감 및 운동 성능이 대폭 향상되는 잇점이 있는 것이다.

Claims (3)

  1. (정정)밀폐된 원통형 하우징 내부에 유체가 충진되어 있고, 상기한 유체속에서 이동하면서 유체가 오리피스를 통과하는 유체 저항으로 감쇄력을 발생시키도록 피스톤이 설치된 쇽 업소버에 있어서,
    상기한 피스톤의 면에 수평 방향으로 이동하면서 오리피스를 개폐하여 오리피스를 통과하는 유체의 저항에 의해 감쇄력을 발생시키도록 형성된 밸브와, 상기한 밸브와 피스톤 사이에 설치되어 밸브가 수평 운동 가능하고 다른 방향으로 피스톤에서 이탈되지 않도록 구성된 가이드 수단과, 상기한 피스톤이 팽창 방향으로 이동할 때 유체가 가하는 힘을 수평 방향으로 변화시켜 밸브를 이동시키는 동작 수단을 포함함을 특징으로 하는 쇽 업소버.
  2. (정정)제1항에 있어서, 상기한 가이드 수단은 피스톤의 오리피스 형성 위치에서 반경 방향으로 형성된 다수의 가이드홈과, 상기한 가이드홈에 밸브가 끼워져 피스톤 상면으로 이탈되지 않고 수평 방향으로 이동 가능하도록 밸브에 형성된 가이드 돌기및 상기한 밸브(2)를 가이드홈(3) 내부에서 제한하도록 피스톤(57) 외경에 끼워져 고정되는 고정링(5)으로 구성함을 특징으로 하는 쇽 업소버.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기한 동작 수단은 상기한 밸브와 유체가 닿는 면에 형성되어 피스톤의 팽창 방향 이동 시 유체가 밸브를 가압하는 힘을 수평 방향으로 변화시켜 밸브를 이동시키는 힘을 발생시키도록 밸브에 형성된 경사면과, 상기한 밸브를 오리피스 방향으로 탄성 가압하도록 설치되는 스프링으로 구성함을 특징으로 하는 쇽 업소버.
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