KR100884621B1 - 쇽업소버의 밸브장치 - Google Patents

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KR100884621B1 KR1020070125532A KR20070125532A KR100884621B1 KR 100884621 B1 KR100884621 B1 KR 100884621B1 KR 1020070125532 A KR1020070125532 A KR 1020070125532A KR 20070125532 A KR20070125532 A KR 20070125532A KR 100884621 B1 KR100884621 B1 KR 100884621B1
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조길준
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주식회사 만도
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Abstract

본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브장치는 리바운드 챔버와 컴프레션 챔버 사이의 유체가 유동을 위한 리바운드 유로와 컴프레션 유로가 형성된 피스톤 밸브와, 상기 피스톤 밸브의 하부에 설치되며, 내측에 상기 리바운드 유로와 연결되게 관통된 구멍이 형성되고, 둘레부에는 상기 리바운드 유로와 상기 컴프레션 챔버 사이의 유체 유동을 허용하며 슬릿이 형성된 슬릿 디스크와, 상기 슬릿디스크의 상기 구멍에 연통하는 구멍을 구비하며 상기 슬릿디스크의 하측에 접해 있도록 배치되는 보조 디스크와, 상기 보조 디스크의 하측에 접하도록 배치되어 상기 보조 디스크를 탄성 지지하는 로우 디스크와, 상기 로우 디스크의 주변부를 선택적으로 수용하기 위해 방사형으로 배열되며 소정 간격으로 형성되는 복수의 홈부가 구비된 로우 홈 디스크와, 상기 로우 홈 디스크의 하측에 설치되어 상기 로우 홈 디스크의 휨 변형을 탄성 지지하며 휨 변형되는 메인 디스크를 포함하여, 극저속구간에서 감쇠력이 발생하도록 하여 밸브구조를 개선하고, 전체적인 감쇠력 특성 곡선이 선형에 가깝도록 하며, 저속 및 중속 이후의 구간에서 감쇠력의 조절할 수 있어 감쇠력의 튜닝 자유도를 높일 수 있는 쇽업소버의 밸브장치를 제공한다.
감쇠력, 저속, 디스크, 밸브, 슬릿, 고속, 선형, 리바운드

Description

쇽업소버의 밸브장치 {VALVE DEVICE OF SHOCK ABSORBER}
도 1은 종래의 쇽업소버의 밸브장치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브장치를 도시한 단면도.
도 3의 (a) 내지 (e)는 본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브장치에 적용될 디스크들의 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브장치의 감쇠력 선도.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
110 : 쇽업소버 112 : 실린더
114 : 피스톤 로드 122 : 컴프레션 챔버
124 : 리바운드 챔버 130 : 밸브장치
131 : 피스톤 밸브 132 : 컴프레션 유로
134 : 리바운드 유로 136 : 인테이크 밸브 디스크
137 : 리테이너 138 : 인테이크 스프링
139 : 와셔 140 : 슬릿 디스크
140a : 슬릿 140b : 구멍
141 : 보조 디스크 141a : 구멍
142 : 로우 디스크 143 : 로우 홈 디스크
143a : 홈부 144 : 메인 디스크
147 : 너트 148 : 와셔
149 리테이너
본 발명은 쇽업소버에 설치되어 감쇠력을 제어하는 쇽업소버의 밸브장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피스톤의 극저속 이동 구간에서의 감쇠력 특성을 개선하여 전체적으로 선형의 감쇠력 특성을 갖도록 한 쇽업소버에 관한 것이다.
일반적으로 쇽업소버는 차체와 차축 사이에 마련되어 주행 중 노면과 접촉하는 바퀴로부터 전달되는 각종 진동이나 충격을 흡수하여 차량 승차감과 주행 안정성을 향상시키는 기능을 수행한다. 보다 구체적으로 설명하면, 쇽업소버는 노면에서 발생한 스프링의 자유진동을 흡수하여 승차감을 향상시키되, 특히, 자체의 실린더 내부에 설치된 피스톤이 리바운드 행정을 할 때 유체 흐름에 대한 저항력을 이용해 감쇠력을 발생시키고 스프링의 상하 운동에너지를 열에너지로 변환, 방출하도록 구성되어 있다.
도 1은 종래의 쇽업소버의 밸브장치를 도시한 단면도이다. 도 1을 참고하면, 종래의 쇽업소버(10)는 차축에 연결된 실린더(12)와, 일단이 상기 실린더(12)에 이동 가능하게 설치되고 타단이 차체에 연결되는 피스톤 로드(14)를 포함한다.
또한, 상기 피스톤 로드(14)의 단부에는 상기 실린더(12) 내부에 형성되는 컴프레션 챔버(22)와 리바운드 챔버(24) 사이의 감쇠력을 제어하는 밸브장치(30)가 설치된다.
상기 밸브장치(30)는 상기 피스톤 로드(14)의 단부에 설치되어 상기 실린더(12)의 내부를 컴프레션 챔버(22)와 리바운드 챔버(24)로 구획하는 피스톤 밸브(31)를 포함한다. 상기 피스톤 밸브(31)에는 상기 컴프레션 챔버(22)와 상기 리바운드 챔버(24) 사이의 유체 이동을 허용하는 컴프레션 유로(32)와 리바운드 유로(34)가 각각 형성된다.
또한, 상기 피스톤 밸브(31)의 상부에는 컴프레션 행정시에 컴프레션 유로(32)를 개방하기 위한 인테이크 밸브 디스크(36)가 마련된다. 또한, 상기 피스톤 밸브(31)의 하부에는 저속과 고속 구간에서 리바운드 유로(34)의 개방도를 제어하고 이를 통해 서로 다른 감쇠력을 발생시키도록 구성된 다수의 밸브 디스크들(40, 42)이 설치된다. 상기 밸브 디스크들(40, 42)은 너트(47)와 와셔(48), 그리고 리테이너(49)에 의해 피스톤 밸브(31)의 하측에 설치된다.
전술된 다수의 밸브 디스크들(40, 42) 중 최상부에 위치되는 밸브 디스크는 주변부에 슬릿(40a)이 형성된 슬릿 디스크(40)로서, '디스크-S'로 불리기도 한다.
상기 슬릿 디스크(40)는 상기 쇽업소버(10)의 저속 리바운드 구간에서 유체가 상기 슬릿(40a)을 통해 배출되며 저속 감쇠력을 발생시킨다. 또한, 상기 슬릿 디스크(40)의 저면에는 복수의 메인 디스크(45)들이 적층되어 있으며, 상기 메인 디스크(45)들은 피스톤 밸브(31)의 고속 리바운드 구간에서 전술한 슬릿(40a)을 통과한 유체들에 의해 휨 변형을 일으키면서 고속 감쇠력을 발생시킨다.
그러나, 종래 기술에 따른 쇽업소버의 밸브장치는 슬릿 디스크의 슬릿을 유체가 통과하여 저속 감쇠력을 발생시키는 과정에서 감쇠력 특성이 비선형적으로 나타나고 있다. 이에 따라 쇽업소버의 저속감쇠력에서 중, 고속감쇠력이 발생하는 구간의 감쇠력 특성이 급격하게 변하게 되는 과정에서 승차감이 저하되는 요인이 되고 있다. 또한, 종래의 쇽업소버의 밸브장치는 극저속 감쇠력을 발생시킬 수 없으며, 이에 따라 극저속 감쇠력이 발생하는 구간에서 차량의 진동을 신속하게 완충할 수 없었고, 극저속에서의 감쇠력을 증가시키면 저속 및 중속이후의 감쇠력을 조절하기 어려운 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 극저속구간에서 감쇠력이 발생하도록 하여 밸브구조를 개선하고, 전체적인 감쇠력 특성 곡선이 선형에 가깝도록 하며, 저속 및 중속 이후의 구간에서 감쇠력의 조절할 수 있어 감쇠력의 튜닝 자유도를 높일 수 있는 쇽업소버의 밸브장치를 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 쇽업소버의 피스톤 로드에 설치되며 리바운드 챔버와 컴프레션 챔버 사이의 유체 유동을 제어하여 감쇠력을 발생시키는 쇽업소버의 밸브장치에 있어서, 상기 밸브장치는 상기 리바운드 챔버와 컴프레션 챔버 사이의 유체가 유동을 위한 리바운드 유로와 컴프레션 유로가 형성된 피스톤 밸브와, 상기 피스톤 밸브의 하부에 설치되며, 내측에 상기 리바운드 유로와 연결되게 관통된 구멍이 형성되고, 둘레부에는 상기 리바운드 유로와 상기 컴프레션 챔버 사이의 유체 유동을 허용하며 슬릿이 형성된 슬릿 디스크와, 상기 슬릿디스크의 상기 구멍에 연통하는 구멍을 구비하며 상기 슬릿디스크의 하측에 접해 있도록 배치되는 보조 디스크와, 상기 보조 디스크의 하측에 접하도록 배치되어 상기 보조 디스크를 탄성 지지하는 로우 디스크와, 상기 로우 디스크의 주변부를 선택적으로 수용하기 위해 방사형으로 배열되며 소정 간격으로 형성되는 복수의 홈부가 구비된 로우 홈 디스크와, 상기 로우 홈 디스크의 하측에 설치되어 상기 로우 홈 디스크의 휨 변형을 탄성 지지하며 휨 변형되는 메인 디스크를 포함한다.
여기서, 상기 로우 디스크 또는 상기 메인 디스크는 적어도 하나 이상으로 이루어질 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브장치를 도시한 단면도이고, 도 3의 (a) 내지 (e)는 본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브장치에 적용될 디스크들의 평면도이다.
본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브장치는, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 차체와 차축 사이에 설치되는 쇽업소버(110)에 설치되어 감쇠력을 가변시키는 장치이다.
상기 쇽업소버(110)는 차축에 연결된 실린더(112)와, 일단이 상기 실린더(112)에 이동 가능하게 설치되고 타단이 차체에 연결되는 피스톤 로드(114)를 포함한다. 상기 피스톤 로드(114)는 상기 실린더(112)에 삽입된 일단에 밸브장 치(130)가 설치된다.
상기 밸브장치(130)는 상기 실린더(112)의 내부를 컴프레션 챔버(122)와 리바운드 챔버(124)로 구획한다.
상기 밸브장치(130)는 중심으로부터 먼 쪽에 컴프레션 유로(132)가 형성되고, 중심으로부터 가까운 쪽에 리바운드 유로(134)가 형성된 피스톤 밸브(131)를 포함한다. 또한, 상기 컴프레션 유로(132)와 상기 리바운드 유로(134)는 피스톤의 하강 및 상승이 이루어지는 컴프레션 행정 및 리바운드 행정시에 컴프레션 챔버(122)와 리바운드 챔버(124) 사이의 유체 흐름을 선택적으로 허용하도록 형성된 것이다.
상기 피스톤 밸브(131)의 상부에는 와셔(139), 인테이크 스프링(138), 리테이너(137), 그리고, 인테이크 밸브 디스크(136)가 순서대로 적층된 구조를 이루며, 상기 인테이크 밸브 디스크(136)는 피스톤 밸브(131)의 컴프레션 행정시에 빠른 응답성을 갖고서 휨 변형되어 컴프레션 유로(132)를 개방하는 역할을 한다. 또한, 상기 피스톤 밸브(131)의 하부에는 리바운드 행정시 감쇠력을 발생하는 리바운드용 밸브구조가 마련된다.
이와 같이 구성되는 밸브장치(130)는, 이하 상세하게 설명되는 바와 같이, 피스톤 밸브(131)의 저속 리바운드 구간 및 중/고속 리바운드 구간에 걸쳐 선형에 가까운 감쇠력을 발생할 수 있으며, 극저속 리바운드 구간의 감쇠력을 발생시킬 수 있다.
이를 위해, 상기 밸브장치(130)는 상기 피스톤 밸브(131)가 관통하는 피스톤 로드(114)에 슬릿 디스크(140), 보조 디스크(141), 로우 디스크(142), 로우 홈 디스크(143), 메인 디스크(144)가 순차적으로 설치되며, 각각의 디스크들은 상기 피스톤 로드(114)의 단부에 결합되는 너트(147)와 와셔(148), 그리고 리테이너(149)에 의해 피스톤 밸브(131)의 하측에 설치된다.
상기 슬릿 디스크(140)는 피스톤 밸브(131) 하부의 밸브 시트(133)에 안착된 상태로 리바운드 유로(134)와 직접 대면하고 있다. 또한, 상기 슬릿 디스크(140)의 가장자리에는 리바운드 유로(134)에 일부가 걸쳐진 채 상기 리바운드 유로(134)로부터 나온 유체를 우회시키는 다수의 슬릿(140a)이 형성된다. 그리고, 상기 슬릿 디스크(140)는 내측에 상기 리바운드 유로(134)와 대략 전체적으로 연통해 있는 구멍(140b)이 형성된다.
또한, 상기 슬릿 디스크(140)의 하측에는 보조 디스크(141)가 설치된다. 여기서, 상기 보조 디스크(141)는 상기 슬릿 디스크(140)의 구멍과 연통하는 구멍(141a)이 형성된다.
또한, 상기 보조 디스크(141)의 하측에는 상기 보조 디스크(141)를 탄성 지지하는 로우 디스크(142)가 마련된다. 상기 로우 디스크(142)는 상기 슬릿 디스크(140) 및 상기 보조 디스크(141)의 구멍(140b, 141a)을 통과하는 유체에 의해 주변부가 휨 변형되며 유체의 흐름을 허용한다. 더불어, 본 실시예에서, 상기 로우 디스크(142)는 2매의 디스크가 적층된 구조로 이루어져 있는데, 이는 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 디스크의 매수, 재질 및/또는 두께 조절을 통해 제조자가 희망하는 감쇠력 특성으로 밸브장치(130)를 설계하는 것이 가능하다.
이를 위해, 상기 로우 홈 디스크(143)에는 상기 로우 디스크(142)의 휨 변형시, 그 주변부를 선택적으로 수용하기 위한 홈부(143a)가 형성된다.
여기서, 상기 홈부(143a)는 중심축을 중심으로 방사형으로 배열되며, 서로 소정 간격으로 형성되는 복수개로 이루어질 수 있다.
따라서, 상기 로우 디스크(142)는 휨 변형시 중앙부는 상기 로우 홈 디스크(143)에 지지되고, 상기 홈부(143a)에 위치되는 상기 로우 디스크(142)의 주변부만이 선택적으로 휘어지며 유로를 개방하게 된다.
이와 같이, 상기 로우 홈 디스크(142)는 상기 홈부(143a)의 개수를 조절하거나 상기 홈부(143a)의 크기 또는 각각의 홈부(143a)가 이격된 거리를 조절하여 상기 로우 디스크(142)의 휨 변형량을 조절할 수 있다.
또한, 상기 로우 홈 디스크(143)의 하측에는 상기 로우 홈 디스크(143)의 휨 변형을 탄성 지지하며 휨 변형되는 메인 디스크(144)를 포함한다. 상기 메인 디스크(144)는 상기 로우 디스크(142) 및 상기 로우 홈 디스크(143)가 상기 리바운드 유로(134) 및 이와 연결된 상기 슬릿 디스크(140)와 보조 디스크(141)의 구멍을 통과한 유체에 의해 변형됨에 따라 휨 변형되는 것을 지지하며, 상기 로우 홈 디스크(143)의 휨 변형이 커질 경우 상기 메인 디스크(144)가 휨 변형되며 중, 고속의 감쇠력을 발생한다. 본 발명의 실시예에서, 상기 메인 디스크(144)는 4매의 적층 구조로 이루어져 있으나, 이에 한정되지 않으며 상기 메인 디스크(144)의 적층된 매수, 재질 또는 두께를 조절하여 감쇠력을 조정할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브장치의 감쇠력 선도를 도시한 것으 로, 도 4를 참고하여 쇽업소버의 밸브장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도 4를 참고하면, 쇽업소버(110)의 밸브장치(130)는 쇽업소버(110)의 극저속 리바운드 구간에서 유체가 리바운드를 통과한 후, 슬릿 디스크(140)의 슬릿(140a)을 통해 컴프레션 유로로 배출된다. 이때, 유체가 상기 슬릿(140a)을 통과하는 과정에서 유체 저항(또는, 오일 저항)을 발생시키며, 이에 의해 극저속의 감쇠력이 발생된다.
그 다음, 피스톤 밸브(131)의 리바운드 속도가 증가하거나 이에 따른 압력 이 증가하게 되면, 쇽업소버(110)의 감쇠력이 증가한다. 이때, 유체가 상기 슬릿 디스크(140)의 슬릿(140a)을 통과하는 량보다 더 많은 유체가 통과하게 되며, 이에 따라 유체가 상기 슬릿 디스크(140)의 구멍과 보조 디스크(141)의 구멍들을 통과하며 로우 디스크(142)를 휨 변형시킨다. 이때, 상기 로우 디스크(142)는 주변부가 로우 홈 디스크(143)의 홈부(143a)로 일부 휘어지며 유체가 통과하는 유로를 개방하게 된다. 또한, 상기 로우 홈 디스크(143)는 상기 홈부(143a)의 굴곡된 형상에 따라 상기 로우 디스크(142)의 휨 변형되는 정도를 제어할 수 있다.
이와 같이, 상기 밸브장치(130)는 로우 디스크(142)가 휨 변형되며 중간 감쇠력이 발생하는 A점에서 1차 블로우 오프(blow off)가 생긴다. 전술한 A점의 1차 블로우 오프는 저속 리바운드 구간에서 2단으로 감쇠력이 발생함을 의미하며, 이는 완만하고 선형에 가까운 감쇠력 선도를 얻는데 기여한다.
다음으로, 상기 피스톤 밸브(131)의 리바운드 속도가 더욱 증가하게 되고, 이에 따라 압력이 더욱 증가하게 되는 중, 고속 리바운드 구간에서는, 리바운드 유 로(134)를 통과한 유체에 의해 로우 디스크(142) 및 로우 홈 디스크(143)가 변형되며 메인 디스크(144)를 휨 변형시킨다. 이와 같이 상기 메인 디스크(144)가 휘어지는 과정에서 유체의 중, 고속 감쇠력이 발생하며, 이에 의해 도 4의 감쇠력 선도의 B점에서 2차 블로우 오프(blow off)가 생긴다. 상기 2차 블로우 오프가 생기기 전의 저속의 리바운드 구간에서 1차 블로우 오프가 선행되는 것에 의해, 고속 리바운드 구간에서도 2차 블로우 오프가 지속적으로 완만한 곡선을 이루게 되어, 전체적인 감쇠력 특성이 완만한 선형을 이루게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 쇽업소버(110)의 밸브장치(130)는 상기 슬릿 디스크(140)의 슬릿(140a)을 조절하여 극저속 감쇠력을 조절할 수 있고, 상기 로우 디스크(142)의 탄성 및 상기 로우 홈 디스크(143)의 홈부(143a) 크기를 조절하여 저속 감쇠력을 조절할 수 있으며, 상기 메인 디스크(144)의 탄성을 조절하여 중, 고속 감쇠력을 조절할 수 있다. 이와 같이, 상기 밸브장치(130)는 극저속, 저속 또는 중, 고속 감쇠력 구간의 감쇠력을 조절하여 1차 블로우 오프 지점(A)과 2차 블로우 오프 지점(B)에서 감쇠력 변화를 완만하게 해줌으로써 감쇠력의 튜닝성을 개선할 수 있고, 차량의 승차감과 조종 안정성 향상에 크게 기여할 수 있다.
이상에서는 본 발명이 특정 실시예를 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 해석되어져야 한다.
본 발명에 따른 쇽업소버의 밸브장치는 극저속구간에서 감쇠력이 발생하도록 하여 밸브구조를 개선하고, 전체적인 감쇠력 특성 곡선이 선형에 가깝도록 하며, 저속 및 중속 이후의 구간에서 감쇠력의 조절할 수 있어 감쇠력의 튜닝 자유도를 높일 수 있다. 또한, 이와 같이 감쇠력의 튜닝 자유도를 개선함에 따라 차량의 승차감과 조종 안정성 향상에 크게 기여할 수 있다.

Claims (2)

  1. 쇽업소버의 피스톤 로드에 설치되며 리바운드 챔버와 컴프레션 챔버 사이의 유체 유동을 제어하여 감쇠력을 발생시키는 쇽업소버의 밸브장치에 있어서,
    상기 밸브장치는 상기 리바운드 챔버와 컴프레션 챔버 사이의 유체가 유동을 위한 리바운드 유로와 컴프레션 유로가 형성된 피스톤 밸브와,
    상기 피스톤 밸브의 하부에 설치되며, 내측에 상기 리바운드 유로와 연결되게 관통된 구멍이 형성되고, 둘레부에는 상기 리바운드 유로와 상기 컴프레션 챔버 사이의 유체 유동을 허용하며 슬릿이 형성된 슬릿 디스크와,
    상기 슬릿디스크의 상기 구멍에 연통하는 구멍을 구비하며 상기 슬릿디스크의 하측에 접해 있도록 배치되는 보조 디스크와,
    상기 보조 디스크의 하측에 접하도록 배치되어 상기 보조 디스크를 탄성 지지하는 로우 디스크와,
    상기 로우 디스크의 주변부를 선택적으로 수용하기 위해 방사형으로 배열되며 소정 간격으로 형성되는 복수의 홈부가 구비된 로우 홈 디스크와,
    상기 로우 홈 디스크의 하측에 설치되어 상기 로우 홈 디스크의 휨 변형을 탄성 지지하며 휨 변형되는 메인 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 밸브장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 로우 디스크 또는 상기 메인 디스크는 적어도 하나 이상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 밸브장치.
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