KR100917557B1

KR100917557B1 - 에어 현가 장치의 에어 스프링 장치

Info

Publication number: KR100917557B1
Application number: KR1020080080765A
Authority: KR
Inventors: 이상목; 박경수
Original assignee: 현대모비스 주식회사
Priority date: 2008-08-19
Filing date: 2008-08-19
Publication date: 2009-09-16
Also published as: CN101654054B; US8376327B2; CN101654054A; DE102009036554A1; US20100044937A1; DE102009036554B4

Abstract

본 발명의 에어 스프링 장치는, 차륜(W)쪽으로 체결된 실린더(2)의 상부를 이루는 스트럿 앗세이(6)가 인슐레이터(20)와 체결 부재(21)를 매개로 차체 쪽으로 체결되고, 실린더(2)로부터 인출된 댐퍼 로드(3)쪽에 결합된 스프링 본체(7)부위에 결합된 스트럿 커버(8)로 밀폐된 챔버 공간(A)을 형성시켜 줌에 따라, 타이어 거동을 추종한 운동 특성 가변을 위해 공기 압이 제어되는 챔버 공간(A)을 갖는 CDC(Continuous Damping Control) 타입 댐퍼를 형성함과 더불어, 상기 스프링 본체(7)의 안쪽 공간으로 결합된 댐퍼(12)가 댐퍼 로드(3)에 밀착된 상태에서도 공기 유동을 갖는 에어 채널(18,19)이 파여진 우레탄 재질 댐퍼 가이더(15)를 구비함에 따라, 노면의 불규칙한 압력과 현가 구성부를 통해 야기되는 횡력에 따른 댐퍼 로드(4)의 거동을 구속해 내구성을 강화하면서도, CDC 댐퍼 특성을 래틀 소음(Rattle Noise)을 줄여주는 소프트(Soft) 타입으로 구현해, 서로 반하는 설계 인자인 내구성 강화와 래틀 소음(Rattle Noise)을 줄여 주는 성능 향상을 동시에 만족할 수 있는 특징을 갖게 된다.

횡력, 에어 스프링, 댐퍼

Description

에어 현가 장치의 에어 스프링 장치{Air spring assembly for air suspension in vehicle}

본 발명은 차량의 에어 현가 장치에 관한 것으로, 특히 횡력을 저감해 댐퍼 마운트의 내구성을 증대시킨 에어 스프링 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 현가 장치는 차 축과 차체 사이를 연결시켜 주행 중에 차 축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격 등을 적절히 감쇠시켜, 차체의 손상과 탑승자의 승차 감을 향상시킬 수 있도록 한다.

즉, 이러한 현가 장치는 차량의 상·하 방향으로 유연성을 제공하여 노면의 거침으로부터 차체가 영향을 받지 않게 하면서 불규칙한 노면을 주행할 수 있게 하면서, 차륜에 의해서 발생하는 수평 및 횡력 그리고 제동 및 구동력에 대응하는 작용과 더불어 차체의 롤링(Rolling)을 억제하는 작용을 하게 된다.

이와 더불어 현가 장치는 전·후 양쪽 차륜은 차량의 주행시 조종성 및 안정성을 확보하여야 한다는 기본 조건을 만족시킬 수 있도록, 주행 상태에 따라 변하는 토우 각에 의한 갑작스러운 오버 스티어(over steer, 선회시 주로 발생)의 경향 시 언더 스티어(Under steer)를 용이하게 유도시켜 직진·제동 안정성은 물론, 선 회 안정성도 동시에 향상시켜 주도록 차체의 롤링(Rolling)을 억제하는 작용을 해, 차량의 승차 감과 조정안정성을 최적의 상태로 유지시키는 작용을 하게 된다.

이와 같은 현가 장치 중 에어 스프링을 채택한 에어 현가 장치는 에어 스프링의 특성으로 인해, 차량의 운행조건에 맞게 차고가 조정됨과 더불어 코일스프링보다 더 좋은 승차 감을 구현할 수 있는 장점을 갖게 된다.

이러한 에어 현가 장치에 적용된 에어 스프링에는 통상적으로 댐퍼(Damper)가 구비되는데, 댐퍼는 차축과 차체를 연결하여 주행 중에 노면으로부터 차 축으로 전달되는 진동이나 충격이 차체에 직접 전달되지 않도록 함으로써, 외부로부터 인가되는 진동이나 충격력을 감쇠시키는 작용을 하게 된다.

이와 더불어 에어 스프링에 적용된 댐퍼(Damper)는 보다 향상된 감쇠 성능을 구현하도록 통상, CDC(Continuous Damping Control) 댐퍼를 적용하게 되며, 이러한 CDC 댐퍼는 댐퍼의 운동특성을 실시간으로 가변 즉, 불규칙 노면의 주행 시 타이어 접지 면에서의 수직하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동, 구동시의 차량의 안정성을 확보할 수 있고, 차량의 주행 중에 발생되는 노면의 불규칙한 압력을 효과적으로 차단(Isolation)함으로써 승객에게 안락한 승차 감(Ride comfort)과 운전편의성을 제공해 줄 수 있는 작용을 하게 된다.

하지만, 차륜 쪽으로 장착된 에어 스프링의 반대 부위인 CDC 댐퍼가 구비되어 차체 쪽으로 체결되는 스트럿(Strut)부위에는 다양한 하중이 작용 즉, 댐퍼 자체의 감쇠 작용에 따른 상·하 방향 하중과 더불어, 스트럿 내 부시의 비틀림에 따른 횡력이 동시에 작용함은 물론, 스테빌라이저 바(Stabilizer Bar)가 장착되는 스 트럿 구조에서는 상·하 유동에 따라 댐퍼 부위에도 횡력이 발생되고, 이러한 하중 작용은 댐퍼의 충분한 내구 성능 확보를 위해 강성이 강화될 수밖에 없고, 이러한 강성 강화는 여러 취약성을 가져오게 된다.

일례로, 댐퍼의 강성을 강화시키는 경우 특히, CDC 댐퍼의 경우는 래틀 소음(Rattle Noise)이 증가 즉, CDC 댐퍼 내 압력 변화에 기인해 발생되는 진동이 인슐레이터(Insulator)를 거치면서 차체 쪽으로 전달되는 소음이 더욱 심화됨에 따라, CDC 댐퍼 개발 시에는 댐퍼의 내구성 강화 측면만을 우선 시 할 수 없는 설계 어려움을 유발하게 된다.

이러한 설계 취약성을 해소하고 래틀 소음(Rattle Noise)을 방지하도록 CDC 댐퍼 특성을 소프트(Soft)하게 할 수 있지만, 이러한 CDC 댐퍼 특성 변화는 다시 근본적인 취약성인 스트럿 부위 내구성 저하를 가져와 상·하 방향 하중이 집중에 취약하게 되고 특히, 횡력이 작용 할 때는 약한 내구성이 더욱 약화되어져 부품 손상을 초래할 수밖에 없는 한계가 있게 된다.

이에 따라 현가 장치에 에어 스프링을 사용하면서 CDC 댐퍼를 적용하는 경우, CDC 댐퍼를 구비한 스트럿 부위에 대한 내구성 강화와 더불어 래틀 소음(Rattle Noise) 저하라는 즉, 서로 반하는 이중 조건을 동시에 만족할 수 있는 스트럿을 적용한 에어 스프링의 설계 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 발명된 것으로, 에어 스프링의 차체 쪽 체결 부위를 이루는 스트럿(Strut)부위에 적용된 CDC(Continuous Damping Control) 댐퍼가 탄성 재질을 이용해 내부 간극 형성을 차단함에 따라, CDC 댐퍼 내부 압력 변동에 따른 래틀 소음(Rattle Noise)발생을 저하시키는 소프트(Soft)특성을 갖도록 함과 더불어, 가해지는 외력에 따른 횡력을 통한 댐퍼 로드의 횡 방향 움직임이 댐퍼 내부 간극 차단을 통해 구속됨에 따라, 내구성을 하드(Hard)한 CDC 댐퍼 특성 못지 않게 강화시켜 줄 수 있어, 서로 반하는 내구성 강화와 래틀 소음(Rattle Noise) 저하를 함께 만족할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 현가 장치를 구성하는 에어 스프링의 스트럿(Strut) 부위에 적용된 CDC(Continuous Damping Control) 댐퍼 내부 공간의 차폐를 통해, 댐퍼 쪽으로 이어진 댐퍼 로드의 횡 방향 움직임을 구속함과 동시에, 댐퍼 내부 압력 변동에 따른 진동이 스프링 쪽을 통해 전달되지 않도록 차단해 줌에 따라, 설계 변경이 거의 이루어지지 않으면서 내구성 강화와 더불어 래틀 소음(Rattle Noise)저하를 달성할 수 있도록 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 차량의 에어 현가 장치에 적용된 에어 스프링 장치가, 차체 쪽으로 체결되어 외력에 대한 하중을 지지하는 한 쌍의 로어·어퍼 암과 더불어, 차량 선회에 따른 롤링(Rolling)을 제어하는 스테빌라이저 바가 체결된 차륜(W)쪽으로 결합되어져, 차륜(W)의 범프·리바운드(Bump· Rebound)에 따른 외력을 흡수·완충하는 실린더를 구비한 실린더 앗세이와;

차량 주행을 제어하는 컨트롤러를 통한 제어로 공기 압 특성이 가변되는 CDC(Continuous Damping Control) 타입 댐퍼를 형성하면서, 상기 실린더에서 인출된 댐퍼 로드부위에 결합된 스프링 본체를 통해 공기 압이 유입·배출되는 챔버 공간을 갖도록 스트럿 커버로 밀폐되고, 압력 차 발생 시 내부 공기 흐름을 형성하는 아우터·인너 에어 채널이 형성된 댐퍼 가이드가 댐퍼 로드부위를 감싸 밀착되도록, 상기 스프링 본체에 형성된 안쪽 공간으로 결합된 댐퍼를 구비한 스트럿 앗세이 및;

차체 쪽으로 상기 스트럿 앗세이 부위를 장착하는 체결 부재와 더불어, 스프링 본체의 위쪽 부위와 체결 부재를 감싸면서 차체 쪽으로 전달되는 진동을 흡수·완충하는 인슐레이터;

로 구성된 것을 특징으로 한다.

이를 위해, 상기 실린더 앗세이는 차륜의 범프·리바운드(Bump·Rebound)에 따른 충격을 흡수하도록 차륜의 너틀 부위로 체결된 실린더를 구비하고, 스트럿 앗세이 쪽을 감싸는 스트럿 커버를 통해 형성된 챔버 공간이 밀폐되도록, 댐퍼 로드가 인출된 실린더부위를 감싼 실린더 상단 컵에 결합되어 실린더부위를 감싸는 실린더 커버를 구비한다.

또한, 상기 스트럿 앗세이는 공기 압이 유입·배출되는 밀폐된 챔버 공간을 형성하도록, 차륜 쪽으로 체결된 실린더부위를 감싼 스트럿 커버가 외주 면으로 결합되고, 차체 쪽으로 체결된 인슐레이터가 결합됨과 더불어, 실린더로부터 인출된 댐퍼 로드가 안쪽 공간으로 관통된 스프링 본체와;

상기 스프링 본체의 하부 쪽에서 인서트와 함께 챔버 공간을 관통하는 댐퍼 로드를 감싸는 범프;

상기 스프링 본체의 상부 쪽으로 형성된 공간에 결합되면서, 차체 쪽으로 체결되는 체결 부재와 결합되는 탑 갭 및 ;

상기 스프링 본체를 관통한 댐퍼 로드에 밀착되면서 내부 공기 흐름을 형성하는 아우터·인너 에어 채널이 형성된 댐퍼 가이드를 구비한 댐퍼;

로 구성된다.

여기서, 상기 댐퍼는 스프링 본체의 안쪽 공간 상부로 위치된 탑 캡을 통해 가압 되는 댐퍼 마운트와, 상기 댐퍼 마운트의 내면 홈으로 끼워져, 댐퍼 로드에 체결된 너트 아래쪽으로 위치된 댐퍼 와셔 및 상기 댐퍼 로드를 감싸면서 댐퍼 마운트 쪽에 결합되도록, 댐퍼 로드가 관통한 스프링 본체의 안쪽으로 삽입된 댐퍼 가이더로 구성된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 댐퍼 가이더는 내경으로 관통된 댐퍼 로드에 밀착되고 스프링 본체에 끼워지는 가이더 바디로 이루어지면서, 상기 가이더 바디에는 동심원으로 확대되어 댐퍼 마운트로 끼워지는 확대 플랜지를 형성함에 따라, 댐퍼 로드를 감싼 상태에서 스프링 본체와 댐퍼 마운트에 밀착 결합된 상태를 유지하고, 외력이 가해지하는 댐퍼 로드의 유동을 구속함과 더불어, 스프링 본체를 관통한 댐퍼 로드에 밀착되면서 내부 공기 흐름을 형성하는 아우터·인너 에어 채널이 형성된다.

이를 위해, 상기 가이더 바디의 중공 내면은 볼록하게 안쪽 공간으로 튀어나 오도록 반경 R을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 이너 에어 채널은 가이더 바디의 내면에서 수직하게 파여지고, 상기 아우터 에어 채널은 댐퍼 마운트에 끼워지는 확대 플랜지의 테두리 부위를 파서 형성하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명에 의하면, 현가 장치를 이루는 에어 스프링의 스트럿(Strut)부위에 적용된 CDC(Continuous Damping Control) 댐퍼 내 간극 차폐를 이용함에 따라, 댐퍼 내 압력 변화에 따른 진동 전달 경로를 차단해 래틀 소음(Rattle Noise)의 발생을 저하시키는 소프트(Soft)한 강성 특성을 갖으면서도, 외부에서 가해지는 횡력에 따른 댐퍼 로드의 유동 구속을 통해 스트럿의 내구 성능을 강화할 수 있어, 에어 스프링의 스트럿 설계 변경이 거의 이루어지지 않고서도 서로 반하는 설계 인자인 내구성 강화와 래틀 소음(Rattle Noise) 저하를 함께 만족할 수 있는 효과가 있게 된다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 횡력 저감 타입 에어 스프링 장치를 적용한 에어 현가 장치의 구성 도를 도시한 것인바, 본 발명에 따른 에어 스프링 장치는 차륜 쪽으로 체결되어져 외력을 흡수·완충하는 실린더 앗세이(1)와, 차체 쪽으로 체결되어 외력에 의해 발생되는 상·하 하중과 횡력에 대한 흡수·완충 작용을 하면서, 운동 특성을 실시간으로 가변 시키는 CDC(Continuous Damping Control) 타입 댐퍼를 형성하는 스트럿 앗세이(6)로 이루어지게 된다.

이와 더불어, 상기 스트럿 앗세이(6)의 차체 체결 부위에는 차체 쪽으로 스트럿 부위를 장착하는 체결 부재(21)와 더불어, 스트럿 부위와 체결 부재(21)를 감싸면서 차체 쪽으로 전달되는 진동을 흡수하는 인슐레이터(20)를 구비하게 된다.

또한, 이와 같이 스트럿 앗세이(6)를 이루는 CDC 타입 댐퍼는 불규칙 노면의 주행 시 타이어 접지 면에서의 수직 하중을 적절한 수준으로 유지하여 선회, 제동, 구동시의 차량의 안정성을 확보할 수 있고, 차량의 주행 중에 발생되는 노면의 불규칙한 압력을 효과적으로 차단(Isolation)함으로써 승객에게 안락한 승차 감(Ride comfort)과 운전편의성을 제공해 줄 수 있도록, 스트럿 내 챔버 공간(A)의 공기 압을 제어하는 공압 제어 회로를 구성하며, 이를 위해 통상적으로 ECU나 또는 현가 제어 컨트롤러와 압축기 및 공압 라인과 각종 제어 밸브 등을 이용해 구성된다.

이와 같은 상기 에어 스프링 장치는 차량의 현가 장치를 구성하도록 네 바퀴에 모두 적용되며, 에어 스프링 장치는 차량 주행 시 차고 높이 조절과 더불어, 에어 스프링 상부 부위를 이루는 스트럿 내 공기 압 제어를 통한 댐퍼(12)의 운동특성을 실시간으로 가변 해, 차량의 안정성 확보와 보다 안락한 승차 감(Ride comfort) 및 운전 편의성을 제공하게 된다.

이를 위해, 상기 실린더 앗세이(1)는 차륜의 범프·리바운드(Bump·Rebound)에 따른 충격을 흡수하는 실린더(2)를 구비함과 더불어, 상기 실린더(2)로부터 인출된 댐퍼 로드(3)부위를 감싼 실린더 상단 컵(5)과 함께 실린더(2)부위를 감싸는 실린더 커버(4)를 구비하게 된다.

여기서, 상기 실린더 앗세이(1)의 상부 즉, 실린더(2)로부터 인출된 댐퍼 로드(3)가 결합된 스트럿 앗세이(6)부위는 차륜 거동에 따라, 공기 압이 제어되는 챔버 공간(A)을 이루며, 이러한 챔버 공간(A) 형성은 스트럿 앗세이(6)를 이루면서 실린더 앗세이(1)쪽을 감싸는 스트럿 커버(8)를 통해 형성되어진다.

또한, 상기 스트럿 앗세이(6)는 실린더(2)로부터 인출된 댐퍼 로드(3)쪽에 결합되어 공기 압이 유입·배출되는 챔버 공간(A)을 형성해, 차륜 거동에 따른 운동 특성을 실시간으로 가변 시키는 CDC(Continuous Damping Control) 타입 댐퍼를 구성하도록, 실린더(2)부위를 감싸 챔버 공간(A)을 형성하는 스트럿 커버(8)를 외주 면에 결합하면서, 안쪽으로 공간으로 댐퍼 로드(3)를 감싸는 탄성체인 스프링 본체(7)와, 상기 스프링 본체(7)에 형성된 안쪽 공간으로 결합되어 댐퍼 로드(3)에 밀착되는 댐퍼(12)로 구성된다.

이와 더불어 상기 스프링 본체(7)의 하부 쪽 챔버 공간(A)으로는 댐퍼 로드(3)를 감싸 댐퍼 로드(3)의 거동을 완충시키면서, 횡력을 저감시켜 주는 탄성 재질 범프(9)를 더 구비하며, 상기 범프(9)는 스프링 본체(7)의 하부에 밀착되는 인서트(10)를 매개로 결합되어진다.

여기서, 상기 스프링 본체(7)와 범프(9)는 통상, 고무 재질이나 우레탄 발포 재질로 이루어진다.

또한, 상기 스프링 본체(7)의 상부 쪽으로는 스프링 본체(7)에 결합된 댐퍼(12)부위를 눌러 공간을 형성하는 탑 캡(11)이 더 결합되며, 이를 위해 상기 탑 갭(11)은 알루미늄 재질로 이루어진다.

이와 같은 상기 댐퍼(12)는 외력을 통해 발생되는 상·하 하중과 더불어 작용하는 횡력에 대한 강한 내구성을 갖도록 구성되며, 이를 위해 상기 댐퍼(12)는 스프링 본체(7)의 안쪽 공간 상부로 위치된 탑 캡(11)을 통해 가압 되는 댐퍼 마운트(13)와, 상기 댐퍼 마운트(13)의 내면 홈으로 끼워져, 댐퍼 로드(3)에 체결된 너트 아래쪽으로 위치된 댐퍼 와셔(14) 및 상기 댐퍼 로드(3)를 감싸면서 댐퍼 마운트(13)쪽에 결합되도록, 댐퍼 로드(3)가 관통한 스프링 본체(7)의 안쪽으로 삽입된 댐퍼 가이더(15)로 구성된다.

여기서, 상기 댐퍼 마운트(13)와 댐퍼 가이더(15)는 모두 우레탄 재질인 벌코랜 솔리드(Vulcolab Solid)재질로 이루어진다.

또한, 상기 댐퍼 가이더(15)는 도 2(가),(나)에 도시된 바와 같이, 내경으로 관통된 댐퍼 로드(3)에 밀착되고 스프링 본체(7)에 끼워지는 가이더 바디(16)로 이루어지면서, 상기 가이더 바디(16)에는 동심원으로 확대되어 댐퍼 마운트(13)로 끼워지는 확대 플랜지(17)를 형성함에 따라, 댐퍼 로드(3)를 감싼 상태에서 스프링 본체(7)와 댐퍼 마운트(13)에 밀착 결합된 상태를 유지하고, 외력이 가해지하는 댐퍼 로드(3)의 유동을 구속하게 된다.

여기서, 상기 댐퍼 가이더(15)를 형성하는 가이더 바디(16)와 확대 플랜지(17)의 측면 부위를 경사 시킨 경사면(16a,17a)을 형성하는데, 이는 조립 시 결합을 용이하게 해 보다 용이한 조립 작업이 이루어지도록 작용하게 된다.

이와 더불어 상기 댐퍼 가이더(15)의 내면 즉, 댐퍼 로드(3)가 가이더 바디(21)와 확대 플랜지(17)를 관통하는 내면은 도 2(나)에 도시된 바와 같이, 반경(R)을 갖고 볼록하게 안쪽 공간으로 튀어나오는 형상을 갖는데, 이는 댐퍼 로드(3)를 감싼 상태에서 강한 밀착 력을 형성해 주는 작용함과 더불어, 가해지는 외력에 의한 댐퍼 로드(3) 유동에 따른 마모 발생도 크게 줄여 줄 수 있도록 작용하게 한다.

이에 더해, 상기 댐퍼 가이더(15)에는 조립된 상태에서도 공기 유동을 통한 냉각 작용을 위한 에어 채널이 가이더 바디(21)와 확대 플랜지(17)에 각각 형성되는데, 일례로 댐퍼 로드(3)에 밀착되는 가이더 바디(16)의 내면으로는 수직하게 파여진 이너 에어 채널(19)이 형성되고, 댐퍼 마운트(13)에 끼워지는 확대 플랜지(17)의 테두리 부위를 판 아우터 에어 채널(18)이 형성되어진다.

이때, 상기 이너 에어 채널(19)은 반경 R로 볼록한 내면 부위로 만 형성된 타원 구조를 형성하게 된다.

또한, 상기 아우터 에어 채널(18)은 등 간격을 갖고 다수로 형성되며, 바람직하게는 90°각도(b)를 갖고 형성된다.

그리고, 상기 이너 에어 채널(19)은 내면에서 등 간격을 갖고 다수로 형성되며, 바람직하게는 45°각도(a)를 갖고 형성된다.

이와 같은 본 발명의 에어 스프링 장치는, 차륜(W)쪽으로 체결된 실린더(2)의 상부를 이루는 스트럿 앗세이(6)가 인슐레이터(20)와 체결 부재(21)를 매개로 차체 쪽으로 체결되고, 실린더(2)로부터 인출된 댐퍼 로드(3)쪽에 결합된 스프링 본체(7)부위에 결합된 스트럿 커버(8)로 밀폐된 챔버 공간(A)을 형성시켜 줌에 따라, 타이어 거동을 추종한 운동 특성 가변을 위해 공기 압이 제어되는 챔버 공간(A)을 갖는 CDC(Continuous Damping Control) 타입 댐퍼를 형성함과 더불어, 상기 스프링 본체(7)의 안쪽 공간으로 결합된 댐퍼(12)가 댐퍼 로드(3)에 밀착된 상태에서도 공기 유동을 갖는 에어 채널(18,19)이 파여진 우레탄 재질 댐퍼 가이더(15)를 구비한 특징이 있게 된다.

이러한 에어 스프링 장치의 구조적 특징으로 인해, 에어 스프링 장치가 적용된 에어 현가 장치는 노면의 불규칙한 압력과 현가 구성 부를 통해 야기되는 횡력에 따른 댐퍼 로드(4)의 거동을 구속해 내구성을 강화하면서도, CDC 댐퍼 특성을 래틀 소음(Rattle Noise)을 줄여주는 소프트(Soft) 타입으로 구현해, 서로 반하는 설계 인자인 내구성 강화와 래틀 소음(Rattle Noise)을 줄여 주는 성능 향상을 동시에 만족할 수 있는 특징을 갖게 된다.

이를 위해 본 발명의 에어 스프링 장치는 도 2(가),(나)에 도시된 바와 같이, 범프·리바운드(Bump·Rebound)거동을 하는 차륜(W)쪽으로 체결된 실린더 앗세이(1)를 이루는 실린더(2)로부터 인출된 댐퍼 로드(3)의 끝단에 스트럿 앗세이(6)가 결합되고, 상기 스트럿 앗세이(6)에는 실린더(2)부위를 밀폐해 공기 압이 가변 되는 챔버 공간(A)을 형성하는 스프링 본체(7)와 더불어, 댐퍼 로드(3)에 밀착되어져 외력으로 인한 유동을 구속하는 댐퍼(12)를 구비하게 된다.

이러한 상기 댐퍼(12)는 우레탄 재질 댐퍼 마운트(13)가 아래쪽 부위로 챔버 공간(A)을 형성하는 스프링 본체(7)에 형성된 공간에 위치되고, 댐퍼 로드(3)에 밀착된 우레탄 재질 댐퍼 가이더(15)는 댐퍼 마운트(13)의 아래쪽으로 위치된 상태에서, 댐퍼 로드(3)가 관통되는 스프링 본체(7)에 끼워져 결합되며, 상기 댐퍼 마운트(13)의 내면 홈으로는 댐퍼 와셔(14)가 끼워져, 댐퍼 로드(3)에 체결된 너트 아래쪽으로 위치되도록 조립되어진다.

이때, 상기 댐퍼 가이더(15)는 댐퍼 로드(3)에 밀착되는 내면 부위가 강한 밀착 력을 형성하도록, 반경(R)을 갖고 볼록하게 안쪽 공간으로 튀어나옴과 더불어, 등 간격을 갖고 파여진 이너 에어 채널(19)을 다수로 형성해 조립된 상태에서도 공기 유동을 통한 냉각 작용을 구현시켜 줄 수 있게 된다.

이와 더불어, 상기 댐퍼 가이더(15)는 댐퍼 마운트(13)쪽에 끼워져 결합되는 부위로도 테두리 부위를 판 아우터 에어 채널(18)을 다수로 형성해 줌에 따라, 조립된 상태에서도 공기 유동을 통한 냉각 작용을 구현시켜 줄 수 있게 된다.

이러한 구조적 특징을 갖는 에어 스프링 장치를 이용한 에어 현가 장치는 도 3에 도시된 바와 같이 일반적인 구성을 갖는데 즉, 에어 스프링 장치가 차륜(W)과 차체 쪽으로 체결되고, 한 쌍의 로어·어퍼 암(30,40)이 상·하 위치로 간격을 두고 각각 차체 쪽과 차륜 쪽으로 체결되어 외력에 대한 하중을 지지함과 더불어, 스테빌라이저 바(50)가 양쪽 차륜 쪽으로 체결되어져, 차량 선회 시 롤링(Rolling)을 제어하도록 구성된다.

이에 따라 차량 주행 시, CDC 타입 댐퍼 제어로 인한 스트럿 앗세이(6)쪽 공기 압 변화에 따른 진동 전달과, 차륜(W)의 범프와 리바운드로 인한 상·하 거동 외력 작용에 부가되는 스테빌라이저 바(50)의 거동 특성 즉, 주 진동인 상·하 거동과 함께 부시 체결 점에서 발생되는 비틀림 거동으로 인한 부차적 외력인 횡력이 동시에 에어 현가 장치 쪽으로 작용하게 된다.

이와 같이 에어 현가 장치에 작용해 에어 스프링 장치 쪽으로 주로 집중되는 여러 하중들은 스트럿 앗세이(6)의 작용을 통해 흡수·완화되는데 이는, 스트럿 앗세이(6)가 공기 압이 가변 되는 챔버 공간(A)을 형성해 CDC 타입 댐퍼를 이루는 스프링 본체(7)에 결합된 댐퍼(12)를 통해 구현될 수 있게 된다.

이는, 상기 댐퍼(12)가 스프링 본체(7)의 위쪽에서 탑 캡(11)으로 가압 된 댐퍼 마운트(13)와 함께, 차륜(W)쪽으로 체결된 실린더(2)로부터 인출되어 스프링 본체(7)를 관통한 댐퍼 로드(3)를 구속하는 우레탄 재질 댐퍼 가이더(15)를 구비해 줌에 따라, 댐퍼 특성이 소프트(Soft)하게 형성되면서도 댐퍼 로드(3)의 유동과 챔버 공간(A)내 공기 압 변화에 따라 발생되는 진동 전파 현상을 차단할 수 있게 된다.

즉, 스테빌라이저 바(50)의 거동 특성으로 횡력이 스트럿 앗세이(6) 부위로 작용하는 경우, 댐퍼 가이더(15)가 스프링 본체(7)와 이를 관통한 댐퍼 로드(3)사이로 끼워진 상태에서 댐퍼 로드(3)의 외주 면을 감싸면서 완전 밀착되는 구조를 가짐에 따라, 횡력이 댐퍼 로드(3)를 유동시키려고 작용하더라도 댐퍼 가이더(15) 를 통한 댐퍼 로드(3)의 구속으로 흔들림을 억제해 줄 수 있게 된다.

이와 같은 상기 댐퍼 가이더(15)를 통한 댐퍼 로드(3)의 구속 작용은 댐퍼 가이더(15)가 갖는 구조적 측면을 통해 보다 강하게 작용하는데, 이는 도 2(가),(나)에 도시된 바와 같이 댐퍼 가이더(15)가 댐퍼 로드(3)를 감쌀 때 반경 R로 돌출 된 내면이 변형되면서 댐퍼 로드(3)를 감싸 더욱 밀착되므로, 횡력에 의한 댐퍼 로드(3)의 흔들림을 보다 강하게 구속할 수 있도록 작용하게 된다.

이러한, 상기 댐퍼 가이더(15)와 댐퍼 로드(3)의 강한 밀착에 따른 댐퍼 로드(3)의 구속은 유동 발생 방지와 더불어, 댐퍼 로드(3)와 밀착 된 댐퍼 가이더(15)의 마모 발생을 크게 줄여 줌에 따라, 스트럿 앗세이(6)내 CDC 타입 댐퍼가 소프트(Soft) 특성을 갖도록 하면서도 내구 강성을 보다 강화할 수 있게 된다.

이와 동시에, 에어 스프링 장치는 챔버 공간(A)내 공기 압 변화로 인한 스트럿 앗세이(6)에서 발생되는 래틀 소음(Rattle Noise)을 크게 약화 내지 차단하게 되는데, 이러한 작용도 댐퍼 로드(3)가 댐퍼 가이더(15)를 통해 감싸 임과 더불어, 댐퍼 가이더(15)가 스트럿 앗세이(6)내 챔버 공간(A)을 형성하는 스프링 본체(7)쪽에 결합됨에 따라, 공기 압 제어 시 챔버 공간(A) 내 급격한 공기 압 변화로 야기되어 스프링 본체(7)쪽으로 전달되는 진동을 완화시켜 줄 수 있게 된다.

이는, 챔버 공간(A)을 이루는 스프링 본체(7)쪽으로 전달된 진동이 증폭되기 위한 공간 즉, 스프링 본체(7)를 관통해 결합되는 댐퍼 로드(3)에 대한 공간 형성이 댐퍼 가이더(15)를 통해 제거되고, 이러한 공간 미 형성은 스프링 본체(7)가 진동되더라도 댐퍼 가이더(15)가 진동을 주변으로 전달하지 못하도록 완충·흡수하는 작용을 해, 챔버 공간(A) 내 압력 변화로 인한 스프링 본체(7)쪽 진동 발생 정도가 약화되어 래틀 소음(Rattle Noise)을 크게 저하시켜 주게 된다.

또한, 에어 스프링 장치는 차륜(W)의 범프와 리바운드 거동 지속으로 인한 스트럿 앗세이(6)내 온도 상승을 줄이는 냉각 작용이 일어나는데, 이러한 작용도 스프링 본체(7)를 관통한 댐퍼 로드(3)를 감싸면서 결합된 댐퍼 가이더(15)를 통한 공기 흐름 형성으로 이용하여 구현된다.

이는, 상기 댐퍼 가이더(15)가 댐퍼 로드(3)를 감싼 상태에서도 댐퍼 가이더(15)에 형성된 아우터·인너 에어 채널(18,19)이 막히지 않은 상태를 유지함에 기인하는데 즉, 상기 댐퍼 가이더(15)를 이루는 가이더 바디(16)의 반경 R로 볼록한 내면에 의해 댐퍼 로드(3)에 밀착된 상태에서도 인너 에어 채널(19)이 댐퍼 로드(3)의 축 방향을 따라 공기 통로를 형성하고, 상기 댐퍼 가이더(15)를 이루는 확장 플랜지(17)가 스프링 본체(7)에 밀착된 상태에서도 아우터 에어 채널(18)이 스프링 본체(7)에 대해 공간을 형성하게 된다.

이로 인해, 챔버 공간(A)내 압력이 스프링 본체(7)의 위쪽 공간 보다 높은 경우, 스프링 본체(7)의 위쪽으로 작용하는 압력이 댐퍼 가이더(15)의 아우터·인너 에어 채널(18,19)을 통해 빠져나가는 흐름을 형성하고, 반대로 스프링 본체(7)의 위쪽 부위 압력이 높을 경우는 스프링 본체(7)의 아래쪽으로 작용하는 압력이 상기 아우터·인너 에어 채널(18,19)을 통해 빠져나가는 흐름을 형성하게 된다.

이와 같이 상기 댐퍼 가이더(15)의 아우터·인너 에어 채널(18,19)을 통해 스프링 본체(7)의 위아래로 형성되는 공기 흐름은 자연적으로 스트럿 앗세이(7)의 내부 온도를 낮춤은 물론, 챔버 공간(A)내 압력 제어 시 공기 압의 급격한 변화 즉, 챔버 공간(A)의 압력 증가나 압력 저감이 급격하게 발생되는 현상도 줄이는 작용도 하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 횡력에 의한 댐퍼 마운트 내구성 저하를 방지하는 에어 스프링 장치를 적용한 에어 현가 장치의 차량 장착도

도 2(가),(나)는 본 발명에 따른 에어 스프링 장치의 구성도

도 3은 본 발명에 따른 에어 스프링 장치가 적용된 에어 현가 장치의 외력 작용도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 실린더 앗세이 2 : 실린더

3 : 댐퍼 로드 4 : 실린더 커버

5 : 실린더 상단 컵

6 : 스트럿 앗세이 7 : 스프링 본체

8 : 스트럿 커버 9 : 범프

10 : 인서트 11 : 탑 캡

12 : 댐퍼 13 : 댐퍼 마운트

14 : 댐퍼 와셔 15 : 댐퍼 가이더

16 : 가이더 바디 16a,17a : 경사 면

17 : 가이더 플랜지 18,19 : 아우터·이너 에어 채널

20 : 인슐레이터 21 : 체결 부재

30 : 로어 암 40 : 어퍼 암

50 : 스테빌라이저 바

R : 반경

Claims

차체 쪽으로 체결되어 외력에 대한 하중을 지지하는 한 쌍의 로어·어퍼 암(30,40)과 더불어, 차량 선회에 따른 롤링(Rolling)을 제어하는 스테빌라이저 바(50)가 체결된 차륜(W)쪽으로 결합되어져, 차륜(W)의 범프·리바운드(Bump·Rebound)에 따른 외력을 흡수·완충하는 실린더(2)를 구비한 실린더 앗세이(1)와;

차량 주행을 제어하는 컨트롤러를 통한 제어로 공기 압 특성이 가변되는 CDC(Continuous Damping Control) 타입 댐퍼를 형성하면서, 상기 실린더(2)에서 인출된 댐퍼 로드(3)부위에 결합된 스프링 본체(7)를 통해 공기 압이 유입·배출되는 챔버 공간(A)을 갖도록 스트럿 커버(8)로 밀폐되고, 압력 차 발생 시 내부 공기 흐름을 형성하는 아우터·인너 에어 채널(18,19)이 형성된 댐퍼 가이드(15)가 댐퍼 로드(3)부위를 감싸 밀착되도록, 상기 스프링 본체(7)에 형성된 안쪽 공간으로 결합된 댐퍼(12)를 구비한 스트럿 앗세이(6) 및;

차체 쪽으로 상기 스트럿 앗세이(6) 부위를 장착하는 체결 부재(21)와 더불어, 스프링 본체(7)의 위쪽 부위와 체결 부재(21)를 감싸면서 차체 쪽으로 전달되는 진동을 흡수·완충하는 인슐레이터(20);

로 구성된 것을 특징으로 하는 에어 현가 장치의 에어 스프링 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 실린더 앗세이(1)는 차륜의 범프·리바운드(Bump· Rebound)에 따른 충격을 흡수하도록 차륜(W)의 너틀 부위로 체결된 실린더(2)를 구비하고, 스트럿 앗세이(6)쪽을 감싸는 스트럿 커버(8)를 통해 형성된 챔버 공간(A)이 밀폐되도록, 댐퍼 로드(3)가 인출된 실린더(2)부위를 감싼 실린더 상단 컵(5)에 결합되어 실린더(2)부위를 감싸는 실린더 커버(4)를 구비한 것을 특징으로 하는 에어 현가 장치의 에어 스프링 장치.
청구항 1에 있어서, 상기 스트럿 앗세이(6)는 공기 압이 유입·배출되는 밀폐된 챔버 공간(A)을 형성하도록, 차륜(W) 쪽으로 체결된 실린더(2)부위를 감싼 스트럿 커버(8)가 외주 면으로 결합되고, 차체 쪽으로 체결된 인슐레이터(20)가 결합됨과 더불어, 실린더(2)로부터 인출된 댐퍼 로드(3)가 안쪽 공간으로 관통된 스프링 본체(7)와;

상기 스프링 본체(7)의 하부 쪽에서 인서트(10)와 함께 챔버 공간(A)을 관통하는 댐퍼 로드(3)를 감싸는 범프(9);

상기 스프링 본체(7)의 상부 쪽으로 형성된 공간에 결합되면서, 차체 쪽으로 체결되는 체결 부재(21)와 결합되는 탑 갭(11) 및 ;

상기 스프링 본체(7)를 관통한 댐퍼 로드(3)에 밀착되면서 내부 공기 흐름을 형성하는 아우터·인너 에어 채널(18,19)이 형성된 댐퍼 가이드(15)를 구비한 댐퍼(12);

로 구성된 것을 특징으로 하는 에어 현가 장치의 에어 스프링 장치.
청구항 3에 있어서, 상기 댐퍼(12)는 스프링 본체(7)의 안쪽 공간 상부로 위치된 탑 캡(11)을 통해 가압 되는 댐퍼 마운트(13)와, 상기 댐퍼 마운트(13)의 내면 홈으로 끼워져, 댐퍼 로드(3)에 체결된 너트 아래쪽으로 위치된 댐퍼 와셔(14) 및 상기 댐퍼 로드(3)를 감싸면서 댐퍼 마운트(13)쪽에 결합되도록, 댐퍼 로드(3)가 관통한 스프링 본체(7)의 안쪽으로 삽입된 댐퍼 가이더(15)로 구성된 것을 특징으로 하는 에어 현가 장치의 에어 스프링 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 댐퍼 마운트(13)와 댐퍼 가이더(15)는 우레탄 재질인 것을 특징으로 하는 에어 현가 장치의 에어 스프링 장치.
청구항 4에 있어서, 상기 댐퍼 가이더(15)는 내경으로 관통된 댐퍼 로드(3)에 밀착되고 스프링 본체(7)에 끼워지는 가이더 바디(16)로 이루어지면서, 상기 가이더 바디(16)에는 동심원으로 확대되어 댐퍼 마운트(13)로 끼워지는 확대 플랜지(17)를 형성함에 따라, 댐퍼 로드(3)를 감싼 상태에서 스프링 본체(7)와 댐퍼 마운트(13)에 밀착 결합된 상태를 유지하고, 외력이 가해지하는 댐퍼 로드(3)의 유동을 구속함과 더불어, 스프링 본체(7)를 관통한 댐퍼 로드(3)에 밀착되면서 내부 공기 흐름을 형성하는 아우터·인너 에어 채널(18,19)이 형성된 것을 특징으로 하는 에어 현가 장치의 에어 스프링 장치.
청구항 6에 있어서, 상기 가이더 바디(16)의 중공 내면은 볼록하게 안쪽 공간으로 튀어나오도록 반경 R을 갖는 것을 특징으로 하는 에어 현가 장치의 에어 스프링 장치.
청구항 6에 있어서, 상기 이너 에어 채널(19)은 가이더 바디(16)의 내면에서 수직하게 파여지고, 상기 아우터 에어 채널(18)은 댐퍼 마운트(13)에 끼워지는 확대 플랜지(17)의 테두리 부위를 파서 형성하는 것을 특징으로 하는 에어 현가 장치의 에어 스프링 장치.
청구항 8에 있어서, 상기 이너 에어 채널(19)은 아우터 에어 채널(18)에 비해 더 많이 형성된 것을 특징으로 하는 에어 현가 장치의 에어 스프링 장치.
청구항 9에 있어서, 상기 이너 에어 채널(19)과 아우터 에어 채널(18)은 각각 등 간격을 갖고 다수로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어 현가 장치의 에어 스 프링 장치.