KR101094214B1

KR101094214B1 - 쇽업소버의 유압식 스토퍼

Info

Publication number: KR101094214B1
Application number: KR1020090060250A
Authority: KR
Inventors: 김은중
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2011-12-14
Also published as: US8418820B2; US20110000753A1; DE102010023502A1; KR20110002667A; CN101943241B; CN101943241A

Abstract

본 발명은 쇽업소버의 유압식 스토퍼에 관한 것으로서, 유압에 의해 완충력이 발생하는 구조를 개선하며, 이러한 구조의 개선을 통해 완충력이 로드 가이드의 길이에 의해 제한되지 않도록 하며, 일반적인 쇽업소버에도 적용이 가능하도록 한 쇽업소버의 유압식 스토퍼이며, 실린더와, 단부에 피스톤 밸브가 설치되며 로드 가이드에 의해 상기 실린더에 왕복 이동 가능하게 안내되는 피스톤 로드를 갖는 쇽업소버에 있어서, 상기 피스톤 로드의 일측에 설치되며, 상기 피스톤 로드의 단부에 설치되는 피스톤 밸브를 보호하는 지지부와, 상기 지지부와 상기 로드 가이드 사이에 이동 가능하게 설치되며, 내경측으로 상기 피스톤 로드와의 사이로 유로가 형성되는 프리 피스톤과, 상기 프리 피스톤과 상기 실린더 사이에 설치되어 틈을 밀봉하는 씰링부재와, 상기 프리 피스톤과 상기 로드 가이드 사이에 설치되며, 상기 피스톤 로드의 과도한 상승시 상기 프리 피스톤이 상기 지지부에 밀착되며 상기 유로를 막도록 상기 프리 피스톤을 탄성 지지하는 리바운드 스프링을 포함한다.

쇽업소버, 실린더, 유압, 스토퍼, 프리 피스톤, 완충력, 유로, 피스톤 로드

Description

쇽업소버의 유압식 스토퍼 {HYDRAULIC STOPPER OF SHOCK ABSORBER}

본 발명은 피스톤 로드의 과도한 상승을 제한하는 쇽업소버의 유압식 스토퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리바운드 행정시 유압을 이용하여 피스톤 로드의 상승을 억제하도록 한 쇽업소버의 유압식 스토퍼에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 주행시 차축이 노면으로 받는 충격이나 진동을 완충하여 승차감을 향상시키기 위한 완충장치가 설치되며, 이와 같은 완충장치의 하나로서 쇽업소버가 사용된다.

도 1은 종래 기술에 따른 쇽업소버의 내부를 보인 단면도이다. 도 1을 참고하면, 쇽업소버(10)는 차축과 차체 사이에 설치되며, 피스톤 로드(14)가 이동가능하게 설치된 실린더(12)를 포함한다. 실린더(12)는 단일관으로 이루어질 수 있으며, 본 발명의 실시예와 같이 내부관(12a)과 외부관(12b)으로 이루어진 이중관 구조로 이루어질 수 있다.

또한, 실린더(12)의 상부에는 내부관(12a)과 외부관(12b) 사이를 일정하게 유지시키며 피스톤 로드(14)의 이동을 안내하는 로드 가이드(16)가 설치된다. 또한, 실린더(12)의 내부에는 가스 또는 오일 등의 완충 매체가 채워지며, 피스톤 로 드(14)의 단부에 설치되는 피스톤 밸브에 의해 오일이 이동하는 과정에서 감쇠력이 발생된다.

이러한 쇽업소버(10)는 피스톤 로드(14)의 외둘레에 스토퍼(20)가 장착된다. 스토퍼(20)는 과도한 리바운드시 피스톤 로드(14)가 상부측으로 상승하는 것을 제한함으로서 피스톤 밸브(15)의 파손을 방지하며 선회시의 롤 특성을 향상시킨다.

스토퍼(20)는 용접에 의해 피스톤 로드(14)에 부착될 수 있으며, 조립에 의해서 결합되는 것도 가능하다. 이러한 스토퍼(20)는 피스톤 로드(14)에 고정되는 스토퍼 브라켓(22)과, 상기 스토퍼 브라켓(22)의 상부에 설치되는 완충부(24)로 이루어진다. 여기에서 완충부(24)는 탄성을 갖는 재질로 이루어지며, 로드 가이드(16)의 하단에 접촉되며 변형에 의해 충격을 완충시킨다.

이러한 일반적인 구조를 갖는 쇽업소버(10)의 스토퍼(20)는 피스톤 로드(14)의 과도한 상승시 충분한 완충력을 갖지 못하는 한계가 있다. 이에 따라 쇽업소버에 빈번하고 높은 하중이 반복될 경우, 스토퍼(20)의 완충부(24)가 파손될 수 있으며, 이에 따라 제품의 고장을 일으키거나, 소음 발생 및 승차감 저하를 일으키는 요인이 되고 있다.

최근에는 이러한 일반적인 스토퍼(20)의 한계를 해결하기 위해, 유압을 이용하여 완충력을 발생시키는 유압식 스토퍼가 개발되어 사용되고 있다.

그러나, 이러한 유압식 스토퍼는 로드 가이드의 길이에 따라 완충력이 제어되는 바, 큰 완충력을 얻기 위해서는 로드 가이드 및 쇽업소버의 길이를 증가시켜야 하며, 이에 따라 제조원가가 증가되고, 양산성이 저하되는 요인이 되고 있다. 또한, 종래의 유압식 스토퍼는 완충력의 제어를 위해 스톱링이 적용되고 있다. 더불어, 유압식 스토퍼는 스톱링의 적용에 따라 새로운 구조의 스토퍼가 필요하다. 그러나, 유압식 스토퍼는 스톱링에 오리피스를 가공하기 위한 별도의 공정이 필요할 뿐만 아니라, 이러한 스톱링에 형성되는 오리피스의 산포가 균일하지 않고, 품질 및 신뢰성을 저하시키는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유압에 의해 완충력이 발생하는 구조를 개선하며, 이러한 구조의 개선을 통해 완충력이 로드 가이드의 길이에 의해 제한되지 않도록 하며, 일반적인 쇽업소버에도 적용이 가능하도록 하고, 이러한 일반적인 쇽업소버와 부품을 공유하여 사용할 수 있도록 한 쇽업소버의 유압식 스토퍼를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 쇽업소버의 유압식 스토퍼는 실린더와, 단부에 피스톤 밸브가 설치되며 로드 가이드에 의해 상기 실린더에 왕복 이동 가능하게 안내되는 피스톤 로드를 갖는 쇽업소버에 있어서, 상기 피스톤 로드의 일측에 설치되며, 상기 피스톤 로드의 단부에 설치되는 피스톤 밸브를 보호하는 지지부와, 상기 지지부와 상기 로드 가이드 사이에 이동 가능하게 설치되며, 내경측으로 상기 피스톤 로드와의 사이로 유로가 형성되는 프리 피스톤과, 상기 프리 피스톤과 상기 실린더 사이에 설치되어 틈을 밀봉하는 씰링부재와, 상기 프리 피스 톤과 상기 로드 가이드 사이에 설치되며, 상기 피스톤 로드의 과도한 상승시 상기 프리 피스톤이 상기 지지부에 밀착되며 상기 유로를 막도록 상기 프리 피스톤을 탄성 지지하는 리바운드 스프링을 포함한다.

또한, 상기 씰링부재는 오링으로 이루어지고, 상기 프리 피스톤의 외둘레에는 상기 오링이 끼워지는 오링 안착홈이 형성될 수 있다. 또한, 상기 프리 피스톤의 상면에는 상기 리바운드 스프링과 접촉되는 스프링 시트가 설치될 수 있다. 또한, 상기 지지부는 상기 피스톤 로드의 일측에 설치되는 스토퍼 브라켓인 것이 바람직하다. 또한, 상기 지지부는 상기 피스톤 로드에 설치되며, 상기 피스톤 밸브의 상부에 위치되어 디스크의 휨 변형을 제한하기 위한 와셔일 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 쇽업소버의 유압식 스토퍼는 일반적인 완충구조를 갖는 스토퍼에 비해 높은 완충력을 발생할 수 있다. 또한, 본 발명은 프리 피스톤과 코일 스프링 및 지지부에 의해 유압을 제어하여 완충력을 발생시키도록 이루어져 구조가 간단하고, 제조가 용이할 뿐만 아니라, 일반적인 쇽업소버에도 적용이 가능한 장점이 있다. 또한, 본 발명의 유압식 스토퍼는 코일 스프링의 길이를 조절하여 피스톤 로드의 작동 변위를 조절할 수 있으며, 프리 피스톤을 소결 성형에 의해 제조할 수 있어 제조가 용이하고, 제품의 품질이 항상 일정하며 품질에 산포가 발생되지 않아 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 쇽업소버의 스트로크가 증가하거나, 실린더의 크기 등이 변경되더라도, 코일 스프링의 부품 변경을 통해 완충 성능의 제어가 용이하며, 완충력의 튜닝도 자유롭게 할 수 있다. 또한, 프리 피스톤에 설치된 스프링 시트로 인해 접촉시 소음의 발생도 감소시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 쇽업소버의 유압식 스토퍼를 보인 단면도이다.

본 발명에 따른 쇽업소버(50)의 유압식 스토퍼(60)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(54)에 장착되며, 피스톤 로드(54)의 과도한 상승시 유압에 의한 완충력을 발생시켜 피스톤 밸브의 파손을 방지하며 선회시의 롤 특성을 향상시킨다.

여기에서, 실린더(52)는 내부관(52a)과 그 외측의 외부관(52b)으로 구성되며, 내부관(52a)에는 작동유체, 즉 오일이 가득 채워지고, 외부관(52b)에는 내부관(52a) 내의 압력을 보상하기 위한 오일이 채워진다.

피스톤 로드(54)의 단부에는 실린더(52)의 내부관(52a) 내부를 인장챔버와 압축챔버로 구획하는 피스톤 밸브가 설치된다. 이러한 피스톤 밸브는 피스톤 로드(54)의 왕복 이동시 인장챔버 또는 압축챔버로 유동하는 유체의 유동을 제어하여 감쇠력을 발생시킨다.

그리고, 내부관(52a)과 외부관(52b)의 상부에는 로드 가이드(56)가 설치된다. 또한, 내부관(52a)에는 로드 가이드(56)에 의해 이동 피스톤 로드(54)가 상, 하로 왕복 이동이 가능하게 설치된다. 이를 위해 로드 가이드(56)의 하부 내경부에는 소정의 공간이 형성되고, 이 공간에는 피스톤 로드(54)와 접촉하여 마찰을 저 감시키는 부싱(57)이 설치될 수 있다. 그리고, 실린더(52)의 상부에는 오일의 누출 또는 이물질의 유입을 차단하는 오일씰(58)이 설치된다. 이를 위해 쇽업소버(50)는 실린더(52)의 외부관(52b) 상단부를 코킹 가공하여 오일씰(58)을 고정시킨다.

또한, 쇽업소버(50)는 피스톤 로드(54)에는 쇽업소버(50)의 압축시 피스톤 밸브가 로드 가이드(56)에 접촉되어 손상되는 것을 방지하기 위한 지지부가 설치된다.

이 지지부는 피스톤 밸브의 상부에 설치되어, 디스크의 휨 변형을 제한하기 위한 와셔로 이루어지는 것도 가능하며, 본 발명의 실시예에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(54)의 일측에 설치되는 스토퍼 브라켓(62)으로 이루어진 실시예에 대해 설명한다.

그리고, 로드 가이드(56)와 스토퍼 브라켓(62) 사이에는 프리 피스톤(64)이 설치된다. 이 프리 피스톤(64)은 중앙부에 구멍이 형성되어 피스톤 로드(54)에 삽입된 상태에서 상, 하로 이동 가능하게 설치된다. 프리 피스톤(64)에 형성된 구멍은 피스톤 로드(54)와 틈이 형성되며, 이 틈에 의해 형성되는 유로(66)를 통해 유체가 프리 피스톤(64)의 상, 하부 사이로 유동할 수 있다.

또한, 프리 피스톤(64)의 외주면에는 실린더(52)의 내부관(52a)과의 틈을 밀봉하는 씰링부재로 오링(O-ring)(65)이 설치된다. 이를 위해 프리 피스톤(64)의 외주면에는 오링(65)을 끼우기 위한 오링 안착홈(64a)이 형성된다.

이러한 프리 피스톤(64)은 소결 성형에 의해 제조될 수 있으며, 이에 따라 항상 일정한 형상으로 제조될 수 있어 항상 일정한 산포를 유지하며, 안정적인 성능을 낼 수 있다.

프리 피스톤(64)과 로드 가이드(56) 사이에는 프리 피스톤(64)을 탄성 지지하는 리바운드 스프링이 설치될 수 있다. 이 리바운드 스프링은 피스톤 로드(54)의 과도한 상승시 프리 피스톤(64)과 탄성 접촉되며 프리 피스톤(64)의 상승을 제한한다. 바람직하게는 리바운드 스프링은 코일 스프링(68)으로 이루어질 수 있다. 또한, 코일 스프링(68)은 로드 가이드(56)의 하부에 고정 설치될 수 있다.

이와 같이, 프리 피스톤(64)의 상승이 제한되면, 프리 피스톤(64)이 스토퍼 브라켓(62)에 밀착됨에 따라 유로(66)가 막히게 되고, 이에 따라 유체의 유동이 제한되며 완충력을 발생하는 완충챔버의 역할을 한다.

또한, 코일 스프링(68)과 프리 피스톤(64) 사이에는 접촉시 발생하는 소음을 줄이기 위한 스프링 시트(69)가 설치될 수 있다. 바람직하게는 이 스프링 시트(69)는 프리 피스톤(64)의 상면에 설치될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 쇽업소버의 유압식 스토퍼에 완충력이 발생하지 않는 상태의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 쇽업소버의 유압식 스토퍼에 완충력이 발생하는 상태의 단면도이다.

쇽업소버(50)의 피스톤 로드(54)가 작은 변위에서 이동할 경우, 일례로 도 3과 같이 인장 행정의 크기가 작을 경우에는 피스톤 로드(54)가 상승하더라도 프리 피스톤(64)과 스토퍼 브라켓(62) 사이의 유로(66)가 막히지 않으며, 유체가 이동할 수 있어 완충력이 발생하지 않는다. 이때, 피스톤 로드(54)의 이동 속도가 빨라서 프리 피스톤(64)과 스토퍼 브라켓(62)이 접촉하더라도, 유체에 의해 프리 피스톤(64)이 상승하게 되고 이에 따라 유체의 유동을 제한하지 않는다.

이와 같이, 인장 행정의 크기가 작을 경우 프리 피스톤(64) 상부의 작동유체가 내측의 유로 및 스토퍼 브라켓(62)의 외측으로 통해 하부로 이동하게 된다.

따라서, 쇽업소버(50)의 유압식 스토퍼(60)에는 완충력이 발생하지 않는다. 더불어, 압축 행정시에는 프리 피스톤(64)과 스토퍼 브라켓(62)이 접촉하지 않으므로 유체의 이동을 제한하지 않는다.

한편, 쇽업소버(50)의 피스톤 로드(54)가 큰 변위에서 이동할 경우, 일례로 도 4와 같이 인장 행정이 크게 발생하게 되면, 피스톤 로드(54)가 상승하게 되고, 이에 따라 스토퍼 브라켓(62)과 프리 피스톤(64)이 접촉하게 된다. 이때 프리 피스톤(64)은 피스톤 로드(54)의 이동 변위가 증가하는 과정에서 상승하며, 이후 코일 스프링(68)에 의해 탄성 지지되어 상승이 제한됨에 따라 스토퍼 브라켓(62)과 접촉된다.

이와 같이 프리 피스톤(64)과 스토퍼 브라켓(62)이 접촉하면, 프리 피스톤(64) 내측의 유로(66)가 막히게 되며, 이에 따라 프리 피스톤(64) 상부의 작동 유체가 유동하지 못하게 된다.

따라서, 본 발명의 유압식 스토퍼(60)는 피스톤 로드(54)의 과도한 상승시, 프리 피스톤(64)과 스토퍼 브라켓(62) 사이의 유로를 차단하여 작동 유체가 빠져나가는 것을 제한하고, 이로 인해 프리 피스톤(64) 상부에 남아 있는 작동 유체에 의해 완충력이 발생함에 따라 피스톤 로드(54)의 상승을 제한하게 된다.

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.

도 1은 종래 기술에 따른 쇽업소버의 내부를 보인 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 쇽업소버의 유압식 스토퍼를 보인 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 쇽업소버의 유압식 스토퍼에 완충력이 발생하지 않는 상태의 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 쇽업소버의 유압식 스토퍼에 완충력이 발생하는 상태의 단면도.

Claims

실린더와, 단부에 피스톤 밸브가 설치되며 로드 가이드에 의해 상기 실린더에 왕복 이동 가능하게 안내되는 피스톤 로드를 갖는 쇽업소버에 있어서,

상기 피스톤 로드의 일측에 설치되며, 상기 피스톤 로드의 단부에 설치되는 피스톤 밸브를 보호하는 지지부와,

상기 지지부와 상기 로드 가이드 사이에 이동 가능하게 설치되며, 내경측으로 상기 피스톤 로드와의 사이로 유로가 형성되는 프리 피스톤과,

상기 프리 피스톤의 외둘레에 형성되는 오링 안착홈에 끼워지는 오링으로 이루어져 상기 프리 피스톤과 상기 실린더 사이의 틈을 밀봉하는 씰링부재와,

상기 프리 피스톤과 상기 로드 가이드 사이에 설치되며, 상기 피스톤 로드의 과도한 상승시 상기 프리 피스톤이 상기 지지부에 밀착되며 상기 유로를 막도록 상기 프리 피스톤을 탄성 지지하는 리바운드 스프링을 포함하며,

상기 프리 피스톤의 상면에는 상기 리바운드 스프링과 접촉되는 스프링 시트가 설치되는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 유압식 스토퍼.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,

상기 지지부는 상기 피스톤 로드의 일측에 설치되는 스토퍼 브라켓인 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 유압식 스토퍼.
청구항 1에 있어서,

상기 지지부는 상기 피스톤 로드에 설치되며, 상기 피스톤 밸브의 상부에 위치되어 디스크의 휨 변형을 제한하기 위한 와셔인 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 유압식 스토퍼.