KR20060069575A - 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력가변형 쇽업소버 - Google Patents

전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력가변형 쇽업소버 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력 가변형 쇽업소버에 관한 것으로, 전자석 솔레노이드에 의해 형성되는 전자기장의 세기에 의해 압축실과 인장실 사이에서 이동되는 자기 유동성 유체의 겉보기 점성의 변화에 따라 감쇠력이 가변되도록 하고, 압축 및 인장행정시 할로우로드의 체적이 압축실에 설치된 플로팅피스톤 및 다이아프램의 작용에 의하여 신속하게 보상되도록 하여 10ms이하의 보다 빠른 시간응답특성을 제공할 수 있도록 하고, 마찰력 변화를 최소화할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 소정 크기의 직경과 길이를 갖는 원통형 실린더와; 상기 실린더의 상부 외측으로부터 실린더의 내부로 끼워져 설치되며, 내부 중심선을 따라 길이방향으로 직경의 공동(空洞)이 형성된 소정 길이의 할로우로드(Hollow Rod:)와; 상기 실린더의 상단부에 끼워져 결합된 상태에서 할로우로드가 정확한 직진도를 유지하면서 직선운동되도록 가이드하는 로드가이드(Rod guide)와; 상기 할로우로드의 내측단부에 고정 결합되어 실린더내부를 아랫쪽의 압축실과 윗쪽의 인장실로 구획하며, 압축 및 인장행정시 전자기장을 발생시키면서 압축실과 인장실에 채워진 자기유동성 유체의 유동을 제어하는 피스톤밸브(Piston valve)와; 상기 실린더의 압축실 내부에 상하방향으로 슬라이딩되도록 결합되어 압축실을 상기 피스톤밸브의 압축 및 인장행정에 따라 정해진 방향으로 미끄럼이동되면서 체적보상작용을 하는 플로팅피스톤(Floating piston)과; 상기 플로팅피스톤의 아랫쪽에 해당되는 실린더내 부에 채워지는 고압의 질소가스를 포함한다.
전자석 솔레노이드, 전자기장, 쇽업소버, 피스톤밸브, 플로팅피스톤, 로드가이드, 할로우로드

Description

전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력 가변형 쇽업소버{CONTINUOUS DAMPING CONTROL SHOCK-ABSORBER FOR MOTOR VEHICLE SUSPENSION BY ELECTRO-MAGNETIC SOLENOID}
도 1은 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력 가변형 쇽업소버를 나타내는 부분 단면을 보인 사시도,
도 2는 도 1의 정단면도,
도 3은 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력 가변형 쇽업소버에서 할로우로드를 나타내는 부분 단면을 보인 확대 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속감쇠력 가변형 쇽업소버에서 로드가이드를 나타내는 부분 단면을 보인 확대 사시도,
도 5는 도 4의 정단면도,
도 6은 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속감쇠력 가변형 쇽업소버에서 피스톤밸브를 나타내는 부분 단면을 보인 확대 사시도,
도 7은 도 6의 정단면도,
도 8은 본 발명에서 롤러를 이용하여 피스톤밸브의 조립을 마무리하는 상태를 나타내는 단면 구성도,
도 9는 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속감쇠력 가변형 쇽업소버에서 플로팅피스톤을 나타내는 부분 단면을 보인 확대 사시도,
도 10은 도 9의 정단면도,
도 11은 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속감쇠력 가변형 쇽업소버에서 피스톤밸브의 압축행정시 자기유동성 유체의 흐름과 플로팅피스톤의 작동상태를 나타내는 확대 단면도,
도 12는 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속감쇠력 가변형 쇽업소버에서 피스톤밸브의 인장행정시 자기유동성 유체의 흐름과 플로팅피스톤의 작동상태를 나타내는 확대 단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
20 : 실린더 30 : 할로우로드
32 : 공동(空洞) 33 : 전선
40 : 로드가이드 42 : 오일씰
50 : 피스톤밸브 51 : 전자석 솔레노이드코어
52 : 솔레노이드코일 53 : 간극
55b, 56a :오리피스 60 : 플로팅피스톤
63 : 다이아프램 70 : 리바운드스톱퍼
81 : 롤러(Roller).
본 발명은 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력 가변형 쇽업소버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노면으로부터 전달되는 진동 등 외부로부터 지속적으로 인가되는 충격에 의하여 압축 및 인장행정이 이루어지는 과정에서 압축실과 인장실 사이에서 이동되는 자기 유동성 유체의 겉보기 점성이 전자석 솔레노이드에 의해 형성되는 전자기장의 세기에 의하여 제어되면서 감쇠력이 가변되도록 하고, 압축실의 내부에 압축 및 인장행정시 로드의 체적이 다이아프램의 작용에 의하여 보다 빠르게 보상되도록 함과 동시에 과도한 체적변화시 본체의 슬라이딩 작용에 의한 체적 보상이 이루어질 수 있도록 하기 위한 플로팅 피스톤을 설치하여 10ms이하의 빠른 시간응답특성을 제공할 수 있도록 하고, 마찰력 변화를 최소화할 수 있도록 한 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력 가변형 쇽업소버에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 현가장치는 차축과 차체를 연결하여 주행중에 노면으로부터 차축으로 전달되는 진동이나 충격이 차체에 직접 전달되지 않도록 함으로써 차체는 물론, 차량에 적재된 화물의 손상을 방지하고 승객에게 안락한 승차감을 부여할 수 있도록 하기 위한 중요한 장치중의 하나이다.
또한, 현가장치는 구동바퀴로부터 발생되는 구동력이나 제동시 각 바퀴의 제동력을 차체에 전달함과 동시에 선회시의 원심력에도 견디고, 각 바퀴가 차체에 대하여 올바른 위치에 유지될 수 있도록 하는 작용을 하는 것이다.
이와 같은 작용을 이룰 수 있도록 하기 위한 현가장치는 전자제어방식으로 이루어지며, 노면으로부터 인가되는 진동이나 충격을 완화시켜줄 수 있도록 하는 섀시스프링과, 차량의 롤링현상을 방지하는 스태빌라이저(Stabilizer)와, 상기 섀시스프링의 자유진동을 제어하여 향상된 승차감을 부여할 수 있도록 하는 쇽업소버 등을 포함한다.
한편, 차량의 현가장치를 구성하는 상기 쇽업소버는 섀시스프링에 인가되는 충격에 의해 발생되는 자유진동을 흡수함과 동시에 신속하게 감쇠시키기 위한 것으로 상하운동의 에너지를 열에너지로 전환시키는 역할을 한다.
전자제어식 차량의 현가장치에는 주로 감쇠력을 자동적 또는 임의로 변환시켜 주행안정성과 조종안정성 및 승차감의 향상을 도모할 수 있도록 하기 위한 유압식의 감쇠력 가변형 쇽업소버가 적용된다.
이와 같은 종래의 유압식의 감쇠력 가변형 쇽업소버의 일예로 유압식 솔레노이드밸브 타입이 적용되었다.
종래의 유압식 솔레노이드 밸브타입의 쇽업소버의 시간응답특성은 30∼50ms로서 오일이나 가스를 이용한 수동(Passive) 댐퍼 또는 스텝모터에 의해 구동되는 이산 감쇠력 가변형 댐퍼보다는 우수한 성능을 나타내지만 여전히 시간응답특성이 상대적으로 느리다는 문제가 있다.
이와 같이 시간응답특성이 느린 경우에는 노면으로부터 전달되는 진동을 빠른 시간내에 쇽업소버가 흡수하지 못하고 그대로 차체로 전달되거나 주요한 진동 이후 여진만 감쇠시키는 역할 밖에 하지 못하기 때문에 승차감이 불량해지고, 결과 적으로 소비자들로 하여금 가격대비 성능품질에 대한 불만을 유발시키는 요인이 된다는 문제가 있다.
또, 종래의 유압식 솔레노이드 밸브타입의 쇽업소버는 기존의 가스댐퍼에 유압 솔레노이드밸브를 장착한 형태로 이루어지기 때문에 구조가 상당히 복잡하고, 감쇠성능을 조절하기 어렵다는 문제가 있다.
이와 같은 문제점 때문에 전자제어 현가시스템의 성능을 개선시키기 위해서는 보다 10ms이하의 빠른 시간응답특성을 발휘하는 쇽업소버가 요구되는 것이다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기위한 것으로, 그 목적은 노면으로부터 전달되는 진동 등 외부로부터 지속적으로 인가되는 충격에 의하여 압축 및 인장행정이 이루어지는 과정에서 압축실과 인장실 사이에서 이동되는 자기 유동성 유체의 겉보기 점성이 전자석 솔레노이드에 의해 형성되는 전자기장의 세기에 의하여 제어되면서 감쇠력이 가변되도록 하고, 압축실의 내부에 압축 및 인장행정시 로드의 체적이 다이아프램의 작용에 의하여 보다 빠르게 보상되도록 함과 동시에 과도한 체적변화시 본체의 슬라이딩 작용에 의한 체적 보상이 이루어질 수 있도록 하기 위한 플로팅 피스톤을 설치하여 10ms이하의 빠른 시간응답특성을 제공할 수 있도록 하고, 마찰력 변화를 최소화할 수 있도록 한 새로운 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력 가변형 쇽업소버를 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의 한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력 가변형 쇽업소버는 소정 크기의 직경과 길이를 갖는 원통형 실린더와; 상기 실린더의 상부 외측으로부터 실린더의 내부로 끼워져 설치되며, 내부 중심선을 따라 길이방향으로 직경의 공동(空洞)이 형성된 소정 길이의 할로우로드(Hollow Rod:)와; 상기 실린더의 상단부에 끼워져 결합된 상태에서 할로우로드가 정확한 직진도를 유지하면서 직선운동되도록 가이드하는 로드가이드(Rod guide)와; 상기 할로우로드의 내측단부에 고정 결합되어 실린더내부를 아랫쪽의 압축실과 윗쪽의 인장실로 구획하며, 압축 및 인장행정시 전자기장을 발생시키면서 압축실과 인장실에 채워진 자기유동성 유체의 유동을 제어하는 피스톤밸브(Piston valve)와; 상기 실린더의 압축실 내부에 상하방향으로 슬라이딩되도록 결합되어 압축실을 상기 피스톤밸브의 압축 및 인장행정에 따라 정해진 방향으로 미끄럼이동되면서 체적보상작용을 하는 플로팅피스톤(Floating piston)과; 상기 플로팅피스톤의 아랫쪽에 해당되는 실린더내부에 채워지는 고압의 질소가스를 포함한다.
본 발명에서 상기 할로우로드의 상단부 외측 둘레면에는 체결용 나사부가 형성되고, 그 길이방향 중심선을 따라 형성된 공동 내부에는 외부의 전원을 공급할 수 있도록 하기 위하여 절연재로 감싸여지고, 하단부에 커넥터가 결합된 전선이 끼워져 설치되는 한편, 상기 커넥터의 둘레에는 그로멧 씰이 끼워져 설치된 특징을 갖는다.
본 발명에서 상기 로드가이드는 소정의 직경과 높이를 갖는 원판형태로 이루어지며, 그 외측 둘레면 상단부에 실린더의 상단부 내주면을 따라 돌출된 환형의 체결리브가 끼워지는 결합홈이 형성되고, 중심부에는 할로우로드가 끼워지는 로드삽입공이 형성되며, 저면으로부터 윗쪽으로 소정 깊이의 수납홈이 형성된 로드가이드본체와; 상기 로드가이드본체의 저면에 형성된 수납홈에 끼워지며, 중심부에 관통공이 형성된 오일씰(Oil seal)과; 상기 오일씰의 아랫쪽에 해당되는 수납홈에 끼워진 상태에서 로드가이드본체의 하단 가장자리의 벤딩(Bending)에 의해 고정되어 오일씰을 받쳐주는 지지플레이트와; 상기 로드가이드본체의 외측 둘레면 아랫부분에 끼워져 설치되는 누유방지용 O-링(O-Ring)을 포함한다.
본 발명에서 상기 피스톤밸브는 상면 중심부에 할로우로드가 끼워지는 소정 깊이의 로드고정홈이 형성되고, 외측 둘레면을 따라 소정 깊이의 코일귄취홈이 형성되며, 상기 로드고정홈과 코일권취홈 사이에는 소정 크기의 연결통로가 형성된 축대칭형 전자석 솔레노이드코어(Solenoid core)와; 다수회 감겨진 상태에서 사출물에 의해 밀봉된 후 상기 코일권취홈에 장착되며, 그 한쪽 단부는 연결통로를 통하여 인출되어 로드고정홈에 끼워진 할로우로드의 하단부를 통하여 전선의 커넥터에 전기적으로 접속되는 솔레노이드코일(Solenoid coil)과; 상기 전자석 솔레노이드코어의 외주면으로부터 일정 간격의 간극을 두고 씌워지는 플럭스링(Flux ring)과; 중심부에 할로우로드가 끼워지는 관통공이 형성되고, 상기 전자석 솔레노이드코어의 외주면과 플럭스링의 내주면사이에 형성된 간극과 일치하는 위치에 해당되는 상부면 가장자리에는 소정의 각도 범위를 갖는 다수의 오리피스(Orifice)가 형성된 상부플레이트와; 상기 전자석 솔레노이드코어의 저면에 밀착된 상태로 결합되며, 상기 전자석 솔레노이드코어의 외주면과 플럭스링의 내주면사이에 형성된 간극 과 일치하는 위치에 해당되는 상부면 가장자리에는 소정의 각도 범위를 갖는 다수의 오리피스가 형성된 하부플레이트와; 상기 플럭스링의 외측 둘레면의 중심부에 끼워져 장착되는 테플론밴드(Teflon band)를 포함한다.
본 발명에서 상기 플로팅피스톤은 소정의 직경과 높이를 갖는 원판형태로 이루어지며, 둘레면 내측에 사출코어가 삽입된 상태에서 인써트사출된 피스톤본체와; 상기 피스톤본체의 내주면으로부터 일체로 형성되며 중심부가 상방향으로 만곡지게 형성되는 멤브레인형태의 다이아프램(Diaphragm)과; 상기 피스톤본체의 외측 둘레면의 상하부에 감싸여지게 설치되는 마모링과; 상기 마모링 사이에서 환형으로 형성되는 씰(Seal)을 포함한다.
본 발명에서 상기 실린더의 상단 외측에는 별도의 캡이 씌워지고, 상기 캡의 외주면 소정 높이에는 스프링의 상단을 받쳐주는 스프링시트(Spring seat)가 고정 설치되도록 구성되며, 상기 피스톤밸브의 상방으로 일정 높이 만큼 이격된 위치에 해당되는 할로우로드의 외주면에는 인장행정의 최대 높이에서 로드가이드와 충돌시 아랫쪽으로 바운드되도록 하기 위한 리바운드스톱퍼(Rebound stopper)가 결합된 특징을 갖는다.
본 발명에서 상기 피스톤밸브의 최종 조립시 피스톤밸브는 할로우로드와 결합된 상태에서 별도의 받침대에 끼워져 제자리 회전됨과 동시에 상기 피스톤밸브를 구성하는 플럭스링의 상단부와 하단부가 그 바깥 둘레면에 접촉된 상태로 회전되는 롤러의 회전작용에 의하여 안쪽으로 벤딩되도록 구성된 특징을 갖는다.
이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설 명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력 가변형 쇽업소버를 나타내는 부분 단면을 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 정단면도이다.
또, 도 3은 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력 가변형 쇽업소버에서 할로우로드를 나타내는 부분 단면을 보인 확대 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속감쇠력 가변형 쇽업소버에서 로드가이드를 나타내는 부분 단면을 보인 확대 사시도이며, 도 5는 도 4의 정단면도이다.
또, 도 6은 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속감쇠력 가변형 쇽업소버에서 피스톤밸브를 나타내는 부분 단면을 보인 확대 사시도이고, 도 7은 도 6의 정단면도, 도 8은 본 발명에서 롤러를 이용하여 피스톤밸브의 조립을 마무리하는 상태를 나타내는 단면 구성도이다.
또, 도 9는 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속감쇠력 가변형 쇽업소버에서 플로팅피스톤을 나타내는 부분 단면을 보인 확대 사시도이고, 도 10은 도 9의 정단면도이다.
또, 도 11은 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속감쇠력 가변형 쇽업소버에서 피스톤밸브의 압축행정시 자기유동성 유체의 흐름과 플로팅피스톤의 작동상태를 나타내는 확대 단면도이고, 도 12는 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속감쇠력 가변형 쇽업소버에서 피 스톤밸브의 인장행정시 자기유동성 유체의 흐름과 플로팅피스톤의 작동상태를 나타내는 확대 단면도이다.
이를 참조하면, 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속감쇠력 가변형 쇽업소버(10)는 전자석 솔레노이드에 의해 형성되는 전자기장의 세기에 의해 압축실과 인장실 사이에서 이동되는 자기 유동성 유체의 겉보기 점성의 변화에 따라 감쇠력이 가변되도록 하고, 압축 및 인장행정시 할로우로드의 체적이 압축실에 설치된 플로팅피스톤 및 다이아프램의 작용에 의하여 신속하게 보상되도록 하여 보다 빠른 응답특성을 제공할 수 있도록 하고, 마찰력 변화를 최소화할 수 있도록 한 것이다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속감쇠력 가변형 쇽업소버(10)는 크게 소정의 크기를 갖는 원통형 실린더(20)와, 상기 실린더(20)의 내부로 끼워져 설치되는 소정 길이의 할로우로드(30)와, 상기 실린더(20)의 상부내측에 결합되는 로드가이드(40)와, 상기 할로우로드(30)의 내측단에 설치되는 피스톤밸브(50)와, 상기 피스톤밸브(50)의 아랫쪽에 해당되는 실린더(20) 내에 설치되는 플로팅피스톤(60)으로 이루어진다.
본 발명에서 상기 실린더(20)의 내부는 피스톤밸브(50) 및 플로팅피스톤(60)에 의해 압축실(21)과 인장실(22)로 구획된다.
상기 압축실(21)과 인장실(22)에는 자기유동성 유체(23)가 채워지고, 상기 플로팅피스톤(60)의 아랫부분에 해당되는 실린더(20)의 내부에는 고압의 질소가스(24)가 채워진다.
상기 실린더(20)는 소정의 직경과 길이를 갖는 원통형상으로 이루어지되, 그 하단부는 막혀 있고 상단부는 개방되며, 그 상단부의 내측 둘레면을 따라 환형의 체결리브(25)가 형성된다.
또, 상기 실린더(20)의 상단 외측에는 필요한 경우 별도의 캡(20a)이 씌워질 수 있으며, 상기 캡(20)의 외주면 소정 높이에는 스프링(20b)의 상단을 받쳐주는 스프링시트(Spring seat:20c)가 고정·설치될 수 있다.
상기 할로우로드(30)는 실린더(20)의 상부 외측으로부터 실린더의 내부로 끼워져 설치되고, 그 상단부 외측 둘레면에는 체결용 나사부(31)가 형성된다.
또, 상기 할로우로드(30)의 내부에는 길이방향 중심선을 따라 소정 직경의 공동(空洞:32)이 형성되고, 상기 공동(32) 내부에는 외부의 전원을 공급할 수 있도록 하기 위한 전선(33)이 끼워져 설치된다.
상기 전선(33)의 외주면은 절연재(34)로 감싸여지고, 그 하단부에는 커넥터(35)가 결합된다. 상기 커넥터(35)의 둘레에는 누유를 방지하기 위한 그로멧씰(36:Grommets seal)이 끼워져 설치된다.
한편, 상기 로드가이드(40)는 할로우로드(30)가 정확한 직진도를 유지하면서 직선운동되도록 가이드하기 위하여 실린더(20)의 상단부 내측에 끼워져 결합된다.
상기 로드가이드(40)는 소정의 직경과 높이를 갖는 원판형태의 로드가이드본체(41)와, 로드가이드본체(41)의 저면에 끼워져 할로우로드(30)의 외표면에 묻어 있는 자기유동성 유체(23)를 제거하여 누유되지 않도록 하는 오일씰(42)과, 오일씰(42)을 받쳐주는 지지플레이트(43)와, 테플론재의 부싱(44) 및 로드가이드본체(41) 의 외측 둘레면에 설치되는 누유방지용 O-링(45)으로 이루어진다.
상기 로드가이드본체(41)의 외측 둘레면 상단부에는 실린더(20)의 상단부 내주면을 따라 돌출된 환형의 체결리브(25)가 끼워지는 결합홈(46)이 형성되고, 저면으로부터 윗쪽으로는 상기 오일씰(42)과 지지플레이트(43)가 안착되는 소정 깊이의 수납홈(47)이 형성된다.
또, 상기 로드가이드본체(41)의 중심부에는 할로우로드(30)가 끼워지는 로드삽입공(48)이 형성되며, 상기 로드삽입공(48)의 내주면에는 내마모성이 우수한 테플론재의 부싱(44)이 끼워져 설치된다.
고무재로 이루어지는 상기 오일씰(42)은 중심부에 할로우로드(30)가 끼워지는 관통공(42a)이 형성되며, 상기 관통공(42a)의 내주면 중심부는 내측으로 돌출된 쐐기형으로 이루어진다.
상기 지지플레이트(43)는 중심부에 할로우로드(30)가 끼워지는 관통공(43a)이 형성된 원판형태로 이루어지며, 오일씰(42)의 아랫쪽에 해당되는 수납홈(47)에 끼워져 오일씰(42)을 받쳐주는 역할을 한다.
상기 지지플레이트(43)의 가장자리는 로드가이드본체(41)의 하단 가장자리를 벤딩(Bending)함에 따라 아랫쪽으로 이탈되지 않고 고정된다.
상기 누유방지용 O-링(45)은 인장행정시 인장실(22)내의 자기유동성 유체(23)가 실린더(20) 바깥쪽으로 누유되는 것을 방지하는 역할을 한다.
본 발명에서 상기 할로우로드(30)의 내측단에 고정·결합되는 피스톤밸브(50)는 실린더(20)내부를 아랫쪽의 압축실(21)과 윗쪽의 인장실(22)로 구획하며, 압축 및 인장행정시 전자기장을 발생시켜 압축실(21)과 인장실(22) 사이에서 유동되는 자기유동성 유체(23)의 겉보기 점도가 변화되도록 하는 방식으로 감쇠력이 가변되도록 한다.
상기 피스톤밸브(50)는 축대칭형으로 형성되는 전자석 솔레노이드코어(51)와, 상기 전자석 솔레노이드코어(51)의 외측 둘레면에 설치되는 솔레노이드코일(52)과, 상기 전자석 솔레노이드코어(51)의 둘레에 일정 간격의 간극(53)을 두고 씌워지는 플럭스링(54)과, 상기 전자석 솔레이노이드코어(51)의 상부면과 하부면에 밀착되게 결합되는 상부플레이트(55) 및 하부플레이트(56)와, 상기 플럭스링(54)의 외측 둘레면에 설치되는 테플론 밴드(57)로 이루어진다.
상기 전자석 솔레노이드코어(51)는 그 상면 중심부에 할로우로드(30)의 하단부가 끼워지는 소정 깊이의 로드고정홈(51a)이 형성되고, 그 외측 둘레면을 따라 소정 깊이의 코일귄취홈(51b)이 형성된다.
상기 로드고정홈(51a)과 코일권취홈(51b) 사이에는 소정 크기의 연결통로(51c)가 형성되도록 구성된다.
상기 전자석 솔레노이드코어(51)는 자력손실을 최소로 할 수 있는 축대칭 형상으로 설계되며, 유도되는 전력(Ampere ×turns)에 따라 전자석 솔레노이드코어(51)에서 자속밀도의 포화를 완화하기 위해 전자석 솔레노이드코어(51)중심에 홀(Hole)이 없도록 하여 자로 단면적을 최대로 되도록 구성한다.
상기 솔레노이드코일(52)은 다수회 감겨진 상태에서 사출물에 의해 밀봉된 후 상기 코일권취홈(51b)에 장착되도록 구성된다.
상기 솔레노이드코일(52)의 한쪽 단부는 연결통로(51c)를 통하여 인출되어 로드고정홈(51a)에 끼워진 할로우로드(30)의 하단부를 통하여 전선(33)의 커넥터(35)에 전기적으로 접속된다.
이 때, (-)극은 사출물에 의해 절연된 상태로 연결통로(51c)를 통하여 인출된 후 할로우로(30)의 하단 내측에서 전선(33)과 접속되고, (+)극은 전자석 솔레노이드코어(51) 자체에 접지된다.
상기 플럭스링(54)은 전자석 솔레노이드코어(51)의 외주면으로부터 일정 간격의 간극(53)을 두고 씌워져 설치된다.
상기 상부플레이트(55)는 전자석 솔레노이드코어(51)의 상부면에 밀착된 상태로 결합되며, 그 중심부에 할로우로드(30)가 끼워지는 관통공(55a)이 형성된다.
또, 상기 전자석 솔레노이드코어(51)의 외주면과 플럭스링(54) 내주면 사이에 형성된 간극(53)과 일치하는 위치에 해당되는 상부면 가장자리에는 소정의 각도 범위를 갖는 다수의 오리피스(55b:Orifice)가 형성된다.
한편, 상기 하부플레이트(56)는 전자석 솔레노이드코어(51)의 저면에 밀착된 상태로 결합되며, 상기 전자석 솔레노이드코어(51)의 외주면과 플럭스링(54) 내주면 사이에 형성된 간극(53)과 일치하는 위치에 해당되는 상부면 가장자리에는 소정의 각도 범위를 갖는 다수의 오리피스(56a)가 형성된다.
상기 테플론 밴드(57)는 내마모성이 우수한 것으로서, 플럭스링(54)의 외측 둘레면의 중심부에 끼워져 장착된다.
상기한 피스톤밸브(50)를 최종 조립·체결하고자 하는 경우에는 도 8에 도시 된 바와 같이, 피스톤밸브(50)를 할로우로드(30)와 결합시킨 상태에서 별도의 받침대(80)에 끼워져 제자리 회전되도록 함과 동시에 상기 피스톤밸브(50)를 구성하는 플럭스링(54)의 상단부와 하단부의 바깥 둘레면에 롤러(81)를 접촉시킨 상태로 회전시켜 플럭스링(54)의 상단부와 하단부가 안쪽으로 벤딩되도록 한다.
이와 같이, 할로우로드(30)와 결합된 피스톤밸브(50)를 제자리 회전시키면서 롤러(81)의 회전력을 이용하여 플럭스링(54)의 상단부와 하단부를 벤딩시켜 피스톤밸브(50)를 조립·체결하는 경우 금형이나 프레스공법 보다는 매우 작은 힘으로 간편하게 조립할 수 있으며, 부품치수의 공차나 가공에 의한 누적오차 없이 정밀하게 조립·체결할 수 있다.
본 발명에서 상기 플로팅피스톤(60)은 실린더(20)의 압축실(21) 내부에서 상하방향으로 슬라이딩되도록 결합되어 상기 피스톤밸브(50)의 압축 및 인장행정에 따라 정해진 방향으로 미끄럼이동되면서 체적보상작용을 한다.
이와 같은 플로팅피스톤(60)은 소정의 직경과 높이를 갖는 원판형태로 이루어지며, 둘레면 내측에 사출코어(61)가 삽입된 상태에서 인써트사출된 피스톤본체(62)를 기본 구성요소로 한다.
상기 피스톤본체(62)의 내주면상에는 중심부가 상방향으로 만곡지는 멤브레인형태의 다이아프램(63)이 일체로 형성된다.
또, 상기 피스톤본체(62)의 외측 둘레면의 상하부에는 마모링(64)이 감싸여지게 설치되되고, 상기 마모링(64) 사이에는 환형의 씰(65:Seal)이 형성된다.
한편, 본 발명에서 상기 피스톤밸브(50)의 상방으로 일정 높이 만큼 이격된 위치에 해당되는 할로우로드(30)의 외주면에는 인장행정의 최대 높이에서 로드가이드(40)와 충돌시 아랫쪽으로 바운드되도록 하기 위한 리바운드스톱퍼(70)가 고정·설치된다.
이와 같이 이루어지는 본 발명의 작용은 다음과 같다.
도 1 내지 도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 전자석 솔레노이드에 의한 연속 감쇠력 가변형 쇽업소버(10)가 차량의 현가장치에 적용된 상태에서는 할로우로드(30)내의 공동(32) 내부로 삽입된 전선(33)을 통하여 외부전원이 솔레노이드코일(52)로 인가됨에 따라 전자석 솔레노이드코어(51)의 둘레면을 따라 감겨진 솔레노이드코일(52)과 플럭스링(54)의 내주면 사이에 안쪽에서 바깥쪽으로 향하는 전자기장이 형성된다.
이와 같은 상태에서 차량이 주행하면 노면으로부터 전달되는 충격과 진동이 실린더(20)에 전달됨에 따라 상기 할로우로드(30) 및 피스톤밸브(50)가 연속적으로 압축행정과 인장행정을 반복한다.
상기 할로우로드(30) 및 피스톤밸브(50)가 압축실(21)로 이동되는 압축행정에서는 도 11에 도시된 바와 같이, 압축실(21)내의 자기유동성 유체(23)가 피스톤밸브(50) 구성하는 하부플레이트(56)의 오리피스(56a)내로 유입된 후 전자석 솔레노이드코어(51)의 외주면과 플럭스링(54)의 내주면 사이에 형성된 간극(53)을 경유하여 상부플레이트(55)상의 오리피스(55b)를 통하여 인장실(22)내로 이동된다.
이와 같이 자기유동성 유체(23)가 전자석 솔레노이드 코어(51)와 플럭스링(54)사이의 간극(53) 및 상·하부플레이트(55)(56)상에 형성된 오리피스(55b)(56a) 를 통과할 때 상기 전자석 솔레노이드코어(51)와 플럭스링(54) 사이에서 형성되는 전자기장에 의하여 상기 자기유동성 유체(23)의 겉보기 점도가 바뀌게 되면서 감쇠가 이루어지는 것이다.
또, 상기 할로우로드(30) 및 피스톤밸브(50)가 인장실(22)로 이동되는 인장행정에서는 도 12에 도시된 바와 같이, 인장실(22)내의 자기유동성 유체(23)가 피스톤밸브(50) 구성하는 상부플레이트(55)의 오리피스(55b)내로 유입된 후 전자석 솔레노이드코어(51)의 외주면과 플럭스링(54)의 내주면 사이에 형성된 간극(53)을 경유하여 하부플레이트(56)상의 오리피스(56a)를 통하여 압축실(21)내로 이동된다.
이와 같이 자기유동성 유체(23)가 전자석 솔레노이드 코어(51)와 플럭스링(54)사이의 간극(53) 및 상·하부플레이트(55)(56)상에 형성된 오리피스(55b)(56a)를 통과할 때 상기 전자석 솔레노이드코어(51)와 플럭스링(54) 사이에서 형성되는 전자기장에 의하여 상기 자기유동성 유체(23)의 겉보기 점도가 바뀌게 되면서 감쇠가 이루어지는 것이다.
한편, 차량의 주행시 노면의 상태에 따른 상하방향으로 진동이 발생되고, 이에 따라 쇽업소버를 구성하는 할로우로드(30) 및 피스톤밸브(50)의 상하 왕복운동에 따른 체적보상은 상기 실린더(20) 내부에 설치된 플로팅피스톤(60)의 작용에 의하여 보상된다.
즉, 할로우로드(30)의 입출동작 및 피스톤밸브(50)의 왕복운동에 따른 체적변화가 미미한 경우에는 플로팅피스톤(60)을 구성하는 다이아프램(63)의 작용에 의하여 즉각적으로 보상되고, 상기한 체적변화가 과도한 경우에는 플로팅피스톤(60) 전체가 슬라이딩이동되는 방식으로 순간순간 변화되는 압력과 체적을 보상하게 되는 것이다.
압축행정으로부터 인장행정으로의 변환시 상기 플로팅피스톤(60)을 구성하는 다이아프램(63)의 복원 또는 플로팅피스톤(60) 자체의 복원은 고압의 질소가스(24)의 작용에 의하여 이루어진다.
한편, 노면으로부터 인가되는 진동이 클 수록 상기 압축행정과 인장행정의 폭이 커지는데, 인장행정의 최대 끝점에서는 상기 할로우로드(30)의 소정 높이에 설치된 리바운드스톱퍼(70)가 상기 로드가이드(40)의 하단부에 충돌된 후 다시 아랫쪽으로 반동된다.
상기 압축 및 인장행정에 따른 할로우로드(30)의 출입동작시 할로우로드(30) 표면에 묻어 있는 자기유동성 유체(23)는 로드가이드(40)를 구성하는 오일씰(42)의 작용에 의하여 제거되어 누출되지 않게 된다.
또, 노면으로부터 전달되는 상하진동에 의하여 인장 및 압축행정이 진행되는 과정에서 쇽업소버 내부에서는 과도한 압력이 형성되어 자기유동성 유체(23)의 누출이 예상될 수 있고, 특히 전자석 솔레노이드를 구성하기 위하여 할로우로드(30)의 중심부에 형성되는 공동(32)를 통해 전선(33)을 연결하기 때문에 자기유동성 유체(23)이 누출되는 현상이 발생될 수 있다.
그러나, 본 발명에서는 상기 전선(33)의 하단부에 형성된 커넥터(35)의 둘레에 그로멧 씰(36)이 설치됨에 따라 오일의 누출이 방지된다.
본 발명을 적용하면, 압축 및 인장행정시 피스톤밸브에 구성된 전자석 솔레노이드코어와 플럭스링사이에 형성된 간극과 상하부 플레이트상의 오리피스 사이를 통과하는 자기유동성 유체의 겉보기 점성이 전자기장에 의하여 변화되면서 감쇠가 이루어지기 때문에 시간 응답특성이 10ms이하로 매우 빠르다는 효과가 있다.
또, 플로팅피스톤이 다이어프램 구조와 슬라이딩을 원활하게 하기 위해 이중 마모링(wear ring)구조이기 때문에 인장 및 압축행정에 따른 할로우로드의 체적이 보다 빠르게 보상되면서 기계적인 시간응답특성이 빨라지고, 과도한 체적변화에서는 플로팅피스톤 자체가 슬라이딩에 의해 체적보상이 이루어질 수 있으므로 마찰력 변화를 최소로 할 수 있다.
또, 캡타입의 스프링시트를 부가적으로 조립하는 경우에 스트러트 타입으로 만들 수 있고, 피스톤밸브의 조립·체결이 롤러의 롤링작업에 의해 이루어짐에 따라 조립이 간편하고, 부품치수의 공차나 가공에 의한 누적오차를 없앨 수 있다.

Claims (7)

  1. 소정 크기의 직경과 길이를 갖는 원통형 실린더와;
    상기 실린더의 상부 외측으로부터 실린더의 내부로 끼워져 설치되며, 내부 중심선을 따라 길이방향으로 직경의 공동(空洞)이 형성된 소정 길이의 할로우로드(Hollow Rod:)와;
    상기 실린더의 상단부에 끼워져 결합된 상태에서 할로우로드가 정확한 직진도를 유지하면서 직선운동되도록 가이드하는 로드가이드(Rod guide)와;
    상기 할로우로드의 내측단부에 고정 결합되어 실린더내부를 아랫쪽의 압축실과 윗쪽의 인장실로 구획하며, 압축 및 인장행정시 전자기장을 발생시키면서 압축실과 인장실에 채워진 자기유동성 유체의 유동을 제어하는 피스톤밸브(Piston valve)와;
    상기 실린더의 압축실 내부에 상하방향으로 슬라이딩되도록 결합되어 압축실을 상기 피스톤밸브의 압축 및 인장행정에 따라 정해진 방향으로 미끄럼이동되면서 체적보상작용을 하는 플로팅피스톤(Floating piston)과;
    상기 플로팅피스톤의 아랫쪽에 해당되는 실린더내부에 채워지는 고압의 질소가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력 가변형 쇽업소버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 할로우로드의 상단부 외측 둘레면에는 체결용 나사부가 형성되고, 그 길이방향 중심선을 따라 형성된 공동 내부에는 외부의 전원을 공급할 수 있도록 하기 위하여 절연재로 감싸여지고, 하단부에 커넥터가 결합된 전선이 끼워져 설치되는 한편, 상기 커넥터의 둘레에는 그로멧 씰이 끼워져 설치된 것을 특징으로 하는 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력 가변형 쇽업소버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 로드가이드는 소정의 직경과 높이를 갖는 원판형태로 이루어지며, 그 외측 둘레면 상단부에 실린더의 상단부 내주면을 따라 돌출된 환형의 체결리브가 끼워지는 결합홈이 형성되고, 중심부에는 할로우로드가 끼워지는 로드삽입공이 형성되며, 저면으로부터 윗쪽으로 소정 깊이의 수납홈이 형성된 로드가이드본체와;
    상기 로드가이드본체의 저면에 형성된 수납홈에 끼워지며, 중심부에 관통공이 형성된 오일씰(Oil seal)과;
    상기 오일씰의 아랫쪽에 해당되는 수납홈에 끼워진 상태에서 로드가이드본체의 하단 가장자리의 벤딩(Bending)에 의해 고정되어 오일씰을 받쳐주는 지지플레이트와;
    상기 로드가이드본체의 외측 둘레면 아랫부분에 끼워져 설치되는 누유방지용 O-링(O-Ring)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력 가변형 쇽업소버.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 피스톤밸브는 상면 중심부에 할로우로드가 끼워지는 소정 깊이의 로드고정홈이 형성되고, 외측 둘레면을 따라 소정 깊이의 코일귄취홈이 형성되며, 상기 로드고정홈과 코일권취홈 사이에는 소정 크기의 연결통로가 형성된 축대칭형 전자석 솔레노이드코어(Solenoid core)와;
    다수회 감겨진 상태에서 사출물에 의해 밀봉된 후 상기 코일권취홈에 장착되며, 그 한쪽 단부는 연결통로를 통하여 인출되어 로드고정홈에 끼워진 할로우로드의 하단부를 통하여 전선의 커넥터에 전기적으로 접속되는 솔레노이드코일(Solenoid coil)과;
    상기 전자석 솔레노이드코어의 외주면으로부터 일정 간격의 간극을 두고 씌워지는 플럭스링(Flux ring)과;
    중심부에 할로우로드가 끼워지는 관통공이 형성되고, 상기 전자석 솔레노이드코어의 외주면과 플럭스링의 내주면사이에 형성된 간극과 일치하는 위치에 해당되는 상부면 가장자리에는 소정의 각도 범위를 갖는 다수의 오리피스(Orifice)가 형성된 상부플레이트와;
    상기 전자석 솔레노이드코어의 저면에 밀착된 상태로 결합되며, 상기 전자석 솔레노이드코어의 외주면과 플럭스링의 내주면사이에 형성된 간극과 일치하는 위치에 해당되는 상부면 가장자리에는 소정의 각도 범위를 갖는 다수의 오리피스가 형성된 하부플레이트와;
    상기 플럭스링의 외측 둘레면의 중심부에 끼워져 장착되는 테플론밴드 (Teflon band)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력 가변형 쇽업소버.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 플로팅피스톤은 소정의 직경과 높이를 갖는 원판형태로 이루어지며, 둘레면 내측에 사출코어가 삽입된 상태에서 인써트사출된 피스톤본체와;
    상기 피스톤본체의 내주면으로부터 일체로 형성되며 중심부가 상방향으로 만곡지게 형성되는 멤브레인형태의 다이아프램(Diaphragm)과;
    상기 피스톤본체의 외측 둘레면의 상하부에 감싸여지게 설치되는 마모링과;
    상기 마모링 사이에서 환형으로 형성되는 씰(Seal)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력 가변형 쇽업소버.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 실린더의 상단 외측에는 별도의 캡이 씌워지고, 상기 캡의 외주면 소정 높이에는 스프링의 상단을 받쳐주는 스프링시트(Spring seat)가 고정 설치되도록 구성되며, 상기 피스톤밸브의 상방으로 일정 높이 만큼 이격된 위치에 해당되는 할로우로드의 외주면에는 인장행정의 최대 높이에서 로드가이드와 충돌시 아랫쪽으로 바운드되도록 하기 위한 리바운드스톱퍼(Rebound stopper)가 결합된 것을 특징으로 하는 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력 가변형 쇽업 소버.
  7. 제1항 또는 제4항에 있어서,
    상기 피스톤밸브의 최종 조립시 피스톤밸브는 할로우로드와 결합된 상태에서 별도의 받침대에 끼워져 제자리 회전됨과 동시에 상기 피스톤밸브를 구성하는 플럭스링의 상단부와 하단부가 그 바깥 둘레면에 접촉된 상태로 회전되는 롤러의 회전작용에 의하여 안쪽으로 벤딩되도록 구성된 것을 특징으로 하는 전자석 솔레노이드에 의한 차량용 현가장치의 연속 감쇠력 가변형 쇽업소버.
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