KR20160066844A - 유로 가변형 댐퍼 - Google Patents

Abstract

유로 가변형 댐퍼가 개시된다. 개시된 유로 가변형 댐퍼는 ⅰ)유체가 충진된 실린더와, ⅱ)실린더의 내부에 이동 가능하게 배치되며, 실린더의 내부를 상부 챔버와 하부 챔버로 각각 구획하고, 상부 챔버와 하부 챔버를 상호 연결하는 복수 개의 오리피스 유로를 형성하는 피스톤 헤드 조립체를 포함하며, 피스톤 헤드 조립체는 적어도 두 매의 헤드 플레이트들과, 헤드 플레이트들 사이에서 이들 헤드 플레이트에 일체로 고정되는 피에조 소자를 포함할 수 있다.

Description

유로 가변형 댐퍼 {DAMPER}

본 발명의 실시예는 차량의 현가장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유체의 저항을 이용하여 차량의 진동을 감쇠시키기 위한 유로 가변형 유압식 댐퍼에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 현가장치는 노면으로부터 차체에 전해지는 충격을 완화하여 승차감을 확보하는 역할을 한다. 이러한 현가장치는 불규칙한 노면, 급 가감속 등의 의해 충격이 발생하면 이 충격에 의해 스프링이 탄성에 의한 진동을 하게 되는데, 이러한 스프링의 자유 진동을 제어하기 위한 댐퍼(damper)를 구비하고 있다.

댐퍼는 유체의 저항으로서 진동을 감쇠시키는 유압식 댐퍼가 대표적인데, 이러한 유압식 댐퍼는 기본적으로 피스톤과 실린더를 구비하고 있다. 피스톤은 피스톤 헤드와 피스톤 로드로 이루어지며, 피스톤 헤드에는 원주방향으로 복수 개의 오리피스가 관통 형성되고, 피스톤 헤드의 외 주연 단부에는 환형의 오링이 구비된다.

그리고, 실린더는 그 내부에 삽입되는 피스톤 헤드를 기준으로 상부 챔버와 하부 챔버로 분리 구획되며, 한 쪽으로는 진동저감 대상체(차체)와 연결되는 피스톤 로드가 관통 설치되고, 내부에는 오일과 같은 유체가 충진된다.

따라서, 상기와 같은 유압식 댐퍼는 진동저감 대상체의 진동력이 피스톤 로드를 통해 실린더 내부의 피스톤 헤드로 전달되면, 피스톤 헤드가 실린더 내에서 상하 방향으로 이동되고, 이에 따라 실린더 내부의 유체가 피스톤 헤드의 오리피스를 통해 상부 챔버 또는 하부 챔버 방향으로 유동된다.

이에 실린더 내부에서의 피스톤 헤드 이동에 따른 유체의 유동에 의해 상부 챔버와 하부 챔버 사이에 압력 차가 발생하게 되고, 그 압력 차에 의해 감쇠력을 발생시킨다.

한편, 일반적인 댐퍼의 감쇠력은 실린더에 대한 피스톤의 상대 속도에 비례하여 나타나는데, 특히 차량에서 요구되는 감쇠력은 입력 주파수 및 입력 크기 등 운전 상황에 따라 다르기 때문에 적절하게 변화되어야 한다.

이를 위해 종래 기술에서는 일 예로서 솔레노이드 밸브를 사용하여 오리피스의 유로 단면적을 변화시킴으로써 감쇠력을 조절하는 가변 댐퍼가 양산되고 있는데, 이러한 가변 댐퍼는 솔레노이드 밸브의 스풀 움직임으로 유로를 막음으로써 감쇠력을 증가시키는데 따른 반응 속도가 느리다는 단점이 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 실린더 내에서 유체를 상부 챔버 및 하부 챔버로 유동시키는 피스톤의 유로 길이를 간단한 구성으로 변화시킴으로써 요구되는 감쇠력 변화에 빠르게 반응할 수 있도록 한 유로 가변형 댐퍼를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예에 따른 유로 가변형 댐퍼는, ⅰ)유체가 충진된 실린더와, ⅱ)상기 실린더의 내부에 이동 가능하게 배치되며, 상기 실린더의 내부를 상부 챔버와 하부 챔버로 각각 구획하고, 상기 상부 챔버와 하부 챔버를 상호 연결하는 복수 개의 오리피스 유로를 형성하는 피스톤 헤드 조립체를 포함하며, 상기 피스톤 헤드 조립체는 적어도 두 매의 헤드 플레이트들과, 상기 헤드 플레이트들 사이에서 이들 헤드 플레이트에 일체로 고정되는 피에조 소자를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 유로 가변형 댐퍼에 있어서, 상기 피에조 소자는 제어기에 의해 인가되는 전압의 방향에 따라 수축 및 팽창되며 상기 오리피스 유로의 길이를 가변시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 유로 가변형 댐퍼에 있어서, 상기 헤드 플레이트들은 상기 피에조 소자를 사이에 두고 이격되며, 상기 피에조 소자의 수축 및 팽창에 의해 이격 거리가 가변될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 유로 가변형 댐퍼에 있어서, 상기 제어기는 상기 피스톤 헤드 조립체로 전달되는 진동량에 따라 상기 피에조 소자로 인가되는 전압의 방향을 변환할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 유로 가변형 댐퍼에 있어서, 상기 헤드 플레이트와 피에조 소자는 본딩 혹은 체결 식으로 접합될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 유로 가변형 댐퍼에 있어서, 상기 피에조 소자는 상기 헤드 플레이트에 각각 고정되는 상하 전극 층과, 상기 상하 전극층 사이에 형성되는 피에조 층으로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 유로 가변형 댐퍼에 있어서, 상기 피스톤 헤드 조립체는 상기 실린더의 한 쪽으로 관통하는 피스톤 로드에 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 상기 유로 가변형 댐퍼에 있어서, 상기 피스톤 로드는 최 상측의 헤드 플레이트와 연결될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 입력되는 진동량에 따라 정,역 방향의 전압을 인가받아 오리피스 유로의 길이를 가변시킬 수 있는 피에조 소자를 피스톤 헤드 조립체에 구성함에 따라, 다양하게 요구되는 감쇠력의 변화에 빠르게 반응할 수 있다.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유로 가변형 댐퍼를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유로 가변형 댐퍼의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유로 가변형 댐퍼를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유로 가변형 댐퍼(100)는 차량의 차체와 차축 사이에 구성되어 차량의 주행 중 노면으로부터 전달되는 충격이나 진동을 완화시켜 바퀴와 노면의 점착성을 향상시키고 승차감을 양호하게 해주는 현가장치에 적용될 수 있다.

예를 들면, 본 발명의 실시예에 따른 상기 유로 가변형 댐퍼(100)는 현가장치에서 현가 스프링의 고유 진동(자유 진동)을 흡수하여 승차감을 향상시키는 쇽 업소버에 적용될 수 있다. 여기서, 상기 유로 가변형 댐퍼(100)는 유체의 저항으로서 현가 스프링의 고유 진동을 감쇠시키는 감쇠력을 발생시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 상기 유로 가변형 댐퍼(100)는 유체의 저항을 조절하는 유로의 길이를 간단한 구성으로 변화시킴으로써 요구되는 감쇠력 변화에 빠르게 반응할 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 상기 유로 가변형 댐퍼(100)는 기본적으로, 실린더(10) 및 피스톤 헤드 조립체(50)를 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.

상기에서 실린더(10)는 원통 형상으로 구비되고, 양단이 폐쇄된 내부 공간을 형성하며 그 내부 공간에 오일과 같은 유체가 충진될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 피스톤 헤드 조립체(50)는 실린더(10)의 내부에 이동 가능하게 설치되며, 그 실린더(10)의 내부를 상부 챔버(11)와 하부 챔버(12)로 각각 구획할 수 있다.

그리고, 상기 피스톤 헤드 조립체(50)는 외주 연 측에 오-링(도면에 도시되지 않음)이 설치되며, 실린더(10) 내부의 상부 챔버(11)와 하부 챔버(12)를 상호 연결하는 복수 개의 오리피스 유로들(15)이 형성되어 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 피스톤 헤드 조립체(50)는 요구되는 감쇠력에 따라 오리피스 유로(15)의 길이를 가변시킬 수 있는 구조로 이루어진다.

이를 위한 상기 피스톤 헤드 조립체(50)는 적어도 두 매의 헤드 플레이트들(51)과, 헤드 플레이트들(51) 사이에서 이들 헤드 플레이트(51)에 일체로 고정되는 피에조 소자(61)를 포함하고 있다.

상기 헤드 플레이트(51)는 예를 들면 한 쌍으로 구비되고, 실린더(10)의 내주 면에 오-링을 통해 밀착되며, 그 실린더(10) 내부에서 상하 방향으로 이동하는 피스톤 헤드로서 구비된다.

그리고, 상기 피에조 소자(61)는 압전 결정으로 이루어진 압전 소자로서, 그 압전 결정에 소정의 전압을 인가하면 순식간에 압전 결정이 팽창되거나 수축되는 성질을 지니고 있다. 즉, 상기 피에조 소자(61)는 전압을 인가하면 신축 변형이 발생되는 피에조 역 압전효과를 이용한 스트로크 엑츄에이터로서 구비될 수 있다.

예를 들면, 상기 피에조 소자(61)는 수정이나 티탄산바륨을 소결한 압전 세라믹 또는 티탄산지르콘산납(PZT)로 이루지는 바, 이러한 피에조 소자는 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술이므로 본 명세서에서 그 구성 및 소재의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.

여기서, 상기 헤드 플레이트(51)와 피에조 소자(61)는 그 헤드 플레이트(51) 사이에 피에조 소자(61)를 두고 상호 적층되며, 본딩 혹은 체결 식으로 접합될 수 있다.

그리고, 상기와 같이 구성되는 피스톤 헤드 조립체(50)는 실린더(10)의 한 쪽(상단 부)으로 관통하는 피스톤 로드(71)에 연결되는데, 그 피스톤 로드(71)는 차체와 같은 진동저감 대상체와 연결되며, 피스톤 헤드 조립체(50)에서 최 상측의 헤드 플레이트(51)와 연결될 수 있다.

도면에서 미 설명된 참조부호 19는 하부 챔버(12) 내에서 다이아프램(18)을 통해 구획되며 고압의 질소 가스가 주입된 공지 기술의 가스 챔버를 나타낸다. 이러한 가스 챔버(19)는 피스톤 헤드 조립체(50)의 이동에 따른 실린더(10) 내의 체적 증가 및 감소를 보상하기 위한 것이다.

한편, 상기 피에조 소자(61)는 헤드 플레이트(51)에 각각 고정되는 상하 측의 전극 층(63)과, 그 상하 측의 전극 층(63) 사이에 형성되는 피에조 층(65)으로 이루어진다.

상기와 같은 피에조 소자(61)는 전압이 인가되면 신축 변형이 일어나는 바, 제어기(90)에 의해 인가되는 전압의 방향에 따라 수축 및 팽창되며 오리피스 유로(15)의 길이를 가변시킬 수 있다.

즉, 상기 피에조 소자(61)는 전극 층(63)에 정 방향으로 전압을 인가하면, 피에조 층(65)이 팽창하며 오리피스 유로(15)의 길이를 증가시킬 수 있고, 반대로 전극 층(63)에 역 방향의 전압을 인가하면 피에조 층(65)이 수축하며 오리피스 유로(15)의 길이를 줄일 수 있다.

여기서, 상기 헤드 플레이트들(51)은 피에조 소자(61)를 사이에 두고 상호 이격되며, 그 피에조 소자(61)의 상하측 전극 층(63)과 고정되는 바, 피에조 층(65)의 수축 및 팽창에 의해 이격 거리가 가변될 수 있다.

상기에서 제어기(90)는 피스톤 로드(71)를 통해 피스톤 헤드 조립체(50)로 전달되는 진동량에 따라 피에조 소자(61)의 전극 층(63)으로 인가되는 전압의 방향을 변환할 수 있다.

이 경우, 상기 제어기(90)는 피스톤 로드(71)에 작용하는 진동량이 소정의 기준치와 비교하여 그 기준치 보다 큰 것으로 판단되면, 피에조 소자(61)의 전극 층(63)에 정 방향의 전압을 인가하여 피에조 층(65)을 팽창시킴으로써 오리피스 유로(15)의 길이를 증가시킬 수 있다.

그리고, 상기 제어기(90)는 피스톤 로드(71)에 작용하는 진동량이 기준치와 비교하여 그 기준치 보다 작은 것으로 판단되면, 피에조 소자(61)의 전극 층(63)에 역 방향의 전압을 인가하여 피에조 층(65)을 수축시킴으로써 오리피스 유로(15)의 길이를 줄일 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 유로 가변형 댐퍼(100)의 작동을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 실시예에서 피스톤 로드(71)를 통해 진동 또는 충격력이 입력되면, 실린더(10) 내부의 피스톤 헤드 조립체(50)는 상하 방향으로 이동되고, 이에 따라 실린더(10) 내부의 유체는 피스톤 헤드 조립체(50)의 오리피스 유로(15)를 통해 상부 챔버(11) 또는 하부 챔버(12) 방향으로 유동된다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 실린더(10) 내부에서의 피스톤 헤드 조립체(50)의 이동에 따른 유체의 유동에 의해 상부 챔버(11)와 하부 챔버(12) 사이에 압력 차가 발생하게 되고, 그 압력 차에 의해 진동 또는 충격을 감쇠시키는 감쇠력을 발생시킬 수 있다.

이러는 과정에, 본 발명의 실시예에서 제어기(90)는 피스톤 로드(71)에 작용하는 진동량을 소정의 기준치와 비교하여 그 진동량이 기준치 보다 큰 것으로 판단되면, 피스톤 헤드 조립체(50)의 피에조 소자(61)의 전극 층(63)에 정 방향의 전압을 인가한다.

그러면, 본 발명의 실시예에서는 도 2에서와 같이, 피에조 소자(61)의 피에조 층(65)이 팽창함으로써 헤드 플레이트들(51) 사이의 이격 거리를 증대시키며 오리피스 유로(15)의 길이를 증가시킬 수 있다.

이에 본 발명의 실시예에서는 오리피스 유로(15)를 따라 유동하는 실린더(10) 내부 유체의 저항을 증대시킴으로써 상대적으로 큰 감쇠력을 발생시키며 진동 또는 충격력을 감쇠시킬 수 있다.

반대로, 본 발명의 실시예에서 제어기(90)는 피스톤 로드(71)에 작용하는 진동량을 소정의 기준치와 비교하여 그 진동량이 기준치 보다 작은 것으로 판단되면, 피스톤 헤드 조립체(50)의 피에조 소자(61)의 전극 층(63)에 역 방향의 전압을 인가한다.

그러면, 본 발명의 실시예에서는 도 3에서와 같이, 피에조 소자(61)의 피에조 층(65)이 수축함으로써 헤드 플레이트들(51) 사이의 이격 거리를 줄이며 오리피스 유로(15)의 길이를 감소시킬 수 있다.

이에 본 발명의 실시예에서는 오리피스 유로(15)를 따라 유동하는 실린더(10) 내부 유체의 저항을 감소시킴으로써 상대적으로 작은 감쇠력을 발생시키며 진동 또는 충격력을 감쇠시킬 수 있다.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 상기 유로 가변형 댐퍼(100)에 의하면, 입력되는 진동량에 따라 정,역 방향의 전압을 인가받아 오리피스 유로(15)의 길이를 가변시킬 수 있는 피에조 소자(61)를 피스톤 헤드 조립체(50)에 구성함에 따라, 다양하게 요구되는 감쇠력의 변화에 빠르게 반응할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.

10... 실린더
11... 상부 챔버
12... 하부 챔버
15... 오리피스 유로
18... 다이아프램
19... 가스 챔버
50... 피스톤 헤드 조립체
51... 헤드 플레이트
61... 피에조 소자
63... 전극 층
65... 피에조 층
71... 피스톤 로드
90... 제어기

Claims (7)

1. 유체가 충진된 실린더; 및
   상기 실린더의 내부에 이동 가능하게 배치되며, 상기 실린더의 내부를 상부 챔버와 하부 챔버로 각각 구획하고, 상기 상부 챔버와 하부 챔버를 상호 연결하는 복수 개의 오리피스 유로를 형성하는 피스톤 헤드 조립체;
   를 포함하며,
   상기 피스톤 헤드 조립체는 적어도 두 매의 헤드 플레이트들과, 상기 헤드 플레이트들 사이에서 이들 헤드 플레이트에 일체로 고정되는 피에조 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유로 가변형 댐퍼.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 피에조 소자는 제어기에 의해 인가되는 전압의 방향에 따라 수축 및 팽창되며 상기 오리피스 유로의 길이를 가변시키는 것을 특징으로 하는 유로 가변형 댐퍼.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 헤드 플레이트들은,
   상기 피에조 소자를 사이에 두고 이격되며, 상기 피에조 소자의 수축 및 팽창에 의해 이격 거리가 가변되는 것을 특징으로 하는 유로 가변형 댐퍼.
4. 제2 항에 있어서,
   상기 제어기는,
   상기 피스톤 헤드 조립체로 전달되는 진동량에 따라 상기 피에조 소자로 인가되는 전압의 방향을 변환하는 것을 특징으로 하는 유로 가변형 댐퍼.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 헤드 플레이트와 피에조 소자는 본딩 혹은 체결 식으로 접합되는 것을 특징으로 하는 유로 가변형 댐퍼.
6. 제2 항에 있어서,
   상기 피에조 소자는,
   상기 헤드 플레이트에 각각 고정되는 상하 전극 층과,
   상기 상하 전극층 사이에 형성되는 피에조 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유로 가변형 댐퍼.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 피스톤 헤드 조립체는 상기 실린더의 한 쪽으로 관통하는 피스톤 로드에 연결되되,
   상기 피스톤 로드는 최 상측의 헤드 플레이트와 연결되는 것을 특징으로 하는 유로 가변형 댐퍼.

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