KR20210089457A

KR20210089457A - 쇽업소버

Info

Publication number: KR20210089457A
Application number: KR1020200002646A
Authority: KR
Inventors: 김학주
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2020-01-08
Filing date: 2020-01-08
Publication date: 2021-07-16

Abstract

쇽업소버가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 실린더 내부를 왕복이동하며, 외주면에 길이 방향으로 연결유로가 함몰 형성되는 피스톤 로드; 피스톤 로드에 장착되고 압축유로 및 인장유로가 상하로 관통되며, 실린더를 압축챔버와 인장챔버로 구획하는 피스톤 밸브; 및 피스톤 로드에 장착되고, 인장 행정 시 주파수에 따라 변화하는 감쇠력을 발생시키는 밸브 조립체;를 포함하고, 밸브 조립체는 피스톤 로드에 결합되고, 연결유로와 연통하는 메인 챔버가 형성되는 메인 리테이너; 피스톤 로드에 결합되고, 연결유로와 연통하는 내부 공간을 구비하는 하우징; 피스톤 로드에 결합되고, 내부 공간을 제1 파일럿 챔버와 제2 파일럿 챔버로 구획하는 파일럿 디스크; 및 피스톤 로드에 결합되되, 파일럿 디스크와 메인 리테이너 사이에 마련되어 메인 챔버와 제1 파일럿 챔버를 구획하는 파일럿 밸브;를 포함하는 쇽업소버가 제공될 수 있다.

Description

쇽업소버{SHOCK ABSORBER}

본 발명은 쇽업소버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피스톤 밸브의 압축 및 인장 행정시 고주파와 저주파에 대해 감쇠력을 각각 다르게 구현하여 승차감과 조정안정성을 동시에 만족시킬 수 있는 쇽업소버에 관한 것이다.

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

쇽업소버는 노면 상태에 따른 차량의 진동에 따라 작동하게 되며, 이때 쇽업소버의 작동속도에 따라, 즉 작동속도가 빠르거나 느림에 따라 쇽업소버에서 발생하는 감쇠력이 달라진다.

쇽업소버에서 발생하는 감쇠력 특성을 어떻게 조절하는가에 따라 차량의 승차감과 주행안정성을 제어할 수 있으므로, 차량의 설계시 쇽업소버의 감쇠력 특성을 조절하는 것은 매우 중요하다.

이러한 쇽업소버는 통상적으로, 작동유체(오일)가 충진된 실린더와, 차체 측에 연결되어 왕복하는 피스톤 로드와, 피스톤 로드의 하단에 결합되어 실린더 내에서 슬라이딩하고 작동 유체의 흐름을 제어하는 피스톤 밸브를 구비한다.

상기 피스톤 밸브는 단일 유로를 사용하여 고속, 중속 및 저속에서 일정한 감쇠특성을 가지도록 설계되어 있으므로, 저속 감쇠력을 낮춰 승차감 개선을 도모하고자 할 경우 중고속 감쇠력에까지 영향을 미칠 수 있다. 또한, 종래의 속업소버는 주파수나 스트로크에 관계없이 피스톤의 속도 변화에 따라 감쇠력이 변화하는 구조를 가진다. 이와 같이 피스톤의 속도 변화에 따라서만 변경되는 감쇠력은 여러 가지 노면 상태에서 동일한 감쇠력을 발생시키기 때문에 승차감과 조정안정성을 동시에 만족시키기 어려운 문제점이 있다.

그에 따라, 여러 가지 노면 조건, 즉 가진 주파수 및 스트로크에 따라 감쇠력이 가변될 수 있어, 차량의 승차감과 조정안정성을 동시에 만족할 수 있는 쇽업소버의 밸브 구조에 대한 연구 개발이 지속적으로 이루어질 필요가 있다.

일본 공개실용신안공보 실개평5-36149 특허출원 제10-2011-0087171호

본 실시 예는 피스톤 밸브와 함께 밸브 조립체를 설치하여 주파수 및 속도 변화에 따라 변화하는 감쇠력을 발생시킴으로써 차량의 승차감과 조정안정성을 만족시킬 수 있는 쇽업소버를 제공하고자 한다.

본 실시 예는 저주파 영역에서 인장 행정 시 저속 구간에서의 감쇠력 저하 방지로 조정안정성의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 쇽업소버를 제공하고자 한다.

본 실시 예는 부품 수를 줄이고 단순화하여 원가 절감 및 양산성을 향상시키는 쇽업소버를 제공하고자 한다.

본 실시 예는 제품의 기본장을 축소하여 공간 활용성을 향상시키고 스트로크를 연장 확보할 수 있는 쇽업소버를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 실린더 내부를 왕복이동하며, 외주면에 길이 방향으로 연결유로가 함몰 형성되는 피스톤 로드; 상기 피스톤 로드에 장착되고 압축유로 및 인장유로가 상하로 관통되며, 상기 실린더를 압축챔버와 인장챔버로 구획하는 피스톤 밸브; 및 상기 피스톤 로드에 장착되고, 인장 행정 시 주파수에 따라 변화하는 감쇠력을 발생시키는 밸브 조립체;를 포함하고, 상기 밸브 조립체는 상기 피스톤 로드에 결합되고, 상기 연결유로와 연통하는 메인 챔버가 형성되는 메인 리테이너; 상기 피스톤 로드에 결합되고, 상기 연결유로와 연통하는 내부 공간을 구비하는 하우징; 상기 피스톤 로드에 결합되고, 상기 내부 공간을 제1 파일럿 챔버와 제2 파일럿 챔버로 구획하는 파일럿 디스크; 및 상기 피스톤 로드에 결합되되, 상기 파일럿 디스크와 상기 메인 리테이너 사이에 마련되어 상기 메인 챔버와 상기 제1 파일럿 챔버를 구획하는 파일럿 밸브;를 포함하는 쇽업소버가 제공될 수 있다.

상기 밸브 조립체는 상기 내부 공간에 마련되고, 상기 파일럿 디스크에 밀착되어 상기 제1 파일럿 챔버와 상기 제2 파일럿 챔버 간의 밀봉을 유지하는 완충부재;를 더 포함하는 쇽업소버가 제공될 수 있다.

상기 하우징은 상기 제2 파일럿 챔버를 상하로 구획하는 격벽과, 상기 격벽에 관통 형성되는 복수 개의 내부유로를 구비하고, 상기 완충부재는 상기 격벽에 안착되어 상기 파일럿 디스크를 지지하는 쇽업소버가 제공될 수 있다.

상기 밸브 조립체는 상기 피스톤 로드에 결합되고, 상기 파일럿 디스크와 상기 파일럿 밸브 사이에 마련되는 스페이서;를 더 포함하는 쇽업소버가 제공될 수 있다.

상기 스페이서는 상기 연결유로와 상기 제1 파일럿 챔버를 연통시키는 적어도 하나의 슬롯을 구비하는 쇽업소버가 제공될 수 있다.

상기 밸브 조립체는 상기 스페이서와 상기 파일럿 밸브 사이에 개재되고, 상기 연결유로와 상기 제1 파일럿 챔버를 연통시키는 적어도 하나의 개구를 구비하는 인렛 디스크;를 더 포함하는 쇽업소버가 제공될 수 있다.

상기 메인 리테이너는 내측 가장자리를 따라 일정 간격으로 돌출 형성되는 제1 시트부와, 외측 가장자리를 따라 돌출 형성되는 제2 시트부를 포함하고, 상기 메인 챔버는 상기 제1 시트부와 제2 시트부 사이에 형성되는 쇽업소버가 제공될 수 있다.

상기 메인 리테이너는 상기 제1 시트부 사이에 상기 연결유로와 상기 메인 챔버를 연통시키는 메인유로가 마련되는 쇽업소버가 제공될 수 있다.

상기 파일럿 밸브는 상기 메인 챔버 및 상기 제1 파일럿 챔버의 압력 차에 의해 탄성 변형 가능하게 마련되는 쇽업소버가 제공될 수 있다.

상기 파일럿 밸브는 원판 형태로 마련되는 몸체부와, 상기 몸체부의 외측 가장자리를 따라 돌출 형성되어 상기 하우징의 내주면에 밀착되는 날개부를 포함하는 쇽업소버가 제공될 수 있다.

상기 밸브 조립체는 상기 피스톤 로드에 결합되고, 상기 하우징의 일측에 밀착되어 상기 제2 파일럿 챔버를 개방 및 폐쇄하는 보조 디스크;를 더 포함하는 쇽업소버가 제공될 수 있다.

상기 보조 디스크는 상기 하우징에 밀착되고 외측 가장자리에 적어도 하나 이상의 슬릿이 마련되는 디스크-S와, 상기 디스크-S에 밀착되어 상기 디스크-S를 탄성 지지하는 지지 디스크를 포함하는 쇽업소버가 제공될 수 있다.

상기 밸브 조립체는 상기 피스톤 로드에 결합되고, 상기 몸체부와 상기 메인 리테이너 사이에 개재되는 적어도 하나 이상의 디스크를 더 포함하는 쇽업소버가 제공될 수 있다.

상기 적어도 하나 이상의 디스크는 각각 내측 가장자리에 적어도 하나 이상의 내부슬롯이 마련되는 쇽업소버가 제공될 수 있다.

상기 파일럿 밸브는 저주파 행정 시 상기 메인 리테이너와 밀착되는 방향으로 탄성 변형되고, 고주파 행정 시 상기 메인 리테이너와 이격되는 방향으로 탄성 변형되는 쇽업소버가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 쇽업소버는 피스톤 밸브와 함께 밸브 조립체를 설치하여 주파수 및 속도 변화에 따라 변화하는 감쇠력을 발생시킴으로써 차량의 승차감과 조정안정성을 만족시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 쇽업소버는 저주파 영역에서 인장 행정 시 저속 구간에서의 감쇠력 저하 방지로 조정안정성의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 쇽업소버는 고주파 영역에서 인장 행정 시 중고속 구간에서의 감쇠력 성능 발생으로 승차감을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 쇽업소버는 부품 수를 줄이고 단순화하여 원가 절감 및 양산성을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의한 쇽업소버는 제품의 기본장을 축소하여 공간 활용성을 향상시키고 스트로크를 연장 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 쇽업소버를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 쇽업소버에 구비된 밸브 조립체를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 쇽업소버의 메인 리테이너를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 쇽업소버의 스페이서를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 쇽업소버의 저주파 인장 행정 시 밸브 조립체의 작동 상태를 나타내는 동작도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 쇽업소버의 저주파 인장 행정 시 밸브 조립체의 작동 상태를 나타내는 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 쇽업소버의 고주파 인장 행정 시 밸브 조립체의 작동 상태를 나타내는 동작도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 쇽업소버의 고주파 인장 행정 시 밸브 조립체의 작동 상태를 나타내는 확대도이다.
도 9는 본 발명에 따른 쇽업소버를 이용한 감쇠력 변화를 설명하기 위한 그래프이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 쇽업소버를 나타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 쇽업소버에 구비된 밸브 조립체를 나타내는 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 쇽업소버의 메인 리테이너를 나타내는 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 쇽업소버의 스페이서를 나타내는 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시 예에 따른 쇽업소버(1000)는 실린더(100) 내부를 왕복 이동하는 피스톤 로드(1100)와, 피스톤 로드(1100)에 장착되는 피스톤 밸브(1200) 및 밸브 조립체(1300)를 포함한다.

실린더(100)는 내부에 공간을 형성하는 원통 형상을 가질 수 있으며, 실린더(100)의 내부에는 작동유체(오일)가 충전된다. 여기서, 실린더(100)의 내부는 후술되는 피스톤 밸브(1200)에 의해 압축챔버(110)와 인장챔버(120)로 구획될 수 있다.

피스톤 로드(1100)는 일단이 실린더(100)의 내부에 위치되고, 타단이 실린더(100)의 외부로 연장되어 차량의 차체 측 또는 차륜 측에 연결된다.

피스톤 로드(1100)의 일단부에는 피스톤 밸브(1200) 및 밸브 조립체(1300)가 용이하게 장착되도록 단차(1112)가 형성되어 반경이 더 작게 마련되는 장착부(1111)가 구비된다. 이 때, 단차(1112)의 표면에는 인장챔버(120)와 연통되는 연결유로(1111)의 일부가 요홈(1111b) 형태로 마련될 수 있으며, 요홈(1111b)은 라운드지게 함몰 형성될 수 있다.

피스톤 로드(1100)의 장착부(1111)에는 상부 와셔(210), 피스톤 밸브(1200), 밸브 조립체(1300), 하부 와셔(220)가 관통 결합되어 순차적으로 조립되고, 너트(230)에 의해 고정된다. 다만 장착 순서는 이와 반대로 될 수 있으며, 동일하게 이해되어야 한다.

피스톤 로드(1100)의 외주면에는 길이방향으로 적어도 하나 이상의 연결유로(1111)가 함몰 형성된다. 이 때, 연결유로(1111)는 복수 개로 마련되어 피스톤 로드(1100)의 외주면에 방사상으로 마련될 수 있고, 도 2에 도시된 것처럼 한 쌍으로 마련될 수도 있다.

연결유로(1111)는 단차(1112)에서 장착부(1111)의 외주면을 따라 보조 디스크(1370)가 장착되는 부분까지 함몰 형성된다. 즉, 연결유로(1111)는 단차(1112)의 표면에 형성되는 요홈(1111b)과, 장착부(1111)의 외주면에 형성되는 요홈(1111a)으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 연결유로(1111)는 인장 행정 시 인장챔버(120)의 작동유체를 메인 챔버(1315) 및/또는 제1 파일럿 챔버(1322a) 및/또는 제2 파일럿 챔버(1322b)로 유입시킬 수 있다. 연결유로(1111)를 통해 작동유체가 유입되는 구조에 대해서는 아래에서 다시 설명하기로 한다.

연결유로(1111)의 길이는 피스톤 밸브(1200)와 밸브 조립체(1300) 등 제품의 사양에 따라 변경 가능하며, 인장챔버(120)와 밸브 조립체(1300)의 내부를 연통시킨다면 이와 동일하게 이해되어야 할 것이다.

피스톤 밸브(1200)는 피스톤 로드(1100)가 관통 결합된 상태로 피스톤 로드(1100)와 함께 작동유체가 충전된 실린더(100) 내부를 왕복 이동하도록 마련된다. 피스톤 밸브(1200)에는 압축과 인장 행정 시 작동유체가 이동되도록 복수의 압축유로(1210) 및 인장유로(1220)가 상하로 관통되어 형성된다.

피스톤 밸브(1200)는 실린더(100) 내부에서 압축 및 인장 행정 방향으로 왕복 이동되면서 작동유체의 저항력에 의한 감쇠력을 발생시킨다.

예를 들면, 피스톤 밸브(1200)가 압축 행정을 하는 경우, 상부의 인장챔버(120)에 비해 하부의 압축챔버(110)의 압력이 상승한다. 이 과정에서 압축챔버(110)의 압력 상승에 의해 압축챔버(110) 내에 충전된 작동유체가 피스톤 밸브(1200)의 압축유로(1210)를 통해 밸브 수단을 밀어 열면서 인장챔버(120)로 이동한다.

반대로, 피스톤 밸브(1200)가 인장 행정을 하는 경우, 하부의 압축챔버(110)에 비해 상부의 인장챔버(120)의 압력이 더 높게 상승하며, 이 과정에서 인장챔버(120)의 작동유체가 인장유로(1220)를 통해 밸브 수단을 밀어 열면서 압축챔버(110)로 이동한다.

밸브 조립체(1300)는 피스톤 밸브(1200)의 하부에 배치되도록 피스톤 로드(1100)에 장착된다. 밸브 조립체(1300)는 인장 행정 시 주파수에 따라 변화하는 감쇠력을 발생시키는 역할을 수행할 수 있다.

밸브 조립체(1300)는 연결유로(1111)와 연통하는 메인 챔버(1315)가 형성되는 메인 리테이너(1310)와, 연결유로(1111)와 연통하는 내부 공간(1332)을 구비하는 하우징(1330)과, 내부 공간(1332)을 제1 파일럿 챔버(1322a)와 제2 파일럿 챔버(1322b)로 구획하는 파일럿 디스크(1350)와, 파일럿 디스크(1350)와 메인 리테이너(1310) 사이에 마련되어 메인 챔버(1315)와 제1 파일럿 챔버(1322a)를 구획하는 파일럿 밸브(1320)를 포함한다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 메인 리테이너(1310)는 피스톤 로드(1100)에 결합되며, 피스톤 밸브(1200)의 하측에 배치된다. 또한, 메인 리테이너(1310)는 하부가 개방되어 개방된 부분에 메인 챔버(1315)가 형성된다.

보다 구체적으로, 메인 리테이너(1310)는 피스톤 로드(1100)가 중심을 관통하며, 내측 가장자리를 따라 일정 간격으로 돌출 형성된 제1 시트부(1311)와, 메인 리테이너(1310)의 외측 가장자리로부터 단차지게 돌출 형성된 링 형상의 제2 시트부(1312)를 포함한다. 이 때, 메인 챔버(1315)는 제1 시트부(1311)와 제2 시트부(1312) 사이에 형성된다.

제1 시트부(1311)와 제2 시트부(1312)의 저면은 하부에 위치하는 디스크 또는 파일럿 밸브(1320)와 접촉된다. 또한, 제1 시트부(1311)가 피스톤 로드(1100)에 의해 중공된 메인 리테이너(1310)의 내측 가장자리를 따라 일정한 간격으로 돌출 형성됨에 따라, 서로 이격된 제1 시트부(1311) 사이에는 연결유로(1111)와 연통하는 메인유로(1313)가 마련된다.

메인유로(1313)는 방사상으로 복수 개로 마련될 수 있으며, 메인유로(1313)가 형성되는 단면적 및 개수에 따라, 연결유로(1111)에서 메인 챔버(1315)로 유동하는 작동유체의 흐름을 조절할 수 있으며, 이는 궁극적으로 감쇠력 조절을 가능하게 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 하우징(1330)은 피스톤 로드(1100)에 결합되며, 하우징(1330)의 내부에는 연결유로(1111)와 연통하는 내부 공간(1332)이 마련된다. 이 때, 하우징(1330)의 내부 공간(1332)은 파일럿 디스크(1350)에 의해 제1 파일럿 챔버(1322a)와 제2 파일럿 챔버(1322b)로 구획된다.

하우징(1330)은 피스톤 로드(1100)가 중심을 관통하는 원통 형태로 마련되되, 중공형의 내부 공간(1332)이 구비되며, 내부 공간(1332)은 격벽(1331)에 의해 상하로 구획될 수 있다. 이 때, 내부 공간(1332)은 격벽(1331)을 기준으로 파일럿 밸브(1320) 측 공간 즉, 상측 공간이 더 넓게 마련될 수 있다.

하우징(1330)은 후술할 파일럿 디스크(1350) 및 스페이서(1360)를 수용하기 위해 내경 부분의 높이가 외경 부분의 높이보다 낮게 형성될 수 있다.

격벽(1331)에는 상하로 관통하는 적어도 하나 이상의 내부유로(1333)가 마련된다. 또한, 격벽(1331)은 제2 파일럿 챔버(1322b)에 마련되어 제2 파일럿 챔버(1322b)를 상하로 구획한다.

파일럿 디스크(1350)는 중심에 피스톤 로드(1100)가 관통 결합되는 원판 형태로 마련되어, 상기 내부 공간(1332)을 제1 파일럿 챔버(1322a)와 제2 파일럿 챔버(1322b)로 구획하고, 내부 공간(1332)에 수용된다.

파일럿 디스크(1350)는 탄성 변형 가능한 재질로 마련되고, 예를 들어 스틸(Steel)로 마련될 수 있다. 또한, 파일럿 디스크(1350)는 내측 가장자리가 스페이서(1360)와 하우징(1330)의 내경 부분 사이에 개재되고, 외측 가장자리가 파일럿 밸브(1320)와 완충부재(1340) 사이에 개재될 수 있다. 따라서, 파일럿 밸브(1320)가 탄성 변형될 경우, 파일럿 디스크(1350)의 내측 가장자리는 고정되고 외측 가장자리가 가압되어 탄성 변형될 수 있다.

완충부재(1340)는 파일럿 디스크(1350)의 저면에 밀착되어 제1 파일럿 챔버(1322a)와 제2 파일럿 챔버(1322b) 간의 밀봉을 유지시킨다. 이와 동시에, 완충부재(1340)는 격벽(1331)에 안착되어 파일럿 디스크(1350)를 탄성 지지할 수 있다.

완충부재(1340)는 탄성 변형 가능한 재질로 마련되고, 예를 들어 고무 또는 합성수지로 마련될 수 있다. 또한, 완충부재(1340)는 링 형태로 마련될 수 있고, 단면 두께가 어 완충부재(1340)의 외경은 하우징(1330)의 내부 공간(1332)의 내경과 대응되게 마련될 수 있다.

바람직하게는 완충부재(1340)의 두께는 격벽(1331)과 파일럿 디스크(1350) 사이의 간격과 동일하게 형성된다.

파일럿 밸브(1320)는 메인 리테이너(1310)와 하우징(1330) 사이에 개재되고, 상부와 하부가 각각 메인 리테이너(1310)와 하우징(1330)에 밀착됨으로써 메인 챔버(1315)와 제1 파일럿 챔버(1322a)를 구획시킨다.

파일럿 밸브(1320)는 피스톤 로드(1100)에 관통 결합되고 원판 형태로 마련되는 몸체부(1321)와, 몸체부(1321)의 가장자리를 따라 돌출 형성되어 하우징(1330)의 내주면에 밀착되는 날개부(1322)를 포함한다. 상기 몸체부(1321)와 날개부(1322)는 일체형으로 마련될 수 있으며, 탄성 변형 가능하도록 고무 또는 합성수지로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 날개부(1322) 및/또는 몸체부(1321)는 메인 챔버(1315)와 제1 파일럿 챔버(1322a)로 유입되는 작동유체의 유입량에 따른 압력 차이에 의해 탄성 변형 될 수 있으며, 예컨대 하측으로 탄성 변형되어 파일럿 디스크(1350)를 가압할 수 있다.

밸브 조립체(1300)는 파일럿 디스크(1350)와 파일럿 밸브(1320) 사이에 마련되는 스페이서(1360)와 인렛 디스크(1390)를 더 포함할 수 있다.

도 4를 참조하면, 스페이서(1360)는 중심에 피스톤 로드(1100)가 관통 결합되는 링 형태로 마련되어 파일럿 디스크(1350)와 파일럿 밸브(1320)의 간격을 유지시킨다. 이와 동시에, 스페이서(1360)는 연결유로(1111)와 제1 파일럿 챔버(1322a)를 연통시키는 적어도 하나의 슬롯(1361)을 구비한다. 이 때, 슬롯(1361)은 방사상으로 복수 개로 마련될 수 있으며, 스페이서(1360)의 저면에 함몰 형성될 수 있다. 또한, 슬롯(1361)이 형성되는 단면적 및 개수에 따라, 연결유로(1111)에서 제1 파일럿 챔버(1322a)로 유동하는 작동유체의 흐름을 조절할 수 있으며, 이는 궁극적으로 감쇠력 조절을 가능하게 한다.

인렛 디스크(1390)는 피스톤 로드(1100)에 결합되고 스페이서(1360)와 파일럿 밸브(1320) 사이에 개재되며, 연결유로(1111)와 제1 파일럿 챔버(1322a)를 연통시키는 적어도 하나의 개구(1391)를 구비한다. 이 때, 개구(1391)는 방사상으로 복수 개로 마련될 수 있으며, 개구(1391)가 형성되는 단면적 및 개수에 따라, 연결유로(1111)에서 제1 파일럿 챔버(1322a)로 유동하는 작동유체의 흐름을 조절할 수 있으며, 이는 궁극적으로 감쇠력 조절을 가능하게 한다.

다시 말해, 스페이서(1360)의 슬롯(1361)과 인렛 디스크(1390)의 개구(1391)의 형태에 따라, 연결유로(1111)에서 제1 파일럿 챔버(1322a)로 유동하는 작동유체의 흐름을 조절할 수 있다.

밸브 조립체(1300)는 피스톤 로드(1100)에 결합되고 파일럿 밸브(1320)와 메인 리테이너(1310) 사이에 개재되며 탄성 변형 가능하게 마련되는 적어도 하나 이상의 디스크(1380)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 디스크(1380)는 파일럿 밸브(1320)의 탄성 변형 계수를 조절하기 위해 설치되는 것으로서, 설계 요구에 따라 디스크(1380)의 개수를 증감시켜 파일럿 밸브(1320)의 탄성 변형 정도를 조절할 수 있다. 또한, 각각의 디스크(1380)의 내측 가장자리에는 적어도 하나 이상의 내부슬롯(1381)이 마련될 수 있다.

밸브 조립체(1300)는 피스톤 로드(1100)에 결합되고 하우징(1330)의 하측에 밀착되어 제2 파일럿 챔버(1322b)를 개폐하는 보조 디스크(1370)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 보조 디스크(1370)는 하우징(1330)에 밀착되고 외측 가장자리에 적어도 하나 이상의 슬릿(1371a)이 마련되는 디스크-S(1371)와, 디스크-S(1371)의 하단에 밀착되는 지지디스크(1372)를 포함한다. 이 때, 슬릿(1371a)은 디스크-S(1371)의 외측 가장자리를 따라 T자 형태로 형성될 수 있다.

지지디스크(1372)는 디스크-S(1380)와 동일한 크기로 마련될 수 있고, 슬릿(1371a)을 통과하는 작동 유체의 유동을 방해함과 동시에, 제2 파일럿 챔버(1322b)의 압력이 과도하게 상승할 경우 하측으로 탄성 변형되어 압력을 해소시킬 수 있다.

이와 같은 쇽업소버(1000)는 피스톤 밸브(1200) 및 밸브 조립체(1300)가 피스톤 로드(1100)와 함께 이동하며 감쇠력 발생 성능을 구현할 수 있도록 소정 구성부품에 의하여 견실하게 조립된다. 도시된 바에 따르면, 피스톤 밸브(1200)의 상부에는 상부 와셔(210)가 피스톤 로드(1100)에 장착되고, 피스톤 밸브(1200)의 하부에는 밸브 조립체(1300)가 장착되며, 밸브 조립체(1300)의 하부에는 링부재를 사이에 두고 하부 와셔(220)가 피스톤 로드(1100)에 장착된다. 또한, 하부 와셔(220)의 하부에 너트(230)가 장착되어 피스톤 로드(1100)에 체결된다. 이에, 피스톤 로드(1100)에 장착된 피스톤 밸브(1200) 및 밸브 조립체(1300)는 피스톤 로드(1100)의 축 방향으로 긴밀히 결합된 상태를 유지하며 피스톤 로드(1100)와 함께 움직이도록 마련될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 의한 쇽업소버의 작동에 따라 감쇠력이 발생하는 동작 상태에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 전술한 바와 같이 피스톤 밸브(1200)는 압축 및 인장 행정 시 압축챔버(110)와 인장챔버(120)의 작동유체가 피스톤 밸브(1200)에 형성된 압축유로(1210)와 인장유로(1220)를 통해 이동하도록 하여 감쇠력을 발생시키게 된다. 이 때, 밸브 조립체(1300)는 압축 행정 시 감쇠력에 미치는 영향이 미미하므로, 인장 행정 시의 밸브 조립체(1300)의 작동에 대해 도 5 내지 도 8을 참조하여 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 의한 쇽업소버의 저주파 인장 행정 시 밸브 조립체의 작동을 나타내는 동작도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 의한 쇽업소버의 저주파 인장 행정 시 밸브 조립체의 작동을 나타내는 확대도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 저주파(진폭이 큰 경우) 인장 행정 시에는 작동유체가 피스톤 로드(1100)의 연결유로(1111)를 통하여 파일럿 챔버 및 메인 챔버(1315)로 유입된다. 즉, 작동유체가 인렛 디스크(1390)의 개구(1391) 및 스페이서(1360)의 슬롯(1361)을 통해 제1 파일럿 챔버(1322a)로 유입됨과 동시에 메인 리테이너(1310)의 메인유로(1313)를 통해 메인 챔버(1315)로 유입된다. 이 때, 피스톤 로드(1100)가 저주파로 작동함에 따라 작동유체가 개구(1391) 및 슬롯(1361)을 통해 제1 파일럿 챔버(1322a)로 원활히 유입될 수 있다. 이에 따라, 제1 파일럿 챔버(1322a)와 메인 챔버(1315)로 유입된 작동유체의 압력이 평형을 이루어 파일럿 밸브(1320) 또는 디스크(1380)는 메인 리테이너(1310)의 하부에 거의 접촉된 상태를 유지하게 된다. 즉, 저주파 인장 행정 시에는 메인 챔버(1315)가 밀폐되거나 거의 개방되지 않으므로, 연결유로(1111)와 압축챔버(110)가 원활하게 연통되지 않는다.

한편, 작동유체가 제1 파일럿 챔버(1322a) 및 메인 챔버(1315)로 유입되는 유입량이 증가함에 따라 연결유로(1111)의 압력이 소정 압력 이상으로 증가하면 하우징(1330)의 하부에 마련된 보조 디스크(1370)가 탄성 변형됨에 따라 작동유체가 배출될 수 있다. 더욱 상세하게는, 디스크-S(1371) 및 지지디스크(1372)가 탄성 변형됨에 따라서, 제2 파일럿 챔버(1322b) 및 슬릿을 통해 압력이 해소될 수 있다. 따라서, 제1 파일럿 챔버(1322a), 메인 챔버(1315), 제2 파일럿 챔버(1322b) 등 밸브 조립체(1300) 내부의 지속적인 압력상승을 방지할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 의한 쇽업소버의 고주파 인장 행정 시 밸브 조립체의 작동을 나타내는 동작도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 의한 쇽업소버의 고주파 인장 행정 시 밸브 조립체의 작동을 나타내는 확대도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 고주파(진폭이 작은 경우) 인장 행정 시에는 작동유체가 피스톤 로드(1100)의 연결유로(1111)를 통하여 파일럿 챔버 및 메인 챔버(1315)로 유입된다. 이 때 작동유체가 인렛 디스크(1390)의 개구(1391) 및 스페이서(1360)의 슬롯(1361)의 좁은 단면적으로 인하여 유입 저항이 발생하고 제1 파일럿 챔버(1322a)로 유입되는 유입량이 작아져 압력 상승이 제한된다. 이에 따라, 메인 챔버(1315)로 유입되는 작동유체의 유입량에 의한 압력 차이(메인 챔버(1315)의 압력이 제1 파일럿 챔버(1322a)의 압력보다 커짐)로 인해 파일럿 밸브(1320)가 탄성 변형되며 메인 리테이너(1310) 또는 디스크(1380)의 상부로부터 이격되어 메인 챔버(1315)를 개방시킨다.

즉, 고주파 인장 행정 시 메인 챔버(1315)로 유입되는 작동유체는 파일럿 밸브(1320)가 제1 파일럿 챔버(1322a) 측으로 열리면서 압축챔버(110)로 유동하게 되고, 궁극적으로 저주파 인장 행정 시에 비해 감쇠력을 저하시킬 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 쇽업소버의 속도 변화에 따른 감쇠력 변화를 저주파와 고주파의 경우로 나눠서 설명한다.

도 9는 본 발명에 의한 쇽업소버의 속도 변화에 따른 감쇠력 변화를 나타내는 그래프이다.

도 9를 참조하면, 본 실시 예에 의한 쇽업소버(1000)는 인장 행정 시 주파수에 따라 연결통로를 통과한 작동유체가 제1 파일럿 챔버(1322a) 및 메인 챔버(1315)로 유입되는 유입량과 압력이 변화함으로써, 저속구간에서는 저주파 및 고주파 시에 유사한 감쇠력을 구현하고, 중고속구간에서는 고주파 시에 감쇠력을 저하시켜 차량의 승차감과 조정안정성을 동시에 만족할 수 있게 된다.

구체적으로, 저속 구간에서는 주파수에 상관 없이 감쇠력 저하를 방지하여 차량의 조정안정성 저하를 방지하고, 중고속 구간에서는 노면의 이물질 등에 의해 발생하는 고주파 진동에 대해서만 감쇠력을 저하시켜 차량의 승차감을 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100: 실린더 110: 압축챔버
120: 인장챔버 210: 상부 와셔
220: 하부 와셔 230: 너트
1000: 쇽업소버 1100: 피스톤 로드
1110: 장착부 1111: 연결유로
1112: 단차 1200: 피스톤 밸브
1210: 압축유로 1220: 인장유로
1300: 밸브 조립체 1310: 메인 리테이너
1311: 제1 시트부 1312: 제2 시트부
1313: 메인유로 1315: 메인 챔버
1320: 파일럿 밸브 1321: 몸체부
1322: 날개부 1330: 하우징
1331: 격벽 1332: 내부 공간
1332a: 제1 파일럿 챔버 1332b: 제2 파일럿 챔버
1340: 완충부재 1350: 파일럿 디스크
1360: 스페이서 1361: 슬롯
1370: 보조 디스크 1380: 디스크
1390: 인렛 디스크 1391: 개구

Claims

실린더 내부를 왕복이동하며, 외주면에 길이 방향으로 연결유로가 함몰 형성되는 피스톤 로드;
상기 피스톤 로드에 장착되고 압축유로 및 인장유로가 상하로 관통되며, 상기 실린더를 압축챔버와 인장챔버로 구획하는 피스톤 밸브; 및
상기 피스톤 로드에 장착되고, 인장 행정 시 주파수에 따라 변화하는 감쇠력을 발생시키는 밸브 조립체;를 포함하고,
상기 밸브 조립체는
상기 피스톤 로드에 결합되고, 상기 연결유로와 연통하는 메인 챔버가 형성되는 메인 리테이너;
상기 피스톤 로드에 결합되고, 상기 연결유로와 연통하는 내부 공간을 구비하는 하우징;
상기 피스톤 로드에 결합되고, 상기 내부 공간을 제1 파일럿 챔버와 제2 파일럿 챔버로 구획하는 파일럿 디스크; 및
상기 피스톤 로드에 결합되되, 상기 파일럿 디스크와 상기 메인 리테이너 사이에 마련되어 상기 메인 챔버와 상기 제1 파일럿 챔버를 구획하는 파일럿 밸브;를 포함하는 쇽업소버.
제1항에 있어서,
상기 밸브 조립체는
상기 내부 공간에 마련되고, 상기 파일럿 디스크에 밀착되어 상기 제1 파일럿 챔버와 상기 제2 파일럿 챔버 간의 밀봉을 유지하는 완충부재;를 더 포함하는 쇽업소버.
제2항에 있어서,
상기 하우징은
상기 제2 파일럿 챔버를 상하로 구획하는 격벽과, 상기 격벽에 관통 형성되는 복수 개의 내부유로를 구비하고,
상기 완충부재는
상기 격벽에 안착되어 상기 파일럿 디스크를 지지하는 쇽업소버.
제1항에 있어서,
상기 밸브 조립체는
상기 피스톤 로드에 결합되고, 상기 파일럿 디스크와 상기 파일럿 밸브 사이에 마련되는 스페이서;를 더 포함하는 쇽업소버.
제4항에 있어서,
상기 스페이서는
상기 연결유로와 상기 제1 파일럿 챔버를 연통시키는 적어도 하나의 슬롯을 구비하는 쇽업소버.
제5항에 있어서,
상기 밸브 조립체는
상기 스페이서와 상기 파일럿 밸브 사이에 개재되고, 상기 연결유로와 상기 제1 파일럿 챔버를 연통시키는 적어도 하나의 개구를 구비하는 인렛 디스크;를 더 포함하는 쇽업소버.
제1항에 있어서,
상기 메인 리테이너는
내측 가장자리를 따라 일정 간격으로 돌출 형성되는 제1 시트부와, 외측 가장자리를 따라 돌출 형성되는 제2 시트부를 포함하고,
상기 메인 챔버는
상기 제1 시트부와 제2 시트부 사이에 형성되는 쇽업소버.
제7항에 있어서,
상기 메인 리테이너는
상기 제1 시트부 사이에 상기 연결유로와 상기 메인 챔버를 연통시키는 메인유로가 마련되는 쇽업소버.
제1항에 있어서,
상기 파일럿 밸브는
상기 메인 챔버 및 상기 제1 파일럿 챔버의 압력 차에 의해 탄성 변형 가능하게 마련되는 쇽업소버.
제9항에 있어서,
상기 파일럿 밸브는
원판 형태로 마련되는 몸체부와, 상기 몸체부의 외측 가장자리를 따라 돌출 형성되어 상기 하우징의 내주면에 밀착되는 날개부를 포함하는 쇽업소버.
제10항에 있어서,
상기 밸브 조립체는
상기 피스톤 로드에 결합되고, 상기 하우징의 일측에 밀착되어 상기 제2 파일럿 챔버를 개방 및 폐쇄하는 보조 디스크;를 더 포함하는 쇽업소버.
제11항에 있어서,
상기 보조 디스크는
상기 하우징에 밀착되고 외측 가장자리에 적어도 하나 이상의 슬릿이 마련되는 디스크-S와, 상기 디스크-S에 밀착되어 상기 디스크-S를 탄성 지지하는 지지 디스크를 포함하는 쇽업소버.
제12항에 있어서,
상기 밸브 조립체는
상기 피스톤 로드에 결합되고, 상기 몸체부와 상기 메인 리테이너 사이에 개재되는 적어도 하나 이상의 디스크를 더 포함하는 쇽업소버.
제13항에 있어서,
상기 적어도 하나 이상의 디스크는
각각 내측 가장자리에 적어도 하나 이상의 내부슬롯이 마련되는 쇽업소버.
제1항에 있어서,
상기 파일럿 밸브는
저주파 행정 시 상기 메인 리테이너와 밀착되는 방향으로 탄성 변형되고, 고주파 행정 시 상기 메인 리테이너와 이격되는 방향으로 탄성 변형되는 쇽업소버.