KR19990013648A - 차량용 조절 가능한 쇽 업소버 - Google Patents

Abstract

차량용 조절 가능한 쇽 업소버 및 밸브시트(valve seat)가 구비되는 감쇠밸브에 관한 것으로서, 상기 쇽 업소버는 감쇠액을 수용하는 실린더, 이 안에서 밀봉하면서 침지하는, 축방향으로 변위될 수 있도록 배열되는 피스톤 로드, 상기 피스톤 로드에 고정되며 상기 실린더를 두 개의 작동실로 분할하는 감쇠 피스톤을 가지고, 상기 감쇠밸브는 축방향으로 변위되는 밸브보디를 통하여 주단계(主段階)의 감쇠채널의 효과적인 횡단면을 제어하고, 이때 예비 조종부(pilot control)에 의해서 밸브보디의 한 방향에 압력이 가해지며, 상기 밸브보디는 이와 대치되는 방향에서 직접 조종된다.

Description

차량용 조절 가능한 쇽 업소버

본 발명은 차량용 조절 가능한 쇽 업소버 및 밸브시트가 구비되는 감쇠밸브에 관한 것으로서, 상기 쇽 업소버는 감쇠액을 수용하는 실린더, 이 안에서 밀봉하면서 침지하며 축방향 변위 가능하도록 배열되는 피스톤 로드 및 상기 피스톤 로드에 고정되며 상기 실린더를 두 개의 작동실로 분할하는 감쇠 피스톤을 가지고, 상기 감쇠밸브는 축방향으로 변위되는 밸브보디를 통해서 주단계(主段階)의 감쇠채널의 효과적인 횡단면을 제어한다.

피스톤을 가지는 쇽 업소버들은 이미 개시되었다(예를 들어 DE-OS 38 00 865). 상기 쇽 업소버들에 있어서 두 개의 작동실 사이에서 교환되는 감쇠액의 총량은 스로틀 횡단면 위로 흐르고, 상기 스로틀 횡단면의 크기는 특히 자기 코일 및 전기자(armature)로 구성되는 전자기 조절장치에 의해서 결정된다. 이때 상기 피스톤은 체크밸브가 형성되지 않은 채로 양쪽으로 이동된다. 상기 피스톤이란 쇽 업소버의 피스톤내에서 직접 조종되는 피스톤 밸브이다. 상기와 같은 구조에 있어서, 상기 발명에 의한 스프링력 및 자기력은 감쇠액 흐름의 힘을 극복하고 상기 시스템을 안정시키기 위해서 바람직하지 않게도 매우 커야 한다.

또한 다른 쇽 업소버들도 개시되었다(예를 들어 WO/8504698). 여기에서 예비 조종되는 감쇠밸브는 쇽 업소버의 피스톤내에 네 개의 체크밸브를 구비한다. 상기 쇽 업소버들에 있어서 예비 조종되는 감쇠밸브는 한 방향에서만 움직인다. 즉, 상기 체크밸브들은 전체 오일흐름을 정류(整流)해야 함을 말한다. 여기에서 오일흐름의 정류는 주단계와 관계한다. 상기 구조에 있어서, 쇽 업소버내에 구조적으로 바람직하지 않게 수용될 수 있는 거대한 체크밸브들이 필요하거나 또는 예비 조종되는 감쇠밸브에 의해 많은 량이 흐를 때 압력하강이 제한되는 것은 바람직하지 않다.

이밖에도 쇽 업소버들이 개시되었다(예를 들어 DE-OS 44 18 972, EP-OS 0.364.757). 상기 쇽 업소버들에 있어서, 쇽 업소버내에서 감쇠밸브의 양쪽으로 움직이는 밸브보디는 예비 조종단계에 의해 제어된다. 이때 상기 밸브보디가 예비 조종단계의 정류를 위해서 인장단계 및 압축단계에서 정류되어 움직이는 동안 상기 감쇠밸브는 주단계에서 양쪽으로 움직인다. 여기에서는 예비 조종단계에 상응하게 정류하는 네 개의 체크밸브가 필요하다. 이때 바람직하지 않게도 상응하는 체크밸브들의 개수로 인해 바람직하지 않게 구조비용이 많이 필요하며, 상기 쇽 업소버의 감쇠밸브 제어의 응답특성 및 응답시간의 단점을 감수해야 한다.

DE 37 19 113 C1에는 단계없이 조절되는 감쇠밸브를 가지는 조절 가능한 쇽 업소버가 개시되어 있다. 상기 감쇠밸브는 제어 에너지를 최소화하기 위해 예비 조종부(pilot control)를 구비하고, 상기 예비 조종부내에는 사용되는 밸브보디가 압력이 가해지는 전면에서부터 뒷면까지 축방향으로 지속 변위될 수 있는 제어바늘에 의해서 제어되는 스로틀링 포트(throttling port)를 가진다.

본 발명의 목적은, 하나의 파이프형 쇽 업소버 뿐만 아니라 두 개의 파이프형 쇽 업소버로서 형성될 수 있으며 적은 제조기술비용으로 저렴하게 제조될 수 있는, 단계없이 빠르면서도 정확하게 작동하는 제어부를 가지는, 조절 가능한 쇽 업소버를 창출하는 데 있다. 이때 상기 쇽 업소버는 응답특성 및 응답시간과 관련해서 모든 요구사항들을 충족시키며, 여기에서 상기 제어부에 필요한 (전기) 에너지가 작게 유지되어야 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 예비 조종부에 의해서 상기 밸브보디의 한 방향에 압력이 가해지고, 상기 밸브보디의 위치설정을 위해서 축방향으로 움직이는 밸브부재가 상기 방향에 위치하고, 상기 밸브부재는 작동실로부터 입력 리액터(input reactor)를 가지는 흐름 연결부를 통해서 상기 밸브보디의 뒷면에 압력을 가하고, 상기 밸브보디는 다른 방향에서 직접 조종되며, 이때 상기 밸브보디에는 상응하는 작동실의 감쇠액 압력에 의해서 힘이 가해진다.

상기와 같이 형성될 때, 상기 감쇠밸브가 높은 감쇠력을 가지는 작동방향에서 신뢰할 수 없이 높은 추진력(propulsive force)의 단점을 가지지 않으면서 바람직하게도 상기 체크밸브의 사용을 포기할 수 있다.

실질적인 특징에 의하면, 상기 예비 조종부는 인장단계에서 작용한다. 그리고/또는 상기 밸브보디는 압축단계에서 직접 조종된다.

다른 형태에 의하면, 인장단계에서 밸브보디의 위치설정을 위해서 상기 밸브보디에 상대적으로 축방향으로 움직이는 밸브부재가 상기 밸브보디의 뒷면에 배열되어 있고, 상기 밸브부재에는 작동실에서부터 입력 리액터를 가지는 흐름 연결부를 통해서 압력이 가해질 수 있다.

매우 적합한 실시형태에 의하면, 상기 밸브부재에 부속되는 액츄에이터 는 채널에 의해서 작동실과 연결되어 있다.

본질적인 특징에 의하면, 인장방향에서 고리면에 의해서 상기 밸브보디의 한 방향에 압력이 가해지며, 다른 방향에는 다른 고리면 및 면에 의해서 압력이 가해진다.

다른 형태로, 상기 밸브보디 및 상기 밸브부재에는 다른 밸브가 접속된다. 이때 상기 밸브는 밸브보디를 위한 밸브시트를 가지고, 상기 밸브시트와 마주 대하는 전면상에 상기 밸브보디의 밸브시트와 함께 상호 작용하는 상기 원추형부를 가지며, 상기 밸브시트와 마주 대하는 전면상의 원추형부는 상기 밸브보디와 상호 작용하는 컨트롤 에지를 가지는 것이 바람직하다.

적합한 실시형태에 의하면, 밸브상의 원추형부는 압력이 가해지는 면들의 차이를 야기시키므로 컨트롤 에지 42와 밸브시트 12의 다른 직경은 인장단계 및 압축단계에서 다른 가압력면들을 나타낸다.

다른 형태로, 추가밸브가 상기 밸브보디의 한 방향에 병렬 접속되어 있다. 이때 바람직하게, 상기 추가밸브는 인장단계 및 압축단계에서 힘의 방향을 변형하는 데 이용된다. 상기 추가밸브는 한 관류방향을 차단하는 반면에, 다른 한 관류방향은 비워 둔다. 또한 바람직하게, 상기 추가밸브에는 일정한 스로틀횡단면이 부속되어 있다. 이밖에도 상기 추가밸브 및 스로틀 횡단면은 밸브보디내에 배열되는 것도 가능하다.

다른 실시형태에서 상기 밸브보디는 축방향으로 움직이도록 액츄에이터 챔버내에 수용되어 있고, 이때 상기 액츄에이터 챔버의 상부는 흐름 연결부에 의해서 작동실들 중 하나와 연결되어 있다. 이때 바람직하게 상기 구동부재는 상기 흐름 연결부가 스로틀로서 횡단면 축소부를 가짐으로써 제한될 수 있다.

적합한 형태에서 상기 액츄에이터 챔버의 하부와 상부 사이에는 스로틀이 배열되어 있다.

다른 본질적인 특징에 의하면, 구동부재에 의해서 상기 축방향으로 움직이는 밸브부재에 압력이 가해진다. 이때 바람직하게 상기 밸브부재와 상기 구동부재 사이에 탄성부품이 배열되어 있다. 그리고/또는 카르단식(cardanic) 움직임을 위해서 상기 밸브부재에는 부품이 삽입되어 있으며, 상기 부품의 지지면은 상기 밸브부재의 베어링면의 맞은편에서의 유동성을 허용한다.

감쇠력 특성곡선은 상기 밸브보디에서 직접 조종되는 방향에 추가 밸브가 직렬 접속됨으로써 변형된다.

본 발명의 바람직한 실시예들은 도면에 도식화되어 나타나 있다.

도1은 쇽 업소버의 총 단면도.

도2는 감쇠 피스톤 영역에서의 쇽 업소버의 단면도.

도3은 도2에 도시된 개체로서의 감쇠 피스톤에 밸브가 추가된 단면도.

도4는 도2에 도시된 감쇠밸브에 상응하는 개체로서의 밸브보디의 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 - 밸브 하우징 2 - 구동부재

3 - 밸브부재 4 - 스프링부재

5 - 하우징 6 - 감쇠 피스톤

7 - 하부 작동실 8 - 상부 작동실

9 - 실린더 10- 밸브보디

11- 스로틀 채널(throttle channel) 12- 밸브시트(valve seat)

13- 밸브시트 14- 제어 챔버

15- 컨트롤 에지(control edge) 16- 바닥챔버

17- 고리챔버 18- 가압력면

19- 쇽 업소버 20- 예연소실

21- 밀봉직경 22- 밀봉직경

23- 고리면 24- 가압력면

25- 피스톤 로드 26- 채널

27- 채널 28- 채널

30- 고리면 31- 축소된 흐름 채널

32- 고정부재들 33- 액츄에이터

34- 추가밸브 35- 밸브시트

36- 일정한 스로틀 횡단면 37- 액츄에이터 챔버

38- 흐름 연결부 39- 횡단면 축소부

40- 감쇠밸브 41- 밸브

42- 컨트롤 에지 43- 전면

44- 원추형부 45- 탄성부

46- 부품 47- 지지면

48- 베어링면 49- 추가밸브

50- 스로틀

도1에는 실질적으로 실린더 9, 감쇠 피스톤 6 및 피스톤 로드 25로 구성되는 쇽 업소버 19가 겨냥도 또는 부분 단면도로서 나타나 있다. 상기 감쇠 피스톤 6은 작동 실린더 9를 하부 작동실 7 및 상부 작동실 8로 분할한다. 이때 상기 감쇠 피스톤 6은 도2 내지 도4에 개체로서 나타나 있는 감쇠밸브 40을 구비되어 있다. 상기 쇽 업소버를 러닝기어 또는 차체에 고정하기 위해 고정부재들 32가 형성되어 있다.

도2에서 감쇠 피스톤 6은 개체로서 실린더 9와 함께 단면으로 나타나 있다. 상기 감쇠 피스톤 6은 하나의 감쇠밸브 40을 구비하며, 이때 상기 감쇠 피스톤 6과 상기 피스톤 로드 25 사이에 하우징 5가 삽입되어 있다. 상기 하우징 5내에는 액츄에이터 33, 구동부재 2와 함께 밸브 하우징 1 및 밸브보디 10이 수용되어 있다. 상기 구동부재 2는 밸브부재 3 및 스프링부재 4와 관계하여 상기 밸브보디 10의 맞은편에 예비 조종부를 형성한다. 이를 위해서 상기 밸브보디 10에는 밸브부재 3을 향하는 밸브시트 35가 형성되어 있다. 이때 상기 밸브시트 35는 액츄에이터 챔버 37과 상기 스로틀 채널 11 또는 예연소실(precombustion chamber) 20을 분리한다.

하부 작동실 7의 맞은편에서 상기 밸브보디 10에는 컨트롤 에지 15가 구비되어 있고, 이때 상기 작동실들 7 및 8 사이에서 감쇠액의 주흐름은 상기 컨트롤 에지 15상에서 흐른다. 상기 밸브보디 10은 바닥챔버 16의 도움으로 상기 하부 작동실 7에 의해서 직접 조종된다. 따라서 상기 감쇠밸브 40에 있어서 인장단계에서는 밸브부재 3에 의해 예비 조종부가 형성되고, 압축단계에서는 하부 작동실 7로 인해 밸브보디 10이 직접 조종된다.

따라서 상기 밸브보디 10이 상기 고리면 23 위로의 감쇠액 압력에 의해서 상기 스프링부재 쪽으로 밀려남으로써 상기 감쇠밸브 40은 직접 조종되는 밸브로서 작동한다. 이때 상기 밸브부재 3은 체크밸브(check vavle)로서 작용한다. 왜냐하면 상기 스프링부재 4의 예압(preload)이 상기 액츄에이터 33에 의해서 제어될 수 있는 동안, 상기 밸브부재는 채널 26을 통해 감쇠액을 공급받고, 흘러나가는 감쇠액을 위한 스로틀 채널 11 또는 채널 28을 차단하기 때문이다.

인장방향에서 상기 감쇠밸브 40은 상기 채널 28 및 스로틀 채널 11을 통해서 흘러나오는 감쇠액에 의해서 상기 밸브부재 3에 압력이 가해짐으로써 예비 조종되는 밸브로서 작동한다. 상기 예연소실 20 내에 나타나는 압력이 제어챔버 14의 채널 27에 의해서 전달되고, 따라서 고리면 29상에서는 감쇠압력이 작용하고, 이와 대치하여 고리면 30 및 가압력면 24상에서는 제어압력이 작용함으로써 상기 밸브보디 10이 균형을 유지하게 된다.

상기 구동부재 2는 축방향으로 변위될 수 있도록 상기 액츄에이터 챔버 37 내에 위치하고, 이때 상기 밸브부재 3의 맞은편에서 상기 구동부재 2의 뒤쪽 영역은 상기 액츄에이터 챔버들 37의 상부 영역 37b내에 배열되어 있다. 상기 감쇠액을 운반하기 위해서 상기 액츄에이터 챔버들 37의 상부 영역 37b에는 흐름 연결부 38이 구비되어 있으며, 상기 흐름 연결부는 상기 영역 37b를 상기 상부 작동실 8과 연결시키므로 상기 구동부재 2가 축방향으로 움직일 때 상기 감쇠액은 압력 없이 상기 상부 작동실 8안으로 흐를 수 있다. 상기 구동부재 2에 상응하는 감쇠작용을 얻기 위해서는 추가로 횡단면 축소부 39가 상기 흐름 연결부 38내에 장착될 수 있으므로 상기 감쇠액은 제한되어 흘러 나오게 되고, 이와 상응하여 상기 구동부재 2의 축방향 움직임이 감쇠될 수 있다.

부품 46의 지지면 47이 상기 밸브부재 3의 베어링면 48과 함께 카르단식으로 움직이는 연결부를 형성함으로써 상기 구동부재 2의 맞은편에 위치하는 상기 밸브부재 3에는 일종의 카르단식 또는 각이동식 운동공간이 배분될 수 있다. 상기 구동부재 2와 상기 밸브부재 3을 기술적으로 연결하기 위해 탄성 부품 45가 삽입될 때 추가되는 탄성 연결부가 가능하다.

도2에서 상기 채널 28에는 축소된 흐름 채널 31이 구비되어 있으며, 상기 하우징 5를 향하는 쪽으로 밸브시트 12를 형성하는 고리 챔버 17이 구비되어 있음을 추가로 알 수 있다. 상기 밸브보디 10은 상기 감쇠 피스톤 6의 맞은편에서 내부 밀봉직경 21 및 외부 밀봉직경 22에 의해서 유도된다.

도3에서는 상기 감쇠밸브 40이 추가 밸브부재 41을 가지는 감쇠 피스톤 6의 실시형태를 알 수 있다. 상기 밸브보디 10은 이때 두 부분으로 분할되어 두 개의 개별 밸브시트 12 및 13을 가진다.

압축단계에서 도3에 의한 밸브부재 41은, 상기 밸브보디 10이 개방되는 방향으로 변위되는 동안에 감쇠액의 압력에 의해서 밸브시트 12에 접하게 된다. 상기 감쇠액을 제한하는 데 필요한 횡단면은 상기 컨트롤 에지 42와 상기 밸브보디 10의 전면 43 사이에서 개방된다.

인장단계에서 상기 밸브보디 10의 방향으로 상기 밸브부재 41에 압력이 가해지므로 상기 감쇠액을 제한하는 데 필요한 횡단면은 원추형 44와 밸브시트 12 사이에서 개방된다. 따라서 추가 밸브부재 41을 사용함으로써 압력면 뿐만 아니라 인장 및 압축단계를 위한 스로틀 횡단면을 독립적으로 형성할 수 있으므로 상기 업소버의 인장 및 압축단계에서 특성곡선의 형성가능성이 향상될 수 있다.

또한 도3에서는 추가밸브 34가 형성되어 있고, 상기 추가밸브의 영속적으로 맞춰진 인덕턴스 코일(inductance coil)은 상기 감쇠밸브 40의 저항기에 병렬 접속되므로 감쇠력의 진행이 특별히 미동 조절될 수 있다. 상기 추가밸브 34에는 체크밸브로서 작용하는 추가밸브 34와 상호 작용하는 일정한 스로틀 횡단면 36이 문제없이 부속될 수 있다. 상기 스로틀 횡단면 36은 인장 및 압축단계에서 힘의 유입을 독립적으로 조절할 수 있다.

도4에는 다른 실시형태로 상기 추가밸브 34 및 상기 스로틀 횡단면 36을 소형 구조로 나타내고 있다. 상기 부재들은 문제없이 상기 밸브보디 10내에 배열될 수 있다.

상기한 설명 참조.

Claims (20)

1. 감쇠액을 수용하는 실린더, 이 안에서 밀봉하면서 침지하는, 축방향으로 변위될 수 있도록 배열되는 피스톤 로드, 상기 피스톤 로드에 고정되며 상기 실린더를 두 개의 작동실로 분할하는 감쇠 피스톤을 가지는 차량용 조절 가능한 쇽 업소버 및 축방향으로 변위되는 밸브보디를 통하여 주단계의 감쇠채널의 효과적인 횡단면을 제어하는, 밸브시트가 구비되는 감쇠밸브에 있어서,

   예비 조종부에 의해서 상기 밸브보디(10)의 한 방향에 압력이 가해지고, 상기 밸브보디(10)의 위치설정을 위해서 축방향으로 움직이는 밸브부재(3)가 상기 방향에 위치하고, 상기 밸브부재는 작동실(8)로부터 입력 리액터(31)를 가지는 흐름 연결부를 통해서 상기 밸브보디(10)의 뒷면에 압력을 가하고, 상기 밸브보디(10)는 다른 방향에서 직접 조종되며, 이때 상기 밸브보디(10)는 상응하는 작동실의 감쇠액 압력에 의해 압력이 가해지는 특징으로 하는 쇽 업소버.
2. 제1항에 있어서, 상기 예비 조종부는 인장단계에서 작용하는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
3. 제1항에 있어서, 상기 밸브보디(10)는 압축단계에서 직접 조종되는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
4. 제2항에 있어서, 인장단계에서 상기 밸브보디(10)의 위치설정을 하기 위해서 상기 밸브보디(10)에 상대적으로 축방향으로 움직이는 밸브부재(3)가 상기 밸브보디(10)의 뒷면에 배열되어 있으며, 상기 밸브부재는 작동실(8)로부터 입력 리액터(31)를 가지는 흐름 연결부를 통해서 압력이 가해질 수 있는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
5. 제4항에 있어서, 상기 밸브부재(3)에 부속되는 액츄에이터 챔버(37)는 채널(26)에 의해서 작동실(7)과 연결되는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
6. 제3항에 있어서, 인장방향에서 고리면(29)에 의해서 상기 밸브보디(10)의 한 방향에 압력이 가해지며, 이와 대치되는 방향에는 다른 고리면(30) 및 면(24)에 의해서 압력이 가해지는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
7. 제4항에 있어서, 상기 밸브보디(10) 및 상기 밸브부재(3)에는 다른 밸브(41)가 연속될 수 있는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
8. 제7항에 있어서, 상기 밸브(41)는 밸브보디(10a)를 위한 밸브시트(13)를 가지며, 상기 밸브시트(13)에 대치되는 면에 밸브보디(10b)의 밸브시트(12)와 상호 작용하는 원추형부(44)를 가지는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
9. 제8항에 있어서, 상기 원추형부(44)는 상기 밸브시트(12)에 대치되는 전면에 상기 밸브보디(10b)와 상호 작용하는 컨트롤 에지(42)를 가지는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
10. 제8항에 있어서, 상기 밸브(41)상의 상기 원추형부(44)는 압력이 가해지는 면들의 차이를 야기하므로 컨트롤 에지(42) 및 밸브시트(12)의 다른 직경은 인장 및 압축단계에서 다른 가압력면들을 나타내는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
11. 제1항에 있어서, 추가밸브(34)가 상기 밸브보디(10)의 한 방향에 병렬 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
12. 제11항에 있어서, 상기 추가밸브(34)에 일정한 스로틀 횡단면(36)이 부속되어 있는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
13. 제12항에 있어서, 상기 추가밸브(34) 및 상기 스로틀 횡단면(36)은 밸브보디(10)내에 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
14. 제1항에 있어서, 상기 밸브보디(10)는 축방향으로 움직이도록 액츄에이터 챔버(37)내에 수용되어 있으며, 이때 상기 액츄에이터 챔버(37)의 상부(37b)는 흐름 연결부(38)에 의해서 상기 작동실들 중 하나(7 또는 8)와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
15. 제1항에 있어서, 상기 액츄에이터 챔버(37)의 하부(37a) 및 상부(37b) 사이에 스로틀(50)이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
16. 제13항에 있어서, 상기 흐름 연결부(38)는 스로틀로서 횡단면 축소부(39)를 가지는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
17. 제3항에 있어서, 축방향으로 움직이는 밸브부재(3)는 구동부재(2)에 의해서 압력이 가해지는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
18. 제15항에 있어서, 상기 밸브부재(3)와 상기 구동부재(2)의 사이에 탄성부품(45)이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
19. 제15항에 있어서, 카르단식 움직임을 위해서 상기 밸브부재(3)에는 부품(46)이 삽입되어 있으며, 상기 부품의 지지면(47)은 상기 밸브부재(3)의 베어링면(48)의 맞은편에서의 유동성을 허용하는 하는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.
20. 제1항에 있어서, 상기 밸브보디(10)에서 직접 조종되는 방향에 추가 밸브(49)가 직렬 접속되는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.