KR20100055045A - 홈을 갖는 쇽업소버의 로드 가이드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피스톤 로드가 완전히 신장되더라도 쇽업소버의 내부에 충전되어 있는 오일의 압력을 이용하여 피스톤 로드 말단의 피스톤 밸브가 쇽업소버 상단의 로드 가이드와 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 한 유압 스토퍼 구조를 갖는 쇽업소버에 사용되는 로드 가이드에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 작동유체가 충전되어 있는 실린더의 일측을 폐쇄하며, 일단이 상기 실린더 내부에서 이동하는 피스톤 밸브에 연결되고 타단이 상기 실린더의 외측으로 연장된 피스톤 로드를 슬라이딩 가능하게 안내하는 쇽업소버의 로드 가이드로서, 상기 로드 가이드는: 상기 실린더의 내경보다 작은 내경을 가지는 내주 표면과; 상기 내주 표면에 오목하게 형성되는 하나 이상의 오리피스; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 로드 가이드가 제공된다.

쇽업소버, 스토퍼, 오일 압력, 로드 가이드, 홈부, 오목부

Description

홈을 갖는 쇽업소버의 로드 가이드{ROD GUIDE FOR A SHOCK ABSORBER HAVING GROOVES}

본 발명은 피스톤 로드가 완전히 신장되더라도 쇽업소버의 내부에 충전되어 있는 오일의 압력을 이용하여 피스톤 로드 말단의 피스톤 밸브가 쇽업소버 상단의 로드 가이드와 충돌하는 것을 방지할 수 있도록 한 유압 스토퍼 구조를 갖는 쇽업소버에 사용되는 로드 가이드에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내주면에 홈이 형성되어 감쇠력을 조절할 수 있는 쇽업소버의 로드 가이드에 관한 것이다.

일반적으로 쇽업소버는, 작동유체가 충전된 실린더와, 일단은 이 실린더 내부에 위치하고 타단은 실린더 외부에 위치하는 피스톤 로드와, 이 피스톤 로드의 일단에 장착되어 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤 밸브를 포함한다.

실린더 내부는, 유체가 충전된 제1 및 제2 챔버를 포함하여 이루어진다. 이들 제1 및 제2 챔버는 피스톤 밸브에 의해서 분리되어 있다.

이와 같은 종래의 쇽업소버는, 피스톤 로드의 말단에 장착된 피스톤 밸브가 유체가 충전된 실린더 내에서 왕복운동할 때 피스톤 밸브에 설치되어 있는 밸브 수단에 의해 감쇠력을 발생시킨다.

그런데 순간적으로 큰 충격이 차량에 가해져 상술한 쇽업소버가 최대길이까지 신장하게 되면, 쇽업소버의 피스톤 로드가 실린더로부터 최대한 빠져나오면서 피스톤 밸브의 상단 표면이 실린더 상부에 설치된 로드 가이드에 충돌할 우려가 있었다.

그에 따라 종래의 쇽업소버들은 피스톤 로드의 피스톤 밸브 위쪽에 최대 신장시 완충 역할을 수행할 수 있도록 고무나 플라스틱 소재의 스토퍼를 부착하였다. 이 스토퍼는 큰 충격을 받는 부재이므로, 스토퍼가 피스톤 로드에 확실하게 고정될 수 있도록 별도의 고정부재를 사용하고 있다.

그러나, 쇽업소버를 사용하는 도중 차량에 지나치게 큰 충격이 가해지거나 반복된 피로 하중에 의해, 스토퍼나 고정부재가 영구변형되거나 파손되어 버리는 문제가 있었다. 또한, 고무나 플라스틱 소재의 스토퍼가 로드 가이드와 충돌하면 소음이 발생하는 문제도 있었다. 이와 같은 문제는 모든 방식의 쇽업소버에서 동일하게 발생할 우려가 있는 것이었다.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 오일의 압력을 이용하여 피스톤 로드 말단의 피스톤 밸브가 쇽업소버 상단의 로드 가이드와 충돌하는 것을 방지할 수 있도록, 발생되는 감쇠력을 변화시킬 수 있는 유로를 갖는 쇽업소버의 로드 가이드를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 작동유체가 충전되어 있는 실린더의 일측을 폐쇄하며, 일단이 상기 실린더 내부에서 이동하는 피스톤 밸브에 연결되고 타단이 상기 실린더의 외측으로 연장된 피스톤 로드를 슬라이딩 가능하게 안내하는 쇽업소버의 로드 가이드로서, 상기 로드 가이드는: 상기 실린더의 내경보다 작은 내경을 가지는 내주 표면과; 상기 내주 표면에 오목하게 형성되는 하나 이상의 오리피스; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 로드 가이드가 제공된다.

상기 오리피스는 상기 로드 가이드의 길이방향을 따라 형성되는 하나 이상의 홈부인 것이 바람직하다.

여기에서, 하나 이상의 상기 홈부는, 상기 피스톤 로드의 외주 표면에 설치되는 스토퍼가 상기 로드 가이드의 내부에서 상승할수록 상기 홈부에 의해 형성되는 통로의 면적이 감소할 수 있도록, 각각의 길이가 서로 상이한 것이 바람직하다.

상기 오리피스는 비스듬한 윗변을 가지도록 형성되는 하나 이상의 오목부인 것이 바람직하다.

여기에서, 각각의 상기 오목부는, 상기 피스톤 로드의 외주 표면에 설치되는 스토퍼가 상기 로드 가이드의 내부에서 상승할수록 상기 오목부에 의해 형성되는 통로의 면적이 감소할 수 있도록, 삼각형상을 가지는 것이 바람직하다.

상기 로드 가이드는, 상기 피스톤 로드가 직선방향으로 슬라이딩 가능하도록 안내하기 위한 안내부와, 상기 안내부의 아래쪽에서 상기 실린더의 내경보다 작고 상기 피스톤 로드의 외주 표면에 설치되는 스토퍼의 외경과 같거나 큰 치수의 내경을 가지도록 형성되는 유압 발생부를 포함하며, 상기 오리피스는 상기 유압 발생부에 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 작동유체가 충전되어 있는 실린더, 상기 실린더 내부에 수용되어 상기 실린더의 내부를 양분하는 피스톤 밸브, 일단이 상기 피스톤 밸브에 연결되고 타단이 상기 실린더의 외측으로 연장된 피스톤 로드, 및 상기 피스톤 밸브가 상기 실린더 상단의 로드 가이드에 충돌하는 것을 방지하는 스토퍼 구조를 포함하는 쇽업소버로서, 상기 스토퍼 구조는: 상기 실린더의 일측 말단에 결합되어 상기 실린더의 일측을 폐쇄하는 상기 로드 가이드와; 상기 피스톤 로드의 외주 표면에 설치되는 스토퍼와; 상기 실린더의 내경보다 작은 내경을 가지는 상기 로드 가이드의 내주 표면에 오목하게 형성되는 하나 이상의 오리피스; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버가 제공된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 오일의 압력을 이용하여 피스톤 로드 말단의 피스톤 밸브가 쇽업소버 상단의 로드 가이드와 충돌하는 것을 방지할 수 있도록, 발생되는 감쇠력을 변화시킬 수 있는 유로를 갖는 쇽업소버의 로드 가이드가 제공될 수 있다.

그에 따라 본 발명에 의하면, 피스톤 로드가 완전히 신장되더라도 오일의 압력에 의해 피스톤 밸브가 로드 가이드에 직접적으로 충돌하는 것이 방지될 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 유압 스토퍼 구조를 갖는 쇽업소버의 로드 가이드를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 로드 가이드를 이용한 유압 스토퍼 구조에 의해 피스톤 밸브가 로드 가이드에 충돌하는 것을 방지하는 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 도 1에는 쇽업소버가 신장되면서 유압에 의한 스토핑 효과가 발생하기 시작하는 상태가 도시되어 있으며, 도 2에는 유압에 의해 쇽업소버의 신장이 멈춰진 상태가 도시되어 있다. 그리고 도 3에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 로드 가이드의 측단면도 및 평단면도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 로드 가이드의 측단면도 및 평단면도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 유압 스토퍼 구조가 채용된 쇽업소버는, 작동유체가 충전된 실린더(1)와, 일단은 이 실린더(1) 내부에 위치하고 타단은 실린더(1) 외부에 위치하는 피스톤 로드(2)와, 이 피스톤 로드(2)의 일단에 장착되어 실린더 내에서 왕복운동하는 피스톤 밸브(도시생략)를 포함한다. 실린더(1) 내부는 피스톤 밸브에 의 해서 2개의 챔버로 분리되며, 이들 챔버에는 오일 등의 작동유체가 충전된다.

본 발명에 따른 유압 스토퍼 구조는, 모노 튜브식 쇽업소버뿐만 아니라 트윈 튜브식 쇽업소버 등의 또 다른 형태를 가지는 어떠한 구조의 쇽업소버에도 적용될 수 있음은 물론이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유압 스토퍼 구조는, 실린더(1)의 일측 말단에 결합되어 이 실린더(1)를 밀봉하는 로드 가이드(20)와, 피스톤 로드(2)의 외주 표면에 설치되는 스토퍼(10)를 포함한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 로드 가이드(20)는, 피스톤 로드(2)가 직선방향으로 슬라이딩 가능하도록 안내하기 위한 안내부(23)와, 이 안내부(23)의 아래쪽에 형성되며 스토퍼(10)와 함께 유압 스토핑 효과를 발생시키기 위한 유압 발생부(25)를 포함한다.

도면에는 안내부(23)의 내경이 유압 발생부(25)의 내경보다 작아, 로드 가이드(20)의 내주표면은 적어도 하나의 단이 형성된 계단식으로 형성되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 로드 가이드(20)는 반드시 안내부(23)의 내경이 유압 발생부(25)의 내경보다 작은 것으로 한정될 필요는 없다. 다시 말해서, 후술하는 바와 같이 안내부(23)에는 피스톤 로드(2)와 밀착되는 윤활부재(21)가 위치되므로, 윤활부재(21)의 두께 등의 설계변수에 따라 안내부(23)의 내경이 유압 발생부(25)의 내경보다 큰 경우도 가능하다.

로드 가이드(20)의 안내부(23) 내주에는 테프론 등의 소재로 만들어지는 윤활부재(21)가 끼워진다. 이 윤활부재(21)를 통하여 로드 가이드(20)는 피스톤 로 드(2)를 원활한 슬라이딩이 가능하도록 지지할 수 있는 동시에, 실린더의 밀봉이 더욱 확실하게 이루어질 수 있고 로드 가이드(20)의 마모가 방지될 수 있다. 도 3에는 윤활부재(21)가 끼워지지 않은 상태의 로드 가이드(20)가 도시되어 있다.

유압 발생부(25)는 실린더(1)의 내경보다 작고 피스톤 로드(2)의 외경, 나아가서는 스토퍼(10)의 외경과 같거나 큰 치수의 내경을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 도시된 바와 같이, 유압 발생부(25)의 개방단 측에는, 내경이 점진적으로 변화되는 경사부(27)가 형성될 수 있다. 이 경사부(27)의 내경은 유압 발생부(25)의 말단에서 내측으로 갈수록, 즉 도면에서 볼 때 로드 가이드(20)의 아래쪽에서 위쪽으로 갈수록 치수가 점진적으로 감소하는 형태를 갖는다.

경사부(27)의 상하 길이는 유압 스토핑 효과의 발생에 소요되는 시간 등의 설계조건을 만족시킬 수 있는 길이로 정해지며, 경사부(27)의 길이를 비롯하여 유압 발생부(25)의 길이 및 내경 등은 요구되는 감쇠력 특성에 따라 설계 및 제작시 적절하게 변경될 수 있다. 나아가서, 경사부(27)가 형성되지 않을 수도 있음은 물론이다.

본 발명에 따르면, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 로드 가이드(20)의 내주 표면에 하나 이상의 홈부(20a) 또는 오목부(20b)가 형성되어 감쇠력을 변화시킬 수 있다.

도 3에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 로드 가이드는, 내주 표면에 상하방향, 즉 로드 가이드의 길이방향을 따라 형성되는 하나 이상의 홈부(20a)를 갖는다. 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 로드 가이드의 내주 표면에는 복수 의 홈부(20a)들로 이루어진 2세트의 홈 그룹이 형성된다. 로드 가이드의 내주 표면에 있어서 마주하는 반대면에 각각 하나씩 배치되는 각각의 홈 그룹은 서로 다른 길이를 가지는 복수개의 홈부(20a)를 포함한다. 결국, 하나의 로드 가이드에는 동일한 길이의 홈부(20a)가 2개씩 서로 마주하도록 형성될 수 있다.

도 3에는 복수의 홈부(20a)로 이루어진 홈 그룹이 2세트 형성된 것으로 도시되어 있지만 홈 그룹의 개수는 2개로만 한정되지 않음은 물론이며, 하나의 홈 그룹 내에 포함된 홈부(20a)의 개수 역시 도시된 개수(4개)로 한정되지 않음은 물론이다.

한편, 도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따른 로드 가이드 역시, 내주 표면에 상하방향, 즉 로드 가이드의 길이방향을 따라 형성되는 하나 이상의 오목부(20b)를 갖는다. 도 4의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 로드 가이드의 내주 표면에는 한 쌍의 오목부(20b)가 형성된다. 제2 실시예에 있어서의 하나의 오목부(20b)는 제1 실시예에 있어서의 한 세트의 홈부(20a)에 상응한다.

각각의 오목부(20b)는 도 4의 (a)에 가장 잘 도시된 바와 같이 대략 직각 삼각형의 형상을 가지도록 비스듬한 윗변을 가지도록 형성된다. 도시하지는 않았지만, 측단면도에서 볼 때 각각의 오목부(20b)는 완전한 직각 삼각형의 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

또한, 도 4에는 2개의 오목부(20b)가 서로 마주하도록 형성된 것으로 도시되어 있지만 오목부(20b)의 개수는 2개로만 한정되지 않음은 물론이다.

피스톤 로드(2)의 외주 표면에 고정되는 스토퍼(10)는 유압 발생부(25)의 내 경과 같거나 작은 치수의 외경을 갖는다. 도면에 도시된 바와 같이, 스토퍼(10)에는 링 부재(11)가 끼워질 수 있다. 링 부재(11)는 완전한 원 형상을 가지거나 일부가 끊어진 원호 형상을 가질 수 있다. 한편, 외측표면에 홈이 형성된 링 부재(11)를 사용할 경우, 설계 및 제작시 홈의 크기 및 개수를 적절하게 조절함에 따라 유압 스토핑 시 홈을 통해 유동하는 유체의 유량을 변경하여 스토핑 압력을 조절할 수 있다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 유압 스토퍼 구조의 작용을 설명한다. 순간적으로 큰 충격이 차량에 가해져 쇽업소버가 최대길이까지 신장하게 되면, 쇽업소버의 피스톤 로드가 실린더로부터 최대한 빠져나오면서 유압 스토퍼 구조의 기능이 발휘될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(2)가 신장함에 따라 피스톤 로드(2)에 고정된 스토퍼(10)가 로드 가이드(20)의 말단에 도달하면, 로드 가이드(20)의 내주표면, 피스톤 로드(2)의 외주표면, 및 스토퍼(10)에 의해 형성되는 공간 내의 작동유체의 압력이 상승하기 시작한다.

상기 공간 내의 작동유체는 로드 가이드(20)의 내주표면과 스토퍼(10) 사이의 간극, 더욱 상세하게는 로드 가이드(20) 말단의 경사부(27)와 스토퍼(10) 사이의 간극을 통하여 빠져나가는데, 스토퍼(10)가 상승함에 따라 경사부(27)와 스토퍼(10) 사이의 간극이 점진적으로 감소하기 때문에 상기 공간의 내압은 점차 상승하면서 스토퍼(10)의 상승을 방해한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 스토퍼(10)가 경사부(27)를 지나쳐 상승하게 되면, 로드 가이드(20)의 내주표면과 스토퍼(10) 사이의 간극, 더욱 상세하게는 유압 발생부(25)의 내주표면과 스토퍼(10) 사이의 간격이 최소인 상태로 유지되는 한편 로드 가이드(20) 내부의 작동유체는 홈부(20a) 혹은 오목부(20b)에 의해 형성되는 통로를 통하여 유동한다.

도 3 및 도 4를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 스토퍼(10)가 상승할수록 홈부(20a) 혹은 오목부(20b)에 의해 형성되는 통로의 면적은 감소하며, 그에 따라 감쇠력이 커져 상기 공간의 내압은 점차 상승하므로, 증가된 상기 공간의 내압에 의해 스토퍼(10)의 상승이 멈춰질 수 있다.

복수의 홈부(20a)를 가지는 제1 실시예의 경우에는 감쇠력이 단계적으로 증가하는 특성을 가지며, 대략 삼각형의 오목부(20b)를 가지는 제2 실시예의 경우에는 감쇠력이 선형적으로 증가하는 특성을 가진다.

이와 같이 본 발명의 유압 스토퍼 구조에 따르면, 작동유체의 압력을 이용하여 스토퍼(10)의 상면이 로드 가이드(20)와 충돌하는 것을 방지할 수 있어, 노이즈의 발생을 원천적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 유압 스토퍼 구조에 따르면, 쇽업소버의 설계 및 제작시 로드 가이드의 내주표면의 형상 및 길이 등을 변경함으로써 스토핑 효과의 발생시기 등을 자유롭게 설계변경할 수 있다.

또한, 본 발명의 유압 스토퍼 구조에 따르면, 종래의 쇽업소버에 비해 로드 가이드의 형상 변경을 통해 신장시 유압 발생에 의한 스토핑 효과를 발생시킬 수 있으므로, 실린더의 형태 등을 변경시킬 필요 없이 스토핑을 위한 작동거리를 확보할 수 있고, 종래의 쇽업소버 제작공정 및 설비를 그대로 이용하여 양산에 적용할 수 있다는 장점이 있다.

그에 따라 본 발명에 따른 유압 스토퍼 구조를 적용한 쇽업소버와 적용하지 않은 쇽업소버를 하나의 공정 및 설비를 통해 혼용 및 공용 생산이 가능하게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 오일 압력을 이용한 스토퍼 구조를 갖는 쇽업소버의 로드 가이드를, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 로드 가이드를 이용한 유압 스토퍼 구조에 의해 피스톤 밸브가 로드 가이드에 충돌하는 것을 방지하는 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 쇽업소버가 신장되어 유압에 의한 스토핑 효과가 발생하기 시작하는 상태를 나타내는 도면,

도 2는 본 발명의 로드 가이드를 이용한 유압 스토퍼 구조에 의해 피스톤 밸브가 로드 가이드에 충돌하는 것을 방지하는 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 유압에 의해 쇽업소버의 신장이 멈춰진 상태를 나타내는 도면,

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 로드 가이드를 나타내는 도면으로서, (a)는 측단면도이고, (b)는 평단면도, 그리고

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 로드 가이드를 나타내는 도면으로서, (a)는 측단면도이고, (b)는 평단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 실린더 2 : 피스톤 로드

10 : 스토퍼 11 : 링 부재

20 : 로드 가이드 20a : 홈부

20b : 오목부 21 : 윤활부재

23 : 안내부 25 : 유압 발생부

27 : 경사부

Claims (6)

1. 작동유체가 충전되어 있는 실린더의 일측을 폐쇄하며, 일단이 상기 실린더 내부에서 이동하는 피스톤 밸브에 연결되고 타단이 상기 실린더의 외측으로 연장된 피스톤 로드를 슬라이딩 가능하게 안내하는 쇽업소버의 로드 가이드로서, 상기 로드 가이드는:

   상기 실린더의 내경보다 작은 내경을 가지는 내주 표면과;

   상기 내주 표면에 오목하게 형성되는 하나 이상의 오리피스; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 로드 가이드.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 오리피스는 상기 로드 가이드의 길이방향을 따라 형성되는 하나 이상의 홈부인 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 로드 가이드.
3. 청구항 2에 있어서,

   하나 이상의 상기 홈부는, 상기 피스톤 로드의 외주 표면에 설치되는 스토퍼가 상기 로드 가이드의 내부에서 상승할수록 상기 홈부에 의해 형성되는 통로의 면적이 감소할 수 있도록, 각각의 길이가 서로 상이한 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 로드 가이드.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 오리피스는 비스듬한 윗변을 가지도록 형성되는 하나 이상의 오목부인 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 로드 가이드.
5. 청구항 4에 있어서,

   각각의 상기 오목부는, 상기 피스톤 로드의 외주 표면에 설치되는 스토퍼가 상기 로드 가이드의 내부에서 상승할수록 상기 오목부에 의해 형성되는 통로의 면적이 감소할 수 있도록, 삼각형상을 가지는 것을 특징으로 하는 쇽업소버의 로드 가이드.
6. 작동유체가 충전되어 있는 실린더, 상기 실린더 내부에 수용되어 상기 실린더의 내부를 양분하는 피스톤 밸브, 일단이 상기 피스톤 밸브에 연결되고 타단이 상기 실린더의 외측으로 연장된 피스톤 로드, 및 상기 피스톤 밸브가 상기 실린더 상단의 로드 가이드에 충돌하는 것을 방지하는 스토퍼 구조를 포함하는 쇽업소버로서, 상기 스토퍼 구조는:

   상기 실린더의 일측 말단에 결합되어 상기 실린더의 일측을 폐쇄하는 상기 로드 가이드와;

   상기 피스톤 로드의 외주 표면에 설치되는 스토퍼와;

   상기 실린더의 내경보다 작은 내경을 가지는 상기 로드 가이드의 내주 표면에 오목하게 형성되는 하나 이상의 오리피스; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 쇽 업소버.

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