쇼크 업소버

Shock absorber
스케일카용 소형 오일 충전 코일오버 충격 부품.

쇼크 업소버 또는 댐퍼는 충격 충격을 흡수하고 감쇠하도록 설계된 기계 또는 유압 장치입니다.이는 충격의 운동 에너지를 다른 형태의 에너지(일반적으로 열)로 변환하여 소멸시킴으로써 이루어집니다.대부분의 쇼크 업소버는 대시팟(점성 마찰을 통해 움직임에 저항하는 댐퍼)의 한 형태입니다.

묘사

공압유압 충격 흡수기는 쿠션 및 스프링과 함께 사용됩니다.자동차 쇼크 업소버에는 스프링식 체크 밸브 및 내부 피스톤을 통한 오일 흐름을 제어하는 오리피스가 포함되어 있습니다(아래 [1]참조).

쇼크 업소버를 설계하거나 선택할 때 고려해야 할 설계 사항 중 하나는 에너지가 어디로 갈 것인가 하는 것입니다.대부분의 쇼크 업소버에서 에너지는 비스코스 유체 내부에서 열로 변환됩니다.유압 실린더에서는 유압 오일이 가열되는 반면, 공기 실린더에서는 일반적으로 뜨거운 공기가 대기 중으로 배출됩니다.전자파 타입과 같은 다른 타입의 쇼크 업소버에서는, 소산 에너지를 보존해 나중에 사용할 수 있습니다.일반적으로 쇼크 업소버는 울퉁불퉁한 도로에서 차량을 완충하는 데 도움이 됩니다.

차량 서스펜션

차량에서 쇼크 업소버는 거친 지면을 주행하는 효과를 줄여 승차감차량 핸들링을 개선합니다.쇼크 업소버는 과도한 서스펜션의 움직임을 제한하는 데 도움이 되지만, 유일한 목적은 스프링의 진동을 완화하는 것입니다.쇼크 업소버는 오일 밸브와 가스를 사용하여 스프링에서 여분의 에너지를 흡수합니다.스프링 비율은 적재 및 언로드된 차량의 중량에 따라 제조업체가 선택합니다.일부 사람들은 스프링 비율을 수정하기 위해 충격을 사용하지만 이는 올바른 용도가 아닙니다.타이어 자체의 히스테리시스(hysteresis)와 함께 하중량의 상하 운동으로 축적된 에너지를 흡수합니다.효과적인 휠 바운스 댐핑을 위해서는 최적의 저항에 대한 튜닝 충격이 필요할 수 있습니다.

스프링 기반 쇼크 업소버는 일반적으로 코일 스프링 또는 리프 스프링을 사용하지만 토션 바는 비틀림 충격에도 사용됩니다.그러나 이상적인 스프링만으로는 충격 흡수제가 아닙니다. 스프링은 에너지를 저장만 하고 소멸하거나 흡수하지 않기 때문입니다.차량에는 일반적으로 유압식 쇼크 업소버와 스프링 또는 토션 바가 모두 사용됩니다.이 조합에서 "쇼크 업소버"는 특히 진동을 흡수하고 소멸시키는 유압 피스톤을 말합니다.현재 복합 서스펜션 시스템은 주로 2륜차에 사용되며, 리프 스프링 또한 4륜차에 복합 재료로 구성되어 있습니다.

건설

초기 역사

객차나 철도 기관차와 마찬가지로, 대부분의 초기 자동차는 리프 스프링을 사용했습니다.이러한 스프링의 특징 중 하나는 잎사귀 사이의 마찰이 어느 정도 감쇠하는 것을 제공하였고, 1912년 차량 서스펜션을 검토한 결과, 나선 스프링에서 이러한 특성이 결여된 것이 주 [2]스프링으로 사용하는 것이 "불가능"한 이유였다.그러나 판스프링 마찰에 의해 제공되는 댐핑의 양은 스프링의 상태와 습식 또는 건조 상태에 따라 제한되고 변동되었습니다.그것은 또한 양방향으로 작동했다.약 1906년부터 모터사이클 프론트 서스펜션이 코일 스프링 Druid 포크를 채택하였고, 이후 유사한 설계에 회전 마찰 댐퍼가 추가되어 양쪽이 감쇠되었습니다. 그러나 그것들은 조정 가능합니다(예: 1924 Web 포크).이러한 마찰 디스크 충격 흡수기는 많은 자동차에도 장착되었습니다.

모터카의 문제 중 하나는 특히 리어 스프링의 경우 가벼운 하중과 최대 하중 사이의 스프링 중량의 큰 차이였습니다.과도한 부하를 가하면 스프링이 바닥으로 떨어질 수 있으며, 고무 '범프 스톱' 장착과는 별도로 가벼운 부하를 가했을 때 승차감을 부드럽게 하기 위해 무거운 메인 스프링을 사용하려고 했습니다. 이러한 스프링은 종종 '쇼크 업소버'라고 불립니다.이 보조 스프링은 스프링과 차량의 조합이 고유 주파수로 튕겨나간다는 것을 깨달았기 때문에 다른 주기의 스프링으로 설계되었지만, 범프에 부딪힌 후 스프링이 튀어 일어날 수 있다는 문제에 대한 해결책은 아니었습니다.요구된 것은 반등에 영향을 미치는 댐핑이었다.

C.L.이긴 하지만.호록은 1901년에 유압 감쇠 기능이 있는 디자인을 고안했는데, 그것은 한 방향으로만 작동했다.가브리엘 스너버와 같은 기계식 댐퍼가 1900년대 후반에 장착되기 시작한 반면, 그것은 바로 생산에 들어간 것으로 보이지 않는다(또한편 Stromberg Anti-Shox도 이와 유사하다.이들은 코일 스프링의 작용으로 자유롭게 감길 수 있도록 장치 내부에 감긴 벨트를 사용했지만, 잡아당길 때 마찰에 부딪쳤다.가브리엘 스너버스는 11.9에 장착되었습니다.1912년 말 브룩랜즈에서 6시간 클래스 B 기록을 깬 HP 아롤-존스턴 자동차와 오토모터 저널은 이 스너버가 가볍고 착용이 [3]쉽기 때문에 레이싱에 큰 미래가 있을 수 있다고 언급했다.

생산되기 시작한 최초의 유압 댐퍼 중 하나는 1912년 올림피아 모터쇼에 전시되고 Polyrhoe Carburetors [3]Ltd가 판매한 Telesco Shock Absorbors입니다.여기에는 위에서 언급한 순수한 스프링 유형의 '충격 흡수제'와 같은 텔레스코픽 장치 내부에 스프링이 포함되어 있을 뿐만 아니라 오일이 반발 방향으로 축축해지도록 오일과 내부 밸브도 포함되어 있습니다.Telesco 유닛은 리어 스프링 대신 리프 스프링 후단에 섀시 마운트에 장착되어 유압식 [4]감쇠 부품이지만 스프링 시스템의 일부를 형성했습니다.이 레이아웃은 기존 차량에 적용하기 쉽기 때문에 선택한 것으로 추정되지만, 이는 유압 댐핑이 메인 리프 스프링의 작용에는 적용되지 않고 장치 자체의 보조 스프링에만 적용된다는 것을 의미합니다.

메인 리프 스프링 운동에 작용한 최초의 생산 유압 댐퍼는 아마도 1908년과 1909년에 특허받은 모리스 후다이에 의해 독창적인 개념에 기초한 댐퍼였을 것입니다.이 장치에서는 장치 내부에서 유압식으로 감쇠된 베인을 이동하는 레버 암을 사용했습니다.마찰 디스크 댐퍼에 비해 가장 큰 장점은 갑작스러운 움직임에 저항하지만 느린 움직임을 허용한다는 것입니다. 반면 회전 마찰 댐퍼는 고착되는 경향이 있으며 이동 속도에 관계없이 동일한 저항을 제공합니다.레버 암 쇼크 업소버는 제1차 세계대전 이후까지 상용화가 거의 진척되지 않았으며, 그 후 1927년 Ford 모델 A의 표준 장비로 널리 사용되었으며 뉴욕주 버팔로의 Houde Engineering Corporation이 제조했습니다.

차량 쇼크 업소버 유형

트윈 튜브 및 모노 튜브 쇼크 업소버의 주요 구성 요소 다이어그램

대부분의 차량용 쇼크 업소버는 트윈 튜브 또는 모노 튜브 타입이며, 이러한 테마에 대해 일부 변형이 있다.

트윈 튜브

기본 트윈 튜브

"2튜브" 쇼크 업소버라고도 하는 이 장치는 두 개의 중첩된 원통형 튜브, "작동 튜브" 또는 "압력 튜브"라고 불리는 내부 튜브 및 "리저브 튜브"라고 불리는 외부 튜브로 구성됩니다.내부의 장치 하단에는 압축 밸브 또는 베이스 밸브가 있습니다.도로의 범프에 의해 피스톤이 위아래로 밀리면 유압 오일이 피스톤의 작은 구멍 또는 "오리피스"를 통해 밸브를 통해 서로 다른 챔버 사이를 이동하며 "충격" 에너지를 열로 변환한 다음 소멸해야 합니다.

트윈 튜브 가스 충전

"가스 셀 2-튜브" 또는 유사한 이름의 설계로 다양하게 알려진 이 변화는 기본 트윈 튜브 형태에 비해 상당한 발전을 나타냈다.전체 구조는 트윈 튜브와 매우 유사하지만 질소 가스의 저압 하중이 예비 튜브에 추가됩니다.이 변경의 결과로 "포장" 또는 "공기"가 극적으로 감소합니다. 이는 트윈 튜브 과열 및 고장으로 인해 바람직하지 않은 결과로, 유압 오일이 어셈블리에서 떨어져 나옵니다.트윈 튜브 가스 충전식 쇼크 업소버는 기존의 현대식 차량 서스펜션 설비의 대부분을 나타냅니다.

위치 감지 댐핑

흔히 간단히 "PSD"라고 줄여 부르는 이 디자인은 트윈 튜브 쇼크의 또 다른 진화입니다.PSD 쇼크 업소버에서는 여전히 두 개의 중첩된 튜브로 구성되고 질소 가스가 포함되어 있으며 압력 튜브에 홈 세트가 추가되었습니다.이러한 홈을 통해 피스톤은 이동의 중간 범위(예: 엔지니어가 "승차 구역"이라고 부르는 가장 일반적인 도로 또는 고속도로 사용)에서 비교적 자유롭게 움직일 수 있으며 피스톤의 상하 이동이 더 심할 때 불규칙한 표면으로의 이동에 대응하여 상당히 적은 자유도로 이동할 수 있습니다.Sity(즉, 울퉁불퉁한 도로 구간에서— 보강은 운전자가 차량에 대한 이동을 더 잘 제어할 수 있도록 하여 안전 구역의 어느 한쪽에 있는 주행 범위를 "제어 구역"이라고 부릅니다.이러한 진보를 통해 자동차 설계자는 차량의 특정 제조사 및 모델에 맞춘 쇼크 업소버를 제작할 수 있었고, 그에 상응하는 효과적인 충격을 발생시키기 위해 주어진 차량의 크기와 중량, 기동성, 마력 등을 고려할 수 있었다.

가속 감지 댐핑

쇼크 업소버 진화의 다음 단계는 "범피"에서 "스무스"로 변화하는 상황을 감지하고 반응할 수 있는 쇼크 업소버의 개발이었다.이는 압축 밸브의 설계 변경을 통해 이루어졌으며 "가속 감응 댐핑" 또는 "ASD"라고 불립니다. 이는 "승차감 대 제어" 트레이드오프를 완전히 사라지게 할 뿐만 아니라 차량 제동 시 피치를 감소시키고 회전 시 롤링도 감소시킵니다.그러나 ASD 충격은 일반적으로 차량에 대한 애프터마켓 변경 시에만 사용할 수 있으며 제한된 수의 제조업체에서만 사용할 수 있습니다.

코일오버

코일오버 쇼크 업소버는 일반적으로 나선형 로드 스프링 내부에 있는 트윈 튜브 가스 충전 쇼크 업소버의 일종입니다.오토바이나 스쿠터 리어 서스펜션에 많이 사용되며, 자동차의 프론트 및 리어 서스펜션에 널리 사용됩니다.

단관

다양한 작동 상황에서 유압 쇼크 업소버 모노튜브:
1) 드라이브 속도가 느리거나 조정이 열려 있다.
2) "1"과 비슷하지만 압축 직후 확장
3) 빠른 조정 또는 닫힘 주행 시 움푹 패인 기포가 보이므로 캐비테이션 현상이 발생할 수 있습니다.
4) "3"과 비슷하지만 압축 직후 확장자
주의: 스템에 의한 볼륨 변화를 고려합니다.
대부분의 쇼크 업소버에 비해 리모트 리저버가 단단하게 연결된 업소버.멤브레인 대신 다이어프램을 사용하며, 공압 챔버의 팽창을 위한 제어 밸브가 없습니다.
설명:
1) 시스 및 가스탱크
2) 줄기
3) 스냅링
4) 플레이트 베어링 스프링
5) 스프링
6) 엔드캡 및 프리로드 조정
7) 가스 밸브 포함 또는 미탑재 버전으로 존재하는 캡 가스(반전 프로파일)
8) 이동 다이어프램
9) 패드 스위치(압축)
10) 와이퍼
11) 오일씰 조립체 및 쇼크씰
12) Negative Buffer Pad 또는 Limit Switch(확장)
13) Sliding Blade 및 Seal이 있는 피스톤

트윈 튜브 형태의 주요 디자인은 1950년대에 등장했을 때 혁명적인 발전으로 여겨졌던 모노 튜브 쇼크 업소버였다.이름에서 알 수 있듯이, 단일 튜브 충격은 가스 가압 충격이며 코일오버 형식으로도 제공되며, 피스톤이 2개 있지만 압력 튜브라는 하나의 튜브로만 구성됩니다.이러한 피스톤을 작동 피스톤 및 분할 피스톤 또는 플로팅 피스톤이라고 하며, 도로 평활도의 변화에 따라 압력 튜브 내부에서 상대적으로 동기적으로 움직입니다.또한 두 피스톤은 충격의 오일 및 가스 구성 요소를 완전히 분리합니다.모노 튜브 쇼크 업소버는 전체적으로 트윈 튜브보다 훨씬 긴 디자인으로, 트윈 튜브 충격용으로 설계된 승용차에 장착하기가 어렵습니다.단, 트윈 튜브와 달리 모노 튜브 충격은 어느 쪽이든 장착할 수 있습니다. 즉,[5] 방향성이 없습니다.또한 압축 밸브는 분압 피스톤이 역할을 담당하지 않으며 질소 가스를 포함하고 있지만 모노 튜브 충격에 있는 가스는 고압(260~360p.s.i 등)을 받고 있어 실제로 차량의 중량을 지탱하는 데 도움이 됩니다. 이는 다른 쇼크 업소버가 의도하지 않은 [6]것입니다.

메르세데스는 1958년부터 일부 자동차에 모노 튜브 충격을 표준 장비로 장착한 최초의 자동차 제조업체가 되었다.그것들은 빌스타인에 의해 제조되었고, 디자인 특허를 받았으며 1954년대에 [7]처음 등장했다.이 디자인은 특허를 받았기 때문에 특허가 [6]만료되는 1971년까지는 다른 제조사가 사용할 수 없었다.

스풀 밸브

스풀 밸브 댐퍼는 기존의 플렉시블 디스크 또는 [8]심과 달리 오일 통로가 기계화된 중공 원통형 슬리브가 사용되는 것이 특징입니다.스풀 밸브는 모노튜브, 트윈튜브 및/또는 위치감응 패키징으로 적용 가능하며 전자 제어와 [9]호환됩니다.

Multimatic의 2010년 특허 출원 중 가장 큰 장점은 유연한 심과 관련된 성능의 모호성을 배제하고 수학적으로 예측 가능하고 반복 가능하며 강력한 압력 흐름 [10]특성을 실현한다는 것입니다.

이론적 접근법

충격 흡수 뒤에는 일반적으로 사용되는 몇 가지 원칙이 있다.

  • 구조 재료의 이력(예: 고무 디스크의 압축, 고무 밴드와 코드의 신장, 강철 스프링의 굽힘 또는 토션 바의 비틀림).히스테리시스는 탄성 물질이 변형시키는 데 필요한 힘보다 적은 힘으로 반발하는 경향입니다.별도의 충격 흡수 장치가 없는 단순 차량은 스프링과 프레임의 이력 때문에 어느 정도 감쇠됩니다.
  • 브레이크에 사용되는 건식 마찰로, 레버의 피벗에 디스크(일반적으로 가죽으로 제작됨)를 사용하고 스프링에 의해 마찰이 가해집니다.Ford Model T와 같은 초기 자동차, 1940년대 영국 자동차, 1950년대 프랑스 시트로엥 2CV에 사용되었습니다.현재는 사용되지 않지만 이 시스템의 장점은 기계적 단순성입니다. 디스크 클램핑 나사를 조이거나 풀면 댐핑 정도를 쉽게 조정할 수 있으며 간단한 수공구로도 쉽게 재구축할 수 있습니다.단점은 감쇠력이 수직운동의 속도에 따라 증가하지 않는 경향이 있다는 것입니다.
  • 고체, 테이퍼 체인 쇼크 업소버. 일반적으로 니티놀과 같은 금속으로 만들어진 입상 구체의 하나 이상의 테이퍼형 축방향 정렬을 사용합니다.[1], [2]
  • 유체 마찰(예: 좁은 오리피스(유체)를 통한 유체 흐름)은 자동차 쇼크 업소버의 대부분을 구성합니다.이 디자인은 1902년 [11]Mors 경주용 자동차에 처음 등장했다.이 유형의 장점 중 하나는 특수 내부 밸브를 사용하여 압착 시 비교적 부드럽고(범프에 대한 부드러운 반응을 허용) 익스텐션 시 상대적으로 단단하게 만들어 스프링에 저장된 에너지에 대한 차량 반응인 "리바운드"를 제어할 수 있다는 점입니다. 마찬가지로 스프링에 의해 제어되는 일련의 밸브가 드를 바꿀 수 있습니다.충격 또는 반발 속도에 따른 강성의 그리.경주용 특수 쇼크 업소버는 드래그스터의 프론트 엔드를 가속 시 최소한의 저항으로 상승시킨 후 안정되도록 강하게 저항하여 트랙션 향상을 위해 바람직한 후방 중량 분포를 유지할 수 있습니다.
  • 공기압이 상승할 때 스프링과 같은 작용을 하는 공압식 쇼크 업소버와 같은 기체의 압축으로, 기체에 가해지는 힘에 저항합니다.밀폐된 가스는 압축이 가능하므로 장비가 충격에 덜 노출됩니다.이 개념은 1954년 시트로엥 자동차 시리즈 제작에 처음 적용됐다.오늘날 많은 쇼크 업소버가 압축 질소로 가압되어 오일이 과도하게 사용될 때 캐비테이션되는 경향을 줄입니다.이로 인해 포밍이 발생하여 장치의 댐핑 성능이 일시적으로 저하됩니다.경주 또는 오프로드에서 사용되는 매우 무거운 장치에서는 오일 및 가압 가스를 저장하기 위한 보조 실린더가 쇼크 업소버에 연결될 수도 있습니다.항공기 착륙 기어에서 에어 쇼크 업소버는 바운스를 줄이기 위해 유압 댐핑과 결합될 수 있다.이러한 스트럿을 올레오 스트럿(기름과 공기의 결합)이라고 합니다[3].
  • 가속에 대한 관성 저항시트로엥 2CV에는 외부 가동 부품 없이 휠이 튕겨지는 충격 흡수 장치가 있었습니다.이것들은 수직 실린더[4] 내부에 스프링 장착 3.5 kg (7.75파운드)의 철 중량으로 구성되었으며 높은 건물에 사용되는 튜닝 질량 댐퍼의 버전과 유사하지만 훨씬 작습니다.
  • 복합 수압식 서스펜션은 스프링 작동, 충격 흡수, 지상고 제어 및 셀프 레벨링 서스펜션 등 여러 서스펜션 요소를 하나의 장치에 결합합니다.이는 가스 압축성과 유압 기계의 힘 증대를 적용할 수 있는 능력을 결합한 것입니다.
  • 기존의 쇼크 업소버는 지상고 제어 및 셀프 레벨링 서스펜션의 대안인 에어 서스펜션 스프링과 결합할 수 있습니다.
  • 전기 지질학적 유체 댐퍼에서 전기장은 오일의 점도를 변화시킨다.이 원리는 자동차 및 다양한 산업에서 세미 액티브 댐퍼 적용을 가능하게 합니다.
  • 자기장 변화: 자기 지질학적 댐퍼는 전자석을 통해 유체 특성을 변화시킵니다.
  • 일반적으로 높은(사운드) 주파수에서 쇼크 업소버의 효과는 압축성 가스를 작동 오일로 사용하거나 고무 부싱으로 장착함으로써 제한됩니다.

특장점

  • 일부 쇼크 업소버는 쇼크 업소버에 제공되는 수동 조정을 통해 밸브 제어를 통해 승차감을 조정할 수 있습니다.
  • 더 비싼 차량에서는 밸브를 원격으로 조정할 수 있어 차량 작동 중에 운전자가 자유롭게 승차감을 제어할 수 있습니다.
  • 센서에 반응하여 컴퓨터를 통한 동적 밸브 제어를 통해 추가적인 제어 기능을 제공할 수 있으며, 부드러운 승차감과 필요할 때 단단한 서스펜션을 제공하여 지상고 조정 또는 지상고 제어가 가능합니다.
  • 지상고 제어는 개선된 고속 도로에서 주행할 때 차량을 낮춰 핸들링을 개선하고 공기역학적 항력을 줄이기 위한 수단으로서 간혹 거친 도로를 사용하기 위한 고속도로 차량에서 특히 바람직합니다.

쇼크 업소버 및 스트럿 비교

  • 쇼크 업소버와 달리 스트럿은 차체 및 스템이 강화되어 있습니다.
  • 스트럿은 다방향 하중을 받는 반면 쇼크 업소버는 진동을 감쇠시키고 축을 따라 하중을 받습니다.
  • 스트럿과 쇼크 업소버는 부착 방법이 다릅니다.쇼크 업소버는 고무 또는 우레탄 부싱을 통해 프레임 및 서스펜션에 장착됩니다.스트럿은 서스펜션에 단단하게 장착되며 스티어링의 상부 피벗 지점을 제공하는 회전 플레이트를 통해 프레임에 장착됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ , Horst Bauer(ed), 자동차 핸드북 제4판, Robert Bosch GmbH, 1996, ISBN0-8376-0333-1, 584페이지
  2. ^ "스프링 - 자동차 서스펜션에 대한 간단한 연구", 오토모터 저널, 1912년 8월 10일, pp936-937
  3. ^ a b "올림피아에서 볼 수 있는 액세서리", The Automotor Journal, 1912년 11월 2일, p1284
  4. ^ "올림피아에서 운전기사가 기대하는 것", The Automotor Journal, 1912년 11월 9일자, 페이지 1313
  5. ^ "thyssenkrupp Bilstein - Entwicklung / Produkte - Konventionelle Dämpfer - 1-Rohr-Dämpfer (deCarbon-Prinzip)". www.thyssenkrupp-bilstein.de. Retrieved 2017-07-13.
  6. ^ a b Carley, Larry (February 2008), "Monotube shocks-- don't absorb shocks, but..." (PDF), Brake and front end magazine, archived from the original (PDF) on 2014-01-02, retrieved 1 January 2014
  7. ^ 쉘튼, 페이지 24와 페이지 26의 캡션.
  8. ^ "From F1 to Baja: Multimatic's Clever Spool-Valve Dampers Explained". Retrieved 2017-07-19.
  9. ^ "Damper and Awe: 6 Types of Automotive Dampers Explained - Feature". Retrieved 2017-07-19.
  10. ^ US 8800732 B2, Holt, Laurence J.; O'Flyn, Damian & Tomlin, Andrew, "Hydraulic damper spool valve", 2014-08-12 발행
  11. ^ 셋라이트, L. J. K. "댐퍼스: 돌기를 부드럽게 하기" 톰, 에드 노티에서.자동차 세계(런던:Orbis, 1974), 제5권, 페이지 490.

원천

  • 셸튼, 크리스"그러면, 지금, 그리고 영원히" 핫로드, 2017년 3월, 페이지 16-29.

참고 문헌

외부 링크