트윈 튜브 충격 흡수 장치(오일+가스)의 원리

트윈 튜브 쇼크 업소버의 작동 원리를 자세히 알아보기 위해 먼저 구조를 소개해 드리겠습니다. 그림 1을 참조하세요. 구조를 통해 트윈 튜브 쇼크 업소버를 명확하고 직접적으로 볼 수 있습니다.

그림 1 : 트윈 튜브 충격 흡수 장치의 구조

쇼크 업소버에는 작동실 3개와 밸브 4개가 있습니다. 그림 2의 세부 정보를 참조하세요.
3개의 작업실:
1. 상부 작동실: 피스톤의 윗부분으로 고압실이라고도 함.
2. 하부 작업실: 피스톤의 아랫부분.
3. 오일 저장 탱크: 네 개의 밸브는 유량 밸브, 리바운드 밸브, 보상 밸브, 그리고 압축 밸브를 포함합니다. 유량 밸브와 리바운드 밸브는 피스톤 로드에 설치되며, 피스톤 로드 부품의 일부입니다. 보상 밸브와 압축 밸브는 베이스 밸브 시트에 설치되며, 베이스 밸브 시트 부품의 일부입니다.

그림 2 : 쇼크 업소버의 작동 챔버 및 값

충격 흡수 장치 작동의 두 가지 프로세스:

1. 압축
쇼크 업소버의 피스톤 로드는 작동 실린더에 따라 위에서 아래로 움직입니다. 차량 바퀴가 차체 가까이로 움직이면 쇼크 업소버가 압축되어 피스톤이 아래로 움직입니다. 하부 작동실의 용적이 감소하고 하부 작동실의 오일 압력이 증가하여 유량 밸브가 열리고 오일이 상부 작동실로 유입됩니다. 피스톤 로드가 상부 작동실의 일부 공간을 차지하기 때문에 상부 작동실의 증가된 용적이 하부 작동실의 감소된 용적보다 작아지고, 일부 오일은 압축되어 오일 저장고로 다시 유입됩니다. 이 모든 값은 스로틀에 영향을 미치고 쇼크 업소버의 감쇠력을 발생시킵니다. (그림 3의 세부 정보 참조)

그림 3: 압축 과정

2. 리바운드
쇼크 업소버의 피스톤 로드는 작동 실린더에 따라 위쪽으로 이동합니다. 차량 바퀴가 차체에서 멀리 떨어지면 쇼크 업소버가 반동하여 피스톤이 위쪽으로 이동합니다. 위쪽 작동 챔버의 오일 압력이 증가하여 유량 밸브가 닫힙니다. 반동 밸브가 열리고 오일은 아래쪽 작동 챔버로 흐릅니다. 피스톤 로드의 일부가 작동 실린더 밖으로 빠져나가면 작동 실린더의 용적이 증가하고, 오일 저장 탱크의 오일은 보상 밸브를 열어 아래쪽 작동 챔버로 흐릅니다. 이 모든 값은 스로틀에 영향을 미치고 쇼크 업소버의 감쇠력을 발생시킵니다. (그림 4의 세부 정보 참조)

그림 4: 리바운드 프로세스

일반적으로 리바운드 밸브의 사전 조임력은 압축 밸브보다 큽니다. 같은 압력에서 리바운드 밸브를 통과하는 오일의 단면적은 압축 밸브보다 작습니다. 따라서 리바운드 과정에서의 감쇠력은 압축 과정에서의 감쇠력보다 큽니다(물론 압축 과정에서의 감쇠력이 리바운드 과정에서의 감쇠력보다 클 수도 있습니다). 이러한 충격 흡수 장치 설계는 신속한 충격 흡수라는 목적을 달성할 수 있습니다.

사실, 쇼크 업소버는 에너지 감쇠 과정 중 하나입니다. 따라서 그 작동 원리는 에너지 보존 법칙에 기반합니다. 에너지는 가솔린 연소 과정에서 발생하며, 엔진으로 구동되는 차량은 울퉁불퉁한 도로를 주행할 때 위아래로 흔들립니다. 차량이 진동하면 코일 스프링이 진동 에너지를 흡수하여 위치 에너지로 변환합니다. 하지만 코일 스프링은 위치 에너지를 소모하지 못하고 여전히 존재합니다. 이로 인해 차량은 끊임없이 위아래로 흔들립니다. 쇼크 업소버는 에너지를 소모하여 열 에너지로 변환합니다. 열 에너지는 오일 및 쇼크 업소버의 다른 구성 요소에 흡수되어 대기 중으로 방출됩니다.