KR100285512B1 - 문 폐쇄 장치 - Google Patents

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KR100285512B1
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슈미트 만프레트
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브리기테 뵈스터-알베르
게체 게엠베하 운트 컴퍼니
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Abstract

본 발명의 유압 플로어 스프링은 밀폐 샤프트(2)가 회전 베어링 및 유압 피스톤 실린더(7,8)상에 설치되어 있고 밀폐 스프링(14)이 장착되어 있는 케이싱(9)을 구비하고 있다. 피스톤(7)은 기어에 의해서 밀폐 스프링(2)에 연결되어있고 밀폐 스프링(14)과 상호작용한다. 피스톤(7)은 개방시에 밀폐 스프링(14)의 작동과 반대로 작동하고 폐쇄시에는 실린더(8)에서 밀폐 스프링(14)의 작동에 의해서 작동하며 폐쇄시에 유압작용에 의해서 상쇄된다.
본 발명의 새로운 점은 피스톤(7)에 파여있는 홈(47)에 장착될 수 있는 실린더의 내벽과 상호작용하는 적어도 하나의 가스켓(43)을 갖추고 있으며, 홈(47)은 피스톤보다 직경이 큰 비드(46)에 설치되어있고, 이러한 비드는 그 양쪽에 각이 형성된 작동면을 가지고 있다는 데있다. 이러한 가스켓의 배열은 실린더 챔버에서 피스톤의 끼임을 방지하고 신뢰할만하고 용이한 문의 개방 및 폐쇄를 보장한다.

Description

문 폐쇄 장치
제1도는 피스톤 로드에 부착된 피스톤을 구비한 본 발명의 문 폐쇄 장치를 개략적으로 도시한 횡단면도.
제1(a)도는 제1도에서 점선 X로 지정된 부분을 확대하여 도시한 피스톤의 횡단면도.
제2도는 제1도와 다른 형태의 본 발명에 따른 문 폐쇄 장치의 횡 단면도.
제2(a)도는 제2도에서 점선 X로 지정된 부분을 확대하여 도시된 피스톤의 횡단면도.
제3도는 본 발명에 따른 문 폐쇄 장치를 부분 단면으로 도시한 평면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 문 폐쇄장치(또는 플로어 스프링) 2 : 폐쇄 샤프트
3 : 캠 디스크 4 : 피스톤 로드
7 : 피스톤 8 : 실린더 챔버
9 : 케이싱 11 : 캐리지
12 : (캐리지의)제어 로울러 12a : (캐리지의) 지지 로울러
14 : 풀백 스프링 15 : (우측) 실린더 챔버
16 : (케이싱의) 칼라 17 : 감쇠 시스템
18 : (좌측) 실린더 챔버 19 : (공기) 흡입 밸브
21 : 안전 밸브 22 : (피스톤의) 나사 연결부
23 : (피스톤 로드의) 장착부 24,34 : (포켓 형태의) 보어
26 : (피스톤의) 상부 27 : (피스톤 로드의) 칼라
28 : (나사 연결부의) 고정 부재 29 : (피스톤 로드의) 암나사
31 : (피스톤 로드의) 종축 32 : (피스톤의) 관통 구멍
36 : (피스톤 로드의 장착부의) 정면 38,43 : 가스켓
39 : (장착부의) 홈 41 : (피스톤의 상부의) 정면
42 : (피스톤의) 외벽 44 : (케이싱의) 내벽
46 : 비드 47 : 홈
48 : 스프링 부재(O링) 49 : 안내면
50 : 지지면 51,52 : 구멍
53 : 플러그 54 : 덮개
56 : 베어링 시트 57 : 고정 부재
58 : 잠금 부재 100 : 기어
본 발명은 폐쇄 샤프트가 베어링 시트 상에 장착되어 있고 피스톤 실린더 장치 및 풀백 스프링(pull-back spring)이 내부에 장착되어 있는 케이싱을 갖는 소위 ″플로어 스프링(floor spring)″ 방식의 문 폐쇄 장치에 관한 것이다.
이러한 방식의 문 폐쇄 장치는 예를 들면, 대한민국 명성사의 제품명 MS 830 플로어 스프링으로 공지되어 있다. 이와 같은 종래 기술의 문 폐쇄 장치에서, 피스톤은 폐쇄 샤프트에 연결되어 있는 캠 기어와 상호 작용하는 피스톤 로드를 갖추고 있다. 피스톤은 실린더에 정확하게 끼워져 있고, 실린더와 마주하는 피스톤의 전체 외면은 금속이 덧붙여져 있어서 실린더의 내면과 표면 밀봉을 제공하도록 밀봉면을 형성한다. 이를 위해서, 서로 정확하게 끼워맞추어져야 하는 피스톤과 실린더의 제조비용이 고가여야 한다.
또한, 이러한 공지된 종래 기술에서는, 문 폐쇄 장치가 작동될 때 제조 공차(production tolerance)로 인해서 실린더 챔버 내부에서 피스톤이 끼여지는 위험이 있다. 이러한 자체 장애(self-obstruction)는 문이 열리거나 닫힐 수 없도록 문 폐쇄 장치를 차단시킨다.
본 발명의 목적은 문의 개폐를 용이하며 저렴하며 간편하게 하는 동시에 신뢰성 있게 작동하는 형태의 문 폐쇄 장치를 제공하려는 것이다.
본 발명에 따르면, 이러한 목적은 피스톤이 실린더 챔버의 내벽과 상호작용하는 하나 이상의 가스켓을 갖추고 있으며, 상기 가스켓은 피스톤에 형성된 홈 내에 장착되어 있으며, 상기 홈이 피스톤의 직경보다 큰 직경의 비드에 형성되어 있는 구성에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 비드의 하나 이상의 측면에는 소정의 각을 이룬 지지면이 형성되고, 홈에 인접한 비드의 좌우에는 바람직하게 하나 이상의 안내면이 형성된다.
또한, 바람직하게 가스켓과 안내면은 피스톤의 횡축 방향을 중심으로 대칭을 이루도록 배열되고, 가스켓이 피스톤의 횡방향의 중심선 상에 놓여진다.
더욱이, 홈과 가스켓의 사이에는 반경 방향 바깥쪽으로 작용하는 스프링 부재, 예를 들면 0-링이 배열될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도 및 제1(a)도는 본 발명에 따른 문 폐쇄 장치(1)의 개략적인 횡 단면도이다. 앞서 설명한 바와 같이, 이와 같은 형태의 문 폐쇄 장치는 통상적으로 ″플로어 스프링″이라 불리운다. 이러한 플로어 스프링 형태의 문 폐쇄 장치(1)내에 수직으로 위치된 폐쇄 샤프트(2)와 공지의 선회 방지(turn-proof) 방식으로 연결되어 있는 문(도시되지 않음)을 개방할 때, 피스톤 로드(4)가 캠 디스크(3)의 작용에 의해 화살표 방향(6)으로 밀려진다. 따라서, 피스톤 로드(4)에 연결된 피스톤(7)도 문 폐쇄 장치(1)의 케이싱(9)의 실린더 챔버(8) 내에서 화살표 방향(6)으로 밀려진다. 이와 같이, 폐쇄 샤프트(2)의 회전 운동은 캠 디스크(3)와 같은 편심 기구에 의해 피스톤 로드(4)에 전달된다. 폐쇄 샤프트(2)에 선회 방지 방식으로 연결된 하트형상의 캠 디스크(3)는 캐리지(11) 상에서 작동하는데, 캐리지(11)는 캠 디스크(3)와 상호 작용하여 폐쇄 샤프트(2)의 회전 운동을 피스톤 로드(4)의 화살표 방향(6) 또는 그 반대쪽 화살표 방향(13)으로의 축선운동으로 변환시키는 제어 로울러(12) 및 지지 로울러(12a)를 갖추고 있다.
실린더 챔버(8)는 유체로 채워져 있다. 실린더 챔버(8)는, 피스톤 로드(4)와 풀백 스프링(14)을 수용하고 있는 피스톤(7)의 좌측 실린더 챔버(18), 및 피스톤(7)의 우측 실린더 챔버(15)로 구성되어 있다. 피스톤(7)에는 공기 흡입 밸브(19) 및 안전 밸브(21)가 장착되어있다.
문(도시되지 않음)의 개방시, 피스톤(7)이 화살표(6) 방향으로 이동함으로써, 풀백 스프링(14)이 압축된다. 풀백 스프링(14)은 스크류 압력 스프링으로 설계되어 있고 피스톤 로드(4)와 동심으로 배열되어 있다. 이러한 풀백 스프링(14)의 일단부는 피스톤(7)과 접촉하고 타단부는 케이싱(9)의 칼라(16)상에 놓여있다.
피스톤(7)은 문을 개방시키는 화살표(6) 방향으로 이동하면서, 실린더 챔버(18) 내의 유체를 배출시키는데, 이와 같이 배출되는 유체는 감쇠 시스템(17)의 흡입 밸브(19)를 통하여 우측 실린더 챔버(15) 안으로 유동된다.
문은 화살표(13) 방향으로 피스톤(7)을 밀어주는 풀백 스프링(14)의 복원력에 의해서 닫힌다. 이 때, 우측 실린더 챔버(15)는 압력 챔버를 형성한다. 일방향 밸브로 설계된 흡입 밸브(19)는 문이 닫히는 작동 중에 폐쇄된다. 이때, 우측 실린더 챔버(15)내의 유체는 케이싱(9)내의 과유동 채널(도시되지 않음)을 통해서 낮은 압력의 좌측 실린더 챔버(18)내로 유동된다. 따라서, 문이 닫히는 작동이 감쇠 (damped)된다. 이러한 작동은 과유동 채널(도시되지 않음)에 장착된 유동 밸브에 의해서 제어될 수 있다. 만약, 우측 실린더 챔버(15)내의 압력이 너무 높은 경우, 예를 들어 문이 강제로 닫히게되는 경우에는, 피스톤(7)에 장착되어 있는 안전 밸브(21)가 개방된다.
피스톤(7)은 나사 연결부(22)에 의해서 피스톤 로드(4)에 고정되어 있다. 피스톤(7)과 연결되는 피스톤 로드(4)의 말단부는 칼라(27)에 의해서 고정되는 장착부(23)를 갖추고 있다. 피스톤(7)은 이러한 장착부(23)와 직경이 거의 동일한 포켓 형태의 보어(24)를 갖추고 있다. 피스톤 로드(4)가 피스톤(7)의 내부에 설치된 상태에서, 피스톤(7)의 포켓 형태의 보어(24)는 피스톤 로드(4)의 말단부에 해당하는 장착부(23)를 완전히 둘러싸면서 피스톤 로드(4)의 칼라(27) 상에 고정되는데, 즉 피스톤 로드(4)의 칼라(27)와 피스톤(7)의 상부(26)가 서로 접촉하는 방식으로 고정된다.
나사 연결부(22)는 피스톤 로드(4)의 내측에 형성된 암나사(29)에 끼워지는 숫나사로서 설계되어 있는 고정 부재(28)를 갖추고 있는데, 피스톤 로드(4)의 암나사(29)는 피스톤 로드(4)의 종축(31) 상으로 형성되어 있다. 나사 연결부(22)의 고정 부재(28)는 피스톤(7)의 관통 구멍(32)을 통과하여 피스톤(7)을 피스톤 로드(4)에 대해서 축선방향으로 고정시킨다. 반경 방향으로는, 피스톤(7)의 포켓 형태의 보어(24)가 적은 공차 범위에서 피스톤 로드(4)의 장착부(23)와 바람직하게 끼워맞춤식으로 고정되는데, 변형식 끼워 맞춤 또는 압착식 끼워맞춤 등으로 고정될 수 가 있다.
포켓 형태의 보어(24)의 축선방향 깊이는, 피스톤(7)의 상부(26)가 피스톤 로드(4)의 칼라(27)상에 놓여지는 동시에 포켓 형태의 보어(24)의 기저부가 피스톤 로드(4)의 장착부(23)의 정면(36)상에 놓여지도록, 장착부(23)의 길이에 상응하게 형성되어 있다. 따라서, 피스톤(7)에 작용하는 풀백 스프링(14)의 힘과, 유체의 압력, 특히 우측 실린더 챔버(15)내의 유체의 압력은 피스톤(7)과 피스톤 로드(4)의 연결에 어떠한 영향도 미치치 않고 흡수될 수 있다.
피스톤 로드(4)의 장착부(23)와 피스톤(7)의 포켓 형태의 보어(24) 사이에는, 우측 실린더 챔버(15) 및 좌측 실린더 챔버(18)를 액체 밀봉식으로(fluid-tight) 서로 분리시키기 위해서, 가스켓(38)이 제공되어 있다. 가스켓(38)은 장착부(23)의 둘레로 오목하게 파인 홈(39) 내에 설치된다. 가스켓(38)이 포켓 형태의 보어(24)의 벽에 형성된 홈 안으로 끼워지도록 설치될 수도 있다. 또는, 가스켓(38)이 피스톤 로드(4)의 장착부(23)의 정면(36)과 이에 마주하는 피스톤(7)의 내면(34) 사이로 설치되는 밀봉링으로 설계될 수도 있다. 또한, 이러한 가스켓(38)은 피스톤(7)의 관통 구멍(32) 내부와 우측 실린더 챔버(15)에 마주하는 피스톤(7)의 상부(26)의 반대쪽 정면(41) 상으로 놓여지도록 설치될 수도 있으며, 그 결과 나사 연결부(22)의 고정 부재(28), 즉 나사의 헤드부에 의해서 관통 구멍(32)을 액체 밀봉식으로 밀봉시킨다.
제1(a)도에 잘 도시된 바와 같이, 좌우측 실린더 챔버(15,18)를 형성하는 케이싱(9)의 내벽(44)과 마주하게 놓여져 있는 피스톤(7)의 벽(42)상에는 가스켓(43)이 제공되어 있다. 이러한 가스켓(43)은 우측 실린더 챔버(15)를 좌측 실린더 챔버(18)로부터 액밀한 상태로 분리시킨다. 또한, 피스톤(7)의 외벽(42) 상에는 케이싱(9)의 내벽(44)과 접촉하도록 피스톤(7)의 외벽(42)으로부터 반경 방향으로 돌출한 비드(46)가 형성되어 있다. 바람직하게, 비드(46)의 종축방향 길이는 피스톤(7)의 외벽(42)의 종방향 길이, 즉 외벽(42)의 폭보다 작은데, 대략 외벽(42)의 전체 폭의 1/3을 차지한다.
내부에 가스켓(43)이 설치되도록 비드(46)의 안쪽으로 홈(47)이 형성되어 있다. 이러한 가스켓(43)은 바람직하게 테프론으로 제조된 것이다. 가스켓(43)에 의해서 완전히 둘러싸여지는 홈(47)의 기저부에는 O링(48)이 설치되어있다. 바람직하게, 이러한 0링(48)은 탄성재로 제조된다. 0링(48)이 삽입되면 케이싱(9)의 내벽(44)과 접해서 가스켓(43)을 압축하는 스프링 부재로서 작용한다. 이것은, 가스켓(43)이 케이싱(9)의 내벽(44)에 대해서 일정하게 압축되는 것을 보장한다.
홈(47)의 좌 우측에 인접하게 방사상으로 배열된 안내면(49)이 위치되어있는데, 이들 안내면(49)의 종방향 길이, 홈(47)의 폭과 함께 비드(46)의 폭을 결정한다. 이들 안내면(49)은 가스켓(43)의 작동을 지지하는 역할을 하고, 특히 피스톤(7)의 운동 방향이 변할 때 가스켓(43)에 대한 손상을 방지하도록 좌 우측면을 보강한다. 비드(46)는 안내면(49)의 양쪽으로 피스톤(7)의 외벽(42)으로 통하는 소정의 각을 이룬 지지면(50), 바람직하게 원형의 지지면을 갖추고 있다.
이와 같이 내벽(44)과 안내면(49)의 바람직하게 설계된 작은 접촉면으로 인해서, 피스톤(7)이 화살표(6,13) 방향으로 이동할 때 실린더 챔버(15,18)에서의 피스톤(7)의 끼임과 막힘이 방지될 수 있다. 따라서, 근본적으로 피스톤(7)은 가스켓(43)에 의해서 안내된다. 이것은, 실린더 챔버(15,18)에서의 피스톤(7)의 끼임 또는 막힘을 유발하는 제조공차를 보완한다.
본 발명에 따른 ″플로어 스프링″ 형태의 문폐쇄 장치는 다음과 같은 단계에 의해 조립된다.
캐리지(11)에 의해서 폐쇄 샤프트(2)와 연결되어 있는 피스톤 로드(4)가 좌우측 실린더 챔버(15,18) 안으로 위치될 때까지 구멍(51)을 통하여 피스톤 로드(4)를 화살표(13) 방향으로 케이싱(9) 내에 삽입시킨다.
다음으로, 구멍(51)의 반대편에 있는 케이싱(9)의 단부에는 다른 하나의 구멍(52)이 제공되어 있는데, 이 구멍(52)을 통하여 풀백 스프링(14)이 케이싱(9)의 칼라(16)에 놓여질 때까지 풀백 스프링(14)을 케이싱(9) 내로 밀어넣는다. 그 결과, 피스톤(7)은 실린더 챔버(8)내에 삽입되어서 포켓 형태의 보어(24)에 의해 피스톤 로드(4)의 장착부(23)와 적어도 부분적으로 접촉하게 된다. 그리고 나서, 피스톤(7)의 상부(26)가 피스톤 로드(4)의 칼라(27)상에 놓여질 때까지 피스톤(7)을 나사 연결부(22)의 고정 부재(28)에 의해서 장착부(23)상으로 밀어 넣을 수 있다. 이와 동시에, 풀백 스프링(14)이 실린더 챔버(8) 내에서 예비응력(pre-tension) 상태로 고정되어, 이에 따라 캐리지(11)가 실린더(8)의 반대편으로 칼라(16)상에 놓여진다.
나사 연결부(22)의 고정 부재(28)는 피스톤(7)을 피스톤 로드(4)에 대해서 해제가능하게 고정시킨다. 이제, 플러그(53)에 의해 우측 실린더 챔버(15)를 가스켓(43)에 대해서 액밀한 상태로 밀봉시킨다. 이때, 유체가 플로어 스프링 형태의 문 폐쇄 장치(1) 내에 충전된다. 마지막으로, 구멍(51)을 덮개(54)에 의해 폐쇄시킴으로써, 이와 동시에 폐쇄 샤프트(2)가 축선 방향의 베어링 시트(50)에 고정된다.
제2도 및 제2(a)도에는 제1도와는 다른 방식의 나사 연결부(22)를 구비한 본 발명에 따른 문 폐쇄 장치(1)의 다른 실시예가 도시되어 있으며, 제2(a)도에는 이러한 나사 연결부(22)를 갖춘 피스톤(7)의 확대 단면도가 도시되어 있다. 피스톤 로드(4)의 종축(31) 상에 형성되어 있는 장착부(23)상에는 제 1 실시예의 고정 부재(28)에 상응하는 고정 부재(57)가 제공되어 있다. 고정 부재(57)의 바깥쪽에는 너트 형태의 잠금 부재(58)가 제공되어 있다. 제1도에 도시된 피스톤(7)과 동일한 방식으로 설계된 피스톤(7)이 피스톤 로드(4)의 장착부(23) 상으로 적어도 부분적으로 밀려지면서 고정 부재(57)가 피스톤(7)의 관통 구멍(32)을 통과하게 된다. 이러한 고정 부재(57)는 피스톤 로드(4)와 함께 일체식 부품으로 설계될 수도 있고, 또는 제2도 및 제2(a)도에 도시되어진 바와 같이 나사식 핀으로도 설계될 수 있다. 고정 부재(57)를 고정시키도록 너트 형태로 설계된 잠금 부재(58)에 의해서, 피스톤(7)은 피스톤 로드(4)에 고정되거나 또는 피스톤 로드(4)의 장착부(23) 쪽으로 밀려질 수가 있는데, 이는 풀백 스프링(14)이 동시에 압축되기 때문이다. 이러한 방식의 나사 연결부(22)는 제1도에서 동일한 방식으로 해체될 수 있으므로, 피스톤 (7)의 손상 부품 또는 피스톤 자체의 교체가 용이하다.
또한, 피스톤(7)을 피스톤 로드(4) 상에 간단히 삽입하거나 설치할 수가 있으므로, 피스톤(7)을 고정시키는데 별도의 보존 공구가 필요치 않다.
제2도에 도시한 방식의 플로어 스프링, 즉 문 폐쇄 장치(1)는 제1도에 도시된 것과 동일한 단계로 조립된다. 너트 형태로 설계된 잠금 부재(58)는 자체 고정 너트로서 작용하도록 부가의 플라스틱 삽입물을 가질 수 있다. 통상적인 방식의 잠금 와셔에 의해서 잠금 부재(58)를 고정 부재(57)로부터 헐거워지지 않게 고정시킬 수도 있다. 또한, 이러한 잠금 와셔는 제1도의 나사 연결부(22)에도 제공될 수 있다.
지금까지, 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명이 설명되었지만, 본 발명은 결코 이들 실시예로만 제한되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위의 영역 내에서 다양하게 수정 및 변경될 수 있음은 물론이다.

Claims (6)

  1. 폐쇄 샤프트(2)가 베어링 시트(56) 상에 설치되어 있고 유압식 피스톤(7), 실린더 챔버(8) 및 풀백 스프링(14)이 내부에 장착되어 있는 케이싱(9)을 구비하고 있으며, 상기 실린더 챔버(8) 내에서 상기 피스톤(7)이 상기 풀백 스프링(14)과 상호작용하며, 상기 피스톤(7)은 피스톤 로드(4)를 가지며, 상기 피스톤 로드(4)와 상기 폐쇄 샤프트(2) 사이에 설치된 기어(100)가 상기 피스톤 로드(4)와 상호작용하며, 상기 피스톤(7)은 피스톤 로드(4)에 축선방향으로 고정되어 있으며, 상기 풀백 스프링(14)의 작동에 의한 문의 폐쇄 및 개방시 상기 피스톤(7)이 상기 실린더 챔버(8)내에서 이동되며, 문의 폐쇄시 상기 피스톤(7)이 유압식으로 감쇠되는 플로어 스프링식 문 폐쇄 장치에 있어서, 상기 피스톤(7)은 상기 실린더 챔버(8)의 내벽(44)과 상호작용하는 하나 이상의 가스켓(43)을 갖추고 있으며, 상기 가스켓(43)은 상기 피스톤(7)에 형성된 홈(47) 내에 장착되어 있으며, 상기 홈(47)은 상기 피스톤(7)의 직경 보다 큰 직경의 비드(46)내에 형성되어 있는 것을 특징으로 문 폐쇄 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비드(46)의 하나 이상의 측면에는 소정의 각을 이룬 지지면(50)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 문 폐쇄 장치.
  3. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 홈(47)에 인접한 상기 비드(46)의 좌우로 하나 이상의 안내면(49)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 문 폐쇄 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가스켓(43) 및 상기 안내면(49)은 상기 피스톤(7)의 횡축방향으로 대칭으로 배열되어 있으며, 상기 가스켓(43)이 횡축방향의 중심선상에 놓여지는 것을 특징으로 하는 문 폐쇄 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 가스켓(43)은 테프론으로 제조되는 것을 특징으로 하는 문 폐쇄 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 홈(47)과 상기 가스켓(43)의 사이에는 반경방향 바깥쪽으로 작용하는 스프링 부재(48)가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 문 폐쇄 장치.
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