KR100452459B1 - 회전식 오일 댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전식 오일 댐퍼에 관한 것이다. 종래 회전식 오일 댐퍼는 점성유체의 내부누설이 발생되기 때문에 댐핑력이 저하되고, 상대적으로 댐퍼 전체의 크기가 대형화되는 등의 문제점이 있었다. 본 발명은 양단이 밀폐되고 내부에 점성유체가 주입되는 댐핑 챔버가 형성된 원통형 댐퍼 몸체; 상기 댐퍼 몸체의 일단을 관통하여 회전 가능하게 지지되는 회전축; 상기 댐퍼 몸체의 내부에서 직선이동안내수단에 의하여 직선왕복이동 가능하게 설치되며, 그 외주면에는 상기 댐핑 챔버의 내주면에 밀착되는 오링이 끼워지고, 그 양측면 사이를 관통하는 오리피스와 개방되었을 때 오리피스보다 큰 유로를 형성하는 체크밸브가 설치된 댐핑 플레이트; 상기 회전축의 회전에 연동하여 댐핑 플레이트를 직선왕복이동시키는 직선왕복구동수단;을 포함하여 구성된 것에 있어서, 상기 직선왕복구동수단은 상기 회전축의 내측단에 형성되어 경사면과 수직면을 가지는 경사캠부와, 상기 댐핑 플레이트의 중심부에 매립 설치되어 상기 회전축의 경사캠부의 경사면에 대응하는 경사면과 수직면을 가지는 경사캠부를 포함하는 작동캠 및, 상기 댐퍼 몸체와 댐핑 플레이트 사이에 설치되어 댐핑 플레이트를 회전축 방향으로 탄력 지지하는 탄성부재로 구성되어 점성유체의 내부누설이 최소화되어 댐핑력을 높일 수 있으며, 상대적으로 소형화할 수 있게 되는 것이다. 또한 상기 경사면에서 연장되어 반대 방향으로 경사지게 형성되는 제 2 경사면을 형성하는 것에 의해 닫힘 동작시 일정 구간에서는 댐핑력이 작용하고 완전 닫힘 직전에는 급격히 닫힘 동작이 이루어지도록 할 수 있는 것이다.

Description

회전식 오일 댐퍼{ROTARY TYPE OIL DAMPER}

본 발명은 회전식 오일 댐퍼(Oil Damper)에 관한 것으로, 특히 오일의 내부누설을 최소화하여 댐핑력을 향상시키고 소형화할 수 있는 회전식 오일 댐퍼에 관한 것이다.

일반적으로 회전요소, 예를 들면 피아노의 덮개나 김치냉장고 등의 각종 덮개, 뚜껑 및 도어 등을 개폐하는 과정에서 닫힘력을 제어하여 덮개나 도어 등이 급격히 닫히지 않도록 하기 위하여 회전식 댐퍼를 사용하고 있다.

종래의 회전식 댐퍼로서는 스프링 등의 탄성부재를 이용하는 탄성부재형 회전식 댐퍼와, 점성유체를 사용하여 댐핑력을 부여하는 회전식 오일 댐퍼가 있다.

탄성부재형 회전식 댐퍼는 대한민국 공개특허 제88-14508호와 같이, 케이싱과, 이 케이싱의 내부에 회전 가능하게 삽입되어 일단이 돌출되는 축과, 상기 케이싱과 축 사이에 설치되어 축에 댐핑력을 부여하는 탄성부재로 구성된 것이다.

이러한 탄성부재형 회전식 댐퍼는 댐핑력이 양방향(시계 방향 및 반시계 방향) 모두에 대하여 발생되기 때문에 일방향으로만 댐핑력이 필요한 경우에는 이를 채용할 수 없을 뿐만 아니라 그 사용이 계속됨에 따라 스프링 등의 탄성부재의 탄성력에 변화를 가져오기 때문에 원하는 댐핑력을 유지할 수 없게 되는 문제점이 있었다.

또한 종래의 회전식 오일 댐퍼로서는 미국특허 제5,635,655호와 같이 양단이개방된 챔버를 가지는 중공형 케이싱과, 이 케이싱의 내부에 회전 가능하게 삽입되어 일단이 돌출되며 상기 챔버 내에 위치하는 부위에 돌기가 방사상으로 돌출된 축부와, 이 축부의 돌기에 연동하여 상기 케이싱의 내주면에 그 외주면이 밀착된 상태로 가동되는 가동밸브와, 상기 케이싱의 내부에 돌출되어 상기 가동밸브의 회전을 정지시키는 스토퍼와, 상기 케이싱의 양단을 폐쇄하는 마개부재 및, 상기 챔버내에 충전되는 점성유체로 구성되며, 상기 가동밸브의 양측벽에는 서로 다른 단면적을 가지는 유체통로가 형성되고, 상기 돌기에는 상기 유체통로들보다 큰 단면적을 가지는 유체통로가 형성된 것이 있었다.

이러한 회전식 오일 댐퍼에서는 돌기가 회전할 때 돌기와 가동밸브에 의해 구획된 챔버의 일측 영역의 점성유체가 돌기와 가동밸브에 형성된 유체통로를 통해 타측 영역으로 유동할 때 유체통로가 점성유체의 유동에 저항 요인으로 작용하여 댐핑력을 얻게 되는 것이다.

따라서 이상적으로는 돌기와 가동밸브의 양단면이 양측 마개부재의 내측면에 밀착되어 그 사이로는 점성유체의 유동이 발생되지 않고 돌기와 가동밸브의 유체통로만을 통해 점성유체의 유동이 발생되어야 한다.

그러나 돌기와 가동밸브의 양단면이 양측 마개부재의 내측면에 대하여 방사상으로 배치된 상태로 회전하면서 밀착되어야 하기 때문에 오링 등을 사용할 수가 없고, 결국 돌기와 가동밸브의 양단면이 양측 마개부재에 직접 밀착된 상태로 회전하여야 하기 때문에 어느 정도의 공차를 주어야 하고 이에 따라 돌기와 가동밸브의 양단면과 양측 마개부재의 내측면 사이에서 양측 영역간에 점성유체의 내부누설이발생될 수밖에 없다.

이러한 돌기와 마개부재의 양단면과 양측 마개부재의 내측면 사이에서의 양측 영역간 점성유체의 유동이 발생될 경우 가동밸브에 형성된 유체통로의 단면적에 따라 설정된 댐핑력이 정확히 발휘되지 못하게 된다.

또한 종래에는 이러한 돌기와 가동밸브의 양단면과 양측 마개부재의 내측면 사이에서의 양측 영역간 점성유체의 내부누설을 무시할 수 있을 정도로 돌기와 가동밸브의 유체통로의 단면적을 크게 함으로써 상기 내부누설을 무시할 수 있도록 하는 방법이 채용되고 있다.

그러나 이러한 경우 유체통로의 단면적이 커짐에 따라 큰 댐핑력을 얻을 수 없게 되며, 또한 댐핑력을 크게 하기 위해서는 댐퍼 전체의 크기를 크게 하여야 하는 문제점이 있었다.

또한 종래의 회전식 오일 댐퍼로서는 대한민국 특허 제208,746호와 같이, 하우징에 제 1 압축실과 제 2 압축실을 형성하여 이들 사이에 유체가 흐르도록 유로를 가공하며, 상기 제 1 압축실과 연통하여 피니언부 수납실을 각각 형성하고, 제 1 압축실에는 제 1 플런저를 수납하고 유로조절구로 닫아 덮으며, 제 2 압축실에는 제 2 플런저를 스프링과 함께 수납하고 조절나사를 닫아 덮고, 피니언부 수납실에는 피니언부를 수납하여 이 피니언부가 제 1 플런저의 랙과 치합되도록 조립하고, 피니언부에 레버를 장착한 것이 있었다.

그러나 이러한 종래의 회전식 오일 댐퍼에서는 제 1 압축실과 제 2 압축실을 구비하여야 하므로 댐퍼 전체의 크기가 커지게 될 뿐만 아니라 제 1 압축실과 제 2압축실에 각각 플런저를 설치하여야 하므로 부품수가 많아지고 제작이 번거롭게 되는 등의 문제점이 있었다.

이러한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 발명자는 회전식 오일 댐퍼를 2001년 특허출원 제24673호로 출원한 바 있다.

이 선출원 회전식 오일 댐퍼는 댐핑 플레이트에 의해 구분되는 댐핑 챔버의 좌, 우측 공간의 점성유체가 반대측 공간으로 내부 누설되는 일이 없게 되어 오리피스의 직경, 즉 유로 단면적을 필요한 댐핑력을 얻는 데 적합한 정도로 작게 할 수 있게 되며, 이에 따라 소형이면서도 큰 댐핑력을 얻을 수 있는 것이었다.

그러나 이 선출원 회전식 오일 댐퍼는 회전축의 회전 운동을 댐핑 플레이트의 직선운동으로 변환하는 기구적 요소가 스크류로 이루어져 있기 때문에 회전식 오일 댐퍼가 소형화될수록 제조상 부담으로 작용하고 있으며, 또한 반복 사용에 따라 스크류가 쉽게 마모되어 수명이 단축되는 문제점도 있었다.

또한 스크류 구조를 채용하고 있기 때문에 뚜껑 등의 개폐 구간 중 댐핑력이 발생되지 않아야 할 구간이 있을 경우 이를 만족시키는 데 어려움이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 오일의 내부누설을 최소화하여 소형이고 큰 댐핑력을 발생시킬 수 있으면서도 제조가 간편하고 수명이 길어지도록 한 회전식 오일 댐퍼를 제공하려는 것이다.

본 빌명의 다른 목적은 닫힘 동작중 일정 구간에서 댐핑력이 발생되지 않아야 하는 구간을 필요로 하는 경우에도 이를 쉽게 만족시킬 수 있도록 한 회전식 오일 댐퍼를 제공하려는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 회전식 오일 댐퍼의 제 1 실시례를 보인 외관 사시도,

도 2는 본 발명에 의한 회전식 오일 댐퍼의 제 1 실시례를 보인 분해 사시도,

도 3은 본 발명에 의한 회전식 오일 댐퍼의 제 1 실시례를 보인 종단측면도.

도 4는 도 3의 Ⅳ - Ⅳ 선 단면도.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 제 1 실시례에 의한 회전식 오일 댐퍼의 작동상태를 보인 것으로,

도 5는 완전 열림 상태를 보인 종단측면도 및 경사캠부의 상태를 보인 부분 발췌도.

도 6은 닫힘 과정을 보인 종단측면도 및 캠의 상태를 보인 부분 발췌도.

도 7은 완전 닫힘 상태를 보인 종단측면도 및 캠의 상태를 보인 부분 발췌도.

도 8 내지 도 11은 본 발명의 제 2 실시례에 의한 회전식 오일 댐퍼의 작동상태를 보인 것으로,

도 8은 회전축의 경사캠부와 작동캠의 경사캠부를 보인 요부 분해사시도.

도 9은 완전 열림 시 캠의 상태를 보인 전개도.

도 10는 닫힘 과정 시 캠의 상태를 보인 전개도.

도 11은 완전 닫힘 시 캠의 상태를 보인 전개도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 댐퍼 몸체 11 : 댐핑 챔버

12 : 벽체 13 : 밀폐판 안착부

14 : 이탈방지판 결합부 15 : 암나사부

20 : 밀폐판 22,25 : 오링

23 : 축결합공 26 : 링형 돌출부

30 : 이탈방지판 31 : 관통공

32 : 숫나사부 34 : 스톱와셔

35 : 스톱링 40 : 회전축

41 : 지지부 43 : 경사캠부

50 : 댐핑 플레이트 52 : 오링

53 : 압입홈 54 : 오리피스

55 : 체크밸브 56 : 제 1 유로

57 : 제 2 유로 58 : 밸브볼

59 : 직선이동안내돌기 60 : 작동캠부

61 : 고정부 62 : 경사캠부

70 : 지지핀 80 : 탄성부재

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 양단이 밀폐되고 내부에 점성유체가 주입되는 댐핑 챔버가 형성된 원통형 댐퍼 몸체; 상기 댐퍼 몸체의 일단을 관통하여 회전 가능하게 지지되는 회전축; 상기 댐퍼 몸체의 내부에서 직선이동안내수단에 의하여 직선왕복이동 가능하게 설치되며, 그 외주면에는 상기 댐핑 챔버의 내주면에 밀착되는 오링이 끼워지고, 그 양측면 사이를 관통하는 오리피스와 개방되었을 때 오리피스보다 큰 유로를 형성하는 체크밸브가 설치된 댐핑 플레이트; 상기 회전축의 회전에 연동하여 댐핑 플레이트를 직선왕복이동시키는 직선왕복구동수단;을 포함하여 구성된 것에 있어서, 상기 직선왕복구동수단은 상기 회전축의 내측단에 형성되어 경사면과 수직면을 가지는 경사캠부와, 상기 댐핑 플레이트의 중심부에 매립 설치되어 상기 회전축의 경사캠부의 경사면에 대응하는 경사면과 수직면을 가지는 경사캠부를 포함하는 작동캠 및, 상기 댐퍼 몸체와 댐핑 플레이트 사이에 설치되어 댐핑 플레이트를 회전축 방향으로 탄력 지지하는 탄성부재로 구성됨을 특징으로 하는 회전식 오일 댐퍼가 제공된다.

상기 댐퍼 몸체의 일단은 일체로 형성되는 벽체에 의하여 밀폐되고, 상기 댐퍼 몸체의 타단은 개구되어 그 개구부에는 상기 댐핑 챔버의 내경보다 큰 내경의 밀폐판 안착부가 형성되며, 상기 밀폐판 안착부에는 밀폐판 안착부의 내주면에 밀착되는 오링이 그 외주면에 끼워진 밀폐판이 회전 가능하게 안착되고, 상기 밀폐판의 중심부에는 상기 회전축이 관통, 결합되어 구성됨을 특징으로 한다.

상기 회전축의 경사캠부와 작동캠의 경사캠부에는 서로 마주보고 개구된 핀홈이 형성되고, 이들 핀홈에 회전축과 작동캠의 상대 회전을 원활하게 하기 위한 지지핀이 삽입되어 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 회전식 오일 댐퍼를 첨부 도면에 도시한 실시례에 따라서 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 의한 회전식 오일 댐퍼의 실시례를 보인 것으로, 도 1은 외관 사시도이고, 도 2는 분해 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 회전식 오일 댐퍼의 제 1 실시례를 보인 종단측면도이고, 도 4는 도 3의 Ⅳ - Ⅳ 선 단면도이며, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 제 1 실시례에 의한 회전식 오일 댐퍼의 작동상태를 보인 것이다.

도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 내부에 점성유체(O)가 주입된 상태로 밀폐되는 댐핑 챔버(11)가 형성된 원통형 댐퍼 몸체(10); 상기 댐퍼 몸체(10)의 일단에서 관통 돌출되어 회전 가능하게 설치되는 회전축(40); 상기 댐퍼 몸체(10)의 댐핑 챔버(11) 내부에서 직선이동안내수단에 의하여 중심축선 방향으로 직선왕복이동 가능하게 설치되며, 그 외주면에는 상기 댐핑 챔버(11)의 내주면에 밀착되는 오링(22)이 끼워지고, 그 양측면 사이를 관통하는 오리피스(54)와 개방되었을 때 오리피스(54)보다 큰 유로를 형성하는 체크밸브(55)가 설치된 댐핑 플레이트(50); 상기 회전축(40)의 회전에 연동하여 댐핑 플레이트(50)를 직선왕복이동시키는 직선왕복구동수단;을 포함하여 구성된다.

상기 댐퍼 몸체(10)는 그 내부에 점성유체(O)가 주입된 상태로 밀폐되는 댐핑 챔버(11)가 형성된 대략 원통형으로 형성되며, 양단이 밀폐된 상태로 구성된다.

상기 댐퍼 몸체(10)의 양단은 각각 밀폐요소에 의하여 밀폐된다.

도시례에서는 댐퍼 몸체(10)는 일단부는 막히고 타단부는 개구된 원통형으로 형성되며, 상기 밀폐요소는 상기 몸체(10)의 일단부에 일체로 형성된 벽체(12)와 상기 몸체(10)의 타단부에 형성된 개구부를 밀폐하는 밀폐판(20)으로 이루어져 있다.

상기 개구부에는 상기 밀폐판(20)이 안착되는 밀폐판 안착부(13)가 형성된다.

상기 밀폐판 안착부(13)는 상기 댐핑 챔버(11)의 내경보다 큰 내경으로 형성되어 상기 밀폐판 안착부(13)와 댐핑 챔버(11)의 경계부에 상기 밀폐판(20)이 밀착된 상태로 안착되는 안착턱(13a)이 형성된다.

상기 밀폐판(20)의 외주면에는 상기 오링홈(21)이 형성되고, 이 오링홈(21)에는 상기 밀폐판 안착부(13)의 내주면에 밀착되는 오링(22)이 끼워진다.

상기 밀폐판(20)은 밀폐판 안착부(13)에서 회전 가능하게 설치되면서도 오링(22)에 의해 상기 몸체(10)의 챔버(11)를 밀폐시킬 수 있도록 설치되는 것이다.

상기 밀폐판(20)의 중심부에는 후술하는 회전축(40)이 삽입, 결합되는 축결합공(23)이 천공되어 있다.

상기 축결합공(23)의 내주면에는 오링홈(24)이 형성되고, 이 오링홈(24)에는 후술하는 회전축(40)의 지지부(41)의 외주면에 밀착되는 오링(25)이 끼워져 있다.

상기 밀폐판 안착부(13)의 외측에는 밀폐판(20)이 상기 몸체(10)의 개구부를 통하여 이탈되는 것을 방지하기 위한 이탈방지수단이 설치된다.

상기 이탈방지수단은 상기 밀폐판 안착부(13)의 외측에 밀폐판 안착부(13)의 내경보다 큰 내경으로 형성되는 이탈방지판 결합부(14)와, 이 이탈방지판 결합부(14)에 삽입, 결합되어 밀폐판(20)이 몸체(10)의 개구부를 통해 이탈되는 것을 방지할 수 있도록 설치되는 이탈방지판(30)으로 구성된다.

상기 밀폐판(20)과 이탈방지판(30)은 각기 단순한 원판형으로 형성할 수도 있으나, 도시례와 같이 밀폐판(20)의 외측면에 축결합공(23)을 둘러싸는 링형 돌출부(26)를 돌출, 형성하고 상기 이탈방지판(30)에는 상기 링형 돌출부(26)가 관통되는 관통공(31)을 형성하여 상기 축결합공(23)이 밀폐판(20)에만 형성되도록 하는 것에 의하여 밀폐판(20)에 형성된 축결합공(23)과 이탈방지판(30)에 형성될 축지지공의 동심도 유지를 위한 정밀가공을 생략할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 이탈방지판(30)은 이탈방지수단 결합부(14)에 압입하여 고정할 수도 있으나, 도시례와 같이 이탈방지판 결합부(14)의 내주면에 암나사부(15)를 형성하고 이탈방지판(30)의 외주면에 숫나사부(32)를 형성하여 이들 암나사부(15)와 숫나사부(32)의 나사 결합에 의하여 고정 결합하는 것이 바람직하다.

또한 상기 이탈방지판(30)은 상기 밀폐판 안착부(13)와 이탈방지판 결합부(14)의 경계부에 형성되는 걸림턱(14a)에 걸려서 챔버(11)의 내부로 진입할 수 없는 상태로 결합된다.

상기 이탈방지판(30)의 외측면에는 이탈방지판(30)의 숫나사부(32)를 고정판결합부(14)의 암나사부(15)에 체결하기 위하여 이탈방지판(30)을 돌릴 때 핀 스패너(pin spanner) 등의 공구(도시되지 않음)가 삽입되는 공구홈(33)이 형성되어 있다.

도 1 내지 도 3에서 40은 상기 밀폐판(20)의 축결합공(23)에 관통, 지지되는 회전축으로서, 상기 축결합공(23)에 삽입되는 지지부(41)와, 상기 지지부(41)에서 외측으로 연장되어 상기 댐퍼 몸체(10)의 외부에 위치하는 외측부(42)로 구성된다.

상기 회전축(40)은 밀폐판(20)의 축결합공(23)에 회전 가능하게 삽입할 수도 있으나, 도시례와 같이 회전축(40)을 밀폐판(20)의 축결합공(23)에 압입 고정하여 밀폐판(20)과 회전축(40)이 일체로 회전하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 외측부(42)는 상기 밀폐판(20)의 링형 돌출부(26)를 통해 외부로 돌출되도록 설치된다.

상기 외측부(42)는 회동체(2)에 고정하였을 때 외측부(42)와 회동체(2)가 헛돌지 않도록 하기 위하여 한쌍의 평행면부(42a)가 형성되어 있다.

또한 상기 지지부(41)에는 상기 밀폐판(20)의 축결합공(23)의 내경보다 큰 외경을 가지는 내측 스토퍼로서의 칼라부(44)가 형성되어 있고, 상기 지지부(41)와 외측부(43)의 경계부에는 외측 스토퍼로서의 스톱와셔(34)가 결합된다.

상기 스톱와셔(34)는 상기 지지부(41)와 외측부(42)의 경계부에 형성된 스톱링홈(45)에 끼워지는 스톱링(35)에 의하여 이탈되지 않게 되어 있다.

상기 스톱와셔(34)외 스톱링(35)은 이탈방지판(30)이 풀리는 것, 즉 이탈방지판(30)의 외주면에 형성된 숫나사부(32)와 이탈방지판 결합부(14)의 내주면에 형성된 암나사부(15)의 풀림을 방지함과 아울러 밀폐판(20)과 회전축(40)이 제자리에서만 회전하고, 축선 방향으로는 이동하지 않도록 하기 위한 것이다.

도 1 내지 도 4에서 50은 상기 댐핑 챔버(11)의 내부에서 그 외주면이 댐핑 챔버(11)의 내주면에 밀착된 상태에서 회전하지 않고 중심축선을 따라 직선왕복이동 가능하게 설치되는 댐핑 플레이트이다.

상기 댐핑 플레이트(50)의 외주면에는 오링홈(51)이 형성되고, 이 오링홈(51)에는 상기 댐핑 챔버(11)의 내주면에 밀착되는 오링(52)이 끼워진다.

상기 직선왕복구동수단은, 상기 지지부(41)의 내측단에 형성되는 경사캠부(43)와, 상기 경사캠부(43)에 대응하여 상기 댐핑 플레이트(50)의 중심부에 매립 설치되는 작동캠(60)으로 구성된다.

상기 작동캠(60)은 상기 댐핑 플레이트(50)에 매립 고정되는 고정부(61)와, 상기 회전축(40)의 경사캠부(43)에 대응하여 댐핑 플레이트(50)의 상기 밀폐판(20)을 향하는 면에서 돌출되는 경사캠부(62)로 구성된다.

상기 고정부(61)는 댐핑 플레이트(50)의 중심부에 형성된 압입홈(53)에 압입 고정되는 것으로, 댐핑 플레이트(50)와 작동캠(60)이 서로 헛도는 것을 방지하기 위하여 압입홈(53)의 내부면에는 회전방지용 홈(53a)이 형성되고 작동캠(60)의 고정부(61)의 단부에는 상기 회전방지용 홈(53a)에 맞물려지는 회전방지용 돌기(61a)가 형성된다.

상기 회전축(40)의 경사캠부(43)와 작동캠(60)의 경사캠부(62)는 축방향에서 볼 때 원호형으로 형성되며, 축에 직각인 방향에서 볼 때 원호를 따라 돌출 높이가점차 높아지는 경사면(43a,62a)과 이 경사면(43a,62a)의 최정점에서 직각으로 형성된 수직면(43b,62b)으로 형성된다.

상기 회전축(40)의 경사캠부(43)와 작동캠(60)의 경사캠부(62)는 서로 맞대기 식으로 맞물려서 시계 방향으로 상대 회전할 경우에는 서로 멀어지는 방향으로 이동하고, 반시계 방향으로 상대 회전할 경우에는 서로 근접하는 방향으로 이동할 수 있도록 형성되거나, 시계 방향으로 상대 회전할 경우에는 서로 근접하는 방향으로 이동하고, 반시계 방향으로 상대 회전할 경우에는 서로 멀어지는 방향으로 이동할 수 있도록 형성되는 것이다.

도시례는 회전축(40)의 경사캠부(43)와 작동캠(60)의 경사캠부(62)가 시계 방향으로 상대 회전할 때 서로 멀어지는 방향으로 이동되고 반시계 방향으로 상대 회전할 때 서로 근접하는 방향으로 이동되도록 구성한 예를 보인 것이다. 또한 회전축(40)의 경사캠부(43)와 작동캠(60)의 경사캠부(62)가 반시계 방향으로 상대 회전할 때 서로 멀어지는 방향으로 이동되고 시계 방향으로 상대 회전할 때 서로 근접하는 방향으로 이동하도록 하기 위해서는 도시례의 구성에서 경사면(43a,62a)의 경사방향을 반대로 형성하면 되는 것이다.

또한 도시례는 상기 회전축(40)의 경사캠부(43)와 작동캠(60)의 경사캠부(62)는 180°중 65°구간에서 댐핑력이 필요하고, 나머지 115°구간에서는 댐핑력이 필요 없는 경우를 보인 것이다.

도시례는 실질적으로 회동체(2)가 90°범위에서 회동하는 경우에는 65°구간에서는 댐핑력이 발생되고 나머지 25°구간에서는 댐핑력이 발생되지 않게 되고,회동체(2)가 100°범위에서 회동하는 경우에는 65°구간에서는 댐핑력이 발생되고 나머지 35°구간에서는 댐핑력이 발생되지 않게 되도록 구성한 예를 보인 것이다.

상기 댐핑 플레이트(50)에는 그 이동방향에 평행한 오리피스(54)가 형성되고, 댐핑 플레이트(50)가 어느 한쪽으로 이동할 때는 폐쇄되고 다른 쪽으로 이동할 때는 개방되는 체크밸브(55)가 설치된다.

상기 오리피스(54)는 댐핑력을 결정하는 하나의 요소로서 그 내경, 즉 유로 단면적은 점성유체(O)의 점도와 설계 댐핑력에 따라 결정된다.

상기 체크밸브(55)는 상기 댐핑 플레이트(50)에 그 이동방향으로 동축상으로 천공되며 상기 오리피스(54)의 내경보다는 큰 내경을 가지며 서로 내경을 달리하는 제 1 및 제 2 유로(56,57)와, 상기 제 1 유로(56)의 내경보다는 크고 제 2 유로(57)의 내경보다는 작은 외경을 가지며 상기 제 2 유로(57)에 삽입되는 밸브볼(58)로 구성된다.

상기 제 1 유로(56)는 적어도 오리피스(54)의 내경보다 큰 내경으로 형성되며, 제 2 유로(57)는 제 1 유로(56)의 내경보다 큰 내경으로 형성된다.

상기 제 2 유로(57)의 끝단에는 밸브볼(58)이 완전히 빠져나가는 것을 방지하기 위한 볼이탈방지수단(도시되지 않음)이 설치된다.

상기 볼이탈방지수단은 제 2 유로(57)의 끝단을 코킹하여 그 내경을 밸브볼(58)의 외경보다 작게 하는 것으로서 구성될 수 있다.

상기 댐핑 플레이트(50)가 댐핑 챔버(11)의 내에서 회전하지 않고 직선왕복이동만 가능하도록 하기 위해서 직선이동안내수단이 구비된다.

상기 직선이동안내수단은 상기 댐퍼 몸체(10)의 일단부에 형성된 벽체(12)의 내측면에 형성된 각형의 직선이동안내홈(16)과, 상기 벽체(12)에 대면하는 상기 댐핑 플레이트(50)의 측면에 형성되어 상기 직선이동안내홈(16)에 삽입되는 각형의 직선이동안내돌기(59)로 구성된다.

상기 직선이동안내홈(16)과 직선이동안내돌기(59)는 사각형 단면으로 형성되는 것이나, 반드시 이로서 국한되는 것은 아니고, 댐핑 플레이트(50)가 회전하지 않고 직선왕복운동만 할 수 있도록 하는 단면이라면 어떠한 단면 형상으로도 형성될 수 있는 것이다.

또한 상기 회전축(40)과 밀폐판(20)은 밀폐판 안착부(13)에서 회전 가능하게 지지되어 있고, 작동캠(60)이 결합된 댐핑 플레이트(50)는 댐핑 챔버(11) 내에 회전 가능하게 지지되어 있으므로 그 자체로서도 상대 회전이 원활하게 이루어질 수 있으나, 그 상대 회전이 더욱 원활하게 이루어지도록 하기 위하여 회전축(40)의 중심부와 작동캠(60)의 중심부에는 서로 마주보고 개구된 핀홈(46,63)을 형성하고 이 핀홈(46,63)에 지지핀(70)을 삽입하는 것이 바람직하다.

또한 상기 지지핀(70)은 댐핑 플레이트(50)와 작동캠(60)에 대해서는 상대 회전이 이루어질 필요가 없고, 밀폐판(20)과 회전축(40)에 대해서만 상대 회전이 이루어지면 되므로 핀홈(63)의 내주면에는 회전방지용 커팅면(64)을 형성하고 지지핀(70)의 외주면에는 상기 회전방지용 커팅면(64)에 대응하는 회전방지용 커팅면(71)을 형성하는 것이 바람직하다.

또한 상기 댐핑 플레이트(50)와 댐퍼 몸체(10)의 벽체(12) 사이에는 댐핑 플레이트(50)를 상시 밀폐판(20)측으로 탄력 지지하여 회전축(40)의 경사캠부(46)와 작동캠(60)의 경사캠부(62)가 상시 밀착된 상태로 유지하여 캠작용이 이루어지도록 하기 위한 탄성부재(80)가 설치되어 있다.

상기 탄성부재(80)는 상기 댐퍼 몸체(10)의 벽체(12)에 형성된 위치고정홈(12a)에 끼워진다.

도시례에서는 탄성부재(80)가 위치고정홈(12a)이 2개씩 구비되어 있으나, 반드시 이로서 국한되는 것은 아니다.

또한 상기 댐퍼 몸체(10), 이탈방지판(20), 스톱와셔(34), 지지핀(70) 등은 스테인레스 스틸 재질로 형성하고, 밀폐판(20), 댐핑 플레이트(30) 등은 동(銅) 재질로 형성하며, 상기 회전축(40)과 작동캠(60)은 기계적 강도가 높고 내마모성이 강한 재질로 형성하고 열처리하여 사용하는 것이 바람직하다.

도면에서 미설명 부호 17은 상기 댐퍼 몸체(10)를 고정체(1)에 고정하기 위한 플랜지부이고, 17a는 플랜지부(17)에 형성되어 고정나사(도시되지 않음)가 관통되는 나사공이다.

이하, 본 발명에 의한 회전식 오일 댐퍼의 조립 과정을 설명한다.

도 2에 도시한 바와 같이 밀폐판(20)과 회전축(40)은 일체로 결합된 상태로 준비되고, 댐핑 플레이트(50)와 작동캠(60)도 일체로 결합된 상태로 준비된다.

여기서 밀폐판(20)과 회전축(40)은 밀폐판(20)의 축결합공(23) 내주면에 형성된 오링홈(24)에 오링(25)을 끼운 상태에서 회전축(40)의 지지부(41)를 축결합공(23)에 압입하는 것에 의하여 축결합공(23)의 내주면과 회전축(40)의 지지부(41) 외주면 사이에서 점성유체의 누설이 발생되지 않도록 한 상태로 결합되며, 댐핑 플레이트(50)와 작동캠(60)은 작동캠(60)의 고정부(61)를 댐핑 플레이트(50)의 압입홈(53)에 압입하는 것으로 작동캠(60)의 고정부(61)에 형성된 회전방지용 돌기(61a)가 댐핑 플레이트(50)의 압입홈(53)에 형성된 회전방지용 홈(53a)에 삽입되어 상대 회전될 수 없는 상태로 결합된다.

그러나 상기 이탈방지판(30)과 회전축(40)은 반드시 일체로 결합되어야 하는 것은 아니며, 이탈방지판(30)은 댐핑 몸체(10)에 고정되고 회전축(40)이 이탈방지판(30)에 대하여 회전 가능하게 삽입되도록 할 수도 있는 것이다.

도 2에 도시한 바와 같이 분해된 상태에서, 탄성부재(80)를 위치고정홈(12a)에 삽입한 후, 댐핑 챔버(11)내에 점성유체(O)를 주입하고, 댐핑 플레이트(50)의 오링홈(51)에 오링(52)이 끼워진 댐핑 플레이트(50)를 댐핑 챔버(11)에 삽입한다.

댐핑 챔버(11)에 삽입된 댐핑 플레이트(50)에 결합되어 있는 작동캠(60)의 핀홈(63)에 지지핀(70)을 삽입하고, 회전축(40)이 결합된 밀폐판(20)의 오링홈(21)에 오링(22)을 끼운 상태에서 핀홈(47)에 지지핀(70)이 삽입되도록 하면서 밀폐판(20)을 밀폐판 안착부(13)에 삽입, 안착시킴과 아울러 댐핑 챔버(11)에 삽입된 댐핑 플레이트(50)의 작동캠(60)에 회전축(40)의 경사캠부(43)가 맞물리도록 한다.

이탈방지판(30)의 관통공(31)에 밀폐판(20)의 링형 돌출부(26)가 관통되도록 하면서 이탈방지판(30)의 외주면에 형성된 숫나사부(32)를 고정수단 결합부(14)의 내주면에 형성된 암나사부(15)에 체결한다. 이때 이탈방지판(30)은 그 외측면에 형성된 공구홈(33)에 끼워지는 핀 스패너 등의 공구(도시되지 않음)를 이용하여 돌리는 것에 의하여 체결한다.

회전축(40)의 지지부(41)에 스톱와셔(34)를 끼우고, 지지부(41)와 외측부(43)의 경계부에 형성된 스톱링홈(46)에 스톱링(35)을 끼우는 것에 의하여 댐퍼의 사용과정에서 이탈방지판(30)이 임의로 풀려 나오는 것이 방지되도록 한다.

이와 같이 조립 완료된 본 발명의 회전식 오일 댐퍼는 댐퍼 몸체(10)의 플랜지(17)에 형성된 나사공(17a)을 통해 예컨대 피아노 본체 등의 고정체(1)에 나사를 체결하는 것에 의하여 댐퍼 몸체(10)를 고정체(1)에 고정하고, 회전축(40)의 외측부(43)를 예컨대 피아노 덮개 등의 회동체(2)에 고정하여 회동체(2)가 열릴 때는 쉽게 열리고 닫힐 때는 댐핑력에 의하여 서서히 닫히도록 하는 데 사용되는 것이다.

이하, 본 발명에 의한 회전식 오일 댐퍼의 작동을 설명한다.

이하에서는 회동체(2)의 회전 개폐 각도가 90°이고 닫히기 시작하여 25° 구간에서는 댐핑력이 발생되지 않고 그 후 완전히 닫힐 때까지의 65° 구간에서 댐핑력이 발생되도록 한 경우를 설명하는 것이다.

도 5는 본 발명의 회전식 오일 댐퍼의 댐퍼 몸체(10)가 고정된 고정체(1)에 대하여 회전축(40)이 고정된 회동체(2)가 완전히 개방된 상태를 도시한 것이다.

이 상태에서는 상기 회전축(40)의 경사캠부(43)의 경사면(43a)과 작동캠(60)의 경사캠부(62)의 경사면(62a)이 25° 이격된 상태로 유지된다.

이 상태에서 회동체(2)를 시계 방향으로 닫으면, 회동체(2)에 고정된회전축(40)이 시계 방향으로 회전하게 된다.

이때, 회전축(40)은 밀폐판(20)에 고정 결합되어 있고, 밀폐판(20)은 밀폐판 안착부(13)에서 안착턱(13a)에 걸리고 이탈방지수단 결합부(14)에 결합된 이탈방지판(30)과 스톱와셔(34) 및 스톱링(35) 등에 의해 지지되어 있으므로 회전축(40)과 밀폐판(20)은 그 축선 방향으로는 이동되지 않고 제자리에서만 회전하게 된다.

또한 상기 댐핑 플레이트(50)는 직선이동안내돌기(59)가 벽체(12)의 직선이동안내홈(16)에 삽입되어 있으므로 댐핑 플레이트(50)는 회전되지 않고 직선왕복이동만 가능하게 된다.

상기 회전축(40)이 시계 방향으로 회전하게 되면, 최초 닫히기 시작하여 25°구간에서는 회전축(40)의 지지부(41)에 형성된 경사캠부(43)와 댐퍼 플레이트(50)에 결합된 작동캠(60)의 경사캠부(62)의 경사면(43a,62a)이 접촉되지 않는 상태이므로 이 구간에서는 댐핑력이 발생되지 않게 되어 회동체(2)는 자연스럽게 닫히기 시작하게 된다.

회동체(2)가 닫히기 시작하여 25°구간에 도달하게 되면 경사캠부(43)의 경사면(43a)과 작동캠(60)의 경사캠부(62)의 경사면(62a)이 접촉하게 되고 이후 회전축(40)이 계속 회전하게 되면 경사캠부(43,62)의 경사면(43a,62a)의 캠작용에 의해 작동캠(60)과 댐핑 플레이트(50)가 탄성부재(80)를 압축하면서 도면에서 좌측 방향으로 밀리게 된다.(도 6 참조)

댐핑 플레이트(50)가 도면에서 좌측으로 이동하게 됨에 따라 댐핑 플레이트(50)에 의해 구분되는 댐핑 챔버(11)의 좌측 공간에 있는 점성유체(O)가댐핑 플레이트(50)에 의해 압축되며 이에 따라 점성유체(O)의 압력은 오리피스(54)와 체크밸브(55)를 구성하는 제 2 유로(57)에 가해지게 된다.

이때 체크밸브(55)에 가해지는 압력에 의해 제 2 유로(57)에 삽입된 밸브볼(58)이 제 1 유로(56)측으로 밀리게 되고, 이에 따라 제 1 유로(56)와 제 2 유로(57)가 차단되어 점성유체(O)가 제 2 유로(57)에서 제 1 유로(56)측으로 유동할 수 없게 된다.

따라서 가압된 점성유체(O)는 오리피스(54)를 통해 댐핑 플레이트(50)에 의해 구분된 댐핑 챔버(11)의 우측 공간으로 유동하게 된다.

이 과정에서 오리피스(54)의 내경, 즉 유로 단면적과 점성유체(O)의 점도에 따라 댐핑 플레이트(50)의 직선 운동에 대한 직선방향 저항력이 생기게 되고, 이 직선방향 저항력은 작동캠(60)과 경사캠부(43)을 통해 회전축(40)의 회전 운동에 대한 회전방향 저항력, 즉 댐핑력으로 작용하게 된다.

결국, 회전축(40)의 회전 운동은 상술한 회전방향 저항력에 의하여 회전 속도가 감소되고, 이 회전축(40)에 결합된 회동체(2)는 급속히 닫히지 않고 서서히 닫히게 된다. 즉 댐핑 작용을 하게 되는 것이다.

한편, 이러한 댐핑 과정에서 댐핑 플레이트(50)에 의하여 좌측 공간에서 가압된 압력유체의 압력은 댐핑 플레이트(50)의 외주부와 댐핑 챔버(11)의 내주면 사이에도 작용하게 되는 데, 댐핑 플레이트(50)의 외주부에는 댐핑 챔버(11)의 내부면에 밀착되는 오링(52)이 끼워져 있으므로 좌측 공간에서 가압된 점성유체(O)가 댐핑 플레이트(50)의 외주면과 댐핑 챔버(11)의 내주면 사이로 누설되는 일이 없게된다.

또한 밀폐판(20)의 외주면에는 밀폐판 안착부(13)의 내주면에 밀착되는 오링(22)이 끼워져 있고 밀폐판(20)의 축결합공(23)의 내주면에는 회전축(40)의 지지부(41)의 외주면에 밀착되는 오링(25)이 끼워져 있으므로 좌측 공간의 점성유체(O)가 밀폐판(20)의 외주면과 밀폐판 안착부(13)의 내주면 사이 및 축결합공(23)의 내주면과 회전축(40)의 지지부(41) 외주면 사이를 통해 누설되는 일도 없게 된다.

이러한 댐핑 작용은 도 5의 상태에서 도 7의 상태까지 이루어지게 되며, 되 3c의 상태는 회동체(2)가 완전히 닫힌 상태가 되는 것이다.

도 7에 도시한 바와 같이 회동체(2)가 완전히 닫힌 상태에서 회동체(2)를 반시계 방향으로 열게 되면, 회동체(2)에 고정된 회전축(40)이 반시계 방향으로 회전하게 된다.

회전축(40)이 반시계 방향으로 회전하게 되면, 회전축(40)의 경사캠부(43)의 경사면(43a)과 작동캠(60)의 경사캠부(62)의 경사면(62a)의 접촉압력이 저하되기 시작하고 댐핑 플레이트(50)는 닫힘 동작시 압축되어 탄성력을 비축하고 있던 탄성부재(80)의 복원력에 의해 댐핑 플레이트(50)는 도면에서 우측으로 이동하게 된다.

댐핑 플레이트(50)가 도면에서 우측으로 이동하게 됨에 따라 댐핑 플레이트(50)에 의해 구분되는 댐핑 챔버(11)의 우측 공간에 있는 점성유체(O)가 댐핑 플레이트(50)에 의해 압축되며 이에 따라 점성유체(O)의 압력은 오리피스(54)와 체크밸브(55)를 구성하는 제 1 유로(56)에 가해지게 된다.

이때 체크밸브(55)에 가해지는 압력에 의해 제 1 유로(56)를 막고 있던 밸브볼(58)이 제 2 유로(57)측으로 밀리게 되고, 이에 따라 제 1 유로(56)와 제 2 유로(57)가 개방되어 점성유체(O)가 제 1 유로(56)에서 제 2 유로(57)측으로 유동할 수 있게 된다.

따라서 가압된 점성유체(O)는 오리피스(54)와 제 1 유로(56) 및 제 2 유로(57)를 통해 댐핑 플레이트(50)에 의해 구분된 댐핑 챔버(11)의 좌측 공간으로 유동하게 된다.

이와 같이 댐핑 플레이트(50)에 의해 구분된 댐핑 챔버(11)의 우측 공간의 점성유체(O)가 오리피스(54) 뿐만 아니라 제 1 유로(56) 및 제 2 유로(57)를 통하여 좌측 공간으로 유동하게 되므로 회동체(2)가 닫힐 때에 비해서는 저항이 작거나 거의 없는 상태로 되어 작은 힘으로도 회동체(2)를 열 수 있게 되는 것이다.

또한 상기 회전축(40)의 경사캠부(43)와 작동캠(60)의 경사캠부(62)의 경사면(43a,62a)의 경사 방향을 반대로 하게 되면 회전축(40)의 회전 방향과 댐핑 플레이트(50)의 댐핑 작동 방향이 반대로 이루어지게 된다.

따라서 피아노 덮개나 각종 뚜껑들의 좌우측에 설치할 경우 서로 경사면(43a,62a)의 경사 방향이 반대로 된 댐퍼를 사용하면 되는 것이다.

한편, 김치냉장고의 뚜껑의 경우 완전히 닫힐 때까지 댐핑력이 작용하게 되면 뚜껑이 완전히 밀폐된 상태로 닫히지 않고 들뜬 상태로 되어 냉기의 유출이 발생될 염려가 있으므로 어느 정도 닫힘 작동이 이루어진 후에는 급속히 닫히면서 밀폐된 상태로 닫히도록 하는 것이 바람직하다.

도 8도 내지 도 11은 이와 같은 김치냉장고의 뚜껑에 적합하도록 한 본 발명의 제 2 실시례를 도시하는 것으로, 본 실시례에서는 상기 회전축(40)의 경사캠부(43)와 작동캠(60)의 경사캠부(62)의 경사면(43a,62a)의 정점에서 반대방향으로 경사진 제2 경사면(43c,62c)을 형성한 것이다.

본 실시례에서는 상술한 제 1 실시례의 닫힘 동작시와 마찬가지로 경사캠부(43,62)의 경사면(43a,62a)의 최정점이 서로 맞물리는 구간까지는 댐핑 작용을 하다가 그 최정점을 벗어나는 순간부터는 댐핑력이 발생하지 않게 되어 회동체(2)가 자중에 의하여 급속히 닫히게 되도록 한 것이다.

즉, 도 9 및 도 10과 같이 상술한 제 1 실시례의 닫힘 동작시와 마찬가지로 경사캠부(43,62)의 경사면(43a,62a)의 최정점이 서로 맞물리는 구간까지 댐핑 작용을 하다가 도 11과 같이 그 최정점을 벗어나는 순간부터는 경사면(43a,62a)과 반대 방향으로 경사지게 형성된 제 2 경사면(43c,62c)이 서로 접촉하게 되므로 이들 제 2 경사면(43c,62c)의 접촉압력이 저하되기 시작하고 댐핑 플레이트(50)는 지금까지의 닫힘 동작시 압축되어 탄성력을 비축하고 있던 탄성부재(80)의 복원력에 의해 댐핑 플레이트(50)는 도면에서 우측으로 이동하게 되어 댐핑 플레이트(50)는 지금까지 압축되어 탄성력을 비축하고 있던 탄성부재(80)의 복원력에 의해 댐핑 플레이트(50)는 도면에서 우측으로 이동하게 되고 이에 따라 댐핑력이 발생되지 않게 되어 회동체(2)가 급속하게 닫히게 되는 것이다.

이상과 같이 본 발명의 회전식 오일 댐퍼에 의하면, 댐핑 플레이트(50)에 의해 구분되는 댐핑 챔버(11)의 좌, 우측 공간의 점성유체(O)가 반대측 공간으로 내부 누설되는 일이 없게 되므로 오리피스(54)의 직경, 즉 유로 단면적을 필요한 댐핑력을 얻는 데 적합한 정도로 작게 할 수 있으므로 따라서 본 발명에 의한 회전식 오일 댐퍼는 소형이면서도 큰 댐핑력을 얻을 수 있게 되는 효과가 있다.

또한 닫힘 동작중 일정 구간에서 댐핑력이 발생되지 않아야 하는 구간을 필요로 하는 경우에도 이를 쉽게 만족시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

또한 본 발명은 상술한 실시례로서만 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변형이 가능한 것이다.

Claims (3)

1. 양단이 밀폐되고 내부에 점성유체가 주입되는 댐핑 챔버가 형성된 원통형 댐퍼 몸체; 상기 댐퍼 몸체의 일단을 관통하여 회전 가능하게 지지되는 회전축; 상기 댐퍼 몸체의 내부에서 직선이동안내수단에 의하여 직선왕복이동 가능하게 설치되며, 그 외주면에는 상기 댐핑 챔버의 내주면에 밀착되는 오링이 끼워지고, 그 양측면 사이를 관통하는 오리피스와 개방되었을 때 오리피스보다 큰 유로를 형성하는 체크밸브가 설치된 댐핑 플레이트; 상기 회전축의 회전에 연동하여 댐핑 플레이트를 직선왕복이동시키는 직선왕복구동수단;을 포함하여 구성된 것에 있어서,

   상기 직선왕복구동수단은 상기 회전축의 내측단에 형성되어 경사면과 수직면을 가지는 경사캠부와, 상기 댐핑 플레이트의 중심부에 매립 설치되어 상기 회전축의 경사캠부의 경사면에 대응하는 경사면과 수직면을 가지는 경사캠부를 포함하는 작동캠 및, 상기 댐퍼 몸체와 댐핑 플레이트 사이에 설치되어 댐핑 플레이트를 회전축 방향으로 탄력 지지하는 탄성부재로 구성됨을 특징으로 하는 회전식 오일 댐퍼.
2. 제 1항에 있어서, 상기 댐퍼 몸체의 일단은 일체로 형성되는 벽체에 의하여 밀폐되고, 상기 댐퍼 몸체의 타단은 개구되어 그 개구부에는 상기 댐핑 챔버의 내경보다 큰 내경의 밀폐판 안착부가 형성되며, 상기 밀폐판 안착부에는 밀폐판 안착부의 내주면에 밀착되는 오링이 그 외주면에 끼워진 밀폐판이 회전 가능하게 안착되고, 상기 밀폐판의 중심부에는 상기 회전축이 관통, 결합되어 구성됨을 특징으로 하는 회전식 오일 댐퍼.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 회전축의 경사캠부와 작동캠의 경사캠부에는 서로 마주보고 개구된 핀홈이 형성되고, 이들 핀홈에 회전축과 작동캠의 상대 회전을 원활하게 하기 위한 지지핀이 삽입되어 구성됨을 특징으로 하는 회전식 오일 댐퍼.