KR100456787B1 - 개량된 피스톤구동구조를 갖는 자동닫힘 도어용 힌지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동닫힘 도어용 힌지(Hinge for Auto-Closing Door)에 관한 것인데, 더욱 상세하게는 개량된 피스톤구동구조를 갖는 자동닫힘 도어용 힌지에 관한 것이다. 본 발명에 따른 도어용 힌지는 도 5 에 도시된 바와 같이 원통상의 하우징(100)과 하우징(100)의 상측에 조립되는 힌지축부(200)와 하우징(100)의 내측에 조립되는 피스톤부(300)와 스프링(400), 그리고 하우징(100)의 하부캡(130)에 고정되어 하우징의 실린더실내로 돌출되어 형성되는 유량제어봉부(500) 및 하우징(100)의 상부측에서 연결조립되는 도어고정용취부판(D)과 문틀고정용취부판(F)로 구성된것으로, 하우징내에 형성된 피스톤의 외주면 원주방향으로 세레이션을 가공하고 이를 수납하는 인서트블럭을 하우징내에 삽입하므로서 힌지축과 하우징사이의 결합에 공차가 없도록 하여 하우징내에서 힌지축의 회전운동이 피스톤의 상하 직선 회전운동으로 전환됨이 효과적으로 달성되게 하는데 그특징이 있다

Description

개량된 피스톤구동구조를 갖는 자동닫힘 도어용 힌지{Hinge for Auto-Closing Door}

본 발명은 자동닫힘 도어용 힌지(Hinge for Auto-Closing Door)에 관한 것인데, 더욱 상세하게는 개량된 피스톤구동구조를 갖는 자동닫힘 도어용 힌지에 관한 것이다.

여닫이식 도어에 있어서 종래에 도어를 열면 자동으로 도어가 닫히도록 하는 종래의 자동닫힘용 도어힌지는 일반적으로 도어의 문틀 또는 벽체와 힌지를 연결하는 절곡가능한 아암(Arm) 또는 레바와 코일 스프링을 사용하여 코일의 탄성복원력을 이용하여 도어가 자동으로 닫히도록 하고 있다. 이런 코일 스프링을 이용한 자동닫힘용 도어힌지는 스프링의 탄성복원력을 조정하고자 함에 있어서 스프링의 회복력 조정이 용이하지 못하여 암 또는 연결레바의 길이의 조정을 통하여 달성하도록 하기에 아암 또는 연결레바의 사용이 필수적이므로 자동닫힘용 도어힌지의 부피가 크고 사용 및 설치함에 있어서도 번거로울 뿐아니라 문제점이 있다.

이같은 스프링을 이용한 자동닫힘용 도어힌지의 문제점을 해결하기 위하여 선출원제안된 한국특허출원 제97-7637호 "여닫이 문용 힌지"는 도 1에서와 같이 도어(d)에 결합되는 하우징(h)과, 하우징(h) 내부에 일체로 구비되어 있는 스트로크조절부의 상부에 안치되는 구동부재(w) 및 완충장치(b)와, 하우징(h)의 중공부에 내삽되어 구동부재상에 안치되면서 도어프레임(f)에 고정되는 힌지축(H)과, 스트로크조절부에 정합되어 승강작용을 하면서 하부에 탄성설치되는 슬라이더(S)로 구성되어 있다.

상기한 장치에서 힌지축(H)에 나사결합으로 승하강되는 슬라이더(S)가 하강되면서 그 하방에 위치한 스프링을 압축시키게 되고 도어(d)가 닫힐 때 무리한 충격을 받지 않고 서서히 닫히도록 함에 있어서, 완충장치(b)는 스프링의 탄발력으로 상승시 발생되는 공기압을 이용하고 있으나 이는 극히 제한공간으로는 완충력을 충분히 발휘하지 못하여 완충효과를기대할 수 없을 뿐만 아니라, 완충장치(b)가 다수의 부품으로 결합되는 기구적인 구성으로 인하여 제작상 번거로움이많고 조절구성이 까다롭게 이루어져 있고 그에 따른 잦은 고장이 발생될 수 있는 등의 문제점이 있다. 실제적으로 완충장치로서의 충분한 능력을 갖지 못하고 있다.

본 출원인은 상기에서와 같은 종래의 문제점을 대폭적으로 개선하기 위하여 한국특허 제263251호 "도어용 힌지"를 제안하였는데, 종래에서 사용되는 기구적인 완충구조를 갖지 않고 충격흡수 및 조절이 극히 용이한 유압구조로 하여 도어의 개,폐효율성 및 사용성을 높이도록 한 도어용 힌지장치인데 도 2 에 도시된 바와 같이 일측에 일체로 형성되는 유압조절바디(2)를 형성하고 중앙에 힌지축(3)을 축설하는 하우징(1)과, 하우징(1)의 상부에 끼워지는 캡형상의 연결구(5)와, 도어의 상단면 또는 도어프레임 저면에 체결되면서 상기 하우징(1)에 결합되는 도어 또는 도어프레임 취부판(6, 7)과, 상기 연결구(5)에 나사결합되면서 너트로체결고정되고 도어프레임에 고정되는 도어프레임 취부판(6)과, 상기 하우징(1)에 축설되면서 연결구(5)에 끼워져 도어프레임(30)에 고정되고 피스톤(11)을 승하강시키는 힌지축(3)과, 힌지축(3)을 따라 승하강되면서 하우징(1)의 회동에 의하여 유체가 충진된 실린더실(1c)에서 승하강되고 첵크밸브기능을 갖는 피스톤(11)과, 상기 피스톤(11)의 하방에 스프링(12)을 개재하여 탄력성을 가하도록 하고, 하단에는 캡(13)을 체결함과, 상기 유압조절바디(2)에설치되어 통로 및 유로를 통해 순환되는 유체를 제어하는 조절밸브(4)로 구성함을 특징으로 한다.

이와같은 구성으로 이루어지는 상기 발명은 도 3 및 도 4 에서와 같이 각 취부판(6)(7)을 도어(20) 및 도어프레임(30)에 상단의 내측에 각각 체결, 고정한 다음 연결구(5)를 결합시키고 그 상단을 너트(8)로 조임한 후 하우징(1) 앗셈부리에서 상부로 돌출된 힌지축(3)을 연결구(5)에 끼우면서 도어(20)에 체결된 취부판(6)의 외측에 형성된 스플라인편(6a)에 하우징(1)의 상단에 형성된 스플라인홈(1a)에 맞게 끼우고 상단부에서 너트(16)로 힌지축(3)을 체결, 고정시키므로서 장착이 완료된다.

그리고 설치전에 힌지축(3)만 약간 돌려주어 피스톤(11)이 약간 내려간 상태에서 하우징(1)의 상부 한쪽에 형성된 나사공(1d)을 통해 볼트를 체결하여 힌지축(3)에 형성한 걸림홈(3e)에 끼워 하우징(1)이 회전되지 못하게 한 상태에서 도어(20)에 장착이 완료후 다시 상기 나사공(1d)을 풀어 하우징(1)을 힌지축(3)과의 고정을 해제하게 되면 스프링(12)의 탄성력에의하여 하우징(1)이 원위치로 회전하려는 원상복귀력에 의하여 도어(20)가 도어프레임(30)에 가압되는 상태로 밀착되게닫히게 된다.

상기한 간단한 설치과정으로 설치가 완료된 본 발명은 도어(20)를 열면 힌지축(3)은 도어프레임(30)에 체결되는 취부판(7)에 고정상태이기 때문에 회전하지 않고 도어(20)에 취부판(6)으로 체결, 고정된 하우징(1)이 함께 회전함에 따라 하우징(1)에 키이(1b)(11a)로 연결된 피스톤(11)도 함께 회전되는데 피스톤(11)이 힌지축(3)의 나선축(11a)에 결합되어 있어나선결합부에 의하여 피스톤(11)이 하강하여 유체와 함께 스프링(12)을 밀면서 하강하여 도어(20)를 적정힘으로 밀어 열수 있도록 한다.

그리고 피스톤(11)이 하강시 유체는 피스톤(11)의 중앙에 형성된 통공(11b)을 통하여 볼(14)이 압력에 의하여 밀리면서유체가 올라와 하강에 따라 넓어지는 공간으로 유입과 동시에 나선결합부의 틈새, 기타 틈새를 통하여 상부의 상,하 통로(1e)로 빠져 유로(2a)로 유입되고 유로(2a)에 끼워진 조절밸브(4)의 조정봉(4a)과 유로(2a)의 사이에 형성되는 공간을 통하여 하방으로 빠져 나가게 되는데 조절밸브(4)의 조정으로 조정봉(4a)을 돌려줌에 따라 유체가 빠져 나가는 공간이 조정되어 도어의 오픈속도를 조정할 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 종래의 한국특허 제263251호 "도어용 힌지"는 하우징(1)에 키이홈(1b)을 형성하고 피스톤(11)의 외주면에 돌출된 키(11a)를 형성하여 하우징(1)과 피스톤(11)이 결합시켜 도어가 개폐됨에 따라 힌지축(3)이 회전되고 이에 따라 피스톤(11)이 상하 운동을 함이 하우징(1)내에서 이루어 지도록 하고 있다.

이와 같은 구조로 하우징(1)과 피스톤(11)의 결합이 키결합으로 이루어짐에 따라 하우징과 피스톤의 결합에 발생된 공차가 커서 힌지축(3)이 편심(偏心) 회전되어 힌지축과 하우징의 마찰이 발생되어 작동에 따른 소음(騷音) 발생 뿐아니라 손모(損耗)에 따른 힌지의 수명이 짧았다.

종래의 한국특허 제263251호의 하우징과 피스톤의 결합이 키결합 구조로 이루어짐에 따른 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 창안된 것인데 본 발명의 목적은 하우징내에 형성된 피스톤의 외주면 원주방향으로 세레이션을 가공하고 이를 수납하는 인서트블럭을 하우징내에 삽입하므로서 힌지축과 하우징사이의 결합에 공차가 없도록 하여 하우징내에서 힌지축의 회전운동이 피스톤의 상하 직선 회전운동으로 전환됨이 효과적으로 달성되게 하는데 그특징이 있다.

도 1 은 종래의 스프링을 이용한 자동닫힘 도어용 힌지(한국특허출원 제97-7637호)의 단면도

도 2 는 한국특허 제263251호 "여닫이 문용 힌지"의 분해 사시도

도 3 은 한국특허 제263251호 "여닫이 문용 힌지"의 설치상태 사시도

도 4 는 한국특허 제263251호 "여닫이 문용 힌지"의 단면도

도 5 은 본 발명에 따른 힌지의 분해사시도

도 6 는 본 발명에 따른 힌지의 조립단면도

도 5 은 본 발명에 따른 도어용 힌지의 분해 사시도이고, 도 6 는 본 발명에 따른 도어용 힌지의 조립단면도이다.

본 발명에 따른 도어용 힌지는 도 5 에 도시된 바와 같이 원통상의 하우징(100)과 하우징(100)의 상측에 조립되는 힌지축부(200)와 하우징(100)의 내측에 조립되는 피스톤부(300)와 스프링(400), 그리고 하우징(100)의 하부캡(130)에 고정되어 하우징의 실린더실내로 돌출되어 형성되는 유량제어봉부(500) 및 하우징(100)의 상부측에서 연결조립되는 도어고정용취부판(D)과 문틀고정용취부판(F)로 구성된다.

상기 하우징(100)은 상부면에 축관통구(113)가 형성된 상부면과 하부면이 개방된 몸체(110)와 몸체(110)의 하부측에 착탈이 가능하게 만들어진 하부캡(120)으로 구성된다.

상기 몸체(110)의 내부공간은 후술하는 피스톤부 및 스프링이 수납되는 공간인데 내부공간의 상부측 내측벽면(111)과 하부측벽면(112)의 형상이 서로 다르게 형성되어 있고 상기 상하부측 내측벽면(111, 112) 사이에 보다 큰 내직경의 실린더실을 갖도록 하는 링홈(h)이 형성되어 후술하는 인써트링이 삽입된다. 상부측 내측벽면(111)은 각(角)진면으로 이루어진 다각면을 갖는 형상이고, 하부측 내측벽면(112)는 둥근면으로 이우어진 형상을 하고 있다.

몸체(110)의 내측공간의 중심선에서 상부측 내측벽면(111)의 모서리까지의 거리는 중심선에서 하부측 원주면까지의 거리보다 짧게 형성된다.

상기 상부측 내측벽면(111)과 하부측 내측벽면(112)사이에 보다 더 깊게 파인형태로 후술하는 피스톤부의 인써트링(330)이 삽입되는 링홈(110r)이 형성된다.

상기 하부캡(120)은 후판상체로 단턱이 된 상부면(121)이 형성되고 캡의 외주면에 나사가 가공되어 몸체(110)의 하단에 조립가능하게 구성되고, 상부면(121) 중앙에서 관통하여 제어봉브라켓(500)이 삽입조립되는 제어봉브라켓조립구(122)가 형성된다.

상기 힌지축부(200)는 원판상의 샤프트가이더(210)을 중심으로 상부측에 세워형성된 봉상체의 구동축(220)과 하부측에 외주면에 스플라인이 형성된 스플라인축(230)으로 구성되어 후술하는 피스톤 보스내에 삽입된다. 상기 구동축(220)의 길이 중간쯤에 그 외주면에 육각면(221)이 형성되어 도어 취부판 또는 문틀 취부판과결합되게 한다

그리고 별도의 몸체로 된 베어링(200b)과 합성수지재의 쿼드링(200q)이 힌지축부(200)를 구성하여 상기 구동축(220)이 하우징(100)의 축삽입구(113)에 삽입되어 조립시킴에 있어 함께 조립하여 힌지축의 회전에 따른 진동 및 마찰발생으로 저감하도록 한다.

상기 피스톤부(300)는 실린더실내에서 상하운동과 회전운동을 동시에 하는 일체형 피스톤(310)과 상기 피스톤(310)을 수납하여 실린더실내에 조립되는 원통상의 피스톤 하우징(320) 그리고 상기 피스톤 하우징(320)의 하단에 연접하여 조립되어 피스톤부(300)가 하우징(100)의 상부측 내측벽면(111)을 벗어나지 않도록 하는 인서트링(330)으로 구성된다.

상기 일체형 피스톤(310)은 전체적으로 원통상의 형상을 이루고 대략 중절모자 형태를 취하는데 상부측은 상기 힌지축부(200)의 스플라인축(230)이 삽입되는 스플라인홈(310h)이 중앙을 관통하여 형성되고 외측면 상단 원주를 따라 돌출되어 세레이션(311s)이 형성된 스플라인보스(311)이고, 그 하부측은 보다 큰 직경으로 되어 하우징(100)의 실린더실 내경에 맞게 조립되는 것으로 피스톤해드(312)가 형성된다.

상기 스플라인보스(311)의 일측면을 관통하여 유체 유출구(311f)가 형성되어 피스톤(310)이 하강할 때 스플라인보스(311)의 내측공간에 충진된 유체가 이 유출구(311f)를 통하여 실린더실로 유출된다.

상기 피스톤해드(312)의 자유단부가 형성되는 면은 관통구멍이 형성되고 이 관통구멍에는 피스톤페이스(piston face)가 조립된다. 피스톤 페이스(313)의 중앙에는 후술하는 유량제어봉부(500)의 제어봉의 삽입되는 제어봉 삽입구(313h)가 형성되고, 보다 소직경으로 유체가 진출입하는 쓰로틀 구멍(throtle oriffice, 313f)이 첵크볼(b)과 함께 형성된다. 상기 첵크볼(b)은 피스톤 페이스(313)의 상부측에 형성되어 피스톤(310)이 상승할 때 유체가 역류되지 않도록 체크벨브 기능을 수행하도록 하는 것이다. 상기 쓰로틀 구멍(313f)의 직경은 유체 유출구(311f)보다 배 이상으로 크게 형성하여 피스톤(310)의 상하 구동 속도를 제어한다.

즉 피스톤(310)이 하강할 때 상기 쓰로틀 구멍(313f)를 통해 유체가 피스톤(310)의 스플라인보스(311)내측공간으로 유입되고, 피스톤(310)이 하강할 때 쓰로틀 구멍(313f)을 첵크볼(b)이 막아 유체의 역류를 막고 스플라인보스(311)내의 유체가 유체 유출구(311f)를 통해 실린더실내로 유출되도록 하여 피스톤의(310)의 하강을 제어한다.

상기 피스톤 하우징(320)은 통(筒)상으로 형성되어 있고 그 외측면은 다각면으로 형성되어 하우징 몸체(110)의 상부측 내측벽면(111)과 접하여 조립되게 하고 그 내측은 대략 원통형을 이루고 다수개의 세로줄로 된 세레이션홈(320s)이 형성되어 피스톤(310)이 조립될 때 외측면 상부에 형성된 세레이션(311s)이 치합되어 조립된다.

상기 스프링(400)은 하우징의 실린더실(110c) 하부측에 형성되는 것으로 상기 상하 운동하는 피스톤부(300)을 밑에서 밀며 받치는 것이다.

상기 유량제어봉부(500)는 하우징의 하부캡(120)의 제어봉브라켓조립구(122)에 삽입조립되어 형성되는 것으로, 피스톤해드페이스(313)의 제어봉삽입구(313h)에 삽입어 유량을 제어하는 외주면에 3단의 단턱이 형성되고 내측의 중앙 상하를 관통하는 유로(511)가 형성된 대략 봉상체의 제어봉(510, Control bar)과 제어봉(510)의 하단에서 상기 유로에 조립되는 유량제어볼트(520)로 구성된다. 제어봉(510)의 하단부의 외주면에 나사(510s)가 가공되어 제어봉(510)을 하우징의 하부캡(120)의 제어봉브라켓조립구(122)에 치합조립된다.

상기 제어봉(510)은 전체적으로 봉상을 취하면서 상부에서 하부측으로 가면서 그 직경이 줄어드는 형태로 3단의 단턱이 형성되고 하부측의 외주면에 조립용 나사(512)가 가공되어 하부캡(120)의 제어봉 브라켓조립구(122)에 조립되게 하고 제어봉(510)을 상하로 관통하면서 형성된 유로(511)의 하단부측은 대략 유선상으로 넓어진 형태로 되어 상기 유선상 또는 탄환형태로 이루어지고 유량제어볼트(520)가 나사조립될 수 있도록 내측면에 조립용 나사(511s)가 가공된다. 상기 유로(511)와 연통하여 제어봉(510)의 하단 측벽으로 배출로(512)가 형성된다.

상기 유량제어볼트(520)는 유선형을 취하고 탄환형태로 되어 있고 그 외주면에 제어봉(510)의 유로(511) 하부측 넓혀진 단부에 조립되기 위하여 외측면에 나사(520s)가 가공되어 있고 하단부는 볼트머리(521)가 형성된다.

이와 같은 유랭제어볼트(520)가 제어봉(510)의 유로(511) 하단에 조립되어 유량제어볼트(520)의 볼트머리(521)를 돌려 유량제어볼트(520)가 제어봉 유로(511)를 개폐량을 제어할 수 있도록 구성되어 있다.

이상에서 서술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 자동닫힘 도어용 힌지는 하우징의 몸체(110)의 실린더실(110c)내에서 힌지축부(200)의 구동축(220)에 쿼드링(200q)과 베어링(200b)이 끼워진 상태로 몸체(110)의 상부면에 형성된 축관통구(113)를 관통하여 구동축(220)의 외주면에 형성된 육각면(221)이 하우징(100)의 상부측으로 노출되게 조립된다.

상기 힌지축부(200)의 아랫측으로 피스톤부(300)가 형성되는데, 스플라인축(230)을 일체형 피스톤(310)의 스플라인보스(311)가 수용하고, 일체형 피스톤(310)의 스플라인보스(311)를 외측에서 피스톤하우징(320)이 수납하는데 스플라인보스(311)의 상부측 외측에 형성된 세레이션(311s)과 피스톤하우징(320)의 내측면에 형성된 세레이션홈(320s)가 서로 치합되어 일체형 피스톤(310)이 상승과 하강운동을 할 때 피스톤하우징(320)이 가이딩을 하며 또한 일체형 피스톤(310)이 하우징(100)의 실린더실(110c)내에서 회전됨을 방지되는데 피스톤하우징(320)의 외측면이 실린더실(110c)의 각관(角管)형태를 취하는 상부측 내측벽(111)과 맞접하는 외측면을 갖기 때문이다.

그리고 피스톤하우징(320)의 하단에 연접하여 링상의 인써트링(330)이 조립된다. 상기 인써트링(330)은 하우징의 몸체(110)의 내측벽 중간 즉 상부측 내측벽면(111)과 하부측 내측벽면(112) 사이에 형성된 링홈(113)에 삽입되어 조립되어 피스톤하우징(320)을 안정적으로 받치어 피스톤하우징(320)으로 하여 금 일체형 피스톤(310)의 상하 운동을 가이딩하도록 한다.

그리고 일체형 피스톤(310)의 저면으로 스프링(400)이 받쳐지고 실린더실내로 제어봉블라켓(500)이 하우징(100)의 하부캡(120)과 함께 조립된다.

이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 자동닫힘 도어용 힌지는 하우징내에 구성된 피스톤의 구성을 피스톤해드와 스플라인보스를 일체형으로 하여 단순화하였고, 피스톤의 실린더실내의 상하 거동을 세레이션이 가공된 피스톤하우징을 이용하여 가이딩하므로써 종래의 자동닫힘 도어용 힌지에 발생되었던 공차(空差)발생이 적어져 피스톤과 하우징등 부품간의 마찰에 의한 손모(損耗)가 줄어들어 힌지의 자연수명이 연장되고 마찰 소음이 그만큼 줄어든다.

Claims (1)

1. 원통상의 하우징에 수납된 상태로, 상부중앙에 회전운동을 하는 상부에 구동축과 하부에 스플라인이 형성된 스플라인축으로 구성된 힌지축부와 상대적으로 하우징내에서 수직운동을 하는 스플라인보스와 피스톤헤드가 상하로 형성된 피스톤부와 피스톤부의 저면을 받치고 있는 스프링으로 구성되고, 힌지축부의 스플라인축이 피스톤부의 스플라인보스의 스플라인홈에 치합 수납된 된 자동닫힘 도어용 힌지에 있어서,

   외주면 상부측에 세레이션(311s)이 형성된 통상의 스플라인보스(311)와 피스톤해드(312)가 일체형으로 된 피스톤부의 일체형피스톤(310)과;

   외측벽면은 각진면이 형성되고 원통상의 내측벽면에 세레이션홈(320s)이 가공된 통형상을 취하여 스플라인보스(311)를 수납하고 가이딩하는 피스톤부의 피스톤 하우징(320)과;

   피스톤 하우징의 하단에 연접하여 조립되는 피스톤부(300)의 링형상의 인써트링(330)과;

   상부측 내측벽면(111)이 각진면을 형성하고 하부측 내측벽면(112)은 둥근면을 형성하고 상부측내측벽면과 하부측내측벽면 사이부분은 보다 깊게 파인 형상으로된 링홈(110r)이 형성된 하우징(100)과;

   힌지축부(200)의 구동축(220)에 끼워진 상태로 하우징(100)의 실린더실(110c)내에 조립되는 링상의 베어링(200b)와 쿼드링(200q)이 구성됨을 특징으로 하는 자동닫힘 도어용 힌지