KR100564796B1

KR100564796B1 - 충격흡수 및 쿠션장치

Info

Publication number: KR100564796B1
Application number: KR1020030025749A
Authority: KR
Inventors: 함의신
Original assignee: 함의신
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2006-03-28
Also published as: KR20040091957A; WO2004094862A1

Abstract

본 발명은 범퍼, 댐퍼, 서포터등으로 활용할 수 있는 충격흡수장치 및 쇼파, 의자, 매트리스등으로 활용할 수 있는 쿠션장치에 관한 것으로서, 특히 비 신축성 소재인 외장튜브에 가해지는 외력을 내장튜브에 의해 완화시키는 것을 기본적인 특징으로 하되, 외력에 대한 내장튜브의 대면면적을 적절히 조절하므로써 충격흡수강도 및 쿠션강도를 조절할 수 있는 것에 부가적인 특징이 있는 것이다.

이러한 본 발명의 구성적 특징을 보면, 개폐밸브에 의해 선택적으로 개폐되는 내부 공간부를 가지며, 이 공간부와 외부를 연통되게 연결하는 단일 또는 복수의 연결포트가 형성되며, 상기 공간부의 벽면에 원주방향으로 상기 연결포트와 연통되게 단일 또는 복수의 환형홈이 형성된 프레임; 상기 프레임의 연결포트와 연통되게 결합되는 단일 또는 복수의 외장튜브; 상기 프레임의 공간부에 내장되며, 상기 개폐밸브를 통해 유체가 충진됨에 따라 상기 연결포트의 공간부측을 밀봉시키는 역할을 하는 내장튜브;로 된 것이다.

충격흡수, 쿠션, 완충

Description

충격흡수 및 쿠션장치{Damping and cushion device}

도 1은 본 발명에 따른 충격흡수 및 쿠션장치의 제 1실시예의 전체 구성도

도 2a는 도 1의 요부 단면도로서, 외력(F)이 작용된 상태도

도 2b는 도 1의 요부 단면도로서, 큰 외력(F+F′)이 작용된 상태도

도 3a는 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선 section

도 3b는 도 2a의 Ⅱ-Ⅱ선 section

도 4는 본 발명에 따른 충격흡수 및 쿠션장치의 제 2실시예의 전체 구성도

도 5는 환형홈의 폭과 외력(F)와의 상관도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

10 : 외장튜브 20 : 프레임

21, 210 : 공간부 22, 310 : 연결포트

23, 320 : 환형홈 30 : 내장튜브

200 : 단위프레임 300 : 커플러

충격흡수장치(또는 완충장치)는 반복적인 진동력 혹은 단발적인 충격력 등의 외력이 작용되는 부위에 설치되어 외력을 완화시켜주는 목적으로 사용되고 있음은 익히 알려진 사실이다.

이러한 충격흡수장치는 여러 가지 형태 및 방법으로 적용되고 있지만 그 중 공기튜브를 이용한 충격흡수장치의 최근 형태를 살펴보면 단일의 밀폐형 공기튜브를 외력이 작용되는 위치에 설치한 형태가 주목된다.

이러한 밀폐형 튜브의 경우 그 내부가 밀폐되어 있다면 외력이 작용되었을 때 튜브가 압축 변형되면서 그 변형분 만큼 내부공기가 외부로 배출되려 할 것이나 이 배출압을 튜브표피에 의해 구속하지 못한다면 튜브는 터지게 되는 것이다. 다시 말하면 밀폐된 튜브는 그 내부에 충진된 공기가 별도로 피난될 공간이 없기 때문에 외력이 약하게 작용하더라도 튜브의 내부가 순간적으로 고압상태가 되므로 터짐의 위험성을 항상 안고 있어야 한다. 이는 튜브가 밀폐된 것에서 원인을 찾을 수 있다.

이를 해결하기 위한 방법으로는 튜브표피의 소재로서 신축율이 큰 것을 적용하거나, 반대로 비 신축성 소재를 사용하면서 두께를 두껍게 하는 대안을 찾을 수 있으나 전자의 경우는 튜브표피의 신축율에 대한 의존도가 높기 때문에 안전성이 떨어지며, 후자의 경우는 소재의 경직도가 크기 때문에 완충 및 복원효과가 떨어지는 단점이 있으므로 바람직한 방법이라 보기 어렵다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 주요 목적은 외장튜브의 표피를 비 신축성 소재를 사용하더라도 또는 외장튜브의 표피를 두껍게 하지 않더라도 소기의 완충 및 복원효과, 쿠션효과를 얻을 수 있는 충격흡수 및 쿠션장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 외력(P)에 대한 내부튜브의 대면면적(V) 변화에 따라 충격흡수강도 및 쿠션강도를 조절할 수 있는 충격흡수 및 쿠션장치를 제공함에 있다.

부수적으로, 외력을 직접적으로 받는 외장튜브에 내장되는 유체를 공기, 액체 또는 가스중 어느 하나를 선택함에 따라서 충격흡수강도 및 쿠션강도를 조절할 수 있는 충격흡수 및 쿠션장치를 제공함에 있다.

이러한 본 발명의 주요 목적은 개폐밸브에 의해 선택적으로 개폐되는 내부 공간부를 가지며, 이 공간부와 외부를 연통되게 연결하는 단일 또는 복수의 연결포 트가 형성되며, 상기 공간부의 벽면에 원주방향으로 상기 연결포트와 연통되게 단일 또는 복수의 환형홈이 형성된 프레임; 상기 프레임의 연결포트와 연통되게 결합되는 단일 또는 복수의 외장튜브; 상기 프레임의 공간부에 내장되며, 상기 개폐밸브를 통해 유체가 충진됨에 따라 상기 연결포트의 공간부측을 밀봉시키는 역할을 하는 내장튜브;로 구성됨으로써 달성되며,

본 발명은 개폐밸브에 의해 선택적으로 개폐되는 내부 공간부를 갖는 복수의 단위프레임; 상기 단위프레임 간을 연통되게 연결함과 함께 자신의 내부와 외부를 연통되게 연결하는 연결포트가 형성되며, 내주면에 원주방향으로 상기 연결포트와 연통되게 환형홈이 형성된 단일 또는 복수의 커플러; 상기 커플러의 연결포트와 연통되게 결합되는 단일 또는 복수의 외장튜브; 상기 단위프레임 및 커플러에 내장되며, 상기 개폐밸브를 통해 유체가 충진됨에 따라 상기 연결포트의 공간부측을 밀봉시키는 역할을 하는 내장튜브;로 구성됨으로써 또한 달성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.

설명에 앞서, 충격흡수력 혹은 완충력은 쿠션력과 거의 동일한 의미로 해석되므로 설치품목에 따라서는 완충수단(또는 충격흡수수단)으로 또는 쿠션수단으로 활용할 수 있을 것이다. 예컨데, 범퍼나 댐퍼, 서포터등에 적용될 때는 충격흡수수단으로 명명될 것이며, 가구류나 침구류등에 적용될 때는 쿠션수단으로 명명될 수 있다. 따라서, 후술내용중에서 충격흡수 또는 완충력이란 용어만으로 표현되더라도 쿠선력이 배제된 의미가 아님을 전제한다.

본 발명에 따른 제 1실시예의 충격흡수 및 쿠션장치는 도 1에서 보듯이 외력이 발발되는 방향에 위치되며 유체가 충진되는 챔버(c)를 갖는 외장튜브(10)와, 이 외장튜브의 후방에 외장튜브와 연통되게 연결되는 프레임(20)과, 이 프레임에 유체가 충진된 상태로 내장되며 일측에 마련된 개폐밸브(60)에 의해 유체의 출입이 단속되는 내장튜브(30)로 크게 구성된다.

아울러, 상기 프레임(20)의 적어도 한 쪽에 설치되어 내장튜브(30)의 일측 단부를 탄력지지하는 댐퍼(40)와, 상기 외장튜브(10)가 여러개인 경우 그 외부를 포괄적으로 감싸기 위한 외장포(50)를 더 포함한다.

이때, 상기 프레임(20)은 상기한 내장튜브(30)가 내장되면서 유체가 출입되는 통로인 내부 공간부(21)를 갖되, 이 내부 공간부로의 유체 출입은 상기 개폐밸브(60)에 의해 단속된다. 또 상기 내부 공간부의 벽면에는 상기 외장튜브(10)와 내부 공간부를 연통되게 연결하는 연결포트(22)가 형성된다.

또한, 상기 내부 공간부(21)의 벽면에는 상기 연결포트(22)와 연통되게 연결되는 원주방향상의 환형홈(23)이 형성된다. 이 환형홈은 팽창되어 있는 내장튜브(30)과 접촉된 상태에 있기 때문에 환형홈의 폭을 크게 혹은 작게 제작하면 외장튜브(10)의 충격흡수력 및 쿠션력의 완급을 조절할 수 있다. 이에 대한 상세 설명은 후술하기로 한다.

상기에서 외장튜브(10)는 활용목적에 따라 복수개를 인라인상으로 형성할 수도 있으며, 이렇게 외장튜브가 복수개인 경우 연결포트(22)와 환형홈(23)도 그에 맞게 개수가 설정되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 제 2실시예의 충격흡수 및 쿠션장치는 도 4에서 보듯이 개폐밸브(60)에 의해 유체출입이 단속되는 내부 공간부(210)가 형성된 복수의 단위프레임(200)과, 상기 복수의 단위프레임 간을 연통되게 연결하는 역할을 하며 내주면에는 원주방향으로 환형홈(320)이 형성되고 이 환형홈내에 후술될 외장튜브(10)와 연통되는 연결포트(310)가 형성된 커플러(300)와, 이 커플러의 연결포트(310)에 주입구가 연통되게 결합되는 챔버(c)를 갖는 외장튜브(10)와, 상기 단위프레임(200) 및 커플러(300)의 내부에 유체가 충진된 상태로 내장되며 상기 개폐밸브(60)에 의해 유체출입이 단속되는 내장튜브(30)로 구성된다.

아울러, 상기 단위프레임(200)의 적어도 한 쪽에 설치되어 상기 내장튜브(30)의 양단을 탄력지지하는 댐퍼(40)와, 상기 외장튜브(10)가 여러개인 경우 그 외부를 포괄적으로 감싸기 위한 외장포(50)를 더 포함한다.

이 실시예 역시 활용목적에 따라 외장튜브(10)와 커플러(300)를 복수개로 구성할 수 있음은 물론이다.

이상과 같이 구성된 본 발명 충격흡수 및 쿠션장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

설명에 앞서, 제 1실시예와 제 2실시예는 구조적인 차이점에도 불구하고 각각의 작용은 거의 유사하므로 제 1실시예를 기준으로 설명하기로 한다.

외장튜브(10) 및 내장튜브(30)에 유체가 충진되지 않은 상태로부터 프레임(20)의 일측에 마련된 개폐밸브(60)를 통해 프레임의 내부 공간부(21)로 유체를 주입하게 되면, 주입되는 유체는 각 연결포트(22) 또는 단일의 연결포트를 통해 외장튜브(10)로 충진된다.

이때, 상기 외장튜브(10)와 내부 공간부(21)는 연결포트(22)에 의해 상호 연통되어 있으므로 외장튜브(10)가 여러개인 경우 일괄주입이 가능하고 이로써 신속한 유체 주입이 가능하게 된다.

상기 외장튜브(10)에 적량의 유체가 주입된 다음에는 내장튜브(30)의 일측에 마련된 개폐밸브(60)를 통해 유체를 주입함에 따라 내장튜브의 부피가 팽창되면 도 1과 같이 내장튜브에 의해 연결포트(22)의 내부 공간부(21)측이 밀봉된 상태가 된다. 이때, 상기 내장튜브(30)의 내압은 외장튜브(10)의 내압보다 커야만 밀봉상태를 유지할 수 있음은 이해 가능할 것이다.

이렇게 외장튜브(10)와 내장튜브(30)에 유체가 충진된 상태로부터 도 2a 및 2b와 같이 외장튜브에 외력(F)이 작용하게 되면 외력의 크기만큼 외장튜브가 압축변형되면서 그 압축량만큼의 유체가 연결포트(22)와 환형홈(23)을 통해 프레임(20)의 내부 공간부(21)측으로 배출된다.

배출된 유체는 환형홈(23)을 막고 있는 내장튜브(30)를 압축하게 되는데, 이때 외력(F)이 내장튜브(30)의 내압보다 작은 경우에는 도 2a에서와 같이 내장튜브의 환형홈 부근의 압축변형으로도 완충 및 쿠션작용이 가능하고, 외력(F+F′)이 내장튜브(30)의 내압보다 큰 경우에는 도 2b에서와 같이 내장튜브의 환형홈 부근이 과하게 압축변형되면서 내장튜브의 일측 단부가 외향으로 부풀게 된다. 그렇지만 내장튜브(30)의 일측 단부는 댐퍼(40)에 의해 탄력지지되어 있기 때문에 내장튜브가 하지 못하는 완충 및 쿠션작용을 댐퍼(40)가 대신하게 된다.

한편, 상기 환형홈(23)은 프레임(20)의 공간부(21) 벽면을 따라 원주상으로 형성되어 있기 때문에 도 3b와 같이 내장튜브(30)의 외주면상에 원주방향으로 작용되므로 안정된 완충력을 확보할 수 있으며, 또한 적용품목에 따라서는 완충력 및 쿠션력을 조절해야 할 필요가 있다. 이 경우 환형홈(23)의 폭(b₁,b₂)을 조절하면 완충력 및 쿠션력의 경직정도를 조절할 수 있다.

즉, 도 5를 통해 이를 상세하게 설명하면, 완충력 및 쿠션력 F = A×P이므로 F는 면적(A)와 비례관계에 있다. 따라서, 내장튜브(30)의 F에 대한 대면면적을 넓게 하면(즉, 환형홈의 폭(A₁,A₂)을 넓게 하면) 완충력 및 쿠션력의 경직도가 커지며, 반대로 내장튜브의 F에 대한 대면면적을 작게하면(즉, 환형홈의 폭(A₁,A₂)을 작게하면) 완충력 및 쿠션력의 경직도가 작아지게 된다.

이를 고려하여, 범퍼나 운동기구등의 완충 써포터와 같이 큰 힘(큰 완충력)을 필요로 하는 물품에 본 충격완화 및 쿠션장치를 적용할 때는 환형홈(23)의 폭(A₁,A₂)을 크게 제작하고, 매트리스나 의자, 쇼파등과 같이 비교적 작은 힘(작은 완충력)을 필요로 하는 물품에 본 충격완화 및 쿠션장치를 적용할 때는 환형홈(23)의 폭(A₁,A₂)을 작게 제작함으로써 적용 대상물에 따라 완충력 및 쿠션도를 조절할 수 있다.

또한, 완충력 및 쿠션도는 외장튜브(10)에 충진되는 유체의 종류에 따라서도 가능하다. 즉, 액체는 비 압축성유체이기 때문에 외력이 작용했을 때 압축되지 않고 외력이 바로 내장튜브(30)에 전달되므로 완충력 및 쿠션도는 낮다고 할 것이며, 기체는 압축성유체이기 때문에 외력이 작용했을 때 그 외력에 의해 압축된 이후에 내장튜브(30)로 전달되므로 완충력 및 쿠션력도 크다고 할 수 있다.

따라서, 본 물품의 적용 대상물에 따라 유체를 적절히 변경시키면 그에 상응하는 완충력 및 쿠션도를 얻을 수 있는 것이다.

이후, 외력이 제거되면 압축되어 있던 내장튜브(30)가 자신의 내압에 의해 자체 복원됨에 따라 외장튜브(10)로부터 배출되었던 유체는 다시 외장튜브(10)의 내부로 복귀주입되면서 충돌력에 의해 수축되어있던 외장튜브(10)도 원상으로 복구된다.

이상과 같은 본 발명은 외장튜브가 외력에 의해 주입구가 일시적으로 개방되는 구조이면서 주입구측에 완충 및 복원을 위한 내장튜브가 위치하고 있으므로 충격을 최대한 완화시킨 상태로 완충이 가능하고, 또한 환형홈에 의해 충격력을 최대한 내장튜브의 외주면 전체에 작용되게 함으로써 완충 및 쿠션효율을 높일 수 있다.

또한, 외장튜브가 복수개인 경우, 각 외장튜브가 독립되어 있기 때문에 외력에 의해 어느 한 외장튜브가 터지더라도 그 부분만을 교체할 수 있으므로 실용적이다.

이러한 본 발명은 범퍼, 댐퍼, 서포터, 가구류, 침구류등의 충격완화 및 쿠션수단으로 활용될 수 있다.

Claims

삭제
개폐밸브에 의해 선택적으로 개폐되는 내부 공간부를 가지며, 이 공간부와 외부를 연통되게 연결하는 단일 또는 복수의 연결포트가 형성되며, 상기 공간부의 벽면에 원주방향으로 상기 연결포트와 연통되게 단일 또는 복수의 환형홈이 형성된 프레임; 상기 프레임의 연결포트와 연통되게 결합되는 단일 또는 복수의 외장튜브; 상기 프레임의 공간부에 내장되며, 상기 개폐밸브를 통해 유체가 충진됨에 따라 상기 연결포트의 공간부측을 밀봉시키는 역할을 하는 내장튜브;로 구성된 것에 있어서;

상기 프레임의 적어도 일측 단부에 상기 내장튜브의 단부를 각각 탄력지지하는 댐퍼가 설치된 것을 포함함을 특징으로 하는 충격흡수 및 쿠션장치.
개폐밸브에 의해 선택적으로 개폐되는 내부 공간부를 갖는 복수의 단위프레임;

상기 단위프레임 간을 연통되게 연결함과 함께 자신의 내부와 외부를 연통되 게 연결하는 연결포트가 형성되며, 내주면에 원주방향으로 상기 연결포트와 연통되게 환형홈이 형성된 단일 또는 복수의 커플러;

상기 커플러의 연결포트와 연통되게 결합되는 단일 또는 복수의 외장튜브;

상기 단위프레임 및 커플러에 내장되며, 상기 개폐밸브를 통해 유체가 충진됨에 따라 상기 연결포트의 공간부측을 밀봉시키는 역할을 하는 내장튜브;로 구성됨을 특징으로 하는 충격흡수 및 쿠션장치.
제 3항에 있어서,

상기 단위프레임의 적어도 일측 단부에 상기 내장튜브의 단부를 각각 탄력지지하는 댐퍼가 설치된 것을 포함함을 특징으로 하는 충격흡수 및 쿠션장치.