KR100992676B1 - 차량용 가스 리프터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 가스 리프터에 관한 것으로서, 내부에 가스가 충진된 챔버가 형성되며, 내벽면에 가스가 이동되기 위한 그루브가 형성된 실린더와; 상기 챔버를 제1 챔버 및 제2 챔버로 구획하고 판면에 가스 통과부가 형성된 피스톤과, 상기 피스톤과 일체로 결합되어 상기 피스톤을 직선 운동시키는 로드로 구성된 피스톤부와; 상기 피스톤에 마련되어 상온시 상기 가스 통과부를 폐쇄하고 저온시 상기 가스 통과부를 개방하는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이에 의하여, 저온 상태에서 가스압이 보상되어 사용자가 테일 게이트를 열 때 피스톤부가 가스압에 의해 충분히 지지됨으로써 테일 게이트에 의해 사용자가 다치는 것을 방지할 수 있다.

Description

차량용 가스 리프터{GAS LIFTER FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 가스 리프터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 주변 온도가 저온일 때 가스압이 떨어지는 것을 보상할 수 있는 차량용 가스 리프터에 관한 것이다.

일반적으로 가스 리프터는 가스압을 이용하여 큰 힘을 필요로 하는 곳에 개폐기구로서 사용되는데, 차량의 경우 테일 게이트(또는, 엔진 후드, 트렁크 리드 등)에 장착하여 테일 게이트를 개폐하기 위해 사용되고 있다.

테일 게이트는 일반 도어에 비하여 크고 무겁기 때문에 작은 힘으로도 간편하게 열고 닫을 수 있어야 함은 물론, 테일 게이트를 완전히 개방시킨 상태에서 테일 게이트의 개방 상태를 어느 정도 지속시킬 수 있어야 한다.

이러한 가스 리프터(101)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 차체(103)에 고정되며 내부에 가스가 충진되어 있는 실린더(110)와, 테일 게이트(105)에 고정되어 테일 게이트(105)의 개폐에 따라 실린더(110)를 따라 직선 이동하는 피스톤부(130)로 구성되어 있다.

이에, 사용자가 테일 게이트(105)를 초기에 적은 힘으로 열거나 닫으면 가스 압의 힘에 의해 피스톤부(130)가 이동됨으로써 사점이 지난 후에는 테일 게이트(105)가 자동으로 개방 또는 폐쇄될 수 있게 된다.

그런데, 이러한 종래 차량용 가스 리프터(101)에 있어서는, 주변 온도가 낮은 겨울철에는 가스압이 매우 낮아져 테일 게이트(105)를 열 때 개방 방향으로 피스톤부(130)가 지지되지 않기 때문에 테일 게이트(105)에 의해 사용자가 다칠 수 있는 문제점이 있었다.

즉, 가스 리프터(101)의 가스압은 P x V ∝ T (P: 압력, V: 체적, T: 온도) 에 따라, 온도가 떨어지면 온도에 비례하여 떨어지게 된다(실린더(110)의 체적은 일정).

따라서, 겨울철에는 사용자가 테일 게이트(105)를 열 때 피스톤부(130)를 밀어주는 가스압이 충분치 않아 테일 게이트(105)가 갑자기 아래 방향으로 회전되기 때문에, 테일 게이트(105)의 아래에 있는 사용자가 테일 게이트(105)에 의해 다칠 수 있게 되는 것이다.

이를 개선하기 위해, 실린더(110) 내부의 가스압을 보다 높게 설정할 수도 있겠으나, 이러한 경우에는 주변 온도가 상온인 상태에서 테일 게이트(105)를 닫기 위해서는 사용자가 과도한 힘을 가해야 하는 불편함이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상온 상태에서 최적의 작동성을 발휘할 수 있을 뿐만 아니라, 저온 상태에서 가스압이 보상되어 사용자가 테일 게이트를 열 때 피스톤부가 가스압에 의해 충분히 지지됨으로써 테일 게이트에 의해 사용자가 다치는 것을 방지할 수 있는 차량용 가스 리프터를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명의 차량용 가스 리프터에 따라, 내부에 가스가 충진된 챔버가 형성되며, 내벽면에 가스가 이동되기 위한 그루브가 형성된 실린더와; 상기 챔버를 제1 챔버 및 제2 챔버로 구획하고 판면에 가스 통과부가 형성된 피스톤과, 상기 피스톤과 일체로 결합되어 상기 피스톤을 직선 운동시키는 로드로 구성된 피스톤부와; 상기 피스톤에 마련되어 상온시 상기 가스 통과부를 폐쇄하고 저온시 상기 가스 통과부를 개방하는 밸브에 의해 달성된다.

여기서, 상기 밸브는 온도 변화에 따라 팽창 또는 수축하는 금속판으로 구성이 바람직하다.

이 때, 상기 밸브는 상기 로드의 일단의 둘레를 따라 나선형으로 이루어져 지지판에 의해 상기 피스톤에 지지되는 것이 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 저온 상태에서 가스압이 보상되어 사용자가 테일 게이트를 열 때 피스톤부가 가스압에 의해 충분히 지지됨으로써 테일 게이트에 의해 사용자가 다치는 것을 방지할 수 있는 차량용 가스 리프터가 제공된다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 가스 리프터를 도시한 사시도로서, 본 발명에 따른 차량용 가스 리프터(1)는 크게 실린더(10)와 피스톤부(30)로 구성되며, 실린더(10)는 차체 마운팅부(25)를 매개로 차체에 고정되고, 피스톤부(30)는 테일 게이트 마운팅부(35)를 매개로 테일 게이트에 고정된다. 이에, 피스톤부(30)는 테일 게이트의 개폐에 따라 실린더(10)를 따라 직선 왕복 이동될 수 있다.

실린더(10)의 내부에는 가스가 충진된 챔버(20)가 형성되어 있으며, 내벽면에는 이 가스가 이동되기 위한 그루브(23)가 소정 길이 함몰 형성되어 있다.

그리고, 실린더(10)의 내측에는 테일 게이트의 개방 위치를 결정하는 개방 스토퍼(40)가 마련되어 있다. 이에, 테일 게이트가 개방될 때 피스톤부(30)는 개방 스토퍼(40)에 닿을 때까지 이동될 수 있다.

피스톤부(30)는 챔버(20)를 제1 챔버(21)와 제2 챔버(22)로 구획하는 피스톤(31)과, 일단이 피스톤(31)과 일체로 결합되고 타단이 테일 게이트 마운팅부(35)와 결합되는 로드(33)로 구성된다.

제1 챔버(21)와 제2 챔버(22)는 피스톤부(30)의 이동에 따라 각 체적이 변화된다. 이 때, 제1 챔버(21)는 피스톤(31)이 그루브(23)가 끝나는 지점까지 이동하는 동안에는 제2 챔버(22)와 압력이 같아지다가 피스톤(31)이 인출 방향으로 그루 브(23)의 끝단을 통과하게 되면 제2 챔버(22)에 비해 상대적으로 고압이 형성된다.

피스톤(31)은 실린더(10)의 가로 방향으로 마련되어 테일 게이트의 개폐에 따라 움직이는 로드(33)와 함께 실린더(10)를 따라 직선 이동된다.

이 때, 피스톤(31)의 판면에는 가스 통과부(32)가 형성되어 있으며, 이 가스 통과부(32)는 온도 변화에 따라 작동하는 밸브(50)에 의해 개폐될 수 있다.

가스 통과부(32)는 그루브(23)의 크기와 거의 동일하게 구성되어 있으며, 상온시에는 밸브(50)에 의해 폐쇄되었다가 겨울철과 같은 저온시에는 개방되어 제1 챔버(21)와 제2 챔버(22) 사이로 가스가 통과될 수 있도록 구성된다.

밸브(50)는 온도 변화에 따라 팽창 또는 수축하는 금속판으로 구성되며, 이 밸브(50)는 로드(33)의 일단의 둘레를 따라 나선형으로 이루어져 있다. 이에, 주변 온도가 상온이면 가스 통과부(32)는 밸브(50)에 의해 닫혀 있다가 주변 온도가 매우 낮아지면 밸브(50)가 수축됨으로써 개방될 수 있다. 여기서, 밸브(50)는 열 수축률일 큰 재질인 알루미늄으로 구성되나 재질은 이에 한정 되지 않음은 물론이다.

이 때, 밸브(50)는 로드(33)에 끼워져 피스톤(31)에 밀착되는 지지판(55)에 의해 피스톤(31)으로부터 이탈되는 것이 방지될 수 있다. 여기서, 지지판(55)은 밸브(50)가 피스톤(31)으로부터 이탈되지 않을 정도로 압착되면 되나, 보다 견고하게 고정시키기 위해 피스톤(31)과 용접 결합할 수도 있으며 피스톤(31)과의 결합 방법은 이에 한정되지 않음은 물론이다.

이러한 구성에 의하여, 외기가 상온일 경우와 저온일 경우 테일 게이트가 개방될 때, 가스 리프터(1)의 작동 원리를 각각 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 주변 온도가 상온일 때 테일 게이트가 열리는 과정은 도 3과 같다.

테일 게이트가 닫혀있을 때, 가스 리프터(1)는 도 3의 (a)와 같이 피스톤(31)이 최대한 실린더(10)의 내측으로 인입된 상태가 되며, 이 때 가스의 대부분은 제1 챔버(21)에 포집되어 있다.

그 후, 사용자가 소정의 힘으로 테일 게이트를 열면, 피스톤부(30)는 도 3의 (b)와 같이 왼쪽 방향으로 이동하면서 제1 챔버(21)에 있던 가스가 그루브(23)를 따라 제2 챔버(22)로 이동하게 되어 제2 챔버(22)의 압력이 서서히 증가하면서 피스톤부(30)가 왼쪽 방향으로 밀리게 된다.

이러한 과정에 의해 도 3의 (c)와 같이 피스톤(31)이 그루브(23)의 끝단을 지나게 되면, 제1 챔버(21)의 가스는 그루브(23) 뿐만 아니라 가스 통과부(32)(이 때, 가스 통과부(32)는 밸브(50)에 의해 폐쇄된 상태임)를 통해 제2 챔버(22)로 통과되지 못하여 제1 챔버(21)의 압력이 급격히 상승하고 제2 챔버(22)의 압력이 급격히 떨어지면서, 제1 챔버(21) 측의 힘과 제2 챔버(22) 측의 힘이 평형에 도달했을 때 피스톤부(30)가 정지하는 위치에서 테일 게이트가 완전히 열리게 되는 것이다.

즉, "제1 챔버(21)의 압력이 피스톤(31)을 미는 힘 + 대기압이 로드(33)를 미는 힘 + 테일 게이트의 하중이 피스톤부(30)를 미는 힘(P1 x (A1 - A2) + P x A2 + F)= 제2 챔버(22)의 압력이 피스톤(31)을 미는 힘(P2 x A2)" 이 성립해야 한다.

여기서, P1: 제1 챔버의 압력, P2; 제2 챔버의 압력, P : 대기압, A1 : 피스 톤의 면적, A2: 로드의 면적, F: 테일 게이트의 하중이 피스톤부를 미는 힘이다.

한편, 주변 온도가 저온일 때 테일 게이트가 열리는 과정은 도 4와 같다.

테일 게이트가 닫혀있을 때, 가스 리프터(1)는 도 4의 (a)와 같이 피스톤(31)이 최대한 실린더(10)의 내측으로 인입된 상태가 되며, 이 때 가스의 대부분은 제1 챔버(21)에 포집되어 있다.

그 후, 사용자가 소정의 힘으로 테일 게이트를 열면, 피스톤부(30)는 도 4의 (b)와 같이 왼쪽 방향으로 이동하면서 제1 챔버(21)에 있던 가스가 그루브(23) 및 가스 통과부(32)를 따라 제2 챔버(22)로 이동하게 되어 제2 챔버(22)의 압력이 서서히 증가하면서 피스톤부(30)가 왼쪽 방향으로 밀리게 된다. 이 때, 가스 통과부(32)는 온도가 낮아져 수축하는 밸브(50)에 의해 개방(도 4의 (c) 참조)되어 있기 때문에 제1 챔버(21)의 가스가 가스 통과부(32)를 통해 제2 챔버(22)로 이동될 수 있는 것이다.

이러한 과정에 의해 도 4의 (c)와 같이 피스톤(31)이 그루브(23)의 끝단을 지나게 되면, 제1 챔버(21)의 가스는 그루브(23)를 통해 제2 챔버(22)로 통과될 수는 없고 개방되어 있는 가스 통과부(32)를 통해 제2 챔버(22)로 이동된다.

이에, 온도가 낮아져 제2 챔버(22)의 압력이 낮아지더라도 제1 챔버(21)의 가스가 가스 통과부(32)를 통해 제2 챔버(22)로 공급되어 제1 챔버(21)의 압력과 동일하게 됨으로써 압력이 보상되기 때문에, 피스톤(31)이 개방 스토퍼(40)에 접촉될 때까지 제2 챔버(22)가 팽창하여 테일 게이트가 완전히 개방될 수 있게 된다.

이하, 수식을 통해 가스 통과부(32)의 유무에 따른 저온시 테일 게이트의 하 중이 피스톤부(30)를 미는 힘(이하, 테일 게이트 지지력이라 칭함)의 차이에 대하여 간단히 살펴보면 다음과 같다.

종래와 같이 피스톤에 가스 통과부가 형성되어 있지 않는 경우 테일 게이트가 완전히 개방되었을 때의 평형식은 다음과 같다.

P x A2 + P1' x (A1 - A2) + F' = P2' x A2 --- 1)

여기서, P1': 제1 챔버의 압력, P2'; 제2 챔버의 압력, P : 대기압, A1 : 피스톤의 면적, A2: 로드의 면적, F': 테일 게이트 지지력이다.

1) 식을 정리하면, 다음과 같은 2)식이 성립된다.

F' = (P2' x A2) - P x A2 - P1' x (A1 - A2) --- 2)

한편, 본 발명과 같이 피스톤(31)에 가스 통과부(32)가 형성되어 있어 저온시 가스 통과부(32)가 밸브(50)에 의해 개방되었을 때의 평형식은 다음과 같다.

P x A2 + P1" x (A1 - A2) + F" = P2" x A2 --- 3)

3)식을 정리하면, 다음과 같은 4)식이 성립된다.

F" = (P2" x A2) - P x A2 - P1" x (A1 - A2) --- 4)

2)식과 4)식을 비교했을 때,

P1" < P1', P2" > P2'이고, P x A2는 동일하므로,

결과적으로 F" > F' 이므로, 가스 통과부(32)가 있는 경우 상기 원리에 의해 저온시 테일 게이트의 지지력이 향상될 수 있다.

상기 기술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 저온 상태에서 가스압이 보상되어 사용자가 테일 게이트를 열 때 피스톤부(30)가 가스압에 의해 충분히 지지됨으 로써 테일 게이트에 의해 사용자가 다치는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래 차량에 가스 리프터가 장착된 상태를 도시한 측면도.

도 2는 본 발명에 따른 차량용 가스 리프터를 도시한 사시도.

도 3의 (a) 내지 (c)는 주변 온도가 상온인 상태에서 테일 게이트가 개방될 때 도 2의 가스 리프트의 작동 순서를 나타낸 작동도.

도 4의 (a) 내지 (c)는 주변 온도가 저온인 상태에서 테일 게이트가 개방될 때 도 2의 가스 리프트의 작동 순서를 나타낸 작동도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 가스 리프터 10 : 실린더

20 : 챔버 21 : 제1 챔버

22 : 제2 챔버 30 : 피스톤부

31 : 피스톤 32 : 가스 통과부

33 : 로드 50 : 밸브

55 : 지지판

Claims (3)

1. 내부에 가스가 충진된 챔버가 형성되며, 내벽면에 가스가 이동되기 위한 그루브가 형성된 실린더와;

   상기 챔버를 제1 챔버 및 제2 챔버로 구획하고 판면에 가스 통과부가 형성된 피스톤과, 상기 피스톤과 일체로 결합되어 상기 피스톤을 직선 운동시키는 로드로 구성된 피스톤부와;

   상기 로드의 일단의 둘레를 따라 나선형으로 이루어져 지지판에 의해 상기 피스톤에 지지되며, 온도 변화에 따라 팽창 또는 수축하는 금속판으로 이루어져 상온시 상기 가스 통과부를 폐쇄하고 저온시 상기 가스 통과부를 개방하는 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 가스 리프터.
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