KR101129044B1 - 가스 스프링 - Google Patents

Abstract

본 발명의 가스 스프링은 길이 방향으로 중공부가 형성되며 중공부의 하단부 측 내주면에 중공부의 직경보다 작은 직경을 가지는 결합부가 형성되며 결합부의 상부에 직경차이에 의해 단차부가 형성된 실린더와, 상기 실린더의 중공부에 삽입되며 상기 단차부에 걸리는 지지부와 상기 지지부의 하면으로부터 연장되어 상기 결합부와 결합되는 삽입부를 가지는 앤드캡과, 상기 실린더의 중공부에 삽입되며 로드를 가지는 피스톤과, 상기 로드의 외주면과 이와 대응되는 실린더의 내주면에 삽입되어 실린더의 상단부를 밀폐하기 위한 실링유닛을 구비한다.

Description

가스 스프링{GAS SPRING}

본 발명은 가스 스프링에 관한 것으로, 더 상세하게는 기밀성을 향상시킬 수 있으며, 높은 압력에서 구조적 안전성을 높일 수 있는 가스 스프링에 관한 것이다.

일반적으로 가스 스프링은 판금부품을 형성하기 위한 프레스 다이에 설치되어 금속반제품용 체결링과 같은 부분의 움직임을 방지하는데 이용 될 수 있다. 이러한 가스 스프링은 외부 가스 원으로 작동되거나 자체용기인 실린더에 충전된 가스에 의해 작동된다.

가스 스프링은 충전밸브를 통하여 질소 등 비활성 가스가 소정 압력으로 충전된 가스 챔버를 가진 실린더와, 이 실린더에 수용 된 활주형 피스톤 또는 헤드와 이에 연결된 로드로 구성된다. 이 가스 스프링은 외부에서 로드로 가해지는 힘이 피스톤에 가해지는 가스 챔버내의 가스 반발력 보다 클 때 상기 로드가 그 수축 위치로 유연하게 이동하도록 하는 쿠션을 제공한다.

이러한 가스 스프링의 가스 챔버에는 2,000psi 압력 이상의 불활성가스로 채워지며, 사용 중 압력은 3,000 내지 5,000psi로 증가될 수 있다. 이와 같은 가스스프링의 예가 미합중국 특허번호 4,792,128 및 4,838,527에 개시되어 있다.

상기와 같은 가스 스프링은 본체와 앤드캡이 나사 결합되거나 용접된다. 상기 본체와 앤드캡이 나사 결합은 결합부위에 탭이 형성되는데, 탭 형성부위의 기계가공으로 인하여 가공부위가 상대적으로 약하여지는 문제점이 있으며, 결합 시 결합부위의 실링이 용이하지 않다. 그리고 본체와 앤드캡을 용접하는 경우 용접열에 의해 용접부위가 변형되거나 용접 응력이 발생하는 문제점이 있다.

대한민국 실용신안 등록 제 0028474호, 특허등록 제 0014517호, 특허등록 제 0145456호, 특허등록 제 0262530호에는 가스 스프링이 개시되어 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본체와 앤드캡의 결합이 용이하고, 본체와 앤드캡의 기밀성을 향상시킬 수 있는 가스 스프링을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 본체 내부의 압력에 의해 본체와 앤드캡의 결합력을 높일 수 있는 가스 스프링을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 가스 스프링은, 길이 방향으로 중공부가 형성되며 중공부의 하단부측 내주면에 중공부의 직경보다 작은 직경을 가지는 결합부가 형성되며 결합부의 상부에 직경차이에 의해 단차부가 형성된 실린더와,

상기 실린더의 중공부에 삽입되며 상기 단차부에 걸리는 지지부와 상기 지지부의 하면으로부터 연장되어 상기 결합부와 결합되는 삽입부를 가지는 앤드캡과,

상기 실린더의 중공부에 삽입되며 로드를 가지는 피스톤과,

상기 로드의 외주면과 이와 대응되는 실린더의 내주면에 삽입되어 실린더의 상단부를 밀폐하기 위한 실링유닛을 구비하여 된 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 앤드캡에 가스 충전 밸브 유닛이 결합되며, 상기 삽입부의 외주면과 결합부의 내주면에 설치되어 기밀을 유지하기 위한 앤드캡 실링부가 더 구비된다. 상기 앤드캡 실링부는 상기 삽입부의 외주면을 따라 인입형성되는 적어도 하나의 패킹 삽입홈이 형성되고, 이 패킹 삽입홈에는 패킹이 설치된다.

본 발명의 가스 스프링은 실린더와 앤드캡을 결합이 용이하고 실린더 내부의 압력이 높아질 수록 실린더와 앤드캡의 결합력을 높일 수 있다.

그리고 가스 스프링은 앤드캡의 실린더의 결합에 따른 변형력을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 스프링의 분리 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 가스 스프링의 단면도,
도 3은 실린더와 앤드캡의 결합상태를 발췌하여 도시한 단면도.

본 발명에 따른 가스 스프링은 실린더와 앤드캡의 결합이 용이하고 결합 시 변형을 줄일 수 있는 것으로, 그 일 실시예를 도 1 내지 도 2에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 가스 스프링(10)은 가스챔버(100)를 형성하기 위한 중공부(11)를 가지며 중공부(11)의 하단부측 내주면에 중공부의 직경보다 작은 직경을 가지는 결합부(12)가 형성되며 결합부(12)의 상부에 중공부(11)와 결합부(12)의 직경 차이에 의해 단차부(13)가 형성된 실린더(15)와, 상기 단차부(13)에 걸리는 지지부(21)와, 상기 지지부(21)의 하면으로부터 연장되어 상기 결합부(12)에 삽입되는 삽입부(22)를 가지는 앤드캡(20)과, 상기 실린더(15)의 중공부(11)에 삽입되며 로드(31)를 가지는 피스톤(30)과, 상기 로드(31)의 외주면과 이와 대응되는 실린더의 내주면에 삽입되어 고정되며 실린더(11)의 상단부를 밀폐하기 위한 실링유닛(40)을 구비한다.

상기 실린더(15)는 중공부(11)를 가지는 관상으로 이루어진 것으로, 상단부측에 상기 로드(31)가 돌출되는 개구가 형성되고, 타측의 단부에는 앤드캡(20)이 결합됨으로써 피스톤(30)과 더블어 가스 챔버(100)를 구획하게 된다. 상기 가스 챔버(100)에는 불활성 가스가 충진되어 로드(31)를 상방 즉, 돌출방향으로 가압하고, 로드(31)의 자유단에 가해진 힘에 응답하여 수축된 위치로 이동될 수 있다.

상기 실린더(15)의 하단부에 서로 직경차이에 형성된 상기 단차부(13)의 상면은 중공부(11)의 내주면에 대해 직각방향으로 형성되는데, 이에 한정되지 않고 내측으로 경사지게 형성될 수도 있다. 상기 중공부(11)보다 상대적으로 작은 직경을 가지는 결합부(12)는 앤드캡(20)의 삽입부(22)가 결합되는 것으로, 상기 내주면에 단차부(13) 측으로부터 하단부 측으로 갈수록 경사지게 형성된다.

그리고 상기 단차부(13) 측으로부터 하방 즉, 피스톤의 단부측으로 갈수록 미세하게 경사(테이퍼)지게 형성된다. 상기 결합부(12)의 내주면에는 삽입부(22)의 외주면과 기밀성을 높이기 위하여 연질의 코팅층을 형성할 수 있다. 상기 코팅층은 동, 동합금으로 이루어질 수 있으며, 상기 결합부(12)에 형성된 코팅층은 실린더 또는 앤드캡(20)의 재질보다 상대적으로 약한 재질로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 실링유닛(40)은 실린더(15)의 상단부측에 설치되어 가스 챔버(11)를 밀폐함과 아울러 피스톤의 로드(31)와 기밀을 유지하기 위한 것으로, 실린더(15)의 단부측 내주면에 제1인입홈(41)이 성형되고, 제1인입홈(41)이 형성된 실린더의 단부측의 중공부에는 부쉬부재(43)가 설치된다. 그리고 이 부쉬부재(43)에는 로드(31)가 관통되는 관통공(42)이 형성된다. 이 부쉬부재(43)의 외주면에는 상기 제1인입홈(41)과 대응되는 부위에 제 2인입홈(44)이 형성되고, 제 1,2인입홈(41)(44)에는 스냅링(또는 오링,45)이 삽입되어 실린더(15)에 고정된다. 그리고 상기 로드(31)의 외주면과 대응되는 부쉬부재(43)의 내주면에는 실린더(15)의 가스 챔버(11)에 충전된 가스의 누수를 방지하기 위한 복수개의 로드실(46)이 설치되며, 상기 실린더(15)의 내주면과 부쉬부재(43)의 외주면 사이에는 기밀을 위한 복수개의 실(47)들이 설치된다.

그리고 상기 피스톤(30)의 외주면과 실린더(15)의 내주면 사이에도 기밀 유지를 위한 피스톤 실(48)이 설치된다.

상기 삽입부(22)의 외주면과 결합부(12)의 내주면에는 이들 사이의 기밀을 유지하기 위한 앤드캡 실링부(50)가 더 구비된다. 상기 앤드캡 실링부(50)는 상기 삽입부(22)의 외주면을 따라 형성되는 인입되는 적어도 하나의 패킹 삽입홈(51)이 형성되고, 이 패킹 삽입홈(51)에는 패킹(52)이 설치된다.

한편, 상기 실린더(15) 또는 앤드캡(20)에는 상기 가스 챔버(100)와 연통되는 밸브 캐비티(61)가 형성되고, 이 밸브 캐비티(61)에는 불활성 가스의 충전을 위한 가스 충전밸브유닛(70)이 설치된다.

상기 밸브 캐비티(61)는 도 2에 도시된 바와 같이 가스 챔버(100)와 연통될 수 있도록 앤드캡(20)의 하면으로부터 내부로 연장되는 밸브장착부(62)를 구비한다. 상기 밸브장착부(62)는 단차진 구성을 가질 수 있으며, 후술하는 밸브본체(71)와 나사 결합될 수 있도록 나사가 형성된다. 상기 밸브 캐비티(61)는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 가스 충전밸브 유닛(70) 장착할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.

상기 가스 충전밸브 유닛(70)은 상기 밸브 장착부(62)에 결합되며, 가스 챔버(100)의 내부에 작용하는 압력방향과 대응되는 밸브시트(72)가 형성된 밸브본체(71)와, 상기 밸브본체(71)에 슬라이딩 가능하게 설치되며 가스챔버(100) 내의 가스 압력의 작용으로 밸브시트(72)에 밀착되는 첵크밸브부재(73)와, 상기 밸브본체(71)의 사이에 설치되어 상기 책크밸브 부재(73)를 밸브 시트(72) 측으로 탄성바이어스 시키는 스프링(74)을 구비한다. 여기에서 상기 첵크밸브 부재(73)는 밸브본체를 통하여 밸브 캐비티의 입구측으로 연장되어 가스 충전 시 상기 첵크밸브 부재(73)를 후퇴시키기 위한 스템(73a)을 구비한다. 상기 밸브본체(71)에 대한 첵크밸브부재(73)는 슬라이딩 지지되며 첵크밸브 부재(73)의 외경 보다 실린더의 내경이 크게 형성되어 밸브시트(72)와 첵크밸브의 분리시 가스가 유입되는 통로가 형성되도록 함이 바람직하다.

여기에서 상기 밸브본체(71)는 렌치와 같은 공구(도시되지 않음)에 의해 맞물리기 위하여 동일각도로 이격되고 전방으로 돌출된 돌기가 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 가스 스프링(10)은 실린더(15)의 중공부(11)의 상부를 통하여 앤드캡(20)을 삽입한 후 가압함으로써 상기 결합부(12)에 앤드캡(20)의 삽입부(22)가 삽입되도록 한다. 이와 같이 하면 상기 지지부(21)의 가장자리가 단차부(13)에 지지된다. 상기 앤드캡 실링부(50)에 의해 실린더의 결합부(12)의 내주면과 삽입부(33)의 외주면 사이의 기밀이 유지된다. 여기에서 상기 결합부의 내주면에는 실링을 위한 코팅층이 형성되어 있으므로 기밀성을 더욱 높일 수 있다. 상술한 바와 같이 앤드캡(20)의 결합이 완료되면, 실린더(15)에 피스톤(30)을 삽입하여 로드(31)가 실린더로부터 돌출되도록 하고, 실린더(15)와 실링유닛(40)을 결합한다.

이 상태에서 가스 충전밸브 유닛(70)을 통하여 상기 가스 챔버(100)에 불활성가스를 주입한다. 가스 챔버(100)에 불활성 가스를 주입하기 위해서는 가스 스프링이 장착되어 있는 상태에서 고압가스 충전라인(미도시)를 앤드캡(20)에 형성된 가스 밸브 캐비티에 연결한다. 이와 같이 하면 스탬(33a)은 첵크밸브 부재(33)를 후퇴시키게 됨으로써 가스 챔버(100)와 가스 공급라인이 연통되어 가스가 충진된다.

이와 같이 가스 스프링은 충전된 가스의 압력이 앤드캡(20)에 작용하면서, 지지부(21)와 단차부(13)를 가압하여 밀착시키게 되므로 이들의 기밀성을 더욱 높일 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 길이 방향으로 중공부가 형성되며 중공부(11)의 하단부 측 내주면에 중공부(11)의 직경보다 작은 직경을 가지는 결합부(12)가 형성되며 결합부(12)의 상부에 직경 차이에 의해 단차부(13)가 형성된 실린더(15)와,
   상기 실린더(15)의 중공부(11)에 삽입되며 상기 단차부(13)에 걸리는 지지부와 상기 지지부(21)의 하면으로부터 연장되어 상기 결합부(12)와 결합되는 삽입부(22)를 가지는 앤드캡(20)과,
   상기 실린더(15)의 중공부(11)에 삽입되며 로드를 가지는 피스톤(30)과,
   상기 로드(31)의 외주면과 이와 대응되는 실린더의 내주면에 삽입되어 실린더의 상단부를 밀폐하기 위한 실링유닛(40)을 구비하며,
   상기 앤드캡(20)에 가스 충전 밸브 유닛(70)이 결합되며, 상기 삽입부(22)의 외주면과 결합부(13)의 내주면에 설치되어 기밀을 유지하기 위한 앤드캡 실링부(50)가 구비되고, 상기 앤드캡 실링부(50)는 상기 삽입부(22)의 외주면을 따라 형성되는 인입되는 적어도 하나의 패킹 삽입홈(51)이 형성되고, 이 패킹 삽입홈에는 패킹(52)이 설치되며,
   상기 결합부(12)의 내주면에 실린더 또는 앤트캡 보다 연질인 동합금으로 이루어진 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
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