KR101138014B1 - 가스 스프링 - Google Patents

Abstract

가스 스프링을 개시한다.
이러한 가스 스프링은, 복수 개로 나눠진 챔버를 구비한 하우징과, 상기 하우징의 챔버와 대응하는 피스톤을 구비하고 상기 하우징의 일단에서 길이가 확장되거나 축소되는 방향으로 왕복 운동되도록 형성된 피스톤로드와, 상기 하우징 내부에 배치되어 상기 복수 개의 챔버 사이가 서로 연통될 수 있도록 형성된 통로를 구비한 밸브와, 상기 밸브와 대응하도록 상기 하우징 내부에 배치되며 외부 온도에 따라 형태가 변화되면서 상기 밸브의 통로를 개방하거나 차단할 수 있도록 형성된 제어구로 구성되는 밸브제어부 그리고, 상기 밸브제어부와 대응하도록 배치되고 외부 온도에 따라 부피가 증감되면서 상기 제어구의 차단 동작을 가이드할 수 있도록 형성된 가이드구로 구성되는 오작동 방지수단을 포함한다.

Description

가스 스프링{gas spring}

본 발명은 자동차나 가구 등의 도어에 사용되는 가스 스프링에 관한 것이다.

일반적으로 자동차나 가구의 여닫이식 도어 측에는 개폐 동작 및 개폐 상태를 가이드할 수 있도록 가스 스프링(gas spring)이 설치된다.

상기 가스 스프링은 대부분 도어의 개폐 방향과 대응하여 개폐 구간을 연결하는 상태로 설치되어 도어가 열리거나 닫힐 때 속도를 저감시켜서 부드럽게 열리거나, 닫히도록 하고, 도어가 닫힌 상태 또는 열린 상태를 유지할 수 있도록 탄력적으로 잡아주는 역할도 한다.

이러한 가스 스프링의 구조는 이미 잘 알려진 바와 같이 내부에 가스(예; 질소가스)가 채워지는 챔버를 구비한 하우징과, 이 하우징의 챔버 내에서 슬라이드 되는 피스톤을 일단에 구비한 피스톤로드를 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 가스 스프링은, 도어의 열림 또는 닫힘 동작 중에 도어의 개폐 구간 내에서 길이가 확장되거나 축소되는 상태로 피스톤로드가 움직일 때 피스톤이 하우징 내부의 가스압력에 의해 동작이 탄력적으로 제어되면서 상기 피스톤로드가 일방향의 반발력을 발생하는 상태로 작동되는 구조로 이루어진다.

이와 같은 가스 스프링의 작용에 의하면, 피스톤로드의 반발력이 항상 일정하게 유지되는 상태로 작동이 이루어지도록 하는 것이 매우 중요하다.

하지만, 상기한 가스 스프링들은 설치 장소의 주변 온도에 따라 하우징 내부 압력이 쉽게 변화되면서 반발력이 불균일하게 작용하는 단점이 있다.

예를 들어, 하우징 내부는 외부 온도가 낮을 때 가스 압력이 낮아지므로 상온에서와 같은 피스톤로드의 반발력을 일정하게 유지하기 어렵다.

그러므로, 특히 기온이 낮은 겨울철에는 압력이 현저하게 낮아져서 가스 스프링 본연의 기능을 원활하게 수행할 수 없는 상태가 될 수 있으므로 만족할 만한 작동 안정성 및 작동 신뢰도를 기대할 수 없다.

이러한 문제들은 대부분의 가스 스프링들이 외부의 온도 차이에 따라 하우징 내부 압력이 변화되는 것을 적절하게 보정(보상)할 수 있는 수단을 구비하고 있지 않기 때문이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

본 발명의 목적은, 피스톤로드의 작동 안정성 및 신뢰도를 한층 높일 수 있는 가스 스프링을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여,

복수 개로 나눠진 챔버를 구비한 하우징;

상기 하우징의 챔버와 대응하는 피스톤을 구비하고 상기 하우징의 일단에서 길이가 확장되거나 축소되는 방향으로 왕복 운동되도록 형성된 피스톤로드;

상기 하우징 내부에 배치되어 상기 복수 개의 챔버 사이가 서로 연통될 수 있도록 형성된 통로를 구비한 밸브;

상기 밸브와 대응하도록 상기 하우징 내부에 배치되며 외부 온도에 따라 형태가 변화되면서 상기 밸브의 통로를 개방하거나 차단할 수 있도록 형성된 제어구로 구성되는 밸브제어부;

상기 밸브제어부와 대응하도록 배치되고 외부 온도에 따라 부피가 증감되면서 상기 제어구의 차단 동작을 가이드할 수 있도록 형성된 가이드구로 구성되는 오작동 방지수단;

을 포함하는 가스 스프링을 제공한다.

이와 같은 본 발명은 외부 온도에 따라 하우징 내부의 챔버들을 서로 연통 상태로 개방하거나 차단할 수 있도록 형성된 밸브와, 밸브제어부를 구비하고 있으므로, 외부 온도에 따라 하우징 내부의 챔버 체적을 적절하게 조절하는 방식으로 피스톤로드의 반발력을 최대한 균일하게 유지할 수 있다.

특히, 본 발명은, 상기 밸브제어부의 제어구(바이메탈)로 밸브의 통로를 차단할 때 외부 온도에 따라 부피가 변하면서 상기 제어구를 차단 방향을 향하여 안정적으로 밀어줄 수 있도록 형성된 오작동방지수단을 더 구비하고 있으므로 가스 스프링의 작동 안정성 및 신뢰도를 한층 더 높일 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 가스 스프링의 외부 및 내부 구조를 개략적으로 나타낸 도면들이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 가스 스프링의 밸브 및 밸브제어부의 바람직한 작용을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 가스 스프링의 오작동 방지수단의 바람직한 작용을 설명하기 위한 도면들이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

본 발명의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자들이 본 발명의 실시가 가능한 범위 내에서 설명된다.

따라서, 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있는 것이므로 본 발명의 특허청구범위는 아래에서 설명하는 실시 예들로 인하여 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 가스 스프링의 외부 및 내부 구조를 개략적으로 나타낸 도면들이고, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 가스 스프링의 바람직한 작용들을 설명하기 위한 도면들로서, 부호 2는 하우징을 지칭한다.

상기 하우징(2) 내부는 복수 개의 공간으로 나눠진 챔버부(C)를 갖도록 형성된다.

상기 하우징(2)은, 예를 들어, 이중관 타입으로 형성되어 상기 챔버부(C)가 두 개의 공간으로 나눠진 구조를 갖도록 형성될 수 있다.

즉, 상기 하우징(2)은, 서로 다른 외부 둘레 사이즈를 갖는 원통형의 제1 하우징(H1)과, 제2 하우징(H2)으로 구성되고, 이 두 개의 하우징(H1, H2)이 동심을 이루는 상태로 배치되어 상기 제1 하우징(H1) 내부에 제1 챔버(C1)가 제공되고, 상기 제2 하우징(H2) 내부에 제2 챔버(H2)가 제공되는 구조로 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2) 내부에는 후술하는 피스톤로드(4)의 작동 반발력을 발생하기 위한 가스(G)가 통상의 주입 방법으로 채워지며, 이 가스(G)는 예를 들어, 질소 가스를 사용할 수 있다.

상기와 같이 제1 챔버(C1)와, 제2 챔버(C2) 측에 가스(G)가 채워지면, 이 가스(G) 압력에 의해 상기 피스톤로드(4)를 일방향(확장 방향)을 향하여 탄력적으로 밀어줄 수 있는 반발력을 발생할 수 있다.

상기 본 발명의 일실시 예에 따른 가스 스프링은, 상기 하우징(2)과 대응하도록 설치되는 피스톤로드(4)를 포함하여 이루어진다.

상기 피스톤로드(4)는 일단에 피스톤(P)을 구비하고, 이 피스톤(P)이 상기 하우징(2) 내부 제1 하우징(H1)의 제1 챔버(C1) 측에 위치하고, 타단은 상기 제1 하우징(H1) 일단을 관통하여 외측으로 돌출되도록 셋팅된다.

상기 피스톤(P)은, 상기 피스톤로드(4)가 상기 제1 하우징(H1)의 단부 측에서 외측을 향하여 길이가 확장되거나, 반대 방향으로 축소되도록 작동될 때 상기 제1 하우징(H1)의 제1 챔버(C1) 내에서 상기 피스톤로드(4)의 이동 방향을 따라 움직일 수 있다.

이와 같은 구조에 의하면, 상기 제1 하우징(H1)의 제1 챔버(C1) 측에 채워진 가스(G) 압력에 의해 상기 피스톤(P)이 일방향(확장 방향)을 향하여 반발력을 발생하는 상태로 상기 피스톤로드(4)의 작동이 이루어질 수 있다.

그리고, 도면에는 나타내지 않았지만 상기 하우징(2) 내부에는 오일이 더 채워질 수 있으며, 이 오일은 이미 잘 알려진 바와 같이 상기 피스톤로드(4)가 움직일 때 피스톤(P)과 접촉되면서 댐핑력을 발생하는 상태로 작동(왕복운동)이 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.

상기 제2 하우징(H2)과, 상기 피스톤로드(4)의 단부(자유단)에는 도 2에서와 같이 통상의 고정부(F1, F2)가 제공된다.

상기 고정부(F1, F2)들은 도면에는 나타내지 않았지만 나타내지 않았지만 예를 들어, 도어의 개폐 방향과 대응하도록 가스 스프링을 설치할 때 상기 고정부(F)를 통상의 볼헤드나, 나사홀 측에 고정하는 방식으로 상기 하우징(2)과, 피스톤로드(4) 단부를 간편하게 각각 연결 고정할 수 있다.

상기 본 발명의 일실시 예에 따른 가스 스프링은, 복수 개로 나눠진 챔버부(C) 내부를 서로 연통 상태로 개방하거나, 차단할 수 있도록 형성된 밸브(6)와, 밸브제어부(8)를 포함하여 이루어진다.

상기 밸브(6)는, 상기 제1 하우징(H1)의 제1 챔버(C1)와, 상기 제2 하우징(H2)의 제2 챔버(C2)가 서로 연통될 수 있는 유로(오리피스)를 제공할 수 있도록 형성된다.

상기 밸브(6)는, 통로(L) 구비하고, 도 2에서와 같이 예를 들어, 상기 제1 하우징(H1) 내부 일단(좌측)과 대응하는 지점에 배치되어 상기 제1 챔버(C1)와, 제2 챔버(C2)가 상기 통로(L)에 의해 서로 연통될 수 있는 상태가 되도록 셋팅될 수 있다.

그리고, 상기 밸브제어부(8)는, 특히 외부 온도 차이에 따라 상기 밸브(6)의 통로(L)를 개방하거나 차단할 수 있는 구조를 갖도록 형성된 제어구(B)로 구성된다.

상기 제어구(B)는, 통상의 바이메탈을 사용할 수 있으며, 도 2에서와 같이 상기 제2 하우징(H2) 내부 일단(좌측)에서 상기 밸브(6)의 통로(l) 일단과 대응하도록 설치될 수 있다.

즉, 상기 제어구(B)는, 원판 또는 다각판 모양으로 형성될 수 있으며, 도 2에서와 같이 가장자리 부분이 상기 제2 하우징(H2)의 내부 일측에 고정되어 가운데 부분이 상기 밸브(6)의 통로(L) 일단과 접촉 가능한 상태로 배치될 수 있다.

상기한 제어구(B)는, 예를 들어, 도 3및 도 4를 기준으로 할 때 외부 온도가 상온일 때에는 가운데 부분이 상기 밸브(6)의 유로(L)와 이격되는 방향(좌측)으로 변형되고, 특히 겨울철과 같이 외부 온도가 낮을 때에는 상기 밸브(6)의 통로(L) 단부와 접촉되는 방향(우측)으로 변형되도록 셋팅될 수 있다.

그리고, 상기 밸브(6)의 통로(L)와, 상기 제어구(B) 사이에는 개폐구(B1)를 더 설치할 수 있다.

상기 개폐구(B1)는, 통상의 볼 밸브(ball valve) 타입으로 상기 통로(L)를 개폐할 수 있도록 형성된 볼(ball) 형상의 부재로 구성되거나, 이외에도 도면에는 나타내지 않았지만 핀(pin) 형상의 부재로 구성될 수도 있다.

상기 개폐구(B1)는 내구성이 우수한 금속 볼이나, 합성수지 볼을 사용할 수 있으며, 상기 밸브(6)의 통로(L) 단부를 향하여 이동된 상태일 때 외부면으로 상기 통로(L)를 원활하게 차단할 수 있는 크기를 갖도록 형성된다.

상기 개폐구(B1)는, 예를 들어, 상기 제어구(B)의 전체면 중에서 가운데 부분에 일측이 통상의 방법(예: 용접)으로 고정된 상태로 제공될 수 있다. 그러면, 상기 챔버부(C) 내에서 피스톤(P)이 작동될 때 발생하는 압력에 의해 상기 개폐구(B1)가 비정상으로 움직이는 것을 방지할 수 있다.

상기한 밸브제어부(8)의 구조에 의하면, 외부 온도에 따라 상기 제어구(B)의 작동이 이루어지면서 상기 개폐구(B1)로 상기 밸브(6)의 통로(L)를 간편하게 개폐할 수 있다.

도 3 및 도 4를 참조하여, 상기 밸브(6) 및 밸브제어부(8)의 바람직한 작용을 설명한다.

예를 들어, 외부 온도가 상온일 때에는 도 3에서와 같이 상기 제어구(B)의 전체면 중에서 가운데 부분이 도 3을 기준으로 할 때 좌측을 향하여 이동된 상태로 변형된다.

그러면, 상기 제어구(B1)의 미는 힘이 해제되면서 상기 개폐구(B1)가 상기 밸브(6)의 통로(L) 단부에서 이격된다.

이와 같은 상태에서는 상기 하우징(2) 즉, 제1 하우징(H1)의 제1 챔버(C1)와, 상기 제2 하우징(H2)의 제2 챔버(C2)가 서로 연통되도록 상기 밸브(6)의 통로(L)가 개방된 상태가 되므로 상기 피스톤로드(4)는, 서로 연통된 상태의 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2) 내부에 작용하는 평균 압력에 의해 가스스프링 본연의 기능을 원활하게 수행할 수 있는 반발력을 발생하는 상태로 작동이 이루어질 수 있다.

그리고, 상기 제어구(B)는 예를 들어, 겨울철과 같이 외부 온도가 낮을 때에는 전체면 중에서 가운데 부분이 도 4를 기준으로 할 때 상기 개폐구(B1)를 우측의 차단 방향을 향하여 밀 수 있는 상태로 변형된다.

그러면, 상기 개폐구(B1)가 상기 밸브(6)의 통로(L) 단부와 접촉되면서 이 통로(L)를 차단하는 상태가 된다.

이와 같은 상태에서는 상기 하우징(2) 즉, 제1 하우징(H1)의 제1 챔버(C1)와, 상기 제2 하우징(H2)의 제2 챔버(C2)가 차단되므로 상기 피스톤로드(4)는 상기 제1 하우징(H1)의 제1 챔버(C1) 내부 압력에 의해서만 반발력을 발생하는 상태로 작동이 이루어질 수 있다.

이러한 작용에 의하면, 특히 겨울철과 같이 외부 온도가 낮아서 하우징(2)의 내부 압력이 설정 압력보다 더 낮아지더라도 상기 하우징(2) 내부의 챔버부(C) 체적을 줄이는 방식으로 내부 압력을 보상할 수 있으므로 겨울철에 하우징(2) 내부 압력이 비정상으로 낮아져서 가스 스프링 본연의 기능이 저하되거나 상실되는 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

그러므로, 상기한 밸브제어부(8)는, 가스 스프링이 설치된 장소의 외부 온도가 상온보다 현저하게 낮은 상태가 되더라도 가스 스프링의 반발력이 균일하게 유지되도록 할 수 있다.

한편, 본 명의 일실시 예에 따른 가스 스프링은, 상기 밸브제어부(8)와 대응하는 오작동 방지수단(10)을 포함하여 이루어진다.

특히, 상기 오작동 방지수단(10)은, 외부 온도에 따라 부피가 변화되면서 상기 밸브 제어부(8)의 오작동을 방지할 수 있도록 형성된 가이드구(Q)로 구성된다.

상기 가이드구(Q)는, 내부에 충진물(W)이 채워진 포켓(pocket) 형태로 이루어질 수 있으며, 상기 하우징(2) 내부에서 상기 밸브제어부(8)의 제어구(B)와 대응하도록 배치된다.

상기 가이드구(Q)는, 내구성이 우수하면서 유체가 통과하지 않는 합성섬유나 고무 재질의 포켓 중에서 사용할 수 있다.

그리고, 상기 가이드구(Q) 내부에 담겨지는 충진물(W)은, 예를 들어, 왁스(wax)를 사용할 수 있다.

즉, 왁스 중에서 외부 온도에 따라 액체 또는 고체로 되면서 부피가 증감하는 것으로 알려진 고체왁스를 사용하면 좋다.

그러면, 겨울철과 같이 온도가 낮을 때 액체에서 고체로 변하면서 부피가 증가하는 상태로 반응하게 되므로 상기 가이드구(Q) 본연의 작용이 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

상기한 충진물(W)은 왁스류 이외에도 예를 들어, 물을 사용할 수도 있다.

상기 가이드구(Q)는, 도 2에서와 같이 상기 제2 하우징(H2)의 제2 챔버(C2) 일단에 일측이 고정되고, 타측은 상기 제어구(B)와 탄력적으로 접촉된 상태로 배치된다.

상기한 가이드구(Q)는 상기 제2 하우징(H2)의 제2 챔버(C2) 내측에 배치되어 외부 온도가 낮을 때 부피가 커지면서 외부면으로 상기 제어구(B)의 전체면 중에서 가운데 부분을 차단 방향으로 눌러서 밀 수 있도록 작동된다.

그리고, 외부 온도가 상온일 때에는 부피가 원래 상태로 되면서 상기 제어구(B)를 누르는 힘이 제거되도록 작동된다.

즉, 상기 가이드구(Q)는, 외부 온도에 의해 상기 제어구(B)가 자동으로 차단 동작될 때 이 제어구(B)가 차단 방향을 향하여 더욱 원활하게 움직일 수 있도록 차단 방향을 향하여 안정적으로 밀어주는 역할을 한다.

상기한 오작동 방지수단(10)의 구조에 의하면, 특히 상기 밸브제어부(8)의 제어구(B)가 차단 동작될 때에 오작동이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

예를 들어, 외부 온도에 의해 상기 제어구(B)가 차단 동작되면서 상기 개폐구(B1)를 차단 방향으로 가압할 때 상기 가이드구(Q)의 부피가 커지면서 외부면으로 상기 제어구(B)를 차단을 향하여 안정적으로 밀 수 있다.

그러면, 상기 제어구(B)의 차단 동작 중에 이 제어구(B)가 차단 방향을 향하여 원활하게 이동되지 못하면서 발생할 수 있는 오작동을 최대한 억제할 수 있다.

따라서, 본 발명은, 상기 하우징(2) 내부에 제공되는 두 개의 챔버(C1, C2)를 외부 온도에 따라 작동되는 밸브제어부(8)를 이용하여 서로 연통되도록 개방하거나, 차단하는 방식으로 상기 하우징(2) 내부의 챔버부(C) 체적을 적절하게 조절할 수 있으므로 피스톤로드(4)의 작동 압력이 외부 환경(온도)에 제한을 받지 않고 균일하게 유지되도록 할 수 있다.

그리고, 본 발명은, 상기 밸브제어부(8)와 대응하는 오작동 방지수단(10)을 더 구비하고 있으므로 특히, 상기 밸브제어부(8)의 제어구(B)가 비정상으로 차단 동작되면서 발생할 수 있는 오작동을 미연에 방지하여 가스 스프링의 작동 안정성 및 신뢰도를 한층 더 높일 수 있다.

2: 하우징 4: 피스톤로드 6: 밸브
8: 밸브제어부 10: 오작동 방지수단 C: 챔버부

Claims (7)

1. 복수 개로 나눠진 챔버를 구비한 하우징;
   상기 하우징의 챔버와 대응하는 피스톤을 구비하고 상기 하우징의 일단에서 길이가 확장되거나 축소되는 방향으로 왕복 운동되도록 형성된 피스톤로드;
   상기 하우징 내부에 배치되어 상기 복수 개의 챔버 사이가 서로 연통될 수 있도록 형성된 통로를 구비한 밸브;
   상기 밸브와 대응하도록 상기 하우징 내부에 배치되며 외부 온도에 따라 형태가 변화되면서 상기 밸브의 통로를 개방하거나 차단할 수 있도록 형성된 제어구로 구성되는 밸브제어부;
   상기 밸브제어부와 대응하도록 배치되고 외부 온도에 따라 부피가 증감되면서 상기 제어구의 차단 동작을 가이드할 수 있도록 형성된 가이드구로 구성되는 오작동 방지수단;
   을 포함하는 가스 스프링.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징은,
   상기 피스톤로드의 피스톤이 위치하는 제1 챔버를 구비한 제1 하우징과, 이 제1 하우징이 위치되는 제2 챔버를 구비한 제2 하우징으로 구성되는 가스 스프링.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 밸브는,
   상기 하우징의 챔버들이 상기 통로로 연결되어 이 통로에 의해 서로 연통될 수 있도록 상기 하우징 내부에 셋팅되는 가스 스프링.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 밸브제어부는,
   상기 밸브의 통로 일단과 대응하도록 제어구가 위치하고,
   상기 제어구는 바이메탈로 구성되어 외부 온도에 따라 상기 밸브 통로를 차단하거나 개방하는 방향으로 변형되면서 상기 통로를 개폐할 수 있도록 셋팅되는 가스 스프링.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 가스 스프링은, 상기 밸브의 통로와 대응하는 개폐구를 더 포함하며,
   상기 개폐구는,
   상기 밸브 통로 일단과 대응하는 볼부재나, 핀부재로 구성되며,
   상기 밸브제어부의 제어구가 차단 동작될 때 이 제어구에 의해 눌려지면서 상기 밸브 통로를 차단할 수 있도록 셋팅되는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 오작동 방지수단은,
   상기 밸브제어부의 제어구 일측과 대응하도록 가이드구가 위치하고,
   상기 가이드구는 충진물이 담겨진 포켓으로 구성되어 외부 온도에 따라 충진물의 부피가 커질 때 상기 제어구를 차단 방향으로 밀 수 있도록 셋팅되는 가스 스프링.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 충진물은,
   왁스 또는 물을 사용하는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.

Images