KR101505864B1 - 완충기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 산업기계에서 질량체의 작동에 따른 진동, 소음, 충격 등을 저감하도록 유압을 사용하는 완충기에 관한 것이다. 본 발명은 실시예로, 원통공간이 형성되어 있으며, 상기 원통공간의 길이 방향에 따라 유체가 이동 가능한 길이홈이 형성되어 있는 바디, 상기 원통공간에 접하며 회전 가능하고, 내부에 형성된 작동공간에는 유체가 저장되며, 상기 작동공간과 연통된 복수의 오리피스가 형성되어 있는 이너튜브 그리고 외력에 의하여 상기 작동공간에서 슬라이딩 가능한 피스톤을 포함하고, 각 상기 오리피스에 연통되며, 상기 이너튜브의 원주 방향에 따라 상기 이너튜브의 외주면이 함몰되어 형성되고, 단면적이 점차 작아지는 유로홈이 형성되어 있는 완충기를 제시한다.

Description

완충기{Shock absorber}

본 발명은 각종 산업기계에서 질량체의 작동에 따른 진동, 소음, 충격 등을 저감하도록 유압을 사용하는 완충기에 관한 것이다.

완충기는 기계장치나 작업대상물 등 질량체의 진동, 소음, 충격 등을 해소하기 위하여 사용된다.

일반적인 충격 완충기는 오일이 담긴 실린더와 피스톤으로 이루어지며, 실린더 측은 견고한 구조물 등에 고정되고, 피스톤이 충격 등이 전달되는 입력단을 이루게 된다. 이때, 보다 큰 충격을 완만하게 저감시키기 위하여 실린더는 이중 구조를 이루고 내측 실린더나 피스톤에 오일이 유동하는 오리피스를 형성하기도 한다.

더욱 개선된 완충기로 오리피스로 대표되는 오일의 유로 단면적을 조절하여 완충기의 성능을 조절할 수 있게 하는 것이 있다. 이는 유로의 단면적 조절에 따른 감쇄 정도가 변경되므로 한 제품의 범용성을 증대시킨다. 즉 한 종류의 완충기를 다량 구매한 다음에 충격량이 서로 다른 각 장소에서 요구되는 감쇄 정도에 따라 완충기를 세팅하여 사용할 수 있게 하는 것이다. 이는 소품종을 생산하는 제조업체에게 생산성의 향상을 가져오고, 구매자에게는 사용의 편리함을 주는 이점이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2004-0064028호와 같은 종래의 기술에 따른 감쇄 가변식 완충기는 그 구조상 감쇄의 설정 가능 범위가 제한적인 단점이 있다. 또한, 구조적으로 복잡한 형상으로 완충기의 제조가 쉽지 아니하여 생산성이 그리 좋지 못한 것이었다.

본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 감쇄의 가변 범위를 증대시키는 목적을 갖는다. 또한, 제조가 용이하게 하는 목적도 갖는다.

상기 과제를 위하여 본 발명은 실시예로, 원통공간이 형성되어 있으며, 상기 원통공간의 길이 방향에 따라 유체가 이동 가능한 길이홈이 형성되어 있는 바디, 상기 원통공간에 접하며 회전 가능하고, 내부에 형성된 작동공간에는 유체가 저장되며, 상기 작동공간과 연통된 복수의 오리피스가 형성되어 있는 이너튜브 그리고 외력에 의하여 상기 작동공간에서 슬라이딩 가능한 피스톤을 포함하고, 각 상기 오리피스에 연통되며, 상기 이너튜브의 원주 방향에 따라 상기 이너튜브의 외주면이 함몰되어 형성되고, 단면적이 점차 작아지는 유로홈이 형성되어 있는 완충기를 제시한다.

여기서, 상기 유로홈은 상기 오리피스에서 멀어질수록 바닥면의 깊이가 점차 상승하여 단면적이 작아질 수 있다.

다른 실시예로, 상기 유로홈을 형성하는 양 측면은 상기 오리피스에서 멀어질수록 서로 가까워져 단면적이 작아질 수 있다.

한편, 상기 유로홈은 상기 작동공간의 원형 단면 중심에서 상기 이너튜브의 원주 방향에 따라 60도 내지 350도의 범위로 형성될 수 있다.

여기서, 상기 바디의 일단은 개방되고, 타단은 상기 원통공간의 내경을 줄이는 단턱부가 일체로 형성되고, 상기 이너튜브의 삽입단 외측에 형성된 걸림부가 상기 단턱부에 걸려, 상기 바디에 대하여 상기 이너튜브가 회전 가능하게 지지될 수 있다.

또한, 상기 단턱부를 통과하여 상기 바디에서 돌출된 상기 이너튜브의 돌출부에는 상기 이너튜브의 길이 방향에 따라 주입홀이 형성되고, 상기 주입홀은 상기 이너튜브의 반경 방향으로 형성된 연장홀과 연통될 수 있다.

또한, 피스톤, 상기 피스톤의 전방과 후방에 상기 피스톤에 의하여 구획되며 상기 피스톤의 이동에 의하여 체적이 변경되는 제1유체저장공간과 제2유체저장공간이 형성된 이너튜브 그리고 상기 이너튜브가 내주면에 접하게 삽입되며, 상기 제1유체저장공간과 상기 제2유체저장공간을 연통시키는 길이홈이 형성된 바디를 포함하고, 상기 제1유체저장공간 또는 상기 제2유체저장공간과 연결된 오리피스와 연통된 유로홈이 상기 이너튜브의 외주면에 형성되어, 상기 바디에 대한 상기 이너튜브의 회전에 따라 상기 길이홈으로 이동되는 유량이 조절되는 완충기를 제시한다.

이때, 상기 바디의 개방된 일측의 내주면에는 걸림홈이 형성되어 있고, 개방된 상기 바디에 삽입되는 구조체의 외주면에 결합된 C링이 상기 걸림홈에 삽입되면서, 상기 바디에 삽입된 상기 이너튜브의 이탈이 방지될 수 있다.

또 다른 실시예로, 원통공간이 형성되어 있으며, 상기 원통공간의 길이 방향에 따라 유체가 이동 가능한 길이홈이 형성되어 있는 바디, 상기 원통공간에 접하며 회전 가능하고, 내부에 형성된 작동공간에는 유체가 저장되며, 상기 작동공간과 연통된 복수의 오리피스가 형성되어 있는 이너튜브 그리고 외력에 의하여 상기 작동공간에서 슬라이딩 가능한 피스톤을 포함하고, 상기 오리피스들에 연통되어 있으며, 상기 이너튜브의 원주 방향에 따라 상기 이너튜브의 외주면에서 함몰된 유로홈이 형성되고, 상기 유로홈의 함몰 깊이는 상기 오리피스에서 멀어질수록 점차 얕아지는 것을 특징으로 하는 완충기를 제시한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 이너튜브의 외주면 둘레에 유량을 제어하기 위한 유로홈을 길게 형성할 수 있기에 미세한 유량의 제어를 할 수 있게 되고, 그에 따라 사용처에서 요구하는 다양한 감쇄 성능으로 완충기를 정밀 세팅할 수 있는 효과를 갖는다.

더하여, 원통형 바디의 내부 가공을 줄이고, 복잡한 형상은 이너튜브의 외주면에 가공하도록 함으로써 완충기의 생산성이 향상되는 효과도 갖게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 완충기의 개략적인 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 완충기의 개략적인 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 완충기에 채용된 바디의 일부 단면도.
도 4는 도 1에 도시된 완충기에 채용된 이너튜브와 피스톤 등을 분해한 사시도.
도 5는 도 4의 A 부분의 확대도.
도 6은 도 4의 B-B 선에 따른 단면도.
도 7은 도 1에 도시된 완충기의 사용 상태를 나타낸 단면도.
도 8은 도 7에 따른 완충기의 사용 상태를 개념적으로 나타낸 도면.
도 9는 도 1에 도시된 완충기의 다른 사용 상태를 나타낸 단면도.
도 10은 도 9에 도시된 완충기의 다른 사용 상태를 개념적으로 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 완충기의 사용 상태를 개념적으로 나타낸 도면.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 완충기에 채용된 이너튜브의 사시도.

본 발명에 따른 완충기는 유체가 저장되는 공간을 형성하고 있는 이너튜브와 바디의 이중 실린더 구조를 채택하고 있다. 이너튜브의 내부에는 외부에서 전달되는 충격력 또는 진동 등을 이너튜브에 저장된 유체에 전달하는 피스톤부재가 결합되어 있다. 피스톤부재의 일부분은 바디의 외부로 돌출되어 있다.

피스톤부재의 한 구성요소이며 이너튜브의 내부에서 슬라이딩 하는 피스톤은 이너튜브 내부에서 슬라이딩 됨에 따라 이너튜브의 내부 공간을 구획하게 된다.

이하 설명에 있어서 일반적으로 원통형상인 이너튜브의 내부 공간 중 피스톤에 의하여 구획되는 양 공간을 각각 제1유체저장공간, 제2유체저장공간이라 한다. 특히, 피스톤부재가 가압됨에 따라 체적이 점차 줄어드는 피스톤 전방에 형성된 공간을 제1유체저장공간으로 하고, 이때 피스톤 후방에 형성된 공간을 제2유체저장공간이라 한다. 또한, 이너튜브의 외주면에는 제1유체저장공간과 제2유체저장공간과 외부를 연통시키는 오리피스가 형성되어 있다. 이러한 오리피스는 피스톤이 왕복 운동하는 공간의 전단부와 후단부에 적어도 하나가 형성되어 있다.

바디는 이너튜브의 외주면이 접하면서 삽입되는 내부공간을 가진다. 더하여 바디의 내주면에는 제1유체저장공간과 제2유체저장공간을 연통시키는 길이홈이 형성되어 있다. 따라서 피스톤의 왕복 이동에 따라 이너튜브에 형성된 각 오리피스와 길이홈을 경유하여 제1유체저장공간의 유체는 제2유체저장공간으로 유동되거나, 반대로 제2유체저장공간의 유체가 제1유체저장공간으로 유동 가능하게 된다.

본 발명의 특징 중 하나는 피스톤의 가압에 따라 피스톤에 밀려 제1유체저장공간에서 제2유체저장공간으로 이동되는 유량을 미세하게 조절할 수 있는 점이다. 이는 제1유체저장공간, 제1유체저장공간의 오리피스, 길이홈, 제2유체저장공간의 오리피스 및 제2유체저장공간으로 형성되는 일련의 유로에서 단면적의 크기 조절에 의하여 이루어진다.

구체적으로 본 발명은 제1유체저장공간의 오리피스와 길이홈의 연결부분의 유로 단면적의 크기를 물리적으로 조절함으로써 유량을 변경할 수 있게 하는 것이다. 이러한 유량의 변경은 결국 충격량에 대한 감쇄 정도를 달리하게 된다. 결국 제1유체저장공간의 오리피스와 길이홈 연결부분의 단면적을 미세하게 변경하도록 함으로써 완충기의 감쇄 성능도 미세하게 조절할 수 있게 한다.

제1유체저장공간의 오리피스와 길이홈 연결부분의 단면적 조절은 바디에 대한 이너튜브의 회전 각에 의하여 이루어진다. 이너튜브에 형성된 오리피스는 원형 단면을 가진 관통 구멍으로 형성되는 것이고, 이 오리피스에 연통된 유로홈을 이너튜브의 외주에 원주 방향을 따라 길게 형성된다. 또한, 유로홈은 원주 방향에 따라 단면적이 달라지게 형성됨으로써, 이너튜브의 외주면을 향하여 개방된 길이홈과 맞추어져 상부가 개방되는 유로홈 위치에 따라 유로의 단면적이 달라지게 된다.

이때, 유로의 단면적 변경은 유로홈 자체의 면적 변화에 의하여 이루어지거나, 길이홈과 연통된 유로홈의 면적 변화에 의하여 이루어질 수 있다. 나아가 유로홈 자체의 면적 변화 및 길이홈과 연통된 유로홈의 면적 변화가 순차적으로 이루어지고 이에 의하여 유로의 단면적 변경이 이루어지도록 할 수 있다.

본 발명의 특징 중 다른 하나는 이러한 완충기의 가공 용이성에 있다. 일반적으로, 절삭 가공이나 연마 가공 등에서 툴(tool)의 접근 용이성에 의하여, 원통형 부재의 내부 공간에 홈을 형성하는 것보다는 외주면에 가공하는 것이 용이하다. 바디의 내부에 형성되는 길이홈은 바디의 길이 방향에 따른 단순 직선형으로 가공하기에 가공에 큰 어려움이 없다. 또한, 오리피스나 유로홈은 이너튜브의 외주면을 가공하는 것이기에 가공성이 좋다. 즉 유로홈의 깊이나 폭을 점차 달라지게 가공하더라도 가공부재나 가공 툴의 위치 설정이 쉽기 때문에, 원통의 내부를 가공하는 것에 비하여 가공의 난이도가 줄어든다. 결국, 가공의 용이성은 생산성의 향상과 함께 제조 비용의 절감을 가져오고, 가공의 정밀도를 높일 수 있으므로 불량품이 줄어 들어 최종 완충기의 작동 신뢰성이 향상되는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른, 완충기의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 유사하거나 동일한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용한다. 또한 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 완충기(10)는 바디(1), 피스톤부재(3) 및 다이얼(4)이 외형을 이루고 있다. 바디(1)는 원통 형상이나 외형은 육면체 등 다양한 형상으로 변경 가능한 것이다. 바디의 내부에는 실린더와 같은 밀폐 가능한 공간이 형성되어 있다.

바디(1)의 일단에는 피스톤부재(3)가 결합되어 있다. 도면에서 피스톤부재(3)는 바디(1)의 일단에서 인장된 것으로, 이 상태가 일반적인 사용 상태가 된다. 추후 설명되는 바와 같이, 돌출된 피스톤부재(3)의 끝단부는 충격, 진동 등이 전달되는 입력단이 된다.

한편, 바디(1)의 타단에는 다이얼(4)이 회전 가능하게 장착되어 있다. 다이얼(4)의 외주면은 널링 가공되어 사용자가 잡고 회전시키기 용이한 것이다. 또한, 바디(1)와 다이얼(4)의 표면에는 다이얼의 회전 정도를 나타내기 위한 지시수단이 구비된다. 이 지시수단은 인쇄, 스티커, 돋음 가공 등 다양한 구성이나 방식을 통하여 형성 가능한 것이다.

도 2 내지 도 4에는 완충기의 단면, 각 구성요소가 도시되어 있다.

먼저, 바디(1)의 내부에는 원통공간(11)이 형성되어 있다. 이 원통공간(11)의 내주면에는 원통공간(11)의 길이방향, 즉 피스톤부재의 이동 방향에 따른 길이홈(12)이 형성되어 있다. 도 3에는 바디와 길이홈(12)이 개략적으로 도시되어 있다. 길이홈(12)은 바디의 길이 방향에 따라 일정한 폭으로 길게 형성되어 있다. 그러나 길이홈은 도시된 바와 달리 원통공간의 내주면에서 바디의 길이방향에 따른 전후 길이를 가지면서, 원통공간의 원주 방향으로 편심되게 형성될 수도 있다.

더하여, 도시하지 아니하였으나 바디의 원통공간에는 길이홈과 연결되어 있으며 원주방향으로 함몰형성된 유체이동홈이 더 형성될 수 있다. 이 유체이동홈은 후술되는 이너튜브의 리턴홀과 연통되는 것으로, 바디에 대한 이너튜브의 회전 각도 변화와 무관하게 길이홈과 리턴홀을 연결할 수 있다.

원통공간(11)에 이너튜브(2)와 피스톤부재(3)가 장착되고, 원통공간(11)에는 추가로 어큐뮬레이터(accumulator,13), 실링부재가 구비된 구조체(14)가 더 삽입 고정된다. 특히 구조체(14)에는 피스톤로드(32)가 통과하는 홀이 형성되어 있으며, 이 홀에는 유체의 누설을 막기 위한 오링 등 밀폐수단이 구비된다.

또한, 구조체(14)는 이너튜브(2), 어큐뮬레이터(13)가 바디에서 이탈되는 것을 방지한다.

이때, 바디(1)에는 걸림홈(16)이 형성되어 있고, 구조체(14)의 외주면에 결합된 C링(27)이 걸림홈에 삽입되면서, 바디(1)에 구조체(14)가 결합된다. 즉, 걸림홈(16)에 걸리는 C링(27)이 바디(1)에 대한 이너튜브(2), 어큐뮬레이터(13) 및 구조체(14)의 이탈을 방지한다.

이러한 C링(27)은, 종래의 기술에서 구조체가 바디와 나사 결합되는 구성을 대체하는 것이다. 종래의 기술에 따른 구조체와 바디의 나사 결합은 오랜 사용 기간 중에 반복된 진동 등에 의하여 구조체의 나사 결합이 풀릴 염려가 있는 것이나, 본 출원에 따른 C링(27)은 이러한 문제점을 해소하는 것이다. 또한, C링(27)에 의한 구조체의 조립은 매우 간편하면서도 신속하게 이루어질 수 있게 된다.

또한, 이너튜브(2), 구조체(14) 등이 삽입되도록 일단이 개방된 바디(1)의 타단은 원통공간의 내경을 줄이는 단턱부(15)가 일체로 형성되어 있다. 이와 같이 단턱부(15)가 바디의 다른 부분과 일체로 형성됨에 따라, 타단의 개구된 홀을 좁히기 위한 별도의 캡 부재가 필요 없게 된다. 따라서 캡 부재를 별도로 형성하는데 드는 수고와 비용을 절감할 수 있으며, 캡 부재와 바디를 조립하여야 하는 공정을 생략할 수 있게 되는 장점을 갖는다.

이너튜브(2)는 원통공간(11)과 외주면이 접하는 원통 부재로 일단은 피스톤(31)의 삽입을 위하여 개방되어 있고, 타단은 막혀 있다. 이너튜브(2)의 타단부 외주면은 걸림부(25)가 단턱지게 형성되어 있으며, 이 걸림부(25)가 단턱부(15)에 지지대며 이너튜브(2)가 바디(1)에 회전 가능하게 결합된다.

또한, 이너튜브(2)에는 단턱부(15)에 의하여 좁아진 바디(1)를 통과하여 외부로 돌출된 돌출부(21)가 형성되어 있다. 즉, 이너튜브(2)가 원통공간에 삽입되면 돌출부(21)는 바디(1)의 타단에서 돌출되고, 이 돌출된 부분에 다이얼(4)이 결합된다. 다이얼(4)은 무두나사에 의하여 돌출부(21)에 견고하게 고정된다.

한편, 돌출부(21)에는 이너튜브(2)의 길이방향에 따라 주입홀(211)이 형성되어 있다. 또한 주입홀(211)은 이너튜브(2)의 내부에 형성된 연장홀(212)과 연통되어 있다. 이때, 연장홀(212)은 이너튜브(2)의 반경 방향으로 형성되어 있다. 또한, 연장홀(212)은 바디(1)의 원통공간과 연통된다. 이 주입홀(211)과 연장홀(212)은 작동을 위한 유체가 주입되는 유로로 사용된다. 유체의 주입이 완료된 다음에 주입홀(211)은 일반적으로 널리 알려진 공지된 수단에 의하여 기밀된다.

종래의 기술에서는 이너튜브의 길이방향으로 형성된 주입홀이 이너튜브의 내부 공간과 연통되는 것이다. 이로써 작동을 위한 유체가 주입된 이후에 완충기를 사용함에 있어 피스톤에 의하여 가압된 유체가 주입홀에까지 가압하게 된다. 따라서 압력을 높게 받은 주입홀의 유체가 외부로 누설될 염려가 있게 된다.

그러나 본 발명에서는 이너튜브(2)의 반경방향으로 형성된 연장홀(212)에 의하여 피스톤(31)에 의하여 유체가 가압되더라도 피스톤(31)의 가압력이 연장홀(212)을 우회하여 주입홀(211)에 미치게 된다. 이와 같이 우회된 유로는 피스톤(31)의 가압력이 바로 주입홀(211)에 영향을 미치지 아니하게 함으로써 주입홀(211)에서 유체의 누출이 최소화될 수 있게 된다.

한편, 원통공간(11)과 이너튜브(2)가 원형 단면을 가짐에 따라 다이얼의 회전시, 바디(1)에 대하여 이너튜브(2)가 회전할 수 있게 된다. 이때, 길이홈(12)의 개방된 부분을 제외하고는 이너튜브(2)의 외주면은 바디(1)의 내주면과 서로 접하는 것이다.

한편, 이너튜브(2) 내부에는 유체가 채워지는 작동공간(24)이 형성된다. 반드시 그러한 것은 아니지만 작동공간(24)의 단면은 원형이다. 작동공간에는 피스톤(31)이 슬라이딩 가능하게 결합되며, 이 피스톤(31)에 의하여 작동공간(24)이 나뉘어 전술한 제1유체저장공간(241) 및 제2유체저장공간(242)이 된다.

이너튜브(2)에는 작동공간(24)과 연통되는 복수의 오리피스(22)가 형성되어 있다. 도면에는 4개의 오리피스(22)와 리턴홀(28)이 형성되어 있다. 그러나 이러한 오리피스(22)의 수와 리턴홀(28)의 수는 적어도 제1유체저장공간(241)과 연통되는 하나의 오리피스와, 제2유체저장공간(242)에 연통되는 하나의 리턴홀을 포함하는 것이라면 그 수에 한정되지 아니한다.

만일 오리피스(22)가 길이홈(12)과 만나도록 이너튜브(2)가 회전된 상태(도 2 참고)라면, 제1유체저장공간(241), 길이홈(12), 제2유체저장공간(242)은 서로 연통된다. 따라서 피스톤부재(3)가 이너튜브(2)의 내부로 이동되어 피스톤(31)이 제1유체저장공간(241)을 가압하면 유체는 오리피스(22)를 경유하여 길이홈(12)으로 이동되고, 길이홈(12)의 유체는 리턴홀(28)을 거쳐 제2유체저장공간(242)으로 이동된다. 이때, 이너튜브의 회전각과 상관 없이 길이홈(12)의 공간과 어큐뮬레이터(13)는 서로 연통되어 있다.

더하여, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 이너튜브(2)의 외주면에는 오리피스(22)에 연통되며 이너튜브(2)의 원주 방향에 따라 함몰되게 형성된 유로홈(23)이 형성되어 있다.

본 발명의 실시예에서 유로홈(23)은 오리피스(22)에서 시작된다. 유로홈(23)은 오리피스(22)의 외주면 일측이 절개되어 오리피스(22)와 연통된다. 이로써 오리피스(22)를 통과한 유체는 유로홈(23)으로 유입될 수 있다. 도시하지 아니하였으나 오리피스와 유로홈의 연결은 유로홈의 중간 부분일 수도 있다.

한편, 도면에서는 유로홈(23)은 바닥면(231)과 양 측면(232)으로 이루어진 사각 단면을 가지는 것으로 도시하였으나, 그 단면은 영문자 'U' 자 형상, 반원형 등 다양하게 변경 가능한 것이다.

또한, 본 발명의 한 실시예에서 유로홈(23)은 일정한 폭을 가지며 바닥면(231)이 오리피스(22)에서 멀어질수록, 즉, 이너튜브(2)의 외주면을 따라 상승하여 유로홈(23)의 단면적이 점진적으로 점차 작아진다.

이러한 유로홈(23)은 작동공간(24)의 원형 단면 중심에서 이너튜브(2)의 원주 방향에 따라 60도 내지 350도의 범위로 형성된다.

만일 유로홈(23)의 시작과 끝이 형성하는 각도가 60도 미만인 경우에는 유로홈(23)에 의하여 조절되는 유로의 단면적 변화가 너무 급하게 이루어짐에 따라 미세한 감쇄 조절이 거의 불가능한 단점이 있다.

더하여 상기 각도가 350도를 초과하는 경우에는 유로홈(23)의 끝과 오리피스(22)의 사이가 지나치게 가까워져 길이홈에 유로홈(23)의 끝과 오리피스(22)의 일부분이 동시에 걸쳐질 수 있게 되며, 그에 따라 정확한 유량의 세팅이 어려워지는 단점이 있게 된다. 상기 각도가 60도 이상인 때에 완만한 유로 단면의 확장이 가능하게 됨에 따라 유량의 미세한 제어가 효과적으로 발휘된다.

본 발명에서 유로홈(23)은 홀로 형성하지 아니함에 따라, 위와 같이 이너튜브(2)의 외주면 둘레를 거의 사용할 수 있게 된다. 만일 유로홈을 폭이 점차 좁아지는 홀로 형성하였다면 원주방향에 따라 절개된 홀이 이너튜브의 구조적 강성에 직접 영향을 주게 되므로, 작동공간이 중심에서 이너튜브의 원주방향에 따라 형성되는 홀의 각도가 상당히 제한될 수밖에 없다. 그러나 본 발명에서는 홈으로 형성함으로써 이너튜브의 구조적 강성의 저하에 대한 우려가 없으며, 유로홈의 형성 길이를 이너튜브의 외주면 둘레를 따라 충분히 길게 할 수 있게 된다.

피스톤부재(3)는 이너튜브(2)의 내부에 슬라이딩 가능하게 장착되는 피스톤(31), 일단이 피스톤에 연결되어 있는 피스톤로드(32) 및 피스톤로드의 타단에 장착되는 범퍼헤드(33)를 포함한다. 범퍼헤드(33)는 탄성고무 등이 감싸고 있을 수 있다.

도 2를 참고하면 피스톤(31)에는 가해진 충격 등이 해소되어 피스톤부재(3)가 원래의 바디(1)에서 돌출된 위치로 복귀할 때에, 제2유체저장공간(242)에 머무는 유체를 신속하게 제1유체저장공간(241)으로 이동시키는 밸브수단(34)이 구비된다. 이 밸브수단(34)은 피스톤의 내부에 형성된 통로(341)를 유체의 이동 방향에 따라 개방하거나 밀폐시키는 구체(342)로 이루어질 수 있다. 이러한 밸브수단(34)는 다양한 다른 공지된 구성으로 대체 가능한 것이다.

더하여, 피스톤(31)의 전단에는 코일스프링(5)이 더 구비된다. 이 코일스프링(5)은 이너튜브(2)의 막힌 내벽과 피스톤(31) 사이에 개재되어 항시 피스톤(31)을 밀어내는 작용을 하게 된다. 즉, 외력에 의하여 피스톤부재가 이너튜브의 내부로 수축된 다음, 외력이 해소되면 코일스프링이 피스톤부재를 원래의 돌출된 위치로 복귀시키는 것이다.

다시 도 2와 도 4를 참고하면, 오리피스(22)는 외력에 의하여 이동하는 피스톤(31)에 의하여 점차 폐쇄되도록 복수가 이격되게 형성되어 있다. 즉, 완충기의 작동 초기에는 피스톤(31)의 이동에 따라 제1유체저장공간(241)에 머물던 유체가 오리피스들(22)을 통하여 일제히 길이홈(12)으로 배출된다. 즉, 오리피스(22)의 수만큼 제1유체저장공간(241)에서 유체가 빠져나가는 단면적이 커지기 때문에, 충격이 가해진 초기에 약한 댐퍼 성능을 발휘하게 된다. 이는 완충기가 질량체의 속도를 저감하는 데 사용될 경우, 질량체의 초기 속도에 대응하여 완충기의 수축을 신속하게 이루어지게 하는 데 주요한 것이다.

피스톤(31)이 이너튜브(2)의 내부로, 즉 작동공간(24)의 내부로 더욱 전진함에 따라 일부 오리피스는 피스톤(31)의 외주면에 가려진다. 그에 따라, 제1유체저장공간(241)에서 길이홈(12)으로 유체가 빠져나가는 통로의 면적이 가려진 오리피스만큼 줄어들게 되는 것이다. 이러한 유량의 감소로 인하여 완충기의 감쇄 성능이 증가된다.

복수가 서로 이격되게 형성된 오리피스(22)에 의하여 충격이 전달된 초기에는 약한 감쇄가 이루어지고, 추가로 피스톤부재가 더 이동함 따라 상승된 감쇄 성능을 얻을 수 있게 된다. 이와 같이 다단계에 걸친 감쇄 성능의 증대는 취성을 가지는 질량체의 속도 저감 등에서 주요한 것이다.

한편, 오리피스들(22)의 단면적은 제2유체저장공간(242)에서 멀어질수록 작아지게 형성함으로써, 완충기의 감쇄 성능의 증가되도록 할 수 있다. 이는 질량이 큰 물체의 속도 저감시에 완충기에 의하여 질량체에 전달되는 반력을 줄이면서, 움직이는 물체의 에너지를 일정한 비율로 분산하거나 흡수한다.

이하, 도 7 내지 도 10을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 작동을 설명한다. 다만, 도 7과 도 9에서 이너튜브(2)나 바디(1)의 두께는 과장된 것이다. 또한 도 8과 도 9에서 이해를 돕기 위하여 이너튜브를 펼쳐 상태의 오리피스(22)와 유로홈(23) 그리고 유로홈(23)과 만나는 길이홈(12)만을 나타내었다.

도 7과 도 8은 본 발명의 동일한 한 사용 상태를 나타낸 것이다.

도 7에서 다이얼을 회전시킴에 따라 바디(1)에 대하여 이너튜브(2)가 회전되어 있다. 이너튜브(2)의 오리피스(22)는 바디(1)의 내주면에 의하여 막힌 상태이다. 다만, 유로홈(23)은 바디(1)의 내주면에 의하여 유로를 형성하고 있다. 제1유체저장공간(241)에 머물던 유체는 피스톤이 가압함에 따라 오리피스(22)와 유로홈(23)을 차례로 통과하여 길이홈(12)으로 유입된다. 이후 길이홈(12)으로 들어간 유체는 제2유체저장공간(242)으로 유입된다. 이때, 길이홈(12)의 일부 유체는 어큐뮬레이터(13)에 수용될 수 있다.

도 8에는 유로가 도시되어 있다. 길이홈(12)은 유로홈(23)의 길이 방향과 수직된다. 길이홈(12)의 위치가 고정된 상태에서 이너튜브(2)의 회전에 따라 유로홈(23)은 유로홈(23)의 길이 방향으로 이동된다. 도면을 기준으로, 오리피스(22)를 통하여 유입된 유체는 길이홈(12)과 만나는 유로홈(23)의 지점에서 형성하는 수직 단면(V)을 통과하게 된다. 만일 길이홈(12)의 폭과 유로홈(23)의 폭에 의하여 형성되는 수평 단면(H)의 넓이가 상기 수직 단면(V)의 넓이보다 크다면, 수직 단면(V)이 제1유체저장공간부터 제2유체저장공간 사이에 형성된 유로 중에서 가장 작은 단면적이 된다. 따라서 수직 단면(V)이 유체 흐름의 병목 현상을 가져오므로 전체 유량을 제한하게 된다.

도 9와 도 10은 다른 사용 상태에 대한 도면들이다.

이너튜브(2)는 바디(1)에 대하여 반시계 방향으로 더욱 회전하여 도 9와 같이 유로홈(23)의 끝단 가까이에서 길이홈(12)과 연통된다. 이 경우, 피스톤의 가압에 의하여 제1유체저장공간(241)의 유체는 오리피스(22)와 유로홈(23)의 대부분을 통과하여 길이홈(12)으로 유입된다.

도 10에는 이 경우의 길이홈(12)과 유로홈(23)의 관계를 나타내었다. 이너튜브의 추가 회전에 따라 길이홈(12)과 수직한 방향으로 이동된 상태이다. 길이홈(12)과 만나는 유로홈(23)의 지점에서 수직되게 형성된 수직 단면(V)의 면적은, 도 8에 비하여 바닥면(231)이 상승하였기 때문에 크게 줄어든 상태가 된다. 따라서 줄어든 수직 단면(V)의 면적만큼 이를 통과하는 유량이 줄어들게 되어, 완충기의 감쇄 성능은 증가된다.

한편, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 완충기에 대한 도면이다. 도 11은 오리피스, 유로홈 및 길이홈을 간략히 나타낸 것으로, 이해를 돕기 위하여 유로홈은 이너튜브를 가상적으로 펼쳐 도시하였다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 완충기는 바디, 이너튜브 및 피스톤부재를 포함하는 것이고, 그 구성 및 작용은 아래에 설명되는 내용과 저촉되지 아니하는 한도 내에서 전술된 실시예와 동일하고, 첨부된 도 1 내지 도 10에 도시된 기술적 특징을 포함하는 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면 이너튜브에 형성된 유로홈(23)의 양 측면(232)은 오리피스(22)에서 멀어질수록 서로 가까워져 유로홈(23)의 단면적이 점차 작아지는 것이다. 도면에서 오리피스(22)와 가깝게 길이홈(12)이 위치되는 경우에 길이홈(12)과 만나는 유로홈(23)의 1지점(P1)에서 수직으로 형성된 단면의 면적에 의하여 오리피스를 통하여 유입된 유체의 유량이 한정된다.

또한, 같은 도면에 함께 표시한 오리피스(22)와 멀게 길이홈(12)이 위치되는 경우에는 길이홈(12)과 만나는 유로홈(23)의 2지점(P2)에서 수직으로 형성된 단면의 면적에 의하여 유량이 한정된다.

이와 같이, 유로의 면적을 줄이는 방식에 있어서 본 발명의 다른 실시예는 유로홈을 형성하는 양 측면이 서로 가깝게 이동됨에 따라 오리피스에서 멀어질수록 단면적이 점차 줄어들게 되는 것이다. 이로써 감쇄 성능이 점차 증대되는 점은 전술된 실시예와 같다.

이러한 본 발명의 다른 실시예의 경우 가공의 정도에서 전술된 실시예와 차이가 있다. 전술된 실시예는 바닥면이 점차 상승되어야 하므로 원통형 이너튜브에 유로홈을 형성함에 있어 바닥면을 편심 가공하여야 하는 것이다. 그라나 다른 실시예에서는 바닥면의 깊이는 일정하고 대신 양 측면이 점차 가까워지게 경사면으로 가공하여야 하는 것이다.

더하여 유로홈의 수직 단면의 넓이가 오리피스에서 멀어질수록 점차 작게 하는 유로홈의 형상은 바닥면의 상승 및 양 측면의 근접이 동시에 이루어짐으로써 달성 가능하다.

한편, 도 12에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 완충기에 채용된 이너튜브가 도시되어 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 완충기에는 바디, 이너튜브 및 피스톤을 포함한다. 바디와 피스톤의 구성과 작용은 전술된 실시예와 동일하므로 중복된 설명은 생략한다. 또한, 이너튜브는 하기에 설명되는 바와 저촉되지 않는 범위에서 전술된 실시예들의 이너튜브의 기술적 특징을 그대로 갖는다.

또 다른 실시예에 따른 이너튜브(2)에는 내부의 작동공간과 연통된 복수의 오리피스(22)가 형성되어 있으며, 복수의 오리피스(22)에 연통된 유로홈(23)이 이너튜브(2)의 외주면에 형성되어 있다.

구체적으로, 유로홈(23)의 바닥면(231) 일단부는 오리피스들(22)과 연통된다. 이때, 유로홈(23)은 오리피스들의 전부를 포함하는 폭으로 형성된다. 단일의 유로홈(23)의 바닥면(231)에 오리피스들(22)이 연통되는 형상을 가지게 된다. 이와 달리, 일부의 오리피스들(22)이 단일의 유로홈(23)의 바닥에 연통되도록 구성할 수도 있다.

또한, 유로홈(23)은 이너튜브(2)의 원주 방향을 따라 함몰 형성된다. 유로홈은 전술된 실시예와 마찬가지로 작동공간의 원형 단면 중심에서 상기 이너튜브의 원주 방향에 따라 60도 내지 350도의 범위로 형성될 수 있다.

유로홈(23)의 함몰 깊이는 오리피스들(22)과 연통된 바닥면(231)의 일단부에서 이너튜브(2)의 원주 방향을 따라 상기 오리피스들(22)과 멀어질수록 점차 얕아진다.

이로써 바디에 대하여 이너튜브가 회전된 상태에서 오리피스로 유입된 유체가 유로홈의 바닥면과 바디의 내주면이 형성하는 좁은 채널을 통과한 후 바디의 길이홈으로 이동하게 된다. 이너튜브의 회전 각도를 조절함으로써, 상기 채널의 단면적의 크기가 조절되며, 오리피스로부터 길이홈까지의 길이가 변경되어 유체의 유량이 조절되고, 결국 완충기의 감쇄 성능이 조절된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이너튜브는 단일의 유로홈을 형성할 수 있게 하므로, 이너튜브의 가공 편의성이 증대되는 장점을 갖는다.

도시하지 아니하였으나, 복수의 오리피스들 중 일부의 오리피스는 각 오리피스마다 개별적인 유로홈이 형성되고, 나머지 오리피스들에는 하나의 유로홈이 형성될 수 있다. 이러한 유로홈들은 전술된 실시예들과 같이 바닥면의 점진적인 상승이나 측벽 거리의 조절을 통하여 유체의 유량이 제어되도록 설계될 수 있다.

10 : 완충기
1 : 바디
11 : 원통공간 12 : 길이홈 13 : 어큐뮬레이터
14 : 구조체 15 :단턱부 16 : 걸림홈
2 : 이너튜브
21 : 돌출부 211 : 주입홀 212 : 연장홀
22 : 오리피스 23 : 유로홈
231 : 바닥면 232 : 측면 24 : 작동공간
241 : 제1유체저장공간 242 : 제2유체저장공간
25 : 걸림부 27 : C링 28 : 리턴홀
3 : 피스톤부재
31 : 피스톤 32 : 피스톤로드 33 : 범퍼헤드
34 : 밸브수단 341 : 통로 342 : 구체
4 : 다이얼 5 : 코일스프링
V : 수직 단면 H : 수평 단면

Claims (8)

1. 원통공간이 형성되어 있으며, 상기 원통공간의 길이 방향에 따라 유체가 이동 가능하고 편심되지 않은 길이홈이 형성된 바디,
   상기 원통공간에 회전 가능하게 배치되어 있고, 내부에 형성된 작동공간에는 유체가 저장되며, 상기 작동공간과 연통된 복수의 오리피스가 형성되어 있는 이너튜브,
   상기 복수의 오리피스와 각각 연결되어 있고 서로 간격을 둔 채 배열되어 있으며, 각기 상기 이너튜브의 원주 방향을 따라 상기 이너튜브의 외측면이 함몰되어 형성되며 일측이 상기 오리피스에 연결되어 있고 타측으로 갈수록 단면적이 점진적으로 변화되는 복수의 유로홈, 그리고
   외력에 의하여 상기 작동공간에서 슬라이딩 가능한 피스톤
   을 포함하며,
   상기 바디에 대한 상기 이너튜브의 회전에 따라 상기 이너튜브의 원주 방향을 따라 단면적이 다른 상기 유로홈의 특정부분이 상기 길이홈과 마주하게 되고, 유체는 상기 오리피스를 통해 상기 유로홈을 따라 원주방향으로 흐르다가 상기 유로홈의 특정부분과 마주한 상기 길이홈으로 이동하는
   완충기.
2. 제1항에서,
   이웃한 상기 유로홈 사이의 상기 이너튜브 외측면은 상기 길이홈과 중첩된 부분을 제외하고 상기 바디의 내측면과 접해 있는 완충기.
3. 제1항에서,
   상기 유로홈의 일측에서 타측으로 갈수록, 상기 유로홈은 상기 이너튜브의 원주면을 따라 바닥면의 깊이가 점차 상승하여 단면적이 점진적으로 작아지거나, 상기 유로홈을 형성하는 양 측면이 서로 가까워져 단면적이 점진적으로 작아지는 완충기.
4. 제1항에서,
   상기 유로홈의 일측 폭 크기와 상기 오리피스의 직경 크기는 동일하며, 상기 이너튜브의 원주방향을 따라 상기 유로홈의 타측으로 갈수록 상기 유로홈의 폭 크기가 점진적으로 작아지거나 상기 유로홈의 일측 폭 크기와 상기 유로홈의 타측 폭 크기가 동일한 완충기.
5. 제1항에서,
   상기 바디의 내측에 단턱부가 형성되어 있고, 상기 이너튜브의 걸림부가 상기 단턱부에 접촉하여 상기 이너튜브가 지지되는 완충기.
6. 원통공간이 형성되어 있으며, 상기 원통공간의 길이 방향에 따라 유체가 이동 가능한 길이홈이 형성되어 있는 바디,
   상기 원통공간의 일측에 회전 가능하도록 배치되어 있고, 내부에 형성된 작동공간에는 유체가 저장되며, 상기 작동공간과 연통된 복수의 오리피스가 형성되어 있는 이너튜브,
   상기 원통공간의 타측에 설치되어 있는 구조체,
   상기 구조체를 관통하여 일단이 상기 작동공간에 위치한 피스톤로드, 그리고
   상기 작동공간에 위치하고 상기 피스톤로드의 일단에 연결되어 있으며 상기 피스톤로드에 가해진 외력에 의하여 슬라이딩 가능한 피스톤
   을 포함하고,
   상기 이너튜브에는 주입홀과 연장홀이 형성되어 있으며, 상기 주입홀은 상기 이너튜브의 길이 방향을 따라 형성되어 있고 상기 작동공간과는 직접 통하지 않으며, 상기 연장홀은 상기 이너튜브의 반경 방향으로 형성되어 있고 상기 연장홀의 일단이 상기 주입홀과 연결되고 상기 연장홀의 타단이 상기 바디의 내측면과 상기 이너튜브의 외측면 사이의 공간과 연결되어 있는 완충기.
7. 제1항에서,
   상기 바디에 길이 방향으로 형성된 상기 길이홈의 양 측면 깊이가 동일한 완충기.
8. 제1항에서,
   상기 유로홈은 상기 작동공간의 원형 단면 중심에서 상기 이너튜브의 원주 방향에 따라 190도 내지 350도의 범위로 형성되어 있는 완충기.

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