KR101538020B1 - 가스스프링의 온도보상장치 - Google Patents

Abstract

본발명은 가스스프링의 온도보상장치에 관한 것으로, 보조가스실(320)과 주가스실(310)로 이루어지되 상기 보조가스실(320)과 주가스실(310)은 바이메탈 부재(120)에 의해 선택적으로 격리되어지는 튜브(300)와, 상기 튜브(300) 내부에서 왕복운동하는 피스톤(400)으로 이루어지는 가스스프링의 온도보상장치에 있어서,
상기 온도보상장치(100)의 중앙에는 가스가 인입되는 오리피스관(110)의 중앙구멍(111)이 형성되며, 상기 중앙구멍(111)에는 바이메탈 부재(120)가 결합되어 상기 중앙구멍(111)을 여닫게 되되, 상기 온도보상장치(100)의 가운데 형성되는 오목홈(130)에 상기 중앙구멍(111)을 중심으로 바이메탈 부재(120)가 장착되며, 상기 오목홈(130) 주위로는 다수개의 가스 장입홈(140)이 형성되고,
상기 온도보상장치(100) 선단에는 캡(200)이 씌워지되, 상기 캡(200)은 외주연이 방사상 방향으로 일부 절개되어 공기홈(210)이 형성되며, 또한 캡(200) 중심에는 방사상 방향으로 다수 개의 탄성편(220)이 형성되되, 상기 탄성편(220)은 일단은 캡(200)에 일체로 연결되어 있으며 탄성편(220)의 타단은 후방으로 떨어져 있어서 후방의 바이메탈 부재(120)를 안정적으로 지지하므로,
상기 온도보상장치(100)의 바이메탈 부재(120)가 열리게 되면 상기 캡(200)에 형성되는 다수 개의 공기홈(210)을 통해 보조가스실(320)의 가스가 중앙구멍(111)을 통해 주가스실(310) 내부로 인입되는 것으로,
본 발명은 가스스프링 온도보상장치에 바이메탈 부재를 안정적으로 고정하도록 하며 가스스프링 온도보상장치의 제조가 간편하고 기밀이 확실한 현저한 효과가 있다.

Description

가스스프링의 온도보상장치{themperature compensated apparatus of gas spring}

본발명은 가스스프링의 온도보상장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스스프링의 실린더와, 상기 실린더 내부에서 왕복하는 피스톤 로드 사이에 설치되는 가스스프링의 온도보상장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 엔진룸에 설치된 엔진과 기타 장치들을 보호하며 상기 장치들을 정비할 때에는 개폐시킬 수 있도록 엔진룸의 상부에 설치된 엔진 후드 또는 차량의 후방에 설치된 테일 게이트에는 개/폐될 때 속도를 저감시켜 안정적이 개/폐동작을 제공하는 한편, 개방된 상태를 유지할 수 있도록 가스 스프링이 설치되어 있다.

상기 가스 스프링은 도 1에 도시한 바와 같이 힌지를 기점으로 회전 가능하게 설치된 테일 게이트에 설치할 경우에는 상기 힌지와 인접되게 가스 스프링을 설치하는 것으로서, 내부 구조는 도 2에 도시한 바와 같다.

여기에서 참조되는 바와 같이 실린더의 일단부에는 차체에 힌지와 결합되는 고정클립이 설치되어 있고, 상기 실린더의 내부에는 로드의 일단이 삽입되어 있으며, 상기 로드의 타단에는 테일 게이트에 힌지 결합되는 또 다른 고정클립이 설치되어 있다.

한편, 상기 실린더에 내장된 로드의 일측 선단부에는 피스톤이 끼워져 있고, 그 피스톤의 외측 둘레면에는 실린더의 내측면에 접촉된 상태로 피스톤과 함께 이동되는 피스톤 링이 끼워져 있으며, 그 피스톤 링과 피스톤 사이에는 가스가 이동되는 유도홈이 형성되어 있다.

그리고 상기 실린더의 내측면에는 피스톤의 이동량을 제어하는 스토퍼가 설치되어 있고, 그 스토퍼가 설치된 외측에는 내부에 충입된 가스가 외부로 배출되지 않도록 밀폐시키는 실링부재가 결합되어 있다.

따라서, 종래의 가스 스프링이 설치된 테일 게이트를 개방시키면 상기 실린더와 로드의 거리가 멀어지게 되면서 테일 게이트가 개방된다. 이때 상기 로드(20)에 끼워진 피스톤(30)은 그 로드(20)와 함께 이동되므로 실린더(10)의 내부에 충입된 가스는 피스톤(30)과 피스톤 링(31)의 사이에 형성된 유도홈(32)을 따라서 이동되므로 테일 게이트의 개방속도를 저감시키게 되는 것이다.

한편, 상기 피스톤(30)이 실린더(10)의 내부에 설치된 스토퍼(50)와 접촉되면 테일 게이트가 정지되는 것이며, 이때 테일게이트는 가스 스프링(L)의 탄발력에 의해서 개방된 상태가 유지되는 것이다.

상술한 바와 같이, 가스 스프링은 일반적으로 그 내부에 고압의 질소가스와 일정량의 오일을 포함하고 있고 고압 질소가스의 압력 때문에 피스톤을 밀어내게 되어 트렁크를 개폐하거나 지지하는 역할을 하게 된다. 일반적으로 자동차가 이용되고 있는 지역은 세계 거의 모든 지역이며 각각의 기후 특성상 완성차의 요구조건은 자동차 내부의 온도가 -40℃ ~ +80℃의 범위에서 온도의 영향을 받지 않아야 한다.

그러나 종래 가스 스프링은 이상기체 상태 방정식(PV = nRT)에 따라 이러한 온도 변화에 내부압력이 일정하게 유지 되지 않는 문제점이 있다. 내부 압력이 일정하게 유지 되지 않으면 기온이 높은 지역에서는 과압력이 걸려 적용부위인 후드(Hood), 테일 게이트(Tailgate), 트렁크(Trunk) 등이 고속 작동되는 현상이 발생하고, 기온

이 낮은 지역에선 반대로 저압력이 걸려 작동불능 상태가 발생할 수도 있다.

이와 같은 문제점을 해소하기 위하여 제안되어 있는 가스 스프링은 도 3에 도시한 바와 같이, 외부의 기후조건이나 압력의 변화에 영향을 받지 않기 위하여 실린더의 내부에 온도보상용 밸브 조립체가 구비된다. 상기 온도보상용 밸브 조립체는 재질이 통상 알루미늄으로 형성되고, 온도보상용 밸브 조립체의 내부에는 바이메탈 부재가 설치된다. 부호 80은 로드이고, 부호 90은 피스톤을 도시한 것이다.

이러한 가스 스프링는 주위 온도가 하강되어 실린더의 내부의 압력이 떨어지면, 바이메탈 부재가 낮은 온도에 반응하여 밸브 조립체의 오리피스를 개방함으로써 실린더의 내부에서 별도의 공간에 있던 상대적으로 높은 압력의 가스 또는 오일을 통과시킨다. 따라서 전체적으로 실린더의 내부 압력이 보상되어 로드에 의한 피스톤의 작동이 정상적으로 이루어져 주위 온도와 조건 변화에 대처할 수 있는 것이다.

그러나 종래 온도보상용 밸브 조립체가 구비된 가스 스프링은 밸브 조립체와 실린더 사이의 누설을 방지하고, 밸브 조립체에 구비되는 바이메탈 부재를 고정시키기 위한 다수의 오 링(O Ring)들이 설치된다.

그러나 상기 온도보상용 밸브 조립체에 구비되는 다수의 오 링은 조립이 까다로와 조립생산성이 저하되는 문제가 있다. 또한, 주로 고무재질로 형성되는 오 링은 주위 온도변화에 민감하게 반응하므로 실린더의 기밀을 유지하기 어렵고, 바이메탈 부재를 안정적으로 고정시키기에 적합하지 않다.

따라서 본출원인은 이러한 문제점을 개선하여 10-2009-0043896호로 특허출원하였고 그 기술적 요지는 일단이 개방된 실린더와, 일단에 피스톤이 구비되어 상기 실린더의 내부에 상기 피스톤이 설치되고 상기 실린더의 개방된 일단을 통해 왕복운동하는 로드와, 상기 실린더의 내부공간을 구획하고 오리피스를 개폐하는 바이메탈 부재를 구비하는 온도보상용 밸브 조립체를 포함하고, 상기 온도보상용 밸브 조립체는 플라스틱 재질로 형성한 것을 특징으로 한다.

상기 바이메탈 부재는 상기 온도보상용 밸브 조립체에 인서트 사출성형한 것을 특징으로 한다.

상기 온도보상용 밸브 조립체는 중앙부를 관통하는 오리피스가 형성된 밸브 바디와, 상기 밸브 바디의 오리피스의 일단을 개방 또는 폐쇄하도록 설치되는 바이메탈 부재를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 온도보상용 밸브 조립체는 중앙에 오리피스가 형성된 오리피스관이 형성되고, 일단부에 바이메탈 부재가 고정되는 플랜지가 형성되며, 타단부에는 상기 실린더의 내벽에 밀착되는 밀폐부가 절곡형성된 것이 다.

상기 오리피스는 일단부의 가장자리에 상기 바이메탈 부재가 밀착되는 돌출부가 형성된 것이 다.

상기 바이메탈 부재는 원형의 커버와, 상기 커버의 가장자리에 돌출형성되어 상기 밸브 조립체에 인서트 사출되는 날개부를 포함하는 것이다.

상기 온도보상용 밸브 조립체는 엔지니어링 플라스틱으로 형성된 것이 바람직하다. 이때, 상기 엔지니어링 플라스틱은 폴리에틸렌과 염화비닐수지 등의 범용 수지로서, 폴리아미드계 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리아세탈 수지, PBT 수지, 변성 PPO 수지 중에서 선택되는 어느 하나의 수지가 사용될 수 있는 것이다.

그러나 상기 종래기술들은 가스스프링의 온도보상장치의 구조가 복잡하고, 가스 누설이 발생하기 쉽다는 단점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 가스스프링 온도보상장치에 바이메탈 부재를 안정적으로 고정하도록 하며 가스스프링 온도보상장치의 제조가 간편하고 기밀이 확실한 가스스프링의 온도보상장치 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본발명은 가스스프링의 온도보상장치에 관한 것으로, 보조가스실(320)과 주가스실(310)로 이루어지되 상기 보조가스실(320)과 주가스실(310)은 바이메탈 부재(120)에 의해 선택적으로 격리되어지는 튜브(300)와, 상기 튜브(300) 내부에서 왕복운동하는 피스톤(400)으로 이루어지는 가스스프링의 온도보상장치에 있어서,

상기 온도보상장치(100)의 중앙에는 가스가 인입되는 오리피스관(110)의 중앙구멍(111)이 형성되며, 상기 중앙구멍(111)에는 바이메탈 부재(120)가 결합되어 상기 중앙구멍(111)을 여닫게 되되, 상기 온도보상장치(100)의 가운데 형성되는 오목홈(130)에 상기 중앙구멍(111)을 중심으로 바이메탈 부재(120)가 장착되며, 상기 오목홈(130) 주위로는 다수개의 가스 장입홈(140)이 형성되고,

상기 온도보상장치(100) 선단에는 캡(200)이 씌워지되, 상기 캡(200)은 외주연이 방사상 방향으로 일부 절개되어 공기홈(210)이 형성되며, 또한 캡(200) 중심에는 방사상 방향으로 다수 개의 탄성편(220)이 형성되되, 상기 탄성편(220)은 일단은 캡(200)에 일체로 연결되어 있으며 탄성편(220)의 타단은 후방으로 떨어져 있어서 후방의 바이메탈 부재(120)를 안정적으로 지지하므로,

상기 온도보상장치(100)의 바이메탈 부재(120)가 열리게 되면 상기 캡(200)에 형성되는 다수 개의 공기홈(210)을 통해 보조가스실(320)의 가스가 중앙구멍(111)을 통해 주가스실(310) 내부로 인입되는 것을 특징으로 한다.

따라서 본 발명은 가스스프링 온도보상장치에 바이메탈 부재를 안정적으로 고정하도록 하며 가스스프링 온도보상장치의 제조가 간편하고 기밀이 확실한 현저한 효과가 있다.

도 1은 본발명 가스스프링의 사시도
도 2는 본발명 가스스프링의 단면도
도 3은 본발명 가스스프링의 온도보상장치 사시도
도 4는 본발명 가스스프링의 온도보상장치 후부 사시도
도 5는 본발명 가스스프링의 온도보상장치 정면도
도 6은 본발명 가스스프링의 온도보상장치 분해사시도
도 7은 본발명 가스스프링의 온도보상장치 분해도
도 8은 본발명 가스스프링의 온도보상장치 단면도
도 9는 본발명 가스스프링의 온도보상장치 캡 정면도
도 10은 본발명 가스스프링의 온도보상장치 캡 외관도
도 11은 본발명 가스스프링의 온도보상장치 캡 내면도

본발명은 가스스프링의 온도보상장치에 관한 것으로, 보조가스실(320)과 주가스실(310)로 이루어지되 상기 보조가스실(320)과 주가스실(310)은 바이메탈 부재(120)에 의해 선택적으로 격리되어지는 튜브(300)와, 상기 튜브(300) 내부에서 왕복운동하는 피스톤(400)으로 이루어지는 가스스프링의 온도보상장치에 있어서,

상기 온도보상장치(100)의 중앙에는 가스가 인입되는 오리피스관(110)의 중앙구멍(111)이 형성되며, 상기 중앙구멍(111)에는 바이메탈 부재(120)가 결합되어 상기 중앙구멍(111)을 여닫게 되되, 상기 온도보상장치(100)의 가운데 형성되는 오목홈(130)에 상기 중앙구멍(111)을 중심으로 바이메탈 부재(120)가 장착되며, 상기 오목홈(130) 주위로는 다수개의 가스 장입홈(140)이 형성되고,

상기 온도보상장치(100) 선단에는 캡(200)이 씌워지되, 상기 캡(200)은 외주연이 방사상 방향으로 일부 절개되어 공기홈(210)이 형성되며, 또한 캡(200) 중심에는 방사상 방향으로 다수 개의 탄성편(220)이 형성되되, 상기 탄성편(220)은 일단은 캡(200)에 일체로 연결되어 있으며 탄성편(220)의 타단은 후방으로 떨어져 있어서 후방의 바이메탈 부재(120)를 안정적으로 지지하므로,

상기 온도보상장치(100)의 바이메탈 부재(120)가 열리게 되면 상기 캡(200)에 형성되는 다수 개의 공기홈(210)을 통해 보조가스실(320)의 가스가 중앙구멍(111)을 통해 주가스실(310) 내부로 인입되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 온도보상장치(100)의 끝단부위에 세 개의 홈이 형성되되, 끝단부터 캡이 장착되는 장착홈(10), 오링이 장착되는 중간의 오링홈(20), 마지막으로 가스스프링의 튜브를 고정하는 튜브고정홈(30)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본발명 가스스프링의 사시도, 도 2는 본발명 가스스프링의 단면도, 도 3은 본발명 가스스프링의 온도보상장치 사시도, 도 4는 본발명 가스스프링의 온도보상장치 후부 사시도, 도 5는 본발명 가스스프링의 온도보상장치 정면도, 도 6은 본발명 가스스프링의 온도보상장치 분해사시도, 도 7은 본발명 가스스프링의 온도보상장치 분해도, 도 8은 본발명 가스스프링의 온도보상장치 단면도, 도 9는 본발명 가스스프링의 온도보상장치 캡 정면도, 도 10은 본발명 가스스프링의 온도보상장치 캡 외관도, 도 11은 본발명 가스스프링의 온도보상장치 캡 내면도이다.

본발명의 온도보상장치는 끝단부위에 세 개의 홈이 형성된다. 끝단부터 캡이 장착되는 장착홈, 오링이 장착되는 중간의 오링홈, 마지막으로 튜브를 고정하는 튜브고정홈이 형성된다.

한편, 상기 온도보상장치의 끝단 중앙에는 가스가 인입되는 중앙구멍이 형성되며 상기 중앙구멍에는 바이메탈이 결합되어 상기 중앙구멍을 여닫게 된다. 상기 온도보상장치의 가운데 형성되는 오목홈에 상기 중앙구멍을 중심으로 바이메탈이 장착되며, 상기 오목홈 주위로는 다수개의 가스 장입홈이 형성된다.

한편, 상기 온도보상장치(100) 선단에는 캡(200)이 씌워지되, 상기 캡(200)은 외주연이 방사상 방향으로 일부 절개되어 공기홈(210)이 형성되며, 또한 캡(200) 중심에는 방사상 방향으로 다수 개의 탄성편(220)이 형성되며 상기 탄성편(220)은 일단은 캡(200)에 일체로 연결되어 있으며 탄성편(220)의 타단은 후방으로 떨어져 있어서 후방의 바이메탈 부재를 안정적으로 지지한다.

그러므로 바이메탈 부재가 열리게 되면 상기 캡에 형성되는 다수 개의 공기홈을 통해 가스가 인입된 후, 중앙구멍을 통해 튜브 내부로 인입된다.

상기 밸브형태인 온도보상장치의 중앙에는 오리피스관 형상의 중앙구멍이 형성된다. 상기 중앙구멍의 일단부는 가장자리가 돌출되어 바이메탈 부재의 일면이 밀착되는 돌출부가 형성된다. 이러한 돌출부는 정면에 보았을 때 원형으로 형성된다. 따라서 상기 돌출부(153)의 단부가 바이메탈 부재의 일면에 밀착되어 가스 누설을 방지하게 된다.

상기 돌출부에 지름이 작은 오링이 결합되며 그 위에 원판형상의 바이메탈부재가 결합된다. 그리고 바이메탈 부재 후방에 캡이 결합된다.

그리고 본발명은 온도보상장치의 몸체에서 길게 나온 오리피스관(그림에서 회색)을 플라스틱 사출로 일체화 하여 부품의 단순화한 것이다며, 상기 바이메탈 부재를 판스프링 모양의 착탈식으로 클립형식으로 발명하여 몸체에 고정하는 것이므로 작업공정이 개선된다. 한편, 기존방식은 바이메탈부재를 몸체에 삽입후 스틸재질의 온도보상장치의 몸체를 밴딩하여 고정한 것이다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 가스 스프링의 작용을 설명한다.

가스 스프링에 공급되는 가스 또는 오일은 보조가스실을 통해서 주가스실로 유입된다. 이때, 보조가스실에 유입된 가스 또는 오일은 온도보상장치를 통과하게 되며, 이때 바이메탈 부재는 공급되는 가스 또는 오일의 압력에 의해 오리피스(151)를 개방하는 상태로 변형된다. 그리고 가스 또는 오일이 보조가스실과 주가스실에 공급이 완료된 후에는 바이메탈 부재는 오리피스(151)형상의 중앙구멍의 입구를 차단하는 상태로 볼록하게 휘어져 있다. 그러므로 보조가스실과 주가스실는 2개의 공간으로 구획되어 피스톤 및 로드는 주가스실의 내부 압력조건에 의해서 작동된다.

그리고, 주위의 온도가 하강되면 바이메탈 부재는 온도의 영향을 받게 되므로 중앙구멍 입구를 차단하여 휘어져 있던 방향과 반대 방향으로 변형된다. 따라서 바이메탈 부재에 의해 차단되어 있던 중앙구멍이 개방된다. 중앙구멍이 개방됨으로써 보조가스실과 주가스실는 동일한 압력조건을 형성하게 된다. 이는 보조가스실과 주가스실를 구획하는 온도보상장치가 상기 보조가스실과 주가스실를 더 이상 구획하지 않고 통로에 의해 서로 연통되어 동일한 압력상태로 보상된다.

따라서 온도가 하강되어 보조가스실과 주가스실의 내부 압력은 낮아졌으나, 보조가스실과 주가스실가 상호 연통됨으로써 실린더의 내부 체적은 증대된 상태가 되고, 이에 따라 피스톤에 작용되는 압력 조건은 온도가 하강되기 전 상태와 동일한 조건으로 보상되는 것이다.

이와 같이 본 발명에 의한 가스 스프링은 온도의 변화에 따른 압력 변화를 체적의 증대를 통해서 보상하게 된다. 따라서 온도의 급격한 하강에 의해서도 가스 스프링의 작동이 원활하게 실시될 수 있다.

반대로 온도가 상승하는 경우에는 바이메탈 부재가 다시 복원되어 중앙구멍의 일단부를 차단함으로써 주가스실의 압력 조건에 의해 피스톤이 동작하게 된다.

따라서 본발명은 가스스프링 온도보상장치에 바이메탈 부재를 안정적으로 고정하도록 하며 가스스프링 온도보상장치의 제조가 간편하고 기밀이 확실한 현저한 효과가 있다.

100 : 온도보상장치 200 : 캡
10 : 장착홈 20 :오링홈
30 : 튜브고정홈 110 : 오리피스관
120 : 바이메탈 부재 111 : 중앙구멍
130 : 오목홈 140 : 가스장입홈
210 : 공기홈 220 : 탄성편
300 : 튜브
310 : 주가스실 320 : 보조가스실
400 : 피스톤 50 : 오링
60 : 작은 오링

Claims (2)

1. 보조가스실(320)과 주가스실(310)로 이루어지되 상기 보조가스실(320)과 주가스실(310)은 바이메탈 부재(120)에 의해 선택적으로 격리되어지는 튜브(300)와, 상기 튜브(300) 내부에서 왕복운동하는 피스톤(400)으로 구성되는,
   온도보상장치(100)의 중앙에는 가스가 인입되는 오리피스관(110)의 중앙구멍(111)이 형성되며, 상기 중앙구멍(111)에는 바이메탈 부재(120)가 결합되어 상기 중앙구멍(111)을 여닫게 되되, 상기 온도보상장치(100)의 가운데 형성되는 오목홈(130)에 상기 중앙구멍(111)을 중심으로 바이메탈 부재(120)가 장착되며, 상기 오목홈(130) 주위로는 다수개의 가스 장입홈(140)이 형성되는 가스스프링의 온도보상장치에 있어서,
   상기 온도보상장치(100) 선단에는 캡(200)이 씌워지되, 상기 캡(200)은 외주연이 방사상 방향으로 일부 절개되어 공기홈(210)이 형성되며, 또한 캡(200) 중심에는 방사상 방향으로 다수 개의 탄성편(220)이 형성되되, 상기 탄성편(220)은 일단은 캡(200)에 일체로 연결되어 있으며 탄성편(220)의 타단은 후방으로 떨어져 있어서 후방의 바이메탈 부재(120)를 안정적으로 지지하므로,
   상기 온도보상장치(100)의 바이메탈 부재(120)가 열리게 되면 상기 캡(200)에 형성되는 다수 개의 공기홈(210)을 통해 보조가스실(320)의 가스가 중앙구멍(111)을 통해 주가스실(310) 내부로 인입되고,
   상기 온도보상장치(100)의 끝단부위에 세 개의 홈이 형성되되, 끝단부터 캡이 장착되는 장착홈(10), 오링(50)이 장착되는 중간의 오링홈(20), 마지막으로 가스스프링의 튜브(300)를 고정하는 튜브고정홈(30)이 형성되며,
   상기 중앙구멍의 일단부는 가장자리가 돌출되어 바이메탈 부재의 일면이 밀착되는 돌출부가 형성되고, 상기 돌출부는 원형으로 형성되어, 상기 돌출부의 단부가 바이메탈 부재의 일면에 밀착되어 가스 누설을 방지하게 되고,
   또한, 상기 온도보상장치의 몸체에서 길게 돌출된 오리피스관을 플라스틱 재질로 사출하여 일체화한 것을 특징으로 하는 가스스프링의 온도보상장치
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