KR101689313B1

KR101689313B1 - 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치

Info

Publication number: KR101689313B1
Application number: KR1020150180261A
Authority: KR
Inventors: 용석필; 길형균
Original assignee: 주식회사 케이오비에이
Priority date: 2015-12-16
Filing date: 2015-12-16
Publication date: 2016-12-23

Abstract

본 발명의 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치는 일단이 개방되고 내측에 공간이 형성되는 하우징, 하우징의 개방된 일단으로 적어도 일부가 수용되고, 내측공간에 점탄성유체가 충진되며, 점탄성유체에 외력을 제공하면서 내측공간에서 이동 가능하게 구비되는 피스톤을 포함하는 마운트, 하우징의 내측에 일단이 고정되고 타단은 피스톤에 결합되는 로드를 포함한다.

Description

점탄성유체에 의한 충격 완화 장치{SHOCK ABSORBER BY VISCOELASTIC FLUID}

본 발명은 열차의 차 간에 설치되어 열차의 사이에 발생되는 충격을 완화하는 완충 장치에 있어서, 큰 하중에도 파손이나 손상이 발생되지 않는 완충 장치에 관한 것이다.

일반적으로 열차는 다수의 차량이 서로 연결되어 운행을 하게 된다. 이때, 차량과 차량이 연결기로 연결됨과 동시에 차량과 차량 사이에는 상호간에 발생될 수 있는 충격을 완화 시키기 위한 완충장치가 구비된다.

열차는 전후간의 차량이 서로 연결되어 운행동력이 전달되고, 운행중의 속도 변화등에 따라 연결된 차량간에 작용하는 힘이 상이하게 형성되어 차량의 연결부위에 반복적인 하중이 가해지게 된다.

또한, 열차의 진동등 다양한 인자에 기인하여 차량과 차량의 연결부위에 큰 하중이 가해지기도 한다.

이러한 충격은 열차의 순조로운 운행에 지장을 주게 되고, 소음의 발생과 함께 차내로 충격이 전달되어 승객 및/또는 화물에 영향을 줄 수 있게 된다.

따라서, 차량과 차량의 연결부위에 완충 장치가 구비되는데, 억지끼움 된 관체의 결합으로 외부로부터 충격이 가해지면 외측 또는 내측의 관체가 소성변형을 일으키게 되며 충격에너지가 소성변형에너지로 치환되는 방식의 완충 장치가 널리 실시되고 있다.

하지만, 위와 같은 완충 장치는 큰 충격을 흡수한 후에는 소성변형으로 재사용이 불가하여 빈번하게 교체하여야 하는 단점이 있었고, 이로인한 열차의 운행 단절, 비용의 상승과 같은 부수적인 문제점들 또한 지니고 있었다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서 내부에 충진되는 완충부재의 유동 및 수축 현상으로 외부의 충격을 완화함으로 부속의 빈번한 교체 없이도, 반복적으로 사용할 수 있고 큰 하중에 대한 완충효율을 높인 완충 장치를 제공하기 위함이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치는 일단이 개방되고 내측에 공간이 형성되는 하우징, 하우징의 개방된 일단으로 적어도 일부가 수용되고, 내측공간에 점탄성유체가 충진되며, 점탄성유체에 외력을 제공하면서 내측공간에서 이동 가능하게 구비되는 피스톤을 포함하는 마운트, 하우징의 내측에 일단이 고정되고 타단은 피스톤에 결합되는 로드를 포함한다.

또는, 마운트는 하우징의 내측으로 수용되는 단부를 폐색하는 마운트블럭을 포함하고, 마운트블럭의 중심부로 상기 로드가 관통된다.

그리고, 로드 및 마운트블럭은 접하는 부분을 밀폐하는 실링을 포함한다.

또는, 마운트블럭은 탄성을 지닌 소재로 형성된다.

그리고, 하우징 및 마운트는 마운트의 일부가 하우징의 내측공간으로 수용되어 분리되지 않도록 서로 구속하는 단차부를 포함한다.

또는, 피스톤은 마운트의 내측 둘레와 이격이 발생되는 크기로 형성되어 점탄성유체가 이격된 공간을 통하여 이동할 수 있도록 형성된다.

그리고, 마운트는 내측 둘레와 피스톤이 이격되는 간격이 적어도 일부에서 커지는 유로확장부를 포함한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치는 완충부재가 충진될 수 있는 공간이 다중으로 구비되고, 내부에 충진되어 있는 완충부재가 외부 압력에 의하여 수축되는 현상 및 관체 내부에서 좁은 유로를 통하여 이동하는 현상을 유기적으로 결합하여 완충 효과를 얻을 수 있도록 하여 커다란 충격에도 높은 완충 효율을 얻을 수 있고, 반복적인 완충 작업의 수행에도 부품의 교체나 정비에 대한 빈도가 낮은 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치의 양단에 압력이 가해진 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치의 마운트의 내측공간을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치의 마운트 내부에서 피스톤이 작동하는 상태를 나타낸 상태도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치의 마운트 및 마운트블럭의 결합관계를 나타낸 단면도이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치는 하기 되는 것과 같이 실시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치의 단면도이다.

도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치는 그 구성을 크게 나누어 일단이 개방되고 내측에 공간이 형성되는 하우징(100), 하우징(100)의 개방된 일단으로 적어도 일부가 수용되고 내측공간에 점탄성유체(500)가 충진되며, 점탄성유체(500)에 외력을 제공하면서 내측공간에서 이동 가능하게 구비되는 피스톤(210)을 포함하는 마운트(200), 하우징(100)의 내측에 일단이 고정되고 타단은 피스톤(210)에 결합되는 로드(300)가 포함될 수 있다.

아래에서는 상기된 각각의 구성을 구체적으로 자세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치의 양단에 압력이 가해진 상태를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치의 마운트의 내측공간을 나타낸 단면도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치의 마운트 내부에서 피스톤이 작동하는 상태를 나타낸 상태도, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치의 마운트 및 마운트블럭의 결합관계를 나타낸 단면도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하여,

하우징(100)은 본 발명의 일 실시예에서 일단이 개방되어 있는 관체로 형성될 수 있다.

그 단면의 형상이 원형으로 구현될 수 있고, 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 다양한 형상으로 구현될 수 있다.

마운트(200)는 외측둘레가 하우징(100)의 내측둘레와 대응되는 형상으로 구비되고, 하우징(100)의 개방된 단부를 통하여 하우징(100)의 내측으로 적어도 일부가 수용된다.

이때, 마운트(200)의 외측둘레와 하우징(100)의 내측둘레 사이에는 밀폐결합될 수 있도록 실링부재가 구비될 수 있고, 하우징(100)의 내측으로 마운트(200)가 밀폐력을 유지하면서 내측으로 진입 및 외부로 진출하는 움직임이 가능하게 결합될 수 있다.

마운트(200)의 내측공간은 도 1에 도시된 바와 같이 피스톤(210)이 구비된다.

피스톤(210)은 마운트(200)의 내측공간이 형성하는 내측 둘레와 좁은 간격으로 이격되어 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이,마운트(200)의 내측둘레와 인접하여 피스톤(210)이 형성되고, 피스톤(210)의 외측둘레와 마운트(200)의 사이에 형성되는 이격으로는 마운트(200)의 내측공간에 충진되는 점탄성유체(500)가 유동할 수 있게 된다.

로드(300)는 일단이 하우징(100)의 내측에 결합되고, 타단은 피스톤(210)에 결합된다.

따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(100)과 마운트(200)의 양측에서 가해지는 충격 또는 하중으로 마운트(200)가 하우징(100)의 내측으로 더 진입하게 되면, 1차적으로 하우징(100)의 내측공간이 마운트(200)의 진입으로 인하여 감소하게 되고, 2차적으로는 하우징(100)에 고정된 로드(300)가 피스톤(210)을 마운트(200)의 내측공간에서 움직이게 작동하게 된다.

피스톤(210)이 마운트(200)의 내측공간에서 점탄성유체(500)를 가압하게 되면, 피스톤(210)의 외측둘레와 마운트(200)의 사이에 형성된 이격 공간으로 점탄성유체(500)가 유동하게 되며 2차적인 완충효과를 얻을 수 있게 된다.

하우징(100)의 내측공간이 좁아져 피스톤(210)이 로드(300)와 연결되어 이동되며 점탄성유체(500)로 외력을 전달하여 충격을 완화하게 되는 것으로 이는 뒤에서 자세하게 설명한다.

또한, 마운트(200)는 하우징(100)의 내측공간으로 수용된 단부가 마운트블럭(220)으로 폐색될 수 있다.

마운트블럭(220)은 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 마운트(200)에 일체로 형성될 수도 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 마운트블럭(220)의 중심부를 로드(300)가 관통하여 피스톤(210)과 연결되고, 피스톤(210)과 마운트블럭(220)이 접하는 부분에 액체나 기체의 유동을 방지하여 밀폐시키기 위한 실링(310)이 구비될 수 있다.

또한, 마운트블럭(220)의 중심부에서 이동하는 로드(300)에 가해질 수 있는 마찰력을 감소하기 위한 부시(320)가 더 설치어 실시될 수 있다.

이는 예시적인 것으로 본 발명이 적용되는 실시예에 따라, 다양한 형태로 실링(310) 및/또는 부시(320)가 추가되어 구현될 수 있다.

마운트블럭(220)은 본 발명의 일 실시예에서 탄성을 지닌 재질로 구현될 수 있고, 이는 피스톤(210)이 마운트블럭(220)과 접할 시에 그 충격을 완화하는 효과와 더불어 점탄성유체(500)와 함께 외부 충격을 흡수하는 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이 마운트(200)의 내측공간은 적어도 일부분 피스톤(210)과 이격된 간격이 커지도록 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 마운트(200)의 내측공간에서 하우징(100) 방향의 끝부분이 큰 간격으로 형성되는 유로확장부(230)가 구비될 수 있다.

유로확장부(230)는 피스톤(210)과 마운트(200)의 사이에서 점탄성유체(500)의 유동이 보다 자유롭게 하여 피스톤(210)과 점탄성유체(500)와의 사이에 발생되는 압력의 크기를 작게 하여 피스톤(210)의 이동이 원활하게 하는 효과를 얻을 수 있다.

점탄성유체(500)는 외력에 반응하는 성상이 액체로서의 성질과 고체로서의 성질이 동시에 나타나나게 되고, 일반적인 액체는 탄성변형을 하지 않으나, 점탄성유체(500)는 액체적인 특성과 고체적인 특성을 모두 갖춰 점탄성 거동을 하는 것을 특징으로 한다.

마운트(200)의 내측공간에 충진되는 점탄성유체(500)는 피스톤(210)의 이동에 따라 도 4에 도시된 바를 참고하여, 로드(300)와 일면이 결합된 피스톤(210)이 마운트(200)의 내측공간으로 이동함과 함께, 로드(300)가 차지하는 체적 만큼의 공간이 점탄성유체(500)의 압축으로 보상이 되고, 이렇게 압축된 점탄성유체(500)는 탄성압축된 상태에서 부피복원을 하기 위한 팽창력이 발생하게 되므로, 로드(300)를 통하여 피스톤(210)으로 전달되는 외력이 제거되면, 피스톤(210)이 마운트블럭(220)의 방향으로 복귀하게 된다.

하우징(100) 및 마운트(200)의 접하는 면에는 단차부(400)가 형성될 수 있다.

이는 하우징(100)의 내측공간으로 수용되는 마운트(200)가 하우징(100)으로부터 분리되지 않도록 서로 걸려 마운트(200)가 하우징(100)으로부터 이탈하지 않도록 하는 효과를 얻게 된다.

단차부(400)는 하우징(100)의 개방단에서 내측으로 돌출 형성되는 제2단턱(420) 및 마운트(200)의 외측둘레에서 바깥쪽을 향하여 돌출 형성된 제1단턱(410)으로 구성될 수 있다.

제1단턱(410) 및 제2단턱(420)은 각각 마운트(200) 및 하우징(100)과 일체로 형성될 수 있고, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 단턱을 형성하는 부재가 따로이 구비되어 결합될 수도 있다. 이는 예시적인 것으로서 본 발명이 적용되는 실시예에 따라 다양한 방법으로 구현될 수 있다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 제1단턱(410) 및 제2단턱(420)이 접하여 서로 결속되도록 형성될 수 있다.

상기와 같은 구성에 근거하여 본 발명의 일 실시예에 따른 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치의 작동을 설명한다.

하우징(100)의 내측공간에 채워지는 공기(air)는 부피가 수축 및 확산되는 특성을 지니고 있으므로, 수용된 공간의 체적이 감소함과 함께 부피가 수축되고, 복원되려는 성질에 의하여 충격을 흡수하고 복귀 하도록 구현될 수 있다..

마운트블럭(220)은 상술하였던 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 탄성력을 지닌 탄성소재로 구비되어, 소재 자체의 탄성력에 의한 변형으로 충격을 흡수하는 효과를 부가할 수 있게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(100)과 마운트(200)가 결합되는 길이방향으로 가해지는 하중, 진동등에 대응하여 마운트(200)가 하우징(100)의 내측으로 슬라이드 되어 이동하게 되고, 로드(300)와 결합되어 있는 피스톤(210)이 마운트(200)의 내측에서 움직이며 점탄성유체(500)로 힘을 전달하게 된다.

점탄성유체(500)는 피스톤(210)과 마운트(200)의 내측둘레 사이에 형성되는 이격된 공간을 통하여 유동하게 되고, 따라서, 피스톤(210)은 마운트(200)의 내측공간에서 이동하여 점탄성유체(500)를 두 개의 공간으로 나누어지도록 구획하게 된다.

이때, 점탄성유체(500)는 상술하였던 바와 같이, 점성 및 탄성을 지니므로 피스톤(210)이 마운트(200)의 내측으로 밀려들어옴과 동시에 로드(300)가 차지하는 체적만큼의 부피를 상실하게 되므로, 마운트(200)의 내측에서 로드(300)가 차지하는 공간만큼의 상실된 부피를 점탄성유체(500)가 탄성압축되어 보상하게 된다.

따라서, 외력이 제거되면 점탄성유체(500)의 부피를 회복하려는 팽창력에 의하여 피스톤(210)이 밀려 외측으로 이동하게 된다.

또한, 피스톤(210)과 마운트(200)의 내측둘레 사이에 형성되는 이격된 공간이 협소하므로 피스톤(210)이 점탄성유체(500)의 내부에서 이동하는 운동에 저항력이 발생하게 될 수 있고, 이러한 저항력이 점탄성유체(500)의 복원력과 함께 충격을 완화하는 효과를 높일 수 있다.

유로확장부(230)는 최초 외력이 가하여 졌을 시에 피스톤(210)이 점탄성유체(500)에 외력을 전달하며 이동을 시작하는데 저항력을 줄여주어 최초 작동을 원활하게 하는 효과를 지니고, 외력의 제거시에 점탄성유체(500)의 탄성복원력으로 인해 피스톤이(210) 도 1과 같은 최초의 위치로 복귀하게 되므로 이러한 복귀작동에서 마운트블럭(220)과 인접한 부분에 유로확장부(230)가 형성되어 점탄성유체(500)의 유동이 더 용이하게 하여 피스톤(210)의 복귀를 보다 부드럽고 빠르게 진행되도록 하는 효과 또한 지니게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100: 하우징
200: 마운트 210: 피스톤
220: 마운트블럭 230: 유로확장부
300: 로드 310: 실링
320: 부시
400: 단차부 410: 제1단턱
420: 제2단턱
500: 점탄성유체

Claims

일단이 개방되고 내측에 공간이 형성되는 하우징;
상기 하우징의 개방된 일단으로 적어도 일부가 수용되고, 내측공간에 점탄성유체가 충진되며, 상기 점탄성유체에 외력을 제공하면서 내측공간에서 이동 가능하게 구비되는 피스톤을 포함하는 마운트; 및
상기 하우징의 내측에 일단이 고정되고 타단은 상기 피스톤에 결합되는 로드;를 포함하고,
상기 피스톤은 상기 마운트의 내측 둘레와 이격이 발생되는 크기로 형성되어 상기 점탄성유체가 상기 이격된 공간을 통하여 이동할 수 있도록 형성되고, 상기 이격된 공간은 상기 마운트의 내측공간에서 상기 하우징 방향의 끝부분이 커지도록 형성된 유로확장부를 포함하여 상기 유로확장부에서 상기 점탄성유체의 유동이 더 용이하도록 한 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치.
제1항에 있어서,
상기 마운트는,
상기 하우징의 내측으로 수용되는 단부를 폐색하는 마운트블럭;을 포함하고,
상기 마운트블럭의 중심부로 상기 로드가 관통되는 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치.
제2항에 있어서,
상기 로드 및 상기 마운트블럭은 접하는 부분이 실링에의해 밀폐되는 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치.
제2항에 있어서,
상기 마운트블럭은 탄성을 지닌 소재로 형성되는 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치.
제1항에 있어서,
상기 하우징 및 상기 마운트는,
상기 마운트의 일부가 상기 하우징의 내측공간으로 수용되어 분리되지 않도록 서로 구속하는 단차부;
를 포함하는 점탄성유체에 의한 충격 완화 장치.
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