KR101976281B1 - 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼 - Google Patents

프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비상계단에 사용되는 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼에 관한 것으로, 오리피스 점성유체댐퍼와 프리존 기능으로 장치의 소형화와 효율적인 높은 댐퍼능력을 확보하는 것에 목적이 있다.
프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼의 점성유체 브레이크 부는 외측에 오리피스와 점성유체 이동 홈이 형성되어 있는 왕복부재가 상,하로 왕복운동을 하며, 점성유체 브레이크 부 내부에 충전된 점성유제의 이동으로 발생하는 유체 압력으로 댐퍼능력을 발생시켜 회전을 감쇠하도록 형성되어있으며, 댐퍼가 비교적 소형으로 구성되어도 큰 댐퍼능력을 확보할 수 있다. 오리피스 점성유체 댐퍼가 큰 댐퍼능력을 소형으로 구성되어 확보 가능해지면서 증속부에 요구되는 증속비가 줄어들게되어, 증속부 역시 소형으로 구성하는 것이 가능해진다. 상기와 같은 이점으로 하우징을 직사각형 형태로 구성할 수 있으며, 결과적으로 좁은 틈이나 원형 댐퍼를 설치하기 힘든 공간에도 설치가 가능한 장점이 있다. 또한 댐퍼에 추가로 프리존 장치를 결합하는 것이 아니라 증속기 측에 프리존 기능이 구성되어 있어 장치의 안정성이 높아지고 추가적인 비용이 발생하지 않는 장점이 있다.

Description

프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼{GEAR SYSTEM ASSEMBLED ORIFICE VISCOSITY DAMPER HAVING FREE-ZONE}
본 발명은 직사각형 형태의 하우징으로 구성되며 오리피스가 적용된 점성유체 댐퍼에 의하여, 공간 활용성과 댐퍼 능력이 개선된, 비상계단용 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아파트와 같은 고층 건물에서 화재와 같은 비상시에 발코니에 설치된 구조물을 비상계단으로 구조 변경하여 탈출하는 비상계단에 있어서, 비상계단의 회전 속도를 조절하는 회전 댐퍼 장치로, 회전 댐퍼 내부에 구비된 증속기와 댐퍼 내부에 충전된 점성유체의 유체 압력과 점성 저항에 의하여 비상계단의 회전 속도를 감쇠시켜 조절하는, 비상계단용 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼에 관한 것이다.
비상탈출 계단은 고층건물에서 화재 피난 시스템으로, 고층 건물에 화재가 발생되었을 때 발코니나 건물 외부에 장착된 난간을 비상계단으로 구조 변경하여 화재가 발생된 고층 건물로부터 신속히 탈출할 수 있게 한, 고층건물에서의 안전한 화재 피난 시스템의 하나이다.
이러한 비상탈출 계단은 고층 건물에 설치된 비상탈출 계단이 고정된 힌지를 회전축으로 180도 회전 하여 장치가 펴지는 형태로 구성되는데 이때 회전되어 내려온 충격을 통해 비상탈출 계단이 펴지는 형태이다.
상기한 비상탈출 계단의 선행기술로는 대한민국 등록특허공보(B1)10-1562205호 (2015년 10월 15일자 공개 이하 ‘특허문헌 1’이라 함)의 고층건물에서의 안전한 화재 피난 시스템이 제안되고 있다.
하지만 상기 특허문헌 1과 같이 회전 속도 조절장치 없이 비상탈출 계단을 단독으로 운용하는 것은 비상탈출 계단이 작동과정에서 무게로 인해 파손될 위험이 있어 힌지 부분에 회전댐퍼장치를 장착하여 회전 속도를 조절하는 것이 필요하다.
상기 이유로 해외특허 공보번호 US 20050127227 A1 (2005년 6월 16일자 공개 이하 ‘특허문헌 2’이라 함)과 같은 회전 댐퍼가 상기 비상탈출용 계단의 힌지부 증속기에 결합되어 회전 속도를 조절하여 비상탈출용 계단이 안전하게 동작할 수 있도록 한다.
하지만 상기 특허문헌 2와 같이 회전 리브 사이에 충전된 점성유체의 점성 저항을 통하여 댐퍼 능력을 확보하는 것은 소형화시에 발생할 수 있는 내구성의 문제점과 댐퍼의 리브사이에 공기층이 형성되어 댐퍼 능력이 균일하게 형성되지 못하는 문제점이 나타날 수 있으며 이를 보완하기 위한 방법으로써 대한민국 등록특허 공보 10-1674801 (2016년 10월 06일자 공개 이하 ‘특허문헌 3’이라 함)에서 나타난 봐와 같은 오리피스를 적용하여 유체 압력을 이용하여 댐퍼능력을 발생시켜 장치의 소형화와 내구성 사이의 문제를 해결하고, 고른 댐퍼능력을 가진 댐퍼를 구성할 필요가 있다.
대한민국 등록특허번호 10-1562205 (2015년 10월 15일) 해외특허 공보번호 US 20050127227 A1 (2005년 6월 16일) 대한민국 등록특허번호 10-1674801 (2016년 10월 06일)
상기 특허문헌 1에 제안된 비상탈출계단은, 비상탈출계단을 단독으로 운용하였을 때 상기에서 설명한 바와 같이 충격에 의한 파손의 위험이 있고, 이를 해결하고자 특허문헌 2에 제시된 점성유체 댐퍼만을 사용하여 안정적으로 비상탈출계단을 운용하기에는 비상탈출계단의 동작각도인 180도로 회전만으로는 댐퍼의 점성저항이 계단으로 구조 변경되는 비상탈출 용 계단의 회전을 감쇠하기에 적절하지 않아 구조체가 파손되거나, 구조 변경이 원활하게 되지 않는 문제점이 있다. 상기와 같은 이유 때문에 증속기와 댐퍼가 일체로 구성된 점성유체 댐퍼를 개발해왔다.
종래 개발한, 증속기가 포함된 점성유체 댐퍼는, 리브로 구성된 회전체와 고정체 사이에 점성유체가 충전되어 있고 상기 점성유체의 점성 저항에 의하여 댐퍼능력을 발생시켜 비상계단의 회전력을 감쇠시켰다. 하지만 상기와 같은 리브형 점성유체 댐퍼는 비상계단을 속도를 충분히 감쇠시키기 위하여 높은 증속비를 가진 증속기 요구되었고, 요구되는 증속비가 높아짐에 따라 증속부의 크기가 커지며, 샤프트나 기어가 파손되는 내구성 문제가 발생하였다. 또한 리브 사이의 공간에 공기층이 형성되어 댐퍼능력이 균일하지 않거나 댐퍼능력이 비상계단의 구조변경 시작점부터 작용하여, 비상계단의 구조변경이 일어나지 않는 문제 또한 발생하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 증속기 일체형 점성유체 댐퍼에 있어서 특허문헌 3과 같이 오리피스가 형성된 댐퍼를 회전이 아닌 왕복 운동을 행하게 하여 내부에 충전된 점성유체가 점성저항과 오리피스에 의한 점성유체 압력차에 의하여 댐퍼능력을 발생시켜, 동일 면적에서 큰 댐퍼능력을 확보할 수 있으므로 요구되는 증속비가 작아져 증속부의 크기가 작아지게 되고, 결과적으로 점성유체 댐퍼 장치 전체의 소형화가 가능해지며, 장치의 소형화에 의하여 직사각형과 같은 형태로 외형이 구성 가능해져 비상계단의 골조부재 사이와 같이 좁은 장착부위에도 설치가 가능해지고, 독립적인 다수의 오리피스로 구성되기 때문에 내부에 공기층이 형성되어도 댐퍼능력이 균일하게 유지되는 점성유체 댐퍼가 구성가능하며, 프리존 기능을 포함하여 초기 비상계단의 구조 변경시 무부하구간을 확보하여 문제점을 해결하는 구조로 형성된, 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼의 제공을 본 발명에서는 목표로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼는, 일측에 중공이 형성되어 있으며 외측이 직사각형 형태로 형성되어 있고 내측에 높이방향으로 회전 접합면이 좌측과 우측에 돌출되어 형성되며 증속부를 수용할 수 있도록 형성된 하우징 전면과, 상기 하우징 전면의 결합면과 대칭으로 직사각형 형태로 외측이 형성되며 내측에 점성 브레이크 부를 수용할 수 있도록 형성된 하우징 후면과, 외측이 직사각형으로 형성되어 하우징 전면과 하우징 후면의 내부에 설치되며 하우징 전면 측에 프리존 접합면이 좌측과 우측 양측에 돌출되어 형성되어 있으며, 이후 후술할 증속부와 점성 브레이크 부를 분리하는 역할을 하는 하우징 중간 캡으로 하우징은 구성되며, 상기 하우징의 내부는 스텝 기어와 상기 스텝 기어를 지지하는 직사각형 형태의 캐리어로 구성된 증속부와, 편심 캠 샤프트와 오리피스 왕복부재로 구성된 점성유체 브레이크부로 구성되어있다.
상기 댐퍼의 구성요소인 증속부는, 축의 일측에 육각부와 같은 연결부가 형성되어 있고, 축의 타측에 기어가 형성된 출력 샤프트와, 상기 출력 샤프트의 기어 단에 기어 결합되는 스텝 기어와, 직사각형 형태로 양측에 회전 접합면이 일정 각도로 형성되어 있으며 상기 스텝 기어를 지지하는 캐리어로 형성되어 있다.
상기 점성유체 브레이크 부는 상기 증속부의 회전을 전달 받는 댐퍼 샤프트와, 상기 댐퍼 샤프트와 내접하게 설치되며 일 방향으로만 회전력을 전달하는 일 방향 클러치와, 상기 일 방향 클러치의 외측에 설치되며 일정한 편심의 캠이 형성되어 있는 편심 캠과, 상기 하우징 후면의 내측에 설치되어 위, 아래로 왕복 가능한 형태의 직사각형 형태로 외형이 형성되어 있으며 중심에 상기 편심 캠이 회전 가능한 형태로 중공이 형성되어 있고 외측에는 오리피스와 홈이 높이 방향으로 형성되어 있는 오리피스 왕복부재와, 상기 점성유체 브레이크 부에 충전되어 있는 점성유체로 구성되어 있으며, 상기와 같은 구성으로 본 발명의 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼가 구성되어있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 프리존 기능을 가지는 오리피스 점성유체 댐퍼는, 댐퍼가 증속기 일체형으로 구성되어 있으며, 증속기 일체형으로 구성된 하우징 내부에 프리존 기능을 가지는 구조가 함께 구비되어 있어 추가적인 프리존 장치를 결합하지 않고도 초기 댐퍼능력이 불필요한 시점에 무부하구간이 형성되어 비상계단의 효율성을 높일 수 있으며, 외형이 직사각형 모양으로 형성되어 좁은 틈과 같은 공간이나 비상계단의 부재 사이에 설치할 수 있어 설치에 이점이 있고, 유체의 이동시 오리피스 홈에서 발생하는 압력과 점성저항을 모두 사용하여 댐퍼능력을 발생시키기 때문에 댐퍼를 소형화하여도 높고 일정한 댐퍼능력을 확보할 수 있다는 장점이 있다.
도 1는 본 발명의 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼의 바람직한 실시례를 도시한 외형사시도.
도 2은 본 발명의 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼가 비상계단에 바람직하게 설치된 실시례를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼의 바람직한 실시례를 도시한 단면도.
도 4는 본 발명의 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼의 증속부를 도시한 부분분해도.
도 5는 본 발명의 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼의 프리존 기능을 설명하기 위한 설명도.
도 6은 본 발명의 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼의 점성유체 댐퍼 내부를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명의 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼에서 편심 캠의 회전에 따라 왕복부재의 위치변화를 도시한 설명도.
도 8은 본 발명의 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼에서 오리피스 왕복부재의 단면을 도시한 단면도.
도 9는 본 발명의 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼에 있어서 증속부를 내치기어를 사용하여 구성한 실시례를 도시한 단면도.
도 10은 본 발명의 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼에 있어서 증속부를 내치기어를 사용하여 구성한 실시례의 증속부를 도시한 분해도.
도 11은 본 발명의 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼에 있어서 증속부를 내치기어와 유성기어를 사용하여 구성한 실시례를 나타낸 단면도.
도 12는 본 발명의 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼에 있어서 증속부를 내치기어와 유성기어를 사용하여 구성한 실시례의 증속부를 도시한 분해도.
도 13은 본 발명의 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼에 있어서 증속부를 내치기어와 유성기어를 사용하여 구성한 실시례에서 프리존을 설명하기 위한 설명도.
이하, 본 발명의 실시례에 따른 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼는 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
실시례 1
도 1은 본 발명에 따른 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼의 바람직한 실시례를 도시한 외형사시도로 바람직한 조립 상태에서의 외형을 확인할 수 있으며, 도 2는 본 발명에 따른 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼가 비상계단(500)에 설치되는 바람직한 실시례를 도시한 사시도로서 댐퍼와 비상계단(500)의 결합상태를 나타낸다.
도 3은, 본 발명에 따른 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼의 바람직한 실시례를 표현한 단면도이며 하우징(100) 내부에 구성된 증속부(200)와 점성유체 브레이크 부(300)의 구성을 확인할 수 있다.
본 발명에서 제공하는 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼(1)는, 하우징 전면(110)과, 하우징 후면(120)과, 하우징 중간 캡(130)으로 구성되는 하우징(100) 내부에 비상계단(500)의 회전을 전달받아 증속을 수행하는 증속부(200)와 상기 증속부(200)에서 증속된 회전을 오리피스(344)의 유체 압력과 점성유체(400)의 점성 저항으로 회전을 감쇠시켜 회전하는 비상계단(500)의 회전 속도를 조절하는 점성유체 브레이크 부(300)로 나뉘어 있고, 상기 각 부위의 자세한 설명과 본 발명의 특징을 도 3를 참조하여 자세히 설명한다.
하우징 전면(110)은, 도 1에 도시된 것과 같이 중심에 중공이 형성된 직사각형 형태로 외형이 형성되어 있으며, 내부부재들을 모두 수용할 수 있도록 충분한 길이로 형성되어있다. 하우징 전면(110)의 내측은 도 4의 분해도에 도시된 바와 같이 캐리어(230)를 수용할 수 있는 너비로 프리존 우측 접합면(116)과 프리존 좌측 접합면(117)이 높이 방향으로 양측이 평행하게 돌출되어 있다.
하우징 후면(120)은, 도 3과 도 6에 도시된 바와 같이 상기 하우징 전면(110)과 하우징 결합면(123)으로 마주 보며 결합될 수 있도록 동일한 직사각형 형태로 외형이 형성되어 있으며, 내측에는 오리피스 왕복부재(340)의 왕복 운동을 수용할 수 있는 형태로 형성되어 있고, 내측 중심에는 댐퍼 샤프트의 지지 축(312)이 지지될 수 있는 샤프트 지지 구멍(121)이 형성되어있다.
하우징 중간 캡(130)은, 상기 하우징 전면(110)과 하우징 후면(120)의 내부에 끼워 넣어 설치될 수 있도록 외측면이 형성되어 있고, 중심에는 편심 캠 샤프트 지지축(322)을 수용할 수 있는 크기의 중공(131)이 형성되어 있다. 또한 하우징 캡의(130)의 증속부(200)측 전면에는 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 상기 하우징 전면(110) 내측에 형성된 프리존 접합면(116, 117)과 동일한 형태의 프리존 우측 접합면(134)과 프리존 좌측 접합면(135)이 캐리어를 수용할 수 있도록 평행하게 형성되어 있다.
상기와 같은 하우징 전면(110), 하우징 후면(120), 하우징 중간 캡(130)으로 하우징(100)은 구성되며 특히 하우징 중간 캡(130)은 하우징 전면(110)에 위치하는 증속부(200)와 하우징 후면(120)에 위치하는 점성유체 브레이크 부(300)를 나누어 밀폐시키는 격벽 역할을 한다.
증속부(200)는, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 출력 샤프트(210)와 스텝 기어(220)와 상기 스텝 기어(220) 지지하는 캐리어(230)로 구성되어 있다.
출력 샤프트(210)는, 일측면에 상기 비상계단(500)으로부터 회전력을 전달 받는 연결부(211)가 육각부나 D커터부등으로 형성되어 있으며, 출력 샤프트(210)의 타측면에는 스텝 기어(220)의 소경 단(221)이 기어 결합되는 기어부(212)가 형성되어 베어링이나 부시를 통해 하우징 전면의 중공(111)에 회전 가능하게 지지된다. 또한 기어부(212) 측면에는 댐퍼 샤프트(310)의 고정 축(311)이 회전가능하게 지지될 수 있는 샤프트 지지 구멍(213)이 형성되어 있다.
스텝 기어(220)는, 소경 단(221)과 대경 단(222)의 2단으로 형성되며 스텝 기어(220)를 관통하는 중공(223)이 형성되어 후술할 캐리어(230)의 기어 지지축(235)에 회전가능하게 지지되며, 상기 소경 단(221)은 상기 출력 샤프트(210)의 기어부(212)에 기어 결합되고, 상기 대경 단(222)은 후술할 댐퍼 샤프트(310)의 기어(313)에 기어 결합하여 출력 샤프트(210)로 전달 받은 회전을 증속시켜 점성유체 브레이크 부(300)에 전달 한다.
캐리어(230)는, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 상기 하우징 전면(110)의 프리존 접합면(116,117)과 하우징 중간 캡(130)의 프리존 접합면(134,135)에 수용될 수 있는 형태로 형성되어 있으며, 캐리어 전면(231)과 캐리어 후면(232) 내측에 상기 출력 샤프트(210)와 스텝 기어(220)를 수용한다. 또한 캐리어(230)의 양측 측면에는 우측 회전 접합면(233)과 좌측 회전 접합면(234)이 각각 평행하게 형성되어 있으며, 일정 각도로 캐리어가 회전할 때 상기 하우징 전면(110)의 프리존 접합면과(116,117)과 하우징 중간 캡(130)의 프리존 접합면(134,135)에 평행한 양면이 맞닿아 지지될 수 있도록 형성되어 있다.
점성유체 브레이크 부(300)는, 댐퍼 샤프트(310)와 편심 캠 샤프트(320)과 일방향 클러치(330)와 오리피스 왕복부재(340)로 구비되어 있으며, 상세한 설명은 도 3과 도 6을 참조하여 아래에서 개별 설명한다.
댐퍼 샤프트(310)는, 스텝 기어(220)의 대경 단(222)과 기어 결합 가능하도록 댐퍼 샤프트(310)의 일측면에 기어(313)가 형성되어 있고 기어(313)의 상단에 출력 샤프트(210)의 샤프트 지지 구멍(213)에 설치될 수 있는 댐퍼 샤프트 지지 축(311)이 원형으로 돌출되어 형성되며 출력 샤프트(210)에 회전 가능하게 설치된다. 또한 댐퍼 샤프트(310)의 타측면에는 상기 출력 샤프트(210)의 축과 동심이 되도록 샤프트 지지 축(312)이 형성되어 상기 하우징 후면(120)의 샤프트 지지 구멍(121)에 회전 가능하게 지지된다.
편심 캠 샤프트(320)은, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 댐퍼 샤프트(310)와 동심으로 구성된 편심 캠 샤프트 중공(323)과 편심 캠 샤프트 지지 축(322)이 돌출되어 있으며, 상기 동심축과 편심으로 캠이 형성되어 있다. 상기 캠(321)의 편심량은 후술할 오리피스 왕복부재가(340) 상기 하우징 후면(120) 내측을 왕복 운동함에 있어, 편심 캠(321)이 상단으로 치우쳐있을 때 왕복부재(340)의 상측이 하우징 후면(120) 내측 상단에 닿고, 편심 캠(321)의 하단으로 치우쳐 있을 때 왕복부재(340)의 하측이 하우징 후면(120) 내측 하단에 닿을 수 있는 편심량으로 편심 캠(321)이 형성되어 있으며, 편심 캠(321)과 왕복부재(340)의 구성에 따라 편심 캠 (321) 외측에 베어링이나 부시를 설치할 수 있다.
일방향 클러치는(330)는, 비상계단(500)을 작동하여 동작방향으로 회전할 때 회전을 편심 캠 샤프트(320)로 전달하고, 비상계단을 설치하는 등 댐퍼능력이 작동하지 않아야 할 때는 동작방향의 역방향으로 회전하여 회전이 상기 편심 캠 샤프트(320)로 전달되지 않도록 한다.
오리피스 왕복부재(340)는, 외형이 상기 하우징 후면(120)의 내측을 왕복운동 가능하게 형성되어 하우징 후면(120)에 설치되며, 오리피스 왕복부재(340)의 중심에는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 편심 캠 샤프트(320)의 편심 캠(321)이 설치되어 편심 회전 가능하게 중공(341)이 형성되어 있으며, 오리피스 왕복부재(340)의 외측 면에는 도 6에 도시된 바와 같이 전면과 후면에는 정면 점성유체 이동 홈(342)이 양측 측면에는 측면 점성유체 이동 홈(434)이 1개 이상 형성되어 있으며 정면 점성유체 이동 홈(342)과 측면 점성유체 이동 홈(343)의 양 끝단에는 오리피스(344)가 형성되어있다. 상기 정면 점성유체 이동 홈(342)과 측면 점성유체 이동 홈(343)은 도 8에 도시된 바와 같이 반원형 홈으로 구성되거나 사각형 홈으로 구성될 수 있고 홈의 깊이 역시 필요한 댐퍼능력에 따라 달리 형성할 수 있다. 또한 상기 정면 점성유체 이동 홈(342)과 측면 점성유체 이동 홈(343)의 직각 방향으로 전단 홈(345)들이 1개 이상 형성되어 상기 오리피스(344)에 의한 점성 압력과 함께 전단홈에 충전된 점성유체(400)의 점성저항 발생하도록 구성된다.
점성유체(400)는, 상기 오리피스 왕복부재(340)와 하우징 후면(120)의 공간에 충전되어 있으며 점성저항과 점성유체(400)의 유압을 발생 시킨다.
본 발명의 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼는 상기와 같이 구비되며, 아래에서 본 장치의 동작을 본 발명의 특징과 함께 설명한다.
상기와 같은 구성에서 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(100)이 직사각형으로 구성되어 내측에 구성되는 캐리어와 스텝 기어 역시 상기 하우징(100)에 수용될 수 있도록 구성되어 있다. 상기와 같이 세로의 길이가 가로보다 1.5에서 2배의 비율의 직사각형으로 구성된 하우징(100) 형상은, 도 2에 도시된 바와 같이 구조물들과 동일한 너비로 구성되어 협소한 공간에도 설치될 수 있으며, 또한 비상계단(500) 외의 종래 원형 댐퍼가 설치되기 힘든 공간에도 설치가 가능하다.
비상시 비상계단(500)을 동작시켜 구조변경을 함에 있어서, 비상시임을 고려할 때 비상계단의 구조변경은 신속하게 이루어져야 하며 이를 위하여 회전초기 15도~20도 각도에서는 댐퍼가 동작을 하지 않는 무부하 구간이 필요하다. 이러한 이유 때문에 본 발명에서는 하우징 전면의 프리존 접합면(116, 117)과 캐리어의 회전 접합면(233, 234)과 하우징 중간 캡의 프리존 접합면(134, 135)으로 프리존 기능이 구성되며, 아래에서 도 5를 참고하여 설명한다.
비상계단(500)이 동작하여 회전을 함에 따라 비상계단(500)과 결합된 출력 샤프트(210)가 회전하게 되고, 출력 샤프트(210)와 기어 결합한 스텝 기어(220)에 회전이 전달된다. 스텝 기어(220)에 전달된 회전을 따라 회전방향으로 스텝 기어(220)를 지지하는 캐리어(230) 역시 회전하며 댐퍼 샤프트(310)에 회전이 전달되지 않는 무부하 구간이 15도~20도 형성되어, 도 5에 도시된 바와 같이 캐리어에 형성된 회전 접합면(233, 234)이 하우징 전면의 프리존 접합면(116, 117)과 하우징 중간 캡의 프리존 접합면(134, 135)에 무부하 구간 이후 지지되면서 스텝 기어(220)의 회전력은 댐퍼 샤프트(310)에 전달되며 후술되는 편심 캠 샤프트(320)과 오리피스 왕복부재(340)에 전달한다,
상기와 같은 직사각형의 하우징(100)은 종래 점성유체(400)의 점성저항만으로 구성된 댐퍼에서는 증속비가 부족하여 필요한 댐퍼력을 확보하는데 어려움이 있으나 본 발명에서 제시하는 오리피스 점성유체 댐퍼(1)는, 상기 증속부(200)에서 증속된 회전을 일방향 클러치(330)를 거쳐 편심 캠 샤프트(320)로 전달하며 편심 캠(321)이 회전하며 오리피스 왕복부재(340)를 도 7에 도시된 바와 같이 상,하 왕복운동 시키며 하우징 후면(120)과 오리피스 왕복부재(340) 사이에 충전된 점성유체(400)가 상기 오리피스 왕복부재(340)의 표면에 형성된 오리피스(344)와 점성유체 이동 홈(342,343)을 따라 이동하면서 점성유체(400)의 유압이 발생하고, 상기 점성유체(400) 유압에 의해 발생한 저항과 왕복부재(340)의 가로방향으로 형성된 점단 홈(345)에 충전된 점성유체(400)에 의해 발생한 점성저항으로 비상계단(500)의 회전을 감쇠시킨다.
상기와 같은 구성으로 형성된 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼(1)는 종래 점성유체(400)의 점성저항으로만 댐퍼능력을 확보하는 것보다 더욱 효율적으로 댐퍼능력을 확보 할 수 있어서 본 발명의 증속부(200)와 같이 종래와 비해 비교적 작은 증속비임에도 충분한 댐퍼능력이 확보되며 결과적으로 원형 형태의 댐퍼가 아닌 직사각형 형태의 댐퍼를 형성 가능하며 요구되는 크기 역시 작아져 장치의 소형화가 가능해진다.
실시례 2
본 실시례는 상기 실시례 1에서 높은 증속비를 가지는 증속부(600)를 구성할 때 제시되는 실시례이다.
도 9는 본 발명에 따른 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼의 바람직한 실시례 2를 표현한 단면도로 출력 샤프트가 내치기어로 형성된 증속부를 확인할 수 있으며, 도 10은 본 발명에 따른 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼의 바람직한 실시례 2로써 내치기어로 구성된 증속부의 분해도를 도시한 것으로 내치기어로 구성된 증속부의 결합상태를 나타낸다.
출력 샤프트(610)은, 도8에 도시된 바와 같이 일측면에 상기 비상계단(500)으로부터 회전력을 전달 받는 연결부(611)가 육각부나 D커터부등으로 형성되어 있으며, 출력 샤프트(610)의 타측면에는 스텝 기어(620)의 소경단(621)이 기어 결합되는 내치기어부(612)가 형성되어 베어링이나 부시를 통해 하우징 전면의 중공(111)에 회전 가능하게 지지된다. 또한 내치기어부(612) 측면에는 캐리어(630)의 지지 축(635)이 회전가능하게 지지될 수 있는 샤프트지지 구멍(613)이 형성되어 있다.
스텝 기어(620)는, 소경 단(621)과 대경 단(622)의 2단으로 형성되며 스텝 기어(620)를 관통하는 중공(623)이 형성되어 후술할 캐리어(630)의 기어 지지축(635)에 회전가능하게 지지되며, 상기 소경 단(621)은 상기 출력 샤프트(610)의 내치기어부(612)에 기어 결합되고, 상기 대경 단(622)은 댐퍼 샤프트(310)의 기어(313)에 기어 결합하여 출력 샤프트(610)에서 전달 받은 회전을 증속시켜 점성유체 브레이크 부(300)에 전달한다.
캐리어(630)는, 캐리어의 전면(631)이 도 9와 도 10에 도시된 바와 같이 상기 출력 샤프트(610)의 내치기어부(612)에 수용될 수 있는 형태로 형성되어 있으며, 캐리어의 후면(632)은 상기 하우징 중간 캡(130)의 프리존 접합면(134,135)에 수용될 수 있는 형태로 형성되어, 캐리어 전면(631)과 캐리어 후면(632) 내측에 상기 스텝 기어(620)를 수용한다. 또한 캐리어 후면(632)의 측면에는 우측 회전 접합면(633)과 좌측 회전 접합면(634)이 각각 평행하게 형성되어 있으며, 일정 각도로 캐리어가 회전할 때 상기 하우징 중간 캡(130)의 프리존 접합면(134,135)에 평행한 양면이 맞닿아 지지될 수 있도록 형성되어 있다.
상기와 같이 구비된 중속부(600)로 실시례 2는 구성되어 있으며, 상기 실시례 1과 동일한 점성유체 브레이크 부(300)가 상기 증속부(600)에 연결되어 실시례 2는 구성된다.
실시례 3
본 실시례는 상기 실시례 1에서 높은 증속비를 가지는 유성기어 증속부(700)를 구성할 때 제시되는 실시례이다.
도 11은 본 발명에 따른 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼의 바람직한 실시례 3을 표현한 단면도로 내치기어(730)와 유성 기어(720)로 구성된 증속부(700)를 확인할 수 있으며, 도 12는 본 발명에 따른 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼(1)의 바람직한 실시례 3으로써 내치기어로 구성된 증속부(700)의 분해도를 도시한 것으로 내치 기어(730)로 구성된 증속부(700)의 결합상태를 나타낸다. 또한 도 13은 본 발명에 따른 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼(1)의 바람직한 실시례 3으로써 내치 기어(730)에 프리존이 형성되어 있음을 나타낸다.
출력 샤프트(710)은, 도 11과 도 12에 도시된 바와 같이 일측면에 상기 비상계단(500)으로부터 회전력을 전달 받는 연결부(611)가 육각부나 D커터부등으로 형성되어 있으며, 출력 샤프트(710)의 타측면에는 유성 기어(720)를 지지하는 캐리어(712)가 내치 기어(730)에 수용 가능한 형태로 형성되어 있다. 또한 출력 샤프트(710)의 캐리어(712) 측면에는 상기 댐퍼 샤프트(310)의 댐퍼 샤프트 지지 축(311)이 회전가능하게 지지될 수 있는 샤프트 지지 구멍(713)이 형성되어 있다.
유성 기어(720)는, 소경 단(721)과 대경 단(722)의 2단으로 형성되며 유성 기어(720)를 관통하는 중공(723)이 형성되어 후술할 캐리어(740)의 기어 지지축(741)에 회전가능하게 지지되며, 상기 소경 단(721)은 내치 기어(730)에 기어 결합되고, 상기 대경 단(722)은 댐퍼 샤프트(310)의 기어(313)에 기어 결합하여 출력 샤프트(710)에서 전달 받은 회전을 증속시켜 점성유체 브레이크 부(300)에 전달한다.
내치 기어(730)는, 상기 하우징(100)내측에 회전가능하게 형성되어 있으며, 내치 기어(730) 양측 측면에는 우측 회전 접합면(731)과 좌측 회전 접합면(732)이 각각 평행하게 형성되어, 일정 각도로 내치 기어(730)가 회전할 때
상기 하우징 전면(110)의 프리존 접합면(116,117)에 평행한 양면이 맞닿아 지지될 수 있도록 형성되어 있다.
캐리어(740)는, 상기 출력 샤프트(710)에 형성된 캐리어(712)와 결합되도록 형성되어 있으며, 상기 출력 샤프트(710)의 캐리어(712)와 캐리어(740)사이에 유성 기어(720)를 수용할 수 있는 형태로 형성되어있다.
상기와 같이 구비된 증속부(700)는 상기 실시례 1과 실시례 2의 구성과 달리 프리존이 내치기어(730)에 형성된 회전 접합면(731,732)으로 구성되어 있으며, 상기 회전 접합면(731,732)이 도 13에 도시된 바와 같이 상기 하우징 전면(110)에 형성된 프리존 접합면(116,117)에 15도~20도 무부하구간을 형성하며 회전되어 지지되도록 실시례 3은 구성되어 있으며, 상기 실시례 1과 동일한 점성유체 브레이크 부(300)가 상기 증속부(700)에 연결되어 실시례 3은 구성된다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1: 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼
100: 하우징, 110: 하우징 전면, 111: 하우징 전면 중공, 116: 프리존 우측 접합면, 117: 프리존 좌측 접합면
120: 하우징 후면, 121: 하우징 후면 샤프트 지지 구멍, 123: 하우징 결합면
130: 하우징 중간 캡, 131: 하우징 중간 캡 중공, 134: 프리존 우측 접합면, 135: 프리존 좌측 접합면
200: 증속부 210: 출력 샤프트, 211: 연결부, 212: 기어부, 213: 샤프트 지지 구멍,
220: 스텝 기어, 221: 스텝 기어 소경 단, 222: 스텝 기어 대경 단, 223:스텝 기어 중공,
230: 캐리어, 231: 캐리어 전면 232: 캐리어 후면 233: 우측 회전 접합면, 234: 좌측 회전 접합면, 235: 기어 지지축, 236: 캐리어 전면 중공 237: 캐리어 후면 중공
300: 점성유체 브레이크 부, 310: 댐퍼 샤프트, 311: 댐퍼 샤프트 지지 축, 312: 댐퍼 샤프트 지지 축 313: 댐퍼 샤프트 기어
320: 편심 캠 샤프트, 321: 편심 캠 322: 편심 캠 샤프트 지지축 323: 편심 캠 샤프트 중공
330: 일방향 클러치,
340: 오리피스 왕복부재, 341: 오리피스 왕복부재 중공, 342: 정면 점성유체 이동 홈,
343: 측면 점성유체 이동 홈, 344 오리피스, 345: 전단 홈
400: 점성유체, 500: 비상계단
600: 실시례 2 증속부 610: 출력 샤프트, 611: 연결부, 612: 내치기어부, 613: 샤프트 지지 구멍,
620: 스텝 기어, 621: 스텝 기어 소경 단, 622: 스텝 기어 대경 단, 623:스텝 기어 중공,
630: 캐리어, 631: 캐리어 전면 632: 캐리어 후면 633: 우측 회전 접합면, 634: 좌측 회전 접합면, 635: 기어 지지축, 636: 캐리어 지지 구멍
700: 실시례3 증속부, 710: 출력 샤프트, 711: 연결부, 712: 캐리어, 713: 샤프트 지지 구멍,
720: 유성 기어, 721: 유성 기어 소경 단, 722: 유성 기어 대경 단, 723:유성 기어 중공,
730: 내치기어, 731: 우측 회전 접합면, 732: 좌측 회전 접합면
740: 캐리어 741: 기어 지지축

Claims (9)

  1. 중공(111)이 형성되어 있는 직사각 형태의 하우징 전면(110)과, 상기 하우징 전면(110)과 마주보게 설치되어 내부에 밀폐된 공간을 제공하는 하우징 후면(120)과, 상기 하우징 전면(110)과 하우징 후면(120)의 결합면(123) 내측에 설치되어 밀폐된 공간을 증속부(200)와 점성유체 브레이크 부(300)로 분할하는 하우징 중간 캡(130)으로 하우징(100)이 구비되며,
    상기 증속부(200)는 일측에 외치기어(212)가 형성되어 있으며 타측 연결부(211)를 통해 비상계단(500)으로부터 회전력을 전달 받는 출력 샤프트(210)와, 소경 단(221)과 대경 단(222)으로 기어 단이 구성되어 상기 출력 샤프트(210)의 외치기어(212)와 소경 단(221)이 기어 결합되는 스텝 기어(220)와, 상기 스텝 기어(220)를 지지하는 캐리어(230)로 구비되며,
    상기 점성유체 브레이크 부(300)는 증속부(200)를 거치며 증속된 회전을 점성유체 브레이크 부(300)에 전달하는 댐퍼 샤프트(310)와, 상기 댐퍼 샤프트(310)의 일측에 설치되는 일방향 클러치(330)와, 상기 일방향 클러치(330)에 설치되며 상기 댐퍼 샤프트(310)의 동심과 편심으로 형성된 캠(321)이 형성된 편심 캠 샤프트(320)과, 상기 하우징 후면(120)의 내측 동일한 형태로 형성되며 상기 편심 캠 샤프트(320)가 설치 가능한 중공(341)이 형성되어 하우징 후면(120)의 내측을 상하로 왕복 운동을 하는 오리피스 왕복부재(340)로 구비되어, 상기 출력 샤프트(210)에 연결된 비상계단(500)의 회전을 증속부(200)에서 증속시킨 이후 점성유체 브레이크 부(300)에서 감쇠시켜 출력 샤프트(210)에 연결된 비상계단(500)를 안전하게 하강시키는 것을 특징으로 하는 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼.
  2. 중공(111)이 형성되어 있는 직사각 형태의 하우징 전면(110)과, 상기 하우징 전면(110)과 마주보게 설치되어 내부에 밀폐된 공간을 제공하는 하우징 후면(120)과, 상기 하우징 전면(110)과 하우징 후면(120)의 결합면(123) 내측에 설치되어 밀폐된 공간을 증속부(600)와 점성유체 브레이크 부(300)로 분할하는 하우징 중간 캡(130)으로 하우징(100)이 구비되며,
    상기 증속부(600)는 일측에 내치기어(612)가 형성되어 있으며 타측의 연결부(611)를 통해 비상계단(500)으로부터 회전을 전달 받는 출력 샤프트(610)와, 소경 단(621)과 대경 단(622)으로 기어 단이 구성되어 상기 출력 샤프트(610)의 내치기어(612)와 소경 단(621)이 기어 결합되는 스텝 기어(620)와, 상기 스텝 기어(620)를 지지하는 캐리어(630)로 구비되며,
    상기 점성유체 브레이크 부(300)는 증속부(600)를 거치며 증속된 회전을 점성유체 브레이크 부(300)에 전달하는 댐퍼 샤프트(310)와, 상기 댐퍼 샤프트(310)의 일측에 설치되는 일방향 클러치(330)와, 상기 일방향 클러치(330)에 설치되며 상기 댐퍼 샤프트(310)의 동심과 편심으로 형성된 캠(321)이 형성된 편심 캠 샤프트(320)과, 상기 하우징 후면(120)의 내측 동일한 형태로 형성되며 상기 편심 캠 샤프트(320)가 설치 가능한 중공(341)이 형성되어 하우징 후면(120)의 내측을 상하로 왕복 운동을 하는 오리피스 왕복부재(340)로 구비되어, 상기 출력 샤프트(610)에 연결된 비상계단(500)의 회전을 증속부(600)에서 증속시킨 이후 점성유체 브레이크 부(300)에서 감쇠시켜 출력 샤프트(610)에 연결된 비상계단(500)를 안전하게 하강 시키는 것을 특징으로 하는 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 하우징 전면(110)의 내측 또는 하우징 중간 캡(130)의 전면에 캐리어(230,630)가 지지 될 수 있는 높이의 프리존 우측 접합면(116,134)과 프리존 좌측 접합면(117,135)이 대칭을 이루며 평행하게 돌출되어 있으며, 상기 캐리어(230,630)에는 상기 프리존 우측 접합면(116,134)과 프리존 좌측 접합면(116,134)에 캐리어(230,630)가 15~20도 회전될 때 지지될 수 있도록, 우측 회전 접합면(223)과 좌측 회전 접합면(234)이 평행하게 형성되어 프리존이 구비되는 것을 특징으로 하는 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼.
  4. 중공(111)이 형성되어 있는 직사각 형태의 하우징 전면(110)과, 상기 하우징 전면(110)과 마주보게 설치되어 내부에 밀폐된 공간을 제공하는 하우징 후면(120)과, 상기 하우징 전면(110)과 하우징 후면(120)의 결합면(123) 내측에 설치되어 밀폐된 공간을 증속부(700)와 점성유체 브레이크 부(300)로 분할하는 하우징 중간 캡(130)으로 하우징(100)이 구비되며,
    상기 증속부(700)는 일측에 캐리어 부(712)가 형성되어 있으며 타측의 연결부(711)를 통해 비상계단(500)으로부터 회전을 전달 받는 출력 샤프트(710)와, 상기 하우징 전면(110)의 내측에 위치하는 내치기어(730)와, 소경 단(721)과 대경 단(722)으로 기어 단으로 구성되어 상기 내치기어(730)에 소경 단(721)이 기어 결합되며 상기 출력 샤프트(710)의 캐리어 부(712)와, 캐리어지지 축(741)으로 지지되는 유성 기어(720)와, 상기 유성 기어(720)를 지지하는 캐리어(740)로 구비되며,
    상기 점성유체 브레이크 부(300)는 증속부(700)를 거치며 증속된 회전을 댐퍼에 전달하는 댐퍼 샤프트(310)와, 상기 댐퍼 샤프트(310)의 일측에 설치되는 일방향 클러치(330)와, 상기 일방향 클러치(330)에 설치되며 상기 댐퍼 샤프트(310)의 동심과 편심으로 형성된 캠(321)이 형성된 편심 캠 샤프트(320)과, 상기 하우징 후면(120)의 내측과 동일한 형태로 형성되며 상기 편심 캠 샤프트(320)가 설치 가능한 중공(341)이 형성되어 하우징 후면(120)의 내측을 상하로 왕복 운동을 하는 오리피스 왕복부재(340)로 구비되어, 상기 출력 샤프트(710)에 연결된 비상계단(500)의 회전을 증속부(700)에서 증속시킨 이후 점성유체 브레이크 부(300)에서 감쇠시켜 출력 샤프트(710)에 연결된 비상계단(500)를 안전하게 하강 시키는 것을 특징으로 하는 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼.
  5. 제 4항에 있어서, 하우징 전면(110)의 내측에 내치기어(730)가 지지 될 수 있는 높이의 프리존 우측 접합면(116)과 프리존 좌측 접합면(117)이 대칭을 이루며 평행하게 돌출되어 있으며, 상기 내치기어(730)에는 상기 프리존 우측 접합면(116)과 프리존 좌측 접합면(117)에 내치기어(730)가 15~20도 무부하 회전 후 지지될 수 있도록, 내치기어(730) 외측 일단에 우측 회전 접합면(731)과 좌측 회전 접합면(732)이 평행하게 형성되어 프리존이 구비되는 것을 특징으로 하는 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼.
  6. 제 1항 또는 제 2항 또는 제 4항에 있어서, 오리피스 왕복부재(340)의 양측 측면에 위에서 아래로 관통하는 측면 점성유체 이동 홈(343)이 1개 이상 형성되어 있으며, 상기 오리피스 왕복부재(340)의 전면과 후면에 위에서 아래로 관통하는 정면 점성유체 이동 홈(342)이 1개 이상 형성되어 있고, 상기 정면 점성유체 이동 홈(342)과 측면 점성유체 이동 홈(343)이 반원형 홈 또는 사각형 홈으로 깊이의 변화를 주어 형성될 수 있으며, 상기 정면 점성유체 이동 홈(342)과 측면 점성유체 이동 홈(343)의 양측 끝단에 오리피스(344)가 형성되어 점성유체(400)가 정면 점성유체 이동 홈(342)과 측면 점성유체 이동 홈(343)을 따라 이동할 수 있도록 형성되어있는 것을 특징으로 하는 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼.
  7. 제 1항 또는 제 2항 또는 제 4항에 있어서, 편심 캠 샤프트(320)가 설치된 오리피스 왕복부재의 중공(341)은 편심 캠(321)의 회전이 오리피스 왕복부재(340)의 상하 이동으로 수용할 수 있도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼.
  8. 제 6항에 있어서, 오리피스 왕복부재(340)의 전, 후면에 형성된 정면 점성유체 이동 홈(342)과 양측 측면에 형성된 측면 점성유체 이동 홈(343)의 직각 방향으로 전단 홈(345)이 1개 이상 형성되어 점성유체의 점성 압력과 점성 저항을 형성하는 것을 특징으로 하는 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼.
  9. 제 1항 또는 제 2항 또는 제 4항에 있어서, 하우징 전면(110)과, 하우징 후면(120)의 세로 길이가 가로의 1.5배에서 2배의 비율로 형성되어 하우징(100) 외형이 직사각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 프리존 기능을 가지는 증속기 일체형 오리피스 점성유체 댐퍼.
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JP2001187934A (ja) * 1999-10-19 2001-07-10 Tok Bearing Co Ltd 回転ダンパ
US20050127227A1 (en) 2002-01-17 2005-06-16 Kay Loffler Safety belt retractor having a small-structure rotation damper
KR101562205B1 (ko) 2015-05-22 2015-10-23 주식회사 에스엠텍 고층 건물에서의 안전한 화재 피난 시스템
KR101674801B1 (ko) 2015-03-26 2016-11-09 주식회사 니프코코리아 에어 버퍼가 구비된 에어댐퍼
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