KR101993645B1 - 직선형 한 방향 댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명의 직선형 한 방향 댐퍼는 점성 저항을 발생시키는 매체인 유체가 채워져 있는 실린더, 실린더의 외부에서 내부로 관통되는 로드, 상기 실린더의 내부에서, 상기 로드의 단부에 연결되고, 상기 로드의 이동에 따라 상기 실린더의 내부를 상하 방향으로 이동하도록 설치되고, 상기 실린더의 내부를 상부 챔버와 하부 챔버로 구획하고, 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버가 상호 연결되도록 오리피스가 형성되어 있는 피스톤, 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버가 연결되도록 상기 피스톤을 관통하여 형성된 2개 이상의 홀 및 상기 각각의 홀을 통해 상기 피스톤을 관통하도록 형성된 2개 이상의 체크 밸브를 포함한다. 본 발명에 의하면, 오일식 직선형 댐퍼에서 한 방향으로만 댐핑력이 작용하므로, 보다 감쇠력을 미세하게 조절되어 사용자의 편의에 기여하는 효과가 있다.

Description

직선형 한 방향 댐퍼 {Linear type one-way damper}

본 발명은 댐퍼에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오일식 직선형 댐퍼에 관한 것이다.

완충기(緩衝器)는 미국식으로 쇼크 업소버(shock absorber)라고 불리며, 영국식으로는 댐퍼(damper)라고도 불리는데, 위치의 이동을 억제하기 위한 장치를 말하는 것으로서, 용수철을 사용하여 진동 및 충격을 완충하는 시스템에서 용수철의 특성에 의한 반동 또는 주기 진동을 완화하기 위해 사용되며, 주로 자동차 등의 서스펜션에 사용되거나, 철도차량에서 사행동 억제에 사용되는 요 댐퍼 등으로 사용된다.

댐퍼는 외부로부터 힘이 입력되면 거기에 응하여 신축된다. 이러한 신축 또는 신축량을 스트로크라고 부른다.

댐퍼의 주된 기능은 외력에 의해 스트로크가 발생하는 경우, 거기에 반발하는 저항을 발생시키는 것이며, 단지 저항을 발생하는 것뿐 아니라 용수철계(서스펜션)에 맞추어 저항을 적정하게 제어하는 기능도 있다. 댐퍼가 발생시키는 저항은 '감쇠치' 혹은 '감쇠력' 등으로 수치화되는 경우가 많으며, 어느 쪽도 마찰계수를 수치화한 것이기 때문에 무차원치이다.

초기의 댐퍼는 고체사이의 마찰 저항을 이용한 것과, 기체 내를 이동할 때의 저항을 이용한 것과, 물성으로서 감쇠력을 가지는 고무를 이용한 것 등 여러가지 방식이 시험되었고, 일부가 이용되었지만, 모두 내구성, 저항치의 제어, 저항의 절대치 등에 문제가 있어서, 현재는 액체의 점성저항을 이용한 오일식(액체식) 댐퍼가 널리 보급되어 있다.

오일식 댐퍼는, 오일을 채운 통에, 앞부분에 피스톤을 연결한 피스톤 로드(rod)를 넣어 스트로크(stroke)시킨다. 여기서 오일은 점성 저항을 발생하는 매체를 가리키며, 반드시 기름을 나타내는 것은 아니다. 오일식 댐퍼의 피스톤은 주사기나 엔진의 것과 달리 완전하게 밀폐되지 않고, 어느 정도 오일을 통과시키는 구조로 되어 있어, 오일 내부에서 이동할 수 있다. 또한, 피스톤은 오일을 통과시킬 때에 점성저항을 받아 이 저항을 조절하는 것을 통해 감쇠력을 조정한다.

도 1은 댐퍼의 유무에 따른 감쇠력을 설명하기 위한 도면이다.

도 1에서 (a)는 댐퍼가 없는 경우를 도시한 것이고, (b)는 댐퍼가 있는 경우를 도시한 것이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 댐퍼가 있는 경우, 감쇠력이 작용하여 충격을 완화시키고 진동을 억제하는 것을 확인할 수 있다.

이처럼, 댐퍼는 유체의 저항으로서 진동을 감쇠시키는 유압식 댐퍼가 대표적인데, 이러한 유압식 댐퍼는 기본적으로 피스톤과 실린더를 구비하고 있다. 피스톤은 피스톤 헤드와 피스톤 로드로 이루어지며, 피스톤 헤드에는 원주방향으로 복수 개의 오리피스가 관통 형성되고, 피스톤 헤드의 외 주연 단부에는 환형의 오링이 구비된다.

그리고, 실린더는 그 내부에 삽입되는 피스톤 헤드를 기준으로 상부 챔버와 하부 챔버로 분리 구획되며, 한 쪽으로는 진동저감 대상체와 연결되는 피스톤 로드가 관통 설치되고, 내부에는 오일과 같은 유체가 충진된다.

따라서, 이러한 유압식 댐퍼는 진동저감 대상체의 진동력이 피스톤 로드를 통해 실린더 내부의 피스톤 헤드로 전달되면, 피스톤 헤드가 실린더 내에서 상하 방향으로 이동되고, 이에 따라 실린더 내부의 유체가 피스톤 헤드의 오리피스를 통해 상부 챔버 또는 하부 챔버 방향으로 유동된다.

이에 실린더 내부에서의 피스톤 헤드 이동에 따른 유체의 유동에 의해 상부 챔버와 하부 챔버 사이에 압력 차가 발생하게 되고, 그 압력 차에 의해 감쇠력을 발생시키는 원리이다.

이처럼 종래 직선형 오일식 댐퍼에서는 양방향으로 감쇠력을 발생시키는 방식이 주를 이루었으나, 한 방향으로만 감쇠력이 발생되도록 하는 구조는 개시되어 있지 않다.

대한민국 등록특허 10-1683502

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 오일 등의 유체가 채워져 있는 오일식 직선형 댐퍼에서 어느 한 방향으로만 댐핑력(damping force)이 작용하도록 한 직선형 한 방향 댐퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 직선형 한 방향 댐퍼는 점성 저항을 발생시키는 매체인 유체가 채워져 있는 실린더, 실린더의 외부에서 내부로 관통되는 로드, 상기 실린더의 내부에서, 상기 로드의 단부에 연결되고, 상기 로드의 이동에 따라 상기 실린더의 내부를 상하 방향으로 이동하도록 설치되고, 상기 실린더의 내부를 상부 챔버와 하부 챔버로 구획하고, 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버가 상호 연결되도록 오리피스가 형성되어 있는 피스톤, 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버가 연결되도록 상기 피스톤을 관통하여 형성된 2개 이상의 홀 및 상기 각각의 홀을 통해 상기 피스톤을 관통하도록 형성된 2개 이상의 체크 밸브를 포함한다.

상기 체크 밸브는 상기 홀의 직경보다 큰 면적의 밸브 헤드가 상단에 형성되어 있을 수 있다.

상기 체크 밸브는 상기 피스톤이 하 방향으로 이동 시에 상기 홀 사이로 이동하는 유체의 흐름에 따른 이탈을 방지하도록, 하단에 이탈방지부가 마련되어 있을 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 체크 밸브는 상기 이탈방지부와 상기 피스톤의 하면 사이에 형성된 스프링을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 밸브 헤드는 상기 체크 밸브의 중심 축을 기준으로 하면에 같은 간격으로 이격된 2개 이상의 오리피스가 형성될 수 있다.

상기 체크 밸브는 중심 축을 이루는 기둥 면에 같은 간격으로 이격되어 형성되는 리브(rib) 형태의 가이드를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에서 직선형 한 방향 댐퍼는 상기 로드를 기준으로 동일한 각도만큼 이격되도록 2개 이상의 홀이 형성될 수 있다.

상기 이탈방지부는 핀 형태 또는 동일한 간격으로 이격된 2개 이상의 그루브(groove) 형태로 구현될 수 있다.

본 발명에 의하면, 오일식 직선형 댐퍼에서 한 방향으로만 댐핑력이 작용하므로, 보다 감쇠력이 미세하게 조절되어 사용자의 편의에 기여하는 효과가 있다. 따라서, 차량뿐만 아니라 보다 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 댐퍼의 유무에 따른 감쇠력을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직선형 한 방향 댐퍼를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 체크 밸브를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 헤드의 하면을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 직선형 한 방향 댐퍼를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 체크 밸브를 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 갖는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직선형 한 방향 댐퍼를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2 및 도 3은 피스톤(130)이 하 방향으로 이동하는 상태를 도시한 것이고, 도 4 및 도 5는 피스톤(130)이 상 방향으로 이동하는 상태를 도시한 것이다.

도 3은 도 2에서 A를 기준으로 하는 단면도이고, 도 5는 도 4에서 B를 기준으로 하는 단면도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 직선형 한 방향 댐퍼는 실린더(110), 로드(rod)(120), 피스톤(130), 홀(hole)(240, 250), 체크 밸브(Check valve)(140, 150)를 포함한다.

실린더(110)는 원형 실린더로서, 점성 저항을 발생시키는 매체인 유체가 채워져 있다. 본 발명의 일 실시예에서 유체는 오일(oil)일 수 있으며, 실시예에 따라 다양한 유체가 사용될 수 있다.

로드(120)는 실린더(110)의 외부에서 내부로 관통되어 설치된다. 본 발명의 일 실시예에서 로드(120)는 일단이 차체 등과 같은 진동 저감 대상체에 연결되며, 그 차체 등으로부터 진동 또는 충격력이 입력된다.

피스톤(130)은 실린더(110)의 내부에서, 로드(120)의 단부에 연결되고, 로드(120)의 이동에 따라 실린더(110)의 내부를 상하 방향으로 이동하도록 설치된다. 피스톤(130)을 기준으로 실린더(110)의 내부가 상부 챔버(10)와 하부 챔버(20)로 구획된다.

피스톤(130)에는 상부 챔버(10)와 하부 챔버(20)가 상호 연결되도록 오리피스(132)가 형성되어 있다.

홀(240, 250)은 상부 챔버(10)와 하부 챔버(20)가 연결되도록 피스톤(130)을 관통하여 형성된다. 도 2 내지 도 5에서 홀(240, 250)은 2개가 형성된 실시예를 예시하고 있으나, 이는 일 실시예에 불과하며, 실시예에 따라 2개 이상의 홀이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서 로드(120)를 기준으로 동일한 각도만큼 이격되도록 2개 이상의 홀이 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2 내지 도 5의 실시예에서 180°간격으로 2개의 홀이 형성될 수 있다. 또는, 다른 실시예에서, 120°간격으로 3개의 홀이 형성되거나, 90°간격으로 4개의 홀이 형성될 수도 있다.

체크 밸브(140, 150)는 각각의 홀(240, 250)을 통해 피스톤(130)을 관통하도록 형성된다. 홀과 마찬가지로, 도 2 내지 도 5에서 체크 밸브(140, 150)가 2개 형성된 실시예가 예시되어 있으나, 이는 일 실시예에 불과하며, 실시예에 따른 2개 이상의 체크 밸브가 설치될 수 있다.

본 발명에서 체크 밸브(140, 150)는 피스톤(130)이 하 방향으로 이동 시에 홀 사이로 이동하는 유체의 흐름에 따른 이탈을 방지하도록, 이탈방지부를 구비할 수 있다.

도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 체크 밸브(140, 150)는 피스톤(130)이 하 방향으로 이동 시에 홀 사이로 이동하는 유체의 흐름에 따른 이탈을 방지하도록, 하단에 핀(142, 152)이 마련되어 있을 수 있다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과하며, 실시예에 따라 다양한 형태의 이탈방지부가 구비될 수 있음은 당연하다.

그리고, 체크 밸브(140, 150)는 핀(142, 152)과 피스톤(130)의 하면 사이에 형성된 스프링(144, 154)을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라 스프링(144, 154)은 제거될 수도 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 체크 밸브를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 체크 밸브(140)는 홀(240)의 직경보다 큰 면적의 밸브 헤드(148)가 상단에 형성될 수 있다.

그리고, 체크 밸브(140)는 밸브 축(141)을 이루는 기둥 면에 같은 간격으로 이격되어 형성되는 리브(rib) 형태의 가이드(146)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이처럼 가이드(146)를 체크 밸브(140)에 설치하는 것은 체크 밸브(140)의 이동시, 홀(240)과의 관계에서 중심을 유지하기 위함이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 밸브 헤드의 하면을 도시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에서 밸브 헤드(148)는 체크 밸브(140)의 밸브 축(141)을 기준으로 하면에 같은 간격으로 이격된 2개 이상의 그루브 형태(groove type)의 오리피스(510)가 형성되어 있을 수 있다. 이러한 오리피스(510)를 밸브 헤드(148)에 형성하는 것은, 피스톤(130)의 상 방향으로의 이동이 가능하도록 하기 위함이다. 예를 들어, 도 4 및 도 5에서 피스톤(130)이 상 방향으로 이동시, 밸브 헤드(148)와 피스톤(130)의 상면이 밀착한 상태가 되는데, 이때 오리피스(510)로 인하여 유로가 형성되어, 이를 통해 유체가 상부 챔버(10)로 이동하게 되며, 결과적으로 피스톤(130)이 상 방향으로 이동할 수 있게 된다.

도 2 및 도 3에서 보는 바와 같이, 피스톤(130)이 하 방향으로 이동시, 유체가 홀(140, 250)을 통해 하부 챔버(20)에서 상부 챔버(10)로 이동하게 되므로, 댐핑력이 작용하지 않는 상태가 된다.

그리고, 도 4 및 도 5에서 보는 바와 같이, 피스톤(130)이 상 방향으로 이동시, 체크 밸브(140, 150)가 홀(240, 250)을 막는 상태가 되고, 이에 따라 댐핑력이 작용하는 상태가 된다.

이처럼, 본 발명에서는 한 방향으로만 댐핑력(damping force)이 작용하도록 하는 댐퍼를 제안한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 직선형 한 방향 댐퍼를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 직선형 한 방향 댐퍼는 피스톤(130)의 외경에 반원형의 오리피스(850)가 형성되어 있다.

그리고, 체크 밸브(140, 150)는 피스톤(130)이 하 방향으로 이동 시에 홀 사이로 이동하는 유체의 흐름에 따른 이탈을 방지하도록, 하단에 동일한 간격으로 이격된 2개 이상의 그루브(groove)(812, 822)를 포함하는 이탈방지부(810, 820)를 구비할 수 있다. 즉, 이탈방지부(810, 820)는 원형 밑면의 외주면을 따라 일정 높이의 돌출부가 형성되어 있고, 돌출부에 동일한 간격으로 이격되어 형성되는 2개 이상의 그루브(812, 822)가 있다. 도 8의 실시예에서 그루브(812, 822)는 네 군데 형성되어 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 체크 밸브를 도시한 도면이다. 도 9에서 (a)는 위에서 체크 밸브를 바라 본 평면도이고, (b)는 체크 밸브의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 체크 밸브(140)는 밸브축(141)을 중심으로 동일한 간격으로 네 군데에 형성된 그루브(812)가 있는 이탈방지부(810)가 도시되어 있다. 본 발명에서는 이렇게 체크 밸브(140)의 하단의 이탈방지부(810)에 그루브(812)가 형성되어 있으므로, 피스톤(130)이 아래 방향으로 이동 시에 오일이 홀(240)을 통해 통과함으로써, 댐핑력이 작용하지 않는다.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.

110 실린더
120 로드
130 피스톤
140, 150 체크 밸브
240, 250 홀
142, 152 핀
144, 154 스프링
146 가이드
148 밸브 헤드

Claims (9)

1. 점성 저항을 발생시키는 매체인 유체가 채워져 있는 실린더;
   상기 실린더의 외부에서 내부로 관통되는 로드;
   상기 실린더의 내부에서, 상기 로드의 단부에 연결되고, 상기 로드의 이동에 따라 상기 실린더의 내부를 상하 방향으로 이동하도록 설치되고, 상기 실린더의 내부를 상부 챔버와 하부 챔버로 구획하고, 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버가 상호 연결되도록 오리피스가 형성되어 있는 피스톤;
   상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버가 연결되도록 상기 피스톤을 관통하여 형성된 2개 이상의 홀; 및
   상기 각각의 홀을 통해 상기 피스톤을 관통하도록 형성된 2개 이상의 체크 밸브를 포함하며,
   상기 체크 밸브는 상기 홀의 직경보다 큰 면적의 밸브 헤드가 상단에 형성되고,
   상기 체크 밸브는 상기 피스톤이 하 방향으로 이동 시에 상기 홀 사이로 이동하는 유체의 흐름에 따른 이탈을 방지하도록, 하단에 이탈방지부가 마련되어 있으며,
   상기 체크 밸브는 상기 이탈방지부와 상기 피스톤의 하면 사이에 형성된 스프링을 더 포함하여 이루어지고,
   상기 밸브 헤드는 상기 체크 밸브의 하면에서 중심 축으로부터 외부 방향으로 형성된 홈인 오리피스가 있으며,
   상기 피스톤이 하 방향으로 이동 시, 유체가 상기 홀을 통해 하부 챔버에서 상부 챔버로 이동하여, 댐핑력이 작용하지 않고, 상기 피스톤이 상 방향으로 이동 시, 상기 체크 밸브의 밸브 헤드가 상기 홀을 막는 상태가 되며, 이에 따라 댐핑력이 작용하는 방식으로 한 방향으로 댐핑력이 작용하는 것을 특징으로 하는 직선형 한 방향 댐퍼.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 체크 밸브는 중심 축을 이루는 기둥 면에 같은 간격으로 이격되어 형성되는 리브(rib) 형태의 가이드를 더 포함하여 이루어질 수 있는 것임을 특징으로 하는 직선형 한 방향 댐퍼.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 로드를 기준으로 동일한 각도만큼 이격되도록 2개 이상의 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 직선형 한 방향 댐퍼.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 이탈방지부는 핀 형태로 구현되는 것임을 특징으로 하는 직선형 한 방향 댐퍼.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 이탈방지부는 원형으로 되어 있는 밑면과, 상기 밑면의 외주면을 따라 소정 간격으로 이격되어 형성되는 돌출부와, 각 돌출부 사이에 그루브가 형성되는 구조로 되어 있으며,
   상기 피스톤이 하 방향으로 이동 시에 유체가 상기 그루브를 통해 통과함으로써, 댐핑력이 작용하지 않는 것을 특징으로 하는 직선형 한 방향 댐퍼.
   

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