KR20000002173U - 길이조정이 가능한 가스스프링 - Google Patents

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울크 박크,콘라트 프로리히
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Abstract

길이 조정이 가능한 가스 스프링은 하우징(1)으로 구성되며, 하우징내에 피스톤 로드(7)에 장착된 피스톤(6)은 변위에 안내된다. 피스톤(6)은 하우징(1)을 두개의 부분 체적(11, 12)으로 분리한다. 특히, 밸브(14)는 부분 체적(11, 12)의 내부 연결에 설치된다. 장치(30)는 밸브(14)를 닫기 위해 설치되며, 그것에 의해서 피스톤 로드(7)가 통과하지 못하는 부분 체적(11)은 소정의 최소 길이(a)에 도달할 경우에, 밸브(14)가 닫힌다.

Description

길이 조정이 가능한 가스 스프링{Adjustable Length Gas Spring}
본 고안은 청구범위 제 1항의 전제부에 따른 길이 조정이 가능한 가스 스프링에 관한 것이다.
일반적인 형태의 길이 조정이 가능한 가스 스프링은, 예를 들어 소위 2-튜브 가스 스프링으로 독일특허 제 18 12 282 C2호 (미국특허 제 3,656,593호에 대응함) 또는 유럽특허 제 0 789 157호(미국특허출원 제 08/797,627호에 대응함)에 공지되어 있으며, 그 하우징은 외부 실린더 및 내부 실린더로 구성되며, 그 사이에 환상 공간을 형성한다. 밸브는 하우징의 일단부에 설치된다. 피스톤 로드는 타단부로부터 연장되어 있으며, 그 단부 내부에 배치된 피스톤은 내부 실린더 공간을 두개의 부분 체적으로 분리한다. 또한, 일반적인 형태의 길이 조정이 가능한 가스 스프링은 소위 단일 튜브 가스 스프링으로 설계되는데, 이 경우 밸브는 피스톤내에 형성되고 피스톤 로드를 통해 외부에서 동작을 조절할 수 있다.
이들 공지의 길이 조정이 가능한 가스 스프링은, 실질적으로 높이 조절이 가능한 의자 기둥에 길이 조정 부재로 사용된다. 밸브가 닫힘과 동시에, 피스톤 로드가 가스 스프링에 깊이 삽입될 경우 의자에 앉는 사람에게 주는 안락함 또는 편안함의 정도 즉 탄성도(springiness)가 낮아지는 문제가 있다. 왜냐하면, 특히 뚱뚱한 사람이 의자에 앉으면 가스 스프링이 고장날 수 있기 때문이다.
이러한 문제을 해결하기 위해서, 2-튜브 가스 스프링에 관한 기술이 DE 29 07 100 C2 (미국특허 제 4,318,536호에 대응함)에 기재되어 있다. 이러한 기술에 따르면, 밸브를 향해 있는 부분 체적내에 밸브 공간을 형성하고 밀폐요소를 피스톤에 결합한다. 여기에서 밀폐요소는 밸브 공간을 향해 돌출하고, 피스톤 로드가 소정의 삽입 위치를 가지는 경우에 밸브 공간을 밀봉적으로 이동하며, 밸브 공간을 부분 체적으로부터 분리한다. 이 경우, 경계 조건(marginal condition)은 밸브 공간이 밀폐 요소에 의해 폐쇄될 경우 다음과 같다. 즉, 피스톤 링 면의 횡단면적 대 밀폐요소의 면적비는 나머지 공간의 부피 대 밸브 공간의 부피비보다 커야 된다는 것이다. 이것은 단말 스프링 강성을 확실하게 강화시켜준다. 그러나, 구조적 필요 요소가 많아진다.
본 고안의 목적은 일반적인 형태의 길이 조정이 가능한 가스 스프링에 대하여 편안한 탄성도 및 단말 스프링 강성을 간단한 방법으로 개선시킨 것이다.
본 고안에 따르면, 이러한 목적은 청구범위 제 1항의 특징부로부터 달성할 수 있다. 밸브를 닫는 본 고안에 따른 장치는 부가적인 성분으로 개선된 가스 스프링에 삽입될 수 있다. 이것은 종래기술에 따르면, 개선되지 않은 가스 스프링에 삽입하기 위해서는 특별한 기구를 필요로 한다는 것과 구별된다. 상기 가스 스프링의 고장은 더이상 발생하지 않는다.
종속항은 효과적이고 부분적으로 고안적 특징을 지니는 실시예를 나타낸다.
본 고안의 다른 특징, 효과 및 기타 내용은 도면을 참조한 네개의 대표적인 실시예에 대한 다음 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 제 1 장치를 갖는 길이 조정이 가능한 가스 스프링에 대한 종단면도로, 일정한 위치에서 피스톤 로드의 삽입에 관하여 밸브를 폐쇄한 상태를 도시한다.
도 2는 도 1의 가스 스프링에 직립 튜브를 결합한 상태를 도시하는 종단면도이다.
도 3은 제 2 장치를 갖는 길이 조정이 가능한 가스 스프링에 대한 종단면도이다.
도 4는 제 3 장치를 갖는 길이 조정이 가능한 가스 스프링에 대한 종단면도이다.
도 5는 제 4 장치를 갖는 길이 조정이 가능한 가스 스프링에 대한 종단면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 길이 조정이 가능한 가스 스프링은 대체로 원통 하우징(1)으로 구성된다. 원통 하우징(1)은 중심 종축(2)에 동심적으로 배열된 외부 실린더(3)와 외부 실린더(3)내에 동심적으로 배열된 내부 실린더(4)로 구성되며, 실린더(3, 4)는 반경방향으로 일정한 간격만큼 떨어져 있어서 환상 공간(5)이 그것들 사이에 형성된다. 피스톤(6)은 내부 실린더(4)내에서 이동할 수 있고 피스톤 로드(7)의 단부상에 장착된다. 밀봉장치(8)에 의해, 피스톤(6)은 내부 실린더(4)의 내벽(9)을 향해 밀봉된다. 피스톤 로드(7)는 하우징(1)의 일단부에서 하우징(1) 외부로 연장된다. 이러한 목적을 위해, 피스톤 로드(7)는 밀봉 및 안내장치(10)에 안내되며, 밀봉 및 안내장치(10)는 피스톤 로드(7)의 출구에서 하우징(1)을 기밀적으로 밀폐하고 종축(2)에 대해 동심적으로 피스톤 로드(7)를 안내한다. 피스톤(6)은 내부 실린더(4)의 내부를 두개의 부분 체적(11, 12)으로 분리한다. 피스톤(6)과 밀봉 및 안내장치(10) 사이에 형성된 부분 체적(11)은 적어도 하나의 오버플로 포트(overflow port)(13)에 의해 환상 공간(5)과 영구적으로 연결된다.
타단부에서는, 밸브(14)가 피스톤 로드 출구측에 설치되어, 피스톤(6)과 밸브(14)사이에 형성된 부분 체적(12)이 다른 부분 체적(11)과 연결할 수 있게 하고 환상 공간(5) 및 오버플로 포트(13)에 의해 그와 반대로 연결되게 한다. 밸브(14)는 밸브 조립부(assembly)(15)로 구성되는데, 여기에서 밸브 조립부(15)는 외부 실린더(3)에 관해 내부 실린더(4)의 중심을 잡고, 환상 공간(5)을 향해 부분 체적(12)을 밀봉하며, 종축(2) 방향으로 내부 실린더(4)를 고정하고 하우징(1)이 외부로 기밀(gas-tight)되도록 밀봉한다. 동심적인 오목부(16)는 밸브 조립부(15)에 배치되고, 오목부(16)내에 밸브 동작핀(17)이 배치되며, 밸브 조립부(15)로부터 외부로 돌출한다. 환상 공간(5)은 오버플로 채널(18)에 의해 오목부(16)와 영구적인 결합관계에 있다. 부분 체적(12)을 향하여 외부에서 밸브 조립부(15)로 밸브 동작핀(17)을 삽입하자마자, 오목부(16)는 인접하는 부분 체적(12)과 연결된다. 즉 밸브(14)가 개방된다. 이 경우, 압축 가스는 부분 체적(11)으로부터 부분 체적(12)까지 또는 그 반대로 상기한 경로를 따라 흐를 수 있다. 그것에 의해 가스 스프링의 길이 조정이 가능하다.
밸브측 하우징(1) 단부에, 외부 실린더(3)는 원추형으로 테이퍼링된 잠금부(tapering fastening section)(19)를 갖도록 형성되며, 그것의 에지(edge)는 내부로 향한다. 또한, 밸브 조립부(15)에 대해 인접부로 작용하는 스페이서(21)는 에지를 지지한다. 슬라이드(22)는 제자리에 탄력적으로 로크되고 스페이서(21)에 유지된다. 슬라이드는 밸브 동작핀(17)을 압박하여 외부로부터 밸브 동작핀(17)의 동작을 조절한다. 지금까지 설명한 가스 스프링에 대해서, 그 전체적인 내용은 유럽특허 제 0 789 157 호(미국특허출원 제 08/797,627호와 대응)에 기재하고 있는바, 본 명세서에서는 그 상세한 설명의 내용을 인용한다.
가스 스프링의 기본적인 용도에 관하여 도 2에 도시한다. 도 2는 직립 튜브(23)를 갖는 길이 조정이 가능한 의자 기둥을 도시한다. 튜브(23)안에는 안내 부시(24)가 축(2)에 대해 동심적으로 형성되며, 가스 스프링의 하우징(1)을 안내한다. 하우징(1)의 외부에 위치한 피스톤 로드(7)의 자유단은 직립 튜브(23)의 바닥부(26)상에서 축 회전이음쇠 베어링(25)에 의해 지지되고 개구(27)를 통하여 바닥부(26)를 관통하여 안내된다. 자유단은 고정 클립(28)에 의해 바닥부(26) 아래쪽에 장착된다. 원뿔 부분(29)은 직립 튜브(23)의 바닥부(26) 다음에 오며, 의자 베이스의 대응하는 허브로 삽입된다. 가스 스프링의 원추형으로 페이퍼링된 잠금부(19)는 의자의 앉는 부분 아래쪽의 수취부(receptacle)로 삽입된다. 슬라이드(22)로 밸브 동작핀(17)을 작동시키는 것은 의자의 앉는 부분 아래쪽에 장착된 로드 조립부에 의해 이루어진다. 이것은 일반적으로 공지되어 있으며 그리고 실제로 널리 사용된다.
밸브(14)가 개방될 경우에, 피스톤 로드(7)에 작용하는 배출력은 피스톤 로드(7)의 횡단면 곱하기 가스 스프링 내부의 가스 압력이 된다. 밸브(14)가 닫히고 사람이 의자에 앉으면, 피스톤은 상측 부분 체적(12)의 가스 압력에 대항하여 그 전체 표면을 튀어오른다. 따라서, 이러한 힘은 배출력보다 더 강하게 증가한다. 특히 피스톤(6)을 지나는 피스톤 로드(7)가 밸브 부근까지 하우징(1)내부로 비교적 깊게 삽입될 경우, 즉 부분 체적(12)이 비교적 작게 될 경우, 밸브(14)가 닫힌 상태에서 피스톤 로드(7)를 하우징(1)으로 더 삽입함으로써 가스 스프링이 고장날 수 있다. 결과적으로, 소위 탄성도(springiness)라고 하는것, 즉 스프링 컴플라이언스(spring compliance)는 사람이 의자에 앉았을 때에 더 이상 존재하지 않는다. 이것은 뚱뚱한 사람이 앉을 경우에 적용된다.
이러한 탄성도를 유지하기 위해, 장치(30)를 설치하여, 장치(30)에 의해 피스톤(7) 로드가 밸브(14)와 피스톤(6)사이의 일정한 거리(a)를 넘어 하우징(1)에 삽입되는 것을 방지한다. 또한 장치(30)는 부분 체적(12)이 적어도 일정한 길이(a)를 지니도록 함으로써, 가스 스프링은 밸브(14)가 닫혀 있더라도 적절한 스프링 컴플라이언스 특성을 갖도록 보장한다.
도 1 및 도 2에 따른 실시예에서, 장치(30)는 두개의 플로팅(floating) 피스톤(31, 32)으로 구성되며, 플로팅 피스톤은 내부 실린더(4) 사이를 자유롭게 이동할 수 있다. 이러한 2개의 플로팅 피스톤 사이에는 유연한 나선형 스프링(33)이 배치되는데, 그것은 플로팅 피스톤(31, 32)의 환상 칼라(collar)(34)상의 제위치에 로크된다. 플로팅 피스톤(31, 32)은 내부 실린더(4)의 내벽(9)에 충분히 작용하여 통로(35; 도면에 도시하지 않음)를 구성한다. 이러한 통로를 통하여 압축가스는 각각의 플로팅 피스톤(31, 32)의 한쪽면으로부터 반대면까지 통과할 수 있다. 밸브(14)를 향해 있는 플로팅 피스톤(31)은 밸브 조립부(15)와 마주보는 면에 환상 그루브(36)를 갖는다; 환상 밀봉장치(37)는 환상 그루브(36)에 배치되며, 그리고 언로드(unload) 조건에서 플로팅 피스톤(31)너머로 돌출한다. 환상 밀봉장치(37)는 종축(2)에 동심적으로 배치된다. 그것의 직경은 부분 체적(12) 내부 출구에서의 오목부(16) 직경을 초과한다. 피스톤 로드(7)가 하우징(1)으로부터 완전히 빠져나온 위치인 도 1의 위치에서 피스톤 로드(7)의 진행을 설명한다. 밸브(14)가 개방되면, 피스톤 로드(7)는 상기한 반력(counterforce)에 맞서서 하우징(1)안으로 삽입될 수 있다. 왜냐하면, 장치(30)가 사용되지 않는 경우와 동일한 조건이 적용되기 때문이다. 플로팅 피스톤(31)이 도 2에 도시하는 바와같이 밸브 조립부(15)에 정지할 경우에, 환상 밀봉장치(37)는 그것을 향해 있는 밸브 조립부(15)의 면을 단단하게 지지하며 밀봉면(38)으로 작용한다. 틈새 구역(clearance zone)(39)은 플로팅 피스톤(31)에 형성되고, 그 안에서 밸브 동작핀(17)은 플로팅 피스톤(31)이 밀봉면(38)으로부터 떨어지는 일없이 밸브(14)의 개방여부에 따라 이동할 수 있다. 밸브(14)가 개방된다 하더라도, 압축 가스는 부분 체적(12)에서부터 밸브까지 유동할 수 없을 뿐만아니라 그 반대로 부분 체적(12)까지 유동할 수 없다. 따라서, 밸브(14)는 그 기능을 상실하고 장치(30)에 의해 완전히 밀봉된다. 나선형 스프링(33)은 매우 유연하다. 즉 그것은 피스톤(6) 및 피스톤 로드(7)에 대해 매우 약한 힘만으로도 작동한다. 이러한 힘은 플로팅 피스톤(31)이 밸브 조립부(15)에 맞대어서 지지되는 경우, 밀봉효과가 확실히 일어나도록 하는데 충분할 뿐이다. 스프링(33)은 탄성도에 실질적으로 영향을 끼치지 않는다. 플로팅 피스톤(31, 32)과 함께 스프링(33)이 피스톤(6)을 향하여 아래로 이동하기 위해서, 공(ball)형태의 분동(48)을 세트(31, 32, 33)에 설치한다.
도 3에 따른 실시예에서, 장치(30')는 단지 피스톤(6)에 정지하는 플로팅 피스톤(32)이 생략되었다라는 점에서 장치(30)와 다르다; 나선형 스프링(33)은 피스톤(6)상에서 직접 그 자체를 지지한다.
도 4에 따른 실시예에서, 장치(30")는 예를들면 오픈-셀 폴리우레탄 폼과 같은 오픈-셀 폼(open-cell foam)의 원통형 블럭을 구성하는 것으로 대체로 발포성 물질의 스프링(40)이다. 다시 말하면, 이것은 일체적으로 성형되는 폼(integral foam)으로서, 적어도 밸브(14)를 향해 있는 순환면상에 소위 캐스트 스킨, 즉 공기의 침투를 막는(air-impermeable) 스킨 처리한다. 그러나, 탄성층(41)은 예외로, 스프링(40)이 밸브 조립부(15)의 밀봉면(38)에 맞대어 지지될 경우, 탄성층(41)은 밸브 조립부(15)에 빡빡하게 맞대어서 지지되고, 상기한 바와같이 가스가 밸브(14)에서 부분 체적(12)으로 또는 그 반대로 빠져나가는 것을 방지한다. 내부 실린더(4)의 내벽(9)을 향해, 스프링(40)은 통로(42)를 구성하는 틈새를 지니고 있어서, 가스는 층(41)을 지나 폼 물질의 스프링 셀(40)로 또는 그 반대 방향으로 유동할 수 있다. 이러한 실시예에서 도 4에 도시하는 바와같이, 밸브 동작핀(17)은 밸브 조립부(15)에 박히도록 배치되므로, 밸브(14)가 개방될 경우에, 밸브 동작핀(17)은 밸브 조립부(15)로부터 부분 체적(12)으로 이동할 수 없다. 오픈-셀 폼 대신에, 대응하는 오픈-셀 러버(rubber)를 스프링(40)에 대한 물질로서 사용할 수 있다.
도 5에 따른 실시예에서, 장치(30'")는 내부 실린더(4)의 내벽(9)을 향해 일정한 기능을 담당할 수 있도록 동일하게 배치된 밀폐 러버 벨로우즈 스프링(43)으로 구성되는데, 여기에서 기능은 통로(44)를 형성하는 것을 말한다. 스프링(43)의 단부에 폐쇄 플레이트(45)를 설치하여, 그로부터 환상 밀봉 리브(rib)가 밸브 조립부(15)를 향하는 방향으로 직립하게 한다. 하우징(1)으로 피스톤(6)을 삽입하면, 이러한 환상 밀봉 리브(46)는 상기 방법으로 밀봉면(38)을 지지하게 되고, 밸브(14)가 그 기능을 상실한다. 이 경우, 밸브(14)가 개방되었을 때, 밸브 조립부(15)를 지지하는 밸브 동작핀(17) 부분은 리브(46) 내 틈새 구역(47)에 위치한다.
물론, 상기 장치(30, 30', 30", 30'")는 단일-튜브 길이 조정이 가능한 가스 스프링에 또한 사용된다. 그것에 있는 밸브는 피스톤에 배치되며 그리고 피스톤 로드에 배치된 동작 메카니즘에 의해 외부에서 동작을 조절한다. 이러한 형태의 길이 조절이 가능한 가스 스프링은 피스톤 로드를 윗방향으로 연장하여, 앉는 부분을 이동시키는 방법으로, 길이 조정이 가능한 의자 기둥에 사용된다. 이들 길이 조정이 가능한 가스 스프링은 또한 널리 알려져 있다. 이러한 설계의 경우, 장치(30, 30', 30", 30'")는 밸브를 갖는 피스톤과 하우징의 폐쇄 하부 단부 사이의 부분 체적에 위치한다. 즉 그것은 피스톤 로드가 통과하는 부분 체적에는 또 위치하지 않는다.
상술한 바와같은 본 고안에 따른 길이 조정이 가능한 가스 스프링은 편안한 탄성도 및 단말 스프링 강성을 간단한 방법으로 개선시킨 것으로 가스 스프링의 고장이 더이상 발생하지 않는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 중심 종축(2)을 가지는 하우징(1)과, 중심 종축(2)의 동심적으로 하우징(1)으로부터 연장되는 피스톤 로드(7)와, 피스톤 로드(7)에 장착되고 하우징(1)에 위치하며 하우징(1)을 제 1부분 체적(11) 및 제 2부분 체적(12)으로 분리하는 피스톤(6)과, 제 1부분 체적(11)을 통과하는 피스톤 로드(7)와; 그리고 부분 체적(11, 12)을 서로 연결하는 밸브로 구성되는 길이 조정이 가능한 가스 스프링에 있어서,
    밸브를 닫는 장치(30, 30', 30", 30'")는 제 2부분 체적(12)에 배치되며, 제 2 부분 체적의 소정 최소 길이가 피스톤(6)의 변위에 도달할 경우 밸브를 닫는 것을 특징으로 하는 길이 조정이 가능한 가스 스프링.
  2. 제 1항에 있어서,
    제 2 부분 체적(12)의 소정 최소 길이에 도달할 경우에 장치(30, 30', 30", 30'")는 밸브에 대해 탄력적으로 단단히 지지하는 것을 특징으로 하는 가스 스프링
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    장치가 밸브(14)의 밀봉면(38)과 관계가 있는 밀봉장치(37, 41, 46)를 갖는 스프링(33, 40, 43)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
  4. 제 3항에 있어서,
    스프링(33, 40, 43)이 유연한 스프링인 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    적어도 밸브(14)와 마주보는 면에 스프링이 플로팅 피스톤(31)에 제공되고, 밸브(14)의 밀봉면(38)을 향해 있으며 밸브(14)의 밀봉면(38)에 배치된 환상 밀봉장치(37)를 갖는 나선형 스프링인 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
  6. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    스프링이 러버 벨로우즈 스프링(43)인 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
  7. 제 6항에 있어서,
    적어도 밸브(14)와 마주보는 면에 러버 벨로우즈 스프링(43)이 밸브(14)의 밀봉면(38)에 정지하는 환상 밀봉 리브(46)에 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
  8. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    스프링이 오픈-셀 폼 물질의 스프링(40)인 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
  9. 제 8항에 있어서,
    밸브(14)와 마주보는 면에 발포성 물질의 스프링(40)이 밸브(14) 밀봉면(38)에 정지하는 기밀 탄성층에 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 스프링.
KR20-1999-0010999U 1998-06-22 1999-06-21 길이 조정이 가능한 가스 스프링 KR200394265Y1 (ko)

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