KR20010050474A - 공기 흐름 속도를 조절할 수 있는 공기 댐퍼 - Google Patents

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Abstract

공기 댐퍼는 원통형 벽을 갖는 하우징과 상기 하우징 내부에서 왕복 운동하는 피스톤 조립체를 구비한다. 피스톤 조립체는 밀봉재가 맞대어 접하는 내부면을 구비한다. 내부면은 밀봉재와 내부면 사이에 틈이 형성되어 댐핑을 위해 유효한 공기 통로를 형성하도록 거칠거칠한 패턴(in a grained pattern)으로 결이 형성(textured)된다. 원통형 스페이서(spacer)는 내부면을 리테이너로부터 일정간격 떨어지게 하며, 밀봉재는 원통형 스페이서 주위와, 리테이너와 내부면 사이에 맞물린다. 대안적인 실시예에서는 댐핑 속도를 변화시키도록 댐핑 오리피스(orifice)를 통하여 직물(textile) 재료를 삽입시킨다.

Description

공기 흐름 속도를 조절할 수 있는 공기 댐퍼{AIR DAMPER WITH ADJUSTABLE AIR FLOW RATE}
본 발명은 공기 흐름 속도(rate)를 조절할 수 있는 공기 댐퍼에 관한 것이다. 밀봉재에 접하는 플레이트의 표면 거칠기(graining)나 결(texturing)의 정도에 따라서, 또는 댐퍼의 샤프트나 하우징에 필터와 같은 매개물(a media)을 결합하거나 몰드(a mold)를 삽입함으로써 공기 흐름 속도가 조절 가능해진다.
종래 기술에서, 공기 댐퍼는 공지되어 있다. 그러나, 일반적인 종래의 공기 댐퍼는 댐핑을 조절하는 공기 흐름 속도를 간단히 조절하는 것을 허용하지 않는다. 댐핑은 공기가 통과하는 오리피스(orifice)에 의해 일반적으로 제어되기 때문에, 이러한 조절은 오리피스의 크기를 변화시킴으로써 일반적으로 이루어 졌는데 이는 공기 댐퍼의 재 설계(re-design)를 필요로 했다.
종래의 댐퍼의 댐핑 속도는 조절(tooling) 제한으로 인하여 한계가 있으며, 조절 변화량으로 댐핑 변화가 발생될 수 있다. 유사하게, 느린 댐핑 속도는 종래 설계 기술로는 조절되기 어렵다. 마찬가지로, 댐핑 속도의 작은 변화도 종래 설계 기술로 조절되기 어렵다.
종래 기술의 예가, 1997년 2월 18일자로 아이드(Ide) 등에게 등록 허여된 "가변성 강성도 및 댐핑도를 갖는 유체 댐핑된 지지부(Fluid Dampened Support Having Variable Stiffness and Damping)"라는 명칭의 미국 특허(제 5,603,574호)에 포함되어 있으며 가변성 강성도 및 댐핑도를 갖는 유체 댐핑된 지지부를 개시한다. 미세한 공차(tolerances)를 달성 목적으로 전기 방전 기계 가공이 이용되었다. 1997년 12월 16일자로 히라모토(Hiramoto) 등에게 등록 허여된 "공기 댐퍼(Air Damper)"라는 명칭의 미국 특허(제 5,697,477호)에는 플런저와 피스톤을 갖는 테이퍼진(tapered) 기능성 댐퍼를 구비하는 공기 댐퍼가 개시되어 있으며, 두 개의 독립된 챔버(chamber)를 이루는 원통형의 테이퍼 몸체 및 O-링(O-ring)이 더 개시되어 있다. 1997년 7월 15일자로 비벤스(Bivens)에게 등록 허여된 "래치 메커니즘(Latch Mechanism)"이라는 명칭의 미국 특허(제 5,647,578호)에는 테이퍼진 표면을 갖는 O-링을 구비하는 래치 메커니즘이 개시되어 있다. 1989년 10월 31일자로 툴(Tull)에게 등록 허여된 "누출 차단 장치(Spill Protecting Apparatus)"라는 명칭의 미국 특허(제 4,877,155호)에 장치가 개시되어 있으며, 공기와 마찰력이 피스톤의 이동을 지연시키거나 댐핑시키도록 상기 장치는 실린더의 개방 단부에 밀봉재와 두 개의 챔버 내에 압축가스를 갖는 공기 댐퍼를 구비한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 실질적인 공기 댐퍼의 재 설계를 필요로 함이 없이 댐핑 속도(damping rate)를 변화시킬 수 있는 공기 댐퍼를 제공하는 것이다.
그러므로, 본 발명의 다른 목적은 느린 댐핑 속도로 조절될 수 있는 공기 댐퍼를 제공하는 것이다.
그러므로, 본 발명의 다른 목적은 댐핑 속도가 댐퍼마다(from damper to damper) 반복될 수 있는 공기 댐퍼를 제공하는 것이다.
그러므로, 본 발명의 또다른 목적은 댐핑 속도의 작은 변화가 조절될 수 있는 공기 댐퍼를 제공하는 것이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 댐핑 속도가 최소 추가 비용으로 변화될 수 있는 공기 댐퍼를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 공기 댐퍼(air damper)에 대한 제 1 실시예의 하우징과 피스톤을 도시하는, 부분 분해된 평면도이며, 추가로, 본 발명의 공기 댐퍼에 삽입될 수 있는 제 2 실시예의 필터 매개물을 일점쇄선(phantom)으로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 공기 댐퍼 하우징을 도시하는 횡 단면도.
도 3은 본 발명의 공기 댐퍼에 대한 제 1 실시예의 피스톤을 도시하는 횡 단면도.
도 4는 본 발명의 공기 댐퍼에 대한 제 1 실시예의 플런저를 도시하는 사시도.
도 5는 본 발명의 공기 댐퍼에 대한 제 1 실시예의 플런저를 도시하는 평면도.
도 6은 도 5의 6-6면을 따라, 본 발명의 공기 댐퍼에 대한 제 1 실시예의 플런저를 도시하는 횡 단면도.
도 7은 본 발명의 공기 댐퍼에 대한 제 1 실시예의 밀봉재를 도시하는 측면 횡 단면도.
도 8은 본 발명의 공기 댐퍼에 대한 제 1 실시예의 리테이너를 도시하는 사시도.
도 9는 본 발명의 공기 댐퍼에 대한 제 1 실시예의 샤프트를 도시하는 측면도.
도 10은 본 발명의 대안적인 제 1 피스톤 조립체를 도시하는 횡 단면도.
도 11은 본 발명의 대안적인 제 2 피스톤 조립체를 도시하는 횡 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 공기 댐퍼 12 : 하우징
14 : 피스톤 조립체 16 : 샤프트
32 : 중앙 구멍 36 : 플런저
41 : 거칠거칠한 면 42 : 중앙 원통형 길이 방향 스페이서
44 : 리브 38, 76 : 밀봉재
46, 48 : 탭 58 : 리테이너
68, 70 : 슬롯 82 : 반경 벽
100 : 직물 재료
이와 같은 목적과 다른 목적은 댐핑이 밀봉재와 플런저 내부의 결이 형성되(textured)거나 거칠거칠한(grained) 플래이트 사이를 통과하는 공기에 의해 영향을 받는 공기 댐퍼를 제공함으로써 이루어질 것이다. 깊이 및/또는 결 형성이나 거칠거칠한 정도를 변화시킴에 의해, 유효한 공기 흐름 면적이 변경됨으로써 댐핑 정도를 변화킬 수 있다. 대안적으로, 공기 흐름 양을 변화시키도록 댐퍼의 샤프트나 하우징에 필터와 같은 매개물(a media)을 결합하거나 몰드(a mold)를 삽입할 수 있다.
더 상세하게는, 공기 댐퍼는 샤프트, 밀봉재, 하우징, 리테이너 및 플런저를 구비하며, 상기 플런저는 결이 형성된 면을 갖는다. 작동 중, 댐퍼가 팽창될 경우, 밀봉재는 밀봉재의 외부 직경부와 하우징의 내부 직경부 사이, 및 플런저의 상부 거칠거칠한 면과 밀봉재의 하부 벽 사이에서 팽창된다. 플런저의 거칠거칠한 면은 매우 정확히 제어된 공기 양을 밀봉재의 일단부에서 타단부까지 조절(metered)되도록 하며, 이로써 느린 댐핑 속도를 야기한다. 이러한 공기 흐름 속도는 거칠거칠한 마무리 표면(the grained finish)을 단순히 변화시킴으로써 변화될 수 있다. 공기 흐름 속도의 이러한 변화는 작거나 클 수 있으며, 사실상 댐퍼마다 반복 가능하다.
본 발명의 다른 목적과 이점은 다음의 상세한 설명과 청구항으로부터, 및 첨부된 도면을 통하여 명백해질 것이다.
[실시예]
이제 도면을 상세히 참조하면, 도 1은 본 발명의 제 1 실시예의 공기 댐퍼(10)를 부분적으로 분해한 측면의 평면도이며, 샤프트(16)에 부착되는 피스톤 조립체(14)를 수용하고, 캡(18)을 더 수용하는 하우징(12)을 도시하며, 샤프트(16)는 캡(18)을 통해 왕복 운동함을 알 수 있다. 직물 재료(textile material)(100)는 일점쇄선으로 도시되었지만, 제 1 실시예의 부분으로서가 아니라 이후에 기술되는 제 2 실시예의 일부로서 고려되어진다.
도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(12)은 폐쇄 단부(22)와 모따기 입구부(chamfered mouth)(24)를 갖는 원통형 벽(20)을 구비한다. 폐쇄 단부(22)는 부착 요소를 냉장고 또는 냉동장치(도시되지 않음)와 같은 구조적 요소에 제공하도록 직경 감소 영역(28)으로부터 이어지며 원통형 플랜지(26)를 구비한다. 당업자는 이러한 공기 댐퍼가 다른 많은 응용면에 있어서 유용하다는 것을 인식할 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 캡(18)은 하우징(12)의 모따기 입구부(24)에 맞물리는 립(lip)(30)을 구비하며, 샤프트(16)가 왕복 운동하는 중앙 구멍(central aperture)(32)을 더 구비한다. 캡(18)은 피스톤 조립체(14)가 동작 중에 하우징(12)으로부터 빠져나가는 것을 막아준다.
도 3에 도시된 바와 같이, 피스톤 조립체(14)는 플런저(36), 밀봉재(38), 및 리테이너(58)를 구비한다. 도 4, 5, 및 6에 더 도시된 바와 같이, 플런저(36)는 하부 도넛형 플레이트(40)와 반경 방향으로 이어지는 스페이서 리브(44)를 갖는 중앙 원통형 길이 방향 스페이서(central cylindrical longitudinal spacer)(42)를 구비한다. 평행 부착 탭(46, 48)은 중앙 원통형 길이 방향 스페이서(42)로부터 이어지며, 각각 구멍(50, 52)을 구비하며, 상기 구멍(50, 52) 사이에 갭(54)을 형성한다.
하부 도넛형 플레이트(40)의 거칠거칠한 면(41)은 중앙 원통형 길이 방향 스페이서(42)로부터 반경 외측 방향에 있으며, 상기 면의 일부가 평평한 면이 아닌(deviate from planar) 거칠거칠한 또는 결이 형성된 면을 갖는다. 이후에 기술되어진 바와 같이, 이러한 표면 거칠기(deviation)는 거칠거칠한 면(41)과 밀봉재(76) 사이의 틈을 형성하여, 댐퍼의 유효한 공기 통로를 형성하며, 이러한 표면 거칠기 정도의 변화는 공기 통로의 유효한 면적을 변화시킬 수 있어서, 매우 예측 가능하고 반복 가능한 방식으로, 가능한 매우 점진적으로, 댐핑력을 변화시킨다.
도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 리테이너(58)는 일반적으로 평면이며 오목부(63, 64, 65, 66)가 교대로 형성되는(alternating) 4 개의 외부 확장부(59, 60, 61, 62)를 구비한다. 평행 가이드 슬롯(68, 70)은 상기 슬롯(68, 70) 사이에 형성되는 협착부(isthmus)(69)를 갖는 리테이너(58)의 중심부에 형성된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 조립되는 동안, 플런저(36)의 평행 부착 탭(46, 48)은 평행 가이드 슬롯(68, 70)을 통과하여 이어지고 협착부(69)는 갭(54)을 통하여 이어진다. 리테이너(58)가 중앙 원통형 길이 방향 스페이서(42)에 의해 하부 도넛형 플레이트(40)로부터 길이방향으로 일정 간격 떨어지기 때문에, 도넛형 갭(72)은 밀봉재(76)를 맞물리게 형성된다. 밀봉재(76)는 반경 방향으로 이어지는 스페이서 리브(44)에 의해 내부 반경 방향으로 맞물리거나 위치된다.
도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이, 밀봉재(76)는 일반적으로 도시된 배치 방향(orientation)의 아래 쪽으로 또는, 피스톤 조립체(14)가 하우징(12)에 삽입된 후 하우징(12)의 모따기 입구부(24) 쪽으로 마주하는 반경 내측벽(78)과 반경 외측벽(80)을 갖는 도넛형이 일반적이다. 반경 벽(82)은 반경 내측벽(78)과 반경 외측벽(80) 사이에 이어진다. 반경 벽(82)은 또한 하부 도넛형 플레이트(40)의 거칠거칠한 면(41)에 대하여 가압된다. 거칠거칠한 면(41)이 평면이 아닌 부분을 포함함으로, 댐퍼(10)의 댐핑 기능용 유효 공기 통로를 형성하는 틈이 거칠거칠한 면(41)과, 밀봉재(76)의 반경 벽(82) 사이에 형성된다. 이러한 공기 통로는 피스톤 조립체(14)와 폐쇄단부(22)에 의해 제한되어 하우징(12) 내부의 챔버와 피스톤 조립체(14)와 하우징(12)의 입구부(24) 사이에 형성되는 본질적인 대기 압력 챔버 사이에 전달을 제공한다. 증가된 거칠거칠함이나 증가된 결로부터 기인하는 이러한 표면 거칠기의 증가로 틈이 커지고, 마찬가지로 공기 통로의 유효한 면적이 증가함으로, 댐퍼(10)의 댐핑이 변화된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 샤프트(16)가 도 3에 도시된 바와 같이, 플런저(36)의 평행 부착 탭(46, 48)의 구멍(50, 52)과 맞물리는 반경 외측 확장 원통형 보스(boss)(92, 94)를 구비하는 제 1 단부(90)를 갖는 일반적으로 원통형 중심부(88)를 구비한다. 샤프트(16)의 제 2 단부(96)는 도어 또는 유사한 구조 요소(도시되지 않음)에 일반적으로 부착되는 부착 요소(98)를 구비한다.
공기 댐퍼(10)의 제 2 실시예는 도 1에 일점쇄선으로 도시된 직물 재료(100)에 의해 나타내진다. 일반적으로, 이러한 제 2 실시예는 위에서 가르치는 피스톤 조립체 구조를 필요로 하는 것이 아니라, 1998년 10월 22일자로 출원된 "진동방지 샤프트를 구비하는 저소음 댐퍼(Silent Damper with Anti-Rattle Shaft)"라는 명칭의 미국 특허 출원 제 09/177,029호에, 더 상세히 개시되는 구조를 일반적으로 필요로 하며, 상기 특허의 개시 내용은 여기에 참조로 병합되어 있다. 필터 또는 등록 상표명 고어{GORE(R)}라는 재료와 같은 직물 재료(100)는 피스톤의 댐핑 오리피스를 통하여 이어져서, 공기 유동 저항이 유효하게 증가되어, 댐핑을 증가시키게 된다. 이러한 직물 재료(100)는 댐핑력을 변화시키는 미세한 증가량만큼 증가될 수 있거나 댐핑될 수 있으며, 명백하게 댐퍼의 비용이 실질적으로 증가되지 않는다.
피스톤 조립체(14)의 대안적인 제 1 및 제 2 실시예가 도 10 및 도 11에 개시되어 있다. 피스톤 조립체(14)는 도 3에 도시되는 바와 유사한 구멍(50, 52)을 갖는 평행 부착탭(46, 48)을 구비한다. 그러나, 피스톤 조립체(14)는 밀봉재(76)에 맞물리게 형성되는 도넛형 채널(72)을 갖는 상대적으로 단일 부품(a relatively unitary piece)이다. 도 10에서, 상부 반경 방향 도넛형 면(73) 및 하부 반경 방향 도넛형 면(75)은 위에서 기술된 바와 같이 틈을 제공하도록 거칠거칠하거나 결이 형성되며, 밀봉재(76)에 대해 가압된다. 도 10에서, 갭(77)은 공기 통로를 제공하도록 내부 원통형 벽(79) 사이에 형성된다. 도 11에서, 유사하게, 내부 원통형 벽(79)은 위에 기술한 틈을 제공하도록 거칠거칠한 면이나 결이 형성된 면을 구비하며, 밀봉재(76)에 대하여 가압된다. 그러나, 공기 통로를 제공하기 위하여, 갭(81, 83)처럼 도시되는, 상부 반경 방향 면(73) 및 하부 반경 방향 면(75)과 내부 원통형 벽(79)의 사이에는 "유격(play)"이 있다.
댐퍼(10)를 사용하기 위해, 설치자는 조립된 댐퍼(10)를 제공받을 수 있을 것이며, 다양한 밀봉재(76)와 결이 형성되거나 거칠거칠한 다른 정도의 다양한 플런저(36)를 선택할 수 있을 것이다. 설치자는 위의 가르침에 따라 댐퍼(10)에 다양한 필요 요소를 조립하게 될 것이며, 일반적으로 원통형 플랜지(26)를 냉장고나 냉동장치 몸체와 같은 고정된 구조물에 부착할 것이며, 샤프트(16)의 부착 요소(98)를 냉장고나 냉동장치 몸체의 도어와 같은, 이동 가능한 구조물에 부착할 수 있을 것이다.
따라서, 위에서 언급된 몇 가지의 목적과 이점은 가장 효과적으로 획득될 것이다. 본 발명의 선호되는 실시예가 본 명세서에 상세히 개시되고 기술되더라도, 본 발명이 그것에 의해 결코 제한되지 않으며, 본 발명의 범주는 첨부된 청구항의 범주에 의해 결정되어져야 한다는 것을 이해하게 될 것이다.

Claims (10)

  1. 공기 댐퍼에 있어서,
    하우징, 및
    상기 하우징 내부에서 왕복 운동하는 피스톤을 구비하며,
    상기 피스톤은 왕복 운동 중에 상기 하우징의 내부벽과 맞물리는 밀봉재를 구비하며,
    상기 밀봉재는 상기 피스톤의 내부면에 의해 맞물려지며,
    상기 피스톤의 상기 내부면이 평면으로부터 변화함으로써 상기 내부면과 상기 밀봉재 사이에 틈(interstices)을 형성시키며, 이로써 상기 피스톤을 관통하는 공기 통로를 형성시키는 공기 댐퍼.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 내부면의 평면으로부터 상기 변화가 상기 내부면의 결(texturing)에 의해 형성되는 공기 댐퍼.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 내부면의 결이 표면 거칠기(graining)와 또한 관련되는 공기 댐퍼.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 피스톤은 상기 내부면으로부터 이어지는 원통형 스페이서(spacer)를 갖는 플런저(plunger)를 포함하며, 상기 밀봉재는 상기 원통형 스페이서로부터 외측 반경 방향으로 인접하게 위치되는 공기 댐퍼.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 원통형 스페이서는 상기 밀봉재에 접하면서 반경 방향으로 이어지는 리브(rib)를 더 구비하는 공기 댐퍼.
  6. 제 5 항에 있어서, 피스톤 샤프트를 더 포함하며, 및 탭(tab)은 상기 원통형 스페이서로부터 길이 방향으로 이어지며, 상기 탭이 상기 피스톤 샤프트에 부착하는 부착 요소를 구비하는 공기 댐퍼.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 탭이 통과해 이어지는 슬롯을 갖는 리테이너(retainer)를 더 구비하며, 상기 리테이너는 상기 원통형 면에 의해 상기 내부면에 평행하게 일정 간격 떨어지며, 상기 밀봉재는 상기 리테이너와 상기 내부면 사이에 위치되는 공기 댐퍼.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 내부면은 내부 원통형 면을 구비하는 공기 댐퍼.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 내부면은 적어도 하나의 반경 방향 도우넛형 면을 구비하는 공기 댐퍼.
  10. 공기 댐퍼에 있어서,
    하우징과,
    상기 하우징 내부에서 왕복 운동하는 피스톤과,
    상기 피스톤을 관통하는 오리피스(orifice), 및
    상기 오리피스를 통해 상기 공기 흐름 저항을 변화시키도록 상기 오리피스를 통해 삽입되는 직물(textile) 재료를 구비하는 공기 댐퍼.
KR1020000054235A 1999-11-08 2000-09-15 공기 흐름 속도를 조절할 수 있는 공기 댐퍼 KR100719359B1 (ko)

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