KR20010092999A - 가스스프링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피스톤로드의 끝단부에 "T"자 형상의 오일유로를 형성하고, 스토퍼에 오링을 장착하여, 피스톤로드의 최대 신장 지점에서 발생되는 충격을 방지할 수 있는 가스스프링을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

그러한 본 발명의 가스스프링은 오일 및 가스를 충진한 실린더(3, 30)의 작동실(40, 50)에서 축방향으로 이동하도록, 피스톤로드(11, 111)의 끝단부에 고정된 피스톤(1, 100)을 구비하고, 상기 피스톤(1, 100)의 일면에 형성된 링형홈(6, 60)에는 피스톤링(2, 20)이 장착되어 있고, 상기 피스톤(1, 100)의 상부와 하부에 오일슬릿(7, 8, 107, 108)들이 형성되어 있다. 이런 본 발명의 가스스프링은 상기 피스톤로드(111)의 하부에 하단면의 축심과 원주면을 관통하게 "T"자 형상의 오일유로(113)가 형성되어 있고, 상기 피스톤로드(111)에 삽입되어서, 상기 실린더(30)의 턱(31)에 고정된 스토퍼(120)를 포함하며, 상기 스토퍼(120)의 내경에는 상기 피스톤로드(111)의 최대 신장 지점에서 발생되는 충격을 방지할 수 있도록 상기 오일유로(113)를 단속하는 위치에 오링(121)이 결합되어 있다.

Description

가스스프링{A gas spring}

본 발명은 가스스프링에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 자동차의 트렁크 리드(trunk lid) 및 후드(hood)와 같은 곳에 장착되어는 것으로서, 최대 신축 지점에서 발생하기 쉬운 충격을 방지하는 가스스프링에 관한 것이다.

일반적으로, 가스스프링은 밀폐된 저장튜브에 오일과 압축된 질소가스가 충진되어 있어, 피스톤로드를 눌러서 왕복시킬 때 피스톤로드에 받는 하중을 변화시키는 구조이다. 이런 가스스프링은 금속스프링, 고무스프링 등에 비하여 소형이고, 큰 초기 하중값으로 적은 스프링 상수를 낼 수 있다. 또한, 가스스프링은 금속스프링 등에서 불가능한 압축 또는 신축방향시의 속도를 제어할 수 있고 충격을 완화할 수 있는 등의 많은 장점을 가진다.

이와 같은 이유로 가스스프링은 자동차의 후드(hood), 트렁크 리드(trunk lid)와, 복사기 덮게, 틸팅가능한 쇼파, 높이 조절가능한 의자와 같이 산업 전반에 걸쳐 다양한 형식과 모양으로 사용되고 있다.

종래 기술에 따른 가스스프링은 도 1에 도시된 바와 같이, 작동실(4, 5)의 내부에 오일과 가스를 충진하고, 로드가이드(12)를 내부에 장착한 실린더(3)를 갖는다. 이런 종래의 가스스프링은 실린더(3)의 축심에 삽입된 피스톤로드(11)와, 이런 피스톤로드(11)의 단부에 고정되어서 피스톤로드(11)의 리바운드 작동시(축길이 신장) 및 압축작동(축길이 축소)시, 작동실(4, 5)에서 오일 및 가스를 유동(a, b)시킬 수 있게 형성된 피스톤(1)으로 구성되어 있다.

여기에서, 오일은 자중에 의해서 제2작동실(5)의 하부에 오일층을 형성하고, 가스는 오일층의 상향으로 제2작동실(5)과 제1작동실(4)에 충진되어 있다.

또한, 피스톤(1)은 일면에 링형홈(6)을 형성하고 있다. 이런 링형홈(6)을 기준으로 피스톤(1)의 상부 원주면에는 다수의 제1오일슬릿(7)들을 형성하고 있다. 또한, 피스톤(1)의 하부 원주면에는 제1오일슬릿(7)들보다 상대적으로 더 큰 깊이의 제2오일슬릿(8)들을 형성하고 있다. 또한 피스톤(1)에는 축방향으로 오리피스(13)가 형성되어 있다.

또한, 피스톤(1)의 링형홈(6)에는 링형상의 피스톤링(2)이 결합되어 있다. 여기에서, 피스톤링(2)은 피스톤(1)의 직경에 대응한 크기로서, 제1오일슬릿(7)들을 밀폐시킬 수 있는 폭을 갖도록 형성되어 있고, 피스톤(1)의 이동시, 오일 및 가스에 인가된 압력에 의해서 제1오일슬릿(7)들을 개방 또는 밀폐시키는 역할을 한다.

이렇게 구성된 종래의 가스스프링은 외부에서 전달되는 압축력이 피스톤로드(11)에 인가될 경우, 실린더(3)의 내부에서 피스톤로드(11)와 피스톤(1)을 하방향으로 이동시킨다. 이런 경우, 제2작동실(5)의 오일 및 가스는 압력을 받게 된다.

이때, 피스톤링(2)은 오일 및 가스의 압력에 의해서 상향으로 이동하면서, 피스톤(1)의 제1오일슬릿(7)들을 밀폐한다. 그리고, 제2작동실(5)의 오일 및 가스는 피스톤(1)의 밀폐된 제1오일슬릿(7)들을 통하지 않고, 오리피스(13)를 통하여 유동(b)한다.

또한, 종래의 가스스프링은 피스톤로드(11)에 가해진 압축력이 제거되어 리바운드될 경우, 실린더(3)의 내부에서 가스의 팽창에 따라 피스톤로드(11)와 피스톤(1)을 상방향으로 이동시킨다. 이런 경우, 제1작동실(4)의 오일 및 가스는 압력을 받게 된다.

이때, 피스톤링(2)은 오일 및 가스의 압력에 의해서 하향으로 이동하면서, 피스톤(1)의 제1오일슬릿(7)들을 개방한다. 그리고, 제1작동실(4)의 오일 및 가스는 피스톤(1)의 제1오일슬릿(7)들과, 오리피스(13) 및 제2오일슬릿(8)들을 통하여 유동(a, c)한다.

따라서, 종래의 가스스프링은 피스톤(1)에 형성된 오리피스(13)와, 오일슬릿(7, 8)들의 단면적의 크기에 의해 감쇠력의 발생 크기를 결정한다. 즉, 오리피스(13)와, 오일슬릿(7, 8)들의 단면적의 크기가 작으면 종래의 가스스프링은 느린 속도로 작동하고, 단면적의 크기가 크면 빠른 속도로 작동한다.

그러나, 종래 기술에 따른 가스스프링은 자중에 의해서 실린더의 하부에 형성된 오일층과, 실린더의 상부에 형성된 가스층을 통과하는 순간에 감쇠력이 순간적으로 부족해지는 현상을 발생시키므로써, 자동차의 트렁크 리드나 후드가 완전히 열리기 전에 예상치 않은 충격발생을 일으키는 단점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명은 피스톤로드의 끝단부에 "T"자 형상의 오일유로를 형성하고, 스토퍼에 오링을 장착하여, 피스톤로드의 최대신장 지점에서 발생되는 충격을 방지할 수 있는 가스스프링을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 가스스프링의 구성을 설명하기 위한 단면도,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 가스스프링의 구성을 설명하기 위한 단면도,

도 3은 도 2에 도시된 가스스프링의 장착방법 및 작동방법을 설명하기 위한 사시도,

도 4 및 도 5는 도 2에 도시된 가스스프링의 중요부위의 작동관계를 설명하기 위한 단면도.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

30 : 실린더 40, 50 : 작동실

102 : 피스톤링 106 : 링형홈

100 : 피스톤 107, 108 : 오일슬릿

111 : 피스톤로드 113 : 오일유로

120 : 스토퍼 121 : 오링

상술한 본 발명의 목적은 오일 및 가스를 충진한 실린더의 작동실에서 축방향으로 이동하도록, 피스톤로드의 끝단부에 고정된 피스톤을 구비하고, 상기 피스톤의 일면에 형성된 링형홈에는 피스톤링이 장착되어 있고, 상기 피스톤의 상부와 하부에 오일슬릿들이 형성된 가스스프링에 있어서, 상기 피스톤로드의 하부에는 하단면의 축심과 원주면을 관통하게 "T"자 형상의 오일유로가 형성되어 있고, 상기 피스톤로드에 삽입되어서, 상기 실린더의 턱에 고정된 스토퍼를 포함하며, 상기 스토퍼의 내경에는 상기 피스톤로드의 최대 신장 지점에서 발생되는 충격을 방지할 수 있도록 상기 오일유로를 단속하는 위치에 오링이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 가스스프링에 의해 달성된다.

이하, 첨부한 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스스프링에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도면에서, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 가스스프링의 구성을 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 가스스프링의 장착방법 및 작동방법을 설명하기 위한 사시도이며, 도 4 및 도 5는 도 2에 도시된 가스스프링의 중요부위의 작동관계를 설명하기 위한 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가스스프링은 작동실(40, 50)을 형성하는 실린더(30)의 내부에서 유동할 수 있도록, 피스톤로드(111)의 끝단부에서 피스톤너트(109)로 고정된 피스톤(100)을 갖는다.

먼저, 피스톤로드(111)의 끝단부에는 "T"자 형상의 오일유로(113)가 형성되어 있다. 이런 오일유로(113)는 피스톤로드(111)의 최대 신장 지점에서 충격을 방지할 수 있는 정도의 오일을 제1작동실(40)에 보관할 수 있도록, 피스톤로드(111)의 하부 끝단면에서 축심방향으로 소정높이를 갖게 연장되고, 지름방향으로 피스톤로드(111)의 원주면을 관통하게 형성되어 있다.

또한, 피스톤(100)은 일면에서 피스톤링(102)을 장착한 링형홈(106)을 형성하고 있다. 또한, 피스톤(100)의 상부 원주면에는 제1오일슬릿(107)들과 제2오일슬릿(108)들을 형성하고 있다.

그리고, 피스톤로드(111)를 감싸게 삽입한 스토퍼(120)는 실린더(30)의 내경에 대응한 서로 다른 직경의 중공튜브형상으로 형성되어서, 실린더(30)의 턱(31)에 의해 제1작동실(40)의 내부에 고정되어 있다. 이런 스토퍼(120)의 하부쪽 내경에는 오링(121 ; O-ring)이 고정되어 있다. 여기에서, 오링(121)은 스토퍼(120)와 피스톤로드(111)의 결합간격을 없애고, 리바운드 작동시(축길이 신장) 피스톤로드(111)의 오일유로(113)를 밀폐하는 역할을 한다.

이렇게 형성된 피스톤로드(111)는 작동실(40, 50)에 충진되어 층을 이루는 가스 및 오일을 밀봉시킬 수 있도록 밀폐수단을 구비한 로드가이드(112)에 장착되어 축의 상/하방향으로 이동하면서, 감쇠력을 발휘하고, 스프링과 같은 역할을 한다.

아래에서, 앞서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명의 가스스프링의 장착방법 및 작동방법에 대해서 설명하겠다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 가스스프링은 차량의 트렁크의 내부에 장착된다. 이런 경우, 실린더(30)의 하부에 형성된 장착단은 트렁크의 내측면에 힌지결합된다. 또한, 피스톤로드(111)의 상부에 형성된 장착단은 트렁크의 리드(14)에 힌지결합된다. 이렇게 장착된 본 발명의 가스스프링은 트렁크의 내부에서 거의 수평한 방향으로 배치된다. 이런 경우, 가스스프링의 내부에서는 상대적으로 높은 비중을 갖는 오일이 낮은 비중을 갖는 가스의 밑에서 층을 이루게 된다. 그리고, 사용자가 트렁크의 리드(14)를 상향으로 열면, 본 발명의 가스스프링은 유한한 각도(d)로 이동하면서, 피스톤로드(111)를 상방향(e)으로 신축시킨다.

그러한 가스스프링은 트렁크의 리드(14)가 완전히 개방되었을 때, 피스톤로드(111)의 최대 신장 길이를 갖는다.

아래에서, 본 발명의 가스스프링의 내부 작동관계를 상세히 설명하겠다.

먼저, 도 4에 보이듯이, 트렁크의 내부에 장착된 본 발명의 가스스프링은 압축된 상태(축길이 축소)이다. 그러한 가스스프링은 피스톤로드(111)의 오일유로(113)를 통하여, 제1작동실(40)에 오일 및 가스를 충진하고 있다.

이런 가스스프링은 트렁크 리드를 열 경우에, 수평한 방향의 실린더(30)가 경사각을 증가시키면서, 상방향(e)으로 피스톤로드(111)를 신장시킨다. 이때, 제1작동실(40)에는 압력이 증가하고, 피스톤(111)의 피스톤링(102)이 링형홈(106)에서 하방향으로 움직여, 제1오일슬릿(107)을 개방시킨다. 이와 함께,제1작동실(40)의 오일과 가스는 "T"자 형상의 오일유로(113)와, 피스톤(100)의 제1, 제2오일슬릿(107, 108)들을 통과하여 제2작동실(50)로 유동(f, g)한다. 이런 본 발명의 가스스프링은 상대적으로 넓은 오일 및 가스 통과 단면적을 갖기 때문에, 피스톤(100)에 상대적으로 작은 감쇠력을 인가시키고, 쉽게 트렁크 리드를 열릴 수 있게 한다.

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상방향(e)으로 이동한 피스톤로드(111)가 최대 신장 지점에 도달할 경우, 스토퍼(120)의 오링(121)은 피스톤로드(111)의 오일유로(113)를 밀폐시킨다.

따라서, 제1작동실(40)의 오일 및 가스는 오일유로(113)를 통하여 유동하지 못하고, 피스톤(100)의 제1, 제2오일슬릿(107, 108)들만을 통과하여 제2작동실(50)로 유동(f')한다. 그러하므로써, 본 발명의 가스스프링은 피스톤(100)에 상대적으로 큰 최대 감쇠력을 인가시킨다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 가스스프링은 피스톤로드의 "T"자 형상으로 형성한 오일유로를 통하여, 실린더의 장착방향에 관계하지 않고 충분한 오일 및 가스를 제1장착실에 공급할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 가스스프링은 충분한 오일과 가스를 제1작동실에 충진하고, 피스톤로드의 최대 신장 지점에서 스토퍼의 오일을 이용하여 오일유로를 밀폐시키므로써, 오일층을 통과하고 가스층을 통과하는 순간에 감쇠력이 순간적으로 부족해지는 현상을 방지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 가스스프링은 자동차의 트렁크 리드나 후드가 완전히 열리기 전에 예상치 않게 발생되는 충격을 방지할 수 있는 장점이 있다.

이런 본 발명의 가스스프링은 일정위치에서 감쇠력을 최대로 발생시킬 수 있는 장점이 있다.

이상에서 살펴본 본 발명의 가스스프링에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (1)

1. 오일 및 가스를 충진한 실린더(3, 30)의 작동실(4, 5, 40, 50)에서 축방향으로 이동하도록, 피스톤로드(11, 111)의 끝단부에 고정된 피스톤(1, 100)을 구비하고, 상기 피스톤(1, 100)의 일면에 형성된 링형홈(6, 60)에는 피스톤링(2, 20)이 장착되어 있고, 상기 피스톤(1, 100)의 상부와 하부에 오일슬릿(7, 8, 107, 108)들이 형성된 가스스프링에 있어서,

   상기 피스톤로드(111)의 하부에 하단면의 축심과 원주면을 관통하게 "T"자 형상의 오일유로(113)가 형성되어 있고,

   상기 피스톤로드(111)에 삽입되어서 상기 실린더(30)의 턱(31)에 고정된 스토퍼(120)를 포함하며,

   상기 스토퍼(120)의 내경에는 상기 피스톤로드(111)의 최대 신장 지점에서 발생되는 충격을 방지할 수 있도록 상기 오일유로(113)를 단속하는 위치에 오링(121)이 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 가스스프링.