KR200281672Y1

KR200281672Y1 - 에어 스프링

Info

Publication number: KR200281672Y1
Application number: KR2020020010340U
Authority: KR
Inventors: 김인수
Original assignee: 주식회사 유일엔시스
Priority date: 2002-04-06
Filing date: 2002-04-06
Publication date: 2002-07-13
Also published as: CN2663729Y

Abstract

본 고안은 에어스프링에 관한 것으로 내부에 공기가 유입되는 공간부(11)가 형성되어 있으며, 이 공간부(11)에 유입되는 공기의 양에 따라 그 체적이 변하는 주챔버(10)와;

상기 주챔버(10)의 하부에 위치하여 연결되고,, 내부에는 공기가 채워지는 저장부(21)가 형성되며 내부에 채워지는 공기의 양에 따라 그 체적이 변하지 않는 보조챔버(20)와;

소정의 길이와 직경을 가지고, 상기 주챔버(10)와 보조챔버(20)사이에 설치되어, 이 두 챔버의 압력차이에 의해 상호 공기가 유동되도록 하는 오리피스(30)로 구성되어 제진 및 방진용으로 사용되는 것에 있어서,

상기 오리피스(30)는 상기 주챔버(10)와 보조챔버(20)사이에 2개이상 다수로 설치되어 미소변위에서는 오리피스(30)의 갯수에 비례하여 댐핑력이 형성되어 댐핑력 저하를 방지할 수 있는 것이다.

또한, 대변위 영역에서는 주챔버(10)와 보조챔버(20)의 일체화가 가능하여 낮은 스프링정수를 유지할 수 있으며, 댐핑력의 감소를 억제할 수 있는 것이다.

따라서, 단일홀로 형성된 오리피스(30)를 사용한 종래의 에어스프링의 문제점을 해결하여 방진, 제진기능을 획기적으로 증대시킨 매우 유용한 고안인 것이다.

Description

에어 스프링{AIR SPRING}

본 고안은 에어스프링에 관한 것으로 에어스프링의 주챔버와 보조챔버사이에 다수의 오리피스를 구비시켜 감쇠력을 최적화하고, 고유진동수를 저감시킬 수 있도록 고안된 것이다.

일반적으로 에어스프링은 대형차량의 서스펜션이나, 정밀계측장비인 현미경, 진원도측정기, 전자저울 및 광학장치 등이 설치되는 곳에 장착되어, 진동이 발생될 경우 이 진동을 흡수하고 감소시키는 제진 및 방진용으로 사용되는 것이다.

그리고, 종래의 에어스프링은 도 1 에서 도시한 바와 같이 내부에 공기가 유입되는 공간부(11')가 형성되어 있으며, 이 공간부(11')에 유입되는 공기의 양에 따라 그 체적이 변하는 주챔버(10')와;

상기 주챔버(10')의 하부에 위치하여 연결되고, 내부에는 공기가 채워지는 저장부(21')가 형성되며 내부에 채워지는 공기의 양에 따라 그 체적이 변하지 않는 보조챔버(20')와;

소정의 길이와 직경을 가지고, 상기 주챔버(10')와 보조챔버(20')사이에 설치되어, 이 두 챔버의 압력차이에 의해 상호 공기가 유동되도록 하는 오리피스(30')로 구성되어 있다.

즉, 상기 주챔버(10')에 공기가 유입되어 체적이 변형되면 보조챔버(20') 사이에 압력차가 발생하고, 이 압력차이에 의해 공기가 오리피스(30')를 통하여 이동하는 것이다.

그리고, 이 경우 주챔버(10')의 체적변화에 영향을 미친 힘은 체적이 압축될 때와 팽창될 때 오리피스(30')에 의한 마찰 손실로 그 값이 변경된다.

또한, 압축될 때와 팽창될 때의 가해지는 힘, 이 힘에 의해 발생된 변위를 곡선으로 그리면 타원형의 폐곡선이 되며, 이 폐곡선이 오리피스(30')에 의해 발생되는 에너지 손실이다.

따라서, 상기한 바와 같이 공기가 오리피스(30')를 통과할 경우 발생되는 에너지 손실을 이용하여 시스템의 안정화 속도 향상 및 공진영역에서의 진폭증가를 억제, 그리고, 주챔버(10')와 보조챔버(20')를 단일 체적화하는 효과를 볼 수 있어 시스템의 고유진동수를 낮게 유지할 수 있는 역할하는 것이다.

한편, 상기한 종래의 에어스프링(1')에 적용되는 오리피스(30')는 단일홀로 형성되고, 통과속도를 가변하기 위하여 밸브를 설치하여 사용하고 있다.

한편, 자체 댐핑을 가지는 에어스프링은 오리피스 댐퍼를 구비하므로 부가적인 댐퍼가 필요하지 않은 경우가 많으며, 오리피스를 댐퍼로 구비한 에어스프링의 특성은 변위를 기준으로 미소변위, 중간변위, 대변위의 3가지 영역으로 나누어 볼 수 있다.

그리고, 미소변위는 오리피스를 통과하는 공기가 층류 영역이고, 중간변위는 층류에서 난류로 천이 되는 영역이며, 대변위는 완전히 난류인 영역이다.

즉, 완전히 층류 영역인 미소변위 영역에서는 주챔버와 보조챔버가 일체화 현상이 나타나 스프링 정수가 낮게 유지되고, 댐핑도 작게 발생되는 것이다.

그리고, 중간영역에서는 주챔버와 보조챔버가 완전히 일체화 되지는 않으나 스프링정수는 낮고, 댐핑은 크게 발생한다.

또한, 대변위영역에서는 주챔버와 보조챔버가 일체화되지 못하므로 스프링정수가 주챔버에 의해 결정되어 높게 나타나고, 댐핑은 크나 변위가 커질수록 작아지는 특징을 가진다.

따라서, 상기한 종래의 에어스프링은 댐퍼로 사용되는 오리피스가 단일홀로 형성되므로, 공기가 압력차에 의해 유동될 경우 대부분 난류영역의 흐름을 나타내어 에어스프링의 변위가 커져 주챔버와 보조챔버의 단일화 효과를 발휘할 수 없고, 스프링정수가 높게 나타나 댐핑력이 저하되는 문제점이 발생되었던 것이다.

그리고, 미소변형에서는 오리피스를 통과하는 속도가 낮아 마찰이 감소하므로 댐핑력이 크게 저하되는 폐단이 있었던 것이다.

본 고안의 목적은 주챔버와 보조챔버사이에 다수의 오리피스로 연결설치하여 이 오리피스를 통과하는 유체흐름을 층류로 유지하여 낮은 스프링정수와 높은 댐핑력을 가지는 에어스프링을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 에어스프링의 내부구조를 도시한 단면도

도 2는 본 고안의 에어스프링의 내부구조를 도시한 단면도

*도면 중 주요 부호에 대한 설명*

1 - 에어스프링 10 - 주챔버

11 - 공간부 20 - 보조챔버

21 - 저장실 30 - 오리피스

40 - 다이어프램 50 - 로드플레이트

이러한 본 고안의 목적은 내부에 공기가 유입되는 공간부(11)가 형성되어 있으며, 이 공간부(11)에 유입되는 공기의 양에 따라 그 체적이 변하는 주챔버(10)와;

상기 주챔버(10)의 하부에 위치하여 연결되고, 내부에는 공기가 채워지는 저장부(21)가 형성되며 내부에 채워지는 공기의 양에 따라 그 체적이 변하지 않는 보조챔버(20)와;

소정의 길이와 직경을 가지고, 상기 주챔버(10)와 보조챔버(20)사이에 설치되어, 이 두 챔버의 압력차이에 의해 상호 공기가 유동되도록 하는 오리피스(30)로구성되어 제진 및 방진용으로 사용되는 것에 있어서,

상기 오리피스(30)는 상기 주챔버(10)와 보조챔버(20)사이에 2개이상 다수로 설치되어 달성된다.

즉, 주챔버(10)와 보조챔버(20)사이에 다수의 오리피스(30)가 설치되어 각각의 오리피스(30) 유로의 직경이 감소하여, 레이놀즈수(Renolds Number)가 감소하므로 오리피스(30)를 통과하는 유체가 층류영역을 유지하도록 하는 것이다.

따라서, 유체가 오리피스(30)를 통과할 경우 난류가 발생되는 것을 억제하여 주챔버(10)와 보조챔버(20)를 일체화하고, 스프링정수를 낮게 유지하여 댐핑력을 크게 증대시킬 수 있는 것이다.

본 고안의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안의 에어스프링의 내부구조를 도시한 단면도로서, 주챔버와 보조챔버사이의 격벽에 다수의 오리피스가 일체로 관통되어 형성된 것을 나타내고 있다.

즉, 도 2에서 도시한 바와 같이 본 고안인 에어스프링(1)의 가장 큰 특징은 주챔버(10)와 보조챔버(20)사이에 다수의 오리피스(30)를 설치하는 것이다.

한편, 상기 주챔버(10)는 내부는 공기가 유입되는 소정크기의 공간부(11)로 이루어지며, 이 공간부(11)의 부피는 공기가 유입되는 양에 따라 팽창수축하도록 형성된다.

그리고, 상기 주챔버(10)의 상부에는 다이어프램(40)이 장착되고, 이 다이어프램(40)에는 방진이나 제진이 요구되는 것을 지지하는 로드플레이트(50)가 고정된다.

또한, 상기 주챔버(10)의 하부에는 소정의 길이와 직경을 가지는 다수의 오리피스(30)에 의해 연결되는 보조챔버(20)가 설치된다.

또, 상기 보조챔버(20)는 내부에 공기가 채워지는 소정크기의 저장부(21)가 형성되며, 이 저장부(21)는 채워지는 공기의 양에 따라 체적이 변화하지 않는다.

즉, 상기 주챔버(10)에 공기가 유입되면 체적이 변화하는 공간부(11)와 변화하지 않는 저장부(21)사이에 압력차이가 발생하여 공기가 두 챔버사이를 연결하는 다수의 오리피스(30)를 통하여 이동하는 것이다.

그리고, 상기한 바와 같이 주챔버(10)와 보조챔버(20) 사이에 다수의 오리피스(30)가 설치되므로, 공기가 통과하는 각각의 오리피스의 유로에서 직경이 감소하여 레이놀즈수(Renolds Number)가 감소하므로, 오리피스(30)를 통과하는 유체가 층류영역을 유지하여 난류의 발생을 폭넓은 영역에서 억제하게 되는 것이다.

따라서, 주챔버(10)와 보조챔버(20)가 일체화되어 같이 작용함으로 스프링정수가 종래의 단일홀로 형성된 오리피스(30)를 사용할 경우보다 낮게 유지할 수 있는 것이다.

또한, 에어스프링(1)이 미소변형될 경우에 종래의 단일홀로 형성된 오리피스(30)에는 이 오리피스(30)를 통과하는 공기의 레이놀즈수가 작아져 오리피스(30)에 의해 손실되는 에너지양이 줄어들어 댐핑력 또한 작아지는 단점이 있었으나, 본 고안은 다수의 오리피스(30)가 설치되어 있으므로, 각 오리피스(30)의 댐핑력이 작아져도 그 수에 비례하여 댐핑력이 발생되므로 공진영역에서의 진폭증가를 효율적으로 제어할 수 있는 것이다.

그러므로, 본 고안은 종래의 단일홀로 형성된 오리피스(30)를 가지는 에어스프링(1)의 3가지 영역에서 방진 및 제진의 목적으로 사용할 경우 단점으로 나타날 수 있는 미소변위에서의 댐핑력감소와 대변위에서의 스프링정수의 증가되는 문제점을 해결할 수 있는 것이다.

한편, 본 고안의 오리피스(30)는 길이 대 직경비를 10이상으로 형성하여 이 오리피스(30)를 이동하는 유체가 완전 성장 유체(fully developed flow)를 형성하도록 한다.

그리고, 상기 오리피스(30)는 주챔버(10)와 보조챔버(20)가 도 2에서 도시한 바와 같이 일체로 고정된 경우에는 두 챔버를 구분하는 벽을 관통하여 일체로 또는 부착형으로 설치하고, 도시하지는 않았지만 두 챔버가 분리된 경우에는 두 챔버를 연결하는 공기라인 중간에 설치되는 것이다.

상기한 본 고안의 구성에 의하면 에어스프링에 다수의 오리피스를 설치하여, 미소변위에서는 오리피스의 갯수에 비례하여 댐핑력이 형성되어 댐핑력 저하를 방지할 수 있는 것이다.

또한, 대변위 영역에서는 주챔버와 보조챔버의 일체화가 가능하여 낮은 스프링정수를 유지할 수 있으며, 댐핑력의 감소를 억제할 수 있는 것이다.

따라서, 단일홀로 형성된 오리피스를 사용한 종래의 에어스프링의 문제점을 해결하여 방진, 제진기능을 획기적으로 증대시킨 매우 유용한 고안인 것이다.

Claims

내부에 공기가 유입되는 공간부(11)가 형성되어 있으며, 이 공간부(11)에 유입되는 공기의 양에 따라 그 체적이 변하는 주챔버(10)와;

상기 주챔버(10)의 하부에 위치하여 연결되고, 내부에는 공기가 채워지는 저장부(21)가 형성되며 내부에 채워지는 공기의 양에 따라 그 체적이 변하지 않는 보조챔버(20)와;

소정의 길이와 직경을 가지고, 상기 주챔버(10)와 보조챔버(20)사이에 설치되어, 이 두 챔버의 압력차이에 의해 상호 공기가 유동되도록 하는 오리피스(30)로 구성되어 제진 및 방진용으로 사용되는 것에 있어서,

상기 오리피스(30)는 상기 주챔버(10)와 보조챔버(20)사이에 2개이상 다수로 설치된 것을 특징으로 하는 에어스프링.
청구항 제 1 항에 있어서, 상기 오리피스(30)는 길이 대 직경비를 10이상으로 형성하여 이 오리피스(30)를 이동하는 유체가 완전 성장 유체(fully developed flow)를 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 에어스프링.