KR200382548Y1

KR200382548Y1 - 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더

Info

Publication number: KR200382548Y1
Application number: KR20-2004-0031275U
Authority: KR
Inventors: 김광양
Original assignee: 주식회사 삼홍사
Priority date: 2004-11-05
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2005-04-22

Abstract

본 고안은 가스 실린더에 관한 것으로서, 더욱 상세히, 사용자가 의자에서 일어날 때, 자동으로 좌석이 회전 및 상승하여 원위치로 복귀하도록 하는 기능이 구비된 가스 실린더 장치에 관한 것이다.

본 고안에 따른 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 스핀들은 상기된 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더는 외형을 이루는 베이스 튜브; 상기 베이스 튜브 내부를 상하 왕복운동하며, 내부에 가스가 충진되는 스핀들; 상기 베이스 튜브의 내주면 상측에 고정 장착되는 상부 캠과, 상기 상부 캠의 하측에 삽입되어 상하 왕복 및 회전운동하는 하부 캠이 포함되는 캠부재; 상기 하부캠의 하측에 장착되어 소정의 탄성력을 공급하는 탄성 부재; 상기 스핀들 내부에서 상하 운동하는 피스톤; 상기 피스톤의 외주면에 둘러지는 자동 상승링; 상기 피스톤의 상부면에 안착되고, 저면에 소정의 폭과 깊이로 형성되어 가스가 순환하도록 하는 환형의 가스 순환홈과, 상기 가스 순환홈으로부터 수직방향으로 형성되는 가스 연통공이 포함되는 와셔;가 포함된다.

Description

원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더{A gas cylinder comprising the function of automatically returning to the original position}

일반적으로, 의자에 적용되는 가스 실린더는 크게 베이스 튜브와 가스 스핀들로 구성되고, 상기 가스 실린더의 스핀들이 상하부로 이동되어 의자 시트의 높이가 조절되도록 구성된다.

도 1은 종래의 가스 실린더 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 일반적인 가스 실린더(10)는 의자의 좌석 하단면에 연결되는 스핀들(13)과, 상기 스핀들(13)을 지지하는 베이스 튜브(11)와, 상기 베이스 튜브(11)와 상기 스핀들(13) 사이에 삽입되어 상기 스핀들(13)이 상승 또는 하강할 때 좌우로 기울어지지 않도록 하는 튜브 가이드(12)가 포함된다.

상세히, 상기 가스 실린더(10)는 상기 스핀들(13) 내부에서 상하 왕복운동하는 피스톤(23)과, 상기 피스톤(23)이 장착되는 피스톤 로드(22)와, 상기 스핀들(13) 내주면에 삽입되어 상기 피스톤(23)의 외주면에 장착된 오링(O-ring)과 면접촉하는 실린더(16)가 포함된다. 여기서, 상기 실린더(16)는 상기 피스톤(23)에 의하여 상부챔버(20)와 하부챔버(21)로 이분된다.

또한, 상기 가스 실린더(10)는 상기 실린더(16)의 하단부를 밀폐하는 가스 실링부(24)와, 상기 실린더(13)의 상단부를 밀폐하는 파이프 홀더(17)와, 상기 파이프 홀더(17)의 중심부를 관통하여 삽입되는 개폐핀(15)과, 상기 개폐핀(15)의 개폐를 조절하는 오픈핀(14)이 포함된다.

상세히, 상기 파이프 홀더(17)의 일측에는 가스가 출입하기 위한 오리피스(18)가 형성되며, 상기 오리피스(18)는 상기 개폐핀(15)에 의하여 개폐된다. 그리고, 상기 실린더(16)와 상기 스핀들(13) 사이에는 상기 오리피스(18)를 통해 배출된 가스가 이동되는 가스 유로(19)가 형성된다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 이루는 종래의 가스 실린더 장치(10)의 기능에 대하여 설명하며, 사용자가 좌석에 착지하는 과정을 예로 들어 설명한다.

먼저, 사용자가 의자에 착지하면서 상기 오픈핀(14)과 연결된 작동 레버(미도시)를 올리거나 내리면, 상기 오픈핀(14)이 가압된다. 그리고, 상기 오픈핀(14)이 하측으로 가압되면 상기 개폐핀(15)이 하강하게 된다. 그리고, 상기 개폐핀(15)이 하강하게 되면 상기 상부챔버(20)에 저장된 가스는 상기 개폐핀(15)의 외주면을 따라 상기 오리피스(18)로 이동된다. 그리고, 상기 오리피스(18)로 이동된 가스는 상기 가스 유로(19)를 따라 상기 하부챔버(21)로 이동된다. 그러면, 상기 하부챔버(21)의 부피가 상기 상부챔버(20)의 부피보다 커지게 되어 스핀들(13)이 하강하게 된다. 그리고, 사용자가 상기 작동 레버에 가한 힘을 제거하면 더이상 가스의 이동이 진행되지 아니하게 된다. 따라서, 의자는 사용자가 원하는 높이에서 고정된다.

상기와 같은 원리에 의하여 작동하는 종래의 가스 실린더는 본 고안의 출원인에 의하여 출원된 대한민국 특허출원번호 2020010029424, 2020000017322 등에 상세히 제시되어 있으므로, 더이상의 상세한 설명은 생략한다.

한편, 상기에서 설명된 원리에 의하여 작동하는 종래의 가스 실린더 장치는 사용자가 일단 의자의 높이를 설정해 두면, 사용자가 일어서더라도 의자의 좌석은 항상 설정된 높이에서 고정된 상태를 유지하게 된다. 그리고, 사용자가 의자에 앉은 후 회전한 뒤 일어서게 되는 경우에는 의자가 향하는 방향이 제각기 다른 곳을 향하는 경우가 많다.

따라서, 의자에 앉는 사람의 신장과 앉는 방향에 따라 의자의 높이와 방향이 다르게 설정되므로, 다수개의 의자가 비치된 장소에서는 의자마다 높이가 다르게 유지되고, 의자마다 다른 방향을 향하게 되어 외관상 정돈되지 못한 느낌을 주게 된다.

상세히, 음식점이나 바(bar)와 같이 다수개의 의자가 비치되는 장소에서는 사용되지 아니하는 의자는 항상 높이가 동일하게 유지되고, 항상 동일한 방향을 향하도록 정리되어야 할 필요가 있다. 다시 말하면, 사용되지 아니하는 의자의 높이와 방향이 동일하게 유지되도록 함으로써, 고객이 외관상 정리 정돈된 느낌을 받도록 하는 것이 매우 중요하다. 따라서, 상기와 같은 장소에서는 종래의 가스 실린더 장치가 구비된 의자가 비치되는 경우, 사용되지 않는 의자는 의자를 정리하는 사람이 직접 높이를 일정하게 맞추고, 원위치로 돌려놓는 행위가 요구되는 단점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 의자를 사용한 사람 또는 정리 정돈하는 사람이 직접 의자의 높이와 방향을 원위치로 되돌려 놓아야하는 수고를 덜어주기 위하여, 자동으로 원위치로 복귀되도록 하는 기능이 구비된 가스 실린더를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 사용자가 의자에서 일어났을 때 의자가 너무 급속히 상승하지 않고 적정한 속도로 상승하도록 함으로써, 사용자가 의자에서 일어나면서 다치는 일이 발생하지 않도록 하는 가스 실린더 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기된 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더는 외형을 이루는 베이스 튜브; 상기 베이스 튜브 내부를 상하 왕복운동하며, 내부에 가스가 충진되는 스핀들; 상기 베이스 튜브의 내주면 상측에 고정 장착되는 상부 캠과, 상기 상부 캠의 하측에 삽입되어 상하 왕복 및 회전운동하는 하부 캠이 포함되는 캠부재; 상기 하부캠의 하측에 장착되어 소정의 탄성력을 공급하는 탄성 부재; 상기 스핀들 내부에서 상하 운동하는 피스톤; 상기 피스톤의 외주면에 둘러지는 자동 상승링; 상기 피스톤의 상부면에 안착되고, 저면에 소정의 폭과 깊이로 형성되어 가스가 순환하도록 하는 환형의 가스 순환홈과, 상기 가스 순환홈으로부터 수직방향으로 형성되는 가스 연통공이 포함되는 와셔;가 포함된다.

상기와 같은 구성에 의하여, 의자에 앉은 사람 또는 의자를 정리하는 사람이 별도로 의자를 원위치시킬 필요가 없게 되는 장점이 있다.

이하에서는 본 고안의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 고안의 사상이 제시되는 실시예에 제한된다고 할 수 없으며, 또다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서, 퇴보적인 다른 고안이나 본 고안 사상의 범위내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있다.

도 2는 본 고안의 사상에 따른 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더의 분해 사시도이다.

도 2를 참조하면, 본 고안에 따른 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더(100)는 본체를 이루는 베이스 튜브(110)와, 상기 베이스 튜브(110) 내부에 삽입되어 상하 운동하는 스핀들(120)과, 상기 스핀들(120)의 외주면에 억지 끼움되고, 외주면에 소정 깊이의 홈(301)이 형성되는 프로파일(300)과, 상기 프로파일(300)의 외주면에 삽입되고, 상기 베이스 튜브(110)의 내주면 상측에 고정되는 상부캠(210)과, 상기 상부캡(310)의 하단에 삽입되어 상기 프로파일(300)의 외주면에 형성된 상기 홈(301)을 따라 상하 운동하는 하부캠(320)과, 상기 하부캠의 하측에 장착되는 스러스트 베어링(330)이 포함된다.

또한, 상기 스러스트 베어링(330)의 하측에 장착되어 상기 캠(310)(320)에 소정의 탄성력을 제공하는 스프링(350)과, 상기 스프링(350)의 상부에 안착되어 상기 스러스트 베어링(330)과의 마찰을 방지하는 상부 스페이서(340)와, 상기 스프링(350)의 하부에 안착되어 상기 스프링(350)이 상기 베이스 튜브(110)의 내부 하단에 장착되는 고정판(190)과 마찰을 일으키는 것을 방지하는 하부 스페이서(360)가 포함된다.

상세히, 상기 상부캠(310)의 하단부와 상기 하부캠(320)의 상단부는 동일한 경사각으로 절단되는 단면을 형성한다. 그리고, 상기 단면은 서로 맞닿아서 하나의 원통형상을 이루게 된다.

이하에서는 상기와 같은 구성을 이루는 본 고안에 따른 가스 실린더(100)의 원위치 복귀 기능에 대하여 설명한다.

먼저, 사용자가 의자에 착석한 상태에서 회전하게 되면, 상기 하부캠(320)의 상단면이 상기 상부캠(310)의 하단면을 따라 회전하게 된다. 그리고, 상기 상부캠(310)의 하단면이 경사지게 절단된 형상을 이루므로, 상기 하부캠(320)은 상기 상부캠(310)의 하단면을 따라 회전하면서 하강하게 된다. 그리고, 상기 하부캠(320)의 내주면에 형성된 돌기(321)가 상기 프로파일(300)의 외주면에 형성된 홈(301)에 삽입되므로, 상기 돌기(321)가 상기 홈(301)을 따라 하강하게 된다.

한편, 사용자가 의자에서 일어나게 되면, 상기 하부캠(320)은 상기 스프링(350)의 탄성력에 의하여 상승하게 된다. 상세히, 상기 하부캠(320)의 상단면은 상기 상부캠(310)의 하단면을 따라 회전하면서 상승하게 된다. 그리고, 상기 하부캠(320)의 상단면과 상기 상부캠(310)의 하단면이 완전히 밀착될 때까지 상기 하부캠(320)이 상승하면 상기 의자가 원위치로 복귀되는 것이다.

도 3은 본 고안의 사상에 따른 가스 실린더의 요부 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 고안에 따른 가스 실린더(100)는 본체 외형을 이루고 내부 부품을 보호하는 베이스 튜브(110)와, 상기 베이스 튜브(110) 내부에 삽입되어 상하 왕복운동하는 스핀들(120)과, 상기 베이스 튜브(110) 내부 하측에 하단부가 고정되는 피스톤 로드(210)와, 상기 피스톤 로드(210)의 상단부에 장착되는 피스톤(200)이 포함된다. 여기서, 상기 도 2에서 설명된 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.

또한, 상기 스핀들(120) 내주면에 장착되어 상기 피스톤(200)의 외주면과 면접촉하는 실린더(140)와, 상기 실린더(140)의 상측부를 밀폐하는 파이프 홀더(152)와, 상기 실린더(140)의 하측에 장착되어 피스톤(200) 상부에 있는 가스가 피스톤(200) 하부로 이동되도록 하는 통로가 구비된 오픈 홀더(170)와, 상기 오픈 홀더(170)의 하측으로 가스가 누설되는 것을 방지하는 가스 실링(172)이 포함된다. 그리고, 상기 실린더(140)는 내부에 질소 가스와 같은 유체가 충진되는 가스 챔버(160)를 형성한다. 상세히, 상기 가스 챔버(160)는 상기 피스톤(200)의 상부에 형성되는 상부 챔버(161)와, 하부에 형성되는 하부 챔버(162)로 이루어진다. 그리고, 상기 상부 챔버(161)와 상기 하부 챔버(162)는 상기 피스톤(200)의 상하 운동에 의하여 체적이 변하게 된다.

한편, 상기 가스 실린더(100)는 상기 파이프 홀더(152)의 상측부에 장착되어 상기 스핀들(120)의 상부가 테이퍼진 형상(tapered shape)을 유지하도록 하는 테이퍼 홀더(151)와, 상기 파이프 홀더(152)의 중앙부를 관통하여 장착되며, 상기 실린더(140) 내부의 가스가 배출되도록 하는 개폐핀(153)과, 상기 개폐핀(153)의 상측부에 안착되어 상기 개폐핀(153)을 가압하는 오픈핀(150)이 포함된다.

상세히, 상기 파이프 홀더(152) 내부에는 상기 개폐핀(153)이 하강하였을 때, 상기 실린더(140) 내부에 충진된 가스가 출입하는 오리피스(154)가 형성된다. 그리고, 상기 오픈핀(150)은 상기 스핀들(120)의 상측부에 장착되며, 상기 스핀들(120)의 상단면으로부터 소정 높이로 돌출되게 장착된다. 그리고, 상기 오픈핀(150)은 작동 레버(미도시)와 연결되어, 상기 작동 레버를 누르거나 위로 올리면 상기 오픈핀(150)이 하강하도록 구성된다. 그리고, 상기 상부 챔버(161)와 하부 챔버(162)는 대기압(P1)보다 높은 압력(P2))으로 유지된다. 그리고, 상기 실린더(140)와 상기 스핀들(120) 사이에는 상기 가스 챔버(160)로부터 배출된 가스가 이동되는 통로인 가스 유로(163)가 형성된다.

또한, 상기 오픈 홀더(170)에는 상기 가스 유로(163)를 따라 이동된 가스가 상기 하부 챔버(162)로 유입되도록 하는 가스 출입공(171:도 6참조)이 형성되며, 상기 오픈 홀더(170)의 하단부에 장착된 가스 실링과 브라켓(후술함)에 의하여 상기 실린더(140) 내부가 일정 압력으로 유지된다. 상기 오픈 홀더(170)와 상기 지지부재 부분에 대한 자세한 설명은 도면과 함께 후술하기로 한다.

한편, 상기 피스톤 로드(210)의 하단부는 상기 베이스 튜브(110)의 하단부에 고정 장착된다. 상세히, 상기 베이스 튜브(110)의 하단부에 장착되는 고정판(190)에 의하여 상기 피스톤 로드(210)의 하측단이 지지 고정된다. 그리고, 상기 피스톤 로드(210)의 하단부에는 고정핀(192)이 삽입되어 상기 고정판(190)으로부터 상기 피스톤 로드(210)가 탈거되지 않도록 기능한다. 그리고, 상기 고정판(190)과 상기 고정핀(192) 사이에는 와셔(191)가 삽입되어, 상기 고정판(190)이 상기 고정핀(192)에 의하여 손상되는 현상을 방지한다.

또한, 상기 고정판(190)의 상측부에는 베어링(180)이 안착되고, 상기 베어링(180)의 상부에는 완충 부재(193)가 안착된다. 상세히, 상기 베어링(180)은 베어링 볼이 다수개 장착되는 볼 하우징(182)과 상기 볼 하우징(182)의 상하부에 형성되는 베어링 서포터(181)가 포함된다. 그리고, 상기 베어링(180)의 상단부에 안착되는 상기 완충 부재(193)는 상기 스핀들(120)이 최저 위치에 도달할 때, 상기 스핀들(120)의 하부가 상기 베어링(180)과 충돌하여 발생되는 충격을 완화시키는 기능을 한다.

이하에서는 상기와 같이 구성되는 본 고안에 따른 가스 실린더(100)의 작동에 대하여 설명한다.

먼저, 사용자가 의자의 높이를 낮추기 위하여 위하여 의자에 앉은 상태에서 상기 가스 오픈핀(160)과 연결된 작동 레버를 상승 또는 하강함으로써, 상기 오픈핀(150)이 눌려지도록 한다. 그리고, 상기 오픈핀(150)이 하측으로 가압되면, 상기 개폐핀(153)이 하강하게 된다. 그리고, 상기 개폐핀(153)이 하강하게 되면, 상기 파이프 홀더(152)의 하단부에 공간이 발생하게 된다. 그리고, 상기 개폐핀(153)의 외주면에는 소정 깊이로 함몰된 함몰부가 형성된다. 따라서, 상기 상부 챔버(161) 내의 가스가 상기 파이프 홀더(152)의 하단부에 형성된 공간을 따라 상부로 이동하게 된다. 그리고, 상기 이동되는 가스는 상기 함몰부로 이동되고, 상기 오리피스(154)를 통하여 실린더(140) 외부로 배출된다. 그리고, 상기 오리피스(154)의 끝단은 상기 가스 유로(163)의 상측부와 연결되므로, 상기 오리피스(154)를 따라 상기 가스 유로(163)로 이동된다. 그리고, 상기 가스 유로(163)를 따라 하측으로 이동된 가스는 상기 오픈 홀더(170)에 구비된 홈(후술함)을 통해 상기 하부 챔버(162)로 이동된다. 따라서, 상기 하부 챔버(162)의 체적이 상기 상부 챔버(161)의 체적보다 커지게 되고, 스핀들(120)은 하강하게 된다.

한편, 상기 스핀들(120)이 소정 높이에 이르면 사용자는 상기 작동 레버에 가한 힘을 제거한다. 그러면, 상기 오픈핀(150)은 상승하게 되고, 상기 개폐핀(153)도 동시에 상승하게 된다. 그리고, 상기 개폐핀(153)이 상기 오리피스(154)의 전면부를 밀폐하게 되어 상기 상부 챔버(161) 내의 가스가 더이상 상기 가스 유로(163)로 배출되지 아니하게 된다.

또한, 사용자가 의자에서 일어남과 동시에 의자의 좌석도 상승하게 된다. 그리고, 상기 좌석은 최고점에 이를때까지 상승하게 된다.

상기 의자의 좌석이 자동으로 상승하게 되는 원리에 대해서는 하기에서 도면과 함께 더욱 상세하게 설명하도록 한다.

도 4는 도 3의 "A"부분 확대도이고, 도 5는 본 고안에 따른 피스톤의 구조를 보여주는 사시도이며, 도 6은 도 3의 "B"부분 확대도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 고안에 따른 가스 실린더(100)에 장착되는 피스톤(200)은 소정의 직경과 길이로 형성되는 원통 형상의 피스톤 몸체(205)와, 상기 피스톤 몸체(205)의 하단에 형성되고, 상기 피스톤 몸체(205)의 직경보다 크게 형성되어 하기에서 설명하게 될 자동 상승링(240)이 안착되기 위한 링 안착부(201)로 이루어진다.

상세히, 상기 피스톤 몸체(205)의 중앙부에는 피스톤 로드(후술함)가 관통하기 위한 피스톤 로드 관통홈(206)이 형성된다. 그리고, 상기 링 안착부(201)는 상기 실린더(140)의 내경보다 적어도 같거나 약간 작게 형성되며, 상기 피스톤 몸체(205)는 상기 링 안착부(201)보다 작은 직경으로 이루어진다. 그리고, 상기 피스톤 몸체(205)와 상기 링 안착부가 만나는 부분은 소정의 곡률 반경을 가지고 만곡되어 형성된다. 그리고, 상기 피스톤 몸체(205)의 상단부 모서리는 소정 각도로 모따기(tapering)되어 경사면(203)을 이룬다. 그리고, 상기 피스톤(200)은 외주면 일측에 길이 방향으로 형성되며, 소정의 폭과 깊이 및 소정 길이로 형성되는 가스 수용홈(204)이 형성된다.

또한, 상기 피스톤(200)은 상기 링 안착부(201)에 안착되는 환형의 자동 상승링(240)과, 상기 피스톤(200)의 상측부에 안착되는 디스크(230)와, 상기 디스크의 상부에 안착되는 와셔(220)와, 상기 링 안착부(201)와 상기 디스크(230) 사이에 작은 공간을 이루는 미들 챔버(middle chamber)(163)가 포함된다.

상세히, 상기 미들 챔버(163)는 상기 피스톤 몸체(205)의 직경이 상기 실린더(140)의 내경보다 작기 때문에 형성되며, 상기 하부 챔버(162)로부터 상승한 가스 또는 상기 와셔(220) 및 디스크(230)를 관통하여 하강한 가스가 수용되는 공간이다. 그리고, 상기 미들 챔버(163)의 공간이 더 넓어짐과 동시에, 상기 하부 챔버(162)로부터 상승하는 공기가 상기 상부 챔버(161)로 용이하게 이동되도록 하기 위하여 상기 가스 수용홈(204)이 상기 피스톤 몸체(205)의 일부분에 형성된다.

또한, 상기 자동 상승링(240)이 상승하였을 때, 상기 실린더(140)의 내주면에 밀착됨으로써, 상기 디스크(230) 및 상기 와셔(220)의 외주면과 상기 실린더(140)의 내주면 사이의 틈새로 가스가 유입 및 유출되는 것을 방지한다. 그리고, 상기 디스크(230)는 소정의 위치에 상기 미들 챔버(163)와 상기 상부 챔버(161)에 있는 가스가 상호 유입 및 유출되는 것을 가능하게 하는 가스홈(231)이 형성된다. 그리고, 상기 와셔(220)도 소정의 위치에 상기 가스홈(231)과 같은 기능을 하는 가스 연통공(221)이 형성된다.

여기서, 상기 디스크(230)에 상기 가스홈(231)이 형성됨으로써, 상기 하부 챔버(162)내의 가스가 상기 가스 연통공(221)을 통하여 상기 상부 챔버(161)로 이동되는 속도가 제어된다. 상세히, 상기 가스홈(231)이 구비된 디스크(230)가 없는 경우에는 상기 하부 챔버(162)의 가스가 상부 챔버(161)로 급격히 이동될 수 있다. 즉, 상기 상부 챔버(161)의 체적이 급격히 증가되어 의자가 급격히 상승하게 된다. 따라서, 의자가 급격히 상승하게 되면 사용자가 의자에서 일어나는 과정에서 부상을 당할 수 있는 위험성이 있다.

상기 와셔(220)와 디스크(230)의 형상에 대한 내용은 하기에서 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.

한편, 상기 피스톤(200)의 저면에는 소정 깊이로 함몰되는 띠형상의 함몰부(202)가 형성된다. 그리고, 상기 함몰부(202) 내에는 누설 방지링(250)이 안착되며, 상기 누설 방지링(250)은 상기 피스톤 로드(210)의 외주면에 둘러진다. 여기서, 상기 누절 방지링(250)은 상기 피스톤 로드(210)의 외주면을 따라 가스가 누설되는 것을 방지하는 기능을 한다.

또한, 상기 피스톤 로드(210)의 외주면 적소에는 탄성링(260)이 장착되며, 상기 탄성링(260)을 보호하는 링커버(261)가 둘러진다. 상세히, 상기 링커버(261) 및 탄성링(260)은 상기 피스톤(200)의 하측에 장착된다.

한편, 상기 실린더(140)의 하단부에는 상기 오픈 홀더(170)가 장착되어 상기 실린더(140)를 지지한다. 그리고, 상기 오픈 홀더(170)에는 상기 가스 유로(163)를 따라 하강하는 가스가 상기 하부 챔버(162)로 유입되도록 하기 위한 가스 유입공(171)이 적어도 하나 이상 형성된다.

또한, 상기 가스 실린더(100)는 상기 오픈 홀더(170)의 하측에 장착되어 상기 오픈 홀더(170)를 지지하는 가스 실링(172)과, 상기 가스 실링(172)의 하측에 장착되어, 상기 오픈 홀더(170) 및 상기 가스 실링(172)을 지지하는 플랜지(173)가 포함된다. 그리고, 상기 가스 실링(172)에 의하여 상기 오픈 홀더(170) 하부로 가스가 누설되는 현상이 방지된다.

한편, 상기 스핀들(120)의 하단부와 상기 프로파일(300)이 견고하게 결합되도록 하기 위하여 스프링 핀(380)이 관통 삽입된다. 상세히, 상기 스프링 핀(380)은 상기 프로파일(300)의 하단부 외주면으로부터 상기 스핀들(120)을 관통하여 삽입된다. 그리고, 상기 스프링 핀(380)은 머리 부분이 상기 프로파일(300)의 외주면으로부터 소정 깊이 함몰 삽입됨으로써, 상기 스프링 핀(380)으로 인하여 상기 캠(310)(320)의 내주면이 손상되지 않도록 구성된다. 그리고, 상기 스핀들(120)의 하단부 내주면에는 부싱(370)이 삽입되고, 상기 스프링 핀(380)의 일부가 상기 부싱(370)에 삽입된다. 따라서, 상기 프로파일(300), 스핀들(120) 및 부싱(370)이 일체로 결합된다. 여기서, 부싱(370)은 상기 스프링 핀(380)이 상기 스핀들(120)의 내주면을 관통하여 돌출되어, 상기 피스톤 로드(210) 하단부에 장착된 완충부재(193)가 손상받는 것을 방지해주는 기능을 한다. 그리고, 상기 스핀들(120)이 최하단으로 하강한 경우, 상기 완충 부재(193)와의 충돌로부터 오는 충격을 완화해주는 기능도 수행된다.

상기와 같은 구성을 이루는 본 고안의 가스 실린더(100) 장치의 내부에서 이루어지는 기능및 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 사용자가 의자의 높이를 맞추기 위하여 작동 레버를 올리거나 내리면 상기 오픈핀(150)이 가압되고, 상기 상부 챔버(161)내에 있던 가스는 상기에서 설명한 바와 같은 경로와 과정에 의하여 상기 하부 챔버(162) 내로 이동된다.

상세히, 상기 가스 유로(163)를 따라 하강한 가스는 상기 가스 유입공(171)을 따라 상기 하부 챔버(162)로 이동한다. 그리고, 의자의 좌석이 일정 높이에 이르렀을 때 상기 작동 레버의 조작을 멈추면 가스의 흐름이 중단된다. 그리고, 사용자의 체중에 해당하는 무게가 상기 의자의 좌석에 가해진다. 그리고, 상기 사용자의 체중에 해당하는 무게는 상기 상부 챔버(161) 내의 가스를 압축하게 된다. 그러면, 상기 상부 챔버(161) 내의 가스는 상기 가스 연통공(221)과 상기 가스홈(231)을 통해 상기 디스크(230)의 하측에 형성된 공간으로 이동된다. 그리고, 상기 이동된 공기는 상기 자동 상승링(240)을 하측으로 가압하게 된다.

반대로, 사용자가 의자에서 일어나게 되면 사용자의 체중이 제거되므로, 상기 스핀들(120)이 약간 상승하게 된다. 이 때, 상기 자동 상승링(240)은 상기 실린더(140)와의 마찰에 의하여 상측으로 밀려 올라가게 된다. 그리고, 상기 피스톤 링 안착부(201)의 하측 외주면과 상기 실린더(140) 내주면 사이에 형성되는 틈새를 따라 상기 하부 챔버(162) 내의 가스가 상승하게 된다. 그리고, 상기 상승한 가스는 상기 미들 챔버(163)로 이동되고, 상기 가스홈(231)과 상기 가스 연통공(221)을 통해서 상기 상부 챔버(161)로 이동한다. 결과적으로, 상기 하부 챔버(162)의 체적은 줄어들고, 상기 상부 챔버(161)의 체적은 늘어남으로써, 상기 스핀들(120)이 상승하게 된다. 그리고, 상기 스핀들(120)은 상기 하부 챔버(162)의 체적이 0 이 될 때까지 상승하게 된다. 다시 말하면, 상기 의자의 좌석은 최대 높이까지 상승하게 되는 것이다.

또한, 사용자가 소정 각도로 회전한 상태에서 의자에서 일어나면, 상기 하부 캠(320)은 상기 스프링(350)의 탄성력에 의하여 상승하면서, 상기 상부캠(310)의 하단면을 따라 회전하게 된다. 그리고, 상기 상부캠(310)과 하부캠(320)의 단부가 상호 치합되면서 상기 의자 좌석이 원위치로 복귀된다.

사용자가 의자로부터 일어서면 자동으로 상기 의자의 좌석이 원위치로 복귀하게 되는 원리는 하기에서 도면과 함께 더욱 상세히 설명하도록 한다.

도 7은 본 고안의 사상에 따른 가스 실린더의 스핀들 하단부에 장착되는 부싱을 보여주는 사시도이다.

도 7을 참조하면, 본 고안에 따른 부싱(370)은 상기 스핀들(120)의 하단부 내주면에 삽입된다.

상세히, 상기 부싱(370)은 상기 스핀들(120) 하단부 내주면의 형상과 유사하게 형성된다. 그리고, 중심부에는 상기 피스톤 로드(210)가 관통하기 위한 피스톤 로드 관통홈(371)이 형성된다.

여기서, 상기 부싱(370)은 스핀들(120)의 하단부로부터 억지끼움에 의하여 삽입된다. 그리고, 상기 프로파일(300)과 스핀들(120을 관통하는 스프링 핀(380)이 외주면에 강제 압입에 의하여 삽입된다. 그리고, 상기 부싱(370)에 삽입되는 상기 스프링 핀(380)의 첨단이 상기 피스톤 로드 관통홈(371)과 연통되지 않는 깊이까지 삽입됨으로써, 상기 피스톤 로드(210)가 상기 스프링 핀(380)에 의하여 손상되지 않도록 함이 바람직하다.

도 8은 사용자가 의자에 착석한 상태에서 피스톤에 작용하는 힘의 분포도를 보여주는 단면도이고, 도 9는 사용자가 의자에서 일어난 상태에서 피스톤에 작용하는 힘의 분포도를 보여주는 단면도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 고안의 가스 실린더 내부 구조에 있어서, 상기 와셔(220)의 외경은 상기 실린더(140)의 내경과 대략 동일하게 형성됨이 바람직하다. 따라서, 상기 와셔(220)와 실린더(140) 사이의 틈새로 가스가 새 나가지 않도록 하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 링 안착부(201)의 외경은 상기 실린더(140)의 내경보다 약간 작게 형성되므로, 상기 피스톤(200)의 하측 외주면과 상기 실린더(140)의 내주면 사이에 약간의 틈새가 형성된다.

상기와 같은 구성에 의하여, 사용자가 의자에 착석하는 경우, 사용자의 체중에 해당하는 하중(W)에 의하여 상기 스핀들(120)이 약간 하강하게 된다. 따라서, 상기 상부 챔버(161)의 체적이 감소되어, 상기 실린더(140) 내의 압력이 증가하게 된다. 즉, 사용자가 의자에 앉기 전에 상기 실린더(140) 내부에 형성된 압력(P2)과 상기 하중(W)이 합쳐진 압력(P3)이 상기 와셔(220)에 작용하게 된다. 그리고, 상기 상부 챔버(161) 내의 가스는 상기 가스 연통공(221)과 상기 가스홈(231)을 통해 하강하게 된다. 그리고, 상기 하강하는 가스는 상기 자동 상승링(240)을 소정의 압력(P3)으로 가압하게 된다. 따라서, 상기 자동 상승링(240)은 상기 링 안착부(201)에 강하게 밀착된다.

반대로, 사용자가 의자에서 일어나는 경우에는 사용자의 체중에 해당하는 하중(W)이 제거되므로, 원래의 실린더(140) 압력(P2)으로 복귀된다. 따라서, 상기 스핀들(120)은 사용자가 일어남과 동시에 약간 상승하게 된다. 이 때, 상기 스핀들(120)이 상승할 때, 상기 실린더(140) 내주면에 접촉되어 있는 상기 자동 상승링(240)은 마찰력에 의하여 상측으로 밀려 올라가게 된다. 그러면, 상기 자동 상승링(240)은 상기 실린더(140)의 내주면에 강하게 밀착되므로, 상기 피스톤(200)의 외주면과 상기 실린더(140)의 내주면 사이를 통하여 상기 하부 챔버(162) 내의 가스가 새어 나가지 못하게 된다. 반면에, 상기 상승하는 가스는 상기 가스홈(231) 및 가스 연통공(221)을 통해 상기 상부 챔버(161)로 이동된다. 여기서, 상측으로 상승한 상기 자동 상승링(240)은 상기 하부 챔버(162)로부터 상승하는 가스의 압력에 의하여 상승된 상태를 유지하게 된다. 그리고, 상기 디스크(230)에 형성된 가스홈(231)의 직경에 따라 가스 이동 속도가 결정되므로, 의자의 상승 속도가 상기 가스홈(231)의 크기에 의하여 결정된다. 그리고, 상기 하부 챔버(162) 내의 가스 전부가 상기 상부 챔버(163)로 이동되며, 최종적으로 상기 하부 챔버(162)의 체적은 거의 0 에 가깝게 된다. 즉, 상기 스핀들(120)이 최대로 상승한 위치에 있게 되는 것이다.

상기와 같은 원리에 의하여, 사용자가 앉아 있다가 일어나는 경우, 의자의 좌석은 자동으로 최대 높이까지 상승하게 된다.

도 10은 본 고안의 사상에 따른 피스톤의 상부에 안착되는 와셔 및 디스크의 일실시예를 보여주는 사시도이다.

도 10을 참조하면, 본 고안에 따른 와셔(220)는 중심부분에 상기 피스톤 로드(210)가 관통하기 위한 피스톤 로드 관통공(222)이 형성되며, 저면에 소정 깊이로 함몰되는 띠형상의 가스 순환홈(223)이 형성된다. 그리고, 상기 가스 순환홈(223)으로부터 상기 와셔(220)의 상부면을 관통하는 가스 연통공(221)이 형성된다.

또한, 상기 와셔(220)의 하측에 장착되는 상기 디스크(230)는 중심부에 상기 와셔(220)와 같이 피스톤 로드 관통공(232)이 형성되고, 상기 와셔(220)의 저면에 형성되는 가스 순환홈(223)과 일치되는 위치에 가스홈(231)이 형성된다. 따라서, 상기 하부 챔버(162)로부터 상승한 가스는 상기 미들 챔버(163)에 모이게 된다. 그리고, 상기 미들 챔버(163)에 모인 가스는 상기 가스홈(231)을 통해 상승하게 되고, 상기 가스홈(231)을 통해 상승한 가스는 상기 가스 순환홈(223)을 따라 순환하다가, 상기 가스 연통공(221)을 통하여 상기 상부 챔버(161)로 이동하게 된다.

도 11은 의자의 좌석이 소정 각도 회전한 상태에서의 본 고안의 사상에 따른 가스 실린더를 보여주는 단면도이다.

도 11을 참조하면, 본 고안에 따른 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더(100)는 의자의 높이에 관계 없이, 의자의 좌석이 소정 각도만큼 회전한 상태에서 사용자가 일어나면, 항상 원위치로 복귀된다. 뿐만 아니라, 사용자가 의자에서 일어난 경우, 의자가 설정 높이로 복귀되는지 여부에 관계없이 항상 원위치로 회전 복귀된다.

상세히, 사용자가 의자에 앉은 상태에서 소정 각도로 회전하게 되면, 상기 하부 캠(320)이 상기 상부 캠(310)의 하단면을 따라 회전하게 된다. 여기서, 상기 상부 캠(310)은 상기 베이스 튜브(100)의 상부 내주면에 삽입되고, 고정 부재에 의하여 고정된다. 그리고, 상술한 바와 같이 상기 상부 캠(310)의 하단부와 상기 하부 캠(320)의 상단부는 소정 각도로 경사지게 절단되는 경사면(311)(322)을 형성한다. 그리고, 상기 하부 캠(320)의 경사면(322)의 첨단 부분이 상기 상부 캠(310)의 하단면을 따라 하강 및 상승하게 된다.

여기서, 상기 상부 캠(310)의 하단면과 상기 하부 캠(320)의 상단면에 형성되는 상기 경사면(311)(322)은 상기 캠(310)(320)의 중심을 이분하는 수직면을 기준으로 상호 대칭되게 형성된다. 예를 들면, 상기 상부 캠(310)에 있어서, 경사면(311)의 최하단 점과 최상단점을 연결하는 선을 기준으로 상호 대칭되게 형성된다. 그리고, 상기와 같이 대칭 형성됨으로써, 상기 하부캠(320)이 매끄럽게 상승 및 하강하는 것을 도와 주며, 사용자가 어느 방향으로 회전하더라도 스프링이 일정하게 압축 및 신장되도록 하는 효과가 있다.

또한, 상기 하부캠(320)의 경사면(322)의 첨단이 상기 상부캠(310)의 경사면(311)을 따라 회전하여, 상기 경사면(311)의 최하단까지 도달하면 대략 360도 회전하게 된다. 그리고, 사용자가 의자에서 일어서면, 상기 하부캠(320)의 경사면(322)은 상기 상부캠(310)의 경사면(311)을 따라 회전하면서 상승하게 된다.

여기서, 상기 하부캠(320)이 하강할 때 상기 하부캠(320)의 하측에 장착된 스프링(350)이 압축되고, 반대로 상승할 때는 신장된다.

도 12는 본 고안의 사상에 따른 가스 실린더의 제 2 실시예를 보여주는 단면도이고, 도 13은 도 12의 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 절개되는 단면도이며, 도 14는 본 고안의 또다른 실시예에 따른 스핀들의 측면도이다.

도 12 내지 도 14를 참조하면, 제 2 실시예에 따른 자동 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더(100)는 프로파일(300)과 같이 외주면에 상기 하부 캠(320)이 슬라이딩될 수 있도록 하는 홈이 구비된 슬리브 부재를 별도로 장착하지 아니하고, 스핀들(120)의 외주면에 직접 홈이 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.

상세히, 상기 스핀들(120)의 외주면에 소정 깊이와 폭을 가지는 홈(121)이 적어도 하나 이상 형성된다. 그리고, 상기 홈(121)에 상기 하부 캠(320)의 돌기(321)가 안착되어, 상기 홈(121)을 따라 상승 및 하강하게 된다. 바람직하게는, 상기 홈(121)과 홈(121)은 대략 120도 정도의 간격을 두고 형성될 수 있다.

상기와 같이 스핀들(120)의 외주면에 직접 홈(121)이 형성되도록 함으로써, 본 고안에 따른 가스 실린더(100)를 제조하기 위한 비용이 절감되며, 제조 공정이 더욱 단순해지는 효과가 있다.

상기와 같은 구성을 이루는 본 고안에 따른 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더에 의하여, 의자를 사용한 사람에 의자를 떠날 때 별도로 의자를 원위치시켜놓을 필요가 없는 효과가 있다.

따라서, 의자를 정리정돈하는 사람이 별도로 필요하지 않게 되어 비용이 절감되는 효과가 있다. 그리고, 사용하지 않는 의자는 항상 일정한 높이와 일정한 방향을 향하고 있기 때문에 미관상 깔끔하고 정리정돈된 느낌을 주는 효과가 있다.

또한, 본 고안의 가스 실린더 내부의 피스톤 구조와 내부에 장착되는 스프링의 탄성력을 적절히 조정함으로써, 의자가 급격하게 상승하거나 급격한 회전속도로 회전하는 것을 방지하여 사용자가 다치지 않도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 가스 실린더 구조를 개략적으로 보여주는 단면도.

도 2는 본 고안의 사상에 따른 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더의 분해 사시도.

도 3은 본 고안의 사상에 따른 가스 실린더의 요부 단면도.

도 4는 도 3의 "A"부분 확대도.

도 5는 본 고안에 따른 피스톤의 구조를 보여주는 사시도.

도 6은 도 3의 "B"부분 확대도.

도 7은 본 고안의 사상에 따른 가스 실린더의 스핀들 하단부에 장착되는 부싱을 보여주는 사시도.

도 8은 사용자가 의자에 착석한 상태에서 피스톤에 작용하는 힘의 분포도를 보여주는 단면도.

도 9는 사용자가 의자에서 일어난 상태에서 피스톤에 작용하는 힘의 분포도를 보여주는 단면도.

도 10은 본 고안의 사상에 따른 피스톤의 상부에 안착되는 와셔 및 디스크의 일실시예를 보여주는 사시도.

도 11은 의자의 좌석이 소정 각도 회전한 상태에서의 본 고안의 사상에 따른 가스 실린더를 보여주는 단면도.

도 12는 본 고안의 사상에 따른 가스 실린더의 제 2 실시예를 보여주는 단면도.

도 13은 도 12의 Ⅰ-Ⅰ'를 따라 절개되는 단면도.

도 14는 본 고안의 또다른 실시예에 따른 스핀들의 측면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 가스 실린더 110 : 베이스 튜브 120 : 스핀들

130 : 튜브 가이드 140 : 실린더 150 : 오픈핀

160 : 가스 챔버 170 : 오픈 홀더 180 : 베어링

190 : 고정판 200 : 피스톤 210 : 피스톤 로드

220 : 와셔 230 : 디스크 240 : 자동 상승링

250 : 누설 방지링 260 : 탄성링 300 : 프로파일

310 : 상부캠 320 : 하부캠 330 : 스러스트 베어링

340 : 상부 스페이서 350 : 스프링 360 : 하부 스페이서

Claims

외형을 이루는 베이스 튜브;

상기 베이스 튜브 내부를 상하 왕복운동하며, 내부에 가스가 충진되는 스핀들;

상기 베이스 튜브의 내주면 상측에 고정 장착되는 상부 캠과, 상기 상부 캠의 하측에 삽입되어 상하 왕복 및 회전운동하는 하부 캠이 포함되는 캠부재;

상기 하부캠의 하측에 장착되어 소정의 탄성력을 공급하는 탄성 부재;

상기 스핀들 내부에서 상하 운동하는 피스톤;

상기 피스톤의 외주면에 둘러지는 자동 상승링;

상기 피스톤의 상부면에 안착되고, 저면에 소정의 폭과 깊이로 형성되어 가스가 순환하도록 하는 환형의 가스 순환홈과, 상기 가스 순환홈으로부터 수직방향으로 형성되는 가스 연통공이 포함되는 와셔;가 포함되는 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더.
제 1 항에 있어서,

상기 스핀들의 하단 내주면에 장착되는 부싱이 더 포함되는 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더.
제 1 항에 있어서,

상기 스핀들의 외주면에 삽입되고, 외주면에 소정의 폭과 너비를 가지는 적어도 하나 이상의 장홈이 포함되는 프로파일과,

상기 장홈에 안착되는 돌기가 내주면에 적어도 하나 이상 형성되는 하부캠이 포함되는 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더.
제 3 항에 있어서,

상기 프로파일이 상기 스핀들 외주면에 고정 장착되도록 하기 위하여 상기 프로파일과 상기 스핀들을 관통하는 체결 부재가 더 포함되는 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더.
제 1 항에 있어서,

외주면에 소정의 폭과 깊이를 가지고 형성되는 장홈이 포함되는 스핀들과,

상기 장홈에 안착되어 상하 운동하는 돌기가 내주면에 돌출 형성되는 하부캠이 포함되는 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더.
제 2 항에 있어서,

상기 스핀들과 상기 부싱의 측면을 관통하는 체결부재가 포함되는 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더.
제 1 항에 있어서,

상기 피스톤은 외주면에 소정 깊이와 길이를 가지고 형성되는 함몰부가 포함되는 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더.
제 1 항에 있어서,

상기 와셔의 하측에 안착되고, 상기 피스톤 하부의 가스가 상기 가스 순환홈으로 이동가능하도록 하는 가스 연통공이 형성되는 디스크가 더 포함되는 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더.
제 1 항에 있어서,

상기 스프링의 상단 및/또는 하단에 안착되는 스페이서가 더 포함되는 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더.
제 1 항에 있어서,

상기 상부 캠의 하단과 상기 하부 캠의 상단은 소정 각도로 경사지게 절단되는 절단면을 이루고,

상기 하부 캠은 상기 상부 캠의 하단면을 따라 회전하면서 상하 운동하는 것을 특징으로 하는 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더.
제 10 항에 있어서,

상기 절단면은 상기 캠부재를 이등분하는 수직면을 기준으로 상호 대칭되는 것을 특징으로 하는 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더.
제 1 항에 있어서,

상기 스핀들이 상승할 때 상기 자동 상승링이 상승하며, 상기 피스톤의 하측에 충진된 가스가 상기 디스크와 와셔를 통하여 피스톤 상측으로 이동하는 것을 특징으로 하는 원위치 복귀 기능이 구비된 가스 실린더.