KR20040026609A - 길이조정 압축스프링 - Google Patents

Abstract

압축스프링은 피스톤(12)을 구비한 케이싱(1)을 포함하고, 피스톤은 움직이는 피스톤로드(8)에 장착된다. 두개의 케이싱챔버(15,16)가 케이싱(1)에 제공되고, 이들 챔버는 압력유체로 채워지며, 적어도 그중 하나는 피스톤(12)에 의해 구성된다. 두개의 케이싱챔버(15,16)는 제어밸브(20)에 의해 개방위치에서는 서로 연결되고, 이 제어밸브는 차단위치에서 압축스프링을 차폐한다. 케이싱챔버(15,16) 사이의 추가 자동밸브(41)에 의해, 압축스프링이 차폐되었을 때에도 압력유체의 압력에 의해 팽창방향(36a)으로 작용하는 팽창력에 비교되는 힘으로 압축스프링을 피스톤 팽창방향(36a)으로 조정할 수 있다. 이렇게 되면 압축스프링의 용도가 훨씬 다양해진다.

Description

길이조정 압축스프링{Adjustable-length compression spring}

본 발명은 자유유동 압력유체로 채워지고 중앙 종축선을 갖는 케이싱; 케이싱의 제1 단부를 밀폐하는 안내밀봉유닛; 케이싱의 제1 단부로부터 안내밀봉유닛을 통해 밀봉상태로 뻗어나가고 외단부를 갖는 피스톤로드; 피스톤로드에 연결되고 케이싱 내부에서 밀봉 안내되는 피스톤; 피스톤 둘레에 형성되고 압력유체로 채워진 제1 케이싱챔버; 압력유체에 압력을 가하는 에너지저장소; 제1 케이싱챔버에 연결되고, 압력유체로 채워진 제2 케이싱챔버; 및 작동/오버플로 조립체를 통해 케이싱챔버들을 서로 연결할 수 있고, 개방위치 및 폐쇄위치로 케이싱 외부로부터 움직일 수 있는 밸브핀을 구비한 제어밸브를 포함하는 길이조정 압축스프링에 관한 것이다.

기체스프링 형태의 차단형 압축스프링은 여러가지 알려져 있다 예컨대, 이중튜브 기체스프링이 알려져 있는바, 이 스프링에서는 두개의 튜브가 동축으로 배치되고, 이들 사이에 환형 채널이 형성된다. 피스톤 양측에는 구획된 케이싱챔버들이 배치되고, 케이싱 일단부에 배치된 밸브와 환형챔버를 통해 이들 챔버들이 서로 연결된다. 독일특허 1812282(미국특허 3,656,593)에는 일반적인 형태의 길이조정 기체스프링이 설명되어 있다.

공지된 길이조정 기체스프링에서는 밸브가 피스톤 내부에 배치되고, 중공 피스톤로드 내부에 배치된 밸브작동로드로 기체스프링을 작동시킨다. 이런 종류의 기체스프링이 EP0353550B1(미국특허 4,949,941)에 예를 들어 설명되어 있다. 이런 기체스프링에서는 구획된 케이싱챔버들을 유압오일로 채우고, 이 경우, 케이싱의 폐쇄단부에 배치되고 슬라이딩 피스톤에 의해 인접 케이싱 챔버에서 분리되어 있는 압축기체실에 압축기체가 들어 있으며, 슬라이딩 피스톤은 케이싱 내벽면에서 밀봉 안내된다.

EP1101972A2에는 피스톤로드가 동심으로 안내되고 있는 팽창 기체스프링이 기재되어 있다. 피스톤로드에 장착된 피스톤은 케이싱 내부에서 밀봉 안내되고 오일챔버를 두개의 오일챔버로 구획한다. 또, 구획된 오일챔버들은 밸브를 통해 연결될 수 있고, 밸브의 밸브핀은 케이싱 외부에서 조정할 수 있으며 종축선 방향으로 밸브개방 위치로 밀렸을 때 밸브개방위치로 움직이고 복원스프링에 의해 밸브개방 반대방향의 폐쇄위치로 움직인다. 팽창 기체스프링은 폐쇄위치에서 차단된다. 피스톤로드가 삽입되는 팽창 기체스프링은 오일챔버에 이어진 케이싱에 조립된다. 오일챔버를 구획하는 피스톤에 체크밸브 형태의 압력제어밸브가 추가로 장착되고, 이 밸브에 포함된 채널은 피스톤을 관통해 오일챔버들을 연결하며 그 일측은 스프링의 힘을받는 밀봉와셔로 막힌다. 피스톤로드와 케이싱 사이에 허용하중 이상의 큰 과부하가 걸리면, 압력제어밸브가 열려 스프링의 폐쇄가 해제된다. 과부하의 경우 기체스프링이나 그 연결부분에 손상이 가지 않도록 하는데 측정의 목적이 있다. 피스톤로드는 기체스프링이 차폐되었을 때는 케이싱에 대해 상대운동을 하지 않는다.

응용의 관점에서 보면, 이런 종래의 고정식 스프링은 여전히 개선의 여지가 있다. 특히, 압축스프링이 차폐되었을 때에도 케이싱에 대해 피스톤로드가 움직일 필요가 있는 경우가 있다.

본 발명의 목적은 이상 언급한 형태로서 용도가 좀더 융통성이 있는 압축스프링을 구현하되, 차폐되었을 때에도 케이싱에 대해 피스톤로드를 움직일 수 있는 압축스프링을 구현하는데 있다.

본 발명에 따르면, 이 목적은 자동 오버플로 연결부를 통해 케이싱챔버를 서로 연결하는 자동밸브에 의해 달성되고, 이 자동밸브는 폐쇄위치로 예비하중이 걸린 밸브요소를 포함하여, 제어밸브의 밸브핀의 개방위치에서 피스톤로드와 케이싱 사이에 압력유체의 압력에 의해 피스톤로드 후퇴방향으로 작용하는 극복력(F1)과 후퇴력(F2) 사이에 -2F2<F1<2F2의 관계로, 제어밸브의 밸브핀 폐쇄위치에서는 피스톤로드와 케이싱 사이에서 피스톤로드의 후퇴방향으로 극복력(F1)이 작용할 때만 자동밸브가 개방위치로 열리도록 된다.

종래의 모든 잠금식 스프링들은 공통적으로 피스톤로드에 작용하는 에너지저장소에서 생긴 힘이 팽창방향으로 훨씬 큰 큰 과부하로 걸렸을 때만 상승될 수 있다. 이 힘-이하 팽창력이라 함-은 두개의 구획된 케이싱챔버들을 서로 연결하기 위해 제어밸브를 개방했을 때 팽창방향으로 정지구 앞의 5mm 거리로 케이싱 내부에 피스톤로드가 위치할 때 피스톤로드를 팽창시키는 힘으로 정의된다.

본 발명에 따르면, 피스톤로드의 팽창방향으로 에너지저장소에 의해 피스톤로드에 작용하는 힘을 극복하도록 작용되는 힘으로 제어밸브가 닫혔을 때에도 추가 자동밸브에 의해 압축스프링의 폐쇄를 극복할 수 있음이 발견되었다. 이렇게 되면 압축스프링을 크게 응용할 수 있다. 이 극복력이 팽창력과 비슷하고 최대 팽창력의 두배일 때, 스프링 적용분야에 따라 조정된 극복력에 의해 압축스프링의 폐쇄가 극복될 수 있으므로, 이런 경우에는 제어밸브의 작동으로 압축스프링의 차폐를 해제할 필요가 없다. 이렇게 되면 압축스프링의 작동 편의성이 향상된다.

극복력은 자동밸브의 예비하중에 의해 조정될 수 있다. 팽창력과는 별개로, 피스톤로드 팽창방향 반대방향으로 피스톤로드에 작용하는 추가하중을 고려해야만 한다. 이 하중의 크기에 따라, 극복력의 바람직한 범위는 아래와 같다. 0<F1<F2, 구체적으로는 0<F1<0.5F2, 바람직하게는 0<F1<0.1F2 또는 F1=0; -F2<F1<0, 구체적으로는 -0.5F2<F1<0, 바람직하게는 -0.1F2<F1<0.

예컨대, 자동차 의자의 등받이를 조정하는데 압축스프링을 사용할 수도 있는데, 이 압축스프링은 차폐되었을 때에도 등받이가 풀리면 초기 직립위치로 자동복귀하도록 설계되었다. 극복력은 피스톤로드 전진방향의 팽창력에서 생기는 힘과, 등받이가 풀려도 등받이 중량때문에 반대방향으로 작용하는 하중에 대응하는데, 등받이의 중량은 해제되었을 때에도 피스톤로드에 작용한다. 차폐되었을 때에도 팽창될 수 있는 압축스프링을 달리 적용할 수도 있는바, 예컨대 테이블의 높이를 조정하는 경우이다. 이 경우, 압축스프링이 차폐되었을 때에도 좀더 작은 추가 극복력으로 충분히 압축스프링이 팽창되도록 자동밸브의 예비하중을 선택하는데, 이때 압축스프링은 테이블의 중량에 의해 피스톤로드 팽창 방향 반대방향으로 예비하중이 걸린다.

등받이 조정을 위해, 차단위치에 있는 제어밸브에 의해 압축스프링이 차단되었을 때에도 피스톤로드 팽창방향의 추가 압력에 의해 등받이가 직립위치로 움직일 수 있도록 극복력을 설정할 수 있다.

기판층 양쪽을 비금속층으로 코팅한 복합체로 자동밸브의 밸브요소를 구성할 때 밀봉성이 우수하고; 밸브요소의 비금속층은 플라스틱이나 고무로 구성된다. 이 밸브요소는 저렴하게 제작되어 압축스프링에 조립될 수 있다.

압축기체실, 헬리컬스프링, 오일 형태의 압축유체 등으로 이루어진 에너지저장소는 응용분야에 따라 성공적임이 입증되었다.

원통형 핀이 삽입되어 있는 오버플로 채널을 포함하는 자동 오버플로 연결부를 이용하면, 오버플로 채널과 원통형 핀의 직경비 및 원통형 핀의 길이에 의해 길이조정 압축스프링의 감쇠효과를 미세조정할 수 있다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 압축스프링의 첫번째 실시예의 종단면도;

도 2는 압축스프링의 밸브가 차단상태에 있는 도 1의 압축스프링의 부분확대도;

도 3은 차단밸브와 개방자동밸브를 구비한 도 1의 압축스프링의 부분확대도;

도 4는 압축스프링의 두번째 실시예의 종단면도;

도 5는 압축스프링의 세번째 실시예의 종단면도;

도 6은 압축스프링의 네번째 실시예의 종단면도;

도 7은 압축스프링의 또다른 실시예의 도 2와 비슷한 부분확대도.

도 1-3에 도시된 차폐용 길이조정 기체스프링의 첫번째 실시예는 튜브 형태의 원통형 케이싱(1)을 포함하고, 케이싱의 일단부(2)는 체결요소(4)가 장착된 바닥부(3)에 의해 기밀 밀봉된다. 케이싱(1)의 타단부(5)에는 환형 안내밀봉유닛(6)이 고정되어 액체밀봉을 하며, 이 유닛(6)은 종축선(7)을 따라 케이싱(1) 내에서 움직이는 피스톤로드(8)를 안내하고 밀봉하는 역할을 한다. 케이싱(1) 외부의 피스톤로드(8)의 자유단부(9)에는 다른 체결요소(10)가 장착된다.

케이싱(1) 내부의 피스톤로드(8) 일단부(11)에는 피스톤(12)이 장착되고, 이 피스톤(12)은 케이싱(1)의 내벽(13)을 따라 안내되며, 시일(14)의 도움으로 내벽(13)에 대해 기밀상태를 유지한다. 피스톤(12)에 의해 케이싱 내부는 피스톤(12)과 안내밀봉유닛(6) 사이의 제1 케이싱챔버(15)와, 그 반대쪽의 제2 케이싱 챔버(16)로 나눠진다. 케이싱챔버(16)는 케이싱(1)의 내벽(13)을 따라 안내되는 슬라이딩피스톤(17)에 의해 형성되고, 시일(18)에 의해 내벽(13)에 대해 기체/유체 밀봉된다. 슬라이딩 피스톤(17)과 바닥부(3) 사이에 배치된 것은, 에너지저장소 역할을 하고 부압기체가 들어있는 압축기체실(19)이다. 케이싱 챔버(15,16)는 유압오일와 같은 유체로 채워진다.

피스톤(12)에는 케이싱챔버(15,16)를 서로 연결/분리하는 차폐밸브(20)가 설치된다. 차폐밸브(20)는 밀봉안내유닛(6)을 향한 피스톤(12) 측면에 위치한 밸브본체(21)를 포함한다. 중공 밸브본체(21) 내부에는 2쪽 부시(23)가 있고, 이 부시는 오버플로 챔버(22)를 형성하고, 밸브핀(24)은 부시를 관통하여 축선(7)과 동축으로 움직이도록 배열되어 있다. 밸브핀(24)은 부시(23)와 중공 피스톤로드(8) 사이에서 시일(25)에 의해 밀봉된다. 오버플로 챔버(22)는 부시(23)내에 형성된 트로틀 포트(26)와 밸브본체(21)에 형성된 오버플로채널(27)을 통해 케이싱 챔버(15)에 영구적으로 연결된다.

케이싱챔버(16)를 향한 밸브핀(24) 일단부에는 2단 원추형 밸브디스크(28)가 장착되는데, 이 디스크는 밸브(20)의 연통공(29) 내부에 케이싱챔버(16)를 향해 배치된다.

밸브디스크(28)의 대직경 제2 원추벽(30)은 밸브핀(24)의 팽창방향으로의 이동을 제한하는 역할을 한다. 이 목적으로, 제2 원추벽(30)은 밸브본체(21)의 대응면(31)과 협력한다. 두개의 원추면 사이에서, 밸브핀(24)은 원통형 벽(31a)을 갖는다. 이 벽(31a)은 시일(32)에 의해 밸브본체(21)에 대해 밀봉된다. 시일(32)은 밸브본체(21)와 부시(23)로 이루어지는 원주홈에 설치된다.

오버플로 챔버(22)와 밸브디스크(28) 사이의 밸브핀(24)에는 테이퍼구간(33)이 있고, 테이퍼구간(33)과 인접한 부시(23), 시일(32), 대응면(31) 사이에 밸브디스크(28)가 형성되기만 하면 환형채널(34)이 형성된다. 중공 피스톤로드(8) 내부에 배치된 것은 종축선(7) 방향으로 움직이면서 밸브핀(24)과 맞닿는 움직임에 의해피스톤로드의 일단부(11)를 조정하는 밸브작동로드(35)이다. 도 3에 따르면, 밸브작동로드(35)가 밸브개방방향(36)으로 피스톤로드(8)쪽으로 밀리면, 밸브핀(24)은 케이싱챔버(16) 방향의 차단위치에서 밸브개방위치로 움직인다. 그 결과, 밸브디스크(28)의 밀봉 원통벽(31a)이 시일(32), 테이퍼구간(33)을 상승시킨다. 이렇게 되면, 오버플로채널(27), 트로틀포트(26), 오버플로 챔버(22), 채널(34) 및 연통공(29)으로 이루어진 작동/오버플로 조립체(37)를 통해 케이싱챔버(15)가 케이싱챔버(16)에 연결되고, 피스톤로드(8)가 케이싱(1)에 삽입되었을 때 유압오일이 케이싱챔버(16)에서 케이싱챔버(15)로 흐를 수 있다. 이런 삽입은 압축기체실(19)의 압축기체에 의한 대항력을 거슬러 일어나고, 이때 슬라이딩 피스톤(17)은 바닥부(3)를 향해 움직여 기체를 더 압축한다. 그러나, 밸브가 열려 피스톤로드(8)가 풀리면, 압축기체의 힘에 의해 피스톤로드가 케이싱(1)에서 밀려올라가고, 슬라이딩 피스톤(17)은 바닥부(3) 반대쪽으로 움직인다. 따라서, 이 기체스프링은 압축기체스프링이다. 작동로드(35)가 풀리면, 케이싱챔버(16)에 작용하는 압력에 의해 밸브핀(24)이 다시 차단위치로 이동한다. 피스톤(12)은 피스톤로드(8)와 같이 유압으로 잠겨서 케이싱(1)에 대해 차폐된다.

두개의 케이싱챔버(15,16)는 오버플로 채널(38)을 통해서도 서로 연결되는데, 이 채널은 밸브본체(21)를 둘러싸는 환형 케이싱챔버 구간(39)을 통해 제1 케이싱챔버(15)로 배출한다. 오버플로채널(38)은 밸브본체(21)에 형성되어 종축선(7)과 동축인 연통공(29)을 둘러싸는 원주홈(40)을 통해 제2 케이싱챔버(16)로 배출한다. 도 1, 2에서, 원주홈(40)은 환형 디스크 형태의 자동밸브(41)에 의해 폐쇄된다. 밸브 역할을 하는 환형밸브의 디스크(41a)는 3층 복합체로서, 중앙의 금속판층(42) 양측면을 플라스틱 코팅(43)으로 코팅한 것이다.

도 3에서 자동밸브(41)는 개방위치에 있지만, 차폐밸브(20)는 폐쇄위치에 있다. 이 경우, 케이싱챔버(15,16) 사이에는 오버플로채널(38)과 원주홈(40)에 의해 자동 오버플로 연결부(44)가 생성된다.

도 1, 2의 위치에서, 자동밸브(41)의 디스크(41a)는 차폐위치로 축선방향으로 예비하중을 받아, 원주홈(40)과 자동 오버플로 연결부(44)를 폐쇄한다. 이것은, 밸브본체(21)의 연통공(29)을 둘러싸고 종축선(7)과 동축으로 형성되어 디스크(41a)의 안쪽 원주부를 삽입하는 홈(45)에 의해 이루어지는바, 이 홈은 종축선(7) 방향으로 밸브본체(21)에 닿는 자동밸브 디스크(41a)의 외측 자유 원주부 표면에 비해 축선방향으로 어긋나게 위치하여, 자동밸브(41)의 디스크(41a)는 차폐위치에서 약간 휘어진다. 이런 예비하중 조정을 위해, 중간층(42)의 두께가 변할 수도 있다.

차폐밸브(20)의 차폐위치에서 피스톤로드(8)가 풀리면, 압축기체실(19)을 통한 피스톤(12)의 차폐와 압축스프링에 걸린 예비하중으로 인해 피스톤(12)에 작용하는 팽창력이 생긴다. 이 팽창력은 피스톤(12)의 팽창방향으로 작용하고 제2 케이싱챔버(16)의 압력에서 생기는 힘과, 피스톤(12)의 팽창방향 반대로 작용하고 제1 케이싱챔버(15)의 압력에서 생기는 힘으로 이루어진다. 이 합력을 생성시키는 이들 두개의 힘의 비율은 피스톤(12) 부근에서의 케이싱챔버(15,16)의 면적비에 대응한다. 피스톤(12) 부근에서는 제2 케이싱챔버(16)쪽 보다는 제1 케이싱챔버(15)쪽이작기때문에, 압축기체실(19)에서 생기는 예비하중 때문에 제2 챔버(16)보다 제1 챔버(15)에 고압이 생긴다. 그 결과, 차단위치에 있는 자동밸브(41)의 디스크(41a)에 걸린 예비하중에 반대되는 압력이 자동 오버플로 연결부(44)에 축적된다. 디스크(41a)에 걸린 예비하중에 의해, 제2 케이싱챔버(16)의 압력에 비해 큰 오버플로 채널(38)내의 과잉압력으로 자동밸브(41)가 개방된다. 이런 과잉압력은 차폐밸브(20)가 차단되어 있어도 압축스프링의 차단을 극복하도록 피스톤로드(8)에 작용하는 힘에 의해 생긴다.

차단위치에서 자동밸브(41)에 걸린 예비하중 크기에 따라, 압축스프링이 차폐되었을 때, 즉 차폐밸브(20)가 차단되었을 때 자동밸브(41)에 대해 다음과 같은 기능모드가 생긴다.

압축스프링의 제1 기능모드에서, 자동밸브(41)가 개방될 때의 과잉압력은 피스톤로드(8)가 완전히 풀렸을 때 생긴다. 의자 등받이를 고정하는데 사용되는 압축스프링이라면, 등받이 위치가 차단되는 동안, 즉 밸브(20)가 차단되어 있는 동안 등을 펴는 사용자에 의해 등받이가 풀렸을 때 과잉압력이 생길 수 있다. 자동밸브(41)는 열리고 차폐밸브(20)는 닫혀있는 경우, 제1 케이싱챔버(15)에서 제2 케이싱챔버(16)로 유압오일이 흘러, 피스톤(12)은 피스톤로드(8)와 함께 서서히 밀린다. 피스톤로드(8)가 아직 완전히 풀리지 않았을 때, 즉 피스톤로드 팽창방향 반대 압력에 의해 외부에서 피스톤로드가 아직 작동되고 있는 동안 자동밸브(41)가 열리도록 자동밸브(41) 디스크(41a)의 예비하중을 선택할 수 있다. 이것은, 의자 등받이를 고정할 때 등받이의 잔류중량에 의해 피스톤로드가 여전히밀리는 방향으로 하중을 받아 피스톤로드가 자동팽창되도록 할 때 유리하다. 잔류중량은 등받이가 풀려도 피스톤로드 밀림방향으로 피스톤로드에 전달된다.

제2 기능모드에서, 자동밸브(41)가 열려도 피스톤로드(8)와 피스톤(12)은 전혀 풀리지 않는다. 피스톤로드(8)를 밀어내는 방향으로 소정의 추가 고정력이 작용할 때만, 케이싱챔버(15,16) 사이에 충분한 압력차로 인한 극복력이 생기고, 그 결과 자동밸브(41)가 개방된다. 그럼에도 불구하고, 이 모드에서, 압축스프링은 비교적 적은 고정력을 받아 팽창방향으로 고정될 수 있다. 이렇게 되면, 테이블 높이를 조정할 수 있다.

제3 기능모드에서는, 비교적 중요한 극복력이 팽창방향으로 작용할 때만 자동밸브(41)가 개방되고, 이 극복력은 예컨대 차폐밸브(20)가 개방될 때의 압축스프링의 팽창력의 두배에 해당한다. 자동밸브(41)의 디스크(41a)의 예비하중을 대응되게 상승시키면 된다. 이 기능모드는 여러열로 연속적으로 배치되어 있는 의자의 등받이 조정에 사용되는바, 뒷쪽으로 기울어진 등받이 뒷쪽 열에 앉아있는 사용자가 차폐밸브(20)가 차단되었을 경우에도 팽창방향으로 대응되는 큰 조정력을 가하여 등받이를 세울 수 있다.

도 4-7에는 압축스프링의 다른 예가 도시되어 있다. 도 1-3에 도시된 것과 같은 요소에는 같은 번호를 붙이고, 이에 대한 설명은 다시 하지 않는다.

도 4에 도시된 것은 압축스프링의 두번째 실시예이다. 이 실시예는 에너지 저장소로서 압축기체 대신 압축기체실(19)에 헬리컬스프링(46)을 배치한 점에서만 첫번째 실시예와 다르다. 그 외에는 도 4의 압축스프링은 첫번째 실시예와 동일하다.

도 5에는 압축스프링의 세번째 실시예가 도시되어 있다. 피스톤로드(8)와 밸브작동로드(35)는 케이싱(1)의 양측으로 팽창한다. 압축스프링 일단부(5)의 피스톤로드(8)용 안내밀봉유닛(6) 이외에, 본 실시예에서는 케이싱(1)의 타단부(2)에 제2 안내밀봉유닛(47)을 기밀고정하는데, 이 유닛(47)은 종축선(7)과 동축으로 케이싱(1) 내부에서 움직이는 밸브작동로드(35)를 안내 및 밀봉하는 기능을 한다. 이 실시예에서, 제1 케이싱챔버(15)는 축선상으로 안내밀봉유닛(47) 부근에 구성되어, 차폐밸브(50)의 밸브본체(51)와 부시(23) 및 내부 케이싱 실린더(48)의 외벽에 의해 환형 챔버 형태로 이루어진다.

피스톤로드(8)의 피스톤은 내부 케이싱실린더(48)내에서 안내되고, 이 실린더는 제2 케이싱챔버(16)를 포함하며 케이싱(1)을 구성하는 외부 케이싱실린더(49)와 동축으로 배치된다. 본 실시예에서, 피스톤(12)은 두개의 케이싱챔버(15,16) 사이에 배치되지 않는다. 본 실시예에서, 이들 두개의 케이싱챔버(15,16)는 밸브본체(51)를 갖는 차폐밸브(50)에 의해 분리되고, 밸브(50)는 안내밀봉유닛(47)쪽에서 내부 케이싱실린더(48)를 폐쇄한다. 밸브본체(51)와 내부 케이싱실린더(48)의 내벽 사이는 시일(52)에 의해 밀봉된다.

케이싱챔버(16)쪽에서 보면, 본 실시예의 밸브핀(24)은 원통형 밀봉면(53)을 갖는 핀 구간을 포함한다. 차폐밸브(50)가 차단위치에 있으면, 밀봉면(53)은 시일(54)을 통해 밸브본체(51)의 대향면(55)에 맞닿는다. 차폐밸브(50)의 작동/오버플로 조립체(37)는 오버플로 채널(27)과 오버플로 챔버(22)로 구성되고, 차폐밸브의 개방위치에서는 밀봉면(53)과 대향면(55) 사이의 좁은 환형 공간으로 이루어진다. 피스톤(12)을 밸브본체(51)를 향해 제2 케이싱챔버(16) 안으로 삽입하면, 이 케이싱챔버(16)로부터 작동/오버플로 조립체(37)를 통해 제1 케이싱챔버(15)로 유압오일이 흘러간다. 이런 삽입은 압축기체실(56)의 압축기체에서 생기는 대향력을 거슬러 일어난다.

압축기체실(56)은 부분적으로는 내부 케이싱실린더(48)와 외부 케이싱실린더(49) 사이의 환형 챔버로 이루어진다. 제1 케이싱챔버(15)와 압축기체실(56) 사이에 배치된 것은 슬라이딩 피스톤링(57)으로서, 본 실시예에서 이 피스톤링은 제1 실시예의 슬라이딩 피스톤(17)과 같은 기능을 한다. 슬라이딩 피스톤링(57)은 내부 케이싱실린더(48)의 외벽에 대해서는 시일(58)로 밀봉되고 외부 케이싱실린더(49)의 내벽에 대해서는 시일(59)로 밀봉된다. 압축기체 오버플로 채널(60)을 통해, 압축기체실(56)의 환형 챔버는 압축기체실(19)의 제2 챔버(61)에 연결되고, 압축기체실(19) 역시 피스톤(12) 뒤에서 피스톤로드(8)를 둘러싸는 환형챔버이다. 압축기체 오버플로 채널(60)은 안내밀봉 유닛(6)과 내부 케이싱실린더(48)의 단부 사이의 중간 몸체(62) 내부에 형성된다.

밸브본체(51)를 향해 피스톤(12)을 누르면, 제2 챔버(61)가 팽창하고 압축기체가 챔버(56)에서 챔버(61)쪽으로 흐른다. 피스톤(12)의 압력면의 면적비때문에, 피스톤로드(8) 전진방향으로 피스톤로드 둘레의 피스톤(12)의 환형면에 작용하는 압축기체에 의한 힘은 피스톤로드(8) 후퇴방향으로 케이싱챔버(15,16)를 통해 피스톤(12)의 전 단면적에 작용하는 압축기체의 힘보다 작다. 이들 힘의 차이가, 차폐밸브(50)가 열렸을 때 피스톤(12)에 작용하는 압축기체실(19)로부터의 팽창력이다. 피스톤(12)을 밀면, 슬라이딩 피스톤링(57)이 중간 몸체(62)를 향해 움직인다.

그러나, 차폐밸브(50)가 열렸을 때 피스톤로드(8)가 풀리면, 압축기체가 피스톤(12)에 가하는 순팽창력에 의해 피스톤로드가 케이싱(1)에서 밀려나가고, 슬라이딩 피스톤링(57)도 안내밀봉유닛(47)쪽으로 움직인다. 세번째 실시예의 압축스프링도 압축기체스프링이다. 작동로드(35)가 풀리면, 밸브핀(24)은 케이싱챔버(16)의 압력에 의해 폐쇄위치로 움직인다. 피스톤(12)은 피스톤로드(8)와 함께 유압에 의해 고정되고 케이싱(1)에 대해 차단된다.

도 6에 도시된 것은 압축스프링의 네번째 실시예이다. 이 압축스프링은 압축기체실쪽으로 제2 케이싱챔버를 구성하는 슬라이딩 피스톤 대신 슬라이딩 피스톤링(63)을 구비하는 점에서 두번째 실시예와 다르다. 슬라이딩 피스톤링(63)은 피스톤로드(8)와 케이싱(1) 사이에 위치하고, 시일(65,66)에 의해 헬리컬스프링(64)으로부터 제1 케이싱챔버(15)를 기밀 분리한다. 헬리컬스프링(64)은 안내밀봉유닛(6) 부근에서 피스톤로드(8) 둘레에 종축선(7)과 동축으로 배치된다. 헬리컬스프링은 본 실시예의 압축스프링의 에너지 저장소 역할을 한다.

차폐밸브(20)가 개방된 상태에서, 케이싱(1) 바닥부(3)를 향해 피스톤(12)을 밀면, 헬리컬스프링(64)의 압력을 거슬러 작동/오버플로 조립체(37)를 통해 제2 케이싱챔버(16)로부터 제1 케이싱챔버(15)쪽으로 유압오일이 오버플로하고, 슬라이딩 피스톤링(63)은 안내밀봉유닛(6)쪽으로 더 이동한다. 그러나, 차폐밸브(20)가 열린채 피스톤로드(8)가 풀리면, 헬리컬스프링(64)이 유압오일에 작용하는 힘에 의해제1 케이싱챔버(15), 작동/오버플로 조립체(37) 및 제2 케이싱챔버(16)를 통해 피스톤로드(8)가 케이싱(1)에서 팽창하고, 슬라이딩 피스톤링(63)은 바닥부(3)쪽으로 움직인다.

도 1-3에서 설명한 기능모드에 따르면, 자동밸브(41)의 디스크(41a)의 예비하중을 극복할 때의 팽창방향으로 자동밸브(41)의 작용에 의해 피스톤로드(8)는 잠김위치에서 조정될 수 있다.

압축스프링의 또다른 실시예가 도 7에 도시되었다. 이것은 오버플로 채널의 설계에 있어서만 도 1-3의 실시예와 다르다. 도 1-3의 오버플로 채널(38) 대신에, 도 7에서는, 숄더(67)에 의해 디스크(41a)쪽으로 계단식으로 확장하는 오버플로 채널(68)을 구비한다. 오버플로 채널(68)의 계단식 확장부에 장착된 것은 원통형 핀(69)으로서, 이 핀의 외경은 오버플로 채널(68) 확장부의 내경보다 약간 작다. 따라서, 원통형 핀(69)의 외벽면과 오버플로 채널(68)의 확장부 내벽면 사이에 환형 채널(70)이 형성되고, 이 채널은 오버플로 채널(68)과 통한다. 디스크(41a)쪽의 원통형핀(69)의 일단부는 설계상 라운드 형태이고(도 7 참조), 디스크(41a)가 상승되지 않았을 때 디스크(41a)에 맞닿는다. 도 7에 따른 압축스프링의 감쇠효과는 오버플로 채널(68)의 팽창부와 원통형 핀(69)의 직경비는 물론, 원통형 핀(69)의 길이에 의해 얻어진다. 도 7에 따른 자동 오버플로 연결부(44)와 압축스프링의 기능은 도 1-3에 따른 압축스프링에서 설명된 기능과 동일하다.

본 발명에 따르면, 피스톤로드의 팽창방향으로 에너지저장소에 의해 피스톤로드에 작용하는 힘을 극복하도록 작용되는 힘으로 제어밸브가 닫혔을 때에도 추가 자동밸브에 의해 압축스프링의 폐쇄를 극복할 수 있음이 발견되었다. 이렇게 되면 압축스프링을 크게 응용할 수 있다. 이 극복력이 팽창력과 비슷하고 최대 팽창력의 두배일 때, 스프링 적용분야에 따라 조정된 극복력에 의해 압축스프링의 폐쇄가 극복될 수 있으므로, 이런 경우에는 제어밸브의 작동으로 압축스프링의 차폐를 해제할 필요가 없다. 이렇게 되면 압축스프링의 작동 편의성이 향상된다.

Claims (16)

1. 길이조정 압축스프링에 있어서:

   자유유동 압력유체로 채워지고 중앙 종축선(7)을 갖는 케이싱(1);

   케이싱(1)의 제1 단부(5)를 밀폐하는 안내밀봉유닛(6);

   케이싱(1)의 제1 단부(5)로부터 안내밀봉유닛(6)을 통해 밀봉상태로 뻗어나가고 외단부(9)를 갖는 피스톤로드(8);

   피스톤로드(8)에 연결되고 케이싱(1) 내부에서 밀봉 안내되는 피스톤(12);

   피스톤(12) 둘레에 형성되고 압력유체로 채워진 제1 케이싱챔버(15);

   압력유체에 압력을 가하는 에너지저장소(19;46;64);

   제1 케이싱챔버(15)에 연결되고, 압력유체로 채워진 제2 케이싱챔버(16); 및

   작동/오버플로 조립체(37)를 통해 케이싱챔버(15,16)를 서로 연결할 수 있고, 개방위치 및 폐쇄위치로 케이싱(1) 외부로부터 움직일 수 있는 밸브핀(24)을 구비한 제어밸브(20;50);를 포함하고,

   자동 오버플로 연결부(44)를 통해 케이싱챔버(15,16)를 서로 연결하는 자동밸브(41)는 폐쇄위치로 예비하중이 걸린 밸브요소(41a)를 포함하므로, 제어밸브(20;50)의 밸브핀(24)의 개방위치에서 피스톤로드(8)와 케이싱(1) 사이에서 압력유체의 압력에 의해 피스톤로드 후퇴방향(36a)으로 작용하는 극복력(F1)과 후퇴력(F2) 사이의 관계에 의해, 제어밸브(20;50)의 밸브핀(24) 폐쇄위치에서는 피스톤로드(8)와 케이싱(1) 사이에서 피스톤로드의 후퇴방향(36a)으로 극복력(F1)이작용할 때만 자동밸브(41)가 개방위치로 열리도록 되는 것을 특징으로 하는 압축스프링.
2. 제1항에 있어서, 0<F1<F2의 관계를 갖도록 상기 자동밸브(41)가 설계되는 것을 특징으로 하는 압축스프링.
3. 제1항에 있어서, -F2<F1<0의 관계를 갖도록 상기 자동밸브(41)가 설계되는 것을 특징으로 하는 압축스프링.
4. 제1항에 있어서, 상기 자동밸브(41)의 밸브요소(41a)는 기판층(42) 양면을 비금속층(43)으로 코팅한 복합체인 것을 특징으로 하는 압축스프링.
5. 제4항에 있어서, 상기 밸브요소(41a)의 기판층이 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 압축스프링.
6. 제4항에 있어서, 상기 밸브요소(41a)의 비금속층(43)이 플라스틱이나 고무로 구성된 것을 특징으로 하는 압축스프링.
7. 제1항에 있어서, 상기 자동밸브(41)의 밸브요소(41a)가 폐쇄위치로 예비하중이 걸린 환형 디스크인 것을 특징으로 하는 압축스프링.
8. 제1항에 있어서, 상기 에너지저장소가 압축기체실(19)인 것을 특징으로 하는 압축스프링.
9. 제1항에 있어서, 상기 에너지저장소가 헬리컬스프링(46;64)인 것을 특징으로 하는 압축스프링.
10. 제1항에 있어서, 압축유체로서 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축스프링.
11. 제1항에 있어서, 원통형 핀(69)이 삽입되어 있는 오버플로 채널(68)을 포함하는 자동 오버플로 연결부(44)를 포함하고, 원통형 핀(69)의 외벽면과 오버플로 채널(68)의 내벽면 사이에 환형 채널(70) 형태의 오버플로 연결부가 제공되도록 하는 것을 특징으로 하는 압축스프링.
12. 제2항에 있어서, 0<F1<0.5F2의 관계가 되도록 자동밸브(41)가 설계되는 것을 특징으로 하는 압축스프링.
13. 제2항에 있어서, 0<F1<0.1F2의 관계가 되도록 자동밸브(41)가 설계되는 것을 특징으로 하는 압축스프링.
14. 제2항에 있어서, F1=0의 관계가 되도록 자동밸브(41)가 설계되는 것을 특징으로 하는 압축스프링.
15. 제3항에 있어서, -0.5F2<F1<0의 관계가 되도록 자동밸브(41)가 설계되는 것을 특징으로 하는 압축스프링.
16. 제3항에 있어서, -0.1F2<F1<0의 관계가 되도록 자동밸브(41)가 설계되는 것을 특징으로 하는 압축스프링.