KR20040096538A - 압축 스프링 로드 - Google Patents

Abstract

로드 조립체의 단부 마운트(18, 20, 132, 134, 220, 222)에 부착된 부재를 상대적으로 배치하기 위한 압축 스프링 로드(10, 100, 180)는 하우징(24, 104, 186)과, 이 하우징(24, 104, 186) 내에 있는 제1 압축 스프링(28, 108, 188)을 포함하며, 상기 하우징은 신장 위치와 인입 위치 사이에서 이동 가능한 로드 부재(22, 102, 182, 184)를 구비하고, 상기 제1 압축 스프링은 하우징(24, 104, 186)에 대하여 진장 위치 또는 인입 위치 중 하나로 로드 부재(22, 102, 182, 184)에 힘을 가하기 위한 제2 압축 스프링(30, 110, 190)에 의해 둘러 싸여 있다. 상기 두 개의 스프링(28, 108, 188, 30, 110, 190)은 반대 방향으로 권취되어 있으며, 길이와, 외경과, 와이어의 직경이 상이하여, 상기 스프링 로드(10, 1000, 180)는 압축 상태에서 선형 비율로 증가하는 신장력을 가한다. 두 세트의 스프링(28, 108, 188, 30, 110, 190)은 상기 하우징(24, 104, 189)에 대하여 중심 위치로 상기 로드 부재(22, 102, 182, 184)에 힘을 가하도록 배치될 수 있다.

Description

압축 스프링 로드{COMPRESSION SPRING ROD}

본 발명은 후드(hood), 탑(top), 문, 힌지식 뚜껑 및 다른 부재를 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 힘을 가하는 기구에 관한 것이다. 본 발명은 배치할 부재에 구동력을 가하는 로드 부재와 함께 스프링을 사용하는 것을 포함한다. 아래의 특허는 본원에서 , 스프링 기구에 대한 배경기술 정보로서 참조에 의해 원용된다.

- DeGrace 명의의 미국 특허 제6,199,843호

- Kuspert 등의 명의의 미국 특허 제5,810,339호

- Palinkas 명의의 미국 특허 제4,962,916호

압축 스프링 로드는, 예컨대 리프팅, 개방 및 감쇠를 보조하기 위하여 다양한 용례에 사용된다. 전형적인 용례는 고정 기부에 힌지 결합된 뚜껑을 들어올리는 것을 포함한다. 다른 용례는 트렁크용 부재 또는 차량용 해치백(Hatchback)을 들리올리는 것 및/또는 균형을 이루는 것을 포함한다. 또 다른 용례는 고정 프레임 힌지 결합된 문을 닫기 위한 감쇠 스프링을 포함한다. 대부분의 용례는 개방 운동을 보조하기 위한 공기 스프링 또는 가스 스프링을 포함한다. 이러한 유형의많은 압축 스프링 조립체는 힘과 피스톤의 속력을 제어하기 위해서 가스나 작동액을 포함한다. 따라서, 이들 제품은 가스 및/또는 유체를 포함하기 때문에 시간이 지날수록 가스 또는 유체가 누출하여, 조기 파손이 일어날 수 있다. 상기 누출로 인하여 제어력이 손실되며, 이어서 스프링의 수명이 손실된다.

본 발명은 압축 스프링 로드에 관한 것으로, 보다 구체적으로 말하자면, 스프링과, 선형 비율로 증가하는 신장력을 가하는 로드 조립체에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 압축 스프링 로드가 신장 상태일 때의 단면의 측면도이고,

도 2는 압축 스프링 로드가 압축 상태일 때의 종단면도이이며,

도 3은 도 3의 선 3-3을 따라 취한 단면도이고,

도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 압축 스프링 로드의 구성 요소의 분해 사시도이며,

도 5는 압축 스프링 로드의 압축 스프링의 측면도이며,

도 6은 압축 스프링 로드의 스프링 힘과 변형율 사이의 관계를 나타내는 그래프이고,

도 7은 박스와 리드 사이에 위치하는 도 1 내지 도 3에 도시된 압축 스프링 로드 부재와 수평축에 대하여 피벗 가능한 리드를 구비한 박스의 사시도이며,

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스프링 로드의 단면의 측면도이고,

도 9는 도 8에 도시된 압축 스프링 로드의 구성 요소의 분해 사시도이며,

도 10은 도 8과 도 9의 압축 스프링 로드를 사용하는 것을 보여주는 사시도이고,

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스프링 로드의 단면의 측면도이며,

도 12는 도 11에 도시된 압축 스프링 로드의 구성 요소의 분해 사시도이고,

도 13은 도 11과 도12에 도시된 압축 스프링 로드의 응용의 일례이다.

본 발명은 지금까지 이용 가능한 로드와 관련된 전술한 난점과 다른 난점을 해결하는 개선된 압축 스프링 로드를 제공한다. 보다 구체적으로 말하자면 이 점에 있어서, 본 발명에 따른 압축 스프링 로드는 특히, 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소에 대하여 제어된 속도로 리프팅(lifting) 또는 피벗팅(pivoting)하도록 되어 있다. 한 가지 양태에 따르면, 본 발명은 뚜껑의 해제시에 자동으로 작동하는 리프팅 기구 또는 적재물이 감소함에 따라 점점 상승하는 적재된 플랫폼을 위한 리프팅 기구를 제공한다. 유리하게는, 압축 스프링 조립체는 뚜껑을 개방하거나 또는 플랫폼을 들어올리기 위해서 일정하고 제어된 힘을 인가한다. 상기 리프팅 기구는 많은 적재물을 지지할 수 있으며, 현재의 공기 스프링 구성 또는 가스 스프링 구성보다 많은 회수의 작동 사이클에 걸쳐 강도를 유지할 수 있다. 또한, 본 발명은 순수한 기계식 압축 로드 조립체를 제공하며, 이 기계식 압축 로드 조립체는 오랜 사용 기간에 걸쳐 제어 가능한 힘을 생성할 수 있고, 신장 및 압축하는 동안 스프링 힘을 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 압축 스프링 로드는 다수의 압축 스프링으로 구성된다. 압축 스프링 로드 조립체는 하우징에 대하여 신장 및 인입하도록 되어 있는 로드를포함한다. 한 가지 용례에 있어서, 예컨대 압축 스프링은 압축될 때 퍼텐셜 힘(potential force)을 생성하고, 압축 스프링은 신장될 때 상기 퍼텐셜 힘을 해제할 것이다. 이러한 압축 스프링의 신장은 로드 단부와 하우징의 단부에 연결된 부분에 힘을 전달하며, 유리하게는 스프링 로드를 다양한 장착 용례에 적용다도록 다수의 단부 구성을 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 스프링 로드의 압축 스프링은 상호 관계를 지녀서 선형 부하 대한 변형 곡선을 형성한다. 봉함된 스프링은 시간의 흐름에 따른 부하의 손실을 최소화하고, 리프팅 기구는 리프팅 본체 내에 어떠한 유체 또는 가스도 포함하지 않는다. 이것은 유리하게는, 필연적인 누출의 문제와, 이어서 발생하는 효용의 손실을 제거한다.

따라서, 본 발명의 중요한 목적은 이동 가능한 부재에 제어된 비율로 작동력을 가하기 위한 개선된 압축 스프링 로드를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 신장된 기간 동안 지속적인 힘을 공급하고, 지금까지 이용 가능한 압축 스프링에 비해 더 많은 회수의 작동 싸이클 동안 강도를 유지하는 압축 스프링을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상호 관계를 지녀서 선형 부하 대 변형 곡선을 형성하는 두 개 이상의 압축 스프링을 구비한 압축 스프링 로드를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 시간의 흐름에 따른 부하의 손실을 최소화하는, 상호 관계를 지닌 두 개 이상의 압축 스프링을 구비하는 압축 스프링 로드를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 선형 비율로 증가하는 작동력을 제공하는 기계식 압축 스프링 로드 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 선택적으로 다수의 단부 구성을 수용하여 압축 스프링 조립체가 폭 넓은 다양한 사용처에서 장착되도록 하는 기계식 압축 스프링 조립체를 제공하는 것이다.

전술한 목적과 다른 목적 및 장점들은 첨부된 도면과 함께 하기한 설명에 의해 부분적으로 명백해지고, 지적될 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것만을 목적으로 하고, 본 발명을 제한하려는 목적이 아닌 도면을 보다 상세히 참조하면, 도 1 내지 도 6에 도시된 본 발명에 따른 압축 스프링 로드(10)는 축(11)을 지니며, 일체형의 관형 하우징(24)에 대하여 축방향으로 신장 및 인입 가능한 로드 부재(22)를 포함한다. 이하에서 보다 충분히 설명하겠지만, 로드(22)는 안내 로드(26)에 연결된 내측 단부(22b)와 외측 단부(22a)를 갖춘다. 안내 로드(26)는 로드(22)의 내측 단부(22b)의 축방향 내측으로 뻗으며, 좌굴에 대하여 안내 로드(26)의 외면(46)에 의해 지지되는 제1 압축 스프링(28)으로 둘러 싸인다. 제1 압축 스프링(28)은 좌굴에 대하여 하우징(24)의 내면(48)에 의해 지지되는 제2 압축 스프링(30)으로 둘러 싸인다. 축(11)과 서로에 대한 압축 스프링(28, 30)의 정렬은 하우징(24)의 내면(48)과 함께 안내 로드(26)의 외면(46)에 의해 유지된다. 이하에서 설명하겠지만, 하우징(24)은 장착 단부(23)와, 외측 단부 즉 대향 단부(25)를 갖추며, 압축 스프링(28, 30)은 장착 단부(23)의 테일 부싱(tail bushing)(38)과, 안내 로드(26)와 로드(22)의 내측 단부(22b) 사이에 장착된 안내 부재(34) 사이에 축방향으로 포획된다. 테일 부싱(38)은, 하우징의 끝부분을 반경 방향 내측으로 절곡시켜 리테이닝 플랜지(retaining flange)(39)를 형성하고 , 하우징(24) 내에 지지된다.

압축 스프링 로드(10)는, 스프링 로드는 일체형의 하우징(24)의 사용을 포함하여, 작동 중에 리프트 로드(22)와 압축 스프링(28, 30)의 부드러운 운동을 용이하게 한다. 도 4의 분해도에 도시된 바와 같이, 테일 부싱(38)은 압축 스프링(28)의 내부에 수용되는 크기의 직경을 지닌 네크부(neck portion)(42)를 포함한다. 테일 부싱(38)은, 또한 장착 부재(18) 내의 나사형 리세스(recess)(17)에 수용되고, 네크부(42)의 말단에 나사형 스터드(stud)(44)를 구비한다. 안내 로드(26)는 외측 단부에 나사형 스터드(52)를 포함하며, 이 나사형 스터드(52)는 안내 부재(34) 내의 개구(58)를 통해, 로드(22)에 마련된 나사형 보어(54)로 통과한다. 리프트 로드(22)는 하우징(24)의 외측 단부(25)에 있는 로드 부싱(32)을 통해 개구(37)를 통과하고, 외측 단부(22a)에 나사형 스터드(70)를 구비하며, 이 나사형 스터드(7)는 장착 부재(20) 내에 마련된 나사형 리세스(27) 내에 수용된다. 장착 부재(18, 20)는, 산업계에서 일반적인, 예컨대 핀, 볼트, 스위블(swivel) 등의 다양하고 상이한 장착 구성 부재를, 개별적으로 수용하기 위한 개구(19, 21)를 지닌다. 스프링 로드 조립체의 양 단부에 있는 나사형 스터드(44, 70)는 다양한 구조적 환경에서의 사용을 위해 조립체를 변형하기 위한 것이라기 보다는 상이한 장착 부재를 사용하기 위해 제공되는 것이 유리하다.

안내 부재(34)는 하우징(24) 내에서 슬라이드 가능하며, 그러한 슬라이드 운동을 용이하게 하도록 적절한 재료로 제조된 안내 링(35)를 포함한다. 로드(22)는로드 부싱(32)에 의해 하우징(24)의 단부(25)에 슬라이드 가능하게 지지되며, 상기 로드 부싱(32)은 이 로드 부싱 내에 있는 환형 리세스(41)에 수용되는 내측 단부를 지닌 한 쌍의 고정 스크류(40)에 의해 하우징에 고정된다. 또한, 로드 부싱(32)은단부(25)의 최외측부를 반경 방향 내측으로 절곡시켜서 플랜지(33)를 보유하고, 하우징(24) 내에서 축방향으로 유지된다. 완전한 신장시에, 로드(22)는 로드 부싱(32)과, 안내 부재(34)의 외면에 축방향으로 인접한 로드(22)의 내측 단부(22b)에 있는 리세스(55)에 수용되는 충격 흡수 금속 스프링 링(36)에 의해 보호된다. 로드(22)가 완전히 신장되면, 스프링 링(36)이 로드 부싱(32)의 내측 단부의 축방향에 있는 리세스(51)에 결합된다. 하우징(24) 내에서 안내 부재(34)의 슬라이딩 운동을 용이하게 하도록, 하우징(24) 내에 윤활을 제공할 수 있다. 전술한 설명으로부터, 안내 부재(34) 및 로드 부싱(32) 지지 로드(22)는 로드(22)를 위한 최소의 브레이크어웨이 힘(breakaway force)을 유지하도록 하우징(24) 내에서 왕복 운동한다는 것을 이해할 것이다. 또한, 안내 부재(34) 및 로드 부싱(32)은 로드(22)를 축(11)과 동축으로 유지하고, 조립체 상의 측부 하중을 감소시킨다.

압축 스프링 로드(10)는, 압축 스프링(28, 30)의 다수의 스프링 상수 특성에 의해, 하우징(24)에 대하여 인입 위치로부터 신장 위치로 리프트 로드(22)가 이동하도록 부드러운 신장력을 제공하는 역할을 한다. 용도에 따라, 적절한 부하 대 변형율이 결정되고, 그 다음에 압축 스프링(28, 30)의 조합의 상응하는 물리적 특성 및 탄성 특성이 결정될 수 있다. 압축 스프링(28, 30) 각각은, 현(絃)과 같은 스프링재와, ASTM A228 또는 302 스테인리스 강으로 제조될 수 있다.

각 압축 스프링(28, 30)은 상이한 응력 및 변형율 특성을 갖는다. 스프링을 일차원 물체로 고려하면, 유일한 응력은 신장력(또는 신장력의 반대인 압축력)일 것이며, 응력의 단위는 신장 단위 당의 힘이 될 것이다. 압축 범위 내에서, 각 스프링은 한정된 범위 내의 힘에 대하여, 재료의 연신은 인가된 힘에 비례한다고 하는 "후크의 법칙(Hook's Low)"을 따른다.

F = -kΔL

비례 상수(k)는 길이에 대한 힘의 차원을 지닌 스프링 상수로 공지되어 있으며, ΔL는 압축량이다. 음의 부호는 힘이 신장과는 반대 방향이라는 것을 나타낸다. 즉, 스프링이 신장하면, 힘은 스프링을 본래의 길이로 복귀시키려고 한다. 이와 마찬가지로, 스프링이 압축되면(ΔL < 0), 힘은 스프링을 신장시켜서, 스프링의 본래 길이로 복귀시키고자 한다. 스프링 상수는 연신된 재료의 물리적 특성 및 탄성 특성 모두에 의해 좌우된다. 후크의 법칙은 기본 단계에서는 매우 직관적인 것으로, 동일한 연신력이 인가될 때, 동일한 재료의 굵은 와이어 또는 로드에 비해 가는 와이어가 더 많이 연신한다고 하는 일상적인 경험에 의해 예증될 수 있다.

공식 U =k(ΔL)²는 연신 일(U)을 나타내거나 스프링에 저장된 포텐셜 에너지의 양을 나타낸다.

도 3과 도 5에 도시된 바와 같이, 압축 스프링(28)의 자유 길이(L2)는 압축 스프링(30)의 자유 길이(L2)보다 길고, 압축 스프링(28)의 외경은 압축 스프링(30)의 외경보다 크다. 또한, 압축 스프링(28)의 와이어 직경은 압축 스프링(30)의 와이어 직경보다 작고, 압축 스프링(28)의 스프링 상수는 압축 스프링(30)의 스프링 상수보다 작다. 하나의 특정 용례의 예로서, 압축 스프링(28)의 특별한 물리적 특성은, 와이어 직경 0.055 인치, 내경 0.5444 인치, 외경 0.6544 인치, 자유 길이 17.2 인치, 스프링 상수 0.95 lbs./inch이고, 압축 스프링(30)의 물리적 특성은, 와이어 직경 0.081 인치, 내경 0.657 인치, 외경 0.837 인치, 자유 길이 13.8 인치, 스프링 상수 3.37 lbs./inch이다. 도 6은 전술한 명세 사항의 압축 스프링(28, 30)과, 도 1과 도 2에 도시된 조립체의 조합 스프링용의 부하 대 변형율 곡선을 도시한다. 압축 스프링(28, 30)은 반대 방향으로 권취되어 있고, 이들 스프링의 치수 특성과 함께 상기 상호 관계가 도 6에 도시된 조합된 선형의 부하 대 변형율 그래프를 형성한다는 것을 주목해야 한다. 도 5에 도시된 바와 같은 압축 스프링(28, 30)의 상이한 자유 길이는 힘 조절을 돕는 하나의 구성 요소이며, 상기 상이한 자유 길이는 도 1에 도시된 위치로부터 도 2에 도시된 위치로 초기 운동하는 동안 그리고 도 2에 도시된 위치로부터 도 1에 도시된 위치로 운동 종료하는 동안, 안내 부재(34)와 로드(22)를 안정화시킨다. 이러한 점에 있어서, 더 긴 압축 스프링(28)은 압축 스프링(30)이 도 1에 도시된 자유 상태일 때, 압축 스프링(30)의 길이로 약간 압축되어서, 구성 요소에 안정화시키는 힘을 가하여, 사용중에 압축 스프링의 초기 이동 및 종결 이동하는 동안, 임의의 자유 플레이(play)를 제거한다.

도 7은 박스(12)와 뚜껑(14) 사이에 연결된, 본 발명에 따른 두 개의 압축 스프링 로드(10)를 도시한다. 상세히 도시되어 있진 않지만, 뚜껑(14)은 힌지 등에 의해 축(A)에 대하여 피벗 가능하게 박스(12)에 적절히 장착된다. 압축 스프링로드(10)의 장착 부재(18, 20)는 박스(12) 및 뚜껑(14) 각각에 적절히 고정된다. 박스(12) 상의 키퍼(keeper)와 체결하여, 뚜껑을 박스(12)에 대하여 해제 가능하게 폐쇄하는 뚜껑(14)의 래치(15)가 도시되어 있다. 래치(15)는 업계에서 일반적인 다양한 유형의 것일 수 있고, 손, 발, 열쇠, 리모트 등으로 래치(15)를 해제할 수 있다. 래치(15)를 해제한 다음에, 압축 스프링 로드(10)가 도 2에 도시된 위치로부터 도 1에 도시된 위치로 자동으로 뻗고, 압축 스프링 로드(10)가 신장하는 동안, 압축 스프링(28, 30)에 저장된 압축력이 해제되어 뚜껑(14)을 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동시킨다.

도 8과 도 9는 본 발명에 따른 압축 스프링 조립체의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에서 압축 스프링 로드(100)는 축(101)을 지니고, 일체형의 관형 하우징(104)에 대해서 축방향으로 신장 및 인입 가능한 로드(102)를 포함한다. 이하에서 보다 충분히 설명하겠지만, 로드(102)는 외측 단부(102a)와 안내 로드(106)에 연결된 내측 단부(102b)를 지닌다. 안내 로드(106)은 로드(102)의 내측 단부(102b)의 축방향 내측으로 신장한다. 제1 압축 스프링(108)은 좌굴에 대하여 로드(102)의 외면(103)에 의해 지지된다. 스프링(108)은 좌굴에 대하여 하우징(104)의 외면(105)에 의해 지지되는 제2 압축 스프링(110)으로 둘러 싸인다. 축(101)과 서로에 대한 압축 스프링(108, 110)의 동축 정렬은 하우징(104)의 내면(105)와 함께 로드(102)의 외면(103)에 의해 유지된다. 압축 스프링(108, 110)은 조립되었을 때, 하우징(104)의 단부(114)에 있는 로드 부싱(112)과, 안내 부재(116) 사이에 축방향으로 포획되는데, 이 안내 부재는 상기 로드 부싱과 안내 로드(106) 사이에 있는로드의 내측 단부(102b)에 고정되어 있다. 안내 로드(106)는 외측 단부에 나사형 스터드(107)를 포함하는데, 이 나사형 스터드는 안내 부재(116)의 개구를 관통하여 로드(102) 내에 마련된 나사형 보어(137)로 통과한다. 테일 부싱(120)이 이 테일 부싱(120) 내에 있는 환형 리세스(126) 내에 수용되는 고정 스크류(122)에 의해 하우징(104)의 단부(124)에 지지된다. 이하에서 설명하겠지만, 스프링 로드(100)의 구성 요소는 압축 스프링 어셈블리가 작동하는 동안 , 안내 로드(106)를 둘러 싸는 쿠션 스프링(cushioning spring)(130)에 의해 보호된다. 쿠션 스프링(130)은 단부(124)의 테일 부싱(124)과 안내 부재(116) 사이에 축방향으로 포획된다. 테일 부싱(120)은 쿠션 스프링(130)의 내부에 수용되는 크기의 직경을 지닌 네크부(123)을 포함한다. 테일 부싱(120)은, 또한 장착 부재(132) 내에 있는 나사형 리세스(127) 내에 수용되는 네크부(123)의 말단에 나사형 스터드(125)를 구비한다. 안내 부재(116)는 하우징(104) 내에서 슬라이드 가능하며, 이러한 슬라이드 운동을 용이하게 하도록 적절한 재료로 제조된 안내 링(117)을 포함한다. 로드(102)는 부싱(112) 내에 있는 환형 리세스(113) 내에 수용되는 내측 단부를 지닌 한 쌍의 고정 스크류(122)에 의해 하우징(104)에 고정되는 로드 부싱(112)에 의해 하우징(104)의 단부(114)에서 활주 가능하게 지지된다. 로드(102)는 하우징(104)의 외측 단부(114)에 있는 부싱(112) 내의 개구(111)를 통과하며, 외측 단부(102a)에 장착 부재(134)에 마련된 나사형 리세스(140) 내에 수용되는 나사형 스터드(139)를 구비한다. 전술한 설명으로부터, 안내 부재(116) 및 로드 부싱(112) 지지 로드(102)가 로드(102)용의 최소한의 브레이크어웨이 힘을 유지하도록, 하우징(104) 내에서 왕복 운동한다는 것을 이해할 것이다. 장착 부재(132, 134)는, 예컨대 핀, 볼트 스위블 등과 같은 당업계에서 일반적인 다양한 상이한 구성 요소를 수용하기 위한 개구(133, 135)를 각각 지닌다. 장착 부재(132)는 작업 지지면에 압축 스프링 조립체를 장착하기 위하여 테일 부싱(120)에 고정식으로 부착된다.

도 10은 대응하는 고정 지지대(142)와 플랫폼 또는 작업 지지 테이블(140) 사이에 각각 연결된 네 개의 압축 스프링 로드(100)를 도시한다. 스프링 로드(100)는, 도 10에 도시된 바와 같이. 플랫폼(140)에 인가된 부하에 응답하여 화살표z방향으로 신장하도록 구성되어, 압축 스프링(108, 110)을 압축한다. 다음에, 플랫폼(14)으로부터 부하가 점차적으로 제거될 때 압축 스프링(108, 110)은 화살표y방향으로 스프링 로드를 신장시키고 인입시킨다. 압축 스프링(108, 110)은 제1 실시에에서 설명한 압축 스프링(28, 30)과 동일한 물리적 특성을 지닌다. 도 10에 도시된 것과 같은 스프링 로드(100)와 플랫폼(140) 장치는 금속판과 같은 점진적인 로드 리프터(load lifter)로서 적합하다. 판들이 플랫폼(140)에 점차적으로 적층되면, 스프링 로드(100)는 화살표z방향으로 신장하여, 압축 스프링(108, 110)이 점점 압축된다. 전술한 바와 같이, 스프링이 압축되면(ΔL < 0), 그로 인해 발생하는 힘이 스프링 로드를 본래의 길이로 신장시키려고 한다. 따라서, 판들이 플랫폼으로부터 점차적으로 제거되면 압축 스프링(108, 110)이 신장하여, 플랫폼(140)이 화살표y방향으로 이동하게 된다. 이러한 방식으로, 스프링은 플랫폼이 우선z방향으로 이동하고, 그 후y방향으로 이동하여 플랫폼 상에 있는 적층물의 상판을 주어진 높이로 유지하는 제어된 힘을 제공한다. 플랫폼으로부터 모든 적재물을갑자기 제거하면, 스프링 로드가 급속히 인입하고, 쿠션 스프링(130)이 인입 운동을 완충시켜서 스프링을 손상으로부터 보호한다. 또한, 본 실시예는, 특히 카운터밸런스 시스템(counterbalance system), 컨베이어 체인 인장기, 도어 리프트 보조기(door lift assist) 및 댐프너(dampener)로서 매우 적절하다.

도 11 및 도 12는 본 발명에 다른 압축 스프링 조립체의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에서는 압축 스프링 로드(180)가 축(181)을 지니며, 일체형의 관형 하우징(186)에 대하여 선택적으로 함께 축방향 신장 및 인입 가능한 두 개의 로드(182, 184)를 포함한다. 이하에서 보다 충분히 설명하겠지만, 로드(182)는 외측 단부(182a)와 내측 단부(182b)를 지니며, 로드(184)는 외측 단부(184a)와, 안내 부재(200)를 함께 구비한 로드(182)의 내측 단부(182b)에 연결된 내측 단부(184b)를 구비한다. 로드(182)는 하우징(186) 단부(186a)의 축방향 내측으로 신장하며, 좌굴에 대하여 로드(182)의 외면(183)에 의해 지지되는 제1 압축 스프링(188)으로 둘러 싸인다. 제1 압축 스프링(188)은 좌굴에 대하여 하우징(186)의 내면(187)에 의해 지지되는 제2 압축 스프링(190)으로 둘러 싸인다. 로드(184)는 하우징(186)의 대향 단부(186b)의 축방향 내측으로 뻗으며, 좌굴에 대하여 로드(184)의 외면(185)에 의해 지지되는 제3 압축 스프링(192)으로 둘러 싸인다. 제 3 스프링은 좌굴에 대하여 하우징(186)의 내면(187)에 의해 지지되는 제4 압축 스프링(194)으로 둘러 싸인다. 축(181)과 서로에 대한 압축 스프링(188, 190, 192, 194)의 정렬은 하우징(186)의 내면(187)과 함께, 로드(182, 184)의 외면(183, 195)에 의해 각각 유지된다. 압축 스프링(188, 190)은 하우징(186) 단부(186a)의 로드 부싱(196)과 안내부재(200) 사이에 축방향으로 포획되며, 압축 스프링(192, 194)은 하우징(186) 단부(186b)의 로드 부싱(202)과 안내 부재 사이에 축방향으로 포획된다. 로드 부싱(196)은 하우징 단부(186a)의 고정 스크류(206)에 의해 하우징(186) 내에 지지되며, 이 고정 스크류는 부싱(196) 내에 있는 환형 리세스(197) 내로 뻗는다. 이와 마찬가지로, 로드 부싱(202)은 하우징 단부(186b)의 고정 스크류(206)에 의해 하우징(186) 내에 지지되며, 이 고정 스크류는 부싱 내에 있는 환형 리세스(203) 내로 뻗는다. 부싱(196, 202)의 축방향 유지는 대응하는 하우징(186)의 단부를 부싱의 축방향 내측으로 절곡시킴으로서 더욱 향상된다.

압축 스프링 로드(180)는 스프링 로드의 작동 중에, 로드(182, 184)와 압축 스프링(188, 190, 192, 194)의 부드러운 운동을 용이하게 하는 일체형의 하우징(186)의 사용을 포함한다. 도 12의 분해도에 도시된 바와 같이, 로드(184)는 양 단부에 나사(230, 231)를 포함한다. 나사(231)는 스프링 링(210)의 개구와, 안내 부재(200)의 개구와, 스프링 링(208)의 개구를 통과하여 로드(182) 내에 있는 나사형 리세스(235)에 수용된다. 로드(182)는 리세스(235)에서 떨어져 있는 나사(234)를 포함하며, 이 나사는 장착 부재(222)에 있는 나사형 리세스(233) 내에 수용된다. 전술한 설명으로부터 이해할 수 있는 바와 같이, 안내 부재(200)와, 로드 부싱(196, 202)과, 지지 로드(182, 184) 각각은 스프링 조립체 사용시에 로드(182, 184)를 위한 최소한의 브레이크어웨이 힘을 유지하도록 하우징(186) 내에서 왕복 운동한다.

스프링 로드 조립체(180)는 제어 가능한 비율로, 선택적으로 축방향의 양방향으로 신장력을 가하도록 되어 있다. 로드(182, 184)는 하우징(186)으로부터 완전히 신장할 때, 각각의 부싱(196, 202)에 의해 보호된다. 또한, 로드(182)의 내측 단부(182b)와 로드(184)의 내측 단부(184b) 각각에 위치한 리세스(212, 214)에 수용되는 금속 스프링 링(208, 210)에 의해 신장 방향으로의 충격이 흡수된다. 스프링 링(208, 210)은 안내 부재(200)의 외면에 축방향으로 인접하고, 각 스프링 링은 로드가 각각의 신장 방향으로 완전히 신장하면, 로드 부싱(196, 202)과 결합한다. 하우징 내에서의 안내 부재의 슬라이드 운동을 용이하게 하도록 하우징(186) 내에 윤활이 제공될 수 있다.

도 13에 도시된 바와 같이, 스프링 로드 조립체(180)는 예시만을 위해 도시된, 고정 지지 부재(231)에 피벗식으로 부착된 단부(230a, 232b)를 지닌 두 개의 공작물(230, 232) 형태의 적재물을 자동 중심 조절(self-centering)할 수 있다. 스프링 로드(180)는 단부(182, 184)를 지니며, 이들 단부는 공작물의 단부(232b, 230a) 각각에 피벗식으로 연결된다. 스프링 로드(180)는 지지 아암(225)에 의해 지지 부재(231)에 단단히 고정된 브라켓(224)에 의해 공작물(230, 232) 사이에 중심을 맞춰 지지된다. 압축 스프링 쌍의 스프링(188, 190, 192, 194) 각각은 제1 실시예에서 설명한 압축 스프링(28, 30)과 동일한 물리적 특성을 지닌다. 도 13에 도시된 장치에서 스프링 로드(180)는 적재물 중심 고정 조립체이다. 이러한 점에서, 공작물(230, 232) 중 하나가 화살표c방향으로 이동하면, 로드(184)는 하우징(186)에 대하여 신장하고 스프링(192, 194)은 압축된다는 것을 이해할 것이다. 화살표e방향으로의 결과적인 스프링(192, 194) 힘은 스프링을 본래의 길이로 신장시키려고 한다. 공작물 중 하나가 화살표d방향으로 이동하는 경우에는 반대라는 것을 이해할 것이다. 이러한 점에서, 스프링(188, 190)은 압축되고, 스프링(192, 194)는 완전히 이완된다. 화살표e방향으로의 결과적인 힘은 스프링(188, 190)을 본래 길이로 신장시키려고 한다. 공작물(230, 232)의 중심 위치로의 복귀 운동 중에, 이완된 스프링 쌍은 복귀 운동을 완충시킨다. 이전 실시예에서와 같이, 스프링(188, 190, 192, 194)은 공작물 중 하나가 중립 위치로부터 벗어나면, 공작물(230, 232)을 자동 중심 조절하기 위한 제어된 힘을 제공한다. 본 발명은 특히, 조향 기구, 연결 기구, 차단 기구 및 댐프너의 중심 조절 장치로서 매우 적합하다는 것을 이해할 것이다.

여기에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예의 구조 및 구성에 대해 매우 강조하지만, 본 발명의 원리를 벗어나지 않고도 다른 실시예 뿐만 아니라 본원에 개시된 실시예를 수정할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 점에서, 본원에 개시된 용도 외의 용도에 스프링 로드를 사용할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 유사하게, 특별한 용도를 위해서 소망하는 부하 대 변형율을 충족시키도록 동축 및 주변 스프링(즉, 세 개, 네 개 등)의 다중 조합을 구성할 수 있다. 마찬가지로, 본 발명에 따른 스프링 로드는 다른 여러 방식으로 상대적으로 이동 가능한 구성 요소에 고정될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 발명의 다른 실시예 뿐만 아니라 바람직한 실시예의 이들 변형 및 다른 변형이 명백해지고, 이들이 본원의 개시물로부터 당업자들에게 제안되어, 전술한 내용은 본 발명의 예시만을 위한 것이고, 본 발명을 제한하는 것이 아니라는 것을 명백하게 이해할 것이다.

Claims (27)

1. 축과 축방향의 양 단부를 구비하는 하우징과;

   상기 축과 동축으로서 상기 하우징 내의 내측 단부와 상기 양 단부 중 하나의 축방향 외측으로 위치하는 외측 단부를 구비하는 로드 부재와;

   상기 로드 부재의 상기 내측 단부 상의 안내 부재를 포함하여 상기 하우징에 대하여 인입 위치와 신장 위치 사이에서 상기 하우징의 축방향으로 왕복 운동하도록 상기 로드 부재를 지지하는 수단과;

   상기 안내 부재와 상기 하우징의 양 단부 중 동일 단부 사이에서 각각 연장되고, 서로에 대해, 그리고 상기 축에 대해 동축인 제1 및 제2 압축 스프링

   을 포함하는 압축 스프링 로드.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 압축 스프링의 권취 방향은 상기 제2 압축 스프링의 권취 방향과 반대인 것인 압축 스프링 로드.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 압축 스프링의 자유 길이는 상기 제2 압축 스프링의 자유 길이와 상이한 것인 압축 스프링 로드.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 압축 스프링의 외경은 상기 제2 압축 스프링의 외경보다 작은 것인 압축 스프링 로드.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 압축 스프링의 와이어 직경은 상기 제2 압축 스프링의 와이어 직경보다 작은 것인 압축 스프링 로드.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 압축 스프링의 외경 및 와이어 직경 각각은 상기 제2 압축 스프링의 외경 및 와이어 직경보다 작은 것인 압축 스프링 로드.
7. 축과 축방향의 양 단부를 구비하는 하우징과;

   상기 축과 동축으로서 상기 하우징 내의 내측 단부와 상기 양 단부 중 하나의 축방향 외측으로 위치하는 외측 단부를 구비하는 로드 부재와;

   상기 로드 부재의 상기 내측 단부 상의 안내 부재와 상기 양 단부 중 하나에 부싱을 포함하여 상기 하우징에 대하여 인입 위치와 신장 위치 사이에서 상기 하우징의 축방향으로 왕복 운동하도록 상기 로드 부재를 지지하는 수단과;

   상기 안내 부재와, 상기 축과 동축인 양 단부 중 다른 하나 사이에서 각각 신장하여, 상기 로드 부재를 신장 위치로 편향시키는 제1 및 제2 압축 스프링

   을 포함하는 압축 스프링 로드.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1 압축 스프링의 권취 방향은 적어도 상기 제2 압축 스프링의 권취 방향과 반대인 것인 압축 스프링 로드.
9. 제7항에 있어서, 상기 제1 압축 스프링의 길이는 상기 제2 압축 스프링의 길이와 상이한 것인 압축 스프링 로드.
10. 제7항에 있어서, 상기 제1 압축 스프링의 외경은 상기 제2 압축 스프링의 외경보다 작은 것인 압축 스프링 로드.
11. 제7항에 있어서, 상기 제1 압축 스프링의 와이어 직경은 상기 제2 압축 스프링의 와이어 직경보다 작은 것인 압축 스프링 로드.
12. 제7항에 있어서, 상기 제1 압축 스프링의 외경 및 와이어 직경은 상기 제2 압축 스프링의 외경 및 와이어 직경보다 작은 것인 압축 스프링 로드.
13. 제7항에 있어서, 안내 로드가 상기 안내 부재로부터 상기 축과 동축인 상기 양단부 중 다른 하나로 신장하고, 상기 제1 압축 스프링은 상기 안내 로드를 포위하는 것인 압축 스프링 로드.
14. 축과 축방향의 양 단부를 구비하는 하우징과;

    상기 축과 동축으로서 상기 하우징 내의 내측 단부와 상기 양 단부 중 하나의 축방향 외측으로 위치하는 외측 단부를 구비하는 로드 부재와;

    상기 로드 부재의 상기 내측 단부 상의 안내 부재와 상기 양 단부 중 하나에부싱을 포함하여 상기 하우징에 대하여 인입 위치와 신장 위치 사이에서 상기 하우징의 축방향으로 왕복 운동하도록 상기 로드 부재를 지지하는 수단과;

    상기 안내 부재와, 상기 축과 동축인 상기 로드 부싱 사이에서 각각 신장하여, 상기 로드 부재를 신장 위치로 편향시키는 제1 및 제2 압축 스프링

    을 포함하는 압축 스프링 로드.
15. 제14항에 있어서, 상기 제1 압축 스프링의 권취 방향은 적어도 상기 제2 압축 스프링의 권취 방향과 반대인 것인 압축 스프링 로드.
16. 제14항에 있어서, 상기 제1 압축 스프링의 길이는 상기 제2 압축 스프링의 길이와 상이한 것인 압축 스프링 로드.
17. 제14항에 있어서, 상기 제1 압축 스프링의 외경은 상기 제2 압축 스프링의 외경보다 작은 것인 압축 스프링 로드.
18. 제14항에 있어서, 상기 제1 압축 스프링의 와이어 직경은 상기 제2 압축 스프링의 와이어 직경보다 작은 것인 압축 스프링 로드.
19. 제14항에 있어서, 상기 제1 압축 스프링의 외경 및 와이어 직경 각각은 상기 제2 압축 스프링의 외경 및 와이어 직경보다 작은 것인 압축 스프링 로드.
20. 제14항에 있어서, 안내 로드가 상기 안내 부재로부터 상기 축과 동축인 상기 양단부 중 다른 하나를 향해 신장하며, 쿠션 스프링(cushioning spring)이 상기 안내 로드를 포위하고 상기 안내 부재와 상기 하우징의 양 단부의 타단 사이에서 신장하여, 상기 로드 부재의 인입 운동을 완충시키는 것인 압축 스프링 로드.
21. 축과 축방향의 양 단부를 구비하는 하우징과;

    상기 축과 동축으로서 상기 하우징 내의 내측 단부와 상기 양단부 중 타단의 축방향 내측을 향하는 외측 단부를 구비하는 제1 및 제2 로드와;

    상기 로드의 내측 단부를 상호 연결시키는 안내 부재를 포함하고 상기 로드 부재를 지지하여, 하우징에 대하여 인입 위치와 신장 위치 사이에서 상기 하우징의 축방향으로 왕복 운동하게 하는 수단과;

    상기 안내 부재와, 상기 축과 동축인 상기 하우징의 양 단부 중 일단 사이에서 각각 신장하는 제1 및 제2 압축 스프링과;

    상기 안내 부재와, 상기 축과 동축인 상기 하우징의 양 단부 중 타단 사이에서 신장하며, 이들 스프링은 상기 하우징에 대하여 이 하우징의 중심부를 향해 상기 로드 부재를 편향시키는 제3 및 제4 압축 스프링

    을 포함하는 압축 스프링 로드.
22. 제21항에 있어서, 상기 제1 및 제3 압축 스프링의 권취 방향은 상기 제2 및제4 압축 스프링의 권취 방향과 반대인 것인 압축 스프링 로드.
23. 제21항에 있어서, 상기 제1 및 제3 압축 스프링의 길이는 동일하며, 상기 제2 및 제4 압축 스프링의 길이는 동일하고, 이들 제2 및 제4 압축 스프링의 길이는 상기 제1 및 제3 압축 스프링의 길이와는 상이한 것인 압축 스프링 로드.
24. 제21항에 있어서, 상기 제1 및 제3 압축 스프링의 외경은 각각 상기 제2 및 제4 압축 스프링의 외경보다 작은 것인 압축 스프링 로드.
25. 제21항에 있어서, 상기 제1 및 제3 압축 스프링의 와이어 직경은 동일하며, 상기 제2 및 제4 압축 스프링의 와이어 직경은 동일하고, 이들 제2 및 제4 압축 스프링의 와이어 직경은 상기 제1 및 제3 압축 스프링의 와이어 직경과는 상이한 것인 압축 스프링 로드.
26. 제21항에 있어서, 상기 제1 및 제3 압축 스프링의 외경 및 와이어 직경은 각각 상기 제2 및 제4 스프링의 외경 및 와이어 직경보다 작은 것인 압축 스프링 로드.
27. 제26항에 있어서, 상기 제1 및 제3 압축 스프링의 외경은 동일하며, 상기 제2 및 제4 압축 스프링의 외경은 동일하고, 이들 제2 및 제4 압축 스프링의 외경은 상기 제1 및 제3 압축 스프링의 외경과는 상이한 것인 압축 스프링 로드.