KR20040110132A

KR20040110132A - 원활한 수축 팽창을 위한 이중 공간을 구비한 실린더형댐퍼구조

Info

Publication number: KR20040110132A
Application number: KR1020030039313A
Authority: KR
Inventors: 성영효
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2004-12-31

Abstract

본 발명은 도어의 개폐시 도어를 유지하면서 길이방향으로 신축되는 실린더형 댐퍼구조에 관한 것으로, 압축성 유체가 채워진 내부공간과, 격벽에 의해서 내부공간과 분리되며 내부공간을 감싸고 있는 외부공간을 구비하는 실린더와, 상기 실린더의 내부공간을 이동하는 피스톤 로드에 소정의 간격을 두고 설치된 상하부 피스톤을 포함하며, 상기 실린더 내부의 내부공간은 상기 실린더와 상기 상부 피스톤 사이에 형성되는 제1 내부공간 및 상기 상하부 피스톤 사이에 형성되는 제2 내부공간으로 이루어지며, 상기 피스톤 이동시 압축 또는 팽창되는 실린더 내부의 압축성유체가 압력차에 의해서 제1 내부공간, 제2 내부공간 및 외부공간을 이동할 수 있도록 함으로써, 압축 및 팽창시 과도한 힘을 필요로 하지 않으며, 순간적인 압축 팽창시에도 소음의 발생없이 자연스러운 작동이 이루어질 수 있도록 한다.

Description

원활한 수축 팽창을 위한 이중 공간을 구비한 실린더형 댐퍼구조{Cylindrical damper structure having double space for smooth compression and expansion}

본 발명은 양 단부가 자동차의 차체와 자동차 도어 또는 선반과 도어에 각각 설치되어 도어를 상하방향으로 개폐할 경우 피스톤의 이동에 따라 길이방향으로 신축되어 도어를 개폐시키고, 개방된 상태에서는 내부에 채워진 압축성 유체에 의해서 도어를 유지시키는 실린더형 댐퍼구조에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 피스톤이 이동하는 실린더 내의 내부공간을 복수개 구비하고, 상기 내부공간 주위에 외부공간을 구비하여 피스톤이 이동할 경우 수축 또는 팽창되는 내부공간의 압축성유체가 외부공간과 유출입할 수 있도록 하여 피스톤의 이동을 원활하게 할 수 있도록 한 실린더형 댐퍼구조에 관한 것이다.

종래의 실린더형 댐퍼구조는 상하 방향으로 개폐할 수 있는 자동차의 후방 도어나 선반 구조물의 도어에 적용될 수 있으며, 도 1에 도시된 것과 같이, 실린더형 댐퍼(10)는 일측이 도어(1)에 연결되고 타측이 차체(2)에 연결되어, 자동차의 개폐에 따라 길이방향으로 신축할 수 있도록 설치된다.

도 2는 종래의 실린더형 댐퍼(10)의 구조를 나타내는 도면이다. 종래의 실린더형 댐퍼(10)의 구조는 실린더(11) 내부에 압축성 유체(F)로 채워진 내부공간(14)이 형성되어 있으며, 상기 내부공간(14)을 피스톤 로드(12)와 피스톤(13)이 길이방향에 따라 이동함으로써 실린더형 댐퍼(10)가 신축하게 된다.

도 1 및 도 2를 참고로 하여, 종래의 실린더형 댐퍼(10)의 작용을 설명하면, 도어(1)를 개방시키는 경우에는 피스톤(13) 및 피스톤 로드(12)가 실린더(11)의 내부공간(14)을 팽창시키는 방향으로 이동하며, 도어(2)를 닫는 경우에는 피스톤(13) 및 피스톤 로드(12)가 실린더(11)의 내부공간(14)을 압축시키는 방향으로 이동한다. 하지만, 종래의 실린더형 댐퍼(10) 구조는 압축될 수 있는 내부공간(14)이 하나의 밀폐된 공간이기 때문에, 외력에 의해서 피스톤(13)이 이동할 경우 발생하는 압력변화에 대해서 내부공간(14) 내부의 압축성 유체(F)가 빠르게 응답할 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 피스톤(13)의 이동에 응답하는 내부공간(14)의 수축 및 팽창속도가 일정하지 않게 된다. 또한, 내부공간(14)을 수축 또는 팽창시키기 위해서는 상당한 힘을 피스톤(13)에 가해야 하며, 그리고 수축 팽창 초기에 순간적인 힘에 의해서 피스톤(13)과 실린더(11)의 내측 사이에서 간섭과 마찰이 발생하게 되고 이로 인해 불필요한 소음을 발생시키게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실린더 내부를 채우고 있는 압축성 유체가 외력에 대해서 빠르게 응답할 수 있도록 하여, 도어를 작은 힘으로 용이하게 개폐할 수 있으며, 불필요한 소음의 발생을 억제할 수 있는 실린더형 댐퍼 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 대상이 되는 실린더형 댐퍼가 적용된 자동차의 후방도어를 나타내는 도면;

도 2는 종래의 실린더형 댐퍼구조를 나타내는 도면,

도 3은 본 발명에 따르는 실린더형 댐퍼구조를 나타내는 단면도,

도 4는 본 발명에 따르는 실린더형 댐퍼구조의 압축시 작용 상태를 나타내는 단면도, 그리고

도 5는 본 발명에 따르는 실린더형 댐퍼구조의 팽창시 작용 상태를 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20 : 실린더 21 : 피스톤 로드

22 : 피스톤 23 : 내부공간

24 : 외부공간 26 : 격벽

27 , 28 : 홀들

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 도어의 개폐시 도어를 유지하면서 길이방향으로 신축되는 실린더형 댐퍼구조로서, 압축성 유체가 채워진 내부공간과, 격벽에 의해서 내부공간과 분리되며 내부공간을 감싸고 있는 외부공간을 구비하는 실린더와, 상기 실린더의 내부공간을 이동하는 피스톤 로드에 소정의 간격을 두고설치된 상하부 피스톤을 포함하며, 상기 실린더 내부의 내부공간은 상기 실린더와 상기 상부 피스톤 사이에 형성되는 제1 내부공간 및 상기 상하부 피스톤 사이에 형성되는 제2 내부공간으로 이루어지며, 상기 피스톤 이동시 압축 또는 팽창되는 실린더 내부의 압축성유체가 압력차에 의해서 제1 내부공간, 제2 내부공간 및 외부공간을 이동할 수 있도록 하여 피스톤에 의한 실린더 내부의 압력변화에 빠르게 대응할 수 있도록 한다.

또한 본 발명의 상기 내부공간과 외부공간의 사이 격벽에는 압축성 유체가 유출입하는 복수개의 홀이 구비되며, 상기 홀들은 상기 상하부 피스톤이 최종 압축되었을 경우 상기 상하부 피스톤에 의해서 차단되도록 형성되어 있으며, 피스톤의 이동에 따라 발생하는 압력의 변화에 의해서 압축성 유체가 상기 복수개의 홀에 통해서 상기 제1 내부공간과 외부공간 그리고 상기 제2 내부공간과 외부공간 사이로 용이하게 이동할 수 있도록 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따르는 실린더형 댐퍼구조의 구성 및 작용에 대해서 구체적으로 살펴본다.

도 3은 본 발명에 따르는 실린더형 댐퍼구조를 나타내는 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따르는 실린더형 댐퍼구조의 압축시 작용 상태를 나타내는 단면도이며, 그리고 도 5는 본 발명에 따르는 실린더형 댐퍼구조의 팽창시 작용 상태를 나타내는 단면도이다.

도 3은 참조하면, 본 발명에 따르는 실린더형 댐퍼구조는, 내부공간(23) 및 외부공간(24)을 구비하는 실린더(20)와, 상기 실린더(20)의 내부공간(23)과 외부공간(24)에 채워져 있는 압축성 유체(F)를 압축 또는 팽창시키는 피스톤(22) 및 피스톤 로드(21)로 구성된다.

상기 실린더(20)에서 내부공간(23)과 외부공간(24)은 격벽(26)에 의해서 분리되어 있으며, 상기 외부공간(24)은 내부공간(23)을 외측에서 감싸고 있으며 대기와는 밀폐된 상태이다. 또한 상기 내부공간(23)과 외부공간(24)을 구분하는 격벽(26)에는 복수개의 홀들(27a, 27b, 28a, 28b)이 형성되어 있다. 상기 홀들(27a, 27b, 28a, 28b)은 내부공간(23) 및 외부공간(24)에 채워져 있는 압축성 유체(F)가 양 공간사이를 유출입할 수 있도록 하는 통로로써 작용한다.

상기 피스톤(22)은 상부 피스톤(22a)과 하부 피스톤(22b)으로 구성되며, 상기 상하부 피스톤(22a, 22b)은 피스톤 로드(21)에 소정의 간격을 두고 설치된다. 상기 상하부 피스톤(22a, 22b) 및 피스톤 로드(21)는 도 3에서 도시된 바와 같이 실린더(20)의 내부공간(23)에 설치되는데, 상하부 피스톤(22a, 22b)은 내부공간(23)을 제1 내부공간(23a) 및 제2 내부공간(23b)으로 구분하게 된다. 제1 내부공간(23a)은 실린더(20)와 상부 피스톤(23a) 사이에 형성되어 상부 피스톤(22a)이 이동하면서 부피가 변화하게 되는 공간이며, 반면 제2 내부공간(23b)은 상하부 실린더(22a, 22b) 사이에 형성되며, 항상 일정한 부피를 가지게 된다. 도어를 개폐할 경우 제1 내부공간(23a)이 수축 또는 팽창하게 되고, 이에 따라 제1 내부공간(23a)의 압력이 변화하게 된다. 따라서, 제1 내부공간(23a)과 외부공간(24) 사이에서 압력차가 발생하게 되며, 상기 압력 차이를 보상하기 위해서 홀들(27a, 27b)을 통해서 제1 내부공간(23a)과 외부공간(24) 사이를 압축성유체(F)가 이동하게 된다. 또한 압축성 유체(F)의 유출입으로 인해 외부공간(24)의 압력(P3)이 변화하게 되면, 다시 홀들(28a, 28b)을 통해 외부공간(24)과 제2 내부공간(23b) 사이에서 압축성 유체(F)가 이동하게 되어 최종적으로는 상기 3개의 공간의 압력이 압력평형을 이루도록 한다. 이러한 본 발명에 따르는 실린더형 댐퍼구조의 작용에 대해서는 이하 보다 상세하게 살펴본다.

도 4를 참조하여 본 발명에 따르는 실린더형 댐퍼를 압축하는 경우에 대해서 살펴본다. 파선으로 도시된 피스톤(22)의 위치는 팽창된 상태에 해당하며, 상하부 피스톤(22a, 22b)은 하부로 후퇴된 상태에 있다. 도어를 닫을 경우, 화살표로 나타낸 방향으로 피스톤 로드(21)에 외력이 가해지면 상하부 피스톤(21a, 22b)이 전진하게 된다. 이에 따라 실린더(20) 내부의 제1 내부공간(23a)의 부피가 적어지게 되고, 이에 따라 제1 내부공간(23a)을 채우고 있는 압축성 유체(F)가 수축하게 되며, 제1 내부공간(23a)의 압력(P1)이 증가하게 된다. 하지만 제2 내부공간(23b) 및 외부공간(24)은 일정한 부피를 가지고 있으므로 초기 팽창된 상태의 압력(P2 및 P3)을 그대로 유지하고 있다. 계속하여 외력이 가해지면 제1 내부공간(23a)의 압력(P1)이 외부공간(24)의 압력(P3)보다 커지게 되고, 제1 내부공간(23a)에 존재하던 압축성 유체(F)가 홀들(27a, 27b)을 통해서 외부공간(24)으로 이동하게 된다. 이에 따라, 외부공간(24)의 압력(P3)이 제2 내부공간(23b)의 압력(P2)보다 커지게 되며, 그 결과 압축성 유체(F)가 외부공간(24)에서 홀들(28a, 28b)을 통해서 제2 내부공간(23b)으로 이동하게 된다. 결국, 상기와 같은 압축성 유체의 이동에 따라 제1 내부공간(23a)의 압력(P1)이 최초 압력보다는 감소하게 되어, 피스톤 로드(21)의 전진 이동을 보다 용이하게 하여, 작은 힘으로도 자연스럽게 일정속도로 피스톤 로드(21)를 이동시킬 수 있다. 또한, 급격한 피스톤 로드(21)의 전진시에도 제1 내부공간(23a)의 압력(P1)은 외부공간(24) 및 제2 내부공간(23b)으로 유출되는 압축성 유체(F)의 점진적 이동에 의해서 급격하게 변화하지 않게 되어, 피스톤(22)과 실린더 내부 벽면 또는 격벽(26)과의 마찰, 간섭 등으로 인해 발생하는 소음을 방지할 수 있다.

최종 압축이 완료되면 제1 내부공간(23a), 제2 내부공간(23b) 및 외부공간(24)의 압력들(P1, P2, P3)이 평형을 이루게 되며. 더 이상 압축이 진행되지 않는다. 이 경우, 상기 상부 피스톤(22a) 및 하부 피스톤(22b)이 복수개의 홀들(27a, 27b 및 28a, 28b) 각각을 차단하는 위치에 도달하도록 설계되는 것이 바람직하다.

도 5를 참조하면, 파선으로 나타낸 실린더의 위치인 최종 압축된 상태에서는 제1 내부공간(23a), 제2 내부공간(23b) 및 외부공간(24)은 소정의 압력으로 압력평형을 이루고 있다. 도어를 개방시키기 위해서, 피스톤 로드(21)를 후퇴시키면 제1 내부공간(23a)의 부피가 증가하게 된다. 이에 따라, 제1 내부공간(23a)의 압력(P1)이 감소하게 되며, 상기 수축시와는 반대로 외부공간(24)의 압축성유체(F)가 이를 보상하기 위해서 상기 홀들(27a, 27b)을 통해서 제1 내부공간(23a)으로 흘러들어오게 된다. 또한, 제2 내부공간(23b)의 압축성 유체(F)는 압력이 감소된 외부공간(24)으로 홀들(28a, 28b)을 통해 흘러들어가게 된다. 이에 따라, 제1 내부공간(23a)의 압력(P1)이 증가하게 되어, 피스톤 로드(21)가 후퇴하는 방향으로 힘이 가하도록 함으로써 피스톤 로드(21)를 후퇴시키는데 과도한 힘이 필요하지 않도록 하며, 작은 힘으로도 자연스럽게 일정속도로 후퇴시킬 수 있다. 또한, 급격한 피스톤 로드(21)의 후퇴시에도 제1 내부공간(23a)의 압력(P1)은 외부공간(24) 및 제2 내부공간(23b)으로부터 유입되는 압축성 유체(F)에 의해서 급격하게 변화하지 않게 되어, 피스톤(22)과 실린더 내부 벽면 또는 격벽(26)과의 마찰, 간섭 등으로 인해 발생하는 소음을 방지할 수 있다.

상기 살펴본 바와 같이, 본 발명은 실린더에 내부공간과 외부공간을 형성하며, 다시 내부공간이 두개의 상하부 피스톤에 의해서 압축이 이루어지는 제1 내부공간 및 상하부 피스톤 사이에 형성된 제2 내부공간으로 구분되는 구조를 가지고 있는 실린더형 댐퍼구조로서, 압축 및 팽창시에 압력이 변화되는 제1 내부공간의 압력을 외부공간 및 제2 내부공간을 채우고 있는 압축성 유체에 의해서 보상하도록 함으로써, 압축 및 팽창시 과도한 힘을 필요로 하지 않으며, 순간적인 압축 팽창시에도 소음의 발생없이 자연스러운 작동이 이루어질 수 있도록 한다.

Claims

도어의 개폐시 도어를 유지하면서 길이방향으로 신축되는 실린더형 댐퍼구조로서,

압축성 유체가 채워진 내부공간과, 격벽에 의해서 내부공간과 분리되며 내부공간을 감싸고 있는 외부공간을 구비하는 실린더와,

상기 실린더의 내부공간을 이동하는 피스톤 로드에 소정의 간격을 두고 설치된 상하부 피스톤을 포함하며,

상기 실린더 내부의 내부공간은 상기 실린더와 상기 상부 피스톤 사이에 형성되는 제1 내부공간 및 상기 상하부 피스톤 사이에 형성되는 제2 내부공간으로 이루어지며, 상기 피스톤 이동시 압축 또는 팽창되는 실린더 내부의 압축성유체가 압력차에 의해서 제1 내부공간, 제2 내부공간 및 외부공간을 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 실린더형 댐퍼구조.
제 1 항에 있어서,

상기 내부공간과 외부공간의 사이 격벽에는 압축성 유체가 유출입하는 복수개의 홀이 구비되며, 상기 홀들은 상기 상하부 피스톤이 최종 압축되었을 경우 상기 상하부 피스톤에 의해서 차단되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 실린더형 댐퍼구조.