KR20050006145A - 소형 충격 흡수, 진동, 격리, 및 현가 장치 - Google Patents

Abstract

긴 수명 및 개선된 성능을 가지는 소형 충격 흡수, 진동, 격리, 및 현가 장치가 제공된다. 본 발명의 장치는 제조하기가 단순하며 보다 저렴하다. 또한, 인라인 스케이트, 스쿠터 또는 기타 소형 바퀴형 차량의 휘일의 허브내에서 충격 흡수기로서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 본 발명의 장치는 부품들이 받는 충격 및/또는 진동을 격리/댐핑/흡수하여 전체 장치에 미치는 효과를 최소화하기 위해 필요한 기타 비-바퀴 장치내의 위치에서도 사용될 수 있다.

Description

소형 충격 흡수, 진동, 격리, 및 현가 장치{COMPACT SHOCK ABSORPTION, VIBRATION, ISOLATION, AND SUSPENSION DEVICE}

현재 기술 수준에서 인라인 스케이팅을 많이 즐기고 있지만, 이러한 활동을 완전히 즐기기 위해서는 거의 완전하게 매끄러운 포장(pavement)이 여전히 요구된다. 이러한 이유로, 양호하게 유지보수되는 공원 및 레저 영역에서만 한정적으로 인라인 스케이팅을 즐길 수 있었다. 차량이나 자전거 이용자가 안락하다고 느끼는 도로도 인라인 스케이터들에게는 여전히 진동이 있고 불편하다.

이러한 문제점의 하나의 이유는 현존하는 인라인 스케이트가 어떠한 충격 흡수 시스템도 포함하지 않고, 각 바퀴상의 타이어의 탄성에만 충격 흡수를 의존하기 때문이다. 수년간 인라인 스케이트에 대한 다양한 충격 흡수 시스템이 제안되었지만, 이러한 시스템들은 무겁고 부피가 큰 스프링, 댐퍼 등을 스케이트 트럭(truck) 또는 프레임에 부가함으로써 스케이트 자체를 개선하는 것에 관한 것이었다. 그러나, 이러한 시스템들 중 어느 것도 현재 상용화된 것은 없는데, 이는 주로 스케이트에 부가된 중량 및 복잡성이 그러한 중량 및 복잡성에 의해 제공되는 이점들을 상쇄시키기 때문이다. 도로 진동 흡수를 타이어 탄성에 의존하는 것은 또한 예를 들어 65A-75A 범위의 경도를 가지는 연질의 탄성 타이어를 이용하여야 한다는 점에서 바람직하지 못하다. 그러나, 그러한 연질 타이어는 도로에 접할 때 보다 큰 타이어 변형을 유발하며, 그에 따라 스케이트로 얻을 수 있는 속도를 제한하게 된다. 예를 들어, 85A-100A 경도의 타이어와 같은 경질 타이어는 스케이터가 보다 적은 에너지를 사용하면서도 보다 빠른 스케이트를 제공할 수 있을 것이다. 효과적인 충격 흡수 시스템이 인라인 스케이트에 없는 경우, 비교적 매끄러운 포장도로에서도, 진동이 사용자의 발과 다리로 전달되어 시간이 경과하면 스케이터가 피로를 느끼게 될 것이다.

전술한 것과 유사한 문제점들이 다른 이송 장치, 특히 인라인 스케이트의 소형 휘일과 유사한 휘일을 가지는 것들에서도 여전히 존재한다. 그러한 이송 장치들은 스쿠터, 스트리트 스키, 몇몇 스케이트보드, 등을 포함한다.

따라서, 중량 및 부피를 상당히 증대시키지 않고, 비교적 단순하고 저렴하면서도, 휘일의 타이어에 대한 의존 없이도 도로 진동의 상당 부분을 흡수하여, 모든 표면에서 보다 매끄러운 주행을 용이하게 하고 또 보다 경질, 고속의 타이어를 이용할 수 있게 하는, 인라인 스케이트 및 관련 이송 장치에 사용하기 위한 개선된 충격 흡수 시스템에 대한 요구가 있다.

관련 출원

본 특허 출원은 2000년 11월 17일자로 미국 특허청에 출원된 제 09/715,353 호의 부분 계속 출원이며, 2002년 4월 8일자로 출원된 가명세서 출원 제 60/370,905 호를 기초로 우선권을 주장한다.

본 출원은 소형 충격 흡수, 진동, 격리, 및/또는 현가 장치에 관한 것으로서, 특히 굴대가 교란(disturbance) 또는 진동 방향을 제외한 모든 회전 및 병진 자유도(degrees of freedom)로 충격 흡수 장치를 통과하는 운동을 방지하기 위한 굴곡 메카니즘 및 전단(shear)방향으로 유연한 물질을 포함하는 조립체에 관한 것이다.

도 1a 는 본 발명의 원리에 따른 충격 흡수기의 일체형 실시예를 도시한 사시도이다.

도 1b 는 도 1a 에 따른 충격 흡수기의 절개 사시도이다.

도 2a 는 본 발명의 원리에 따른 충격 흡수기의 비-일체형 실시예를 도시한 사시도이다.

도 2b 는 도 2a 에 따른 충격 흡수기의 절개 사시도이다.

도 2c 는 도 2a 에 따른 충격 흡수기의 구성요소들의 전개도이다.

도 3a 는 본 발명의 원리에 따른 충격 흡수기의 다른 비-일체형 실시예를 도시한 사시도이다.

도 3b 는 도 3a 에 따른 충격 흡수기의 구성요소들의 전개도이다.

도 4a 및 도 4b 는 본 발명의 원리에 따른, 각각 언로딩된 상태 및 로딩된상태의 굴곡부 프로파일의 측면도이다.

도 5a - 도 5g 는 본 발명의 원리에 따른 충격 흡수기의 다른 굴곡부 프로파일의 측면도이다.

도 6a - 도 6c 는 본 발명의 원리에 따른, 충격 흡수기용 휘일 허브 외부에 존재하는 상이한 장착 형태를 도시한 부분 단면도이다.

따라서, 종래 기술의 단점 및 불이익을 극복할 수 있는 소형 충격 흡수, 진동, 격리, 및 현가 장치가 제공된다. 2000년 11월 17일자로 출원되고 본원과 동시에 계류중인 미국 특허 출원 제 09/715,353 호에는, 충격 및 진동을 흡수하거나 완충시킬 수 있는 이동을 제외하고 그리고 충격 흡수기가 현수 메카니즘으로서 작용하는 경우에는 이동 경로의 불균일성을 보상하는 이동을 제외하고, 굴대가 충격 흡수기를 통해 모든 회전 자유도로 그리고 모든 병진 자유도로 이동하는 것을 금지하기 위한 굴곡 메카니즘을 포함하는 굴대 충격흡수기가 기재되어 있다. 동시에 계류중인 상기 출원에 기재된 충격 흡수기는 이러한 타입의 종래 장치에 비해 많은 이점을 가지지만, 충격 흡수기의 크기의 증대 없이 충격 흡수기내의 이동 경로를 상당히 크게 함으로써 성능을 개선하여 장치의 수명을 상당히 늘리고 그리고 용이하고도 저렴하게 제조할 수 있도록 이러한 장치의 디자인을 보강할 수 있다는 것을 발견하였다. 상기 충격 흡수기는 주로 인라인 스케이트, 스쿠터 또는 기타 소형 바퀴 차량의 허브에 주로 사용하기 위한 용도를 가지는 반면, 본 발명의 사상은 보다 넓은 용도를 가지며 휘일 허브 내부의 위치 뿐만 아니라 장치의 부품들이 받는 충격 및/또는 진동을 격리/댐핑(damp)/흡수하여 전체 장치에 미치는 효과를 최소화하기 위해 필요한 기타 비-바퀴 장치내의 위치에서도 사용될 수 있다.

본 발명의 상기 및 기타 목적, 특징 및 이점들은 첨부 도면에 도시된 본 발명의 여러 가지 바람직한 실시예에 관한 보다 상세한 이하의 설명으로부터 보다 분명히 이해될 수 있을 것이며, 여러 도면들에 걸쳐 유사한 요소에는 유사한 도면부호를 부여하였다.

신규하다고 믿어지는 본 발명의 목적 및 특징들을 특히 특허청구범위에 기재하였다. 첨부도면을 참조하여, 그리고 목적 및 이점과 함께 작동 방식 및 구성을 이하에서 설명한다.

이하의 설명은 본 발명의 원리에 따른 소형 충격 흡수, 진동, 격리, 및/또는 현가 장치에 관한 것이다. 첨부 도면에 도시된 본 발명의 예시적인 실시예에 관해 보다 상세히 설명한다.

유사한 구성요소에 유사한 도면부호를 부여한 도면들을 참조하면, 인라인 스케이트, 스쿠터 또는 기타 소형 휘일 차량의 허브를 위한 충격 흡수 장치와 관련하여, 휘일 허브의 내외의 위치에 그리고 비-휘일 장치에서의 위치와 관련하여, 그리고 휘일의 내부, 외부에서 도는 휘일의 사용 없이 장치의 구성요소가 받는 진동 및 충격을 격리, 댐핑 및/또는 흡수하는 것이 필요한 곳에서의 충격 흡수와 관련하여, 소형 충격 흡수, 진동, 격리, 및/또는 현가 장치의 예시적인 실시예 및 사용 방법이 도시되어 있다. 휘일형 요소의 이용을 포함하고 배제하는 충격 흡수 장치로서 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

도 1a 및 1b 를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예가 개시되어 있다. 이러한 본 발명 실시예의 충격 흡수기(10)는 4개의 곡면형, 굽힘형 또는 아치형 굴곡부(18)에 의해 상호연결된 내측 구조물(16) 및 외측 구조물(14)을 구비하는 일체형코어 구조물(12)을 포함한다. 내측 구조물(16)에는 키이형(keyed) 채널(20)이 관통 형성되고, 상기 키이형 채널은 대응하는 키이형 샤프트 또는 굴대를 수용한다. 상기 채널(20)의 기하학적 형상은 충격 흡수기(10)가 항상 원하는 방향으로 장착되도록 보장한다. 충격 흡수기(10)는 또한 상부 범퍼(22A) 및 하부 범퍼(22B)를 포함하며, 상기 범퍼들은 구조물(12)과 일체로 형성될 수 있고 또는 추후에 부가되는 독립된 부품이 될 수도 있다. 상부 범퍼(22A) 및 하부 범퍼(22B)는 굴곡 메카니즘(12)의 이동 경로를 형성한다. 일반적으로, 상기 경로는 상부 범퍼(22A)에 맞닿는 구조물(16)의 상단 외측 표면으로부터 하부 범퍼(22B)에 맞닿는 구조물(16)의 바닥 외측 표면까지 연장한다. 범퍼(22A 및 22B)들은 구조물(16)에 접촉하였을 때 변형될 것이다. 채널(26)은 베어링 부재를 수용한다. 동시에 계류중인 상기 특허 출원의 실시예에서와 같이, 충격 흡수기(10)는 휘일의 허브내에 장착되고, 베어링 요소는 채널(26)에 의해 형성된 쇼울더에 접하는 외측 벽(14) 위에 장착된다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 충격 흡수기(10)가 휘일의 허브내에 장착되지 않는 경우에 채널(26)은 불필요할 것이다.

도 1 의 바람직한 실시예의 경우에 구조물(14, 16)은 실질적으로 원통형이지만, 이는 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 이러한 구조물들은 타원형 단면, 정사각형 또는 직사각형 단면 또는 주어진 용도에 적합한 적절한 기타 단면을 포함하는 여러 가지 형상을 가질 수 있다. 외측 구조물(14)은, 예를 들어, 이용되는 하우징내에 맞춰지는 형상을 가질 수도 있다.

굴곡부(18)는 구조물(14 및 16) 사이의 공간을 4개의 챔버(28A-28D)로 분할한다. 바람직한 실시예에서, 챔버(28A 및 28C)는 낮은 경도의 탄성 물질(30)로 채워지고, 챔버(28B 및 28D)는 빈 상태이다(즉, 예를 들어 공기가 채워진다). 그러나, 본 발명의 다른 실시예의 경우에, 챔버(28B 및/또는 28D)는 또한 예를 들어 압축가능한 가스의 미세 거품이 현탁된 겔과 같은 포장된 압축가능한 유체, 또는 예를 들어 주머니나 기타 적절한 포장 구조물내에 수용된 공기나 기타 가스 또는 낮은 경도의 탄성체와 같은 선택된 탄성도를 가지는 물질로 채워질 수도 있다. 챔버(28A 및 28C)내에서 탄성체를 이용하는 대신에 챔버(28B 및/또는 28D)를 압축가능한 물질로 충진할 수도 있지만, 바람직한 실시예에서, 저경도 탄성체는 챔버(28B 및/또는 28D)내의 압축가능한 물질과 함께 챔버(28A 및 28C)내에서 여전히 사용된다.

도 1a 및 1b 의 실시예는 다수의 이점을 포함한다. 예를 들어, 굴곡부들이 전체 이동 경로를 통해(즉, 범퍼(22A 및 22B)들 사이의 내측 구조물(16)의 전체 이동을 통해) 굽혀져서 유지되도록, 굴곡부(18)들이 충분히 만곡되거나 아치형이 된다. 이는 충격 흡수기내에서 최대 이동을 허용하여 충격 및 진동을 흡수할 수 있게 허용한다. 이러한 디자인은 이동 경로가 범퍼들 사이의 공간(즉, 최대 가능 이동 경로)의 적어도 50%, 바람직하게는 최대 이동 경로의 80% 내지 100% 가 되도록 허용한다. 굴곡부(18)와 구조물(14 및 16) 사이의 접합부는 또한 굴곡부(18)의 굽힘에 의해 유도되는 응력을 최소화하도록 형상화된다. 굽혀진 굴곡부들 및 그 굴곡부들의 특정 조인트 방향은 응력 완화를 제공하고, 굴곡부들 및 그 굴곡부들의 조인트들이 항상 순수 굽힘 모드에 있고 직접 인장하에 있지 않게 한다. 이는 충격 흡수 장치의 내구성 및 수명을 상당히 개선한다.

챔버(28A 및 28C)내에만 있는 탄성체(30)는 압축력 보다는 전단력을 받으며, 그에 따라 충격 흡수기(10)의 이동 경로를 제한하는 작용을 하지 않는다. 그러나, 정상적으로 예상되는 로딩하에서 충격 흡수기 바닥부가 외측으로 나가지 않으면서도 최대 이동 경로가 허용될 수 있게 하는 것이 바람직하다. 굴곡부들의 스프링 강성도 및 탄성체의 강도 모두는 이러한 목적을 달성하도록 선택될 수 있다. 그러나, 충격 흡수기에 대한 로딩이 용도에 따라 달라지기 때문에, 이러한 강성도를 용도에 따라 변화시킬 수 있게 하는 것이 종종 바람직하다. 이는, 예를 들어, 챔버(28B 및 28D)내에 위치되는 압축 가능한 물질의 탄성도를 제어함으로써 달성될 수 있다. 예를 들어, 공기 충진된 주머니가 이러한 챔버내에 사용되는 경우, 스프링 강성도를 제어하기 위해 이러한 주머니내의 공기 압력을 제어할 수 있을 것이다. 상이한 강성도의 굴곡부를 가짐으로써, 상이한 강도의 탄성체를 이용함으로써 또는 소위 당업계에 공지된 방식을 이용함으로써, 스프링 강성도 또한 조절될 수 있을 것이다.

바람직한 실시예의 경우에 코어 충격 흡수기 구조물(12)이 일체형 구조물로서 형성되었지만, 이는 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 몇몇 용도에서, 굴곡부(18) 및 구조물(14 및 16)이 서로 상이한 물질로 이루어지는 것이 바람직한데, 이는 장치의 내구성 및/또는 성능을 개선하고, 장치의 제조를 용이하게 하며, 및/또는 장치를 보다 저렴하게 제조할 수 있게 하기 위한 것이다. 그러한 용도에서, 또는 기타 용도에서, 비-일체형 굴곡 메카니즘이 바람직하며, 구조물(14 및 16) 및굴곡부(18) 각각은 적절한 공정에 의해 독립적으로 형성되고, 이어서 열 접합, 초음파 용접 또는 접착제를 이용한 고정과 같은 적절한 공정에 의해 서로 고정된다. 그러한 비-일체형 굴곡 메카니즘은 초인성(super tough), 높은 피로 수명의 폴리아미드 또는 폴리카보네이트와 같은 플라스틱, 높은 항복 강도의 스프링 강 또는 스테인레스 강 또는 초탄성 니켈-티탄 합금과 같은 금속 합금, 또는 탄소 섬유, 그라파이트 섬유 또는 유리 섬유로 만들어진 것과 같은 복합 물질을 이용하여 제조될 수 있다.

도 2a 내지 2c 를 참조하면, 충격 흡수기(10)의 비-일체형 실시예가 도시되어 있다. 충격 흡수기(10)는, 도 1 에 도시된 바와 같은 유사한 키이형 채널(20)을 구비하는 내측 구조물(16)과 일체형 굴곡부(18)와 외측 구조물(14)로 이루어진 2 피스(piece) 코어 구조물(12)을 포함한다. 이러한 실시예의 작용은 도 1a 및 1b 에 도시된 실시예와 동일하다. 챔버(28A 및 28C)는 낮은 강도의 탄성체(30)로 충진되고, 상기 탄성체는 충격 흡수기에 원하는 스프링 강성도를 부여할 것이다. 챔버(28B 및 28D)는 도시된 바와 같이 빈 상태로 유지되거나 또는 도 1a 및 1b 의 실시예와 유사한 범퍼 요소가 공급될 수 있다. 채널(26)은 외측 구조물(14)내에 위치될 수 있고 그리고 베어링 요소(32)의 안착부를 수용할 수도 있다. 전술한 바와 같이, 굴곡부(18) 및 내측 구조물(16)을 포함하는 통합된 구성요소들은 초음파 용접, 접착제 및/또는 기계적 체결을 포함하는 다양한 방식으로 외측 구조물(14)상에 조립될 것이다.

도 3a - 3b 는 충격 흡수기(10)의 다른 대안적인 비-일체형 실시예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 굴곡부(18)들은 코어 구조물(12)의 모든 다른 구성요소와 별도로 제조될 수 있다. 굴곡부(18)들은 플라스틱 또는 금속 합금과 같은 적절한 물질의 시트로부터 스탬핑 가공되고, 정확한 형상으로 성형되며, 필요한 경우 정확한 열처리를 거칠 수 있다. 굴곡부(18)는 2개의 피스로 형성되고 도 3b 에 도시된 바와 같이 단부-대-단부 방식으로 조립될 수 있고, 또는 단일의 연속적인 피스로 형성될 수도 있다. 코어 구조물(12)에 굴곡부(18)를 조립하는 것은 전술한 방법들을 통해 이루어질 수 있고, 또는 외측 구조물(14) 및 내측 구조물(16)을 형성하는데 사용되는 몰드내로 굴곡부(18)를 삽입하는 삽입 주조 공정을 통해 이루어질 수도 있다. 내측 구조물(16) 및 외측 구조물(14)을 몰딩하는데 사용되는 물질은 또한 굴곡부(18)내에 위치된 개구부를 통해 유동하고, 응고되었을 때 굴곡부(18)를 내측 구조물(16) 및 외측 구조물(14)내에 고정하게 될 것이다. 요소(35 및 37)들은 굴곡부(18)를 내측 구조물(16) 및 외측 구조물(14)에 대해 유지하는데 이용될 수 있는 결속 구조물을 도시한다.

도 1a 및 1b 와 도 2a 및 2c 에 도시된 바와 같이, 굴곡부(18)는 코어 구조물(12)내에 4개의 챔버를 생성한다. 두개의 측면 챔버(28A 및 28C)는 낮은 강도의 탄성체(30)로 채워질 것이다. 상부 및 하부 챔버(28B 및 28D)는 빈 상태로 유지되거나, 도 1a 및 1b 에 도시되고 전술한 바와 같이 범퍼들 또는 기타 유사한 요소들이 그 내부에 위치될 수 있다. 키이형 채널(20)은 내측 구조물(16)내에 위치되고, 그 채널의 기하학적 형상은 사용중에 충격 흡수기(10)를 정확하게 배향시키는데 사용된다. 채널(26)은, 단일 베어링(32)이 정위치에 안착되고 유지되는 외측 구조물(14)내로 배치된다.

도 4a 및 4b 에는 이동 경로의 길이를 길게 하는 방식이 도시되어 있다. 도 4a 및 4b 에는 범퍼(22A 및 22B)들이 도시되어 있지 않지만, 그러한 범퍼들은 본 실시예에서도 사용될 수 있다. 도 1a 및 1b 에 관한 설명에서 언급한 바와 같이, 충격 흡수기(10)는 로딩상태가 아니다. 로딩의 부가시에, 예를 들어, 이용자가 본 발명의 충격 흡수기가 허브내에 장착된 인라인 스케이트 상에서 일어나서 스케이팅을 시작할 때, 내측 구조물(16)은 범퍼(22B)를 향해 하향 이동하여, 짧은 충격 흡수 거리를 유발할 것이다. 도 4a 에 도시된 실시예에서, 내측 구조물(16) 및 외측 구조물(14)은 동심적이 아니다. 즉, 충격 흡수기가 언로딩 상태에 있을 때 내측 구조물(16)의 중심이 외측 구조물(14)의 중심 위쪽에 위치된다. 결과적으로, 로드가 충격 흡수기(10)에 인가되었을 때, 정렬되지 않는다면, 구조물(14 및 16)들의 중심은 서로 상당히 인접하게 된다(도 4b 참조). 전술한 바와 같이, 충격 흡수기의 스프링 강성도를 여러 가지 방식으로 제어하여, 주어진 각각의 물체 또는 충격 흡수기에 인가된 기타 정상 로드에 대해 도 4b 의 상태(즉, 상당히 인접하거나 정렬된 중심들)가 얻어질 수 있게 한다.

도 5a 내지 5g 는 굴곡 프로파일(18)의 여러 가지 대안적인 형상들을 도시한다. 도 5a 및 도 5b 는 어떠한 특정 방향으로도 배향될 필요가 없는 상당히 대칭적인 디자인을 도시하고 있다. 굴곡부(18)에 의해 형성된 챔버(29)는 공기를 포함하는 포옴(foam) 또는 가스 충진식 겔과 같은 고압축 가능한 매체로 채워진다. 도 1a 및 도 1b 에 도시된 실시예와 유사하게, 도 5c - 5g 의 실시예들은 굴곡부(18)및 챔버(28)의 대향된 형상을 도시한다. 굴곡부(18)는 4개의 챔버를 형성하며, 상기 챔버들 중에서 측면 챔버(28A 및 28C)내에는 바람직하게 탄성체(30)(도시 안 됨)가 채워진다. 전술한 바와 같이, 챔버(28D)는 압축가능한 물질을 포함할 것이다. 이러한 3개의 구조물들의 각각은 도 4a 및 도 4b 의 실시예들에서 설명한 바와 같이 유사하게 오프셋(offset)될 것이다.

도 6a - 6c 의 실시예들에서, 충격 흡수기(10)는 휘일 부재(42) 허브의 외부에 그리고 하우징(40)내에 형성된 내부 개구내에 위치된다. 휘일 부재(42)는 유지 너트(56) 또는 기타 공지된 수단에 의해 샤프트 또는 축 부분(44)상에 유지될 수 있다. 휘일 부재(42)는 또한 타이어 부재(50), 휘일 허브(52) 및 베어링 부재(54)를 포함할 수 있다. 베어링 부재(54)는 샤프트 부분(44)과 회전 연결된다. 샤프트 부분(44)은 내측 구조물(16)내의 채널(20)을 통과한다.

충격 흡수기(10)는 허브 장착형 충격 흡수기와 동일한 방식으로 샤프트 부분(40)의 이동을 제한한다. 즉, 휘일(42)은 실질적으로 수직 방향으로 이동하도록 제한되면서, 샤프트는 다른 방향으로 상당한 회전 또는 병진 운동되지 않는다. 휘일(42)이 예를 들어 컨베이어 벨트 또는 기타 용도에 사용되며 개별적으로 대상물을 이송하기 위해 표면상에서 롤링되지 않는 경우에, 힘이나 기타 교란(disturbance), 또는 몇몇 진동 형태가 휘일에 인가되는 방향은 수직이 아닐 것이며, 충격 흡수기(10)는 그러한 교란 방향으로 이동될 수 있게 그리고 기타 방향으로는 이동되지 않도록 배향될 것이다 . 또한, 충격 흡수기(10)가 댐핑되거나 제거되어야 하는 충격이나 진동을 받는 의자, 설비 또는 기타 물체를 장착하는 경우와같은 다른 용도에도 사용될 수 있으며, 이때 물체는 충격 흡수기를 통과하는 샤프트에 의해 예를 들어 건물이나 차량의 바닥과 같이 충격 및 진동을 받는 하우징 또는 기타 구조물에 연결된다. 본 발명의 충격 흡수기의 그러한 이용은 또한 본 발명을 구성한다.

바람직하게, 일체형 코어 구조물(12)은 예를 들어 구조물을 형성하기 위한 다중-공동(cavity) 공구 또는 몰드를 이용하는 사출 성형 공정과 같은 몰딩 공정에 의해 형성된다. 도 4a 에 도시된 바와 같은 오프셋 구조물이 바람직한 경우에, 이러한 목적을 달성할 수 있는 방법이 2가지 이상 있다. 그 중 하나의 방법은 도 4a 에 도시된 언로딩된 편향-중심(off-centered) 형상으로 구조물을 먼저 몰딩하는 것이다. 이어서, 사출 성형 공정, 주입식 개방형 몰드 공정 또는 삽입식 공정을 이용하여, 탄성체 물질(30)이 해당 챔버 또는 공동(28A 및 28C)내로 위치된다.

그 대신에, 구조물(12)은 도 4b 에 도시된 로딩된 중심 형상으로 몰딩될 수 있다. 이어서, 내측 구조물(16)은 상향 이동되고 그에 따라 굴곡부가 변형된다. 이어서, 탄성체 물질(30)이 적절한 공동(28A 및 28C)내로 경화되지 않은 액체 상태로 위치되고, 냉각, 경화 또는 굴곡부 벽으로 접합될 수 있게 허용될 수 있다. 탄성체 물질(30)의 강성도는 원래의 몰딩된 형상으로 되돌리려고 하는 굴곡부의 힘에 대항하여 편향-중심 형상을 유지하기에 충분한 정도로 크다(도 4b 참조). 이러한 방법의 이점은, 굴곡 메카니즘이 최초로 몰딩된 위치로부터 도 4a 에 도시된 편향 중심 위치까지 변위되는 것 보다 굴곡 메카니즘을 위한 원래의 몰딩된 위치로부터 전체 이동 경로를 통한 굴곡부의 변위가 작기 때문에, 사용시에 굴곡부 부재내의응력이 작다는 것이다.

또한, 고압축가능한 또는 낮은 경도의 탄성 물질을 공동 또는 챔버(28 및 29)내에 위치시키는 다양한 방법이 있다. 이용되는 방법은 스프링 또는 탄성 물질이 수용되는 형태에 따라 달라질 것이다. 스프링 물질이 탄성체를 기초로 한 물질인 경우, 정확한 물질 특성을 갖는 열가소성 탄성체를 코어 공동내로 몰딩하기 위해 사출 성형 공정이 이용될 수 있을 것이다. 탄성체가 일단 냉각되면, 일 부분이 몰드로부터 제거되고 다음 단계를 위해 준비 된다. 다른 방법은 정확한 물질 특성을 갖는 열경화성 탄성체를 이용하고 액체를 원하는 공동내로 주입하는 것을 포함한다. 탄성체가 응고되고 경화되면, 일 부분이 제거되고 다음 단계를 위해 준비된다. 또 다른 방법에서, 탄성체 또는 기타 스프링 물질은 몰딩 공정 또는 압출 공정을 통해 미리 제조될 수 있고, 적절한 길이로 절단되고 접착제 또는 기타 체결기구를 이용하여 원하는 공동(28)내로 고정된다. 이어서, 일 부분이 제거되고 다음 단계를 위해 준비된다. 스프링 물질이 가스-충진된 주머니 또는 반(semi)-압축가능한 액체 물질과 같은 다른 성분이라면, 제조 공정은 필요한 과정을 포함하도록 조정될 수 있을 것이다.

상단 및 하단 범퍼(22A 및 22B)들은 여러 가지 방식으로 공동 또는 챔버(28 및 29)내로 위치될 것이다. 스프링 또는 탄성 물질을 위해 몰딩 공정이 이용된다면, 특히 스프링 또는 탄성체와 범퍼 물질이 동일한 경우에, 범퍼들은 동시에 정확한 위치로 몰딩될 수 있을 것이다. 물질들이 동일하지 않다면, 범퍼들은 스프링 물질이 몰딩된 후에 몰딩될 수 있을 것이다. 그 대신에, 범퍼들은 몰딩 공정 또는압출 공정을 통해 미리 제조될 수 있고, 적절한 길이로 절단되고 접착제 또는 기타 체결기구를 이용하여 원하는 위치에 고정된다. 가스-충진된 주머니와 같은 요소가 공동 또는 챔버, 예를 들어 챔버(28D)내에 있다면, 범퍼의 정위치 배치는 불필요할 것이다. 물질 호환형(compatibility)을 고려할 때, 범퍼(22)들은 또한 코어 구조물(12)의 일부로서 몰딩된다.

다른 실시예에서, 소형 충격 흡수 장치는 예를 들어 인라인 스케이트내에서 사용되기 위한 호환형 휘일로 통합된다. 종래 기술의 인라인 스케이트 휘일은 잘 정립된 산업적인 크기, 예를 들어 872 내지 82 mm 의 지름 및 약 25 mm 의 폭의 크기를 이용한다. 인라인 스케이트 휘일은 통상적으로 다수의 부품으로 구성된다. 먼저 양측에 베어링을 수용할 수 있는 허브가 있다. 인라인 스케이트에서 사용되는 통상적인 베어링은 메트릭(metric) 608zz 베어링이며, 그러한 베어링은 8 mm의 내경, 22 mm의 외경 및 7 mm의 폭을 가진다. 608zz 베어링은 또한 외부 물질로부터의 보호를 위한 차폐 부재를 양측부에 포함한다. 조립 중에, 이격 부재가 두개의 베어링들 사이에 위치되어 측방향 로드 및 힘이 인가되었을 때 베어링을 지지한다. 주입 우레탄이 허브 둘레에 몰딩되어 인라인 스케이트 휘일의 타이어 및 롤링 표면으로서의 역할을 한다. 우레탄은 68A 내지 82A 범위의 여러 가지 경도 및 강도 등급을 포함할 것이다. 최근에, 인라인 스케이트 휘일은 그 휘일을 인라인 스케이트에 고정하기 위해 나사가 형성된 단부를 포함하는 굴대 부분 및 적절한 크기의 정합(mating) 너트 등을 포함한다.

인라인 스케이트 휘일에 통합된 상기 소형 충격 흡수 장치는 현재의 인라인스케이트와 양립가능하다. 즉, 폭, 휘일 직경, 및 전체적인 형상이 종래 기술의 인라인 스케이트 휘일과 크게 다르지 않다. 본 발명의 인라인 스케이트 휘일 및 충격 흡수 장치는, 예를 들어 42mm(OD;외경) x 30mm(ID;내경) x 7mm(WD;폭)의 보다 큰 6806zz 베어링을 이용한다. 휘일 장치는 휘일 폭의 중심에 직접 센터링되는 단일 베어링 형태도 포함한다. 이러한 단일 베어링은 트러스트 및 토르크 로드를 견딜 수 있는 성능을 증대시킨다.

통상적인 인라인 스케이트 휘일에서, 베어링은 허브내로 억지끼워맞춤에 의해 정위치에 유지된다. 베어링은 휘일이 일단 설치되고 장착 볼트가 조여지면 스케이트 자체에 의해 추가로 고정된다. 본 발명에 따라, 인라인 스케이트 휘일에 결합된 충격 흡수 장치는 베어링이 수용될 수 있는 상승된 쇼울더를 허브의 일측에 제공함으로써 단일 베어링을 정위치에 유지한다. 허브의 다른 측면에는 유지 링이 록킹될 수 있는 나사 또는 홈 영역이 위치된다. 유지 링은 정합(mating)하는 나사 또는 홈을 외측 지름부에 포함하며, 상기 나사 또는 홈은 허브의 적절한 부분내로 삽입될 수 있고 또 필요할 때 분리될 수 있게 한다. 또한, 유지 링의 외측 지름부에는 탄성 물질로 이루어진 링이 존재한다. 탄성 물질은, 링이 삽입됨에 따라 압축되고 그 링과 허브 사이에 마찰을 제공하여 정상적인 사용중에 링이 느슨해지는 것을 방지한다. 유지 링의 내측 지름부는 특정 형상의 홈, 오목부 등을 포함함으로써, 대응 형상의 공구가 삽입 또는 정위치되어 유지 링이 허브상에 밀접하게 조여지는 것을 돕는다. 유지 링이 정위치에 록킹되었을 때, 베어링이 고정적으로 유지되어 베어링이 허브에 대해 흔들리거나 느슨해지지 않는다.

통상적인 인라인 스케이트 휘일들은 2 단계 공정으로 제조된다. 통상적으로 플라스틱으로 제조되는 허브 부재는 사출 성형된다. 이어서, 허브 부재는 몰드내로 정위치되고 우레탄 물질이 허브 둘레로 주입되어 경화된다. 경화가 완료된 후, 그 부분이 분리된다. 주입 공정의 부정확성으로 인해, 휘일의 측부상에 주로 위치되는, 즉 몰딩 개구부를 향하는 측부상에 주로 위치되는 여분의 우레탄을 제거하기 위해, 휘일을 다듬질(trimming) 가공하여야 한다.

본 발명에 따라 인라인 스케이트 휘일에 결합되는 충격 흡수 장치의 제조 공정은 유사한 기술을 이용한다. 개량된 허브는 사출 성형되고 개방 몰드내로 정위치되며, 상기 개방 몰드내로는 우레탄 물질이 허브 둘레로 주입되고 경화된다. 이어서, 휘일은 분리되고 과다한 물질을 다듬질하게 된다. 그러나, 본 발명의 허브의 나사 또는 홈 부분을 형성하기 위해, 이하의 제조 방법이 개시된다. 제 1 방법은 나사 또는 홈 부분을 허브의 나머지 부분과 동시에 몰딩하는 것을 포함한다. 이러한 기술은 허브의 응고 후에 그 허브를 분리하기 위해 허브를 언스크류잉(unscrewing)하는 부가적인 단계를 필요로 한다. 제 2 방법은 휘일의 최종 다듬질 공중 중에 나사부를 절삭 또는 형성하는 것을 포함한다. 우레탄 몰딩 공정 중에 허브가 정확하게 배향되었다면, 다듬질되어야 할 필요가 있는 면은 나사가 위치되어야 하는 허브의 측면이 될 것이다. 선반 또는 가공장치 플랫폼상에서, 공구 부재는 휘일을 다듬질 할 뿐만 아니라 동일한 작업하에서 나사를 절삭형성한다. 그러한 두개의 작업 단계는 시간 및 비용을 절감한다.

본 명세서에서 설명된 실시예들에 대한 다양한 변형이 이루어질 수 있을 것이다. 따라서, 상기 설명들은 여러 가지 실시예를 한정하는 것이 아니라 그러한 여러 가지 실시예를 단지 예시한 것이다. 소위 당업자는 이하의 특허청구범위의 사상 및 범위내에서 개량 실시예를 인식할 수 있을 것이다.

Claims (22)

1. 충격 흡수 장치로서:

   공동을 내부에 형성하는 외측 구조 부품;

   상기 공동내에 장착되는 굴곡 메카니즘; 및

   상기 굴곡 메카니즘내에 수용되는 탄성 부재를 포함하는 충격 흡수 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 연결된 굴대 부재를 추가로 포함하며, 상기 굴곡 메카니즘은 굴대가 회전 자유도 및 병진 자유도로 이동하는 것을 방지하는 충격 흡수 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 굴곡 메카니즘은 내측 튜브 및 외측 튜브 부재를 포함하며, 상기 충격 흡수 장치가 로딩하에 있지 않을 때 상기 내측 튜브 부재는 상기 외측 튜브 부재와 동심적이 아닌 충격 흡수 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 굴곡 메카니즘은 내측 튜브 및 외측 튜브 부재를 포함하며, 상기 충격 흡수 장치가 로딩하에 있을 때 상기 내측 튜브 부재는 상기 외측 튜브 부재와 실질적으로 동심적인 충격 흡수 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 충격 흡수 장치는 인가되는 로드의 함수로서 변화되는 스프링 강성도를 가지는 충격 흡수 장치.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 내측 및 외측 튜브 부재 그리고 굴곡 메카니즘은 일체형으로 형성되는 충격 흡수 장치.
7. 제 3 항에 있어서, 상기 내측 및 외측 튜브 부재는 상기 굴곡 메카니즘과 상이한 물질로 형성되는 충격 흡수 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 굴곡 메카니즘은 외측 튜브와 이격되고 그 외측 튜브에 연결되어 그 사이에 공간을 형성하는 내측 튜브를 추가로 포함하며, 상기 공간은 탄성을 갖는 물질로 적어도 부분적으로 채워지는 충격 흡수 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 굴곡 메카니즘은 외측 튜브와 이격되고 그 외측 튜브에 연결되어 그 사이에 공간을 형성하는 내측 튜브를 추가로 포함하며, 상기 공간은 압축가능한 유체에 의해 적어도 부분적으로 채워지는 충격 흡수 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성 부재는 상기 충격 흡수 장치로 로드 또는 충격이 인가 될 때 주로 전단방향으로 변형되는 충격 흡수 장치.
11. 하우징 부품을 구비하는 장치로서:

    굴대 부재; 및

    상기 굴대 부재와 연결된 충격 흡수기를 포함하며,

    상기 충격 흡수기는 상기 굴대와 그 굴대를 둘러싸는 고정 요소 사이에 장착되며,

    상기 충격 흡수기는 상기 굴대 부재가 회전 자유도 및 병진 자유도로 이동하는 것을 방지하는 굴곡 메카니즘을 포함하는 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 굴대를 둘러싸는 고정 요소는 상기 하우징의 일부인 장치.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 굴대를 둘러싸는 고정 요소는 휘일의 비-회전 허브인 장치.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 굴곡 메카니즘은 다수의 굴곡부를 포함하는 장치.
15. 굴대와 함께 사용하기 위한 충격 흡수기 제조 방법으로서:

    하나 이상의 공동을 가지는 굴곡 메카니즘을 형성하는 단계;

    상기 하나 이상의 공동내에 탄성 물질을 위치시키는 단계; 및

    상기 굴곡 메카니즘을 상기 굴대와 연결되게 위치시키는 단계를 포함하는 충격 흡수기 제조 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 굴곡 메카니즘은 튜브 부재의 공동내에 위치되는 충격 흡수기 제조 방법.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 굴곡 메카니즘은 상기 튜브 부재의 중심 축선에 대한 동심적인 위치에 형성되는 충격 흡수기 제조 방법.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 형성된 굴곡 메카니즘은 상기 탄성 물질의 삽입을 위해 비-동심적 위치로 변형되는 충격 흡수기 제조 방법.
19. 제 16 항에 있어서, 상기 굴곡 메카니즘 형성 단계 중에, 상기 튜브 부재 및 상기 굴곡 메카니즘은 단일의 일체형 구조물로서 몰딩되는 충격 흡수기 제조 방법.
20. 제 16 항에 있어서, 상기 굴곡 메카니즘 형성 단계 중에, 상기 튜브 부재 및 상기 굴곡 메카니즘은 별도로 형성되고 고정 수단에 의해 각 튜브에 고정되는 충격 흡수기 제조 방법.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 고정 수단은 하나 이상의 열 접합, 초음파 용접 및 접착제 고정 중 하나 이상을 포함하는 충격 흡수기 제조 방법.
22. 제 15 항에 있어서, 상기 굴곡 메카니즘 및 상기 튜브 부재는 서로 상이한 물질로 형성되는 충격 흡수기 제조 방법.