KR20060107911A - 유압 댐퍼 - Google Patents

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KR20060107911A
KR20060107911A KR1020060026341A KR20060026341A KR20060107911A KR 20060107911 A KR20060107911 A KR 20060107911A KR 1020060026341 A KR1020060026341 A KR 1020060026341A KR 20060026341 A KR20060026341 A KR 20060026341A KR 20060107911 A KR20060107911 A KR 20060107911A
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piston
valve body
hydraulic damper
damping force
piston rod
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KR1020060026341A
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히로카츠 나이토우
사토시 다카이와
류타 도가와
히로시 무라타
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가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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Abstract

본 발명은 세탁기용 유압 댐퍼에서, 소진폭 진동에 대하여 작은 감쇠력을 발생시키고, 대진폭 진동에 대하여 큰 감쇠력을 발생시키는 것을 목적으로 한다.
오일 및 가스를 혼재하여 봉입된 실린더 내(2)에, 피스톤 로드(4)가 연결된 피스톤(3)을 미끄럼 이동 가능하게 끼워 넣어 오일 속에 침지한다. 피스톤 본체(7)의 바닥부에 신장측 유로(10) 및 수축측 오리피스(11)를 설치하고, 캡 부재(8)에 수축측 유로(12) 및 신장측 오리피스(13)를 설치하며, 피스톤(3) 내부에 밸브체(14)를 축 방향으로 이동 가능하게 설치한다. 피스톤 로드의 소진폭시에는 밸브체(14)의 이동 거리가 작고, 신장측 및 수축측 유로(10, 12)가 개방되어 있기 때문에, 작은 감쇠력이 발생하며, 대진폭시에는 밸브체(14)의 이동 거리가 커지고, 밸브체(14)가 신장측 및 수축측 유로(10, 12)를 폐쇄하기 때문에, 수축측 및 신장측 오리피스(11, 13)에 의해 큰 감쇠력이 발생한다.

Description

유압 댐퍼{HYDRAULIC DAMPER}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유압 댐퍼의 종단면도.
도 2는 도 1에 도시하는 유압 댐퍼에서의 피스톤 로드의 신장 행정시의 피스톤부의 상태를 확대하여 도시하는 종단면도.
도 3은 도 1에 도시하는 유압 댐퍼에서의 피스톤 로드의 수축 행정시의 피스톤부의 상태를 확대하여 도시하는 종단면도.
도 4는 도 1에 도시하는 유압 댐퍼의 피스톤 본체의 바닥부 및 캡 부재의 유로 및 오리피스의 배치를 도시하는 평면도.
도 5는 도 1에 도시하는 유압 댐퍼가 장착된 드럼식 세탁기의 개략도.
도 6은 도 1에 도시하는 유압 댐퍼에서, 신장측 오리피스와 수축측 오리피스의 유로 면적을 동등하게 한 경우의 감쇠 에너지를 도시하는 그래프.
도 7은 도 1에 도시하는 유압 댐퍼에서, 신장측 오리피스에 대하여 수축측 오리피스의 유로 면적을 크게 한 경우의 감쇠 에너지를 도시하는 그래프.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유압 댐퍼의 피스톤부를 확대하여 도시하는 종단면도.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 유압 댐퍼의 피스톤부를 확대하여 도시하는 종단면도.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 유압 댐퍼의 피스톤부를 확대하여 도시하는 종단면도.
도 11은 도 8에 도시하는 유압 댐퍼의 감쇠 에너지를 도시하는 그래프.
도 12는 도 9에 도시하는 유압 댐퍼의 감쇠 에너지를 도시하는 그래프.
도 13은 도 10에 도시하는 유압 댐퍼의 감쇠 에너지를 도시하는 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 유압 댐퍼
2: 실린더
3: 피스톤
4: 피스톤 로드
10: 신장측 유로(유로)
11: 수축측 오리피스(유로)
12: 수축측 유로(유로)
13: 신장측 오리피스(유로)
14: 밸브체
본 발명은, 드럼식 세탁기의 드럼을 수용하는 수조를 지지하기 위해 세탁기용 댐퍼 등으로서 사용할 수 있는 유압 댐퍼에 관한 것이다.
일반적으로, 전자동 세탁기 등의 드럼식 세탁기에서는 지면과 대략 수평인 회전축을 가지며, 세탁물이 투입되는 드럼을 수용하여 회전 가능하게 지지하는 대략 원통형 수조와, 이 세탁기의 외곽을 이루는 케이스 사이에 스프링 및 댐퍼를 개재하고, 이들 스프링 및 댐퍼에 의해 수조를 걸어 매닮으로써, 드럼의 회전에 의해 발생하는 진동을 흡수, 제진(制振)하고 있다.
드럼식 세탁기에 이용되는 일반적인 댐퍼로서, 마찰 댐퍼 및 유압 댐퍼가 알려져 있다. 마찰 댐퍼는 마찰 부재의 미끄럼 이동 마찰에 의해 감쇠력을 발생시키는 것이지만, 마찰 부재의 마모 등의 영향에 의한 감쇠력이 시간 경과에 따른 변화가 크고, 장기간에 걸쳐 안정된 감쇠력을 유지하는 것이 어렵다. 유압 댐퍼는 오일이 봉입된 실린더 내에 피스톤 로드가 연결된 피스톤을 미끄럼 이동 가능하게 끼워 넣고, 오리피스 등을 유통하는 오일의 유동 저항에 의해 감쇠력을 발생시키는 것이며, 마찰 댐퍼에 비해 장기간에 걸쳐 안정된 감쇠력을 얻을 수 있다.
세탁, 헹굼 및 탈수 행정을 자동적으로 실행하는 전자동 드럼식 세탁기에서는 세탁 및 헹굼 행정, 또는 탈수 행정 기동시(공진시)에는 드럼의 회전 속도가 느리고, 진폭이 큰 저주파 진동이 발생한다. 한편, 탈수 행정에서 어느 정도 회전 속도가 상승하면(정상시) 진폭이 작아지고, 고주파 진동이 발생한다.
이에 대하여, 예컨대 특허 문헌 1에는 프리 피스톤(free-piston) 등의 구획 부재를 설치하지 않고, 오일 및 가스를 봉입한 실린더 내에 피스톤 로드가 연결된 피스톤을 미끄럼 이동 가능하게 끼워 넣어 오일 속에 침지하며, 피스톤에 오리피스 통로를 마련한 유압 댐퍼가 기재되어 있다. 이에 따라, 세탁, 헹굼 행정 및 탈수 행정의 기동시에 있어서의 대진폭의 저주파 진동에 대해서는 피스톤의 미끄럼 이동에 의해 오리피스 통로를 유통하는 오일의 저항에 의해 큰 감쇠력을 발생하여 드럼의 흔들림을 억제하고, 또한 어느 정도 회전 속도가 상승한 탈수 행정에서의 소진폭의 고주파 진동에 대해서는 오일 및 가스의 교반에 의해 적극적으로 에어레이션(areation)을 발생시킴으로써, 감쇠력을 저하시키고, 드럼의 진동을 흡수하며, 케이스로의 진동의 전달을 억제할 수 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 2005-58752호 공보
이와 같이, 세탁기용 댐퍼에서는, 공진시에는 충분히 큰 감쇠력을 발생시켜 드럼의 흔들림을 억제하고, 정상시에는 감쇠력을 저하시켜 드럼의 진동을 흡수하는 감쇠력 특성이 요구되며, 상기 특허 문헌 1에 기재된 세탁기용 댐퍼는 어느 정도 이 요구를 만족시키지만, 공진시의 감쇠력이 부족한 경향이 있고, 보다 더 개선의 여지가 있다.
본 발명은, 상기한 점에 감안하여 이루어진 것으로, 고주파 진동에 대해서는 작은 감쇠력을 발생시키고, 저주파 진동에 대해서는 충분히 큰 감쇠력을 발생시키는 세탁기용 댐퍼로서 이상적인 감쇠력 특성을 갖는 유압 댐퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위해, 청구항 1에 따른 발명은 오일 및 가스가 혼재하여 봉입된 실린더와, 이 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 끼워 넣어진 피스톤 과, 일단부가 상기 피스톤에 연결되고 타단부가 상기 실린더의 외부로 연장된 피스톤 로드와, 상기 피스톤의 미끄럼 이동에 의해 발생하는 오일의 흐름을 제어하여 감쇠력을 발생시키는 감쇠력 발생 기구를 구비한 유압 댐퍼에 있어서,
상기 감쇠력 발생 기구는 상기 피스톤에 마련된 유로와, 상기 피스톤의 축 방향을 따라 이동 가능하게 설치되고, 이 축 방향 이동에 의해 상기 유로의 일부를 개폐할 수 있는 밸브체를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 2의 발명에 따른 유압 댐퍼는 상기 청구항 1의 구성에서, 상기 밸브체는 상기 피스톤 내부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
청구항 3의 발명에 따른 유압 댐퍼는 상기 청구항 2의 구성에서, 상기 감쇠력 발생 기구는 상기 피스톤 로드의 신장측 스트로크에 의한 상기 밸브체의 이동에 의해 일부가 폐쇄된 상기 유로의 나머지 유로 면적에 대하여, 상기 피스톤 로드의 수축측 스트로크에 의한 상기 밸브체의 이동에 의해 일부가 폐쇄된 상기 유로의 나머지 유로 면적이 크게 된 것을 특징으로 한다.
청구항 4의 발명에 따른 유압 댐퍼는 상기 청구항 1의 구성에서, 상기 밸브체는 피스톤 외부에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 5의 발명에 따른 유압 댐퍼는 상기 청구항 4의 구성에서, 상기 밸브체는 상기 피스톤의 상기 피스톤 로드측에만 설치되는 것을 특징으로 한다.
청구항 6의 발명에 따른 유압 댐퍼는 상기 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 구성에서, 상기 밸브체를 상기 피스톤의 축 방향으로 자유롭게 이동 가능하게 한 것을 특징으로 한다.
청구항 7의 발명에 따른 유압 댐퍼는 상기 청구항 6의 구성에서, 상기 밸브체는 상기 유압 댐퍼의 신장 행정시에는 오일의 유통 저항에 의해 피스톤에 대하여 수축 방향으로 이동하고, 상기 유압 댐퍼의 수축 행정시에는 오일의 유통 저항에 의해 피스톤에 대하여 신장 방향으로 이동하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 상세히 설명한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 유압 댐퍼(1)는 바닥이 있는 원통형 실린더(2) 내에 피스톤(3)이 미끄럼 이동 가능하게 끼워 넣어져 있고, 이 피스톤(3)에 의해서 실린더(2) 내가 실린더 상실(上室)(2A)과 실린더 하실(下室)(2B)의 2 실로 구획되어 있다. 피스톤(3)에는 피스톤 로드(4)의 일단부가 연결되고, 피스톤 로드(4)의 타단측은 실린더(2) 개구부에 장착된 로드 가이드(5) 및 오일 시일(6)에 삽입 관통되어 외부로 연장되어 있으며, 오일 시일(6)에 의해서 실린더(2)와 피스톤 로드(4) 사이가 밀봉되고, 실린더(2) 내가 밀봉되어 있다. 실린더(2) 내에는 오일 및 가스가 혼재하여 봉입되고, 피스톤(3)이 오일 속에 침지되어 있으며, 오일과 가스의 경계에는 프리 피스톤 등의 구획 부재는 설치되어 있지 않다.
도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 피스톤(3)은 대략 바닥이 있는 원통형 피스톤 본체(7)의 개구 단부에 환형의 캡 부재(8)가 부착되어 형성되어 있다. 피스톤 본체(7) 내의 바닥부 중앙에는 원통형 안내부(9)가 일체로 형성되어 있다. 안내부(9) 및 캡 부재(8)의 개구부에 피스톤 로드(4)의 일단부가 삽입 관통되어 끼워 맞쳐지고, 그 선단부가 코오킹되며, 피스톤 본체(7)와 캡 부재(8)와 피스톤 로드(4)가 일체로 결합되어 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 피스톤 본체(7)의 바닥부에는 내주측에 원주 방향을 따라 배치된 복수(도시한 예에서는 8 개)의 신장측 유로(10)(유로)가 관통되고, 외주측에 수축측 오리피스(11)(유로)가 관통되어 있다. 또한, 마찬가지로 캡 부재(8)에는 내주측에 원주 방향을 따라 배치된 복수(도시한 예에서는 8 개)의 수축측 유로(12)(유로)가 관통되고, 외주측에 신장측 오리피스(13)(유로)가 관통되어 있다. 안내부(9)의 외주에는 환형의 밸브체(14)가 미끄럼 이동 가능하게 안내되어 있다. 밸브체(14)는 도 1에 도시하는 중앙 위치로부터 도 2에 도시하는 캡 부재(8)에 접촉하는 위치 및 도 3에 도시하는 피스톤 본체(7)의 바닥부에 접촉하는 위치로 양방향으로 소정 거리 S(2.5 mm 정도)만큼 자유롭게 이동할 수 있다[즉, 스프링 등에 의해 한 방향으로 압박되어 있다(눌려 있다)고 말하는 경우는 없다]. 그리고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 캡 부재(8)에 접촉하였을 때, 수축측 유로(12)를 폐쇄하고, 또한 도 3에 도시하는 바와 같이, 피스톤 본체(7)의 바닥부에 접촉하였을 때, 신장측 유로(10)를 폐쇄한다.
밸브체(14)의 외경은 피스톤 본체(7)의 내경보다 충분히 작고, 밸브체(14)의 외주부와 피스톤 본체(7)의 내주부 사이에, 오일의 유로가 형성되어 있다. 또한, 밸브체(14)에 절결 또는 관통 구멍을 마련하고, 밸브체(14)의 양단측을 서로 연통시키는 오일의 유로를 형성하더라도 좋다. 밸브체(14)의 외주부는 단차부(15)가 형성되어 판 두께가 얇아지고, 밸브체(14)가 피스톤 본체(7)의 바닥부 및 캡 부재(8) 에 접촉하였을 때, 신장측 오리피스(13) 및 수축측 오리피스(11)가 밸브체(14)에 의해 폐쇄되지 않게 되어 있다. 또한, 이 단차부(15)는 밸브체(14)가 피스톤 본체(7)의 바닥부 및 캡 부재(8)에 접촉하였을 때, 이것들에 달라붙는 것을 방지하여 밸브체(14)가 원활히 이동할 수 있도록 하고 있다.
실린더(2)의 개구측 단부 및 피스톤 로드(4)의 선단측에는 각각, 스프링 시트(16, 17)가 부착되고, 이들의 스프링 시트(16, 17) 사이에 코일 스프링(18)이 개재되어 있다. 실린더(2)의 바닥부 및 피스톤 로드(4)의 선단부에는 각각 나사부(19A, 20A)를 갖는 부착부(19, 20)가 마련되어 있다.
다음에, 도 5를 참조하여 유압 댐퍼(1)의 세탁기(21)에의 부착 구조에 관해서 설명한다. 도 5에 개략적으로 도시하는 바와 같이, 세탁기(21)는 드럼식 전자동 세탁기이며, 지면(설치면)에 대하여 수평(다만, 수평이 아니더라도 좋고, 예컨대 지면에 대하여 45 도인 경우가 있다)한 회전축을 가지며, 세탁물이 투입되는 드럼(22)이 원통형 수조(23) 내에 회전 가능하게 지지되어 모터(도시 생략)에 의해 구동되도록 되어 있고, 수조(23)가 세탁기(21)의 외곽을 이루는 사각형 케이스(24) 내에 유압 댐퍼(1) 및 스프링(25)에 의해 걸려 매달려 있다. 그리고, 급배수, 세탁, 헹굼 및 탈수 등의 각 행정을 적절하게 실행하여 세탁한다. 유압 댐퍼(1)는 실린더(2)측이 위쪽을, 피스톤 로드(4)의 돌출측이 아래쪽을 향하도록 하고, 실린더(2)측의 부착부(19)가 수조(23)측에, 피스톤 로드(4)측의 부착부(20)가 케이스(24)측에 각각 고무 부시 등(도시 생략)을 통해 연결되어 있다. 이에 따라, 실린더 하실(2B)은 오일로 채워져 있고, 오일 시일(6)에 의한 밀봉을 확실하게 행하며, 실린 더 상실(2A)은 오일 및 가스로 채워져 있다.
그리고, 유압 댐퍼(1)의 실린더(2) 내에는 도 1에 도시한 피스톤(3)의 작동 스트로크 범위(L)[세탁기(21)의 운전시에 있어서의 피스톤의 작동 범위]에서, 피스톤(3)이 항상 오일 속에 침지된 상태로 스트로크하기에 충분한 양의 오일이 봉입되고, 또한 피스톤 로드(4)의 최대 신장 위치에서, 실린더(2)의 용적의 20%로 대기압의 가스가 봉입되어 있다. 또한, 봉입되는 가스의 비율은 실린더의 길이 등에 의해 적절하게 변경하는 것이 바람직하고, 예컨대 20 내지 40%의 범위로 설정된다.
이상과 같이 구성한 본 실시예의 작용에 관해서 다음에 설명한다.
코일 스프링(18)을 구비한 유압 댐퍼(1) 및 스프링(25)에 의해 수조(23)를 케이스(24) 내에 탄성적으로 지지하고, 드럼(22)의 회전에 의해 발생하는 진동을 흡수 및 제진한다. 유압 댐퍼(1)에서는 피스톤 로드(4)의 신축에 수반하는 피스톤(3)의 이동에 의해 실린더 상하실(2A, 2B) 사이에서 오일이 피스톤(3)의 신장측 유로(10), 신장측 오리피스(13), 수축측 유로(12) 및 수축측 오리피스(11)를 통과하여 흐르고, 그 유통 저항에 의해 감쇠력이 발생한다. 또한, 오일은 밸브체(14) 주위를 흐르고, 그 유통 저항에 의해 밸브체(14)가 오일 흐름의 하류로 이동한다. 즉, 유압 댐퍼(26)의 신장 행정시[실린더(2)와 피스톤 로드(4)가 상대적으로 멀어질 때]에는 피스톤에 대하여 수축 방향으로 이동하고, 유압 댐퍼(26)의 수축 행정시[실린더(2)와 피스톤 로드(4)가 상대적으로 가까워질 때]에는 피스톤에 대하여 신장 방향으로 이동한다.
이 때, 피스톤 로드(4)의 신축 스트로크가 밸브체(14)의 소정 거리 S보다 작 은 경우(예컨대, 스트로크가 플러스 마이너스 2 mm이고, 소정 거리 S가 2.5 mm인 경우), 밸브체(14)는 피스톤 본체(7)의 바닥부 및 캡 부재(8)에 접촉하지 않고 신장측 통로(10) 및 수축측 통로(12)가 개방된 상태로 되기 때문에, 작은 감쇠력이 발생한다. 그리고, 피스톤 로드(4)의 신축의 진동이 고주파 진동인 경우에는 실린더(2) 내의 오일과 가스가 교반되어 에어레이션이 발생하고, 이 에어레이션에 의한 오일 속의 기포가 압축됨으로써 감쇠력이 더 저하한다. 이에 따라, 드럼(22)의 회전 속도가 어느 정도 상승하여 소진폭 고주파 진동이 발생하는 탈수 행정에서는 감쇠력이 충분히 작아지고, 수조(23)의 진동을 흡수하여 케이스(24)에 전달하지 않도록 할 수 있다.
한편, 피스톤 로드(4)의 신축 스트로크가 밸브체(14)의 소정 거리 S보다 큰 경우(예컨대, 스트로크가 플러스 마이너스 10 mm이고, 소정 거리 S가 2.5 mm인 경우), 피스톤 로드(4)의 신장 행정시에는 도 2에 도시하는 바와 같이, 밸브체(14)가 캡 부재(8)에 접촉하여 수축측 유로(12)를 폐쇄한다. 이에 따라, 오일은 신장측 오리피스(13)를 유통하고, 유로 면적이 작아져 감쇠력이 커진다. 또한, 피스톤 로드의 수축 행정시에는 도 3에 도시하는 바와 같이, 밸브체(14)가 피스톤 본체(7)의 바닥부에 접촉하여 신장측 유로(10)를 폐쇄한다. 이에 따라, 오일은 수축측 오리피스(11)를 유통하고, 유로 면적이 작아져 감쇠력이 커진다. 또한, 피스톤 로드(4)의 신축의 진동이 저주파 진동인 경우에는 전술한 에어레이션이 잘 발생하지 않기 때문에, 에어레이션에 의한 감쇠력의 저하가 작아진다. 이에 따라, 드럼(22)의 회전 속도가 느리고, 진폭의 큰 저주파 진동이 발생하는 세탁 및 헹굼 행정, 또는 탈수 행정의 기동시에는 큰 감쇠력을 발생시킬 수 있으며, 수조(23)의 흔들림을 효과적으로 억제할 수 있다.
이와 같이 하여, 세탁 행정에 따라서, 적절한 감쇠력을 발생시킬 수 있고, 드럼(22)의 회전에 의한 수조(23)의 진동을 효과적으로 흡수, 제진하여 진동, 소음의 발생을 저감할 수 있다. 이 때, 밸브체(14)는 피스톤(3) 내부에 설치되어 있는 것으로, 피스톤부의 축 방향 길이가 길어지지 않기 때문에, 유압 댐퍼(1)의 전체 길이가 길어지는 경우는 없다.
다음에, 유압 댐퍼(1)의 저주파 대진폭에 대한 감쇠 에너지에 관해서, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다.
도 6 및 도 7은 피스톤 로드(4)의 최대 신장 위치에서, 실린더(2)의 용적의 20%에 대기압의 가스가 봉입된 상태로, 피스톤 속도 0.26 m/s, 스트로크 ±10 mm로 피스톤 로드(4)를 신축시킨 경우의 피스톤 로드(4)의 스트로크에 대한 피스톤 로드(4)에 작용하는 하중(감쇠력)의 측정 결과를 도시하고, 감쇠 에너지는 도 6 및 도 7 중의 곡선으로 둘러싸인 부분의 면적으로 나타낸다.
도 6은 신장측 오리피스(13)의 유로 면적을 2.27 mm2(φ 1.7×1 개소), 수축측 오리피스(11)의 유로 면적을 2.27 mm2(φ 1.7×1 개소)로 한 경우의 측정 결과를 도시하고, 감쇠 에너지는 340 N·mm였다. 이에 대하여, 도 7은 신장측 오리피스(13)의 유로 면적을 2.27 mm2(φ 1.7×1 개소), 수축측 오리피스(11)의 유로 면적을 6.81 mm2(φ 1.7×3 개소)로 한 경우의 측정 결과를 도시하고, 감쇠 에너지는 1184 N·mm였다.
여기서, 수축측 오리피스(11)의 유로 면적을 크게 한 도 7의 경우는 도 6의 경우에 대하여, 분명히 감쇠 에너지가 크고, 제진 효과가 높은 것을 알 수 있다. 이것은 통상, 유압 댐퍼에서는 오일의 유로 면적을 작게 할수록 감쇠력이 커지는 경향이 있지만, 전술의 유압 댐퍼(1)에서, 에어레이션이 발생하고 있는 상태에서는 수축측 오리피스(13)의 유로 면적을 어느 정도 크게하는 것에 의해, 감쇠력이 커지고, 감쇠 에너지가 증대한 것을 도시하고 있다.
따라서, 이 실험 결과에 기초하여, 신장측 오리피스(13)에 대하여 수축측 오리피스(11)의 유로 면적을 크게 설정함으로써, 저주파 대진폭시의 감쇠력을 크게 할 수 있기 때문에, 세탁기(21)의 세탁 및 헹굼 행정, 또는 탈수 행정의 기동시에 큰 감쇠력을 발생시켜 수조(23)의 흔들림을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 피스톤(3)의 상하면에 신장측 오리피스(13) 및 수축측 오리피스(11)를 설치하고, 내부에 밸브체(14)를 설치한 예를 나타내었지만, 신장측 오리피스(13) 및 수축측 오리피스(11)의 피스톤 내측의 개구를 측면에 마련하며, 이 측면의 개구를 밸브체의 외주면에서 개폐하도록 하더라도 좋고, 특별히 실시예의 구조에 한정되는 것이 아니다.
다음에, 본 발명의 제2 실시예에 관해서 도 8을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 제1 실시예에 대하여, 같은 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 다른 부분에 관 해서만 상세히 설명한다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에 따른 유압 댐퍼(26)에서는, 피스톤(27)은 원주형 부재로 중앙에 피스톤 로드(4)의 소경의 선단부(4A)가 삽입 관통, 끼워 맞춤되는 개구가 마련되어 있다. 또한, 피스톤(27)의 내주부에는 둘레 방향을 따라 복수 배치된 오일 통로(28)(유로)가 축 방향으로 관통되어 있고, 외주부에는 오일 통로(28)보다 유로 면적이 작은 오리피스 통로(29)(유로)가 축 방향으로 관통되어 있다.
피스톤(27)의 양단부에는 원통형 안내 부재(30, 31)가 부착되어 있다. 안내 부재(30, 31)는 피스톤 로드(4)의 선단부(4A)가 삽입 관통되어 끼워 맞춰지고, 그 선단부가 코오킹되어 피스톤(27)과 함께 피스톤 로드(4)에 일체로 결합되어 있다. 안내 부재(30, 31)의 외주에는 각각 환형의 밸브체(32, 33)가 미끄럼 이동 가능하게 안내되어 있다. 밸브체(32, 33)는 안내 부재(30, 31)의 단부에 형성된 외측 플랜지부(30A, 31A)와 피스톤(27)의 양단면 사이에서 소정 거리 S만큼 축 방향으로 자유롭게 이동할 수 있고[즉, 스프링 등에 의해 한 방향으로 압박되어 있다(눌려있다)고 말하는 경우는 없다], 피스톤 로드(4)측의 밸브체(32)가 피스톤(27)에 접촉함으로써, 또는 실린더(2)의 바닥부측의 밸브체(33)가 피스톤(27)에 접촉함으로써, 피스톤(27)의 오일 통로(28)를 폐쇄하도록 되어 있다.
밸브체(32, 33)의 외경은 실린더(2)의 내경보다 충분히 작고, 밸브체(32, 33)의 외주부와 실린더(2)의 내벽 사이에 오일의 유로가 형성되어 있다. 밸브체(32, 33)의 외주부는 판 두께가 얇아져 단차부(32A, 33A)가 형성되어 있고, 밸브체 (32, 33)가 피스톤(27)에 접촉하였을 때, 오리피스 통로(29)가 밸브체(32, 33)에 의해 폐쇄되지 않게 되어 있다. 또한, 이 단차부(32A, 33A)는 밸브체(32, 33)가 피스톤(27)에 접촉하였을 때, 달라붙는 것을 방지하여 밸브체(32, 33)가 원활히 이동할 수 있도록 하고 있다.
또한, 밸브체(32, 33)의 형상 및 피스톤(27)의 형상에 관해서는 유로의 개폐 등의 작용이 얻어지면 도 8의 형상에 한정되지 않고, 예컨대 밸브체(32, 33)의 형상을 평평하게 하고 피스톤(27)의 오리피스 통로(29)의 개구부가 우묵 패여 있는 단차를 주더라도 좋다.
그리고, 유압 댐퍼(26)는 도 5에 도시하는 제1 실시예의 경우와 마찬가지로, 실린더(2)측이 위쪽을, 피스톤 로드(4)의 돌출측이 아래쪽을 향하도록 세탁기(21)에 장착되고, 또한 실린더(2) 내에 봉입되는 오일 및 가스의 양이 설정되어 있다.
이상과 같이 구성한 본 실시예의 작용에 관해서 다음에 설명한다.
상기 제1 실시예와 같이, 코일 스프링(18)을 구비한 유압 댐퍼(26) 및 스프링(25)에 의해 수조(23)를 케이스(24) 내에 탄성적으로 지지하고, 드럼(22)의 회전에 의해 발생하는 진동을 흡수 및 제진한다. 그리고, 유압 댐퍼(26)에서는 피스톤 로드(4)의 신축에 수반하는 실린더(2) 내의 피스톤(27)의 이동에 의해서 실린더 상하실(2A, 2B) 사이에서 오일이 피스톤(27)의 오일 통로(28) 및 오리피스 통로(29)를 통과하여 흐르고, 그 유통 저항에 의해 감쇠력이 발생한다. 또한, 오일은 밸브체(32, 33) 주위를 흐르고, 그 유통 저항에 의해 밸브체(32, 33)가 오일 흐름의 하류로 이동한다. 즉, 유압 댐퍼(26)의 신장 행정시[실린더(2)와 피스톤 로드(4)가 상대적으로 멀어질 때]에는 피스톤에 대하여 수축 방향으로 이동하고, 유압 댐퍼(26)의 수축 행정시[실린더(2)와 피스톤 로드(4)가 상대적으로 가까워질 때]에는 피스톤에 대하여 신장 방향으로 이동한다.
이 때, 피스톤 로드(4)의 신축 스트로크가 밸브체(32, 33)의 이동 거리인 소정 거리 S보다 작은 경우, 밸브체(32, 33)는 피스톤(27)의 단부면에 접촉하지 않고, 오일 통로(28)가 개방된 상태로 되기 때문에, 작은 감쇠력이 발생한다. 그리고, 피스톤 로드(4)의 신축의 진동이 고주파 진동인 경우에는 실린더(2) 내의 오일과 가스가 교반되어 에어레이션이 발생하고, 이 에어레이션에 의한 오일 속의 기포가 압축되는 것에 의해 감쇠력이 더 저하한다. 이에 따라, 드럼(22)의 회전 속도가 어느 정도 상승하여 소진폭 고주파 진동이 발생하는 탈수 행정에서는 감쇠력이 충분히 작아지고, 수조(23)의 진동을 흡수하여 케이스(24)에 전달하지 않도록 할 수 있다.
한편, 피스톤 로드(4)의 신축 스트로크가 밸브체(32, 33)의 이동 범위인 소정 거리 S보다 큰 경우, 피스톤 로드(4)의 신장 행정시에는 피스톤 로드(4)측의 밸브체(32)가 피스톤(27)의 단부면에 접촉하여 오일 통로(28)를 페쇄한다. 이에 따라. 오일은 오피리스 통로(29)를 유통하고, 유로 면적이 작아져 감쇠력이 커진다. 또한, 피스톤 로드의 수축 행정시에는 실린더(2)의 바닥부측 밸브체(33)가 피스톤(27)의 단부면에 접촉하여 오일 통로(28)를 폐쇄한다. 이에 따라, 오일은 오리피스 통로(29)를 유통하고, 유로 면적이 작아져 감쇠력이 커진다. 또한, 피스톤 로드(4)의 신축의 진동이 저주파 진동인 경우에는 전술한 에어레이션이 잘 발생하지 않기 때문에, 에어레이션에 의한 감쇠력의 저하가 작아진다. 이에 따라, 드럼(22)의 회전 속도가 느리고, 진폭이 큰 저주파 진동이 발생하는 세탁 및 헹굼 행정, 또는 탈수 행정의 기동시에는 큰 감쇠력을 발생시킬 수 있으며, 수조(23)의 흔들림을 효과적으로 억제할 수 있다.
이와 같이 하여, 상기 제1 실시예와 같이, 세탁 행정에 따라서, 적절한 감쇠력을 발생시킬 수 있고, 드럼(22)의 회전에 의한 수조(23)의 진동을 효과적으로 흡수, 제진하여 진동, 소음의 발생을 저감할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제3 및 제4 실시예에 관해서, 각각 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한다. 또한, 상기 제2 실시예에 대하여, 같은 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 다른 부분에 관해서만 상세히 설명한다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 유압 댐퍼(34)에서는 상기 제2 실시예의 유압 댐퍼(26)에 대하여, 실린더(2)의 바닥부측의 안내 부재(31) 및 밸브체(33)가 생략되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 피스톤 로드(4)의 수축 행정시에는 밸브체(32)가 피스톤(27)으로부터 멀어지기 때문에, 오일 통로(28)의 개폐에 의한 감쇠력의 전환은 행해지지 않고, 고주파 진동에 대해서는 에어레이션에 의해 작은 감쇠력을 발생시키며, 에어레이션이 잘 발생하지 않는 저주파 진동에 대해서도 작은 감쇠력으로 된다. 한편, 피스톤 로드(4)의 신장 행정시에는 고주파 진동에 대해서는, 오일 통로(28)의 개폐에 의한 감쇠력의 전환은 행해지지 않고, 에어레이션에 의해 작은 감쇠력을 발생시킨다. 에어레이션이 잘 발생하지 않는 저주파 진동에 대해서는, 오일 통로(28)가 폐색되어 큰 감쇠력을 발생시키게 된 다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예에 따른 유압 댐퍼(35)에서는 상기 제2 실시예의 유압 댐퍼(26)에 대하여, 피스톤 로드(4)의 안내 부재(30) 및 밸브체(32)가 생략되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 피스톤 로드(4)의 수축 행정시에는 고주파 진동에 대해서는 오일 통로(28)의 개폐에 의한 감쇠력의 전환은 행해지지 않고, 에어레이션에 의해 작은 감쇠력을 발생시킨다. 에어레이션이 잘 발생하지 않는 저주파 진동에 대해서는 오일 통로(28)가 폐색되어 큰 감쇠력을 발생시키게 된다. 한편, 피스톤 로드(4)의 신장 행정시에는 유압 통로(28)의 개폐에 의한 감쇠력의 전환은 행해지지 않고, 고주파 진동에 대해서는 전술한 에어레이션에 의해 작은 감쇠력을 발생시키며, 에어레이션이 잘 발생하지 않는 저주파 진동에 대해서도, 작은 감쇠력을 발생시키게 된다.
다음에, 상기 제2 내지 제4 실시예에 따른 유압 댐퍼(26, 34, 35)의 저주파 대진폭의 진동에 대한 감쇠 에너지에 관해서, 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명한다.
도 11 내지 도 13은 각각 유압 댐퍼(26, 34, 35)에 관해서, 피스톤 로드(4)의 최대 신장 위치에서, 실린더(2)의 용적의 20%에 대기압의 가스가 봉입된 상태로, 피스톤 속도 0.26 m/s, 스트로크 ±10 mm로 피스톤 로드(4)를 신축시킨 경우의 피스톤 로드(4)의 스트로크에 대한 피스톤 로드(4)에 작용하는 하중(감쇠력)의 측정 결과를 도시하고, 감쇠 에너지는 도 11 내지 도 13 중 곡선으로 둘러싸인 부분의 면적으로 나타낸다. 또한, 도 11 내지 도 13은 각각 유압 댐퍼(26, 34, 35)에 서, 오일 통로(28)의 유로 면적을 16.085 mm2(φ 1.6×8 개소), 오리피스 통로(29)의 유로 면적을 1.131 mm2(φ 1.2×1 개소), 밸브체(32, 33)의 외주부와 실린더(2)의 내벽 사이의 유로 면적을 45.357 mm2, 안내 부재(30, 31)의 플랜지 외주부와 실린더(2)의 내벽 사이의 유로 면적을 193.45 mm2로 한 경우의 측정 결과를 도시하고 있다.
피스톤 로드(4)측 및 실린더(2)의 바닥부측 양쪽에 밸브체(32, 33)를 설치한 상기 제2 실시예의 유압 댐퍼(26)에서는 도 11에 도시되는 바와 같이, 신장측 및 수축측 모두 감쇠력이 발생하고 있다. 이에 대하여, 실린더(2)의 바닥부측의 밸브체(33)가 생략된 상기 제3 실시예의 유압 댐퍼(34)에서는 도 12에 도시되는 바와 같이, 수축측의 감쇠력이 작아져 있고, 또한 피스톤 로드(4)측의 밸브체(32)가 생략된 상기 제 4실시예의 유압 댐퍼(35)에서는 도 13에 도시되는 바와 같이, 신장측의 감쇠력이 작아져 있다.
여기서, 어떠한 경우라도 신장측의 감쇠력에 대하여 수축측의 감쇠력이 꽤 작아지는 경향이 있고, 이것은 피스톤 로드(4)의 수축 행정시에는 제1 실시예와 마찬가지로, 상측에 있던 가스나 전술한 에어레이션에 의해 발생한 기포가 압축됨으로써 감쇠력이 저하되기 때문이라고 생각된다. 이 때문에 피스톤 로드(4)측 및 실린더(2)의 바닥부측 양쪽에 밸브체(32, 33)를 설치한 상기 제2 실시예의 유압 댐퍼(26)에 대하여, 수축 행정시에 작용하는 실린더(2)의 바닥부측의 밸브체(33)를 생 략한 경우[제3 실시예의 유압 댐퍼(34)]에, 감쇠 효과의 저하는 적다. 한편, 신장 행정시에 작용하는 피스톤 로드(4)측의 밸브체(32)를 생략한 경우[제4 실시예의 유압 댐퍼(35)]에는, 감쇠 효과가 현저히 저하하게 된다. 따라서, 밸브체(32, 33) 한쪽을 생략하는 경우에는 실린더(2)의 바닥부측의 밸브체(33)를 생략하는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.
또한, 안내 부재(30, 31)의 플랜지부(30A) 외주와 실린더(2)의 내벽 사이의 유로 면적을 크게함으로써, 밸브체(32, 33)에 작용하는 오일의 압력을 신속히 상승시키고, 밸브체(32, 33)를 피스톤(27)측으로 신속히 이동시킬 수 있기 때문에, 감쇠력을 신속히 상승시킬 수 있다.
상기 각 실시예에서는 각 밸브체(14, 32, 33)가 스프링 등의 압박 수단에 의해 항상 밸브 폐쇄되지 않고 자유롭게 이동 가능하게 되어 있다. 이것은, 본 발명이 가스와 오일을 혼재시켜 고주파 진동에 대해서는 에어레이션에 의해 감쇠력을 낮추는 것이며, 저주파로 전환되었을 때는 가능한 한 단시간에 이 에어레이션을 해소해야 한다. 이 때문에, 스프링 등으로 밸브체가 밸브 페쇄되면 에어레이션의 해소에 시간이 걸리기 때문에, 필요 시간 이외는 밸브 개방되어 있는 것이 바람직하기 때문이다.
청구항 1의 발명에 따른 유압 댐퍼에 의하면, 피스톤 로드의 스트로크의 진폭이 작은 경우에는 밸브체의 이동량이 작고, 유로가 폐쇄되지 않기 때문에, 작은 감쇠력이 발생하며, 피스톤 로드의 스트로크의 진폭이 큰 경우에는 밸브체가 이동 하여 유로의 일부가 폐쇄되기 때문에, 감쇠력이 커진다. 또한, 피스톤 로드의 스트로크가 고주파 진동인 경우, 에어레이션에 의해 감쇠력이 작아진다.
청구항 2의 발명에 따른 유압 댐퍼에 의하면, 밸브체가 피스톤 내부에 설치되기 때문에, 전체 길이를 작게 할 수 있다.
청구항 3의 발명에 따른 유압 댐퍼에 의하면, 피스톤 로드의 스트로크가 저주파 대진폭이면서 에어레이션이 발생한 상태에서, 감쇠력 및 감쇠 에너지가 커진다.
청구항 4의 발명에 따른 유압 댐퍼에 의하면, 밸브체가 피스톤 외부에 설치되기 때문에, 피스톤의 구조를 간소화할 수 있다.
청구항 5의 발명에 따른 유압 댐퍼에 의하면, 밸브체가 감쇠 효과가 높은 피스톤 로드측에만 설치되기 때문에, 구조를 간소화하면서 효율적으로 감쇠력을 발생시킬 수 있다.
청구항 6의 발명에 따른 유압 댐퍼에 의하면, 상기 밸브체를 상기 피스톤의 축 방향으로 자유롭게 이동 가능하게 함으로써, 유로의 일부가 밸브 폐쇄되는 시간을 짧게 할 수 있고, 에어레이션을 재빠르게 해소시킬 수 있다.

Claims (7)

  1. 오일 및 가스가 혼재되어 봉입된 실린더와, 이 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 끼워 넣어진 피스톤과, 일단부가 상기 피스톤에 연결되고 타단부가 상기 실린더의 외부에 연장된 피스톤 로드와, 상기 피스톤의 미끄럼 이동에 의해 발생하는 오일의 흐름을 제어하여 감쇠력을 발생시키는 감쇠력 발생 기구를 구비한 유압 댐퍼에 있어서,
    상기 감쇠력 발생 기구는 상기 피스톤에 마련된 유로와, 상기 피스톤의 축 방향을 따라 이동 가능하게 설치되고 이 축 방향 이동에 의해 상기 유로의 일부를 개폐할 수 있는 밸브체를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 유압 댐퍼.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밸브체는 상기 피스톤 내부에 설치되는 것을 특징으로 하는 유압 댐퍼.
  3. 제2항에 있어서, 상기 감쇠력 발생 기구는 상기 피스톤 로드의 신장측 스트로크에 의한 상기 밸브체의 이동에 의해 일부가 폐쇄된 상기 유로의 나머지 유로 면적에 대하여, 상기 피스톤 로드의 수축측 스트로크에 의한 상기 밸브체의 이동에 의해 일부가 폐쇄된 상기 유로의 나머지 유로 면적이 크게 된 것을 특징으로 하는 유압 댐퍼.
  4. 제1항에 있어서, 상기 밸브체는 피스톤 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 유압 댐퍼.
  5. 제4항에 있어서, 상기 밸브체는 상기 피스톤의 상기 피스톤 로드측에만 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 유압 댐퍼.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밸브체를 상기 피스톤의 축 방향으로 자유롭게 이동 가능하게 한 것을 특징으로 하는 유압 댐퍼.
  7. 제6항에 있어서, 상기 밸브체는 상기 유압 댐퍼의 신장 행정시에는 오일의 유통 저항에 의해 피스톤에 대하여 수축 방향으로 이동하고, 상기 유압 댐퍼의 수축 행정시에는 오일의 유통 저항에 의해 피스톤에 대하여 신장 방향으로 이동하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 유압 댐퍼.
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