KR20100006478A - 감쇄력 가변형 에어 댐퍼 - Google Patents

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KR20100006478A
KR20100006478A KR1020080066712A KR20080066712A KR20100006478A KR 20100006478 A KR20100006478 A KR 20100006478A KR 1020080066712 A KR1020080066712 A KR 1020080066712A KR 20080066712 A KR20080066712 A KR 20080066712A KR 20100006478 A KR20100006478 A KR 20100006478A
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KR1020080066712A
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김종식
최용우
박민규
서인석
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부산대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 공기압의 조절을 통해 감쇄력의 가변이 가능하도록 하여 일정한 스트로크내에서는 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하고, 일정한 스트로크가 경과한 후에는 일정한 크기의 감쇄력이 유지되도록 하는 감쇄력 가변형 에어 댐퍼를 제공한다. 이와 같은 감쇄력 가변형 에어 댐퍼는 피스톤(40)과 제 2 스프링(60) 사이에 설치되는 제 3 스프링(70)을 구비하고, 제 2 스프링(60)의 후단이 제 3 스프링(70)의 전단과 후단 사이에 위치되도록 설치되며, 공기압의 작용이 제거된 상태에서 제 3 스프링(70)의 탄성력에 의해 피스톤(40)이 제 2 스프링(60)과 간격을 갖도록 한다.

Description

감쇄력 가변형 에어 댐퍼{VARIABLE TYPE AIR DAMPER}
본 발명은 감쇄력 가변형 에어 댐퍼에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 에어실린더타입의 댐퍼에 스프링을 적용하므로써, 공기압의 조절을 통해 감쇄력의 가변이 가능하도록 하여 일정한 스트로크내에서는 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하고, 일정한 스트로크가 경과한 후에는 일정한 크기의 감쇄력이 유지되도록 하는 감쇄력 가변형 에어 댐퍼에 관한 것이다.
댐퍼(damper)는 진동, 충격을 완충시키기 위한 용도로 자동차 등의 운송수단, 자동화 기계 등에서 다양한 형태로 제안되어 널리 사용되고 있다.
본 발명자는 대한민국 등록실용신안공보 등록번호 제20-0246534호 "완충용에어댐퍼"를 통해 자동화 라인에서 제품을 이송시키는 컨베이어에 설치되어 사용되는 에어 댐퍼를 제안한 바 있다. 이와 같은 에어 댐퍼는 에어실린더 댐퍼에 스프링을 조합하여 구성한 것으로, 공기압의 가변으로 감쇄력의 가변이 가능하도록 하여, 일 정한 스트로크내에서는 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하고, 일정한 스트로크가 경과한 후에는 일정한 크기의 감쇄력이 유지되도록 하므로써, 그 구조가 간단하면서도 다양한 충격력에 대한 안정적인 완충효과를 얻을 수 있도록 한 장점이 있다.
그러나, 이와 같은 에어 댐퍼는 충력량(외부 하중)의 변화에 대해 원활한 완충작용을 위해 감쇄력을 적절하게 변화시키는 점에서 개선해야 필요성이 제기되었다. 즉, 이와 같은 에어 댐퍼는 사용 특성상 외부 하중의 변화에 대응하기 위해 내장되는 스프링의 강도가 적용할 수 있는 외부의 최대하중을 고려하여 설계된 상태에서 감쇄력의 가변은 공기압을 통해 얻을 수 있도록 구성되므로, 상대적으로 적은 외부 하중을 위한 공기압이 적용되는 경우 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하는 스트로크가 감소되어 결국 원활한 완충효과를 얻을 수 없는 단점이 있는 것이다.
도 1은 본 발명자가 선출원을 통해 제안한 에어 댐퍼의 완충효과를 설명하기 위한 그래프로서, 최대 외부하중이 10.5Kgf 정도일 경우 공기압을 6Kg/㎠ 정도로 설정하고 사용하고, 외부하중이 7Kgf 정도일 경우 공기압을 4Kg/㎠ 정도로 설정하고 사용하며, 외부하중이 3.5Kgf 정도일 경우 공기압을 2Kg/㎠ 정도로 설정하고 사용하는 에어 댐퍼일 경우 각 외부 하중에서 나타나는 완충작용을 보인 것이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 에어 댐퍼는 제공되는 공기압의 가변으로 감쇄력의 가변이 가능하고, 각 가변단계(도 1에서 3종류의 형태를 지칭한다)는 개별적으로 보았을 때 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하는 스트로크(Xs1, Xs2, Xs3)내에서는 원만한 감쇄력이 얻어지고, 이 스트로크(Xs1, Xs2, Xs3)가 경과한 후 균등한 감쇄력을 가지게 되는 이상적인 완충작용을 보인다.
그러나, 이와 같은 에어 댐퍼는 가변단계들 간의 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하는 스트로크(Xs1, Xs2, Xs3)가 큰 차이(ΔXs)를 보인다. 즉, 적용 공기압이 작을수록 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하는 스트로크가 감소하는데, 이는 초기에 완충시킬 수 있는 충격량이 적어지는 것이므로, 결과적으로 공기압이 작은 경우 안정적인 완충작용이 이루어지지 않게 되는 것이다.
이와 같은 이유로 종래기술에 따른 에어 댐퍼는 하중이 적으면서 충격에 예민한 제품의 경우 제품에 충격량이 그대로 전달되어 불량률이 높아지는 문제점이 있고, 다품종 소량생산의 생산라인에서 생산조건, 생산제품 등이 변경되는 경우 필요한 충격량에 대응되는 댐퍼로 교체하는 작업이 수반되어야 하므로 비용이 증가하고, 작업공수가 소요되는 문제점이 있는 것이다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 스프링을 적용한 에어 댐퍼를 제공하되, 상대적으로 적은 충격력을 위해 적용 공기압이 작은 경우에도 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하는 스트로크를 충분히 확보하도록 하므로써 안정적인 완충효과를 갖도록 할 수 있는 새로운 형태의 감쇄력 가변형 에어 댐퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히, 본 발명은 본 발명자가 선출원을 통해 제안한 바 있는 에어 댐퍼의 구조를 크게 변화시키지 않고, 적용 하중의 차이가 비교적 크게 발생되더라도 적용 공기압의 변환만으로 외부 하중(충격력)의 변화에 대응가능하도록 하므로써, 비교적 간단한 구조를 통해 제조비용 및 유지비용을 낮출 수 있도록 하고, 외부 하중의 변화에 용이하게 대응하여 적용할 수 있도록 하는 새로운 형태의 감쇄력 가변형 에어 댐퍼를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 피스톤(40)의 후측 및 전측에 제 1 스프링(50)과 제 2 스프링(60)을 설치하고, 상기 제 1 스프링(50)이 설치된 방향에서 공기압이 작용되도록 하므로써 상기 피스톤(40)에 결합된 로드(46)가 상기 제 2 스프링(60)을 통해 외측으로 돌출되도록 하여 외부로 부터 상기 로드(46)로 작용되는 하중을 완충시키도록 하는 감쇄력 가변형 에어 댐퍼에 있어서, 상기 피스톤(40)과 제 2 스프링(60) 사이에 설치되는 제 3 스프링(70)을 포함하고, 상기 제 2 스프링(60)의 후단이 상기 제 3 스프링(70)의 전단과 후단 사이에 위치되도록 설치되며, 공기압의 작용이 제거된 상태에서 상기 제 3 스프링(70)의 탄성력에 의해 상기 피스톤(40)이 상기 제 2 스프링(60)과 간격을 갖도록 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼에서 상기 제 1 스프링(50), 제 2 스프링(60) 및 제 3 스프링(70)은 적용하고자 하는 하중에 대한 최소 크기의 공기압이 작용되었을 때 상기 피스톤(40)이 상기 제 2 스프링(60)을 정해진 길이만큼 압축시키도록 형성될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 후면(22)으로부터 전면(24)으로 연통되어 중공(26)이 형성되는 바디(20)와; 상기 중공(26)내에서 상기 후면(22) 및 전면(24)방향으로 슬라이딩가능하도록 결합되고, 상기 후면(22)방향을 통해 상기 중공(26)내로 작용되는 공기압에 의해 상기 전면(24)방향으로 이동되는 피스톤(40)과; 후측이 상기 피스톤(40)에 결합되고, 전측이 상기 바디(20)의 전면(24)의 외측으로 노출되도록 설치되어 외부로부터의 하중이 상기 피스톤(40)에 작용되도록 하는 로드(46)와; 상기 중공(26)내에서 상기 피스톤(40)의 후측에 위치되도록 설치되어 상기 피스톤(40)이 상기 전면(24)방향으로 향하도록 하는 탄성력을 부여하는 제 1 스프링(50)과; 상기 중공(26)내에 설치되어 상기 피스톤(40)이 상기 후면(22)방향으로 향하도록 하는 탄성력을 부여하는 제 3 스프링(70) 및; 상기 중공(26)내에서 상기 피스톤(40)의 전측에 위치되도록 설치되되, 전측이 상기 제 3 스프링(70)의 전후단 사이에 위치되고, 후측이 상기 바디(20)에 지지되므로써 작용되는 공기압이 제거된 상태에서 상기 피스톤(40)과 간격을 갖도록 위치되는 제 2 스프링(60)을 포함한다.
이와 같은 본 발명에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼에서 상기 제 2 스프링(60)의 외경은 상기 제 3 스프링(70)의 내경보다 작도록 형성되어 상기 제 3 스프링(70)의 내측으로 삽입되어 결합되고, 상기 바디(20)의 중공(26)은 상기 제 3 스프링(70)이 삽입되는 내경을 갖는 제 1 부분 중공(26b) 및, 상기 제 1 부분 중공(26b)보다 작은 내경을 갖도록 형성되어 상기 제 2 스프링(60)이 삽입되고, 상기 제 1 부분 중공(26b)의 사이에 단턱(28)이 형성되는 제 2 부분 중공(26c)를 구비하며, 상기 제 3 스프링(70)은 전단이 상기 단턱(28)에 지지되고, 상기 바디(20)에 고정될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼에서 상기 제 1 스프링(50), 제 2 스프링(60) 및 제 3 스프링(70)은 적용하고자 하는 하중에 대한 최소 크기의 공기압이 작용되었을 때 상기 피스톤(40)이 상기 제 2 스프링(60)을 정해진 길이만큼 압축시키도록 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 감쇄력 가변형 에어 댐퍼에 따르면, 피스톤(40)과 제 2 스프링(60) 사이에 간극이 형성되도록 하는 제 3 스프링(70)이 설치되어 상대적으로 적은 충격력을 위해 적용 공기압이 작은 경우에도 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하는 스트로크를 충분히 확보하도록 하므로써 안정적인 완충효과를 갖도록 한다. 특히, 본 발명에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼는 비교적 간단한 구성을 통해 에어 댐퍼와 스프링 댐퍼의 장점을 가지고, 공기압을 작용시켜 감쇄력을 쉽게 조절할 수 있으며, 적용 공기압이 작은 경우에도 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하는 스트로크를 충분히 확보할 수 있어, 다품종 소량생산을 위한 제조라인에서 제품이 변경되거나 작업환경이 변경되는 경우에도 댐퍼의 교환을 최소화시킬 수 있어 작업능률을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼(10)는 피스톤(40)의 후측 및 전측에 제 1 스프링(50)과 제 2 스프링(60)을 설치하고, 제 1 스 프링(50)이 설치된 방향에서 공기압이 작용되도록 하므로써 피스톤(40)에 결합된 로드(46)가 제 2 스프링(60)을 통해 외측으로 돌출되도록 하여 외부로부터 로드(46)로 작용되는 하중을 완충시키도록 구성되되, 피스톤(40)과 제 2 스프링(60) 사이에 설치되는 제 3 스프링(70)을 갖고, 제 2 스프링(60)의 후단이 제 3 스프링(70)의 전단과 후단 사이에 위치되도록 설치되며, 공기압의 작용이 제거된 상태에서 제 3 스프링(70)의 탄성력에 의해 피스톤(40)이 제 2 스프링(60)과 간격을 갖도록 한다. 즉, 본 발명에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼(10)는 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하는 스트로크를 충분히 확보하도록 이 스트로크가 발생되는 피스톤(40)의 후측에 제 3 스프링(70)을 설치하는 것이다. 이때, 본 발명에서 후측과 전측, 또는 후단과 전단 등의 기준은 외부 하중이 작용되는 방향을 전방향으로 하여 설정된 것이다.
이와 같은 본 발명에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼(10)는 제 1 및 제 2 스프링(50, 60)을 가지고, 공기압의 가변을 통해 감쇄력을 조절하는 측면에서는 본 발명자가 선출원을 통해 제안한 바 있는 에어 댐퍼와 기본적으로 동일하게 작동되는 구조를 갖는다. 즉, 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼(10)는 제 1 스프링(20)의 방향으로 레귤레이터를 통해 조정되는 공기압이 작용되고, 이 작용되는 공기압에 의해 피스톤(40)이 전방향으로 이동되므로써 완충작용을 위한 위치가 설정되는 것이다. 물론, 이와 같은 피스톤(40)의 위치는 작용되는 공기압의 크기뿐만아니라 제 1 스프링(50), 제 2 스프링(60) 및 제 3 스프 링(70)의 강성과 길이에 따라 설정되는 것으로, 이 피스톤(40)의 위치는 요구되는 조건에 따라 다양하게 설정될 수 있는 설계치인 것이다. 그리고, 피스톤(40), 제 1 스프링(50), 제 2 스프링(60) 및 제 3 스프링(70)의 지지구조 및 공기압의 작용과 관련된 구성은 바람직하게 본 발명의 실시예와 같은 구성을 적용할 수 있지만, 이와 같은 구성은 이 분야에서 설계자의 의도 또는 사용자의 요구에 따라 다양하게 사용되고 있는 공지의 기술을 적용하여 구성할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼(10)는 제 1 스프링(50), 제 2 스프링(60) 및 제 3 스프링(70)이 적용하고자 하는 하중에 대한 최소 크기의 공기압이 작용되었을 때 피스톤(40)이 제 2 스프링(60)을 정해진 길이만큼 압축시키도록 형성된다. 즉, 공기압을 증감시키므로써 감쇄력을 변환시켜 다양한 범위의 충격력에 적용할 수 있도록 에어 댐퍼(10)를 구성함에 있어서, 적용되는 최소 공기압이 작용된 경우에도 피스톤(40)이 제 2 스프링(60)을 필요한 만큼 압축하도록 하여 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하는 스트로크를 더욱 충분히 확보하도록 하는 것이다.
도 3을 참조하여, 좀 더 구체적으로 보면, 이와 같은 본 발명의 감쇄력 가변형 에어 댐퍼(10)는 외부 하중이 작용되었을 때 스프링 강성이 큰 영역에서 1차적으로 완충된 후, 상대적으로 스프링 강성이 작은 영역에서 2차적으로 완충되므로써 일정한 감쇄력이 유지되는 단계 전에 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하는 스트로크 가 서로 다른 성질의 2구간을 걸쳐 이루어져 효과적인 완충효과를 얻을 수 있도록 하는 것이다. 즉, Xo부터 Xm까지는 제 3 스프링(70)만이 압축되는 구간(L2)으로서 강성이 작은 영역이 형성되고, Xm부터 Xs까지는 제 3 스프링(70)과 제 2 스프링(60)이 압축되는 구간(L1)으로서 강성이 상대적으로 큰 영역이 형성되는 것이다. 따라서, 충격력(외부 하중)이 작용되었을 때 제 3 스프링(70)과 제 2 스프링(60)이 압축되어 강성이 상대적으로 큰 영역인 Xs부터 Xm까지의 구간(L1)과 제 3 스프링(70)만이 압축되어 상대적으로 강성이 작은 영역인 Xm부터 Xo까지의 구간(L2)으로 이루어지는 2중의 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하는 스트로크를 확보하게 되는 것이다.
이때, 설정된 공기압이 유입되어 피스톤(40)이 완충위치로 이동될 때 Xs의 위치는 작용되는 공기압의 크기에 의해 임의의 위치로 나타난다. 즉, 공기압이 클 수록 전방향으로 더 전진하게 될 것이고, 상대적으로 공기압이 작을 경우 그 보다 후방향에 위치될 것이다. 이에 따라, 도 7에서 보는 바와 같이, 외부 하중이 작용하는 경우에도 공기압과 외부 하중의 차이로 인해 이와 같은 위치의 변동이 발생하여 2중의 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하는 스트로크의 위치도 차이(ΔL1, ΔL2)가 나게 된다.
다시, 도 3을 참조하면, 공기압의 작용이 없는 경우 제 1 스프링(50)과 제 3 스프링(70)의 힘의 평형에 의해 피스톤(40)은 초기 위치(Xo)에 위치한다. 이때, 제 2 스프링(60)은 후단이 제 3 스프링(70)의 전단과 후단 사이에 위치되고, 피스톤(40)과 간격을 갖고 떨어져 있는 상태이다. 다음, 레귤레이터(도시 않음)을 통해 설정된 크기의 공기압이 작용되면, 피스톤(40)은 전방향으로 이동한다. 본 발명은 전술한 바와 같이 2구간으로 이루어져 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하는 스트로크를 확보하기 위해 최소의 공기압{다양한 크기의 외부 하중을 받도록 하여 공기압으로 감쇄력을 조절하도록 하는 경우}의 작용에 의해서도 피스톤(40)이 Xs의 위치까지 이동되도록 하여 제 3 스프링(70)만이 압축되는 Xo부터 Xm까지의 구간(L2)과 제 3 스프링(70)과 제 2 스프링(60)이 압축되는 Xm부터 Xs까지의 구간(L1)을 갖도록 한다. 이를 위해 제 3 스프링(70)은 공기압이 최소로 작용되는 경우에도 Xm이상 압축될 수 있도록 형성한다. 이와 같이 작용되는 공기압은 제 3 스프링(70)을 압축시키고 남은 공기압에 의해 제 3 스프링(70)과 제 2 스프링(60)을 동시에 압축시키게 된다.
도 4는 종래기술에 따른 에어 댐퍼와 본 발명에 따른 에어 댐퍼의 초기 흡수에너지를 비교하여 보여주는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼(10)는 2구간(L1, L2)으로 이루어지는 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하는 스트로크를 확보하므로, 전 체 스트로크 구간에서 흡수되는 에너지 용량(②의 면적)에 있어서 종래기술에 따른 에어 댐퍼의 에너지 용량(①의 면적)보가 증가시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 5 내지 도 8f에 의거하여 상세히 설명하며, 도 2 내지 도 8f에 있어서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다. 한편, 본 발명에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼와 관련하여 본 발명자가 선출원을 통해 제안한 기술적 구성 및 작용, 에어 또는 스프링을 사용하는 댐퍼로부터 알 수 있는 댐퍼의 기술적 구성 및 작용, 에어 실린더와 같이 공압으로 작동되는 기구를 구성하기 위한 밀폐 및 슬라이딩운동을 위한 구조 등 이 분야의 종사자들이 통상적으로 알 수 있는 기술의 도시 및 설명은 생략하고, 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하고 설명하였다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼의 외관을 보여주는 사시도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼를 절단하여 주요 구성을 보여주는 단면도이며, 도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼의 조립방법을 순차적으로 보여주는 도면들이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼(10)는 바디(20)의 외주면에 나사(21)가 형성되어 너트 형태의 고정구조를 사용 하여 원하는 위치에 설치할 수 있도록 한다. 그리고, 바디(20)의 후측에는 에어라인(도시 않음)을 접속시키기 위한 캡(80)이 결합된다. 그리고, 바디(20)의 전측으로는 로드(46)가 돌출되어 외부 하중을 받칠 수 있도록 한다.
도 6과 도 8a 내지 도 8f를 참조하면, 본 실시예에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼(10)는 바디(20), 피스톤(40), 로드(46), 제 1 스프링(50), 제 2 스프링(60) 및 제 3 스프링(70)을 구비하여 이루어진다.
좀 더 구체적으로 보면, 바디(20)는 후면(22)으로부터 전면(24)으로 연통되어 중공(26)이 형성된다. 여기서, 바디(20)는 중공(26)을 따라 내부에 설치되는 구성요소들을 지지하도록 형성된다. 본 실시예에서 바디(20)의 중공(26)에는 후면(22)측으로부터 전방향으로 순차적으로 캡(80)이 결합되는 나사부(26a), 제 1 부분 중공(26b), 제 2 부분 중공(26c), 제 2 스프링(60)의 전단을 지지하는 스톱 플랜지(30)에 로드(46)가 통과되도록 형성되는 로드 홀(26d), 제 2 스프링(60)을 고정하고 로드(46)를 지지하는 스페이서(90)과 캡(100)이 결합되는 전단부(26e)가 형성된다. 이때, 제 1 부분 중공(26b)은 제 3 스프링(70)이 삽입되는 내경을 갖도록 형성되는데, 여기에는 제 1 스프링(50), 피스톤(20) 및 제 3 스프링(70)이 삽입되어 설치된다. 그리고, 제 2 부분 중공(26c)에는 제 2 스프링(60)이 삽입되어 설치되는데, 본 실시예에서는 제 1 부분 중공(26b)과 제 2 부분 중공(26c) 사이에 단턱(28)이 형성되도록 하여 제 3 스프링(70)의 전단이 지지되도록 하였다. 그리고, 바디(20)의 전단에 결합되는 캡(100)은 바디(20)에 형성된 핀홀(34)을 통해 반경방향으로 형성된 핀홀(104)에 결합되는 핀(110)에 의해 바디(20)에 고정된다.
한편, 피스톤(40)은 중공(26)내에서 후면(22) 및 전면(24)방향으로 슬라이딩가능하도록 결합되고, 후면(22)방향을 통해 중공(26)내로 작용되는 공기압에 의해 전면(24)방향으로 이동되도록 바디(20)에 결합된다. 이와 같은 피스톤(40)은 통상의 공압실린더의 구조와 같이 둘레로 형성되는 홈(42)상에 공기의 누출을 차단하기 위한 오링 등이 결합된다. 그리고, 로드(46)는 후측이 피스톤(40)에 결합되고, 전측이 바디(20)의 전면(24)의 외측으로 노출되도록 설치되어 외부로부터의 하중이 피스톤(40)에 작용되도록 한다. 본 실시예에서 로드(46)는, 도 8a 및 도 8b에서 보는 바와 같이, 피스톤(40)의 후측으로부터 피스톤(44)의 중심홀(44)로 삽입되는 볼트(48)에 의해 피스톤(40)의 중심에 고정된다. 그리고, 도 8a, 도 8e 및 도 8f에서 보는 바와 같이, 중심홀(92, 102)이 형성되는 스페이서(90)와 캡(100)에 슬라이딩가능(물론, 작동시 공기의 입출도 가능한 치수를 갖는다)하도록 지지되어 전방향으로 돌출된다.
한편, 제 1 스프링(50)은 중공(26)내에서 피스톤(40)의 후측에 위치되도록 설치되어 피스톤(40)이 전면(24)방향으로 향하도록 하는 탄성력을 부여한다. 이 제 1 스프링(50)은 중공(26)의 제 1 부분 중공(26b)에 위치되어 양측이 캡(80)과 피스톤(40)에 의해 지지된다. 그리고, 제 2 스프링(60)은 중공(26)내에서 피스 톤(40)의 전측에 위치되도록 설치되되, 전측이 제 3 스프링(70)의 전후단 사이에 위치되고, 후측이 바디(20)에 지지되므로써 작용되는 공기압이 제거된 상태에서 피스톤(40)과 간격을 갖도록 위치된다. 또한, 도 6, 도 8c 및 도 8d와 같이, 본 실시예에서 제 2 스프링(60)은 외경이 제 3 스프링(70)의 내경보다 작게 형성되도록 하여, 도 8c 및 도 8d와 같이, 제 3 스프링(70)의 내측으로 삽입되어 결합되도록 하므로써, 협소한 공간을 효과적으로 활용하도록 하여 전체적인 크기를 줄일 수 있도록 한다. 이와 같은 제 2 스프링(60)이 바디(20)에 지지되는 구조는 스페이서(90)에 의해 이루어진다. 즉, 제 2 스프링(60)의 후단에는 직선으로 연장되는 돌기(62)가 형성되는데, 이 돌기(62)가 스톱 플랜지(30)의 홀(32)을 통해 스페이서(90)의 삽입홀(94)에 결합되어 고정되는 것이다. 물론, 이와 같은 제 2 스프링(90)의 고정은 본 실시예의 형태외에도 다양한 고정구조가 적용될 수 있는 것이다. 그리고, 제 3 스프링(70)은 중공(26)내에 설치되어 피스톤(40)이 후면(22)방향으로 향하도록 하는 탄성력을 부여한다. 이때, 제 3 스프링(70)은 제 1 부분 중공(26b)과 제 2 부분 중공(26c)의 사이에 형성되는 단턱(28)에 전단이 지지되고, 단턱(28)에 형성되는 홀에 후단의 돌기(72)가 삽입되어 바디(20)에 고정되도록 한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼(10)의 작용은 전술한 도 3을 기준으로 설명한 형태와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼의 완충작용을 보여주는 그래프이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼(10)의 완충특성은 외부 하중이 작용되었을 때 스프링 강성이 큰 영역에서 1차적으로 완충된 후, 상대적으로 스프링 강성이 작은 영역에서 2차적으로 완충되므로써 일정한 감쇄력이 유지되는 단계 전에 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하는 스트로크가 서로 다른 성질의 2구간을 걸쳐 이루어져 효과적인 완충효과를 얻을 수 있도록 하는 것이다. 이와 같은 완충특징에 의해 공급압에 의한 가변에도 불구하고 점진적인 감쇄력이 발생되도록 하는 스트로크의 차이(ΔL1, ΔL2)가 비교적 일정하게 발생되는 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명자가 선출원을 통해 제안한 에어 댐퍼의 완충효과를 설명하기 위한 그래프;
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼를 설명하기 위한 도면;
도 3은 본 발명에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼의 작용을 설명하기 위한 도면;
도 4는 종래기술에 따른 에어 댐퍼와 본 발명에 따른 에어 댐퍼의 초기 흡수에너지를 비교하여 보여주는 그래프;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼의 외관을 보여주는 사시도;
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼를 절단하여 주요 구성을 보여주는 단면도;
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼의 완충작용을 보여주는 그래프;
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감쇄력 가변형 에어 댐퍼의 조립방법을 순차적으로 보여주는 도면들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : (감쇄력 가변형) 에어 댐퍼
20 : 바디 22 : (바디) 후면
24 : (바디) 전면 26 : (바디) 중공
26b : 제 1 부분 중공 26c : 제 2 부분 중공
28 : 단턱 40 : 피스톤
46 : 로드 50 : 제 1 스프링
60 : 제 2 스프링 70 : 제 3 스프링

Claims (5)

  1. 피스톤(40)의 후측 및 전측에 제 1 스프링(50)과 제 2 스프링(60)을 설치하고, 상기 제 1 스프링(50)이 설치된 방향에서 공기압이 작용되도록 하므로써 상기 피스톤(40)에 결합된 로드(46)가 상기 제 2 스프링(60)을 통해 외측으로 돌출되도록 하여 외부로부터 상기 로드(46)로 작용되는 하중을 완충시키도록 하는 감쇄력 가변형 에어 댐퍼에 있어서,
    상기 피스톤(40)과 제 2 스프링(60) 사이에 설치되는 제 3 스프링(70)을 포함하고, 상기 제 2 스프링(60)의 후단이 상기 제 3 스프링(70)의 전단과 후단 사이에 위치되도록 설치되며, 공기압의 작용이 제거된 상태에서 상기 제 3 스프링(70)의 탄성력에 의해 상기 피스톤(40)이 상기 제 2 스프링(60)과 간격을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 감쇄력 가변형 에어 댐퍼.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스프링(50), 제 2 스프링(60) 및 제 3 스프링(70)은 적용하고자 하는 하중에 대한 최소 크기의 공기압이 작용되었을 때 상기 피스톤(40)이 상기 제 2 스프링(60)을 정해진 길이만큼 압축시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 감쇄력 가변형 에어 댐퍼.
  3. 후면(22)으로부터 전면(24)으로 연통되어 중공(26)이 형성되는 바디(20)와;
    상기 중공(26)내에서 상기 후면(22) 및 전면(24)방향으로 슬라이딩가능하도록 결합되고, 상기 후면(22)방향을 통해 상기 중공(26)내로 작용되는 공기압에 의해 상기 전면(24)방향으로 이동되는 피스톤(40)과;
    후측이 상기 피스톤(40)에 결합되고, 전측이 상기 바디(20)의 전면(24)의 외측으로 노출되도록 설치되어 외부로부터의 하중이 상기 피스톤(40)에 작용되도록 하는 로드(46)와;
    상기 중공(26)내에서 상기 피스톤(40)의 후측에 위치되도록 설치되어 상기 피스톤(40)이 상기 전면(24)방향으로 향하도록 하는 탄성력을 부여하는 제 1 스프링(50)과;
    상기 중공(26)내에 설치되어 상기 피스톤(40)이 상기 후면(22)방향으로 향하도록 하는 탄성력을 부여하는 제 3 스프링(70) 및;
    상기 중공(26)내에서 상기 피스톤(40)의 전측에 위치되도록 설치되되, 전측이 상기 제 3 스프링(70)의 전후단 사이에 위치되고, 후측이 상기 바디(20)에 지지되므로써 작용되는 공기압이 제거된 상태에서 상기 피스톤(40)과 간격을 갖도록 위치되는 제 2 스프링(60)을 포함하는 감쇄력 가변형 에어 댐퍼.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 스프링(60)의 외경은 상기 제 3 스프링(70)의 내경보다 작도록 형성되어 상기 제 3 스프링(70)의 내측으로 삽입되어 결합되고,
    상기 바디(20)의 중공(26)은 상기 제 3 스프링(70)이 삽입되는 내경을 갖는 제 1 부분 중공(26b) 및,
    상기 제 1 부분 중공(26b)보다 작은 내경을 갖도록 형성되어 상기 제 2 스프링(60)이 삽입되고, 상기 제 1 부분 중공(26b)의 사이에 단턱(28)이 형성되는 제 2 부분 중공(26c)를 구비하며,
    상기 제 3 스프링(70)은 전단이 상기 단턱(28)에 지지되고, 상기 바디(20)에 고정되는 것을 특징으로 하는 감쇄력 가변형 에어 댐퍼.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 스프링(50), 제 2 스프링(60) 및 제 3 스프링(70)은 적용하고자 하는 하중에 대한 최소 크기의 공기압이 작용되었을 때 상기 피스톤(40)이 상기 제 2 스프링(60)을 정해진 길이만큼 압축시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 감쇄력 가변형 에어 댐퍼.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103016608A (zh) * 2012-12-24 2013-04-03 浙江金波减震器制造有限公司 减震装置
CN107676426A (zh) * 2017-11-01 2018-02-09 重庆邮电大学 一种基于形状记忆合金复合弹簧的分级减振装置
KR102145605B1 (ko) * 2019-06-17 2020-08-14 이택규 제진장치

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