KR20120028495A - 피스톤 헤드에 베어링부재가 구비된 하중 지지용 유체 댐퍼 - Google Patents

Abstract

본 발명의 피스톤 헤드에 베어링부재가 구비된 하중 지지용 유체 댐퍼는, 지지물에 설치되어 하중물의 하중을 지지하고, 지지물과 하중물 간에 전달되는 진동을 흡수 제거하는 장치로서, 일측 또는 양측으로 개방된 개방구를 갖는 중공부가 내부에 형성되며, 상기 하중물과 상기 지지물 중 어느 하나에 설치된 실린더, 외측 둘레면에 수용홈이 형성되고, 상기 중공부 내부에서 이동될 수 있도록 상기 외측 둘레면이 상기 중공부 내주면으로부터 소정 거리 이격되도록 구비되어 상기 중공부를 제1ㆍ제2공간으로 구분하는 헤드, 상기 수용홈에 회전 가능하도록 수용되어 상기 중공부 내주면과 접촉되는 베어링부재, 및 상기 개방구를 통해 상기 실린더의 외측으로 돌출되게 상기 헤드에 결합되며 상기 하중물과 상기 지지물 중 다른 하나에 고정된 로드를 포함하는 피스톤체, 탄성 재질로 이루어지며, 중심부가 상기 로드에 의해 관통된 상태로 상기 로드에 고정되고, 상기 개방구에 설치되어 상기 중공부를 밀폐시키는 탄성실링체, 상기 제1ㆍ제2공간을 이동하도록 상기 중공부 내부에 충진되는 유체 및 상기 실린더를 감싸도록 설치되어 하중을 지지하는 공기스프링을 포함하되, 상기 탄성실링체는 상기 피스톤체의 이동에 따라 신장되거나 탄성에 의해 복원되는 것을 특징으로 한다.

Description

피스톤 헤드에 베어링부재가 구비된 하중 지지용 유체 댐퍼{Fluid Damper for Supporting Load Having Bearing Member on Piston Head}

본 발명은 하중 지지용 유체 댐퍼에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 진동을 흡수 및 제거하면서도 하중을 지지할 수 있고, 피스톤체의 이동에 역치가 발생하지 않아 미세한 진동을 흡수 가능한 동시에 실린더의 중공부 내부가 안정적으로 밀폐되어 유체의 누출 우려가 없으며, 피스톤 헤드의 횡방향 진동을 방지하여 헤드 둘레의 간극을 균일하게 유지함으로써 MR유체의 점도를 용이하게 제어할 수 있는 동시에 마찰 저항을 감소시킬 수 있는 하중 지지용 유체 댐퍼에 관한 것이다.

일반적으로 모터, 터빈, 펌프 등과 같은 회전 기계들과 내연기관 등의 왕복 기계들은 작동 중에 필연적으로 진동을 유발한다. 그런데 이러한 진동이 정밀 제조장비, 정밀 측정장비 등에 전달될 경우, 해당 장비의 정밀도가 저하되고 부품 내구성에 악영향을 미쳐 수명이 단축되며 여러 제어 시스템에 오작동을 유발하는 등의 고장이 빈번하게 발생할 수 있다.

또한, 이러한 진동이 장비가 설치된 구조물이나 건축물에 전달되면 해당 구조물이나 건축물이 손상될 수 있고, 사람에게 전달되면 불안감 및 불쾌감을 유발하여 작업 능률이 저하되거나 건강을 위협할 수도 있다.

따라서 이러한 진동 전달에 따른 여러 문제를 해결하기 위해 회전 기계나 왕복 기계에서 발생한 진동을 흡수, 제거할 필요가 있으며, 진동을 흡수, 제거하는 흡진장치 및 제진장치로서 유체 댐퍼가 널리 사용된다.

이러한 유체 댐퍼는 실린더 내부에 충진된 유체가 좁은 간극을 통과할 때의 점성저항을 이용한 것으로서, 도 1은 종래의 유체 댐퍼가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

종래의 유체 댐퍼는 내부에 중공부(11)가 형성되고 상면에는 통과홀이 형성된 실린더(10), 이 실린더(10) 내부에 위치되는 헤드(21)와 헤드(21) 일면에 구비되어 통과홀(12)을 통해 실린더(10) 외부로 돌출되는 로드(22)로 이루어지는 피스톤체(20), 상기 로드(22)의 외주면을 접촉 가압하도록 통과홀(12)에 구비되어 로드(22)와 통과홀(12)의 사이를 밀폐하는 실링부재(30), 및 상기 중공부(11) 내부에 충진되는 유체(40)로 구성된다.

상기 실린더(10)나 피스톤체(20)에 진동이 인가되면 피스톤체(20)가 중공부(11) 내부에서 이동되고, 이에 따라 유체(40)가 헤드(21)의 외주면과 중공부(11) 내주면 사이의 간극을 통해 헤드(21)의 상측에서 하측으로, 또는 하측에서 상측으로 이동함으로써, 그 이동시의 점성저항으로 인해 진동이 흡수 제거된다.

이와 같은 종래의 유체 댐퍼는 중공부(11)의 밀폐를 위해 오링 등과 같은 실링부재(30)가 로드(22)의 외주면을 가압하도록 구현되므로, 실링부재(30)와 로드(22)의 외주면 사이에 작용하는 정지마찰력으로 인해, 피스톤체(20)에 인가되는 진동으로 인한 이송력이 소정의 크기 이상이 되지 않으면, 로드(22)가 이동되지 못하는 문제점이 발생한다.

즉, 실링부재(30)와 로드(22)의 외주면 사이에 작용하는 정지마찰력으로 인해, 피스톤체(20)를 이동시키기 위한 이송력의 크기에 역치(threshold value)가 발생하는 것이다.

따라서, 종래의 유체 댐퍼는 소정의 역치 미만의 이송력을 갖는 미세한 진동은 흡수 제거할 수 없는 단점이 있다.

또한, 진동에 의해 피스톤체(20)가 왕복 이동됨에 따라 로드(22)가 실링부재(30)와 반복적으로 마찰을 일으키고, 그 마찰로 인해 종종 실링부재(30)가 손상되면서 중공부(11) 내부의 유체(40)가 실링부재(30)와 로드(22)의 사이를 통해 누출되는 문제점이 있다.

한편, 종래의 유체 댐퍼는, 진동을 흡수 제거하는 역할만을 수행할 뿐 하중물을 지지할 수는 없으므로, 도 1에 도시된 바와 같이, 지지물(ST)에 대해 하중물(LT)을 지지하면서 지지물(ST)과 하중물(LT) 간에 전달되는 진동을 흡수 제거하기 위해서는 하중물(LT)의 하중을 지지하는 별도의 지지프레임(SF)이 필요한 한계가 있다.

또한, 상기와 같은 문제 외에도, 진동에 의해 피스톤체(20)가 횡 방향으로 흔들리는 현상이 나타날 수 있다. 이는 상기한 바와 같이 헤드(21)의 외주면과 중공부(11) 내주면 사이에 간극이 존재하기 때문이다.

이와 같은 피스톤체(20)의 횡 방향의 흔들림에 의해 헤드 둘레의 간극을 일정하게 유지할 수 없게 되며, 이에 따라 상기 간극을 통과하는 MR유체의 양 역시 불규칙해진다. 따라서, MR유체의 점도를 제어하기 어려워 장치의 정밀도가 크게 떨어지게 되는 문제가 발생한다.

더불어, 상기 횡 방향의 흔들림은 상기 로드(22) 및 실링부재(30) 사이의 마찰을 더욱 증가시키고, 이에 따라 유체 댐퍼의 각 부품이 헐거워지거나 마모, 파손될 수 있다.

여기서, 횡 방향의 흔들림을 제어하기 위해서는 헤드(21)를 지지할 필요가 있으나, 이는 피스톤체(20)의 움직임에 따라 지지되는 부분에 마찰이 발생하여 유체 댐퍼의 효율을 떨어뜨리는 동시에 수명을 단축시킬 수 있다는 문제점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 하중을 지지하기 위한 별도의 지지프레임이 필요하지 않도록 하중을 견딜 수 있고, 실링부재로 로드의 외주면을 가압하지 않고도 중공부의 내부를 안정적으로 밀폐시킬 수 있으며, 중공부내부의 밀폐를 위해 로드에 마찰저항을 발생시키지 않는 하중 지지용 유체 댐퍼를 제공하고자 한다.

또한, 피스톤 헤드의 횡 방향의 흔들림을 방지하는 동시에, 피스톤체의 상하 운동에 마찰저항을 발생시키지 않는 유체 댐퍼를 제공하고자 한다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 과정을 해결하기 위한 본 발명의 피스톤 헤드에 베어링부재가 구비된 하중 지지용 유체 댐퍼는, 지지물에 설치되어 하중물의 하중을 지지하고, 지지물과 하중물 간에 전달되는 진동을 흡수 제거하는 장치로서, 일측 또는 양측으로 개방된 개방구를 갖는 중공부가 내부에 형성되며, 상기 하중물과 상기 지지물 중 어느 하나에 설치된 실린더, 외측 둘레면에 수용홈이 형성되고, 상기 중공부 내부에서 이동될 수 있도록 상기 외측 둘레면이 상기 중공부 내주면으로부터 소정 거리 이격되도록 구비되어 상기 중공부를 제1ㆍ제2공간으로 구분하는 헤드, 상기 수용홈에 회전 가능하도록 수용되어 상기 중공부 내주면과 접촉되는 베어링부재, 및 상기 개방구를 통해 상기 실린더의 외측으로 돌출되게 상기 헤드에 결합되며 상기 하중물과 상기 지지물 중 다른 하나에 고정된 로드를 포함하는 피스톤체, 탄성 재질로 이루어지며, 중심부가 상기 로드에 의해 관통된 상태로 상기 로드에 고정되고, 상기 개방구에 설치되어 상기 중공부를 밀폐시키는 탄성실링체, 상기 제1ㆍ제2공간을 이동하도록 상기 중공부 내부에 충진되는 유체 및 상기 실린더를 감싸도록 설치되어 하중을 지지하는 공기스프링을 포함하되, 상기 탄성실링체는 상기 피스톤체의 이동에 따라 신장되거나 탄성에 의해 복원되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 베어링부재는 구형으로 형성되고, 상기 헤드가 상기 중공부 내주면으로부터 이격된 거리 및 상기 수용홈의 깊이의 합은 상기 베어링부재의 지름에 대응되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 수용홈은 상면, 하면, 좌면, 우면 및 후면을 가지며, 각 면은 상기 베어링부재와 점접촉을 할 수 있다.

그리고, 상기 베어링부재는 상기 수용홈의 좌우 방향으로 형성된 회전축을 가질 수 있다.

또한, 상기 헤드가 상기 중공부 내주면으로부터 이격된 거리 및 상기 수용홈의 깊이의 합은 상기 베어링부재의 지름보다 크게 형성될 수 있다.

그리고, 상기 수용홈은 상기 헤드 외측 둘레면의 좌우 방향을 따라 복수 개 형성되며, 상하 방향을 따라 복수 열로 형성될 수 있다.

또한, 상기 헤드 외측 둘레면의 상하 방향을 따라 서로 인접한 열은 상기 수용홈의 위치가 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다.

그리고, 상기 탄성실링체는 상기 피스톤체의 이동에 따라 신장되는 하나 이상의 주름이 형성될 수 있다.

또한, 상기 실린더는 상기 중공부 내면에 구비되며, 상기 탄성실링체가 영구 변형을 일으키지 않도록 상기 피스톤체의 최대이동위치를 제한하는 스토퍼를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 하중물과 상기 지지물 중 어느 하나와 상기 실린더를 연결하며, 내부에 공동부가 형성된 지지체를 더 포함하되, 상기 로드에 결합되고 상기 공동부 내에 위치되는 걸림부가 상기 공동부의 상면 또는 하면에 접촉됨에 따라, 상기 탄성실링체가 영구 변형을 일으키지 않도록 상기 피스톤체의 최대이동위치가 제한될 수 있다.

또한, 상기 유체는 MR 유체(Magneto-Rhelogical Fluid)로 구비되고, 상기 MR 유체에 자기장을 인가하여 상기 MR 유체의 점도를 조절하는 코일부를 더 포함할 수 있다.

이러한 본 발명의 하중 지지용 유체 댐퍼에 의하면, 하중을 지지할 수 있는 공기스프링이 실린더를 감싸는 형태로 지지물과 하중물에 설치되어 하중물의 하중 지지를 위한 별도의 지지프레임이 구비될 필요가 없고, 전술된 형태의 콤팩트한 구조를 갖는 작은 크기의 장치로서 하중 지지와 진동 흡수의 두 기능을 모두 수행할 수 있다.

그리고 중공부 내부를 밀폐시키기 위한 탄성실링체가 탄성 재질로 이루어지고 로드에 의해 중심부가 관통된 상태로 로드에 고정되게 개방구에 설치됨으로써, 로드가 이동됨에 따라 신장 또는 복원되면서 그 고정 부분이 로드와 함께 이동되어, 로드의 외주면과의 마찰 저항을 발생시키지 않는 형태로 구현될 수 있다.

따라서 로드의 마찰저항으로 인해 피스톤체에 대한 이송력에 역치가 발생할 우려가 없으므로, 미세한 진동에 의해서도 피스톤체가 이동되면서 해당 진동이 흡수될 수 있다.

그리고, 피스톤 헤드에는 베어링부재가 구비되므로, 헤드를 중공부 내주면에 지지시켜 횡 방향의 흔들림을 방지할 수 있고, 헤드 둘레의 간극을 일정하게 유지해 MR유체의 점도를 용이하게 제어할 수 있는 동시에 피스톤체의 반복적인 상하 움직임에도 마찰저항을 최소화할 수 있다.

또한, 탄성실링체가 반복적인 로드의 이동에 따른 마찰로 손상될 우려가 없으므로, 실린더의 중공부 내부를 안정적으로 밀폐할 수 있고, 이에 따라 탄성실링체와 로드의 사이로의 유체 누출을 원천적으로 차단할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 유체 댐퍼가 설치된 상태를 도시한 개략도;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 단면도;
도 3 및 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼에 있어서, 피스톤체의 하강과 상승 상태를 개략적으로 도시하고, 그에 따른 유체의 이동을 보여주는 단면도;
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼에 있어서, 베어링부재가 구비된 헤드의 모습을 확대한 종단면도;
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼에 있어서, 베어링부재가 구비된 헤드의 모습을 확대한 횡단면도;
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼에 있어서, 베어링부재를 확대한 횡단면도;
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼에 있어서, 베어링부재를 확대한 종단면도;
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼에 있어서, 회전축을 가지는 베어링부재가 구비된 헤드의 모습을 확대한 종단면도;
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼에 있어서, 회전축을 가지는 베어링부재가 구비된 헤드의 모습을 확대한 횡단면도;
도 11은 본 발명의 제2실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼에 있어서, 회전축을 가지는 베어링부재를 확대한 횡단면도;
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼에 있어서, 회전축을 가지는 베어링부재를 확대한 종단면도;
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼가 설치된 상태를 개략적으로 도시한 단면도; 및
도 14 및 도 15는 본 발명의 제3실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼에 있어서, 피스톤체의 하강과 상승 상태를 개략적으로 도시하고, 그에 따른 유체의 이동을 보여주는 단면도이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼는, 지지물과 하중물 간에 전달되는 진동을 흡수 제거하면서도, 하중물의 하중을 지지하도록 지지물에 설치되어 별도의 지지프레임이 구비되지 않고도 지지물의 하중을 안정적으로 지지할 수 있는 장치이다.

이하, 첨부된 도 2를 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼의 구성 및 작용효과를 구체적으로 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼는, 실린더(100), 지지체(200), 피스톤체(300), 탄성실링체(400), 유체(500), 코일부(600) 및 공기스프링(700)을 포함하여 이루어진다.

상기 실린더(100)는 내부에 중공부(110)가 형성되며, 중공부(110)의 일측으로는 개방된 개방구(120)를 갖고, 중공부(110)의 타측으로는 밀폐된 형상을 가짐으로써, 유체 댐퍼의 몸체를 이룬다. 그리고 상기 실린더(100)는 지지물(ST)에 고정된다.

상기 지지체(200)는 실린더(100)가 지지물(ST)에 견고하게 고정될 수 있도록 보조하는 역할을 하며, 공기스프링(700)에 압축공기를 공급하는 매개체의 역할을 한다.

이를 위해, 상기 지지체(200)는 내부에 공동부(210)가 형성되고, 공기압축기(미도시)로부터 압축공기가 공동부(210)로 공급되게 형성된 제1공기유로(220)와 공동부(210) 내의 압축공기가 공기스프링(700) 내부에 공급되게 형성된 제2공기유로(230)가 구비된다.

본 발명의 제1실시예는, 상기 지지체(200)를 통해 압축공기가 공기스프링(700) 내부에 공급되게 구현되었으나, 이에 한정되지 않고 별도의 공급관을 통해 공급되게 구현될 수 있고, 이에 따라 지지체(200)가 구비되지 않는 형태로 하중 지지용 유체 댐퍼가 구현될 수도 있다.

상기 피스톤체(300)는 중공부(110) 내부에서 이동될 수 있도록 구비되는데, 크게 헤드(310)와 로드(320)로 이루어진다.

상기 헤드(310)는 중공부(110) 내부에서 이동될 수 있도록 구비되고 이 중공부(110)를 제1공간(110a)과 제2공간(110b)으로 구분한다. 즉, 상기 헤드(310)를 기준으로 중공부(110)가 제1ㆍ제2공간(110a, 110b)으로 나누어지는 것이다.

그리고 상기 헤드(310)의 측방향 외주면과 중공부(110)의 내주면 사이에는 소정의 간격으로 간극(311)이 형성되는데, 이 간극(311)을 통해 중공부(110) 내부에 충진되는 유체(500)가 제1공간(110a)에서 제2공간(110b)으로, 또는 제2공간(110b)에서 제1공간(110a)으로 이동될 수 있다.

상기 로드(320)는 막대 형상을 가지며, 헤드(310)의 일면에 구비되어 개방구(120)를 통해 실린더(100)의 외측으로 돌출된다. 그리고 상기 로드(320)는 실린더(100)의 외측으로 돌출된 단부가 하중물(LT)에 고정된다.

본 발명을 설명함에 있어서, 상기 로드(320)가 하중물(LT)에 고정되고 실린더(100)가 지지물(ST)에 고정되는 것으로 설명하였으나, 이와 반대로 로드(320)가 지지물(ST)에 고정되고 실린더(100)가 하중물(LT)에 고정될 수 있음은 물론이다.

상기 로드(320)는 헤드(310)와 별도로 제조되어, 헤드(310)의 일면에 결합되는 방식으로 구비될 수 있고, 헤드(310)와 함께 일체로 형성되는 방식으로 구비될 수도 있다.

상기 탄성실링체(400)는 탄성 재질로 이루어지고, 전체적으로 소정의 두께를 갖는 막(membrane) 형상을 갖는다. 이 탄성실링체(400)는 그 중심부가 로드(320)에 의해 관통된 상태로 로드(320)에 고정되고, 상기 개방구(120)에 설치됨으로써 중공부(110) 내부를 밀폐시킨다.

즉, 상기 탄성실링체(400)는 그 중심부가 로드(320)에 고정되고, 그 외주부는 개방구(120)에 고정됨으로써, 중공부(110) 내부를 안정적으로 밀폐시킬 수 있도록 구비된다.

그리고 상기 탄성실링체(400)는 이렇게 중공부(110) 내부를 안정적으로 밀폐시키면서도, 탄성 재질로 이루어져 로드(320)가 이동됨에 따라 자유롭게 신장되거나 탄성으로 인해 복원됨으로써, 로드(320)의 이동은 방해하지 않는다.

이와 같이 탄성실링체(400)가 로드(320)의 이동을 방해하지 않도록 본 발명의 제1실시예에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 탄성실링체(400)에는 탄성실링체(400)가 신장되는 방향에 대한 직각 방향을 따라 한 쌍의 주름(410)이 형성된다.

상기 주름(410)은 로드(320)가 이동되면서 탄성실링체(400)에 신장력이 작용하면, 펼쳐지면서 탄성실링체(400)가 더욱 자유롭게 신장될 수 있다. 또한, 이러한 주름(410)은 탄성실링체(400)가 탄성 한계를 넘어 영구 변형을 일으키는 한계 변위를 향상시킴으로써, 유체 댐퍼가 폭이 큰 진동에도 대응될 수 있게 한다.

본 발명의 제1실시예에 있어서, 상기 주름(410)은 그 단면이 물결 형상을 가지며 한 쌍이 구비되었으나, 그 단면 형상 및 구비 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 주름(410)은 그 단면 형상이 지그재그 형상으로 구비되고, 세 개 이상의 다수 개로 구비될 수도 있다.

한편, 상기 중공부(110)의 내면에는, 피스톤체(300)가 과도하게 이동됨에 따라 탄성실링체(400)가 영구 변형을 일으켜 손상되는 것을 방지하기 위해, 피스톤체(300)가 이동될 수 있는 최대 이동위치를 제한하는 스토퍼(130)가 구비될 수 있다.

상기 스토퍼(130)는 중공부(110) 내면에 돌기 형태로 구비되어, 헤드(310)가 탄성실링체(400)의 영구 변형을 유발하는 거리 이상으로 이동되는 것을 차단한다. 그러나 상기 스토퍼(130)의 형상 및 구비 위치가 이에 한정되는 것은 아니며, 헤드(310)나 로드(320)의 과도한 이동을 제한할 수 있는 형태의 구조물이라면 제한 없이 적용될 수 있다.

상기 스토퍼(130)는 유체 댐퍼가 설치된 상태에서 탄성실링체(400)를 보호할 뿐만 아니라, 이송 중에 부주의로 피스톤체(300)가 이동되면서 탄성실링체(400)에 영구 변형이 유발되어 파손되는 것도 방지할 수 있다.

전술된 유체(500)는 진동일 발생하는 지지물(ST)이나 하중물(LT)에서 전달되는 진동에 의해 피스톤체(300)가 이동됨에 따라, 헤드(310)의 측방향 외주면과 중공부(110)의 내주면 사이에 형성된 간극(311)을 통해 제1공간(110a)에서 제2공간(110b)으로, 또는 제2공간(110b)에서 제1공간(110a)으로 이동되면서, 그 이동에 따른 점성저항으로 진동을 흡수 제거하는 역할을 한다.

본 발명의 제1실시예에 있어서, 상기 유체(500)는 전술된 간극(311)을 통해 이동하도록 구현되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 헤드(310)의 제1ㆍ제2공간(110a, 110b)을 연통하도록 형성된 별도의 연통홀을 통해 이동하도록 구현될 수도 있다.

상기 유체(500)는 바람직하게는 인가되는 자기장의 세기에 따라 점도가 조절되는 MR 유체로 구비될 수 있다. 이 경우, 상기 유체(500)의 점도를 능동적으로 조절하여 점성저항의 크기를 조절할 수 있으므로, 전달되는 진동의 특성을 확인하고, 그에 따라 유체(500)의 점도를 조절함으로써, 진동을 더욱 효율적으로 흡수 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 유체 댐퍼가 다양한 형태의 진동에 최적화된 상태로 대응될 수 있어 그 활용도 및 효율을 제고할 수 있다.

상기 코일부(600)는 전류가 인가되는 다수개의 코일 등으로 구비되어 전자석을 형성함으로써, 중공부(110) 내부에 충진된 유체(500)에 자기장을 인가한다. 이러한 코일부(600)에 인가되는 전류의 세기가 조절됨으로써, 유체(500)에 인가되는 자기장의 세기가 조절되어, 유체(500)의 점도가 조절될 수 있다.

본 발명의 제1실시예에 있어서, 상기 코일부(600)는 헤드(310)의 내부에 설치되었으나, 그 설치 위치가 이에 한정되는 것은 아니며, 실린더(100)의 외주부를 감싸는 형태로 설치될 수도 있다.

상기 공기스프링(700)은 상기 실린더(100)를 감싸도록 그 상단과 하단이 하중물(LT)과 지지물(ST)에 각각 고정 설치되어 하중물(LT)의 하중을 지지한다. 보다 구체적으로는 상기 공기스프링(700)의 상단은 하중물(LT)에 고정되고, 하단은 지지체(200')를 통해 지지물(ST)에 고정된다.

이 공기스프링(700)은 그 내부에는 지지체(200)의 제1ㆍ제2공기유로(220, 230)를 통해 압축공기가 공급되고 이 압축공기의 압력이 조절됨으로써, 인가되는 하중의 크기 및 진동의 종류에 따라 능동적인 대처가 가능하다.

즉, 상기 공기스프링(700)은 하중물(LT)의 하중을 지지함과 동시에, 지지물(ST)과 하중물(LT) 간에 전달되는 진동을 감쇠하는 역할도 수행함으로써, 유체 댐퍼의 진동 흡수 제거 효과를 향상시킨다.

이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 제1실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼의 동작 및 사용 상태를 구체적으로 설명한다. 하기의 설명에 있어, 하중물(LT)이 진동발생물이고 지지물(ST)이 진동차단대상물이라 가정하지만, 지지물(ST)이 진동발생물이 될 수도 있음은 물론이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 유체 댐퍼가 하중물(LT)을 지지하도록 지지물(ST)에 설치되고, 하중물(LT)에서 아직 진동이 발생하지 않는 상태를 도시한 도면이다.

이 상태로 하중물(LT)에서 진동이 발생하면, 그 진동에 의해 하중물(LT)이 미세하게 승강 운동하게 되고, 지지물(ST)과 하중물(LT) 간의 간격이 연속적으로 변화하게 된다.

도 3은 지지물(ST)과 하중물(LT) 간의 간격이 좁아지면서 피스톤체(300)가 실린더(100)에 대해 하강 이동된 상태이다. 그러면 유체(500)가 간극(311)을 따라 제2공간(110b)에서 제1공간(110a)으로 이동하게 되고, 이렇게 유체(500)가 좁은 간극(311)을 통과하면서 그 이동에 의한 점성저항으로 진동이 흡수 제거된다.

이때, 탄성실링체(400)의 중심부는 로드(320)에 고정된 상태로 하강하게 되고, 탄성실링체(400)는 신장력을 받아 신장되며 주름(410)은 펴지게 된다.

이러한 도 3의 상태에서 다시 도 2의 상태가 되면, 유체(500)는 제1공간(110a)에서 제2공간(110b)으로 이동하고, 탄성실링체(400)는 그 탄성으로 인해 형태가 원래대로 복원된다.

이와 반대로, 도 4는 지지물(ST)과 하중물(LT) 간의 간격이 넓어지면서 피스톤체(300)가 실린더(100)에 대해 상승 이동된 상태이다. 이렇게 피스톤체(300)가 상승 이동된 상태에 대한 설명에 있어서, 유체(400)의 이동은 앞서 도 3과 도 2를 비교하며 설명한 피스톤체(300)가 하강 이동될 때의 반대이고, 탄성실링체(400)가 신장되거나 복원되는 동작은 앞선 설명과 대동소이하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 순간적인 충격 진동이 발생하면서 피스톤체(300)가 과도하게 상승 및 하강하더라도 스토퍼(130)가 헤드(310)의 상면 또는 하면과 접촉 간섭을 일으키면서 피스톤체(300)의 최대이송위치를 제한함으로써, 탄성실링체(400)가 과도한 변형으로 영구 변형되는 것을 방지한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 유체 댐퍼는, 전달되는 진동에 의해 피스톤체(300)가 실린더(100)에 대해 반복적으로 상승 이동과 하강 이동을 반복하더라도 탄성실링체(400)의 중심부는 로드(320)에 고정되고, 그 외주부는 개방구(120)에 고정되어, 신장 및 복원을 반복함으로써, 로드(320)와 마찰을 일으키지 않아 높은 내구성을 갖는다.

또 한편, 이렇게 피스톤체(300)가 상승 및 하강 이동될 때, 하중물(LT)에서 발생한 진동의 특성을 파악하여, 그에 따라 진동 흡수를 위한 최적의 유체(500)의 점도를 산출하여, 유체(500)가 해당 점도를 가질 수 있게 코일부(600)가 대응되는 자기장을 유체(500)에 인가할 수 있다.

이상으로, 본 발명의 제1실시예에 따른 유체 댐퍼의 각 구성을 설명하였으며, 이하에서는 피스톤체(300)의 헤드(310)에 형성된 수용홈 및 상기 수용홈에 수용되는 베어링부재에 대해 자세히 설명하도록 한다.

상기 설명한 바와 같이, 상기 헤드(310)의 측방향 외주면과 중공부(110)의 내주면 사이에는 소정의 간격으로 간극(311)이 형성되며, 이 간극(311)을 통해 중공부(110) 내부에 충진되는 유체(500)가 제1공간(110a)에서 제2공간(110b)으로, 또는 제2공간(110b)에서 제1공간(110a)으로 이동될 수 있다.

즉, 유체(500)의 이동을 위해서는 간극(311)이 필수적으로 형성되어야 하며, 간극(311)으로 인해 헤드(310)는 중공부(110) 내주면과 접촉되지 않는다.

하지만, 이와 같은 상태에서는 외부 진동에 의한 피스톤체(300)의 횡 방향 흔들림이 발생할 수 있다는 문제가 있다. 즉, 로드(320)는 상하 방향으로 길게 형성되므로, 상부가 단단히 고정된다고 하더라도 하부에는 미세한 횡 방향 진동이 발생하게 되는 것이다.

이와 같은 피스톤체(300)의 횡 방향의 흔들림에 의해, 헤드(310) 둘레의 간극(311)을 일정하게 유지할 수 없게 되며, 이에 따라 간극(311)을 통과하는 유체(500)의 양 역시 불규칙해진다. 따라서, 유체(500)의 점도를 제어하기 어려워 장치의 정밀도가 크게 떨어지게 되는 문제가 발생한다.

또한, 이와 같은 현상이 장기적으로 발생되는 경우, 탄성실링체(400) 및 유체 댐퍼의 각 부품이 헐거워지거나 마모, 파손될 수 있다.

따라서, 이와 같은 문제를 해결하는 동시에 간극(311)을 유지하기 위해서는 로드(320) 하부에 위치된 헤드(310) 외측 둘레면 일부에 연장부를 형성하여 중공부(110) 내주면에 접촉시켜 지지하는 방법을 생각해 볼 수 있다.

하지만, 이와 같은 경우, 상기 연장부 및 중공부(110) 내주면 사이에 마찰저항이 발생하여 피스톤체(300)의 상하 움직임에 대한 효율이 크게 떨어진다는 문제가 발생한다.

본 발명에서는, 상기 제반되는 모든 문제를 해결하기 위한 방법으로서, 헤드(310)의 외측 둘레면에는 수용홈이 형성되고, 상기 수용홈에 회전 가능하도록 베어링부재가 수용된다.

도 5 내지 도 12에는 이와 같은 수용홈(315) 및 베어링부재(610)의 구체적인 모습이 도시된다. 특히, 도 5 내지 도 8에 도시된 베어링부재(610)는 구형으로 형성되며, 도 9 내지 도 12에 도시된 베어링부재(610)는 회전축(615)을 가지는 형태이다.

먼저, 도 5 내지 도 8을 참조하여 구형으로 형성되는 베어링부재(610)에 대하여 설명하도록 한다.

도시된 바와 같이, 헤드(310) 외측 둘레면에는 수용홈(315)이 형성되며, 수용홈(315)에는 구형의 베어링부재(610)가 중공부(110) 내주면에 접촉되어 회전 가능하도록 위치된다. 여기서, 수용홈(315)은 복수 개가 형성될 수 있으며, 그 위치에도 제한이 없다. 일반적으로, 헤드(310)가 흔들림 없이 고정되기 위해서는 복수의 수용홈(315)이 헤드(310)의 지름에 대칭되도록 반대 측에 위치되는 것이 바람직하다.

구체적으로 설명하면, 수용홈(215)은 헤드(210) 외측 둘레면의 소정 위치 및 그 반대 측에 총 2개가 형성될 수 있다. 이와 같은 경우, 베어링부재(510)가 서로 반대 측의 중공부(110) 내주면에 접촉되어 헤드(210)를 효과적으로 고정할 수 있게 된다.

또는, 수용홈(215)이 헤드(210) 외측 둘레면의 1/3지점마다 하나씩 총 3개소가 형성되어, 베어링부재(510)가 헤드(210)의 세 점을 안정적으로 지지하도록 할 수도 있다. 즉, 수용홈(215)은 선택적으로 헤드(210) 외측 둘레면을 따라 여러 개가 구비될 수 있다.

그리고, 수용홈(215)은 헤드(210) 둘레면의 상하 방향으로도 복수 개 형성될 수 있다. 예를 들어, 수용홈(215)은 헤드(210)를 측면에서 바라본 시점을 기준으로 상, 하에 각각 하나씩 형성될 수 있다. 이와 같은 경우, 헤드(210)를 종방향으로 안정적으로 지지할 수 있으며, 각 베어링부재(510)에 걸리는 부하를 효과적으로 분산시킬 수 있다는 장점이 있다.

또는, 수용홈(215)을 헤드(210) 둘레면의 상하 방향을 따라 복수 열로 형성하고, 각 열이 서로 엇갈리도록 하여 더욱 안정적인 지지 구조를 형성할 수도 있다.

이해를 돕기 위한 예시로서, 헤드(210) 둘레면의 상하 방향으로 수용홈(215) 2개 열을 형성하고, 각 열의 수용홈(215)은 헤드(210) 둘레면의 좌우 방향을 따라 1/2지점마다 형성하여 각 열을 서로 엇갈리게 배치하는 경우를 살펴보도록 한다.

이와 같은 경우, 수용홈(215)은 헤드(210)의 중심각 180°마다 하나씩 총 2개소 형성되고, 이는 2열로 형성되므로, 수용홈(215)은 총 4개소 형성된다. 또한, 각 열은 서로 엇갈리도록 배치되므로, 헤드(210)를 위쪽 또는 아래쪽에서 바라볼 때 각 수용홈(215)은 실질적으로 헤드(210)의 중심각 90°마다 형성되는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.

더불어, 이는 단순히 수용홈(215) 4개를 같은 열에 배치한 것과 비교하여 상하 방향의 지지 구조를 더 가지므로, 더욱 안정적인 지지 효과를 얻을 수 있는 것이다.

한편, 본 예시에서 수용홈(215)은 총 2개 열로 형성되었으나, 하나의 열을 더 추가해 상, 중, 하의 3열을 교대로 형성하여, 상, 하열의 수용홈(215)이 동일 선상에 위치되도록 하는 방법 등 다양한 방법을 생각해 볼 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 헤드(210) 둘레면의 좌우 방향 및 상하 방향을 따라 다양한 조합으로 수용홈(215)을 복수 개 형성함으로써 다양한 실시예로서 구현이 가능하다.

구체적으로, 본 발명의 제1실시예를 살펴보도록 한다. 제1실시예의 경우, 수용홈(315)이 코일부(600)를 중심으로 상, 하에 각각 하나씩 2열로 형성되며, 또한 상기 상, 하의 수용홈(315) 한 쌍은 헤드(310)의 외측 둘레면의 1/4지점마다 형성된다. 즉, 헤드(310)의 중심각 90°마다 상, 하의 수용홈(315) 한 쌍이 형성되는 것이다.

그리고, 각 수용홈(315)에는 구형의 베어링부재(610)가 회전 가능하도록 위치되어 중공부(110) 내주면에 접촉되므로, 헤드(310)는 횡 방향의 흔들림 없이 고정될 수 있다.

특히, 베어링부재(610)는 구형을 가지므로 중공부(110) 내주면에 점접촉되며, 피스톤체(300)가 상하로 이동됨에 따라 정, 역회전되므로, 피스톤체(300)의 상하 운동에 따른 마찰저항을 최소화시킬 수 있다.

결과적으로, 본 발명에 따르면 헤드(310)의 측방향 외주면과 중공부(110)의 내주면 사이의 간극(311)을 유지하는 동시에, 피스톤체(300)의 횡 방향의 흔들림을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

도 7 및 도 8에는 제1실시예의 베어링부재(610) 및 수용홈(315)의 확대된 모습이 더욱 자세하게 도시된다. 도 7은 헤드(310)의 횡단면이며, 도 8은 헤드(310)의 종단면이다. 이를 통해 베어링부재(610) 및 수용홈(315)의 입체적인 모습을 용이하게 구현할 수 있다.

본 발명의 제1실시예에서, 수용홈(315)은 전면이 개구되고, 상면, 하면, 좌면, 우면 및 후면을 가진다. 즉, 제1실시예의 수용홈(315)은 내부 공간이 육면체 형상을 가지도록 형성된다.

또한, 수용홈(315)의 좌우 길이(d4) 및 높이(d5)는 베어링부재(610)의 지름(r)과 대응되도록 형성되어, 상면, 하면, 좌면 및 우면은 각각 베어링부재(610)와 각각 점접촉된다. 따라서, 수용홈(315)의 각 면은 베어링부재(610)가 이탈되지 않도록 위치를 고정시킬 수 있으며, 베어링부재(610)의 회전에 따른 마찰을 최소화할 수 있다. 특히, 베어링부재(610)는 유체(500)에 노출된 상태로 회전되므로, 유체(500)는 베어링부재(610)의 윤활제 역할을 겸할 수 있다.

그리고, 본 발명의 제1실시예에서, 수용홈(315)의 깊이(d2)는 베어링부재(610)의 반지름보다 길게 형성된다. 따라서, 베어링부재(610)가 빠르게 회전할 경우에도 안정적인 수용 상태를 유지할 수 있다.

한편, 제1실시예와 달리, 수용홈(315)의 좌우 길이(d4) 및 높이(d5)는 베어링부재(610)의 지름(r)보다 크거나 작게 형성될 수도 있으며, 깊이(d2) 역시 베어링부재(610)의 반지름보다 작게 형성될 수도 있다.

수용홈(315)의 역할은 베어링부재(610)가 이탈되지 않도록 가동 범위를 제한하는 것으로서, 좌우 길이(d4) 및 높이(d5)가 베어링부재(610)의 지름(r)보다 크게 형성되어 베어링부재(610)가 다소 상하좌우로 이동되더라도 무방하다. 즉, 베어링부재(610)는 수용홈(315) 내에서 회전됨으로써 피스톤체(300)의 상하 운동에 따른 마찰저항을 최소화하는 것으로, 수용홈(315)에 의해 위치가 완전히 고정될 필요는 없다.

마찬가지로, 수용홈(315)의 깊이(d2) 역시 베어링부재(610)의 반지름보다 작게 형성되어 베어링부재(610)가 다소 외측으로 돌출되더라도, 베어링부재(610)가 수용홈(315)에서 이탈되지 않고 회전되면 족하다.

상기 설명한 바와 같이, 수용홈(315)의 깊이(d2), 좌우 길이(d4) 및 높이(d5)는 상황에 따라 다양하게 정해질 수 있는 반면, 헤드(310)가 상기 중공부(110) 내주면으로부터 이격된 거리(d1) 및 수용홈(315)의 깊이(d2)의 합은 베어링부재(610)의 지름(r)에 대응되도록 형성되어야 한다.

즉, 상기 중공부(110) 내주면으로부터 상기 수용홈(315) 최대 깊이 지점까지의 거리(d3)는 베어링부재(610)의 지름(r)에 종속되어 설정되며, 다른 값을 가질 수 없다. 만일, 베어링부재(610)의 지름(r)보다 작게 설정될 경우, 베어링부재(610)가 수용홈(315) 내에 삽입될 수 없으며, 크게 설정될 경우에는 피스톤체(300)가 중공부(110) 내주면에 지지되지 않아 횡 방향으로 흔들리게 될 것이다.

더불어, 수용홈(315)은 제1실시예 외의 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다. 즉, 제1실시예에서는 베어링부재(610)의 회전 시 마찰력을 최소화하기 위해 수용홈(315)의 내부 공간이 육면체 형상을 가지도록 하였으나, 목적에 따라 수용홈(315)의 형상은 다양하게 설정될 수 있다.

다만, 피스톤체(300)의 횡 방향 흔들림을 효과적으로 방지하기 위해서는, 상기 중공부(110) 내주면으로부터 상기 수용홈(315) 최대 깊이 지점까지의 거리(d3)가 상기 베어링부재(610)의 지름에 대응되어야 하는 것은 제1실시예의 경우와 동일하다.

다음으로, 도 9 내지 도 12를 참조하여 회전축(615)을 가지는 베어링부재(610')가 수용홈(315')에 구비되는 제2실시예에 대해 설명하도록 한다. 이와 같은 경우, 구형 베어링부재(610)와 전체적인 효과는 동일한 바, 차이점에 대해서만 개시하도록 한다.

제2실시예에서, 베어링부재(610')는 중심부에 수용홈(315')의 좌우 방향으로 형성된 회전축(615)이 구비되며, 베어링부재(610')의 횡단면은 납작하게 형성되어 전체적으로 롤러 형상을 가진다.

물론, 회전축을 가지도록 형성되는 베어링부재(510')는 롤러와 같은 형상 외에도, 중공부(110) 내주면에 접촉되는 부분의 종단면이 원형으로 형성된다면 사용이 가능하다. 즉, 회전축을 가지는 베어링부재(510')는 구형으로 형성될 수도 있으며, 불규칙한 형상을 가질 수도 있다. 다만, 상기와 같이 롤러 형상으로 형성될 경우에는 재료의 낭비를 방지할 수 있으며, 수용홈(215')의 좌우 길이를 효과적으로 줄일 수 있어 공간을 효율적으로 사용할 수 있다는 장점이 있다.

공통적으로, 회전축을 가지는 베어링부재(510')는 피스톤체(200)의 상하 운동에 따라 대응되어 회전되는 것은 제1실시예의 베어링부재(510)의 경우와 동일하다.

하지만, 베어링부재(610')가 회전축(615)을 가짐으로 인해, 수용홈(315')의 깊이(d2), 좌우 길이(d4) 및 높이(d5)는 제1실시예의 경우와 다르게 설정된다.

구체적으로, 회전축(615)은 수용홈(315') 내에 고정되므로, 수용홈(315')의 깊이는 베어링부재(610')의 반지름보다 길게 형성되어야 한다. 즉, 수용홈(315')의 깊이가 베어링부재(610')의 반지름보다 짧게 형성될 경우, 회전축(615)은 수용홈(315')을 벗어나게 되어 베어링부재(610')의 회전이 불가능하다.

또한, 회전축(515)의 존재로 인해 수용홈(215')의 높이(d5) 역시 베어링부재(510')의 지름(r)보다 작게 형성될 수 없으며, 좌우 길이(d4)는 베어링부재(510')의 폭보다 작게 형성될 수 없다. 따라서, 수용홈(315')의 좌우 길이(d4) 및 높이(d5)는 최소한 베어링부재(610')의 크기와 같거나 그 이상으로 형성되어야 할 필요가 있다.

특히, 좌우 길이(d4) 및 높이(d5)는 베어링부재(610')의 크기보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 수용홈(315')의 좌우 길이(d4) 및 높이(d5)가 베어링부재(610')의 크기와 동일하게 형성될 경우, 불필요한 마찰을 발생시킬 수 있기 때문이다.

한편, 제1실시예에서 헤드(310)가 상기 중공부(110) 내주면으로부터 이격된 거리(d1) 및 수용홈(315)의 깊이(d2)의 합은 베어링부재(610)의 지름(r)에 대응되도록 형성된 것에 비해, 제2실시예의 경우에는 베어링부재(610')의 지름(r)보다 크게 형성되어도 무방하다.

즉, 상기 중공부(110) 내주면으로부터 상기 수용홈(315') 최대 깊이 지점까지의 거리(d3)는 베어링부재(610')의 지름(r)에 종속될 필요가 없으며, 베어링부재(610')의 지름(r)보다 크게 형성될 경우 불필요한 마찰이 발생되지 않아 효과적이다.

이와 같이, 본 발명의 수용홈(315)은 베어링부재(610)의 형태에 따라 다양한 모습으로 형성되어, 헤드(310)의 측방향 외주면과 중공부(110)의 내주면 사이의 간극(311)을 유지하는 동시에, 최소한의 마찰로 피스톤체(300)의 횡 방향의 흔들림을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기 제1실시예 및 제2실시예에서 베어링부재(610, 610')는 수용홈(315, 315') 내에서 회전 가능하도록 구비되었으나, 이와 같은 회전이 이루어지지 않는다고 하더라도 발명의 목적을 이루기 위한 충분한 효과를 제공할 수 있다.

즉, 베어링부재(610, 610')가 회전되지 않는 형태로 구비되는 경우, 또는 사용에 의해 마모되거나 이물질 등에 의해 회전에 방해를 받을 경우가 있을 수 있다. 하지만, 이와 같은 경우에도 베어링부재(610, 610')는 중공부(110) 내주면과 점접촉되므로, 회전이 이루어지지 않더라도 최소한의 마찰만을 발생시키게 된다. 따라서, 무리 없이 발명의 목적을 달성시킬 수 있는 것이다.

이하, 도 13을 참조하여 본 발명의 제3실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼의 구성 및 작용효과를 구체적으로 설명한다. 본 발명의 제3실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼는 실린더(100'), 지지체(200'), 피스톤체(300') 및 탄성실링체(400a, 400b)의 형상 및 구비 개수를 제외하고는 본 발명의 제1실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼와 그 구성이 유사하다. 따라서 이하, 전술된 상이한 점을 중심으로 본 발명의 제3실시예를 설명하며, 유사한 구성요소 및 기능은 동일한 도면부호를 사용하며 자세한 설명은 생략한다. 상기 실린더(100')는 내부에 중공부(110')가 형성되며, 중공부(110')의 양측으로 개방된 개방구(120a, 120b)를 갖고, 유체 댐퍼의 몸체를 이룬다. 상기 실린더(100')는 지지체(200')를 통해 지지물(ST)에 고정된다.

상기 지지체(200')는 실린더(100')와 지지물(ST)을 연결하는 역할을 하여 실린더(100')를 지지물(ST)에 고정하며, 공기스프링(700)에 압축공기를 공급하는 매개체의 역할을 할 뿐만 아니라, 제1실시예의 스토퍼(130)의 역할도 겸하게 된다.

이를 위해, 상기 지지체(200')는 내부에 상면과 하면이 평평한 공동부(210')가 형성되고, 공기압축기로부터 압축공기가 공동부(210)로 공급되게 형성된 제1공기유로(220)와 공동부(210) 내의 압축공기가 공기스프링(700) 내부에 공급되게 형성된 제2공기유로(230)가 구비된다.

상기 공동부(210') 내부에는 후술되는 피스톤체(300')의 걸림부(330)가 위치되고, 이 걸림부(330)가 상승하면 공동부(210')의 상면과 접촉을 일으키고, 걸림부(330)가 하강하면 공동부(210')의 하면과 접촉을 일으킴으로써 피스톤체(300')의 과도한 상승이나 하강을 제한한다.

이때, 피스톤체(300')가 상승 또는 하강할 수 있는 최대이송위치는, 탄성실링체(400a, 400b)가 영구 변형을 일으키지 않는 범위 내에서 결정되므로, 이러한 조건을 충족시키도록 공동부(210')의 상면과 하면 사이의 간격이 결정된다.

상기 피스톤체(300')는 중공부(110') 내에서 왕복 이송될 수 있도록 구비되는데, 크게 헤드(310), 로드(320') 및 걸림부(330)로 이루어진다.

상기 로드(320')는 막대 형상을 가지며, 헤드(310)의 상측 및 하측에 구비되어 한 쌍의 개방구(120a, 120b)를 통해 상측 끝단과 하측 끝단이 실린더(100')의 외측으로 각각 돌출된다. 그리고 상기 로드(320')의 상측으로 돌출된 끝단은 하중물(LT)에 고정되며, 하측으로 돌출된 끝단에는 플레이트 형상의 걸림부(330)가 수평으로 구비된다.

이 걸림부(330)는 전술된 바와 같이, 지지체(200')의 공동부(210') 내에 위치되어 피스톤체(300')의 이송 범위를 제한하여, 피스톤체(300')의 과도한 이송에 따른 탄성실링체(400a, 400b)의 영구 변형의 발생을 방지한다.

상기 탄성실링체(400a, 400b)는 탄성 재질로 이루어지고, 전체적으로 소정의 두께를 갖는 막 형상을 가지며, 한 쌍이 구비되어 한 쌍의 개방구(120a, 120b)에 각각 설치되어 중공부(110') 내부를 밀폐시킨다. 보다 상세히 설명하면, 상기 탄성실링체(400a, 400b)는 그 중심부가 로드(320')에 의해 관통된 상태로 로드(320')에 각각 고정되고, 한 쌍의 개방구(120a, 120b)에 각각 설치된다.

본 발명의 제3실시예에 있어서, 헤드(310)의 하측으로 로드(320')와 걸림부(330)가 구비되기 위해 중공부(110')의 상측뿐만 아니라 하측으로도 개방구(120b)가 형성되는데, 이 개방구(120b)도 상측의 개방구(120a)와 같이 탄성실링체(400b)를 구비하여, 중공부(110') 내부를 안정적으로 밀폐시키면서도, 로드(320')가 이동됨에 따라 자유롭게 신장되거나 탄성으로 인해 복원됨으로써, 로드(320')의 이동을 방해하지 않도록 구비된다.

즉, 상기 피스톤체(300')에 의해 중공부(110')가 구분되어 이루어지는 제1공간(110a)의 상측에 탄성실링체(400a)가 구비될 뿐만 아니라, 제2공간(110b')의 하측에도 탄성실링체(400b)가 구비되는 것이다.

이하, 도 13 내지 도 15를 참조하여, 본 발명의 제3실시예에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼의 동작 및 사용 상태를 구체적으로 설명한다. 하기의 설명에 있어서, 제1실시예와 같이 하중물(LT)이 진동발생물이고 지지물(ST)이 진동차단대상물이라 가정하고, 제1실시예와 유사한 동작 및 사용 상태는 간략하게 설명하기로 한다.

먼저, 도 13에 도시된 상태에서 하중물(LT)에 진동이 발생하면, 그 진동에 의해 하중물(LT)이 미세하게 승강 운동하게 되고, 이에 따라 지지물(ST)과 하중물(LT) 간의 간격이 연속적으로 변화하게 된다.

도 14는 지지물(ST)과 하중물(LT) 간의 간격이 좁아지면서 피스톤체(300')가 실린더(100')에 대해 하강 이동된 상태이다. 이때, 탄성실링체(400a, 400b)의 중심부는 로드(320')에 고정된 상태로 하강하게 되고, 탄성실링체(400a, 400b)는 신장력을 받아 신장되며 주름(410)은 펴지게 된다. 그리고 유체(500)는 간극(311)을 따라 제2공간(110b')에서 제1공간(100a)으로 이동한다.

이러한 도 14의 상태에서 다시 도 13의 상태가 되면, 유체(500)는 제1공간(110a)에서 제2공간(110b')으로 이동하고, 탄성실링체(400a, 400b)는 그 탄성으로 인해 형태가 원래대로 각각 복원된다.

이와 반대로, 도 15는 지지물(ST)과 하중물(LT) 간의 간격이 넓어지면서 피스톤체(300')가 실린더(100')에 대해 상승 이동된 상태를 도시한 것으로서, 이때의 유체(400)의 이동은 피스톤체(300')가 하강 이동될 때의 반대이고, 탄성실링체(400a, 400b)가 신장되거나 복원되는 동작은 대동소이하다.

한편, 순간적인 충격 진동이 발생하면서 피스톤체(300')가 과도하게 상승 및 하강하더라도 걸림부(330)가 공동부(210')의 상면 또는 하면과 접촉 간섭을 일으키면서 피스톤체(300')의 최대이송위치를 제한함으로써, 탄성실링체(400a, 400b)가 과도한 변형으로 영구 변형되는 것을 방지한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 하중 지지용 유체 댐퍼에 의하면, 공기스프링(700)이 실린더(100, 100')를 감싸도록 하중물(LT)과 지지물(ST)에 설치되어 하중물(LT)과 지지물(ST) 간에 전달되는 진동을 흡수 제거하면서도 하중물(LT)의 하중을 지지할 수 있고, 로드(320, 320')에 고정되며 탄성 재질로 이루어져 신장 또는 복원될 수 있는 탄성실링체(400)에 의해 중공부(110, 110')가 밀폐되므로, 중공부(110, 110')를 밀폐시키기 위해 별도의 실링부재로 로드(320, 320')를 가압함에 따른 마찰저항으로 인해 피스톤체(300, 300')의 이동에 역치가 발생할 우려가 없으며, 이에 따라 미세한 진동도 로드가 이동되면서 흡수될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

100, 100': 실린더
110, 110': 중공부
110a: 제1공간
110b, 110b': 제2공간
120, 120a, 120b: 개방구
130: 스토퍼
200, 200': 지지체
210, 210': 공동부
220: 제1공기유로
230: 제2공기유로
300, 300': 피스톤체
310, 310': 헤드
311: 간극
315, 315': 수용홈
320, 320': 로드
330: 걸림부
400, 400a, 400b: 탄성실링체
410: 주름
500: 유체
600: 코일부
610, 610': 베어링부재
615: 회전축
700: 공기스프링
ST: 지지물
LT: 하중물

Claims (11)

1. 지지물에 설치되어 하중물의 하중을 지지하고, 지지물과 하중물 간에 전달되는 진동을 흡수 제거하는 장치로서,
   일측 또는 양측으로 개방된 개방구를 갖는 중공부가 내부에 형성되며, 상기 하중물과 상기 지지물 중 어느 하나에 설치된 실린더;
   외측 둘레면에 수용홈이 형성되고, 상기 중공부 내부에서 이동될 수 있도록 상기 외측 둘레면이 상기 중공부 내주면으로부터 소정 거리 이격되도록 구비되어 상기 중공부를 제1ㆍ제2공간으로 구분하는 헤드, 상기 수용홈에 회전 가능하도록 수용되어 상기 중공부 내주면과 접촉되는 베어링부재, 및 상기 개방구를 통해 상기 실린더의 외측으로 돌출되게 상기 헤드에 결합되며 상기 하중물과 상기 지지물 중 다른 하나에 고정된 로드를 포함하는 피스톤체;
   탄성 재질로 이루어지며, 중심부가 상기 로드에 의해 관통된 상태로 상기 로드에 고정되고, 상기 개방구에 설치되어 상기 중공부를 밀폐시키는 탄성실링체;
   상기 제1ㆍ제2공간을 이동하도록 상기 중공부 내부에 충진되는 유체; 및
   상기 실린더를 감싸도록 설치되어 하중을 지지하는 공기스프링;
   을 포함하되,
   상기 탄성실링체는 상기 피스톤체의 이동에 따라 신장되거나 탄성에 의해 복원되는 것을 특징으로 하는 하중 지지용 유체 댐퍼.
2. 제1항에 있어서,
   상기 베어링부재는 구형으로 형성되고,
   상기 헤드가 상기 중공부 내주면으로부터 이격된 거리 및 상기 수용홈의 깊이의 합은 상기 베어링부재의 지름에 대응되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 하중 지지용 유체 댐퍼.
3. 제2항에 있어서,
   상기 수용홈은 상면, 하면, 좌면, 우면 및 후면을 가지며, 각 면은 상기 베어링부재와 점접촉을 하는 것을 특징으로 하는 하중 지지용 유체 댐퍼.
4. 제1항에 있어서,
   상기 베어링부재는 상기 수용홈의 좌우 방향으로 형성된 회전축을 갖는 것을 특징으로 하는 하중 지지용 유체 댐퍼.
5. 제4항에 있어서,
   상기 헤드가 상기 중공부 내주면으로부터 이격된 거리 및 상기 수용홈의 깊이의 합은 상기 베어링부재의 지름보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 하중 지지용 유체 댐퍼.
6. 제1항에 있어서,
   상기 수용홈은 상기 헤드 외측 둘레면의 좌우 방향을 따라 복수 개 형성되며, 상하 방향을 따라 복수 열로 형성된 하중 지지용 유체 댐퍼.
7. 제6항에 있어서,
   상기 헤드 외측 둘레면의 상하 방향을 따라 서로 인접한 열은 상기 수용홈의 위치가 서로 엇갈리도록 배치된 하중 지지용 유체 댐퍼.
8. 제1항에 있어서,
   상기 탄성실링체는 상기 피스톤체의 이동에 따라 신장되는 하나 이상의 주름이 형성된 것을 특징으로 하는 하중 지지용 유체 댐퍼.
9. 제1항에 있어서,
   상기 실린더는 상기 중공부 내면에 구비되며, 상기 탄성실링체가 영구 변형을 일으키지 않도록 상기 피스톤체의 최대이동위치를 제한하는 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 하중 지지용 유체 댐퍼.
10. 제1항에 있어서,
    상기 하중물과 상기 지지물 중 어느 하나와 상기 실린더를 연결하며, 내부에 공동부가 형성된 지지체를 더 포함하되,
    상기 로드에 결합되고 상기 공동부 내에 위치되는 걸림부가 상기 공동부의 상면 또는 하면에 접촉됨에 따라, 상기 탄성실링체가 영구 변형을 일으키지 않도록 상기 피스톤체의 최대이동위치가 제한되는 것을 특징으로 하는 하중 지지용 유체 댐퍼.
11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체는 MR 유체(Magneto-Rhelogical Fluid)로 구비되고,
    상기 MR 유체에 자기장을 인가하여 상기 MR 유체의 점도를 조절하는 코일부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하중 지지용 유체 댐퍼.

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