KR20120124937A

KR20120124937A - 로터리타입 댐퍼

Info

Publication number: KR20120124937A
Application number: KR1020110042886A
Authority: KR
Inventors: 조용준
Original assignee: 주식회사 두임
Priority date: 2011-05-06
Filing date: 2011-05-06
Publication date: 2012-11-14
Also published as: WO2012153952A2; WO2012153952A3

Abstract

본 발명은 작동유체가 채워지는 하우징; 하우징의 내측을 관통하여 회전 가능하게 설치되는 샤프트; 하우징의 내주면에 도달하도록 샤프트의 측부에 마련되고, 작동유체의 이동을 제한하는 액시스핀; 및 샤프트의 회전 방향에 따라 작동유체의 저항에 의해 자세가 가변됨으로써 샤프트의 측부와 하우징의 내주면에 밀착되도록 하우징에 설치되는 하우징핀을 포함하도록 한 로터리타입 댐퍼에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 구성부재들간에 접촉부위를 최소화함으로써 동작시 마모를 줄이도록 하여 내구성과 사용주기를 증대시키고, 작동유체의 정확한 단속이 용이하고, 이로 인해 구성부재의 가공에 고도의 정밀도를 요구하지 않게 됨으로써 제작에 소요되는 노력과 비용을 줄이도록 하며, 작동유체의 저항을 정확하게 제어하도록 함으로써 댐핑 작용의 신뢰성을 향상시키고, 댐핑의 일방향 제어와 댐핑 대상인 회전체의 회전 속도 제어가 가능하도록 하여 일방향 댐핑 또는 회전 속도의 가변이 필요한 회전체에 쉽게 적용할 수 있도록 한다.

Description

로터리타입 댐퍼{ROTARY TYPE DAMPER}

본 발명은 로터리타입 댐퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구성부재들간에 접촉부위를 최소화함으로써 동작시 마모를 줄이도록 하여 내구성과 사용주기를 증대시키고, 댐핑의 일방향 제어와 댐핑 대상인 회전체의 회전 속도 제어가 가능하도록 하는 로터리타입 댐퍼에 관한 것이다.

일반적으로, 댐퍼란 진동 에너지를 흡수하는 장치로서, 제진기(製振器) 또는 흡진기(吸振器)라고도 한다. 이러한 댐퍼 중에서 로터리 댐퍼는 제어의 대상이 회전체인 경우 이러한 회전체에 소정의 제동력을 인가함으로써 회전 속도를 완만하게 제어하도록 사용된다.

종래의 로터리 댐퍼 중에서 댐핑 기능이 오일로 발휘되는 로터리타입의 오일 댐퍼를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 기술에 따른 로터리타입의 오일 댐퍼를 도시한 단면도로서, 국내 특허등록 제0205091호의 "오일 댐퍼를 사용한 건반악기의 건반덮개 개폐장치"이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 오일 댐퍼(3)는 축 방향의 한 단부가 닫혀 있고, 다른 한 단부가 개방되어 있는 중공의 실린더형 챔버(6)의 내부가 점성 유체(7)로 채워진 케이싱(8)과, 케이싱(8)에 대해 회전 가능하도록 조립되고, 케이싱(8)의 축선 둘레로 회전 가능하도록 챔버(6)의 내부에 배치되는 축부(9)를 갖는 피벗팅 부재(미도시)와, 축부(9)의 주위 표면을 따라 축 방향으로 연장 설치된 돌출부(10)와 회전 방향으로의 틈새를 가지고 결합하고, 한 측부가 케이싱(8)의 회전 방향에 따라 돌출부(10)와 접촉하는 가동 밸브(11)와, 점성 유체(7)가 케이싱(8)과 피벗팅 부재(미도시) 사이의 상대 회전에 따라 다른 저항을 가지고 가동 밸브(11)를 통과하도록 가동 밸브(11)의 돌출부(10)와의 접촉 부분뿐만 아니라 가동 밸브(11)의 한 측부와 다른 한 측부에 각각 형성되는 유체 통로(12, 13, 14)와, 점성 유체(7)를 밀봉하기 위해 케이싱(8)과 피벗팅 부재(미도시) 사이에 설치된 예를 들면, O자 형상 링을 포함하는 실링 수단(미도시)을 포함한다.

케이싱(8)은 오일 댐퍼(3)가 적용되는 곳에 나사 체결에 의해 설치된다. 더 상세하게는, 가동 밸브(11)는 실제로 단면이 채널 형태로 형성된다. 회전 방향에서 볼 때, 실질적으로 양측부에 대한 수직벽(17, 18) 사이의 거리는 회전 방향에서 볼 때의 돌출부(10)의 폭보다 더 크다. 가동 밸브(11)는 회전 방향으로 틈새를 가지고 돌출부(10) 위에 놓이며, 케이싱(8)의 내벽 표면(14)에 미끄럼 이동 가능하게 접촉한다. 유체 통로(12, 13)는 실제로 가동 밸브(11)의 수직벽(17, 18)에 각각 형성되고, 유체 통로(13)는 돌출부(10)의 부분 절단에 의해 형성된다. 정지 장치(23)는 챔버(6)의 내벽(14)에 축 방향으로 연장되어 형성된다.

이와 같은 종래의 로터리 타입의 오일 댐퍼(3)는 케이싱(8)이 화살표 방향, 즉 반시계 방향으로 회전을 시작하면, 가동 밸브(11)는 정지 장치(23)의 회전에 따라 점성 유체(7)에 의해 밀려 회전하며, 수직벽(18)은 돌출부(10)에 접촉하게 된다. 결과적으로, 점성 유체(7)는 유체 통로(14)에서 다른 유체 통로(13)를 거쳐 수직벽(17)과 돌출부(10) 사이의 틈새의 방향으로 흐르며, 이로 인해 저항은 작아진다.

또한, 정지 장치(23)가 가동 밸브(11)를 거쳐 돌출부(10)에 접촉하는 완전 개방된 상태에서 케이싱(8)이 화살표의 반대 방향, 즉 시계 방향으로 회전을 시작하면, 결과적으로 가동 밸브(11)의 수직벽(17)은 돌출부(10)에 접촉한다. 이때, 점성 유체(7)가 작은 단면적의 유체 통로(12)로 흐르기 때문에 매우 큰 저항이 생긴다.

그러나, 이와 같은 종래의 로터리타입의 오일 댐퍼는 구성부재들간에 면접촉으로 인해 동작시 마모를 유발하고, 이로 인해 내구성과 사용주기를 감소시키는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 종래의 로터리타입의 오일 댐퍼는 작동유체의 정확한 단속이 어려울 뿐만 아니라, 이를 해결하기 위하여 구성부재의 가공에 고도의 정밀도를 요구하게 되며, 이로 인해 제작의 어려움과 비용을 증가시키는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 종래의 로터리타입의 오일 댐퍼는 동작시 작동유체의 저항을 발생시키기 위한 구조가 복잡할 뿐만 아니라, 작동유체의 저항을 정확하게 제어하는데 한계를 가짐으로써 댐핑 작용의 신뢰성이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 종래의 오일 댐퍼는 댐핑의 일방향 제어와 댐핑 대상인 회전체의 회전 속도를 제어가 불가능하여 일방향 댐핑 또는 회전 속도의 가변이 필요한 회전체에 적용할 수 없는 문제점을 가지고 있었다.

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 구성부재들간에 접촉부위를 최소화함으로써 동작시 마모를 줄이도록 하여 내구성과 사용주기를 증대시키는 목적을 가진다.

본 발명은 작동유체의 정확한 단속이 용이하고, 이로 인해 구성부재의 가공에 고도의 정밀도를 요구하지 않게 됨으로써 제작에 소요되는 노력과 비용을 줄이도록 하는 목적을 가진다.

본 발명은 작동유체의 저항을 정확하게 제어하도록 함으로써 댐핑 작용의 신뢰성을 향상시키는 목적을 가진다.

본 발명은 댐핑의 일방향 제어와 댐핑 대상인 회전체의 회전 속도 제어가 가능하도록 하여 일방향 댐핑 또는 회전 속도의 가변이 필요한 회전체에 쉽게 적용할 수 있도록 하는 목적을 가진다.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 작동유체가 채워지는 하우징; 상기 하우징의 내측을 관통하여 회전 가능하게 설치되는 샤프트; 상기 하우징의 내주면에 도달하도록 상기 샤프트의 측부에 마련되고, 상기 작동유체의 이동을 제한하는 액시스핀; 및 상기 샤프트의 회전 방향에 따라 작동유체의 저항에 의해 자세가 가변됨으로써 상기 샤프트의 측부와 상기 하우징의 내주면에 밀착되도록 상기 하우징에 설치되는 하우징핀을 포함하는 로터리타입 댐퍼가 제공된다.

상기 하우징핀은, 상기 하우징의 내주면에 원주방향을 따라 유격을 가지도록 요철 결합될 수 있다.

상기 하우징핀과 상기 하우징의 내주면 중 어느 하나에 곡률을 가지는 제 2 삽입홈이 형성되고, 다른 하나에 상기 제 2 삽입홈에 삽입되기 위한 곡률을 가지는 제 2 삽입돌기가 형성될 수 있다.

상기 하우징핀은, 상기 하우징의 저면에 회전 가능하도록 축결합될 수 있다.

상기 하우징핀은, 상기 샤프트와 마주 대하는 부분의 양측에 상기 샤프트에 밀착시 선접촉되도록 선접촉부가 각각 형성될 수 있다.

상기 하우징핀은, 양측면이 상기 샤프트의 회전반경에 대하여 경사지게 형성될 수 있다.

상기 하우징핀은, 상기 샤프트가 어느 한 방향으로만 회전시 작동유체의 통과를 허용하도록 저항감소홈이 형성될 수 있다.

상기 하우징핀은, 상기 하우징의 내주면과 대향되는 면의 일측에 상기 저항감소홈이 형성될 수 있다.

상기 샤프트는, 외주면을 따라 상이한 단면적을 가지는 속도가변홈이 형성될 수 있다.

상기 속도가변홈은, 상기 샤프트의 외주면 일부에 걸쳐서 형성되되, 상이한 단면적을 가지고서 서로 연결되는 다수의 홈으로 이루어질 수 있다.

상기 샤프트는, 외주면에 상기 하우징핀과의 사이를 통해 작동유체가 빠져나감으로써 회전속도를 증가시키는 순간속도증가홈이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 로터리타입 댐퍼에 의하면, 구성부재들간에 접촉부위를 최소화함으로써 동작시 마모를 줄이도록 하여 내구성과 사용주기를 증대시키고, 작동유체의 정확한 단속이 용이하고, 이로 인해 구성부재의 가공에 고도의 정밀도를 요구하지 않게 됨으로써 제작에 소요되는 노력과 비용을 줄이도록 하며, 작동유체의 저항을 정확하게 제어하도록 함으로써 댐핑 작용의 신뢰성을 향상시키고, 댐핑의 일방향 제어와 댐핑 대상인 회전체의 회전 속도 제어가 가능하도록 하여 일방향 댐핑 또는 회전 속도의 가변이 필요한 회전체에 쉽게 적용할 수 있도록 한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 로터리타입의 오일 댐퍼를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼를 도시한 사시도이고,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼를 도시한 측단면도이고,
도 4는 도 3의 요부를 확대하여 도시한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼의 작용을 설명하기 위한 평면도이고,
도 6은 도 5의 하우징핀을 확대하여 도시한 평면도이고,
도 7은 도 5의 액시스핀을 확대하여 도시한 평면도이고,
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼의 다른 작용을 설명하기 위한 평면도이고,
도 9는 도 8의 하우징핀을 확대하여 도시한 평면도이고,
도 10은 도 8의 액시스핀을 확대하여 도시한 평면도이고,
도 11은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼의 샤프트를 도시한 사시도이고,
도 12은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼에서 속도가변홈의 작용을 설명하기 위한 평단면도이고,
도 13은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼에서 순간속도증가홈의 작용을 설명하기 위한 평단면도이고,
도 14는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼에서 하우징핀의 다른 실시예들을 도시한 평면도이고,
도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼를 도시한 평면도이고,
도 16은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼의 하우징핀을 도시한 사시도이고,
도 17은 도 15의 하우징핀을 도시한 평면도이고,
도 18은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼의 다른 작용을 설명하기 위한 평면도이고,
도 19는 도 18의 하우징핀을 도시한 평면도이고,
도 20 내지 도 25는 본 발명에 따른 로터리타입 댐퍼의 실험 데이터를 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해 되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼를 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼를 도시한 측단면도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼(100)는 작동유체가 채워지는 하우징(110)과, 하우징(110)에 설치되는 샤프트(120)와, 샤프트(120)에 마련되는 액시스핀(130)과, 하우징(110)에 자세 가변되도록 마련되는 하우징핀(140)을 포함할 수 있고, 댐핑의 대상이 되는 회전체로는 각종 도어, 로봇 아암, 휠, 로터리 기구 등을 비롯하여 각종 회전 부재나 회전 장치 등이 있으며, 여기서 작동유체는 오일을 비롯하여 점성을 가지는 다양한 유체가 적용될 수 있다.

하우징(110)은 내측에 작동유체가 채워져서 외부로 작동유체가 누출되지 않도록 하는 구조를 가지는데, 내부를 개방시킬 수 있도록 일측에 캡(111)이 분리 가능하도록 결합된다. 하우징(110)은 캡(111)과의 결합부위에 기밀유지를 위한 실링부재가 개재될 수 있으며, 일례로 회전체를 지지하기 위한 지지물에 브라켓이나 별도의 부재를 사용하여 고정되거나, 직접 고정될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 하우징(110)은 내측과 하우징핀(140; 도 3에 도시) 사이 또는 내측과 액시스핀(130)과의 사이에 공차 또는 가공에 의해 작동유체의 흐름을 허용하는 갭(G1)을 가질 수 있다. 따라서, 이러한 갭(G1)을 통해서 작동유체가 하우징(140)과 액시스핀(130)을 통과하도록 할 수 있다. 여기서 갭(G1)은 댐핑 특성에 따라 그 치수를 달리할 수 있다.

하우징(110) 내에서 하우징핀(140)과 액시스핀(130)에 의해 구획되는 양측 공간으로 작동유체가 하우징핀(140)과 액시스핀(130)에도 불구하고 왕래하도록, 하우징(110)의 내측면에 홈을 형성하거나, 샤프트(120)의 외주면에 홈을 형성하거나, 샤프트(120)를 관통하도록 홀을 형성하거나, 구성부재들간에 공차, 예컨대 하우징(110), 샤프트(120), 하우징핀(140) 및 액시스핀(130) 등의 조립 공차를 이용할 수 있다. 이러한 작동유체의 흐름 허용에 대해서 이후의 실시예에도 모두 적용될 수 있으며, 위에서 언급한 방식들을 단일로 이용하거나, 다수로 혼용할 수도 있다.

샤프트(120)는 하우징(110)의 내측을 관통하여 회전 가능하게 설치되는데, 일단 또는 양단이 하우징(110)으로부터 노출 내지 돌출됨으로써 댐핑 대상인 회전체가 고정될 수 있다. 따라서, 로터리타입 댐퍼(100)는 회전체의 회전 운동에 의한 회전 에너지를 흡수하도록 한다. 한편, 회전체는 복귀가 가능하도록 스프링 등의 복귀부재에 의해 원위치로 복귀할 수 있으며, 복귀시 로터리타입 댐퍼(100)에 의하여 회전 에너지가 흡수될 수 있다.

샤프트(120)는 하우징(110)에 설치시 베어링을 매개로 회전 가능하게 설치될 수 있고, 하우징(110)과의 접촉 부위에 실링부재가 설치될 수 있다.

한편, 샤프트(120)의 회전은 하우징(110)과의 상대적인 회전을 의미하고, 이는 본 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 적용되며, 이로 인해 샤프트(120)가 고정축의 역할을 함으로써 하우징(110)에 회전체가 고정될 수 있다.

액시스핀(130)은 하우징(110)의 내주면에 도달하도록 샤프트(120)의 측부에 마련되고, 작동유체의 이동을 제한한다.

하우징핀(140)은 샤프트(120)의 측부에 도달하도록 하우징(110)의 내주면에 마련되고, 작동유체의 이동을 제한하도록 한다. 여기서, 작동유체의 이동 제한은 하우징핀(140)을 통해서 작동유체가 이동하는 것을 완전하게 차단함은 물론, 하우징핀(140)과 샤프트(120)와의 유격을 통한 작동유체의 미세한 이동을 허용함을 포함한다. 따라서, 본 실시예와 이후의 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼에서 하우징핀(140)과 액시스핀(130)이 작동유체의 이동을 완전하게 차단하도록 구성됨과 아울러, 상기한 바와 같은 작동유체의 이동 제한 의미에 의해 작동유체의 미세한 이동을 허용할 수 있도록 함으로써 샤프트(120)의 회전을 허용할 수도 있다.

하우징핀(140)은 하우징(110)과는 별개의 부재로 이루어져서 하우징(110)에 설치될 수 있으며, 일례로 샤프트(120)의 회전 방향에 따라 작동유체의 저항에 의해 자세가 가변됨으로써 샤프트(120)의 측부와 하우징(110)의 내주면에 밀착되도록 하우징(110), 예컨대 하우징(110) 내주면에 설치될 수 있다.

도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이, 하우징핀(140)은 하우징(110)의 내주면에 원주방향을 따라 유격을 가지도록 요철 결합될 수 있는데, 일례로 하우징핀(140)과 하우징(110)의 내주면 중 어느 하나에 곡률을 가지는 제 2 삽입홈(112)이 형성되고, 다른 하나에 제 2 삽입홈(112)에 삽입되기 위한 곡률을 가지는 제 2 삽입돌기(141)가 형성될 수 있다. 여기서, 본 실시예에서처럼 제 2 삽입돌기(141)는 하우징핀(140)에, 제 2 삽입홈(112)은 하우징(110)의 내주면에 각각 형성될 수 있으나, 이에 한하지 않고, 그 위치를 반대로 하여 형성될 수 있다.

하우징핀(140)은 본 실시예에서처럼 서로 대칭적인 형상뿐만 아니라, 비대칭 형상이거나, 도 14의 (a) 및 (b)에서처럼 다양한 형상을 가질 수 있는데, (b)에서처럼 축홀이나 축홈 또는 축을 형성함으로써 하우징(110)의 저면에 회전 가능하도록 축결합될 수도 있다.

하우징핀(140)은 샤프트(120)와 마주 대하는 부분의 양측에 샤프트(120)에 밀착시 선접촉되도록 선접촉부(142,143; 도 6 및 도 9에 도시)가 각각 형성될 수 있다. 여기서, 선접촉부(142,143)는 본 실시예에서처럼 직선으로 이루어질 수 있으며, 이와 달리 곡선으로 이루어지거나, 곡선과 직선의 조합으로 이루어질 수도 있다. 따라서, 도 5에서와 같이 샤프트(120)가 반시계방향으로 회전시, 도 6에 도시된 바와 같이 하우징핀(140)은 액시스핀(130)에 의해 압축되는 작동유체의 압력에 의해 일측으로 회전 내지 회전 이동하고, 이로 인해 일측의 선접촉부(142)가 샤프트(120)의 내주면에 밀착되며, 제 2 삽입돌기(141)가 제 2 삽입홈(112) 내에 밀착됨으로써, 자신에 의한 작동유체의 이동을 억제한다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이 샤프트(120)가 시계방향으로 회전시, 도 9에 도시된 바와 같이 하우징핀(140)은 액시스핀(130)에 의해 압축되는 작동유체의 압력에 의해 타측으로 회전 내지 회전 이동하고, 이로 인해 타측의 선접촉부(143)가 샤프트(120)의 내주면에 밀착되며, 제 2 삽입돌기(141)가 제 2 삽입홈(112) 내에 밀착됨으로써, 자신에 의한 작동유체의 이동을 억제한다.

하우징핀(140)은 도 5에 도시된 바와 같이, 양측면(144,145)이 샤프트(120)의 회전반경에 대하여 경사지게 형성될 수 있다. 따라서, 하우징핀(140)은 작동유체의 압력에 의하여 회전 내지 회전 운동을 하도록 모멘트의 작용을 쉽게 받을 수 있다.

액시스핀(130)은 샤프트(120)에 일체로 형성될 수 있으며, 이와 달리, 본 실시에에서처럼 샤프트(120)와는 별개로 제작되어 샤프트(120)와 함께 회전하도록 샤프트(120)에 결합되되, 샤프트(120)의 회전 방향에 따라 자세가 가변됨으로써 샤프트(120)의 측부와 하우징(110)의 내주면에 각각 밀착될 수 있다.

액시스핀(130)은 샤프트(120)의 회전 방향에 따라 작동유체와의 저항에 의해 각각 반대 방향으로 회전 이동하도록 샤프트(120)의 측부에 결합될 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이 샤프트(120)가 반시계방향으로 회전시, 도 7에 도시된 바와 같이 액시스핀(130)은 유체(1)의 저항에 의해 어느 일방향으로 회전 이동하여 접촉부(131,132,133)가 하우징(110)의 내주면과 샤프트(120)의 측부에 각각 밀착됨으로써 작동유체의 이동을 억제하고, 도 8에 도시된 바와 같이 샤프트(120)가 시계방향으로 회전시, 도 10에 도시된 바와 같이 액시스핀(130)은 유체(1)의 저항에 의해 반대 방향으로 회전 이동하여 다른 접촉부(134,135,136)가 하우징(110)의 내주면과 샤프트(120)의 측부에 각각 밀착됨으로써 작동유체의 이동을 억제할 수 있다.

본 실시예에서처럼 액시스핀(130)은 접촉부(131,132,133,134,135,136) 중에서 하우징(110)의 내주면에 밀착시 선접촉되도록 양측에 선접촉부(131,134)가 형성될 수 있다. 선접촉부(131,134)는 하우징(110)의 내주면과의 선접촉을 위하여 다양한 형상을 가질 수 있으며, 접촉에 의한 마모를 감소시킴과 아울러 제작을 용이하도록 한다. 한편, 액시스핀(130)은 선접촉부(131,134)를 제외한 나머지 접촉부(132,133,135,136)가 샤프트(120)의 측부에 각각 선접촉되기 위한 형상을 가질 수도 있다.

액시스핀(130)는 하우징(110)의 내주면과 대향되는 측이 하우징(110)과 동일하거나 유사한 곡률을 가지도록 형성될 수 있으며, 이에 한하지 않고 다양한 형태를 가질 수 있으며, 본 실시예에서처럼 작동유체(1)의 저항에 의해 중심을 기준으로, 예컨대 구체적으로는 중심을 지나는 회전반경을 기준으로 양측이 샤프트(120)의 측부와 하우징(110)의 내주면에 각각 밀착될 수 있는데, 이 경우 중심을 기준으로 본 실시예에서처럼 양측이 대칭적으로 형성될 수 있으며, 이와 달리, 양측이 비대칭적으로 형성될 수 있다.

도 7 및 도 10에 도시된 바와 같이, 액시스핀(130)은 샤프트(120)에 원주방향을 따라 유격을 가지도록 요철 결합될 수 있는데, 이를 위해 일례로, 액시스핀(130)과 샤프트(120)의 측부 중 어느 하나에 곡률을 가지는 제 1 삽입홈(121)이 형성되고, 다른 하나에 제 1 삽입홈(121)에 삽입되기 위한 곡률을 가지는 제 1 삽입돌기(137)가 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 제 1 삽입홈(121)은 샤프트(120)에 형성되고, 제 1 삽입돌기(137)는 액시스핀(130)에 형성됨을 나타내었으나, 이에 한하지 않고, 그 형성위치를 서로 반대로 할 수 있다.

제 1 삽입홈(121)과 제 1 삽입돌기(137) 각각은 단일로 형성되거나, 다수로 형성될 수 있는데, 본 실시예에서처럼 액시스핀(130)이 샤프트(120)로부터 안정적으로 회전 이동하여 자세 가변이 가능하도록, 삽입홈(121)과 삽입돌기(137) 각각은 한 쌍으로 이루어져서 서로 간격을 가지고서 나란하게 형성될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 액시스핀(130)은 작동유체의 압력에 의해 회전 이동이 용이하도록 양측면(138a,138b)이 샤프트(120)의 회전반경에 대하여 경사지게 형성될 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 샤프트(120)는 외주면을 따라 상이한 단면적을 가지는 속도가변홈(122)이 형성될 수 있다. 여기서, 속도가변홈(122)은 샤프트(120)의 외주면 일부에 걸쳐서 형성되되, 상이한 단면적을 가지고서 서로 연결되는 다수의 홈(123,124)으로 이루어질 수 있다. 또한, 샤프트(120)는 외주면에 하우징핀(140)과의 사이를 통해 작동유체가 빠져나감으로써 회전속도를 순간적으로 급격하게 증가시키는 순간속도증가홈(125; 도 12에 도시)이 형성될 수 있다. 순간속도증가홈(125; 도 12에 도시)은 일례로 회전체, 예컨대 도어가 닫히는 순간에 속도를 증가시키는데 사용될 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이, 하우징핀(140)이 샤프트(120)에 형성된 속도가변홈(122; 도 11에 도시)의 홈(123,124) 위치에 따라 샤프트(120)의 회전속도를 조절하게 된다.

도 13에 도시된 바와 같이, 순간속도증가홈(125)이 하우징(140)에 도달시 작동유체가 순간속도증가홈(125)을 통해 하우징핀(140)을 우회하여 통과함으로써 회전체의 회전속도 증가를 가능하도록 하는데, 이 경우 순간속도증가홈(125)은 속도가변홈(122; 도 11에 도시)의 홈(123)에 연결될 수 있다.

도 15는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼를 도시한 평면도이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼(200)는 제 1 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼(100)에서와 마찬가지로, 하우징(210), 샤프트(220), 하우징핀(230) 및 액시스핀(240)를 포함할 수 있으며, 제 1 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼(100)와의 차이점은 하우징핀(240)이 샤프트(220)가 어느 한 방향으로만 회전시 작동유체의 통과를 허용하도록 저항감소홈(241)이 형성되는 것이다. 따라서, 제 2 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼(200)는 하우징핀(240)에 의해 양방향 중에서 일방향으로만 작동유체의 이동을 제한하게 되고, 다른 방향으로의 작동유체 이동을 허용하도록 함으로써 일방향 댐핑이 가능하도록 한다.

하우징핀(240)은 저항감소홈(241)이 작동유체의 일방향 통행을 가능하도록 하기 위하여 다양한 위치에 다양한 형태로 형성됨이 고려될 수 있으며, 일례로 도 16에 도시된 바와 같이, 하우징(210)의 내주면과 대향되는 면의 일측에 부분적으로 형성될 수 있다.

도 15에 도시된 바와 같이, 샤프트(220)가 반시계방향으로 회전시, 도 17에 도시된 바와 같이, 하우징핀(240)은 제 1 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼(100)의 하우징핀(140)과 마찬가지로 선접촉부(242)와 제 2 삽입돌기(244)가 하우징(210)의 내주면과 제 2 삽입홈(212)에 각각 밀착되어 자신을 통한 작동유체의 이동을 억제하게 된다.

반면, 도 18에 도시된 바와 같이, 샤프트(220)가 시계방향으로 회전시, 도 19에 도시된 바와 같이, 하우징핀(240)은 제 1 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼(100)의 하우징핀(140)과 마찬가지로, 다른 선접촉부(243)와 제 2 삽입돌기(244)가 하우징(210)의 내주면과 제 2 삽입홈(212)의 외주면에 각각 밀착되되, 하우징(210)의 내주면에 접하는 측의 선접촉부(243) 부근에 저항감소홈(241)이 형성됨으로써, 저항감소홈(241)을 통해서 하우징핀(240)과 하우징(210)의 내주면 사이에 형성된 갭(G2)을 따라 작동유체가 통과하도록 함으로써 댐핑을 약화 내지 억제시키게 된다.

도 20 내지 도 25에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 로터리타입 댐퍼에서 하우징핀에 걸리는 모멘트 값과 하우징핀에 의해 형성되는 각 슬릿에 흐르는 유량(이 경우 오일의 점도는 ISO VG 680, 1000, 1500)에 대한 시험결과를 설명하면 다음과 같다.

도 20에는 고정프레임을 이용한 예비해석 결과를 나타낸다. 여기서, FLUENT를 이용하고, 점도는 680cst의 예를 나타낸다. 도 21은 이동경계조건을 이용한 예비해석으로서, 원형의 형상을 직사각형으로 펴진 형태로 해석하고, 1.0rmp을 0.1047rad/s로 변환한 뒤, 회전체의 중심부 거리를 곱하여 속도로 환산하였다.

도 22는 하우징핀의 경계면이 등속으로 움직이기 시작하면 내부의 압력을 동일하게 유지됨을 알 수 있다. 도 23은 이동경계조건을 이용한 실제 해석으로서, ANSYS CFX를 이용하고, 점도가 680cst인 경우를 예로 들어 해석하였다. 도 24는 압력 해석 결과로서, 일정한 회전속도에서 점도가 증가함에 따라 내부의 압력이 높아지게 되며, 하우징핀에 걸리는 힘이 증가하게 되어 토크값의 변화를 주게 된다. 도 25는 유속 해석 결과이다.

도 20 내지 도 25에 나타낸 해석 결과를 통해서 하우징핀이 시계방향으로 회전할 경우 하우징핀의 토크 방향은 시계방향으로 예측되고, 이 때 샤프트의 회전방향과 하우징핀의 토크 방향은 동일하다. 또한, 주어진 형상에서의 토크는 아래와 같으며, 하우징핀이 이동을 시작하면서 유량의 변경으로 인해 토크의 값이 감속이나 가속이 발생한다. 토크의 발생원인은 샤프트가 회전하면서 하우징핀 내부 슬릿과 외부 슬릿의 유량변화로 발생하게 된다. 즉, 본 발명의 모든 실시예에 따른 로터리타입 댐퍼에서의 하우징핀(140,230)뿐만 아니라, 액시스핀(130,240)은 작동유체의 압력에 의해 편심력이 발생하여 회전 내지 회전 이동하게 되며, 이 중에서 일례로 자신과 하우징(110,210) 및 샤프트(120,220)에 의해 형성되는 슬릿의 작동유체 유량 변화로 발생할 수 있다.

아래의 표 1은 ISO VG 680, 1000, 1500 각 점도에 대한 정량적 값을 나타내고, 오른손의 엄지손가락이 z축을 의미하고, 감아지는 손가락의 방향이 토크의 "＋"방향이며, 고정프레임으로 해석한 결과는 표의 오른쪽 끝에 나타낸 플런트 해석 결과값과 같다.

이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1 : 작동유체 110,210 : 하우징
111 : 캡 112,212 : 제 2 삽입홈
120,220 : 샤프트 121 : 제 1 삽입홈
122 : 속도가변홈 123,124 : 홈
125 : 순간속도증가홈 130,230 : 액시스핀
131,134 : 선접촉부
132,133,135,136 : 제 1 및 제 2 접촉부 137 : 제 1 삽입돌기
138a,138b : 양측면 140,240 : 하우징핀
141,244 : 제 2 삽입돌기 142,143,242,243 : 선접촉부
144,145 : 양측면 241 : 저항감소홈

Claims

작동유체가 채워지는 하우징;
상기 하우징의 내측을 관통하여 회전 가능하게 설치되는 샤프트;
상기 하우징의 내주면에 도달하도록 상기 샤프트의 측부에 마련되고, 상기 작동유체의 이동을 제한하는 액시스핀; 및
상기 샤프트의 회전 방향에 따라 작동유체의 저항에 의해 자세가 가변됨으로써 상기 샤프트의 측부와 상기 하우징의 내주면에 밀착되도록 상기 하우징에 설치되는 하우징핀
을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리타입 댐퍼.
제 1 항에 있어서, 상기 하우징핀은,
상기 하우징의 내주면에 원주방향을 따라 유격을 가지도록 요철 결합되는 것을 특징으로 하는 로터리타입 댐퍼.
제 2 항에 있어서, 상기 하우징핀과 상기 하우징의 내주면 중 어느 하나에 곡률을 가지는 제 2 삽입홈이 형성되고, 다른 하나에 상기 제 2 삽입홈에 삽입되기 위한 곡률을 가지는 제 2 삽입돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리타입 댐퍼.
제 1 항에 있어서, 상기 하우징핀은,
상기 하우징의 저면에 회전 가능하도록 축결합되는 것을 특징으로 하는 로터리타입 댐퍼.
제 1 항에 있어서, 상기 하우징핀은,
상기 샤프트와 마주 대하는 부분의 양측에 상기 샤프트에 밀착시 선접촉되도록 선접촉부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리타입 댐퍼.
제 1 항에 있어서, 상기 하우징핀은,
양측면이 상기 샤프트의 회전반경에 대하여 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리타입 댐퍼.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징핀은,
상기 샤프트가 어느 한 방향으로만 회전시 작동유체의 통과를 허용하도록 저항감소홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리타입 댐퍼.
제 7 항에 있어서, 상기 하우징핀은,
상기 하우징의 내주면과 대향되는 면의 일측에 상기 저항감소홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리타입 댐퍼.
제 1 항에 있어서, 상기 샤프트는,
외주면을 따라 상이한 단면적을 가지는 속도가변홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리타입 댐퍼.
제 9 항에 있어서, 상기 속도가변홈은,
상기 샤프트의 외주면 일부에 걸쳐서 형성되되, 상이한 단면적을 가지고서 서로 연결되는 다수의 홈으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 로터리타입 댐퍼.
제 1 항, 제 9 항 또는 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트는,
외주면에 상기 하우징핀과의 사이를 통해 작동유체가 빠져나감으로써 회전속도를 증가시키는 순간속도증가홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리타입 댐퍼.