KR20220122348A - 마그네틱 스프링장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자력에 의해 완충하거나, 피스톤로드를 선택적으로 출몰시킬 수 있는 마그네틱 스프링장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 스프링장치는 내부가 빈 파이프 형태의 실린더커버, 상기 실린더커버의 일측단을 밀폐하며 중앙에 로드공이 관통형성된 제1 밀폐캡, 상기 실린더커버의 타측단을 밀폐하며 중앙에 축공이 관통형성된 제2 밀폐캡, 상기 실린더커버의 내부에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되며 양면에 서로 다른 극성의 자력을 갖는 제1 자력부와 자력을 갖지 않는 제1 비자력부가 방사상으로 교대하여 위치되는 제1 자력판, 상기 제1 자력판과 함께 상기 실린더커버의 내부에서 슬라이딩 이동 가능하게 설치되며, 상기 제1 자력부와 서로 동일한 극성이 마주하도록 양면에 서로 다른 극성의 자력을 갖는 제2 자력부와 자력을 갖지 않는 제2 비자력부가 방사상으로 교대하여 위치되는 제2 자력판, 상기 제1 자력부와 제2 자력부를 일치시켜 척력에 의해 서로 벌어지거나, 상기 제1 자력부와 상기 제2 비자력부를 일치시켜 척력을 상실하도록 상기 제1 자력판과 상기 제2 자력판 중 어느 하나를 회전시키는 작동축, 상기 실린더커버에서 가장 외측에 위치하는 제1 자력판 또는 상기 제2 자력판과 마주하는 상기 제2 밀폐캡의 사이에 위치하고 상기 제1 자력판과 상기 제2 자력판의 척력에 의해 이동하여 상기 로드공에서 돌출되는 피스톤로드를 갖는 작동피스톤, 및 상기 제1 자력판과 상기 제2 자력판에 의한 척력의 상실 시 돌출된 상기 피스톤로드가 탄성력에 의해 삽입되도록 상기 제2 밀폐캡에서 상기 작동피스톤을 탄성력에 의해 지지하는 복귀스프링을 포함한다. 따라서, 신속한 응답성과 유체의 누출로 인한 오염의 발생을 방지할 수 있다.

Description

마그네틱 스프링장치{Magnetic spring device}
본 발명은 자력에 의해 완충하거나, 피스톤로드를 선택적으로 출몰시킬 수 있는 마그네틱 스프링장치에 관한 것이다.
일반적으로 스프링장치는 와이어를 코일의 형태로 감은 스프링의 탄성력을 이용하여 완충시키거나, 피스톤로드를 출몰시켜 기계적인 작동을 수행한다.
코일의 형태의 스프링을 이용한 스프링장치는 충격을 바로 완충시킬 수 있기 때문에 신속하게 반응할 수 있지만, 충격이 소멸될 때 까지 계속적인 반응에 의해 완충성이 하락되어 종래에는 한국등록특허공보 제10-1514823호(2015.4.23.공고)에 "가스스프링 장치"가 개시된 바가 있다.
상기한 종래의 가스스프링 장치는 하우징 및 피스톤로드를 구비한 가스스프링 본체와, 상기 하우징을 감싸는 상태로 형성되는 제1 연결지지부와, 상기 피스톤로드를 감싸는 상태로 형성되며, 상기 제1 연결지지부 측에 일단이 끼워져서 슬라이드 동작에 의해 연결 길이가 확장되거나 축소될 수 있는 상태로 배치되는 제2 연결지지부와, 상기 제1 연결지지부 상에 고정된 상태로 배치되며, 상기 피스톤로드의 전,후진 이동을 위한 동력을 발생하는 구동원 그리고, 상기 구동원의 동력을 전달받아서 상기 피스톤로드의 전,후진 이동이 가능하게 기어 물림으로 동력을 전달할 수 있도록 형성된 기어를 포함하는 동력전달부를 포함하여 구성되었다.
이러한 종래의 가스스프링장치는 내부에 가스가 충전되어 유체의 압축성에 의해 충격을 소멸시킴으로써, 잔류되는 진동없이 안정적으로 완충을 수행할 수 있었다.
하지만, 종래의 가스스프링장치는 유체의 압축성에 의해 작동하기 때문에 반응성이 느릴 뿐만 아니라, 내부에 충전된 유체가 유출될 경우, 완충기능을 상실하고 주변환경을 오염시키며 온도에 따라 유체의 팽창률이 변화되면서 행정거리가 변화되는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해 종래에는 한국등록특허공보 제10-1556716호(2015.10.2.공고)의 "자력에 의한 복원 구조가 구비된 차량용 완충장치"가 개시되었지만, 유체를 이용하지 않고 척력에 의해 완충만을 수행할 뿐 로드를 선택적으로 출몰시키는 기능을 수행할 수 없었다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 제1 자력판과 제2 자력판을 작동축에 의해 회전시켜 척력을 부여하거나, 척력을 상실시켜 피스톤로드를 출몰시킬 수 있을 뿐만 아니라, 유체의 사용을 배제하여 신속하게 반응함과 신속하게 작동 및 작동을 정지시킴과 동시에 유체의 유체를 미사용함에 따라 환경오염의 발생을 방지하고, 유체의 유출로 인한 완충기능이 상실되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 온도에 따른 팽창성의 변화로 인한 행정거리가 변화되는 것을 방지할 수 있는 마그네틱 스프링장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 스프링장치는 내부가 빈 파이프 형태의 실린더커버, 상기 실린더커버의 일측단을 밀폐하며 중앙에 로드공이 관통형성된 제1 밀폐캡, 상기 실린더커버의 타측단을 밀폐하며 중앙에 축공이 관통형성된 제2 밀폐캡, 상기 실린더커버의 내부에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되며 양면에 서로 다른 극성의 자력을 갖는 제1 자력부와 자력을 갖지 않는 제1 비자력부가 방사상으로 교대하여 위치되는 제1 자력판, 상기 제1 자력판과 함께 상기 실린더커버의 내부에서 슬라이딩 이동 가능하게 설치되며, 상기 제1 자력부와 서로 동일한 극성이 마주하도록 양면에 서로 다른 극성의 자력을 갖는 제2 자력부와 자력을 갖지 않는 제2 비자력부가 방사상으로 교대하여 위치되는 제2 자력판, 상기 제1 자력부와 제2 자력부를 일치시켜 척력에 의해 서로 벌어지거나, 상기 제1 자력부와 상기 제2 비자력부를 일치시켜 척력을 상실하도록 상기 제1 자력판과 상기 제2 자력판 중 어느 하나를 회전시키는 작동축, 상기 실린더커버에서 가장 외측에 위치하는 제1 자력판 또는 상기 제2 자력판과 마주하는 상기 제2 밀폐캡의 사이에 위치하고 상기 제1 자력판과 상기 제2 자력판의 척력에 의해 이동하여 상기 로드공에서 돌출되는 피스톤로드를 갖는 작동피스톤, 및 상기 제1 자력판과 상기 제2 자력판에 의한 척력의 상실 시 돌출된 상기 피스톤로드가 탄성력에 의해 삽입되도록 상기 제2 밀폐캡에서 상기 작동피스톤을 탄성력에 의해 지지하는 복귀스프링을 포함한다.
상기 실린더커버의 내부에 상기 제1 자력판과 상기 제2 자력판이 복수 개가 교대하여 설치될 수 있다.
상기 제1 밀폐캡에 설치되어 상기 작동축을 회전시키는 회전구동부를 포함할 수 있다.
상기 회전구동부는 상기 작동축에 결합되는 제1 기어, 상기 제1 기어를 직교된 방향에서 회전시키도록 상기 제2 기어와 직교되어 맞물리는 제2 기어, 및 상기 제2 기어에 연결되어 상기 제2 기어를 회전시키는 작동레버를 포함할 수 있다.
상기 제1 자력판 또는 상기 제2 자력판은 상기 작동축에 의해 상기 제1 자력판 또는 상기 제2 자력판이 용이하게 회전하도록 상기 제1 자력판과 상기 제2 자력판의 밀착되는 면에 설치되는 슬리브판을 포함할 수 있다.
상기 작동축에 의해 회전하지 않는 상기 제1 자력판 또는 상기 제2 자력판을 관통하여 회전을 제한하는 회전제한핀을 포함할 수 있다.
상기 복귀스프링은 상기 제1 밀폐캡과 마주하는 상기 제1 자력판 또는 상기 제2 자력판의 사이에 추가적으로 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 작동축의 회전에 따라 제1 자력판과 제2 자력판의 사이에 척력이 부여되거나, 척력이 상실되면서 피스톤로드를 출몰시켜 기계적인 작동을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 유체의 사용을 배제하여 신속하게 작동시킬 수 있을 뿐만 아니라, 작동 중에도 신속한 정지 및 작동이 가능하다.
또한, 척력에 의해 작동하여 유체의 사용을 배제함으로써, 유체의 유출로 인한 환경오염의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 유체의 누설로 인해 미작동되는 것을 방지하고, 온도변화에 따라 행정거리가 변화되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 회전구동부에 의해 회전축을 회전시켜 피스톤로드의 출몰에 따른 작동을 용이하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 제1 자력판과 제2 자력판의 사이에 슬리브판이 설치되어 제1 자력판 또는 제2 자력판을 용이하게 회전시켜 척력을 발생시킬 수 있다.
또한, 복귀스프링을 추가적으로 설치하거나, 실린더커버의 내부에 삽입되는 제1 자력판과 제2 자력판의 개수를 조절하여 행정거리 및 작동압력을 용이하게 변경할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 스프링장치의 측단면도로서, 피스톤로드가 삽입된 상태이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 스프링장치의 정단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 스프링장치의 제1 자력판을 도시한 도면으로서, (a)는 평면도, (b)는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 스프링장치의 제2 자력판을 도시한 도면으로서, (a)는 평면도, (b)는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 스프링장치의 자력판을 도시한 평면도로서, 자력부와 비자력부의 다양한 변형예를 도시한 도면이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 스프링장치의 측단면도로서, 척력에 의해 피스톤로드가 돌출된 상태이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마그네틱 스프링장치의 측단면도로서, 피스톤로드가 돌출된 상태이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 스프링장치(100)는 실린더커버(110), 제1 밀폐캡(120)과 제2 밀폐캡(130)을 포함할 수 있다.
실린더커버(110)는 내부가 빈 파이프의 형태로 형성될 수 있으며, 다각 또는 원형의 단면을 갖는 파이프의 형태로 형성될 수 있다.
제1 밀폐캡(120)은 실린더커버(110)의 일단에 설치되어 실린더커버(110)의 일단을 밀폐할 수 있으며 제1 밀폐캡(120)의 중앙에는 하기에 설명할 작동축(160)이 관통하여 지지되는 축공(121)이 관통하여 형성될 수 있다.
제2 밀폐캡(130)은 실린더커버(110)의 타단에 설치되어 실린더커버(110)의 타단을 밀폐할 수 있으며 제2 밀폐캡(130)의 중앙에는 하기에 설명할 피스톤로드(171)가 출몰하는 로드공(131)이 관통하여 형성될 수 있다.
실린더커버(110)에서 제1 밀폐캡(120)과 제2 밀폐캡(130)이 결합된 부분에는 제1 밀폐캡(120)과 제2 밀폐캡(130)을 고정하기 위해 내측으로 절곡되는 걸침부(111)가 형성될 수 있으며, 걸침부(111)에 대응되는 제1 밀폐캡(120)과 제2 밀폐캡(130)의 부분에는 걸침부(111)가 걸쳐지는 걸침홈(127,133)이 제1 밀폐캡(120)과 제2 밀폐캡(130)에 각각 제1 밀폐캡(120)과 제2 밀폐캡(130)의 둘레를 따라 형성될 수 있다.
제1 밀폐캡(120)에는 하기에 설명할 회전구동부(180)가 설치되는 구동설치판(123)이 고정 설치될 수 있으며, 구동설치판(123)의 중앙에는 제1 밀폐캡(120)의 축공(121)을 통해 작동축(160)이 노출되는 설치판공이 관통하여 형성될 수 있다.
그리고, 제1 밀폐캡(120)에는 제1 밀폐캡(120)에서 작동축(160)의 이탈을 방지하기 위해 작동축(160)의 끝단 부분의 둘레에서 돌출되는 고정턱부를 지지하는 축지지부재(125)가 설치될 수 있다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 스프링장치(100)는 제1 자력판(140), 제2 자력판(150), 및 작동축(160)을 포함할 수 있다.
제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)은 실린더커버(110)의 실린더커버(110)의 길이방향을 따라 설치될 수 있으며, 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)은 실린더커버(110)의 내부에서 실린더커버(110)의 길이방향으로 슬라이딩 이동 가능하게 설치될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 제1 자력판(140)의 중앙에는 작동축(160)이 관통하는 제1 판공(145)이 관통하여 형성될 수 있으며, 제2 자력판(150)에는 제1 자력판(140)과 동일한 위치의 중앙에 작동축(160)이 관통하는 제2 판공(155)이 관통하여 형성될 수 있다.
제1 자력판(140)에는 양면에 서로 다른 극성을 갖는 제1 자력부(141)가 설치될 수 있으며, 제1 자력부(141)는 제1 자력판(140)에 미리 설정된 간격으로 방사상 복수 개가 설치될 수 있다.
이때, 제1 자력부(141)는 제1 자력판(140)의 일면으로는 N극이 노출되고, 제2 자력판(150)의 타면에 S극이 노출되도록 제1 자력판(140)을 관통하여 설치될 수 있다.
그리고, 제1 자력판(140)에는 제1 비자력부(143)가 형성될 수 있으며, 제1 비자력부(143)는 복수 개의 제1 자력부(141)의 사이마다 위치할 수 있다.
예컨대, 제1 자력판(140)에는 제1 자력부(141)와 제1 비자력부(143)가 제1 자력판(140)의 방사상으로 교대하여 설치되는 형태로 제1 자력부(141)의 사이마다 제1 비자력부(143)가 위치하도록 구성할 수 있다.
제1 비자력부(143)는 자력을 갖지 않는 비자성체로 형성되거나, 제1 자력판(140)의 자체를 비자성체로 형성하고, 제1 자력부(141)를 방사상으로 설치하여 제1 자력부(141)를 제외한 나머지 부분이 자력을 갖지 않는 제1 비자력부(143)가 되도록 구성할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제2 자력판(150)에는 양면에 서로 다른 극성을 갖는 제2 자력부(151)가 설치될 수 있으며 제2 자력부(151)는 제2 자력판(150)에 미리 설정된 간격으로 방사상 복수 개가 설치될 수 있다.
이때, 제2 자력부(151)는 제2 자력판(150)의 일면으로는 N극이 노출되고, 제2 자력판(150)의 타면에는 S극이 노출되도록 제2 자력판(150)을 관통하여 설치될 수 있다.
그리고, 제2 자력판(150)에는 제2 비자력부(153)가 형성될 수 있으며, 제2 비자력부(153)는 복수 개의 제2 자력부(151)의 사이마다 위치할 수 있다.
예컨대, 제2 자력판(150)에는 제2 자력부(151)와 제2 비자력부(153)가 제1 자력판(140)의 방사상으로 교대하여 설치되는 형태로 제2 자력부(151)의 사이마다 제2 비자력부(153)가 위치하도록 구성할 수 있다.
제2 비자력부(153)는 자력을 갖지 않는 비자성체로 형성되거나, 제2 자력판(150)의 자체를 비자성체로 형성하고, 제2 자력부(151)를 방사상으로 설치하여 제2 자력부(151)를 제외한 나머지 부분이 자력을 갖지 않는 제2 비자력부(153)가 되도록 구성할 수 있다.
제1 자력부(141)와 제2 자력부(151)는 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)에 각각 서로 대응되는 크기와 위치에 구성될 수 있으며, 제1 비자력부(143)와 제2 비자력부(153)도 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)에 각각 서로 대응되는 크기와 위치에 구성될 수 있다.
실시예서는 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)을 각각 90°각도로 4개의 부분으로 구획하여 제1 자력부(141)와 제1 비자력부(143)를 교대로 구성하고, 제2 자력부(151)와 제2 비자력부(153)를 교대로 구성하였다.
도 5에 도시된 바와 같이, 자력부(141,151)와 비자력부(143,153)는 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)을 방사상으로 8 등분하여 자력부와 비자력부를 교대로 구성하거나, 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)을 12 등분하여 자력부와 비자력부를 교대로 구성하거나, 자력부와 비자력부를 원형으로 구성하여 교대로 구성하거나, 삼각 또는 사각의 형태로 구성하여 교대로 구성하는 형태 등 다양한 형태로 구성할 수 있다.
제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)에는 제1 판공(145)과 제2 판공(155)의 둘레에 하기에 설명할 회전제한핀(165)이 관통하여 끼워지는 제1 핀공(147)과 제2 핀공(157)이 각각 관통하여 형성될 수 있으며, 제1 핀공(147)과 제2 핀공(157)에 대해서는 회전제한핀(165)을 설명할 때 더 구체적으로 설명한다.
제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)에는 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)이 겹쳐진 상태에서 용이하게 회전하도록 슬리브판(149)이 설치될 수 있으며, 슬리브판(149)은 비자성체로 형성되어 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)의 양면 또는 서로 마주하는 면이 아닌 동일한 방향의 면에 부착되는 형태로 설치될 수 있다.
슬리브판(149)은 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)의 제1 비자력부(143) 및 제2 비자력부(153)에만 구성될 수 있으며, 슬리브판(149)은 별도의 판을 부착하는 것이 아니라, 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)에 비자성체를 코팅하는 형태로도 구성될 수도 있다.
제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)은 요구되는 작동압력 또는 행정거리 따라 실린더커버(110)의 내부에 설치되는 개수를 설정하여 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)을 교대로 복수 개 설치할 수 있다.
이때, 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)은 서로 동일한 극이 마주하도록 복수 개가 교대로 설치됨은 물론이다.
이렇게 구성된 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)은 제1 자력부(141)와 제2 자력부(151)가 동일한 위치에 마주하도록 위치하면 척력에 의해 사이 간격이 벌어지며, 제1 자력부(141)와 제2 자력부(151)가 서로 어긋나면 척력이 사라져 서로 밀착될 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 스프링장치(100)는 작동축(160) 및 회전제한핀(165)을 포함할 수 있다.
작동축(160)은 실린더커버(110)의 중앙을 관통하는 형태로 설치될 수 있으며, 작동축(160)은 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150) 중 어느 하나를 회전시킬 수 있으며, 작동축(160)은 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)의 제1 판공(145) 및 제2 판공(155)을 모두 관통하여 끼워지는 형태로 설치될 수 있다.
작동축(160)은 일단이 제1 밀폐캡(120)의 축공(121)에 삽입되어 끼워지며, 타단은 하기에 설명할 작동피스톤(170)에 끼워져 지지될 수 있다.
작동축(160)에서 제1 밀폐캡(120)이 위치하는 끝단 부분에는 제1 밀폐캡(120)에서 작동축(160)이 이탈되는 것을 방지하기 위한 고정턱부가 작동축(160)의 둘레에서 돌출되어 형성될 수 있다.
작동축(160)에서 제1 밀폐캡(120)의 축공(121)을 관통한 끝단에는 하기에 설명할 회전구동부(180)가 연결되는 축이음부(161)가 형성될 수 있다.
작동축(160)은 실린더커버(110)에서 회전 가능하게 설치되며, 작동축(160)에는 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)이 작동축(160)의 회전에 따라 함께 회전하도록 키에 의해 결합될 수 있다.
실시예에서는 작동축(160)이 제1 자력판(140)을 회전시키도록 제1 자력판(140)과 작동축(160)을 키에 의해 연결하였지만, 제1 자력판(140) 대신 제2 자력판(150)을 키에 의해 연결할 수도 있음은 물론이다.
이때, 제1 자력판(140)의 제1 판공(145)에는 키가 삽입되는 키홈이 형성될 수 있으며, 제2 자력판(150)의 제2 판공(155)은 작동축(160)의 회전에 방해되지 않도록 키를 포함하는 외경을 가지도록 제1 판공(145)보다 더 큰 둘레로 형성될 수 있다.
한편, 작동축(160)은 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)이 복수 개가 교대로 설치될 경우, 모든 제1 자력판(140) 또는 모든 제2 자력판(150)을 함께 회전시킬 수 있다.
제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)은 작동축(160)의 길이방향으로 작동축(160)에서 슬라이딩 이동 가능하게 설치될 수 있다.
회전제한핀(165)은 제1 자력판(140)에 형성된 제1 핀공(147)과 제2 자력판(150)에 형성되는 제1 핀공(147)을 모두 관통하도록 일단이 제1 밀폐캡(120)에 결합되며, 타단은 하기에 설명할 작동피스톤(170)에 끼워져 지지될 수 있다.
회전제한핀(165)은 작동축(160)의 둘레에 복수 개가 작동축(160)과 나란하게 설치될 수 있으며, 회전제한핀(165)이 복수 개가 설치될 경우, 회전제한핀(165)의 개수만큼 제1 핀공(147) 및 제2 핀공(157)이 형성될 수 있다.
회전제한핀(165)은 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150) 중 작동축(160)에 의해 회전하는 자력판이 아닌 자력판만을 회전을 제한할 수 있다.
이때, 작동축(160)과 함께 회전하는 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)에 형성되는 핀공은 회전에 제한을 받지 않도록 작동축(160)이 회전하는 각도만큼 원호형상으로 형성될 수 있다.
실시예에서는 제1 자력판(140)이 작동축(160)에 의해 회전하도록 구성하였으므로 제1 자력판(140)의 제1 핀공(147)을 제1 작동축(160)이 회전하는 각도와 대응되는 원호형상으로 형성하였다.
그리고, 회전제한핀(165)은 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150) 중 작동축(160)에 의해 회전하지 않는 자력판이 실린더커버(110)에서 척력에 의해 슬라이딩 이동하는 이동을 가이드할 수 있다.
회전제한핀(165)은 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)이 복수 개가 설치되는 경우, 작동축(160)에 의해 회전하지 않는 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)의 회전을 모두 제한할 수 있다.
도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 스프링장치(100)는 작동피스톤(170)을 포함할 수 있다.
작동피스톤(170)은 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)이 척력에 의해 사이 간격이 벌어지면서 작동피스톤(170)에 형성된 피스톤로드(171)를 돌출시켜 마그네틱 스프링장치(100)의 길이를 확장시킬 수 있다.
작동피스톤(170)은 제2 밀폐캡(130)과 마주하는 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)의 사이에 위치하여 실린더커버(110)의 내부에서 슬라이딩 이동할 수 있으며, 작동피스톤(170)의 둘레에는 실린더커버(110)와 작동피스톤(170)의 사이를 기밀하거나, 작동피스톤(170)이 슬라이딩 이동할 때, 마모를 방지하기 위한 가스켓이 설치될 수 있다.
작동피스톤(170)의 중앙에는 피스톤로드(171)가 돌출형성되어 피스톤로드(171)가 제2 밀폐캡(130)의 로드공(131)을 관통하여 작동피스톤(170)의 슬라이딩 이동에 따라 피스톤로드(171)가 실린더커버(110)에서 출몰할 수 있다.
작동피스톤(170)의 중앙에는 작동축(160)의 끝단이 삽입되어 지지되는 축지지공(173)이 형성될 수 있으며, 축지지공(173)의 둘레에는 회전제한핀(165)이 삽입되어 지지되는 핀지지공(175)이 형성될 수 있다.
여기서, 작동축(160)과 회전제한핀(165)은 작동피스톤(170)에 삽입되어 지지될 뿐 작동피스톤(170)의 작동피스톤(170)의 슬라이딩 이동을 제한하진 않는다.
복귀스프링(177)은 작동피스톤(170)과 제2 밀폐캡(130)의 사이에 설치되어 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)에 척력이 발생하면 작동피스톤(170)에 의해 압축되었다가 척력이 상실되면 돌출된 피스톤로드(171)가 삽입되도록 제2 밀폐캡(130)에서 작동피스톤(170)을 피스톤로드(171)가 돌출되는 반대방향으로 탄성력에 의해 밀어 복귀시킬 수 있다.
복귀스프링(177)은 압축되면 탄성력이 축적되는 압축코일스프링으로 구현될 수 있으며, 복귀스프링(177)의 탄성력은 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)의 사이에서 발생하는 척력보다는 작은 탄성력을 가져 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)에 의해 척력이 발생하면, 복귀스프링(177)은 압축될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에서는 복귀스프링(177)을 제2 밀폐캡(130)과 작동피스톤(170)의 사이뿐만 아니라, 제1 밀폐캡(120)과 제1 밀폐캡(120)에 마주하는 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)의 사이에 추가적으로 설치할 수도 있다.
다른 실시예에서와 같이 복귀스프링(177)을 제2 밀폐캡(130)과 작동피스톤(170)의 사이 및 제1 밀폐캡(120)과 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)의 사이에 설치하면, 제1 밀폐캡(120)과 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)이 위치하는 사이 거리만큼의 피스톤로드(171)가 돌출되는 행정거리는 감소되지만, 척력이 증가되어 작동압력을 증가시킬 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 스프링장치(100)는 회전구동부(180)를 포함할 수 있다.
회전구동부(180)는 피스톤로드(171)를 출몰하도록 작동축(160)을 회전시킬 수 있다.
회전구동부(180)는 제1 기어(181), 제2 기어(183), 및 작동레버(185)를 포함할 수 있다.
제1 기어(181)는 작동축(160)에 결합되어 작동축(160)을 회전시킬 수 있으며, 제1 기어(181)의 축이 작동축(160)의 축이음부(161)에 끼워지는 형태로 축이음되어 제1 기어(181)의 회전시 작동축(160)이 회전할 수 있다.
제2 기어(183)는 제1 기어(181)에 대해 직교되는 방향으로 회전하도록 제1 기어(181)에 수직하게 배치되어 제1 기어(181)에 맞물릴 수 있다.
작동레버(185)는 제2 기어(183)를 회전시킬 수 있으며, 제2 기어(183)에 연결된 축에 작동레버(185)가 설치되어 작동레바(185)를 회전시키면, 제2 기어(183)가 제1 기어(181)를 회전시키면서 작동축(160)을 회전시킬 수 있다.
여기서, 제1 기어(181)와 제2 기어(183)는 직교되는 방향으로 회전력을 전달하는 베벨기어로 구현될 수 있다.
회전구동부(180)는 제1 자력판(140)의 제1 자력부(141)와 제2 자력부(151)의 제2 자력부(151)를 서로 일치되는 각도만큼만 작동축(160)을 회전시킬 수 있다.
이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 스프링장치(100)는 실린더커버(110)의 양단이 제1 밀폐캡(120)과 제2 밀폐캡(130)에 의해 각각 밀폐되며, 실린더커버(110)의 내부에는 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)이 교대로 복수 개가 설치된다.
이때, 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)은 제1 자력부(141)와 제2 자력부(151)가 서로 동일한 극성이 마주하도록 실린더커버(110)에 설치된다.
제2 밀폐캡(130)과 마주하는 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)의 사이에는 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)에 의해 발생하는 척력에 의해 이동하는 작동피스톤(170)이 설치되고, 작동피스톤(170)의 피스톤로드(171)는 제2 밀폐캡(130)의 로드공(131)으로 삽입되어 실린더커버(110)의 외측으로 노출된다.
제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)의 중앙에 형성되는 제1 판공(145)과 제2 판공(155)에는 작동축(160)이 관통하여 삽입되며, 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150) 중 어느 하나는 작동축(160)에 결합되어 작동축(160)과 함께 회전한다.
여기서, 복수 개의 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)이 설치되는 경우에는 복수 개의 제1 자력판(140) 또는 복수 개의 제2 자력판(150)이 작동축(160)에 모두 연결되어 작동축(160)을 회전시키면, 복수 개의 제1 자력판(140) 또는 복수 개의 제2 자력판(150)이 함께 회전한다.
작동축(160)의 일단은 제1 밀폐캡(120)의 축공(121)에 삽입되며 작동축(160)의 타단은 작동피스톤(170)에 형성된 축지지공(173)에 끼워져 지지된다.
그리고, 제1 자력판(140)의 제1 핀공(147)과 제2 자력판(150)의 제2 핀공(157)에는 회전제한핀(165)이 관통하여 끼워지며, 회전제한핀(165)의 일단은 제1 밀폐캡(120)에 고정설치되고, 회전제한핀(165)의 타단은 작동피스톤(170)의 핀지지공(175)에 삽입되어 지지된다.
한편, 제 1밀폐캡의 상부에는 작동축(160)을 회전시키기 위한 회전구동부(180)가 설치되고, 회전구동부(180)는 작동축(160)에 제1 기어(181)가 결합되고, 제2 기어(183)는 제1 기어(181)와 직교되어 맞물리며, 제2 기어(183)에는 작동레버(185)가 설치된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 스프링장치(100)는 피스톤로드(171)를 실린더커버(110)에서 돌출시킬 때에는 회전구동부(180)의 작동레버(185)를 회전시킨다.
작동레버(185)가 회전하면, 제2 기어(183)가 회전하면서, 제1 기어(181)를 회전시키고, 제1 기어(181)는 작동축(160)을 회전시킨다.
작동축(160)이 회전하면, 작동축(160)에 결합된 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)이 함께 회전하며, 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)이 회전하여 제1 자력부(141)와 제2 자력부(151)가 서로 마주한다.
제1 자력부(141)와 제2 자력부(151)가 서로 마주하면, 서로 동일한 극성에 의해 척력이 발생하고, 척력의 발생으로 인해 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)의 사이가 이격된다.
여기서, 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)이 복수 개가 설치되는 경우, 모든 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)의 제1 자력부(141)와 제2 자력부(151)가 서로 마주하면서 각각의 사이 간격이 이격되면서 최종적으로 작동피스톤(170)과 마주하는 제1 자력부(141) 또는 제2 자력부(151)가 작동피스톤(170)을 제2 밀폐캡(130)이 위치하는 방향으로 밀어 피스톤로드(171)가 실린더커버(110)에서 돌출된다.
이때, 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)이 작동축(160)에 의해 회전할 때, 작동축(160)에 의해 회전하지 않는 자력판은 회전제한핀(165)에 의해 회전이 제한된다.
그리고, 작동피스톤(170)이 척력에 의해 제2 밀폐캡(130)이 위치하는 방향으로 이동할 때, 작동피스톤(170)과 제2 밀폐캡(130)의 사이에 설치되는 복귀스프링(177)은 압축되면서 탄성력이 축적된다.
한편, 돌출된 피스톤로드(171)를 삽입하기 위해 작동레버(185)를 작동하였던 반대방향으로 회전시키면, 제1 기어(181)와 제2 기어(183)에 의해 피스톤로드(171)를 돌출시키기 위한 방향에 대해 반대방향으로 작동축(160)이 회전한다.
작동축(160)이 회전하면 작동축(160)과 함께 작동축(160)에 의해 회전하는 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)이 회전하고, 제1 자력판(140)의 제1 자력부(141)와 제2 자력판(150)의 제2 자력부(151)가 자력이 발생되지 않도록 제1 자력부(141)가 제2 비자력부(153)에 위치하고, 제2 자력부(151)는 제1 비자력부(143)에 위치하면서 제1 자력부(141)와 제2 자력부(151)가 서로 어긋나 척력이 상실된다.
척력이 상실되면, 압축되었던 복귀스프링(177)의 탄성력에 의해 작동피스톤(170)이 제1 밀폐캡(120)이 위치하는 방향으로 이동하고 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)이 서로 겹쳐지면서, 실린더커버(110)에서 돌출되었던 피스톤로드(171)가 실린더커버(110)로 다시 삽입된다.
다른 실시예에의 경우에는 회전구동부(180)에 의해 제1 자력판(140)의 제1 자력부(141)와 제2 자력판(150)의 제2 자력부(151)가 일치되도록 작동축(160)이 회전하면, 제1 자력부(141)와 제2 자력부(151)에서 발생하는 척력에 의해 작동피스톤(170)이 제2 밀폐캡(130)에 위치하는 복귀스프링(177)을 압축함과 동시에 제1 밀폐캡(120)에 위치하는 복귀스프링(177)을 제1 밀폐캡(120)과 인접한 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)에 의해 압축되면서 피스톤로드(171)의 행정거리는 줄어들지만, 척력이 증가되어 피스톤로드(171)의 돌출되는 압력을 증대시킬 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 스프링장치(100)는 피스톤로드(171)를 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)의 척력에 의해 출몰시켜 유체의 사용을 배제함으로써, 유체의 유출로 인한 환경오염 및 미작동을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 온도차이에 따라 유체의 팽창률이 변화되어 피스톤로드(171)의 행정거리가 변하는 것을 방지하여 정밀한 작동을 수행할 수 있다.
또한, 작동축(160)을 회전시키는 형태로 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)의 사이에 척력을 발생시키거나, 척력의 발생을 해제하여 피스톤로드(171)를 선택적으로 출몰시켜 기계적인 작동을 수행할 수 있다.
또한, 유체를 사용할 경우, 유체의 압축성으로 작동의 반응성이 늦지만, 척력을 이용하기 때문에 신속하게 작동시킬 수 있을 뿐만 아니라, 작동 중에도 신속하게 작동 및 작동을 정지시킬 수 있다.
또한, 회전구동부(180)에 의해 용이하게 작동시킬 수 있으며, 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)의 사이에 슬리브판(149)이 설치되어 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)이 겹쳐진 상태에서 제1 자력판(140) 또는 제2 자력판(150)을 용이하게 회전시킬 수 있다.
또한, 제1 자력판(140)과 제2 자력판(150)의 설치 개수를 조절하거나, 다른 실시예와 같이 복귀스프링(177)을 추가적으로 설치하여 작동압력 및 행정거리를 용이하게 조절할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
100: 마그네틱 스프링장치 110: 실린더커버
111: 걸침부 120: 제1 밀폐캡
121: 축공 123: 구동설치판
125: 축지지부재 127,133: 걸침홈
130: 제2 밀폐캡 131: 로드공
140: 제1 자력판 141: 제1 자력부
143: 제1 비자력부 145: 제1 판공
147: 제1 핀공 149: 슬리브판
150: 제2 자력판 151: 제2 자력부
153: 제2 비자력부 155: 제2 판공
157: 제2 핀공 160: 작동축
161: 축이음부 165: 회전제한핀
170: 작동피스톤 171: 피스톤로드
173: 축지지공 175: 핀지지공
177: 복귀스프링 180: 회전구동부
181: 제1 기어 183: 제2 기어
185: 작동레버

Claims (7)

  1. 내부가 빈 파이프 형태의 실린더커버,
    상기 실린더커버의 일측단을 밀폐하며 중앙에 로드공이 관통형성된 제1 밀폐캡,
    상기 실린더커버의 타측단을 밀폐하며 중앙에 축공이 관통형성된 제2 밀폐캡,
    상기 실린더커버의 내부에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되며 양면에 서로 다른 극성의 자력을 갖는 제1 자력부와 자력을 갖지 않는 제1 비자력부가 방사상으로 교대하여 위치되는 제1 자력판,
    상기 제1 자력판과 함께 상기 실린더커버의 내부에서 슬라이딩 이동 가능하게 설치되며, 상기 제1 자력부와 서로 동일한 극성이 마주하도록 양면에 서로 다른 극성의 자력을 갖는 제2 자력부와 자력을 갖지 않는 제2 비자력부가 방사상으로 교대하여 위치되는 제2 자력판,
    상기 제1 자력부와 제2 자력부를 일치시켜 척력에 의해 서로 벌어지거나, 상기 제1 자력부와 상기 제2 비자력부를 일치시켜 척력을 상실하도록 상기 제1 자력판과 상기 제2 자력판 중 어느 하나를 회전시키는 작동축,
    상기 실린더커버에서 가장 외측에 위치하는 제1 자력판 또는 상기 제2 자력판과 마주하는 상기 제2 밀폐캡의 사이에 위치하고 상기 제1 자력판과 상기 제2 자력판의 척력에 의해 이동하여 상기 로드공에서 돌출되는 피스톤로드를 갖는 작동피스톤, 및
    상기 제1 자력판과 상기 제2 자력판에 의한 척력의 상실 시 돌출된 상기 피스톤로드가 탄성력에 의해 삽입되도록 상기 제2 밀폐캡에서 상기 작동피스톤을 탄성력에 의해 지지하는 복귀스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 스프링장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실린더커버의 내부에 상기 제1 자력판과 상기 제2 자력판이 복수 개가 교대하여 설치되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 스프링장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 밀폐캡에 설치되어 상기 작동축을 회전시키는 회전구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 스프링장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전구동부는
    상기 작동축에 결합되는 제1 기어,
    상기 제1 기어를 직교된 방향에서 회전시키도록 상기 제2 기어와 직교되어 맞물리는 제2 기어, 및
    상기 제2 기어에 연결되어 상기 제2 기어를 회전시키는 작동레버를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 스프링장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 자력판 또는 상기 제2 자력판은
    상기 작동축에 의해 상기 제1 자력판 또는 상기 제2 자력판이 용이하게 회전하도록 상기 제1 자력판과 상기 제2 자력판의 밀착되는 면에 설치되는 슬리브판을 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네틱 스프링장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 작동축에 의해 회전하지 않는 상기 제1 자력판 또는 상기 제2 자력판을 관통하여 회전을 제한하는 회전제한핀을 포함하는 마그네틱 스프링장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복귀스프링은
    상기 제1 밀폐캡과 마주하는 상기 제1 자력판 또는 상기 제2 자력판의 사이에 추가적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 마그네틱 스프링장치.
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