WO2014109527A1

WO2014109527A1 - 충격흡수 스프링

Info

Publication number: WO2014109527A1
Application number: PCT/KR2014/000154
Authority: WO
Inventors: 정동수
Original assignee: Chung Dong Soo
Priority date: 2013-01-10
Filing date: 2014-01-07
Publication date: 2014-07-17
Also published as: KR20140090877A; KR101550000B1

Abstract

본 발명은 충격흡수 스프링에 관한 것으로서, 탄성을 가진 재질로 형성된 튜브가 나선형으로 감겨 다수의 층을 이루게 형성되어, 가벼우면서도 효과적으로 충격을 흡수할 수 있고, 필요에 따라 추가로 충격을 흡수할 수 있는 수단을 부가함으로써 충격흡수 성능을 극대화 화할 수 있는바, 소형 기계장치나 자동차 시트나 범퍼에서 충격을 흡수하거나 탄성을 부여하는 용도로 널리 사용할 수 있는 충격흡수 스프링에 관한 것이다.

Description

충격흡수 스프링

본 발명은 스프링에 관한 것으로서 특히 효과적이면서도 안정적으로 충격을 흡수할 수 있도록 하여 다양한 용도로 적용할 수 있는 충격흡수 스프링에 관한 것이다.

스프링은 넓은 의미에서 탄성을 이용하는 것을 주된 목적으로 하는 기계요소로서, 그 형상에 따라 코일 스프링, 겹판스프링, 토션바 등으로 구분할 수 있다. 이러한 스프링은 충격을 흡수하거나 반대로 반발력을 얻기 위한 용도로 널리 사용되고 있다.

여기서, 코일 스프링은 단면이 원형이거나 각형인 선재(線材)를 나선형으로 둥글게 감아서 형성한 것으로서 이러한 코일 스프링의 강도는 주로 선재의 두께로 정해지며 굵을수록 딱딱해지고, 감는 횟수가 많을수록 부드러워지며, 코일의 지름이 클수록 부드러워진다.

한편, 상기와 같이 선재를 감아서 형성하는 전통적인 형태의 코일 스프링은 금속으로 형성할 경우 대체로 무거우면서도 성형이 어려웠으며 합성수지 등 가벼운 재질로 형성할 경우 충분한 강성을 얻을 수 없다는 문제가 있었다. 따라서, 이를 개선하여 보다 효과적으로 충격을 흡수하게 하면서도 안정적으로 사용할 수 있도록 하는 코일 스프링을 얻고자 하는 노력이 있어왔다.

본 발명에서는 금속을 사용하지 않고도 충분한 강성과 충격흡수 성능을 발휘하는 신개념의 코일 스프링을 얻어 종래의 코일 스프링이 가진 문제점을 해결하는 것에 그 목적이 있다.

본 발명에서는 탄성을 가진 튜브를 코일 형태로 감아서 스프링을 형성하여 충격을 흡수할 수 있도록 하되, 추가로 충격을 흡수할 수 있는 수단을 부가하여 충격흡수 성능을 극대화할 수 있도록 하는 스프링을 제안함으로써 상기의 목적을 달성한다.

본 발명에 따르면 가벼우면서도 효과적으로 충격을 흡수할 수 있고, 필요에 따라 추가로 충격을 흡수할 수 있는 수단을 부가함으로써 충격흡수 성능을 극대화 화할 수 있는바, 소형 기계장치나 자동차 시트나 범퍼에서 충격을 흡수하거나 탄성을 부여하는 용도로 널리 사용할 수 있는 충격흡수 스프링을 얻을 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 스프링의 예시도,

도 2, 3은 본 발명에 의한 스프링에 천공부가 형성되는 상태를 평면으로 보여주는 예시도,

도 4는 본 발명에 의한 스프링에 천공부가 층마다 번갈아가며 형성된 상태를 보여주는 예시도,

도 5는 본 발명에 의한 스프링에 천공부가 층마다 번갈아가며 형성된 상태에서 충격이 가해져 수축하는 상태를 보여주는 예시도,

도 6은 본 발명에 의한 보강재의 예시도,

도 7은 본 발명에 의한 보강재가 튜브에 삽입되어 스프링으로 형성된 상태 발췌도,

도 8은 본 발명에 의한 튜브가 충격흡수기둥을 따라 감겨 스프링으로 형성된 상태를 단면으로 보여주는 예시도,

도 9, 10은 본 발명에 의한 충격흡수기둥의 다른 실시예와 충격흡수기둥에 탄성볼이 채워진 상태를 단면으로 보여주는 예시도.

본 발명에서는 금속을 사용하지 않고도 충분한 강성과 충격흡수 성능을 발휘하는 신개념의 코일 스프링을 얻어 종래의 코일 스프링이 가진 문제점을 해결하기 위해 탄성을 가진 재질로 형성된 튜브가 나선형으로 감겨 다수의 층을 이루게 형성되는 충격흡수 스프링을 제안한다.

이하 본 발명을 첨부된 도면 도 1 내지 도 10을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 스프링의 예시도 이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 충격흡수 스프링(S)은 탄성을 가진 재질로 형성된 튜브(100)가 나선형으로 감겨 다수의 층을 이루게 형성된다. 탄성을 가진 재질은 고무일 수 있으나 그에 한정되는 것은 아니고 탄성적으로 충격을 흡수할 수 있는 재질이라면 어느 것이라도 가능하다.

상기 튜브(100)가 나선형으로 감겨 형성되는 다수의 층 중 인접한 층은 서로 맞닿게 형성되는 것이 바람직하다. 이를 통해 위층에 가해지는 압력이 아래층에 직접 전달되면서 흡수되게 하기 위한 구성이다. 다만, 튜브(100)의 재질에 따라 충분한 강성을 가진 재질이라면 위층과 아래층이 서로 맞닿지 않게 형성하는 것도 가능함은 물론이다.

도 2, 3은 본 발명에 의한 스프링에 천공부가 형성되는 상태를 평면으로 보여주는 예시도, 도 4는 본 발명에 의한 스프링에 천공부가 층마다 번갈아가며 형성된 상태를 보여주는 예시도, 도 5는 본 발명에 의한 스프링에 천공부가 층마다 번갈아가며 형성된 상태에서 충격이 가해져 수축하는 상태를 보여주는 예시도이 다.

본 발명에 의한 스프링(S)은 나선형으로 감긴 튜브(100)에 천공되어 형성된 구멍의 집합인 천공부(120)가 일정한 간격으로 형성될 수 있다. 천공부(120)는 충격이 가해지면 구멍의 지름이 줄어들면서 충격을 더욱 원활하게 흡수토록 하는 역할을 한다.

천공부(120)는 상기 튜브(100)가 1회 감기는 구간, 즉 1피치(pitch)마다 적어도 2곳에 형성되게 할 수 있다. 이 경우 각 천공부(120) 마다 서로 등 간격을 이루게 함으로써 충격을 고르게 분산하여 흡수케 하는 것이 바람직한바, 도 2에 도시된 바와 같이 2곳에 형성되거나 도 3에 도시된 바와 같이 4곳에 형성되게 하는 것이 가능한 것이다.

상기와 같이 천공부(120)가 등 간격을 이루게 되면 상기 천공부(120)는 상기 튜브(100)가 나선형으로 감겨 형성된 층마다 동일한 위치에 형성된다. 즉 천공부(120)가 본 발명에 의한 스프링(S)의 길이 방향으로 동일 선 상에 형성되는 것이다. 이로써 결과적으로 천공부(120)가 형성되지 않은 부분과 천공부(120)가 형성된 부분이 서로 구획된다.

도 4, 5에 도시된 바와 같이 상기 천공부(120)는 상기 튜브(100)가 나선형으로 감겨 형성된 층에서 적어도 한 층씩 번갈아 형성될 수 있다. 이는 흡수하여야 할 충격이 정도를 감안하여 천공부(120)를 형성하는 것으로서, 천공부(120)가 한 층씩 번갈아가며 형성되는 경우에 비해 두 층씩 번갈아가며 형성되는 경우 천공부(120)가 형성된 부분(도 5의 'b'부분)이 먼저 수축되면서 충격을 흡수하고 이어서 천공부(120)가 형성되지 않은 부분(도 5의 'a'부분)이 수축되면서 충격을 흡수하게 되는바, 여러 단계로 충격을 흡수하게 되어 충격흡수 성능의 증대를 꾀할 수 수 있게 된다.

상기와 같이 천공부(120)가 번갈아 형성되는 방식으로는 동일한 층 수씩 번갈아 형성하는 방법 외에도 형성되는 층과 형성되지 않는 층이 서로 다른 수로 번갈아가며 형성되게 할 수 있음은 물론이다.

상기 천공부(120)는 본 발명에 의한 스프링(S)의 길이 방향으로 동일 선상에 배치되는 것들이 각 선상에 배치되는 것마다 서로 동일한 개수로 형성됨으로써 균형을 맞추어 주는 것이 바람직하다.

도 6은 본 발명에 의한 보강재의 예시도, 도 7은 본 발명에 의한 보강재가 튜브에 삽입되어 스프링으로 형성된 상태 발췌도이다.

본 발명에 의한 튜브(100) 내부에는 보강재(200)가 끼워질 수 있다. 튜브(100)에 보강재(200)가 끼워진 상태에서 나선형으로 감김으로써 본 발명의 스프링(S)으로 형성되는 것이다.

보강재(200)는 튜브(100) 내부를 채워 충격흡수 성능을 향상시킬 수 있도록 하는 것으로서 탄성적으로 수축 및 팽창되는 재질을 이용해 형성한다. 바람직하게는 고무나 실리콘 등이다.

상기 보강재(200)는 일정 길이를 가지게 형성된다. 단면 형상이 원 또는 다각형인 봉 형태로 되어 튜브(100)의 길이에 맞게 형성됨으로써 튜브(100) 전체의 탄성을 보강하는 것이다. 이때, 보강재(200)는 그 지름이 튜브(100)의 내경에 맞게 형성될 수 있으나 바람직하게는 튜브(100)의 내경 보다 작게 형성되어 보강재(200)와 튜브(100) 내벽 사이에 일정한 공간이 형성되게 함으로써 일정 정도 이상의 충격이 가해지는 경우에만 튜브(100)가 수축되다가 보강재(200)에 2차적으로 충격을 흡수하게 하는 것이다.

보강재(200)의 지름이 상기와 같이 튜브(100) 내경에 비해 작게 형성되는 경우 보강재(200) 외주면에는 다수의 돌기(220)가 형성될 수 있다. 상기 돌기(220)는 끝단이 튜브(100) 내부 벽면에 접하는 길이를 갖게 형성되는바, 보강재(200)가 튜브(100)에 끼워지면 돌기(220)가 튜브(100) 내부 벽면에 접하여 충격을 흡수하게 된다. 이러한 구성을 통해 충격이 가해지는 경우 튜브(100)의 급격한 변형을 완화시켜 줄 수 있게 된다.

상기 돌기(200)는 다양한 배열을 이루며 형성될 수 있다. 보강재(200)의 길이 방향으로 외주면을 따라 나선상으로 배열되거나 일직선 또는 곡선을 이루며 배열될 수 있다. 다만 모든 지점에서 충격을 골고루 분산할 수 있도록 균형을 맞출 수 있는 위치를 고려하여 형성되는 것이 바람직하다.

도 8은 본 발명에 의한 튜브가 충격흡수기둥을 따라 감겨 스프링으로 형성된 상태를 단면으로 보여주는 예시도, 도 9, 10은 본 발명에 의한 충격흡수기둥의 다른 실시예와 충격흡수기둥에 탄성볼이 채워진 상태를 단면으로 보여주는 예시도 이다.

본 발명에 의한 스프링(S)은 상기 튜브(100)가 감겨 형성되는 나선 중심부, 즉 스프링(S) 중심부에 결합 되는 충격흡수기둥(300)이 더 포함될 수 있다. 상기 충격흡수기둥(300)은 봉 형태로 되고 탄성을 가진 재질로 되는 것으로서, 외부 충격에 따라 탄성적으로 수축하고 팽창하면서 충격을 흡수하는 역할을 한다. 더불어 튜브(100)가 나선형으로 감겨서 형성되는 스프링 형태를 안정적으로 유지할 수 있도록 하는 역할을 동시에 수행하게 된다.

충격흡수기둥(300)과 튜브(100)의 결합은 튜브(100)를 충격흡수기둥(300) 외주를 따라 감아줌으로써 달성된다. 튜브(100)가 탄성을 가진 재질이므로 나선으로 성형한 다음 충격흡수기둥(300) 외주를 따라 감아줄 수 있게 되는 것이다. 달리 충격흡수기둥(300)의 형상에 따라 상기 나선 중심부에 충격흡수기둥(300)을 끼워 넣는 방식으로 결합하는 것도 가능함은 물론이다.

그리고 충격흡수기둥(300)의 상단과 하단에는 나선형으로 감긴 튜브(100)가 이탈되지 않도록 일정한 높이로 턱이 형성될 수 있는바, 필요에 따라 채택할 수 있는 구성이다. 이와 같이 턱이 형성되는 구성에서는 충격흡수기둥(300)을 나선 중심부에 끼워 넣는 방식으로 결합하는 것은 불가능하게 된다.

상기 충격흡수기둥(300)은 도 8에 도시된 바와 같이 내부가 채워진 봉 형태이거나 도 9, 10에 도시된 바와 같이 내부가 빈 봉 형태일 수 있다. 그리고 외주를 따라 튜브홈(320)이 형성될 수 있다. 튜브홈(320)은 튜브(100)가 감기는 방향을 따라 나선형으로 형성되는바, 튜브(100)가 상기 튜브홈(320)에 수용되면서 감김으로써 안정적으로 형태를 유지함과 아울러 나선형으로 감기는 튜브(100)와 충격흡수기둥(300)의 결합상태를 견고히 할 수 있게 된다.

한편, 충격흡수기둥(300)이 내부가 빈 봉 형태인 경우 주름관 형태를 이루게 할 수 있다. 이 경우 외부 충격이 가해지면 충격흡수기둥(300)의 원활한 수축을 기대할 수 있게 되는 것이다.

또한 충격흡수기둥(300)이 상기와 같이 내부가 빈 봉 형태로 되는 경우 탄성볼(400)이 구비되어 상기 충격흡수기둥(300) 내부에 채워질 수 있다. 상기 탄성볼(400)은 고무 등과 같이 탄성을 가진 재질로 되어 충격을 흡수하는 역할을 하는 것으로서 구형임이 바람직하나 그에 한정되는 것은 아니다. 다수 개가 마련되어 차곡차곡 적층된 방식으로 충격흡수기둥(300) 내부에 수용되게 구성될 수 있는바, 충격흡수기둥(300)의 길이에 따라 적당한 개수를 선택하여 채워주게 된다.

상기 탄성볼(400)은 필요에 따라 몸체를 관통하는 구멍이 형성된다. 이로써 충격이 가해지면 보다 원활하게 수축될 수 있게 되는바 충격을 흡수하는 성능을 향상시킬 수 있게 된다. 도 9, 10에 도시된 바와 같이 다수 개가 적층 되는 경우 일부 층에 적층되는 탄성볼(400)에만 몸체를 관통하는 구멍이 형성되게 할 수 있는 등 흡수하여야 할 충격의 강도를 감안하여 채택하게 된다.

이상의 구성을 통해 얻어지는 본 발명에 의한 충격 흡수 스프링(S)에 따르면 튜브(100)를 이용함으로써 가볍고 성형이 간편한 스프링(S)을 얻을 수 있으며, 가해지는 충격을 고려하여 천공부(120), 보강재(200), 충격흡수기둥(300), 탄성볼(400) 등을 자유롭게 추가하여 보강할 수 있게 된다.

Claims

탄성을 가진 재질로 형성된 튜브(100)가 나선형으로 감겨 다수의 층을 이루게 형성되는 충격흡수 스프링.
제1 항에 있어서,

상기 튜브(100)는 천공되어 형성된 구멍의 집합인 천공부(120)가 일정한 간격으로 형성되는 충격흡수 스프링.
제2 항에 있어서,

상기 천공부(120)는 상기 튜브(100)가 1회 감기는 구간마다 적어도 2곳에 형성되되 서로 등 간격을 이루어 형성되는 충격흡수 스프링.
제3 항에 있어서,

상기 천공부(120)는 상기 튜브(100)가 나선형으로 감겨 형성된 층마다 동일한 위치에 형성되는 충격흡수 스프링.
제3 항에 있어서,

상기 천공부(120)는 상기 튜브(100)가 나선형으로 감겨 형성된 층에서 적어도 한 층씩 번갈아 형성되되, 각 층에서 서로 동일한 위치에 형성되는 충격흡수 스프링.
제1 항에 있어서,

일정 길이를 가지고 탄성을 가지며 외주면에 다수의 돌기(220)가 형성되는 보강재(200)를 더 포함하여,

상기 보강재(200)가 돌기(220) 끝단이 튜브(100) 내부 벽면에 접하는 상태로 끼워지는 충격흡수 스프링.
제1 항에 있어서,

상기 튜브(100)가 감겨 형성되는 나선의 중심에 결합되는 충격흡수기둥(300)을 더 포함하는 충격흡수 스프링.
제7 항에 있어서,

상기 충격흡수기둥(300)은 외주를 따라 튜브홈(320)이 형성되어 상기 튜브(100)가 상기 튜브홈(320)을 따라 감기게 되는 충격흡수 스프링.
제8 항에 있어서,

상기 충격흡수기둥(300)은 내부가 비되, 탄성볼(400)이 구비되어 비어 있는 상기 충격흡수기둥(300) 내부에 채워지는 충격흡수 스프링.
제9 항에 있어서,

상기 탄성볼(400)은 몸체를 관통하는 구멍이 형성되는 충격흡수 스프링.