KR100262503B1

KR100262503B1 - 가스스프링

Info

Publication number: KR100262503B1
Application number: KR1019930001030A
Authority: KR
Inventors: 죠나단피.카터; 패트릭제이.카터
Original assignee: 다이볼트 마이클 씨.; 다이볼트 인터내셔날 인코포레이티드
Priority date: 1992-04-09
Filing date: 1993-01-28
Publication date: 2000-08-01
Anticipated expiration: 2013-01-28
Also published as: US5303906A; KR930021971A; US5275387A; TW225577B; ZA93106B

Abstract

가스스프링은 챔버내에서 왕복운동 가능한 피스톤, 피스톤로드가 뻗는 케이싱의 뒤끝에 있는 실링조립체 및 케이싱의 뒤끝을 폐쇄하고 있는 앤드캠으로 되어 있다.

실링조립체는 한쪽에는 실링링을 그리고 다른 쪽에는 와이퍼를 갖추고 있는 보강링을 가지고 있다. 실링링과 와이퍼는 보강링으로 성형되고 보강링내에서 하나 또는 그 이상의 개구를 통하여 일체적으로 연결된 탄성중합체 재료로 이루어진 단일몸체의 부분이다. 케이싱벽은 실링조립체가 케이싱의 앞끝의 앤드캡이 실제로 되도록 보강링과 압력접촉 상태로 실링조립체외 걸쳐서 방사상 내측방향으로 압연되어 있다. 케이싱의 뒤끝은 앤드캡과 압력접촉 상태로 스웨이징 함으로써 후면 엔드캡 넘어로 압면되어 있다.

주입밸브는 앤드캡내에 배열되어 있다. 사용중 피스톤은 피스톤이 로드로부터 분리될 경우 확대부가 케이싱내의 로드를 지지하기 위하여 베어링내에 끼워넣게 되도록 로드베어링의 보어 보다 큰직경을 가지고 있는 확대부에 의하여 로드위에 통상 지지되어 있다. 피스톤이 로드로 부터 분리되면 로드내의 포트는 챔버내의 압축가스가 대기로 내뿜게 뚫린다.

Description

가스스프링

제1도는 본 발명에 따라 조립된 가스스프링의 종단면도.

제2도는 가스스프링의 앞끝에서의 보강링과 실링링 조립체의 확대 단면도.

제3도는 실링링 조립체의 일부분을 형성하는 보강링의 정면도.

제4도는 제3도에서 선 4~4 상에서 절취한 단면도.

제5도는 변형된 주입밸브 조립체를 구비한 가스스프링의 뒤끝부분에 대한 부분단면도.

제6도는 다른 하나의 변형 주입밸브 조립체를 도시하고 있는 가스스프링의 뒤끝부분의 부분단면도.

제7도는 제6도의 일부분에 대한 확대도로서, 가스가 가스스프링내로 충전중 0-링이 개방위치에 도시되어 있는 도면.

제8도는 제6도의 일부분의 확대도로서, 가스스프링이 충전된 후 밀봉위치에 있는 0-링을 도시하고 있는 도면.

제9도는 피스톤과 로드가 분리될 경우 압축가스를 대기로 빼내게 하는 블리도 통로를 구비한 본 발명을 구체화 하고 있고 피스톤과 로드가 통상으로 조립되며 작동되고 있는 관계를 예시하고 있는 가스스프링의 종단면도.

제10도는 로드베어링에 의해서 가스스프링내에서 유지되는 로드와 가스스프링내의 압축가스의 대기로 배출하는 위치에 있는 블리드 통로를 구비하고 있는 로드와 피스톤의 분리를 도시한 제9도의 가스스프링의 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10, 10' : 가스스프링 12 : 로드조립체

14 : 챔버 16 : 케이싱

18 : 실링조립체 20, 20' : 로드

22, 22' : 앤드캡 24 : 케이싱 끝부분

32 : 숄터 34 : 피스톤

36 : 베어링 44 : 보강링

46 : 실링링 48 : 와이퍼

50 : 채널 58 : 벽

64 : 실링립 88 : 밸브하우징

90, 90' : 주입통로 96 : 밸브

98 : 헤드 100 : 생크

110 : 플랜지 118 : 환형벽

120 : 홈 126 : 플레어부

130 : 포트

본 발명은 일반적으로 가스스프링에 관한 것이며 더욱 상세하게는 개량된 밀봉특성을 갖추고 있는 가스스프링에 관한 것이다.

[배경]

가스스프링은 작업이 그 위에서 행해지는 동안 공작물을 휘어질 수 있게 고정시키는 데 사용될 수 있다. 이와 같이 철판부품은 스탬핑 또는 성형가공중 가스스프링에 의하여 지지될 수 있다. 가스스프링은 외부 가스원으로 작동되거나 자체용기로 충전되어 작동될 수 있다.

자체용기는 2,000psi 압력의 불활성가스로 채워지며, 사용중 압력은 3,000 내지 5,000psi로 증가될 수 있다. 이와 같은 가스스프링의 예가 미합중국 특허번호 4,792,128 및 4,838,527에 개시되어 있다.

[개요]

본 발명에 의하면, 가스스프링은 선충전되며, 위치이동이 가능하거나 또는 배열가능하며 가스충전량을 장기간 보유가능한 개량된 시일을 가지고 있다.

더욱 상세하게는 가스스프링은 피스톤로드 주위를 밀봉하는 케이싱 한쪽 끝에 있는 실링 조립체를 갖추고 있으며 한쪽에 체결된 실링링과 다른 쪽에 체결된 와이퍼(Wiper)를 갖추고 있는 보강링으로 구성되어 있다.

실링링과 와이퍼는 보강링에 맞추어 성형되고 보강링내의 개구를 통하여 상호연결된 신축성 있는 압축성 탄성중합체의 재료로 된 단일 몸체부의 부분이 될 수도 있다.

바람직하게는 가스스프링 실린더 또는 케이싱의 끝은 실링조립체의 보강링과 압력접촉상태로 스웨이징(Swaging)함으로써 방사상 방향으로 내부로 압연되어 있다.

보강링은 실링조립체를 보강하는데 사용될 뿐아니라 케이싱내의 실링조립체를 지지하는 데 있어 케이싱을 돕는다. 케이싱의 대향끝은 앤드캡(end cap)에 의하여 폐쇄되어 있으며, 실링링은 앤드캡과 케이싱 사이의 접촉선을 밀봉한다.

케이싱의 대향끝은 역시 바람직하게는 앤드캡과 케이싱 사이의 접촉선에서의 어떤 간극도 실질적으로 제거하며 이점에서의 실링링의 압출을 방지하기 위하여 앤드캡에 걸치어 스웨이징 함으로써 압연되어 있다.

바람직하게는 피스톤은 피스톤과 로드(rod)가 사용중 분리될 경우 로드가 가스스프링으로 부터 빠져나가게 되는 것을 방지하기 위하여 확대부분이 로드베어링내에 매설될 수 있도록 확대된 플레어부분에 의하여 로드에 부착된 분리링이다.

바람직하게는 피스톤과 로드가 분리될 경우, 로드내의 블리드 통로는 대기로 뚫려서 스프링내의 압축가스가 새어 나가게 한다.

본 발명의 목적, 특징 및 장점은 전술한 특성과 장기간 사용중 유용한 수명을 가지고 있으며, 배열가능하고, 자체보유의 울퉁불퉁하고, 내구성 있으며 신빙성 있고, 간소화된 설계이며, 비교적 경제적인 제품과 조립체인 가스스프링을 제공하는데 있다.

본 발명의 이 목적과 다른 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명, 첨부된 청구범위 및 수반된 도면에서 명백해질 것이다.

[상세한 설명]

도면 측히 제1도 내지 제4도를 보다 더 상세하게 참조해 보면, 가스스프링 (10)은 피스톤로드(20)가 뻗어 있는 케이싱의 앞끝에 있는 실링조립체(18)를 구비하고 있고 케이싱(16)의 챔버(14)내에서 왕복가능한 피스톤 및 로드 조립체(12)와 케이싱의 뒤끝을 폐쇄시키고 있는 앤드캡(22)으로 구성된다.

케이싱은 도시된 바와 같이 방사상 내축방향으로 구부러진 끝부분(24,26)을 구비한 긴 오픈앤드(open and)관형부재이다.

피스톤로드(20)는 긴 원통형 부재이다. 피스톤로드의 내부끝 부분(28)은 중앙에 축방향으로 뻗고 있는 간극소켓 또는 오목부(30)를 가지고 있고 환형의 숄더(32)를 형성하기 위하여 감소된 외경으로 되어 있다.

피스톤(34)은 내부끝부분(28)상에서 슬리이브식으로 되어 있으며 숄더(32)와 맞닿고 있다. 로드의 내부끝부분(28)은 숄더(32)에 대항하여 피스톤(34)을 고정시키기 위하여 바람직하게는 압연에 의하여 벌어져 있다.

피스톤(34)은 케이싱챔버(14)내에서 베어링(36)에 의하여 축방향의 왕복운동을 위하여 안내된다. 베어링은 링형상의 슬리브이며 바람직하게는 소결청동으로 성형되어 있으며 윤활재로 항침되어 프레스 끼워맞춤에 의하여 앞끝 가까이 케이싱의 두꺼운 부분(38)내에 고착되어 있다.

베어링의 방사상 방향의 외부표면은 피스톤이 왕복운동을 할 때 챔버내외 가스가 베어링의 한쪽 끝으로 부터 다른쪽 끝까지 홈을 통하여 자유롭게 이동하도록 축방향으로 뻗어 있는 복수의 홈(40)을 갖추고 있다.

두꺼운 부분의 뒤끝은 이와 같은 전방이동을 제한하기 위하여 와셔가 피스톤의 전방이동에 따라 접촉되는 환형의 숄더(42)를 제공한다.

케이싱의 외부표면내의 환형홈(43)은 가스스프링을 창착시키거나 고정시키는 목적으로 사용된다. 이 홈은 챔버내의 고압가스를 견디어야 할 케이싱 벽을 약화시키지 않도록 케이싱의 두꺼운 부분에 바람직하게 형성되어 있다.

케이싱의 전방끝에 있는 실링조립체(18)는 강재료의 보강링(44), 실링링(46) 및 와이퍼(48)로 구성된다. 실링링과 외이퍼는 신축성 있는 압축성 탄성중합체재료, 바람직하게는 포리우레탄으로 된 일체식 몸체의 부분이다.

보강링(44)은 원형이며 방사상 방향의 내부표면에 따라 원형의 방사상 방향으로 내부로 개구되고 있는 판형의 홈 또는 채널(50)(제4도)을 제공하기 위하여 형성되어 있다. 원주방향으로 등간격을 이격된 복수의 블라인드구멍(52)은 배면만을 통하여 개구되고 있는 보강링의 배면에 형성되어 있다.

이 블라인드 구멍은 채널(50)내로 바람직하게는 바닥벽과 채널의 뒤벽 사이의 접함점에서 방사상 방향으로 내부로 개구된 복수의 포트(54)를 통하여 각 구멍 마다 하나식 홈 또는 채널(50)과 연통되어 있다.

채널(50)의 뒤벽(56)의 내경은 피스톤로드가 왕복운동을 할 때 자유롭게 통과할 수 있게 하기 위하여 피스톤로드의 직경보다 약간 크다.

체널의 앞벽(58)은 제1, 제2 및 제4도에서 명백해진 바와 같이 약간 큰 직경으로 되어 있다.

보강링(44)의 전면의 외부끝 뒤에서 방사상 방향으로 외부로 개구되고 있는 환형의 홈(51)은 다음에서 더욱 명백해지는 바와 같이 와이퍼를 지지하는데 도움이 되는 환형의 숄더 또는 레지(53)를 제공하고 있다.

보강링(44)의 외경은 케이싱내의 얕은 숄더(55)의 내경으로 보충된다.

바람직하게는 케이싱(16)의 앞끝부분(24)은 360°원주전체를 통하여 보강링과 압력접촉상태로 앞끝부분을 스웨이징(Swaging) 함으로써 보강링에 걸치어 방사상 내측방향 으로 압연되어 있다. 보강링(44)은 실링조립체(18)를 보강할 뿐아니라 챔버내의 가스압력으로 인한 전방 전이에 대항하여 실링조립체를 케이싱내에 지지하기 위한 리테이너로서도 역시 사용된다. 실링조립체는 실제로 케이싱용 앤드캡이 된다.

실링링(46)의 뒤벽은 바람직하게는 피스톤로드가 케이싱내에서 꼭맞도록 하며 피스톤로드 주위에 시일을 제공하도록 피스톤로드(20)의 직경보다 약간 작은 내경과 케이싱(16)의 내경보다 약간 큰 외경을 갖추고 있다.

바람직하게 실링링(46)의 뒤벽은 챔버(14)내의 가스압력이 실링링의 배면림 (62, 64)을 케이싱의 내부벽과의 단단한 밀봉 맞물림이 되게 외부로 그리고 피스톤로드(20)와의 단단한 밀봉 맞물림이 되게 내부로 쌍방을 밀어 넣도록 환형의 홈 또는 오목부(60)를 갖추고 있다.

시일의 전면은 링형상으로 되어 있으며 도시된 단면으로 되고 압축되어서 오물 또는 기타 외부물질이 가스스프링 챔버(14)내로 침입하는 것을 방지하지 위하여 피스톤로드(20)의 외경보다 약간 작은 최소 내경으로 된 스크레이퍼 또는 와이퍼 (48)를 갖추고 있다. 와이퍼(48)는 그 사이에서 클램프되는 외부부분(49)을 갖추고 있고 보강링(44)과 케이싱의 앞끝부분(24)과의 밀봉접촉을 하고 있다.

실링조립체(18)는 바람직하게는 탄성중합체 재료로 블라이드구멍(52), 포트 (54) 및 채널(50)을 통하여 보강링 주위와 실링링(46)과 외이퍼(48)를 성형하기 위하여 링의 양즉위에 몰딩함으로써 형성된다. 실링링과 와이퍼는 블라인드구멍, 포트 및 채널내의 몰딩재료에 의하여 일체로 연결되어 있으며 와이퍼(48)는 채널(50)에 의하여 지지되어 있고 조립체에서는 중복되고 있는 케이싱 끝부분(24)에 의하여 지지되어 있다. 챔버(14)내에서 피스톤로드(20)가 축방향의 왕복운동을 하는 동안, 와이퍼(48)의 탄성중합체 재료는 마찰 저항으로 인하여 반전력을 받는다.

사용중 고온(150℉), 고압(2,000 내지 5,000psi) 및 압력변동 때문에 탄성중합체 재료는 블라인드구멍(52), 포트(54) 및 채널(50)을 통하여 보강링(44)의 한쪽으로 부터 다른 쪽으로 압출되려는 결정적인 경향이 있으며, 결국 시일을 파괴하게 한다.

그러나 보강링(44)을 통한 개구가 축방향의 직접 동로를 제공하지 않는 사실 때문에 이 파괴는 견디어내며 본질적으로 방지된다.

탄성중합체 재료의 어떤 흐름은 블라인드 구멍내를 통과해야 하며, 실제로 방사상 방향의 포트(54)와 홈 또는 채널(50)을 통과해야 하고 벽(58)주위를 축방향으로 통과해야 할 것이다. 역시, 와이퍼(48)가 성형된 레지(53)는 와이퍼의 자몰쇠로서 사용되며 와이퍼가 피스톤로드 항력의 결과로서 이동되는 것을 방지한다.

그러므로, 실링조립체(18)는 장기간의 사용을 통하여 본래 대로 존재한다.

시일조립체는 윤활제가 베어링(36)의 하류에 또는 전방에 있으므로 챔버내의 윤활제를 역시 유지한다.

가스스프링 뒤끝의 앤드캡(22)의 방사상 방향의 외부표면은 후방방향에서 방사상 방향으로 내부로 만곡된 중앙부분(70)을 가지고 있고 원통형 뒤부분(72)과 접합되어 있다. 중앙부분(70)은 환형의 숄더(76)에 의하여 감소된 직경으로 된 앞부분(74)으로 부터 분리되어 있다. 숄더(76)는 케이싱의 내부벽상의 환형의 숄더(78)에 맞닿음 한다. 앤드캡의 전면은, 보통 4각형 링으로 칭하는, 보통 X-형상으로 된 단면의 실링링(82)을 수용하는 외부 가장자리를 따라서 환형의 오목부(80)를 갖추고 있다. 이 4각형 링(82)은 오목부의 바닥벽(84)과 케이싱의 내부벽 사이의 접합점 또는 접촉선(85)을 포함하고 있는 4개의 모든 가장자리를 밀봉한다.

바람직하게는 케이싱(16)의 뒤끝부분(26)은 360°원주 전체를 통하여 중앙부분과 압력접촉 상태로 앤드캡의 외부표면의 만곡된 중앙부분(70)에 걸치어 스웨징 함으로써 방사상 내측 방향으로 압연되어 있다.

결과로서, 접촉선(85)에서의 앤드캡과 케이싱 사이의 어떤 갭도 사실상 제거되었으며, 이에 따라 4각형 링(82)은 챔버내의 가스압력에 의하여 이 지점에서 손상되거나 압출되지 않는다.

앤드캡은 케이싱 챔버내에 후방으로 뻗어 있는 밸브 하우징(88)을 형성하고 있는 중앙돌출부(86)를 갖춘다.

이 돌출부(86)는 한줄로 정렬되어 있으며 피스톤이 간섭없이 충분한 행정을 할 수 있게 하기 위하여 피스톤내의 오목부 또는 소켓(30)보다 직경이 작다.

축방향으로 뻗어 있는 주입통로(90)는 앤드캡을 통하여 뻗어 있으며, 압축가스원에 부착시키기 위하여 뒤벽을 통하여 개구되고 있는 길게 나사로 된 위부분 (91)과 중간부분 보다 약간 큰 직경으로 되어 있으며 챔버(14)내로 개구하는 밸브하우징 카운터보어(88)내로 전방으로 뻗어 있는 좁은 중간부분(92)을 갖추고 있다.

통로의 나사로 된 부분은 가스스프링을 지지부에 부착시키는데 역시 사용될 수 있으며, 이에 따라 가스스프링을 앵커로서 사용된다.

헤드(98)와 생크(100)를 구비한 리벳형밸브(96)는 하우징(88)내에 미끄럼이동 가능하게 수용되어 있다. 헤드(98)는 하우징(88)의 내부벽 보다 작은 직경으로 되어 있으나, 통로의 중간부분(92) 보다는 크다.

생크(100)는 헤드 및 통로의 중간부분(92)보다 작은 직경으로 되어 있다.

생크를 둘러싸고 있는 0-링 시일(102)은 밸브의 헤드(98)와 밸브하우징의 숄더(104)사이에 제공되어 있다. 하우징(88)을 형성하고 있는 돌출부(86)의 벽의 앞끝은 밸브(96)를 하우징내에 수용하기 위하여 방사상 내측방향으로 구부러진 원주로 이격된 탭(106)을 가지고 있다. 챔버가 충전되고 있을 때 밸브(96)는 숄더(104)로부터 탭(106)을 향하여 전방으로 이동되며, 가스는 밸브 생크 측면을 따라서 밸브헤드 주위를 유동한다. 충전되면 챔버내의 가스 압력은 밸브헤드가 0-링을 밀봉하고 충전통로를 폐쇄하도록 밸브를 후방으로 이농시킨다.

충전된 챔버(14)는 가스가 통로(90)를 통하여 대기중으로 내품도록 헤드(96)를 수동으로 제거함으로써 경감될 수 있다.

헤드는 생크(100)의 끝을 로드, 드라이버 등과 맞물려서 헤드를 내부로 밀음으로써 이동된다.

가스스프링을 조립하기 위해서는 케이싱의 끝이 방사상 내측방향으로 구부러지기 전에 실링조립체(18)는 케이싱의 앞끝내에 위치하게되며 앞끝부분(24)은 실링조립체를 케이싱의 뒤끝에서 지지하기 위하여 실링조립체의 보강링과 압력접촉 상태로 제1도의 위치로 스웨이징함에 따라 압연된다.

베어링(36)은 케이싱내에서 실링조립체의 앞 또는 뒤에 프래스 끼위맞춤으로 설치되어 있다. 피스톤과 피스톤 로드는 케이싱의 뒤끝을 통하여 케이싱 숄더(78)와 접촉상태로 숄더(76)에 삽입되고 그후 앤드캡(22)은 케이싱 숄더(78)와 접촉되는 숄더(76)로 된 케이싱의 후면 끝을 통하여 삽입되어 있으며 케이싱의 뒤끝부분 (26)은 제1도에 도시된 위치에서 앤드캡에 걸치어 스웨이징되어 있다.

제5도는 앤드캡(22a)이 4각형링(82)을 부분적으로 수용하기 위하여 오목부 (80)를 넘어서 방사상 외측방향으로 뻗어 있는 플랜지(110)를 갖추고 있는 변형도면이다.

제5도는 밸브하우징(88)을 한정하고 있는 돌출부의 벽이, 밸브(96)의 헤드를 겹치고 있는 탭(112)을 제공하여 헤드를 하우징내에서 지지하기 위하여 원주방향으로 이격된 복수의 지점에서 방사상 내측방향으로 지탱되어 있는 것으로 이전에 설명된 구조와는 더 상이하다. 중간통로(92')는 이전에 설명된 통로보다 약간 짧다. 다른 점에서는 제5도의 구조는 이전에 설명된 주조와는 본질적으로 같다.

제6도 내지 제8도는 앤드캡(22b)이 방사상 방향으로 뻗어 있는 앤드캡 앞표면(116)으로 부터 챔버(14)내로 돌출한 중앙노브 또는 헤드(114)를 갖추고 있는 다른 변형도면이다. 이 앞표면과 헤드의 테이퍼진 환형의 벽(118)은 헤드 위에 통상 V-형상의 환형의 오목부 또는 홈(120)을 형성한다.

앤드캡을 통하여 축방향으로 뻗어 있는 주입통로(90')는 헤드내에서 앞이 막힌 상태로 끝나며 측면포트(122)를 통하여 V-형상의 오목부 또는 홈(120)의 바닥에서 챔버(14)내로 개구된다. 0-링(124)은 홈(120)내에 배열되어 있으며 0-링은 통상의 자유로운 상태의 조건에서는 헤드(114)보다 작은 내경으로 되어 있다.

바람직하게는 0-링은 비교적 저암력에서 시일을 제공하기 위하여 수용될 때 홈의 양 표년(116,118)과 맞물리면 약간 확장될 만큼 작다.

0-링은 탄력성 있게 가압된 실링부재 밸브를 제공한다. 챔버가 충전되면, 통로로 들어가고 있는 가스는 포트(122)를 통해서 유통되며, 제7도에 도시된 바와 같이 포트를 개구시키기에 충분하게 0-링을 확장시키며 가스가 챔버내로 유입되게 한다.

챔버가 가스로 충전된 후에 챔버내의 가스압력은 제8도에 도시된 바와 같이 오목부 또는 네크네로 0-링을 가압하여 포트를 폐쇄시키고 챔버를 밀봉한다.

바람직하게는 0-링과 홈(120)은 제8도에 도시된 바와 같이 챔버(14)가 압축되었을 때 0-링이 홈의 루트 또는 베이스에 바닥을 대지 않는 치수로 되어 있다.

헤드(114)의 직경은 챔버(14)를 압축가스로 급속히 채우는 동안 0-링을 홈내에 유지하기에 역시 충분히 크다. 0-링에 대한 손상을 방지하기 위해서는 포트 (122)는 바람직하게 약 0.015인치 정도의 비교적 작은 직경으로 되어야 한다.

측벽(116,118)은 약 40°내지 80°정도의 예각으로 서로 경시지고 있으며 바람직하게는 약 45°내지 60°정도이고, 홈(120)에서 베이스의 반경은 약 1/4 내지 3/4정도이며 0-링의 반경의 약 1/2정도가 바람직하다.

바람직하게는 0-링은 듀로미터 경도시험기로 70이 된다.

제6도 내지 제8도의 구조는 제작하고 조립하는데 간단한 장점을 가지고 있다.

이동부품이 없으며, 한번만 채우도록 설계되어 있고, 외부의 압축용기로 부터의 간섭을 받을 수 없다.

제9도는 본 발명을 절취된 피스톤 및 로드조립체(12')와 블리드 조립체(124)를 구비한 변형된 가스스프링(10')을 예시하고 있다. 피스톤(34)은 로드의 숄더 (32)위에 수용되며 바람직하게는 원주로 계속되는 외부로 돌출한 플레어부분(126)에 의해 로드 위에서 통상 지지되는 바람직한 편평한 환형의 와셔의 형상으로 되어 있다. 플레어부분(126)은 피스톤와셔를 로드에 체결함으로써 형성된다.

피스톤와셔(34)가 로드로 부터 분리될 경우, 로드를 베어링(36)내에서 지지하기 위한 억지 끼워맞춤을 제공하기 위하여, 플레어부분(126)은 베어링(36)과 겹치도록 본체의 방사상 외측으로 돌출하고 있고 베어링의 내경 보다 큰 외경을 갖고 있다.

피스톤와셔(34)를 분리함으로써 확대된 플레어부분(126)의 외경을 최소로 감소시키기 위하여, 바람직하게 플레어부분은 비교적 얇으며 플레이어부분에 의하여 맞물려진 관통구멍의 챔퍼가공된 트레이링에지를 갖추고 있다.

바람직하게는 트레이링에지는 약 45°정도의 챔퍼가공되어 있다.

벤트조립체(124)는 로드내에서 가로방향으로 뻗고 있으며 로드내외 축방향통로(132)와 오목부(30)를 통하여 가스스프링 내부와 연통되는 측면으로 개구되어 있는 출구부분(130)을 갖추고 있으므로 사용중 환형의 피스톤와셔(34)가 로드(20')로 부터 분리되는 경우에만 스프링내외 압축가스는 포트(130)를 통하여 배출되어 대기중으로 새어나간다. 이것은 제9도에 도시된 바와 같이, 가스스프링을 통상 사용중, 시일(18)의 립(64)이 로드(20')를 누르며 밀봉하는 상류에 포트(130)가 있도록 로드를 따라 축방향으로 출구포트(130)를 위치시킴으로써 이루어진다.

바람직하게는 로드가 통상 충분히 뻗은 위치에 있을 때, 포트(130)는 포트가 시일과 베어링 사이의 공간(134)과 연통되도록 베어링(36)의 인접한 가장자리와 겹쳐진다.

제10도에 도시된 바와 같이, 사용중 환형의 피스톤와셔(34)가 로드(20')로부터 분리될 경우, 로드가 베어링내에 매설됨에 따라 포트가 실링립(64)(그리고 바람직하게는 보강링(44)의 뒤벽외 하류)아래쪽에 배열되어 있도록하며 로드와 시일 (18)의 와이퍼(48)사이의 환형의 공간(136)을 통하여 외부 대기와 연통되도록 포트는 로드의 끝으로 부터 역시 축방향으로 충분히 이격되어 있다.

포트(130)로 부터 누출되고 있는 압축가스는 환형의 공간(136)을 형성하기 위하여 통상위치로 부터 방사상 외측방향으로 와이퍼(48)를 변위시킨다.

가스스프링(10,10')의 통상작동에 있어서, 로드와 피스톤은 제1도 및 제9도에 도시된 충분히 뻗은 인접위치로 부터 가스스프링의 다른쪽 끝에 인접한 오목한 위치까지 왕복운동을 한다.

피스톤로드가 충분히 뻗은 위치로 이동될 때, 로드는 베어링과 케이싱의 방사상 방향으로 정렬된 가장자리(138, 140)를 누르고 있는 환형의 피스톤와셔(34)에 의하여 정지된다. 어떤 적용에서는 피스톤로드는 피스톤이 충분히 뻗은 위치에 도달할 때 적어도 심히 구속되지 않은 상태이며, 이와 같은 피스톤 로드는 실질적인 충격으로 숄더와 부싱을 타격한다. 피스톤의 반복된 타격이 피스톤을 로드로 부터 분리시키는 경우 제10도에 도시된 바와 같이 플레어부분(126)은 베어링(36)내에 매설되어 로드가 가스스프링내에 압축가스에 의하여 가스스프링 밖으로 완전히 추진되는 것을 방지한다. 플레어부분이 베어링내에 매설됨에 따라, 포트(130)는 압축가스가 방사상 외촉방향으로 와이퍼(48)를 변위시키도록 실링립(64)을 지나서 전진되며 와이퍼(48)와 로드(20')사이의 공간(136)을 통하여 대기로 뚫려 있다.

이 구조에 있어서, 사용중 피스톤와셔가 로드로 부터 분리되는 경우, 피스톤와셔는 케이스내에서 지지되어 있으며 압축가스는 피스톤와셔가 로드를 가스스프링 밖으로 완전히 밀어 낼 수 없도록 내뿜게 되어 있다.

상호 보완적 플레어부분(126)과 맞물리고 있는 챔퍼가공된 트레이링에지 (128)를 구비한 비교적 얇은 환형의 와셔(34)로서 피스톤을 형성함으로써, 와셔가 로드로 부터 분리될 때, 와셔는 변형되며(제10도에 도시된 바와 같이)와셔의 관통구멍(142)의 직경은 플레어부분의 외경이 약간만 감소되도록 확대된다.

이것은 로드가 베어링내에 매설되고 있는 플레어부분에 의하여 가스스프링내에서 일정하게 지지되어 있도록 플레어부분(126)과 베어링(36)사이의 실제적인 억지끼워맞춤을 확실하게 한다. 예를 들어, 베어링 내경이 0.473인치일 경우 스테이킹 후의 플랜지의 두께는 0.061인치 내지 0.100인치가 되며 바람직하게는 0.080인치이고, 외경은 0.540인치, 그리고 피스톤와셔는 내경이 0.458인치, 외경이 0.200인치, 두께는 0.100인치, 그리고 45°의 챔퍼가 0.050인치이다.

피스톤이 로드로 부터 분리될 때, 플레어 부분은 직경이 약 0.520인치 정도이며, 그러므로 부싱과의 억지 끼워맞춤은 약 0.047인치 정도이다.

이 억지 끼워맞춤은 플레어부분이 베어링내에 매설될때 로드를 지지하기에 충분하다.

이상 기술한 본원 발명은 장기간 사용가능하고 내구성 및 신뢰성이 뛰어나며, 간소화된 설계로 비교적 경제적인 제품으로서의 가스스프링을 제공한다. 특히, 가스스프링이 가혹한 조건에서 사용되는 경우, 피스톤이 로드로 부터 분리될 때 로드가 일탈되지 않도록 케이싱내에 유지시켜서 안전성의 문제를 해소하고, 가스스프링의 수명을 실질적으로 연장시키는 효과가 있다.

Claims

가스스프링에 있어서, 압축가스를 담기 위한 챔버와 상기 챔버의 한쪽 끝에 있는 개구를 형성하고 있는 환형의 벽을 갖추고 있는 긴 관형케이싱, 로드를 미끄럼이동 가능하게 수용하기 위한 관통보어를 갖추고 있는 상기 케이싱의 상기 한쪽 끝에 인접한 상기 챔버내의 베어링, 상기 챔버내에서 상기 베어링의 상류에 있으며 중앙관통구멍을 갖추고 있는 피스톤, 보통 축방향으 왕복운동을 위하여 상기 베어링을 통하여 상기 보어내에 수용되고 상기 챔버로부터 상기 개구를 통하여 돌출되어 있는 로드, 및 일치하여 왕복운동을 하기 위하여 상기 로드를 상기 피스론과 연결하고 상기 베어링을 통한 상기 보어 직경보다 크며 상기 피스톤을 통한 상기 구멍의 직경보다 큰 외경을 가지고 있으며 상기 피스톤을 통하는 상기 구멍에 겹치고 있으며, 가스스프링의 사용중 상기 피스톤이 상기 로드로부터 분리되면 확대부가 상기 피스톤을 통과하여 상기 로드를 유지하기 위하여 상기 베어링내에 끼워지도록 구성되고 배열되는 상기 확대부, 상기 베어링의 하류에 그리고 상기 케이싱의 상기 한쪽끝에 인접하여 신축성 있는 압축성 재료로 이루어지고, 상기 챔버내의 압축가스를 유지하기 위하여 상기 케이싱과 상기 로드 사이에 시일을 제공하고 있는 실링링으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스스프링.
제1항에 있어서, 상기 피스톤을 통한 상기 구멍의 트레이링에지는 챔퍼를 가지고 있으며, 상기 확대부는 통상 상기 피스톤의 상기 챔퍼위에서 지지되는 것을 특징으로 하는 가스스프링.
제2항에 있어서, 상기 피스톤은 비교적 얇으며 상기 챔퍼와 확대부는 상기 피스톤이 상기 로드로부터 분리되면 상기 피스톤은 상기 확대부가 통과됨에 따라 상기 관통 구멍의 직영을 확대시키기 위하여 변형되어 있도록 구성되고 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 가스스프링.
제3항에 있어서, 상기 로드가 통상 충분히 연장된 위치에 있을 때 피스톤이 지지되는 상기 케이싱에 의하여 지지되면서 케이싱내에 있는 멈춤부로 또한 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스스프링.
제1항에 있어서, 상기 케이싱의 대향끝에 있는 제 2개구를 형성하고 있는 환형의 벽, 상기 제2개구를 폐쇄시키기 위하여 상기 환형의 벽내에 끼워지며, 상기 챔버를 가스로 충전시키기 위한 주입통로를 갖추고 있는 엔드캡, 상기 앤드캡은 상기 챔버내로 축방향으로 돌출되어 있으며 개방된 내부끝에서 끝나고 있는 관형 밸브하우징을 갖추고 있으며, 상기 주입통로 부분을 형성하고 있는 상기 하우징, 상기 하우징내에 헐겁게 끼워진 헤드를 갖추고 있는 벨브, 및 상기 벨브에 인접한 상기 통로내에 있는 시일로 구성되어 있으며, 상기 벨브는 상기 시일과 맞물리며 상기 주입통로를 폐쇄시키기 위하여 상기 챔버내의 가스압력을 받고 있고 상기 주입통로를 개구시키기 위하여 충전가스의 유입을 허용하고 있으며, 상기 하우징은 그 내부의 상기 헤드를 지지하기 위하여 상기 개구단을 가로질러서 내부로 구부러진 탭을 갖추고 있는 것을 특징으로 하는 가스스프링.
제5항에 있어서, 상기 탭은 상기 하우징의 상기 내부끝의 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스스프링.
제5항에 있어서. 상기 탭은 상기 하우징의 상기 내부끝의 원주방향으로 이격된 부분을 방사상 내측 방향으로 구부림으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 가스스프링.
제1항에 있어서, 상기 케이싱의 대향끝에 있는 제 2개구를 형성하고 있는 환형의 벽, 상기 제 2개구를 폐쇄시키기 위하여 원주방향으로 연속되는 접촉선에 따라 상기 환형의 벽과 맞물리고 있으며 환형의 벽내에 끼워진 엔드캡, 및 상기 환형의 벽 및 상기 엔드캡과 원주방향으로 연속하여 밀봉접촉 상태로 되는 상기 챔버내의 실링링으로 구성되어 있으며, 상기 환형의 벽은 상기 원주방향으로 연속되는 접촉선에서 상기 실링링이 상기 환형의 벽과 상기 엔드캡 사이에서 압출되는 것을 방지하기 위하여 상기 접속선에 따라 상기 엔드캡과 압력접촉 상태로 스웨이지 되어 있는 것을 특징으로 하는 가스스프링.
제8항에 있어서, 상기 환형의 벽은 상기 접촉선을 넘어서 축방향으로 연장되며, 상기 엔드캡을 수용하고 지지하기 위하여 보통 방사상 내측방향으로 연장되는 단자부분을 갖추고 있는 특징으로 하는 가스스프링.
제8항에 있어서, 상기 실링링은 4각형링 인것을 특징으로 하는 가스스프링.
제1항에 있어서, 상기 케이싱의 대향끝에 있는 제 2개구를 형성하고 있는 환형의 벽, 상기 제 2개구를 폐쇄시키기 위하여 상기 환형의 벽내에 끼워지며, 상기 챔버를 가스로 충전시키기 위한 주입통로를 갖추고 있는 엔드캡, 상기 엔드캡으로 부터 상기 챔버내로 축방향으로 돌출되어 있는 헤드, 상기 헤드에 대하여 단면이 감소되고 상기 헤드외 자유단과 상기 엔드캡 사이에 배열된 보통 V-형상으로 된 홈, 상기 홈내의 포트를 통하여 상기 챔버로 개구되어 있는 상기 주입통로, 및 상기 홍내에 수용되어 이를 둘러싸고 있는 0-링으로 구성되고 있으며, 상기 O-링은 상기 포트와 맞몰려서 이를 폐쇄시키기 위하여 상기 챔버내의 가스압력을 받고 있으며 상기 포트를 개방시키기 위하여 충전가스의 유입을 허용하는 것을 특징으로 하는 가스스프링.
제1항에 있어서, 상기 확대부의 의경은 상기 베어링의 내경보다 적어도 0.010 인치 더 큰것을 특징으로 하는 가스스프링.
제1항에 있어서, 상기 확대부는 상기 로드의 플레어 부분이며, 상기 로드와 균일하게 일체인 것을 특징으로 하는 가스스프링.
제1항에 있어서, 상기 로드내에서 상기 케이싱내의 상기 챔버와 연속적으로 연통되고 있는 출구포트로 또한 구성되며, 상기 포트는, 상기 로드가 피스톤을 수용하면서 통상 춘분히 연장된 위치에 있을 때 상기 포트가 상기 실링링과 상기 로드의 밀몽 접촉점의 상류에 있도록 상기 로드의 피스톤 끝으로부터 축방향으로 이격되어 있으며, 상기 확대부가 상기 베어링내에 끼워넣어지게 됨에 따라 상기 피스톤이 상기 로드로부터 분리되면, 상기 포트는 상기 챔버내의 압축가스를 대기로 내뽐기 위하여 살링링과 상기 로드의 상기 접촉점의 하류 축방형으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 가스스프링.
가압가스를 수용하는 챔버를 그 내부에 가지고, 케이싱의 한쪽 끝에서 개구를 형성하는 환형의 벽을 구비한 긴 관형 케이싱, 챔버에서 상기 개구를 통하여 돌출되는 로드를 구비한 상기 챔버내의 축방향으로 왕복이동하는 피스톤, 상기 환형의 벽과 상기 로드 사이에 시일을 제공하는 상기 케이싱의 한끝에 있는 실링 조립체로서 이 실링 조립체는 상기 환형의 벽을 지지하면서 상기 로드를 둘러싸는 보강렁을 가지며, 상기 보강링의 한쪽에 체결되고 상기 환형의 벽 및 상기 로드와 밀봉 접촉하는 신축성 있는 압축성 재료로 만들어진 실링링 및 상기 보강링의 다른 쪽에 채결되고 상기 로드를 둘러싸면서 이 로드와 와이핑 접촉하는 신축성 있는 압축성 재료로 만들어진 와이퍼로 구성되며, 상기 케이싱에 의해 유지되는 상기 케이싱 내부의 베어링은 보어를 가지고, 상기 로드는 베어링 내부에서 왕복하도록 상기 베어링에 미끄럼 가능하게 수용되며, 상기 피스톤은 상기 베어링의 보어 보다 큰 외경 및 중앙 관동 구멍을 가지며 상기 로드상에 수용되는 독립된 와셔로 구성되고, 상기 와셔를 상기 로드상에 유지하며 상기 와셔를 통하여 상기 구멍과 겹쳐지는 확대부는 상기 베어링의 상기 보어의 직경 및 상기 와셔의 상기 중앙 관통구멍의 직경보다 큰 외경을 가지고, 가스스프링의 사용시 상기 와셔가 상기 로드로부터 분리되면 상기 베어링내에 끼워져서 상기 로드를 상기 케이싱내에 유지하는 것을 특징으로 하는 가스스프링.
제15항에 있어서, 상기 와셔를 통하는 상기 구멍의 트레이팅에지는 챔퍼를 가지고 있으며 상기 확대부는 상기 와셔의 상기 캠퍼상에서 지지되는 것을 특징으로 하는 가스스프링.
제16항에 있어서, 상기 와셔는 비교적 얇으며 상기 챔퍼와 확대부는 상기 와셔가 상기 로드로부터 분리될 경우 확대부가 통과됨에 따라 상기 관통구멍의 직경을 확대시키기 위하여 상기 와셔가 변형되도록 구성되고 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 가스스프링.
제17항에 있어서, 상기 로드가 충분히 연장된 위치에 있을 때 상기 와셔가 지지되는 상기 케이싱에 의하여 지지되는 케이싱내의 멈춤부로 또한 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스스프링.
제15항에 있어서, 상기 확대부의 외경은 상기 베어링의 내경 보다 적어도 0.010인치 더 큰것을 특징으로 하는 가스스프링.
제15항에 있어서, 상기 확대부는 상기 로드의 플레어 부분이며, 상기 로드와 균일하게 일체인 것을 특징으로 하는 가스스프링.
제15항에 있어서, 상기 로드내에서 상기 케이싱내의 상기 챔버와 연속적으로 연통되고 있는 출구포트로 또한 구성되며, 상기 포트는 상기 로드가 피스톤을 수용하면서 통상 충분히 연장된 위치에 있을 때, 상기 포트가 상기 실링링과 상기 로드의 밀봉접촉점의 상류에 있도록 상기 로드의 피스톤으로 부터 축방향으로 이격되어 있으며, 상기 확대부가 상기 베어링내에 끼워넣어지게 됨에 따라 와셔가 사기 로드로 부터 분리되면, 상기 포트는 상기 챔버내의 압축가스를 대기로 내뿜기 위하여 상기 실링링과 상기 로드외 상기 접촉점의 하류 축방향으로 배열되어 잇는 것을 특징으로 하는 가스스프링.