KR101137998B1 - 가스 스프링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 스프링에 관한 것으로서, 상부에 개구가 형성되고 하부가 엔드캡과 결합되어 챔버를 형성하는 실린더와, 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 설치되며 이동에 의해 상기 챔버 내의 가스를 압축하는 피스톤과, 피스톤과 연결되며 개구 외부로 인출되는 로드와, 실린더 또는 상기 엔드캡에 형성된 밸브 캐비티에 설치된 가스충전밸브 유니트를 구비하고, 로드의 상면은 중심 위치를 기준으로 가장자리방향으로 일정거리 만큼 동심상으로 동일높이로 형성된 수평부분과, 수평부분의 종단으로부터 가장자리 방향으로 진행할 수록 높이가 낮아지게 경사진 경사부분을 갖게 형성되어 있다. 이러한 가스 스프링에 의하면, 로드의 상면이 중심에서 가장자리방향으로 진행할 수록 동일한 높이를 갖는 수평부분과 수평부분으로부터 높이가 낮아지는 경사부분을 갖게 형성되어 있어 접촉대상체와의 로드 상면에서의 접촉에 의한 축회전 모멘트의 발생을 저감시킬 수 있다.

Description

가스 스프링{gas spring}

본 발명은 가스 스프링에 관한 것으로, 더 상세하게는 로드의 상면이 축회전 모멘트를 줄일 수 있도록 형성된 가스 스프링에 관한 것이다.

통상적으로 가스 스프링은 판금 부품을 형성하기 위한 프레스 다이에 설치되어 금속반제품용 체결링과 같은 부분의 움직임을 방지하는데 이용 될 수 있다. 이러한 가스 스프링은 외부 가스 원으로 작동되거나 자체용기인 실린더에 충전된 가스에 의해 작동된다.

가스 스프링은 충전밸브를 통하여 질소등 비활성 가스로 소정 압력으로 충전된 가스 챔버를 가진 실린더와, 이 실린더에 수용된 활주형 피스톤 또는 헤드와 이에 연결된 로드로 구성된다.

가스 스프링은 외부에서 로드로 가해지는 힘이 피스톤에 가해지는 가스 챔버내의 가스 반발력 보다 클 때 로드가 그 수축 위치로 유연하게 이동하도록 하는 쿠션을 제공한다.

이러한 가스 스프링의 가스 챔버에는 2,000psi 압력 이상의 불활성가스로 채워지며, 사용중 압력은 3,000 내지 5,000psi로 증가될 수 있다.

그런데, 종래의 가스 스프링은 로드의 상면이 평평하게 되어 있어, 로드 상면에 지지대상물체로부터 작용력이 경사지게 인가될 때는 로드 중심이 회전되는 회전 모멘트가 발생되며 이러한 회전 모멘트에 의해 로드가 수직상으로 진퇴되게 가이드함과 아울러 실링을 위해 실린더에 적용되는 링의 수명을 단축시키거나 손상시킬 수 있는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 로드를 통해 전달되는 작용력에 대해 축회전 모멘트의 발생을 저감시킬 수 있는 가스 스프링을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 가스 스프링은 상부에 개구가 형성되고 하부가 엔드캡과 결합되어 챔버를 형성하는 실린더와, 상기 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 설치되며 이동에 의해 상기 챔버 내의 가스를 압축하는 피스톤과, 상기 피스톤과 연결되며 상기 개구 외부로 인출되는 로드와, 상기 실린더 또는 상기 엔드캡에 형성된 밸브 캐비티에 설치된 가스충전밸브 유니트를 구비하는 가스 스프링에 있어서, 상기 로드의 상면은 중심 위치를 기준으로 가장자리방향으로 일정거리 만큼 동심상으로 동일높이로 형성된 수평부분과, 상기 수평부분의 종단으로부터 상기 가장자리 방향으로 진행할 수록 높이가 낮아지게 경사진 경사부분을 갖게 형성된다.

바람직하게는 상기 로드의 수평부분을 기준으로 상기 경사부분에 대한 경사각은 1 내지 4도 가 적용된다.

또한, 상기 로드의 상기 수평부분 중앙에는 하방으로 인입되게 형성된 결합용 홈이 형성되어 있고, 상기 로드의 중앙으로부터 상기 수평부분의 종단까지의 거리는 상기 로드의 반경을 기준으로 1/3 이상 1/2 이하로 적용된다.

본 발명에 따른 가스 스프링에 의하면, 로드의 상면이 중심에서 가장자리방향으로 진행할 수록 동일한 높이를 갖는 수평부분과 수평부분으로부터 높이가 낮아지는 경사부분을 갖게 형성되어 있어 접촉대상체와의 로드 상면에서의 접촉에 의한 축회전 모멘트의 발생을 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 스프링의 일부를 절개한 사시도이고,
도 2는 도 1의 앤드캡에 가스 충전밸브가 설치된 상태를 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 가스 스프링의 로드 부분을 발췌하여 도시한 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 가스 스프링을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 가스 스프링의 일부를 절개한 사시도이고, 도 2는 도 1의 앤드캡에 가스 충전밸브가 설치된 상태를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1의 가스 스프링의 로드 부분을 발췌하여 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 가스 스프링(100)은 실린더(110), 피스톤(120), 로드(130) 및 엔드캡(150)을 구비한다.

실린더(110)는 원통형 형태로 형성되어 있다.

실린더(110)는 상부에 로드(130)가 입출되는 개구(114)가 형성되어 있고 하부가 엔드캡(150)과 결합되어 내부에 챔버(112)를 형성할 수 있는 구조로 되어 있다.

실린더(110)의 하부 내면에는 엔드캡(150)과 결합하기 위한 나사선(116)이 형성되어 있다.

엔드캡(150)에는 피스톤(120)과 엔드캡(150) 사이의 가스가 충진되는 챔버(112) 공간과 연통되도록 외주면에 밸브 캐비티(156)가 형성되어 있다.

피스톤(120)은 실린더(110) 내에 슬라이딩 가능하게 설치되며 엔드캡(150)으로부터 이격되는 확장 위치에서 엔드캡(150)과 밀착되는 수축위치로 이동할 때 챔버(112) 내의 가스를 압축한다.

로드(130)는 피스톤(120)의 상면 중앙에서부터 연장되어 개구(114)를 통해 외부로 인출되어 있다.

로드(130)의 상세구조는 후술한다.

가스충전 밸브 유니트(160)는 엔드캡(150)의 측면에 형성된 밸브 캐비티(156)를 통해 장착되어 불활성 가스의 충전시 이용된다.

여기서, 밸브 캐비티(156)는 도 2에 도시된 바와 같이 챔버(112)와 연통될 수 있도록 엔드캡(150)의 상면으로부터 내부로 연장되는 연결공(158)이 형성되어 있고, 연결공(158)과 연통되어 엔드캡(150)의 외주면으로부터 연장되는 밸브장착부(151)를 구비한다. 밸브장착부(151)는 단차진 구성을 가질 수 있으며, 후술하는 밸브본체(162)와 나사 결합될 수 있도록 나사선이 형성되어 있다.

가스 충전 밸브 유니트(160)는 밸브 캐비티(156)에 나사결합할 수 있도록 되어 있다.

가스 충전밸브 유니트(160)는 밸브시트(161)가 형성된 밸브본체(162)와, 밸브본체(162)에 슬라이딩 가능하게 설치되며 챔버(112) 내의 가스 압력의 작용으로 밸브시트(161)에 밀착되는 첵크밸브부재(163)와, 밸브본체(162)의 사이에 설치되어 책크밸브 부재(163)를 밸브 시트(161) 측으로 탄성바이어스 시키는 스프링(164)을 구비한다.

여기에서 첵크밸브 부재(163)는 밸브본체(162)를 통하여 밸브 캐비티(156)의 입구측으로 연장되어 가스 충전시 책크밸브 부재(163)를 후퇴시키기 위한 스템(163a)을 구비한다. 밸브본체(162)에 대한 첵크밸브부재(163)는 슬라이딩 지지되며 첵크밸브 부재(163)의 외경 보다 밸브본체(162)의 내경이 크게 형성되어 밸브시트(161)와 책크밸브(163)의 분리시 가스가 유입되는 통로가 형성되도록 되어 있다.

가스 충전밸브유니트(160)는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 실린더(110)에 마련된 챔버(112)에 가스를 주입할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다. 즉, 가스의 충전시 외부에서 챔버(112)의 내부로 가스의 주입이 가능하며 내부 가스압력에 의해 밸브의 구조가 닫히는 첵크밸브의 구조이면 어느 것이나 가능하다.

또한, 가스 충전 밸브 유니트(160)는 도시된 예와 다르게 실린더(110) 외주면에 설치될 수도 있다.

엔드캡(150)은 실린더(110)와 나사결합될 수 있게 형성되어 있다. 참조부호 154는 오링이다.

이러한 가스 스프링(100)은 가스충전 밸브 유니트(160)를 통해 불활성 개스가 주입하여 사용한다.

한편, 챔버(112) 내에 수용된 가스가 밀폐될 수 있게 실링부재(175)가 로드(130)가 입출되는 실린더(110)의 내벽에 형성되어 있고, 승하강을 원할하게 가이드하기 위한 가이드링(174)이 장착되어 있다. 참조부호 176은 외부로부터 먼지의 유입을 차단하기 위한 먼지 유입 방지용 실링부재이다.

이러한 가스 스프링(100)에서 원기둥 형태로 형성된 로드(130)의 실린더(110) 외부로 노출되는 상면(133)은 중심 위치에서 가장자리방향으로 진행할 수록 높이가 동일한 수평부분(133a)과, 수평부분(133a)의 종단으로부터 높이가 점진적으로 낮아지게 경사진 경사부분(133b)가 형성되어 있다.

도시된 예에서는 로드(130)의 상면(133) 중앙에 하방으로 인입되게 형성된 결합홈(131)이 형성되어 있고, 결합홈(131)의 내주면 상단(131a)으로부터 로드(130)의 상면(133) 가장자리방향으로 동심상으로 동일높이로 형성된 수평부분(133a)과, 수평부분(133a)의 종단으로부터 반경이 확장되는 방향으로 높이가 점진적으로 낮아지게 테이퍼 형상으로 경사지게 경사진 경사부분(133b)을 갖는 구조로 되어 있다.

여기서 로드(130)의 상면(133)의 중앙과과 나란한 선을 기준으로 즉 수평부분(133a)에 대해 경사부분(133b)의 경사각(a)은 1 내지 4도(°)가 적용되고, 더욱 바람직하게는 3도가 적용된다.

또한, 로드(130)의 상면(133) 중앙으로부터 수평부분(133a)의 종단까지의 거리는 로드(130)의 반경을 기준으로 1/3 이상 1/2 이하로 적용하는 것이 바람직하다.

한편, 도시된 예에서는 로드(130)의 상면에 하나의 경사부분(133b)이 형성된 구조가 적용되었고, 도시된 예와 다르게 가장자리 방향으로 진행할 수록 높이가 단계적으로 낮아지도록 다단으로 경사부분이 형성될 수 있음은 물론이다.

또한, 경사부분은 경사면이 곡률을 갖도록 형성될 수 있음은 물론이다.

이러한 로드(130)의 상면 구조에 의하면, 로드(130)의 상면(133)을 통해 접촉되어 완충되게 지지되는 지지대상체 예를 들면 금형으로 작용하는 작용력이 경사지게 인가되더라도 회전중심에 대한 회전 모멘트가 감쇠되는 장점을 제공한다.

110: 실린더 120: 피스톤
130: 로드 133a: 수평부분
133b: 경사부분

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 상부에 개구가 형성되고 하부가 엔드캡과 결합되어 챔버를 형성하는 실린더와, 상기 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 설치되며 이동에 의해 상기 챔버 내의 가스를 압축하는 피스톤과, 상기 피스톤과 연결되며 상기 개구 외부로 인출되는 로드와, 상기 실린더 또는 상기 엔드캡에 형성된 밸브 캐비티에 설치된 가스충전밸브 유니트를 구비하는 가스 스프링에 있어서,
   상기 로드의 상면은 중심 위치를 기준으로 가장자리방향으로 일정거리 만큼 동심상으로 동일높이로 형성된 수평부분과, 상기 수평부분의 종단으로부터 상기 가장자리 방향으로 진행할 수록 높이가 낮아지게 경사진 경사부분을 갖게 형성되어 있고,
   상기 로드의 수평부분을 기준으로 상기 경사부분에 대한 경사각은 1 내지 4도이며,
   상기 로드의 상기 수평부분 중앙에는 하방으로 인입되게 형성된 결합용 홈이 형성되어 있고, 상기 로드의 중앙으로부터 상기 수평부분의 종단까지의 거리는 상기 로드의 반경을 기준으로 1/3 이상 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 가스 스프링.

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