KR100976011B1 - 가스 스프링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스 스프링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스 스프링의 양측으로 구비되는 피스톤 로드가 양방향으로 용이하게 작동 가능하도록 실린더 몸체의 내부 제1, 제2 챔버가 제1, 제2 로드의 작동에 따른 부피 차이로 인해 하부 제3 챔버의 가스압력이 작용하고, 제1, 제2 챔버의 유체통로를 간편하게 제어하여 원활하게 동작할 수 있도록 된 가스 스프링에 관한 것이다.

가스 스프링, 피스톤, 로드, 밸브핀, 스프링.

Description

가스 스프링{A Gas-spring}

본 발명은 가스 스프링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스 스프링의 양측으로 구비되는 피스톤 로드가 양방향으로 용이하게 작동 가능하도록 실린더 몸체의 내부 제1, 제2 챔버가 제1, 제2 로드의 작동에 따른 부피 차이로 인해 하부 제3 챔버의 가스압력이 작용하고, 제1, 제2 챔버의 유체통로를 간편하게 제어하여 원활하게 동작할 수 있도록 된 가스 스프링에 관한 것이다.

통상적으로 기계장치, 자동차의 도어, 출입문의 도어스테이 등의 각종 장치들에 널리 사용되고 있는 가스 스프링은 실린더의 피스톤 로드와 연결하여 장치의 동작속도를 조절하거나 완충기능 또는 적정위치에서 작동이 멈추도록 하는 등의 기능을 수행한다.

이러한 가스 스프링은 다음과 같은 종래의 기술들이 있다.

도 1은 종래기술로 예시된 일반적인 가스 스프링의 내부단면도이고, 도 2와 도 2a는 종래의 기술에 따른 가스 스프링의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 내부단면도와 작동상태도이다.

종래의 기술에 따른 가스 스프링(1)은 도 1에서 예시한 것처럼, 실린더 몸체 (2)에 내장된 제1, 제2 피스톤(3,3a)이 피스톤 로드(4)와 결합하여 축방향으로 작동되며, 상기 실린더 몸체 내부의 챔버에는 유체 또는 가스 등의 기체가 충진되어 있다. 상기의 가스 스프링은 피스톤(3) 및 로드에 상부 챔버와 하부 챔버를 연결하는 소정의 유체통로가 마련되며, 상기 로드를 누르면 유체가 피스톤의 통로를 통해 위로 이동하여 하부 피스톤(3a)에 가스의 압력이 작용하도록 된다.

또는 도 2에서 예시한 것처럼, 실린더 몸체(2)에 내장된 제1 피스톤(3) 및 피스톤 로드(4)에 소정의 유체통로를 개방 또는 차단하기 위한 개폐수단(4)이 구비되며, 상기 개폐수단에 의해 제1, 제2 챔버가 연결된다. 상기 개폐수단은 제1 로드의 외측으로 돌출된 작동축(6)에 의해 가압되어 유체통로를 개방하거나 또는 상기 작동축을 누르고 있는 가압력을 제거하면 제2 챔버 및 제3 챔버의 가스압력에 의해 개폐수단(4)이 상승 복귀하여 유체통로를 차단하고 로드의 작동이 중지된다.

하지만, 상기의 종래기술은 실린더 내부의 가스압력이 개폐수단(4)의 하단면에 내부 가스압력이 직접적으로 작용함으로 상기 개폐수단을 작동시키기 위한 가압력이 상대적으로 가중되는 문제점이 있었다. 이로 인해, 상기의 개폐수단을 작동시키기 위한 별도의 작동수단 예컨대, 지렛대 원리를 이용하여 작동력을 증가시킨 작동레버 등을 필요로 하는 단점은 물론 상대적으로 구성이 복잡해지는 결점들이 있었다.

또는, 가스 스프링에 관한 종래의 기술로서 공지된 바에 의하면, 실용신안공고 제: 1982-497호의 명칭: ‘길이 조정식 가스 스프링’ 등이 있으며, 개략적으로는 공기압이 작용하는 실린더 내에 봉입시킨 액체 중에 피스톤을 배치하고, 이 피 스톤에 의하여 구획되는 실의 상호 간을 통하게 하는 밸브공을 이 피스톤에 형성시키고, 상기 피스톤에 일단을 고정시키고, 그 타단을 외부로 돌출시킨 로드의 외주의 길이 방향으로 파이프를 삽입하고, 이 파이프에 상기한 피스톤의 밸브공을 개폐시키는 밸브를 형성시키고, 상기 밸브를 상기 밸브공에 대하여 상대적으로 변위 시키도록 한 구성이다.

그러나, 이 또한 역시 상기 실린더의 내부 압력에 의해 파이프의 작동이 어려움은 물론, 상기 밸브가 밸브공으로부터 분리되거나 슬립현상이 발생하는 등 오작동의 발생위험이 증가되며, 인해 내부 액체가 누설되거나 가스 스프링으로서의 기능을 상실하는 등의 문제점들을 내포하고 있었다.

본 발명의 목적은 실린더의 양측으로 제1, 제2 로드를 구비하여 양방향으로 작동가능하도록 구성됨은 물론, 제1, 제2 로드의 직경(부피) 차이에 의해 피스톤 및 로드가 적은 힘으로도 용이하게 작동시킬 수 있도록 한 가스 스프링을 제공하는데 있다.

또는, 본 발명의 다른 목적은 실린더의 양측 제1, 제2 로드가 외부의 케이블과 연결된 밸브핀의 작동에 의해 원하는 위치에 간편하게 정지할 수 있도록 함은 물론, 상기 챔버의 유체통로를 개폐하는 밸브핀이 제1 로드 내부에 내장되어 있어서 실린더 내부의 가스압력과 무관하게 작동함으로 밸브핀을 적은 힘으로도 용이하게 작동시킬 수 있는 가스 스프링을 제공하는 데 있다.

그리고, 본 발명의 또 다른 목적은 가스 스프링의 양방향으로 작동하는 제1, 제2 로드의 단면적의 차이 및 가스압력에 따라 작동속도의 조절이 가능한 가스 스프링을 제공하는 데 있다.

본 발명은, 실린더 몸체의 내부에 제1 로드가 연결된 제1 피스톤을 내장하여 소정의 통로를 통해 연결되는 제1, 제2 챔버에 유체가 충입되며, 상기 제2 챔버 아래의 제2 피스톤에 의해 제3 챔버의 가스압력이 작용하도록 된 일반적인 가스 스프링에 있어서, 상기 제1 피스톤의 외측 둘레에 패킹홈을 형성하고, 상기 패킹홈의 상부 테두리의 제1 챔버통로 및 하부 테두리에 제2 챔버통로가 형성되며; 상기 패킹홈에 끼워져 실린더 몸체 내측과 상하로 미끄럼 접촉하는 패킹에 의해 상·하부 테두리와 실린더 몸체의 사이의 통로가 개방 또는 차단되며; 상기 제1 피스톤과 결합되는 제2 로드가 제1 로드의 직경 보다 작게 형성되고 제2 피스톤을 관통하여 몸체의 외측으로 노출되도록 한 구성임을 특징으로 하는 가스 스프링을 제안한다.

또는 본 발명은, 실린더 몸체의 내부에 제1 로드가 연결된 제1 피스톤을 내장하여 소정의 통로를 통해 연결되는 제1, 제2 챔버에 유체가 충입되며, 상기 제2 챔버 아래의 제2 피스톤에 의해 제3 챔버의 가스압력이 작용하도록 된 일반적인 가스 스프링에 있어서, 상기 제1 피스톤은 외측 패킹홈에 패킹이 결합되고, 상기 패킹의 상부와 하부에 형성된 가로방향의 제1, 제2 챔버통로가 제1 로드의 밸브통로를 통해 제1 챔버 및 제2 챔버를 서로 연결하며; 상기 제1 로드의 밸브통로에 밸브홈을 가지는 밸브핀이 삽입되고 상기 밸브핀이 외부의 케이블과 연결되어 구간 작동함에 따라, 상기 챔버통로가 연결 또는 차단되며; 상기 제1 피스톤과 결합되는 제2 로드가 제1 로드의 직경 보다 작게 형성되고 제2 피스톤을 관통하여 몸체의 외측으로 노출되도록 한 구성임을 특징으로 하는 가스 스프링을 제안한다.

또는 본 발명은, 실린더 몸체의 내부에 제1 로드가 연결된 제1 피스톤을 내장하여 소정의 통로를 통해 연결되는 제1, 제2 챔버에 유체가 충진되며, 상기 제2 챔버 아래의 제2 피스톤에 의해 제3 챔버의 가스압력이 작용하도록 된 일반적인 가스 스프링에 있어서, 상기 제1 로드는 제1 피스톤의 상부와 하부에 가로방향의 제2 챔버통로가 형성되고, 상기 제2 챔버통로가 제1 로드의 밸브통로를 통해 제1 챔버와 제2 챔버를 서로 연결하며; 상기 제1 로드의 밸브통로에 밸브홈을 가지는 밸브핀이 삽입되고 상기 밸브핀이 외부의 케이블과 연결되어 구간 작동함에 따라, 상기 챔버통로가 연결 또는 차단되며; 상기 제1 피스톤의 외측 둘레에 패킹홈을 형성하고, 상기 패킹홈의 상부 테두리에 제1 챔버통로가 형성되고, 상기 패킹홈에 끼워져 실린더 몸체 내측과 상하로 미끄럼 접촉하는 패킹에 의해 상·하부 테두리와 실린더 몸체의 사이의 통로가 개방 또는 차단되며; 상기 제1 피스톤과 결합되는 제2 로드가 제1 로드의 직경 보다 작게 형성되고 제2 피스톤을 관통하여 몸체의 외측으로 노출되도록 한 구성임을 특징으로 하는 가스 스프링을 제안한다.

상기와 같은 특징을 가지는 본 발명의 가스 스프링은 피스톤의 양측 제1, 제2 로드에 의해 양방향으로 작동 가능한 장점과, 상기 실린더 몸체의 제1 로드와 제 2 로드의 직경(부피) 차이에 의해 피스톤 및 로드의 양방향 작동이 원활한 효과가 있다. 그리고, 제3 챔버의 가스압력이 피스톤에 작용하여 피스톤 로드의 작동이 원활하도록 하는 이점이 있다.

또한, 본 발명은 가스 스프링의 양측 로드의 단면적 차이에 따라 양측 로드의 작동속도 및 작동력이 달라짐으로 이를 적절히 활용하여 각종 장치의 작동을 부드럽고 원활하게 함은 물론, 작동속도를 적절히 조절할 수 있는 장점을 제공한다.

그리고, 본 발명은 제1 로드 내부에 구비된 밸브핀이 실린더 내부의 가스압력과 무관하게 작동이 가능함으로 적은 힘으로도 밸브 즉, 유체통로를 용이하게 개폐할 수 있는 효과가 있으며, 상기 밸브핀과 연결된 케이블에 의해 간편하게 작동시킬 수 있는 편리성이 있다.

물론, 본 발명은 상기 피스톤 및 로드를 작동시키기 위한 밸브의 작동이 매우 부드러우면서도 챔버 내부 유체의 흐름을 신속하고 정확하게 제어할 수 있는 장점이 있으며, 오작동의 발생위험을 방지하여 본 발명의 가스 스프링과 연결되는 장치의 작동을 보다 향상시킬 수 있는 이점이 수반된다.

그리고, 본 발명은 밸브핀이 내장된 스프링에 의해 탄성력이 작용하여 밸브핀을 신속하게 복귀시킴과 동시에 밸브가 차단됨으로 피스톤 로드의 작동을 정확하게 제어할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 간단한 구성으로 제작이 용이함은 물론, 제조원가 및 생산비용을 현저히 절감하여 제품의 가격을 낮출 수 있는 경제적인 장점이 있다.

본 발명의 가스 스프링을 다음과 같이 첨부된 도면을 참조하여 구현된 구체적인 실시 예들로서 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 가스 스프링의 내부 구성 및 주요부를 부분 확대하여 나타낸 내부단면도이다.

본 발명의 가스 스프링은, 실린더 몸체(10)의 내부에 제1 로드(20)가 연결된 제1 피스톤(30)을 내장하여 소정의 통로를 통해 연결되는 제1, 제2 챔버(C1,C2)에 유체가 충입되며, 상기 제2 챔버 아래의 제2 피스톤(60)에 의해 제3 챔버(C3)의 가스압력이 작용하도록 된 일반적인 가스 스프링에 있어서, 상기 제1 피스톤(30)의 외측 둘레에 패킹홈(32)을 형성하고, 상기 패킹홈의 상부 테두리(30a)의 제1 챔버통로(25) 및 하부 테두리(30b)에 제2 챔버통로(26)가 형성되며; 상기 패킹홈에 끼워져 실린더 몸체 내측과 상하로 미끄럼 접촉하는 패킹(36)에 의해 상·하부 테두리와 실린더 몸체의 사이의 통로(G1,G2)가 개방 또는 차단되며; 상기 제1 피스톤(30)과 결합되는 제2 로드(50)가 제1 로드(20)의 직경 보다 작게 형성되고 제2 피스톤을 관통하여 몸체의 외측으로 노출되도록 한 구성임을 특징으로 한다.

상기 도 3을 참조하면, 본 발명의 가스 스프링은 실린더 몸체(10)가 양측 가이드부(12)에 의해 밀폐되며, 내부에 제1, 제2 피스톤(30,60)을 내장하여 제1, 제2, 제3 챔버(C1,C2,C3)가 마련되고, 상기의 챔버에는 유체 또는 가스가 충진되어있다. 그리고 상기 제1 피스톤(30)과 결합된 제1 로드(20)와 제2 로드(50)는 상/하부의 가이드부(12)를 관통하여 외부로 노출되고 축방향으로 작동하도록 구성되며, 물 론 상기 제2 로드(50)는 제2 피스톤을 관통하여 유체 및 가스가 누설되지 않도록 미끄럼 접촉한다.

다시 말해, 상기 제1 피스톤(30)의 상/하부의 제1, 제2 챔버(C1, C2)에 유체가 충입되고, 상기 제2 피스톤의 하부 제3 챔버(C3)에는 압축가스 등의 기체가 충입되어 위로 압축가스의 압력이 작용한다.

여기서, 상기의 제1 피스톤(30)에는 제1 챔버와 제2 챔버를 연결하는 소정의 유체통로가 마련되는데, 이는 도 3의 일측에 확대 도시한 것처럼, 외측 둘레에 소정의 폭을 가지는 패킹홈(32)을 형성하여 상기 패킹홈의 상부 및 하부의 테두리(30a,30b)가 형성되며, 상기 상부 테두리(30a)와 하부 테두리(30b)에는 제1 챔버와 연결된 제1 챔버통로(25)와 제2 챔버와 연결되는 제2 챔버통로(26)가 각각 형성된다. 그리고, 상기 실린더 몸체와 다소의 간격을 두어 유체가 통과하도록 통로(G1, G2)를 마련하되, 상기 패킹홈에 끼워진 패킹(36)이 상하로 작동하면서 상기의 통로(G1,G2)를 개방 또는 차단하도록 구성된다.

이때, 상기 제1 챔버통로(25)의 크기가 제2 챔버통로(26) 보다 크게 형성되는 것이 바람직하며, 이는 상기 피스톤 및 로드의 작동방향에 따라 피스톤 및 로드의 작동 속도를 조절할 수 있도록 된다.

상기 실린더 몸체는 상부 가이드부의 위로 연장부(11)를 형성하고 가이드부위로 노출되는 제1 로드를 감싸도록 하는 것이 바람직하며, 도시되지는 않았지만 상기 연장부의 말단에는 고정수단을 구비하여 다른 장치들과 연결할 수 있도록 한다. 그리고 상기 가이드부(12)는 가이드캡(13) 및 리테이너(13)로 구성된 일반적인 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가스 스프링은 다음과 같이 작동된다. 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가스 스프링의 작동상태를 나타낸 단면도이다.

먼저, 도 3에서처럼 본 발명의 가스 스프링을 그냥 두면 상기 제3 챔버의 가스압력이 작용하여 제2 피스톤 및 로드가 상승하여 제2 로드(50)는 실린더 몸체 내부로 서서히 진입된다. 이때, 상기 제1 로드(20)가 가이드부 외측으로 빠져나가면서 제1 로드 보다 작은 제2 로드(50)와의 직경 차이 즉, 부피의 차이만큼 제2 챔버의 공간이 확장됨으로 제3 챔버의 가스압력에 의해 상기 제1 피스톤이 서서히 밀려 올라가는 것이다.

여기서, 상기 제1 챔버의 유체가 제1 챔버통로(25) 및 통로(G1)를 통해 아래로 흘러 상기 패킹(36)을 통로(G2)에 밀착시키고 통로(G2)가 차단됨으로 제2 챔버통로(26)로 만 유체가 흐른다. 이는, 상기 피스톤(30) 및 로드(20,50)는 제1 챔버의 유체가 상대적으로 좁은 제2 챔버통로(26)를 통과하는데 상대적으로 시간이 지연됨으로 천천히 작동된다.

예컨대, 출입문에 설치되는 도어스테이에 적용할 경우, 도어를 닫을 때 서서히 닫히도록 함으로서 급작스러운 작동을 방지할 수 있는 것이다.

역으로, 도 4에서처럼 상기의 제2 로드(50)를 아래로 당기는 힘이 작용하면 상기 패킹(36)은 상부의 통로(G1)에 밀착되어 차단함으로, 제2 챔버의 유체가 제2 챔버통로와 하부 통로(G2) 및 제1 챔버통로(25)를 통해 제1 챔버로 빠르게 이동할 수 있다. 이때, 상기 제2 챔버에서 빠져나오는 제2 로드와 제1 챔버로 진입하는 제1 로드의 부피 차이에 의해 상기 로드가 작동되는 적은 힘으로 제3 챔버의 가스는 충분히 압축 복귀된다. 이처럼, 상기 제2 로드가 실린더 몸체로부터 신속히 빠져나올 수 있으며, 예컨대, 상기 도어스테이의 경우에서처럼, 도어를 열 때에도 무리한 힘이 들지 않는 것이다.

[실시예 2]

도 5와 도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가스 스프링의 구성을 나타낸 사시도와 분리사시도이고, 도 7과 도 7a는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가스 스프링의 내부구조를 나타낸 단면도 및“A”부 확대단면도이다.

상기의 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가스 스프링은, 실린더 몸체(10)의 내부에 제1 로드(20)가 연결된 제1 피스톤(30)을 내장하여 소정의 통로를 통해 연결되는 제1, 제2 챔버(C1,C2)에 유체가 충입되며, 상기 제2 챔버 아래의 제2 피스톤(60)에 의해 제3 챔버(C3)의 가스압력이 작용하도록 된 일반적인 가스 스프링에 있어서, 상기 제1 피스톤(30)은 외측 패킹홈(32)에 패킹(36)이 결합되고, 상기 패킹의 상부와 하부에 형성된 가로방향의 제1, 제2 챔버통로(34a,34b)가 제1 로드의 밸브통로(22)를 통해 제1 챔버(C1) 및 제2 챔버(C2)를 서로 연결하며; 상기 제1 로드(20)의 밸브통로(22)에 밸브홈(42)을 가지는 밸브핀(40)이 삽입되고 상기 밸브핀(40)이 외부의 케이블(W)과 연결되어 구간 작동함에 따라, 상기 챔버통로(34a,34b)가 연결 또는 차단되며; 상기 제1 피스톤(30)과 결합되는 제2 로드(50)가 제1 로드(20)의 직경 보다 작게 형성되고 제2 피스톤을 관통하여 몸체의 외측으로 노출되도록 한 구성임을 특징으로 한다.

상기의 도면들을 참조하면 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가스 스프링은 실린더 몸체(10)와, 상기 몸체에 내장된 제1, 제2 피스톤(30,60)과, 상기 피스톤들에 의해 분할된 제1, 제2, 제3 챔버(C1,C2,C3) 등으로 구성되며, 상기 챔버들에는 유체 또는 압축가스가 충진된다. 그리고 상기 제1 피스톤(30)과 결합된 제1 로드(20) 및 제2 로드(50)가 양측 가이드부 외측으로 노출되어 축방향으로 작동하도록 구성되며, 역시 상기 제1 로드(20)의 직경보다 제2 로드(50)의 직경이 작게 형성된다.

상기 제1 로드(20)는 밸브통로(22)를 가지는 중공의 관체로서, 하부에는 적정 간격으로 이격된 패킹홈(28)들을 형성하고, 상기 패킹홈의 위에 소정의 간격을 두고 스프링이 밀착되도록 걸림턱(27)이 형성된다. 상기 제1 로드(20)의 밸브통로(22)에는 하단으로 스프링(48)을 삽입하고 그 아래로 밸브핀(40)을 삽입하여 상기 밸브핀에 스프링의 탄성력이 작용하며, 하부에 제2 로드(50)를 결합하여 막는다.

상기 피스톤(30)은 외측 중간의 패킹홈(32a)에 패킹(36)이 결합되고, 상기 패킹의 상부와 하부에 직경이 축소되도록 단턱을 마련하여 실린더 몸체의 내측면과 소정의 간격을 두고, 여기에 가로방향의 챔버통로(34a,34b)가 형성된다. 그리고 상기 챔버통로는 밸브통로(22)와 연통하는 제1 로드의 챔버통로(24a,24b)에 각각 연결되어 소정의 유체통로가 마련됨으로, 상기 실린더 몸체의 상부 제1 챔버(C1)와 하부 제2 챔버(C2)가 서로 연결된다.

물론, 상기의 제1 로드(20)와 피스톤(30)은 분리 가능하도록 나사로 조립하거나 일체형으로 구성할 수도 있다.

상기 밸브핀(40)은 밸브통로(22)를 차단함은 물론 축방향으로 미끄럼 접촉하도록 구성되며, 외측에 형성된 밸브홈(42)에 의해 제1 챔버통로(24a)와 제2 챔버통로(24b)를 서로 연결함으로서 제1, 제2 챔버가 서로 연통된다.

그리고, 상기 밸브핀(40)은 상부에 단턱을 두고 연결부(44)가 형성되며, 상기 연결부에 스프링(48)을 끼워 하향 밀착시키고, 외부로부터 밸브통로를 통해 인입된 밸브작동수단이 연결된다. 상기 밸브작동수단은 작동이 용이한 케이블이 바람직하며, 외부 피복재 내부에서 심선이 길이방향으로 밀거나 당기는 동작하는 일반적인 플렉시블 케이블이 가장 바람직하다.

그리고, 상기 제1 로드(20)의 내측 밸브통로(22)에는 밸브핀(40)과의 접촉면에 누설을 방지하기 위한 패킹(46a,46b,46c)이 더 구비되며, 상기 패킹홈(28)들은 도면에서처럼, 챔버통로(24a)의 상부와 하부, 그리고 챔버통로(24b)의 아래에 소정의 간격을 두고 각각 형성된다. 즉, 상기 패킹(46)은 챔버통로(34a)의 상/하부에 배치되는 패킹(46a,46b)과 챔버통로(34b)의 아래에 형성되는 패킹(46c)이 구비된다.

상기 제2 로드(50)는 제1 로드의 하단부에 결합하여 밸브통로을 차단하고 상단의 연결부(52)가 제1 로드와 나사로 조립되도록 하고, 아래로 연장하여 제2 피스톤(60)을 관통하여 몸체의 하부 가이드부를 통해 외측으로 노출되어 소정의 길이로 연장된다.

물론, 상기 제2 피스톤은 실린더 몸체 및 로드의 미끄럼 접촉부에 패킹(64,66)이 결합되며, 상기 제2 피스톤의 외측에 패킹홈(62a,62b)을 형성하고 패킹(64a,64b)가 결합되며, 내측에도 패킹홈을 형성하고 패킹(66a,66b)을 결합하여 접 촉부에 미끄럼 접촉하면서 누설되지 않도록 한다. 상기 패킹(64,66)은 제2 챔버의 유체누설방지용 패킹(64a,66a) 또는 제3 챔버의 가스누설방지용 패킹(64b,66b)으로 구비되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 가스 스프링은 이어지는 작동상태의 설명으로 보다 용이하게 이해될 것이다.

도 8과 도 8a는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가스 스프링의 작동상태를 나타낸 단면도와 "B"부 확대단면도이다.

상기의 도면들을 참조하면 먼저, 실린더의 밸브가 닫힌 상태에서는 상기 밸브핀(40)에 의해 패킹이 밀착하여 챔버통로(24a,34a)와 챔버통로(24b,34b)를 연결하는 밸브통로(22)가 차단되어 있음으로 챔버 내의 유체는 물론 가스가 압축된 상태로 흐름이 정지되며, 물론 상기 제1 로드가 정지상태에서 충분한 하중을 지탱할 수 있다.

다음, 상기의 케이블(W)을 당기면 상기의 밸브핀이 상승하면서 스프링이 압축되고, 상기 밸브홈(42)을 통해 제1 챔버통로(24a,34a)와 제2 챔버통로(24b,34b)가 서로 연통된다.

여기서, 본 발명은 상기 제1 로드(20)와 제2 로드(50)의 단면적 차이에 의한 가스의 팽창력이 작용하여 피스톤 및 로드를 밀어올려 손쉽게 작동된다. 즉, 상기의 제1 실시 예에서처럼, 상기 제1 로드(20)와 제2 로드(50)의 직경(부피) 차이만큼 가스의 압력이 작용하게 된다.

다음, 상기의 케이블을 놓으면 스프링의 탄성복원력에 의해 밸브핀이 하향복 귀하여 밸브가 차단됨으로 사용자의 의도에 따라 언제라도 작동이 정지할 수 있다.

다음 역으로, 상기 케이블을 당겨 밸브를 유체통로를 개방한 상태에서 제1 로드를 실린더 내부로 밀어 넣거나 또는 상기 제2 로드를 반대방향으로 당겨 인출하면, 상기 제1 피스톤이 서서히 하강하면서 제2 챔버의 유체가 제1 챔버로 복귀함과 동시에, 제2 로드가 차지하고 있던 챔버 내의 부피보다 큰 제1 로드의 부피에 의해 상기 제2 피스톤에 가압력이 작용하여 제3 챔버의 가스가 압축된다.

물론, 상기 로드가 하강 복귀시에도 안정적으로 작동 가능함은 물론 급작스러운 작동에 따른 충격력을 완화할 수도 있으며, 상기 케이블을 놓으면 밸브가 닫혀 작동이 멈춘다.

또한, 본 발명에 따른 가스 스프링은 제1, 제2 로드의 단면적 차이에 따른 챔버(C1,C2)의 내부 압력의 차이를 극대화하기 위해 제2 로드의 직경을 작게 하거나 최소화할 수 있으며, 또는 아래와 같은 다른 실시 예로서 구현이 가능하다.

도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가스 스프링의 다른 구조를 나타낸 내부단면도이고, 도 9a는 도 9의 "D"부 확대단면도이다.

즉, 상기 제1 로드(20)는 밸브통로의 하단부가 제2 로드에 의해 막혀 있었으나 상기 도면에서처럼, 상기 제2 로드가 없이 제1 로드의 하단부를 밀폐함으로서, 상기 밸브핀(40)에 실린더 내부의 압력이 직접적으로 작용하지 않도록 한 것이다.

다시 말해 위에서 이미 언급한 바와 같이, 상기 밸브핀(40)을 상승시켜 밸브를 개방하고 상기 제1 로드를 상승시키면 제 1챔버의 공간을 차지하고 있던 제1 로드(20)가 몸체 외부로 빠져 나가면서 챔버 내부공간의 부피 차이가 최대로 발생된 다. 즉, 이 차이만큼 상기 제3 챔버의 가스 작용압력이 최대로 작용함으로 보다 큰 작동력으로 피스톤 로드가 동작하는 것이다.

[실시예 3]

도 10과 도 10a는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 가스 스프링의 내부구성을 나타낸 단면도 및 도 10의 "E"부 확대단면도이다.

상기의 도면들을 참조하면 본 발명의 가스 스프링은, 실린더 몸체(10)의 내부에 제1 로드(20)가 연결된 제1 피스톤(30)을 내장하여 소정의 통로를 통해 연결되는 제1, 제2 챔버(C1,C2)에 유체가 충진되며, 상기 제2 챔버 아래의 제2 피스톤(60)에 의해 제3 챔버(C3)의 가스압력이 작용하도록 된 일반적인 가스 스프링에 있어서, 상기 제1 로드(20)는 제1 피스톤(30)의 상부와 하부에 가로방향의 제2 챔버통로(26a,26b)가 형성되고, 상기 제2 챔버통로(26a,26b)가 제1 로드(20)의 밸브통로(22)를 통해 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2)를 서로 연결하며; 상기 제1 로드(20)의 밸브통로(22)에 밸브홈(42)을 가지는 밸브핀(40)이 삽입되고 상기 밸브핀(40)이 외부의 케이블(W)과 연결되어 구간 작동함에 따라, 상기 챔버통로(26a,26b)가 연결 또는 차단되며; 상기 제1 피스톤(30)의 외측 둘레에 패킹홈(32)을 형성하고, 상기 패킹홈의 상부 테두리(30a)에 제1 챔버통로(25)가 형성되고, 상기 패킹홈에 끼워져 실린더 몸체 내측과 상하로 미끄럼 접촉하는 패킹(36)에 의해 상·하부 테두리와 실린더 몸체의 사이의 통로(G1,G2)가 개방 또는 차단되며; 상기 제1 피스톤(30)과 결합되는 제2 로드(50)가 제1 로드(20)의 직경 보다 작게 형성되고 제2 피스톤을 관통하여 몸체의 외측으로 노출되도록 한 구성임을 특징으로 한다.

본 발명의 제3 실시 예에 따른 가스 스프링은 실린더 몸체(10)와, 상기 몸체에 내장된 제1, 제2 피스톤(30,60)과, 상기 피스톤들에 의해 분할된 제1, 제2, 제3 챔버(C1,C2,C3)로 구성되며, 상기 챔버들에는 유체 또는 가스가 충진된다. 그리고 상기 제1 피스톤(30)과 결합하여 몸체의 외부로 노출된 제1 로드(20) 및 제2 로드(50)와, 상기 제1 로드에 밸브통공에 구비된 밸브핀(40)과 밸브핀을 탄성적으로 밀착하는 스프링(48)과, 케이블(W)로 구성되며, 역시 상기 제1 로드(20)의 직경보다 제2 로드(50)의 직경이 작게 형성된다. 그리고, 상기의 제1 로드(20)와 피스톤(30)에 제1 챔버와 제2 챔버를 연결하기 위한 소정의 유체통로를 마련하고 밸브핀에 의해 개폐되도록 한다.

구체적으로는, 상기 제1 로드(20)에 피스톤의 상부와 하부에 가로방향의 제2 챔버통로(24a,24b)를 형성하여 내부 밸브통로(22)를 통해 연결함으로서 제1 챔버와 제2 챔버가 연통된다. 그리고, 상기 제1 피스톤(30)은 패킹홈(32)을 형성하고 상기 패킹홈의 상부 테두리(30a)에 제1 챔버통로(25)가 형성되며, 패킹홈의 상/하부 테두리(30a,30b)와 몸체의 사이에 마련된 통로(G1,G2)가 패킹(36)에 의해 개방 또는 차단된다.

여기서, 상기 제1 챔버통로(25)의 직경(단면적)이 제2 챔버통로(26a,26b)의 직경(단면적) 보다 크게 형성되도록 하는 것이 바람직하며, 상기 제2 챔버통로(26a,26b)는 상기의 제2 실시 예에서처럼, 밸브핀(40)의 밸브홈(42)을 통해 연결된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 가스 스프링은 이어지는 작동상태의 설명으로 보다 용이하게 이해될 것이다.

도 11과 도 11a는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 가스 스프링의 작동상태를 나타낸 단면도 및 도 11의 "F"부 확대도면이며, 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 스프링의 피스톤 및 로드가 상향 작동상태를 나타낸 확대단면도이다.

상기의 도면들을 참조하면, 최초 제2 로드가 실린더 몸체에 집입된 상태에서 상기 제2 로드(50)를 아래로 당기면 제1 로드는 몸체 내부로 진입하고, 이때 제1 로드가 하강하면서 유체와 실린더 벽의 마찰에 의해 패킹(36)이 상승하 통로(G1)를 차단함으로 상기 제2 챔버의 유체가 통로(G2)와 제1 챔버통로(25)를 통해 제1 챔버(C1)로 신속히 이동함과 동시에, 상기 제2 피스톤(60)이 하강하면서 가스가 압축된다. 이는 위에서 이미 설명한 것처럼, 상기 제1 로드와 제2 로드의 직경(부피)차이에 의해 적은 힘으로도 용이하게 압축되는 것이다.

이후, 상기 제2 로드를 잡아당기는 힘을 제거하면 가스 압력에 의해 피스톤이 짧게 상승하면서 패킹이 다시 하강하여 통로(G2)를 차단함으로 가스 스프링이 정지상태를 유지한다.

다음 상기 도 10 및 도 12를 참조하면, 상기와 같이 제1 로드가 하강한 상태에서 케이블(W)을 가볍게 잡아당겨 밸브핀(40)을 작동시키면 상기 밸브홈(42)이 제2 챔버통로(26a,26b)를 연결시켜 제1, 제2 챔버가 연통되며, 상기 통로(G2)는 패킹(36)으로 차단된다. 이와 함께, 상기 제3 챔버의 가스 압력에 의해 피스톤이 상승하면서 로드가 상향 작동되며, 물론 상기 제2 챔버통로의 직경이 상대적으로 적음으로 유체가 서서히 이동하며, 역시 상기 로드(20,50)도 천천히 작동된다.

이후, 상기 밸브핀에 의해 밸브를 차단하면 원하는 위치에서 용이하게 로드의 작동을 정지시킬 수 있다.

상기의 실시 예들로 구현된 본 발명의 가스 스프링은 제1, 제2 챔버통로들이 적어도 하나 이상 또는 복수개로 구비하여 유체의 흐름을 조절할 수도 있도록 하는 것이 바람직하다.

아울러, 상기한 본 발명의 실시 예를 들어서 구체적으로 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위를 한정하려는 것은 아니며, 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 당업자에게 본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하려는 것이다.

도 1은 종래기술로 예시된 일반적인 가스 스프링의 내부단면도.

도 2와 도 2a는 종래의 기술에 따른 가스 스프링의 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 내부 단면도와 작동상태도.

도 3은 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 가스 스프링의 내부 구성 및 주요부를 부분 확대하여 나타낸 내부단면도.

도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 가스 스프링의 작동상태를 나타낸 단면도.

도 5와 도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가스 스프링의 구성을 나타낸 사시도와 분리사시도.

도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가스 스프링의 내부구조를 나타낸 단면도 및 주요부의 부분확대도면.

도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가스 스프링의 작동상태를 나타낸 단면도 및 주요부의 부분확대도면.

도 9는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 가스 스프링의 다른 구조를 나타낸 내부단면도이고, 도 9a는 도 9의 "D"부 확대단면도.

도 10과 도 10a는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 가스 스프링의 내부구성을 나타낸 단면도 및 도 10의 "E"부 확대단면도.

도 11과 도 11a는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 가스 스프링의 작동상태를 나타낸 단면도 및 도 11의 "F"부 확대도면.

도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 가스 스프링의 피스톤 및 로드가 상향작동상태를 나타낸 확대단면도.

Claims (6)

1. 실린더 몸체(10)의 내부에 제1 로드(20)가 연결된 제1 피스톤(30)을 내장하여 소정의 통로를 통해 연결되는 제1, 제2 챔버(C1,C2)에 유체가 충입되며, 상기 제2 챔버 아래의 제2 피스톤(60)에 의해 제3 챔버(C3)의 가스압력이 작용하도록 된 일반적인 가스 스프링에 있어서,

   상기 제1 피스톤(30)의 외측 둘레에 패킹홈(32)을 형성하고, 상기 패킹홈의 상부 테두리(30a)의 제1 챔버통로(25) 및 하부 테두리(30b)에 제2 챔버통로(26)가 형성되며;

   상기 패킹홈에 끼워져 실린더 몸체 내측과 상하로 미끄럼 접촉하는 패킹(36)에 의해 상·하부 테두리와 실린더 몸체의 사이의 통로(G1,G2)가 개방 또는 차단되며;

   상기 제1 피스톤(30)과 결합되는 제2 로드(50)가 제1 로드(20)의 직경 보다 작게 형성되고 제2 피스톤을 관통하여 몸체의 외측으로 노출되도록 한 구성임을 특징으로 하는 가스 스프링.
2. 실린더 몸체(10)의 내부에 제1 로드(20)가 연결된 제1 피스톤(30)을 내장하여 소정의 통로를 통해 연결되는 제1, 제2 챔버(C1,C2)에 유체가 충입되며, 상기 제2 챔버 아래의 제2 피스톤(60)에 의해 제3 챔버(C3)의 가스압력이 작용하도록 된 일반적인 가스 스프링에 있어서,

   상기 제1 피스톤(30)은 외측 팽킹홈(32)에 패킹(36)이 결합되고, 상기 패킹의 상부와 하부에 형성된 가로방향의 제1, 제2 챔버통로(34a,34b)가 제1 로드의 밸브통로(22)를 통해 제1 챔버(C1) 및 제2 챔버(C2)를 서로 연결하며;

   상기 제1 로드(20)의 밸브통로(22)에 밸브홈(42)을 가지는 밸브핀(40)이 삽입되고 상기 밸브핀(40)이 외부의 케이블(W)과 연결되어 구간 작동함에 따라, 상기 챔버통로(34a,34b)가 연결 또는 차단되며;

   상기 제1 피스톤(30)과 결합되는 제2 로드(50)가 제1 로드(20)의 직경 보다 작게 형성되고 제2 피스톤을 관통하여 몸체의 외측으로 노출되도록 한 구성임을 특징으로 하는 가스 스프링.
3. 실린더 몸체(10)의 내부에 제1 로드(20)가 연결된 제1 피스톤(30)을 내장하여 소정의 통로를 통해 연결되는 제1, 제2 챔버(C1,C2)에 유체가 충진되며, 상기 제2 챔버 아래의 제2 피스톤(60)에 의해 제3 챔버(C3)의 가스압력이 작용하도록 된 일반적인 가스 스프링에 있어서,

   상기 제1 로드(20)는 제1 피스톤(30)의 상부와 하부에 가로방향의 제2 챔버통로(26a,26b)가 형성되고, 상기 제2 챔버통로(26a,26b)가 제1 로드(20)의 밸브통로(22)를 통해 제1 챔버(C1)와 제2 챔버(C2)를 서로 연결하며;

   상기 제1 로드(20)의 밸브통로(22)에 밸브홈(42)을 가지는 밸브핀(40)이 삽입되고 상기 밸브핀(40)이 외부의 케이블(W)과 연결되어 구간 작동함에 따라, 상기 챔버통로(26a,26b)가 연결 또는 차단되며;

   상기 제1 피스톤(30)의 외측 둘레에 패킹홈(32)을 형성하고, 상기 패킹홈의 상부 테두리(30a)에 제1 챔버통로(25)가 형성되고, 상기 패킹홈에 끼워져 실린더 몸체 내측과 상하로 미끄럼 접촉하는 패킹(36)에 의해 상·하부 테두리와 실린더 몸체의 사이의 통로(G1,G2)가 개방 또는 차단되며;

   상기 제1 피스톤(30)과 결합되는 제2 로드(50)가 제1 로드(20)의 직경 보다 작게 형성되고 제2 피스톤을 관통하여 몸체의 외측으로 노출되도록 한 구성임을 특징으로 하는 가스 스프링.
4. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 제1 챔버통로(25)의 크기가 제2 챔버통로(26,26a,26b) 보다 크게 구성됨을 특징으로 하는 가스 스프링.
5. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 제1 로드(20)의 내부에는 밸브핀(40)을 하향 밀착시키는 스프링(48)이 구비됨을 특징으로 하는 가스 스프링.
6. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 제1 로드(20)의 내측 밸브통로(22)에는 밸브핀(40)과의 접촉면에 누설을 방지하기 위한 패킹(46a,46b,46c)이 더 구비됨을 특징으로 하는 가스 스프링.

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