[논문]가스 스프링을 이용한 높이조절 벙커침대 설계

정규홍

doi:10.7839/ksfc.2021.18.4.019

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A bunker bed is a type of furniture that efficiently utilizes a narrow indoor space by having a high bed and using the empty space below as a living and storage space. The demand for multi-purpose furniture is increasing due to the recent increase in single-person households and wide-spread shared a...

A bunker bed is a type of furniture that efficiently utilizes a narrow indoor space by having a high bed and using the empty space below as a living and storage space. The demand for multi-purpose furniture is increasing due to the recent increase in single-person households and wide-spread shared accommodation. According to the consumer research, one of the major drawbacks of a bunker bed was to get on and off the bed through a ladder or stairs. In order to overcome these problems, it was confirmed that the height adjustment function that can easily adjust the minimum and maximum heights of the bed was necessary. In this study, a height adjustable bunker bed was designed by using a gas spring that generates a repulsive force by the compressed gas inside. The design process consisted of the following three steps: Firstly, the hysteresis characteristics due to a friction and spring constant of a commercial gas spring were confirmed by measuring the repulsive force vs. compressed displacement. Secondly, requirements of the vertical lifting force exerted on the bed against gravity force were derived. Finally, the height-adjustable bed using the four-bar link mechanism was designed with 4 parameters so that the bed weight of 60-70 kgf could be adjusted to 800 mm in height by an affordable initial operation force. The performance was verified through prototype production and the results of vertical displacement and force to move were nearly the same as designed. In addition, an electrically operated height-adjustable bed was also designed with linear actuators and the performance was proved with the prototype.

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그림 Fig. 1 Bunker bed
그림 Fig. 2 Gas spring schematic and typical force vs. stroke diagram
그림 Fig. 3 Experimental setup for gas spring force measurement
그림 Fig. 4 Measured force vs. stroke of gas springs
그림 Fig. 5 Direct vertical connection of gas springs
표 Table 1 Gas spring force and spring rate
그림 Fig. 6 Mechanical link connection of gas springs
그림 Fig. 7 Height adjustable mechanism using four-bar links
그림 Fig. 8 Design parameters of four-bar links
그림 Fig. 9 Gas spring and lifting force vs. link angle
표 Table 2 Mechanical link parameters with gas spring
그림 Fig. 10 Prototype of height adjustable bed using gas spring
그림 Fig. 11 Linear actuator
표 Table 3 Design results with 80kgf gas spring
표 Table 4 Specification of linear actuator
그림 Fig. 12 Prototype of height adjustable bed using linear actuator
표 Table 5 Mechanical link parameters with linear actuator
표 Table 6 Design results with linear actuator

참고문헌 (6)

https://smartstore.naver.com/goldenstreet/products/4849322804
https://expandfurniture.com/product/the-dormire-bunk-bed-couch-transformer/
C. T. Lee, "A Study on the Optimal Design of Automotive Gas Spring", Journal of Drive and Control, Vol.14, No.4, pp.45-50, 2017

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J. S. Jang, "A Study on the Evaluation of Energy Consumption of the Air Compressor", Journal of Drive and Control, Vol.17, No.2, pp.38-44, 2020.

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M. S. Chang et al., "Analysis of a Variable Damper and Pneumatic Spring Suspension for Bicycle Forks Using Hydraulic-Pneumatic Circuit Model", Journal of Drive and Control, Vol.16, No.1, pp.7-13, 2019.

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George N. Sandor and Arthur G. Erdman, Advanced Mechanism Design: Analysis and Synthesis Volume 1, Prentice-Hall, New Jersey, pp.75-78, 1984

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