KR0141101B1 - 공기 스프링의 클램프 링 조립체 - Google Patents

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Description

공기 스프링의 클램프 링 조립체

제1도는 정적인 정지(at-rest) 위치에 있는 공기 스프링과 조합된 개량된 클램프 링 조립체의 부분 단면 부분 파단 정면도.

제2도는 피스톤 부재의 밀봉면에 대하여 탄성중합체 슬리이브의 한쪽 단부를 고정시키는 클램프 링 조립체가 도시되어 있는 확대 파단 단면도.

제3도는 본 발명에 의한 개량된 클램프 링 조립체의 클램프 링의 정면도.

제4도는 제3도의 선(4-4)을 따라 취한 클램프 링의 단면도.

제5도는 공지된 종래의 공기 스프링 클램프 링 밀봉 구조의 확대 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1:공기 스프링 8:가요성 슬리이브

10:클램프 표면 9:보강 코드

19, 20 ,21:환상 돌출부 32,46:클램프 링

본 발명은 클램핑 수단, 특히 공기 스프링의 비교적 견고한 단부 캡 또는 피스톤 부재에 탄성 중합체 슬리이브 부재를 고정시키기 적합한 클램핑 부재에 관한 것이다. 상세하게는, 본 발명의 클램프 링을 피스톤 부재 상에 정확히 위치시키고, 그 사이에서 탄성 중합체 슬리이브의 개방 단부를 효과적으로 밀봉시키기 위하여 피스톤 부재나 단부캡 외면의 대응 돌출부와 협동하는 오목부가 내면에 형성된 클램프 링을 이용한 공기 스프링의 클램프 링 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 공기 스프링으로 알려져 있는 공압 스프링은 차량의 가동 부품 사이의 완충, 주로 차륜이 노상의 장애물과 부딪치거나 함몰부에 빠졌을 때 차축에 작용하는 충격하중을 흡수하도록 수년전부터 자동차에 이용되어 왔다. 일반적으로 공기 스프링은 압축 유체가 가요성 고무 슬리이브나 벨로우즈(bellows) 및 이 가요성 탄성 슬리이브 내에 위치한 1또는 2이상의 피스톤으로 이루어진다. 피스톤은 차량이 노면의 충격을 받아 슬리이브가 압축, 신장될 때 슬리이브 내의 유채에 압축 및 팽창을 일으킨다. 스프링 슬리이브는 가요성 탄성 중합체로 만들어져 피스톤이 슬리이브의 단부 내에서 또다른 피스톤이나 단부 캡에 대하여 축 방향으로 이동할 수 있도록 해준다.

슬리이브의 단부들은 피스톤 및/또는 대향 단부 캡에 밀봉 연결되고, 이는 효율적이며 보수가 필요없는 공기 스프링의 제작에 있어 항상 가장 중요한 부품중의 하나이다. 어떤 공기 스프링에 있어서의 한가지 문제점은 공기 스프링의 탄성 중합체 슬리이브 단부에서 노출된 절단 단부가 피스톤 또는 단부 캡을 따라 반전되므로 과도한 행정(stroke) 조건 하에서 슬리이브 몸체와 접촉되어 가요성 슬리이브에 과대한 마모가 발생된다는 것이다. 공기 스프링, 특히 클램프 링에 있어서의 또다른 문제점은 공기 스프링이 동적 상태로 있을 때 클램프 링이 클램핑된 위치에서 움직이게 되어 그 사이에 클램핑된 탄성 종합체가 움직여 밀봉 결합이 느슨해지고 클램프의 일체성이 손상되어 결국에는 공기 스프링의 누설 및 파손이 야기된다는 것이다. 이러한 링의 움직임은 반발 또는 수축 행정이 진행되는 동안 특히 문제시된다.

공기 스프링 및 탄성 종합체 슬리이브 단부를 피스톤 부재 및/또는 단부 캡에 클램핑 하는데 있어서의 또다른 문제점은 공기 스프링의 운동이 격렬하게 되거나, 차량 하부에서의 가혹한 환경에 노출되어도 조기 누설 또는 파일이 생기지 않으면서 유체실(fluid chamber)의 높은 유체압에 견딜 수 있도록 충분히 견고하게 밀봉시켜야 한다는 것이다.

공기 스프링 및 밴드 밀봉 장치의 몇가지 얘가 다음의 특허들에 기재되어 있다.

미국 특허 제3,788,628호에는 가요성 반전 슬리이브의 내측 단부를 고정시키기 위한 장치가 포함되는 공압 스프링형 시스템이 기재되어 있다. 슬리이브는 외측 원주 표면의 두 개의 리브와 내측 원주 표면의 한 개의 리브 및 원주 홈에 의해 톱니 형상으로 형성되는 표면들 사이에 배치된다. 홈의 반대쪽 면들은 소정의 상응되는 곡률 반경으로 소정각도로 수축되고, 이에 따라 링과 슬리이브 플랜지의 상응되는 오목부와 협동하는 톱니 형상에 의해 가요성 슬리이브가 정 위치에서 견고하게 잡혀 고정된다.

미국 특허 제3,870,286호는 슬리이브의 내측 표면과 접속된 환상 클램프 링에 의해 반전 슬리이브 단부들이 고정되는 유체 스프링에 관한 것이다. 클램프 링은 환상 홈 형태로 변형된 부분을 가져 상호 작용하는 홈 현상에 의해 반전 슬리이브를 링에 의한 클램프 힘과 함께 제자리에 유지시키므로 이 클램프 링이 반전 슬리이브를 작동 실린더에 고정시키게 된다.

미국 특허 제4,489,474호는 가요성 부재가 고정된 피스톤 단부 근처에 오목부가 형성된 피스톤에 튜브상 가요성 슬리이브를 접속시키는 수단에 관한 것이다. 가요성 부재를 피스톤에 고정시키는 링 형상의 피팅 주위를 가요성 부재가 둘러 짜거나 덮어싼다. 피스톤은 피스톤 단부 근처에 원주를 따라 연장되는 오목부를 포함하고, 그 오목부는 가요성 슬리이브가 배치되어 거의 채워지게 된다. 링 형상 피팅(fitting)은 통상의 스웨지 링(swage ring)이며, 가요성 부재에 의해 피스톤 쇼울더의 오목부가 거의 채워짐에 따라 피스톤 링에서 연장되는 부분으로부터 가요성 부재의 단부가 절단된다. 피스톤에는 가요성 슬리이브 부재를 부재를 잡을 때 도움이 되도록 톱니 에지가 형성되어 있다.

미국 특허 제4,573,692호에는 밀봉부를 지지하기 위한 원통형 표면을 가지는 제1부재 및 그 밀봉 립(lip)과 밀착되는 제2부재를 밀봉시키는 장치가 기재되어 있다. 탄성 중합체 밴드가 본체를 제자리에 견고히 고정시키도록 본체를 둘러싸고, 본체로부터 외향으로 연장되는 립이 있는 원통형 중공 본체를 포함하는 밀봉부가 원통형 표면에 의하여 지지된다. 원통형 표면에는 원주 주위로 연장되어 원통형 본체의 내경으로부터 연장된 밀봉부의 대응되는 돌출 부재를 수용하는 오목부가 형성되어 있다.

미국 특허 제4,629,170호는 가요성 박막의 축 방향 단부에 대하여 반경 방향으로 압축되도록 스웨이징 결합되거나 또는 달리 조여지는 유지링과 고체 부재의 톱니형 표면 사이에서 압축되는 한쌍의 박막이 리테이니와 피스톤 사이에서 축 방향으로 간격을 두고 밀봉 부착되어 형성되는 한쌍의 챔버를 가지는 공압 스프링에 관한 것이다.

영국 특허 제199,789호에는 다이아프램을 잡고, 튜브상 부재의 테이퍼 단부에 대하여 힘을 가하는 금속 고정 밴드가 기재되어 있다.

미국 특허 제4,718,650호에는 가요성 슬리이브의 단부가 스웨이징 된 클램프 링에 의해 축 방향으로 간격이 있는 한쌍의 피스톤의 밀봉 표면에 연결되는 공기 스프링이 기재되어 있다. 클램프 링에 의하여 힘을 받아 탄성 중합체 재료가 유지되는 것을 도와주기 위하여 피스톤 클램프 표면내의 톱니가 형성된다.

공기 스프링에 있어서 다른 유형의 피스톤 및 단부 캡 밀봉 장치들은 본 발명의 출원인에게 양도된 미국 특허 제4,784,376호, 제4,787,607호 및 제4,787,606호에 기재되어 있다.

종래 기술의 공지된 다음 공기 스프링 구조로는 클램프 링 시이트(seat)의 피스톤 부재에 형성되어 반경 방향으로 연장되는 쇼울더에 클램프 링이 안착되어 환상 쇼울더(shoulder)와 인접한 피스톤 부재의 축 방향으로 연장된 밀봉 표면에 형성된 다수의 균일한 돌출 리브에 대하여 가요성 슬리이브의 절단 단부를 밀봉 클램핑시키는 것이 있다. 그러나 이와 같은 구조에서는 클램프 링은 환상 쇼울더에 확실하게 배치되지 않으며, 공기 스프링이 격렬히 반발되어 연장된 위치로 갈 때 축방향 상향으로 자유롭게 움직이게 된다는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 한쪽 단부에 피스톤이 있고 다른쪽 단부에 축방향으로 간격이 있는 단부 캡이 설치되는, 특히 자동차용 공기

스프링에 있어서, 가요성 탄성 중합체 슬리이브가 피스톤과 단부 캡 사이에서 연장되고, 클램프 링에 의하여 단부 캡 또는 피스톤 부재 각각에 대해 클램핑되어 견고한 유체 밀봉이 이루어져 그 사이에 압력 챔버가 형성되도록 하는 개선된 클램프 링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 클램프 링 위로 연장되는 탄성 중합체 슬리이브의 절단 에지가 노출되지 않도록 하여 공기 스프링이 움직이는 동안 노출된 에지와 마찰되어 생기는 탄성 중합체 슬리이브의 과도한 마모가 방지되는 개선된 단부 캡 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 링을 피스톤 부재의 쇼울더 또는 단부 캡의 환상 플랜지에 대하여 직접 배치시켜 공기 스프링이 동적인 작동 조건일 때 클램프 링의 움직임을 감소시켜, 링 및 인접한 단부 부재의 밀봉면 사이에서 클램핑 되는 탄성 중합체 슬리이브의 밀봉 효과가 확실히 유지되는 클램프 링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 링의 클램프 효과를 더 증대시키기 위하여 탄성 중합체 슬리이브 내에 포함된 보강 코드의 방향을 변화시키고, 돌출부와 오목한 홈 사이에서 탄성 중합체 재료의 효과적인 그립(grip)이 이루어지도록 클램프 링의 오목한 홈과 상응하여 작용하는 돌출부가 피스톤 부재나 단부 캡 클램프 표면에 형성되고, 피스톤 부재나 단부 캡의 밀봉 표면에 클램프 링이 배치되는 구조를 가진 개선된 클램프 링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 피스톤 부재나 단부 캡의 클램프 표면에 한 쌍의 돌출부가 형성되고, 그 돌출부의 양편은 평평하게 되어 돌출부와 함께 그 사이에서 탄성 중합체 슬리이브를 견고히 잡도록 하는 일련의 축 방향으로 간격을 둔 클램프 위치를 형성시키며; 간격을 둔 돌출부의 평평한 클램프 표면은 그 사이의 탄성 중합체 슬리이브에 더 큰 클램핑 영역을 부여하며; 슬리이브의 절단 단부에 가까운 돌출부는 다른 돌출부보다 직경이 커서 유체실의 누설 통로로부터 더 먼 곳에서 가요성 슬리이브의 밀봉을 강화시키는 개량된 클램프 링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 피스톤 부재 및 단부 캡 밀봉 표면의 돌출부 사이에서 탄성 중합체 재료가 유동되도록 환상 팽창 홈들이 형성되고, 동적인 조건하에서 재료의 노출 및 이에 따라 이동하는 탄성 중합체 슬리이브의 접촉이 방지되도록 절단 단부가 끼워지게 탄성 중합체 재료의 절단 단부 근처에서 또 다른 환상 홈이 형성된 개선된 클램프 링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 공기 스프링이 동적으로 작동되는 동안 탄성 중합체 슬리이브가 피스톤 또는 단부 캡 및 클램프 링의 표면을 따라 이동할 때 탄성 중합체의 마모가 감소되도록 클램프 링과 피스톤 부재 또는 단부 캡 너머로 슬리이브가 반전되어 원활한 경계면을 형성시키고, 클램프 링과 피스톤 부재 또는 단부 캡 사이에서 대체로 연속된 표면이 생기도록 클램프 링의 외면이 피스톤 부재 또는 단부 캡의 인접한 외면과 대체로 정렬된 개선된 단부 캡 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 개선된 공기 스프링에 의해 상기 목적 및 장점이 달성되는데, 그 일반적 특징은 공기 스프링을지지 구조에 장착시키는 피스톤 부제가 포함되고, 상기 피스톤 부재는 반경 방향 외측으로 연장되는 내측 쇼울더에서 끝나도록 축 방향으로 연장된 환상 밀봉면이 형성된 피스톤 본체를 가지며, 상기 밀봉면에는 반경 방향 외측으로 연장되는 중간의 환상 돌출부와 한쌍의 반경 방향으로 연장된 내외측 환상 돌출부가 형성되어 있고; 피스톤 부재 및 이 피스톤 부재로부터 축 방향으로 간격을 둔 단부 부재와 밀봉 접속되어 그 사이에 가압 유체실을 형성시키는 개방 단부를 가지며 보강 코드가 메입된 탄성 중합체 재료로 된 가요성 슬리이브와; 피스톤 부재의 환상 밀봉면에 대하여 동심으로 배치되어 그 사이에서 가요성 슬리이브의 한 단부를 밀봉 클램핑시키는 연속된 환상 클램프 링이 포함되고, 상기 클램프 링은 상기 피스톤 부재에 대하여 상기 클램프 링을 제자리에 위치시켜 그 사이에 기밀 밀봉이 이루어지도록 오목부가 형성되어 있고 축 방향으로 연장된 내측 클램프 표면을 가지며, 상기 오목부는 피스톤 부재의 중간 돌출부 및 내외측 피스톤 부재 돌출부중의 하나가 각각 정렬된 한쌍의 인접 표면과 반경 방향으로 정렬된다는 것이다.

출원인이 본 발명의 원리를 적용시키는데 가장 적절하다고 생각하는 본 발명의 바람직한 실시예가 다음의 설명 및 도면에 나타나 있으며 청구범위에 특히 명확히 기재되어 있다. 도면 전체에 걸쳐 동일 부재는 동일한 부호로 표시된다.

제1도에는 전체가 부호(1)로 표시되는 정지 위치의 공기 스프링에 본 발명의 개선된 단부 캡 조립체가 장착되어 있는 것이 도시되어 있다. 공기 스프링(1)에는 부호(2), (3)로 각각 표시되고 축 방향으로 간격이 있는 개선부 단부 캡 및 피스톤 부재가 포함된다. 피스톤 부재(3)는 기부(6)에 홈이진 중앙부(7)가 형성되어 개방 내부(5)를 형성시키는 대체로 원뿔형인 외측벽(4)이 포함되는 컵 모양 부재이다. 내측 보강 코드(9)가 포함되는 탄성 중합체 재료의 가요성 슬리이브(8)는 슬리이브의 개방 단부 내에서 본 발명의 클램프 링 조립체에 의해 단부 캡(2)과 피스톤 부재(3) 사이에서 클램핑 접속되어 연장되고, 그 사이에 내부 유럽 압력실(18)을 형성한다.

본 발명에 의하면 전체가 부호(10)로 표시되고 축 방향으로 연장되는 개량된 클램프 표면은 제2도에 상세히 도시된 바와같이 피스톤 부재(3)의 직경이 감소된 상단부(11)에 형성된다. 클램프 표면(10)은 반경 방향으로 연장되는 쇼울더(12) 및 만곡 모서리부(13)에 의해 피스톤 부재의 원뿔형 외측 벽(4)과 연결된다. 피스톤 단부(11)의 개방 외측 단부는 대체로 원뿔형 표면(17)에 의해 환상 립(lip, 16)과 연결되는 만곡 모서리(15) 및 반경 방향으로 연장되는 평평한 표면(14)을 갖는다.

제5도에는 본 발명에 기재된 것과 가장 유사한 종래의 공지된 클램프 링 및 밀봉 표면의 한 유형이 도시되어 있다. 클램프(55)은 다수의 균일한 소형 환상 리브(57)로 형성된 환상 밀봉 표면(56)에 대하여 동심으로 장착된다. 링(55)은 피스톤 부재(59)에 대하여 동심으로 장착된다. 링(55)은 피스톤 부재(59)에 형성되어 반경 방향으로 연장되는 환상 쇼울더(58)와 인접하게 설치된다. 그러나, 종래의 공기 스프링 구조에 있어서는 환상 리브(57)가 슬리이브 단부(60)의 탄성 중합체 재료를 단순히 압축시켜 그들 사이의 기밀 밀봉을 제공하기 때문에 쇼울더(58)에 대하여 클램프 링을 정확하게 위치시키는 수단이 없다. 링(55)이 쇼울더(58)에 대한 정 위치에 유지되기 위하여 축 방향으로 연장되는 밀봉 표면(56)에 대한 반경 클램프 결합에 의존하고 쇼울더(58)에 대한 적절한 위치로의 배치는 작업자의 능력에 따라 좌우된다.

또한, 본 발명에 의하면, 피스톤 클램프 표면(10)에는 반경 방향으로 연장되는 한쌍의 환상 클램프 돌출부(19,20)와 반경 방향 바깥쪽으로 연장되는 환상 중간 돌출부(21)가 설치된다. 환상 돌출부(19,20)는 축 방향으로 연장되는 평평한 외측 표면(19A,20A)을 포함하고 중간 돌출부(21)는 불룩하게 만곡된 외측 표면(21A)까지 연장되는 것이 바람직하다. 중간 돌출부(21)는 가요성 슬리이브(8)의 탄성 중합체 재료가 이동될 수 있도록 팽창 영역이나 구역을 재공하기 위하여 돌출부의 단부(21A)로부터 내측으로 확산되는 한쌍의 환상 팽창홈(23,24)에 의해 인접한 돌출부(19,20)와 분리된다.

반경 방향 내측으로 연장되는 또다른 홈(26)은 돌출부(20)와 환상 쇼울더(12) 사이에 형성되어 탄성 중합체 스릴이브(8)의 압축된 절단 단부(27)을 수용하여 고정시키고, 탄성 중합체 재료가 그 속에서 팽창될 수 있도록 한다. 압축된 슬리이브 단부(27)가 수용되므로 종래에 동적 조건 하에서 슬리이브가 움직여서 슬리이브에 바람직하지 못한 마모를 일으키던 슬리이브의 나머지 부분과의 접촉 및 노출이 방지된다.

홈(26)보다 축 방향 폭이 작고 반경 방향 내측으로 적게 연장되는 다른 홈(29)이 외측 클램핑 돌출부(19)와 환상 립(16) 사이의 클램프 표면(10)에 형성되어 탄성 중합체 슬리이브가 그 속에 수용될 때 0링과 같은 밀봉 효과를 다소 유발시킨다.

또한, 본 발명에 의한 클램프 링 조립체에는 전체가 부호(32)로 표시된 클램프 링이 포함되는데 이는 슬리이브(8)를 압축시키도록 스웨이징되거나 직경이 감소된 알루미늄, 또는 가열 수축되는 고강도 플라스틱으로 성형되는 것이 바람직하다. 스냅 식(snap-on type) 클램프 링도 이용될 수 있다. 링(32)의 원주 단부 표면(35,36) 사이의 거의 중심에서 축 방향으로 연장되는 내측 표면(34)에 중심 오목부(33)가 형성되어 있다. 내측 또는 외측 표면(34,37)은 만곡 모서리(38)에 의해 원주형 단부 표면(35,36)과 연결되고, 내측 표면(34)은 축 방향으로 연장되는 외측 표면(37)과 평행한 것이 바람직하다.

제2도에 대하여 다시 기술하면, 클램프 링(32)의 오목부(33)는 가요성 슬리이브(8)의 개방단부를 수용하기 위하여 피스톤 표면에 클램프 링이 정렬 되도록 피스톤 클램프 표면(10)의 불룩한 중간 돌출부(21)와 협동하도록 정렬된다. 이 위치에서 클램프 링의 원주형 표면(35)은 환상 쇼울더(12)에 안착되어 클램프 링(32)이 제1도에서 볼 때 축 방향 하향으로 움직이는 것을 방지한다. 이는 단부 부재(2)가 피스톤 부재(3)를 향해 축 방향으로 움직이는 공기 스프링의 수축 또는 반발 위치에서 특히 중요하다. 종래에는 이러한 공기 스프링의 축 방향 움직임, 특히 반발하는 움직임이 슬리이브 단부와의 클램핑 결합을 약화시켜 유체실의 조기 누설 또는 파손이 초래되는 수가 있었다.

제2도에 도시된 바와 같이, 외측 클램프 링 표면(37)은 피스톤부재(3)의 만곡 모서리(13)와 원뿔형 벽(4)의 연결부와 정렬되어 인접면들 사이에서 매끄럽고 연속적인 전환이 이루어지도록 한다. 이러한 전환으로 인하여 공기 스프링이 동적으로 작동되는 동안 가요성 슬리이브가 인접한 면들 사이 및 면들을 따라 이동될 때 가요성 슬리이브를 손상시킬 수 있는 갑작스런 방향의 변화나 다른 돌출부 또는 날카로운 모서리가 생기는 것이 방지되고, 슬리이브 재료의 과도한 마모가 감소되도록 그 위로 슬리이브 재료가 지나가는 거의 연속적인 표면이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 의하면 환상 립(lip, 16)이 탄성 중합체 슬리이브 재료에 제1핀치(pinch)영역을 형성시키기 위하여 제2도에서 화살표(A)로 표시된 슬리이브(8)의 압축되지 않은 두께 보다 짧은 거리로 클램프 링 모서리(38A)로부터 떨어져 위치한다. 제2핀치 영역을 형성시키기 위하여 외측 환상 돌출부(31)가 가요성 슬리이브(8) 두께보다 짧게 클램프 링(32)의 내측 표면(34)으로부터 반경 거리(40)만큼 떨어져 있다. 마찬가지로, 중간 돌출부(21)의 볼록한 외측 표면(21A)은 또다른 핀치 영역을 형성시키기 위하여 오목부(33)의 바닥 표면(33A)으로부터 가요성 슬리이브(8)의 두께보다 짧게 반경 거리(41)만큼 떨어져 배치된다. 또한, 돌출부(20)의 축방향으로 연장되는 외측 표면(20A)이 탄성 종합체 재료를 클램핑 하기 위한 또다른 핀치 영역을 형성시키기 위하여 인접한 링 표면(34)으로부터 반경 거리(42)만큼 떨어져 배치된다.

내측 돌출부(20)의 직경은 클램프 링(32)의 인접한 표면에 대한 탄성 중합체 슬리이브 재료의 더욱 견고한 그립 또는 핀치 작용이 되도록 외측 돌출부(19)의 직경보다 큰 것이 바람직하다. 중간 돌출부(21)의 직경은 클램프 링 오목부(33) 내로 더 연장되도록 돌출부(19, 20)의 직경보다 더 크다. 돌출부(20)에 의해 생기는 더 견고한 핀치 영역은 공기 스프링의 절단 단부(27)와 인접하게 잠재적 누설 경로를 따라 더 큰 거리에 걸쳐 위치한다. 또한 홈(23, 24)은 각 핀치 영역에서 견고한 클램프 결합이 보장되도록 탄성 중합체 재료의 핀치 또는 압축에 의해 재료가 바깥쪽으로 밀려날때, 각 핀치 영역과 인접한 곳에서 탄성 중합체 재료의 움직임 또는 팽창이 가능하도록 한다.

제2도에 특히 도시된 바와같이, 본 발명의 다른 특징에 의하면 정렬된 클램프 링의 오목부(33) 내로 중간 돌출부(21)가 반경 방향 바깥쪽으로 연장되어 보강 코드(9)의 방향이 변하게 된다. 이로 인하여, 끼워진 탄성 중합체 재료와 보강 코드가 거의 직선으로 배치된 경우보다 클램프 링과 피스톤 부재의 클램프 표면 사이로부터 슬리이브 단부를 당기는데 더 큰 힘이 요구되므로 끼워진 슬리이브 단부와의 보다 견고하고 안정한 클램프 결합이 가능하다.

바람직한 실시예에 있어서, 탄성 중합체 슬리이브(8)는 제2도의 화살표(A)로 표시되는 것과 같이 약 0.120in의 두께를 갖는다. 핀치 거리(40)는 대략 0.060in이고, 핀치 거리(41)는 대략 0.080in이며 핀치 거리(42)는 약 0.048in이다. 이들 치수는 공기 스프링 챔버(18) 내의 비교적 높은 내부 유체 압력을 견뎌낼 수 있는 밀봉이 되도록 개선된 클램프 링(32)과 피스톤 클램프 표면(45) 사이의 클램핑에 적절한 것으로 판명되었다.

제1도에 도시된 바와 같이 단부 캡(2)은 전체가 부호(45)로 표시되고 축 방향으로 연장되는 외측 환상 밀봉면을 가진 축방향으로 연장된 환상 본체(44)로 이루어진다. 밀봉면(45)에는 일련의 축방향으로 간격을 둔 홈과 돌출부가 피스톤 부재(3)의 클램프 표면(10)과 유사하게 형성되어 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 또, 단부 캡 클램프 링(46)도 피스톤 부재의 클램프 링(32)과 유사하므로 이에 대한 설명도 생략한다. 단부 캡(2)에는 외측 환상 플랜지(48)가 형성되어 있는데 그 하단부는 공기 스프링이 작동될 때 피스톤 부재(3)의 쇼울더와 유사하게 클램프 링(46)의 축방향 운동을 방지한다.

클램프 링(32)과 결합된 단부 부재 밀봉 표면(45)의 다양한 홈들과 돌출부의 관계는 앞서 기술된 것과 유사하다. 또한, 공기 스프링이 반발 위치에 있을 때 정렬된 표면들 사이의 연속적인 전환이 가능하고 날카로운 모서리 또는 돌출부가 생기지 않도록 그 너머로 움직이는 가요성 슬리이브(8)의 거의 연속적인 표면을 형성시키기 위하여 상기에 기재된 피스톤 부재의 외측 측벽(4)과 클램프 링 표면(37)에 의한 것과 유사하게 단부 캡 플랜지(48)의 외측 환상 표면(53)과 클램프 링(46)의 외측 표면(52)이 축 방향으로 정렬된다.

이상 기술된 개량된 클램프 링 조립체의 다른 특징은 대형 공기 스프링에서 클램핑 효과를 증가시킬 수 있다는 것이다. 예를 들면 피스톤 부재의 공칭 외경이 약 140mm인 공기 스프링은 종래의 클램프 링 조립체를 이용한 경우보다 높은 내압에 견딜 수 있다. 이러한 종래형식의 클램프 링은 축 방향으로 매끈하게 연장되는 내면을 가져 이처럼 대형 공기 스프링에 이용될 때에는 클램프 링의 내면에 비교적 큰 매끈한 표면이 있으므로 클램핑하는 힘이 감소된다. 이에 비하여 본 발명의 개량된 클램프 링 조립체는 클램핑하는 힘이 증가되어 탁월한 효과를 발휘한다. 클램프 링의 내면에 있는 오목부와 조합되는 피스톤 부재 클램프 표면에 형성된 독특한 클램핑 돌출부는 현존하는 클램프 링 조립체에서 찾아볼 수 없는 정도로 클램핑하는 힘을 증가시킨다.

따라서, 개선된 단부 캡 조립체는 간단하고, 효과적이고 안전하며 염가인 장치로서 상술한 많은 목적을 달성하여 종래 클램프 장치가 직면하였던 어려움을 해소하고 문제점을 해결하여 이 분야에서 새로운 결과를 얻는다.

앞의 설명에서 어떤 용어들은 이해와 간단 명료함을 위하여 선정된 것으로, 단지 설명을 위한 것이므로 종래 기술에 관한 요구 조건을 넘어 어떠한 불필요한 제한을 가하지 않으며 넓게 해석되어야 한다.

뿐만 아니라, 본 발명의 설명 및 도면은 단지 예를 든 것이므로 본 발명의 범위는 도시 및 기술된 세부 사항으로 제한되지 않는다.

이상 기술된 본 발명의 특징과 원리, 개선된 단부캡 조립체를 가진 공기 스프링 및 그 설치 방법. 그 방법의 구성 및 특징, 장점 및 신규하고 새로운 효과, 신규하고 유용한 구조, 장치, 요소, 배치, 부품, 조합 및 방법의 단계는 첨부된 특허 청구의 범위에 기재되어 있다.

Claims (29)

1. a) 공기 스프링을 지지 구조에 장착시키는 피스톤 부재가 포함되고, 상기 피스톤 부재는 반경 방향 외측으로 연장되는 내측 쇼울더에서 끝나는 축 방향으로 연장된 환상 밀봉면이 형성된 피스톤 본체를 가지며, 상기 밀봉면에는 반경 방향 외측으로 연장되는 중간에 환상 돌출부와 한쌍의 반경 방향으로 연장된 내외측 환상 돌출부가 형성되어 있고;

   b) 피스톤 부재 및 이 피스톤 부재로부터 축 방향으로 간격을 둔 단부 부재와 밀봉 접속되어 그 사이에 가압 유체실을 형성시키는 개방 단부를 가지며 보강 코드가 매입된 탄성 중합체 재료의 기요성 슬리이브와;

   c) 피스톤 부재의 환상 밀봉면에 대하여 동심으로 배치되어 그 사이에서 가요성 슬리이브의 한 단부를 밀봉 클램핑시키는 연속된 환상 클램프 링이 포함되고, 상기 클램프 링은 상기 피스톤 부재에 대하여 상기 클램프 링을 제자리에 위치시켜 그 사이에 기밀 밀봉이 이루어지도록 오목부가 형성되어 있고 축 방향으로 연장된 내측 클램프 표면을 가지며, 상기 오목부는 피스톤 부재의 중간 돌출부 및 내외측 피스톤 부재 돌출부중의 하나와 각각 정렬된 한쌍의 인접 표면과 반경 방향으로 정렬되는 공기 스프링.
2. 제1항에 있어서, 피스톤 부재 밀봉면의 내측 돌출부의 직경은 외측 돌출부의 직경보다 더 큰 공기 스프링.
3. 제1항에 있어서, 피스톤 부재 밀봉면의 내외측 돌출부는 축방향으로 연장되는 대체로 평평한 단부 표면에서 끝나는 공기 스프링.
4. 제3항에 있어서, 내외측 돌출부의 단부 표면이 클랭프 링의 축방향으로 연장되는 내면과 대체로 평행한 공기 스프링.
5. 제3항에 있어서, 피스톤 부재 밀봉면의 내측 돌출부의 평평한 단부 표면은 클랭프 링의 축 방향으로 연장된 내면으로부터 반경 방향으로 가요성 슬리이브 두께의 1/2보다는 짧고 1/3보다는 길게 간격을 두고 있는 공기 스프링.
6. 제3항에 있어서, 피스톤 부재 밀봉면의 외측 돌출부의 평평한 단부 표면은 클랭프 링의 축 방향으로 연장된 내면으로부터 반경 방향으로 가요성 슬리이브 두께의 1/2만큼 간격을 두고 있는 공기 스프링.
7. 제3항에 있어서, 피스톤 부재 밀봉면의 중간 돌출부는 대체로 볼록한 단면을 가지며 만곡 외측 단부에서 끝나고; 중간 돌출부가 오목한 환상홈에 의하여 내외측 돌출부와 분리되어 있는 공기 스프링.
8. 제7항에 있어서, 중간 돌출부의 만곡 외측 단부는 오목부의 표면으로부터 가요성 슬리이브 두깨의 약 3/4만큼 반경 방향으로 간격을 두고 있는 공기 스프링.
9. 제1항에 있어서, 피스톤 부재의 밀봉면은 반경 방향 외측으로 연장된 환상 립(lip)에서 끝나는 공기 스프링.
10. 제1항에 있어서, 공기 스프링의 작동중 클램프 링의 축 방향운동을 감소시키기 위하여, 클램프 링의 원주상 단부 표면이 피스톤 부재의 반경 방향으로 연장된 쇼울더에 안착되어 있는 공기 스프링.
11. 제10항에 있어서, 피스톤 부재의 환상 쇼울더는 만국 모서리에 의하여 피스톤 본체와 연결되고; 클램프 링은 피스톤 본체의 만국 모서리와 거의 정렬되고 축 방향으로 연장되는 외측 환상 표면을 가져 공기 스프링의 작동중 가요성 슬리이브가 그 위로 반전되는 실질적으로 연속된 표면을 형성시키는 공기 스프링.
12. 제11항에 있어서, 피스톤 본체는 만곡 모서리 근처에서 대체로 원뿔 형상으로 되어 있어 공기 스프링의 작동중 그위로 가요성 슬리이브가 반전되는 공기 스프링.
13. 제1항에 있어서, 가요성 슬리이브의 개방 단부의 잉여 탄성 중합체가 수용되도록 반경 방향 내측으로 연장된 홈에 의하여 피스톤 부재 밀봉면의 내측 돌출부가 환상 쇼울더부터 분리되는 공기 스프링.
14. 제13항에 있어서, 중간 돌출부는 반경 방향 내측으로 연장되는 팽창 홈에 의하여 내외측 돌출부로부터 분리되고; 수용 홈은 팽창 홈보다 반경 방향 내측으로 더 연장되는 공기 스프링.
15. 제14항에 있어서, 피스톤 부제의 밀봉면의 외측 환상 립에서 끝나고; 가요성 슬리이브에 0링 효과를 일으키도록 밀봉홈이 상기 외측 립 및 인접한 팽창 홈 사이에서 밀봉면에 형성되어 있는 공기 스프링.
16. 제15항에 있어서, 클램프 링이 라운딩된 모서리를 가지며; 피스톤 부재의 외측 환상 립은 클램프 링의 상기 라운딩된 모서리로부터 가요성 슬리이브의 두께보다 짧은 거리로 간격을 두어 그 사이에 핀치 영역을 형성시키는 공기 스프링.
17. 제1항에 있어서, 클램프 링이 내측 클램프 표면과 대체로 평행하게 연장되는 외측 표면 및 만곡 모서리에 의하여 상기 내외측 표면으로 연결되는 한쌍의 대체로 팽행한 대향 원주상 단부 표면을 가지는 공기 스프링.
18. a) 축 방향으로 간격을 둔 위치에 장착될 수 있는 한 쌍의 단부 부재;

    b) 상기 단부 부재와 밀봉 접속되어 그 사이에 가압 유체실을 형성시키는 개방 단부를 가지며 보강 코드가 매입된 탄성 중합체 재료의 가요성 슬리이브가 포함되고,

    c) 상기 단부 부재중의 적어도 하나는 축방향으로 연장된 환상 밀봉면을 가지며, 상기 밀봉면에는 축방향으로 간격을 둔 한쌍의 클램프 표면과 상기 클램프 표면을 지나 반경 방향 외측으로 연장되는 중간 환상 돌출부가 형성되어 있고;

    d) 환상 밀봉면에 대하여 동심으로 배치되어 그 사이에서 가요성 슬리이브의 한 단부를 밀봉 클램핑시키는 연속된 환상 클램프 링이 포함되고, 상기 클램프 링은 상기 한 단부 부재에 대하여 상기 링을 제자리에 위치시키도록 중간 돌출부와 협동하는 오목부가 형성되어 있고 축 방향으로 연장된 내측 클램프 표면을 가지며, 클램프 링의 간격을 둔 클램프 표면과 상기 돌출부는 함께 그 사이에 가요성 슬리이브를 클램핑시키고, 클램핑된 슬리이브 단부의 보강 코드의 방향을 변화시키도록 일련의 축 방향으로 간격을 둔 핀치 영역을 형성시키며;

    e) 상기 한 단부 부재에는 가요성 슬리이브의 압축된 단부가 수용되도록 대체로 반경 방향으로 연장된 홈이 형성되어 있는 공기 스프링.
19. 제18항에 있어서, 상기 한 단부 부재의 축 방향으로 간격을 둔 클램프 표면중의 하나는 다른 하나보다 클램프 링의 축 방향 내면으로부터 반경 방향으로 더 큰 거리로 간격을 두고 있는 공기 스프링.
20. 제18항에 있어서, 축방향으로 간격을 둔 클램프 표면은 상기 클램프 표면으로 클램핑 된 가요성 슬리이브의 특정 부분을 위한 팽창 영역을 부여하는 환상 홈에 의하여 중간 돌출부로부터 분리되는 공기 스프링.
21. 제18항에 있어서, 공기 스프링의 작동중 상기 링의 축방향 이동을 제한하기 위하여 클램프 링의 원주상 단부와 접촉하도록 대체로 반경 방향으로 연장되는 표면이 상기 한 단부 부재에 형성되어 있는 공기 스프링.
22. 제21항에 있어서, 상기 한 단부 부재는 그 축 방향 클램프 표면이 가요성 슬리이브의 개방 단부 내로 연장되는 단부 캡이고; 상기 한 단부 부재의 반경 방향으로 연장되는 표면은 상기 한 단부 부재의 밀봉면의 일부로부터 간격을 두고 이와 대체로 평행하게 연장되는 환상 수용 플랜지인 공기 스프링.
23. a) 축 방향으로 간격을 둔 위치에 장착될 수 있는 한 쌍의 단부 부재가 포함되고, 상기 단부 부재중의 적어도 하나에는 반경 방향 외측으로 연장되는 환상 쇼울더가 형성되어 있고;

    b) 상기 단부 부재와 밀봉 접속되어 그 사이에 가압 유체실을 형성시키는 개방 단부를 가지는 탄성 중합체 재료로 된 가요성 슬리이브가 포함되고,

    c) 상기 단부 부재중의 하나는 축방향으로 연장된 환상 밀봉면을 가지며, 상기 밀봉면에는 상기 환상 쇼울더로부터 축방향으로 간격을 두고 상기 환상 쇼울더보다 반경 방향 외측으로 짧게 연장되는 환상 돌출부가 형성되어 있고;

    d) 환상 밀봉면에 대하여 동심으로 배치되어 그 사이에의 가요성 슬리이브의 한 단부를 밀봉 클램핑시키는 연속된 환상 클램프 링이 포함되고, 공기 스프링의 작동 중 상기 링의 움직임이 제한되도록 상기 클램프 링은 환상 쇼울더와 접촉하여, 상기 클램프 링은 환상 쇼울더와 상기 한 단부 부재의 밀봉면에 대하여 상기 링을 제자리에 위치시키도록 밀봉면의 돌출부와 협동하는 오목부가 형성되어 있고 축 방향으로 연장된 내측 클램프 표면을 가지는 공기 스프링.
24. 제23항에 있어서, 대체로 반경 방향으로 연장된 홈은 그 속에 가요성 슬리이브의 압축된 단부를 수용하여 밀봉시키도록 상기 한 단부부재의 밀봉면에 형성되어 있는 공기 스프링.
25. 제23항에 있어서, 상기 한 단부 부재의 밀봉면에는 환상 돌출부 근처에 축 방향으로 간격을 둔 한쌍의 환상 클램프 표면이 형성되어 있고; 상기 클램프 표면은 환상 홈에 의하여 환상 돌출부와 분리되며; 상기 환상 클램프 표면중의 하나는 다른 하나보다 직경이 더 큰 공기 스프링.
26. 제23항에 있어서, 클램프 링은 상기 한 단부 부재의 외측 환상 표면과 축 방향으로 정렬되고 축방향으로 연장된 외측 환상 표면을 가져 실질적으로 연속된 외면을 형성시키고, 공기 스프링의 작동중 가요성 슬리이브가 외면상에서 반전되는 공기 스프링.
27. 간격을 둔 한 쌍의 단부 부재 및 상기 단부 부재에 각각 형성된 밀봉면에 밀봉 클램핑 되는 개방 단부를 가져 그 사이에 유체 압력실을 형성시키는 탄성 중합체 재료의 가요성 슬리이브가 포함되고; 상기 단부 부재의 적어도 하나에는 그 밀봉면과 인접한 곳에서 반경 방향으로 연장되는 환상 쇼울더가 형성되어 상기 한 단부 부재의 대체로 축방향으로 연장된 외측 표면에서 끝나고; 상기 한 단부 부재의 밀봉면에 대하여 가요성 슬리이브의 한 단부를 밀봉 클램핑시키는 환상 클램프 링이 포함되고, 장치의 작동중 상기 링의 한 방향으로의 축 방향 이동을 제한하기 위하여 환상 쇼울더와 접촉하며; 상기 클램프 링 중의 하나와 상기 한 단부 부재의 밀봉면에는 환상 돌출부가 형성되어 상기 클램프 링 및 밀봉면의 다른 하나에 형성된 환상 홈과 협동하여 클램프 링을 상기 한 단부 부재의 환상 쇼울더 상에서 제 자리에 위치시키는 유체 압력 장치.
28. 제27항에 있어서, 단부 부재는 하나의 단부 캡 및 공기 스프링의 한 피스톤 부재이고; 돌출부는 피스톤 부재의 밀봉면에 형성되고 반경 방향 외측으로 연장되는 불룩한 환상 돌출부이며; 클램프 링은 축방향으로 연장되는 내측 클램프 표면을 가지고, 홈은 상기 축방향으로 연장되는 내측 클램프 표면에 형성된 오목부로서 상기 링을 상기 한 단부 부재의 축 방향 외측 표면 및 환상 쇼울더에 대하여 제자리에 정확히 위치시키도록 밀봉면의 볼록한 환상 돌출부와 협동하는 유체 압력 장치.
29. 제28항에 있어서, 피스톤 부재의 밀봉면에는 볼록한 돌출부 근처에서 축방향으로 간격을 두고 이로부터 슬리이브 재료의 환상 팽창홈에 의하여 분리되어 있는 대체로 평평한 한쌍의 환상 돌출부가 형성되어 있는 유체 압력 장치.

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