KR100797273B1 - 작동 소음 및 진동이 저감된 유압실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작동 소음 및 진동이 저감된 유압실린더에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로드가 최대 신장 상태에서 수축 작동을 시작하는 시점에서 발생하는 소음 및 진동을 최소화할 수 있는 유압실린더에 관한 것이다.

본 발명에 따른 작동 소음 및 진동이 저감된 유압실린더는, 일단이 폐색되고 일단이 개구된 원통형상의 튜브와, 상기 튜브의 내부에 밀착되어 슬라이드 가능하게 설치된 피스톤과, 상기 피스톤과 함께 슬라이드되는 로드와, 상기 튜브의 상기 로드 측 단부를 외부와 밀폐시키는 원통형상의 부재로서, 상기 피스톤 측 단부에 링 형상의 홈이 상기 피스톤을 향해 형성된 헤드커버와, 상기 로드와 함께 슬라이드 되고, 상기 로드와 상기 헤드커버 사이의 공간에 진출입하면서 상기 피스톤에 관성에 의한 충격을 완화시키는 쿠션링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

유압실린더, 쿠션링, 헤드커버.

Description

작동 소음 및 진동이 저감된 유압실린더{HYDRAULIC CYLINDER FOR REDUCING NOISE AND SHOCK DURING OPERATION}

도 1은 본 발명에 따른 유압실린더의 일실시예를 도시한 부분단면도,

도 2는 도 1의 실시예의 헤드커버 부분의 부분절단 사시도,

도 3은 도 1의 실시예의 헤드커버와 쿠션링을 도시한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 튜브 20: 로드

30: 헤드커버 40: 피스톤

50: 쿠션링

본 발명은 작동 소음 및 진동이 저감된 유압실린더에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로드가 최대 신장 상태에서 수축 작동을 시작하는 시점에서 발생하는 소음 및 진동을 최소화할 수 있는 유압실린더에 관한 것이다.

유압실린더는 튜브와 로드를 구비하며, 튜브 내부의 공간에 작동유가 공급됨에 따라 로드가 신축 작동되는 유압작동기(Hydraulic Actuator)의 일종이다.

종래기술에 따른 유압실린더는 튜브조립체와, 튜브조립체로부터 돌출되거나 튜브조립체 내부로 삽입되도록 슬라이드 작동되는 로드를 포함하여 구성된다.

튜브조립체는 일단이 폐색되고 타단이 개방된 원통형의 튜브와, 로드가 관통되는 동시에 튜브의 개방된 단부를 외부와 밀폐하는 헤드커버로 구성된다. 로드를 슬라이드 작동시키기 위해 튜브조립체 내부에는 피스톤이 설치되어 있으며 로드의 일단부가 이 피스톤에 고정되어 있다. 피스톤은 튜브조립체의 내경면에 밀착되어 튜브조립체의 내부 공간을 두 부분으로 분할한다. 따라서 분할된 두 공간 중 어느 한 공간에 작동유를 가압하여 공급하면, 피스톤은 반대측으로 밀려나며, 이에 따라 로드가 슬라이드 작동되는 것이다. 로드가 슬라이드 작동되면 튜브조립체 외부로 돌출된 로드의 길이가 신축되므로, 로드 자체의 길이는 변함이 없더라도, 로드가 튜브조립체에 대해 신축 작동된다고도 할 수 있다.

한편, 피스톤은 튜브조립체의 양단부에서 각각 사점에 다다르는데, 특히 로드가 최대로 신장된 상태로 될 때, 로드가 슬라이드하던 관성에 의해 헤드커버 측이 충격을 받게된다. 이 충격을 완화하기 위해 쿠션링이 설치된다. 쿠션링은 로드와 함께 움직이며, 로드가 최대로 신장될 때, 로드와 헤드커버 사이의 공간에 삽입되면서 헤드커버에 마련된 작동유 출입구를 통해 배출되는 작동유의 양을 감소시켜 피스톤에 대해 배압을 형성함으로써 충격을 완화한다.

그런데, 피스톤이 헤드커버 측의 사점에 다다랐다가 다시 반대측 사점을 향해 슬라이드되기 시작할 때, 즉 로드가 수축 작동을 시작하는 순간에, 작동유 출입구를 통해 공급되는 작동유가 쿠션링의 헤드커버 측 단부를 순간적으로 가압하게 된다. 이 가압력은 순간적으로 가해지므로, 쿠션링이 피스톤을 타격하는 것과 같은 효과를 내어 소음과 진동이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 로드가 수축 작동을 시작할 때 발생하는 소음과 진동을 최소화할 수 있는 유압실린더를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 작동 소음 및 진동이 저감된 유압실린더는, 일단이 폐색되고 일단이 개구된 원통형상의 튜브와, 상기 튜브의 내부에 밀착되어 슬라이드 가능하게 설치된 피스톤과, 상기 피스톤과 함께 슬라이드되는 로드와, 상기 튜브의 상기 로드 측 단부를 외부와 밀폐시키는 원통형상의 부재로서, 상기 피스톤 측 단부에 링 형상의 홈이 상기 피스톤을 향해 형성된 헤드커버와, 상기 로드와 함께 슬라이드 되고, 상기 로드와 상기 헤드커버 사이의 공간에 진출입하면서 상기 피스톤에 관성에 의한 충격을 완화시키는 쿠션링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 유압실린더에 있어서, 상기 헤드커버는, 반경방향을 따라 중심을 향해 형성되며 상기 링형상의 홈과 연통되는 보조홈이 형성된 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부의 도면을 참조로 본 발명에 따른 유압실린더의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 유압실린더의 일실시예를 도시한 부분단면도이고, 도 2는 도 1의 실시예의 헤드커버 부분의 부분절단 사시도이며, 도 3은 도 1의 실시예의 헤드커버와 쿠션링을 도시한 사시도이다.

튜브(10)는 일단이 폐색되고 타단이 개방된 원통형 부재로서, 유압실린더의 외관을 형성한다.

로드(20)는 튜브(10)의 길이방향을 따라 신축 작동되며, 수축될 때는 튜브(10)의 내부로 삽입되는 길이가 길어지고, 신장될 때는 튜브(10)의 외부로 돌출되는 길이가 길어지는 막대형상의 부재이다.

헤드커버(30)는 튜브(10)의 개방된 단부, 즉 로드(20)측 단부를 외부와 차단하기 위한 것으로, 헤드커버(30)에 의해 튜브(10)의 내부는 밀폐공간이 형성된다. 헤드커버(30)는 대체로 원통형상의 부재로서, 일측단은 튜브(10)의 내측으로 삽입되어 고정되고 타측단에는 관통구멍이 형성되어 로드(20)가 관통삽입되도록 한다. 따라서, 헤드커버(30)의 튜브(10) 내측으로 삽입된 부분은 내경이 로드(20)의 외경보다 크고, 외경은 튜브(10)의 내경과 실질적으로 같다. 또한 헤드커버(30)의 일측에는 작동유가 드나들 수 있도록 작동유 출입구(31)가 형성되어 있다. 이 작동유 출입구(31)를 통해 작동유는 튜브(10) 내측의 공간으로 진입하거나, 외부로 배출된다.

피스톤(40)은 로드(20)의 일단에 고정되며, 튜브(10)의 내경면에 그 외경면 이 밀착되어 슬라이드 가능하게 튜브(10)에 설치된다. 피스톤(40)은 튜브(10) 내부의 공간을 두 부분으로 분할한다. 즉, 튜브(10) 내부의 공간이 피스톤(40)을 중심으로 튜브(10)의 양측에 하나씩 배치된 꼴로 분할된다. 분할된 두 공간 중 어느 한 공간에 작동유를 가압하여 공급하면, 피스톤(40)은 튜브(10) 내부의 다른 한 공간을 압축시키면서 슬라이드된다. 이때 다른 한 공간에 충진되어 있던 작동유는 별도로 마련된 출입구를 통해 외부로 배출된다. 예컨대, 헤드커버(30)에 마련된 작동유 출입구(31)를 통해 작동유가 공급되면, 피스톤(40)은 헤드커버(30)에서 멀어지는 방향으로 슬라이드되고, 작동유 출입구(31)를 통해 작동유가 배출될 때에는 피스톤(40)이 헤드커버(30) 측으로 슬라이드된다. 따라서 피스톤(40)이 고정된 로드(20)가 튜브(10)에 대해 슬라이드 작동할 수 있다.

피스톤(40)은 도 1의 도면방향을 기준으로 하여 좌측과 우측에서 각각 사점에 다다른다. 특히, 헤드커버(30)가 설치된 튜브(10)의 일측에 해당하는 우측 사점에 다다랐을 때, 로드(20)의 신장이 최대가 된다. 피스톤(40)이 우측 사점에 다다랐을 때, 슬라이드되던 관성에 의해 헤드커버(30)에 전달되는 충격을 최소화하기 위해 헤드커버(30)의 내측에는 쿠션링(50)이 설치된다.

쿠션링(50)은 대체로 내외경간이 얇은 원통형상이며, 그 내경면이 로드(20)의 외경면과는 약 1mm의 간극을 두고 설치되어 로드(20)와 함께 움직인다. 또한 쿠션링(50)은 피스톤(40)이 헤드커버(30)에 접근함에 따라 로드(20)와 헤드커버(30) 사이에 형성되는 얇은 원통형의 공간 속으로 진입한다. 쿠션링(50)이 헤드커버(30) 측으로 진입하면서 작동유 출입구(31)를 통해 튜브(10) 외측으로 배출되 는 작동유의 양을 점차 줄임으로써 피스톤(40)의 슬라이드 방향에 대하여 배압을 형성한다. 이 배압에 의해 피스톤(40)의 관성에 의한 충격을 완화시키는 것이다.

한편, 로드(20)를 최대 신축상태에서 다시 수축시키기 위해, 헤드커버(30)의 작동유 출입구(31)를 통해 작동유를 공급하면, 작동유는 쿠션링(50)의 헤드커버(30) 측 단부를 먼저 가압하고, 결과적으로 피스톤(40)을 밀어낸다. 유압실린더가 대용량일수록 고압의 작동유가 필요하므로, 쿠션링(50) 또한 작동유에 의해 압박될 때 순간적으로 피스톤(40) 측으로 이동할 수 있다. 그 결과로 쿠션링(50)이 피스톤(40)에 충돌하며, 이 때 소음 및 진동이 발생한다. 쿠션링(50)과 피스톤(40) 사이에 전혀 간극이 없는 경우라도, 작동유의 순간적인 압박에 의해 쿠션링(50)의 헤드커버(30) 측 단부 또는 피스톤(40)의 쿠션링(50) 측 단부에 충격이 전해지므로 역시 소음 및 진동이 발생한다.

한편 작동유 출입구(31)를 통해 공급된 작동유의 일부는 쿠션링(50)과 로드(20) 사이의 간극을 따라 피스톤(40) 쪽으로 이동하기도 한다. 쿠션링(50)의 피스톤(40) 측 단부가 전면적으로 피스톤(40)에 밀착되어 있을 경우 이러한 작동유의 이동량이 감소하게 된다. 그러나 쿠션링(50)의 피스톤(40) 측 단부에 반경방향으로 복수의 연통홈(51)을 형성하면, 쿠션링(50)이 피스톤(40)에 밀착되어 있더라도 작동유가 피스톤(40)과 접촉하는 면적을 넓혀준다. 따라서 쿠션링(50)의 헤드커버(30) 측 단부에 가해지는 순간적인 압력을 저감시킬 수 있으며, 결과적으로 소음 및 진동 발생을 감소시킬 수 있다.

여기에 더하여 헤드커버(30)가 튜브(10)에 삽입된 부분의 단면, 즉 피스 톤(40)을 향한 단면에도 홈을 형성하는 것이 바람직하다. 이 홈에 의해서도 작동유가 피스톤(40)과 접촉하는 면적이 증대된다. 도 3에는 헤드커버(30)에 형성되는 이런 홈의 일례로서 헤드커버(30)의 피스톤(40) 측 단면에 링형상의 홈(32)과, 이 링형상의 홈(32)과 연통되고 반경방향으로 연장된 보조홈(33)을 도시하고 있다.

헤드커버(30)의 작동유 출입구(31)를 통해 공급된 작동유는, 쿠션링(50)과 로드(20) 사이의 간극을 통해 피스톤(40) 측으로 진입하며, 쿠션링(50)의 연통홈(51)을 지나 헤드커버(30)와 쿠션링(50) 사이의 공간으로 충진되며, 또다시 헤드커버(30)의 링형상 홈(32)으로 충진된다. 따라서 작동유는 피스톤(40)과 접촉하는 면적이 넓어지며, 급작스런 작동유의 공급에도 피스톤(40)과 쿠션링(50)에 의해 발생하는 소음과 진동을 대폭 저감할 수 있다. 이때 헤드커버(30)에 보조홈(33)이 더 구비되어 있다면, 피스톤(40)과의 접촉면적을 더 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 작동유가 용이하게 링형상 홈(32)으로 진입할 수 있으므로 바람직하다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 작동 소음 및 진동이 저감된 유 압실린더는, 헤드커버의 피스톤 측 단부에 홈이 형성되고, 이 홈을 통해 작동유가 피스톤과 접촉하는 면적을 증대시킬 수 있으므로 피스톤과 쿠션링 사이에서 유압실린더의 작동중 발생하는 소음 및 진동을 저감시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 일단이 폐색되고 일단이 개구된 원통형상의 튜브(10)와,

   상기 튜브(10)의 내부에 밀착되어 슬라이드 가능하게 설치된 피스톤(40)과,

   상기 피스톤(40)과 함께 슬라이드되는 로드(20)와,

   상기 튜브(10)의 상기 로드(20) 측 단부를 외부와 밀폐시키는 원통형상의 부재로서, 상기 피스톤(40) 측 단부에 링 형상의 홈(32)이 상기 피스톤(40)을 향해 형성된 헤드커버(30)와,

   상기 로드(20)와 함께 슬라이드 되고, 상기 로드(20)와 상기 헤드커버(30) 사이의 공간에 진출입하면서 상기 피스톤(40)에 관성에 의한 충격을 완화시키는 쿠션링(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압실린더.
2. 제1항에 있어서, 상기 헤드커버(30)는,

   반경방향을 따라 중심을 향해 형성되며 상기 링형상의 홈(32)과 연통되는 보조홈(33)이 형성된 것을 특징으로 하는 유압실린더.

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