KR101545955B1 - 유압실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액츄에이터 등에 적용되는 유압실린더에 관한 것으로서, 실린더 튜브의 내주면에 대면하여 슬라이드 가능하게 구비되는 피스톤(piston)이 실린더 로드의 일단부에 순차로 결합되는 제1 피스톤과 제2 피스톤 및 제3 피스톤을 포함하되 상기 제1 피스톤과 제3 피스톤의 외주면이 상기 실린더 로드의 내주면과 이격 형성되며, 제2 피스톤과 제1 피스톤의 사이 및 상기 제2 피스톤과 상기 제3 피스톤의 사이에 대칭으로 개재되는 한 쌍의 피스톤 씰(piston seal)과, 제1 피스톤과 제3 피스톤의 외주면에 끼워져 상기 한 쌍의 피스톤 씰의 축방향 연장부를 상기 실린더 튜브의 내주면을 향하여 경사진 방향으로 접촉 가압하는 한 쌍의 테이퍼 링(taper ring), 그리고 상기 제1 피스톤과 상기 제3 피스톤의 외주면에 각기 형성되는 홈에 끼움결합 함으로써 상기 한 쌍의 테이퍼 링을 각각 축방향으로 지지하는 한 쌍의 스냅링(snap ring)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 피스톤 씰의 접촉으로 인한 마모 발생 시에도 상기 테이퍼 링에 의해 피스톤 씰과 실린더 튜브의 계속적인 접촉을 유지할 수 있다.

Description

유압실린더{HYDRAULIC CYLINDER}

본 발명은 발전용 터빈 조속기의 액츄에이터 등에 적용되는 유압실린더로서 특히 씰링구조가 개선된 유압실린더에 관한 것이다.

종래 유압실린더의 씰링 구조에 관한 기술은 특허등록 제10-0621984호 "유압실린더의 실링 구조"(등록일: 2006.09.01) 또는 특허등록 제10-1375267호 "유압 실린더"(등록일: 2014.03.11) 등에 개시된 바 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 유압실린더 씰링 구조에 의하면 유압실린더의 반복적인 사용으로 인해 피스톤과 실린더 튜브의 사이에 개재되는 씰링 부재가 마모됨에 따라 실린더 튜브와의 사이에 틈새가 발생하여 씰링 기능이 떨어지고 이로 인해 전체 유압실린더의 성능 또한 저하된다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 씰링 부재의 반복 사용으로 인한 씰링 성능의 저하 및 이로 인한 유압실린더의 전체적인 성능 저하를 완화 내지 최소화시킬 수 있는 유압실린더를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 실린더 튜브(cylinder tube)와 상기 실린더 튜브의 내주면에 대면하여 슬라이드 가능하게 구비되는 피스톤(piston) 및 일단부에 상기 피스톤이 일체로 결합되는 실린더 로드(cylinder rod)를 포함하는 유압실린더에 있어서, 상기 피스톤은, 상기 실린더 로드의 일단부에 순차로 결합되는 제1 피스톤과 제2 피스톤 및 제3 피스톤을 포함하되 상기 제1 피스톤과 제3 피스톤의 외주면이 상기 실린더 로드의 내주면과 이격 형성되며, 상기 유압실린더는, 상기 제2 피스톤과 상기 제1 피스톤의 사이 및 상기 제2 피스톤과 상기 제3 피스톤의 사이에 대칭으로 개재되어, 상기 제2 피스톤과 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤과 상기 제3 피스톤에 의해 지지되는 반경방향 연장부와, 상기 반경방향 연장부의 외측 단부로부터 상기 실린더 튜브의 내주면에 밀착되는 축방향 연장부가 형성된 한 쌍의 피스톤 씰(piston seal)과; 상기 제1 피스톤과 상기 제3 피스톤의 외주면에 끼워져, 상기 한 쌍의 피스톤 씰의 축방향 연장부의 각 자유단부를 상기 실린더 튜브의 내주면을 향하여 경사진 방향으로 접촉 가압하는 테이퍼 면이 형성된 한 쌍의 테이퍼 링(taper ring); 및 상기 제1 피스톤과 상기 제3 피스톤의 외주면에 각기 형성되는 홈에 끼움결합 함으로써 상기 한 쌍의 테이퍼 링을 각각 축방향으로 접촉 지지하는 한 쌍의 스냅링(snap ring)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압실린더를 제공한다.

여기서, 상기 유압실린더는 각각의 테이퍼 링과 스냅링 사이에 개재되어 상기 테이퍼 링을 상기 피스톤 씰 측 축방향으로 가압하는 한 쌍의 웨이브 와셔(wave washer)를 더 포함할 수도 있다.

이때, 상기 한 쌍의 테이퍼 링은, 상기 테이퍼 면의 외측단부로부터 축방향으로 연장형성되어 상기 실린더 튜브의 내주면에 면접촉하는 면접슬라이드부를 구비할 수도 있다.

이 경우, 상기 한 쌍의 테이퍼 링은 동(bronze) 재질로 이루어질 수도 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 실린더 튜브와 상기 실린더 튜브의 내주면에 대면하여 슬라이드 가능하게 구비되는 피스톤, 일단부에 상기 피스톤이 일체로 결합되는 실린더 로드 및 상기 실린더 튜브의 일단부에 결합하여 상기 실린더 로드가 관통하는 로드 커버를 포함하는 유압실린더에 있어서, 상기 로드 커버의 축방향 일측에 결합하여 내주면을 통해 상기 실린더 로드를 슬라이드 가능하게 지지하는 로드 부시(rod bush)와; 상기 로드 커버와 상기 로드 부시의 사이에 개재되어, 상기 로드 커버와 상기 로드 부시에 의해 지지되는 씰 고정부와, 상기 씰 고정부의 내측 단부로부터 상기 실린더 로드의 외주면에 밀착되는 씰 아암부가 형성된 로드 씰(rod seal)과; 상기 실린더 로드의 외주면에 끼워져, 상기 로드 씰의 씰 아암부의 각 자유단부를 상기 실린더 로드의 외주면을 향하여 경사진 방향으로 접촉 가압하는 내향 테이퍼 면이 형성된 내향 테이퍼 링; 및 상기 실린더 로드의 외주면에 끼워져 일측 단부로는 상기 로드 커버에 고정되고 타측 단부로는 상기 내향 테이퍼 링을 지지하는 씰 케이스(seal case)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압실린더를 제공한다.

여기서, 상기 유압실린더는 상기 내향 테이퍼 링과 상기 씰 케이스 사이에 개재되어 상기 내향 테이퍼 링을 상기 로드 씰 측 축방향으로 가압하는 웨이브 와셔를 더 포함할 수도 있다.

그리고, 상기 내향 테이퍼 링은, 상기 내향 테이퍼 면의 내측단부로부터 축방향으로 연장형성되어 상기 실린더 로드의 외주면에 면접촉하는 내면접슬라이드부를 구비할 수도 있다.

이때, 상기 내향 테이퍼 링은 동 재질로 이루어질 수도 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 유압실린더에 의하면, 피스톤 씰과 로드 씰이 각각 테이퍼 링에 의해 경사진 방향으로 실린더 튜브의 내주면을 향해 그리고 실린더 로드의 외주면을 향해 가압된 상태로 유지됨으로써 씰링 성능을 향상시킴은 물론, 접촉으로 인한 마모 발생 시 상기 테이퍼 링에 형성된 테이퍼 면을 통해 상기 피스톤 씰과 실린더 튜브의 내주면과의 계속적인 접촉 그리고 상기 로드 씰과 상기 실린더 로드와의 계속적인 접촉을 유지하도록 함으로써 반복 사용으로 인한 접촉면 사이의 틈새 발생을 방지할 수 있으므로 씰링 성능의 저하 및 이로 인한 유압실린더의 전체적인 성능 저하를 완화 내지 최소화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유압실린더의 사시도,
도 2는 도 1의 유압실린더의 분해사시도,
도 3은 도 1의 유압실린더의 종단면도 및 부분 확대도이다.

본 발명의 실시예에 따른 유압실린더는, 도 1에 도시된 바와 같이, 실린더 로드(cylinder rod, 1)가 실린더 튜브(cylinder tube, 7) 내에서 전후 슬라이드 가능하게 수용되고, 상기 실린더 튜브(7)의 전방 단부에 결합된 로드 커버(rod cover, 6)를 관통하여 외부로 돌출 가능하도록 구비된다.

유압실린더의 내부를 살펴보면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 실린더 튜브(7)의 내부에 수용되는 실린더 로드(1)의 후방단부에는 제1 피스톤(2), 제2 피스톤(4) 및 제3 피스톤(3)이 순차로 결합된다.

이때, 제1 피스톤(2)과 제3 피스톤(3)의 외주면은 실린더 튜브(7)의 내주면과 이격되게 형성되고, 제2 피스톤(4)의 외주면은 실린더 튜브(7)의 내주면과 밀접되게 형성된다.

제1 피스톤(2)과 제2 피스톤(4)의 사이에는 피스톤 씰(piston seal, 9)이 개재되는 바, 피스톤 씰(9)의 반경방향 연장부(9a)는 제1 피스톤(2)과 제2 피스톤(4)에 의해 양측이 지지되어 위치고정되고, 이 반경방향 연장부(9a)의 외측 단부로부터 연장되는 축방향 연장부(9b)는 실린더 튜브(7)의 내주면에 밀착된다.

축방향 연장부(9b)의 끝단, 즉 자유단부에 이웃하여는 테이퍼 링(taper ring, 10)이 제1 피스톤(2)의 외주면에 끼워져 그 테이퍼 면(10a)을 통해 상기 축방향 연장부(9b)의 자유단부를 축방향으로 경사지게, 즉 실린더 튜브(7)의 내주면을 향해 경사진 방향으로 접촉 가압한다.

한편, 테이퍼 링(10)은 동(bronze) 재질로 이루어져 상기 테이퍼 면(10a)의 외측단부로부터 축방향으로 연장형성되는 면접슬라이드부(10b)를 통해 실린더 튜브(7)의 내주면에 면접촉함으로써 피스톤(2, 3, 4)의 원활한 슬라이드를 유도한다.

이와 같은 테이퍼 링(10)의 축방향으로는 웨이브 와셔(wave washer, 11)를 개재한 상태로 스냅링(snap ring, 12)이 제1 피스톤(2)의 외주면에 형성된 홈(2a)에 끼움결합 함으로써 상기 웨이브 와셔(11)를 통해 테이퍼 링(10)을 탄성적으로 지지한다.

이에 따라, 피스톤 씰(9)의 축방향 연장부(9b)는 테이퍼 링(10)의 가압으로 항상 실린더 튜브(7)의 내주면에 밀착된 상태가 유지되며, 유압실린더의 반복적인 사용으로 인해 상기 실린더 튜브(7)와 접촉된 부분이 마모된다고 하더라도 웨이브 와셔(11)에 의한 축방향 가압으로 인해 여전히 실린더 튜브(7)의 내주면에 접촉된 상태를 유지할 수 있다.

그리고, 반대편의 제3 피스톤(3)과 제2 피스톤(4)의 사이에도 동일한 형상의 피스톤 씰(9)이 상기한 바와 대칭으로 개재되어 역시 상기한 바와 대칭으로 설치되는 테이퍼 링(10), 웨이브 와셔(11) 및 스냅링(12)에 의해 지지된다.

한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 실린더 로드(1)가 관통하여 슬라이드 되는 전방의 로드 커버(6)에는 축방향으로 일측면에 로드 부시(rod bush, 14)가 결합하여 그 내주면을 통해 실린더 로드(1)를 슬라이드 가능하게 지지한다.

이때, 로드 부시(14)와 로드 커버(6)의 사이에는 로드 씰(rod seal, 15)이 개재되어 씰 고정부(15a)를 통해서는 로드 부시(14)의 수용부(14a)에 수용되는 한편 로드 커버(6)에 의해 지지되며, 상기 씰 고정부(15a)의 내측 단부로부터 연장 형성되는 씰 아암부(15b)를 통해서는 실린더 로드(1)의 외주면에 밀착된다.

이 씰 아암부(15b)에 대하여는 실린더 로드(1)의 외주면에 끼워지는 내향 테이퍼 링(16)의 내향 테이퍼 면(16a)이 실린더 로드(1)의 외주면을 향하여 경사진 방향으로 접촉 가압함으로써 씰 아암부(15b)와 실린더 로드(1)와의 접촉 상태가 유지된다.

이와 같은 내향 테이퍼 링(16)의 축방향으로는 웨이브 와셔(17)를 개재한 상태로 씰 케이스(seal case, 18)가 일측 단부(18a)를 통해 로드 커버(6)에 고정되고 타측 단부(18b)를 통해서는 상기 웨이브 와셔(17)를 매개로 내향 테이퍼 링(16)을 탄성적으로 지지한다.

이에 따라, 로드 씰(15)의 씰 아암부(15b)는 내향 테이퍼 링(16)의 가압으로 항상 실린더 로드(1)의 외주면에 밀착된 상태가 유지되며, 유압실린더의 반복적인 사용으로 인해 상기 실린더 로드(1)와 접촉된 부분이 마모된다고 하더라도 웨이브 와셔(17)에 의한 축방향 가압으로 인해 여전히 실린더 로드(1)의 외주면에 접촉된 상태를 유지할 수 있다.

한편, 내향 테이퍼 링(16)은 동(bronze) 재질로 이루어져 상기 테이퍼 면(16a)의 내측단부로부터 축방향으로 연장형성되는 내면접슬라이드부(16b)를 통해 실린더 로드(1)의 외주면에 면접촉함으로써 실린더 로드(1)의 원활한 슬라이드를 유도한다.

이상에서 설명된 유압실린더는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위가 상기 설명된 바에 한정되는 것으로 이해되어서는 곤란하다.

본 발명의 권리범위 내지 기술적 범위는 후술하는 특허청구범위 및 그 균등범위에 의해 정하여진다.

1: 실린더 로드(cylinder rod) 2: 제1 피스톤
3: 제3 피스톤 4: 제2 피스톤
5: 부싱 커버(bushing cover) 6: 로드 커버(rod cover)
7: 실린더 튜브(cylinder tube) 8: 헤드 커버(head cover)
9: 피스톤 씰(piston seal) 10: 테이퍼 링(taper ring)
11: 웨이브 와셔(wave washer) 12: 스냅링(snap ring)
13: 더스트 씰(dust seal) 14: 로드 부시(rod bush)
15: 로드 씰(rod seal) 16: 내향 테이퍼 링
17: 웨이브 와셔 18: 씰 케이스(seal case)

Claims (8)

1. 실린더 튜브(cylinder tube)와 상기 실린더 튜브의 내주면에 대면하여 슬라이드 가능하게 구비되는 피스톤(piston) 및 일단부에 상기 피스톤이 일체로 결합되는 실린더 로드(cylinder rod)를 포함하는 유압실린더에 있어서,
   상기 피스톤은, 상기 실린더 로드의 일단부에 순차로 결합되는 제1 피스톤과 제2 피스톤 및 제3 피스톤을 포함하되 상기 제1 피스톤과 제3 피스톤의 외주면이 상기 실린더 로드의 내주면과 이격 형성되며,
   상기 유압실린더는,
   상기 제2 피스톤과 상기 제1 피스톤의 사이 및 상기 제2 피스톤과 상기 제3 피스톤의 사이에 대칭으로 개재되어, 상기 제2 피스톤과 상기 제1 피스톤 및 상기 제2 피스톤과 상기 제3 피스톤에 의해 지지되는 반경방향 연장부와, 상기 반경방향 연장부의 외측 단부로부터 상기 실린더 튜브의 내주면에 밀착되는 축방향 연장부가 형성된 한 쌍의 피스톤 씰(piston seal)과;
   상기 제1 피스톤과 상기 제3 피스톤의 외주면에 끼워져, 상기 한 쌍의 피스톤 씰의 축방향 연장부의 각 자유단부를 상기 실린더 튜브의 내주면을 향하여 경사진 방향으로 접촉 가압하는 테이퍼 면이 형성된 한 쌍의 테이퍼 링(taper ring)과;
   상기 제1 피스톤과 상기 제3 피스톤의 외주면에 각기 형성되는 홈에 끼움결합 함으로써 상기 한 쌍의 테이퍼 링을 각각 축방향으로 접촉 지지하는 한 쌍의 스냅링(snap ring); 및
   각각의 테이퍼 링과 스냅링 사이에 개재되어 상기 테이퍼 링을 상기 피스톤 씰 측 축방향으로 가압하는 한 쌍의 웨이브 와셔(wave washer)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압실린더.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 테이퍼 링은
   상기 테이퍼 면의 외측단부로부터 축방향으로 연장형성되어 상기 실린더 튜브의 내주면에 면접촉하는 면접슬라이드부를 구비하는 것을 특징으로 하는 유압실린더.
4. 제3항에 있어서,
   상기 한 쌍의 테이퍼 링은 동(bronze) 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유압실린더.
5. 실린더 튜브와 상기 실린더 튜브의 내주면에 대면하여 슬라이드 가능하게 구비되는 피스톤, 일단부에 상기 피스톤이 일체로 결합되는 실린더 로드 및 상기 실린더 튜브의 일단부에 결합하여 상기 실린더 로드가 관통하는 로드 커버를 포함하는 유압실린더에 있어서,
   상기 로드 커버의 축방향 일측에 결합하여 내주면을 통해 상기 실린더 로드를 슬라이드 가능하게 지지하는 로드 부시(rod bush)와;
   상기 로드 커버와 상기 로드 부시의 사이에 개재되어, 상기 로드 커버와 상기 로드 부시에 의해 지지되는 씰 고정부와, 상기 씰 고정부의 내측 단부로부터 상기 실린더 로드의 외주면에 밀착되는 씰 아암부가 형성된 로드 씰(rod seal)과;
   상기 실린더 로드의 외주면에 끼워져, 상기 로드 씰의 씰 아암부의 각 자유단부를 상기 실린더 로드의 외주면을 향하여 경사진 방향으로 접촉 가압하는 내향 테이퍼 면이 형성된 내향 테이퍼 링과;
   상기 실린더 로드의 외주면에 끼워져 일측 단부로는 상기 로드 커버에 고정되고 타측 단부로는 상기 내향 테이퍼 링을 지지하는 씰 케이스(seal case); 및
   상기 내향 테이퍼 링과 상기 씰 케이스 사이에 개재되어 상기 내향 테이퍼 링을 상기 로드 씰 측 축방향으로 가압하는 웨이브 와셔를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압실린더.
6. 삭제
7. 제5항에 있어서,
   상기 내향 테이퍼 링은
   상기 내향 테이퍼 면의 내측단부로부터 축방향으로 연장형성되어 상기 실린더 로드의 외주면에 면접촉하는 내면접슬라이드부를 구비하는 것을 특징으로 하는 유압실린더.
8. 제7항에 있어서,
   상기 내향 테이퍼 링은 동 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유압실린더.

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