KR101754590B1

KR101754590B1 - 피스톤-실린더 유닛

Info

Publication number: KR101754590B1
Application number: KR1020157025020A
Authority: KR
Inventors: 하랄트 포오쉔
Original assignee: 스타비루스 게엠베하
Priority date: 2013-02-19
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2017-07-06
Also published as: WO2014128118A3; EP2959180A2; DE102013101627B3; CN105074262B; EP2959180B1; US9739329B2; US20160003319A1; WO2014128118A2; JP6200523B2; JP2016508584A; KR20150119245A; CN105074262A

Abstract

본 발명은, 양쪽 단부에서 폐쇄되고 압력하에 있는 유체로 충전된 실린더(1), 피스톤(2)에 배치된 피스톤 로드(5)를 갖는 차단 가능한 피스톤-실린더 유닛과 관계되며, 상기 실린더 내에는 실린더(1) 내벽에 대해 밀봉된 피스톤(2)이 이동 가능하게 가이드 되어 있으며, 상기 피스톤은 상기 실린더(1) 내부 공간을 제1 작업 공간(3) 및 제2 작업 공간(4)으로 구분하고, 상기 피스톤 로드는 상기 작업 공간들 중 하나의 작업 공간(4) 및 실린더(1)의 일 단부를 폐쇄하는 가이드 유닛 및 밀봉 유닛(6)을 통해 상기 실린더(1)로부터 유도되어 나온다.

Description

피스톤-실린더 유닛 {PISTON-CYLINDER UNIT}

본 발명은, 양쪽 단부에서 폐쇄되고 압력하에 있는 유체로 충전된 실린더, 피스톤에 배치된 피스톤 로드 및 축 방향으로 이동 가능하게 배치된 작동 로드를 갖는 차단 가능한 피스톤-실린더 유닛과 관련이 있으며, 상기 실린더 내에는 실린더 내벽에 대해 밀봉된 피스톤이 이동 가능하게 가이드 되어 있고, 상기 피스톤은 상기 실린더의 내부 공간을 제1 작업 공간 및 제2 작업 공간으로 구분하며, 상기 피스톤 로드는 상기 작업 공간들 중 하나의 작업 공간 및 실린더의 일 단부를 폐쇄하는 가이드 유닛 및 밀봉 유닛을 통해 상기 실린더로부터 유도되어 나오고, 상기 작동 로드의 일 단부는 상기 실린더로부터 돌출되어 나오고 작동 소자에 의해서 작동 로드의 인입 방향으로 이동 가능하게 작동되며 상기 작동 로드의 다른 단부에 의해서는 제1 작업 공간 내 압력에 의해 폐쇄 방향으로 작동된 차단 밸브의 스풀(spool)이 차단 밸브의 개방 방향으로 폐쇄 휴지 위치와 자체 개방 위치 사이에서 조절 행정(adjustable stroke) 만큼 축 방향으로 이동 가능하게 작동될 수 있고, 그에 따라 상기 제1 작업 공간은 연결부를 통해 상기 제2 작업 공간에 연결될 수 있으며, 이때 상기 작동 소자는 작동 상태와 비작동 상태 사이에서 이동 가능하고 상기 작동 소자는 상기 비작동 상태에서 정지부에 접촉한다.

상기 유형의 차단 가능한 피스톤-실린더 유닛의 경우, 제작 공차로 인해 작동 소자의 비작동 상태에서 상기 작동 소자와 작동 로드 사이에 간극이 주어진다. 이와 같은 간극은 적용 방식에 따라 상기 부분들이 서로 충돌함으로써 래틀링 노이즈(rattling noise)를 야기한다. 상기 유형의 래틀링 노이즈를 방지하기 위해, 작동 소자를 탄성력에 의해 작동 로드 방향으로 작동하고 이와 같은 방식으로 상기 작동 로드에 접촉된 상태를 영구적으로 유지하는 것이 공지되어 있다.

이와 같은 형성예는 복잡하고 추가 구성 부품 및 추가 장착 비용이 필요하다.

따라서 본 발명의 과제는, 단순하고 용이하게 장착 가능한 구조로 작동 소자 및 작동 로드의 상호 충돌로 인한 래틀링 노이즈를 방지하는 서두에 언급된 유형의 피스톤-실린더 유닛을 제조하는 것이다.

이와 같은 과제는 본 발명에 따라, 스풀이 자체 폐쇄 휴지 위치에서 고정 정지부에 접촉된 상태를 벗어나 제1 작업 공간 내 압력에 의해 폐쇄 방향으로 작동되고 작동 로드를 통해 영구적으로 작동 소자에 지지됨으로써 해결된다.

이와 같은 형성예에 의해 작동 소자 및 작동 로드의 상호 접촉 상태를 유지하기 위한 추가 스프링 소자가 필요하지 않고, 오히려 원래 존재하고 폐쇄 부재를 작동하는 실린더 내 압력이 상기 목적을 위해 이용된다. 또한, 이와 같은 형성예는 작은 크기의 피스톤-실린더 유닛을 구현한다.

단순한 일 형성예에서 스풀은 밸브 바디 내에서 실린더에 대해 동축(coaxial)으로 연장되는 관통 개구 내에서 이동 가능하게 배치되어 있고 더 큰 지름의 제1 영역과 제2 영역 사이에 그에 비해 감소한 지름의 영역을 포함하며, 상기 영역 내로 반경 방향으로 밸브 바디 내에 형성된 연결 개구가 맞물리고, 상기 연결 개구는 상기 감소한 지름의 영역을 제2 작업 공간에 연결시키며, 이때 제1 작업 공간으로부터 더 먼 스풀의 제1 영역은 제1 시일에 의해 밀봉 방식으로 관통 개구 내에서 이동 가능하게 가이드 되고 제1 작업 공간으로부터 더 가까운 스풀의 더 큰 지름의 제2 영역은 제2 시일에 의해 밀봉 방식으로 관통 개구 내에서 이동 가능하게 가이드 되며 스풀의 폐쇄 휴지 위치에서는 부분적으로 제1 작업 공간 내로 돌출하고 스풀의 개방 상태에서는 적어도 거의 완전히 제1 작업 공간 내로 돌출한다.

이 경우, 스풀의 폐쇄 휴지 위치와 스풀의 개방 위치 사이의 조절 행정은 축 방향 프리텐션(pretension) 구간 내에 위치한다. 작동 로드는 장착시 스풀에 도달하도록 제공되고, 그리고 나서 작동 소자의 장착시 상기 작동 소자에 의해 작동 로드 및 작동 로드와 함께 스풀이 프리텐션 구간 내에서 실린더 내 압력에 대항하여 개방 방향으로, 개방 위치에 도달하지 않을 때까지만 이동한다. 이와 같은 위치에서 작동 소자는 자체 비작동 상태에 있고 비작동 위치를 규정하는, 자체 고정 정지부에 접촉된 상태에 있다. 동시에, 스풀은 실린더 내 압력에 의해 계속 작동되고 작동 로드 및 작동 소자를 통해 정지부에 지지된다.

단순한 형성예에서 제1 시일 및/또는 제2 시일은 밸브 바디 내에 배치되어 있고 스풀을 밀봉 방식으로 둘러싸는 시일 링(seal ring)일 수 있다.

일 형성 가능성은 피스톤이 밸브 바디를 형성하고 작동 로드가 피스톤 로드의 동축 방향의 관통부를 이동 가능하게 관통하는 것이다.

이 경우, 외부로 돌출하는 피스톤 로드의 단부에는 작동 소자를 포함하는 작동 장치가 배치될 수 있다.

추가의 일 형성 가능성은 밸브 바디가 피스톤 로드를 등지는 실린더의 단부에서 상기 실린더를 폐쇄하는 방식으로 고정 배치되는 것이다.

이 경우, 피스톤을 등지는 측에서 밸브 바디에 동축 방향의 관통부를 갖는 가이드 소자가 배치될 수 있고, 상기 관통부를 피스톤 로드가 이동 가능하게 관통한다.

단순한 형성예에서 작동 소자는 작동 로드의 길이 방향 연장부에 대해 수직으로 연장되는 선회 축을 중심으로 선회 가능한 선회 레버이고, 상기 선회 레버에는 선회 축에 대해 간격을 두고 작동 로드가 접촉한다.

이 경우, 작동 로드의 스풀 반대편 정면 단부가 선회 레버에 접촉할 수 있다.

스풀은 간접적으로 또는 직접적으로 실린더에 지지되거나 또는 실린더에 고정 연결된 구성 부품에 지지된, 프리텐션을 받는 스프링 소자에 의해 개방 방향으로 작동할 수 있고, 상기 스프링 소자의 프리텐션은 제1 작업 챔버 내의 압력을 통해 스풀에 작용하는 폐쇄력보다 작다.

이와 같은 형성예에 의해 피스톤의 고정 해제를 위해서, 스풀을 작용하는 폐쇄력과 상기 폐쇄력에 대해 반대 방향으로 스풀에 작용하는 스프링 소자의 힘 간의 차이보다 단지 약간 더 큰 힘이 제공되어야 한다. 이와 같은 힘의 차이는 매우 작을 수 있다. 상기 힘의 차이는 단지, 밸브 작동력이 제공되지 않은 경우 스풀의 고정 해제를 위해 상기 스풀이 자체 폐쇄 위치로 확실하게 이동하고 그곳에서 유지되도록 보장해야 한다. 이와 같은 상황은 방출 밸브(release valve)의 작동도 용이하게 한다.

스풀은 실린더로부터 축 방향으로 유도되어 나오는 작동 로드에 의해 자체 폐쇄 위치에서 자체 개방 위치로 이동 가능하게 작동될 수 있다.

이 경우, 스풀은 작동기에 의해, 그러나 간접적으로 또는 직접 수동으로 자체 폐쇄 위치에서 자체 개방 위치로 이동 가능하게 구동될 수 있다.

스프링 소자가 스풀 또는 작동 로드를 간격을 두고 둘러싸는 나사형 압축 스프링일 경우에는 단지 작은 설치 공간이 필요한데, 상기 나사형 압축 스프링의 일 단부는 실린더에 고정 연결된 구성 부품에 지지되어 있고 나사형 압축 스프링의 다른 단부는 상기 스풀 또는 상기 작동 로드를 작동한다.

그에 따라 전체 피스톤-실린더 장치도 작은 크기로 형성될 수 있다.

뿐만 아니라 나사형 압축 스프링은 단순하고 비용 저렴한 부품이다.

손 또는 작동기에 의해 실린더의 길이 방향 축에 대해 수직으로의 작동을 구현하기 위해, 실린더로부터 돌출되어 나오는 스풀 또는 작동 소자의 정면 단부는 실린더의 길이 방향 축에 대해 수직으로 연장되고 상기 실린더에 고정 연결된 선회 축을 중심으로 선회 가능한 이중 암(two-armed) 형태의 선회 레버의 제1 암에 의해 작동될 수 있고, 상기 선회 레버는 스프링 소자에 의해 제1 암을 스풀 또는 작동 로드의 정면으로 작용시키고 상기 선회 레버의 제2 암은 밸브 작동력에 의해 작동된다.

이 경우, 스프링 소자는 실린더에 지지되거나 또는 실린더에 연결된 구성 부품에 지지된 인장 스프링일 수 있고 단순한 형성예에서 레버 암들의 제2 암 및 실린더에 연결된 구성 부품을 둘러싸는 웜 스프링(worm spring)이다.

밸브는 포핏 밸브(poppet valve) 또는 슬라이딩 밸브(sliding valve)일 수 있다.

일 형성예에서 밸브는 실린더를 단부 영역에서 폐쇄하는 밸브 바디 내에 배치되어 있다.

이와 같은 유형의 피스톤-실린더 장치는 바람직하게 시트면(seat surface) 또는 테이블면(table surface)의 높이 조절을 위한 체어 칼럼(chair column) 또는 테이블 칼럼(table column)과 같은 물체 지지 칼럼에 적용될 수 있다.

다른 일 형성예에서 밸브는 피스톤 내에 배치될 수 있다.

이와 같은 유형의 형성예는 바람직하게 무거운 자체 중량을 갖는 플랩(flap) 및 커버(cover)의 고정을 위해, 그러나 다양한 위치에서 고정을 필요로 하는 다른 적용예에도 바람직하게 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예들은 도면에 도시되어 있고 다음에서 더 상세하게 설명된다.

도 1 은 차단 가능한 피스톤-실린더 유닛의 제1 실시예를 종단면도로 보여주고,
도 2는 도1에 따른 피스톤-실린더 유닛의 일 섹션을 확대 종단면도로 보여주며,
도 3은 차단 가능한 피스톤-실린더 유닛의 제2 실시예를 종단면도로 보여주고,
도 4는 고정 가능한 피스톤-실린더 유닛의 제3 실시예를 종단면도로 보여주며,
도 5는 고정 가능한 피스톤-실린더 유닛의 제4 실시예의 단부 영역을 종단면도로 보여주고,
도 6은 고정 가능한 피스톤-실린더 유닛의 제5 실시예를 종단면도로 보여주며,
도 7은 고정 가능한 피스톤-실린더 유닛의 제6 실시예를 종단면도로 보여준다.

도 1 내지 도 3에 도시된 차단 가능한 피스톤-실린더 유닛은 실린더(1)를 포함하고, 상기 실린더 내에는 피스톤(2, 2')이 축 방향으로 이동 가능하게 가이드 되어 있으며, 상기 피스톤은 압력하에 있는 가스로 충전된 실린더(1)의 내부 공간을 제1 작업 공간(3, 3') 및 제2 작업 공간(4, 4')으로 구분한다.

상기 피스톤(2, 2')의 일측에는 피스톤 로드(5, 5')가 고정 배치되어 있고, 상기 피스톤 로드는 도 1에서 제2 작업 공간(4)을 관통하고 그리고 도 3에서 제2 작업 공간(4')을 관통하며 가이드 유닛 및 밀봉 유닛(6)에 의해 밀봉 방식으로 외부로 유도되어 나온다.

도 1 및 도 2에서 피스톤(2) 내에는 그리고 도 3에서 피스톤 로드를 등지는 실린더(1)의 단부를 폐쇄하는 밸브 바디(7) 내에는 차단 밸브(8)가 배치되어 있고, 상기 차단 밸브는 동축 방향으로 피스톤(2) 내에 또는 밸브 바디(8) 내에 형성된 관통 개구(9) 내에서 이동 가능하게 배치된 원통형 스풀(10)을 포함한다.

상기 스풀(10)은 자체 중간 영역(11)에서 감소한 지름을 갖는 한편, 2개의 외부 영역(12, 12')은 상기 관통 개구(9)에 상응하는 더 큰 지름을 갖는다.

상기 외부 영역(12)은 제1 시일 링(18)에 의해 둘러싸여 있고, 상기 제1 시일 링은 스풀(10)의 더 작은 지름의 영역(11)으로부터 작동 로드(13) 쪽으로 상기 관통 개구(9)를 밀봉한다. 이와 같은 밀봉 상태는 스풀(10)의 모든 축 방향 위치에서 유지된다.

상기 외부 영역(12')은 제2 시일 링(19)에 의해 둘러싸여 있고, 상기 제2 시일 링은 스풀(10)의 더 작은 지름의 영역(11)으로부터 제1 작업 공간(3, 3') 쪽으로, 도시된 폐쇄 휴지 위치에서 상기 관통 개구를 밀봉한다.

스풀(10)은 제1 작업 공간(3, 3')을 향하는 자체 단부에서 상기 제1 작업 공간(3, 3') 내 압력에 의해 영구적으로 작동된다.

제1 작업 공간(3, 3')을 등지는 스풀(10)의 정면 단부에는 상기 스풀에 대해 동축 방향으로 이동 가능하게 가이드 된 작동 로드(13)의 일 단부가 접촉하고, 작동 로드의 다른 단부는 선회 축(15)을 중심으로 선회 가능한 선회 레버(14)에 상기 선회 축(15)에 대해 간격을 두고 접촉하며 지지되어 있다.

도 1 및 도 2의 실시예에서 작동 로드(13)는 피스톤 로드(5) 내에서 동축 방향의 관통부(24)를 이동 가능하게 관통하고, 도 3의 실시예에서 밸브 바디(7)에 배치된 가이드 소자(25) 내에서 동축 방향의 관통부(24)를 이동 가능하게 관통한다.

도시된 비작동 상태에서 선회 레버(14)는 정지부(16)에 접촉한다.

선회 레버(14)의 선회 축(15) 반대편 단부 영역에는 브레이크 케이블(bowden cable)(17)의 코어가 맞물리고, 상기 코어는 수동으로 또는 전동식으로 인장 응력을 받을 수 있으며, 그럼으로써 상기 선회 레버(14)를 정지부(16)로부터 들어올리며 선회시킬 수 있다. 그 결과 스풀(10)도 조절 행정(20) 만큼 이동한다. 스풀(10)의 더 작은 지름의 영역(11)은 상기 조절 행정(20)의 끝에서 개방 위치, 즉 제2 시일 링(19)을 덮는 위치에 있음으로써, 결과적으로 제1 작업 공간(3, 3')이 더 작은 지름의 영역(11)을 통해 상기 제2 시일 링(19)을 중심으로 유동한다. 이와 같은 상태는 스풀(10)의 개방 위치이다.

이 경우, 더 작은 지름의 영역(11)은 반경 방향으로 피스톤(2) 또는 밸브 바디(7) 내에 형성된, 그리고 관통 개구 내로 맞물리는 연결 개구(21)와도 겹쳐진다.

도 1 및 도 2에서 연결 개구(21)는 직접 제2 작업 공간(4)으로 가이드 된다.

도 3의 실시예에서 연결 개구(21)는 실린더(1)와 상기 실린더를 간격을 두고 둘러싸는 외부 실린더(23) 사이의 외부로 폐쇄된 링형 간극(22)으로 가이드 된다. 상기 링형 간극(22)은 밸브 바디(7) 반대편 단부에서 제2 작업 공간(4')에 연결되어 있다.

선회 레버(14)의 이와 같은 선회 운동에 의해 작동 로드(13)는 차단 밸브(8)를 이동시키고 스풀(10)도 계속해서 제1 작업 공간(3, 3') 내부로 이동시킨다.

따라서 2개의 실시예에서 스풀(10)에 의해 개방 위치에 도달하는 상황은 제1 작업 공간(3, 3')이 제2 작업 공간(4, 4')에 연결되도록 한다.

피스톤-실린더 유닛의 장착시 차단 밸브(8)를 설치한 후에 그리고 실린더(1)를 압력하에 있는 가스로 충전한 후에 작동 로드(13)가 관통부(24) 내로 가이드 된다.

이제 선회 레버(14)의 배치가 이루어진다. 작동 로드(13)의 길이로 인해 상기 작동 로드는 일정 부분 개방 방향으로 이동함으로써 선회 레버(14)가 정지부(16)에 접촉하는 자체 설치 위치에 도달하도록 해야 한다. 이 경우, 스풀(10)도 상기 일정 부분만큼 제1 작업 공간(3, 3') 내 압력에 대항하여 개방 방향으로 이동한다. 그러나 단지, 더 큰 지름의 영역(12')이 계속해서 제2 시일 링(19)에 의해 둘러싸여 있고 그에 따라 관통 개구(9)가 폐쇄 상태로 유지될 정도로만 이동한다. 이제 상기 스풀(10)은 자체 폐쇄 휴지 위치에 위치한다. 스풀(10)이 계속해서 제1 작업 공간(3, 3') 내 압력에 의해 작동되기 때문에 상기 스풀은 상기 압력에 의해 작동 로드(13)를 향해 작용하며, 이때 상기 작동 로드(13)는 재차 선회 레버(14)를 정지부(16)에 고정 접촉하도록 가압함으로써, 결과적으로 제작 공차와 무관하게 스풀(10)과 정지부(16) 사이에 간극이 발생하지 않게 되고 이러한 방식으로 래틀링 노이즈가 발생하지 않게 된다.

상기 목적을 위해 선행 기술에 대하여 추가의 구성 부품이 필요하지 않고, 오히려 원래 실린더(1) 내에 존재하는 압력이 이용된다.

도 4 내지 도 7에 도시된 고정 가능한 피스톤-실린더 유닛들은 외부 실린더(23)를 포함하고, 상기 외부 실린더 내에는 동축 방향으로 실린더(1)가 배치되어 있다. 상기 외부 실린더(23)와 상기 실린더(1) 사이에는 상이한 지름으로 인해 유동 경로를 형성하는 링형 간극(22)이 형성되어 있다.

상기 실린더(1) 내에는 피스톤(2')이 축 방향으로 이동 가능하게 배치되어 있고, 상기 피스톤은 상기 실린더(1)를 제1 작업 공간(3') 및 제2 작업 공간(4')으로 구분한다.

자체 일 단부가 피스톤(2')에 연결된 피스톤 로드(5')는 제2 작업 공간(4')을 관통하고, 그리고 가이드 유닛 및 밀봉 유닛(6)에 의해 밀봉 방식으로 외부로 유도되어 나온다.

상기 가이드 유닛 및 밀봉 유닛(6)에 가까운 실린더(1)의 단부 영역 내에서 제2 작업 공간(4')은 반경 방향 개구(26)를 통해 링형 간극(22)에 연결되어 있다.

실린더(1)의 가이드 유닛 및 밀봉 유닛(6) 반대편 단부 내에는 밸브 바디(7)가 삽입되어 있고, 실린더(1)로부터 돌출되어 나오는 밸브 바디의 단부는 밀봉 방식으로 외부 실린더(23)의 내벽에 접촉한다.

밸브 바디(7)와 외부 실린더(23)의 상단부 사이에는 간격 메꿈 부재(distance piece)(27)가 위치하고, 상기 간격 메꿈 부재의 밸브 바디(7) 반대편 단부는 외부 실린더 단부의 비드(bead)에 의해 둘러싸여 있다.

상기 간격 메꿈 부재(27) 내에는 동축 방향으로 계단 형태의 가이드 보어(29)가 형성되어 있고, 상기 가이드 보어의 큰 계단(28)은 밸브 바디(7)를 향한다.

상기 가이드 보어(29)의 작은 계단(30) 내에는 작동 로드(13)가 이동 가능하게 가이드 되고, 상기 작동 로드의 일 단부는 상기 가이드 보어(29)로부터 외부로 돌출되어 나오며, 그리고 축 방향 내부로 향하는 밸브 작동력에 의해 작동될 수 있다.

상기 작동 로드(13)에는 고정 와셔(retaining washer)(31)가 배치되어 있다(도 4 참조). 이와 같은 고정 와셔(31)는 제조에 적합하고 프로세스 안정적인 조립을 지원한다.

대안적으로 작동 로드(13)는 반경 방향으로 돌출하는 동일한 기능의 러그(lug)(32)를 포함할 수 있다(도 5 참조).

상기 작동 로드(13)의 밸브 바디(7)를 향하는 단부는 폐쇄 부재를 형성하는 차단 밸브(8)의 스풀(10)에 접촉한다.

상기 스풀(10)은 축 방향으로 관통하고 제1 작업 공간(3')으로 맞물리는 밸브 바디(7)의 관통 개구(9) 내에서 이동 가능하게 배치되어 있고 상기 제1 작업 공간(3')을 향하는 자체 단부에 플랜지 형태의(flange-shaped) 확대부(33)를 구비하며, 상기 확대부는 연장 방향으로 상기 밸브 바디(7)에 배치된 밸브 시트(valve seat)를 형성하는 제2 시일 링(19)에 놓일 수 있다.

밸브 바디(7) 내부에서 스풀(10)은 더 작은 지름의 영역(11)을 포함한다. 상기 밸브 바디(7) 내의 반경 방향의 연결 개구(21)는 스풀(10)의 더 작은 지름의 영역(11)에 의해 덮인 영역 내 관통 개구(9)를 링형 간극(22)에 연결한다.

도 6의 실시예에서 외부 실린더(23)로부터 돌출되어 나오는 간격 메꿈 부재(27)의 영역에 이중 암 형태의 선회 레버(14)는 실린더(1)의 길이 방향 축(34)에 대해 수직으로 연장되는 선회 축(15)을 중심으로 선회 가능하게 지지되어 있다.

상기 이중 암 형태의 선회 레버(14)의 제1 암(35)은 작동 로드(13)의 외측 정면에 접촉하고 있는 한편, 제2 암(36)은 길이 방향 축(34)에 대해 거의 평행하게 연장되고 자체 자유 단부에 연결 부재(37)를 포함하며, 상기 연결 부재에서 길이 방향 축(34)에 대해 수직으로 밸브 작동력이 작용할 수 있다.

제2 암(36) 및 길이 방향 축(34)에 대해 평행하게 연장되는 간격 메꿈 부재(27)의 부분(38)을 감싸고 프리텐션을 받는 웜 스프링(39)에 의해 제1 암(35)은 상응하는 프리텐션으로 작동 로드(13)에 접촉하고 상기 작동 로드(13)를 통해 제2 시일 링(19)으로부터 플랜지 형태의 확대부(33)를 들어올리는 방향으로 스풀(10)을 작동한다.

도 4 및 도 5의 실시예들에서 작동 로드(13)는 가이드 보어(29)의 큰 계단(28) 영역에서 프리텐션을 받는 나사형 압축 스프링(40)에 의해 둘러싸여 있고, 상기 나사형 압축 스프링의 일 단부는 가이드 보어(29)의 큰 계단(28)과 작은 계단(30) 사이의 숄더에 지지되고 나사형 압축 스프링의 다른 단부는 작동 로드(13)의 플랜지 형태의 확대부(41)에 지지되며 밸브를 개방하지 않으면서 상기 작동 로드(13)를 통해 제2 시일 링(19)으로부터 플랜지 형태의 확대부(33)를 들어올리는 방향으로 스풀(10)을 작동한다.

2개의 작업 공간(3', 4')은 압력하에 있는 가스로 충전되어 있다.

제1 작업 공간(3')의 이와 같은 가스 압력은 스풀(10)의 플랜지 형태의 확대부(33)에도 작용하고 상기 확대부를 제2 시일 링(19)으로 가압한다. 그에 따라 상기 제1 작업 공간(3')으로부터 관통 개구(9), 반경 방향의 보어(21), 링형 간극(22) 및 반경 방향 개구(26)를 통해 제2 작업 공간(4')으로 형성된 유동 통로의 폐쇄 상태가 유지된다.

작동 로드(13)를 밸브 폐쇄 방향으로 작동하는 웜 스프링(39)(도 6 참조) 또는 나사형 압축 스프링(40)(도 7 참조)의 힘은 제1 작업 공간(3') 내 가스 압력에 의해 스풀(10)을 밸브 폐쇄 방향으로 작용하는 힘보다 더 작다.

그럼으로써 플랜지 형태의 확대부(33)는 제2 시일 링(19)에 접촉한 상태로 유지되고 그에 따라 밸브 관통구(9)는 폐쇄 상태로 유지된다.

작동 로드(13)가 추가 밸브 작동력에 의해 밸브 개방 방향으로 작동되고, 상기 추가 밸브 작동력과 웜 스프링(39) 또는 나사형 압축 스프링(40)에 의해 작동 로드(13)에 작용하는 힘의 총합이 스풀(10)을 폐쇄 방향으로 작동하는 힘보다 큰 경우에 비로소 상기 스풀(10)은 이동하고 밸브 관통구는 개방된다.

그에 따라 피스톤(2)은 실린더(1) 내에서 이동할 수 있고 상기 피스톤과 함께 피스톤 로드(5)가 이동할 수 있다.

밸브 작동력에 의한 작동을 종료하는 경우, 밸브 관통구는 재차 폐쇄되고 피스톤(2)은 자신이 차지한 위치에 고정된다.

도 7의 실시예는 전반적으로 도 4 내지 도 6의 실시예들과 동일한 구성을 갖고 상응하게 동일한 도면 부호를 갖는다.

도 4 내지 도 6과 달리 차단 밸브(8)는 밸브 바디가 아니라 피스톤(2) 내에 배치되어 있다.

밸브 관통구가 개방된 경우, 제1 작업 공간(3')은 관통 개구(9) 및 반경 방향의 연결 개구(21)를 통해 제2 작업 공간(4')에 연결되어 있다.

작동 로드(13)는 피스톤 로드(5) 내의 가이드 보어(29)를 관통한다.

1 실린더
2, 2' 피스톤
3, 3' 제1 작업 공간
4, 4' 제2 작업 공간
5, 5' 피스톤 로드
6 가이드 유닛 및 밀봉 유닛
7 밸브 바디
8 차단 밸브
9 관통 개구
10 스풀
11 더 작은 지름의 영역
12, 12' 더 큰 지름의 영역
13 작동 로드
14 선회 레버
15 선회 축
16 정지부
17 브레이크 케이블
18 제1 시일 링
19 제2 시일 링
20 조절 행정
21 연결 개구
22 링형 간극
23 외부 실린더
24 관통부
25 가이드 소자
26 반경 방향 개구
27 간격 메꿈 부재
28 큰 계단
29 가이드 보어
30 작은 계단
31 고정 와셔
32 러그
33 플랜지 형태의 확대부
34 길이 방향 축
35 제1 암
36 제2 암
37 연결 부재
38 부분
39 웜 스프링
40 나사형 압축 스프링
41 플랜지 형태의 확대부

Claims

양쪽 단부에서 폐쇄되고 압력하에 있는 유체로 충전된 실린더(1), 피스톤(2, 2')에 배치된 피스톤 로드(5, 5') 및 축 방향으로 이동 가능하게 배치된 작동 로드(13)를 갖는 차단 가능한 피스톤-실린더 유닛으로서,
상기 실린더 내에는 실린더(1) 내벽에 대해 밀봉된 피스톤(2, 2')이 이동 가능하게 가이드 되어 있으며, 상기 피스톤은 상기 실린더(1) 내부 공간을 제1 작업 공간(3, 3') 및 제2 작업 공간(4, 4')으로 구분하고, 상기 피스톤 로드는 상기 작업 공간들 중 하나의 작업 공간(3', 4) 및 실린더(1)의 일 단부를 폐쇄하는 가이드 유닛 및 밀봉 유닛(6)을 통해 상기 실린더(1)로부터 유도되어 나오고, 상기 작동 로드의 일 단부는 상기 실린더(1)로부터 돌출되어 나오고 작동 소자에 의해서 작동 로드(13)의 인입 방향으로 이동 가능하게 작동되며 상기 작동 로드의 다른 단부에 의해서는 제1 작업 공간(3, 3') 내 압력에 의해 폐쇄 방향으로 작동된 차단 밸브(8)의 스풀(spool)(10)이 차단 밸브(8)의 개방 방향으로 폐쇄 휴지 위치와 자체 개방 위치 사이에서 조절 행정(adjustable stroke)(20) 만큼 축 방향으로 이동 가능하게 작동될 수 있고, 그에 따라 상기 제1 작업 공간(3, 3')은 연결부를 통해 상기 제2 작업 공간(4, 4')에 연결될 수 있으며, 이때 상기 작동 소자는 작동 상태와 비작동 상태 사이에서 이동 가능하고 상기 작동 소자는 상기 비작동 상태에서 정지부(16)에 접촉하는 상기 차단 가능한 피스톤-실린더 유닛에 있어서,
상기 스풀(10)이 자체 폐쇄 휴지 위치에서 고정 정지부에 접촉된 상태를 벗어나 제1 작업 공간(3, 3') 내 압력에 의해 폐쇄 방향으로 작동되고 상기 작동 로드(13)를 통해 영구적으로 상기 작동 소자에 지지되며,
상기 스풀(10)은 상기 정지부(16)와 지속적으로 접촉하고, 상기 정지부(16)에 대향하는 상기 스풀(10)의 단부는 상기 피스톤(2, 2')으로부터 이격된 것을 특징으로 하는,
피스톤-실린더 유닛.
제1 항에 있어서,
상기 스풀(10)은 밸브 바디(7) 내에서 실린더(1)에 대해 동축(coaxial)으로 연장되는 관통 개구(9) 내에서 이동 가능하게 배치되어 있고, 더 큰 지름의 제1 영역(12)과 제2 영역(12') 사이에 그에 비해 감소한 지름의 영역(11)을 포함하며, 상기 영역 내로 반경 방향으로 밸브 바디(7) 내에 형성된 연결 개구(21)가 맞물리고, 상기 연결 개구는 상기 감소한 지름의 영역(11)을 제2 작업 공간(4, 4')에 연결시키며, 이때 제1 작업 공간(4, 4')으로부터 더 먼 스풀(10)의 더 큰 지름의 제1 영역(12)은 제1 시일에 의해 밀봉 방식으로 관통 개구(9) 내에서 이동 가능하게 가이드 되고 제1 작업 공간(3, 3')으로부터 더 가까운 스풀(10)의 더 큰 지름의 제2 영역(12')은 제2 시일에 의해 밀봉 방식으로 관통 개구(9) 내에서 이동 가능하게 가이드 되며 스풀의 폐쇄 휴지 위치에서는 부분적으로 제1 작업 공간(3, 3') 내로 돌출하고 스풀의 개방 상태에서는 적어도 거의 완전히 제1 작업 공간(3, 3') 내로 돌출하는 것을 특징으로 하는,
피스톤-실린더 유닛.
제2 항에 있어서,
상기 제1 시일 및 상기 제2 시일 중 적어도 하나는 밸브 바디(7) 내에 배치되어 있고 상기 스풀(10)을 밀봉 방식으로 둘러싸는 시일 링(seal ring)(18, 19)인 것을 특징으로 하는,
피스톤-실린더 유닛.
제2 항 또는 제3 항에 있어서,
상기 피스톤(2)이 밸브 바디를 형성하고 상기 작동 로드(13)는 피스톤 로드(5)의 동축 방향의 관통부(24)를 이동 가능하게 관통하는 것을 특징으로 하는,
피스톤-실린더 유닛.
제4 항에 있어서,
외부로 돌출하는 피스톤 로드(5)의 단부에는 작동 소자를 포함하는 작동 장치가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는,
피스톤-실린더 유닛.
제2 항 또는 제3 항에 있어서,
상기 밸브 바디(7)는 상기 피스톤 로드(5')를 등지는 실린더(1)의 단부에서 상기 실린더를 폐쇄하는 방식으로 고정 배치되어 있는 것을 특징으로 하는,
피스톤-실린더 유닛.
제6 항에 있어서,
상기 피스톤(2')을 등지는 측에서 밸브 바디(7)에 동축 방향의 관통부(24)를 갖는 가이드 소자(25)가 배치되어 있고, 상기 관통부를 피스톤 로드(5')가 이동 가능하게 관통하는 것을 특징으로 하는,
피스톤-실린더 유닛.
제7 항에 있어서,
외부로 돌출하는 상기 가이드 소자(25)의 단부에는 상기 작동 소자를 포함하는 작동 장치가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는,
피스톤-실린더 유닛.
제1 항에 있어서,
상기 작동 소자는 상기 작동 로드(13)의 길이 방향 연장부에 대해 수직으로 연장되는 선회 축(15)을 중심으로 선회 가능한 선회 레버(14)이고, 상기 선회 레버에 선회 축(15)에 대해 간격을 두고 상기 작동 로드(13)가 접촉하는 것을 특징으로 하는,
피스톤-실린더 유닛.
제9 항에 있어서,
상기 작동 로드(13)의 스풀(10) 반대편 정면 단부가 상기 선회 레버(14)에 접촉하는 것을 특징으로 하는,
피스톤-실린더 유닛.
제1 항에 있어서,
상기 스풀(10)은 간접적으로 또는 직접적으로 실린더(1)에 지지되거나 또는 실린더(1)에 고정 연결된 구성 부품에 지지된, 프리텐션(pretension)을 받는 스프링 소자에 의해 개방 방향으로 작동할 수 있고, 상기 스프링 소자의 프리텐션은 제1 작업 챔버(3') 내의 압력을 통해 스풀(10)에 작용하는 폐쇄력보다 작은 것을 특징으로 하는,
피스톤-실린더 유닛.
제11 항에 있어서,
상기 스풀(10)은 실린더(1)로부터 축 방향으로 유도되어 나오는 상기 작동 로드(13)에 의해 자체 폐쇄 위치에서 자체 개방 위치로 이동 가능하게 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는,
피스톤-실린더 유닛.
제11 항 또는 제12 항에 있어서,
상기 스프링 소자는 상기 스풀(10) 또는 상기 작동 로드(13)를 간격을 두고 둘러싸는 나사형 압축 스프링(40)이고, 상기 나사형 압축 스프링의 일 단부는 실린더(1)에 고정 연결된 구성 부품에 지지되어 있고 나사형 압축 스프링의 다른 단부는 상기 스풀(10) 또는 상기 작동 로드(13)를 작동하는 것을 특징으로 하는,
피스톤-실린더 유닛.
제11 항 또는 제12 항에 있어서,
실린더(1)로부터 돌출되어 나오는 상기 스풀(10) 또는 상기 작동 로드(13)의 정면 단부는 실린더(1)의 길이 방향 축(34)에 대해 수직으로 연장되고 상기 실린더(1)에 고정 연결된 선회 축(15)을 중심으로 선회 가능한 이중 암(two-armed) 형태의 선회 레버(14)의 제1 암(35)에 의해 작동될 수 있고, 상기 선회 레버는 상기 스프링 소자에 의해 제1 암(35)을 상기 스풀(10) 또는 상기 작동 로드(13)의 정면으로 작용시키고 상기 선회 레버의 제2 암(36)은 밸브 작동력에 의해 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는,
피스톤-실린더 유닛.
제11 항 또는 제12 항에 있어서,
상기 밸브는 포핏 밸브(poppet valve)로서 형성된 차단 밸브(8)인 것을 특징으로 하는,
피스톤-실린더 유닛.
제11 항 또는 제12 항에 있어서,
상기 밸브는 슬라이딩 밸브(sliding valve)인 것을 특징으로 하는,
피스톤 실린더 유닛.
제11 항 또는 제12 항에 있어서,
상기 밸브는 상기 실린더(1)를 단부 영역에서 폐쇄하는 밸브 바디(7) 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는,
피스톤-실린더 유닛.
제11 항 또는 제12 항에 있어서,
상기 밸브는 상기 피스톤 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는,
피스톤-실린더 유닛.