KR102272446B1 - 완충기 - Google Patents

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요헤이 가타야마
다카오 나카다테
오사무 유노
슌스케 모리
šœ스케 모리
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히다치 아스테모 가부시키가이샤
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Abstract

축 길이를 연장시키는 일 없이 신장 행정 시의 응답성을 향상시킨 완충기를 제공한다. 완충기는, 파일럿 밸브의 일측 끝에 마련되며, 실린더 상실에 연통되는 실(室)과, 실과 실린더 하실을 축소 측의 통로를 통해 연통시키는 연통로와, 신장 행정 시에 연통로 내의 작동 유체가 실린더 하실로 유통되는 것을 허용하는 역지 밸브를 구비한다.

Description

완충기
본 발명은, 피스톤 로드의 스트로크에 대한 작동 유체의 흐름을 제어하여 감쇠력을 발생하는 완충기에 관한 것이다.
예컨대 특허문헌 1에는, 감쇠력 조정 기구가 실린더에 내장된 완충기가 개시되어 있다. 이 완충기는, 피스톤 로드의 신장 행정 시에, 플런저 보어 내의 작동 유체가 역지 밸브를 통해 피스톤 하실로 흘러나오게 된다. 이에 따라, 축소 측 밸브체의 이동만큼의 작동 유체의 체적 보상이 가능하게 되어, 신장 측 밸브체의 응답성을 높일 수 있다.
특허문헌 1: 일본 특허공개 2008-249107호 공보
특허문헌 1의 완충기는, 코일 스프링이 축 방향을 따라 배치된 역지 밸브를 이용하고 있기 때문에, 압력 손실을 저감시키기 위해서, 코일 스프링의 스트로크를 일정량 확보할 필요가 있어, 피스톤 볼트의 축 길이, 나아가서는 완충기의 전체 길이가 길어진다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 축 길이를 연장시키는 일 없이 신장 행정 시의 응답성을 향상시킨 완충기를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의한 완충기는, 작동 유체가 봉입되는 실린더와, 상기 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 배치되며, 상기 실린더의 내부를 실린더 상실과 실린더 하실로 구획하는 피스톤과, 상기 피스톤에 연결되는 일단과, 상기 실린더에서 외부로 연장되어 나오는 타단을 갖는 피스톤 로드와, 상기 피스톤에 마련되는 신장 측의 통로 및 축소 측의 통로와, 상기 신장 측의 통로 내에 마련되는 신장 측의 메인 밸브와, 상기 신장 측의 메인 밸브의 개방 압력을 조정하는 신장 측의 배압실과, 상기 축소 측의 통로 내에 마련되는 축소 측의 메인 밸브와, 상기 축소 측의 메인 밸브의 개방 압력을 조정하는 축소 측의 배압실과, 상기 신장 측의 배압실과 상기 축소 측의 배압실을 연통시키는 공통 통로와, 상기 공통 통로 내에 이동 가능하게 마련되는 밸브체와, 상기 밸브체를 밸브 개방 방향으로 밀어붙이는 밸브 스프링과, 상기 공통 통로 내의 상기 작동 유체의 흐름을 제어하는 파일럿 밸브와, 상기 밸브체의 이동을 제어하는 액츄에이터와, 상기 파일럿 밸브의 일측 끝에 마련되며 상기 실린더 상실에 연통되는 실(室)과, 상기 실과 상기 실린더 하실을 상기 축소 측의 통로를 통해 연통시키는 연통로와, 신장 행정 시에 상기 연통로 내의 상기 작동 유체가 상기 실린더 하실로 유통되는 것을 허용하는 역지 밸브를 구비한다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 축 길이를 연장시키는 일 없이 신장 행정 시의 응답성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 제1 실시형태의 완충기의 주요부의 단면도이다.
도 2는 도 1의 일부를 확대하여 도시하는 도면이다.
도 3은 제1 실시형태의 파일럿 밸브의 작동의 설명도이며, 중심선의 우측은 밸브 개방 시의 파일럿 밸브를 나타내고, 중심선의 좌측은 밸브 폐쇄 시의 파일럿 밸브를 나타낸다.
도 4는 제2 실시형태의 완충기의 주요부의 일부를 확대하여 도시하는 도면이다.
도 5는 제3 실시형태의 완충기의 주요부의 일부를 확대하여 도시하는 도면이다.
(제1 실시형태)
본 발명의 제1 실시형태를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 제1 실시형태의 완충기(1)의 주요부의 단면도이다. 이하의 설명에서, 도 1에 있어서의 위 방향(상측) 및 아래 방향(하측)을, 완충기(1)에 있어서의 위 방향(상측) 및 아래 방향(하측)으로 한다. 또한, 제1 실시형태는 단통형의 감쇠력 조정식 유압 완충기이지만, 리저버를 구비하는 복통형의 감쇠력 조정식 유압 완충기에도 적용할 수 있다.
도 1에 도시하는 것과 같이, 실린더(2) 내에는, 피스톤(3)이 미끄럼 이동 가능하게 끼워져 장착된다. 피스톤(3)은, 실린더(2) 내부를 실린더 상실(2A)과 실린더 하실(2B)의 2실(室)로 구획한다. 실린더(2) 내에는, 실린더(2) 내부를 상하 방향으로 이동할 수 있는 프리 피스톤(201)이 마련된다. 프리 피스톤(201)은, 실린더(2) 내부를 피스톤(3) 측(상측)의 실린더 하실(2B)과 바닥부 측(하측)의 가스실(202)로 구획한다. 실린더 상실(2A) 및 실린더 하실(2B)에는 작동 유체로서 오일액이 봉입된다. 가스실(202)에는 작동 유체로서 고압 가스가 봉입된다.
피스톤(3)의 축 구멍(4)에는 피스톤 볼트(5)의 축부(6)가 삽입 관통된다. 피스톤 볼트(5)의 대략 원통형의 헤드부(7)의 상측 부분에는, 대략 원통형의 케이스 부재(8)의 하단부가 나사 결합부(10)로 접속된다. 피스톤 볼트(5)에는, 축 방향(상하 방향)을 따라 선단 측(하측)으로 연장되어 상단이 헤드부(7)의 바닥면 중앙에 개구되는 축 구멍(50)(공통 통로)이 형성된다. 도 2에 도시하는 것과 같이, 축 구멍(50)은, 축 구멍(50)의 상부에 형성되어 상단이 개구되는 축 방향 통로(48)와, 축 구멍(50)의 하부에 형성되는 축 방향 통로(30)와, 축 방향 통로(30, 48)들 사이를 연통시키는 축 방향 통로(49)에 의해 구성된다. 축 구멍(50)의 직경(내경)은, 축 방향 통로(30)의 직경이 가장 크고, 축 방향 통로(48), 축 방향 통로(49)의 순으로 작아진다.
도 1에 도시하는 것과 같이, 케이스 부재(8)의 상단부에는, 피스톤 로드(9)의 하단부가 나사 결합부(11)로 접속된다. 피스톤 로드(9)는, 실린더(2)의 상단부에 장착된 로드 가이드(200)에 삽입 관통되며, 상단(타단)이 실린더(2)에서 외부로 연장되어 나온다. 피스톤 로드(9)의 하단부에는 너트(12)가 나사 결합되고, 너트(12)를 케이스 부재(8)의 상단에 맞닿게 하여 체결함으로써, 나사 결합부(11)의 느슨함이 억지된다. 피스톤 로드(9)의 하단에는 소직경부(13)가 형성된다. 소직경부(13)의 외주면에 형성된 환상 홈에는, 케이스 부재(8)와 피스톤 로드(9) 사이를 밀봉하는 O 링(14)이 장착된다. 피스톤(3)에는, 일단(상단)이 실린더 상실(2A) 측으로 개구되는 신장 측의 통로(15)와, 일단(하단)이 실린더 하실(2B) 측으로 개구되는 축소 측의 통로(16)가 마련된다. 피스톤(3)의 하단에는, 신장 측 통로(15)의 작동 유체의 흐름을 제어하는 신장 측의 감쇠 밸브(17)가 마련된다. 피스톤(3)의 상단에는, 축소 측 통로(16)의 작동 유체의 흐름을 제어하는 축소 측의 감쇠 밸브(18)가 마련된다.
도 2에 도시하는 것과 같이, 신장 측의 감쇠 밸브(17)는, 피스톤(3)의 하단면의 외주 측에 형성된 환상의 시트부(19)에 착좌(着座)하는 신장 측의 메인 밸브(20)와, 너트(21)에 의해서 피스톤 볼트(5)에 고정되는 파일럿 케이스(22)와, 신장 측의 메인 밸브(20)의 배면과 파일럿 케이스(22) 사이에 형성되는 신장 측의 배압실(23)을 구비한다. 신장 측의 배압실(23) 내의 압력은, 신장 측의 메인 밸브(20)에 대하여 밸브 폐쇄 방향으로 작용한다. 너트(21)와 파일럿 케이스(22) 사이에는, 하측에서부터 순차적으로, 와셔(24), 리테이너(25) 및 디스크 밸브(26)가 마련된다. 디스크 밸브(26)의 내주연부는, 파일럿 케이스(22)의 내주연부와 리테이너(25) 사이에서 협지(挾持)된다. 또한, 신장 측의 메인 밸브(20)는, 탄성체로 이루어지는 환상의 시일부(20A)가 파일럿 케이스(22)의 내주면에 전체 둘레에 걸쳐 접촉하는 팩킹 밸브이다.
신장 측의 배압실(23)은, 파일럿 케이스(22)에 형성된 통로(27) 및 디스크 밸브(26)를 통해 실린더 하실(2B)에 연통된다. 신장 측의 배압실(23)은, 디스크 밸브(26)에 형성된 오리피스(26A)를 통해 실린더 하실(2B)에 항상 연통된다. 디스크 밸브(26)는, 신장 측의 배압실(23)의 압력이 소정 압력에 달했을 때에 개방하여 신장 측의 배압실(23) 내의 압력을 실린더 하실(2B)에 릴리프(relief)한다. 또한, 신장 측의 배압실(23)은, 디스크형의 신장 측의 배압 도입 밸브(28)를 통해, 피스톤 볼트(5)에 형성된 직경 방향 통로(29)에 연통된다. 직경 방향 통로(29)는, 피스톤 볼트(5)에 형성된 축 방향 통로(30)(공통 통로)에 연통된다.
신장 측의 배압 도입 밸브(28)는, 직경 방향 통로(29)에서 신장 측의 배압실(23)로의 작동 유체의 흐름만을 허용하는 역지 밸브이다. 신장 측의 배압 도입 밸브(28)는, 파일럿 케이스(22) 상면의, 통로(27)의 내주 측에 형성된 환상의 시트부(31)에 착좌된다. 신장 측의 배압 도입 밸브(28)는, 내주연부가 파일럿 케이스(22)의 내주연부와 스페이서(32) 사이에서 협지된다. 신장 측의 배압실(23)은, 신장 측의 배압 도입 밸브(28)가 개방됨으로써, 신장 측의 배압 도입 밸브(28)에 형성된 오리피스(28A)를 통해 직경 방향 통로(29)에 연통된다.
축 방향 통로(30)는, 피스톤 볼트(5)에 형성된 직경 방향 통로(33)(축소 측의 배출 통로)에 연통된다. 직경 방향 통로(33)는, 피스톤(3)에 마련된 축소 측의 역지 밸브(34)를 통해 신장 측의 통로(15)에 연통된다. 직경 방향 통로(33)는, 축소 측의 역지 밸브(34)에 형성된 오리피스(34A)를 통해 신장 측의 통로(15)에 항상 연통된다. 축소 측의 역지 밸브(34)는, 직경 방향 통로(33)에서 신장 측의 통로(15)로의 작동 유체의 흐름만을 허용한다.
축소 측의 감쇠 밸브(18)는, 피스톤(3)의 상단면의 외주 측에 형성된 환상의 시트부(35)에 착좌하는 축소 측의 메인 밸브(36)와, 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)와 피스톤(3) 사이에서 고정되는 파일럿 케이스(37)와, 축소 측의 메인 밸브(36)의 배면과 파일럿 케이스(37) 사이에 형성되는 축소 측의 배압실(38)을 구비한다. 축소 측의 배압실(38) 내의 압력은, 축소 측의 메인 밸브(36)에 대하여 밸브 폐쇄 방향으로 작용한다. 또한, 축소 측의 메인 밸브(36)는, 탄성체로 이루어지는 환상의 시일부(36A)가 파일럿 케이스(37)의 내주면에 전체 둘레에 걸쳐 접촉하는 팩킹 밸브이다.
축소 측의 배압실(38)은, 파일럿 케이스(37)에 형성된 통로(42) 및 디스크 밸브(41)를 통해 실린더 상실(2A)에 연통된다. 축소 측의 배압실(38)은, 디스크 밸브(41)에 형성된 오리피스(41A)를 통해 실린더 상실(2A)에 항상 연통된다. 디스크 밸브(41)는, 축소 측의 배압실(38)의 압력이 소정 압력에 달했을 때에 개방하여, 축소 측의 배압실(38) 내의 압력을 실린더 상실(2A)에 릴리프한다. 또한, 축소 측의 배압실(38)은, 디스크형의 축소 측의 배압 도입 밸브(43) 및 파일럿 케이스(37)의 내주면에 형성된 원주 홈(39)을 통해 피스톤 볼트(5)에 형성된 직경 방향 통로(44)에 연통된다. 직경 방향 통로(44)는, 피스톤 볼트(5)의 축 방향 통로(48)(공통 통로)에 연통된다.
축소 측의 배압 도입 밸브(43)는, 직경 방향 통로(44)에서 축소 측의 배압실(38)로의 작동 유체의 흐름만을 허용하는 역지 밸브이다. 축소 측의 배압 도입 밸브(43)는, 파일럿 케이스(37) 하면의, 통로(42)의 내주 측에 형성된 환상의 시트부(45)에 착좌된다. 축소 측의 배압 도입 밸브(43)의 내주연부는, 파일럿 케이스(37)의 내주연부와 스페이서(40) 사이에서 협지된다. 축소 측의 배압실(38)은, 축소 측의 배압 도입 밸브(43)가 개방됨으로써, 축소 측의 배압 도입 밸브(43)에 형성된 오리피스(43A)를 통해 직경 방향 통로(44)에 연통된다.
축 방향 통로(48)는, 피스톤 볼트(5)에 형성된 직경 방향 통로(46)(신장 측의 배출 통로)에 연통된다. 직경 방향 통로(46)는, 피스톤(3)에 마련된 신장 측의 역지 밸브(47)를 통해 축소 측의 통로(16)에 연통된다. 직경 방향 통로(46)는, 신장 측의 역지 밸브(47)에 형성된 오리피스(47A)를 통해 축소 측의 통로(16)에 항상 연통된다. 신장 측의 역지 밸브(47)는, 직경 방향 통로(46)에서 축소 측의 통로(16)로의 작동 유체의 흐름만을 허용한다.
피스톤 볼트(5)의 축 구멍(50)(공통 통로) 내의 작동 유체의 흐름은 파일럿 밸브에 의해서 제어된다. 파일럿 밸브는, 축 구멍(50)에 미끄럼 이동 가능하게 끼워져 장착된 밸브 스풀(51)(밸브체)을 갖는다. 밸브 스풀(51)은 중실(中實)의 축으로 이루어지며, 피스톤 볼트(5)와 함께 파일럿 밸브를 구성한다. 밸브 스풀(51)은, 축 방향 통로(48)의 상부, 환언하면, 직경 방향 통로(44)보다도 상측 부분에 미끄럼 이동 가능하게 감합되는 베이스부(52)와, 축 방향 통로(48) 내에 위치하며 테이퍼부(53)를 통해 베이스부(52)에 연속되는 밸브부(54)와, 파일럿 밸브의 폐쇄 상태(도 2 참조)에서 축 방향 통로(30) 내에 위치하는 선단부(55)(감합부)와, 선단부(55)와 밸브부(54)를 접속하는 접속부(56)를 갖는다. 또한, 밸브 스풀(51)의 직경(외경)은, 베이스부(52)가 가장 크고, 밸브부(54), 선단부(55), 접속부(56)의 순으로 작아진다. 또한, 밸브부(54)의 외경은 축 방향 통로(49)의 내경보다도 크다.
밸브 스풀(51)은, 선단부(55)의 스프링 받음부(57)와 피스톤 볼트(5)의 스프링 받음부(58) 사이에 개재 장착된 밸브 스프링(59)에 의해서 피스톤 볼트(5)에 대하여 위 방향으로 밀어붙여짐으로써, 베이스부(52)의 단부면이 후술하는 솔레노이드(71)의 로드(72)에 맞닿게 된다(압박된다). 도 3에 도시하는 것과 같이, 밸브 스풀(51)의 선단부(55)는, 축 직각 평면에 의한 단부면이, 2면 폭의 절결(65)을 갖는 원형으로 형성된다. 선단부(55)는, 밸브 스풀(51)의 이동을 제어하는 액츄에이터로서 이용되는 솔레노이드(71)에 대한 제어 전류가 0 A일 때[페일(fail)일 때], 밸브 스풀(51)이 밸브 개방 방향(도 3에 있어서의 위 방향)으로 스트로크되어 축 방향 통로(49)에 감합된다. 이에 따라, 선단부(55)와 축 방향 통로(49) 사이에는, 축 방향 통로(30, 48)들 사이를 연통하는 한 쌍의 오리피스(62)가 형성된다.
축 방향 통로(49)의 상단[축 방향 통로(48)측]의 개구 주연부에는, 밸브 스풀(51)의 밸브부(54)가 착좌하는 환상의 시트부(63)가 형성된다. 밸브부(54)의 하단[접속부(56)측]의 외주연부에는, 테이퍼형으로 형성된 착좌면(54A)이 형성된다. 밸브 스풀(51)의 착좌면(54A)이 피스톤 볼트(5)의 축 구멍(50)에 형성된 시트부(63)에 착좌된 상태, 즉 파일럿 밸브의 폐쇄 상태에서는, 밸브 스풀(51)은, 선단부(55)가 대략 원형의 수압면(A)(도 3 참조)으로 축 방향 통로(30) 측의 압력을 받고, 테이퍼부(53)가 환상의 수압면(B)(도 3 참조)으로 축 방향 통로(48) 측의 압력을 받는다.
도 1에 도시하는 것과 같이, 솔레노이드(71)는, 케이스 부재(8), 로드(72) 및 코일(74)을 가지고, 로드(72)의 외주면에는, 플런저(69)가 결합된다. 가동 철심이라고도 불리는 플런저(69)는, 철계의 자성체에 의해 대략 원통형으로 형성된다. 플런저(69)는, 코일(74)에 통전되어 자력이 발생함으로써 추진력을 발생한다. 로드(72)는 원통형으로 형성되며, 로드(72)를 축 방향(상하 방향)으로 관통하는(연장되는) 로드 내 통로(73)를 갖는다. 로드(72)는, 스테이터 코어(76)에 삽입된 부시(78)에 의해서, 상하 방향(축 방향)으로 이동할 수 있게 지지된다.
솔레노이드(71)의 앵커(68)에는, 앵커(68)를 축 방향으로 관통하는 축 구멍(68A)이 형성된다. 축 구멍(68A)의 내측에는 스풀 배압실(70)(실)이 형성된다. 밸브 스풀(51)의 상단과 로드(72)의 하단은, 파일럿 밸브의 상단(일측 끝)의 스풀 배압실(70) 내에서 맞닿게 된다. 스풀 배압실(70)은, 파일럿 밸브의 폐쇄 시에, 상실 측의 연통로를 통해 실린더 상실(2A)에 연통된다. 상실 측의 연통로는, 로드(72)의 선단부(하단부)에 형성된 절결(75), 로드 내 통로(73), 스테이터 코어(76)에 형성된 로드 배압실(101), 스테이터 코어(76) 내부에서 직경 방향으로 연장되어 로드 배압실(101)과 스테이터 코어(76)의 외주면을 연통시키는 통로(102) 및 케이스 부재(8)의 측벽에 형성된 공기 배출 오리피스(103)에 의해서 구성된다.
도 2에 도시하는 것과 같이, 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)와 파일럿 케이스(37) 사이에는, 상측에서부터 순차적으로, 스풀 배압 릴리프 밸브(81)(역지 밸브), 리테이너(82), 와셔(83), 디스크(84), 리테이너(85), 디스크 밸브(41)가 마련된다. 디스크 밸브(41)의 내주연부는, 파일럿 케이스(37)의 내주연부와 리테이너(85) 사이에서 협지된다. 와셔(83)의 외주면(83A)은, 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)의 환상 벽부(7A) 하측의 내주면에 감합된다. 와셔의 외주면(83A)에는 O 링(86)이 장착되는 환상 홈(87)이 형성된다. O 링(86)은, 와셔(83)와 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)의 환상 벽부(7A) 사이를, 환언하면, 후술하는 원주 홈(89)과 실린더 상실(2A)의 사이를, 액밀하게 밀봉한다.
스풀 배압 릴리프 밸브(81)는, 내주연부가 리테이너(82)와 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)의 내주연부에 의해서 협지되고, 외주연부가 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)의 하면에 형성된 환상의 시트부(88)에 착좌된다. 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)와 와셔(83) 사이에는, 스풀 배압 릴리프 밸브(81)를 개방시키기 위한 스페이스에 이용되는 원주 홈(89)이 형성된다. 스풀 배압 릴리프 밸브(81)는, 스풀 배압실(70)에서 원주 홈(89)으로의 작동 유체의 흐름만을 허용하는 역지 밸브이다.
스풀 배압실(70)은, 하실 측의 연통로(연통로)를 통해 실린더 하실(2B)에 연통된다. 하실 측의 연통로는, 앵커(68) 하면의 오목부(66)와 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7) 사이의, 밸브 스풀(51)[베이스부(52)]의 주위에 형성된 원주 홈(104)을 갖는다. 하실 측의 연통로는, 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)의 상면에 형성된 원주 홈(95), 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7) 하면의 시트부(88)의 내측에 형성된 원주 홈(94) 및 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)에서 상하 방향으로 연장되어 원주 홈(95, 94)들 사이를 연통시키는 통로(96)를 갖는다. 이에 따라, 스풀 배압실(70)은, 원주 홈(104), 원주 홈(95), 통로(96), 원주 홈(94) 및 스풀 배압 릴리프 밸브(81)를 통해 원주 홈(89)에 연통된다.
하실 측의 연통로(연통로)는, 와셔(83)의 상면에 형성되어 와셔(83)의 내주면에서 직경 방향 외측으로 향하여 연장되는 홈(90), 와셔(83)의 하면에 형성되어 와셔(83)의 내주면에서 직경 방향 외측으로 향하여 연장되는 홈(92), 와셔(83)에서 상하 방향으로 연장되어 홈(90, 92)들 사이를 연통시키는 통로(91) 및 피스톤 볼트(5)의 축부(6)의 외주면에 형성되어 피스톤 볼트(5)에 형성된 직경 방향 통로(44)와 홈(92)을 연통시키는 홈(93)을 갖는다. 이에 따라, 원주 홈(89)은, 홈(90), 통로(91), 홈(92), 홈(93) 및 직경 방향 통로(44)를 통해 축 방향 통로(48)에 연통된다. 또한, 홈(93)은 피스톤 볼트(5)의 축부(6)에 2면 폭을 가공함으로써 형성된다.
이어서, 도 2를 참조하여 작동 유체의 흐름을 설명한다.
피스톤 로드(9)의 축소 행정 시(이하 「축소 행정 시」라고 부른다)에, 실린더 하실(2B)의 작동 유체는, 축소 측의 메인 밸브(36)의 개방 전, 축소 측의 통로(16), 신장 측의 역지 밸브(47)의 오리피스(47A), 직경 방향 통로(46), 축 방향 통로(48), 직경 방향 통로(44), 축소 측의 배압 도입 밸브(43), 축소 측의 배압실(38), 파일럿 케이스(37)의 통로(42) 및 디스크 밸브(41)의 오리피스(41A)를 지나 실린더 상실(2A)로 흐른다.
그리고, 밸브 스풀(51)(밸브체)이 이동하여 밸브부(54)가 시트부(63)로부터 이좌(離座)하면, 즉, 파일럿 밸브가 개방되면, 실린더 하실(2B)의 작동 유체는, 축소 측의 통로(16), 신장 측의 역지 밸브(47)의 오리피스(47A), 직경 방향 통로(46), 축 방향 통로(48), 축 방향 통로(49), 축 방향 통로(30), 직경 방향 통로(33), 축소 측의 역지 밸브(34) 및 신장 측의 통로(15)를 지나 실린더 상실(2A)로 흐른다. 여기서, 솔레노이드(71)의 코일(74)에 대한 통전 전류를 제어함으로써, 파일럿 밸브의 개방 압력을 조정할 수 있다. 동시에, 축소 측의 배압 도입 밸브(43)로부터 축소 측의 배압실(38)에 도입되는 작동 유체의 압력도 조정되기 때문에, 축소 측의 메인 밸브(36)의 개방 압력을 제어할 수 있다.
피스톤 로드(9)의 신장 행정 시(이하 「신장 행정 시」라고 부른다)에, 실린더 상실(2A)의 작동 유체는, 신장 측의 메인 밸브(20)의 개방 전, 신장 측의 통로(15), 축소 측의 역지 밸브(34)의 오리피스(34A), 직경 방향 통로(33), 축 방향 통로(30), 직경 방향 통로(29), 신장 측의 배압 도입 밸브(28), 신장 측의 배압실(23), 파일럿 케이스(22)의 통로(27) 및 디스크 밸브(26)의 오리피스(26A)를 지나 실린더 하실(2B)로 흐른다.
그리고, 밸브 스풀(51)(밸브체)이 이동하여 밸브부(54)가 시트부(63)로부터 이좌하면, 즉, 파일럿 밸브가 개방되면, 실린더 상실(2A)의 작동 유체는, 신장 측의 통로(15), 축소 측의 역지 밸브(34)의 오리피스(34A), 직경 방향 통로(33), 축 방향 통로(30), 축 방향 통로(49), 축 방향 통로(48), 직경 방향 통로(46), 신장 측의 역지 밸브(47) 및 축소 측의 통로(16)를 지나 실린더 하실(2B)로 흐른다. 여기서, 솔레노이드(71)의 코일(74)에 대한 통전 전류를 제어함으로써, 파일럿 밸브의 개방 압력을 조정할 수 있다. 동시에, 신장 측의 배압 도입 밸브(28)로부터 신장 측의 배압실(23)에 도입되는 작동 유체의 압력도 조정되기 때문에, 신장 측의 메인 밸브(20)의 개방 압력을 제어할 수 있다.
한편, 신장 행정 시에, 실린더 상실(2A)의 작동 유체는, 상실 측의 연통로를 지나 스풀 배압실(70)(실)에 유입된다. 즉, 실린더 상실(2A)의 작동 유체는, 공기 배출 오리피스(103)에 의해서 조여지고, 통로(102), 로드 배압실(101), 로드 내 통로(73), 로드(72)의 절결(75)을 지나 스풀 배압실(70)에 유입된다. 스풀 배압실(70)에 유입된 작동 유체는, 하실 측의 연통로(연통로)를 지나 실린더 하실(2B)로 흐른다. 즉, 스풀 배압실(70)에 유입된 작동 유체는, 원주 홈(104), 원주 홈(95), 통로(96), 원주 홈(94), 스풀 배압 릴리프 밸브(81)(역지 밸브), 원주 홈(89), 홈(90), 통로(91), 홈(92), 홈(93), 직경 방향 통로(44), 축 방향 통로(48), 직경 방향 통로(46), 신장 측의 역지 밸브(47)의 오리피스(47A) 및 축소 측의 통로(16)를 지나 실린더 하실(2B)로 흐른다.
여기서, 상술한 특허문헌 1의 완충기에서는, 신장 행정 시에 스풀 배압실 내의 작동 유체를 실린더 하실로 유출시키는 데에, 코일 스프링을 이용한 역지 밸브를 사용하고 있었기 때문에, 피스톤 볼트의 축 길이, 나아가서는 완충기의 전체 길이가 길어진다고 하는 문제가 있었다.
이에 대하여, 제1 실시형태에서는, 신장 행정 시에 공기 배출 오리피스(103)로부터 로드 내 통로(73)를 통해 스풀 배압실(70)에 유입된 작동 유체가, 하실 측의 연통로에 마련된 디스크형의 스풀 배압 릴리프 밸브(81)(역지 밸브)를 통해 실린더 하실(2B)에 유통되기 때문에, 스풀 배압 릴리프 밸브(81)의 작은 리프트량으로 큰 개구 면적을 얻을 수 있고, 피스톤 볼트(5)의 전체 길이, 나아가서는 완충기(1)의 전체 길이를 짧게 할 수 있다. 또한, 스풀 배압실(70)(실)과 실린더 하실(2B)을 하실 측의 연통로(연통로)를 통해 연통시켰기 때문에, 파일럿 밸브가 개방했을 때의, 밸브 스풀(51)이 이동한 만큼의 스풀 배압실(70)의 체적 보상이 가능하여, 완충기(1)에 대한 입력에 관한 감쇠력의 응답성을 향상시킬 수 있다.
이하에, 제1 실시형태의 작용 효과를 나타낸다.
제1 실시형태는, 작동 유체가 봉입되는 실린더(2)와, 실린더(2) 내에 미끄럼 이동 가능하게 끼워져 장착되어, 상기 실린더(2) 내부를 실린더 상실(2A)과 실린더 하실(2B)로 구획하는 피스톤(3)과, 일단이 피스톤(3)에 연결되고, 타단이 실린더(2)에서 외부로 연장되어 나오는 피스톤 로드(9)와, 피스톤(3)에 마련되는 신장 측의 통로(15) 및 축소 측의 통로(16)와, 신장 측의 통로(15)에 마련되는 신장 측의 메인 밸브(20)와, 신장 측의 메인 밸브(20)의 개방 압력을 조정하는 신장 측의 배압실(23)과, 축소 측의 통로(16)에 마련되는 축소 측의 메인 밸브(36)와, 축소 측의 메인 밸브(36)의 개방 압력을 조정하는 축소 측의 배압실(38)과, 신장 측의 배압실(23)과 축소 측의 배압실(38)을 연통하는 공통 통로(50)와, 공통 통로(50) 내에 이동 가능하게 마련되는 밸브체(51)와, 밸브체(51)를 밸브 개방 방향으로 밀어붙이는 밸브 스프링(59)과, 공통 통로(50) 내의 작동 유체의 흐름을 제어하는 파일럿 밸브와, 밸브체(51)의 이동을 제어하는 액츄에이터를 구비하는 완충기(1)로서, 파일럿 밸브의 일측 끝에 마련되며 실린더 상실(2A)에 연통되는 실(70)과, 실(70)과 실린더 하실(2A)을 연통시키는 연통로와, 신장 행정 시에 연통로 내의 작동 유체가 실린더 하실(2B)로 유통되는 것을 허용하는 역지 밸브(81)를 갖는다.
제1 실시형태에 의하면, 신장 행정 시에, 실(70) 내의 작동 유체는, 역지 밸브(81)를 통해 실린더 하실(2B)에 유통되기 때문에, 파일럿 밸브가 개방했을 때의, 밸브체(51)가 이동한 만큼의 실(70)의 체적 보상이 가능하다. 이에 따라, 밸브체(51)를 원활하게 작동시킬 수 있어, 파일럿 밸브의 응답성을 향상시킬 수 있다.
또한 제1 실시형태에서는, 디스크형의 역지 밸브(81)에 의해서 작은 리프트량으로 큰 개구 면적(유로 면적)을 얻게 했기 때문에, 역지 밸브(81)의 개방 시의 압력 손실을 저감시킬 수 있어, 실(70)의 압력 상승을 막을 수 있다. 또한, 코일 스프링형의 역지 밸브를 이용한 경우와 비교한 경우, 파일럿 밸브의 축 길이, 나아가서는 완충기(1)의 전체 길이를 짧게 하는 것이 가능하여, 완충기(1)를 소형화할 수 있음과 더불어 완충기(1)의 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한 제1 실시형태에서, 연통로는, 축소 측의 배압실(38)을 통해 실린더 하실(2B)에 연통되기 때문에, 실린더 상실(2A)과 실린더 하실(2B)은 축소 측의 배압실(38)을 통해 연통된다. 따라서, 축소 행정 시에, 축소 측의 배압실(38)의 작동 유체는, 실(70)을 경유하여 실린더 상실(2A)에 유통된다. 이때, 축소 측의 배압실(38)로부터 실(70)을 경유하여 실린더 상실(2A)에 유통되는 작동 유체의 흐름을, 예컨대 오리피스를 이용하여 조절함으로써, 축소 측의 배압실(38)에 발생시키는 압력을 조절할 수 있으며, 나아가서는 축소 측의 메인 밸브(36)의 개방 압력을 조절할 수 있다.
또한 제1 실시형태는, 액츄에이터가, 밸브체(51)를 이동시키는 로드(72)와 이 로드(72)의 이동을 제어하는 솔레노이드(71)에 의해 구성되고, 로드(72)에는 축 방향을 따라 연장되는 로드 내 통로(73)가 마련되고, 실(70)과 실린더 상실(2A)은 로드 내 통로(73)를 통해 연통되기 때문에, 신장 행정 시에는, 실린더 상실(2A)의 작동 유체가 로드 내 통로(73)를 통해 실(70)에 유입되는데, 실(70)에 유입된 작동 유체는, 연통로의 역지 밸브(81)를 통해 실린더 하실(2B)로 흐른다. 이에 따라, 실(70) 내부의 압력 상승을 막을 수 있어, 파일럿 밸브의 유압 상승에 의한 작동 잠김을 막을 수 있다.
또한 제1 실시형태는, 밸브체(51)를 중실의 축에 의해 구성했기 때문에, 상술한 특허문헌 1의 완충기와 같은 중공(中空)의 축으로 이루어지는 밸브체를 이용한 경우와 비교하여, 밸브가 장착되는 피스톤 볼트의 축부를 소직경화(소직경화)할 수 있다. 이에 따라, 메인 밸브의 내주 측의 클램프 직경을 작게 하는 것이 가능하여, 소프트(soft) 측의 감쇠력(밸브 개방 강성)을 저감시킬 수 있다.
(제2 실시형태)
이어서, 도 2 및 도 4를 참조하여, 제2 실시형태를 주로 제1 실시형태와 상이한 부분을 중심으로 설명한다. 또한, 제1 실시형태와 공통되는 부위에 관해서는 동일 칭호, 동일 부호로 나타낸다.
제1 실시형태에서는, 신장 행정 시에, 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)와 이 헤드부(7)이 하측에 감합된 와셔(83) 사이에 마련된 디스크형의 스풀 배압 릴리프 밸브(81)(역지 밸브)를 개방시킴으로써, 작동 유체를 스풀 배압실(70)(실)로부터 실린더 하실(2B)에 유통시키도록 구성했다. 이에 대하여, 제2 실시형태에서는, 도 4에 도시하는 것과 같이, 제1 실시형태의 스풀 배압 릴리프 밸브(81)(역지 밸브) 대신에, 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)와 앵커(68) 사이에 마련된 고무 립(111)의 립부(112)를, 앵커(68)의 하면에 개구된 오목부(113)의 내벽면(113A)에 맞닿게 했다.
고무 립(111)은, 와셔(114)의 표면에 고무(115)를 베이킹함으로써 형성된다. 고무 립(111)은, 축 구멍(116)이 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7) 상면의 내주 측에 형성된 보스부(117)에 감합되어 피스톤 볼트(5)에 장착된다. 고무 립(111)은, 앵커(68)의 오목부(113)와 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7) 사이의 공간을, 스풀 배압실(70)(실)과 원주 홈(118)으로 구획한다. 원주 홈(118)은, 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)의 상면에 형성된 원주 홈(95)에 연통된다.
피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)의 환상 벽부(7A)는, 제1 실시형태에서는, 원판 부분의 외주연부에서부터 상하 양방향으로 연장되었지만, 제2 실시형태에서는, 원판 부분의 외주연부에서부터 위 방향으로만 연장된다. 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)와 파일럿 케이스(37) 사이에는 와셔(119)가 마련된다. 와셔(119)의 내주연부는, 리테이너(85)와 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)의 내주연부에 의해서 협지된다. 와셔(119)의 외주연부는, 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)의 하면에 형성된 환상의 시일부(120)에 맞닿게 된다. 이에 따라, 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)와 와셔(119) 사이에는 원주 홈(121)이 형성된다.
그리고 제2 실시형태에서, 신장 행정 시에, 스풀 배압실(70)에 유입된 작동 유체는, 하실 측의 연통로(연통로)를 지나 실린더 하실(2B)로 흐른다. 즉, 스풀 배압실(70)에 유입된 작동 유체는, 고무 립(111)의 립부(112)(역지 밸브)를 밀어 열어[즉, 립부(112)를 앵커(68)의 오목부(113)의 내벽면(113A)으로부터 이반시켜], 원주 홈(118), 원주 홈(95), 통로(96), 원주 홈(121), 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)의 원주연부에 형성된 직경 방향 홈(122), 와셔(119)의 내주연부에 형성된 홈(123), 홈(93), 직경 방향 통로(44), 축 방향 통로(48), 직경 방향 통로(46), 신장 측의 역지 밸브(47)의 오리피스(47A) 및 축소 측의 통로(16)를 지나 실린더 하실(2B)로 흐른다.
이와 같이 제2 실시형태에서는, 제1 실시형태와 같은 O 링(86)이 장착되어 상하 방향으로 연장되는 통로(91)를 갖춘 판 두께가 큰 와셔(83) 대신에, 판 두께가 얇은 와셔(119)를 이용할 수 있기 때문에, 피스톤 볼트의 축 길이, 나아가서는 완충기의 전체 길이를 보다 짧게 할 수 있다.
(제3 실시형태)
이어서, 도 2, 도 4 및 도 5를 참조하여, 제3 실시형태를 주로 제2 실시형태와 상이한 부분을 중심으로 설명한다. 또한, 제1 및 제2 실시형태와 공통되는 부위에 관해서는 동일 칭호, 동일 부호로 나타낸다.
제2 실시형태에서는, 제1 실시형태의 스풀 배압 릴리프 밸브(81)(역지 밸브) 대신에, 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7)와 앵커(68) 사이에 마련된 고무 립(111)의 립부(112)를 앵커(68)의 하면에 개구된 오목부(113)의 내벽면(113A)에 맞닿게 했다. 이에 대하여 제3 실시형태에서는, 앵커(68)와 피스톤 볼트(5)의 헤드부(7) 사이에, 디스크형의 스풀 배압 릴리프 밸브(131)(역지 밸브)를 배치했다. 스풀 배압 릴리프 밸브(131)의 내주연부는, 앵커(68)의 내주연부와 리테이너(132)에 의해서 협지된다. 스풀 배압 릴리프 밸브(131)의 외주연부는, 앵커(68)의 외주연부에 형성된 환상의 시트부(133)에 착좌된다. 앵커(68) 하면의 내주연부와 외주연부 사이에는 원주 홈(134)이 형성된다.
그리고 제3 실시형태에서, 신장 행정 시에, 스풀 배압실(70)에 유입된 작동 유체는, 하실 측의 연통로(연통로)를 지나 실린더 하실(2B)로 흐른다. 즉, 스풀 배압실(70)에 유입된 작동 유체는, 앵커(68)의 내주연부에 형성된 직경 방향 홈(135), 원주 홈(134)을 지나 스풀 배압 릴리프 밸브(131)(역지 밸브)를 개방시켜, 원주 홈(95), 통로(96), 원주 홈(121), 직경 방향 홈(122), 홈(123), 홈(93), 직경 방향 통로(44), 축 방향 통로(48), 직경 방향 통로(46), 신장 측의 역지 밸브(47)의 오리피스(47A) 및 축소 측의 통로(16)를 지나 실린더 하실(2B)로 흐른다.
이와 같이 제3 실시형태에서는, 제2 실시형태와 마찬가지로, 제1 실시형태와 같은 판 두께가 큰 와셔(83) 대신에, 판 두께가 얇은 와셔(119)를 이용할 수 있기 때문에, 피스톤 볼트의 축 길이, 나아가서는 완충기의 전체 길이를 보다 짧게 할 수 있다.
이상, 본 발명의 몇 개의 실시형태에 관해서 설명해 왔지만, 상술한 발명의 실시형태는 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명은, 그 취지를 일탈하는 일 없이 변경, 개량될 수 있음과 더불어, 본 발명에는 그 균등물이 포함된다. 또한, 상술한 과제의 적어도 일부를 해결할 수 있는 범위 또는 효과의 적어도 일부를 발휘하는 범위에서, 청구범위 및 명세서에 기재된 각 구성 요소의 임의의 조합 또는 생략이 가능하다.
본원은, 2017년 7월 27일 출원의 일본 특허출원번호 2017-145618호에 기초한 우선권을 주장한다. 2017년 7월 27일 출원의 일본 특허출원번호 2017-145618호의 명세서, 특허청구의 범위, 도면 및 요약서를 포함하는 모든 개시 내용은 참조에 의해 전체적으로 본원에 포함된다.
1: 완충기, 2: 실린더, 2A: 실린더 상실, 2B: 실린더 하실, 3: 피스톤, 9: 피스톤 로드, 15: 신장 측의 통로, 16: 축소 측의 통로, 20: 신장 측의 메인 밸브, 23: 신장 측의 배압실, 36: 축소 측의 메인 밸브, 38: 축소 측의 배압실, 50: 축 구멍(공통 통로), 51: 밸브 스풀(밸브체), 70: 스풀 배압실(실), 71: 솔레노이드(액츄에이터), 81: 스풀 배압 릴리프 밸브(역지 밸브)

Claims (4)

  1. 완충기로서,
    작동 유체가 봉입되는 실린더와,
    상기 실린더 내에 미끄럼 이동 가능하게 배치되며, 상기 실린더의 내부를 실린더 상실과 실린더 하실로 구획하는 피스톤과,
    상기 피스톤에 연결되는 일단과, 상기 실린더에서 외부로 연장되어 나오는 타단을 갖는 피스톤 로드와,
    상기 피스톤에 마련되는 신장 측의 통로 및 축소 측의 통로와,
    상기 신장 측의 통로 내에 마련되는 신장 측의 메인 밸브와,
    상기 신장 측의 메인 밸브의 개방 압력을 조정하는 신장 측의 배압실과,
    상기 축소 측의 통로 내에 마련되는 축소 측의 메인 밸브와,
    상기 축소 측의 메인 밸브의 개방 압력을 조정하는 축소 측의 배압실과,
    상기 신장 측의 배압실과 상기 축소 측의 배압실을 연통시키는 공통 통로와,
    상기 공통 통로 내에 이동 가능하게 마련되는 밸브체와,
    상기 밸브체를 밸브 개방 방향으로 밀어붙이는 밸브 스프링과,
    상기 공통 통로 내의 상기 작동 유체의 흐름을 제어하는 파일럿 밸브와,
    상기 밸브체의 이동을 제어하는 액츄에이터와,
    상기 파일럿 밸브의 일측 끝에 마련되며, 상기 실린더 상실에 연통되는 실(室)과,
    상기 실과 상기 실린더 하실을 상기 축소 측의 통로를 통해 연통시키는 연통로와,
    신장 행정 시에 상기 연통로 내의 상기 작동 유체가 상기 실린더 하실에 유통되는 것을 허용하는 역지 밸브
    를 구비하고, 신장 행정 시에 상기 상실 내의 작동 유체는 상기 실 내로 유통되는 것인 완충기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연통로는 상기 축소 측의 배압실을 통해 상기 실린더 하실에 연통되는 것인 완충기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액츄에이터는,
    상기 밸브체를 이동시키는 로드와,
    상기 로드의 이동을 제어하는 솔레노이드
    를 구비하고,
    상기 로드에는 축선 방향을 따라 연장되는 로드 내 통로가 마련되고,
    상기 실과 상기 실린더 상실은 상기 로드 내 통로를 통해 연통되는 것인 완충기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밸브체는 중실의 축인 것인 완충기.
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