KR102667131B1 - 자기식 변위 측정 기능을 가진 유압 실린더, 특히 클러치 슬레이브 실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실린더 챔버(21), 실린더 하우징(2), 및 작동 중에 적어도 부분적으로 실린더 챔버(21) 내에 배치되는 피스톤(3)을 포함하는 유압 실린더(1)에 관한 것으로, 상기 실린더 하우징(2)과 자계 감응형 센서(63)가 연결되어 있으며, 본 발명에 따른 유압 실린더는, 하나 이상의 자석(6, 61, 62)이 피스톤(3) 상에 또는 그 내부에 배치되고, 작동 중에 실린더 챔버(21) 내에서 피스톤(3)의 위치의 결정을 위해 센서(63)에 의해 자석(6, 61, 62)의 자계가 검출될 수 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 유압 실린더(1) 내에서 피스톤(3)의 위치를 검출하기 위한 측정 방법에 관한 것이다.

Description

자기식 변위 측정 기능을 가진 유압 실린더, 특히 클러치 슬레이브 실린더

본 발명은 바람직하게는 클러치 슬레이브 실린더로서 형성된 유압 실린더에 관한 것이다. 유압 실린더는 실린더 챔버, 실린더 하우징 및 피스톤을 포함한다. 실린더 하우징에는, 실린더 내에서 피스톤의 위치를 측정하기 위한 자계 감응형 센서(magnetic field sensitive sensor)가 연결된다. 또한, 본 발명은 클러치 슬레이브 실린더 내 피스톤의 위치를 검출하기 위한 측정 방법에 관한 것이다.

클러치의 정확한 위치를 검출하기 위해 유압 실린더 상에 측정 시스템을 장착하는 종래 기술이 공지되어 있다. 예컨대, 특히 EP 1 898 111 B1호에 따르면, 클러치 슬레이브 실린더의 외경 상의 가이드 슈(guide shoe) 내에서 자석이 반경 방향으로는 유격을 수반하지만 축방향으로는 유격 없이 안내될 수 있다. 이는, 자석에서부터 센서까지의 일정한 반경 방향 이격을 보장한다. 이런 해결책은 클러치 슬레이브 실린더의 외주연 상에 센서 장착을 가능케 한다.

DE 102 42 841 B4호에 따른 종래 기술에 근거한 또 다른 해결책에서는, 칼라부(collar)가, 자신의 외측 반경 방향 단부 상에 자석을 지지하는 지지 암(support arm)을 포함한다. 릴리스 스프링의 축방향 가압을 통해 자석은 축방향으로 유격 없이 안내된다. 이 해결 방안에서는 센서가 클러치 슬레이브 실린더의 외경 상에 장착된다.

독일 뷜(Buehl)에 소재한 클러치 전문 업체 LuK GmbH & Co. KG의 종래 기술에 따른 또 다른 해결책에서는, 클러치 슬레이브 실린더 상에 레버가 장착된다. 상기 레버 상에는, 센서 둘레의 원형 경로 내에서 자석을 안내하는 자석 수용부가 장착되어 있다. 전체 구성은 실질적인 실린더 하우징의 바깥쪽에 장착된다.

종래 기술에서 단점은, 종래 기술에 따른 피스톤 위치의 측정 기능을 가진 유압 실린더, 특히 클러치 슬레이브 실린더가 돌출해 있는 측정 메커니즘으로 인해 덜 컴팩트하게 형성된다는 점이다. 그뿐만 아니라, 릴리스 베어링에 의해 유도될 수 있는 요동 운동에 의해 위치 측정 오류도 발생한다.

그러므로 본 발명의 과제는, 피스톤의 위치에 대한 측정 기능을 포함하는 컴팩트한 유압 실린더를 제공하는 것이다.

상기 과제는, 특허 독립 청구항들의 특징들을 통해 해결된다. 또 다른 바람직한 개선예들은 종속 청구항들의 대상이다.

본 발명의 대상은, 하나 이상의 자석이 피스톤 상에 또는 그 내부에 배치되고, 작동 중에 센서에 의해 자석의 자계가 검출될 수 있는 유압 실린더이다.

피스톤은, 실린더 챔버 내에 밀어넣어지고 그로부터 인출될 수 있는 요소를 의미한다. 피스톤 본체와 연결되어 이 피스톤으로부터 실질적으로 돌출되는 섹션 또는 요소는 피스톤으로서 적용되지 않는다.

유압 실린더의 상기 구현예의 경우, 실린더 내에서 피스톤의 가이드는 센서와 관련한 자석의 안내를 위해 함께 사용될 수 있다. 피스톤과 유압 실린더 사이에서처럼 자석과 센서 사이에서도 마찬가지로 우수한 안내가 구현될 수 있다. 자석은 피스톤 상에 또는 그 내에 배치됨으로써 하나 이상의 가이드 표면의 근처에 배치된다. 그렇게 하여, 피스톤과 실린더 챔버 사이의 상대 운동을 토대로 피스톤으로부터 떨어진 곳에서 자석과 센서 사이의 상대적으로 더 큰 상대 운동을 야기하는 긴 레버는 제공되지 않는다. 바람직하게 자석은 피스톤을 바깥쪽에서 에워싸는 가이드 표면 내부에, 또는 가이드 표면의 여유 공간 내부에 위치된다.

바람직하게 자석은 가이드 표면 상에서 안내되는 피스톤의 섹션에 또는 그 내에 배치된다. 상기 섹션은 가요성 섹션들(flexible section)을 통해 가이드 표면과 연결되어 있지 않다. 상기 섹션은 바람직하게 가이드 표면 상에서 안내되는 피스톤의 가이드 상대면과 유격이 있는 상태로 연결되어 있지도 않다. 상기 섹션은 바람직하게 가이드 표면의 근처에 배치된다. 바람직하게 상기 섹션은 피스톤의 가이드 상대면을 포함한다. 가이드 표면으로부터 상대적으로 더 큰 간격은, 예컨대 피스톤의 요동 운동이 레버 작용을 통해 확대되어 자석과 센서 사이의 상대 운동으로서 나타나게 한다. 이는 측정 오류를 야기하는데, 그 이유는 실제로 자계와 센서 사이의 축방향 상대 위치가 변위될 수 있기 때문이다. 또한, 센서의 횡감도를 통해, 자계와 센서 사이의 반경 방향 상대 위치의 변화에 의해서도 오류가 발생할 수 있다. 상기 두 가지 경우 모두 피스톤의 요동 운동 시 일어난다.

센서는, 측정값들을 검출하기 위한 센서 시스템 내에 배치될 수 있는 감응 요소(sensitive element)를 의미한다. 특히 센서는 홀 센서(Hall sensor)이다.

자석은 바람직하게는 블록으로서 형성된다. 바람직하게 자석은 피스톤 내에 형상 결합 방식으로 삽입된다. 자석은 접착될 수도 있다. 또한, 주조, 특히 사출 성형을 통해 주조 가능한, 특히 사출 성형 가능한 자화성 재료로서의 자석을 마찬가지로 사출 성형된 피스톤, 또는 사전 제조된 피스톤 내에 통합할 수도 있다. 주조 후에 자석 재료가 자화될 수 있다. 따라서, 자석은 피스톤 내에 재료 결합 방식으로 통합된 자석일 수 있다.

바람직하게 가이드 표면은 동시에 실린더 챔버를 밀봉하기 위한 피스톤의 씰을 위한 씰 상대면이다. 이런 방식으로, 가이드 표면은 동시에 밀봉 작용을 위해서도 함께 사용될 수 있다.

바람직하게 자석은, 실린더 챔버 내 피스톤의 적어도 하나의 위치에 있는 피스톤 상의 위치에 배치된다.

또한, 압력 매체로 충전되지 않은, 그러나 피스톤의 다른 위치에서는 압력 매체로 충전될 수 있는 실린더 챔버의 섹션도 실린더 챔버로서 적용된다. 바람직하게는, 상기 배치를 통해 자석이 실린더 챔버의 바닥부의 방향으로 멀리 위치될 수 있는 점이 달성될 수 있다.

바람직하게, 하나의 자석은 피스톤 상에서 씰의 영구 무압력 측에 위치하는 피스톤 상의 위치에 배치되고, 그리고/또는 하나의 자석은 피스톤 상에서 씰의 가압 가능한 측에 위치하는 피스톤 상의 위치에 배치된다.

달리 말하면, 씰은 적어도 하나의 자석에서부터 실린더 챔버의 가압부의 방향으로 배치될 수 있고, 그리고/또는 씰은 적어도 하나의 자석에서부터 실린더 챔버의 무압력부의 방향으로 배치될 수 있다.

첫 번째 언급한 옵션의 경우, 피스톤의 인출 방향으로 더 멀리 자석을 포지셔닝할 수 있다는 장점이 도출된다. 두 번째 언급한 옵션에서는, 인입 방향으로 멀리 자석을 배치할 수 있는 장점이 도출된다. 특히, 두 번째 언급한 옵션에서의 자석은, 피스톤이 완전히 인입된 상태에서 실린더 챔버의 바닥부 근처에 배치될 수 있다. 이는, 모든 자석이 피스톤의 무압력 측에 배치될 수도 있는 경우보다, 실린더 챔버의 바닥부의 방향으로 더 멀리 센서를 배치하는 것을 가능하게 한다. 첫 번째 및 두 번째 옵션이 실현된다면, 자석들 상호 간의 거의 임의적인 간격이 실현될 수 있으며, 그와 동시에 첫 번째 옵션의 장점은 그대로 유지된다. 2개의 자석 사이에 하나 또는 복수의 씰이 배치될 수 있다.

바람직하게 피스톤 상에는 서로 분리된 2개의 씰이 배치되며, 특히 씰들 및/또는 이 씰들의 밀봉 위치들은 피스톤의 축방향으로 서로 상이하게 포지셔닝된다.

예컨대 피스톤의 내부면 및 외부면 상에서 압력 매체로 윤활되는 영역은 축방향으로 상이한 거리까지 다다를 수 있다. 그 밖에도, 예컨대 자석과 같은 또 다른 요소들이 씰들 사이에 배치될 수 있다. 또한, 씰을 횡단할 필요 없이 씰들 옆을 통과하도록 기계적으로 고정된 경로를 실현할 수도 있다.

바람직하게 센서는 실린더 챔버의 바깥쪽에 배치되어 실린더 하우징과 연결되며, 실린더 하우징의 가압 벽부는, 피스톤의 위치를 측정하기 위한 센서에 의해 자계가 픽업될 수 있는 방식으로, 피스톤의 적어도 하나의 위치에서 자석의 자계에 의해 관통되도록 구성된다.

센서가 실린더 챔버의 바깥쪽에 배치되고, 자계가 실린더 챔버의 가압 벽부를 통과하여 작용한다면, 센서의 신호가 실린더 챔버로부터 바깥쪽으로 전송될 필요가 없다. 실린더 하우징과 센서의 연결은, 센서 또는 이 센서의 센서 하우징이 실린더 하우징에 직접 부착될 수 있음을 의미한다. 그 대안으로, 센서가 하나 또는 복수의 중간 요소 또는 중간 섹션을 통해 실린더 하우징과 기계적으로 연결될 수 있다.

바람직하게 피스톤은 환형 피스톤으로서 형성된다. 환형 피스톤은 내부 및 외부 상대 안내면과 내부 및 외부 씰을 포함한다. 바람직하게는, 클러치 슬레이브 실린더로서 형성된 유압 실린더가 변속기 샤프트의 둘레에 배치될 수 있다.

특히 피스톤 상에 또는 그 내부에 정확히 2개의 자석이 축방향으로 상호 이격되어 배치된다.

자석들의 상기 배치는, 두 자석 사이에서, 단일 자석의 자계가 연장될 수 있는 것보다 더 멀리 연장되는 자계의 형성을 가능하게 한다. 이런 방식으로, 상대적으로 더 큰 자석을 필요로 하지 않으면서, 위치 검출 장치의 측정 범위가 확대될 수 있다. 실린더 하우징과 관련한 피스톤의 위치는 바람직하게, 센서로 측정된 자계의 세기 및/또는 그 방향에 따라 결정된다.

바람직하게 피스톤은, 이 피스톤의 축방향으로 상호 분리될 수 있는 2개 이상의 컴포넌트를 포함하며, 바람직하게는 조립된 상태에서 피스톤의 컴포넌트들 사이에 씰이 배치된다.

2개의 컴포넌트로 피스톤이 분할되면, 컴포넌트들 사이에 씰이 삽입될 수 있는 장점이 있다. 상기 씰은 피스톤의 두 컴포넌트 사이에 형상 결합 방식으로 고정될 수 있다. 이런 방식으로 상기 씰을 간단하게 교체할 수 있다.

바람직하게는, 실린더 챔버의 바닥부의 방향으로 상대적으로 더 멀리 배치되는 피스톤의 섹션은 자석을 위한 파지 장치로서 형성되며, 파지 장치는 바람직하게 파지 링(holding ring)으로서 형성된다. 특히 파지 장치는 그와 동시에 씰을 위한 고정 링으로서 이용될 수 있다. 이런 방식으로 자석은 씰의 압력 측에 배치될 수 있다.

달리 말하면, 본 발명은 하기와 같이 기술될 수 있다. 클러치 슬레이브 실린더는 통상적으로 베어링, 피스톤, 씰, 실린더 하우징, 릴리스 스프링 및 오염 방지 링과 같은 컴포넌트들을 포함한다. 클러치 슬레이브 실린더의 릴리스 스프링과 가압 벽부 사이에 피스톤의 위치를 측정하기 위해 이용되는 홀 센서를 장착할 경우, 변위 측정에 필요한 자석을 배치할 때 문제가 발생할 수 있다.

가동 피스톤 상에 자석을 조립함으로써, 변위 측정은 클러치 슬레이브 실린더의 가압 벽부 상에서 직접 수행될 수 있다. 이런 조립 위치를 통해 측정 부정확성이 감소하는데, 그 이유는 베어링의 요동 운동이 더 이상 어떠한 역할도 하지 않고, 피스톤과 실린더 챔버의 가이드 표면 사이의 유격은 더 약하게 작용하기 때문이다. 센서 또는 이 센서의 센서 하우징은 클러치 슬레이브 실린더의 가압 벽부에 직접 배치될 수 있다.

센서에 대해, 피스톤 상에서 또는 그 내부에서 자석의 위치에 따라 결정되는 자계의 상대 위치를 개선하기 위해, 하부측에 중앙 씰을 갖는 종래 피스톤 상에서의 자석의 조립과 달리, 피스톤 상에 2개의 개별 씰이 제공될 수 있으며, 이들 개별 씰 각각이 환형 실린더의 환형 표면들 중 하나를 밀봉한다.

자계를 상대적으로 더 강하게, 그리고 더 명확히 측정될 수 있게 형성하기 위해, 2개의 블록 자석이 사용될 수 있다. 상기 두 블록 자석은 바람직하게 상호 간에 정의된 간격을 갖는다. 센서는 강자성 릴리스 베어링으로부터 최대한 멀리 이격되는 방식으로, 특히 외측에서 실린더 챔버의 가압 벽부에 배치될 수 있다.

바람직하게는, 축방향과 관련하여 두 자석 사이의 중심에 있는 위치는, 피스톤의 최대 인출 위치에서 감응 요소까지 최대한 큰 간격을 갖는다. 바람직하게 센서는, 강자성 릴리스 베어링의 공간 수요 및 측정에 미치는 영향으로 인해, 릴리스 베어링으로부터 최대한 멀리 이격되어 배치된다. 이를 실현하기 위해, 피스톤 상에서 자석의 위치가 조정될 수 있다. 자석이 실린더 챔버의 바깥쪽에 위치하는 구조 유형에서, 자석은 실린더 챔버의 바닥부의 방향으로 상대적으로 더 멀리 배치될 수 없는데, 그 이유는 하부 자석이 씰에 최대한 인접할 수 있기 때문이다. 그럼에도 요건들에 상응하게 자석들을 배치할 수 있도록 하기 위해, 실린더 챔버의 바닥부의 방향으로 향하는 면 상의 하나의 중앙 씰 대신, 본 발명의 일 변형예에서는 피스톤 상에 2개의 씰이 제공될 수 있다. 이는, 피스톤의 외부면 상의 씰과 피스톤의 내부면 상의 씰일 수 있다.

피스톤은, 이 피스톤의 컴포넌트들 사이의 재료 결합식 고정 없이 2개의 부재로 형성된 씰을 장착할 수 있도록 하기 위해, 2개의 부재로 형성될 수 있다.

피스톤의 컴포넌트들 상호 간의 비틀림을 방지할 수 있도록 하기 위해, 바람직하게는 조립 비틀림 방지부가 제공된다. 이 경우, 피스톤의 일측 컴포넌트 상의 조립 비틀림 방지부는, 정확히 하나의 회전 위치에서 피스톤의 타측 컴포넌트 상의 상대 부재에 정합되도록 형성된다. 이는 잘못된 조립 및 그에 따른 자석들 상호 간의 오정렬을 방지한다.

바람직하게는, 피스톤과 실린더 하우징 사이에, 특히 실린더 챔버의 바닥부로부터 먼 쪽을 향하는 피스톤의 단부에 적어도 하나의 작동 비틀림 방지부가 제공된다. 작동 비틀림 방지부는 실린더 하우징에 대한, 그리고 그에 따라 센서에 대한 피스톤의 상대적 비틀림을 방지한다. 여기서, 작동 비틀림 방지부는 바람직하게, 마찬가지로 잘못된 조립의 방지를 위해 단 하나의 회전 위치에서만 상대 부재 내에 정합되도록 구성된다[포카 요케(Poka Yoke)].

작동 비틀림 방지부 상에는 하나 또는 복수의 스냅 후크가 제공될 수 있다. 이들 스냅 후크는, 클러치 슬레이브 실린더의 운반 또는 조립 시 릴리스 베어링이 클러치 슬레이브 실린더로부터 분리되는 점을 방지할 수 있다.

또 다른 한 변형예에 따라, 피스톤과 파지 장치 사이에 배치되는 씰이 제공된다. 파지 장치에 의해, 실린더 챔버의 바닥부의 방향으로 더 멀리 배치된 자석도 파지될 수 있다. 특히 자석은 자석 홀더에 의해 고정된다. 바람직하게 파지 링으로서 형성된 상기 파지 장치는 복수의 압입 핀(press-in pin)에 의해 씰 내에 고정(anchored)될 수 있다. 압입 핀들의 수용을 위해, 고정 장치는 각각 하나의 구멍을 포함한다. 씰의 소재는 바람직하게 비압축성이므로, 핀들이 조립 후에 자신의 위치에 확실하게 고정된다. 모든 씰의 소재로서 바람직하게 EPDM이 사용된다.

또 다른 한 변형예에 따라, 피스톤을 밀봉하기 위한 확장 씰(expansion sealing)이 제공된다. 확장 씰은, 가압 시 씰을 퍼지게 하여 씰의 상대면에 밀착시키는, 압력 측의 방향으로 리세스를 가진 씰이다.

확장 씰은 바람직하게 피스톤의 2개의 컴포넌트 사이에 배치되며, 실린더 챔버의 바닥부의 방향에 있는 컴포넌트는 바람직하게는 파지 링으로서 형성된다. 바람직하게, 파지 링 내에는 유체가 관류할 수 있는 공동부들이 제공된다. 유체는, 씰이 축방향으로는 피스톤에 대해 밀봉하고 반경 방향으로 실린더 하우징에 대해 밀봉하도록, 씰을 압착한다.

특히, 하나의 자석이 파지 장치 내에 장착될 수 있다. 파지 링은 그와 동시에 씰을 위한 고정 링으로서 이용될 수 있다.

씰을 통과하여 연장되는 압입 핀들에 의해, 파지 링이 피스톤 상에 고정될 수 있다. 이를 위해, 씰은 관통 공동부들을 포함한다. 씰은, 환형 실린더 챔버의 양 표면에 대한 밀봉 지점들을 포함한다. 구성은 바람직하게, 씰이 장착 상태에서 피스톤과 파지 링 사이에서 압축됨으로써 파지 링에 대해서뿐만 아니라 피스톤에 대해서도 밀봉하는 방식으로 형성된다.

본 발명은, 그 내륜이 피스톤과 연결되는 유압 실린더뿐만 아니라, 그 피스톤이 외륜과 연결되는 유압 실린더에서도 실현될 수 있다. 피스톤과 베어링 링 사이의 연결부는 피스톤의 축방향으로 바람직하게 유격이 없다.

본 발명의 또 다른 한 양태에서, 유압 실린더, 특히 클러치 슬레이브 실린더의 실린더 챔버 내에서 피스톤의 위치를 검출하기 위한 측정 방법이 제안되며, 이 방법에서는 유압 실린더의 피스톤의 위치를 측정하기 위해 자석이 피스톤 상에 또는 그 내부에 배치되고, 측정은 특히 유압 실린더의 가압 벽부를 통과하는 자계에 의해 실행된다.

하기에서는, 관련 도면들과 연계된 실시예들에 기초하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.

도 1은 종래 기술에 따른 유압 실린더의 개략적 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유압 실린더의 제1 실시예의 개략적 단면도로서, 도시된 유압 실린더의 좌측 반부(left half)는 유압 실린더가 인출된 상태를 보여주는 반면, 우측 반부는 유압 실린더의 인입된 상태를 보여준다.
도 3은 본 발명에 따른 유압 실린더의 제2 실시예의 개략적 단면도로서, 도시된 유압 실린더의 좌측 반부는 유압 실린더가 인출된 상태를 보여주는 반면, 우측 반부는 유압 실린더의 인입된 상태를 보여준다.
도 4는 제2 실시예에서 유압 실린더의 피스톤의 개략적 사시도이다.
도 5는 제2 실시예에서 유압 실린더의 피스톤의 개략적 단면도이다.
도 6은 제3 실시예에서 유압 실린더의 피스톤의 개략적 단면도이다.
도 7은 제4 실시예에서 유압 실린더의 피스톤의 개략적 단면도이다.
도 8은 도 7의 고정 핀의 개략적 단면도이다.

도 1에는, 실린더 하우징(2), 피스톤(3), 오염 방지 링(4), 내륜(10), 회전체(9) 및 외륜(8)을 포함하는 유압 실린더(1)의 단면도가 도시되어 있다.

실린더 하우징(2)은 중앙 튜브(24)를 포함하며, 이 중앙 튜브를 통해 예컨대 변속기 샤프트가 끼워질 수 있다. 피스톤(3)은 환형으로 형성되어 인출된 상태로 도시되어 있다.

피스톤(3)의 일부분은 환형 실린더 챔버(21) 내에 배치된다. 피스톤(3)은 실린더 챔버(21)에 대해 씰(31)에 의해 밀봉된다. 실린더 하우징(2) 상에는 지지 아암(22)이 배치되며, 이 지지 아암 상에는 명시되지 않은 센서를 포함하는 센서 캐리어(23)가 배치된다.

센서는 자석 파지 장치(43) 내에 배치된 자석(6)과 작용 연결되어 있다. 자석 파지 장치(43)는, 오염 방지 링(4)과 기계적으로 연결되어 있는 자석 캐리어(42) 상에 배치된다. 피스톤(3)이 실린더 챔버(21) 내에서 움직이면, 피스톤과 함께 내륜(10), 오염 방지 링(4), 자석 캐리어(42), 및 자석(6)을 포함한 자석 파지 장치(43)도 움직인다. 자석(6)은 자신을 향해 있는 센서 캐리어의 표면을 따라서 스쳐 지나면서 센서 내에서 자신의 위치에 상응하게 측정 신호를 발생시킨다.

이러한 배치의 단점은, 자석 캐리어(42) 및 자석 파지 장치(43)로 인해 자석이 피스톤(3)과 실린더 챔버(21) 사이의 가이드로부터 멀어지고, 그에 따라 피스톤(3)과 실린더 하우징(2) 사이의 상대 운동이 큰 레버에 의해 자석(6)과 센서 캐리어(23) 사이의 상대 운동으로서 전환되어 나타나면서, 그곳에서 현저한 측정 오류를 야기한다는 데 있다.

도 2에는, 제1 실시예에서 클러치 슬레이브 실린더로서 형성된 유압 실린더(1)의 횡단면도가 도시되어 있다.

도 2에서 유압 실린더(1)가 중앙에 표시된 중심선의 좌측에는 최대로 인출된 상태에서 반단면도로 도시되어 있고, 중심선의 우측에는 최대로 인입된 상태에서 반단면도로 도시되어 있다.

유압 실린더(1)는 환형 실린더 챔버(21)를 구비한 실린더 하우징(2)을 포함하며, 환형 실린더 챔버 내에는 인출된 상태에서 환형 피스톤(3)의 작은 부분이 위치하고 인입된 상태에서는 피스톤(3)의 대부분이 위치한다.

피스톤(3)은 2개의 공동부를 포함하며, 이들 공동부 내에 각각 하나의 자석(61 및 62)이 배치된다. 피스톤(3)은 릴리스 베어링의 내륜(10)에 작용하며, 이 내륜은 회전체(9)를 통해 피스톤 힘을 외륜(8) 상으로 전달한다.

내륜(10) 상에는 릴리스 스프링(7)을 통해 내륜(10) 쪽으로 밀착되는 오염 방지 링(4)이 접한다. 실린더 챔버(21)의 영역에서 실린더 하우징(2)의 외주연을 형성하는 가압 벽부(65)의 외면 상에 센서(63)가 배치된다.

센서(63)는 센서 하우징(65)의 내부에 배치된다. 센서(63)는 자계 감응형이며, 자석들(61 및 62)의 자계에 반응한다. 피스톤(3)이 최대로 인출된 상태에서는 자석(62)의 약한 자계가 센서(63)에 도달하며, 이를 토대로 피스톤(3)이 최대로 인출된 것으로 인식될 수 있다.

최대로 인입된 상태에서는 센서(63)에 자석(61)의 자계가 도달하며, 자석들(61 및 62)의 각각의 자화 방향에 따라 자석(62)의 작용도 도달한다. 이에 기인하여, 최대로 인출된 위치에서부터 최대로 인입된 위치까지의 피스톤(3)의 경로를 따라 측정되는 자계의 특성곡선이 도출되며, 이 특성곡선을 토대로 실린더 하우징(2)과 관련한 피스톤의 위치가 검출될 수 있다.

제1 실시예에서 단점은, 피스톤(3)의 최대로 인출된 위치에서 센서(63)에 도달하는 자석(62)의 자계가 상대적으로 매우 약하고, 그로 인해 감소된 정확도로만 검출될 수 있다는 점이다.

제1 실시예에서, 피스톤(3)은 환형 씰(31)에 의해 실린더 챔버(21)에 대해 밀봉된다.

씰(31)은 2개의 씰 립(seal lip)을 포함하며, 이들 씰 립 중 하나는 외부 가이드 표면(66)과 밀봉 접촉되고, 다른 하나는 내부 가이드 표면(67)과 밀봉 접촉된다. 씰(31)은, 실린더 챔버(21)의 바닥부(211)를 향하는 피스톤(3)의 단부와 형상 결합 방식으로 연결된다.

도 3에는, 유압 실린더(1)의 제2 실시예가 단면도로 도시되어 있다.

도 2에서와 같이, 유압 실린더(1)가 중앙에 표시된 중심선의 좌측에는 최대로 인출된 상태에서 반단면도로 도시되어 있고, 중심선의 우측에는 최대로 인입된 상태에서 반단면도로 도시되어 있다.

도 3은 많은 세부사항에서 도 2와 일치한다. 동일한 특징들은 동일한 도면부호들로 표시되어 있고, 별도로 다시 기술하지 않는다. 이들과 관련해서는 도 2를 참조한다.

도 2에 도시된 제1 실시예와 달리, 제2 실시예에서 환형 피스톤(3)은 2개의 컴포넌트(32 및 33)로 분할된다. 실린더 챔버(21)의 바닥면(211)을 향해 있는, 피스톤의 컴포넌트(32)의 단부 근처에 자석(62)이 위치된다.

인출 방향으로 자석(62)에 외부에 대해 밀봉 작용을 하는 밀봉 링(312)이 연결된다. 밀봉 링은 가이드면(66)과 상호작용한다. 피스톤(3)의 컴포넌트(32)에는, 밀봉 링(312)으로부터 인출 방향으로 볼 때, 피스톤(3)의 컴포넌트(33)가 연결된다. 컴포넌트(32)와 컴포넌트(33)는 서로를 향해 있는 자신들의 단부들에서 반경 방향으로 상호 중첩된다. 이 경우, 컴포넌트(32)의 중첩 섹션이 컴포넌트(32)의 중첩 섹션보다 더 큰 지름을 갖는다.

컴포넌트(32)와 컴포넌트(33) 간의 중첩부와 거의 동일한 위치에, 내부에 대해 밀봉 작용을 하는 밀봉 링(311)이 배치된다. 중첩부에서부터 인출 방향으로 더 먼 곳에 자석(61)이 배치된다.

밀봉 링(311)과 자석(61)은 실린더 챔버(21)의 바닥부(211)로 향해 있는, 피스톤의 컴포넌트(33)의 단부 상에 위치된다. 제2 실시예의 유압 실린더(1)의 나머지 부분은 제1 실시예에 상응한다.

2개의 부재로 형성된 제2 실시예의 피스톤(3)의 또 다른 세부사항들은 도 4 및 도 5에 도시되어 있다.

도 4에는, 유압 실린더의 제2 실시예의 2부재형 피스톤(3)이 사시도로 도시되어 있다.

도시된 실시예에서는, 자석들(61 및 62)이 피스톤(3)의 전체 주연에 걸쳐 연장될 수 있는 것이 아니라, 단지 작은 섹션에 걸쳐서만 연장될 수 있는 점을 분명하게 알 수 있다.

자석(61)은 피스톤의 컴포넌트(33)의 자석 홀더(332) 내에 배치된다. 자석(62)은 피스톤의 컴포넌트(32)의 자석 홀더(322) 내에 배치된다.

자석 홀더(322, 332)는 피스톤(3)의 각각의 컴포넌트(32, 33) 내에 함몰부로서 형성될 수 있다.

두 자석(61 및 62) 모두 도 4에 도시되지 않은 센서와 재현 가능하게 상호작용하도록 하기 위해, 피스톤(3)의 컴포넌트들(32 및 33) 사이에 그리고 피스톤의 컴포넌트(33)와 도 4에 도시되지 않은 실린더 하우징(2) 사이에 비틀림 방지부들이 제공된다.

피스톤(3)의 컴포넌트(32) 상에는, 피스톤(3)의 컴포넌트(33)의 비틀림 방지 공동부(331)와 형상 결합 방식으로 상호작용할 수 있는 비틀림 방지 돌출부(321)가 제공된다. 이로써, 인출 방향으로의 자석들(61 및 62)의 정렬이 제공된다.

실린더 하우징에 대한 피스톤의 비틀림 방지를 위해, 피스톤의 컴포넌트(33)는, 실린더 챔버(21)의 바닥부(211)로부터 먼쪽을 향해 있는 자신의 단부 상에, 반경 방향으로 피스톤(3)의 내부를 향해 돌출되는 복수의 비틀림 방지 장치(334)를 구비하고 있다. 비틀림 방지 장치들이 실린더 하우징 내의 그루브들과 형상 결합 방식으로 상호작용할 수 있음으로써, 비틀림 방지가 구현된다. 또한, 실린더 챔버(21)의 바닥부(211)로부터 먼쪽을 향해 있는 단부 상에는 스냅 후크들(333)이 제공되며, 이 스냅 후크들에 의해 도 4에 도시되지 않은 릴리스 베어링이 피스톤(3) 상에 걸림 고정될 수 있다.

도 5에는, 도 4에 도시된 피스톤의 단면도가 도시되어 있다.

동일한 특징들은 동일한 도면부호들로 표시되어 있고, 다시 별도로 설명되지 않는다.

도 5에서는, 컴포넌트(32)가, 실린더 챔버(21)의 바닥부(211)를 향하는 자신의 단부 상에서 안쪽을 향해 작용하는 밀봉 링(311)을 지지하는 점이 추가로 확인된다.

밀봉 링(311)은 바람직하게 피스톤의 컴포넌트(32)와 컴포넌트(33) 사이에서 조여진다. 중첩 영역(34)은, 상기 영역에서 피스톤(3)의 컴포넌트(32)의 환형 웨브(annular web)(3432)와 피스톤의 컴포넌트(33)의 환형 웨브(3433)가 상호 형상 결합 방식으로 맞물리도록 형성될 수 있다.

환형 웨브들(3432 및 3433)의 연결을 위해, 환형 웨브들 중 상대적으로 더 큰 환형 웨브(3433)의 내주연 상에, 그리고/또는 상대적으로 더 작은 환형 웨브(3432)의 외주연 상에 래칭 치부들(latching tooth)이 제공될 수 있다. 이들 환형 웨브(3432 및 3433)가 상호 겹쳐서 끼워짐으로써 피스톤이 조립될 수 있다.

도 6에는, 유압 실린더의 제3 실시예의 피스톤(3)이 도시되어 있다. 피스톤(3)은 컴포넌트(32)와 파지 링(34)을 구비하여 2부재형으로 형성된다.

파지 링(34)은, 실린더 챔버(21)의 바닥부(211)를 향하는 피스톤(3)의 컴포넌트(32)의 단부에 배치된다. 파지 링(34)과 컴포넌트(32) 사이에 환형 씰(31)이 배치된다.

씰(31)은 피스톤의 내측 방향과 외측 방향으로 작용하며, 이를 위해 씰(31) 상에 각각 하나의 씰 립(314, 315)이 배치된다.

파지 링은 자석 홀더(343)를 포함한다. 자석 홀더(343)는 자석(62)을 파지한다.

자석(61)은 컴포넌트(32) 내에 배치된다. 자석 홀더(343) 내 자석(62)은 파지 링(34) 상에 배치됨으로써, 실린더 챔버(21)의 가압 가능한 부분의 내부에 놓인다.

파지 링(34)은 복수의 압입 핀(341)을 포함한다. 압입 핀들(341)은 씰(31) 내의 블라인드 홀 유형의 함몰부들 내로 압입될 수 있다. 압입 핀들(341)의 단부에는 비대부(342)(thickening)가 존재한다.

비대부(342)가 씰(31) 내로 압입되면, 이로 인해 컴포넌트(32) 내 언더컷부에서 씰(31)도 마찬가지로 비대해져서 컴포넌트(32) 상의 언더컷부에서 형상 결합 방식으로 고정된다. 씰에서 압입 핀들(341)을 빼내는 방법으로, 피스톤(3)은 그의 컴포넌트들(32 및 34)로 분할될 수 있다. 이렇게 해서 씰이 교체될 수 있다.

도 7에는, 유압 실린더(1)의 제4 실시예의 2부재형 피스톤(3)이 단면도로 도시되어 있다.

피스톤(3)은 컴포넌트(32)와 파지 링(34)을 포함한다. 파지 링(34)에 의해, 씰(31)은 컴포넌트(32) 상에 고정될 수 있다.

그 밖에도, 자석(62)을 지지하는 자석 홀더(343)가 파지 링(34) 상에 배치된다. 자석(61)은 컴포넌트(32) 내에 배치된다.

씰(31)은 확장 씰로서 형성된다. 파지 링(34) 내의 하나 이상의 관통구(345)를 통해, 실린더 챔버(21)로부터 유체가 씰(31)의 중공부(313) 내로 도달할 수 있다. 유체의 압력에 의해 씰(31)이 확장되고, 씰(31)의 내부 씰 립(314) 및 외부 씰 립(315)이 실린더 챔버(21)의 가이드 표면들(66 및 67)을 향해 압착된다.

도 8에는, 도 7의 한 섹션이 확대 단면도로 도시되어 있다.

파지 링(34)은, 바람직하게 파지 링의 주연에 걸쳐 분포되어 있는 래칭 핀들(344)을 구비한다. 래칭 핀들(344)은 자신들의 단부에 멈춤쇠들을 구비하며, 이들 멈춤쇠에 의해 래칭 핀들은, 피스톤(3)의 컴포넌트(32)에서 실린더 챔버(21)의 바닥부(211)로 향해 있는 단부 표면 내 구멍(36) 내에 고정될 수 있다.

컴포넌트(32) 내로 래칭 핀들(344)이 압입됨으로써, 파지 링과 컴포넌트(32) 사이에 위치하는 씰이 압착될 수 있다.

1: 유압 실린더, 특히 클러치 슬레이브 실린더
2: 유압 실린더의 하우징
21: 실린더 챔버
211: 실린더 챔버의 바닥부
22: 지지 아암
23: 센서 캐리어
24: 중앙 튜브
3: 피스톤
31: 씰, 특히 밀봉 링
311: 안쪽을 향해 밀봉 작용하는 밀봉 링
312: 바깥쪽을 향해 밀봉 작용하는 밀봉 링
313: 중공부
314: 내부 씰 립
315: 외부 씰 립
32: 피스톤의 제1 컴포넌트
321: 비틀림 방지 돌출부
322: 피스톤의 제1 컴포넌트의 자석 홀더
33: 피스톤의 제2 컴포넌트
331: 비틀림 방지 리세스
332: 피스톤의 제2 컴포넌트의 자석 홀더
333: 스냅 후크
334: 비틀림 방지 장치
34: 파지 링
341: 압입 핀
343: 파지 링의 자석 홀더
344: 래칭 핀
345: 관통구
35: 중첩 영역
3532: 중첩 영역에 위치하는, 피스톤의 제1 컴포넌트의 환형 웨브
3533: 중첩 영역에 위치하는, 피스톤의 제2 컴포넌트의 환형 웨브
4: 오염 방지 링
42: 돌출부
43: 자석 파지 장치
6: 자석
61: 피스톤 내 제1 자석
62: 피스톤 내 제2 자석
63: 센서
64: 센서 하우징
65: 가압 벽부
66: 외부 가이드 표면
67: 내부 가이드 표면
7: 릴리스 스프링
8: 외륜
9: 회전체
10: 내륜

Claims (10)

1. 실린더 챔버(21), 실린더 하우징(2), 및 작동 중에 적어도 부분적으로 실린더 챔버(21) 내에 배치되는 피스톤(3)을 포함하는 유압 실린더(1)로서, 상기 실린더 하우징(2)과 자계 감응형 센서(63)가 연결되어 있는, 유압 실린더에 있어서,
   피스톤(3) 상에 또는 그 내부에 정확히 2개의 자석(61, 62)이 축방향으로 상호 이격되어 배치되고, 상기 유압 실린더(1)의 작동 중에 실린더 챔버(21) 내에서 피스톤(3)의 위치의 결정을 위해 센서(63)에 의해 자석(61, 62)의 자계가 검출될 수 있고,
   피스톤(3)은 환형 피스톤으로, 환형 피스톤은 내부 및 외부 상대 안내면과 내부 및 외부 씰을 포함하고,
   피스톤(3)은 축방향(A)으로 상호 분리될 수 있는 2개 이상의 컴포넌트들(32, 33)을 포함하며, 조립된 상태에서 상기 컴포넌트들(32, 33) 사이에 씰(31, 311, 312)이 배치되고,
   2개의 자석(61, 62) 중 하나 이상의 자석이 실린더 챔버의 가압부에 배치되는 것을 특징으로 하는, 유압 실린더(1).
2. 제1항에 있어서, 가이드 표면(66, 67)은 동시에 실린더 챔버(21)를 밀봉하기 위한 피스톤(3)의 씰(31, 311, 312)을 위한 씰 상대면인 것을 특징으로 하는, 유압 실린더(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 자석(61, 62)은, 실린더 챔버(21) 내 피스톤(3)의 하나 이상의 위치에 있는 피스톤(3) 상의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는, 유압 실린더(1).
4. 제2항에 있어서, 하나의 자석(61, 62)이, 피스톤(3) 상에서 씰(31, 311, 312)의 영구 무압력 측에 위치하는 피스톤(3) 상의 위치에 배치되고, 그리고/또는 하나의 자석(61, 62)이, 피스톤(3) 상에서 씰(31, 311, 312)의 가압 가능한 측에 위치하는 피스톤(3) 상의 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는, 유압 실린더(1).
5. 제2항에 있어서, 상기 피스톤(3) 상에는, 서로 분리되어 실린더 챔버(21)의 가이드 표면들(66, 67) 중 하나에 각각 밀착되는 2개의 밀봉 링(311, 312)이 배치되며, 상기 밀봉 링들(311, 312)은 피스톤(3)의 축방향으로 서로 상이하게 포지셔닝되는 것을 특징으로 하는, 유압 실린더(1).
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 센서(63)는 실린더 챔버(21)의 바깥쪽에 배치되어 실린더 하우징(2)과 연결되며, 상기 실린더 하우징(2)의 가압 벽부(65)는, 피스톤(3)의 위치를 측정하기 위한 센서(63)에 의해 자계가 픽업될 수 있는 방식으로, 상기 피스톤(3)의 적어도 하나의 위치에서 자석(61, 62)의 자계에 의해 관통되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 유압 실린더(1).
7. 제2항에 있어서, 피스톤(3)과 실린더 하우징(2) 사이에 비틀림 방지부가 형성되며,
   비틀림 방지부는 피스톤(3)의 컴포넌트들(32, 33) 사이에 배치되고, 그리고/또는 비틀림 방지부로서 실린더 하우징(2)의 공동부 내로의 피스톤(3)의 축방향 변위성 형상 결합식 맞물림, 또는 피스톤(3)의 공동부 내로의 실린더 하우징(2)의 축방향 변위성 형상 결합식 맞물림이 제공되는 것을 특징으로 하는, 유압 실린더(1).
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항에 있어서, 피스톤(3) 내에 실린더 챔버(21)의 바닥부(211)의 방향으로 배치되는 피스톤(3)의 일 구성 부재가 자석(62) 및/또는 씰(31, 311)을 파지하기 위한 파지 링(34)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 유압 실린더(1).

Images