KR19990006826A

KR19990006826A - 로드리스 파워 실린더

Info

Publication number: KR19990006826A
Application number: KR1019980021408A
Authority: KR
Inventors: 미츠오 노다; 츠요시 요네자와
Original assignee: 노자키 도타로; 호와 고교 (주)
Priority date: 1997-06-11
Filing date: 1998-06-10
Publication date: 1999-01-25
Also published as: US6092456A; EP0884485B1; CN1203331A; DE69832326T2; EP0884485A3; EP0884485A2; CN1102211C; DE69832326D1; TW494187B; KR100292100B1

Abstract

본 발명은 장방 원형의 단면 보어를 가지는 튜브와, 보어의 세로축을 따라 연장되고 튜브의 벽을 관통하는 슬릿을 가지는 로드리스 파워 실린더에 관한 것이다. 보어는 슬릿이 개방되는 슬릿측 내측면과, 슬릿측 내측면에 대향하는 슬릿 반대측 내측면을 구비한다. 보어의 슬릿측 내측면은 평면 또는 실질적으로 곡률이 없는 만곡면으로 형성된다. 또한, 리세스가 슬릿의 양 측면에서 슬릿측 내측면 상에 형성된다. 리세스의 표면은 슬릿측 내측면의 곡률 보다는 큰 곡률을 가지는 만곡면으로 형성된다. 평평하고 박형의 금속 밴드로 형성되는 내측 밀봉 밴드가 슬릿 개구를 밀봉하도록 제공된다. 밀봉 밴드는 가로측 에지에서 리세스의 표면과 접촉한다. 따라서, 양호한 밀봉 성능은 리세스의 표면과 밀봉 밴드의 에지 사이의 접촉에 의해서 달성된다.

Description

로드리스 파워 실린더

발명의 분야

본 발명은 튜브의 튜브 내에 배치된 피스톤을 가지고 튜브의 축을 따라서 이동 가능한 피스톤과 튜브의 외측에 배치되고 튜브벽에 형성된 슬릿을 통해서 피스톤과 결합하는 외부 이동체를 가지는 로드리스 파워 실린더에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 비원형 단면을 가지는 보어와 실질적으로 곡률이 거의 없거나 매우 작은 슬릿이 형성된 슬릿측 내측면을 구비하는 로드리스 파워 실린더에 관한 것이다.

관련 기술 분야

로드리스 파워 실린더는 벽 내의 축상 슬릿을 가지는 튜브(실린더 배럴)와 튜브의 보어 내에 배치되고 튜브의 세로축을 따라서 이동 가능한 피스톤을 구비한다. 피스톤의 이동은 세로축을 따라서 튜브벽에 형성된 슬릿을 통해서 피스톤과 결합하는 외부 이동체로 전달된다. 대개는, 내측 밀봉 밴드와 외측 밀봉 밴드가 슬릿을 따라서 튜브의 내측 및 외측 벽면에 배치되어 슬릿의 내측 및 외측 개구를 덮고 있다.

예를 들어 타원형 단면 또는 장방 원형 단면과 같은 비원형 단면을 가지는 로드리스 파워 실린더는 다수의 공보에서 개시되었다.

예를 들어,

(가) 일본 특개소 제 50-89775 호는 실질적으로 직사각형 단면을 가지는 보어를 구비하는 로드리스 파워 실린더를 개시하였다. 보어의 슬릿측 내측면은 평면으로 형성되며, 슬릿은 평평한 슬릿측 내측면과 직접 접촉하는 방식으로 접촉하는 얇은 금속 밴드에 의해 밀봉되어 있다.

(나) 일본 실개평 제 1 - 104407 호와 일본 실개평 제 1 - 180001 호는 비원형 보어를 가지는 로드리스 파워 실린더를 개시하였다. 상기 공보에서의 로드리스 파워 실린더에서는, 보어 내측면 상의 슬릿의 개구는 탄성 중합체 밀봉 밴드를 수용하기 위한 그루브를 형성하기 위해 넓혀진다. 그루브 내에 끼워지는 탄성 중합체 밀봉 밴드는 상대적으로 두께가 두껍다.

(다) 일본 특개소 제 62-46009 호는 원형 단면을 가지는 로드리스 파워 실린더를 개시하였다. 상기 로드피스 파워 실린더에서는, 보어가 원형 단면을 가지기는 하지만, 슬릿 양측면 상의 보어의 내측면 부분이 보어 표면의 곡률보다 더 큰 곡률을 가지는 리세스로 형성되어 있다. 리세스의 곡률과 정합되는 곡률을 가지는 얇은 내측 밀봉 밴드는 슬릿의 개구를 밀봉하는데 사용되었다.

(라) 일본 특개소 제 54-28978 호는 실질적으로 원형 단면을 가지는 로드리스 파워 실린더를 개시하였다. 튜브와 리세스의 외측벽 보다 더 작은 곡률을 가지는 보어의 전체 슬릿측 내측면은 슬릿 개구 부분에서 슬릿측 내측면 상에 형성되어 있지 않다. 내측 밀봉 밴드는 얇은 평면 벨트로 형성되어 있으며 보어의 내부 유체 압력에 의해 슬릿 내로 휘어진다. 내부 압력은 밀봉 밴드의 가로 에지와 슬릿측 내측면 사이의 접촉에 의해서 밀봉된다.

(마) 일본 특개소 제 56 - 124711 호는 로드리스 파워 실린더의 피스톤 단부에 배치된 피스톤 패킹 배열체를 개시하였다. 상기 공보에서의 피스톤 패킹은 고리 형상으로 형성되었으며 보어의 내측면과 접촉하는 외측 립(outer lip)을 가진다. 외측 립 둘레 부분은 밀봉 밴드의 내측면의 형상과 서로 상보적이다.

(바) 일본 실공평 제 1 - 180001 호는 다른 형태의 피스톤 패킹을 개시하였다. 상기 공보에서의 피스톤 패킹 역시 고리 형상으로 형성되어 있으며 외측 립을 가진다. 그러나, 본 공보에서는, 패킹의 외측 립 및 내측 립(베이스 부분)을 연결하는 브리지가 내측 밀봉 밴드의 대응하는 부분에 제공되어 있다. 이와 같은 브리지는 보어의 내측면에 대해 에지를 밀쳐서 밀봉 밴드의 밀봉 성능을 증가시키도록 한다.

(사) 일본 특개평 제 1 - 6505 호는 스트로크 단부에서 피스톤을 수용하기 위한 댐퍼의 배열체를 개시하였다. 본 공보에서, 댐퍼는 튜브의 양측 단부에 인접한 단부 부재에 부착된다. 단부 부재는 로드(rod) 형상의 고무 댐퍼와 결합하도록 하기 위해서 피스톤 단부와 대향한 표면에 구멍(hole)이 형성된다. 로드 형상의 고무 댐퍼는 단차가 진 직경 부분을 가지며, 단부 부재 상의 구멍으로 더 큰 직경의 단부를 삽입시켜서 단부 부재에 결합하게 된다. 피스톤이 스트로크 단부에서 댐퍼의 더 작은 단부를 때리게 되면, 고무 댐퍼는 축 방향으로 탄성적으로 휘어지며, 따라서, 직경은 팽창하여 피스톤이 정지할 때까지 피스톤의 운동 에너지를 흡수하게 된다.

(아) 일본 특개소 제 63 - 190909 호는 로드리스 파워 실린더에 대한 다른 형태의 댐퍼를 개시하였다. 본 공보의 댐퍼(외부 댐퍼) 또는 충격 흡수기는 결합 브라켓을 사용하여 튜브의 외측벽에 결합된다. 외부 댐퍼는 피스톤 스트로크의 단부에서 외부 이동체를 수용하여 외부 이동체와 피스톤의 운동 에너지를 흡수한다.

(자) 일본 특개평 제 7 - 269514 호는 보어의 내측면과 보어 내로 삽입되는 단부 부재의 삽입부 사이에 배치되는 실린더 개스킷의 배열체를 개시하였다. 본 공보의 실린더 개스킷은 단부 부재의 삽입부의 둘레에 형성된 그루브 내로 결합된다. 내측 밀봉 밴드와 면하는 부분에서 그루브의 바닥에 형성된 튀어 나온 부분은 실린더 개스킷의 다른 부분이 비해서 더 높은 압력으로 밀봉 밴드측으로 실린더 개스킷에 압력을 가한다.

그러나 상기 공보 (가)에서 (자)까지의 로드리스 파워 실린더는 여러 가지 문제점이 있다.

예를 들어, 공보 (가)에서는, 얇은 금속 벨트의 내측 밀봉 밴드는 보어의 평면 내측면에 대해 눌려져서 밀봉 밴드와 내측면 사이의 직접적인 접촉을 획득한다. 따라서, 보어면과 내측 밀봉 밴드면 사이의 거칠기는 양호한 밀봉 성능을 얻기 위해서 작은 값으로 유지되어야만 한다. 그러므로, 보어면과 내측 밀봉 밴드는 높은 정밀도로 기계 가공되어야 한다. 이는 로드리스 파워 실린더의 제조 비용을 증가시키게 된다.

또한, 공보 (나)에서의 로드리스 파워 실린더가 얇은 금속 밀봉 밴드 대신에 두께가 두꺼운 탄성 중합체 밀봉 밴드를 사용하기 때문에, 두꺼운 탄성 중합체 밀봉 밴드를 수용하기에 충분한 깊이의 그루브가 슬릿측 내측면에 형성되어야 한다. 이는 튜브벽의 두께를 증가시키게 되고 비원형의 평면 보어가 사용된다고 하더라도 튜브의 높이(두께)를 감소시키기가 곤란하게 된다.

공보 (다)에서의 로드리스 파워 실린더는 원형 단면을 가지는 튜브를 사용한다. 따라서, 튜브의 높이를 감소시키는 것은 곤란하다. 또한, 본 공보에서의 로드리스 파워 실린더는 튜브의 세로축 상에 중심을 가지는 원의 호로 형성된 얇은 금속 내측 밀봉 밴드를 사용한다. 상기 밀봉 밴드가 안내 롤러에 의해 안내되기 때문에, 롤러에 의해 안내될 때 밀봉 밴드가 납작해진다. 따라서, 밀봉 밴드는 롤러와 접촉할 때 롤러에 의해서 휘어지게 된다. 이는 밀봉 밴드의 내구성을 약화시킨다.

또한, 밀봉 밴드를 수용하는 리세스의 접촉면과 밀봉 밴드의 표면 양자가 굽어져 있기 때문에, 양호한 밀봉 성능을 얻기 위해서는 서로 간의 양 접촉면의 곡률이 정확히 정합되어야 한다. 이는 리세스 및 밀봉 밴드의 표면을 기계 가공하는데 더 높은 정밀도를 필요로 하게 된다. 또한, 굽어진 밀봉 밴드가 사용되는 경우에, 내부 압력에 의해 초래되는 밀봉 밴드의 휘어짐을 정확하게 예측하는 것이 곤란하다. 그러므로, 밀봉 밴드를 설계할 때 밀봉 성능을 정확하게 추정하는 것이 어렵게 된다. 이런 문제점은 실용적인 관점에서, 공보 (다)의 밀봉 밴드를 실제의 로드리스 파워 실린더로의 적용이 어렵다.

공보 (라)에서의 로드리스 파워 실린더는 원형 단면을 가진 튜브를 사용한다. 그러므로 튜브의 높이를 줄이는 것이 역시 곤란하다. 또한, 본 공보의 밀봉 밴드의 밀봉 성능은 밀봉 밴드와 슬릿측 내측면 사이의 접촉 압력에 의해, 즉 밀봉 밴드의 휘어짐의 양에 의해서 결정되어진다. 또한, 밀봉 밴드의 휘어짐의 양은 슬릿측 내측면의 곡률에 따라서 변화하고, 슬릿측 내측면의 곡률이 튜브의 직경에 따라서 변화하기 때문에, 최대의 밀봉 성능을 얻기 위한 밀봉 밴드의 소정의 휘어짐(양)을 다른 직경의 튜브를 사용하기 위해서는 새롭게 계산하여야 한다.

공보 (마)에서 사용된 피스톤 패킹은 내부 압력에 의해서만 보어의 내측면에 대해 눌려지는 외측 립에 의해서 내부 압력을 밀봉한다. 따라서, 내부 압력이 낮을 경우에, 피스톤 패킹의 밀봉 성능은 불충분하게 된다.

또한, 공보 (바)에서의 피스톤 패킹에서, 외측 립과 내측 립을 연결하는 브리지는 내부 압력이 큰 경우에 피스톤 패킹의 밀봉 성능에 불리한 영향을 미친다. 내부 압력이 큰 경우에, 보어의 내측면에 대한 외측 립을 누르는 외측 립에 가해지는 힘이 커지게 된다. 그러나, 본 공보의 피스톤 패킹에서는, 상기 힘의 일부가 브리지에 의해서 수용되기 때문에, 내측면에 대해서 외측 립을 누르는 힘은 불충분해지게 된다. 이는 내측 압력이 높은 경우에 밀봉 성능의 불충분함을 초래한다.

공보 (사)는 피스톤용으로 댐퍼의 배열체를 개시하였다. 본 공보에서 댐퍼에 의해서 피스톤이 부드럽게 정지하기는 하지만, 결합 부재(요크(yoke))에 의해 피스톤에 연결되는 외부 이동체는 정지하지 않는다. 따라서, 피스톤이 스트로크 단부에서 댐퍼를 때리게 될 때, 외부 이동체의 모멘트에 의해서 커다란 휨 모멘트가 요크 상에 가해진다.

공보 (아)의 외부 댐퍼를 사용하는 경우, 외부 이동체의 모멘트는 외부 댐퍼에 의해 흡수될 수 있으며, 요크에 가해진 휨 모멘트도 작아지게 된다. 그러나, 외부 이동체의 모멘트가 크기 때문에, 외부 댐퍼 또는 충격 흡수기에 대해서 큰 충격 흡수 성능이 필요하게 된다. 이는 로드리스 파워 실린더의 제조 비용의 증가를 초래한다. 또한, 충분한 충격 흡수 성능을 가지는 외부 댐퍼를 사용한 경우라고 할지라도, 외부 이동체가 외부 댐퍼를 때리게 될 때 커다란 잡음이 발생한다.

공보 (자)의 로드리스 파워 실린더에서, 큰 힘으로 밀봉 밴드에 대해 실린더 개스킷을 누르도록 그루브의 바닥면에 튀어나온 부분이 형성된다. 그러나, 실린더 개스킷의 탄성 때문에, 튀어나온 부분의 양 측면에서 실린더 개스킷은 그루브의 바닥과 밀접한 접촉이 이루어지지 않는다. 이는 튀어나온 부분의 양 측면을 통한 액체의 유출을 초래한다.

또한, 밀봉 밴드의 위치에 대응하는 실린더 개스킷의 일부가 더 큰 힘에 의해 밀봉 밴드에 대해서 눌려지기 때문에, 이 부분에서의 개스킷의 영구 변형이 커지게 된다. 이는 실린더 개스킷의 열화를 초래한다.

또한, 삽입부의 그루브 바닥에 튀어나온 부분을 형성하기 위해서, 단부 부재를 주조하기 위해 사용되는 다이(die)의 형태가 복잡하게 된다. 이 또한 로드리스 파워 실린더의 제조 비용의 증가를 초래하게 된다.

상술한 종래 기술의 문제점을 고려하여, 본 발명의 목적 중의 하나는 튜브의높이를 비원형 단면을 가진 튜브를 사용하여 감소시키는 한편, 내측 밀봉 밴드의 높은 밀봉 성능을 유지하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 슬릿용의 밀봉을 설계하는데 들어가는 단계를 감소시킬 수 있는 로드리스 파워 실린더를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 피스톤의 이동을 방해하지 않고 광범위한 내부 압력에 걸쳐 양호한 밀봉 성능을 유지할 수 있는 피스톤 패킹을 장비한 로드리스 파워 실린더를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 요크 상에 커다란 휨 모멘트를 초래하지 않고도 외부 이동체와, 피스톤의 이동을 정지시킬 수 있는 댐퍼를 구비한 로드리스 파워 실린더를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 제조 비용을 크게 증가시키지 않고도 높은 밀봉 성능을 가지는 실린더 개스킷을 장비한 로드리스 파워 실린더를 제공하는데 있다.

본 발명에 따르면, 상술한 하나 또는 그 이상의 목적은, 비원형 단면이며 슬릿이 형성된 슬릿측 내측면과 슬릿측면과 대향하는 슬릿 반대측 내측면을 구비하는 보어와, 튜브벽을 관통하고 튜브의 세로축에 대해 평행하게 연장하는 슬릿을 구비한 튜브와; 비원형 단면이며 튜브의 보어 내에 배치되고 튜브의 세로축 방향을 따라서 내부에서 이동 가능하고, 양 단부에서 피스톤 패킹을 구비하는 피스톤과; 튜브의 외측에 배치되고 슬릿을 통해서 피스톤에 결합되어 상기 슬릿을 따라 피스톤과 함께 이동하도록 하는 외부 이동체와; 슬릿을 따라 연장되며, 보어의 내측에서 슬릿을 덮는 내측 밀봉 밴드를 포함하며, 튜브의 세로축에 대해 직각인 면의 슬릿측 내측면은 실질적으로 곡률이 없으며 슬릿의 양 측면의 슬릿측 내측면의 부분은 내측 밀봉 밴드의 가로 에지와 접촉하기 위한 리세스로 형성되며, 슬릿의 양 측면의 리세스의 내측면은 슬릿측 내측면의 곡률 보다 더 큰 곡률을 가지는 로드리스 파워 실린더에 의해서 달성된다.

본 발명에 따르면, 슬릿 개구의 밀봉이 내측 밀봉 밴드와 리세스면의 가로 에지 사이의 접촉에 의해 이루어지기 때문에, 리세스면의 평평도는 단지 밀봉 밴드의에지와 접촉하는 부분에 대해서만 필요하게 된다. 따라서 튜브의 제조 단계가 간단해진다. 이는 특히 비원형 단면 보어를 가지는 튜브를 제조하는 경우에 유리하다.

또한, 평평한 내측 밀봉 밴드를 본 발명에서 사용하였기 때문에, 굽어진 내측 밀봉 밴드가 사용된 경우와 비교하여, 리세스면에 대해 밀봉 밴드의 에지를 누르는 밀봉 밴드의 휘어짐에 의해 초래되는 탄성력을 용이하게 계산할 수 있다. 여기에 추가하여, 표면 상에 내부 압력이 가해지는 경우의 내측 밀봉 밴드의 휘어짐이 리세스의 곡률에 의해서 결정되기 때문에, 휘어짐, 즉 리세스면에 대해 밀봉 밴드의 에지를 누르는 탄성력은, 튜브의 크기가 변화할지라도 리세스의 곡률이 동일한 경우에 변하지 않는다. 따라서, 동일한 곡률을 가지는 리세스와 동일한 밀봉 밴드를 사용하는 경우, 밀봉 밴드의 휘어짐에 대한 동일한 값을 서로 다른 크기의 튜브에 대해서도 사용할 수 있다. 따라서, 특정 밀봉 밴드에 대해 일단 곡률이 최적화되면, 곡률과 밀봉 밴드의 조합은 튜브의 크기가 서로 다르다고 할지라도 최적의 밀봉 성능을 얻을 수 있다. 이는 각 실린더 크기에 대한 최적의 휘어짐을 계산할 필요성이 없으며 밀봉 배열체의 설계에 필요한 단계를 크게 간소화한다.

또한, 내측 밀봉 밴드에 대해서 얇은 금속 벨트가 사용되었기 때문에, 두꺼운 탄성 중합체 벨트가 내측 밀봉 밴드로 사용된 경우와 비교해서 튜브 벽의 두께는 더욱 작아지게 된다. 그러므로, 비원형 단면을 가지는 튜브의 높이를 매우 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드리스 파워 실린더의 세로축 단면도.

도 2는 도 1의 로드리스 파워 실린더의 평면도.

도 3은 도 2의Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 단면도.

도 4는 도 1의 튜브의 단면도.

도 5는 도 4의 부분(V)의 확대도.

도 6은 피스톤 패킹의 전면도.

도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선을 따라 취한 단면도.

도 8은 피스톤 단부에 부착될 때의 피스톤 패킹을 도시하는 단면도.

도 9는 튜브의 보어 내로 삽입될 때의 피스톤 패킹을 도시하는 도 9와 유사한 단면도.

도 10은 도 1의 로드리스 파워 실린더의 부분 절단도.

도 11은 외부 댐퍼의 일 실시예를 도시하는 부분 평면도.

도 12는 단부 부재의 삽입부를 도시하는 세로축 단면도.

도 13은 도 12의 Ⅷ-Ⅷ선을 따라 취한 단면도.

도 14는 다양한 형태의 보어의 예를 도시하는 단면도.

도 15는 다양한 형태의 보어의 예를 도시하는 단면도.

도 16은 다양한 형태의 보어의 예를 도시하는 단면도.

도 17은 튜브의 슬릿측 내측면 상의 리세스의 형태에 대한 다른 예를 도시한 도면.

도 18은 피스톤 패킹의 다른 예를 도시하는 도면.

도 19는 실린더 개스킷의 다른 예를 도시하는 도면.

도 20은 도 19의 ⅩⅩ-ⅩⅩ선을 따라 취한 단념도.

이하에서, 본 발명에 따른 로드리스 파워 실린더의 실시예를 도 1 내지 도 20을 참조하여 설명하기로 한다. 도 1에서, 참조 부호 1은 로드리스 파워 실린더를 가리킨다. 부호 2는 이를테면 알루미늄 합금과 같은 비자성 금속으로 형성되고 압출 성형 또는 인발 가공에 의해서 형성되는 로드리스 파워 실린더(1)의 튜브(실린더 배럴)이다. 도 3 및 도 4에서 도시한 바와 같이, 실린더 튜브(2)는 비원형(본 실시예에서는 장방원형) 보어(3)를 가진다. 슬릿 개구(4)는 전체 길이를 따라서 실린더 튜브의 측벽 상에 형성된다. 실린더 튜브(2)의 외측벽 상에는, 예를 들어 센서와 같은 부착물을 장착하기 위한 튜브(2)와 그루브(6)에 대해 단부 부재를 부착하기 위한 그루브(5)가 실린더 튜브(2)의 길이 전체를 따라서 형성되어 있다.

도 4는 보어(3)의 단면을 도시한다. 보어(3)는 장방원형 단면을 가진다. 본 실시예에서, 슬릿(4)이 개방되는 보어의 슬릿측 내측면(7)과 슬릿측 내측면(7)에 대향하는 보어의 슬릿 반대측 내측면(8)은 서로에 대해 평행한 평면으로 형성된다. 슬릿측 내측면(7)과 슬릿 반대측 내측면(8)은 실린더면(9)에 의해서 연결된다.

슬릿(4) 양측면의 슬릿측 내측면(7) 부분은 실린더면(10)으로 형성된다. 도 5는 도 4의 부분(V)을 확대한 것이다. 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 실린더면(10)을 형성하는 실린더의 중심축은 슬릿의 대응하는 벽(4a)에서 연장된 면에 위치한다. 즉, 본 실시예에서, 슬릿벽(4a)은 실린더면(10)에 의해 내측면(7)의 평면에 연결된다. 본 실시예에서, 실린더면(10)은 내측 밀봉 밴드(25)를 수용하기 위한 리세스를 형성한다. 슬릿측 내측면(7)을 본 실시예에서 평면으로 형성하였지만, 슬릿측 내측면(7)을 매우 작은 곡률을 가지는 굽어진 면으로 형성해도 좋다. 슬릿측 내측면(7)이 굽어진 면으로 형성되는 경우, 리세스면(10)의 곡률은 슬릿측 내측면(7)의 곡률보다 더 크게 설정된다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 실린더 튜브(2)의 양 단부는 단부 부재(11)에 의해 폐쇄되어 있으며, 실린더 챔버(13)는 보어벽(3)과 단부 부재(11)에 의해 한정된다. 단부 부재(11)는 사이에 개재하는 실린더 개스킷(15)과 함께 튜브(2) 내로 삽입되는 삽입부(14)를 가진다. 이 상태에서, 단부 부재(11)는 그루브(5)의 단부 내부로 태핑 나사(16)를 조여서 실린더 튜브(2)의 단부에 고정된다(도 2 참조). 태핑 나사는 나사 구멍으로 조여질 때 스스로 나사 구멍의 벽에 나사 구멍을 내는 나사이다. 본 실시예에서, 태핑 나사(16)는 이를테면 JIS(일본 공업 규격: Japanese Industrial Standard) 번호 B-1122에 따라서 제조된다. 그러나, 다른 태핑 나사를 태핑 나사(16)로 사용해도 좋다. 태핑 나사(16)를 사용함으로써, 단부 부재를 부착하기 전에 그루브(5)의 내벽에 나사를 형성할 필요가 없기 때문에, 실린더 튜브(2)의 제조 공정이 매우 간소화된다. 본 실시예에서, 흡입구와 배출구(11a: 도 10 참조)가 각 단부 부재(11)의 측면 상에 형성되어 있기 때문에, 각 단부 부재(11)를 고정하기 위해서 세 개의 나사(16)를 사용한다(도 10 참조).

실린더 챔버(13)는 피스톤 몸체(18a)의 양 측면에 형성된 피스톤 단부(18b)에 의해서 전방 실린더 챔버(13A)와 후방 실린더 챔버(13B)로 구분된다(도 1 참조). 피스톤 몸체(18a) 및 피스톤 단부(18b)는 피스톤(18)을 형성한다. 피스톤 패킹(35)은 피스톤 단부(18)의 양자에 부착된다. 피스톤(18) 상에는, 슬릿(4)을 통해서 외부 이동체(23)를 구동하기 위한 피스톤 요크(19)가 피스톤 단부(18b) 사이의 부분에 일체적으로 형성되어 있다(도 1 참조). 튜브(2) 외측의 피스톤 요크(19)의 단부에서는, 외부 이동체(23)의 베이스로 작용하는 피스톤 마운트(20)가 일체적으로 형성되어 있다. 즉, 피스톤(18)과 피스톤 요크(19) 및 피스톤 마운트(20)는 본 실시예에서 일체로 형성된 원피스 이동체(18)를 형성한다. 이 원피스 이동체(18)는 알루미늄 합금을 다이 캐스팅하여 형성한다. 리세스(21)는 피스톤 요크(19) 위쪽 부분에서 피스톤 마운트(20)의 상부면 상에 형성된다. 리세스(21)는 튜브(2)의 세로축을 따르는 방향으로 연장된다. 리세스(21)는 외측 밀봉 밴드(26)가 통과하는 채널 그루브(channel groove)를 형성한다.

스크레이퍼(24: scraper)가 피스톤 마운트(20)의 하부 둘레에 부착되어 튜브(2)와 피스톤 마운트(20) 사이 공간으로의 먼지의 침입을 방지한다.

외측 밀봉 밴드(26)와 내측 밀봉 밴드(25)는 슬릿(4)의 전체 길이를 따라서 튜브(2)의 양 단부 상의 단부 부재(11) 사이에 배치된다. 외측 밀봉 밴드(26)는 피스톤 요크(19)의 위쪽면을 통과하며, 내측 밀봉 밴드는 피스톤 요크(19)의 아랫쪽면을 통과한다. 외측 및 내측 밀봉 밴드는, 예를 들어 강철(steel)과 같은 자성 금속으로 형성되는 얇은 밴드이다. 밀봉 밴드(25 및 26)는 슬릿(4) 보다 더 큰 폭을 가진다. 밀봉 밴드(25, 26)의 양 단부는 결합 구멍(29)으로 삽입되는 결합 핀(30)에 의해 단부 부재(11)에 결합된다. 단부 부재(11)에 커버를 부착하여 결합 핀(30)의 외측 단부를 보호하도록 한다(도 1 참조). 커버는 단부 부재(11)에서 결합 핀(30)의 분리를 보호한다.

본 실시예에서, 자석(31)은 슬릿(4)의 전체 길이를 따라서 슬릿의 양 측면 상에 배치된다. 따라서, 피스톤 요크(19)를 통과하는 부분을 제외하고 밀봉 밴드(25 및 26)는 자석(31)의 전체 길이를 따라서 자석으로 끌어 당겨진다. 내측 밀봉 밴드(25)는 실린더 챔버(13) 내의 유압과 자석(31)의 흡인력에 의해 슬릿(4)에 부착되고 이를 밀봉한다. 외측 밀봉 밴드(26) 역시 자석(31)의 흡인력에 의해 슬릿(4)에 부착되고 이를 밀봉한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 내측 밀봉 밴드(25)는 내측 밀봉 밴드(25)가 튜브 내에 설치되었을 때 슬릿 개구와 면하는 외측면(25b)과 튜브의 보어(3)와 면하는 내측면(25a)을 가진다. 가로 에지(25c) 부근의 내측면(25) 부분은 기계 가공되어서 슬로프(33)를 형성한다. 외측면(25a)의 에지는 자석(31)의 흡인력과 보어(3) 내의 유압에 의해서 리세스(10) 표면에 대해서 눌리게 되며 슬릿(4)을 통한 유체의 누출을 막는 밀봉을 형성한다. 외측면(25b)의 에지(25c)는 예를 들어 셰이퍼(shaper)를 사용 기계 가공을 정확하게 하여 에지(25c)의 변형 또는 일그러짐이 없도록 한다. 본 실시예에서, 에지의 두께는 0.1 mm 미만의 값으로 설정되며, 적합하게는 0.02 내지 0.05 mm 정도로 설정된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 밀봉 밴드(25)가 평평한 경우(즉, 밀봉 밴드(25)가 슬릿 쪽으로 휘어지지 않는 경우), 밀봉 밴드의 내측면(25a)이 슬릿측 내측면(7)과 같은 높이로 되는, 즉 슬릿측 내측면(7)의 표면(25a)은 동일한 평면에 위치한다. 따라서, 밀봉 밴드의 에지(25c)에서, 캐비티(34)가 리세스(10) 표면과 밀봉 밴드(25)의 내측면(25a)의 슬로프(33)에 의해 한정된다. 슬릿(4)의 개구와 밀봉 밴드(25)의 외측면(25b) 사이의 거리(L: 도 5 참조), 즉 유압이 작용한 경우의 밀봉 밴드(25)의 휘어짐의 양(L)은 에지(25c)를 리세스(10) 표면으로 누르는 밀봉 밴드의 휘어짐에 의해 초래되는 탄성력이 적절한 값으로 되는 방식으로 최적값으로 설정된다. 이 최적의 휘어짐(즉, 탄성력)은 에지(25c)와 리세스(10) 표면 사이의 접촉 부분을 통하는 유체의 누출이 감소되어 실질적으로 수용할 만한 정도의 휘어짐이며, 이는 실험으로 결정한다.

리세스(10) 표면의 곡률과 밀봉 밴드(25)의 특성에 의해서 최적의 휘어짐이 결정되기 때문에, 동일 밀봉 밴드(25)와 동일 곡률의 리세스(10) 표면을 조합시켜 사용한 경우, 튜브의 크기가 다르다고 하더라도 동일한 밀봉 성능을 얻을 수 있다. 따라서, 각각의 튜브 크기에 대해서 최적 휘어짐(L)과 리세스(10) 표면의 곡률을 설정할 필요는 없다. 본 실시예에서는, 예를 들어 리세스(10) 표면의 곡률 반경이 25 mm로 설정되고 휘어짐(L)이 0.125 mm로 설정되었을 때 최적의 밀봉 성능을 얻었다.

다음으로, 본 실시예의 댐퍼에 대해서 설명하기로 한다. 도 10에 가장 잘 도시되어 있는 바와 같이, 고무로 만들어진 내부 댐퍼는 각 단부 부재(11)의 삽입부(14)에 부착되어 있다. 내부 댐퍼(70)는 피스톤(18)의 스트로크 단부에서 피스톤 단부(18b)와 접하고 있다. 도 12에 도시한 바와 같이, 내부 댐퍼(70)는 예를 들어 접착제를 사용하여 삽입부(14)의 단부에 부착되어 있다. 댐퍼(70)가 삽입부(14)에 부착되어 있는 경우, 실린더 개스킷(15)을 유지하는 개스킷 그루브(14d)가 단부 부재(11)와 내부 댐퍼(70) 사이에 형성된다. 흡입·배출구(72)는 내부 댐퍼(70)의 중심에 배치된다. 작용 유체는

단부 부재(11) 내의 흡입·배출구(72) 및 유체 통로(70)와 내부 댐퍼(70) 상의 흡입·배출구(72)를 통해서 실린더 챔버(13)로 공급하고 배출한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 결합 구멍(70b)이 댐퍼(70)의 단부면(70a)에 형성되어 있으며, 로드 모양의 탄성 중합체 댐퍼 부재(70c)는 각각의 결합 구멍(70b)으로 삽입된다. 댐퍼 부재(70c)가 댐퍼(70)에 결합될 때, 댐퍼 부재(70c)는 소정의 양만큼 단부면(70a)에서 돌출한다. 결합 구멍(70b)의 크기는 댐퍼 부재(70c)가 스트로크 단부에서 피스톤 단부(18b)에 의해 눌려질 때 댐퍼 부재(70c)의 직경의 최대 팽창 및/또는 최대 측방향 휘어짐이 결합 구멍(70b) 내에서 허용될 수 있는 방식으로 결정된다. 댐퍼 부재는 니트릴 고무(nitrile rubber: 아크릴로니트릴 부타디엔 고무)와 같은 상대적으로 낮은 탄성 계수를 가지는 재료로 형성되므로 댐퍼 부재(70c)는 축 방향으로 용이하게 휘어진다.

또한, 각 단부 부재(11)는 외부 이동체(23)가 스트로크 단부에 도달할 때 외부 이동체(23)의 종축 방향 단부와 면하는 외부 탄성 중합체 댐퍼(80)를 구비한다. 다수의 수직 그루브(80b)가 외부 이동체(23)과 면하는 외부 댐퍼(80)의 표면에 형성되어 있으므로(도 2 및 도 10 참조), 외부 이동체(80)와 면하는 댐퍼(80) 부분은 용이하게 휘어질 수 있다. 돌출부(80c)는 댐퍼(80)의 후면에 형성된다. 상기 돌출부(80c)는 댐퍼(80)를 위치시키고자 단부 부재(11)에 댐퍼(80)를 부착시킬 때 대응하는 리세스(80d) 내부로 삽입된다.

또한, 도 2 및 도 11에 도시된 바와 같이, 외부 댐퍼(80)는 실린더 튜브(2)의 그루브(4)를 따라 연장되는 하부 단부 부분(81)을 구비한다. 삽입 부재(82)는 도 10에서 도시한 바와 같이 연장된 하부 단부 부분(81)의 각 단부에 형성된다. 하부 단부 부분(81)의 길이는 댐퍼(80)가 단부 부재(11)와 접촉할 때 태핑 나사(16)의 단부 내측에 삽입 부재(82)가 위치하게 되는 방식으로 결정된다. 댐퍼(80)는 태핑 나사(16)의 팁(tip) 내부 위치에서 그루브(5)로 삽입 부재(82)를 삽입함으로써 튜브(2)에 부착된다. 따라서, 튜브(2) 양 측면 상의 두 개의 태핑 나사(16)가 댐퍼(80)의 하부 단부 부분(81)에 의해 보호된다. 이와 같은 결합 구조는 외부 댐퍼(80)의 용이한 결합/분리가 가능하다.

피스톤(18)이 스트로크 단부까지 이동하는 경우에, 로드(rod) 모양의 탄성 중합체 댐퍼 부재(70c)가 가장 먼저 피스톤 단부(18b)와 접촉한다. 댐퍼 부재(70c)는 피스톤(18)이 계속 이동함에 따라서 축 방향으로 휘어지게 되는, 즉 댐퍼 부재(70c)가 방사 방향으로 눌리게 되고 팽창하게 된다. 피스톤(18)의 운동 에너지의 일부는 댐퍼 부재(70c)의 이와 같은 휘어짐에 의해서 흡수된다. 댐퍼 부재(70c)가 로드 모양으로 형성되어 있기 때문에, 축 방향으로의 휘어짐은 상대적으로 커지게 된다. 또한, 결합 구멍(70b)의 단면이 댐퍼 부재의 단면 보다 크기 때문에 댐퍼 부재(70c)의 둘레와 결합 구멍(70b)의 벽 사이에 상대적으로 큰 간격이 생기게 된다. 댐퍼 부재(70c)는 댐퍼 부재(70c)의 둘레가 직경의 팽창으로 인해서 결합 구멍(70b)의 벽과 접촉하기 전까지 축방향으로 휘어지게 된다. 댐퍼 부재(70c)의 축 방향 휘어짐이 크기 때문에, 피스톤 단부(18)가 댐퍼 부재(70c)와 접촉한 이후 단부면(70a)을 때리기 전에 피스톤(18)이 이동한 거리 또한 커지게 된다. 따라서, 댐퍼 부재(70c)와 접촉한 이후 피스톤(18)의 감속은 상대적으로 작게 되며, 그 때문에 피스톤(18)은 부드럽게 정지한다. 댐퍼 부재(70c)의 둘레가 결합 구멍(70b)의 내벽과 접촉하게 되면, 댐퍼 부재의 강성이 증가하게 되는데, 이는 댐퍼 부재가 더 이상 휘어지지 않기 때문이다. 이 순간에, 피스톤 단부(18)는 내부 댐퍼(70)의 단부면(70a)과 접촉하게 되고 완전하게 정지하게 된다.

피스톤 단부(18)가 내부 댐퍼(70)의 단부면(70a)에 충격을 가할 때쯤에, 외부 이동체(23)는 외부 댐퍼(80)와 접촉하여 피스톤(18)과 외부 이동체(23)에 남아있는 운동 에너지를 흡수한다. 외부 댐퍼(80)가 외부 이동체(23)와 접촉하기 때문에, 피스톤(18)이 정지할 때 요크(19)에 가해지는 휨 모멘트는 매우 작아지게 된다. 또한, 피스톤(18)과 외부 이동체(23)의 운동 에너지는 내부 댐퍼(70)와 외부 댐퍼(80)의 양자에 의해 흡수되며, 외부 이동체(23)가 외부 댐퍼(80)를 때릴 때 생성되는 소리 역시 매우 작아지게 된다.

도 11은 외부 댐퍼(80)의 또 다른 실시예이다. 본 실시예에서, 제 1 그룹의 돌출부(80Aa)와 제 1 그룹의 돌출부(80Aa) 보다는 작게 돌출된 제 2 그룹의 돌출부(80Ab)가 외부 댐퍼(80)의 단부면(80A)에 형성되어 있다. 본 실시예에서, 외부 이동체(23)는 먼저 제 1 그룹의 돌출부(80Aa)를 때리게 된다. 따라서, 외부 이동체(23)의 운동 에너지의 일부는 제 1 그룹의 돌출부(80Aa)를 휘게 하는데 소모된다. 외부 이동체(23)는 제 1 그룹의 돌출부(80Aa)를 휘게 한 이후에 제 2 그룹의 돌출부(80Ab)를 때리게 된다. 그러므로, 외부 이동체(23)에 남아 있는 운동 에너지는 제 2 그룹의 돌출부(80Ab)의 휘어짐에 의해서 완전하게 흡수된다. 따라서, 본 실시예에서, 외부 이동체(23)의 운동 에너지가 두 단계로 흡수되는 소위 이단계 흡수 감속 작용이 있게 된다. 이는 외부 이동체가 되튀는 일이 없이 부드럽게 정지할 수 있도록 한다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 스트로크 단부에서 정지했을 때의 외부 이동체의 위치를 정밀하게 제어할 수 있다.

다음으로, 본 실시예의 실린더 개스킷(15)을 도 12 및 도 13을 참조하여 설명하기로 한다.

도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 단부 부재(11)의 삽입부(14)는 보어(3)의 단면과 정합하는 장방 원형 단면을 가진다. 삽입부(14)는 보어(3)와 결합하는 더 큰 직경부(14a)와 삽입부(14)의 단부에 형성된 더 작은 직경부(14b)를 구비한다. 더 작은 직경부(14b)의 단부면 상에, 리세스(14c)가 형성된다. 내부 댐퍼(70)는 단부 부재(11)에 부착될 때 댐퍼(70)를 위치시키도록 하는 리세스(14c)와 결합하는 돌출부를 구비한다. 내부 댐퍼(70)가 더 작은 직경부(14b)의 단부면에 부착될 때, 실린더 개스킷(15)을 수용하기 위한 환형 그루브(14d)가 도 12에 도시된 바와 같이 댐퍼(70)와 더 큰 직경부(14a)에 의해 형성된다. 그루브(14d)의 바닥, 즉 더 작은 직경부(14b)의 둘레는 튀어 나온 부분이 없는 평면으로 형성된다. 그루브의 깊이(H)는 실린더 개스킷(15)과 보어 내측면 사이에서 유체의 누출이 발생하지 않는 방식으로 선택되며, 본 실시예에서, 깊이(H)는 상대적으로 큰 값으로 설정되어 있다. 깊이(H)가 상대적으로 큰 값에 설정되어 있기 때문에, 그루브(14d)에 결합될 때 그루브에서 돌출하는 실린더 개스킷의 높이는 본 실시예에서 상대적으로 작다.

실린더 개스킷(15)은 또한 삽입부(14)의 더 작은 직경부(14b)의 외측 직경 보다 작은 환형의 내측 직경을 가지는 장방 환형 모양으로 형성되어 있다. 따라서, 개스킷(15)이 그루브(14)에 결합될 때, 개스킷(15)의 변형이 일어나지 않는다. 이는 보어(3) 내로 삽입부(14)의 부드럽운 삽입이 가능하게 한다. 한 쌍의 튀어 나온 부분(44)은 내측 밀봉 밴드(25)의 에지부(25c)와 접촉하는 부분에서 실린더 개스킷(15)의 외측 둘레에 형성된다. 단부 부재(11)가 보어(3)로 삽입될 때, 상기 튀어 나온 부분(44)은 리세스(10)와 내측 밀봉 밴드(25)의 에지(25c)에 의해서 형성된 캐비티(34)를 채우게 된다. 튀어 나온 부분(44)과 내측면(25a)와 접촉하는 사이의 부분에서 실린더 개스킷(15)의 외측 둘레는 두꺼운 부분으로 형성되며, 여기에서 실린더 개스킷의 코드(chord)의 두께(높이)는 보어의 내측면과 접촉하는 실린더 개스킷의 다른 부분 보다는 더 크다. 그러나, 두꺼운 부분(45)의 두께는 튀어 나온 부분(44)의 두께 보다는 작다. 두꺼운 부분(45)과 튀어 나온 부분(44)의 두께는 개스킷 그루브(14d)의 상기한 부분의 돌출 정도가 내측 밀봉 밴드(25)와 상기 부분 사이의 최적 접촉을 얻어서 상기 부분에서의 유체의 누출을 방지할 수 있는 방식으로 결정된다.

지금까지는, 실린더 개스킷과 리세스 표면과 내측 밀봉 밴드 사이의 접촉 압력이 작아지게 될 때 캐비티(34)를 통한 누출을 완전히 방지하는 것은 곤란하였다. 그러나, 본 실시예에서는, 튀어 나온 부분(44)이 캐비티(34)로 들어가게 되고 그 전체 체적을 채우게 되므로, 캐비티를 통한 누출을 방지하기에는 충분한, 실린더 개스킷(15)과 리세스(10) 표면과 내측 밀봉 밴드 사이에서 큰 접촉 압력을 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 두꺼운 부분(45)이 내측 밀봉 밴드(25)의 내측면(25a)과 접촉하는 실린더 개스킷(15) 상에 형성된다. 따라서, 실린더 개스킷(25a)과 표면(25a) 사이의 접촉 압력 또한 높으며 양호한 밀봉 성능을 이 부분에서 얻을 수 있다. 실린더 개스킷(15)의 압축이 상기 부분에서 점차 높아지게 되는 것은 분명하다. 그러나, 실린더 개스킷의 코드의 두께가 상기 부분에서 크므로, 상기 부분에서의 실린더 개스킷의 영구 변형은 적게 유지된다. 따라서 상기 부분에서의 안정적인 밀봉 성능을 얻을 수 있다.

실린더 개스킷(15) 상에 튀어 나온 부분(44)과 두꺼운 부분(45)을 형성하기 위해서, 본 실시예에서 실린더 개스킷(15)을 생산하기 위한 특별한 다이(die)가 필요하다. 그러나, 특별한 다이가 필요하다고 할지라도, 특별한 다이의 비용은 종래 기술에서 사용된 것과 같은 단부 부재의 그루브 바닥 상에 튀어 나온 부분을 형성하기 위해 필요한 특별한 다이의 비용 보다는 훨씬 값싸게 된다.

다음으로, 본 실시예의 피스톤 패킹(35)에 대래서 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명하기로 한다. 도 8 및 도 9는 피스톤 단부(18b)에 부착될 때의 피스톤 패킹(35)을 도시한다. 도 8 및 도 9에서 도시된 바와 같이, 피스톤 패킹(35)은 피스톤 단부(18b)에 형성된 환형 패킹 그루브(36)에 결합된다. 도 6 및 도 7은 본 실시예의 피스톤 패킹(35)의 모양을 도시한다. 피스톤 패킹(35)의 외측 모양은 보어(3)의 단면과 유사한 장방 원형이다. 그러나, 피스톤 패킹(35)의 단면은 보어(2)의 단면 보다는 크다. 도 7은 도 6의 VII-VII선을 따라서 취한 단면도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 피스톤 패킹(35)은 베이스부(37), 내측 립(38)과 외측 립(39)로 구성되어 있다. 리세스(40)는 내측 립(38)과 외측 립(39) 사이에 형성되어 있다. 베이스부(37)와 내측 립(38)을 관통하는 중심 구멍은 피스톤 패킹(35) 상에 형성되어 있다. 피스톤 단부(18b)는 상기 중심 구멍에 삽입되어 그루브(36) 내의 피스톤 패킹(35)과 결합하게 된다(도 8 및 도 9 참조). 피스톤 패킹(35)이 피스톤 단부에 결합될 때, 외측 립(39)은 보어(3)의 내측벽과 내측 밀봉 밴드(25)의 내측면(25a)에 대해 눌리게 된다. 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 튀어 나온 부분(41a)은 슬릿측 내측면(7)의 리세스(10)와 내측 밀봉 밴드(25)의 에지(25c)에 의해 형성된 캐비티(34)에 대응하는 위치에서 외측 립(39)의 외측 둘레 상에 형성된다. 튀어 나온 부분(41a)의 모양은 캐비티(34)의 모양과 정합되므로 튀어 나온 부분(41a)은 피스톤 패킹(35)이 피스톤 단부(18b)에 결합될 때 캐비티(34)를 채우게 된다. 튀어 나온 부분(41a)에서, 외측 립(39)의 후면 상의 베이스부(37)의 외측 둘레는 융기되어 피스톤 패킹(35)의 코드의 두께(높이)를 증가시키게 된다. 상기 융기부(41b)는 튀어 나온 부분(35)에 대해서도 계속된다. 튜브의 세로축 방향으로의 융기부(41b)의 위치는 리세스(40)의 바닥(A)과 비교해서 피스톤체(18a)측 상에 있다(도 8 및 도 9 참조). 피스톤 패킹(35)은 탄성 중합체로 형성되며 대략 HS(Shore hardness) 70 정도의 일반 패킹과 유사한 경도를 가진다. 피스톤 패킹(35)의 표면을, 예를 들어, 패킹면의 윤활 성능을 높이기 위해서 염소 처리법에 의해 처리할 수도 있다. 대안으로는, 피스톤 패킹(35)의 경도를 상대적으로 낮게 하여(예를 들어, 대략 HS 60), 밀봉 성능을 증가시킬 수도 있다. 이 경우, 패킹(35)의 표면을, 예를 들어, 낮은 경도로 인한 낮은 내구성을 보상하기 위한 염소 처리법에 의해 처리할 수도 있다.

외측 립(39)에 유압이 가해질 때, 캐비티(34)를 채우는 튀어 나온 부분(41a)은 리세스(10)의 벽과 내측 밀봉 밴드(25)의 내측면에 대해서 유압에 의해 눌리게 된다. 도 8에서, 지점(B)은 융기부(41b)가 슬릿측 내측면(7)의 리세스(10)와 내측 밀봉 밴드의 내측면(25a)과 접촉하기 시작하는 부분을 나타낸다. 도 8에 도시된 바와 같이, 리세스(40)의 바닥과 지점(B) 사이의 외측 립(39) 부분의 두께(높이)는 베이스부(37)의 다른 부분 보다 크다. 따라서, 지점(B)과 리세스(40)의 바닥(A) 사이의 외측 립(39)의 외측 둘레 부분은 융기부(41b)의 압축에 의한 더 높은 접촉 압력과 함께 내측 밀봉 밴드(25)에 대해 눌리게 된다. 따라서, 내측 밀봉 밴드(25)의 에지부(25c)는 외측 립(39)에 가해지는 유압과 튀어 나온 부분(41a)과 융기부(41b)의 압축에 의해 발생되는 탄성력에 의해 내측 밀봉 밴드(25)에 대해 눌리게 되는 튀어 나온 부분(41a)과 융기부(41b)에 의해서 밀봉된다.

피스톤 패킹(35)과 접촉하지 않는 내측 밀봉 밴드(25) 부분은 슬릿(4)을 향해 휘어지며, 내측 밀봉 밴드(25)의 에지(25c)는 내측 밀봉 밴드(25)의 휘어짐에 의해 초래되는 탄성력 뿐만 아니라 내측 밀봉 밴드(25)에 가해지는 탄성력에 의해서 리세스(10) 벽의 표면에 대해서 눌리게 된다. 에지(25c)와 리세스(10) 벽의 표면 사이의 접촉은 유체의 누출을 방지한다. 피스톤(18)이 튜브(2) 내에서 이동하는 경우, 피스톤 패킹(35)은 변형되어 내측 밀봉 밴드(25)의 휘어짐을 뒤따른다. 따라서 실린더 챔버(13)는 내측 밀봉 밴드(25)와 피스톤 패킹(35)에 의해서 밀봉된다. 내측 밀봉 밴드(25)가 에지(25c)와 리세스(10) 벽 표면 사이의 접촉에 의해 슬릿(4)을 밀봉하기 때문에, 에지(25c)와 접촉하는 리세스 표면의 부분만 표면의 거칠기를 감소시키기 위해 높은 정밀도로 기계 가공하면 된다. 따라서, 내측 밀봉 밴드의 외측면(25b)과 접촉하는 슬릿측 내측면의 전체 범위를 매우 부드럽게 끝손질해야 하는 종래 기술과 비교하면, 튜브(2)를 용이하게 제조할 수 있다.

또한, 본 실시예에서, 유압이 더 높을 때, 보어(3) 표면과 캐비티(34)와 내측 밀봉 밴드(25)에 대한 외측 립(39)을 누르는 힘은 커지게 된다. 따라서, 본 실시예의 피스톤 패킹(35)에 따르면, 유압이 높은 경우라고 할지라도 더 높은 밀봉 성능을 얻을 수 있다. 유압이 낮은 경우에, 보어(3)의 벽 표면에 대해 피스톤 패킹(35)을 누르는 힘 또한 낮아지게 된다. 그러나,

패킹(35)이 내측 밀봉 밴드(25)와 접촉하는 부분에서 피스톤 패킹(35) 상에 융기부(41b)가 형성되어 있기 때문에, 융기부(41b)는 자체의 압축에 의해 생성되는 탄성력에 의해 내측 밀봉 밴드(25)에 대해 눌리게 된다. 따라서, 유압이 낮을지라도 역시 양호한 밀봉 성능을 얻을 수 있다. 또한, 리세스(40)가 내측 립(38)과 외측 립(39) 사이에 형성되어 있기 때문에, 외측 립(39)은 융기부(41b) 이외의 부분에서 보어(3)의 중심을 향해서 휘어지게 되며, 보어(3) 벽에 대한 외측 립(39)의 누르는 힘은 융기부(41b)를 누르는 힘 및 밀봉 밴드에 대한 튀어 나온 부분(41a) 보다 작으며, 피스톤 단부(18b)와 보어 벽 사이의 마찰은 전체적으로 상대적으로 낮게 된다. 이는 피스톤(18)의 부드러운 이동을 가능하게 한다.

도 14 내지 도 16은 튜브(2)의 보어(3)의 단면 모양의 다른 예를 도시하고 있다. 도 14 내지 도 16에 도시된 바와 같이, 슬릿측 내측면(7) 이외의 표면은 슬릿측 내측면(7)이 평면 또는 매우 작은 곡률을 가지는 만곡면이고, 슬릿(4)의 양 측면 상의 리세스(10)의 표면의 곡률이 슬릿측 내측면(7)의 곡률 보다 크다면 어떠한 모양이라도 좋다. 또한, 도 17에 도시한 바와 같이, 리세스(10)의 표면은 휘어진 표면일 필요는 없다. 도 17에서, 리세스(10)의 표면은 슬릿측 내측면(7)과 비교해서 작은 경사도를 가지는 평면으로 형성되어 있다. 이 경우에, 내측 밀봉 밴드(25)의 내측면(25c) 역시 슬릿측 내측면(7)과 같은 높이에 놓여 있으며, 내측 밀봉 밴드(25)의 외측면(25b) 사이의 거리(L), 즉 내측 밀봉 밴드(25)의 휘어짐은 최적값으로 설정된다.

도 18은 피스톤 패킹(35)의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 슬릿 반대측 내측면(8)과 접촉하는 부분(39b)에서 외측 립(39)의 외측 직경(L₂)이 슬릿측 내측면(7)과 접촉하는 부분(39a)에서의 외측 립의 외측 직경(L₁) 보다 크다. 이와 같은 구조 때문에, 슬릿 반대측 내측면(8)에 대한 외측 립의 부분(39b)을 누르는 힘이 튜브(2)의 제조 허용 공차에 의해 작아지게 된다고 하더라도, 부분(39b)과 슬릿 반대측 내측면 사이의 양호한 밀봉 성능이 유지된다.

도 19 및 도 20은 실린더 개스킷(15)의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예의 실린더 개스킷은 환형 장방 원형으로 형성된다. 슬릿측 내측면(7)의 캐비티(34)에 대응하는 실린더 개스킷(15)의 외측 둘레 부분은 튀어 나온 부분(44)으로 형성되며, 튀어 나온 부분(44) 사이의 부분은 두꺼운 부분(45)으로 형성된다. 본 실시예에서, 두꺼운 부분(45)에서의 개스킷(15)의 코드의 양 측면 상에는, 노치(47)가 형성되어 있다. 노치(47)가 개스킷(15)의 코드 상에 형성되어 있기 때문에, 내측 밀봉 밴드(25)에 대해 두꺼운 부분(45)을 누르는 힘은 노치의 크기를 적당한 값으로 설정함에 의해서 조정될 수 있다. 노치(47)를 형성함에 의해서, 개스킷(15)의 코드 직경을 증가시켜 자체 압축에 의한 개스킷(15)의 영구 변형을 감소시키고, 두꺼운 부분(45)과 내측 밀봉 밴드(25) 사이의 접촉 압력을 적절한 값으로 유지할 수 있다.

노치(47)가 형성된 경우에, 튀어 나온 부분(44)을 생략할 수 있다. 이 경우에, 노치(47)가 내측 밀봉 밴드(25)의 내측면(25a)과 접촉하는 두꺼운 부분(45)의 코드 양 측면에 형성되어 있기 때문에, 노치(47) 양 단부의 두꺼운 부분(45)의 일부, 즉 캐비티(34)에 대응하는 두꺼운 부분(45)의 일부는 노치(47)가 형성된 두꺼운 부분(45)의 일부 상에 가해지는 탄성력 보다 더 큰 탄성력을 가진 내측 밀봉 밴드(25)의 에지(25c)에 대해 눌리게 된다. 따라서, 캐비티(34)는 실린더 개스킷(15)의 두꺼운 부분(45)의 양 단부로 채워지게 되는 한편, 두꺼운 부분(45)의 중앙부는 밀봉 밴드(25)의 휘어짐을 뒤따라 용이하게 변형된다. 그러므로, 이 경우 실린더 개스킷(15) 상의 튀어 나온 부분(44)을 형성하지 않고도 양호한 밀봉 성능을 얻을 수 있다.

Claims

비원형 단면이며 슬릿이 형성된 슬릿측 내측면과 슬릿측면과 대향하는 슬릿 반대측 내측면을 구비하는 보어와, 튜브벽을 관통하고 튜브의 세로축에 대해 평행하게 연장하는 슬릿을 구비한 튜브와;

비원형 단면이며 튜브의 보어 내에 배치되고 튜브의 세로축 방향을 따라서 내부에서 이동 가능하고, 양 단부에서 피스톤 패킹을 구비하는 피스톤과;

튜브의 외측에 배치되고 슬릿을 통해서 피스톤에 결합되어 상기 슬릿을 따라 피스톤과 함께 이동하도록 하는 외부 이동체와;

슬릿을 따라 연장되며, 보어의 내측에서 슬릿을 덮는 내측 밀봉 밴드를 포함하며,

튜브의 세로축에 대해 직각인 면상에 있는 보어의 슬릿측 내측면은 실질적으로 곡률이 없으며 슬릿의 양 측면의 슬릿측 내측면의 부분은 내측 밀봉 밴드의 가로 에지와 접촉하기 위한 리세스로 형성되며,

슬릿의 양 측면의 리세스의 내측면은 슬릿측 내측면의 곡률 보다 더 큰 곡률을 가지는 로드리스 파워 실린더.
제 1 항에 있어서, 리세스의 깊이와 내부 밀봉 밴드의 폭은 내측 밀봉 밴드가 휘어지지 않은 조건하에서 내측 밀봉 밴드의 에지가 리세스 표면과 접촉할 때 슬릿측 내측면과 내측 밀봉 밴드의 내측면이 슬릿측 내측면과 같은 높이로 되는 방식으로 결정되는 로드리스 파워 실린더.
제 1 항에 있어서, 피스톤 패킹은 환형 형상이고 보어의 내측면과 접촉하기 위한 외측 립을 구비하며, 융기부는 외측 립의 두께를 증가시키기 위해서 내측 밀봉 밴드와 면하는 위치에서 외측 립의 후면 상에 형성되어 있는 로드리스 파워 실린더.
제 3 항에 있어서, 튀어 나온 부분은 내측 밀봉 밴드의 가로 에지와 면하는 부분에서 피스톤 패킹의 외측 립의 외측 둘레 상에 형성되며, 상기 튀어 나온 부분은 튀어 나온 부분이 리세스 표면과 내측 밀봉 밴드의 에지에 의해서 형성된 캐비티를 채우는 방식으로 형성되어 있는 로드리스 파워 실린더.
제 4 항에 있어서, 피스톤 패킹 외측 립의 튀어 나온 부분과 융기부는 서로 연속적으로 형성되어 있는 로드리스 파워 실린더.
제 3 항에 있어서, 외측 립이 슬릿 반대측과 접촉하는 부분에서의 외측 립의 외측 직경이 외측 립이 슬릿측 내측면과 접촉하는 부분에서 외측 립의 외측 직경 보다 큰 로드리스 파워 실린더.
제 1 항에 있어서, 튜브의 양 단부는 단부 부재에 의해서 폐쇄되어 있으며, 내부 탄성 중합체 댐퍼는 피스톤 단부와 단부 부재 사이에 위치하여 피스톤의 스트로크 단부에서 피스톤 단부를 수용하며 외부 탄성 중합체 댐퍼는 외부 이동체와 단부 부재 사이에 위치하여 외부 이동체의 스트로크 단부에서 외부 이동체를 수용하는 로드리스 파워 실린더.
제 7 항에 있어서, 내부 댐퍼와 외부 댐퍼 중의 최소한 하나는 대응하는 이동체와 접촉하는 돌출부를 구비하여 운동 에너지를 흡수하며, 돌출부와 양 댐퍼는 댐퍼 중의 하나의 돌출부가 대응하는 이동체와 접촉한 이후에 다른 댐퍼가 대응하는 이동체와 접촉하는 방식으로 배치된 로드리스 파워 실린더.
제 8 항에 있어서, 서로 다른 정도의 돌출부를 가지는 다수의 돌출부는 내부 댐퍼 및 외부 댐퍼 중의 최소한 하나 상에 형성되어 있는 로드리스 파워 실린더.
제 8 항에 있어서, 댐퍼 중의 최소한 하나의 돌출부는 단부 부재 상에 형성된 결합 구멍 내로 삽입되는 탄성 중합체로 형성된 돌출 부재에 의해 형성되며, 결합 구멍의 크기는 돌출 부재의 단면 보다 커서 돌출 부재가 대응하는 이동체의 운동 에너지를 흡수하였을 때 측방으로 팽창하도록 하는 로드리스 파워 실린더.
제 7 항에 있어서, 단부 부재는 단부 부재에서 돌출하는 삽입부를 구비하고 단부 부재가 튜브의 단부에 결합될 때 보어 내로 삽입되어지며, 실린더 개스킷은 삽입부의 둘레 주변에 배치되며, 내부 댐퍼는 내부 댐퍼가 단부 부재와 내부 댐퍼 사이의 실린더 개스킷을 유지하도록 하는 방식으로 삽입부에 부착되는 로드리스 파워 실린더.
제 1 항에 있어서, 튜브의 양 단부는 단부 부재가 튜브의 단부에 결합될 때 보어 내로 삽입되는 삽입부를 가지는 단부 부재에 의해 폐쇄되며, 환형 실린더 개스킷은 삽입부의 둘레 주위로 배치되며, 실린더 개스킷의 단면은 내측 밀봉 밴드를 접촉하는 부분에서 증가되어 있는 로드리스 파워 실린더.
제 12 항에 있어서, 튀어나온 부분은 내측 밀봉 밴드의 가로 에지와 면하는 부분에서 실린더 개스킷의 외측 립의 외측 둘레 상에 형성되며, 상기 튀어나온 부분은 튀어 나온 부분이 리세스 표면과 내측 밀봉 밴드의 에지에 의해서 형성된 캐비티를 채우는 방식으로 형성되며, 튀어 나온 부분과 내측 밀봉 밴드와 면한 부분 사이의 실린더 개스킷 부분은 튀어 나온 부분의 단면 보다는 작은 단면이고 실린더 개스킷의 다른 부분 보다는 큰 단면을 가지는 로드리스 파워 실린더.
제 13 항에 있어서, 튜브의 보어는 직사각형 단면이며 실린더 개스킷의 윤곽은 보어의 단면과 정합하는 직사각형 단면으로 형성되어 있는 로드리스 파워 실린더.
제 12 항에 있어서, 리세스는 내측 밀봉 밴드와 접촉하는 부분에서 외측 및 내측 둘레 사이에서 실린더 개스킷의 코드의 측면 상에 형성된 로드리스 파워 실린더.