KR20010022434A

KR20010022434A - 유압 실린더

Info

Publication number: KR20010022434A
Application number: KR1020007001018A
Authority: KR
Inventors: 요시모토미쓰히로; 야스오카도모히코; 로아키노리
Original assignee: 세구치 류이치; 히다치 겡키 가부시키 가이샤
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2001-03-15
Also published as: EP1001174A4; EP1001174A1; US6386088B1; WO1999063233A1; CN1148514C; KR100386185B1; CN1272167A

Abstract

본 발명에 의한 유압 실린더는 피스톤(4)의 피스톤 로드(3)측의 단면(20)에 축 방향의 결합부로서 요부(21)를 형성하고, 피스톤(4)의 요부(21)에 피스톤 로드(3)의 선단을 삽입하여 동축성을 확보한다. 또, 피스톤 로드(3) 선단의 단면(23)에 축 방향의 나사공(24)을 형성하고, 피스톤(4)에 축 방향의 볼트 관통공(25)을 형성하고, 피스톤 로드(3) 선단의 단면(23)에 피스톤(4)의 단면(20)을 대면 접촉한 상태에서, 볼트 관통공(25)으로부터 나사공(24)에 볼트(22)를 끼워넣어 조임으로써 피스톤(4)을 고정하고, 피스톤 로드(3)에 체결되어 있다. 이에 따라서 피스톤 로드에 특별한 고강도 재료를 사용하거나 열 처리를 하지 않고, 간단한 구조로 피스톤 체결 부분의 강도를 향상시킬 수 있다.

Description

유압 실린더 {HYDRAULIC CYLINDER}

유압 건설 기계의 대표적인 예인 유압 셔블(shovel) 등의 유압 작업 기계에서는, 작업 부재를 구동하기 위한 액츄에이터(actuator)로서 유압 실린더가 사용되고 있다. 이 유압 실린더는 도 27에 도시한 바와 같이, 실린더 본체(102)와, 실린더 본체(102) 내를 이동하는 피스톤 로드(piston rod)(103)와, 피스톤 로드(103)의 선단에 설치되며 실린더 본체(102) 내를 로드측 챔버(rod-side chamber)(107a)와 보텀측 챔버(bottom-side chamber)(107b)로 구획하는 피스톤(104)으로 이루어져 있다.

이와 같은 유압 실린더의 피스톤 체결 구조는 일반적으로 예를 들면 일본국 실공평(實公平) 7(1995)-16888호 공보, 일본국 실개평(實開平) 6(1994)-62207호 공보 등에 기재된 바와 같이 되어 있다. 즉, 피스톤 로드(103)의 선단 부분에 단차부(段差部)(103e)를 통하여 피스톤 삽입부(103f)를 설치하고, 피스톤 삽입부(103f)의 선단 부분에 수나사부(103g)를 형성하며, 피스톤(104)을 피스톤 삽입부(103f)에 삽입하여 피스톤(104)이 단차부(103e)에 접촉하도록 너트(112)를 수나사부(103g)에 끼우고 조임으로써 피스톤(104)을 고정하여 피스톤 로드(103)에 체결하고 있다.

또, 도 28에 도시한 바와 같은 피스톤 체결 구조가 제안되어 있다. 이 예는 일본국 실개소(實開昭) 57(1982)-203103호 공보에 도시된 것으로, 소경(小經)의 피스톤 삽입부(103j)에 환형홈(annual groove)(103k)을 더 형성하고, 피스톤(104)을 단차부(103m)에 접촉할 때까지 결합한 상태에서 환형홈(103k)에 원형 링을 반경 방향으로 2분할한 절반의 링 형상의 플랜지(flange)(160)를 결합하고, 이 플랜지(160)를 피스톤(104)에 볼트(170)로 고착함으로써 피스톤(104)을 고정하여 피스톤 로드(103)에 체결하고 있다. 이 경우, 피스톤(104)에 의해 구획되는 실린더 본체(102) 내의 챔버(107a, 107b) 사이를 밀봉하기 위해 피스톤 삽입부(103j)와 피스톤(104) 사이에는 O-링(O-ring)(180)을 설치한다.

한편, 피스톤 로드의 스트로크 엔드(stroke end)에서의 충격을 완화하는 쿠션 장치로, 상기 일본국 실공평 7-16888호 공보나 일본국 실개평 6-62207호 공보에 도시된 바와 같은 플로팅 타입(floating type)(부동형(浮動型))의 쿠션 링(cushion ring)을 사용한 것이 있다. 즉, 일본국 실공평 7-16888호 공보는 로드측 및 보텀측 쿠션 장치에 플로팅 타입의 쿠션 링을 사용한 것을 개시(開示)하고, 일본국 실개평 6-62207호 공보는 보텀측 쿠션 장치에 플로팅 타입의 쿠션 링을 사용한 것을 개시하고 있다.

도 27에서는 일본국 실공평 7-16888호 공보의 예를 도시한다. 도 27에서 피스톤 로드(103)와 피스톤 삽입부(103f) 사이에 로드측 링 삽입부(103a)를 설치하고, 피스톤 로드(103)의 수나사부(103g)의 더욱 선단에 보텀측 링 삽입부(103h)를 설치하며, 피스톤 로드(103), 로드측 링 삽입부(103a), 피스톤 삽입부(103f), 보텀측 링 삽입부(103h)의 순서로 직경을 가늘게 하는 동시에, 로드측 링 삽입부(103a)에 로드측 쿠션 링(130)을 축 방향 및 직경 방향으로 이동 가능하게 느슨하게 끼우고, 보텀측 링 삽입부(103h)에 보텀측 쿠션 링(140)을 축 방향 및 직경 방향으로 이동 가능하게 느슨하게 끼우며, 링 삽입부(103h) 단면(端面)에 가공된 나사공(103i)에 플러그(plug) 등의 쿠션 고정 부재(cushion stopper)(150)로 쿠션 링(140)을 고정한다.

로드측 챔버(107a)에 압유(壓油)가 공급되면 피스톤 로드(103)가 도면의 우측 방향으로 이동하여 유압 실린더가 신장된다. 이때, 스트로크 엔드 근방에서 보텀측 쿠션 링(140)이 보텀측 실린더 헤드의 공급 배출 포트(109) 입구에 설치된 쿠션 홀(105c)에 돌입(突入)하여 이 쿠션 홀(105c)의 상당 부분을 쿠션 링(140)이 막음으로써 유로가 좁혀지고, 그 결과 챔버(107b)에 쿠션 압력이 발생하여 스트로크 속도는 감속되고 스트로크 엔드에서의 충격은 완화된다. 이때 쿠션 링(140)은 축 방향, 직경 방향으로 모두 이동 가능하게 되어 있기 때문에, 쿠션 홀(105c)로의 돌입시에 쿠션 홀(105c)의 내주(內周)를 따라 돌입해 들어가게 되어(센터링 기능(centering function)), 쿠션 링(140)과 쿠션 홀의 벽부가 서로 갉아먹을(biting) 우려가 없다. 또, 돌입시에 쿠션 압력이 보텀측 챔버(107b)에 발생하여 쿠션 링(140)의 쿠션 홀측과 챔버(107b)측에 압력 차가 생기고 쿠션 링(140)은 쿠션 고정 부재(150)에 가압되어 밀착되므로, 링 삽입부(103h)의 외주면과 쿠션 링(140)의 내주면 사이를 통하여 보텀측 챔버(107b)로부터 공급 배출 포트(109)로 압유가 유출되지 않는다(일방향 유로 기능(unidirectional flow function)).

스트로크 엔드에 도달한 후 포트(109)로부터 압유가 공급되면, 피스톤 로드(103)가 도면의 좌측 방향인 신장 방향으로 움직이기 시작하고 쿠션 링(140)은 쿠션 홀(105c)로부터 빠져나온다. 이때, 공급 배출 포트(109)로부터 공급된 압유는 쿠션 링(140)의 외주면과 쿠션 홀(105c)의 내주면의 간극을 통하여 챔버(107b)로 유입된다. 또, 쿠션 링(140)은 포트(109)로부터의 유압에 의해 피스톤 삽입부(103f)의 단면에 가압된다. 이때, 쿠션 링(140)의 피스톤 삽입부(104f)측 단부에는 홈(140a)이 형성되어 있어, 압유는 링 삽입부(103h)의 외주면과 쿠션 링(140)의 내주면 사이에서 흐르고 그 홈(140a)을 통하여 챔버(107b)로 유입되어(일방향 유로 기능) 빠져나오는(withdraw) 것이 양호하게 이루어진다.

이상은 보텀측 쿠션 링(140)에 대한 설명이며, 로드측 쿠션 링(130)도 동일하게 기능한다. 즉, 로드측 쿠션 링(130)도 축 방향, 직경 방향으로 이동 가능하게 되어 있으며 또한 피스톤측 단부에는 홈(130a)이 형성되고 반대측 단부는 피스톤 로드(103)와 링 삽입부(103a)의 경계인 단차부(103b)에 밀착 가능하여, 유압 실린더가 신장되어 스트로크 엔드 근방에서 공급 배출 포트 쪽의 쿠션 홀에 돌입할 때, 쿠션 홀에 대해 센터링 기능과 일방향 유로 기능을 하면서 스트로크 속도를 감속하여 스트로크 엔드에서의 충격을 완화시킨다. 또, 유압 실린더가 그 스트로크 엔드 위치로부터 수축될 때는 일방향 유로 기능에 의해 쿠션 홀로부터 빠져나오는 것이 양호하게 이루어진다.

또, 보텀측 쿠션 장치로는 쿠션 링 대신 쿠션 플런저(cushion plunger)를 사용한 것이 있으며, 예를 들면 일본국 실개평 1(1989)-166105호 공보에 그 일례가 도시되어 있다. 이 플런저형 쿠션 장치에서는, 피스톤 로드의 단면에 개구되는 결합공(engaging hole)에 원추(圓錐) 형상의 쿠션 플런저(완충 로드)의 근원부(base portion)를 결합하고, 근원부 외주에 형성한 홈과 결합공 내면에 형성한 홈에, 피스톤 로드 단부의 외주부로부터 개방된 직경 방향의 횡방향의 나사공(lateral threaded hole)을 통하여 볼을 삽입하고 횡방향 나사공에 나사를 끼워넣어 볼을 지지함으로써, 쿠션 플런저는 결합공에 느슨하게 고정되어 스트로크 엔드에서 감속될 때의 센터링 기능을 한다.

본 발명은 유압 건설 기계 등의 유압 작업 기계에 사용되는 유압 실린더에 관한 것으로, 특히 피스톤의 체결 구조를 개량하며 또한 보텀(bottom)측 쿠션 장치의 장착 구조를 간소화한 유압 실린더에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 유압 실린더의 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시한 피스톤 체결 부분의 정면도이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제4 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 6은 본 발명의 제5 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 7은 도 6에 도시한 피스톤 체결 부분의 정면도이다.

도 8은 본 발명의 제6 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 9는 본 발명의 제7 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 10은 본 발명의 제8 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 11은 본 발명의 제9 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 12는 본 발명의 제10 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 13은 본 발명의 제11 실시예에 의한 유압 실린더의 단면도이다.

도 14는 도 13에 도시한 피스톤 체결 부분의 정면도이다.

도 15는 본 발명의 제12 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 16은 본 발명의 제13 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 17은 본 발명의 제14 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 18은 본 발명의 제15 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 19는 본 발명의 제16 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 20은 본 발명의 제17 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 21은 본 발명의 제18 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 22는 본 발명의 제19 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다

도 23은 도 22에 도시한 유압 실린더 주요부의 ? 부분의 확대도이다.

도 24는 도 22에 도시한 실시예의 변형예를 도시하는 것으로, 동일한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 25는 본 발명의 제20 실시예에 의한 유압 실린더에 사용하는 쿠션 플런저의 외관도이고, (A)는 경사홈을 위쪽에서 본 도면, (B)는 경사홈을 옆에서 본 도면이다.

도 26은 본 발명의 제21 실시예에 의한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 27은 종래의 쿠션 장치를 구비한 유압 실린더의 주요부의 단면도이다.

도 28은 종래의 유압 실린더의 피스톤 체결 구조를 도시한 단면도이다.

도 29는 피스톤 로드의 수나사부에 작용하는 응력 상태를 도시한 도면이다.

도 27에 도시한 유압 실린더에서는, 상기와 같이 보텀측 챔버(107b)에 압유가 공급되면 피스톤 로드(103)가 도면의 좌측 방향으로 이동하여 유압 실린더가 신장되고, 로드측 챔버(107a)에 압유를 공급하면 피스톤 로드(103)가 도면의 우측 방향으로 이동하여 유압 실린더는 수축된다. 유압 셔블 등의 유압 작업 기계에서는 이와 같은 유압 실린더의 신축이 빈번하게 행해지며 그 때마다 피스톤(104)에 챔버(107a) 또는 챔버(107b)의 압력이 작용한다.

그러나, 도 27에 도시한 종래의 피스톤 체결 구조에서는, 챔버(107a) 또는 챔버(107b)의 압력이 피스톤(104)에 작용할 때, 피스톤(104)은 피스톤 삽입부(103f)에 설치한 수나사부(103g)에 너트(112)를 끼워 조임으로써 체결되어 있기 때문에, 챔버(107a) 또는 챔버(107b)의 압력은 피스톤 삽입부(103f)의 수나사부(103g)의 단면에 걸리게 되어 피스톤 로드(103)는 이 수나사부(103g)에서 파손되기 쉬웠다.

도 29에 피스톤 삽입부(103f)의 수나사부(103g)에 작용하는 최대 주요 응력과 나사산 수의 관계를 도시한다. 여기에서, 나사산 수는 너트(112)를 체결시의 하중점(荷重點), 즉 피스톤(104)과 너트(112)의 접촉면으로부터 수를 센 것이다. 이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 수나사부(103g)에는 제1 나사산부에 최대의 인장 응력이 걸리며 또한 그 인장 응력은 로드측 가압시와 보텀측 가압시에 반복하여 증감되어 수나사부(103g)의 파손은 제1 나사산부에서 일어난다. 이로 인해, 피스톤 로드(103)의 재질을 고강도 재료로 하거나 수나사부(103g)에 열 처리를 실시하거나 하여 수나사부(103g)의 제1 나사산부의 강도를 높일 필요가 있었다.

또, 도 28에 도시한 종래의 피스톤 체결 구조에서는 피스톤(104)에 걸리는 압력을 피스톤 삽입부(103j)의 환형홈(103k) 부분의 단면에서 받게 되어 이 부분으로부터 파손되기 쉬우며 도 27의 것과 동일하게 피스톤 로드(103)의 강도를 증강시킬 필요가 있다. 또, 이 구조에서는 2개의 절반의 링 형상의 플랜지(160)가 필요하게 되고, 또한 피스톤(104)에 의해 나뉘어진 2개의 챔버(107a, 107b) 사이를 밀봉하는데 피스톤 삽입부(103j)와 피스톤(104) 사이에 O 링(180)이 필요하게 되어 부품수가 많아진다는 문제도 있다.

또한, 쿠션 장치를 구비한 유압 실린더에서는 보텀측 쿠션 장치의 장착을 위해 상기와 같이 피스톤 로드의 선단에 특별한 가공을 실시할 필요가 있다.

즉, 플로팅 타입의 보텀측 쿠션 장치에서는, 도 27에 도시한 바와 같이 긴 피스톤 로드의 단부에 링 삽입부(103h)나 나사공(103i) 등의 가공을 실시하고 쿠션 고정 부재(150) 등의 고정 요소(engaging element)로 쿠션 링(140)을 고정할 필요가 있다. 또, 실개평 1-166105호 공보에 기재된 바와 같은 쿠션 플런저를 사용한 보텀측 쿠션 장치에서도 마찬가지로 긴 피스톤 로드의 단부에 결합공, 횡방향의 나사공 등의 세세한 가공이 필요하게 된다.

이로 인해, 어느 경우에나 피스톤 로드의 선단에 복잡한 가공이 필요하게 되어 생산성이 나쁘다. 또, 링 삽입부(103h)나 쿠션 고정 부재(150)용 나사공(103i) 또는 쿠션 플런저 결합공이나 횡방향 나사공에 문제가 발생했을 때, 고가의 피스톤 로드를 교환해야 한다는 서비스 성능 면의 문제가 있다.

또한, 실개평 1-166105호 공보에 기재된 바와 같은 쿠션 플런저를 사용한 보텀측 쿠션 장치에서는 기능 면에서 일방향 유로 기능을 가지고 있지 않아 빠져나오는 성능이 나쁘다.

본 발명의 제1 목적은, 피스톤 로드에 특별한 고강도 재료를 사용하거나 열 처리를 하지 않고 간단한 구조로 피스톤 체결 부분의 강도를 향상시킬 수 있는 피스톤 체결 구조를 구비한 유압 실린더를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 목적은, 피스톤 로드에 특별한 고강도 재료를 사용하거나 열 처리를 하지 않고 간단한 구조로 피스톤 체결 부분의 강도를 향상시킬 수 있고, 또 보텀측 쿠션 장치를 구비하며 또한 피스톤 로드의 가공을 용이하게 할 수 있는 유압 실린더를 제공하는 것이다.

본 발명의 제3 목적은, 피스톤 로드에 특별한 고강도 재료를 사용하거나 열 처리를 하지 않고 간단한 구조로 피스톤 체결 부분의 강도를 향상시킬 수 있고, 또 보텀측 쿠션 장치에 쿠션 플런저를 사용하며 또한 센터링 기능과 일방향 유로 기능을 겸비하는 유압 실린더를 제공하는 것이다.

(1) 상기 제1 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 피스톤 로드 선단에 피스톤을 체결하고, 실린더 본체 내를 로드측 챔버와 보텀측 챔버로 구분하는 유압 실린더의 피스톤 체결 구조에서, 상기 피스톤 로드 선단의 단면에 피스톤의 로드측 단면을 적어도 부분적으로 대면(對面) 접촉시킨 상태에서, 피스톤에 형성된 볼트 관통공으로부터 피스톤 로드에 형성된 나사공에 볼트를 끼워넣고 조여 이 볼트에 의해 피스톤을 피스톤 로드에 직접 고정시킨 것이다.

이와 같이 피스톤을 피스톤 로드에 볼트로 직접 고정함으로써, 유압 실린더의 동작시에 피스톤에 걸리는 힘을 볼트에 의해 받게 되어 볼트에 인장 응력이 작용하지만, 볼트는 통상의 재질로도 충분한 강도가 얻어진다. 또, 피스톤 로드의 나사공의 나사부는 암나사이므로 통상의 로드 재질로 형성해도 강도적으로 문제가 되지 않는다. 이로 인해, 피스톤 로드에 고강도 재료를 사용할 필요가 없고 열 처리에 의한 강도 증강도 필요없게 되므로, 저코스트의 재료로 저가로 피스톤 로드를 만들 수 있다. 또, 볼트로 직접 고정하므로 외력(外力)에 대한 피로 강도도 향상되며 간단한 구조로 피스톤 체결 부분의 강도를 향상시켜 피스톤 로드의 수명을 향상시킬 수 있다.

또, 볼트로 직접 고정하므로 최소의 부품수로 구성할 수 있다.

또한, 종래의 소경의 피스톤 삽입부가 불필요하게 되므로 피스톤 로드에 여분의 단차를 형성할 필요가 없어 단차부에서의 파손 문제도 저감된다.

(2) 상기 (1)에서, 바람직하게는 상기 나사공 및 볼트 관통공을 각각 복수 개 형성하고 상기 볼트를 복수 개 사용하여 피스톤을 피스톤 로드에 고정한다.

이와 같이 복수 개의 볼트를 사용함으로써, 하나하나의 볼트를 조이는 토크(torque)를 작게 할 수 있어 조립 및 분해가 용이하게 된다.

또, 1개의 볼트를 조이는 토크가 작으므로, 종래에 필요로 했던 대규모의 전용 기계를 사용하지 않아도 사람의 힘으로 볼트를 풀 수 있어 서비스 성능이 향상된다.

(3) 상기 (1)에서, 바람직하게는 상기 피스톤 로드 선단의 단면과 상기 피스톤의 로드측 단면 중 적어도 한쪽에 축 방향의 결합부를 형성하여 피스톤과 피스톤 로드의 동축성(同軸性)을 확보한다.

(4) 상기 (1)에서, 상기 피스톤 로드 선단의 단면과 상기 피스톤의 로드측 단면에 핀을 박아넣어 피스톤과 피스톤 로드의 동축성을 확보할 수도 있다.

(5) 또 상기 제2 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 상기 (1)에서, 상기 피스톤의 보텀측 단면으로부터 돌출하도록 보텀측 쿠션 장치를 설치하고, 이 보텀측 쿠션 장치를 상기 피스톤 로드의 수축 이동시에 상기 실린더 본체의 보텀측 작동유 포트에 연결되는 쿠션 홀에 돌입시키는 것으로 한다.

이와 같이 피스톤의 보텀측 단면으로부터 돌출하도록 보텀측 쿠션 장치를 설치함으로써, 피스톤 로드 수축시의 스트로크 엔드에서의 충격을 완화시킬 수 있는 동시에 보텀측 쿠션 장치의 장착을 위해 피스톤 로드의 선단에 복잡한 가공을 할 필요가 없어져 피스톤 로드의 가공이 용이하게 된다.

(6) 상기 (5)에서, 바람직하게는 상기 보텀측 쿠션 장치는 상기 쿠션 홀로의 돌입시에 축선을 일치시키는 센터링 기능을 가지는 것으로 한다.

이에 따라서 보텀측 쿠션 장치는 쿠션 홀로의 돌입시에 쿠션 홀을 따라 매끄럽게 진입되어 쿠션 홀과 서로 갉아먹을 염려가 없다.

(7) 또 상기 (5)에서, 바람직하게는 상기 보텀측 쿠션 장치는 상기 쿠션 홀으로의 돌입시에 축선을 일치시키는 센터링 기능과, 상기 쿠션 홀에 돌입할 때는 상기 보텀측 챔버로부터 상기 작동유 포트로의 압유의 흐름을 저지하고, 상기 쿠션 홀로부터 빠져나올 때는 상기 작동유 포트로부터 상기 보텀측 챔버로의 압유의 흐름을 허용하는 일방향 유로 기능을 가지는 것으로 한다.

이에 따라서, 보텀측 쿠션 장치는 센터링 기능에 추가로, 일방향 유로 기능을 가지게 되어 쿠션 홀로부터 빠져나오는 성능도 양호하게 된다.

(8) 또한 상기 (5)에서, 바람직하게는 상기 보텀측 쿠션 장치는 상기 피스톤의 보텀측 단면으로부터 돌출되어 상기 피스톤 로드의 수축 이동시에 상기 쿠션 홀에 돌입하는 쿠션 플런저를 가지는 것으로 한다.

이와 같이 쿠션 플런저를 사용함으로써, 쿠션 링과 같은 내외경면(內外徑面)의 압력 분포의 상위에 의한 융기부(swelling)의 문제가 일어나지 않아 항상 안정된 쿠션성능을 확보할 수 있다.

(9) 상기 (8)에서, 바람직하게는 상기 쿠션 플런저가 상기 피스톤 로드의 단면과 상기 피스톤의 로드측 단면 사이에 위치하는 확대 기단부(基端部)와, 상기 피스톤을 관통하여 상기 피스톤의 보텀측 단면으로부터 돌출하는 축부(軸部)를 가지며, 상기 피스톤을 상기 볼트에 의해 상기 피스톤 로드에 고정하는 동시에 상기 쿠션 플런저의 확대 기단부에서 상기 쿠션 플런저를 지지하며 또한 상기 쿠션 플런저를 직경 방향으로 이동 가능하거나 또는 경동(傾動) 가능하게 장착하고, 이 쿠션 플런저의 직경 방향의 이동 또는 경동에 의해 상기 쿠션 홀으로의 돌입시에 축선을 일치시키는 센터링 기능을 가지게 한다.

이와 같이 피스톤을 피스톤 로드에 볼트로 고정하는 동시에 쿠션 플런저의 확대 기단부에서 쿠션 플런저를 지지함으로써 쿠션 플런저의 장착, 고정이 이루어지고, 피스톤 로드에는 쿠션 플런저의 고정에 대한 가공은 불필요하거나 또는 최소가 되어 피스톤 로드의 가공이 용이하게 된다. 또, 피스톤이 쿠션 플런저의 고정 요소를 겸하므로 부품수를 삭감시킬 수 있다.

또, 쿠션 플런저를 직경 방향으로 이동 가능하거나 또는 경동 가능하게 장착함으로써 쿠션 홀 돌입시에 센터링 기능을 할 수 있다.

(10) 상기 (9)에서, 바람직하게는 상기 쿠션 플런저의 확대 기단부가 상기 쿠션 플런저의 기단에 설치한 플랜지부이고, 상기 피스톤의 중앙에 상기 쿠션 플런저의 축부가 통과하는 관통공과 상기 플랜지부를 수용하는 카운터싱크형 구멍(counter-sunk hole)을 형성하고, 상기 플랜지부를 상기 카운터싱크형 구멍 내에서 상기 피스톤 로드의 단면과 카운터싱크형 구멍의 벽부(壁部) 사이에 위치시키는 동시에 상기 관통공 및 카운터싱크형 구멍을 상기 쿠션 플런저의 축부 및 플랜지부에 대해 간극을 가지는 크기로 하여, 상기 쿠션 플런저를 직경 방향으로 이동 가능하게 한다.

이에 따라서 상기 (9)와 같이 쿠션 플런저는 피스톤을 볼트로 피스톤 로드에 고정하는 동시에 장착되며, 또한 직경 방향으로 이동 가능하게 된다.

(11) 상기 (10)에서, 바람직하게는 상기 쿠션 플런저 기단의 플랜지부와 상기 피스톤 로드의 단면 또는 상기 피스톤의 로드측 단면 사이에 탄성 수단을 삽입하여 상기 쿠션 플런저의 축 방향의 이동을 탄성적으로 구속한다.

이에 따라서 조립시에 쿠션 플런저와 이것이 돌입하는 쿠션 홀의 중심이 어긋나 있어도 한번 센터링하면 그 위치에서 위치가 유지되므로, 이후 센터링을 하지 않고 구멍에 돌입시킬 수 있다.

(12) 또 상기 (9)에서, 상기 쿠션 플런저의 확대 기단부는 상기 쿠션 플런저의 기단에 설치한 구면부(球面部)이고, 이 구면부를 상기 피스톤 로드의 단면과 상기 피스톤의 로드측 단면 사이에서 구면 접촉하도록 지지하는 동시에 상기 피스톤의 중앙에 상기 쿠션 플런저의 축부가 통과하는 관통공을 형성하고, 이 관통공을 상기 쿠션 플런저의 축부에 대해 간극을 가지는 크기로 하여, 상기 쿠션 플런저를 경동 가능하게 할 수도 있다.

이에 따라서 상기 (9)와 같이, 쿠션 플런저는 피스톤을 볼트로 피스톤 로드에 고정하는 동시에 장착되며, 또한 경동 가능하게 된다. 또 쿠션 플런저가 경동 가능하므로 쿠션 플런저와 쿠션 홀의 축선의 각도적인 어긋남에 대해서도 센터링 기능을 하며, 또한 구면 접촉이므로 편마모(partial wearing)가 발생하지 않는다.

(13) 또 상기 (8)에서, 상기 쿠션 플런저는 상기 피스톤과 일체화된 고정 타입일 수도 있다.

이와 같이 쿠션 플런저를 고정 타입으로 하는 경우에도, 쿠션 플런저는 피스톤 로드에 설치할 필요가 없어 피스톤 로드의 가공이 용이하게 된다. 또, 피스톤과 쿠션 플런저를 일체화함으로써 부품수를 감소시킬 수 있다.

(14) 또 상기 제3 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 상기 (9)에서, 상기 쿠션 플런저가 상기 축부의 선단에 개구되며 또한 상기 축부 내에 축 방향으로 형성된 제1 통로와, 이 제1 통로를 상기 보텀측 챔버와 연통 가능한 제2 통로와, 상기 제1 통로와 제2 통로 사이에 설치된 체크 밸브 수단을 가지고, 이들 제1 및 제2 통로와 체크 밸브 수단에 의해 상기 쿠션 플런저가 상기 쿠션 홀에 돌입할 때는 상기 보텀측 챔버로부터 상기 작동유 포트로의 압유의 흐름을 저지하고, 상기 쿠션 플런저가 상기 쿠션 홀로부터 빠져나올 때는 상기 작동유 포트로부터 상기 보텀측 챔버로의 압유의 흐름을 허용하는 일방향 유로 기능을 가지게 한다.

이에 따라서 보텀측 쿠션 장치는 쿠션 플런저를 사용하며 또한 센터링 기능과 일방향 유로 기능을 겸비하게 되어, 쿠션 홀으로의 돌입시에 쿠션 홀을 따라 매끄럽게 진입하는 동시에 쿠션 홀로부터 빠져나오는 성능이 양호하게 된다.

(15) 상기 (14)에 있어서, 바람직하게는 상기 제2 통로가 상기 쿠션 플런저의 상기 확대 기단부측의 단면에 형성되고, 상기 제1 통로가 개구되는 내경공(inner diameter hole)과, 이 내경공을 상기 보텀측 챔버와 연통시키는 직경 방향의 소공(small hole)을 가지며, 상기 체크 밸브 수단은 상기 내경공 내에 배치되며 상기 제1 통로의 개구를 개폐 가능한 볼과, 상기 내경공 내에 배치되며 상기 볼을 상기 제1 통로의 개구를 닫는 방향으로 가압하는 스프링을 가진다.

이와 같이 제2 통로 및 체크 밸브 수단을 구성함으로써 일방향 유로 기능이 얻어지는 동시에, 상기 스프링이 볼을 통하여 쿠션 플런저를 카운터싱크형 구멍의 벽부에 가압하기 때문에 쿠션 플런저가 쿠션 홀에 한번 센터링된 후에는 그 센터링 기능이 유지된다.

(16) 또 상기 (14)에서, 바람직하게는 상기 쿠션 플런저의 확대 기단부가 상기 쿠션 플런저의 기단에 설치된 플랜지부이고, 상기 피스톤은 이 피스톤의 상기 피스톤 로드측 단면의 중앙부에, 상기 쿠션 플런저의 축부가 직경 방향의 간극을 가지고 삽입되는 관통공과, 상기 플랜지부를 상기 피스톤 로드의 단면 사이에 직경 방향 및 축 방향의 간극을 가지고 수용하는 카운터싱크형 구멍을 가지며, 상기 제2 통로는 상기 쿠션 플런저의 상기 피스톤측 단면에 외주 단면 부분을 남기고 형성되며 상기 제1 통로가 개구되는 내경 요부(inner diameter recess)와, 상기 플랜지부와 상기 카운터싱크형 구멍의 벽부 사이의 직경 방향의 간극을 상기 보텀측 챔버와 연통시키는 연락(連絡) 통로를 가지고, 상기 체크 밸브 수단은 상기 플랜지부의 상기 축부측의 직경 방향 단차면 및 상기 쿠션 플런저의 상기 피스톤측 단면의 외주 단면 부분과, 이 외주 단면 부분이 접촉하는 상기 피스톤 로드의 피스톤측 단면 부분을 포함하고, 상기 내경 요부는 상기 쿠션 플런저가 상기 쿠션 홀에 돌입할 때, 상기 직경 방향 단차면에 작용하는 축 방향의 유압력(油壓力)보다 상기 외주 단면 부분에 작용하는 축 방향의 유압력 쪽이 작아지는 크기로 설정되어 있다.

이와 같이 제2 통로 및 체크 밸브 수단을 구성함으로써 일방향 유로 기능이 얻어지는 동시에, 유압 밸런스를 이용하여 체크 밸브 수단이 구성되기 때문에 부품수가 적어도 되므로, 생산성이 우수하고 신뢰성이 높아진다.

(17) 또 상기 (8)∼(16) 중 어느 하나에 있어서, 바람직하게는 상기 쿠션 플런저의 외주부에 플런저 선단을 향하여 폭이 넓어지는 경사홈을 형성한다.

이와 같이 쿠션 플런저에 경사홈을 형성함으로써 쿠션 특성을 조정할 수 있고, 특히 쿠션 홀으로의 돌입 초기의 제한 개구 면적의 변화를 완만하게 할 수 있어 돌입 초기의 쿠션 성능이 향상된다.

(18) 또 상기 (5)에서, 바람직하게는 상기 보텀측 쿠션 장치가 상기 피스톤의 보텀측 단면으로부터 돌출한 축부와, 이 축부에 느슨하게 삽입되며 직경 방향 및 축 방향으로 이동 가능한 플로팅 타입의 쿠션 링과, 상기 축부의 선단에 설치된 스토퍼 플러그(stopper plug)를 가지고, 상기 쿠션 링에 의해 상기 쿠션 홀으로의 돌입시에 축선을 일치시키는 센터링 기능과, 상기 쿠션 홀에 돌입할 때는 상기 보텀측 챔버로부터 상기 작동유 포트로의 압유의 흐름을 저지하고 상기 쿠션 홀로부터 빠져나올 때는 상기 작동유 포트로부터 상기 보텀측 챔버로의 압유의 흐름을 허용하는 일방향 유로 기능을 가지게 한다.

이에 따라서 보텀측 쿠션 장치는 쿠션 링에 의해 센터링 기능과 일방향 유로 기능을 겸비하게 되고, 쿠션 홀으로의 돌입시에 쿠션 홀을 따라 매끄럽게 진입하는 동시에 쿠션 홀로부터의 빠져나오는 성능이 양호하게 된다.

(19) 또 상기 (5)∼(18) 중 어느 하나에서, 바람직하게는 상기 피스톤 로드의 피스톤에 인접한 부분에 느슨하게 삽입되며 직경 방향 및 축 방향으로 이동 가능한 플로팅 타입의 쿠션 링을 가지고, 이 쿠션 링이 상기 실린더 본체의 로드측 작동유 포트에 연락되는 쿠션 홀에 돌입함으로써 상기 피스톤 로드의 신장 이동시의 스트로크 엔드에서의 충격을 완화하는 로드측 쿠션 장치를 추가로 설치한다.

이와 같이 로드측 쿠션 장치를 추가로 설치함으로써, 피스톤 로드의 신장시에도 스트로크 엔드에서의 충격이 완화되며 또한 센터링 기능 및 일방향 유로 기능이 얻어진다.

(20) 또 상기 (5)∼(18) 중 어느 하나에서, 상기 피스톤과 일체화된 고정 타입의 쿠션 링을 가지고, 이 쿠션 링이 상기 실린더 본체의 로드측 작동유 포트에 연락되는 쿠션 홀에 돌입함으로써 상기 피스톤 로드의 신장 이동시의 스트로크 엔드에서의 충격을 완화하는 로드측 쿠션 장치를 추가로 설치한다.

이와 같이 로드측 쿠션 장치를 추가로 설치함으로써 피스톤 로드의 신장시에도 스트로크 엔드에서의 충격이 완화된다.

또 로드측 쿠션 장치에 관해서도 부품수를 줄일 수 있고, 특히 상기 (9)와의 조합에서는 로드측과 보텀측 양쪽의 쿠션 부재가 피스톤과 일체화되므로 가장 부품수를 적게 할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 이용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 유압 실린더를 도시한 것으로, 유압 실린더(1)는 실린더 본체(2), 피스톤 로드(3), 피스톤(4)을 가지고, 실린더 본체(2)는 일단(5a)측이 폐색(閉塞)되며 타단(5b)측이 개구된 원통형 튜브(5)와, 이 튜브(5)의 개구 단부(5b)에 고착되어 설치된 로드측 실린더 헤드(6)로 구성되어 있다. 피스톤 로드(3)는 로드측 실린더 헤드(6)를 관통하여 튜브(5) 내외로 연장되어 있고, 실린더 본체(2) 내에 위치하는 피스톤 로드(3)의 선단에, 튜브(5) 내를 슬라이드 가능하며 또한 실린더 본체(2) 내를 로드측 챔버(7a)와 보텀측 챔버(7b)로 구분하는 피스톤(4)이 체결되어 있다. 피스톤(4)의 외주에는 밀봉 링(seal ring)(13), 마모 링(wear ring)(14a, 14b), 오염 밀봉 부재(contamination seal)(15a, 15b)가 설치되어 있다. 로드측 실린더 헤드(6)에는 챔버(7a)에 대한 작동유의 공급 배출 포트(8)가 설치되고, 튜브(5)의 폐색 단부(5a)에는 챔버(7b)에 대한 작동유의 공급 배출 포트(9)가 설치되어 있다.

공급 배출 포트(9)로부터 보텀측 챔버(7b)에 압유를 공급하고 로드측 챔버(7a)와 통하는 공급 배출 포트(8)를 탱크에 접속하면, 피스톤(4)이 도면의 좌측 방향의 로드측 실린더 헤드(6)측으로 슬라이드 변위하여 피스톤 로드(3)를 실린더 본체(3)로부터 돌출시키도록 이동하여 유압 실린더(1)가 신장된다. 또, 공급 배출 포트(8)를 통하여 로드측 챔버(7a)에 압유를 공급하고 보텀측 챔버(7b)와 통하는 공급 배출 포트(9)를 탱크에 접속하면, 피스톤(4)이 도면의 우측 방향의 튜브(5)의 폐색 단부(5a)측으로 슬라이드 변위하여 피스톤 로드(3)를 실린더 본체(2) 내에 밀어넣도록 이동하여 유압 실린더(1)가 수축된다. 실린더 본체(2)의 튜브 폐색 단부(5a)에 설치한 장착부(10)와 피스톤 로드(3) 외측의 선단에 설치한 장착부(11) 중 한쪽을 고정측 부재에 피봇 연결하고(pivotally connected) 다른 쪽을 가동 부재에 피봇 연결함으로써 이 가동측 부재를 구동할 수 있다.

다음에, 본 발명의 특징인 피스톤 체결 구조에 대해 설명한다.

피스톤(4)의 피스톤 로드(3)측 단면(20)에는 축 방향의 결합부로서 요부(recess)(21)가 형성되고, 이 요부(21)에 피스톤 로드(3)의 선단을 삽입함으로써 피스톤(4)이 장착되며 또한 피스톤 로드(3)와의 동축성을 확보하고 있다. 또, 피스톤 로드(3) 선단의 단면(23)에 축 방향의 나사공(24)이 형성되고, 피스톤(4)에 축 방향의 볼트 관통공(25)이 형성되며, 피스톤 로드(3) 선단의 단면(23)에 피스톤(4)의 단면(20)을 대면 접촉한 상태에서, 볼트 관통공(25)으로부터 나사공(24)에 볼트(22)를 끼워넣고 조임으로써 피스톤(4)을 고정하여 피스톤 로드(3)에 체결되어 있다. 볼트(22)의 수는 적당한 개수로 하면 되고, 본 실시예에서는 도 2에 도시한 바와 같이 6개의 볼트(22)를 사용하고 있다. 또, 볼트(22)는 머리가 둥근 볼트를 예로 들어 나타냈지만 머리가 육각형인 볼트로 할 수도 있다.

본 실시예의 피스톤 체결 구조에서는, 볼트(22)로 직접 피스톤(4)을 피스톤 로드(3)에 체결함으로써 피스톤(4)에 걸리는 힘을 복수의 볼트(22)로 받게 된다. 이때, 볼트(22)에는 인장 응력이 작용하지만, 볼트(22)는 통상의 재질로도 충분한 강도가 얻어진다. 또, 피스톤 로드(3)의 나사공(24)의 나사부는 암나사이므로 통상의 로드 재질로 형성해도 강도적으로 문제가 없다.

본 실시예에 의하면 다음의 효과가 얻어진다.

1) 도 27에 도시한 종래의 일반적인 피스톤 체결 구조에서는 피스톤 로드에 수나사부(103g)(도 27 참조)를 설치할 필요가 있고, 이 수나사부(103g)에 인장 응력이 작용하기 때문에 피스톤 로드에 고강도 재료를 사용해야 했다. 이에 대해, 본 발명의 피스톤 체결 구조에서는 피스톤 로드(3)에 수나사부를 설치할 필요가 없으므로, 피스톤 로드(3)에 고강도 재료를 사용할 필요가 없고 열 처리에 의한 강도 향상도 필요없게 되므로, 저코스트의 재료로 저가로 피스톤 로드(3)를 만들 수 있다.

2) 종래는 인장 응력이 피스톤 로드의 수나사부에 작용했지만, 본 발명에서는 볼트(22)에 걸린다. 볼트(22)는 통상의 재질로 형성해도 강도가 높으며 또한 그 재질을 강하게 하는 것도 용이하므로, 간단한 구조로 피스톤 체결 부분의 강도를 향상시킬 수 있어 피스톤 로드의 수명을 현저하게 향상시킬 수 있다.

3) 볼트(22)를 사용하여 고정함으로써 외력에 대한 피로 강도도 향상된다.

4) 도 28에 도시한 종래의 피스톤 체결 구조에서는 2개의 플랜지(160)나 O 링(180)이 필요하게 되어 부품수가 많았지만, 본 발명에서는 그와 같은 부품은 불필요하여 최소의 부품수로 구성할 수 있다.

5) 종래의 소경의 피스톤 삽입부가 불필요하게 되기 때문에 피스톤 로드는 단차가 없는 둥근 봉이 되어 단차부에서의 파손 문제도 없어진다.

6) 로드 전체의 길이는 볼트(22)의 머리까지의 길이로 정해지므로, 종래와 같이 큰 너트(112)를 사용하는 경우에 비해 유압 실린더(1)의 유효 스트로크를 길게 할 수 있다.

7) 복수의 볼트(22)를 사용하므로, 하나하나의 볼트를 조이는 토크를 작게 할 수 있어 조립 및 분해가 용이하다.

8) 종래에는 서비스시에 피스톤 로드·피스톤 어셈블리를 분해하여 유지 보수를 행하는 경우가 많았다. 예를 들면 로드측 실린더 헤드의 교환이나 이 실린더 헤드에 장착되어 있는 로드 실(rod seal)의 교환을 행하는 경우에는, 너트(112)(도 27 참조)를 분리해야 하여 그때마다 너트를 풀기 위해 전용 기계에 탑재하고 이 전용 기계를 사용하여 너트를 풀어야 했다. 너트(112)를 조이는 토크는 약 1000kgf·m이다. 본 발명에서 1개의 볼트(22)를 조이는 토크가 약 70kgf·m 정도로 작다. 이로 인해, 사람의 힘으로 볼트(22)를 풀 수 있으므로 대규모의 전용 기계도 필요없이 볼트를 풀 수 있어 서비스 성능이 우수하다.

본 발명의 다른 실시예를 도 3∼도 12에 의해 설명한다. 도면 중에서 도 1에 도시한 부분과 동등한 부분에는 동일한 부호를 붙인다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예를 도시한 것으로, 피스톤 로드(3)에 피스톤(4A)을 1개의 볼트(22A)로 체결한 것이다. 이 경우, 볼트(22A)는 볼트 1개로 체결에 필요한 큰 조임력을 가할 필요가 있기 때문에 도시한 바와 같이 머리가 육각형인 볼트로 하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예를 도시한 것으로, 피스톤 로드(3)의 단면(23) 중심부에 축 방향의 결합부인 구멍(33)을 형성하고 피스톤(4B)의 단면(20)측 중심부에 축 방향의 결합부인 돌출부(34)를 설치하고, 이 돌출부(34)를 구멍(33)에 삽입하여 피스톤 로드(3)와 피스톤(4B)의 동축성을 확보한 것이다. 또 피스톤(4B)의 볼트 관통공(25)의 챔버(7b)측 개구부에 볼트(22) 머리를 수납하는 카운터싱크형 구멍(32)을 형성하여 볼트(22) 머리가 피스톤(4B)의 단면으로부터 돌출되지 않도록 하고 있다.

도 5는 본 발명의 제4 실시예를 도시하는 것이며, 도 4에 도시한 결합부인 구멍(33) 및 돌출부(34)를 확대하여 각각 구멍(33C) 및 돌출부(34C)로 하고, 볼트(22)의 나사공(24) 및 관통공(25)을 그 구멍(33C) 및 돌출부(34C)에 형성한 것이다.

도 6은 본 발명의 제5 실시예를 도시한 것으로, 피스톤 로드(3)와 피스톤(4D)의 동축성을 확보하기 위한 위치 결정을 결합부 대신 핀(35)에 의해 행하는 것이다. 여기에서, 핀(35)은 도 7에 도시한 바와 같이 직경 방향으로 대칭으로 2개 사용한다. 또, 조립에 있어서는 피스톤 로드(3)와 피스톤(4D)의 동축성을 확보한 상태에서 각각의 단면(20, 23)에 핀 홀(36, 37)을 미리 형성해 두고, 핀 홀(36, 37)의 한쪽에 핀(35)을 밀어 넣은 후 그 핀(35)에 다른 쪽 핀 홀을 밀어 넣어 위치 결정하고, 이 상태에서 볼트(22)에 의해 고정한다.

도 3에 도시한 실시예에 의해서도 상기 1)∼6)의 효과가 얻어진다.

또 도 4∼도 6의 각 실시예에 의하면, 상기 1)∼8)의 효과가 얻어지는 동시에, 상기 6)의 효과에 관해서 설명하면, 로드 전체의 길이가 피스톤의 단면까지가 되므로 유압 실린더(1)의 유효 스트로크를 더 길게 할 수 있다.

도 8∼도 12는 도 1, 도 2∼도 6의 실시예에 부동형의 로드측 쿠션 링을 설치한 본 발명의 제6∼제10 실시예를 도시한 것이다.

도 8에서, 피스톤 로드(3A)의 선단 부분에는 단차부(3b)를 경계로 한 소경의 링 삽입부(3a)가 설치되고, 이 링 삽입부(3a)에 쿠션 링(30)이 직경 방향 및 축 방향으로 이동 가능하게 느슨하게 삽입되며, 링 삽입부(3a)의 선단에 도 1에 도시한 실시예와 동일하게 볼트(22)에 의해 피스톤(4E)이 고정되어 있다. 링 삽입부(3a)의 단차부(3b)측의 단부에는 링 삽입부(3a)의 연마시의 퇴피부(undercut)가 되는 R형상부(3c)가 형성되어 있다. 또, 쿠션 링(30)의 피스톤(4E)측에는 쿠션 링(30)의 두께 방향으로 복수의 홈(30a)이 형성되고, 피스톤 로드측 단부에는 테이퍼부(taper portion)(30b)가 형성되어 있다. 이 부동형 쿠션 링(30)은 유압 실린더의 신장시의 스트로크 엔드에서의 충격을 완화하는 것이다.

즉, 유압 실린더의 신장시에 스트로크 엔드 근방에서 로드측 쿠션 링(30)이 테이퍼부(30b)로부터 로드측 실린더 헤드(6)의 내측단 부분(6a)에 설치된 쿠션 홀(6b)에 돌입하여 쿠션 홀(6b)의 유로를 좁히고, 챔버(7a)에 쿠션 압력을 형성하여 스트로크 속도를 감속하고 스트로크 엔드에서의 충격을 완화한다. 이때, 쿠션 링(30)은 직경 방향 및 축 방향으로 모두 이동 가능하게 되어 있어 쿠션 링(30)의 테이퍼부(30b)의 돌입시에 쿠션 홀(6b)의 형상을 따라 돌입해 가기 때문에, 쿠션 링(30)과 쿠션 홀(6b)이 서로 갉아먹을 우려가 없다. 또, 돌입시에 쿠션 압력이 챔버(7a)에 발생하고, 이에 따라 쿠션 링(30)의 구멍(6b)에 돌입한 측과 피스톤(4E)측(챔버(7a)측)에 압력 차가 발생하여 쿠션 링(30)은 단차부(3b)의 단면에 가압되어 밀착되므로, 링 삽입부(3a)와 쿠션 링(30)의 내주면 사이를 통과하여 압유가 공급 배출 포트(8)에 흐르지 않는다. 그리고, 스트로크 엔드 도달 후, 수축 방향(도면의 우측 방향)으로 피스톤 로드(3A)가 움직이기 시작하여 쿠션 링(30)이 쿠션 홀(6b)로부터 빠져나올 때, 공급 배출 포트(8)로부터의 압유는 쿠션 링(30)의 외주면과 쿠션 홀(6b)의 내주면의 간극을 통과하여 챔버(7a)로 유입된다. 이때, 쿠션 링(30)은 공급 배출 포트(8)로부터의 유압에 의해 피스톤(4E)에 가압되지만, 쿠션 링(30)의 피스톤측 단면에는 홈(30a)이 설치되어 있기 때문에, 압유는 링 삽입부(3a)와 쿠션 링(30)의 내주면 사이에서 흐르고 홈(30a)을 통과하여 챔버(7a)로 유입되어 빠져나오는 것이 양호하게 이루어진다.

도 9, 도 10, 도 12의 실시예에서도 동일하게 소경의 링 삽입부(3a)가 설치되고, 이 링 삽입부(3a)에 쿠션 링(30)이 느슨하게 삽입되는 동시에 링 삽입부(3a) 선단에 피스톤(4F, 4G, 4I)이 볼트(22) 또는 볼트(22A)로 고정되어 있다.

도 11의 실시예에서는 도 5의 피스톤(4C)의 돌출부(34C)를 길게 하여 축부(34H)를 가지는 피스톤(4H)으로 하고, 이 축부(34H)에 링 삽입부(38)를 형성하며 또한 축부(34H)의 선단을 피스톤 로드(3A)의 단면(23)에 형성한 구멍(33H)에 삽입하여 축 방향의 결합부로 하고, 볼트(22H)에 의해 피스톤(4H)을 고정한 것이다.

도 27에 도시한 종래의 피스톤 체결 구조에서 부동형의 쿠션 링을 삽입하는 경우, 피스톤 로드의 피스톤 삽입부(103f)(도 27 참조)는 소경의 링 삽입부(103a)의 선단측에 더욱 소경부로 하여 설치해야 하고, 이에 따라 피스톤 삽입부(103f)의 수나사부(103g)의 나사 사이즈가 작아져 강도를 유지하는 것이 더 어렵다.

도 8∼도 10, 도 12의 각 실시예에서는, 소경부로 링 삽입부(3a)만 있으면 되므로 피스톤 삽입용의 소경부는 설치할 필요가 없다. 이로 인해, 부동형의 로드측 쿠션 링을 설치한 것으로 피스톤 로드(3A)를 저가로 만들 수 있는 등, 도 1, 도 2∼도 6의 실시예에서 설명한 효과를 얻을 수 있다.

또, 도 8∼도 10, 도 12의 실시예에서는 로드의 가장 약한 부분인 수나사부를 없앰으로써 피스톤 로드의 수명은 현저하게 향상된다. 단, 링 삽입부(3a)가 존재하므로, 피스톤 로드에 어떤 문제가 있다고 하면 링 삽입부(3a)의 존재에 의해 발생하는 단차부(3b) 및 R형상부(3c)에서의 강도에 문제가 있을 수 있다. 피스톤 작동시에 이 단차부(3b) 및 R형상부(3c)에는 반복하여 응력 집중이 작용하여 파손되기 쉽다. 도 11의 실시예에서는, 도 5의 실시예의 구조를 이용하여 피스톤(4H)의 돌출 축부(34H)에 링 삽입부(38)를 설치함으로써 피스톤 로드(3A)측의 링 삽입부(3a)를 없애고 있다. 이로 인해, 피스톤 로드(3A)는 전장(全長)에 걸쳐 직경이 동일한 둥근 봉이 되어, 로드 자체에 파손 문제가 없어지고 또 피스톤 로드의 수명을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제11 실시예를 도 13 및 도 14에 의해 설명한다. 도면 중에서 도 1 및 도 8에 도시한 부재와 동등한 것에는 동일한 부호를 붙인다.

도 13에서 유압 실린더(1J)의 기본 구조는 도 1에 도시한 유압 실린더(1)와 동일하다.

또 피스톤 체결 구조는 도 8의 실시예와 동일하게, 피스톤 로드(3A)의 선단 부분에 소경의 링 삽입부(3a)가 설치되고, 피스톤(4J)의 피스톤 로드(3A)측의 단면(20)에 설치된 요부(21)에 피스톤 로드(3A)의 링 삽입부(3a)의 선단(이하, 피스톤 로드(3)의 선단이라고 함)을 삽입하고 볼트(22)로 체결하여 장착되어 있다.

또 로드측 쿠션 장치도 도 8의 실시예와 동일하다. 즉, 피스톤 로드(3A)의 선단 부분에 설치된 링 삽입부(3a)에는 축 방향 및 직경 방향으로 이동 가능하게 로드측 쿠션 링(30)이 느슨하게 삽입되어 있다.

그리고 본 실시예의 유압 실린더(1J)에는 또 다음과 같이 보텀측 쿠션 장치가 설치되어 있다.

도 13에서, 참조 부호 40은 보텀측 쿠션 플런저이며 그 기단에 플랜지부(40a)가 설치되어 있다. 피스톤(4J)의 중앙에 쿠션 플런저(40)의 축부(40b)가 통과하는 관통공(41)이 형성되는 동시에, 그 관통공(41)의 요부(21)측 주위에 쿠션 플런저(40)의 플랜지부(40a)를 수용하는 카운터싱크형 구멍(42)이 형성되고, 이들 관통공(41) 및 카운터싱크형 구멍(42)의 직경은 쿠션 플런저(40)의 축부(40b) 및 플랜지부(40a) 사이에 간극이 생기는 크기로 하며 또한 카운터싱크형 구멍(42)의 깊이는 플랜지부(40a)의 길이보다 깊게 만들어져 있다.

조립에 있어서, 피스톤 로드(3A)의 링 삽입부(3a)에 쿠션 링(30)을 삽입하고, 쿠션 플런저(40)를 그 플랜지부(40a)가 피스톤(4J)의 카운터싱크형 구멍(42)의 저부(底部)(42a)에 접촉할 때까지 피스톤(4J)의 관통공(41)에 삽입하고, 이 상태인 채 피스톤(4J)을 링 삽입부(3a)의 선단에 삽입하고 피스톤(4J)의 요부(21) 저면을 피스톤 로드(3A)의 단면(23)에 접촉시킨다. 이 상태에서 제1 실시예에서 설명한 바와 같이 볼트(22)를 볼트 관통공(25) 및 나사공(24)에 끼워넣어 피스톤(4J)을 피스톤 로드(3A)에 직접 고정한다. 이때, 보텀측 쿠션 플런저(40)의 플랜지부(40a)는 피스톤 단면(20)과 카운터싱크형 구멍(42) 사이에 지지된다. 이와 같이 볼트(22)로 피스톤(4J)을 체결함으로써 로드측 쿠션 링(30) 및 보텀측 쿠션 플런저(40)를 고정할 수 있다.

이상과 같이 로드측 쿠션 링(30)은 링 삽입부(3a)에 축 방향 및 직경 방향으로 이동 가능하게 느슨하게 삽입되며 플로팅 구조로 되어 있고, 또 보텀측 쿠션 플런저(40)도 그 축부(40b)와 플랜지부(40a)가 관통공(41) 및 카운터싱크형 구멍(42)에 대해 간극을 가지는 크기로 되고, 플랜지부(40a)의 길이도 카운터싱크형 구멍(42)의 깊이보다 작으므로 그 만큼 직경 방향 및 축 방향으로 이동할 수 있어 플로팅 구조로 되어 있다.

유압 실린더(1J)의 신장시에 스트로크 엔드 근방에서 로드측 쿠션 링(30)이 가상선 A로 도시한 바와 같이 로드측 실린더 헤드(6)의 내측단 부분(6a)에 설치된 쿠션 홀(6b)에 돌입하여 쿠션 홀(6b)의 유로를 좁히고, 챔버(7a)에 쿠션 압력을 발생시켜 스트로크 속도를 감속하고 스트로크 엔드에서의 충격을 완화시킨다. 이때, 쿠션 링(30)은 직경 방향 및 축 방향으로 모두 이동 가능하게 되어 있어 쿠션 링(30)의 돌입시에 쿠션 홀(6b)의 형상을 따라 센터링되면서 돌입해 가기 때문에, 쿠션 링(30)과 쿠션 홀(6b)이 서로 갉아먹을 우려가 없다(센터링 기능).

또, 돌입시에 쿠션 압력이 챔버(7a)에 발생하고, 이에 따라 쿠션 링(30)의 쿠션 홀(6b)에 돌입한 측과 피스톤(4J)측(챔버(7a)측)에 압력 차가 발생하여 쿠션 링(30)은 단차부(3b)의 단면에 가압되어 밀착되므로, 링 삽입부(3a)와 쿠션 링(30)의 내주면 사이를 통과하여 압유가 공급 배출 포트(8)에 유출되지 않는다. 그리고, 스트로크 엔드 도달 후 수축 방향(도면의 우측 방향)으로 피스톤 로드(3)가 움직이기 시작하여 쿠션 링(30)이 쿠션 홀(6b)로부터 빠져나올 때, 공급 배출 포트(8)로부터의 압유는 쿠션 링(30)의 외주면과 쿠션 홀(6b)의 내주면의 간극을 통과하여 챔버(7a)로 유입된다. 이때, 쿠션 링(30)은 공급 배출 포트(8)로부터의 유압에 의해 피스톤(4)에 가압되지만, 쿠션 링(30)의 피스톤측 단면에는 홈(30a)이 형성되어 있기 때문에, 압유는 링 삽입부(3a)와 쿠션 링(30)의 내주면 사이에서 흐르고 홈(30a)을 통과하여 챔버(7a)로 유입되어 빠져나오는 것이 양호하게 이루어진다(일방향 유로 기능).

유압 실린더(1)의 수축시에 스트로크 엔드 근방에서 보텀측 쿠션 플런저(40)가, 가상선 B로 도시한 바와 같이 실린더 본체(2)의 튜브 폐색 단부(5a)에 설치된 쿠션 홀(5c)에 돌입하여 쿠션 홀(5c)의 유로를 좁히고, 챔버(7b)에 쿠션 압력을 발생시켜 스트로크 속도를 감속하고 스트로크 엔드에서의 충격을 완화시킨다. 이때 쿠션 플런저(40)는 직경 방향으로 이동 가능하게 되어 있어 쿠션 플런저(40)의 돌입시에 쿠션 홀(5c)의 구멍 형상을 따라 센터링되면서 돌입해 가기 때문에, 쿠션 플런저(40)와 쿠션 홀(5c)이 서로 갉아먹을 우려가 없다(센터링 기능). 스트로크 엔드 도달 후 신장 방향(도면의 좌측 방향)으로 피스톤 로드(3A)가 움직이기 시작하여 쿠션 플런저(40)가 쿠션 홀(5c)로부터 빠져나올 때, 공급 배출 포트(9)로부터의 압유는 쿠션 플런저(40)의 외주면을 통과하여 챔버(7b)로 유입된다.

본 실시예에 의하면 다음의 효과가 얻어진다.

먼저, 피스톤 체결 구조에 관해서는 제1 실시예에서 상기 1)∼8)에서 설명한 것과 동일한 효과가 얻어진다. 그리고, 상기 5)의 효과에 관해서 설명하면, 본 실시예에서는 피스톤 로드(3A)에 완전히 단차부가 없어지는 것은 아니다. 그러나, 종래의 소경의 피스톤 삽입부는 불필요하게 되고 피스톤 로드(3A)에는 로드측 쿠션 링(30)의 삽입부(3a)만을 설치하면 되기 때문에, 피스톤 로드에 여분으로 단차를 형성할 필요가 없어 단차부에서의 파손 문제는 감소된다.

또, 보텀측 쿠션 장치에 관해 다음의 효과가 얻어진다.

1) 피스톤(4J)에서 고정하는 쿠션 플런저(40)는 피스톤(4J)의 관통공(41) 및 카운터싱크형 구멍(42)에 대해 간극이 있어 그 간극만큼 움직일 수 있기 때문에, 종래의 링 형상의 플로팅 타입의 보텀측 쿠션 장치와 마찬가지로 쿠션 홀 돌입시에 센터링 작용을 한다.

2) 종래의 플로팅 타입의 보텀측 쿠션 장치의 구조에서는, 도 27에 도시한 바와 같이 긴 피스톤 로드에 링 삽입부(103h)나 나사공(103i) 등의 가공을 실시하고, 쿠션 고정 부재(150) 등의 고정 요소로 쿠션 링(140)을 고정할 필요가 있었다. 또, 일본국 실개평 1(1989)-166105호 공보에 기재된 바와 같은 쿠션 플런저를 사용한 보텀측 쿠션 장치에서도 긴 피스톤 로드의 단부에 결합공, 횡방향 나사공 등의 세세한 가공이 필요하게 된다. 본 실시예에 의한 보텀측 쿠션 장치에서는 피스톤(4J)에 쿠션 플런저(40)를 삽입하여 피스톤(4J)의 고정과 동시에 쿠션 플런저(40)를 고정하는 구조이므로, 피스톤 로드(3A)에는 쿠션 플런저(40)의 고정에 관한 가공은 불필요하게 된다. 특히, 종래의 보텀측 쿠션 장치에서는 링 삽입부(103h)의 직경이 작으므로, 삽입부(103h)는 피스톤 로드 직경으로부터 상당한 양을 가공해야 하여 가공에 시간을 요하며 또한 나사공(103i) 등의 고정 요소에 대한 가공도 필요하였다. 본 실시예에서는 피스톤 로드(3A)에 그와 같은 가공은 전혀 불필요하고 보텀측 쿠션 장치의 장착 구조가 간소화되어 피스톤 로드(3A)의 가공성, 생산성이 향상된다. 또한, 쿠션 장치에 마모, 손상 등의 사태가 발생했을 때는, 피스톤 로드(3A)로부터 쿠션 플런저(40)를 분리함으로써, 작은 부품 단체(單體)로 교환이 가능하게 되기 때문에, 유지 보수 성능이 향상된다.

3) 피스톤(4J)이 쿠션 플런저(40)의 고정 요소를 겸하므로, 쿠션 고정 부재(150) 등의 고정 요소가 불필요한 만큼 부품수를 삭감시킬 수 있다.

4) 도 27에 도시한 종래의 플로팅 타입의 보텀측 쿠션 장치는 링 형상(쿠션 링)이었지만, 본 실시예에서는 링이 아니라 봉 형상(쿠션 플런저(40))이다. 쿠션 장치는 쿠션 홀의 유로를 좁히고 쿠션 압력을 발생시켜 충격을 완화시키는 것이며, 쿠션 홀에 대한 간극이 동일하다고 하면, 쿠션 링 또는 플런저의 직경이 작을수록 간극의 단면적은 작아져 유로의 제한 효과가 크기 때문에 쿠션 장치로서의 성능 면에서 유리하다. 본 실시예의 봉 형상의 쿠션 장치는 종래의 쿠션 링 구조에서는 불가능하였던 소경화가 가능하여 고성능의 보텀측 쿠션 장치가 얻어진다.

5) 도 27에 도시한 종래의 쿠션 링을 사용한 플로팅 타입의 보텀측 쿠션 장치에서는, 유압 실린더 수축시의 스트로크 엔드 근방에 있을 때의 쿠션 링에 작용하는 압력의 분포 특성이, 쿠션 링 외경측은 쿠션 압력과 탱크 압력이 되기 때문에 쿠션 압력과 탱크 압력의 분포 압력이 되고, 쿠션 링의 내경측은 탱크측이 거의 밀봉되기 때문에 쿠션 압력의 균등한 분포 압력이 된다. 이와 같이 쿠션 링의 내외경측에 압력이 작용하면, 내경측과 외경측의 압력 차로 인해 쿠션 링은 외경측에 변형을 발생시키고 쿠션 홀에 설정한 환형 간극은 대폭 감소한다. 이로 인해 쿠션 압력은 상승하고 필요 이상의 고압이 발생한다. 그 결과, 급격한 압력 상승으로 인해 유압에 의한 충격이 증가하여 쿠션 성능을 악화시킨다. 또한, 쿠션 압력이 고압력이 되기 때문에, 쿠션 압력이 작용하는 부분의 부재의 내압(耐壓) 수명을 저하시키며 최악의 경우에는 파괴된다. 그러나, 본 실시예에서는 쿠션 플런저(40)는 봉 형상이기 때문에, 내경측의 압력 분포의 발생을 피할 수 있어 종래 기술과 같은 환형 간극의 변화는 전혀 없고 항상 안정된 쿠션 성능을 확보할 수 있다. 또, 쿠션 링의 경우, 링의 두께가 얇으므로 가공 정밀도에 문제가 있었지만, 쿠션 플런저(40)는 봉 형상이므로 정밀도 양호하게 가공할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예를 도 15∼도 20에 의해 설명한다. 도면 중에서 도 1, 도 8 및 도 13에 도시한 부재와 동등한 것에는 동일한 부호를 붙인다.

도 15는 본 발명의 제12 실시예를 도시한 것으로, 로드측 쿠션 링(30A)은 피스톤(4K)과 일체형인 고정 타입의 쿠션 장치로 되어 있다. 또, 피스톤(4K)의 챔버(7b)측 단면에는 요부(50)가 형성되어 볼트(22)의 머리가 피스톤 단면으로부터 돌출하지 않도록 되어 있다.

도 16은 본 발명의 제13 실시예를 도시한 것으로, 보텀측 쿠션 플런저(40B)는 피스톤(4L)과 일체형인 고정 타입의 쿠션 장치로 되어 있다. 또, 피스톤(4L)의 챔버(7b)측 단면에는 카운터싱크형 구멍(50B)이 형성되어 볼트(22) 머리가 피스톤 단면으로부터 돌출하지 않도록 되어 있다.

도 17은 본 발명의 제14 실시예를 도시한 것으로, 로드측 쿠션 링(30A)과 보텀측 쿠션 플런저(40B)는 모두 피스톤(4M)과 일체형인 고정형 쿠션 장치로 되어 있다.

도 18은 본 발명의 제15 실시예를 도시한 것으로, 쿠션 플런저(40D)의 플랜지부(40Da)에 단차부(40c)를 설치하고, 이 단차부와 피스톤(4N)의 카운터싱크형 구멍(42)의 저부(42a) 사이에 접시형 스프링(51)을 삽입하고, 이 접시형 스프링(51)을 사용하여 쿠션 플런저(40D)의 플랜지부(40Da)를 피스톤 로드(3A)의 단면(23)과 카운터싱크형 구멍의 저부(42a) 사이에서 축 방향으로 가압한 것이다. 쿠션 플런저(40D)의 플랜지부(40Da)는 이 접시형 스프링(51)의 작용에 의해 피스톤 단면(23)에 가압되는 상태로 고정된다. 이와 같이 하여 쿠션 플런저(40D)의 축 방향의 움직임이 제약을 받아 플랜지부(40Da) 또는 카운터싱크형 구멍(42)의 저부(42a)의 마모가 발생하지 않는다.

또, 실린더 본체(2)와 피스톤 로드(3A) 및 피스톤(4N)으로 유압 실린더를 조립했을 때, 쿠션 플런저(40D)와 쿠션 홀(5c)(도 13 참조)의 중심이 어긋나 있어 쿠션 플런저(40D)가 만일 쿠션 홀(5c)의 입구에서 간섭을 받아도, 쿠션 플런저(40D)는 직경 방향으로는 이동 가능하므로 센터링되어 쿠션 홀(5c)에 돌입한다. 그리고 쿠션 플런저(40D)는 접시형 스프링(51)에 의해 가압되어 있으므로 센터링 후의 이동된 위치로 유지된다. 따라서, 이 이후의 쿠션 홀(5c)로의 돌입시에는 쿠션 플런저(40D)는 쿠션 홀(3c)과 간섭하지 않는다.

도 19는 본 발명의 제16 실시예를 도시한 것으로, 피스톤 로드(3A)의 단면(23)에 요부(53)를 형성하고, 이 요부(53) 내에 코일 스프링(54)을 배치하며, 이 코일 스프링(54)을 사용하여 쿠션 플런저(40)의 플랜지부(40a)를 카운터싱크형 구멍의 저부(42a)에 가압된 상태에서 고정한 것이다. 이 코일 스프링(54)에 의해서도 제15 실시예의 접시형 스프링(51)과 동일한 효과가 얻어진다.

도 20은 본 발명의 제17 실시예를 도시한 것으로, 쿠션 플런저(40E)의 기단에 구면부(40d)를 설치하고, 피스톤 로드(3A)의 단면(23)과 피스톤(4Q)의 단면(요부(21)의 저면)에 구면부(40d)를 받아들이는 구면 요부(spherical recess)(55, 56)를 형성하고, 구면부(40d)를 구면 요부(55, 56)에 구면 접촉시킨 것이다. 이와 같이 하면, 쿠션 플런저(40E)는 피스톤(4Q)의 관통공(41)과 쿠션 플런저(40E)의 축부(40b)의 직경의 차이만큼 경동 가능하게 되어, 쿠션 홀(5c)(도 13 참조)로의 돌입시에 쿠션 플런저(40E)와 쿠션 홀(5c)의 축선의 평행한 방향의 어긋남(parallel displacement)뿐 아니라 각도적인 어긋남에 대해서도 센터링 기능을 한다. 또 도 13에 도시한 플랜지부(40a)의 경우는, 쿠션 플런저(40E)에 작용하는 축 방향의 힘의 방향이 변화되면 플랜지부(40a)가 축 방향으로 요동하여 편마모가 발생하기 쉽지만, 본 실시예에서는 쿠션 플런저(40E)를 축 방향으로 요동시키는 힘이 작용해도 쿠션 플런저(40E)는 구면부(40d)에서 구면 접촉하므로 편마모가 발생하지 않는다.

도 15∼도 20에 도시한 각 실시예에 의해서도 피스톤 체결 구조에 관해 상기 1)∼8)의 효과가 얻어지며 또한 도 15, 도 18∼도 20에 도시한 각 실시예에 의해서도 쿠션 장치에 관해 상기 1)∼5)의 효과가 얻어진다.

또, 도 15∼도 17에 도시한 각 실시예에서는, 피스톤과 쿠션 부재(쿠션 링 또는 쿠션 플런저)와 일체화함으로써 부품수를 줄일 수 있고, 특히 도 17에 도시한 실시예에서는 쿠션 링과 쿠션 플런저 양쪽을 피스톤과 일체화하였으므로 가장 부품수를 적게 할 수 있다.

또한, 도 18 및 도 19에 도시한 각 실시예에서는 조립시에 쿠션 플런저와 쿠션 홀의 중심이 어긋나 있어도 한번 센터링하면 그 위치에서 위치가 유지되므로, 이후 센터링하지 않고 구멍에 돌입시킬 수 있다.

또, 도 20에 도시한 실시예에 의하면, 쿠션 플런저의 축부(40b)와 피스톤의 관통공의 간극만큼 쿠션 플런저가 경동 가능하게 되어, 쿠션 플런저(40E)와 쿠션 홀(5c)의 축선의 각도적인 어긋남에 대해서도 센터링 기능을 하며 또한 구면 접촉부에서의 편마모도 발생하지 않는다.

본 발명의 제18 실시예를 도 21에 의해 설명한다. 본 실시예는 쿠션 플런저에 센터링 기능과 일방향 유로 기능을 가지게 한 것이다. 도면 중에서 도 1, 도 8 및 도 13에 도시한 부재와 동등한 것에는 동일한 부호를 붙인다.

도 21에서, 본 실시예의 보텀측 쿠션 장치는 쿠션 플런저(40F)를 가지고, 이 쿠션 플런저(40F)는 기단측 플랜지부(40Fa)와, 선단을 구면으로 한 축부(40Fb)를 가지며, 전술한 실시예와 마찬가지로 축부(40Fb)는 피스톤(4J)의 관통공(41)에 직경 방향의 간극을 가지고 느슨하게 끼워진 상태에서 삽입되고, 플랜지부(40Fa)는 피스톤 로드(3A)의 단면(링 삽입부(3a)의 단면)과 카운터싱크형 구멍(42) 사이에 직경 방향 및 축 방향의 간극을 가지고 느슨하게 끼워진 상태에서 배치되어 있다.

또, 쿠션 플런저(40F)의 플랜지부(40Fa)측 단면에는 저부를 테이퍼 형상으로 한 내경공(40f)이 형성되고, 축부(40Fb) 내에는 구면 형상의 선단에 개구되며 축부(40Fb) 내에서 축 방향으로 연장되어 내경공(40f)으로 관통되는 소공(40g)과, 내경공(40f)을 보텀측 챔버(7b)와 연통시키는 직경 방향의 소공(40i)이 형성되고, 내경공(40f) 내에는 내경공(40f) 저부의 테이퍼 면에 접촉하며 소공(40g)의 개구부를 개폐하는 볼(60)과, 피스톤 로드(3A)의 단면(23)에 지지되며 볼(60)을 내경공(40f) 저부의 테이퍼 면에 접촉하는 방향(소공(40g)의 개구부를 닫는 방향)으로 가압하는 스프링(61)이 배치되어 있다.

여기에서, 도 21에 도시한 바와 같이, 쿠션 홀(5c)과 쿠션 플런저(40F)의 축부(40Fb) 사이의 환형 간극을 A, 피스톤(4J)의 관통공(41)과 쿠션 플런저(40F)의 축부(40Fb) 사이의 환형 간극을 B, 피스톤(4J)의 카운터싱크형 구멍(42)과 쿠션 플런저(40F)의 플랜지부(40Fa) 사이의 환형 간극을 C로 하면, A＜B＜C 또는 A＜C＜B인 치수 관계로 되어 있다. 이에 따라서, 쿠션 플런저의 축부(40Fb)는 환형 간극(A) 만큼 직경 방향으로 자유롭게 이동 가능하게 되고, 환형 간극(A)에 의해 쿠션 작용을 행할 때의 제한 유로의 유로 단면적이 설정된다. 따라서, 보다 유효하게 쿠션 작용을 발휘하기 위해서는 그 환형 간극(A)을 가능한 작게 하면 된다.

볼(60)과 스프링(61)은 체크 밸브 수단을 구성하고, 이들 볼(60) 및 스프링(61)과 소공(40g, 40i) 및 내경공(40f)은 쿠션 플런저(40F)가 쿠션 홀(5c)에 돌입할 때는 보텀측 챔버(7b)로부터 공급 배출 포트(9)로의 압유의 흐름을 저지하고, 쿠션 플런저(40F)가 쿠션 홀(5c)로부터 빠져나올 때는 공급 배출 포트(9)로부터 보텀측 챔버(7b)로의 압유의 흐름을 허용하는 일방향 유로 기능을 하고 있다.

이상과 같이 구성함으로써, 유압 실린더의 수축시의 스트로크 엔드 근방에서 쿠션 작용을 발휘시킬 수 있다. 즉, 작동을 개시할 때 쿠션 플런저(40F)는 피스톤(4J)에 대해 느슨하게 삽입되어 있기 때문에, 피스톤 로드(3A)의 수축 이동이 개시되어도 쿠션 플런저(40F)에 대해 특별히 구속이 이루어지지 않는 한 이 쿠션 플런저(40F)의 축선은 피스톤(4J)의 축선에 대해 벗어난 위치에 있다. 그러나, 스트로크 엔드 근방에 이르러 쿠션 플런저(40F)가 쿠션 홀(5c)에 대면하는 위치까지 변위되면, 쿠션 플런저(40F)의 선단 구면부가 접촉하여 쿠션 플런저(40F)가 쿠션 홀(5c)을 따르도록 변위되고, 또 쿠션 플런저(40F)가 쿠션 홀(5c) 내에 진입하면 쿠션 플런저(40F)의 축선이 쿠션 홀(5c)의 축선과 일치하는 상태가 된다(센터링 기능). 이와 함께, 쿠션 플런저(40F)의 내경공(40f)에 장착된 볼(60)은 스프링(61)에 의해 소공(40g)의 개구부를 폐쇄하고 있어(일방향 유로 기능), 그 결과 보텀측 챔버(7b)와 공급 배출 포트(9)의 연통은 쿠션 홀(5c)의 벽부와 쿠션 플런저(40F)의 환형 간극(A)만큼이 되어 유로가 좁혀지기 때문에, 보텀측 챔버(7b)에 배압(背壓)이 생겨 쿠션 작용이 발휘된다. 또한, 쿠션 플런저(40F)가 쿠션 홀(5c)에 진입하면 할수록 원환(圓環) 형상의 제한 유로가 길어지고 유로 저항이 커지기 때문에, 보다 큰 쿠션 작용을 발휘하여 원활하고 매끄럽게 스트로크 엔드에서 정지하여 정지시의 충격이 현저하게 완화된다.

이에 대해, 유압 실린더의 가장 수축된 상태에서 공급 배출 포트(9)에 압유가 공급되어 피스톤 로드(3A)가 신장 이동할 때는 보텀측 챔버(7b)가 확대되려고 하기 때문에, 공급 배출 포트(9)와 챔버(7b) 사이의 차압(差壓)에 의해 쿠션 플런저(40F)의 내경공(40f) 내의 볼(60)이 스프링(61)의 가압력을 극복하여 축 방향으로 이동하여 내경공(40f)의 저부 테이퍼 면으로부터 이간되게 된다. 그 결과, 쿠션 플런저(40F)의 축부(40Fb)와 쿠션 홀(5c)의 벽부 사이의 환형 유로에 추가로, 쿠션 플런저(40F)의 소공(40g)으로부터 내경공(40f)을 통하여 소공(40i)으로 흐르는 유로가 형성되기 때문에(일방향 유로 기능), 유로 단면적은 유압 실린더의 수축시와 비교하여 상당히 커진다. 따라서, 피스톤 로드(3A)의 신장 동작이 원활하게 행해지므로 쿠션 플런저(40F)가 쿠션 홀(5c)로부터 빠져나올 때 소음이 발생할 우려 등은 없다.

이상과 같이, 쿠션 플런저(40F)의 소공(40g)으로부터 내경공(40f)을 통하여 소공(40i)으로 도달하는 유로는 피스톤 로드(3A)의 수축 이동시에 볼(60)에 의해 폐쇄되고 피스톤 로드(3A)의 신장 이동시에는 개구되는 일방향 유로가 되고, 이에 따라서 피스톤 로드(3A)의 수축 이동시에는 유로를 많이 좁히고 신장 이동시에는 유로를 확대시킬 수 있다(일방향 유로 기능).

또, 쿠션 홀(5c)에 대한 쿠션 플런저(40F)의 센터링 기능은, 한번 결합된 후에는 쿠션 플런저(40F)가 쿠션 홀(5c)로부터 빠져나오는 순간에 스프링(61)의 탄성력의 작용에 의한 쿠션 플런저(40F)의 플랜지부(40Fa)와 피스톤(4J)의 카운터싱크형 구멍(42)의 벽부의 접촉면압(接觸面壓)에 의해 유지되기 때문에, 그 후에도 센터링 기능이 유지된다(센터링 유지 기능).

따라서, 초기에는 쿠션 플런저(40f)가 쿠션 홀(5c)의 벽부와 슬라이딩 접촉할 우려가 있지만, 상기와 같이 센터링 기능에 대한 학습 기능을 가지고 있기 때문에 장기적으로는 내마모(耐磨耗) 등의 우려가 없다.

따라서, 본 실시예에 의해서도 피스톤 체결 구조에 관해 상기 1)∼8)의 효과가 얻어지며 또한 보텀측 쿠션 장치에 관해 상기 1)∼5)의 효과가 얻어지는 동시에, 이 보텀측 쿠션 장치에 관해 도 18 및 도 19의 실시예와 마찬가지로, 센터링 기능의 유지 기능이 얻어지고, 또 소공(40g, 40i), 내경공(40f) 및 볼(60)과 스프링(61)에 의한 일방향 유로 기능에 의해 쿠션 플런저(40F)의 쿠션 홀(5c)로부터 빠져나올 때의 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 제19 실시예를 도 22 및 도 23에 의해 설명한다. 본 실시예는 볼과 스프링 대신 유압 밸런스를 이용하여 체크 밸브 수단을 구성하여 일방향 유로 기능을 가지게 한 것이다. 도면 중에서 도 1, 도 8, 도 13 및 도 21에 도시한 부재와 동등한 것에는 동일한 부호를 붙인다.

도 22에서, 본 실시예의 보텀측 쿠션 장치는 쿠션 플런저(60G)를 가지고, 이 쿠션 플런저(60G)는 기단측 플랜지부(40Ga)와, 선단을 구면으로 한 축부(40Gb)를 가지고, 전술한 실시예와 마찬가지로 축부(40Gb)와 피스톤(4J)의 관통공(41)에 직경 방향의 간극을 가지고 느슨하게 끼우진 상태에서 삽입되고, 플랜지부(40Ga)는 피스톤 로드(3A)의 단면(링 삽입부(3a)의 단면)과 카운터싱크형 구멍(42) 사이에 직경 방향 및 축 방향의 간극을 가지고 느슨하게 끼워진 상태에서 배치되어 있다.

또, 쿠션 플런저(40G)의 플랜지부(40Ga)측 단면에는 외주 단면 부분(40j)을 남기고 내경 요부(40k)가 형성되고, 축부(40Gb) 내에는 구면 형상의 선단에 개구되며 축부(40Gb) 내에서 축 방향으로 연장되어 내경 요부(40k)로 관통되는 소공(40m)이 형성되어 있다. 또, 쿠션 플런저(40G)의 외주부에는 보텀측 챔버(7b)내의 부분으로부터 플랜지부(40Ga)에 걸쳐 긴 홈(40n)이 형성되어 플랜지부(40Ga)와 카운터싱크형 구멍(42)의 벽부 사이의 직경 방향의 간극을 보텀측 챔버(7b)와 연통시키고 있다.

또, 내경 요부(40k)는 쿠션 플런저(40G)가 쿠션 홀(5c)에 돌입할 때, 플랜지부(40Ga)의 외주 단면 부분(40j)에 작용하는 축 방향의 유압력(F1)보다 플랜지부(40Ga)의 축부(40Gb)측의 직경 방향 단차면(40s)에 작용하는 축 방향의 유압력(F2)이 작아지는 크기로 설정되고, 쿠션 플런저(40G)의 상기 외주 단면 부분(40i)은 플랜지부(40Ga)의 축부(40Gb)측의 직경 방향 단차면(40s) 및 외주 단면 부분(40j)이 접촉하는 피스톤 로드(3A)의 단면 부분과 함께 체크 밸브 수단을 구성하고 있다.

즉, 도 22를 쿠션 플런저(40G)가 쿠션 홀(5c)에 돌입하는 상태를 도시하는 것이라고 하면, 이 상태에서는 도 23에 확대하여 도시한 바와 같이, 플랜지부(40Ga)의 축부(40Gb)측의 직경 방향 단차면에는 쿠션 압력이 전체면에 작용하는 것에 대해, 쿠션 플런저(40G)의 단면과 피스톤 로드(3A)의 단면의 내경 요부(40k)를 제외한 접촉면인 외주 단면 부분(40j)에는 쿠션 압력과 탱크 압력의 분포 압력이 작용한다. 이때, 양자의 압력 분포와 압력을 받는 면적의 곱은 각각 상기 유압력(F1, F2)이며, 상기와 같이 F1＞F2가 되도록 내경 요부(40k)의 내경 치수가 설정되어 있기 때문에, 접촉 단면에 밀봉성이 확보된다. 이로 인해, 쿠션 챔버로서의 보텀측 챔버(7b)로부터 공급 배출 포트(9)로의 유로는 쿠션 플런저(40g)와 쿠션 홀(5c)의 벽부 사이의 환형 간극만큼이 되어 쿠션 성능을 발휘할 수 있다.

한편, 유압 실린더의 신장시에는 공급 배출 포트(9)로부터 소공(40m)을 통하여 내경 요부(40k)에 압유가 침입하고 보텀측 챔버(7b)가 저압(低壓)이 되며, 또 상기의 압력 분포가 역전하여 쿠션 플런저(40G)가 도면의 우측 방향으로 이동하는 결과, 내경 요부(40k)의 압유는 더 긴 홈(40n)을 통하여 보텀측 챔버(7b)로 침입하여 피스톤 로드(3A)의 신장 속도를 촉진한다.

따라서, 본 실시예에 의하면 도 21에 도시한 제18 실시예와 비교하여 쿠션 플런저의 센터링 유지 기능은 없지만, 그 이외의 성능은 모두 겸비하고 있고 또 유압 밸런스를 이용하여 체크 밸브 기능을 가지게 하였으므로, 부품수가 적어도 되어 생산성이 우수하고 신뢰성이 높다는 효과가 얻어진다.

도 24에 도 22에 도시한 제19 실시예의 변형예를 도시한다. 제19 실시예에서는 플랜지부(40Ga)와 카운터싱크형 구멍(42)의 벽부 사이의 직경 방향의 간극을 보텀측 챔버(7b)와 연통시키는 통로로서 쿠션 플런저(40G)의 외주부에 긴 홈(40n)을 형성하였지만, 도 24에 도시한 바와 같이 피스톤(4J)에 플랜지부(40Ga)와 카운터싱크형 구멍(42)의 벽부 사이의 직경 방향의 간극과 연통하는 보텀측 챔버(7b)에 소공(40p)을 형성할 수도 있고, 이에 의해서도 소공(40m) 및 쿠션 플런저(40G)의 외주 단면 부분(40j)과 협동하여 일방향 유로 기능을 할 수 있다.

본 발명의 제20 실시예를 도 25에 의해 설명한다. 본 실시예는 쿠션 플런저(40H)의 축부(40Hb)의 외주부에 플런저 선단측을 향하여 폭이 넓어지는 경사홈(40q)을 형성한 것이며, 그 이외의 구성은 도 1, 도 8, 도 13, 도 21 등에 도시한 이상의 실시예와 동일하다.

도 13, 도 21 등에 도시한 실시예에서는, 쿠션 플런저와 쿠션 홀(5c) 사이에 형성되는 일정한 환형 간극과 수축시의 스트로크에 의해 변화하는 결합 길이에 의해 제한 개구 면적이 결정되지만, 이에 더하여 경사홈(40q)을 형성함으로써 더 폭이 넓은 제한 개구 면적을 설정할 수 있어 쿠션 특성을 조정할 수 있다. 특히, 쿠션 홀(5c)로의 돌입 초기의 제한 개구 면적의 변화를 완만하게 할 수 있어 돌입 초기의 쿠션 성능 향상에 효과가 있다.

본 발명의 제21 실시예를 도 26에 의해 설명한다. 본 실시예는 보텀측 쿠션 장치에 쿠션 링을 사용한 것이다. 도면 중에서 도 1, 도 8, 도 13 및 도 21에 도시한 부재와 동등한 것에는 동일한 부호를 붙인다.

도 26에서, 본 실시예의 보텀측 쿠션 장치는 피스톤(4I)의 보텀측 단면으로부터 돌출하고 피스톤 본체측으로 단차면(71)을 가지는 축부(70)와, 이 축부(70)에 느슨하게 삽입되어 직경 방향 및 축 방향으로 이동 가능한 플로팅 타입의 쿠션 링(72)과, 축부(70) 선단에 설치된 스토퍼 플러그(73)를 가지고, 스토퍼 플러그(73)는 수나사부(73a)와 플랜지부(73b)로 구성되고, 수나사부(73a)에 의해 축부(70)의 선단면에 형성된 나사공(70a)에 끼워 고정되어 있다. 쿠션 링(72)의 선단부에는 테이퍼 형상의 가이드 면(72a)이 형성되고, 쿠션 링(72)의 후단부, 즉 단차면(71)측 단부에는 홈(72b)이 형성되어 있다.

쿠션 링(72)에 의한 쿠션 작용은 도 27에 도시한 종래의 플로팅 타입의 쿠션 링을 사용한 쿠션 장치와 동일하다. 즉, 유압 실린더가 수축되어 스트로크 엔드 근방에서 쿠션 링(72)이 쿠션 홀(5c)에 돌입하면, 쿠션 링(72)은 쿠션 홀(5c)을 따라 진입하는 동시에(센터링 기능), 보텀측 챔버(7b)의 압력으로 쿠션 링(72)의 선단면을 스토퍼 플러그(73)의 플랜지부(73b)에 밀착시키고 축부(70)와 쿠션 링(72) 사이의 환형 간극에 의한 유로를 닫고(일방향 유로 기능), 쿠션 링(72)과 쿠션 홀(5c) 사이의 제한 유로에 의해 스트로크 속도를 감속하여 스트로크 엔드에서의 충격을 완화한다. 또 유압 실린더가 그 스트로크 엔드 위치로부터 신장될 때는, 공급 배출 포트(9)로부터 유입시의 압력에 의해 쿠션 링(72)의 후단면이 단차면(71)에 밀착되지만, 홈(72b)에 의해 축부(70)와 쿠션 링(72) 사이의 환형 간극에 의한 유로가 형성되어(일방향 유로 기능), 쿠션 홀(5c)로부터 빠져나오는 것이 양호하게 작동한다.

따라서, 본 실시예에 의해서도 보텀측 쿠션 장치에 관해 쿠션 플런저를 사용한 상기 실시예와 동일한 성능이 얻어진다.

또, 본 실시예에 의해서도 쿠션 링(72)의 내경부와 축부(70) 사이에 마모, 손상 등이 발생했을 때, 작은 부품 단체로 교환이 가능하게 되기 때문에, 유지 보수 성능이 우수하다.

그리고, 도 21∼도 25에 도시한 실시예는 도 13에 도시한 실시예의 쿠션 플런저를 사용한 보텀측 쿠션 장치에 센터링 기능과 일방향 유로 기능을 가지게 한 것이지만, 도 15∼도 20에 도시한 실시예와 도 21∼도 25에 도시한 실시예를 적당하게 조합하여 보텀측 쿠션 장치에 센터링 기능과 일방향 유로 기능을 가지게 할 수도 있다. 예를 들면, 도 15에 도시한 실시예의 피스톤 체결 구조와 도 21∼도 25에 도시한 센터링 기능과 일방향 유로 기능을 가지는 플런저 타입의 보텀측 쿠션 장치를 조합할 수도 있으며, 도 22 및 도 23에 도시한 유압 밸런스 구조의 쿠션 플런저의 플랜지부에 도 18 또는 도 19에 도시한 바와 같은 탄성 수단을 설치하고 센터링 유지 기능을 가지게 할 수도 있다. 또, 도 15∼도 20 중 어느 실시예에서나 도 25에 도시한 경사홈을 쿠션 플런저에 형성하여 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 도 26에 도시한 쿠션 링 타입의 보텀측 쿠션 장치는 도 15∼도 20 중 어느 실시예에나 채용 가능하다.

본 발명에 의하면 피스톤 체결 구조에 관해 다음의 효과가 얻어진다.

1) 피스톤 로드에 수나사부를 설치할 필요가 없으므로, 피스톤 로드에 고강도 재료를 사용할 필요가 없고 열 처리에 의한 강도 향상도 필요없게 되므로, 저코스트의 재료로 저가로 피스톤 로드를 만들 수 있다.

2) 볼트는 통상의 재질로 형성해도 강도가 크며 또한 그 재질을 강하게 하는 것도 용이하며, 간단한 구조로 피스톤 체결 부분의 강도를 향상시킬 수 있어 피스톤 로드의 수명을 향상시킬 수 있다.

3) 볼트를 사용하여 고정함으로써 외력에 대한 피로 강도로 향상된다.

4) 볼트 이외의 부품은 불필요하며 최소 부품수로 구성할 수 있다.

5) 종래의 피스톤 삽입부가 불필요하게 되기 때문에, 피스톤 로드에 여분으로 단차를 형성할 필요가 없어 단차부에서의 파손 문제도 저감된다.

6) 로드 전체의 길이는 볼트 머리까지의 길이이므로, 유압 실린더의 유효 스트로크를 길게 할 수 있다.

7) 복수 개의 볼트를 사용한 경우에는, 하나하나의 볼트를 조이는 토크를 작게 할 수 있어 조립 및 분해가 용이하다.

8) 복수 개의 볼트를 사용한 경우에는, 1개의 볼트를 조이는 토크가 작으므로, 종래 필요로 했던 대규모의 전용 기계를 사용하지 않아도 사람의 힘으로 볼트를 풀 수 있어 서비스 성능이 향상된다.

또한 본 발명에 의하면, 보텀측 쿠션 장치의 구조에 관해 다음의 효과가 얻어진다.

1) 피스톤의 보텀측 단면으로부터 돌출하도록 보텀측 쿠션 장치를 설치하였으므로, 피스톤 로드의 선단에 복잡한 가공을 할 필요가 없어져 피스톤 로드의 가공이 용이하게 된다.

2) 보텀측 쿠션 장치에 센터링 기능을 가지게 하였으므로, 쿠션 홀로의 돌입시에 쿠션 홀을 따라 매끄럽게 진입하여 쿠션 홀과 서로 갉아먹을 우려가 없다.

3) 보텀측 쿠션 장치에 센터링 기능에 더하여 일방향 유로 기능도 가지게 하였으므로 쿠션 홀로부터 빠져나오는 성능도 양호하게 된다.

4) 보텀측 쿠션 장치에 쿠션 플런저를 사용하였으므로, 쿠션 링과 같은 내외경면의 압력 분포의 상위에 의한 융기부의 문제가 일어나지 않아 항상 안정된 쿠션 성능을 확보할 수 있다.

5) 피스톤을 피스톤 로드에 볼트로 고정하는 동시에 쿠션 플런저의 확대 기단부에서 쿠션 플런저를 지지하여 쿠션 플런저를 장착, 고정하였으므로, 피스톤 로드에는 쿠션 플런저의 고정에 관한 가공은 불필요하거나 또는 최소가 되고, 피스톤 로드의 가공이 용이하게 된다. 또, 피스톤이 쿠션 플런저의 고정 요소를 겸하므로 부품수를 삭감할 수 있다. 또한, 쿠션 플런저를 직경 방향으로 이동 가능하거나 또는 경동 가능하게 장착함으로써 종래의 링 형상의 플로팅 타입의 보텀측 쿠션 장치와 동일하게 쿠션 홀 돌입시에 센터링 기능을 할 수 있다.

6) 피스톤에 설치한 관통공과 카운터싱크형 구멍을 쿠션 플런저의 축부 및 플랜지부에 대해 간극을 가지는 크기로 하고 쿠션 플런저를 직경 방향으로 이동 가능하게 하였으므로, 쿠션 플런저는 이것을 피스톤을 볼트로 피스톤 로드에 고정하는 동시에 장착되며, 또한 직경 방향으로 이동 가능하게 된다.

7) 직경 방향으로 이동 가능한 쿠션 플런저의 축 방향의 이동을 탄성적으로 구속하였으므로, 쿠션 플런저와 쿠션 홀의 중심이 어긋나 있어도 한번 센터링하면 그 위치가 유지되므로 이후에 센터링하지 않고 쿠션 홀에 돌입시킬 수 있다.

8) 로드측 쿠션 플런저를 경동 가능하게 하였으므로, 쿠션 플런저와 쿠션 홀의 축선의 각도적인 어긋남에 대해서도 센터링 기능을 하며 또한 구면 접촉이므로 편마모가 생기지 않는다.

9) 쿠션 플런저를 고정 타입으로 했으므로, 피스톤과 쿠션 플런저를 일체화함으로써 부품수를 줄일 수 있다.

10) 보텀측 쿠션 장치에 쿠션 플런저를 사용하여 센터링 기능과 일방향 유로 기능을 겸비하도록 하였으므로, 쿠션 홀으로의 돌입시에 쿠션 홀을 따라 매끄럽게 진입하는 동시에 쿠션 홀로부터 빠져나오는 성능이 양호하게 되는 동시에, 쿠션 링과 같은 내외경면의 압력 분포의 상위에 의한 융기부의 문제가 일어나지 않아 항상 안정된 쿠션 성능을 확보할 수 있다.

11) 스프링과 볼로 체크 밸브 수단을 구성하고 일방향 유로 기능을 가지게 하였으므로, 스프링이 볼을 통하여 쿠션 플런저를 가압하여 쿠션 플런저가 쿠션 홀에 한번 센터링된 후에는 그 센터링 기능이 유지된다.

12) 유압 밸런스를 이용하여 체크 밸브 수단을 구성하고 일방향 유로 기능을 가지게 하였으므로, 부품수가 적어도 되어 생산성이 우수하고 신뢰성이 높아진다.

13) 쿠션 플런저에 경사홈을 형성하였으므로 쿠션 특성을 조정할 수 있고, 특히 쿠션 홀으로의 돌입 초기의 제한 개구 면적의 변화를 완만하게 할 수 있고, 돌입 초기의 쿠션 성능이 향상된다.

14) 보텀측 쿠션 장치에 쿠션 링을 사용하여 센터링 기능과 일방향 유로 기능을 겸비하도록 하였으므로, 쿠션 홀으로의 돌입시에 쿠션 홀을 따라 매끄럽게 진입하는 동시에 쿠션 홀로부터 빠져나오는 성능이 양호하게 된다.

15) 플로팅 타입의 쿠션 링을 가지는 로드측 쿠션 장치를 추가로 설치하였으므로, 피스톤 로드의 신장시에도 스트로크 엔드에서의 충격이 완화되며 또한 센터링 기능 및 일방향 유로 기능이 얻어진다.

16) 고정 타입의 쿠션 링을 가지는 로드측 쿠션 장치를 추가로 설치하였으므로, 피스톤 로드의 신장시에도 스트로크 엔드에서의 충격이 완화되는 동시에 로드측 쿠션 장치에 관해서도 부품수를 줄일 수 있고, 특히 상기 (9)와의 조합으로는 로드측과 보텀측 양쪽의 쿠션 부재가 피스톤과 일체화되므로 가장 부품수가 적어도 된다.

Claims

피스톤 로드(piston rod)(3, 3A) 선단에 피스톤(4, 4A∼4R)을 체결하고, 실린더 본체(2) 내를 로드측 챔버(rod-side chamber)(7a)와 보텀측 챔버(bottom-side chamber)(7b)로 구분하는 유압 실린더(hydraulic cylinder)에 있어서,

상기 피스톤 로드(3, 3A) 선단의 단면(端面)(23)에 피스톤(4, 4A∼4R)의 로드측 단면(端面)(20)을 적어도 부분적으로 대면(對面) 접촉시킨 상태에서, 피스톤에 형성된 볼트 관통공(25)으로부터 피스톤 로드에 형성된 나사공(24)에 볼트(22)를 끼워넣고 조여 상기 볼트에 의해 피스톤을 피스톤 로드에 직접 고정시키는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제1항에 있어서,

상기 나사공(24) 및 볼트 관통공(25)을 각각 복수 개 형성하고, 상기 볼트(22)를 복수 개 사용하여 피스톤(4)을 피스톤 로드(3)에 고정하는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제1항에 있어서,

상기 피스톤 로드(3) 선단의 단면(23)과 상기 피스톤(4)의 로드측 단면(20) 중 적어도 한쪽에 축 방향의 결합부(21; 33, 34)를 형성하여 피스톤과 피스톤 로드의 동축성(同軸性)을 확보하는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제1항에 있어서,

상기 피스톤 로드(3) 선단의 단면(23)과 상기 피스톤(40)의 로드측 단면(20)에 핀(35)을 박아넣어 피스톤과 피스톤 로드의 동축성을 확보하는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제1항에 있어서,

상기 피스톤(4J; 4R)의 보텀측 단면으로부터 돌출하도록 보텀측 쿠션 장치(40; 40F; 72)를 설치하고, 상기 보텀측 쿠션 장치를 상기 피스톤 로드(3A)의 수축 이동시에 상기 실린더 본체(2)의 보텀측 작동유 포트(9)에 연결되는 쿠션 홀(5c)에 돌입(突入)시키는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제5항에 있어서,

상기 보텀측 쿠션 장치(40; 40F; 72)는 상기 쿠션 홀(5c)로의 돌입시에 축선을 일치시키는 센터링 기능(centering function)을 가지는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제5항에 있어서,

상기 보텀측 쿠션 장치(40F; 72)는 상기 쿠션 홀(5c)로의 돌입시에 축선을 일치시키는 센터링 기능과, 상기 쿠션 홀에 돌입할 때는 상기 보텀측 챔버(7b)로부터 상기 작동유 포트(9)로의 압유(壓油)의 흐름을 저지하고, 상기 쿠션 홀로부터 빠져나올 때는 상기 작동유 포트로부터 상기 보텀측 챔버로의 압유의 흐름을 허용하는 일방향 유로 기능(unidirectional flow function)을 가지는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제5항에 있어서,

상기 보텀측 쿠션 장치는 상기 피스톤(4J)의 보텀측 단면으로부터 돌출되어 상기 피스톤 로드(3A)의 수축 이동시에 상기 쿠션 홀(5c)에 돌입하는 쿠션 플런저(cushion plunger)(40)를 가지는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제8항에 있어서,

상기 쿠션 플런저(40)는 상기 피스톤 로드(3A)의 단면(23)과 상기 피스톤(4J)의 로드측 단면(20) 사이에 위치하는 확대 기단부(基端部)(40a)와, 상기 피스톤을 관통하여 상기 피스톤의 보텀측 단면으로부터 돌출하는 축부(軸部)(40b)를 가지며, 상기 피스톤을 상기 볼트(22)에 의해 상기 피스톤 로드에 고정하는 동시에 상기 쿠션 플런저의 확대 기단부에서 상기 쿠션 플런저를 지지하며 또한 상기 쿠션 플런저를 직경 방향으로 이동 가능하거나 또는 경동(傾動) 가능하게 장착하고, 상기 쿠션 플런저의 직경 방향의 이동 또는 경동에 의해 상기 쿠션 홀(5c)로의 돌입시에 축선을 일치시키는 센터링 기능을 가지게 하는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제9항에 있어서,

상기 쿠션 플런저(40)의 확대 기단부는 상기 쿠션 플런저의 기단에 설치한 플랜지부(40a)이고, 상기 피스톤(4J)의 중앙에 상기 쿠션 플런저의 축부가 통과하는 관통공(41)과 상기 플랜지부를 수용하는 카운터싱크형 구멍(counter-sunk hole)(42)을 형성하며, 상기 플랜지부를 상기 카운터싱크형 구멍 내에서 상기 피스톤 로드의 단면과 카운터싱크형 구멍의 벽부 사이에 위치시키는 동시에 상기 관통공 및 카운터싱크형 구멍을 상기 쿠션 플런저의 축부 및 플랜지부에 대해 간극을 가지는 크기로 하여, 상기 쿠션 플런저를 직경 방향으로 이동 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제10항에 있어서,

상기 쿠션 플런저(40; 40D) 기단의 플랜지부(40a; 40Da)와 상기 피스톤 로드(31A)의 단면 또는 상기 피스톤(4N)의 로드측 단면(42a) 사이에 탄성 수단(51; 54)을 삽입하여 상기 쿠션 플런저의 축 방향의 이동을 탄성적으로 구속하는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제9항에 있어서,

상기 쿠션 플런저(40E)의 확대 기단부는 상기 쿠션 플런저의 기단에 설치한 구면부(球面部)(40d)이고, 상기 구면부를 상기 피스톤 로드(3A)의 단면(23)과 상기 피스톤(4Q)의 로드측 단면(20) 사이에서 구면 접촉하도록 지지하는 동시에, 상기 피스톤 중앙에 상기 쿠션 플런저의 축부가 통과하는 관통공(41)을 형성하고, 상기 관통공을 상기 쿠션 플런저의 축부에 대해 간극을 가지는 크기로 하여, 상기 쿠션 플런저를 경동 가능하게 하는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제8항에 있어서,

상기 쿠션 플런저(40B)는 상기 피스톤(4L; 4M)과 일체화된 고정 타입인 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제9항에 있어서,

상기 쿠션 플런저(40F)는 상기 축부(40Fb)의 선단에 개구되며 또한 상기 축부 내에 축 방향으로 형성된 제1 통로(40g)와, 상기 제1 통로를 상기 보텀측 챔버(7b)와 연통 가능한 제2 통로(40f; 40i)와, 상기 제1 통로와 제2 통로 사이에 설치된 체크 밸브 수단(60, 61)을 가지고, 이들 제1 및 제2 통로와 체크 밸브 수단에 의해 상기 쿠션 플런저가 상기 쿠션 홀(5c)에 돌입할 때는 상기 보텀측 챔버(7b)로부터 상기 작동유 포트(9)로의 압유의 흐름을 저지하고, 상기 쿠션 플런저가 상기 쿠션 홀로부터 빠져나올 때는 상기 작동유 포트로부터 상기 보텀측 챔버로의 압유의 흐름을 허용하는 일방향 유로 기능을 가지는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제14항에 있어서,

상기 제2 통로는 상기 쿠션 플런저(40F)의 상기 확대 기단부(40Fa)측의 단면에 형성되고, 상기 제1 통로(40g)가 개구되는 내경공(inner diameter hole)(40f)과, 상기 내경공을 상기 보텀측 챔버(7b)와 연통시키는 직경 방향의 소공(small hole)(40i)을 가지며, 상기 체크 밸브 수단은 상기 내경공 내에 배치되며 상기 제1 통로의 개구를 개폐 가능한 볼(60)과, 상기 내경공 내에 배치되며 상기 볼을 상기 제1 통로의 개구를 닫는 방향으로 가압하는 스프링(61)을 가지는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제14항에 있어서,

상기 쿠션 플런저(40G)의 확대 기단부는 상기 쿠션 플런저의 기단에 설치된 플랜지부(40Ga)이고, 상기 피스톤(4J)은 이 피스톤의 상기 피스톤 로드(3A)측 단면의 중앙부에, 상기 쿠션 플런저의 축부(40Gb)가 직경 방향의 간극을 가지고 삽입되는 관통공(41)과, 상기 플랜지부를 상기 피스톤 로드의 단면(23) 사이에 직경 방향 및 축 방향의 간극을 가지고 수용하는 카운터싱크형 구멍(42)을 가지며, 상기 제2 통로는 상기 쿠션 플런저의 상기 피스톤측 단면에 외주 단면 부분(40j)을 남기고 형성되며 상기 제1 통로(40m)가 개구되는 내경 요부(inner diameter recess)(40k)와, 상기 플랜지부와 상기 카운터싱크형 구멍의 벽부 사이의 직경 방향의 간극을 상기 보텀측 챔버(7b)와 연통시키는 연락(連絡) 통로(40n)를 가지고, 상기 체크 밸브 수단은 상기 플랜지부의 상기 축부측의 직경 방향 단차면(40S) 및 상기 쿠션 플런저의 상기 피스톤측 단면의 외주 단면 부분(40j)과, 상기 외주 단면 부분이 접촉하는 상기 피스톤 로드의 피스톤측 단면(23) 부분을 포함하고, 상기 내경 요부(40k)는 상기 쿠션 플런저가 상기 쿠션 홀(5c)에 돌입할 때, 상기 직경 방향 단차면(40S)에 작용하는 축 방향의 유압력(油壓力)(F1)보다 상기 외주 단면 부분(40j)에 작용하는 축 방향의 유압력(F2) 쪽이 작아지는 크기로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제8항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 쿠션 플런저(40H)의 외주부에 플런저 선단을 향하여 폭이 넓어지는 경사홈(40q)을 형성하는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제5항에 있어서,

상기 보텀측 쿠션 장치는 상기 피스톤(4R)의 보텀측 단면으로부터 돌출한 축부(70)와, 상기 축부에 느슨하게 삽입되며 직경 방향 및 축 방향으로 이동 가능한 플로팅 타입(floating type)의 쿠션 링(cushion ring)(72)과, 상기 축부의 선단에 설치된 스토퍼 플러그(stopper plug)(73)를 가지고, 상기 쿠션 링에 의해 상기 쿠션 홀(5c)로의 돌입시에 축선을 일치시키는 센터링 기능과, 상기 쿠션 홀에 돌입할 때는 상기 보텀측 챔버(7b)로부터 상기 작동유 포트(9)로의 압유의 흐름을 저지하고 상기 쿠션 홀로부터 빠져나올 때는 상기 작동유 포트로부터 상기 보텀측 챔버로의 압유의 흐름을 허용하는 일방향 유로 기능을 가지게 하는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피스톤 로드(3; 3A)의 피스톤(4E; 4J)에 인접한 부분에 느슨하게 삽입되며 직경 방향 및 축 방향으로 이동 가능한 플로팅 타입의 쿠션 링(30)을 가지고, 상기 쿠션 링이 상기 실린더 본체(2)의 로드측 작동유 포트(8)에 연락되는 쿠션 홀(6b)에 돌입함으로써 상기 피스톤 로드의 신장 이동시의 스트로크 엔드에서의 충격을 완화하는 로드측 쿠션 장치를 추가로 설치하는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 피스톤(4K)과 일체화된 고정 타입의 쿠션 링(30A)을 가지고, 상기 쿠션 링이 상기 실린더 본체(2)의 로드측 작동유 포트(8)에 연락되는 쿠션 홀(6b)에 돌입함으로써 상기 피스톤 로드(3A)의 신장 이동시의 스트로크 엔드에서의 충격을 완화하는 로드측 쿠션 장치를 추가로 설치하는 것을 특징으로 하는 유압 실린더.