KR20040012501A - 피스톤-실린더-유닛 - Google Patents

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KR20040012501A
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빌헬름 슈바프
파울 무더스
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스타비루스 게엠베하
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Abstract

본 발명은 폐쇄 실린더(1)를 구비한 피스톤-실린더-유닛에 관한 것으로, 상기 폐쇄 실린더 내에서는 피스톤(2)이 자신을 방사 방향으로 감싸는 링형 밀봉부에 의해서 실린더(1)에 대해 밀봉되어 축선을 따라 이동 가능하게 가이드 되고, 상기 실린더 내부 공간을 피스톤 로드측 작업 공간 및 피스톤 로드로부터 멀리 떨어진 작업 공간(3 및 4)으로 세분한다. 상기 2개의 작업 공간은 유압 액체로 채워진다. 피스톤(2)은 한 측면에 피스톤 로드(5)를 포함하고, 상기 피스톤 로드는 피스톤 로드측 작업 공간(3)을 통해 뻗고, 실린더(1)의 정면 폐쇄벽(6)을 외부로 밀봉시키면서 관통한다. 또한 특히 높은 압력에서 개방될 수 있는 제 1 밸브가 존재하고, 상기 밸브를 통해 피스톤 로드로부터 멀리 떨어진 작업 공간(4)이 피스톤 로드측 작업 공간(3)과 연결될 수 있다. 높은 압력에서 개방될 수 있는 제 2 밸브에 의해서는 피스톤 로드측 작업 공간(3)이 피스톤 로드로부터 멀리 떨어진 작업 공간(4)과 연결될 수 있다. 또한 피스톤 로드측 작업 공간(3)의 변위량에 비해 더 큰, 피스톤으로부터 멀리 떨어진 작업 공간(4)의 변위량을 수용하기 위한 용적 보상 챔버(20)가 존재한다. 상기 용적 보상 챔버(20)는 피스톤(2) 내에 배치되어 있고, 피스톤으로부터 멀리 떨어진 작업 공간(4)은 상기 제 1 밸브를 통해서 그리고 피스톤측 작업 공간(3)은 상기 제 2 밸브를 통해서 용적 보상 챔버(20)와 연결될 수 있다. 상기 용적 보상 챔버(20)는 제 1 체크 밸브(37)를 통해서는 피스톤 로드로부터 멀리 떨어진 작업 공간(4)과 연결될 수 있고, 제 2 체크 밸브(36)를 통해서는피스톤측 작업 공간(3)과 연결될 수 있다.

Description

피스톤-실린더-유닛 {PISTON-CYLINDER-UNIT}
본 발명은 폐쇄 실린더, 피스톤의 한 측면에 있는 피스톤 로드, 제 1 밸브 및 제 2 밸브, 그리고 용적 보상 챔버를 구비한 피스톤-실린더-유닛에 관한 것으로, 상기 폐쇄 실린더 내에서는 피스톤이 자신을 방사 방향으로 감싸는 링형 밀봉부에 의해서 실린더에 대해 밀봉되어 축선을 따라 이동 가능하게 가이드 되고, 상기 실린더 내부 공간을 피스톤 로드측 작업 공간 및 피스톤 로드로부터 멀리 떨어진 작업 공간으로 세분하고, 상기 2개의 작업 공간은 유체, 특히 유압 액체로 채워지며, 상기 한 측면에 있는 피스톤 로드는 피스톤 로드측 작업 공간을 통해 뻗고, 실린더의 정면 폐쇄벽을 외부로 밀봉시키면서 관통하며, 상기 제 1 밸브는 압력, 특히 높은 압력에서 개방될 수 있고, 상기 밸브를 통해 피스톤 로드로부터 멀리 떨어진 작업 공간이 피스톤 로드측 작업 공간과 연결될 수 있으며, 상기 제 2 밸브는 높은 압력에서 개방될 수 있고, 상기 밸브에 의해 피스톤 로드측 작업 공간이 피스톤 로드로부터 멀리 떨어진 작업 공간과 연결될 수 있으며, 상기 용적 보상 챔버는 피스톤 로드측 작업 공간의 변위량에 비해 더 큰, 피스톤으로부터 멀리 떨어진 작업 공간의 변위량을 수용하기 위해 이용된다.
상기와 같은 유형의 공지된 피스톤-실린더-유닛은 용적 보상 챔버를 포함하며, 상기 챔버는 실린더의 단부 영역에 배치되고, 분리벽에 의해서 피스톤 로드로부터 멀리 떨어진 작업 공간으로부터 분리되어 있다. 이와 같은 형상에 의해서는 전체 길이가 길어지고, 피스톤-실린더-유닛의 부품 비용이 증가한다.
본 발명의 과제는, 적은 개수의 부품을 구비함으로 콤팩트한 구성을 가능하게 하는 서문에 언급한 유형의 피스톤-실린더-유닛을 제작하는 것이다.
도 1은 피스톤-실린더-유닛의 제 1 실시예의 횡단면.
도 2는 피스톤-실린더-유닛의 제 2 실시예의 상징적인 횡단면도.
도 3은 피스톤-실린더-유닛의 제 3 실시예의 상징적인 횡단면도.
도 4는 피스톤-실린더-유닛의 제 4 실시예의 상징적인 횡단면도.
도 5는 피스톤-실린더-유닛의 제 5 실시예의 상징적인 횡단면도.
도 6은 피스톤-실린더-유닛의 제 6 실시예의 상징적인 횡단면도.
도 7은 피스톤-실린더-유닛의 제 7 실시예의 상징적인 횡단면도.
도 8은 피스톤-실린더-유닛의 제 8 실시예의 상징적인 횡단면도.
도 9는 피스톤-실린더-유닛의 제 9 실시예의 상징적인 횡단면도.
도 10은 피스톤-실린더-유닛의 제 10 실시예의 상징적인 횡단면도.
도 11은 피스톤-실린더-유닛의 제 11 실시예의 상징적인 횡단면도.
도 12는 피스톤-실린더-유닛의 제 12 실시예의 상징적인 횡단면도.
도 13은 피스톤-실린더-유닛의 제 13 실시예의 상징적인 횡단면도.
도 14는 피스톤-실린더-유닛의 제 14 실시예의 상징적인 횡단면도.
도 15는 피스톤-실린더-유닛의 제 15 실시예의 상징적인 횡단면도.
도 16은 피스톤-실린더-유닛의 링형 밀봉부 영역의 한 단면의 제 1 실시예의횡단면.
도 17은 피스톤-실린더-유닛의 링형 밀봉부 영역의 한 단면의 제 2 실시예의 횡단면.
도 18은 피스톤-실린더-유닛의 링형 밀봉부 영역의 한 단면의 제 3 실시예의 횡단면.
도 19는 피스톤-실린더-유닛의 링형 밀봉부 영역의 한 단면의 제 4 실시예의 횡단면.
도 20은 피스톤-실린더-유닛의 링형 밀봉부 영역의 한 단면의 제 5 실시예의 횡단면.
도 21은 피스톤-실린더-유닛의 링형 밀봉부 영역의 한 단면의 제 6 실시예의 횡단면.
도 22는 피스톤-실린더-유닛의 링형 밀봉부 영역의 한 단면의 제 7 실시예의 횡단면.
도 23은 피스톤-실린더-유닛의 링형 밀봉부 영역의 한 단면의 제 8 실시예의 횡단면.
도 24는 피스톤-실린더-유닛의 링형 밀봉부 영역의 한 단면의 제 9 실시예의 횡단면.
도 25는 압력하에서 개방되는 피스톤-실린더-유닛의 밸브의 폐쇄 부재의 제 1 실시예의 횡단면.
도 26은 압력하에서 개방되는 피스톤-실린더-유닛의 밸브의 폐쇄 부재의 제2 실시예의 횡단면.
도 27은 압력하에서 개방되는 피스톤-실린더-유닛의 밸브의 폐쇄 부재의 제 3 실시예의 횡단면.
도 28은 압력하에서 개방되는 피스톤-실린더-유닛의 밸브의 폐쇄 부재의 제 4 실시예의 횡단면.
도 29는 압력하에서 개방되는 피스톤-실린더-유닛의 밸브의 폐쇄 부재의 제 5 실시예의 횡단면.
도 30은 압력하에서 개방되는 피스톤-실린더-유닛의 밸브의 폐쇄 부재의 제 6 실시예의 횡단면.
도 31은 압력하에서 개방되는 피스톤-실린더-유닛의 밸브의 폐쇄 부재의 제 7 실시예의 횡단면.
도 32는 압력하에서 개방되는 피스톤-실린더-유닛의 밸브의 폐쇄 부재의 제 8 실시예의 횡단면.
도 33은 압력하에서 개방되는 피스톤-실린더-유닛의 밸브의 폐쇄 부재의 제 9 실시예의 횡단면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1: 실린더 2: 피스톤
3: 피스톤 로드측 작업 공간
4: 피스톤 로드로부터 멀리 떨어진 작업 공간
5: 피스톤 로드 6: 폐쇄벽
7: 최종 위치 댐핑부 8: 댐핑 피스톤
9: 스프링 10: 밀봉부
11: 쇼울더 12, 12': 동축 보어
13: 방사형 보어 14, 14': 밸브 챔버
15, 15': 밸브 피스톤 16, 16': 폐쇄 부재
17, 17': 바닥 18, 18': 나선형 스프링
19, 19': 밀봉부 20: 용적 보상 챔버
21: 연결 라인 22, 22': 정면벽
23: 용적 보상 부재 24, 25: 연결 라인
26, 27: 밸브캡 28, 59: 밀봉링
29, 30, 31, 32: 링형 밀봉 리브
33: 유동 바이패스34: 슬라이딩 링
35: 인장링36: 제 2 체크 밸브
37: 제 1 체크 밸브 38, 41: 영구 자석
39, 40: 부품 42: 스냅-인 로킹용 후크
43: 스프링 밴드44: 로킹용 노우즈
45: 좌측 로킹부46: 융기부
47: 우측 로킹부48: 캣치 아암
49: 캣치 스프링50: 램프(ramp)
51: 디스크 스프링52: 밸브 슬라이드
53: 보어54: 링형 밀봉부
55: 밀봉캡56: 밸브볼
57: 탄성 중합체 링 58: 탄성 중합체 캡
60, 60': 공간
상기 과제는 본 발명에 따라, 용적 보상 챔버가 피스톤 내에 배치되어 있고, 피스톤으로부터 멀리 떨어진 작업 공간은 제 1 밸브를 통해서 그리고 피스톤측 작업 공간은 상기 제 2 밸브를 통해서 상기 용적 보상 챔버와 연결될 수 있으며, 상기 용적 보상 챔버가 제 1 체크 밸브를 통해서는 피스톤 로드로부터 멀리 떨어진 작업 공간과 연결될 수 있고, 제 2 체크 밸브를 통해서는 피스톤측 작업 공간과 연결될 수 있음으로써 해결된다.
실린더가 단축된 형태로 형성될 수 있고, 또한 피스톤이 어떤 경우라도 단지 약간만 연장되어야 하기 때문에, 매우 콤팩트한 피스톤-실린더-유닛이 구현된다. 또한 용적 보상 챔버를 피스톤 내부에 통합하면, 필요한 부품의 개수가 줄어들고, 그럼으로써 또한 피스톤-실린더-유닛을 위한 비용도 현저하게 감소된다.
피스톤-실린더-유닛은 예컨대 완충기로서 사용될 수 있다.
다른 바람직한 사용 가능성은, 특히 차량 도어를 위해 무단으로 작동하는 도어 고정부로서 사용하는 것이다.
용적 보상 챔버의 용적이 수용되는 유체의 용적에 언제나 상응하도록 하기 위해, 상기 용적 보상 챔버의 용적은 압력 부하가 가해지는 경우에는 증대될 수 있고, 압력 부하가 경감된 경우에는 축소될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 적합한 실시예에서는, 압력 부하가 가해지는 경우에는 자신의 용적을 축소시키고, 압력 부하가 경감된 경우에는 자신의 용적을 증대시키는 용적 보상 부재가 용적 보상 챔버 내에 배치되어 있다.
구성이 간단한 다른 적합한 실시예에서는, 용적 보상 챔버가 특히 탄성 박막으로 형성된 가요성 벽을 포함한다.
높은 압력에 의해 개방될 수 있는 제 1 밸브 및 제 2 밸브 또는 이들 중 어느 한 밸브는 파워 부하를 받는 제 3 체크 밸브 및 제 4 체크 밸브 또는 이들 중 어느 한 체크 밸브일 수 있으며, 이 경우 간단한 실시예에서는 높은 압력에서 개방될 수 있는 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브 또는 이들 중 어느 한 밸브가 폐쇄 부재를 포함하고, 상기 폐쇄 부재는 스프링, 특히 나선형 스프링 또는 디스크 스프링에 의해서 폐쇄 방향으로 부하를 받는다.
제 1 밸브 및 제 2 밸브 또는 이들 중 어느 한 밸브의 한 가지 가능성은, 높은 압력에서 개방될 수 있는 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브 또는 이들 중 어느 한 밸브가 시이트 밸브인 것이다.
동일한 방식으로 바람직하게는, 높은 압력에서 개방될 수 있는 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브 또는 이들 중 어느 한 밸브가 슬라이딩 밸브일 수 있다.
폐쇄 부재를 안전하게 가이드 하기 위해, 높은 압력에서 개방될 수 있는 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브 또는 이들 중 어느 한 밸브는 피스톤 내에 형성된 밸브 챔버를 포함하며, 상기 챔버 내에서는 밸브 피스톤이 밀봉되어 이동될 수 있도록 가이드 되고, 상기 밸브 피스톤은 폐쇄 부재를 지지하며, 상기 폐쇄 부재는 폐쇄 방향으로는 파워의 영향을 받고, 개방 방향으로는 작업 공간 중에서 하나의 공간으로부터 압력의 영향을 받으며, 높은 압력에서 개방될 수 있는 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브 또는 이들 중 어느 한 밸브의 밸브 통로는 상기 폐쇄 부재에 의해서 차단될 수 있다.
피스톤이 정지된 상태에서 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브 또는 이들 중 어느 한 밸브의 폐쇄를 보장하기 위해, 상기 폐쇄 부재 또는 밸브 피스톤은 폐쇄 방향으로 스프링의 영향을 받을 수 있다.
상기 동작은 나선형 스프링에 의해서 이루어질 수 있다.
다른 한 가지 가능성은, 상기 폐쇄 부재 또는 밸브 피스톤이 피스톤에 지지된 하나 또는 다수의 스프링 아암으로부터 폐쇄 방향으로 파워의 영향을 받으며, 상기 스프링 아암의 파워는 폐쇄 부재 또는 밸브 피스톤이 이동 경로의 적어도 마지막 부분에 있는 개방 위치로 이동하는 경로 상에서는 감소되고, 개방 위치에서는 적어도 전반적으로 0이라는 것이다. 이와 같은 동작은, 피스톤의 이동 동안에는 폐쇄 부재 또는 밸브 피스톤이 개방 위치에 머무르고, 특히 피스톤의 동작이 느린 경우에 폐쇄 부재의 불규칙한 동작이 야기되지 않는다는 장점을 갖는다.
폐쇄 부재 또는 밸브 피스톤에 파워를 제공하기 위한 다른 가능성은, 상기 폐쇄 부재 또는 밸브 피스톤이 폐쇄 방향으로 자력의 영향을 받는 것이다. 이 경우에도 폐쇄력은 상기 폐쇄 부재의 개방 후에 매우 신속하게 떨어진다.
상기 가능성은 간단한 방식으로, 상기 밸브 피스톤 또는 피스톤에 영구 자석이 배치되고, 상기 밸브 피스톤의 이동 방향으로 상기 영구 자석과 마주 보면서 피스톤 또는 밸브 피스톤에 강자성 부품이 배치됨으로써 달성된다.
이동 동작 동안에 폐쇄 부재를 개방 위치에 확실하게 유지시키기 위해, 상기 폐쇄 부재 또는 밸브 피스톤은 지지력에 의해 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브 또는 이들 중 어느 한 밸브의 개방 위치를 유지할 수 있으며, 상기 지지력은 반대 방향 폐쇄력보다 작지만, 밸브 압력이 추가된 경우에는 상기 반대 방향 폐쇄력보다 크다.
바람직하게 구성된 한 가지 가능성은, 상기 밸브 피스톤 또는 피스톤이 개방 위치에서 로킹 부재에 의해 피스톤 또는 밸브 피스톤의 로킹부 내부로 삽입될 수 있고, 상기 로킹부로부터 로킹 부재를 해체시키는 파워가 상기 지지력이라는 것이다.
마지막으로 상기 밸브 피스톤에는 캣치 스프링이 배치될 수도 있는데, 상기 스프링은 자체 캣치 아암의 자유 단부에 의해 피스톤에 지지되며, 상기 밸브 피스톤이 폐쇄 위치에 있는 경우에는 캣치 아암이 축선 방향으로 적어도 전반적으로 파워 없이 피스톤에 설치되고, 상기 밸브 피스톤이 개방 위치에 있는 경우에는 피스톤에 지지력이 발생 및 제공된다.
폐쇄력을 보강하기 위해, 상기 폐쇄 부재로부터 다른 방향을 향하고 있는 측면 상에서 밸브 피스톤에는 영구 자석이 배치될 수 있고, 상기 영구 자석을 향한 피스톤에는 추가의 영구 자석이 상호 반동 작용하면서 배치될 수 있다.
피스톤의 링형 밀봉부가 제 1 및 제 2 체크 밸브를 구성하도록 형성되면, 설치 공간 및 부품을 절약할 수 있는 기능의 통합이 이루어진다.
간단한 방식으로 상기 목적을 달성하기 위해, 링형 밀봉부는 축선 방향으로 상호 간격을 둔 2개의 링형 밀봉 리브를 포함하고, 실린더의 내벽에 인접하는 상기 리브의 자유 단부 영역은 서로로부터 멀어지는 방향을 향하고 있으며, 용적 보상 챔버는 연결 라인을 통해 상기 링형 밀봉 리브 사이의 공간에 연결되어 있고, 상기 링형 밀봉 리브는 2개의 별도의 부품일 수 있거나 또는 푸트 영역이 서로 연결될 수도 있다.
마찬가지로 간단한 다른 가능성은, 상기 피스톤의 링형 밀봉부가 실린더의 내벽에 탄성적으로 인접하는 밀봉링을 포함하고, 피스톤에 배치된 상기 밀봉링의 푸트 영역에는 반대 방향으로 축선을 따라 길게 늘어진 밸브 플랩이 형성되어 있으며, 상기 밸브 플랩에 의해 피스톤에서 방사 방향으로 실린더 내부와 통하는 연결 라인이 폐쇄될 수 있고, 상기 연결 라인은 용적 보상 챔버까지 뻗는다는 것이다.
본 발명의 실시예는 도면에 도시되어 있고, 하기에서 자세하게 설명된다.
도면에 도시된 피스톤-실린더-유닛은 무단으로 작동하는 차량용 도어 고정부이다. 상기 유닛은 폐쇄 실린더(1)를 포함하고, 상기 실린더 내에서는 피스톤(2)이 이동 가능하게 가이드 되며, 상기 피스톤은 실린더(1)의 내부 공간을 피스톤 로드측 작업 공간(3) 및 피스톤 로드로부터 멀리 떨어진 작업 공간(4)으로 세분한다. 상기 2개의 작업 공간(3 및 4)은 오일로 채워져 있다.
피스톤(2)의 한 측면에는 피스톤 로드(5)가 배치되어 있으며, 상기 피스톤 로드는 작업 공간(3)을 통과하여 뻗고, 밀봉부(10) 및 실린더(1)의 정면 폐쇄벽(6)을 외부로 밀봉시키면서 관통한다.
작업 공간(3) 내에는 상기 폐쇄벽(6)에 인접하면서 최종 위치 댐핑부(7)가 배치되어 있고, 상기 댐핑부는 작업 공간(3) 내에서 자유롭게 축선을 따라 이동 가능한 댐핑 피스톤(8) 및 상기 댐핑 피스톤(8)과 폐쇄벽(6) 사이에 배치된 스프링(9)으로 이루어진다.
피스톤 로드(5)를 피스톤(2)에 고정시키기 위해 상기 피스톤은 동축으로 돌출하는, 동축 보어(12)를 갖는 쇼울더를 구비하며, 상기 동축 보어의 개구에 가까운 영역 내에 피스톤 로드(5)의 단부가 고정 삽입되어 있다.
피스톤 로드(5)가 미치지 못하는 피스톤(2)에 더 가까운 동축 보어(12)의 영역 내부에는 2개의 방사형 보어(13)가 연결되고, 상기 방사형 보어는 동축 보어(12)를 작업 공간(3)과 연결시킨다.
피스톤 측에서는, 상기 동축 보어(12)가 피스톤(2) 내에 형성된 밸브 챔버(14) 내부와 통하고, 상기 밸브 챔버 내에는 밸브 피스톤(15)이 상기 피스톤을 방사 방향으로 감싸는 밀봉부(19)에 의해 밀봉되어 축선을 따라 이동 가능하게 배치되어 있다. 밸브 피스톤(15)은 폐쇄 부재(16)를 구비하는데, 상기 폐쇄 부재는 시이트 밸브의 폐쇄 부재이고, 밸브 시이트로 형성되어 밸브 챔버(14) 내부와 통하는 동축 보어(12)의 개구와 동축으로 마주보도록 배치된다. 밸브 챔버(14)의 바닥에 지지된 나선형 스프링(18)에 의해, 밸브 피스톤(15)의 폐쇄 부재(16)는 동축 보어(12)의 개구에 대해 상기 보어를 폐쇄시킨다.
상기 작업 공간(4)을 향하는 피스톤(2)의 측면은 쇼울더(11)를 제외하고 상기 작업 공간(3)을 향한 측면과 동일하게 구성되어 있으며, 상응하는 부품에는 도면 부호 (12'), (14'), (15'), (16'), (17'), (18') 및 (19')가 제공되어 있다.
2개의 바닥 (17)과 (17') 사이의 피스톤(2) 내부에는 용적 보상 챔버(20)가 형성되어 있으며, 상기 챔버는 제 1 연결 라인(21)을 통해서 밸브 피스톤(15 및 15')과 피스톤(2)의 개별 정면벽(22 및 22') 사이에 형성된 공간(60 및 60')과 영구적으로 연결된다.
용적 보상 챔버(20) 내에는 용적 부상 부재(23)가 배치되어 있으며, 상기 부재는 압력 부하를 받는 경우에는 자신의 용적을 감소시키고, 압력 부하가 경감된 경우에는 자신의 용적을 증대시킨다.
피스톤(2)의 길이 연장 방향으로 상호 간격을 두고 형성된 2개의 연결 라인(24 및 25)은 상기 제 1 연결 라인(21)으로부터 방사 방향 외부로 뻗어 방사 방향으로 감싸는 피스톤의 외부면과 통한다. 제 1 및 제 2 체크 밸브(36 및 37)의 탄성 플랩(26 및 27)에 의해서, 방사 방향으로 감싸는 피스톤(2)의 외부면과 실린더(1) 내벽 사이의 갭 내부와 통하는 연결 라인(24 및 25)의 개구가 폐쇄될 수 있다.
상기 밸브 플랩(26 및 27)은 서로를 향한 단부에서, 연결 라인(24 및 25) 사이의 영역에 있는 피스톤(2)을 방사 방향으로 감싸는 밀봉링(28)과 일체로 결합된다. 상기 밀봉링(28)에 의해 작동 챔버(3 및 4)가 서로 분리된다.
피스톤 로드(5)가 부하를 받지 않는 경우에는 모든 밸브가 폐쇄되고, 피스톤(2)은 그 당시의 위치에 유지된다. 피스톤 로드(5)에 압력이 가해지면, 피스톤(2)은 작업 공간(4) 내부로 움직인다. 이 때 형성되는 오일 압력은 폐쇄 부재(16')에 작용하여 상기 부재를 나선형 스프링(18')의 힘에 대항하여 밸브 시이트로부터 들어올린다. 이 때 오일 압력이 밸브 피스톤(15')의 큰 표면에 작용하기 때문에, 상기 밸브 피스톤은 신속하게 자신의 좌측 최종 위치로 이동한다. 또한 밸브 챔버(14')로부터 밀려난 오일은 연결 라인(21 및 24) 및 스스로 개방되는 밸브 플랩(26)을 통해서, 점점 확대되는 밸브 챔버(14) 내부로 이송된다. 피스톤 로드(5)의 부피로 인해 작업 공간(3)의 확대량이 작업 공간(4)의 축소량보다 적기 때문에, 초과량의 오일은 용적 보상 챔버(23)의 용적을 감소시키면서 용적 보상 챔버(20)에 의해 수용된다.
피스톤 로드(5)에 미치는 압력의 작용이 종료되면, 재차 모든 챔버 및 모든 밸브가 무압력 상태에서 폐쇄된다.
피스톤 로드(5)가 인장 동작중에 있는 경우에는 동일한 시퀀스가 반대 방향으로 이루어지며, 이 경우 연결 라인(21 및 15) 및 스스로 개방되는 밸브 플랩(27)을 통해서는 작업 공간(3)으로부터 배출되는 오일뿐만 아니라 용적 보상 부재(23)의 팽창에 의해 용적 보상 챔버(20)로부터 배출되는 오일도 작업 공간(4) 내부로 유입된다.
도 2 내지 도 15에는 라인(21, 24 및 25)의 매우 다양한 설치 방향, 체크 밸브(36 및 37)의 배치 상태 및 피스톤(2) 내에서의 용적 보상 챔버(20)의 배치 상태가 도시되어 있으며, 상기 부품들의 기능은 도 1에서의 기능과 일치한다.
도 11 내지 도 15는 밸브 피스톤(15)의 특수한 실시예 및 상기 피스톤의 파워에 의한 작동을 보여준다. 따라서 도 11 및 도 12에서 밸브 피스톤(15)에는 링형 영구 자석(38)이 배치되어 있고, 상기 자석과 마주 보면서 피스톤(2)에는 상응하는 강자성 부품(39)이 배치되어 있다. 그럼으로써 밸브 피스톤(15)은 폐쇄 위치에서 계속적으로 높은 파워를 받게 되며, 상기 파워는 개방 방향으로 약간 이동된 후에는 이미 심하게 강하되어 밸브의 명백한 개방을 보장해준다. 고유의 폐쇄 부하(15)는 나선형 스프링(18)에 의해서 가해진다.
도 12의 실시예에서는 나선형 스프링(18)이 존재하지 않는다. 본 실시예에서는 폐쇄 부하도 또한 영구 자석(38)과 강자성 부품(39) 사이의 인력에 의해서 가해진다.
추가로, 폐쇄 부하는 2개의 링형 영구 자석(40, 41)에 의해서 더욱 상승된다. 이 경우 영구 자석(40)은 밸브 피스톤(15)에서 폐쇄 부재(16)로부터 떨어져서 마주보는 상기 피스톤의 단부에 배치되어 있고, 상기 추가의 링형 영구 자석(41)은 축선 방향으로 상기 영구 자석과 마주 보면서 밸브 챔버(14)의 바닥에 배치되어 있다. 서로를 향하여 동일한 극으로 배치된 영구 자석(40, 41)의 반동력은 추가의 폐쇄 부하를 발생시킨다.
도 13에서 밸브 피스톤(15)에는 스냅-인 로킹용 후크(42)가 배치되어 있고,상기 후크는 스프링 밴드(23)에 의해서 방사 방향 내부로 초기 응력을 받는다. 밸브 피스톤(15)이 폐쇄 위치에 있는 경우에는 상기 스냅-인 로킹용 후크(42)가 자체의 로킹용 노우즈(44)에 의해서 좌측 로킹부(45)에 결합된다. 밸브 개방시에는 상기 로킹용 노우즈(44)가 융기부 위로 들려져서 우측 로킹부(47)에 결합된다. 반대 방향으로 작동시에 극복될 해체력이 지지력을 형성하고, 상기 지지력에 의해서 밸브 피스톤(15)은 개방 위치를 유지한다.
도 14에서는 상기와 같은 지지력이 캣치 스프링(49)의 캣치 아암(48)에 의해서 행사된다. 캣치 스프링(49)은 밸브 피스톤(15)에 고정되고, 상기 스프링의 캣치 아암(48)이 피스톤(2)을 작동시킨다. 도시된 폐쇄 위치에서는 상기 작동이 방사 방향으로 이루어지기 때문에, 밸브 피스톤(15)의 축선 방향 이동에는 아무런 작용도 하지 않는다. 그러나 밸브 피스톤이 개방 방향으로 이동되면, 캣치 아암(48)이 피스톤(2)의 램프(50, ramp) 영역에 도달하게 되고, 상기 아암은 축선 방향 파워 성분이 증가함에 따라 개방 방향으로 밸브 피스톤(15)에 작용할 수 있게 된다.
도 15에서 밸브 피스톤(15)은 디스크 스프링(51)의 방사형 스프링 아암에 의해 폐쇄 방향으로 작동되며, 상기 스프링의 파워는 개방 위치로의 이동 경로를 거치면서 감소된다.
도 16 내지 도 24는 밸브 플랩(26 및 27), 체크 밸브(36 및 37) 및 밀봉링(28)의 매우 다양한 실시예를 보여주며, 도 16의 실시예까지는 상기 3가지 소자가 하나의 부품으로 형성되어 있다.
도 16 및 도 17의 실시예에서는 연결 라인(24 및 25)이 하나의 라인으로 통합되어 있고, 상기 하나의 라인은 2개의 링형 밀봉 리브(29 및 30) 사이에 있는 영역 내부와 통하며, 상기 밀봉 리브의 자유로운 단부 영역은 다른 방향을 향하고 있다. 상기 링형 밀봉 리브(29 및 30)는 밸브 플랩의 기능뿐만 아니라 상기 2개의 작업 공간(3 및 4)을 서로 분리시키는 밀봉링의 기능도 충족시킨다.
밀봉링의 기능은 도 18 및 도 23의 링형 밀봉 리브(31 및 32)에 의해서도 충족된다.
도 18 및 도 24의 실시예는 밀봉링의 통합 부품으로서 형성된 유동 바이패스(33)를 추가로 포함한다.
이동 가능성을 용이하게 하기 위해, 도 22에서는 탄성 밀봉링(28)이 상기 링 내부에 삽입된 슬라이딩 링(34)에 의해서 실린더(1)의 내벽에 인접한다.
도 23의 밀봉링(28)을 내장 위치에 고정시키기 위해서, 상기 밀봉링은 자신을 감싸는 인장링(35)에 의해 피스톤(2)에 고정된다.
도 25 내지 도 28은 슬라이딩 밸브로서 형성된 밸브의 폐쇄 부재(16)를 보여주며, 이 경우 동축 보어(12) 내에서는 밸브 슬라이드(52)가 축선을 따라 움직일 수 있고, 상기 밸브 슬라이드의 정면은 작업 공간(3)의 압력에 의해 부하를 받는다. 밸브 슬라이드(52)가 우측으로 축선을 따라 이동함으로써, 작업 공간(3)으로부터 보어(53)를 거쳐 도시되지 않은 연결 라인(21)까지의 연결부가 개방된다.
동축 보어(12) 내에 있는 밸브 슬라이드(52)를 밀봉시키기 위해, 밸브 슬라이드(52)가 도 25에서는 하나의 링형 밀봉부(54)를 구비하고, 도 27에서는 하나의 밀봉캡(55)을 구비하며, 도 26 및 도 28에서는 상기 밸브 슬라이드의 자유 단부가완전히 탄성 중합체로부터 제작된다.
실시예 29 내지 33은 시이트 밸브의 폐쇄 부재(16)를 보여준다. 도 29의 실시예에서는 탄성 중합체 밸브 볼(56)이 밸브 시이트에 대해 영향을 미칠 수 있다.
도 30에서는 밸브 시이트가 동축 보어(12)의 개구를 감싸는 탄성 중합체 링(57)으로 형성되어 있다.
도 31은 도 1의 실시예와 일치한다.
도 32에서는 폐쇄 부재(32)의 정면에 탄성 중합체 캡(58)이 제공되어 있고, 도 33에서는 폐쇄 부재(16)가 자신의 정면에서 밀봉링(59)을 지지한다.
본 발명에 의해, 적은 개수의 부품을 구비함으로 콤팩트한 구성이 가능한 피스톤-실린더-유닛이 제작될 수 있다.

Claims (20)

  1. 폐쇄 실린더, 피스톤의 한 측면에 있는 피스톤 로드, 제 1 밸브 및 제 2 밸브, 그리고 용적 보상 챔버를 구비한 피스톤-실린더-유닛으로서,
    상기 폐쇄 실린더 내에서는 피스톤이 자신을 방사 방향으로 감싸는 링형 밀봉부에 의해서 실린더에 대해 밀봉되어 축선을 따라 이동 가능하게 가이드 되고, 상기 실린더 내부 공간을 피스톤 로드측 작업 공간 및 피스톤 로드로부터 멀리 떨어진 작업 공간으로 세분하고, 상기 2개의 작업 공간은 유체, 특히 유압 액체로 채워지며,
    상기 한 측면에 있는 피스톤 로드는 피스톤 로드측 작업 공간을 통해 뻗고, 실린더의 정면 폐쇄벽을 외부로 밀봉시키면서 관통하며,
    상기 제 1 밸브는 압력, 특히 높은 압력에서 개방될 수 있고, 상기 밸브를 통해 피스톤 로드로부터 멀리 떨어진 작업 공간이 피스톤 로드측 작업 공간과 연결될 수 있으며,
    상기 제 2 밸브는 높은 압력에서 개방될 수 있고, 상기 밸브에 의해 피스톤 로드측 작업 공간이 피스톤 로드로부터 멀리 떨어진 작업 공간과 연결될 수 있으며,
    상기 용적 보상 챔버는 피스톤 로드측 작업 공간의 변위량에 비해 더 큰, 피스톤으로부터 멀리 떨어진 작업 공간의 변위량을 수용하기 위해 이용되도록 구성된, 피스톤-실린더-유닛에 있어서,
    상기 용적 보상 챔버(20)는 피스톤(2) 내에 배치되어 있고, 피스톤으로부터 멀리 떨어진 작업 공간(4)은 상기 제 1 밸브를 통해서 그리고 피스톤측 작업 공간(3)은 상기 제 2 밸브를 통해서 용적 보상 챔버(20)와 연결될 수 있으며,
    상기 용적 보상 챔버(20)는 제 1 체크 밸브(37)를 통해서는 피스톤 로드로부터 멀리 떨어진 작업 공간(4)과 연결될 수 있고, 제 2 체크 밸브(36)를 통해서는 피스톤측 작업 공간(3)과 연결될 수 있는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용적 보상 챔버(20)의 용적은 압력 부하를 가함으로써 증가될 수 있고, 압력 부하를 경감시킴으로써 감소될 수 있는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 용적 보상 챔버(20) 내에는, 압력 부하를 가하는 경우에는 용적이 감소되고 압력 부하를 경감시키는 경우에는 용적이 증가되는 용적 보상 부재(23)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 용적 보상 챔버가 특히 탄성 박막으로서 형성된 가요성 벽을 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    높은 압력에서 개방될 수 있는 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브 또는 이들 중 어느 한 밸브가 파워 부하를 받는 제 3 또는 제 4 체크 밸브인 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    높은 압력에서 개방될 수 있는 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브 또는 이들 중 어느 한 밸브는 폐쇄 부재(16, 16')를 포함하며, 상기 폐쇄 부재는 스프링, 특히 나선형 스프링(18, 18') 또는 디스크 스프링(51)에 의해서 폐쇄 방향으로 부하를 받는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    높은 압력에서 개방될 수 있는 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브 또는 이들 중 어느 한 밸브가 시이트 밸브인 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    높은 압력에서 개방될 수 있는 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브 또는 이들 중 어느 한 밸브가 슬라이딩 밸브인 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  9. 제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    높은 압력에서 개방될 수 있는 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브 또는 이들 중 어느 한 밸브는 피스톤(2) 내에 형성된 밸브 챔버(14, 14')를 포함하며, 상기 챔버 내에서는 밸브 피스톤(15, 15')이 밀봉되어 이동될 수 있도록 가이드 되고, 상기 밸브 피스톤은 폐쇄 부재(16, 16')를 지지하며, 상기 폐쇄 부재는 폐쇄 방향으로는 파워의 영향을 받고, 개방 방향으로는 작업 공간 중에서 하나의 공간(3, 4)으로부터 압력의 영향을 받으며, 높은 압력에서 개방될 수 있는 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브 또는 이들 중 어느 한 밸브의 밸브 통로가 상기 폐쇄 부재에 의해서 차단될 수 있는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 폐쇄 부재(16, 16') 또는 밸브 피스톤(15, 15')이 폐쇄 방향으로 스프링의 영향을 받는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 폐쇄 부재 또는 밸브 피스톤(15, 15')은 피스톤(2)에 지지된 하나 또는 다수의 스프링 아암으로부터 폐쇄 방향으로 파워의 영향을 받으며, 상기 스프링 아암의 파워는 폐쇄 부재 또는 밸브 피스톤(15, 15')이 이동 경로의 적어도 마지막 부분에 있는 개방 위치로 이동하는 경로 상에서는 감소되고, 개방 위치에서는 적어도 전반적으로 0인 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 폐쇄 부재 또는 밸브 피스톤(15, 15')이 폐쇄 방향으로 자력의 영향을 받는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 밸브 피스톤(15, 15') 또는 피스톤에는 영구 자석(38)이 배치되고, 상기 밸브 피스톤(15, 15')의 이동 방향으로 상기 영구 자석(38)과 마주 보면서 피스톤(2) 또는 밸브 피스톤에 강자성 부품(39)이 배치되는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐쇄 부재 또는 밸브 피스톤(15, 15')이 지지력에 의해 상기 제 1 밸브 및 제 2 밸브 또는 이들 중 어느 한 밸브의 개방 위치를 유지할 수 있으며, 상기 지지력은 반대 방향 폐쇄력보다 작지만, 밸브 압력이 추가된 경우에는 상기 반대 방향 폐쇄력보다 큰 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 밸브 피스톤(15, 15') 또는 피스톤이 개방 위치에서는 로킹 부재에 의해 피스톤(2) 또는 밸브 피스톤의 로킹부(47) 내부로 삽입될 수 있고, 상기로킹부(47)로부터 로킹 부재를 해체시키는 파워는 상기 지지력인 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 밸브 피스톤에 캣치 스프링(49)이 배치되어 있고, 상기 스프링은 자체 캣치 아암(48)의 자유 단부에 의해 피스톤(2)에 지지되며, 상기 밸브 피스톤(15, 15')이 폐쇄 위치에 있는 경우에는 캣치 아암(48)이 축선 방향으로 적어도 전반적으로 파워 없이 피스톤(2)에 설치되고, 상기 밸브 피스톤(15, 15')이 개방 위치에 있는 경우에는 피스톤(2)에 지지력이 발생 및 제공되는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  17. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐쇄 부재(16, 16')로부터 다른 방향을 향하고 있는 측면 상에서 밸브 피스톤(15, 15')에는 영구 자석(40)이, 그리고 상기 영구 자석을 향한 피스톤(2, 2')에는 추가의 영구 자석이 상호 반동 작용하면서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피스톤의 링형 밀봉부는 제 1 및 제 2 체크 밸브(37, 36)를 구성하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 링형 밀봉부는 축선 방향으로 상호 간격을 둔 2개의 링형 밀봉 리브(29, 30)를 포함하고, 실린더(1)의 내벽에 인접하는 상기 리브의 자유 단부 영역은 서로로부터 멀어지는 방향을 향하고 있으며, 상기 용적 보상 챔버(20)는 연결 라인(24, 25)을 통해 상기 링형 밀봉 리브(29, 30) 사이의 공간에 연결되는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 피스톤(2)의 링형 밀봉부는 실린더(1)의 내벽에 탄성적으로 인접하는 밀봉링(28)을 포함하고, 피스톤(2)에 배치된 상기 밀봉링의 푸트 영역에는 반대 방향으로 축선을 따라 길게 늘어진 밸브 플랩(26, 27)이 형성되어 있으며, 상기 밸브 플랩에 의해 피스톤(2)에서 방사 방향으로 실린더(1) 내부와 통하는 연결 라인(24, 25)이 폐쇄될 수 있고, 상기 연결 라인은 용적 보상 챔버(20)까지 뻗는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더-유닛.
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