KR20080102974A - 쿠션 링 및 유압 실린더 - Google Patents

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Abstract

유압 실린더의 로드측 실린더 헤드와 피스톤 로드의 사이에 사용되고, 실린더의 최대 연장 단부의 근처에서 충격을 완충하기 위해 피스톤 로드 상에 외삽되는 쿠션 링으로서, 이 쿠션 링은 V자형 단면을 가지는 스로틀 그루우브를 포함한다. 이 스로틀 그루우브는 쿠션 링의 적절한 위치로부터 로드측 단부까지 연장하고, 로드측 유체실로부터 로드측 실린더 헤드 내에 제공된 유입/유출 포트로 유동하는 작동 유체를 스로틀하는 기능을 발휘한다. 스로틀 그루우브는 쿠션 링의 외주에 제공되어 있다. 스로틀 그루우브의 로드측 단부에는 작동 유체를 쿠션 링의 외측 경사방향으로 안내하는 단부 안내면이 구비되어 있다.
Figure P1020080046083
유압, 실린더, 쿠션 링, 유체, 안내

Description

쿠션 링 및 유압 실린더{CUSHION RING AND FLUID-PRESSURE CYLINDER}
본 발명은 유압 실린더의 로드측 실린더 헤드 및 피스톤 로드 사이에 사용되고, 실린더의 최대 연장 단부의 근처에서 충격을 완충하기 위해 피스톤 상에 외삽되는 쿠션 링 및 이 쿠션 링에 제공된 유압 실린더에 관한 것이다.
오일압, 수압 등을 이용하는 다수의 유압 실린더 중에서, 선형 구동력을 발생하기 위해 작동 유체가 피스톤의 저부측 및 로드측의 양측에 공급되는 유압 실린더는 작동 유체가 저부측에 공급되고, 그 결과 피스톤이 연장되어 로드측 실린더 헤드에 접촉했을 때 형성되는 충격, 즉 실린더의 최대 연장 단부의 근처의 충격을 완충하기 위해 쿠션 링을 사용한다.
이하, 도 3을 참조하여 이와 같은 쿠션 링을 사용하는 유압 실린더의 일례를 설명한다. 도 3a는 본 발명의 관련 기술인 쿠션 링을 사용하는 전형적인 유압 실린더의 종단면도, 도 3b는 도 3a에 도시된 쿠션 링의 스로틀 그루우브가 V형 단면을 가지는 경우의 쿠션 링의 작용을 설명하기 위한 설명도, 도 3c는 도 3b의 R-R선을 따라 취한 단면도이다.
특허문헌 1에 기술된 도 3a에 도시된 유압 실린더(30)는 쿠션 링(21)이 외삽 된 피스톤 로드(22), 이 피스톤 로드(22)의 저단부 내에 제공된 피스톤(23), 피스톤(23)이 내부에서 슬라이드 운동하는 실린더 본체(24), 및 실린더 본체(24)의 로드측을 시일하는 로드측 실린더 헤드(25)를 포함한다.
쿠션 링(21)은 피스톤 로드(22)의 축경부에 외삽되어 있다. 이 축경부에는 또한 피스톤(23)이 외삽되어 있다. 쿠션 링(21)은 피스톤(23)에 의해 구속된 상태에서 피스톤(23)과 피스톤 로드(22)와 함께 슬라이드 운동한다.
로드측 유체실(A)로부터 로드측 실린더 헤드(25)에 제공된 유입/유출 포트(25a)로 유동하는 작동 유체를 스로틀함으로써 실린더의 최대 연장 단부의 인접부에서 충격을 완충하도록 쿠션 링(21)의 외주부에는 쿠션 링(21)의 축방향의 적절한 위치로부터 로드측 단부까지 슬릿(21a)이 제공되어 있다.
스로틀 작동에 관련하여, 로드측 실린더 헤드(25)의 내경부 상에는 스페이서(26a), 쿠션 시일(26b), 및 칼라(26c)가 저부측으로부터 순서대로 내삽되어 있고, 이들의 내측에는 쿠션 링(21)이 내삽되어 있다.
유압 실린더(30)에 대해 스페이서(26a)는 축방향으로 이동할 수 있고, 스페이서(26a)의 내경은 쿠션 시일(26b)의 내경보다 대경이다. 그 결과 쿠션 시일(26b)의 진동이 억제되므로 진동에 의한 소음이 억제된다(특허문헌 1의 [0031] 문단 참조).
다른 한편, 쿠션 링(21)의 외주에 위치하는 슬릿(21a)은 충격을 완충하기 위한 작동 유체의 스로틀 그루우브로서 작용한다. 용도에 따라 이 그루우브는 도 3b 및 도 3c에 도시된 쿠션 링(21')과 같은 V형 단면을 가지는 스로틀 그루우브(21a') 로서 형성될 수 있다.
도 3b에 도시된 바와 같은 V형 단면을 가지는 스로틀 그루우브(21a')가 제공되는 경우, 쿠션 링(21')이 실린더의 최대 연장 단부의 부근에서 로드측 실린더 헤드(25)에 진입하는 경우, 스로틀 그루우브(21a')에 의해 스로틀된 제트류는 로드측 상에서 U패킹(26d')에 충돌함으로써 U패킹(26d')을 손상시킬 우려가 있다. 따라서, 이에 대한 개량이 요구된다.
[특허문헌 1] 일본국 특개2002-31106 (도 2 참조)
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 스로틀 그루우브가 V형 단면을 가지는 경우에도 로드측 상의 U패킹을 손상시킬 가능성이 없는 쿠션 링 및 이 쿠션 링을 사용하는 유압 실린더를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 쿠션 링에 의하면 로드측 상의 U패킹이 손상될 우려가 없다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
도 1a는 본 발명에 따른 쿠션 링의 일례를 도시한 평면도, 도 1b는 도 1a에 도시된 쿠션 링의 상반부를 단면으로 도시한 측면도, 도 1c는 도 1a에 도시된 쿠션 링의 정면도, 도 1d는 도 1b에서 N으로 표시된 부분의 확대도, 도 1e는 도 1c의 P로 표시된 부분의 확대도이다.
이 도 1e의 확대도는 P부분 내의 스로틀 그루우브의 최대 깊이 부분의 횡단면도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 쿠션 링을 사용한 본 발명에 따른 유압 실린더의 일례를 도시한 종단면도, 도 2b는 쿠션 링의 작용 효과를 도시한 도 2a의 Q로 표시된 부분의 확대도이다.
도 1에 도시된 쿠션 링(1)은 로드측 실린더 헤드 및 유압 실린더의 피스톤 로드 사이에 사용되고, 실린더의 최대 연장 단부의 근처에서 충격을 완충하기 위해 피스톤 로드 상에 외삽되어 있다.
상기 쿠션 링(1)은 로드측 유체실(도 2a 참조)로부터 로드측 실린더 헤드(5) 내에 제공된 유입/유출 포트(5)로 유동하는 작동 유체를 스로틀하기 위해, 쿠션 링(1)의 종방향의 적절한 위치로부터 로드측 단부까지 연장하는 V자형 단면을 가지는 스로틀 그루우브(1)가 쿠션 링(1)의 외주에 형성되어 있고, 상기 스로틀 그루우브(1a) 내에서 유동하는 작동 유체를 쿠션 링(1)의 외측 경사방향을 향해 안내하기 위한 단부 안내면(1b)이 상기 스로틀 그루우브(1a)의 로드측 단부 내에 제공되어 있는 것을 특징으로 한다.
도 3b 및 도 3c에 도시된 관련 기술의 쿠션 링(21') 내의 스로틀 그루우브(21a')는 로드측 단부에 개방되고, 스로틀 그루우브(21a') 내에서 유동하는 작동 유체를 스로틀 그루우브(21a')의 방향의 제트류로서 쿠션 링(21')의 전방으로 분사 한다.
스로틀 그루우브(21a')와 달리, 본 발명에 따른 쿠션 링(1)은 스로틀 그루우브(1a)의 로드측 단부가 전방으로 개방되지 않도록 그리고 개방부를 차단하도록 스로틀 그루우브(1a)의 방향에 대해 쿠션 링(1)의 외측 경사방향으로 상승하는 형태의 단부 안내면(1b)이 제공되어 있다.
단부 안내면(1b)을 구비한 스로틀 그루우브(1a)는 도 1에 도시된 바와 같이 쿠션 링(1)의 외주를 2개의 동일 부분으로 분할하는 2개의 위치에 제공되거나, 1개의 위치에 제공되거나, 3개 이상의 위치에 제공될 수 있다.
또, 본 실시예의 스로틀 그루우브(1a)는 쿠션 링(1)의 축방향의 실질적으로 중앙부로부터 로드측 단부를 향해 V형 단면적이 점차 증대하는 형태가 되도록 형성되어 있다.
이와 같은 구성에 의해, 작동 유체는 쿠션 링(1)이 로드측 실린더 헤드(5) 내로 더욱 진입함에 따라 더욱 스로틀되고, 그 결과 쿠션 링(1)의 쿠션 작용은 더욱 만족스럽게 된다.
또, 쿠션 작용을 위한 요구사항에 부합하기 위해, 스로틀 그루우브(1a)의 V형 단면적은 단순히 일정한 비율로 증대되거나, 그 증대비율을 부분적으로 변화시킬 수 있다. 또는, 일정 단면적 부분이 특정 부분으로부터 지속되게 할 수도 있다.
본 발명에 따른 쿠션 링에 있어서, 완충 작용시 작동 유체의 제트류를 생성할 가능성이 있는 스로틀 그루우브는 단부가 개방되어 있는데 종래 기술과 달리 단 부 안내면에 의해 제트류가 U링에 직접 충돌하는 것이 방지될 수 있는 구조를 취한다.
따라서, 본 발명에 따른 쿠션 링의 기본 특징은 스로틀 그루우브(1a)의 축방향의 단면적의 변화에 무관하게 스로틀 그루우브의 로드측 단부에 단부 안내면이 제공되는 것이다.
본 실시예와 같이, 스로틀 그루우브(1a)의 V형 단면적이 로드측 단부를 향해 점차 증대하는 경우, 이 점증하는 단면적에 의해 형성된 제트류는 더욱 U링을 향해 전진하고, 단부 안내면은 더욱 만족스러운 효과를 달성하게 된다.
전술한 관점으로부터, 스로틀 그루우브의 형상에 관하여, V형, U형, 및 장방형을 포함하여 작동 유체의 유로를 스로틀링함으로써 제트류를 생성할 수 있는 모든 형상은 본 발명의 범위 내에 포함된다.
전술한 쿠션 링(1)을 사용하는 유압 실린더(10)에서 도 2를 참조하여 단부 안내면(1b)의 작용 효과에 대해 더 상세히 설명한다.
도 2a에 도시된 유압 실린더(10)는 피스톤(3)의 저부측 유실(B) 및 로드측 유실(A)의 양측에 작동유체를 공급함으로써 선형 구동력을 발생하도록 구성되어 있다. 이 유압 실린더(10)는 쿠션 링(1)이 외삽된 피스톤 로드(2), 이 피스톤 로드(20)의 베이스 단부에 제공된 피스톤(3), 피스톤(3)이 내부에서 슬라이딩 운동하도록 된 실린더 본체(4), 및 이 실린더 본체(4)의 로드 측을 시일하는 로드측 실린더 헤드(5)를 포함한다.
저부측에도 실린더 헤드가 제공되어 있다. 이에 대한 설명은 생략한다.
쿠션 링(1)은 피스톤 로드(2)의 축경부(reduced-diameter part; 2a)에 외삽되어 있다. 이 축경부(2a)에는 또 피스톤(3)이 외삽되어 있다. 쿠션 링(1)은 피스톤(3)에 의해 구속된 상태에서 피스톤(3) 및 피스톤 로드(2)와 함께 슬라이드 운동한다.
로드측 실린더 헤드(5)의 내경부에는 스페이서(6a), 쿠션 시일(6b), 칼라(6c)가 로드측 실린더 헤드(5)의 내경부 상에서 슬라이드 운동하는 피스톤 로드(2) 및 쿠션 링(1)에 대응하는 저부로부터 순서대로 내삽되어 있다.
로드측 실린더 헤드(5)의 내경부 상의 칼라(6c)로부터 로드측은 그 내경이 쿠션 링(1)의 외경에 직접 대면하는 링 장착 구멍부이다.
전술한 유입/유출 포트(5a)는 링 장착 구멍부(5b)와 외측부 사이에서 작동 유체가 유동할 수 있도록 링 장착 구멍부(5b)로부터 실린더 본체(4)를 통해 관통 형성된다.
로드측 실린더 헤드(5)의 링 장착 구멍부(5b)의 로드측 상에는 피스톤 로드(2)와 실린더 헤드(5) 사이의 유체 밀폐 상태를 유지하는 U패킹(6d), 피스톤 로드(2)의 슬라이드 운동을 안내하는 베어링(6e), 및 외부로부터 먼지가 진입하는 것을 방지하는 시일(6f)이 저부측으로부터 순서대로 내삽되어 있다.
전술한 바와 같이 구성된 유압 실린더(10)에 따라, 피스톤(30)이 실린더의 최대 연장단부의 근처에 위치했을 때(도 2a 참조), 쿠션 링(1)의 스로틀 그루우브(1a)와 스페이서(6a), 쿠션 시일(6b), 및 칼라(6c) 사이에서 적절한 쿠션 작용이 실행된다.
그 후, 피스톤(3)이 로드측으로 전진했을 때, 쿠션 링(1)은 로드측 실린더 헤드(5)의 링 장착 구멍부(5b)에 도달하고, 쿠션 링(1)은 로드측 실린더 헤드(5)의 로드측 상에서 U패킹(6d)에 접근한다. 이때, 도 2b에 도시된 바와 같이, 쿠션 링(1) 내의 스로틀 그루우브(1a)로부터 전방으로 분사되는 제트류는 단부 안내면(1b)에 의해 안내되어 링 장착 구멍부(5b)의 내경부를 향해 진행하므로 U패킹(6d)의 단부면과 충돌하지 않는다.
따라서, U패킹(6d)이 손상될 우려가 없다.
본 발명에 따른 쿠션 링(1)에 따라, 스로틀 그루우브(1a)의 단면이 V자형인 경우에도 로드측 상에서 U패킹(6d)이 손상될 우려는 없다. 또, 전술한 쿠션 링(1)을 사용하는 유압 실린더(10)는 쿠션 링(1)의 효과를 달성할 수 있다.
본 발명에 따른 쿠션 링과 단동 유압 실린더는 전술한 실시예에 제한되지 않는다. 청구범위 및 실시예의 범위 내에서 다양한 개조 및 조합이 가능하고, 이들 개조 및 조합은 본 발명의 권리범위 내에 포함된다.
또, 본 명세서에서 정의한 유압(fluid pressure)은 오일 유 이외에도 물이나 고분자 작동 유체와 같은 오일 이외의 임의의 유체를 사용하여 형성되는 압력을 포함한다.
본 발명에 따른 쿠션 링 및 유압 실린더는 쿠션 링에 V자형 단면의 스로틀 그루우브가 형성되어 있는 경우에도 로드측 상에서 U패킹이 손상될 우려가 없어야 하는 산업분야에서 사용될 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 쿠션 링의 일례를 도시한 평면도,
도 1b는 도 1a에 도시된 쿠션 링의 상반부를 단면으로 도시한 측면도,
도 1c는 도 1a에 도시된 쿠션 링의 정면도,
도 1d는 도 1b에서 N으로 표시된 부분의 확대도,
도 1e는 도 1c의 P로 표시된 부분의 확대도,
도 2a는 도 1에 도시된 쿠션 링을 사용한 본 발명에 따른 유압 실린더의 일례를 도시한 종단면도,
도 2b는 쿠션 링의 작용 효과를 도시한 도 2a의 Q로 표시된 부분의 확대도,
도 3a는 본 발명의 관련 기술인 쿠션 링을 사용하는 유압 실린더의 종단면도,
도 3b는 쿠션 링의 스로틀 그루우브가 V자형 단면을 가지는 경우의 쿠션 링의 작용을 설명하기 위한 도면,
도 3c는 도 3b의 R-R선을 따라 취한 단면도이다.

Claims (2)

  1. 유압 실린더의 로드측 실린더 및 피스톤 로드 사이에 사용되고, 실린더의 최대 연장 단부의 근처에서 충격을 완충하기 위해 피스톤 로드 상에 외삽된 쿠션 링으로서,
    로드측 유체실로부터 로드측 실린더 헤드 내에 제공된 유입/유출 포트로 유동하는 작동 유체를 스로틀하기 위해, 쿠션 링의 적절한 위치로부터 로드측 단부까지 연장하는 V자형 단면을 가지는 스로틀 그루우브가 쿠션 링의 외주에 형성되어 있고,
    상기 스로틀 그루우브 내에서 유동하는 작동 유체를 쿠션 링의 외측 경사방향을 향해 안내하기 위한 단부 안내면이 상기 스로틀 그루우브의 로드측 단부 내에 제공되어 있는 쿠션 링.
  2. 제1항에 기재된 쿠션 링을 사용하는 유압 실린더.
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