KR20110080495A

KR20110080495A - 피스톤링 조립체

Info

Publication number: KR20110080495A
Application number: KR1020100000749A
Authority: KR
Inventors: 박상기
Original assignee: 박상기
Priority date: 2010-01-06
Filing date: 2010-01-06
Publication date: 2011-07-13

Abstract

본 발명은 피스톤링 조립체에 관한 것으로서, 오일이 채워진 실린더본체(C)와, 본체 내부에서 유압에 의하여 슬라이딩되는 피스톤(P)에 의하여 실린더본체(C)에서 출몰되는 피스톤로드(R)로 구성되는 유압실린더에 적용되는 것으로서, 피스톤(P)에 형성된 홈부(P1)에 설치되는 것으로서, 그 홈부(P1)를 향하는 방향으로 개구된 탄성공간홈(15)이 형성된 가요성메인링(10); 가요성메인링(10)의 외주면에 밀착되는 것으로서, 실린더본체(C) 내주면에 밀착되는 외주면을 가지되 그 외주면에 수직선(L)에 대하여 움푹하게 패어지게 형성된 오목면(20a) 또는 볼록하게 형성된 볼록면(20b)이 형성된 실링(20); 가요성메인링(10) 양측에 배치되어 실링(20)이 가요성메인링(10)에서 분리되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 양단이 비스듬하게 절개된 절개단(30a)이 형성된 한쌍의 분리방지링(30); 및 분리방지링(30)에 환형으로 설치되는 것으로서, 상기 오일에 함유된 쇳가루를 흡착하기 위한 자석링(40);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

피스톤링 조립체{piston ring assembly}

본 발명은 피스톤의 외주면에 결합되어 그 피스톤의 슬라이딩을 원활하게 안내하기 위한 피스톤링 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 굴삭기와 같은 건설중장비에 사용되는 유압실린더는, 오일이 채워진 실린더본체와, 본체 내부에서 유압에 의하여 슬라이딩되는 피스톤에 의하여 출몰되는 피스톤로드로 구성된다. 이때 피스톤의 외주면에는 그 피스톤의 좌우측에서 인가되는 유압을 차폐하는 기능을 하여 피스톤의 슬라이딩을 원활하게 안내하기 위한 테프론링이 설치된다. 이러한 테프론링은 피스톤의 왕복이송운동할 때 실린더 본체 내주면과 밀착되므로, 유압실린더를 장시간 사용하면 손상되고, 이에 따라 주기적으로 유압실린더를 분해하여 테프론링을 교체하여야 한다.

그런데 상기한 테프론링은 피스톤의 좌우측으로 인가되는 유압을 차폐시키기 위하여 그 표면을 정밀하게 가공하여야 하는데, 가공과정이 일일이 수작업으로 진행되어 과도한 가공비가 발생하어 결국 고가로 구현될 수 밖에 없었다. 따라서 테프론링을 주기적으로 교체하는 과정에서 많은 유지보수 비용이 발생되었다.

또한 시간이 지남에 따라 실린더본체에서 분리되는 쇳가루나, 실링을 교체하는 과정에서 외부에서 유입되는 쇳가루 등이 오일에 섞이게 되고, 이러한 쇳가루는 실린더본체의 내주면을 손상시켜 결국 유압실린더의 고장의 원인이 되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 사출을 이용하여 대량 생산을 함으로써 저가로 구현할 수 있는 피스톤링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 시간이 지남에 따라 오일속에 섞이게 되는 쇳가루를 부착하여 실린더본체의 내주면이 손상되는 것을 방지할 수 있는 피스톤링 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 다양한 내직경의 실린더본체에도 적용할 수 있는 피스톤링 조립체를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 피스톤링 조립체는,

오일이 채워진 실린더본체(C)와, 상기 실린더본체(C) 내부에서 유압에 의하여 슬라이딩되는 피스톤(P)에 의하여 상기 실린더본체(C)에서 출몰되는 피스톤로드(R)로 구성되는 유압실린더에 적용되는 것으로서, 상기 피스톤(P)에 형성된 홈부(P1)에 설치되는 것으로서, 상기 홈부(P1)를 향하는 방향으로 개구된 탄성공간홈(15)이 형성된 가요성메인링(10); 상기 가요성메인링(10)의 외주면에 밀착되는 것으로서, 상기 실린더본체(C) 내주면에 밀착되는 외주면을 가지되 그 외주면에 수직선(L)에 대하여 움푹하게 패어지게 형성된 오목면(20a) 또는 볼록하게 형성된 볼록면(20b)이 형성된 실링(20); 상기 가요성메인링(10) 양측에 배치되어 상기 실링(20)이 상기 가요성메인링(10)에서 분리되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 양단이 비스듬하게 절개된 절개단(30a)이 형성된 한쌍의 분리방지링(30); 및 상기 분리방지링(30)에 환형으로 설치되는 것으로서, 상기 오일에 함유된 쇳가루를 흡착하기 위한 자석링(40);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 실링(20)은, 양단이 절개되며, 절개된 일측단에 형성된 것으로서 단차지게 형성된 제1단차부(21)와, 절개된 타측단에 형성된 것으로서 상기 제1단차부(21)에 치합되는 제2단차부(22)를 포함하고; 상기 제1단차부(21)와 제2단차부(22)의 접촉면에는 상호 치합되는 다수의 요철(凹凸)이 형성된 요철면(21a)(22a)이 형성된다.

본 발명에 있어서, 상기 절개단(30a)의 접촉면에는 상호 치합되는 다수의 요철(凹凸)이 형성된 요철면(30b)이 형성된다.

본 발명에 있어서, 상기 실링(20)은 나일론글라스 100 중량부를 기준으로 하여 몰리브덴이 0.3~10 중량부가 혼합되어 구현된다.

본원에 따른 피스톤링 조립체에 따르면, 그를 구성하는 실링 및 분리방지링이 사출에 의하여 제작되기 때문에 대량생산이 가능하여 제조단가를 줄일 있고, 이에 따라 유압실린더를 분해하여 피스톤링 조립체를 교체하는 과정에서 유지보수비용을 줄일 수 있다.

또한 탄성공간홈을 형성함으로써, 가요성메인링은 실링이 실린더본체에 내주면에 밀착될 수 있도록 탄성력을 제공한다. 이에 따라 실링은 오일의 유압을 차폐하여 결국 피스톤으로 오일의 유압을 효과적으로 인가할 수 있다.

또한 실링의 양단이 절개되어 치합되는 구조이기 때문에, 다양한 내직경의 실린더본체에도 본원의 실링 및 분리방지링을 채용할 수 있다.

더 나아가 실링의 외주면에 약간 움푹하게 패어진 오목면 또는 볼록면이 형성됨으로써, 실링의 외주면이 실린더본체의 내주면에 밀착될 때 오목면의 양측 가장자리 또는 볼록면의 중앙 부분이 눌리면서 실린더본체 내주면에 견고하게 밀착되고, 이에 따라 유압의 차폐력이 증가된다.

그리고 시간이 지남에 따라 오일속에 섞이게 되는 쇳가루를 부착하여 실린더본체의 내주면이 손상되는 것을 방지할 수 있다라는 작용, 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 피스톤링 조립체가 실린더본체 내부의 피스톤의 외주면에 설치된 상태를 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1의 피스톤링 조립체의 부분 분해사시도,
도 3은 도 2의 피스톤링 조립체의 단면도,
도 4는 도 2의 실링의 외주면에 오목면이 형성된 것을 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 2의 실링의 외주면에 볼록면이 형성된 것을 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명에 따른 피스톤링 조립체를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 피스톤링 조립체가 실린더본체 내부의 피스톤의 외주면에 설치된 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 피스톤링 조립체의 부분 분해사시도이며, 도 3은 도 2의 피스톤링 조립체의 단면도이다. 또, 도 4는 도 2의 실링의 외주면에 오목면이 형성된 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 2의 실링의 외주면에 볼록면이 형성된 것을 설명하기 위한 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 피스톤링 조립체는, 오일이 채워진 실린더본체(C)와, 실린더본체(C) 내부에서 유압에 의하여 슬라이딩되는 피스톤(P)에 의하여 상기 실린더본체(C)에서 출몰되는 피스톤로드(R)로 구성되는 유압실린더에 적용된다. 이러한 피스톤링 조립체는, 피스톤(P)에 형성된 홈부(P1)에 설치되는 것으로서, 그 홈부(P1)를 향하는 방향으로 개구된 탄성공간홈(15)이 형성된 가요성메인링(10)과; 가요성메인링(10)의 외주면에 밀착되는 것으로서, 실린더본체(C) 내주면에 밀착되는 외주면을 가지되 그 외주면에 수직선(L)에 대하여 움푹하게 패어지게 형성된 오목면(20a) 또는 볼록하게 형성된 볼록면(20b)이 형성된 실링(20)과; 가요성메인링(10) 양측에 배치되어 실링(20)이 가요성메인링(10)에서 분리되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 양단이 비스듬하게 절개된 절개단(30a)이 형성된 한쌍의 분리방지링(30)과; 분리방지링(30)에 환형으로 설치되는 것으로서, 오일에 함유된 쇳가루를 흡착하기 위한 자석링(40);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

가요성메인링(10)은 피스톤(P)의 외주면, 더욱 상세하게는 피스톤(P)의 외주면에 형성된 홈부(P1)에 설치된다. 이러한 가요성메인링(10)은 항성고무와 같은 가요성재질로 되어 있으며, 그 양측에는 한쌍의 환형단턱(11)이 형성되어 있다. 상기한 환형단턱(11) 각각에는 후술할 분리방지링(30)이 각각 끼어진다.

또한 홈부(P1) 측으로 개구되도록 형성된 탄성공간홈(15)은, 가요성메인링(10)이 후술할 실링(20)의 외주면이 실린더본체(C)의 내주면에 밀착될 수 있도록 탄성력을 제공한다. 이에 따라 실링(20)은 오일에 의하여 인가되는 유압을 효과적으로 차폐하여 피스톤(P)으로 유압을 효적으로 인가할 수 있다.

실링(20)은, 양단이 절개되며, 절개된 일측단에 형성된 것으로서 단차지게 형성된 제1단차부(21)와, 절개된 타측단에 형성된 것으로서 상기 제1단차부(21)에 치합되는 제2단차부(22)를 포함한다.

제1단차부(21)와 제2단차부(22)는 상호 치합되었을 때 다른 부분과 동일한 두께를 형성하도록 측부에서 보았을 때 치합되는 부분이 "ㄱ"형상과 "ㄴ" 형상으로 되어 있다. 따라서 제1단차부(21)와 제2단차부(22) 사이가 약간 벌어진 상태에서도 제1단차부(21)와 제2단차부(22)는 치합된 상태를 유지할 수 있고 이에 따라 피스톤(P) 좌우측에서 인가되는 유압을 차폐할 수 있다.

또한 제1단차부(21)와 제2단차부(22)의 접촉면에는 상호 치합되는 다수의 요철(凹凸)이 형성된 요철면(21a)(22a)이 형성된다. 요철면(21a)(22a)은 제1단차부(21)와 제2단차부(22)가 치합된 상태에서 실링(20)의 직경이 항상 일정하게 유지될 수 있도록 한다.

이는 기술적으로 중요한 의미를 가진다. 즉, 실링(20)의 외주면이 마찰에 의하여 닳아질 경우 제1단차부(21)와 제2단차부(22)는 사이가 벌어지게 되나, 제1,2단차부(21)(22)가 벌어진 상태에서도 특정 위치의 요철면(21a)(22a)에 의하여 제1,2단차부(21)(22)가 치합되어 결합된 상태를 유지하므로, 결국 실링(20)의 전체적인 직경은 일정하게 유지된다. 이렇게 실링(20)의 직경이 일정하게 유지됨으로써, 피스톤(P)에 인가되는 오일에 유압은 항상 일정하여 정밀한 제어가 가능하다. 즉, 실링(20)의 외주면이 시간이 지남에 따라 닳아지더라도, 특정한 위치의 요철면(21a)(22a)이 상호 치합된 상태를 유지하여 결국 실링(20)의 외주면의 직경이 일정해지고, 이에 따라 시간이 경과하더라도 유압인가에 의한 피스톤(P)의 일정한 반복 제어가 가능한 것이다.

더 나아가 실린더본체(C)의 내직경이 실링(20)이 이루는 직경과 동일하지 않더라도, 실링(20)은 실린더본체(C)의 내에서 피스톤(P)의 좌우측으로 인가되는 유압을 차폐할 수 있고, 이에 따라 다양한 내직경의 실린더본체(C)에 본원의 실링(20)을 범용적으로 채용할 수 있는 것이다.

또한 실링(20)의 외주면에는 도 4에 도시된 바와 같이 수직선(L)에 대하여 약간 움푹하게 패어진 오목면(20a)이 형성되거나, 도 5에 도시된 바와 같이 볼록하게 형성된 볼록면(20b)이 형성되어 있다. 오목면(20a) 또는 볼록면(20b)을 형성함으로써, 실링(20)의 외주면이 실린더본체(C)의 내주면에 밀착될 때 오목면(20a) 양측 가장자리 또는 볼록면(20b)의 중앙 부분이 눌리면서 실린더본체(C) 내주면에 견고하게 밀착되고, 이에 따라 유압의 차폐력이 증가된다.

상기한 실링(20)은 금형을 이용한 사출 또는 성형을 통하여 제작된다. 이를 가능하게 하기 위하여 실링(20)은 나일론글라스 100 중량부를 기준으로 하여 몰리브덴이 0.3~10 중량부가 혼합되어 구현된다. 몰리브덴이 0.3 중량부 이하가 혼합되면 실링(20)은 충분한 내구성을 발휘하기가 어렵고, 몰리브덴이 10 중량부 이상이 되면 윤활성이 떨어지게 된다. 본 실시예에서 실링(20)은 나일론글라스 100 중량부를 기준으로 하였을 때 몰리브덴이 5 중량부 혼합되어 구현된다. 이와 같이 실링(20)이 사출 또는 성형에 의하여 제작되므로, 그 표면을 정밀하게 가공할 필요성을 제거할 수 있어 제작단가가 획기적으로 낮아진다.

분리방지링(30)은, 가요성메인링(10)의 양측에서 환형단턱(11)에 끼어진 상태에서 인가되는 유압에 의하여 실링(20)이 가요성메인링(10)에서 분리되는 것을 방지한다. 이러한 분리방지링(30)의 양단에는 비스듬하게 형성된 절개단(30a)이 형성되어 있다.

또한 절개단(30a)의 접촉면에는 상호 치합되는 다수의 요철(凹凸)이 형성된 요철면(30b)이 형성된다. 요철면(30b)은 양단의 절개단(30a)이 치합된 상태에서 분리방지링(30)의 직경이 항상 일정하게 유지될 수 있도록 한다.

이 역시 기술적으로 중요한 의미를 가진다. 비스듬하게 형성된 양 절개단(30a) 및 그 양 절개단(30a)에 형성된 요철면(30b)에 의하여, 가요성메인링(10)에 형성된 환형단턱(11)의 직경이 약간 크거나 작더라도, 또는 실린더본체(C)의 내주면이 약간 크거나 작더라도, 분리방지링(30)은 약간 벌어지거나 오무려지면서 특정 직경의 링형태를 유지할 수 있다. 즉, 본원의 분리방지링(30)은 다양한 규격의 가요성메일링(10)이나 실린더본체(C)에도 범용적으로 적용할 수 있는 것이다.

자석링(40)은 전체적으로 환형으로 되며 분리방지링(30)에 일체로 설치되며, 자석링(40)은 별도로 제작한 후 분리방지링(30)을 성형할 때 일체화시킨다.

오랜시간동안 유압실린더를 작동시킴에 따라 실린더본체(C)에서 분리되는 쇳가루나, 실링(20)을 교체하는 과정에서 외부에서 유입되는 쇳가루 등이 오일에 섞이게 된다. 이러한 쇳가루는 실린더본체(C)의 내주면에 미세한 홈을 발생하거나 실링(20)의 외주면을 손상시켜 결국 오일의 유압이 피스톤(P)에 완전히 인가되는 것을 방지하게 된다.

본원의 자석링(40)은 오일속에 섞여진 쇳가루를 부착하여 제거함으로써 실린더본체의 내주면이 손상되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 유압실린더 또는 피스톤링 조립체의 수명을 연장할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

10 ... 가요성메인링 11 ... 환형단턱
15 ... 탄성공간홈 20 ... 실링
20a ... 오목면 20b ... 볼록면
21, 22 ... 제1,2단차부 21a, 22a ... 요철면
30 ... 분리방지링 30a .. 절개단
30b ... 요철면 40 ... 자석링

Claims

오일이 채워진 실린더본체(C)와, 상기 실린더본체(C) 내부에서 유압에 의하여 슬라이딩되는 피스톤(P)에 의하여 상기 실린더본체(C)에서 출몰되는 피스톤로드(R)로 구성되는 유압실린더에 적용되는 것으로서,
상기 피스톤(P)에 형성된 홈부(P1)에 설치되는 것으로서, 상기 홈부(P1)를 향하는 방향으로 개구된 탄성공간홈(15)이 형성된 가요성메인링(10);
상기 가요성메인링(10)의 외주면에 밀착되는 것으로서, 상기 실린더본체(C) 내주면에 밀착되는 외주면을 가지되 그 외주면에 수직선(L)에 대하여 움푹하게 패어지게 형성된 오목면(20a) 또는 볼록하게 형성된 볼록면(20b)이 형성된 실링(20);
상기 가요성메인링(10) 양측에 배치되어 상기 실링(20)이 상기 가요성메인링(10)에서 분리되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 양단이 비스듬하게 절개된 절개단(30a)이 형성된 한쌍의 분리방지링(30); 및
상기 분리방지링(30)에 환형으로 설치되는 것으로서, 상기 오일에 함유된 쇳가루를 흡착하기 위한 자석링(40);을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립체.
제1항에 있어서,
상기 실링(20)은, 양단이 절개되며, 절개된 일측단에 형성된 것으로서 단차지게 형성된 제1단차부(21)와, 절개된 타측단에 형성된 것으로서 상기 제1단차부(21)에 치합되는 제2단차부(22)를 포함하고;
상기 제1단차부(21)와 제2단차부(22)의 접촉면에는 상호 치합되는 다수의 요철(凹凸)이 형성된 요철면(21a)(22a)이 형성된 것;을 특징으로 하는 피스톤링 조립체.
제1항에 있어서,
상기 절개단(30a)의 접촉면에는 상호 치합되는 다수의 요철(凹凸)이 형성된 요철면(30b)이 형성된 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립체.
제1항에 있어서,
상기 실링(20)은 나일론글라스 100 중량부를 기준으로 하여 몰리브덴이 0.3~10 중량부가 혼합되어 구현된 것을 특징으로 하는 피스톤링 조립체.