KR20140094872A - 유압실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피스톤이 스트로크엔드 위치로 이동될 경우 발생되는 쿠션압력에 의한 유압실린더의 플랜지 확관되는 것을 방지할 수 있도록 한 것으로,
본 발명의 일 실시예에 의한 유압실린더는, 작동유의 수용공간을 형성하는 튜브;
상기 튜브 단부에 연장 형성되는 플랜지;
작동유의 유입 및 배출에 따라 상기 튜브 내에서 직선운동하는 실린더 로드;
상기 실린더 로드에 결합되며, 상기 튜브 내에 라지챔버 및 스몰챔버를 구획하는 피스톤;
상기 플랜지 외측면에 설치되는 헤드커버;
상기 피스톤이 스트로크엔드 위치로 이동될 경우 상기 헤드커버에 충돌되는 것을 방지하는 쿠션슬리브;
상기 플랜지에 원주방향으로 형성되는 결합공;
상기 결합공에 대응되게 형성되어 상기 결합공에 결합되고, 상기 피스톤이 스트로크엔드 위치로 이동될 경우 상기 헤드커버와 피스톤 사이의 압력실에 발생되는 쿠션압력에 의해 상기 플랜지의 반경방향으로 확관되는 것을 방지하는 강도 보상핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압실린더를 제공한다.

Description

유압실린더{hydraulic cylinder}

본 발명은 유압실린더에 관한 것으로, 특히 피스톤이 스트로크엔드(stroke end) 위치로 이동될 경우 발생되는 쿠션압력에 의한 유압실린더의 플랜지 확관되는 것을 방지할 수 있도록 한 유압실린더에 관한 것이다.

도 1에 도시된 종래 기술에 의한 유압실린더는,

작동유의 수용공간을 형성하는 튜브(1)와,

상기 튜브(1) 단부에 연장 형성되는 플랜지(1a)와,

작동유의 유입 및 배출에 따라 튜브(1) 내에서 직선운동하는 실린더 로드(2)와,

상기 실린더 로드(2)에 결합되어 튜브(1) 내에 라지챔버 및 스몰챔버를 구획하는 피스톤(3)과,

상기 튜브(1) 단부에 설치되며 작동유 누출을 방지하는 시일(4d)(seal)이 장착되는 헤드커버(4)와,

피스톤(3)이 스트로크엔드 위치로 이동될 경우 헤드커버(4)에 충돌되는 것을 방지하는 쿠션슬리브(5)를 포함한다.

도면중 미 설명부호 7은 상기 헤드커버(4)를 플랜지(1a)에 고정하는 체결부재이다.

상기 튜브(1) 내에 구획된 스몰챔버에 유입되는 작동유에 의해 실린더 로드(2)가 신장구동될 경우, 쿠션슬리브(5)가 헤드커버(4)에 형성된 스로틀공(4a)에 삽입된다. 이로 인해 압력실(6) 내의 작동유 일부는 헤드커버(4)의 오리피스(4b)를 통과하여 배출공(4c)을 통하여 배출되며, 압력실(6) 내에 잔류되는 작동유 압력이 순간적으로 피크 압력(peak pressure)까지 상승된다. 상기 압력실(6) 내에 발생되는 고압상태의 압력은 피스톤(3)의 이동에 저항하는 쿠션압력(Pc)으로서 작용함에 따라 스트로크 엔드시 발생되는 충격을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 피스톤(3)이 스트로크엔드 위치로 이동되어 압력실(6)에 쿠션압력(Pc)이 발생될 경우, 동시에 압력실(6)에 쿠션슬리브(5)와 대향되는 방향으로 플랜지(1a)에 가해지는 로드압력(Pa)이 발생하게 된다. 즉 압력실(6) 내에 발생되는 쿠션 압력은 쿠션압력(Pc)과 로드압력(Pa)의 합으로서 이뤄진다(압력실(6)의 쿠션 압력 = Pa + Pc). 상기 쿠션 압력중 로드 압력(Pa)에 의해 플랜지(1a)의 부분 팽창현상(가상선으로 도시됨)으로 확관이 발생되거나 상기 헤드커버(4)에 장착된 시일(4d)이 압력에 견디지 못해 형상 변형되어진다. 상기 플랜지(1a)의 확관으로 인해 유압실린더가 파손되거나, 헤드커버(4) 외경과 이와 결합된 플랜지(1a)내경 사이의 틈새를 통해 외부로 누유를 초래하게 된다.

이로 인해 상기 압력실(6)에 발생되는 로드압력(Pa)에 의한 유압실린더의 파손 등을 방지하기 위하여, 로드압력(Pa)에 의한 충격이 플랜지(1a)의 반경 방향으로 전달되는 부위의 플랜지(1a)를 보강할 수 있도록 플랜지(1a)의 사이즈를 키우거나, 열처리 공정을 거쳐 기계적 강도를 높이거나, 플랜지(1a)의 재질을 강도가 높은 소재로 변경하는 방법이 사용되고 있다.

상기 플랜지(1a)의 외형 사이즈를 확대시킬 경우, 사이즈 확대로 인해 중량이 증가되며 원가비용 상승을 초래하고, 유압실린더가 장착되는 굴삭기를 이루는 상호 부품간의 간섭으로 인해 플랜지(1a)의 사이즈 확대는 제한을 받게 되며, 고객의 요구에 따라 고압화 및 부품의 콤팩트화 추세에 반하여 장비의 경쟁력이 떨어지는 단점을 갖는다.

또한, 상기 플랜지(1a)의 재질을 강도가 높은 소재로 대체하거나, 또는 열처리 공정을 거쳐 플랜지(1a)의 강도를 높일 경우, 플랜지(1a)를 기계가공한 후 용접하는 작업공정 등으로 인해 제작성이 떨어지고 원가비용 상승을 초래하는 단점을 갖는다.

본 발명의 실시예는, 유압실린더의 플랜지 사이즈를 확대하지않고 쿠션압력에 의한 플랜지 확관되는 것을 방지할 수 있도록 한 유압실린더와 관련된다.

본 발명의 실시예는, 쿠션압력에 의한 유압실린더의 플랜지 확관되는 것을 방지하기 위하여 별도의 열처리 공정을 거치지않고, 플랜지의 재질을 변경하지않으면서 플랜지의 강도를 높일 수 있도록 한 유압실린더와 관련된다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 유압실린더는, 작동유의 수용공간을 형성하는 튜브;

상기 튜브 단부에 연장 형성되는 플랜지;

작동유의 유입 및 배출에 따라 상기 튜브 내에서 직선운동하는 실린더 로드;

상기 실린더 로드에 결합되며, 상기 튜브 내에 라지챔버 및 스몰챔버를 구획하는 피스톤;

상기 플랜지 외측면에 설치되는 헤드커버;

상기 피스톤이 스트로크엔드 위치로 이동될 경우 헤드커버에 충돌되는 것을 방지하는 쿠션슬리브;

상기 플랜지에 원주방향으로 형성되는 결합공;

상기 결합공에 대응되게 형성되어 상기 결합공에 결합되고, 상기 피스톤이 스트로크엔드 위치로 이동될 경우 상기 헤드커버와 피스톤 사이의 압력실에 발생되는 쿠션압력에 의해 상기 플랜지의 반경방향으로 확관되는 것을 방지하는 강도 보상핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압실린더를 제공한다.

바람직한 실시예에 의하면, 상기 결합공은 상기 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 강도 보상핀이 상기 결합공에 결합된 후 유동되는 것을 방지할 수 있도록, 강도 보상핀이 오차범위내에서 강제로 억지끼워맞춤되거나 강도 보상핀의 외경이 조립전에 질소에 의해 수축되고 조립후 팽창되어 유동되지않도록 결합되는 것을 특징으로 한다.

상기 결합공은 상기 헤드커버를 상기 플랜지에 고정하는 체결부재가 결합되도록 상기 플랜지에 형성되는 체결공에 축방향으로 연장 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 결합공은 상기 헤드커버를 상기 플랜지에 고정하는 체결부재가 결합되도록 상기 플랜지에 형성되는 체결공과 별도로 상기 플랜지에 원주방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 강도 보상핀은 상기 플랜지의 강도보다 상대적으로 높은 강도를 갖는 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 강도 보상핀은 내부가 솔리드 타입으로 이뤄진 원기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같이 구성되는 본 발명은 아래와 같은 이점을 갖는다.

유압실린더의 사이즈를 확대하거나 형상을 변경하지않고 쿠션압력에 의한 유압실린더의 플랜지 확관되는 것을 방지하므로 구조 간단화로 인해 원가비용을 절감할 수 있다.

또한, 쿠션압력에 의한 유압실린더의 플랜지 확관되는 것을 방지하기 위하여 별도의 열처리 공정이 불필요하고, 플랜지의 재질을 변경하지않고 강도를 높이게 되므로 제작성 및 조립성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술의 유압실린더의 개략도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 유압실린더의 분리사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 유압실린더의 요부발췌단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 유압실린더의 사용상태도,
도 5(a,b)는 본 발명의 다른 실시예에 의한 유압실린더의 요부발췌단면도 및 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 의한 유압실린더는,

작동유의 수용공간을 형성하는 튜브(1);

상기 튜브(1) 단부에 연장 형성되는 플랜지(1a)(일 예로서 튜브(1) 단부에 플랜지(1a)가 용접에 의해 일체형으로 연결됨);

작동유의 유입 및 배출에 따라 튜브(1) 내에서 직선운동하는 실린더 로드(2);

상기 실린더 로드(2)에 결합되며, 튜브(1) 내에 라지챔버 및 스몰챔버를 구획하는 피스톤(3);

상기 플랜지(1a) 외측면에 설치되는 헤드커버(4);

상기 피스톤(3)이 스트로크엔드 위치로 이동될 경우 헤드커버(4)에 충돌되는 것을 방지하는 쿠션슬리브(5);

상기 플랜지(1a)에 원주방향으로 형성되는 결합공(8);

상기 결합공(8)에 대응되게 형성되어 결합공(8)에 축방향으로 결합되고, 피스톤(3)이 스트로크엔드 위치로 이동될 경우 헤드커버(4)와 피스톤(3) 사이의 압력실(6)에 발생되는 쿠션압력에 의해 플랜지(1a)의 반경방향으로 확관되는 것을 방지하는 강도 보상핀(9)을 포함한다.

상기 강도 보상핀(9)이 결합공(8)에 결합된 후 유동되는 것을 방지할 수 있도록, 강도 보상핀(9) 및 결합공(8)의 오차범위내에서 강제로 억지끼워맞춤되거나, 상기 강도 보상핀(9)의 외경이 결합공(8)에 조립전 질소에 의해 수축되고 조립후 팽창되어 유동되지않도록 결합될 수 있다.

상기 결합공(8)은 헤드커버(4)를 플랜지(1a)에 고정하는 체결부재(7)가 결합되도록 플랜지(1a)에 형성되는 체결공(10)에 축방향으로 연장 형성될 수 있다.

상기 강도 보상핀(9)은 플랜지(1a)의 강도보다 상대적으로 높은 강도를 갖는 이종 재질로 형성될 수 있다.

상기 강도 보상핀(9)은 내부가 솔리드(solid) 타입으로 이뤄진 원기둥 형상으로 형성될 수 있다.

이때, 상기 피스톤(3)이 스트로크엔드 위치로 이동될 경우 상기 압력실(6)에 발생되는 쿠션압력에 의해 상기 플랜지(1a)의 반경방향으로 확관되는 것을 방지할 수 있도록, 상기 플랜지(1a)에 원주방향으로 형성되는 결합공(8) 및 결합공(8)에 축방향으로 끼워맞춤되는 강도 보상핀(9)을 제외한 구성은, 도 1에 도시된 유압실린더의 구성과 동일하므로 이들의 구성에 대한 상세한 설명은 생략하고, 중복되는 도면부호는 동일한 부품을 의미한다.

이하에서, 본 발명의 일 실시예에 의한 유압실린더의 사용예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 4에서와 같이, 상기 튜브(1) 단부에 연장형성된 플랜지(1a)에 헤드커버(4)를 밀착시키되, 플랜지(1a)에 형성된 결합공(8)과, 헤드커버(4)에 형성된 관통공(4e)의 중심이 일치되도록 결합시킨다.

상기 강도 보상핀(9)을 헤드커버(4)의 관통공(4e)을 통과시켜 플랜지(1a)의 결합공(8)에 끼워맞춘다. 이때 강도 보상핀(9)이 결합공(8)에 결합된 후 결합공(8) 내에서 유동되는 것을 방지할 수 있도록, 강도 보상핀(9)은 결합공(8)에 이들의 오차범위내에서 강제로 억지끼워맞춤되거나, 강도 보상핀(9)이 결합공(8)에 조립전에 질소에 의해 외경이 수축되고 조립후 팽창되어 유동되지않도록 결합될 수 있다. 따라서 상기 강도 보상핀(9)이 플랜지(1a)의 결합공(8)에 일체형으로 억지끼워맞춤되므로 플랜지(1a)의 반경방향으로 강성을 증대시킬 수 있게 된다.

상기 체결부재(7)의 나사부를 헤드커버(4)의 관통공(4e)을 통과시킨 후 플랜지(1a)의 체결공(10)에 나사결합시켜 설정된 토오크로 체결함에 따라, 튜브(1)에 연장형성된 플랜지(1a)에 헤드커버(4)를 체결하게 된다. 한편 상기 강도 보상핀(9)을 플랜지(1a)의 결합공(8)에 각각 결합시킨 후, 플랜지(1a)에 헤드커버(4)를 결합시켜 체결부재(7)로서 플랜지(1a)에 헤드커버(4)를 고정할 수 있다.

상기 튜브(1) 내의 스몰챔버에 유입되는 작동유에 의해 실린더 로드(2)가 신장구동되어 피스톤(3)이 스트로크엔드 위치로 이동될 경우, 쿠션슬리브(5)가 헤드커버(4)에 형성된 스로틀공(4a)에 삽입된다. 이때 압력실(6) 내의 작동유 일부는 헤드커버(4)의 오리피스(4b)를 통과하여 배출공(4c)을 통하여 배출된다. 동시에 압력실(6) 내에 피크 압력까지 상승되는 고압상태의 압력은 피스톤(3)의 이동에 저항하는 쿠션압력(Pc)으로서 작용함에 따라 스트로크 엔드시 발생되는 충격을 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기 피스톤(3)이 스트로크엔드 위치로 이동되어 상기 압력실(6)에 피스톤(3) 이동에 저항하도록 쿠션압력(Pc)이 발생될 경우, 동시에 압력실(6)에 쿠션슬리브(5)와 대향되는 방향으로 플랜지(1a)에 반경방향으로 가해지는 로드압력(Pa)이 발생하게 된다. 즉 압력실(6) 내에 발생되는 쿠션 압력은 피스톤(3)의 수압면에 축방향으로 가해지는 쿠션압력(Pc)과, 플랜지(1a)에 반경방향으로 가해지는 로드압력(Pa)의 합으로서 이뤄진다(압력실(6)의 쿠션 압력 = Pa + Pc).

상기 압력실(6)에 발생되는 쿠션 압력중 고압상태의 로드압력(Pa)에 의한 충격이 플랜지(1a)에 반경방향으로 가해져 부분적인 팽창현상을 초래하게 된다. 이때 쿠션슬리브(5)와 대향되도록 플랜지(1a)에 형성된 결합공(8)에 조립된 강도 보상핀(9)(플랜지(1a)의 강도보다 상대적으로 강도가 높은 이종재질로 형성됨)에 의해 플랜지(1a)에 로드압력(Pa)에 의해 전달되는 충격을 상쇄시키게 된다(즉 압력실(6)에 발생되는 로드압력(Pa)에 의해 충격이 플랜지(1a)의 반경반향으로 전달될 경우, 강도 보상핀(9)의 통과 전후에 충격의 강도가 약해지는 과정을 도 4에 화살표로 표기됨).

상기 피스톤(3)이 스트로크엔드 위치로 이동될 경우, 상기 압력실(6)에 발생되는 쿠션 압력중 로드압력(Pa)에 의한 충격이 플랜지(1a)에 이의 반경방향으로 가해질 경우, 상기 플랜지(1a)에 결합된 강도 보상핀(9)에 의해 충격 일부가 상쇄되어 소멸되므로 플랜지(1a)의 반경방향으로 확관되는 것을 방지할 수 있게 된다.

도 5(a,b)에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 의한 유압실린더는,

상기 강도 보상핀(9)이 결합되도록 플랜지(1a)에 원주방향으로 형성되는 결합공(8)은, 상기 헤드커버(4)를 플랜지(1a)에 고정하는 체결부재(7)가 결합되도록 플랜지(1a)에 형성되는 체결공(10)과 별도로 형성될 수 있다.

따라서 상기 강도 보상핀(9)을 이와 대응되게 플랜지(1a)에 원주방향으로 형성된 결합공(8)에 각각 끼워맞춘 후, 상기 플랜지(1a)에 헤드커버(4)를 결합하되 플랜지(1a)의 체결공(10)과 헤드커버(4)의 관통공(4e)을 일치시킨다. 상기 헤드커버(4)의 관통공(4e)에 결합되며 플랜지(1a)의 체결공(10)(나사공)에 체결되는 체결부재(7)에 의해 플랜지(1a)에 헤드커버(4)를 고정시킬 수 있게 된다.

전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 유압실린더에 의하면, 유압실린더를 이루는 플랜지의 사이즈, 재질 및 형상을 그대로 유지하면서, 피스톤이 스트로크엔드 위치로 이동될 경우 압력실에 발생되는 쿠션압력에 의해 플랜지 확관되는 것을 플랜지에 내설된 강도 보상핀에 의해 방지할 수 있게 된다.

1; 튜브
1a; 플랜지
2; 실린더 로드
3; 피스톤
4; 헤드커버
5; 쿠션슬리브
6; 압력실
7; 체결부재
8; 결합공
9; 강도 보상핀
10; 체결공

Claims (6)

1. 작동유의 수용공간을 형성하는 튜브;
   상기 튜브 단부에 연장 형성되는 플랜지;
   작동유의 유입 및 배출에 따라 상기 튜브 내에서 직선운동하는 실린더 로드;
   상기 실린더 로드에 결합되며, 상기 튜브 내에 라지챔버 및 스몰챔버를 구획하는 피스톤;
   상기 플랜지 외측면에 설치되는 헤드커버;
   상기 피스톤이 스트로크엔드 위치로 이동될 경우 헤드커버에 충돌되는 것을 방지하는 쿠션슬리브;
   상기 플랜지에 원주방향으로 형성되는 결합공;
   상기 결합공에 대응되게 형성되어 상기 결합공에 결합되고, 상기 피스톤이 스트로크엔드 위치로 이동될 경우 상기 헤드커버와 피스톤 사이의 압력실에 발생되는 쿠션압력에 의해 상기 플랜지의 반경방향으로 확관되는 것을 방지하는 강도 보상핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압실린더.
2. 제1항에 있어서, 상기 결합공은 상기 헤드커버를 상기 플랜지에 고정하는 체결부재가 결합되도록 상기 플랜지에 형성되는 체결공에 축방향으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 유압실린더.
3. 제1항에 있어서, 상기 결합공은 상기 헤드커버를 상기 플랜지에 고정하는 체결부재가 결합되도록 상기 플랜지에 형성되는 체결공과 별도로 상기 플랜지에 원주방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유압실린더.
4. 제1항에 있어서, 상기 강도 보상핀이 상기 결합공에 결합된 후 유동되는 것을 방지할 수 있도록, 오차범위내에서 강제로 억지끼워맞춤되거나, 상기 강도 보상핀의 외경이 조립전에 질소에 의해 수축되고 조립후 팽창되어 유동되지않도록 결합되는 것을 특징으로 하는 유압실린더.
5. 제1항에 있어서, 상기 강도 보상핀은 상기 플랜지의 강도보다 상대적으로 높은 강도를 갖는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 유압실린더.
6. 제1항에 있어서, 상기 강도 보상핀은 내부가 솔리드 타입으로 이뤄진 원기둥 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유압실린더.

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