KR20160110224A - 부동 피스톤, 저 프로파일 스위블 캡 및 윤활식 로드를 갖는 실린더 - Google Patents

Abstract

액추에이터용 스위블(swivel) 조립체는, 소켓을 한정하는 로드(rod)로서, 소켓의 플로어에서 아치형 표면을 한정하는 상기 로드; 소켓 내에 맞도록 치수 조정된 캡으로서, 소켓의 플로어의 아치형 표면에 대응하도록 치수 조정된 볼록한 아치형 표면을 한정하는 상기 캡; 로드에 의해 한정되는 제1 연장 표면으로서, 소켓에 깊이를 제공하는 소켓의 측면 부분에 의해 적어도 부분적으로 한정되는 상기 제1 연장 표면; 캡에 의해 한정되며 캡에 연장된 길이를 제공하여, 캡의 볼록한 아치형 표면이 소켓의 플로어의 아치형 표면과 접촉할 때, 캡을 소켓 외부로 연장하게 하는 제2 연장 표면; 및 피스톤과 캡에 동작 가능하게 연결되는 실린더 조립체로서, 피스톤과 캡이 상기 실린더 조립체의 장방향 축을 따라 축방향으로 움직이게 하여, 상기 실린더 조립체의 내외부로 움직이게 하는 상기 실린더 조립체를 포함한다.

Description

부동 피스톤, 저 프로파일 스위블 캡 및 윤활식 막대를 갖는 실린더{CYLINDER HAVING A FLOATING PISTON, LOW PROFILE SWIVEL CAP, AND LUBRICATED ROD}

관련 출원에 대한 교차 참조

본 출원은 2015년 3월 10일에 "부동 피스톤, 스위블 캡 및 윤활식 막대를 갖는 실린더"라는 명칭으로 출원된 미국 특허출원 제 14/643,940호를 우선권으로 청구하며, 이 미국 특허출원은 2014년 7월 22일에 "부동 피스톤, 스위블 캡 및 윤활식 막대를 갖는 실린더"라는 명칭으로 출원된 계류중인 미국 특허출원 제 14/338,102호를 우선권으로 청구하며 이 미국 특허출원의 부분 계속 출원이며, 이제 이 미국 특허출원 제 14/338,102호는 2014년 4월 11일에 "스위블 캡"이라는 명칭으로 출원된 미국 특허출원 제 14/250,615호를 우선권으로 청구하며 이 미국 특허출원의 부분 계속 출원이며, 이제 이 미국 특허출원 제 14/250,615호는 2013년 4월 12일에 "스위블 캡"이라는 명칭으로 출원된 미국 가특허출원 제 61/811,575호를 우선권으로 그리고 그 이익을 청구한다. 미국 출원 제 14/643,940호는 또한 2014년 7월 22일에 "액추에이션 막대 윤활 시스템 및 방법"이라는 명칭으로 출원된 미국 가특허출원 제 62/027,350호와, 2014년 7월 22일에 "부동 피스톤"이라는 명칭으로 출원된 미국 가특허출원 제 62/027,289호의 이익을 청구한다. 이들 출원 각각을 우선권으로 청구하며, 이들 출원 각각의 개시는 그 전체가 본 명세서에서 참조로서 인용된다.

본 특허 개시는 일반적으로 액추에이터, 더욱 상세하게는 굽힘 모멘트를 감소시키며 측면 움직임을 감소시키기 위해 액추에이터에서 사용되는 막대용 스위블 캡 및 부동 피스톤에 관한 것이다.

액추에이터는 물체를 상승 또는 움직이거나 물체를 클램핑하여 움직이는 것을 방지하는데 종종 사용되는 메커니즘이다. 액추에이터는 선형 또는 비선형 움직임을 도입할 수 있다. 액추에이터의 예는 유압 실린더, 공압 실린더, 전기 모터 등을 포함한다. 액추에이터는, 건설 장비, 엔지니어링 차량 및 제조 기계를 포함한 많은 응용분야에서 사용된다. 예컨대, 유압 실린더는, 단방향 스트로크를 통해 단방향 힘을 제공할 수 있는 기계식 액추에이터이다. 유압 실린더는, 막대에 연결되는 피스톤이 앞뒤로 움직이는 실린더로 구성된다.

액추에이터는, 실린더의 중심선 또는 축에 대한 로드(load)의 오정렬과 관련된 단점 또는 결점이 있다. 이러한 오정렬은 실린더의 중심선 또는 축에 대해 열악하게 균형이 잡히거나 중심에서 벗어난 로드를 세팅한 결과일 수 있다. 이것은 예컨대 막대가 균일하지 않은 표면과 접촉할 때 발생할 수 있다. 이러한 문제는 실린더에 손상을 입힐 수 있으며 실린더는 궁극적으로 고장날 수 있다.

유압 실린더의 제조사들은 오정렬의 결과로서 만들어지는 실린더의 측면 로드를 감소시키거나 제거하기 위해 많은 노력을 하여왔다. 실린더의 정렬이 유압 실린더의 수명에 직접 영향을 미칠지라도, 유압 실린더의 완벽한 정렬을 달성하는 것은 거의 불가능하다. 많은 응용을 위한 액추에이터는 주문 제작되며 비싸서, 이들의 수명과 동작을 연장하는 것은 상당한 절약을 의미할 수 있다.

많은 유압 실린더는, 실린더의 길이를 따라 앞뒤로 움직이는 내부 피스톤을 수반한다. 액추에이션 막대가 종종 실린더에 부착되며, 피스톤이 움직임에 따라 막대는 실린더의 내외부로 움직인다. 액추에이션 막대는 종종, 막대가 움직일 때 움직이는 실린더 외부의 구조에 연결된다. 종종, 와이퍼가, 막대가 진입하는 피스톤의 단부 근처에 위치한다. 와이퍼는, 막대가 유압 실린더에 진입하기 전, 먼지, 파편 및 임의의 이물질을 막대에서 청소하는데 사용된다.

유압 실린더의 내부는, 막대에 대해 밀폐하여 유압 실린더로부터의 유압유가 막대와 함께 유압 실린더 외부로 움직이는 것을 방지는데 종종 사용되는 밀폐부가 있다. 그러나 밀폐부의 단점은, 막대가 밀폐부를 지나 움직이면 건조되며, 그에 따라 막대가 실린더 내외부로 움직이면서 유압 실린더의 구조를 지나 움직이거나 이 구조를 문지르므로 윤활유가 칠해지지 않는다는 점이다.

막대를 따라 윤활유를 칠하는 것의 부족은, 막대가 유압 실린더의 구조를 지나 움직임에 따라, 막대의 표면 상에 마모를 생기게 할 수 있다. 이러한 마모 문제는, 막대가 측면 로드를 받게 될 때 악화될 수 있다. 측면 로드는, 막대의 축방향이 아닌 방향으로 막대에 힘이 작용하는 곳에서 발생할 수 있다. 이들 측면 로드로 인해 막대는, 유압 실린더 내외로 움직임에 따라, 유압 실린더의 구조에 대해 문질러질 수 있다.

따라서 막대에 윤활유를 제공하는 방법 및 장치를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

이들 종래 기술의 방법 및 시스템은 그러나 막대에 스트레스를 초래하여 궁극적으로 막대의 고장을 초래하는 굽힘 모멘트를 충분히 감소시키거나 제거하지 않았다. 그러므로, 잠재적으로 실린더 조립체가 고장나게 할 수 있는 굽힘 모멘트를 감소시키도록 동작할 수 있는 액추에이터가 필요하다.

본 명세서에서 개시한 시스템과 방법은 현재 이용 가능한 액추에이터에서의 이들 단점 중 하나 이상을 극복하기 위한 것이다.

본 개시의 일부 실시예에 따라, 액추에이터용 스위블(swivel) 조립체는, 소켓을 규정하는 막대(rod) - 막대는 소켓의 플로어에서 아치형 표면을 규정함 - ; 소켓 내에 맞도록 치수 조정된 캡 - 캡은 소켓의 플로어의 아치형 표면에 대응하도록 치수 조정된 볼록한 아치형 표면을 규정함 - ; 막대에 의해 규정되는 제1 연장 표면 - 제1 연장 표면은 소켓의 측면 부분에 의해 적어도 부분적으로 규정되어 소켓에 깊이를 제공함 - ; 캡에 의해 규정되며 캡에 연장된 길이를 제공하여, 캡의 볼록한 아치형 표면이 소켓의 플로어의 아치형 표면과 접촉할 때, 캡을 소켓 외부로 연장하게 하는 제2 연장 표면; 및 피스톤과 캡이 실린더 조립체의 종방향 축을 따라 축방향으로 움직이게 하여, 실린더 조립체의 내외부로 움직이도록 피스톤과 캡에 동작 가능하게 연결되는 실린더 조립체를 포함한다.

본 개시의 일부 실시예에 따라, 실린더 조립체에서 굽힘 모멘트를 감소시키는 방법은 제1 연장 표면을 신장된 소켓에 제공하여 소켓에 막대 내로의 추가 깊이를 제공하는 단계; 볼록한 아치형 표면을 갖는 캡 상에 제2 연장 표면을 제공하며 제2 연장 표면과 볼록한 아치형 표면을 치수 조정하여 소켓에 맞추는 단계; 캡을 소켓 내에 배치하는 단계; 캡 상에 상부 표면을 제공하는 단계; 제1 및 캡을 피스톤과 실린더 조립체에 동작 가능하게 연결하는 단계 - 피스톤은 실린더 조립체의 측벽에 대해 지지 표면을 가짐 - ; 캡이 소켓에 위치할 때 피스톤의 지지 표면과 캡의 상부 표면 사이의 거리를 최소화하도록 소켓을 배향하는 단계를 포함한다.

본 개시의 일부 실시예에 따라, 액추에이터용 스위블 조립체는 소켓을 규정하는 막대 - 막대는 소켓의 플로어에서 아치형 표면을 규정함 - ; 소켓 내에 맞도록 치수 조정된 캡 - 캡은 소켓의 플로어의 아치형 표면에 대응하도록 치수 조정된 볼록한 아치형 표면을 규정함 - ; 소켓의 깊이를 연장하는 수단; 캡이 연장되는 소켓 내에 맞도록 볼록한 아치형 표면을 연장하는 수단; 및 액추에이팅 실린더로부터 멀리 그리고 액추에이팅 실린더를 향하여 제1 및 제2 본체를 연장하며 수축하는 수단을 포함한다.

이러한 점에서, 본 발명의 적어도 일 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 본 발명은, 다음의 상세한 설명에서 기재되거나 도면에서 예시한 구조의 세부 내용으로 그리고 구성요소의 배치로 그 응용이 제한되는 것은 아님을 이해해야 한다. 본 발명은 기재한 것들에 추가하는 양상일 수 있으며 여러 방식으로 실시 및 실행될 수 있다. 또한, 요약서뿐만 아니라 여기서 사용한 문구와 용어는 설명을 위한 것이며 제한으로서 간주되지 않아야 함을 이해해야 한다.

이처럼, 당업자는 본 개시가 기초로 하는 개념이 본 발명의 여러 목적을 실시하는 다른 구조, 방법 및 시스템의 설계의 기초로서 쉽게 활용될 수 있음을 인식할 것이다. 그러므로, 청구범위는, 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않는 한은, 그러한 등가의 구조를 포함하는 것으로 간주되어야 함이 중요하다.

도 1은 본 개시에 따른 막대와 소켓 부분을 도시하는 액추에이터의 횡단면도를 도시한다.
도 2는 본 개시에 따른 막대가 도시되는 스위블 캡의 측면도를 도시한다.
도 3은 본 개시에 따른 스위블 캡의 횡단면도를 도시한다.
도 4는 본 개시에 따른 막대의 소켓 부분의 평면도를 도시한다.
도 5는 피스톤이 제1 위치에 있는 경우의 유압 실린더, 피스톤 및 막대를 예시하는 횡단면도이다.
도 6은 피스톤이 제2 위치에 있는 경우의 유압 실린더, 피스톤 및 막대를 예시하는 횡단면도이다.
도 7은 본 개시에 따른 실시예에 따른 유압 피스톤 보관 장치의 부분 횡단면도이다.
도 8은 본 개시에 따른 유압 피스톤 보관 장치 및 관련 구성요소의 부분 횡단면도이다.
도 9는, 본 개시에 따른 제2 급유기(oiler)를 갖는 실시예에 따른 유압 피스톤 보관 장치 및 관련 구성요소의 부분 횡단면도이다.
도 10은 추가 세부내용을 도시하는 실린더 조립체의 부분 횡단면도이다.
도 11은 실린더 조립체의 부분 횡단면도이다.
도 12는 실린더 조립체의 부분 횡단면도이다.
도 13은 다른 실시예에 따른 스위블 캡과 소켓을 갖는 부분 실린더 조립체의 횡단면도이다.
도 14는 다른 실시예에 따른 스위블 캡과 소켓을 갖는 부분 실린더 조립체의 횡단면도이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 스위블 캡과 소켓을 갖는 부분 실린더 조립체의 횡단면도이다.
도 16은 다른 실시예에 따른 스위블 캡과 소캣을 갖는 부분 실린더 조립체의 횡단면도이다.
도 17은 다른 실시예에 따른 스위블 캡과 소캣을 갖는 실린더 조립체의 횡단면도이다.

이제 도 1을 참조하면, 본 개시에 따른 액추에이터(10)의 횡단면도를 도시한다. 이하에서 논의되며 도시한 액추에이터(10)는 유압 실린더 조립체이다. 그러나 본 개시는 유압 실린더로 제한되고자 하는 것은 아니다. 본 개시의 원리는 유압, 공압, 전기 및 임의의 다른 타입의 액추에이터와 같은 다른 타입의 액추에이터에 적용할 수 있다.

유압 실린더 조립체(10)는 배럴 또는 실린더(20)와 막대(30)를 갖는다. 막대(30)는 배럴(20)에 슬라이드 가능하게 수용되어 배럴(20)을 통해 연장한다. 막대(30)는 두 개의 단부(32 및 34)를 갖는다. 막대(30)는 일 단부(32)에서 소켓 부분(40)을 갖는다. 액추에이터(10)는 소켓 부분(40) 반대편의 단부(34) 근처에 베이스(50)를 갖는다. 본 개시에 따른 일부 실시예에서, 막대(30)는 원통형일 수 있다. 그러나 다른 기하학적 모양이 막대(30)에 사용될 수 있다. 본 개시에서, 용어, 막대(30)는 막대를 지칭하는데 사용되며 또한 피스톤과 막대를 결합하는 단일 피스를 지칭하는데 사용된다. 막대(30)의 소켓 부분(40)은 막대(30)에 대한 별도의 부착물일 수 있다. 대안적으로, 막대(30)는 소켓 부분(40)과 단일 피스로서 제조할 수 있다.

유압 실린더 조립체(10)는 또한 스위블 캡(60)을 갖는다. 스위블 캡(60)과 막대(30)의 원단부의 사시도를 도 2에 도시한다. 막대(30)의 원단부와 스위블 캡(60)의 횡단면도를 도 3에 도시한다.

스위블 캡(60)은 베이스 부분(70)과 상승 돔 부분(80)을 포함한다. 스위블 캡(60)의 베이스 부분(70)은 내면(72)과 외면(74)을 갖는다. 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 스위블 캡(60)의 상승 돔 부분(80)이 베이스 부분(70)의 내면(72) 상에 배치된다. 상승 돔 부분(80)은 막대(30)의 소켓 부분(40)에 장착할 수 있다. 베이스 부분(70)과 상승 돔 부분(80)은 통상 강철과 같은 금속으로 형성하며, 막대(30)를 형성하는데 사용되는 동일한 소재로 형성할 수 있다. 그러나 선택한 소재가 실린더 조립체(10)의 적용을 위해 충분한 강도를 갖는 한, 다른 소재가 베이스 부분(70)과 상승 돔 부분(80)을 형성하는데 사용될 수 있다. 베이스 부분(70)은 원형일 수 있다.

상승 돔 부분(80)은 돔 형상 또는 반구이며, 막대(30)의 소켓 부분(40)을 수용하는 형상을 갖는다(도 4 참조). 스위블 캡(60)의 상승 돔 부분(80)은, 막대(30)의 축(A)과 일반적으로 일치하게 위치하는 중심 축을 갖는다. 상승 돔 부분(80)은, 베이스 부분(70)의 외면(74)을 규정하는 평면 상에 위치하는 반경의 원점(85)을 갖는다. 반경의 원점(85)의 이 특정한 위치는 스위블 캡(60)의 회전 동안 0의 측면 움직임을 제공하여, 막대(30)에서 굽힘 모멘트를 감소시킨다. 상승 돔 부분(80)의 반경의 원점(85)은, 베이스 부분의 외면을 규정하는 평면의 중심에서 중심 축을 따른다. 반경의 원점(85)은 도 3 및 도 4에 도시한다. 축(A)은 도 3에 도시한다.

본 개시에 따른 일부 실시예에서, 베이스 부분(70)은 원형이고 막대(30)는 원통형이다. 도 2 및 도 3은 원통형 막대(30)와 원형 베이스 부분(70)을 도시한다. 일부 실시예에서, 베이스 부분(70)의 직경은 막대(30)의 외경의 직경보다 작거나, 크거나 또는 같다. 도 2 및 도 3에서, 베이스 부분(70)의 직경은 막대(30)의 외경보다 크다.

일반적으로, 베이스 부분(70)이 더 클수록 액추에이터가 작용하고 있는 물체를 보호할 수 있기 때문에, 막대(30)의 평면(36)보다 큰 베이스 부분(70)을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 종종 액추에이터(10)가 동작 중일 때, 액추에이터가 들어 올리거나, 움직이거나 클램핑하는 물체는 막대(30)에 의한 변형 및 스트레스에 의해 손상될 수 있다. 그러나 큰 베이스 부분(70)은 이러한 손상을 방지할 수 있다. 원형 베이스 부분(70)의 직경이 적어도 원형 막대(30)의 외경만큼 크기 때문에, 베이스 부분(70)은 막대(30)의 원단부를 보호하며, 상세하게는 막대(30)의 원단부에서의 막대(30)의 평면(36)을 보호한다. 더 나아가, 돔 부분(80)의 접촉 영역과 본 개시에 따른 스위블 캡(60)의 기하학적 모양이 주어지면, 베이스 부분(70)의 크기는 유압 실린더 조립체(10)의 정격에 영향을 미치지 않을 것이거나 유압 실린더 조립체(10)의 성능에 악영향을 미치지 않을 것이다. 본 개시의 일부 실시예에서, 막대(30)의 평면(36)의 표면적에 대한 베이스 부분(70)의 표면적 비는 1:1로부터 2:1 이상까지 변할 수 있다.

앞서 기재한 바와 같이, 유압 실린더 조립체(10)는 막대(30)에 적용되는 로드의 각도 오정렬로 인해 어려움을 겪는다. 이것은 예컨대 유압 실린더 조립체(10)의 동작 동안의 막대(30)의 오정렬로 인한 오버로드로 인해 초래될 수 있으며, 이러한 오정렬은 부분적으로는 상승 동안의 로드 변화 방향 때문일 수 있다. 막대(30)의 각도 오정렬은 막대(30)에서 굽힘 모멘트를 초래하며, 이러한 모멘트는 막대(30)가 고장나게 하며 실린더 조립체(10)가 고장나게 할 것이다. 그러므로, 막대(30)에서 굽힘 모멘트를 제거하거나 적어도 감소시켜서, 막대(30)가 고장나지 않으며 유압 실린더 조립체(0)가 가능한 동작하게 하는 것이 중요하다.

유압 실린더 조립체(10)는, 각도 오정렬로 인한 이러한 손상으로부터 막대(30)를 보호하도록 설계되는 스위블 캡(60)을 포함한다. 스위블 캡(60)은 막대(30)의 단부(32)에 장착된다. 스위블 캡(60)은 각도 오정렬에 따라 막대(30)에 대해 경사각까지 경사진다. 본 개시에 따른 일부 실시예에서, 스위블 캡(60)의 경사각은 5도 이하이다. 다른 실시예에서, 실린더는 5도를 초과하는 경사각에 대해 설계할 수 있다.

소켓 부분(40)은 스위블 캡(60)의 상승 돔 부분(80)을 수용하는 크기를 가지며, 그 역의 관계도 성립한다. 도 4는 본 개시에 따른 막대(30)의 소켓 부분(40)의 평면도를 예시한다. 그러나 소켓 부분(40)은 상승 돔 부분(80)에 정확히 맞는 형상이나 크기를 갖지는 않는다. 예컨대, 도 3은 갭(90)이 막대(30)의 단부(32)의 평면(36)과 스위블 캡(60)의 내면(72) 사이에 형성됨을 도시한다.

갭(90)은, 유압 실린더 조립체(10)의 사용자가 최대 경사각에 위반한 때를 알도록 하기 위한 시각적 지시를 제공한다. 이점은, 막대(30)가 최대 경사각을 초과하는 경사각에서 동작하는 경우 손상을 입게 될 수 있기 때문에 중요하다. 스위블 캡(60)이 막대(30)의 각도 오정렬에 따라 경사짐에 따라, 베이스 부분(70)의 내면(72)의 일부분은, 스위블 캡(60)이 최대 경사각으로 경사지거나 이를 초과할 때 막대(30)의 평면(36)과 접촉할 것이다. 갭(90)은, 이러한 접촉이 막대(30)의 평면(36)과 베이스 부분(70)의 내면(72) 사이에 발생하는 곳에서 폐쇄될 것이다. 그러나 갭(90)은 막대(30)의 평면(36)과 베이스 부분(70)의 내면(72)의 나머지 부분(즉, 막대의 평면과 접촉하지 않는 부분) 사이에 남아 있다. 다시 말해, 스위블 캡(60)이 회전/경사짐에 따라, 갭(90)은 막대의 평면(36)과 베이스 부분(70) 사이에서 균일하지 않을 것이다.

유압 조립체(10)의 사용자는, 갭(90)이 베이스 부분(70)의 내면(72)의 일부분에서 사라질 것이기 때문에 최대 경사각에 도달했는지 또는 이를 초과했는지를, 동작 중에 시각적으로 검출할 수 있다. 이러한 특성으로 인해, 사용자는 막대(30)가 손상되기 전에 유압 실린더 조립체(10)의 동작을 정지시킬 수 있다.

스위블 캡(60)이 최대 경사각보다 큰 경사각으로 경사지도록 막대(30)가 동작한다면, 베이스 부분(70)의 내면(72)은 막대(30)의 평면(36)에 덴트나 디프레션(dent or depression)을 형성할 것이다. 대안적으로, 덴트나 디프레션은 베이스 부분(70)의 내면(72) 상에 발생할 수 있다. 이러한 덴트나 디프레션은 막대(30)의 평면과 베이스 부분(70) 사이의 접촉에 의해 초래된다. 대안적으로, 덴트나 디프레션은 베이스 부분(70)의 내면(72) 상에서 발생할 수 있다. 덴트의 크기는 오정렬의 양과 로드의 함수일 것이다. 막대의 평면 및/또는 베이스 부분의 내면(72)은 그 후 유압 실린더 조립체(10)가 그 로드 규격을 초과하여 동작하였는지를 보이기 위해 검사할 수 있다.

그러므로, 갭(90)은 궁극적으로 유압 실린더 조립체(10)의 사용자에게 두 가지 장점을 제공한다. 첫째, 유압 실린더 조립체(10)의 사용자는 사용 동안 최대 경사에 대한 시각적 지시자를 갖는다. 둘째, 막대(30) 상에 구비되는 덴트나 디프레션은 막대(30)가 그 로드 규격을 초과하여 동작하였음을 지시할 것이다. 막대(30)가 그 설계 규격 내에서 동작 중인지를 인식하는 것은 사용자와 제조사 모두에게 유용한 정보일 수 있다. 예컨대, 막대(30)가 그 설계 규격 내에서 동작 중이라면, 덴트가 없을 것이며, 막대의 임의의 고장은 제조 결함 때문일 수 있다. 다른 한편, 덴트가, 유압 실린더 조립체(10)의 로드 규격이 위반되었으며 임의의 막대 고장이 사용자에 의해 초래되었음을 지시한다.

본 개시에 따른 스위블 캡(60)은 막대(30)와의 최소 접촉량을 갖도록 설계된다. 스위블 캡(60)의 상승 돔 부분(80)은 소켓 부분(40)에서 막대(30)와 접촉한다. 소켓 부분(40)과 상승 돔 부분(80) 사이의 접촉은 막대(30)의 소켓 부분(40) 내의 특정 영역으로 제한된다. 접촉 영역(80A)은 막대의 소켓 부분(40) 내에 위치하며, 도 3에 도시할 수 있다.

스위블 캡(60)은, 상승 돔 부분(80) 또는 소켓 부분(40) 중 어느 것에 위치하는 상승 구역(100)을 또한 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 상승 구역(100)은 상승 돔 부분(80) 상에 있다. 다른 실시예에서, 상승 구역(100)은 도 3에 도시한 바와 같이 소켓 부분(40) 상에 있을 수 있다. 상승 구역(100)은 스위블 캡(60)의 축(A)으로부터의 반경(r)의 길이의 대략 1/2(r/2)에 위치한다. 상승 구역(100)의 크기와 특정 기하학적 모양은, 막대(30)의 소켓 부분(40)과 스위블 캡(60) 사이에 얼마나 많은 접촉이 바람직한지에 따라 변할 수 있다.

상승 구역(100)은, 상승 돔 부분(80)의 외면으로부터 상승하는 상승 돔 부분(80)의 구역일 수 있다. 대안적으로, 상승 구역(100)은, 소켓 부분(40)의 표면(79)으로부터 상승하는 소켓 부분(40) 내의 구역일 수 있다. 상승 구역(100)은 상당하며, 이는 이것이 소켓 부분(40)과 상승 돔 부분(80) 사이의 접촉을 감소시키는 것을 용이하게 하기 때문이다. 이하에서 더 설명될 바와 같이, 이 접촉 영역을 최소화하고 제어하는 것은 굽힘 모멘트를 제어하며, 궁극적으로 실린더 조립체(10)의 여러 구성요소의 서비스 수명을 연장한다(도 1 참조).

접촉 영역이 예컨대 막대(30)의 소켓 부분(40)의 전체 표면적이었다면, 막대(30)는 더 많은 굽힘 모멘트를 겪을 것이며, 굽힘 모멘트의 스트레스 하에서 막대(30)가 고장날 가능성이 더 클 수 있다. 그러나 막대(30)의 소켓 부분(40)과 스위블 캡(60)의 상승 돔 부분(80) 사이의 접촉 면적을 최소화함으로써, 굽힘 모멘트는 제어되어, 막대(30)는 더 적은 스트레스를 겪어서, 막대(30) 고장의 가능성을 감소시킨다.

스위블 캡(60)은 로드에 따라 막대(30)에 대한 특정한 범위까지 경사질 수 있다. 이러한 경사는 반경의 원점(85) 주위와 접촉 표면(80A) 사이에 발생할 수 있다. 스위블 캡(60)은, 접촉 표면(80A)을 통해 막대(30)의 중심에서 로드를 유지할 수 있다. 접촉 표면(80A)은 실린더 조립체(10)를 통해 굽힘 모멘트를 제어하거나 제한하여, 막대(30)가 손상될거나 고장날 가능성을 감소시킨다.

스위블 캡(60)의 상승 돔 부분(80)의 (도 3의 축(A)에 의해 도시된 바와 같은) 축은 막대(30)의 축(A)과 일반적으로 동축으로 위치된다. 상승 돔 부분(80)의 반경의 원점(85)은 축(A)을 따르며 베이스 부분(70)의 외면(74) 상에 포지셔닝된다.

상승 돔 부분의 외면 상에서 접촉 표면(80A) 위의 일부 거리에 위치하는 하나 이상의 경사 지시자(110)가 있을 수 있다. 일부 실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같은 원형 홈인 두 개의 경사 지시자(110)가 있을 수 있다. 경사 지시자(110)는 접촉 표면(80A) 외부에 위치하기 때문에, 경사 지시자(110) 위의 손상 또는 스트레스의 임의의 부호는, 유압 실린더 조립체(10)가 그 로드 규격을 초과하여 동작함을 보여준다. 역으로, 경사 지시자(110) 아래의 손상 또는 스트레스의 임의의 부호는 유압 실린더 조립체(10)가 로드 규격 내에서 동작함을 보여준다.

본 개시에 따른 일부 실시예에서, 유압 실린더 조립체(10)는 밀폐부(미도시)를 포함할 수 있다. 밀폐부는 환상 오염 밀폐부일 수 있으며 상승 돔 부분(80) 주위에 배치할 수 있다. 밀폐부는, 먼지나 파편의 진입물이 소켓 부분(40)과 상승 돔 부분(80)에 들어가는 것을 방지하는데 유용할 수 있다.

본 발명에 따른 실시예는, 막대가 지지 표면에 대항하여 밀고 있을 때, 윤활제를 막대에 제공한다. 일부 실시예에서, 윤활 시스템은, 막대가 보관 장치의 지지 표면에 대항하여 밀기 전 밀폐부나 와이퍼가 막대로부터 윤활제를 제거하지 않도록 구성된다.

본 발명의 장치의 실시예는 도 5와 도 6에 예시한다. 도 5와 도 6은 유압 실린더 조립체(111)의 횡단면도를 예시한다. 유압 실린더 조립체(111)는 하우징(113)을 갖는 유압 실린더(112)를 포함한다. 유압 실린더 하우징(113)은 내부 공간(114)을 규정한다. 유압 실리더(112)는 플러그(120)와 보관 장치(122)를 포함하여 실질적으로 유밀한(fluid tight) 내부(114)를 규정한다. 보관 장치(122)는 실린더(112)로부터의 별도의 피스가 될 필요가 있기 보다는, 실린더(112) 또는 하우징(113) 또는 일부 다른 특성의 부분일 수 있다. 제1 포트(116)와 제2 포트(118)는, 유압유가 유압 실린더(112)의 내부(114)에 진입하거나 이를 떠나는 입구/출구를 제공한다.

유압유가 제2 포트(118)에 진입하여 제1 포트(116)를 빠져나올 때, 피스톤(124)은 도 5에 도시된 바와 같이 위로 푸쉬된다. 이로 인해, 막대나 샤프트(126)는 유압 실린더(112) 외부로 움직인다. 유압유가 제1 포트(116)에 진입하여 제2 포트(118)를 빠져나올 때, 피스톤은 도 6에 도시된 바와 같이 아래로 푸쉬된다. 이로 인해, 막대나 샤프트(126)는 유압 실린더(112) 내로 움직인다.

막대 또는 샤프트(126)는 유압 실린더(112) 내외로 움직임에 따라, 막대(126)는 보관 장치(122)에 대항하여 슬라이드한다. 종종, 막대(126)는 측면 로드 또는 다시 말해 막대(126)의 종방향 축과 일치하지 않는 로드를 받는다. 측면 로드는 막대(126)가 보관 장치(122)에 대항하여 밀게 한다. 보관 장치(122)에 대항한 막대(126)의 표면(128)의 마모는 보관 장치(122) 및/또는 막대(126)의 표면(128)에 손상을 초래할 수 있다. 이러한 마모를 감소시키기 위해, 본 개시에 따른 여러 실시예는 막대(126)의 표면(128)에 윤활유를 칠하는 방법 및 시스템을 제공한다.

본 개시에 따른 일부 실시예에서, 윤활 시스템은 보관 장치(122)에 위치하여 막대(126)의 표면(128)에 윤활유를 칠한다. 도 7은 보관 장치(122)의 부분 횡단면도이다. 당업자는 보관 장치(122)가 일반적으로 환상 형상임을 이해할 것이다. 그러나 부분 횡단면만이 도 7에 있다. 도 1과 도 2에 도시한 횡단면도는, 본 개시를 검토한 후 당업자에게 보관 장치(122)의 환상 형상을 알려줄 것이다.

도 7로 돌아가, 와이퍼 리세스(132)를 보관 장치(122)에 예시한다. 와이퍼 리세스(132)는 보관 립(134) 바로 위에 위치한다. 보관 립(134)은 (도 8에 도시한 바와 같은) 밀폐부(138)를 제자리에 보관하는 구조를 보관 장치(122)에 제공한다. 도 7은, (도 8에 도시한 바와 같이) 밀폐부(138)가 상주하는, 보관 장치(122)에 위치한 리세스(136)를 예시한다. 보관 장치(122)는 지지 표면(142)을 포함한다. (도 7에 도시하지 않은) 막대나 샤프트(126)의 표면(128)에 대항하여 접촉하고 문지르는 것은 지지 표면(142)이다.

일부 실시예에서, 본 개시에 따라, 막대(126)는 지지 표면(142) 이외의 보관 장치(122)의 임의의 다른 부분에 대항하여 문질러지지 않는다.

도 7에 도시한 바와 같이, 지지 표면(142)과 보관 장치(122)는 컷아웃 또는 홈(146)을 규정한다. 윤활 시스템이 막대(126)의 표면(128)에 윤활유를 칠하기 위해 상주하는 곳은 컷아웃 또는 홈(146)이다.

도 8은, 보관 장치(122)에 세팅된 다른 구성요소와 함께 보관 장치(122)의 부분 횡단면도이다. 게다가, 보관 장치(122)는 유압 실린더(112)에 배치되어 도시된다. 막대(126)뿐만 아니라 하우징(113)이 도시된다. 막대(126)의 표면(128)은 보관 장치(122)의 지지 표면(142)에 인접하게 도시되어 있다.

와이퍼(130)는 보관 장치(122)의 와이퍼 리세스(132)에 예시되어 있다. 막대(126)가 유압 실린더(112)에 진입함에 따라 와이퍼(130)는 막대(126)의 표면(128)으로부터 어떤 먼지, 파편 또는 임의의 다른 이물질을 청소하는 기능을 제공한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 와이퍼(130)는 단차 형상을 가질 수 있어서, 와이퍼 리세스(132)의 단차 부분(148)을 제공한다.

보관 장치 립(134)은 와이퍼(130) 아래에 위치하는 것으로서 볼 수 있다. 보관 장치 립(134)은, 유압 실린더(112)의 내부(114) 내의 유압 압력으로 인해 또는 막대(126)가 유압 실린더(112)외부로 움직이는 것으로부터의 마찰로 인해 밀폐부(138)가 유압 실린더(112) 외부로 강제되는 것을 방지하는 구조를 보관 장치(122) 내에 제공한다.

밀폐부(138)는 보관 장치(122) 내의 밀폐 리세스(136)에 상주한다. 밀폐부(138)는 유압유가 막대(126)의 표면(128)을 따라 움직여서 유압 실린더(112)를 빠져나가는 것을 방지한다. 밀폐부(138)와 와이퍼(130)는 종래 기술에서 상대적으로 잘 알려져 있을 수 있으며 여기서 추가로 논의될 필요는 없다.

도 8은 윤활 시스템(144)을 또한 예시한다. 일부 실시예에서, 윤활 시스템(144)은 단지 윤활제로 함침되거나 포화된 펠트로 구성된다. 윤활 시스템(144)은 단지 급유기(oiler)(144)로 지칭할 수 있다. 일부 실시예에서, 윤활제는 윤활 오일일 수 있다. 다른 실시예에서, 윤활제는 유압 실린더(112)에 사용되는 윤활유일 수 있다. 오일에 적신(oiled) 펠트(144)는 보관 장치(122) 내의 윤활 시스템 컷아웃(146)에 상주한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 오일에 적신 펠트(144)는 막대(126)의 표면(128)과 접촉한다. 오일에 적신 펠트(144)는 와이퍼(130)와 밀폐부(138) 밑에 위치한다. 이 위치로 인해, 막대(126)가 화살표로 예시한 외부 방향으로 움직이기 전에 결국 막대의 표면(128)이 오일에 적신 펠트(144)에 의해 윤활유가 칠해진다. 막대(126)의 외부(128)는 외부(128)가 지지 표면(142)과 접촉하기 전에 윤활유가 칠해지기 때문에, 막대(126)의 외부(128)는, 막대가 화살표(A)로 예시한 방향을 따라서 유압 실린더(112) 외부로 움직임에 따라, 윤활유가 칠해진다.

상세하게도, 본 개시에 따른 여러 실시예에 의해 윤활유가 칠해지는 막대(126)의 표면(128)을 도 8에 예시한다. 도 8은, 유압 실린더 하우징(113)과 막대(126)의 또한 부분을 도시하는 보관 장치(122)의 부분 횡단면도이다.

도 8에 도시한 실시예는 단일 작용 실린더(112)에 적절하며, 여기서 단일 작용 유압 실린더(112)는, 막대(126)가 유압 실린더(112) 외부로 움직일 때 로드에 대해 민다. 오일에 적신 펠트(144)는, 막대(126)가 화살표(A)로 도시한 바와 같이 유압 실린더(112) 외부로 움직이고 있을 때 막대(126)의 표면(128)이 지지 표면(142)과 접촉하기 전에 단지 윤활제를 막대(126)의 표면(128)에 적용한다. 그러한 유압 실린더(112)가 화살표(A)와 반대되는 방향으로 유압 실린더(112)를 향해 내부로 움직이는 막대(126)를 가질 때, 윤활제 또는 오일은 막대(126)가 지지 표면(142)을 따라 슬라이드하기 전에 막대(126)에 적용되지 않는다.

이중 작동 유압 실린더(112)는, 막대(126)가 화살표(A)에 의해 지시한 바와 같이 유압 실린더(112) 외부로 움직이며 또한 화살표(A)에 의해 도시된 방향 반대편의 방향으로 유압 실린더(112) 내로 움직일 때 막대(126) 상에서 상당한 로드를 겪는다. 이러한 이중 작동 실린더(112)는 도 8에 도시한 실시예로부터 유익을 얻을 수 있다. 그러나 그러한 유압 실린더(112)는, 막대(126)가 화살표(A)에 의해 지시한 바와 같이 유압 실린더(112) 외부로 움직이고 있을 때 막대(126)의 표면(128)이 보관 장치(122) 상의 지지 표면(142)과 접촉하기 전에 오일에 적신 펠트(144)에 의해 윤활유가 칠해지는 막대(126)의 표면(128)만을 주로 가질 것이다.

당업자에 의해 인식될 수 있는 바와 같이, 막대(126)의 표면(128)이 보관 장치(122)의 지지 표면(142)과 접촉하기 전에 막대(126)의 표면(128)에 윤활제를 제공하는 유압 실린더 조립체(111)를 갖는 것이 또한 바람직할 수 있다. 그러한 유압 실린더 조립체(111)는 도 9에 부분 횡단면도로 예시한다.

도 9는 도 8에 예시한 구성과 유사하다. 보관 장치(122)는 유압 실린더(112)의 하우징(113)에 위치한다. 입구(116)는 또한 유압 실린더(112)의 내부(114)에 접근을 제공하는 것으로 도시되어 있다.

그러나 일부 실시예에서, 오일에 적신 펠트(150)일 수 있는 제2 윤활 시스템은 예시한 바와 같이 보관 장치(122)의 제2 윤활 홈(152)에 위치한다. 도 9의 보관 장치(122)에서, 막대(126)의 일부를 도시한다. 보관 장치(122)는 와이퍼 리세스(132)에 위치한 와이퍼(130)를 포함하며, 와이퍼(130)는 단차 부분(148)을 포함한다. 보관 장치(122)는 또한, 앞서 기재한 바와 같이 밀폐 리세스(136)에서 밀폐부(138)를 보관하는, 앞서 설명되는 것과 유사한 기능을 갖는 보관 립(134)을 포함한다. 보관 장치(122)는 지지 표면(142)을 포함한다. 그러나 두 개의 윤활 시스템은, 일부 실시예에서 각각 윤활 홈(146 및 152)에 상주하는 오일에 적신 펠트(144와 150)를 포함할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 윤활 시스템(144)은 보관 장치(122)에서 베어링 표면(142) 아래에 위치한다. 따라서, 막대(126)의 표면(128)이 화살표(A)의 방향으로 유압 실린더(112) 외부로 움직임에 따라, 표면(128)은 지지 표면(142)과 접촉하기 전에 유압 시스템(144)으로부터 윤활제를 수용한다. 게다가, 제2 윤활 시스템(150)은, 막대(126)가 화살표(A)에 의해 도시된 방향과 반대편의 방향으로 유압 실린더(112) 내로 움직일 때, 막대(126)의 표면(128)이 보관 장치(122)의 지지 표면(142)을 따라 문지르기 전에, 윤활제를 막대(126)의 표면(128)에 제공한다. 두 개의 윤활 시스템(144와 150)은 지지 표면(142) 아래와 지지 표면(142) 위에 위치하여, 막대(126)의 표면(128)이 지지 표면(142)에 대항하여 문지르기 전에 막대(126)의 표면(128)에 윤활유를 칠하는 장점을 제공한다.

앞선 논의로부터 이해될 바와 같이 그리고 도면에서 도시된 바와 같이, 본 개시에 따른 일부 실시예는 하나의 윤활 시스템을 포함할 수 있으며 다른 실시예는 두 개의 윤활 시스템을 사용할 수 있다. 예시한 도면은 다른 실시예에서 지지 표면(142) 아래에 위치한 단일 윤활 시스템(144)을 도시하지만, 단일 윤활 시스템은 지지 표면(142) 위에 위치할 수 있으며 윤활 시스템(150)과 유사할 수 있다. 본 개시를 검토한 후 당업자는 주어진 유압 실린더에 대한 윤활 시스템 또는 시스템들을 위치시킬 유리한 장소를 선택할 수 있다.

본 개시는 주로 유압 실린더를 논의하였지만, 본 개시를 검토한 후 당업자는 본 개시의 여러 원리가 다양한 실린더에 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 예컨대, 피스톤을 움직이는 공압 실린더, 가스 충전 실린더, 액체 충전 실린더 또는 임의의 다른 유체 충전 실린더는 본 명세서에서의 개시에 따라 사용할 수 있다. 본 명세서에서 설명한 원리는, 주로 본 명세서에서 예로서 논의된 유압 실린더에만 제한되지 않는다.

본 개시에 따른 실시예는 첨부 도면에서 볼 수 있다. 액추에이터는 도시된 것과 유사한 피스톤과 실린더 조립체를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 기재한 예는 유압 실린더이지만, 본 개시의 원리는 유압 실린더로 제한되기 보다는 공압 실린더, 가스 충전 실린더 또는 임의의 다른 타입의 실린더나 액추에이터와 사용될 수 있음을 이해하게 될 것이다.

본 발명 장치의 실시예는 도 5 및 도 6에 예시한다. 도 5 및 도 6은 유압 실린더 조립체(111)의 횡단면도를 예시한다. 유압 실린더 조립체(111)는 하우징(113)을 갖는 유압 실린더(112)를 포함한다. 유압 실린더 하우징(113)은 내부 공간(114)을 규정한다. 유압 실린더(112)는 실질적으로 유밀한 내부(114)를 규정하는 플러그(120)와 보관 장치(122)를 포함한다. 제1 포트(116)와 제2 포트(118)는 유압유가 유압 실린더(112)의 내부(114)에 진입하거나 이를 떠나게 하는 입/출구를 제공한다.

유압유가 제2 포트(118)에 진입하며 제1 포트(116)를 빠져나올 때, 피스톤(124)은 도 5에 도시한 바와 같이 위로 푸쉬된다. 이로 인해 막대나 샤프트(126)는 유압 실린더(112) 외부로 움직이게 된다. 유압유가 제1 포트(116)에 진입하며 제2 포트(118)를 빠져나올 때, 피스톤은 도 6에 도시된 바와 같이 내부로 푸쉬된다. 이로 인해 막대나 샤프트(126)는 유압 실린더(112) 내로 움직인다.

막대나 샤프트(126)가 유압 실린더(112) 내부 및 외부로 움직임에 따라, 막대(126)는 보관 장치(122)에 대항하여 슬라이드한다. 종종, 막대(126)는 측면 로드, 다시 말해 실린더(112)의 종방향 축과 일치하지 않는 로드를 받는다. 측면 로드로 인해 막대(126)는 보관 장치(122)에 대항하여 민다. 보관 장치(122)에 대항한 막대(126)의 표면(128)의 마모는 보관 장치(122) 및/또는 막대(126)의 표면(128)에 손상을 초래할 수 있다.

도 10은 도 6에 도시한 것과 유사한 확대한 상세한 부분 횡단면도이다. 막대(126)는 피스톤(124)의 소켓 부분(250)에 자리 잡는다. 피스톤(124)은 여러 개의 공동(252, 254 및 256)을 포함할 수 있다. 이들 공동(252, 254 및 256)은 피스톤 밀폐부 또는 임의의 다른 인서트와 같은 여러 인서트용으로 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 이들 공동은 공동으로서 남아 있을 수 있거나 존재하지 않을 수 있다. 다른 실시예에서, 도시된 것보다 더 많거나 더 적은 공동(252, 254 및 256)이 있을 수 있다.

피스톤(124)은 플러그(120)에 대항하여 자리 잡을 때 피스톤(124)과 플러그(120) 사이에 갭 또는 유격(272)을 또한 형성할 수 있다. 이 갭 또는 유격(272)은 피스톤(124) 상의 돌출부(274)의 결과일 수 있다. 돌출부(274)는 피스톤(124)이 플러그(120)에 완전히 대항하여 움직이는 것을 방지한다. 결국, 포트(118) 내로 들어온 유압유는 갭(272) 내를 충전할 수 있으며 (도 10에 도시된 바와 같이) 힘을 위로 가할 수 있어서 피스톤(124)을 윗 방향으로 움직일 수 있다. 갭(272)이 없었다면, 유체가 피스톤(124)에 대항하여 밀어 피스톤(124)을 들어올리는 것이 어려웠을 수 있다. 일부 실시예에서, 돌출부(274)는 피스톤(124)의 표면적의 대략 10%를 덮을 수 있다. 다른 실시예에서, 돌출부(274)는 상이한 치수를 가질 수 있다. 본 개시를 검토한 후, 당업자는, 돌출부(274)가 또한 플러그(120) 상에 위치할 수 있어서 유사한 결과를 달성할 수 있음을 이해하게 될 것이다.

피스톤(124)의 소켓 부분(250)은 시트 공동(258)을 포함할 수 있다. 막대 시트(260)가 소켓 부분(250)의 바닥을 형성할 수 있다. 막대(126)의 피스톤 단부(262)는 소켓 부분(250)에서 맞춰진다. 막대(126)의 피스톤 단부(262)는 도 10 및 도 12에서 측면(264 및 266)에 도시된 바와 같이 모따기되어 질 수 있다. 막대(126)의 피스톤 단부(262)가 피스톤(124)의 소켓 부분(250)에 맞춰질 때, 막대(126)의 단부(262)와 피스톤(124)의 소켓 부분(250)에서의 시트(260) 사이에는 유격이나 공동(268)이 있다. 유격 공동(268)은 두 개의 시트 코너(270과 273)까지 연장한다. 유격 공동(268)은 피스톤(124)을 막대(126)에 느슨하게 부착한 결과일 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 피스톤(124)이 막대(126)에 부착되며, 이때 패스너(280)가 피스톤(124)의 패스너 구멍(276)과 막대(126)에 위치한 패스너 구멍(278)에 맞춰진다. 일부 실시예에서, 패스터(280)와 막대(126)의 패스너 구멍(278)만이 나사산이 있다. 패스너(280)는, 갭(268)이 원하는 양으로 있도록 조정된다. 일부 실시예에서, 갭(268)은 대략 0.015인치(1인치=2.54센티미터)일 수 있다. 다른 실시예에서 더 크거나 더 작은 갭을 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 피스톤(124)을 막대(126)에 부착할 때, 패스너(280)를 돌려서, 피스톤(124)은 막대(126)과 딱접촉한 후, 패스너(280)는 대략 1/2 뒤로 돌려서 원하는 갭(268)을 만든다.

도 11은 본 개시에 따르지 않는 피스톤 조립체(111)를 도시한다. 도 11에 도시한 피스톤 조립체(111)는, 함께 일체화되는 막대(126)와 피스톤(124)을 나타낸다. 피스톤(124)과 막대(126)는, 이들이 단일 일체 부품으로 만들어지기 때문에 일체화될 수 있거나, 이들은, 피스톤(124)이 스너그 방식(snug manner)으로 막대(126)에 부착되어 일체화될 수 있어서, (도 10 및 도 12에 도시된 바와 같은) 갭(268)이 존재하지 않는다.

막대(126)는 측면 로드, 즉 다시 말해 실린더(112)의 축(E)과 완전히 평행하지 않은 로드를 겪어서, 막대(126)와 피스톤(124)은 변위되게 될 것이다. 도 11에서, 측면 로드 힘은 화살표(F)로 나타낸다. 화살표(F)의 각도는 측면 로드를 더 잘 예시하기 위해 과장된다. 화살표의 힘(F)으로 인해, 막대(126)는 변위되게 되어, 막대(126)의 축(D)과 피스톤(124)의 축(G)은 실린더의 내부(114)의 축(E)과 평행하지 않다. 막대(126)와 피스톤(124)은 일체화되어 있기 때문에, 본 논의를 위해, 막대(126)의 축(D)과 피스톤(124)의 축(G)은 동축이라고 가정한다. 이론적으로, 측면 로드힘(F)이 없으며, 유압 피스톤 조립체(111)가 완벽한 치수로 제조되었다면, 막대(126)의 축(D), 피스톤(124)의 축(G) 및 실린더의 내부(114)의 축(E)은 완벽하게 정렬되었을 것이다. 그러나 이러한 구성은 그러한 경우가 아니어서, 세 개의 축(D, G 및 E)의 오정렬은 예외이기보다는 일반적인 것이다.

힘(F)의 결과로서의 막대(126)의 변위로 인해, 막대(126)의 표면(128)은 보관 장치(122)의 지지 표면(142)에 대해 지지된다. 보관 장치(122)의 지지 표면(142)에 대항한 막대(126)의 표면(128)의 지지로 인해 결국 보관 장치의 고 스트레스 영역(284)을 얻게 된다. 막대(126)가 내부 또는 외부로 움직이며 보관 장치(122)에 대항하여 지지됨에 따라, 보관 장치(122)의 표면(142)뿐만 아니라 막대(126)의 표면(128)은 자국이 나거나 마모되거나 손상될 수 있다.

막대(126)의 반대측 상에서, 보관 장치(122)의 지지 표면(142)과 막대(126) 사이의 갭(294)이 있다. 게다가, 피스톤(124)은 또한 고 스트레스 영역(286)을 가질 수 있다. 피스톤의 고 스트레스 영역(286)에서, 실린더 하우징의 벽(288)은 피스톤(124) 상의 지지 표면(290)에 대항하여 문지른다. 이것은 결국 피스톤(124)과 실린더 하우징의 벽(288) 중 어느 하나 또는 둘 모두 상에서 마모와 자국을 얻게할 수 있다. 이러한 조건은 원치 않는 마모를 만들 뿐만 아니라, 마찰을 극복하여 피스톤(124) 또는 막대(126)가 고 스트레스 영역(284 및 286)에서 움직일 때 낭비되는 에너지로 인해 실린더 조립체(111)의 효율과 효과를 감소시킬 수 있다.

도 12는 본 개시에 따른 실린더 조립체(111)의 부분 확대 횡단면도이다. 막대(126)는 피스톤(124)에 느슨하게 연결된다. 이러한 느슨한 연결은 종종 부동 피스톤(124)으로 지칭할 수 있다. 화살표(F)는 실린더 축(E)에 평행하지 않은 방향으로 작용하는 힘을 나타낸다. 막대(126)는 힘(F)의 측면 로드에 의해 변위되어, 막대(126)의 외부 표면(128)은 고 스트레스 영역(284)에서 보관 장치(122)의 지지 표면(142)에 대항하여 가압된다. 막대(126)의 반대 측 상에서, 갭(294)이 막대(126)와 보관 장치(122) 사이에 존재한다.

피스톤(124)은 도 11에 도시된 것과 대조적으로 곧바로 실린더(112)의 내부(114)에 있다. 결국, 피스톤의 축(G)은 실린더(112)의 축(E)과 실질적으로 평행하다. 이점은 도 11에 도시되었던 것과 상이하다. 도 11에서, 막대의 축(D)과 피스톤의 축(G)은 실질적으로 동축이었다. 그러나, 도 12에 도시한 실시예에서, 피스톤의 축(G)은 보어의 축(E)과 실질적으로 평행하다. 피스톤의 축(G)이 보어의 축(D)과 실질적으로 평행하게 되어, 피스톤(124)은 과도한 스트레스, 마모를 만들지 않거나 또는 마찰을 증가시켜 측벽(288)을 따라 피스톤(124)을 움직이지 않고도 실린더(112)의 내부(114)에서 움직이게 된다.

도 12에 도시된 바와 같이, 피스톤(124)은 실린더(112)의 내부(114) 내에 곧바로 위치하며, 실린더(113)의 벽(288)과 피스톤(124) 상의 지지 표면(290) 사이의 영역(286)에는 과도한 결합은 없다. 대신, 막대(126)는 피스톤(124)의 소켓 부분(250)의 내부에 대항하여 민다. 막대(126)의 측면(264)은 힘(F)의 결과로서 스트레스 영역(298)에서 소켓 부분(250)의 측벽(296)에 대항하여 가압된다. 그러나, 피스톤(124)의 측벽(296)에 대항한 막대(126)의 측(264)의 밈은 불필요한 마모 결합을 만들지 않으며, 이는 도 11에 도시된 바와 같이 실린더 하우징(113)의 측벽(288)에 대항한 피스톤(124)의 움직임과 비교하여 피스톤(124)에 대한 막대(126)의 움직임이 상대적으로 적기 때문이다. 결국, 실린더 하우징(113)의 측벽(288) 상의 마모는 도 11에 도시된 실시예와 비교하여 도 12에서 훨씬 감소한다. 더 나아가, 도 11에 도시된 실시예에서보다 실린더(113)의 내부(114)를 통해 내부 및 외부로 피스톤(124)과 막대(126)을 움직이는데는 적은 힘이나 에너지가 필요하다.

막대(126)는 유격 보이드(268)를 여전히 가질 수 있지만, 이 보이드(268)의 형상은 힘(F)의 방향과 크기에 따라 상이하거나 변화할 수 있다. 당업자는, 힘(F)의 방향 및/또는 크기가 또한 변하였다면 막대(126)의 배향이 변화하였을 것이라고 이해할 것이다.

어느 측(266 및 264)에서 또는 막대(126)의 둘레 주위의 임의의 장소에서의 챔버는, 일부 실시예에서, 릴리프를 제공할 수 있어서, 막대(126)가 피스톤(124)의 소켓 부분(250)에서 약간 선회하거나 그 밖에 움직이게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 도 12에서 식별되는 지점은 지점(D, E 및 G)이며, 이것은 막대 축(D), 실린더 축(E) 및 피스톤 축(G)이 교차하는 곳에 존재할 수 있다. 일부 실시예에서, 이것은, 그 주위로 막대(126)가 힘(F)의 결과로서 선회하는 지점일 수 있다.

당업자는 본 개시를 검토한 후 힘(F)이 충분히 크다면 막대(126)가 피스톤(124) 내에서 선회하거나 움직이게 될 것이며 또한 피스톤(124)이 실린더 하우징(113)의 내부(114) 내에서 선회하거나 움직이게 함을 이해할 수 있다.

일부 실시예에서, 패스너(280)는 오직 패스터 구멍(278)에서 막대(126)에 나사산에 의해 부착될 수 있으며, 피스톤(124)에서 패스너 구멍(276)에 나사산에 의해 부착되지는 않을 수 있어서 피스톤(124)에 대한 막대(126)의 선회 움직임을 더 용이하게 할 수 있다.

도 12에서 예시하는 힘(F1, F2 및 F3)은 막대(126) 상에 있는 힘(F)으로부터 생기는 반동 힘(reactionary force)이다. 앞서 논의한 바와 같이, 힘(F)이 막대(126)에 적용될 때, 막대(126)는 지점(D, E 및 G) 주위에서 선회할 것이다. 이 움직임으로 인해 막대(126)는 스트레스 영역(284)에서 보관 장치(122)와 접촉할 것이다. 더 나아가, 막대(126)의 바닥은 도 12에 도시된 바와 같이 코너(270)를 향해 오른쪽으로 슬라이드할 수 있다. 막대(126)는 또한 스트레스 영역(298)에서 피스톤(124)과 접촉할 것이다. 이러한 접촉은 막대(126)에 작용하는 반동 힘을 초래할 것이다. 예컨대, 힘(F1)은, 보관 장치(122)가 막대(126)에 가할 반동 힘이다. 힘(F2)은, 피스톤(124)이 막대(126)의 측면에 가할 반동 힘이다. 힘(F3)은, 피스톤(124)이 막대(126)에 가할 힘을 나타낸다. 당업자는, F1, F2 및 F3으로 예시된 반동 힘이, 도시된 바와 같이 개별 지점에서만이 아니라 영역을 따라 분포되는 힘의 단순한 표현이다. 반동 힘(F1, F2 및 F3)은 막대(126)에 가해지는 힘(F)을 상쇄하는 굽힘 모멘트를 만들 것이다. 부동 피스톤 설계의 일 장점은, 피스톤(124)과 막대(126) 사이의 상대적인 움직임으로 인해, 반동 힘(F3)이 힘(F)에 대해 만들어진다는 점이다. F3의 존재는 결국 F3이 존재하지 않았던 경우보다 힘(F)에 반응하기에 더 작은 F1 및 F2의 크기를 초래한다.

상세하게, 반동 힘(F3)은, 막대(126)와 보관 장치(122) 사이, 막대(126)와 피스톤(124) 사이 그리고 피스톤(124)과 하우징(113) 사이의 스트레스 영역(284, 286 및 296)에서 더 낮은 스트레스를 초래할 굽힘 모멘트를 만들 것이며, 유사한 측면 로드(F) 하에서 동작하는 도 11에 도시된 실시예에서 볼 수 있다. 결국, 도 12에 도시한 실시예는 도 11의 실시예와 비교하여 특정한 장점을 제공한다.

스트레스를 감소시키는 것 외에, 도 12의 실시예는 또한 피스톤(124)과 하우징(113) 사이의 마모를 감소시킨다. 마모는 감소하며, 이는 고 스트레스 접촉 영역은 막대(126)와 피스톤(124) 사이에서 정적이기 때문이며, 이점은 고 스트레스 영역이 실린더(112)의 하우징(113)과 피스톤(124) 사이에서 동적인 도 11의 실시예와 대조적이다. 도 12의 실시예에서, 실린더(112)의 하우징(113)과 피스톤(124) 사이의 동적인 표면에서, 스트레스는, 막대(126)가 측면 로드(F)로 인해 정렬되어 있지 않을 때에도 실린더(112) 내에서 더 잘 정렬될 수 있는 피스톤(124)으로 인해, 감소한다.

(예컨대, 도 5와 도 6에 도시된 바와 같은) 유압 피스톤 조립체(111)의 일부 실시예는 앞서 설명한 스위블 캡(60)과 앞서 설명한 부동 피스톤(124) 둘 모두의 조합을 포함할 수 있다. 스위블 캡(60)과 부동 피스톤(124)이 유압 피스톤 조립체(111) 내에 통합되는 실시예에서, 사용자는, 유압 피스톤 조립체(111)가 상당히 큰 효율로 동작할 수 있고, 여러 구성요소에 더 적은 스트레스를 가할 수 있으며, 마모를 매우 감소시킬 수 있음을 알 수 있다. 일부 실시예에서, 일부 사용자는, 스위블 캡(60)과 부동 피스톤(124) 둘 모두를 통합하는 유압 피스톤 조립체(111)에서 시너지 효과를 찾을 수 있다. 예컨대, 스위블 캡(60)을 유압 피스톤 조립체에 통합시키는 것이 결국 유압 피스톤 조립체의 성능을 "X"의 양만큼 증가시키며, 부동 피스톤을 유압 피스톤 조립체에 통합시키는 것은 결국 "Y"의 양만큼 증가한 성능을 초래한다면, 스위블 캡(60)과 부동 피스톤(124) 둘 모두를 갖는 유압 피스톤 조립체(111)는 "X"+"Y"보다 큰 증가한 성능을 가질수 있다. 따라서, 스위블 캡(60)을 부동 피스톤(124)과 결합시키면, 기대했던 성능 레벨보다 양호한 예상 밖의 결과를 산출할 수 있다.

다른 실시예는 또한 앞서 설명한 막대 윤활 시스템을, 스위블 캡(60)과 부동 피스톤(124) 중 하나 또는 둘 모두를 갖는 유압 피스톤 조립체 내에 통합시킬 수 있다. 그러나 다른 실시예는 앞서 설명한 막대 윤활 시스템을, 스위블 캡이나 부동 피스톤(124)을 갖지 않는 유압 피스톤 조립체 내에 통합시킬 수 있다.

도 13 내지 도 17은 추가 실시예에 따른 실린더 조립체(10)를 예시한다. 당업자는, 본 개시를 검토한 후 도 13 내지 도 17이 원형 물체의 횡단면도임을 이해할 것이다. 이처럼, 우측 및/또는 좌측 상에 보이는 특성은 실제로 도시한 여러 물체 주위에 원주 방향으로 위치한 단일 특성일 수 있다. 당업자는 본 개시를 검토한 후 실린더, 막대 및 기타 그러한 특성이 평면에서 볼 때 종종 원형 형상임을 이해할 것이다. 본 발명의 양상은 오직 원형 형상 실린더와 막대로 제한되는 것은 아니며, 다양한 형상을 갖는 특성에 적용할 수 있다.

도 13은, 적어도 부분적으로 볼록한, (구형으로도 알려진) 아치형 돌출부(302)를 갖는 스위블 캡(300)을 포함할 수 있는 실린더 조립체(10)의 횡단면도를 예시한다. 돌출부(302)는 막대(306)의 수용 컵 또는 소켓 부분(304)에 놓인다. 일부 실시예에서, 막대(306)는 앞서 설명한 피스톤 막대(30)와 유사한 피스톤 막대이다. 다른 실시예에서, 막대(306)는 도 17에 관하여 더욱 상세하게 이하에서 설명될 막대와 피스톤의 조합일 수 있다.

막대(306)는 수용 컵이나 소켓 부분(304)에 위치하는 오목한 아치형 바닥면(307)을 포함한다. 일부 선택적 실시예에서, 바닥면(307)은 상승 부분(308)을 가질 수 있다. 상승 부분(308)은 도 3에 관해 설명하며 도시한 상승 구역(100)과 유사한 기능을 실행할 수 있다. 도 3에 도시한 것과 유사하게, 도 13에 도시한 실시예는 캡(300)의 지지 표면(312)과 바닥면(307) 사이에 위치한 보이드(310)를 포함할 수 있다. 막대(306)는 또한 단부면(314) 또는 단부 부분(314)을 규정할 수 있다. 일부 실시예에서, 정지 표면(316)이 스위블 캡(300)의 플랜지 부분(332) 상에 구비될 수 있다. 정지 표면(316)이 장착되는 실시예는, 스위블 캡(300)이 소캣 부분(304) 내에서 경사질 수 있는 양을 제한할 수 있다. 도 13의 좌측에 도시된 바와 같이, 정지 표면(316)은 단부면(314)에 대해 접합되어 스위블 캡(300)이 얼마나 경사질 수 있는지를 제한한다.

일부 실시예에서, 정지 표면(316)과 단부면(314)은 스위블 캡(300)의 경사를 제한하도록 치수 조정되어서, 스위블 캡(300)의 축(G-G)은 실린더 조립체의 축(A-A)으로부터 대략 5°보다 크게 변하지 않을 것이다. 다른 실시예는 허용되는 상이한 경사량을 선택할 수 있다. 당업자는 본 개시를 검토한 후 원하는 최대 경사각을 제공하기 위해 정지 표면(316)과 단부면(314)을 구성하고 치수를 조정하는 방법을 알 것이다.

스위블 캡(300)은 또한 돌출부(302) 주위에 원주 방향으로 위치한 밀폐 홈(318)을 포함할 수 있다. 탄성 밀폐부(320)는 밀폐 홈(318)에 상주할 수 있다. 일부 실시예에서, 탄성 밀폐부(320)는, 먼지, 티끌, 파편 또는 기타 임의의 원치 않는 물질이 보이드(310), 캡(300)의 지지 표면(312) 또는 막대(306)의 바닥면(307)에 진입하는 것을 방지하는 밀폐 기능을 제공하는 O-링일 수 있다. 일부 실시예에서, 스위블 캡(300)이 소켓 부분(304) 내에서 자유롭게 스위블하게 하기 위해 이물질이 그 영역에 진입하는 것을 방지하는 것이 바람직할 수 있다. 일부 실시예에서, 탄성 밀폐 링(320)은, 스위블 캡(300)이 경사질 때 도 13의 우측에 도시한 바와 같이 수축할 것이다. 탄성 물질(320)은 편향되어 그 원래의 형상으로 복귀할 것이며, 그에 따라 힘을 제공하여 스위블 캡(300)을 중심 위치로 복귀시킬 것이다.

앞서 설명하는 실시예와 대조적으로, 도 13에 예시한 실시예는 돌출부(302)에 위치하는 연장되는 돌출 벽(322)을 포함한다. 연장되는 수용 컵 또는 소켓 벽(324)이 막대(306) 상에 구비될 수 있다. 연장되는 돌출 벽(322)과 연장되는 수용 컵 또는 소켓 벽(324)의 조합으로 인해, 캡(300)의 지지 표면(312)과 소켓(304)의 상승 부분(308)은 주어진 반경(r)에 대해 앞서 설명한 다른 실시예 중 일부보다 더 깊게 된다.

연장되는 돌출 벽(322) 및/또는 연장되는 수용 컵 또는 소켓 벽(324)을 갖는 것이 바람직할 수 있는 한 가지 이유는, 예컨대 도 5 및 도 17에 도시된 바와 같이 스위블 캡(300)의 상부 표면(330) 상에 있는 로드로부터 피스톤(124 및 342)의 지지 표면(349)까지의 거리를 감소시키는 것이다. 이 거리는 참조번호(W)로 나타낸다. 도 17에 도시한 피스톤/막대 조합(342)의 지지 표면(349) 상의 평균 지점(347)과 수용 컵(304)의 바닥면(307)의 상승 부분(308) 상의 평균 지점(344) 사이의 차이를 감소시키는 것도 바람직할 수 있다. 이 거리는 도 13 내지 도 17에서 참조번호(Z)로 나타낸다. 스위블 캡(300)의 상부 표면(330)과 막대(306)의 단부면 또는 단부 부분(314) 사이의 거리는 거리("X")로 지칭한다.

앞서 언급한 바와 같이, 유압 실린더(10)는 종종 굽힘 모멘트 또는 측면 로드를 겪는다. 도 17의 피스톤/막대 조합(342) 또는 피스톤(124)의 지지 표면(349)의 평균 위치(347)(예컨대 도 5 참조)와 로드 사이의 거리(거리(W))와, 피스톤(124) 또는 피스톤/막대의 조합(342)의 지지 표면(349)의 평균 위치(347)와 막대(306)의 지지 표면(312)의 평균 위치(344) 사이의 거리(거리(Z), 도 17 참조)를 감소시킴으로서, 이들 굽힘 모멘트 또는 측면 로드는 감소할 수 있다. 막대(306)에서 연장되는 수용 컵 또는 소켓 벽(324)과 스위블 캡(300) 상의 연장되는 돌출 벽(322)을 갖는 실시예는, 도 3에 도시한 것과 같은 실시예와 비교하여 길이(W 및 Z)를 감소시키면서 주어진 반경(r)에 의해 규정되는 지지 표면(312)을 유지할 수 있다. 앞서 기재한 바와 같이, 길이(W 및 Z)를 감소시키면, 결국 더 짧은 모멘트 아암과 그에 따라 더 작은 모멘트 또는 측면 로드를 피스톤(124) 상에서 얻는다(도 5 참조). 따라서, 도 13에 도시한 스위블 캡(300)이 장착된 피스톤(124)은, 동일한 반경(r)을 갖는 도 3에 도시한 스위블 캡(60) 보다 감소한 모멘트 아암으로 인해 더 작은 측면 로드를 가할 것이다.

도 14 및 도 15는, 실린더 캡(300)이 도 13에 도시한 정지 표면(316)과 플랜지(332)를 포함하지 않는다는 점을 제외하고, 도 13에 도시한 것과 유사한 실린더 캡(300)과 막대(306)를 도시한다. 도 14 및 도 15는, 적어도 부분적으로 구형 돌출부(302)를 갖는 스위블 캡(300)을 포함할 수 있는 실린더 조립체(10)의 횡단면도를 예시한다. 돌출부(302)는 막대(306)의 수용 컵 또는 소켓 부분(304)에 있다. 일부 실시예에서, 막대(306)는 앞서 설명한 피스톤 막대와 유사한 피스톤 막대이다. 일부 실시예에서, 막대(306)는 도 17에 관련하여 더욱 상세하게 후술될 막대와 피스톤의 조합일 수 있다.

막대(306)는 수용 컵 또는 소켓 부분(304)에서 바닥면(307)을 포함한다. 일부 선택적 실시예에서, 바닥면(307)은 상승 부분(308)을 가질 수 있다. 상승 부분(308)은 도 3에 관하여 설명하고 도시한 상승 구역(100)과 유사한 기능을 실행할 수 있다. 도 3에 도시한 것과 유사하게, 도 14 및 도 15에 도시한 실시예는 또한 스위블 캡(300)의 지지 표면(312)과 지지 표면(307) 사이에 위치한 보이드(310)를 포함할 수 있다.

도 14 및 도 15에 예시한 실시예는 돌출부(302) 상에 위치하는 연장되는 돌출 벽(322)을 포함한다. 연장되는 수용 컵 또는 소켓 벽(324)은 막대(306)에 구비될 수 있다. 연장되는 돌출 벽(322)과 연장되는 수용 컵 또는 소켓 벽(324)의 조합으로 인해, 소켓(304)은 주어진 반경(r)에 대해 앞서 설명한 다른 실시예 중 일부보다 더 깊게 될 수 있다. 길이(W, X 및 Z)는 도 13의 실시예에서 도시한 것과 유사하다.

도 15는 스위블 캡(300) 상에 위치하는 로드(334)를 예시한다. 로드(334) 자체는, 로드(334)가 도 15의 좌측에 도시한 바와 같이 단부면(314)과 접촉할 때 정지 표면으로서 작용할 수 있다. 도 14 및 도 15에 예시한 실시예는 도 13에 도시한 단부 정지(316)를 갖기 보다는 로드 자체(334)를 단부 정지로서 사용할 수 있다.

도 15에 도시한 바와 같이, 단부면(314)은 로드(344)와 접촉하여 로드의 축(G-G)은 예시한 바와 같이 막대(306)의 축(A-A)에 관해 최대 대략 5°경사져 있도록 위치하며 치수 조정될 수 있다. 이것은 도 13에 관해 앞서 설명한 바와 유사한 최대 경사각일 수 있다.

도 15는 도 14의 실시예에 대한 약간의 변경을 또한 예시한다. 도 15는 스위블 캡(300)의 밀폐 홈(318)에 위치하는 탄성 밀폐부(320)를 예시한다. 탄성 밀폐부(320)는 도 13의 실시예에 관해 앞서 설명된 바와 유사한 기능을 제공할 수 있다.

도 16에 예시한 실시예는 도 14 및 도 15에 관해 앞서 설명한 실시예와 유사하다. 도 16은, 적어도 부분적으로 구형 돌출부(302)를 갖는 스위블 캡(300)을 포함할 수 있는 실린더 조립체(10)의 횡단면도를 예시한다. 돌출부(302)는 막대(306)의 수용 컵 또는 소켓 부분(304)에 있다. 일부 실시예에서, 막대(306)는 앞서 설명한 피스톤 막대와 유사한 피스톤 막대이다. 다른 실시예에서, 막대(306)는 도 17에 관해 이후에 더 상세하게 설명될 막대와 피스톤의 조합일 수 있다.

막대(306)는 수용 컵 또는 소켓 부분(304)에서 바닥면(307)을 포함한다. 일부 부가적 실시예에서, 바닥면(307)은 상승 부분(308)을 가질 수 있다. 상승 부분(308)은 도 3에 관해 설명하고 도시한 상승 구역(100)과 유사한 기능을 실행할 수 있다. 도 3에 도시된 것과 유사하게, 도 14 및 도 15에 도시한 실시예는 또한 바닥면(307)과 캡(300)의 지지 표면(312) 사이에 위치한 보이드(310)를 포함할 수 있다.

도 16에 예시한 실시예는 돌출부(302) 상에 위치하는 연장되는 돌출 벽(322)을 포함한다. 도 16은 스위블 캡(300)의 밀폐 홈(318)에 위치하는 탄성 밀폐부(320)를 예시한다. 탄성 밀폐부(320)는 도 13의 실시예에 관해 앞서 설명한 바와 유사한 기능을 제공할 수 있다. 로드(334)의 바닥면(336)은 단부 캡(300)의 상부 표면(330) 상에서 받쳐진다. 로드(334)는, 막대(306)의 단부면 또는 단부 부분(314)과 접촉할 때 정지로서 작동할 수 있다. 앞서 설명한 실시예와 유사하게, 막대(306)와 단부면(314)의 치수는, 축(A-A 및 G-G)에 의해 예시된 바와 같이, 로드(334)의 최대 경사각이 대략 5°이도록 선택할 수 있다. 본 명세서에서 설명한 최대 경사각이 대략 5°인 반면, 당업자는, 본 개시를 검토한 후, 특정한 실시예에서 막대(306), 단부면(314) 및 거리(X)를 구성하고 치수 조정하여 임의의 기타 최대 경사각을 달성하는 방법을 이해할 것이다.

도 16에 예시한 실시예와 이전에 설명한 실시예 사이의 일 차이점은, 스위블 캡(300)의 선회 지점(340)이 이전 실시예처럼 스위블 캡(300)의 상부 표면(330) 상에 위치하지 않는다는 점이다. 오히려, 선회 지점(340)은 스위블 캡(300) 내에 위치한다. 지점(340)은 또한 도 13 내지 도 17에서 반경(r)에 대한 원점이다.

일부 실시예에서 그리고 도 16에 도시된 바와 같이, 스위블 캡(60) 내에 위치하는 지점(340)에서의 반경(r)의 원점과 선회 지점(340)을 가짐으로써, 결국 연장된 수용 컵 또는 소켓 벽(324)은 추가로 긴 대응하는 돌출 벽(322)이 된다. 도 16에 도시한 실시예에서의 연장된 수용 컵 또는 소켓 벽(324)은 주어진 반경(r)에 대해서 도 13 내지 도 15에 관해 예시한 것보다 훨씬 더 길다. 참조 문자("Y")는 스위블 캡(300)의 상부 표면(330)과 또한 반경(r)의 원점(340)인 선회 지점(340)의 위치 사이의 거리를 지칭한다. 길이(Z)는 도 13 내지 도 15에 도시한 실시예와 비교할 때 도 16의 실시예에서의 거리(Y)만큼 감소한다. 이로 인해 결국, 피스톤의 지지 표면에서의 막대(334) 사이의 모멘트 아암이 감소하게 된다.

도 17은 막대(306) 및 피스톤(124)이 단일 피스톤/막대 조합(342)으로 일체하되는 실시예를 예시한다. 실린더(113)는 내부 공간(114)을 규정한다. 피스톤/막대 조합(342)은, 피스톤/막대 조합(342)이 실린더(113)와 접촉하는 지지 표면(349)을 갖는다. 플랜지(332)를 갖는 도 13에 관하여 설명하며 도시한 것과 유사한 스위블 캡(300)이 도 17에 도시되어 있다. 그러나 이것은 제한적인 것으로 간주되지 않아야 하며, 이는 도 17의 실시예는 다양한 스위블 캡(300)과 사용되도록 될 수 있기 때문이다. 예컨대, 도 13 내지 도 16에 도시한 것과 유사한 스위블 캡(300)은 도 17에 도시한 실시예에서 사용하도록 될 수 있다.

스위블 캡(300)의 적어도 부분적으로 구형인 돌출부(302)는, 반경의 원점(340)으로부터 앞서 설명한 것과 유사한 적어도 부분적으로 구형인 돌출부(302)의 (지지 표면(312)의) 외부면으로 향하는 반경(r)에 의해 규정된다. 제2 반경(r')은, 스위블 캡(300)이 연장되는 돌출 벽(322)과 연장되는 수용 컵 또는 소켓 부분 벽(324)을 갖지 않았다면 더 짧은 반경(r')이 도 17에 도시한 크기의 스위블 캡(300)에서 사용될 수 있었음을 증명하기 위해 예시한다. 따라서, 도 17은, 연장되는 돌출 벽(322)과 수용 컵 벽(324)이 제공하는 장점, 즉 스위블 캡(300)의 구형 돌출부(302)를 규정하는 더 긴 반경을 사용할 수 있음을 예시한다. 더 긴 반경(r)을 가짐은, 거리(W 및 Z)를 감소시키는 장점을 제공하며, 이것은 결국 임의의 측면 로드의 모멘트 아암을 감소시킨다.

도 17은 다른 실시예와 비교할 때 상대적으로 작은 거리(W)와 거리(Z)를 갖는 피스톤 조립체(10)를 예시한다. 결국, 도 17에 예시한 실시예는 피스톤 지지 표면(349)의 평균 지점(347)과 단부 캡(300)의 상부 표면(330) 상에 있는 로드 사이의 더 짧은 모멘트 아암으로 인해 훨씬 감소한 측면 로드를 가질 것이다.

본 개시의 많은 특성과 장점은 상세한 설명으로부터 자명하게 되며, 따라서 첨부한 청구범위는 그 진정한 사상과 범위 내에 있는 본 개시의 그러한 모든 특성과 장점을 포함하고자 한다. 또한, 당업자에게는 수 많은 수정과 변경이 쉽게 발생할 것이므로, 본 개시를 예시하고 설명한 바로 그 구조와 동작으로 제한하는 것은 바람직하지 않으며, 따라서 모든 적절한 수정과 등가물이 본 개시의 범위 내에 속한 것임을 주장할 수 있다.

Claims (20)

1. 액추에이터용 스위블(swivel) 조립체로서,
   소켓을 규정하는 막대(rod) - 상기 막대는 상기 소켓의 플로어에서 아치형 표면을 규정함 - ;
   상기 소켓 내에 맞도록 치수 조정된 캡 - 상기 캡은, 상기 소켓의 플로어의 아치형 표면에 대응하도록 치수 조정된 볼록한 아치형 표면을 규정함 - ;
   상기 막대에 의해 규정되는 제1 연장 표면 - 상기 제1 연장 표면은, 상기 소켓의 측면 부분에 의해 적어도 부분적으로 규정되어 상기 소켓에 깊이를 제공함 - ;
   상기 캡에 의해 규정되며 상기 캡에 연장된 길이를 제공하여, 상기 캡의 볼록한 아치형 표면이 상기 소켓의 플로어의 아치형 표면과 접촉할 때, 상기 캡을 상기 소켓 외부로 연장하게 하는 제2 연장 표면; 및
   피스톤과 상기 캡이 실린더 조립체의 종방향 축을 따라 축방향으로 움직이게 하여, 상기 실린더 조립체의 내외부로 움직이도록 상기 피스톤과 상기 캡에 동작 가능하게 연결되는 상기 실린더 조립체를 포함하는, 스위블 조립체.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 피스톤은 상기 막대와 일체형으로 되어 있는, 스위블 조립체.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 막대는 상기 피스톤과 상기 캡에 동작 가능하게 연결되는 막대인, 스위블 조립체.
4. 청구항 3에 있어서, 상부 표면이 상기 실린더의 캡에 의해 규정되는, 스위블 조립체.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 볼록한 아치형 표면은, 상기 캡의 상부 표면 상에 위치한 원점을 갖는 반경을 갖는 적어도 부분적으로 구형인 부분인, 스위블 조립체.
6. 청구항 4에 있어서, 상기 막대의 단부면을 더 포함하며, 상기 제1 연장 표면과 상기 제2 연장 표면은 상기 실린더의 캡의 상부 표면이 상기 막대의 단부면 위로 대략 1.0인치(1인치=2.54센티미터) 연장하도록 치수조정되는, 스위블 조립체.
7. 청구항 4에 있어서, 상기 볼록한 아치형 표면은, 상기 캡의 상부 표면 아래에 위치한 원점을 갖는 반경을 갖는 적어도 부분적으로 구형인 부분인, 스위블 조립체.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 볼록한 아치형 표면은, 상기 캡의 상부 표면의 대략 0.5인치 아래에 위치한 원점을 갖는 적어도 부분적으로 구형 부분인, 스위블 조립체.
9. 청구항 4에 있어서, 상기 막대의 단부면을 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 연장 표면은, 상기 캡이 상기 소켓에 위치할 때, 상기 상부 표면이 상기 막대의 단부면 위로 충분한 거리로 연장하여 상기 캡이 미리 결정된 거리보다 크게 경사진 경우에 상기 상부 표면 상에 위치하며 상기 상부 표면 너머로 연장하는 로드(load)가 상기 막대의 단부면과 접촉하도록 치수 조정되는, 스위블 조립체.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 미리 결정된 거리는, 상기 상부 표면이 상기 막대의 단부면에 실질적으로 평행한 중심 위치로부터 대략 5°인, 스위블 조립체.
11. 청구항 1에 있어서, 상기 캡 상에서 상기 제2 연장 표면을 지나 연장하는 플랜지를 더 포함하는, 스위블 조립체.
12. 청구항 11에 있어서, 상기 막대의 단부면과, 상기 제2 연장 표면과 상기 플랜지의 단부 사이에서 상기 캡 상에 위치하는 경사 정지 구조를 더 포함하며, 상기 캡이 상기 소켓 내에서 경사져 있을 때, 상기 경사 정지 구조가 상기 막대의 단부면과 접촉하여 상기 캡이 미리 결정된 양보다 크게 경사지는 것을 방지하는, 스위블 조립체.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 미리 결정된 양은, 상기 상부 표면이 상기 막대의 단부면에 실질적으로 평행한 중심 위치로부터 5°인, 스위블 조립체.
14. 청구항 1에 있어서, 상기 제1 및 캡 중 적어도 하나는 상기 제1 및 제2 연장 표면 중 적어도 하나에서 환상 밀폐 홈을 규정하는, 스위블 조립체.
15. 청구항 14에 있어서, 상기 밀폐 홈에 위치하는 탄성 소재를 더 포함하는, 스위블 조립체.
16. 청구항 1에 있어서, 상기 막대의 소켓의 플로어에서 상기 아치형 표면에 돌출부를 더 포함하며, 상기 돌출부는 상기 캡의 볼록한 아치형 표면과 접촉하도록 구성되는 지지 표면을 제공하는, 스위블 조립체.
17. 실린더 조립체에서 굽힘 모멘트를 감소시키는 방법으로서,
    제1 연장 표면을 신장되는 소켓에 제공하여 상기 소켓에 막대 내로의 추가 깊이를 제공하는 단계;
    볼록한 아치형 표면을 갖는 캡 상에 제2 연장 표면을 제공하며, 상기 제2 연장 표면과 상기 볼록한 아치형 표면을 상기 소켓에 맞도록 치수 조정하는 단계;
    상기 캡을 상기 소켓 내에 놓는 단계;
    상기 캡 상에 상부 표면을 제공하는 단계;
    상기 제1 및 캡을 피스톤과 실린더 조립체에 동작 가능하게 연결하는 단계 - 상기 피스톤은 상기 실린더 조립체의 측벽에 대항하여 지지 표면을 가짐 - ; 및
    상기 캡이 상기 소켓에 위치할 때 상기 피스톤의 지지 표면과 상기 캡의 상부 표면 사이의 거리를 최소화하도록 상기 소켓을 배향(orient)하는 단계를 포함하는, 굽힘 모멘트 감소 방법.
18. 청구항 17에 있어서, 제1 본체와 제2 본체 사이의 연결부를 밀폐하는 단계를 더 포함하는, 굽힘 모멘트 감소 방법.
19. 청구항 17에 있어서, 반경을 갖도록 상기 볼록한 아치형 표면을 치수 조정하는 단계를 더 포함하며, 상기 반경은 상기 캡의 상부 표면 상에 및 그 아래 중 적어도 하나에서 유래하는, 굽힘 모멘트 감소 방법.
20. 액추에이터용 스위블 조립체로서,
    소켓을 규정하는 막대 - 상기 막대는 상기 소켓의 플로어에서 아치형 표면을 규정함 - ;
    상기 소켓에 맞도록 치수 조정되는 캡 - 상기 캡은 상기 소켓의 플로어의 아치형 표면에 대응하도록 치수 조정되는 볼록한 아치형 표면을 규정함 - ;
    상기 소켓의 깊이를 연장하는 수단;
    상기 볼록한 아치형 표면을 연장하여 상기 캡이 연장된 상기 소켓 내에 맞도록 하는 수단; 및
    제1 및 제2 본체를 액추에이팅 실린더로부터 멀리 및 상기 액추에이팅 실린더를 향하여 연장 및 수축하는 수단을 포함하는, 스위블 조립체.

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