KR20180102507A - 고성능 어큐뮬레이터 - Google Patents

Abstract

하부의 오일 포트와 상부의 가스 배출밸브를 가지는 하우징과, 하우징 내부에 설치되어 하우징 내부를 오일챔버와 가스챔버로 구획하는 고무 블래더 및 하우징 내주에 밀착 결합된 상태에서 외주로 확장되어, 고무 블래더를 하우징 내주면에 밀착 지지하여 실링 상태를 유지하도록 지지하는 확관형 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 고성능 어큐뮬레이터가 개시된다.

Description

고성능 어큐뮬레이터{AN HIGH PERFORMANCE ACCUMULATOR}

본 발명은 어큐뮬레이터에 관한 것으로서, 유압장치나 유압라인에서의 급격한 압력변화로 인한 고장이나 파손을 방지하도록 설치되는 고성능 어큐뮬레이터에 관한 것이다.

어큐뮬레이터(Accumulator)는 수축/팽창성이 큰 기체(공기, 질소 가스 등)와 오일(oil)을 이용한 충격완화 기기로써 각종 산업기기, 중장비, 조선, 플랜트, 자동차 등의 유압장치에 범용적으로 사용된다.

이러한 어큐뮬레이터는 일반적으로 용기(하우징)와, 상기 용기 내부에 설치되어 유체의 수축 팽창을 담당하는 고무 블래더로 구분될 수 있다.

상기 용기는 일반적으로 스테인리스 스틸(stainless steel) 혹은 알루미늄과 같은 금속재료를 사용하며, 고성능 어큐뮬레이터의 경우에는 탄소섬유 복합재료를 이용한 제품으로, 레이싱카, 헬기 등 고가 제품에 사용된다.

상기 고무 블래더는 사용 온도와 유체에 따라 NBR, butyl rubber, 그리고 ECO(Epichlorohydrin rubber) 등의 다양한 고무 소재로 제작된다.

탄소섬유 복합소재를 적용한 고성능 어큐뮬레이터는 고가의 제품으로써 항공, 슈퍼카, 레이싱카 등에 한정적으로 적용되어지고 있다.

자동차 산업에서의 경량화 개발과 더불어 고내구성의 고성능 어큐뮬레이터에 대한 요구가 증가하고 있다. 실제로 외산차와 고급 국산 승용차를 중심으로 고성능 어큐뮬레이터가 적용되고 있으며, 적용 차량이 점차적으로 증가하고 있다.

또한, 선박용 어큐뮬레이터는 금속 용기의 부식과 이로 인한 불량 발생 문제가 지속적으로 발생하고 있다.

특히, 용기 내부에 설치되어 팽창과 압축을 반복하는 고무 블래더와 용기(하우징)와의 결합부분에서의 실링 상태가 어큐뮬레이터의 성능에 매우 중요한 역할을 하게 되는데, 이러한 고무 블래더와 용기(하우징) 사이의 실링 상태를 향상시키기 위한 구조 개선의 필요성이 지속적으로 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 고무 블래더와 하우징 사이의 실링상태가 개선된 고성능 어큐뮬레이터를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고성능 어큐뮬레이터는, 하부의 오일 유출입 포트와 상부의 가스 배출밸브를 가지는 하우징; 상기 하우징 내부에 설치되어 상기 하우징 내부를 오일챔버와 가스챔버로 구획하는 고무 블래더; 및 상기 하우징 내주면에 밀착 결합된 상태에서 외주로 확장되어, 상기 고무 블래더를 상기 하우징 내주면에 밀착 지지하여 실링 상태를 유지하도록 지지하는 확관형 고정부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이로써, 고무 블래더를 하우징 내부에 견고하게 고정 설치할 수 있다.

여기서, 상기 확관형 고정부재는, 상기 하우징의 내주면에 밀착되는 고정 결합부; 상기 고정 결합부보다 작은 외경을 가지며, 확장 변형되어 상기 고무 블래더를 상기 하우징 내주면에 밀착 가압하는 밀착 결합부; 및 상기 고정 결합부와 밀착 결합부를 연결하는 단차부;를 포함하는 것이 바람직하다.

이로써, 확관형 고정 부재의 밀착 결합부를 확장 변형하여 고무 블래더를 하우징 내주면에 밀착가압하여 고정할 수 있다.

또한, 상기 하우징은, 하부쉘과 상기 하부쉘의 상부에 결합되는 상부쉘을 포함하며, 상기 확관형 고정부재의 고정 결합부는 상기 하부쉘과 상기 상부쉘의 결합부에 밀착되어 결합되는 것이 좋다.

또한, 상기 상부쉘과 하부쉘 결합부의 내주면에는 상기 확관형 고정부재가 밀착되어 수용되는 환형의 수용홈이 형성되는 것이 좋다.

이로써, 확관형 고정부재를 하우징 내부에서 위치 이동되지 않도록 견고하게 결합하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 고무 블래더는 반구 형상을 가지며, 그 단부에는 상기 밀착 결합부 및 하부쉘의 내주면 사이에 개재되어 상기 밀착 결합부의 환관 변형시 상기 하부쉘의 내주면과 상기 밀착 결합부에 밀착되어 결합되는 실링부가 마련되며, 상기 실링부의 외주면에는 오링부가 돌출 형성되는 것이 좋다.

이로써, 고무 블래더를 하부쉘의 내주면에 대해 실링 상태를 유지하도록 견고하게 결합할 수 있다.

본 발명의 고성능 어큐뮬레이터에 따르면, 고무 블래더를 하우징 내부에 설치함에 있어서, 확관형 고정부재를 사용하여 밀착 고정함으로써, 고무 블래더와 하우징 내주면 사이의 실링상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

특히, 확관형 고정부재의 밀착 고정부를 하우징의 내주보다 작은 외경으로 형성한 뒤, 외력을 가하여 확장시켜서 고무 블래더의 실링부를 밀착 고정시킴으로써, 고무 블래더를 더욱 확실하게 고정함은 물론, 고무 블래더를 압착 변형시키면서 고정하게 되어 실링 상태의 신뢰성을 향상시킬 수 있음은 물론, 고무 블래더에 작용하는 압력(오일압력 또는 가스압력)에 의한 부하를 효과적으로 견딜 수 있다.

따라서 고무 블래더의 결합상태에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있게 되어, 결합상태의 불량으로 인한 고장이나 불량 발생률을 낮출 수 있고, 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고성능 어큐뮬레이터를 나타내 보인 단면도이다.
도 2는 도 1에서 확관형 고정부재를 변형가공하기 전의 상태를 설명하기 위해 요부를 발췌하여 도면 도면이다.
도 3은 도 2의 상태에서 확관형 고정부재를 확장 변형시켜서 고무 블래더를 고정 결합한 상태를 설명하기 위한 부분 확대도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고성능 어큐뮬레이터를 자세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 고성능 어큐뮬레이터(100)는 하우징(110)과, 하우징(110) 내부에 설치되는 고무 블래더(120)와, 고무 블래더(120)를 하우징(110) 내벽에 대해 기밀을 유지하도록 고정 결합하는 확관형 고정부재(130)를 구비한다.

상기 하우징(110)은 하부쉘(111)과, 하부쉘(111)의 상부에 결합되는 상부쉘(113)이 결합된 구성을 가질 수 있다. 하부쉘(111)과 상부쉘(113)은 각각 제조된 뒤, 그 내부에 고무 블래더(120)와 확관형 고정부재(130)를 설치한 후에 서로 용접 등의 결합방법에 의해 결합 될 수 있다. 바람직하게는 하부쉘(111)과 상부쉘(113)은 전자빔 용접방법에 의해 기밀을 유지하도록 결합되는 것이 좋다. 전자빔 용접은 용접입열이 작기 때문에 용접이 어긋나거나 변형되는 경우가 극히 적고, 용접부의 폭이 좁기 때문에 정밀용접이 가능한 이점이 있으며. 또한, 용해 용접을 깊게 할 수 있기 때문에 두꺼운 판의 고속 용접도 가능한 장점을 갖고 있다. 즉, 전자빔 용접은 고진공 중에서 이루어지기 때문에 대기에 반응하기 쉬운 금속도 용접이 용이하고, 전자빔을 렌즈로 가늘게 좁혀 에너지를 집속시킬 수 있으므로 예를 들어, 지르코늄, 텅스텐, 몰리브덴 등의 고융점 금속의 용접도 가능한 이점이 있다.

상기 하부쉘(111)에는 오일 유출입 포트(112)가 결합되고, 상부쉘(113)에는 가스 배출밸브(115)가 설치된다. 오일 유출입 포트(112)는 하부쉘(111)과 용접 결합 될 수 있으며, 예를 들어 이산화탄소 용접방법에 의해 결합되는 것이 좋다. 상기 상부쉘(113)과 가스 배출밸브(115)도 용접에 의해 결합되는 것이 바람직하다.

상기 구성을 가지는 하우징(110)은 대략적으로 구 형상을 가질 수 있으며, 스테인리스 스틸, 알루미늄 등의 재질로 형성될 수 있다. 그리고 하우징(110)의 외측에는 추가로 탄소섬유를 와인딩하여 내압성과 내구성 및 안정성을 향상시킬 수 있도록 된 구성을 가질 수 있다.

상기 고무 블래더(120)는 외주면이 하우징(110)의 내주면과 면 접촉하도록 배치되고, 대략 반구 형상으로 형성된다. 고무 블래더(120)는 외력 즉, 압력에 의해 변형 및 복원 가능하도록 고무 재질로 형성된다. 이러한 고무 블래더(120)에 의해 하우징(110) 내부는 오일챔버(A)와 가스챔버(B)로 분할될 수 있다. 바람직하게는, 상기 고무 블래더(120)는 하우징(110)의 하부쉘(111)의 내주면에 상기 확관형 고정부재(130)에 의해 밀착 결합되는 실링부(121)를 가지는 것이 좋다. 실링부(121)의 외주면으로 오링부(123)가 돌출 형성되며, 하부쉘(111)의 내주면에는 오링부(123)에 대응되는 환형홈(111a)이 형성되는 것이 좋다.

상기 고무 블래더(120)의 중앙부에는 마개(125)가 설치된다. 상기 마개(125)는 가스압력으로 고무 블래더(120)의 중앙부가 하측으로 하강하면, 상기 오일 유출입포트(112)를 막아서 오일이 유입되는 것을 방지한다.

상기 확관형 고정부재(130)는 하우징(110)의 내주면에 밀착되는 고정 결합부(131)와, 고정결합부(131)보다 작은 외경을 가지는 밀착 결합부(133) 및 고정 결합부(131)와 밀착 결합부(133)를 연결하는 단차부(135)를 구비한다. 고정 결합부(131)는 관형상을 가지며, 외주면이 하우징(110)의 내주면에 밀착 결합된다. 보다 바람직하게는 고정 결합부(131)는 하부쉘(111)과 상부쉘(113) 각각의 결합부분에 밀착되어 결합되는 것이 바람직하며, 하부쉘(111)과 상부쉘(113)의 접합부분의 용접결합시, 용접부(117)에 의해 함께 용접결합될 수도 있다. 물론, 하우징(110)의 내주면에 대해서도 고정 결합부(131)를 용접하여 결합할 수도 있다. 따라서 고정 결합부(131)와 하우징(110)의 내주면 사이의 기밀을 확실하게 유지할 수 있다. 또한, 더욱 바람직하게는 하부쉘(111)과 상부쉘(113)의 접합부분의 내주면에는 고정 결합부(131)의 외주면이 밀착되어 수용되는 수용홈(111b,113b)이 환형으로 인입 형성되는 것이 좋다. 따라서 고무 블래더(120)에 작용하는 오일압력 또는 가스압력이 고정 결합부(131)로 전달되더라도, 고정 결합부(131)는 수용홈(111b,113b)에 안착되어 지지되므로 외력에 의해 이동되는 것이 방지되고, 결합상태가 변형되지 않고 안정적으로 자세 유지될 수 있게 된다.

상기 밀착 결합부(133)는 하부쉘(111)의 내주면에서 이격되도록 하우징(111)의 내주면보다 작은 외경을 가지는 관형상을 갖는다. 이러한 밀착 결합부(133)는 단차부(115)에 의해 고정 결합부(131)와 일체로 형성되며, 고정 결합부(131)보다 작은 외경과 내경을 갖도록 형성된다. 이러한 구성의 밀착 결합부(133)와 하부쉘(111) 사이에 상기 고무 블래더(120)의 실링부(121)를 개재하게 되면, 초기에는 도 2와 같이 밀착되어 결합되지 않고 미세한 유격이 생길 수 있다. 이 상태에서, 소정의 지그장치 등을 이용하여 밀착 결합부(133)의 내주면을 외측으로 확장시켜서 확관시키면, 도 3과 같이 단차부(135)와 밀착 결합부(133)가 변형되면서 밀착 결합부(133)의 내경과 외경이 동시에 확대된다. 따라서 확장된 밀착 결합부(133)는 실링부(121)를 하부쉘(111)의 내주면 측으로 강하게 압착하게 되고, 실링부(121)는 압축 변형되면서 밀착 결합부(133)와 하부쉘(111)의 내주면 사이에 밀착되어 기밀상태를 유지하도록 결합된다. 이때, 실링부(121)의 외주에서 돌출된 오링부(123)는 하부쉘(111)의 내주에 인입 형성된 환형홈(111a)에 밀착 결합됨으로써, 기밀상태를 보다 향상시킬 수 있다.

특히, 이와 같이 밀착 결합부(133)의 내주측을 외측으로 가압하여 확장되게 변형시킬 때, 단차부(135)에서 먼 단부 쪽이 더욱 많이 변형되어 더 확장될 수 있다. 따라서 실링부(121)를 하부쉘(111)의 내주에 대해 보다 확실하게 가압할 수 있다. 그로 인해 실링 상태를 보다 확실하게 확보하고, 밀착 결합부(133)가 고무 블래더(120)에 작용하는 압력에 의해 변형되는 것을 효과적으로 방지하면서 지지할 수 있게 된다.

또한, 실링부(121)에 오링부(123)를 형성하고, 하부쉘(111)의 내주에 환형홈(111a)을 형성하여 밀착 결합함으로써, 상기 각 챔버(A,B)에서 압력이 작용할 때, 고무 블래더(120)의 실링부(121)에 분리되고자 하는 부하가 작용하더라도, 오링부(123)와 환형홈(111a)의 결합상태에 의해 보다 안정적으로 압력부하를 견딜 수 있어서 고무 블래드(120)에 의해 실링상태의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 하부의 오일 유출입 포트와 상부의 가스 배출밸브를 가지는 하우징;
   상기 하우징 내부에 설치되어 상기 하우징 내부를 오일챔버와 가스챔버로 구획하는 고무 블래더; 및
   상기 하우징 내주면에 밀착 결합된 상태에서 외주로 확장되어, 상기 고무 블래더를 상기 하우징 내주면에 밀착 지지하여 실링 상태를 유지하도록 지지하는 확관형 고정부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고성능 어큐뮬레이터.
2. 제1항에 있어서, 상기 확관형 고정부재는,
   상기 하우징의 내주면에 밀착되는 고정 결합부;
   상기 고정 결합부보다 작은 외경을 가지며, 확장 변형되어 상기 고무 블래더를 상기 하우징 내주면에 밀착 가압하는 밀착 결합부; 및
   상기 고정 결합부와 밀착 결합부를 연결하는 단차부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고성능 어큐뮬레이터.
3. 제2항에 있어서, 상기 하우징은,
   하부쉘과 상기 하부쉘의 상부에 결합되는 상부쉘을 포함하며,
   상기 고정 결합부는 상기 하부쉘과 상기 상부쉘의 결합부에 밀착되어 결합되는 것을 특징으로 하는 고성능 어큐뮬레이터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 상부쉘과 하부쉘 결합부의 내주면에는 상기 확관형 고정부재가 밀착되어 수용되는 환형의 수용홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 고성능 어큐뮬레이터.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 고무 블래더는 반구 형상을 가지며, 그 단부에는 상기 밀착 결합부 및 하부쉘의 내주면 사이에 개재되어 상기 밀착 결합부의 환관 변형시 상기 하부쉘의 내주면과 상기 밀착 결합부에 밀착되어 결합되는 실링부가 마련되며,
   상기 실링부의 외주면에는 오링부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 고성능 어큐뮬레이터.
   

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