KR20190061312A - 어큐뮬레이터용 피스톤 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어큐뮬레이터용 피스톤에 관한 것이다. 이는, 일정내경을 가지는 중공형 하우징과, 상기 하우징의 일단부에 고정되며 외부의 압력라인으로부터 전달된 유압유를 하우징의 내부로 유도하는 제1엔드캡과, 상기 하우징의 타단부에 고정되는 제2엔드캡을 포함하는 어큐뮬레이터용 조립체의 하우징내에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 것으로서, 일정직경을 가지고 그 외주면에는 원주방향으로 연장되며 상호 평행한 다수의 링형돌출부가 배치되어 있는 피스톤바디와, 상기 피스톤바디의 링형돌출부 사이에 끼워진 것으로서, 일정폭의 밴드의 형태를 취하며 그 외주면에는 상기 링형돌출부와 나란하게 연장되고 하우징의 내주면에 밀착하는 다수의 돌기부를 갖는 실링밴드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명의 어큐뮬레이터용 피스톤은, 피스톤과 하우징의 사이를 통한 유압의 누설이 없어 동작 정밀성이 뛰어나므로 유압라인을 채용한 장치의 신뢰성을 높인다. 또한, 이중사출 방식으로 제작되므로 제작이 용이하고 수명이 길어 유지보수성이 양호하다.

Description

어큐뮬레이터용 피스톤{Piston for accumulator}

본 발명은 자동변속기의 밸브바디에 장착되는 어큐뮬레이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 어큐뮬레이터에 포함되는 피스톤과 하우징 사이의 밀폐가 완벽하게 유지되어 오일의 누유가 방지되도록 구성된 어큐뮬레이터용 피스톤에 관한 것이다.

축압기(縮壓器)라고도 하는 어큐뮬레이터(Accumulator)는, 가령, 유압장비의 압력라인에 설치되어 압력계통 내부에서의 유량변화에 따른 맥동이나 충격을 흡수하고, 평상시 유압펌프로부터 전달되는 유압에너지를 받아 축적해 두었다가, 고장 또는 정전시 유압펌프를 대신하는 임시 유압 발생원의 역할을 하는 압력 저장용기이다.

이러한 어큐뮬레이터는 다양한 종류가 있으며 구조에 따라 격막형과 피스톤형 등으로 분류되기도 한다.

상기 피스톤형 어큐뮬레이터는, 일정내경을 가지는 중공형 하우징과, 상기 하우징의 일단부에 고정되며 압력 라인으로부터 가해진 유압유를 하우징 내부로 유도하는 엔드캡과, 상기 하우징의 내부에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 피스톤과, 상기 피스톤을 엔드캡 측으로 탄력 지지하는 스프링으로 구성된다.

상기 피스톤은, 하우징 내부로 압입되는 유압유의 압력을 받아 스프링을 압축하는 방향으로 이동하며, 상기 압력과 스프링의 탄성력이 평형을 이루는 지점에서 정지한다.

한편, 차량용 자동변속기의 밸브바디에 설치되는 어큐뮬레이터는, 자동변속기 내의 유압시스템에 연결되며, 차량의 반복적 가감속에 따른 유압의 변화에 반응한다. 이러한 유압의 변화가 하우징 내부의 피스톤의 슬라이딩 운동으로 이어짐은 물론이다.

그런데 종래의 피스톤형 어큐뮬레이터는 상기 피스톤과 하우징의 내주면 사이로 유압유가 빈번히 누출된다는 문제를 갖는다. 피스톤의 외주면에 시일링(seal ring)이 채워져 있긴 하지만 시일링에 미세한 커팅부가 위치하기 때문이다.

상기 시일링은 하우징 내주면에 대한 마찰 손상을 방지하기 위한 목적으로 플라스틱으로 제작되는데, 플라스틱재 시일링은 신축성이 없으므로, 피스톤에 시일링을 채우기 위해서는 시일링의 일부를 커팅하고 커팅부위를 벌려 피스톤을 통과시켜 채워야 하므로, 커팅부위가 없을 수는 없다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 고무나 합성수지로 제작된 O링이나 D링을 적용하기도 하지만, 상기 O링이나 D링은 하우징 내주면과의 마찰이 심해, 수명이 짧고 경우에 따라 링홈으로부터 아예 이탈하여 제 기능을 하지 못하는 경우가 많다.

국내 등록특허공보 제10-0477240호 (보조피스톤을 구비한 저압어큐뮬레이터) 국내 등록특허공보 제10-0845499호 (자동변속기용 이중 어큐뮬레이터) 국내 등록특허공보 제10-1492191호 (피스톤형 어큐뮬레이터)

본 발명은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 유압의 누설이 없어 동작 정밀성이 뛰어나므로 유압라인을 채용한 장치의 신뢰성을 높일 수 있고, 제작이 용이하며 수명이 길어 유지보수성이 양호한 어큐뮬레이터용 피스톤을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 어큐뮬레이터용 피스톤은, 일정내경을 가지는 중공형 하우징과, 상기 하우징의 일단부에 고정되며 외부의 압력라인으로부터 전달된 유압유를 하우징의 내부로 유도하는 제1엔드캡과, 상기 하우징의 타단부에 고정되는 제2엔드캡을 포함하는 어큐뮬레이터용 조립체의 하우징내에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 것으로서, 일정직경을 가지고 그 외주면에는 원주방향으로 연장되며 상호 평행한 다수의 링형돌출부가 배치되어 있는 피스톤바디와, 상기 피스톤바디의 링형돌출부 사이에 끼워진 것으로서, 일정폭의 밴드의 형태를 취하며 그 외주면에는 상기 링형돌출부와 나란하게 연장되고 하우징의 내주면에 밀착하는 다수의 돌기부를 갖는 실링밴드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 링형돌출부는; 피스톤바디의 외주면에 대해 일체를 이루며 그 사이에 상기 실링밴드가 채워지는 장착홈을 제공하고, 각 링형돌출부에는 피스톤바디의 슬라이딩 이동시 실링밴드의 폭방향 양단부를 지지하는 밴드지지면부를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밴드지지면부는, 상기 장착홈의 바닥면에 대해 100도 내지 120도의 사이각을 갖는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 피스톤바디와 실링밴드 결합체는 이중사출을 통해 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 실링밴드의 폭은, 실링밴드의 내주면과 외주면 사이의 최대 두께의 3배 내지 5배의 길이를 갖는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명의 어큐뮬레이터용 피스톤은, 피스톤과 하우징의 사이를 통한 유압의 누설이 없어 동작 정밀성이 뛰어나므로 유압라인을 채용한 장치의 신뢰성을 높인다.

또한, 이중사출 방식으로 제작되므로 제작이 용이하고 수명이 길어 유지보수성이 양호하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 어큐뮬레이터용 피스톤이 적용된 어큐뮬레이터를 도시한 단면도이다.
도 2는 상기 도 1에 도시한 실링밴드의 단면 특성을 설명하기 위한 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 상기 도 1에 도시한 어큐뮬레이터용 피스톤의 특징을 설명하기 위한 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

기본적으로 후술할 본 실시예에 따른 어큐뮬레이터용 피스톤(20)은, 하우징(13)과, 제1,2엔드캡(15,16)과, 스프링(17)으로 구성된 조립체의 내부에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 구성 요소이다. 상기 피스톤(20)은 조립체와 함께 하나의 어큐뮬레이터(11)를 구성한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 어큐뮬레이터용 피스톤이 적용된 어큐뮬레이터(11)를 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 상기 조립체는, 일정 내경을 가지는 중공형 하우징(13)과, 상기 하우징(13)의 일단부에 고정되는 제1엔드캡(15)과, 타단부에 고정되는 제2엔드캡(16)과, 상기 제2엔드캡(16)에 고정되며 피스톤(20)을 탄력 지지하는 스프링(17)을 포함한다.

본 실시예에 따른 피스톤(20)은, 그 외주면이 상기 하우징(13)의 내주면에 슬라이딩 운동 가능하도록 밀착하며, 한편으로는 상기 스프링(17)에 지지되어 있다.

특히 피스톤(20)은 하우징(13)의 내부에서, 하우징 내부 공간을 제1공간(13a)과 제2공간(13b)으로 구획한다. 상기 제1공간(13a)과 제2공간(13b)은 서로에 대해 단절된다. 가령 제1공간(13a) 내부로 압입된 유압유가 제2공간(13b)으로 누설되지 않는 것이다. (사실 종래의 피스톤은, 시일링의 구조상, 상기한 누설을 완전히 차단하지 못하였다.)

상기 제1공간(13a)은 외부로부터 압입된 유압유가 채워지는 공간이고, 제2공간(13b)은 상기 스프링(17)이 설치되는 공간이다. 상기 스프링(17)은 제2공간(13b)의 내부에 장착된 상태로 피스톤(20)을 제1엔드캡(15)측으로 탄력 지지한다.

상기 제1엔드캡(15)은, 외부의 압력라인(미도시)으로부터 전달된 유압유를 하우징의 제1공간(13a) 내부로 유도하는 역할을 한다. 이를 위해 제1엔드캡(15)에는 유압유를 제1공간(13a)으로 통과시키는 관통로(15a)를 갖는다.

상기 관통로(15a)를 통과해 제1공간(13a)으로 압입하는 유압유는 제1공간(13a)을 채우며 피스톤(20)을 도면상 하부로 가압시킨다. 상기 피스톤(20)은 스프링(17)에 지지된 상태로, 스프링의 지지력이 상기 유압유의 압력과 평행을 유지할 때 까지 하부로 밀려 내려온다. 상기 제1공간(13a) 내부에 형성되는 압력과 스프링(17)의 탄성 지지력을 항상 평형을 이룬다.

결국, 상기 제1공간(13a) 내부의 압력 증감에 따라 피스톤(20)이 반복적으로 승강운동 하는 것이다.

한편, 본 실시예에 따른 피스톤(20)은, 일정직경을 갖는 원통의 형태를 취하며 그 내부에 상기 스프링(17)을 부분적으로 수용하는 피스톤바디(21)와, 상기 피스톤바디(21)의 외주면에 채워지는 실링밴드(23)를 구비한다.

상기 피스톤바디(21)와 실링밴드(23)는 공지의 이중사출 방식을 통해 제작된다. 상기 피스톤바디(21)의 재질은 합성수지, 실링밴드(23)는 아크릴계열 고무 일 수 있다. 하지만, 피스톤바디(21)나 실링밴드(23)의 재질은 필요에 따라 다양하게 변경 가능하다.

상기 피스톤바디(21)의 외주면에는 한 쌍의 링형돌출부(21c)가 일체로 형성되어 있다. 상기 링형돌출부(21c)는, 말하자면, 피스톤바디(21)의 원주방향으로 한 바퀴 돌아 양단부가 만난 돌기로서 링의 형태를 취하는 돌출부로서, 두 개가 일정 간격으로 이격되어 그 사이에 장착홈(21a)을 제공한다.

아울러 쌍을 이루는 링형돌출부(21c)의 내측면, 즉 장착홈(21a)을 향하는 부분에는 밴드지지면부(21b)가 형성되어 있다. 상기 밴드지지면부(21b)는, 도 3a에 도시한 바와 같이, 바닥면에 대해 일정 사이각(θ)을 가지는 경사면으로서, 실링밴드(23)의 양측 측면(도 2의 23c)을 지지한다. 상기 사이각은 100도 내지 120도 정도이다.

상기 각 밴드지지면부(21b)는, 도 3a 및 3b에 도시한 바와 같이, 피스톤(20)의 슬라이딩 이동에 따른 마찰력에 의해, 실링밴드(23)가 링형돌출부(21c) 측으로 밀릴 때 실링밴드(23)를 지지하여 실링밴드(23)의 변형을 방지한다. 즉, 하우징(13) 내주면에 대한 실링밴드(23)의 들뜸을 방지하는 것이다.

도 2는 상기 도 1에 도시한 실링밴드(23)의 단면 특성을 설명하기 위한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 상기 실링밴드(23)의 외주면(23e)에는 다수의 돌기부(23a)와 홈부(23b)가 형성되어 있다. 상기 돌기부(23a) 및 홈부(23b)는 실링밴드(23)의 원주방향을 따라 나란하게 연장된 것으로서, 특히 상기 돌기부(23a)는 하우징(13)의 내주면에 밀착하며 유압유의 누설을 방지한다.

상기 실링밴드(23)의 내주면(23d)은 평평한 형태를 취하며 상기 장착홈(21a)에 밀착한다.

아울러, 상기 실링밴드(23)의 폭방향 양측부에는 측면부(23c)가 형성되어 있다. 상기 측면부(23c)는 도 1을 통해 설명한 바와 같이, 링형돌출부(21c)의 밴드지지면부(21b)에 밀착하는 대응면 이다.

사실, 상기 실링밴드(23)는, 실링밴드 원료인 아크릴고무를 상기 링형돌출부(21c) 사이의 공간에 사출 하는 것이므로, 경화된 후, 실링밴드(23)의 외주면을 제외한 다른 면이, 상기 피스톤바디(21)에 밀착하는 것이 당연하다.

상기 실링밴드(23)에 있어서 특이한 것은, 실링밴드(23)의 폭(X)에 대한 두께(Z)의 비율이다. 상기 폭(X)은 실링밴드(23)의 최대 폭이고, 두께(Z)는 내주면(23d)과 외주면(23e) 사이의 최대 두께이다. 상기 폭(X)은 두께(Z)의 3배 내지 5배이다.

실링밴드(23)를 상기와 같이 광폭으로 제작하여야, 실링밴드(23)가 도 3a 및 3b의 화살표 a방향 또는 b방향으로 이동할 때 하중의 편중에 따른 쏠림 현상이 발생하지 않는다.

도 3a 및 도 3b는 상기 도 1에 도시한 어큐뮬레이터용 피스톤의 특징을 설명하기 위한 단면도이다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 상기 피스톤바디(21)가 화살표 P1방향으로 슬라이딩 이동하면, 상기 하우징(13)의 내주면(13e)에 밀착하고 있는 실링밴드(23)가, 내주면(13e)과의 마찰력에 의해 화살표 a방향으로 힘을 받게 된다.

하지만 본 실시예의 피스톤바디(21)에는, 링형돌출부(21c)가 양측에 마련되어 있으므로, 실링밴드(23)가 좌우로 편심되어 쏠리는 현상이 없다. 즉, 실링밴드(23)의 각 돌기부(23a)가 내주면(13e)과 항상 긴밀하게 밀착할 수 있는 것이다.

도 3b의 경우에도 마찬가지로, 피스톤바디(21)가 화살표 P2방향으로 이동하면, 실링밴드(23)가 내주면(13e)와의 마찰에 의해 화살표 b방향으로 힘을 받게 되지만, 실링밴드(23)가 링형돌출부(21c)에 받쳐 지지되므로 실링밴드(23)의 쏠림 현상은 발생하지 않는다.

상기 실링밴드(23)의 양측부를 지지하고 있는 링형돌출부(21c)의 작용에 의해 실링밴드(23)의 외주면은 항상 하우징(13)의 내주면에 긴밀히 밀착하여 유압유의 누설을 효과적으로 차단하는 것이다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

11:어큐뮬레이터 13:하우징
13a:제1공간 13b:제2공간
13e:내주면 15:제1엔드캡
15a:관통로 16:제2엔드캡
17:스프링 20:피스톤
21:피스톤바디 21a:장착홈
21b:밴드지지면부 21c:링형돌출부
23:실링밴드 23a:돌기부
23b:홈부 23c:측면부
23d:내주면 23e:외주면

Claims (5)

1. 일정내경을 가지는 중공형 하우징과, 상기 하우징의 일단부에 고정되며 외부의 압력라인으로부터 전달된 유압유를 하우징의 내부로 유도하는 제1엔드캡과, 상기 하우징의 타단부에 고정되는 제2엔드캡을 포함하는 어큐뮬레이터용 조립체의 하우징내에 슬라이딩 이동 가능하게 설치되는 것으로서,
   일정직경을 가지고 그 외주면에는 원주방향으로 연장되며 상호 평행한 다수의 링형돌출부가 배치되어 있는 피스톤바디와,
   상기 피스톤바디의 링형돌출부 사이에 끼워진 것으로서, 일정폭의 밴드의 형태를 취하며 그 외주면에는 상기 링형돌출부와 나란하게 연장되고 하우징의 내주면에 밀착하는 다수의 돌기부를 갖는 실링밴드를 포함하는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터용 피스톤.
2. 제1항에 있어서,
   상기 링형돌출부는;
   피스톤바디의 외주면에 대해 일체를 이루며 그 사이에 상기 실링밴드가 채워지는 장착홈을 제공하고, 각 링형돌출부에는 피스톤바디의 슬라이딩 이동시 실링밴드의 폭방향 양단부를 지지하는 밴드지지면부를 갖는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터용 피스톤.
3. 제2항에 있어서,
   상기 밴드지지면부는, 상기 장착홈의 바닥면에 대해 100도 내지 120도의 사이각을 갖는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터용 피스톤.
4. 제1항에 있어서,
   상기 피스톤바디와 실링밴드 결합체는 이중사출을 통해 형성된 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터용 피스톤.
5. 제2항에 있어서,
   상기 실링밴드의 폭은, 실링밴드의 내주면과 외주면 사이의 최대 두께의 3배 내지 5배의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 어큐뮬레이터용 피스톤.
   

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