KR840001891B1 - 실린더-피스톤 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

실린더-피스톤 장치

제1도는 본 발명에 따른 가스 스프링의 종단면도.

제2도는 제1도에 도시된 가스 스프링 피스톤 유니트의 확대 단면도.

제3도는 제2도에 도시된 피스톤 유니트의 단면을 나타내는 평면도.

제4도는 제1-3도에 도시된 피스톤 유니트의 다른 평면도.

제5도는 축방향 스토틀 보어가 직렬로 연결되어 있는 가스 스프링 피스톤 유니트를 나타내는 본 발명의 다른 실시예의 단면도.

제6도는 제5도에 도시된 가스 스프링 피스톤 유니트의 단면을 나타내는 평면도.

제7도는 제5 및 6도에 따른 피스톤 유니트의 통로 수단을 도식적으로 나타낸 도면.

제8도는 2개의 환상 피스톤 부재로 구성된 피스톤 유니트의 단면도.

본 발명은 하나의 축과 2개의 단부벽을 가진 실린더, 그 실린더내에 형성된 공동부(空洞部), 상기 단부벽들중 적어도 하나에 형성된 구멍을 통하여 상기 공동부의 내외측으로 연장하며 축방향 이동가능한 피스톤 로드, 그 피스톤 로드에 연결되어 있고 상기 공동부내에 설치되어 그 공동부내에 2개의 작동실을 갈라 형성하는 피스톤 유니트, 상기 공동부내의 유체, 피스톤 유니트를 관통하여 연장되고 실린더에 대한 피스톤 유니트 행정(行程)의 적어도 일부에서 상기 작업실들을 연통시키는 적어도 하나의 통로수단으로 구성된 실린더-피스톤 장치에 관한 것이다.

그러한 실린더-피스톤 장치는 예를들어 독일연방공화국 실용신안등록 제7,833,144호에 공지되어 있다.

공지의 실린더-피스톤 장치에서, 통로수단이 실린더의 축에 평행한 스로를 구멍(throttle bore)으로 형성된다.

이 스로틀 구멍은, 피스톤 로드가 실린더에 대해 이동될때 소망의 감쇠(damping) 효과를 일을키게 하기 위해 매우 작은 단면을 가지고 있다. 가스 스프링의 경우, 그러한 수로틀 구멍의 직경은 대략 0.3-0.4mm이다. 단면이 그렇게 작기 때문에 스로틀 구멍은 유체내에 함유된 오염물질에 의해 막히기 쉽다. 또한, 그 스로틀 구멍은 소망의 감쇠 효과가 요구되는 한계내에 유지되도록 매우 정밀하게 제작되어야 한다.

본 발명의 목적은, 통로수단의 제작을 용이하게 하고 그 통로수단이 유체내의 오염물질들에 의해 막히는 것을 방지하도록 종래의 실린더-피스톤 장치에 사용되는 것보다 상당히 더 큰 단면을 가지는 통로수단에 의해 소망의 감쇠효과가 달성될 수 있는 실린더-피스톤 장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따라, 이 문제는 통로수단의 적어도 일부를 일련의 구불구불한 파형의 통로부분들로 형성함에 의해 해결된다. 그러한 일련의 파형 통로부분들 안에서, 감쇠 매체가 번번히 편향된다. 그 결과, 종래 장치의 스로틀 구멍의 단면과 비교하여 상당히 크게 통로부분들의 단면을 설계하는 것이 가능함과 동시에, 높은 감쇠 저항을 얻을 수 있다. 그리하여, 감쇠 매체내의 오염물질에 의해 야기되는 막힘이 방지된다. 통로수단의 흐름저항을 더 증가시키기 위해 일련의 통로부분들 사이 연결부에 교류실(抽流室)들을 설치하여도 좋다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 상기 일련의 파형 통로부분들의 적어도 일부가 실린더의 축에 사실상 수직인 평면상에 배열된다.

본 발명의 또 다른 특징들은 첨부 청구범위 및 첨부 도면을 참조하여 기술된 본 발명의 실시예들의 하기 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

일련의 통로부분들을 구비하고 있는 본 발명의 피스톤 부재들은 소결(燒結)기술 또는 플라스틱물질 성형 기술에 의해 간단하게 제조될 수 있다.

또 다른 설계 가능성 및 유익한 효과들은, 도면에 예시된 본 발명의 구조 및 작동 설명으로부터 명백하게 될것이다.

가스 스프링은, 압력과 피스톤 로드 단면적을 곱한 값에 상응하는 추력(thrust force)을 가지는 공압장치를 형성한다. 이런 종류의 가스 스프링은, 예를들어 수평축 주위로 회동하는 뚜껑을 개방시키기 위한 작동 보조장치로 설치된다. 피스톤 로드의 급격한 운동을 방지하기 위해 이러한 종류의 가스 스프링들은 피스톤 안쪽에 감쇠 수단을 구비하고 있다.

제1도에 도시된 가스 스프링은 실린더(1)을 가지고 있고, 그 실린더내에서, 피스톤 로드(4)에 연결된 피스톤 유니트(50)가 미끄럼운동을 한다. 실린더(1)의 일단부에, 피스톤 로드 가이드 역할을 하는 단부벽(2) 및 피스톤 로드 시일(Seal)(3)이 배치되어 있다. 실린더(1)이 공동부(空洞部)(51)은 피스톤 유니트(50)에 의해 상하 작동실(6 및 7)로 분할되어, 작동실(6)은 피스톤 유니트(50)과 피스톤 로드 가이드 역할을 하는 단부벽(2)사이에 형성되며, 작동실(7)은 피스톤 유니트(50)과 시린더 바닥 역할을 하는 단부벽(8)사이에 형성된다.

상부 덮개판(35)과 피스톤(5)의 링형 요홈부에 의해 환상(環狀) 홈(42)가 형성되고, 그 홈(42)내에 피스톤 링(41)이 피스톤 유니트(50)에 대해 한정된 범위내에서 축방향으로 이동 가능하게 배치되어 있다. 덮개판(36)은 피스톤 부재(5)의 하부 전방면에 배치되어 있다. 작동실(6)과 작동실(7)사이에는 감쇠통로가 설치되어 있는데, 그 감쇠 통로의 상부 개구는 도입구 슬로트(33)에 의해 형성되고, 하부 개구는 배출구 슬로트(34)에 의해 형성된다.

감쇠 기구의 구조 및 작동을 제2,3 및 4도를 참조하여 설명한다. 피스톤 로드(4)가 공동부(51)로부터 외측으로 당겨질때, 감쇠 유체, 즉 가압된 가스가 작동실(6)으로부터 도입구 슬로트(33)으로 들어가 피스톤 유니트(50)의 감쇠 통로를 통과한 다음, 배출구 슬로트(34)에서 작동실(7)로 들어간다. 피스톤 로드(4)의 그러한 운동시, 피스통 링 홈(42)내에서 축방향으로 이동가능한 피스톤 링(41)이 제2도에 도시된 위치에서와 같이 피스톤 부재(5)와 실린더(Ⅰ)사이의 환상간격(52)를 폐쇄한다. 그리하여, 그 외측으로의 이동시 감쇠 매체가 작동실(6)으로부터 감쇠통로를 통하여서만 작동실(7)내로 통과할 수 있게 된다. 감쇠통로는 도입구 슬로트(33)과 배출구 슬로트(34)사이에서 피스톤 부재(5)내에 설치되어 있다. 피스톤 부재(5)의 양 전방 표면들에 형성된 통로부분(43,44 및 45)들을 폐쇄하기 위해 상부 덮개판(35)과 하부 덮개판(36)이 설치되어 있다.

제3 및 4도는 피스톤 부재(5)내의 꼬불꼬불한 형태의 스로를 작동 통로부분을 나타낸다. 이 피스톤 부재(5)가 제2도에 도시된 덮개판(35 및 36)이 제거된채 제3 및 4도에 도시되어 있다. 제3도에 도시된 피스톤 부재의 전방표면은 통상 덮개판(35)에 의해 덮혀 있고 작동실(6)에 인접하여 있는다. 감쇠 매체는 도입구 슬로트(33)을 통하여 통로내로 통과한다. 그 통로는 반경방향으로 외측의 통로부분(43)과, 반경방향의 통로부분(45)과, 반경방향으로 내측의 통로부분(44)으로 형성되어 있다. 이러한 통로부분들의 배치에 의해, 꼬불꼬불한 형태로 연장하고 일단부가 구멍(46)으로 개구하여 있는 스로틀작용 통로가 형성된다. 구멍(46)의 하단은 피스톤 부재(5)의 하부표면에 형성된 통로에 연결되어 있다. 그 피스톤 부재(5)의 하부표면이 제4도에 도시되어 있고, 그 표면에도 역시, 원주방향으로 연장하고 반경방향으로 외측의 통로부분(43')와 반경방향의 통로부분(45')와, 반경방향으로 내측의 통로부분(44')와, 배출구 슬로트(34)가 설치되어 있다. 그 통로의 길이와 유체 흐름방향의 반복적인 변경에 기인하여, 통로 단면이 비교적 크더라도 매우 양호한 감쇠 효과가 전술한 통로수단에 의해 얻어진다.

피스톤 로드(4)가 공동부(51)내로 밀릴때, 피스톤 링(41)이 실린더(1)의 내벽과의 마찰에 의해 상부 커버 디스크(35)에 접하게 되고 그리하여 비교적 큰 흐름 단면을 갖는 부가적인 흐름 통로(52,42)가 형성된다. 따라서 피스톤 로드의 내측으로의 운동시에는 실제 감쇠가 일어나지 않는다.

또한 제3도 및 제4도에 점선으로 도시되어 있는 바와같이, 바로 위에서 기술한 구조의 실린더 피스톤에다 피스톤(5)의 상부 표면의 꼬불꼬불한 통로(44,45,43)와 하부표면의 통로(44',45',43')를 서로 연결하는 피스톤 축방향의 구멍(46)이외에 이와 유사한 축방향의 구멍(46a,46b)이 몇개 더 형성되어 있는 실린더 피스톤도 본 발명의 한 실시예로 들수 있으며 이와같이 피스톤(5)을 관통하는 축방향의 구멍을 여러개 형성시킴으로써 공기 흐름의 저항을 변결시킬 수 있다.

제5,6및 7도에 도시된 감쇠 기구의 구조형태는 도입구 슬로트(133)가 교류실(攪流室)(114)내로 개구하여 있는 점에서 전술한 예의 구조와 다르다. 연결통로(127)는 교류실(115)내로 접선적인 흐름이 형성되도록 배치되어 있다. 스로틀 구멍(109)은 감쇠 매체의 흐름 상태를 나타내는 제7도에 도시된 바와 같이 교류실(115)와 하부 교류실(116)을 연결한다.

연결통로(128)가 교류실(116)을 교류실(117)에 연결함을 제7도로부터 알 수 잇다. 그 연결통로(128)가 제6도에 점선으로 나타내어져 있다. 감쇠 매체는 스로틀 구멍(110), 교류실(118) 및 연결통로(129)를 통하여 교류실(119)로 통과하고, 그 교류실(119)로부터 스로틀 구멍(111)을 통하여 교류실(120)로 통과한다. 또한, 그 감쇠 매체는 연결통로(130)와 교류실121), 소로틀 구멍(112)를 통하여 교류실(122)로 계속 흐르고, 또 계속하여 연결통로(131), 교류실(123), 스로틀 구멍(113), 교류실(124), 연결통로(132), 교류실(125)를 통하여 배출구 슬로트(134)로 흐른다.

교류실(114-125)와 연결통로(127-132)를 덮기 위해 피스톤 부재(105)의 상부 표면에 덮개판(135)이, 그리고 하부 표면에 덮개판(136)이 설치되어 있다. 도입구 슬로트(133)는 덮개판(135)및 피스톤 부재(105)와 간격을 가지고 떨어져 있다. 하부 덮개판(136)은 피스톤 부재(105)와 함께 배출구 슬로트(134)를 형성한다. 이러한 감쇠 통로는 작동실(106)과 작동실(107)사이에 연속적으로 개방된 연결을 제공하여 피스톤 로드(104)의 외측으로의 이동시 감쇠 작용을 행한다. 제5도에 도시된 바와같이, 피스톤 링(141)은 그의 하부면이 피스톤 부재(105)에 접하여 있어 피스톤 로드의 외측으로의 이동을 저지하며, 실린더(101)과 피스톤 부재(105)에 의해 형성된 환상간격(152)를 덮는다. 그리하여, 피스톤 로드의 그러한 외측으로의 이동시, 가압된 가스가 작동실(106)으로부터 항상 개구된 감쇠 통로를 통해서만 작동실(107)로 흐른다. 그 감쇠 통로는 도입구 슬로트(133), 스로틀 구멍(109-113), 교류실(114-125), 연결통로(127-132) 및 배출구 슬로트(134)에 의해 형성된다. 또한, 스로틀 구멍과 연결통로들은 그의 단면을 비교적 크게 하여도 좋고, 그렇게 큰 단면에서도 높은 감쇠 저항이 달성될 수 있다. 예를들어, 각각 직경이 1mm인 9개의 스로틀 구멍들을 구비한 구조는 직경이 0.35-0.4mm인 단일의 스로틀 구멍에서 제공되는 것에 대략 해당하는 감쇠효과를 제공한다. 그리하여, 본 발명에 따른 감쇠 통로의 단면은 가스 스프링에 대한 통상의 스로틀의 것보다 10배 더 크게 설계된다.

피스톤 로드(104)가 실린더(101)의 내측으로 이동될때, 피스톤 링(141) 상부 덮개판(135)에 접하게 되어 부가적인 흐름 통로가 형성된다. 이러한 내측으로의 이동시, 그 부가적인 흐름 통로는 항상 개구되어 있는 감쇠 통로와 평행하게 되고, 따라서 그 내측으로의 이동시에는 거의 감쇠 작용이 일어나지 않으며, 즉 실제 일어나지 않는다.

제8도에 또 다른 구조형태가 도시되어 있고, 그형태에서 피스톤 유니트(250)은 2개의 환상 피스톤 플레이트(plate) (237,238)에 의해 형성되어 있다. 상부 피스톤 플레이트(237)은 덮개판(235)에 의해 덮혀 있고 하부 피스톤 플레이트(238)에는 덮개판(236)이 취부되어 있다. 2개의 피스톤 플레이트(237과 238)사이에는, 개구(240)을 가진 시일 워서(seal washer)(239)가 배치되어 있다. 그 개구(240)은 피스톤 플레이트(237)의 배출구(234')와 피스톤 플레이트(238)의 도입구(233')를 연통시킨다. 피스톤 플레이트(237)내로의 감쇠 매체 도입구(233)가 형성되어 있다. 피스톤 플레이트(238)는 배출구(234)를 가지고 있다. 피스톤 플레이트(237,238)가 제5-7도와 같은 구조로 형성될때는, 그러한 피스톤은 2배수의 스로틀 구림돌을 가진다. 따라서, 이러한 구조는 더 높은 감쇠 저항을 제공한다. 2개의 피스톤 플레이트들로 구성되는 제8도에 도시된것과 유사한 피스톤 구조는, 제1-4도에 도시된 피스톤 부재의 유사한 형태로 된 피스톤 플레이트들로 형성될 수도 있다.

전술한 구조들에서, 감쇠 저항은 원주를 따라 통로의 도입구 또는 배출구의 위치를 변경시킴에 의해 간단한 방식으로 연결될 수 있다. 예를들어 제5-7도에서, 도면에 도시된 위치에 배출구 슬로트(134)를 남겨 둔채 교류실(118)의 위치에 도입구 슬로트를 설치하는 것이 쉽게 가능하다.

또한, 감쇠 통로의 스로틀 단면이 비교적 크게 되어 있어, 감쇠 매체의 점성(粘性)이 감쇠 저항에 대해 끼치는 영향이 크게 감소되는 잇점이 있다.

제1-4도의 피스톤 부재(5), 제5-7도의 피스톤 부재(105) 제8도의 피스톤 플레이트(237,238)은 소결 또는 플라스틱 성형 기술에 의해 제조되는 것이 바람직하다.

제6도의 교류실(118)과 연결통로(129)에서 볼 수 있는 바와같이, 교류실(118)에서 일어나는 교류의 회전 방향은 유체가 교류실(118)로부터 연결도관(129)로 들어갈때 역으로 된다. 이것은, 일련의 교류실들과 연결 통로들의 특정의 접선적 위치에 의해 달성된다. 이러한 회전 방향의 역전은 흐름 저항을 더 증가시킨다.

통로부분(44,45,43)을 덮는 덮개판(35)이 피스톤 링(410을 수용하는 환상 홈(42)로 또한 형성함을 제2도에서 알 수 있다. 덮개판(35)의 이러한 이중 기능은 피스톤 유니트의 설계 및 조립을 간략화시킨다.

제6도에서 볼 수 있는 바와같이, 연결통로들은 직선으로 되어있다. 그러나, 그들 연결통로들을 세그멘트(Segment)로 형성하는 것도 가능하다.

제5-7도의 실시예들에 도시된 교류실들의 형태는 크게 변경될 수도 있다. 제조기술의 견지에서 그 교류실을 깔때기 형태로 하는 것도 매우 바람직하다. 또한 교류실들을 보오들에 대해 편심으로 하여도 좋다.

Claims (1)

1. 하나의 축과 두개의 단부벽(2,8)을 가진 실린더(1), 그 실린더내에 형성된 공동부(空洞部)(51), 상기 단부벽들중 적어도 하나에 형성된 구멍을 통하여 공동부 내측 및 외측으로 연장되며, 축방향으로 움직일 수 있는 피스톤 로드(4), 그 피스톤 로드에 작동가능하게 연결되어 있고 상기 공동부내에 설치되어 그 공동부(51)를 2개의 작동실(6,7)로 갈라 형성하는 피스톤 유니트(50)와 공동부내에 들어있는 유체로 구성되며, 상기 피스톤 유니트는 피스톤 부재(5)를 포함하며 그 피스톤 부재는 상기 첫째 작동실(6)에 인접한 첫째 단부면과 둘째 작동실(7)에 인접한 둘째 단부면을 가지며, 이들 두 단부면은 실린더 축에 사실상 수직이고 첫번째 덮개판(35)과 두번째 덮개판(36)에 사실상 덮혀 있으며, 상기 첫번째 작동실(6)과 두번째 작동실(7)을 통하게하는 최소한 하나의 유체 통로를 가지는 실린더 피스톤 장치에 있어서, 그 유체 통로는 상기 첫째 단부면과 첫째 덮개판(35)사이에서 실린더(1)의 축주위로 사실상 원주방향으로 연장되어 있는 구불구불한 파형의 연속된 통로부분(44,45,43)으로 이루어지며 그 한쪽 선단인 슬로트(33)는 첫째 작동실(6)에 노출되어 있는 첫째 부분과, 상기 둘째 단부면과 둘째 덮개판(36)사이에서 실린더(1) 축주위로 사실상 원주 방향으로 연장되어 있는 구불구불한 파형의 연속된 통로부분(44',45',43')으로 이루어지며 그 한쪽선단인 슬로트(34)는 둘째 작동실(7)에 노출되어 있는 둘째 부분과, 상기 피스톤 부재(5)를 관통하여 사실상 축방향으로 뚫려 있어 상기 첫째 부분과 둘째 부분을 연결하는 최소한 하나 이상의 구린(46,46a,46b)으로 이루어지는 것 등을 특징으로하는 실린더-피스톤 장치.

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