KR101762296B1 - 개량된 쿠션구조를 갖는 복동형 유압 실린더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특장차나 농기계 고소 작업차 등의 각종장비에 설치되어 피스톤의 진퇴를 통해 기구물을 거상하는 것으로, 특히 피스톤의 하강을 지연시키는 쿠션구조가 마련되어 피스톤의 하강에 따른 충격을 완화하는 개량된 쿠션구조를 갖는 복동형 유압 실린더에 관한 것으로,
본 발명에서는 상부에 상부유로가 형성되고 하부에 하부유로가 형성된 행정실을 갖는 실린더 본체와; 상기 실린더 본체의 행정실 내에 진퇴구조로 배치된 피스톤; 및 상기 피스톤에 고정된 피스톤 로드를 포함하여 구성된 복동형 유압 실린더에 있어서, 상기 피스톤의 외경에는 환형의 구획공간부가 요입되게 형성되고, 상기 피스톤에는 행정실의 하부 행정공간과 구획공간부를 연통시키는 오리피스관이 형성되어서, 상기 상부유로를 통해 행정실의 상부 행정공간에 주입된 작동유체에 의해 행정실을 따라 하강한 피스톤이 쿠션구간에 도달하면 하부유로는 피스톤의 외벽에 형성된 구획공간부에 의해 구획되어, 상기 오리피스관을 따라 행정실의 하부 행정공간에서 구획공간부으로 유입된 작동유체는 하부유로를 통해 배출되어서, 하강하는 피스톤의 하강속도를 지연시켜 피스톤의 완충을 도모하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

개량된 쿠션구조를 갖는 복동형 유압 실린더{Double acting piston cylinder having improved cushion structure}

본 발명은 개량된 쿠션구조를 갖는 복동형 유압 실린더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특장차나 농기계 고소 작업차 등의 각종장비에 설치되어 피스톤의 진퇴를 통해 기구물을 거상하는 것으로, 특히 피스톤의 하강을 지연시키는 쿠션구조가 마련되어 피스톤의 하강에 따른 충격을 완화하는 개량된 쿠션구조를 갖는 복동형 유압 실린더에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 유압 실린더는, 상부에 상부커버가 배치되고 하단에 하부커버이 배치된 실린더 하우징의 행정실 내에 피스톤이 진퇴구조로 배치된 형태로 이루어진다.

그리고, 상기 실린더 하우징의 상부와 하부에는 작동유체의 유입 및 배출을 도모하는 상부유로와 하부유로가 각각 배치되어 유압펌프에서 공급된 작동유체는 상부유로와 하부유로에 유입 배출되면서 피스톤을 진퇴시키게 된다.

이와 같이 구성된 유압 실린더는, 특장차나 농기계 고소 작업차 등의 각종 장비에 광범위하게 적용되어, 해당 장비에 마련된 기구물의 거상을 도모하게 된다.

그런데, 상기 유압 실린더에서 피스톤이 왕복 이동하는 행정실의 하부에는, 왕복 이동하는 피스톤과 하부커버 사이의 물리적인 충돌이 불가피하게 발생된다.

즉, 상기 피스톤의 로드에는 거상을 위한 고하중의 기구물이나 구조물이 고정된 관계로, 상기 기구물이나 구조물의 하중에 의해 피스톤과 실린더 하우징의 하부커버 사이의 충격이 증가되고, 또 이러한 충격에 의해 유압 실린더 자체의 내구성이 저하될 뿐 아니라, 해당 기구물이나 구조물을 포함하는 장치의 내구성이나 구동 안정성이 저하되는 문제점이 야기될 수 있다.

이러한 충격을 완화하기 위해, 당분야에서는 피스톤이 실린더 하우징의 하부에 체결되는 하부커버에 충돌하기 이전에, 피스톤의 하강속도를 감속하는 다양한 형태의 쿠션구조를 마련하고 있다.

대표적으로, 대한민국 공개특허 제1998-0059108호에서는 로드의 선단에 유동적으로 결합된 쿠션 플런저가 헤드 커버에 형성된 유로에 진입하면서, 그 유로를 막아 로드의 진행 방향에 반대되는 유압을 발생시킴으로써, 피스톤의 완충을 도모하고 있다.

이러한 쿠션구조를 마련하면 피스톤의 하강에 따른 충격의 완화는 가능하지만, 이러한 쿠션구조를 구현하기 위해서는, 쿠션 플런저와 대응하는 유로 이외에 오리피스를 추가로 형성하고 또 체크 밸브를 부가하여야 하므로, 상기 쿠션구조는 부품의 수가 많고 구조가 복잡하여 생산성과 조립성이 현저히 떨어지는 문제점을 갖는다.

상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 특장차나 농기계 고소 작업차 등의 각종장비에 설치되어 피스톤의 진퇴를 통해 기구물을 거상하는 것으로, 특히 피스톤의 하강을 지연시키는 쿠션구조가 마련되어 피스톤의 하강에 따른 충격을 완화하는 개량된 쿠션구조를 갖는 복동형 유압 실린더를 제공함에 있다.

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 개량된 쿠션구조를 갖는 복동형 유압 실린더는,

상부에 상부커버가 설치되고 하부에 하부커버가 설치된 중공체로 구성되며, 상부에는 상부유로가 형성되고 하부에는 하부유로가 형성된 행정실을 갖는 실린더 하우징과; 상기 실린더 하우징의 행정실 내에 진퇴구조로 배치되어 행정실을 상부 행정공간과 하부 행정공간으로 구획하는 피스톤; 및 상기 피스톤에 고정된 피스톤 로드를 포함하여 구성된 복동형 유압 실린더에 있어서,

상기 피스톤의 외경에는 환형의 구획공간부가 요입되게 형성되고, 상기 피스톤에는 행정실의 하부 행정공간과 외경에 형성된 구획공간부를 연통시키는 오리피스관이 형성되어서,

상기 피스톤이 행정실의 상부 행정공간에 주입된 작동유체에 의해 행정실을 따라 하강하여, 피스톤의 외벽에 형성된 구획공간부가 하부유로에 도달하면,
상기 하부 행정공간에 충진된 작동유체는 오리피스관을 따라 구획공간부를 통과하여 하부유로를 통해 서서히 배출되면서, 하강하는 피스톤의 감속을 통해 하강하는 피스톤과 하부 커버 사이의 충격 발생이 최소화되도록 구성되고,
상기 하부유로는, 상부관체와 하부관체가 상하 이격되게 형성된 형태로 이루어지고, 상기 상부관체와 하부관체는 하강하는 피스톤에 형성된 구획공간부와 단계적으로 연통하도록 구성되어서,
상기 하강하는 피스톤에 형성된 오리피스관을 통해 구획공간부 내로 유입되는 작동유체는 상부관체와 하부관체를 통해 단계적으로 배출되어, 피스톤의 하강속도가 단계적으로 감속되고,
상기 하부관체는 상기 상부관체보다 직경이 작아서, 하강하는 피스톤의 하강속도를 감속시켜 피스톤과 하부 커버 사이의 물리적 충격 발생이 억제되며,
상기 피스톤은 내벽에 체결부가 형성된 중공체로 구성되고, 상기 피스톤의 중공부에는 단부에 체결부가 형성된 피스톤 로드가 체결되어, 상기 피스톤의 중공부에는 하부가 개방된 완충실이 형성되고,
상기 완충실에는, 상기 완충실의 개방된 하부를 폐쇄하는 승강부재가, 상기 완충실의 내벽을 따라 승강 가능하도록 완충실의 내벽에 내접하여 설치되며,
상기 피스톤에는 상기 완충실과 상기 오리피스관을 상호 연통시키는 분배관로가 형성되어, 상기 분배관로를 통해 상기 완충실에 작동유체가 충입 및 배출되도록 구성되어,
상기 완충실 내에 충입된 작동유체에 의해 하향 탄지된 승강부재에 의해, 상기 하부커버와 충돌시에 완충이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 한다.

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전술한 바와 같이 본 발명에 따른 복동형 유압 실린더는, 하강하는 피스톤과 하부유로 사이에 형성되는 유량 제어형의 쿠션구조에 의해 쿠션구간에 진입된 피스톤의 하강속도를 감속하고 있다.

따라서, 상기 상부 행정공간에 강제 주입되는 피스톤은, 유량 제어형의 쿠션구조에 의해 쿠션구간에서 단계적으로 하강하는 속도가 감속되어서, 피스톤과 실린더 하우징의 하부에 배치된 하부커버와의 충격이 최소화된다.

그리고, 본 발명에서는 상기 피스톤에 탄지형의 쿠션구조를 부가하여, 작동유체에 의해 탄지된 승강부재에 의해 피스톤과 하부커버 사이의 충격이 완화되도록 하고 있다.

특히, 상기 탄지형의 쿠션구조는 유량 제어형의 쿠션구조와 유기적으로 구동되므로, 이들 탄지형 쿠션구조와 유량 제어형의 쿠션구조에 의해 피스톤의 하강에 따른 충격이 최소화될 수 있어서, 이를 포함하는 복동형 유압 실린더는 안정된 구동 안정성을 갖는다.

도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 개량된 쿠션구조를 갖는 복동형 유압 실린더의 전체 구성을 보여주는 것이고,
도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 개량된 쿠션구조를 갖는 복동형 유압 실린더에 있어, 쿠션구조의 세부 구성을 보여주는 것이며,
도 3 내지 도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 개량된 쿠션구조를 갖는 복동형 유압 실린더에 있어, 피스톤의 하강에 따른 피스톤의 순차적인 쿠션과정을 보여주는 작용 상태도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 개량된 쿠션구조를 갖는 복동형 유압 실린더를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 개량된 쿠션구조를 갖는 복동형 유압 실린더의 전체 구성을 보여주는 것이고, 도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 개량된 쿠션구조를 갖는 복동형 유압 실린더에 있어, 쿠션구조의 세부 구성을 보여주는 것이며, 도 3 내지 도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 개량된 쿠션구조를 갖는 복동형 유압 실린더에 있어, 피스톤의 하강에 따른 피스톤의 순차적인 쿠션과정을 보여주는 작용 상태도이다.

본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 개량된 쿠션구조를 갖는 복동형 유압 실린더(1)는, 도 1에서 보는 바와 같이 상부에 상부커버(10a)가 형성되고 하부에 하부커버(10b)가 형성된 중공관체로 이루어져, 내부에 중공의 행정실(11)이 형성된 실린더 하우징(10)과; 상기 실린더 하우징(10)의 행정실 내에 진퇴구조로 배치된 피스톤(20); 및 상기 피스톤(20)에 고정된 피스톤 로드(30)를 포함한다.

그리고, 상기 피스톤(20)은 도 1과 도 2에서 보는 바와 같이 중공부 내벽에 체결부(22a)가 형성된 중공체로 이루어져, 단부에 체결부(31)가 형성된 피스톤 로드(30)와 체결을 통해 고정되고, 상기 실린더 하우징(10)의 내벽과 내접하는 피스톤(20)의 외경에는 하나 이상의 오일링(21)이 배치되어 피스톤(20)과 실린더 하우징(10) 사이의 기밀성을 확보한다.

그리고, 상기 피스톤(20)이 배치된 실린더 하우징(10)의 행정실(11)은, 상기 피스톤(20)을 경계로 상부 행정공간(11a)과 하부 행정공간(11b)으로 상하 구획된다.

또한, 상기 행정실(11)의 상부에는 유압펌프(미도시)와 연통하는 상부유로(12)가 형성되고 행정실(11)의 하부에는 유압펌프와 연통하는 하부유로(13)가 형성되어, 상기 행정실(11) 내에 진퇴구조로 설치된 피스톤(20)은 상부유로(12)와 하부유로(13)를 통해 행정실(11) 내로 강제 주입되는 작동유체에 의해 행정실(11)을 따라 승강하여 피스톤 로드(30)를 진퇴시키게 된다.

예컨대, 상기 상부유로(12)를 따라 행정실(11)의 상부 행정공간(11a)에 작동유체가 강제 유입되어 상부 행정공간(11a)의 내압이 상승하면, 행정실(11)의 하부 행정공간(11b)에 충진된 작동유체는 하부유로(13)를 통해 배출되어서 피스톤(20)은 행정실(11)을 따라 하강한다.

그리고, 상기 하부유로(13)를 따라 행정실(11)의 하부 행정공간(11b)에 작동유체가 강제 유입되어 하부 행정공간(11b)의 내압이 상승하면, 행정실(11)의 상부 행정공간(11a)에 충진된 작동유체는 상부유로(12)를 통해 배출되어서 피스톤(20)은 행정실(11)을 따라 상승한다.

따라서, 본 실시예에 따른 복동형 유압 실린더(1)는 기본적으로 상부유로(12)와 하부유로(13)를 통해 택일적으로 강제 유입되는 작동유체에 의해 피스톤(20)의 승강이 이루어진다.

그리고, 본 실시예에서는 이러한 복동형 유압 실린더(1)에 피스톤의 하강 운동시 충격을 완화하는 쿠션구조를 부가하여, 하강하는 피스톤(20)과 실린더 하우징(10)의 하부에 배치된 하부커버(10b) 사이의 물리적인 충격을 최소화한다.

본 발명에 따른 쿠션구조는, 작동유체의 배출속도를 지연시켜 쿠션구간에 진입된 피스톤의 하강속도를 지연하는 유량 제어형과, 하강되는 피스톤을 탄력적으로 지지하여 피스톤과 실린더 하우징의 하부에 배치된 하부커버 사이의 충격을 최소화하는 탄지형 쿠션구조를 각각 제안하여, 이들 쿠션구조들의 유기적이고 상호 보완적인 완충작용에 의해 하강하는 피스톤과 실린더 하우징의 하부에 배치된 하부커버 사이의 충격발생을 최소화한다.

먼저, 유량 제어형의 쿠션구조는, 상기 피스톤(20)의 외경에 요입되게 형성된 환형의 구획공간부(23)와, 상기 행정실(11)의 하부 행정공간(11b)과 구획 공간부(23)를 상호 연통시키는 오리피스관(24)을 포함한다.

여기서, 상기 구획공간부(23)는 선삭 가공을 통해 피스톤의 외경에 환형 요입되게 형성되고, 상기 오리피스관(24)은 드릴링 가공을 통해 피스톤(20)에 관통되게 형성된다.

그리고, 상기 하부유로(13)에는 상부관체(13a)와 하부관체(13b)가 상하 이격되게 형성되고, 상기 하부관체(13b)는 상부관체(13a)보다 상대적으로 직경이 작도록 구성되어서, 하강하는 피스톤(20)의 하강속도가 단계적으로 감속되도록 구성한다.

따라서, 도 3과 도 4와 같이 상기 상부유로(12)를 통해 행정실(11)의 상부 행정공간(11a)에 주입된 작동유체에 의해 행정실(11)을 따라 하강한 피스톤(20)이 쿠션구간에 도달하면, 하부유로(13)는 피스톤(20)의 외벽에 형성된 구획공간부(23)에 의해 구획된다.

이때, 상기 하부유로(13)는 오직 피스톤(20)에 형성된 오리피스관을 통해서만 하부 행정공간(11b)과 연통된 상태를 형성하므로, 상기 오리피스관(24)을 따라 행정실(11)의 하부 행정공간(11b)에서 구획공간부(23)으로 유입된 작동유체는 하부유로(13)를 통해 배출되어서, 하강하는 피스톤(20)의 하강속도를 감속시켜 피스톤(20)과 하부 커버(10b) 사이의 물리적 충격 발생이 억제된다.

즉, 상기 피스톤이 도 3의 상태에서 도 4와 같이 쿠션구간에 최초 진입하면, 구획공간부(23)는 하부유로에 형성된 상부관체와 연통하여 1차적인 감속을 도모하고, 이후 도 5와 같이 피스톤(20)이 쿠션구간에서 더 하강하면 구획공간부(23)는 하부유로(13)에 형성된 하부관체(13b)와 연통하여서 1차 감속보다 더 느린 속도로 하강하여서, 피스톤(20)과 하부커버(10b) 사이의 물리적인 충격을 최소화한다.

한편, 상기 유량 제어형 쿠션구조와 유기적으로 구현되어 피스톤의 하강속도를 감속하는 탄지형 쿠션구조는, 상기 피스톤 로드(30)의 체결에 의해 피스톤(20)에 형성되는 하부 개방형의 완충실(25)과, 상기 완충실(25)과 오리피스관(24)을 상호 연통시키는 분배관로(26), 및 상기 완충실(25)에 승강구조로 배치되는 승강부재(27)를 포함하여 구성된다.

따라서, 상기 오리피스관(24)을 통해 완충실(25) 내로 충입된 작동유체에 의해 승강부재(27)는 하향 탄지되어, 작동유체에 의해 하향 탄지된 승강부재(27)의 탄지작용에 의해 하강하는 피스톤(20)의 하강속도는 감속된다.

그리고, 상기 피스톤(20)의 하강이 완료되면, 도 5와 같이 오리피스관을 통해 하부 행정공간에서 완충실로 유입되어 승강부재의 탄지력을 제공하는 작동유체는 분배관로(26)와 오리피스관(24) 및 하부유로(13)를 통해 완충실(25)에서 배출되므로, 승강부재(27)의 탄지력은 상쇄되고, 결과적으로 피스톤(20)은 하강된 상태를 안정되게 유지할 수 있다.

그리하여, 본 발명에 따른 복동식 유압 실린더(1)는, 작동유체의 배출속도를 지연시켜 쿠션구간에 진입된 피스톤(20)의 하강속도를 지연하는 유량 제어형의 쿠션구조와, 하강되는 피스톤을 탄력적으로 지지하여 피스톤(20)과 실린더 하우징(10)의 하부에 배치된 하부커버(10b) 사이의 충격을 최소화하는 탄지형의 쿠션구조에 의해, 이들 쿠션구조들의 유기적이고 상호 보완적인 완충작용에 의해 하강하는 피스톤(20)과 실린더 하우징(10)의 하부에 배치된 하부커버 사이의 충격발생이 최소화될 수 있다.

1. 복동형 유압 실린더
10. 실린더 하우징 10a. 상부커버
10b. 하부커버 11. 행정실
11a. 상부 행정공간 11b. 하부 행정공간
12. 상부유로 13. 하부유로
13a. 상부관체 13b. 하부관체
20. 피스톤 21. 오일링
22a. 체결부
23. 구획공간부 24. 오리피스관
25. 완충실 26. 분배관로
27. 승강부재
30. 피스톤 로드 31. 체결부

Claims (3)

1. 상부에 상부커버가 설치되고 하부에 하부커버가 설치된 중공체로 구성되며, 상부에는 상부유로가 형성되고 하부에는 하부유로가 형성된 행정실을 갖는 실린더 하우징과; 상기 실린더 하우징의 행정실 내에 진퇴구조로 배치되어, 행정실을 상부 행정공간과 하부행정공간으로 구획하는 피스톤; 및 상기 피스톤에 고정된 피스톤 로드를 포함하여 구성된 복동형 유압 실린더에 있어서,
   상기 피스톤의 외경에는 환형의 구획공간부가 요입되게 형성되고, 상기 피스톤에는 행정실의 하부 행정공간과 상기 구획공간부를 연통시키는 오리피스관이 형성되어서,
   상기 피스톤이 행정실의 상부 행정공간에 주입된 작동유체에 의해 행정실을 따라 하강하여, 피스톤의 외벽에 형성된 구획공간부가 하부유로에 도달하면,
   상기 하부 행정공간에 충진된 작동유체는 오리피스관을 따라 구획공간부를 통과하여 하부유로를 통해 서서히 배출되면서, 하강하는 피스톤의 감속을 통해 하강하는 피스톤과 하부 커버 사이의 충격 발생이 최소화되도록 구성되고,
   상기 하부유로는, 상부관체와 하부관체가 상하 이격되게 형성된 형태로 이루어지고, 상기 상부관체와 하부관체는 하강하는 피스톤에 형성된 구획공간부와 단계적으로 연통하도록 구성되어서,
   상기 하강하는 피스톤에 형성된 오리피스관을 통해 구획공간부 내로 유입되는 작동유체는 상부관체와 하부관체를 통해 단계적으로 배출되어, 피스톤의 하강속도가 단계적으로 감속되고,
   상기 하부관체는 상기 상부관체보다 직경이 작아서, 하강하는 피스톤의 하강속도를 감속시켜 피스톤과 하부 커버 사이의 물리적 충격 발생이 억제되며,
   상기 피스톤은 내벽에 체결부가 형성된 중공체로 구성되고, 상기 피스톤의 중공부에는 단부에 체결부가 형성된 피스톤 로드가 체결되어, 상기 피스톤의 중공부에는 하부가 개방된 완충실이 형성되고,
   상기 완충실에는, 상기 완충실의 개방된 하부를 폐쇄하는 승강부재가, 상기 완충실의 내벽을 따라 승강 가능하도록 완충실의 내벽에 내접하여 설치되며,
   상기 피스톤에는 상기 완충실과 상기 오리피스관을 상호 연통시키는 분배관로가 형성되어, 상기 분배관로를 통해 상기 완충실에 작동유체가 충입 및 배출되도록 구성되어,
   상기 완충실 내에 충입된 작동유체에 의해 하향 탄지된 승강부재에 의해, 상기 하부커버와 충돌시에 완충이 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 개량된 쿠션구조를 갖는 복동형 유압 실린더.
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