KR20090074034A - 시일 일체형 피스톤 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 금속의 프레스 성형품으로 이루어지며, 클러치 실린더(110) 내에 축방향으로 이동 가능하게 배치되는 피스톤 본체(121)와, 상기 피스톤 본체(121)에 일체로 설치된 시일 립(122, 123)을 구비하고, 피스톤 본체(121)에, 관통된 통형상의 가이드 돌기(124)가 형성되며, 피스톤 본체(121)를 상기 가압실(A)쪽으로 가압하는 리턴 스프링(150)이, 상기 가이드 돌기(124)에 유지되어 있다. 프레스 성형된 관통된 통형상의 가이드 돌기(124)는, 바닥이 있는 통형상에 비해 돌출 높이가 높아지게 되므로, 리턴 스프링(150)에 대한 유지 길이가 길어진다. 또한, 가이드 돌기(124)에 의해 가압실(A)이 개방되는 경우가 없도록 한다.
Description
본 발명은, 차량의 자동변속기의 유압 작동 클러치에 이용되는 시일 일체형 피스톤에 관한 것이다.
자동차의 자동변속기에서의 유압 작동 클러치는, 유압에 의해 클러치 실린더 내를 축방향으로 이동하는 클러치 피스톤이, 다판 클러치에서의 구동축쪽의 드라이브 플레이트와 종동(從動)축쪽의 드리븐 플레이트를 가압접촉시키도록 되어 있고, 상기 클러치 피스톤으로서는, 피스톤 본체의 외주부 및 내주부에 시일 립이 가류접착에 의해 일체화된 시일 일체형 피스톤(접착 피스톤 시일(bonded piston seal)이라고도 불리움)이 알려져 있다.
도 4는, 종래의 시일 일체형 피스톤을 이용한 유압 작동 클러치의 개략 구성을, 구동축의 축심(O)을 지나는 평면으로 절단하여 나타낸 일측 단면도이고, 도 5는, 도 4의 일부를 확대한 단면도이다. 도 4에 나타낸 유압 작동 클러치에 있어서, 참조부호 1은, 도시하지 않은 구동축과 함께 회전하는 환형의 클러치 실린더, 2는 클러치 실린더(1) 내에 축방향으로 이동 가능하게 배치된 시일 일체형 피스톤, 3은 상기 시일 일체형 피스톤(2)과 축방향으로 대향 배치되는 동시에 리테이닝 링(retaining ring; 31)을 통해 클러치 실린더(1)의 내주통부(1a)에 고정된 스프링 홀더, 4는 클러치 실린더(1)에 축방향으로 이동 가능한 상태에서 원주방향으로 걸림고정된 복수의 드라이브 플레이트(41)와, 도시하지 않은 종동축쪽에 설치된 클러치 허브(43)에 축방향으로 이동 가능한 상태에서 원주방향으로 걸림고정된 복수의 드리븐 플레이트(42)가 축방향으로 번갈아 배치된 다판 클러치이다. 시일 일체형 피스톤(2)의 외주 스커트부(2a; outer peripheral skirt part)는, 다판 클러치(4)의 드라이브 플레이트(41)와 축방향으로 대향되어 있으며, 시일 일체형 피스톤(2)과 스프링 홀더(3)의 사이에는, 리턴 스프링(5)이 적당히 압축상태로 장착되어 있다.
리턴 스프링(5)은, 축심(O)을 중심으로 하는 원주방향으로 소정의 간격을 가지고 복수개 배치되어 있고, 각각 그 일단(5a)이, 시일 일체형 피스톤(2)에 엠보싱(embossing) 형성한 원형의 가이드 돌기(23)에 끼움결합되어 걸림고정되며, 타단(5b)은 스프링 홀더(3)의 외주를 따라 형성된 돌출엣지(3a)에 유지되어 있다.
시일 일체형 피스톤(2)은, 그 내외주에, 클러치 실린더(1)의 내주통부(1a) 및 외주통부(1b)와 슬라이딩 가능하게 밀접된 고무형상 탄성재료로 이루어진 시일 립(21, 22)을 일체로 가진다. 또한, 클러치 실린더(1)의 내주통부(1a)에는, 클러치 실린더(1)와 시일 일체형 피스톤(2)의 사이에 구획이 형성된 가압실(6)에 오일(ATF)에 의한 유압을 도입하기 위한 오일통로(11)가 개설되어 있다.
즉 상기 유압 작동 클러치는, 오일통로(11)를 통해 가압실(6)에 유압을 인가함으로써, 시일 일체형 피스톤(2)이 리턴 스프링(5)을 압축하는 방향으로 클러치 실린더(1) 내를 축방향으로 변위하여, 다판 클러치(4)에서의 드라이브 플레이 트(41)를 드리븐 플레이트(42)에 눌러 붙이므로, 구동축으로부터 종동축으로 동력을 전달하는 접속상태가 된다.
다음에, 가압실(6)의 유압을 개방하면, 시일 일체형 피스톤(2)은, 압축된 리턴 스프링(5)의 가압력에 의해, 가압실(6)의 용적을 축소시키는 방향으로 클러치 실린더(1) 내를 축방향으로 변위하여, 다판 클러치(4)에서의 드라이브 플레이트(41)와 드리븐 플레이트(42)의 가압접촉을 해제하고, 이에 따라 구동축으로부터 종동축에 대한 동력전달을 차단한다(예컨대, 하기의 특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1] 일본특허공개공보 H9(1997)-189336호
그러나, 상술한 종래기술에 따르면, 각 리턴 스프링(5)의 일단(5a)을 걸림 고정하는 가이드 돌기(23)는, 시일 일체형 피스톤(2)의 프레스 성형시에 바닥이 있는 형상으로 엠보싱 가공된 것이기 때문에, 도 5에 나타낸 바와 같이, 엠보싱 높이(h)를 그다지 크게 할 수 없으며, 반대로 프레스형 펀치의 강도상, 가이드 돌기(23)의 직경(φ)을 작게 하기가 곤란하였다. 또한, 이 때문에, 회전에 따른 원심력 등에 의한 리턴 스프링(5)의 휨이나 경사, 또는 상대회전을 발생시켜, 가압실(6)의 유압을 개방하였을 때의 리턴 스프링(5)에 의한 시일 일체형 피스톤(2)의 복귀력이 안정되지 않거나, 리턴 스프링(5)이 휘어짐으로써 그 일단(5a)이 도 5에 파선으로 나타낸 바와 같이 변위하여, 가이드 돌기(23)로부터 쉽게 빠지는 문제가 지적된다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 기술적 과제는, 리턴 스프링의 휨이나 경사, 또는 상대회전의 발생을 유효하게 방지할 수 있는 시일 일체형 피스톤을 제공하는 데 있다.
상술한 기술적 과제를 유효하게 해결하기 위한 수단으로서, 청구항 1의 발명에 관한 시일 일체형 피스톤은, 금속의 프레스 성형품으로 이루어지며 클러치 실린더 내에 축방향으로 이동 가능하게 배치되는 피스톤 본체와, 상기 피스톤 본체에 일체로 설치된 시일 립을 구비하고, 상기 피스톤 본체에, 상기 시일 립에 의해 상기 클러치 실린더와의 사이에 구획이 형성되는 가압실의 외측에 위치하여, 관통된 통형상의 가이드 돌기가 형성되고, 상기 피스톤 본체를 상기 가압실쪽으로 가압하는 리턴 스프링이 상기 가이드 돌기에 유지된 것이다.
상기 구성에 따르면, 피스톤 본체의 가이드 돌기를, 관통된 통형상으로 함으로써, 프레스 성형에 의한 상기 가이드 돌기의 돌출 높이, 즉 리턴 스프링에 대한 유지 길이를, 바닥이 있는 통형상으로 프레스 성형하는 경우 보다 크게 할 수 있다.
또한, 청구항 2의 발명에 관한 시일 일체형 피스톤은, 청구항 1에 기재된 가이드 돌기가, 시일 립에 의해 클러치 실린더와의 사이에 구획이 형성되는 가압실의 외측에 위치하는 것이다. 이와 같이 하면, 관통된 통형상의 관통 가이드 돌기에 의해, 가압실이 개방되는 경우가 없다.
또한, 청구항 3의 발명에 관한 시일 일체형 피스톤은, 청구항 1에 기재된 가이드 돌기가, 시일 립에 의해 클러치 실린더와의 사이에 구획이 형성되는 가압실에 대한 피스톤 본체의 압력받이부(受壓部)에 위치하며, 상기 가이드 돌기의 내주가, 고무형상 탄성재료로 이루어진 플러그부(plugging part)로 밀폐된 것이다. 이와 같이 하여도, 관통된 통형상의 관통 가이드 돌기에 의해, 가압실이 개방되는 것을 방지할 수 있다.
(발명의 효과)
청구항 1 ~ 3의 발명에 관한 시일 일체형 피스톤에 따르면, 피스톤 본체에 형성된 가이드 돌기를 관통된 통형상으로 함으로써, 상기 가이드 돌기에 유지되는 리턴 스프링의 유지 길이를 길게 할 수 있고, 그 결과, 회전에 따른 원심력 등에 의한 리턴 스프링의 휨이나 경사, 상대회전을 유효하게 방지하여, 리턴 스프링의 가압력에 의한 가압실쪽으로의 복귀력을 안정시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 시일 일체형 피스톤의 제 1 형태를, 유압 작동 클러치의 일부와 함께 구동축의 축심(O)을 지나는 평면으로 절단하여 나타낸 일측 단면도이다.
도 2는 도 1의 일부를 확대한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 관한 시일 일체형 피스톤의 제 2 형태를, 유압 작동 클러치의 일부와 함께 구동축의 축심(O)을 지나는 평면으로 절단하여 나타낸 일측 단면도이다.
도 4는 종래의 시일 일체형 피스톤을 이용한 유압 작동 클러치의 개략 구성을, 구동축의 축심(O)을 지나는 평면으로 절단하여 나타낸 일측 단면도이다.
도 5는 도 4의 일부를 확대한 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 클러치 실린더 120 : 시일 일체형 피스톤
121 : 피스톤 본체 121a : 압력받이부
121b : 외부통부 121c : 플랜지부
121d : 클러치 가압부 122, 123 : 시일 립
124 : 가이드 돌기 125 : 탄성층
126 : 플러그부(plugging part) 130 : 스프링 홀더
140 : 다판 클러치 150 : 리턴 스프링
A : 가압실
이하, 본 발명에 관한 시일 일체형 피스톤의 바람직한 실시형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 발명에 관한 시일 일체형 피스톤의 제 1 형태를, 유압 작동 클러치의 일부와 함께 구동축의 축심(O)을 지나는 평면으로 절단하여 나타낸 일측 단면도이고, 도 2는 도 1의 일부를 확대한 단면도이다.
도 1에 나타낸 자동변속기용 유압 액추에이터에 있어서, 참조부호 110은, 도시하지 않은 구동축과 함께 축심(O)의 둘레로 회전되는 클러치 실린더이다. 상기 클러치 실린더(110)는 환형으로 형성된 것으로서, 내주통부(111)와, 그 축방향 일단으로부터 연장되는 내주 원반부(112)와, 그 외주단부로부터 내주통부(111)와 동심으로 되접어 반대로 꺾이도록 형성된 중간통부(113)와, 그 단부로부터 외주측으로 전개된 외주 원반부(114)와, 그 외주단부로부터 내주통부(111)와 동심으로 더 연장되는 외주통부(115)를 구비한다.
참조부호 120은, 클러치 실린더(110) 내에 축방향으로 이동 가능하게 배치된 시일 일체형 피스톤, 참조부호 130은, 상기 시일 일체형 피스톤(120)과 축방향으로 대향 배치되는 동시에 리테이닝 링(131)을 통해 클러치 실린더(110)의 내주통부(111)에 고정된 스프링 홀더, 참조부호 140은, 클러치 실린더(110)의 외주통부(115)에 축방향으로 이동 가능한 상태에서 원주방향으로 걸림고정된 복수의 드라이브 플레이트(141)와, 도시하지 않은 종동축쪽에 설치된 클러치 허브(143)에 축방향으로 이동 가능한 상태에서 원주방향으로 걸림고정된 복수의 드리븐 플레이트(142)가 축방향으로 번갈아 배치된 다판 클러치, 참조부호 150은, 시일 일체형 피스톤(120)과 스프링 홀더(130)의 사이에 적당히 압축상태로 장착된 리턴 스프링이다.
시일 일체형 피스톤(120)은, 축심(O)을 중심으로 하는 환형을 이루는 피스톤 본체(121)와, 상기 피스톤 본체(121)에 일체로 설치된 시일 립(122, 123)을 구비한다.
시일 일체형 피스톤(120)에서의 피스톤 본체(121)는, 금속판의 프레스 성형에 의해 제작된 것으로서, 클러치 실린더(110)의 내주 원반부(112)와 축방향으로 대향되는 내주측의 압력받이부(121a)와, 상기 압력받이부(121a)의 외주측으로부터 외부통부(121b)를 통해 원반형상으로 전개되어, 클러치 실린더(110)의 외주 원반부(114)와 축방향으로 대향되는 플랜지부(121c)와, 그 외주단부에 형성되어 다판 클러치(140)의 드라이브 플레이트(141)와 축방향으로 근접하게 대향되는 클러치 가 압부(121d)를 갖는다.
시일 일체형 피스톤(120)에서의 시일 립(122, 123)은, 피스톤 본체(121)에서의 압력받이부(121a)의 내주부 및 외주부에, 고무형상 탄성재료에 의해 일체적으로 성형된 것으로서, 이 중, 내주측의 시일 립(122)은, 클러치 실린더(110)의 내주통부(111)의 내주면과 슬라이딩 가능하게 밀접되고, 외주측의 시일 립(123)은, 클러치 실린더(110)의 중간통부(113)의 내주면과 슬라이딩 가능하게 밀접된다. 그리고, 클러치 실린더(110)와 피스톤 본체(121)의 압력받이부(121a)와의 사이에는, 상기 시일 립(122, 123)에 의해, 가압실(A)의 구획이 형성되고, 클러치 실린더(110)의 내주통부(111)에는, 가압실(A)에 오일(ATF)에 의한 유압을 도입하기 위한 오일통로(111a)가 개설되어 있다.
시일 일체형 피스톤(120)에서의 피스톤 본체(121)의 플랜지부(121c)에는, 클러치 실린더(110)의 외주 원반부(114)와의 대향방향과 역방향, 즉 스프링 홀더(130)쪽을 향해 돌출된 가이드 돌기(124)가 형성되어 있다. 상기 가이드 돌기(124)는, 피스톤 본체(121)의 프레스 성형시에, 그 플랜지부(121c)에 딥 드로잉(deep drawing)에 의해 관통된 통형상으로 엠보싱 형성한 것이며, 축심(O)을 중심으로 하는 원주방향으로 소정의 간격을 가지고 복수개 설치되어 있다.
리턴 스프링(150)은, 금속제의 코일 스프링으로서, 축심(O)을 중심으로 하는 원주방향으로 소정의 간격을 가지고 복수개 배치되어, 피스톤 본체(121)의 플랜지부(121c)와 스프링 홀더(130)의 사이에서, 적당히 예비압축된 상태로 설치되어 있다. 그리고 상기 리턴 스프링(150)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 일 단(151)이, 상기 플랜지부(121c)에 맞닿은 상태로 가이드 돌기(124)에 외측으로 삽입되어 유지되고, 타단(152)은, 스프링 홀더(130)에 맞닿는 동시에, 그 외주를 따라 형성된 돌출엣지(130a)에 의해, 외주측으로의 변위가 규제되어 있다.
또한, 시일 일체형 피스톤(120)이, 가압실(A)의 용적을 최소로 하는 상측의 스트로크 엔드 위치(stroke end position)에 있을 때의, 가이드 돌기(124)와 스프링 홀더(130)의 대향 거리(L)는, 시일 일체형 피스톤(120)의 스트로크 길이보다 적당히 크고, 즉 시일 일체형 피스톤(120)이, 클러치 가압부(121d)에 의해 다판 클러치(140)를 가압하는 하측의 스트로크 엔드 위치까지 이동하여도, 가이드 돌기(124)가 스프링 홀더(130)와 맞닿지 않도록 되어 있다.
이러한 구성에 따르면, 앞서 설명한 도 4와 마찬가지로, 오일통로(111a)를 통해 가압실(A)로 작동 유압을 인가하거나, 또는 상기 유압을 개방함으로써, 시일 일체형 피스톤(120)이 클러치 실린더(110) 내를 축방향으로 변위하여, 다판 클러치(140)를 접속 동작시키거나 또는 차단 동작시키는 것이다.
즉, 오일의 공급에 의해 가압실(A)이 가압되면, 시일 일체형 피스톤(120)이, 리턴 스프링(150)을 압축시키면서 도 1에서의 하방으로 변위하여, 상기 시일 일체형 피스톤(120)의 클러치 가압부(121d)가, 다판 클러치(140)의 드라이브 플레이트(141)와 드리븐 플레이트(142)를 마찰시켜 걸림결합시킨다. 이에 따라, 다판 클러치(140)가 접속상태가 되어, 도시하지 않은 구동축쪽으로부터의 구동 토크가, 클러치 실린더(110), 다판 클러치(140)의 드라이브 플레이트(141)와 드리븐 플레이트(142) 및 클러치 허브(143)를 통해, 도시하지 않은 종동축으로 전달된다.
또한, 상기 접속상태로부터 가압실(A)의 유압을 개방하면, 압축된 리턴 스프링(150)의 복원력에 의해, 시일 일체형 피스톤(120)이 가압실(A)의 용적을 축소시키도록 도 1에서의 상방으로 변위하여, 다판 클러치(140)에 대한 가압을 해제하기 때문에, 상기 다판 클러치(140)의 드라이브 플레이트(141)와 드리븐 플레이트(142)의 마찰 걸림결합이 해제되어, 구동축으로부터 종동축에 대한 구동 토크의 전달이 차단된다.
여기서, 시일 일체형 피스톤(120)에서의 가이드 돌기(124)는, 딥 드로잉에 의해 관통된 통형상으로 엠보싱 형성한 것이므로, 종래와 같이 엠보싱 가공에 의해 바닥이 있는 통형상으로 한 경우에 비해, 도 2에 나타낸 돌출 높이(h), 다시 말하면, 상기 가이드 돌기(124)에 외측으로 삽입되게 됨으로써 유지되는 리턴 스프링(150)의 유지 길이(h)를 충분히 크게 할 수 있다. 따라서, 회전에 따른 원심력 등에 의한 리턴 스프링(150)이 휨이나 경사, 상대회전이 유효하게 억제되어, 리턴 스프링(150)의 가압력에 의한 가압실(A)쪽으로의 시일 일체형 피스톤(120)의 복귀력이 안정된다.
다음으로 도 3은, 본 발명에 관한 시일 일체형 피스톤의 제 2 형태를, 유압 작동 클러치의 일부와 함께 구동축의 축심(O)을 지나는 평면으로 절단하여 나타낸 일측 단면도이다. 상술한 도 1에 나타낸 제 1 형태에서는, 관통된 통형상의 가이드 돌기(124)에 의해, 가압실(A)이 스프링 홀더(130)쪽의 공간(B)과 연통하여 시일 일체형 피스톤(120)이 동작하지 않게 되는 경우가 없도록, 가이드 돌기(124)를, 피스톤 본체(121)에서의 플랜지부(121c)에 형성하고, 즉 가압실(A)의 구획을 형성하 고 있는 시일 립(123) 보다 외측이 되는 위치에 형성하고 있다. 이에 반해, 제 2 형태에서는, 가이드 돌기(124)를 피스톤 본체(121)의 압력받이부(121a)에 형성하고 있으며, 그 내주를 고무형상 탄성재료로 메움으로써 밀폐한 것이다.
즉, 도 3에 나타낸 바와 같이, 시일 일체형 피스톤(120)에서의 피스톤 본체(121)의 플랜지부(121c)에는, 가이드 돌기가 존재하지 않으며, 가이드 돌기(124)는, 피스톤 본체(121)의 압력받이부(121a)에, 클러치 실린더(110)의 내주 원반부(112)와의 대향방향과 반대 방향, 즉 스프링 홀더(130)쪽을 향해 돌출되어 형성되어 있다. 상기 가이드 돌기(124)는, 피스톤 본체(121)의 프레스 성형시에, 그 압력받이부(121a)에 딥 드로잉에 의해 관통된 통형상으로 엠보싱 형성한 것이며, 축심(O)을 중심으로 하는 원주방향으로 소정의 간격을 가지고 복수개 설치되어 있다.
시일 립(122; 또는 시일 립(123))의 베이스부로부터는, 피스톤 본체(121)의 압력받이부(121a)에서의 가압실(A)쪽의 면을 덮도록 형성된 탄성층(125)이 연장되어 있으며, 상기 탄성층(125)으로부터 연장된 플러그부(126)가, 관통된 통형상을 이루는 가이드 돌기(124)의 내주를 밀폐하고 있다. 즉, 플러그부(126)는, 시일 립(122, 123)을 피스톤 본체(121)에 고무형상 탄성재료에 의해 일체로 성형할 때에, 그 성형용 고무재료의 일부를 가이드 돌기(124)의 내주에 충전시킴으로써 성형된 것이다.
리턴 스프링(150)은, 축심(O)을 중심으로 하는 원주방향으로 소정의 간격을 가지고 복수개 배치되어, 피스톤 본체(121)의 압력받이부(121a)와 스프링 홀 더(130)의 사이에서 적당히 예비압축된 상태로 설치되어 있다. 그리고 상기 리턴 스프링(150)은, 각각의 일단(151)이, 상기 압력받이부(121a)에 맞닿은 상태로 가이드 돌기(124)에 외측으로 삽입되어 유지되고, 타단(152)은, 스프링 홀더(130)에 맞닿는 동시에, 그 외주를 따라 형성된 돌출엣지(130a)에 의해, 외주측으로의 변위가 규제되어 있다.
또한, 기타 부분은 기본적으로는 도 1과 동일하게 구성되어 있다.
즉, 이러한 형태도 제 1 형태와 마찬가지로, 시일 일체형 피스톤(120)에서의 가이드 돌기(124)는, 딥 드로잉에 의해 관통된 통형상으로 엠보싱 형성한 것이기 때문에, 이것에 외측으로 삽입됨으로써 유지되는 리턴 스프링(150)의 유지 길이를 충분히 크게 할 수 있다. 따라서, 회전에 따른 원심력 등에 의한 리턴 스프링(150)의 휨이나 경사, 상대회전이 유효하게 억제되어, 리턴 스프링(150)의 가압력에 의한 가압실(A)쪽으로의 시일 일체형 피스톤(120)의 복귀력이 안정된다.
또한, 피스톤 본체(121)의 압력받이부(121a)에 형성된 관통된 통형상의 가이드 돌기(124)의 내주가, 고무형상 탄성재료로 이루어진 플러그부(126)로 밀폐되어 있기 때문에, 가압실(A)이 스프링 홀더(130)쪽의 공간(B)과 연통하여 시일 일체형 피스톤(120)이 동작하지 않게 되는 경우는 없다.
Claims (3)
- 금속의 프레스 성형품으로 이루어지며, 클러치 실린더(110) 내에 축방향으로 이동 가능하게 배치되는 피스톤 본체(121)와, 상기 피스톤 본체(121)에 일체로 설치된 시일 립(122, 123)을 구비하고, 상기 피스톤 본체(121)에, 관통된 통형상의 관통 가이드 돌기(124)가 형성되고, 상기 피스톤 본체(121)를 상기 가압실(A)쪽으로 가압하는 리턴 스프링(150)이, 상기 가이드 돌기(124)에 유지된 것을 특징으로 하는 시일 일체형 피스톤.
- 제 1항에 있어서,가이드 돌기(124)가, 시일 립(122, 123)에 의해 클러치 실린더(110)와의 사이에 구획이 형성되는 가압실(A)의 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 시일 일체형 피스톤.
- 제 1항에 있어서,가이드 돌기(124)가, 시일 립(122, 123)에 의해 클러치 실린더(110)와의 사이에 구획이 형성되는 가압실(A)에 대한 피스톤 본체(121)의 압력받이부(121a)에 위치하며, 상기 가이드 돌기(124)의 내주(內周)가, 고무형상 탄성재료로 이루어진 플러그부(126; plugging part)로 밀폐된 것을 특징으로 하는 시일 일체형 피스톤.
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