KR20210013610A - 피스톤 제조방법 및 피스톤 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피스톤(1) 및 피스톤 슬라이딩 유닛(2)에 고정될 수 있는 피스톤(1)의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 피스톤 슬라이딩 유닛(2)은 실린더(3)에서 세로축(AL)을 따라 움직일 수 있다. 상기 피스톤(1)은 디스크-형 베이스 몸체(4)를 포함하며, 상기 피스톤(1)은 매체(7)로 채워진 실린더(3)의 두 영역(5, 6)을 서로에 대해 밀봉하는데 적합하게 의도된다. 이 방법은 다음 단계를 포함한다 : a) 재료를 피스톤 몰드에 프레스하여 피스톤(1)을 생성하는 단계; b) 돌출되고 회전 대칭 구조(21)를 포함하는 엠보싱 도구(20)에 의해 상기 피스톤(1)의 표면을 평활화 하는 단계 및/또는 적어도 하나의 유동 경로(11)를 피스톤(1) 내로 프레스하는 단계.
Description
본 발명은 실린더에서 종축을 따라 이동 가능한 피스톤 슬라이딩 유닛에 부착 가능한 피스톤 및 피스톤을 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 피스톤은 디스크-형상 베이스 몸체(disc-shaped base body)를 가지며, 상기 피스톤은 서로에 대해 매체(medium)로 채워진 실린더의 두 영역을 밀봉하도록 적합하고 의도되었다.
댐퍼, 특히 순전히 프로그레시브 댐퍼(progressive damper), 예를 들어 피스톤 슬라이딩 유닛을 실린더 안팎으로 밀고 빼기 위해 적용되는 힘이 선형 의존성보다 스프링 이동이 증가함에 따라 더 빠르게 증가하는 댐퍼는 피스톤 슬라이딩 유닛이 댐핑 실린더로 밀려 들어가거나 뺄 때 실린더의 한 영역에서 실린더의 다른 영역으로 매체가 흐르는 불변 바이패스(invariable bypasses) 또는 유로가 있는 피스톤을 포함하고 있다. 여기서 변위된 매체의 흐름에 대한 저항은 유속에 따라 증가하여 진행성(progressiveness)을 생성한다. 바이패스의 치수는 진행성(progressivity)과 댐핑 특성에 결정적으로 중요하다. 이들은 일반적으로 소결 또는 플라스틱 부품의 경우와 같이 공구(tool )를 통해 또는 알루미늄 피스톤의 경우와 같이 기계 가공(machining)을 통해 이미 도입되었다. 특히 소결 피스톤의 경우 이러한 바이패스는 일반적으로 피스톤을 눌렀을 때 소결 가능한 분말로 이미 형성된다.
가공 관련 공차(process-related tolerance)가 바이패스에 비해 너무 커지는 한, 가공은 특히 작은 우회로 한계에 도달한다. 공정 관련 공차의 가능한 원인은 예를 들어 공구 마모, 기계의 온도 변화 또는 설정 정확도이다.
소결 피스톤(sintered piston)을 누를 때 바이패스의 공정 관련 공차와 관련하여 동일한 문제가 존재한다. 소결된 피스톤의 후속 소결로 프레스 할 때 ISO 공차 7(IT 7)에서 최대 IT 6(유리한 경우) 범위의 생산 공차를 달성할 수 있다. 그러나 이것은 특히 작은 바이패스의 생산에는 충분하지 않다. 또한, 프레스 공정 후에는 종종 바이패스의 허용 오차에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 진동 연삭 또는 쇼트 피닝과 같이 부품의 디버링(deburring)을 위한 표면 처리가 뒤따른다.
본 발명의 목적은 피스톤 및 피스톤의 제조 방법을 제공하는 것이며, 이를 통해 산업 대량 생산에서 더 낮은 생산 공차로 피스톤을 생산할 수 있으므로 위에서 설명한 문제를 해결할 수 있다.
이 작업은 실린더의 종을 따라 이동 가능한 피스톤 슬라이딩 유닛(piston sliding unit)에 부착 가능한 피스톤을 생산하는 방법에 의해 해결된다. 상기 피스톤은 디스크-형상 베이스 몸체(disc-shaped base body)를 포함하며, 피스톤은 서로에 대해 매체로 채워진 실린더의 두 영역을 밀봉하도록 적합하고 의도된다. 본 발명에 따른 피스톤을 제조하는 방법은 다음 단계를 포함한다 :
a. 재료를 피스톤 몰드에 프레스하여(pressing) 피스톤을 생성하는 단계;
b. 융기되고(raised) 회전 대칭 구조를 갖는 엠보싱 도구(embossing tool)를 사용하여 상기 피스톤의 표면을 평활화(Smoothing)하고 및/또는 적어도 하나의 유동 경로(flow path)를 피스톤 내에 프레스하는 단계.
첫 번째 공정 단계에서는 재료가 피스톤 몰드에 압착된다. 상기 재료는 바람직하게는 금속, 예를 들어 강철 또는 철, 세라믹 또는 소결 가능한 분말(sinterable powder), 예를 들어 금속 분말, 예를 들어 알루미늄 또는 철 분말, 세라믹 분말 예를 들어 알루미늄 산화물 또는 실리콘 카바이드(silicon carbide)이다. 더욱이, 전문가에게 알려진 분말 형태의 다른 소결성 재료의 사용 또는 다른 금속의 사용을 생각할 수 있다. 프레스(pressing) 공정에서 상기 재료는 피스톤 모양으로 압착된다. 상기 재료에 대한 다른 압력 분포를 생각할 수 있다. 예를 들어, 상기 프레스는 단축(uniaxial) 및/또는 등방성(isostatic)일 수 있다. 프레스 공정 후, 이러한 방식으로 생성된 피스톤은 바람직하게는 매체를 위한 유동 경로가 있는 바이패스(bypass)를 아직 포함하고 있지 않는다. 그러나 프레스 공정 후의 피스톤은 이미 바이패스 또는 바이패스 자체의 프리폼을 가지고 있다고 생각할 수 있다. 바람직하게는, 상기 피스톤은 냉간 해머링(cold hammering) 또는 전문가에게 알려진 다른 냉간 성형 기술에 의해 가압된다.
이전에 생산된 피스톤이 소결 가능한 분말로 구성된 경우, 프레스 공정에서 사전에(previously) 생성된 피스톤은 예를 들어 온도 및/또는 압력의 영향을 받아 후속 소결 공정에서 소결된다. 이 공정 단계에서 피스톤의 경도, 강도 및 열전도도와 같은 속성을 조절할 수 있다.
사전에 생산된 피스톤이 소결 가능한 분말로 구성된 경우, 상기 사전에 소결된 피스톤은 이제 소결 후 디버링된다. 바람직하게는 이것은 쇼트 피닝(shot peening) 또는 진동 연삭(vibratory grinding)에 의해 수행되지만 전문가에게 알려진 다른 디버링 공정도 고려할 수 있다.
공정의 마지막 단계에서는 엠보싱 도구(embossing tool)를 사용하여 피스톤 표면을 부드럽게(smooth) 한다. 이를 위해, 상기 엠보싱 도구는 매끄럽게 할 표면의 정의된 힘 및/또는 정의된 양으로 피스톤에 대해 평평하게 눌러진다. 더욱이, 상기 엠보싱 도구는 바람직하게는 돌출된 회전 대칭 구조(raised rotationally symmetrical structure)를 가지며, 이는 엠보싱 도구가 피스톤에 대해 가압될 때 피스톤 내로 엠보싱된다(embossed into the piston). 이는 피스톤 표면에서 돌출된 회전 대칭 구조에 음각 임프레션(negative impression)을 초래한다. 피스톤은 엠보싱 도구에 의해 압력-형성된다. 그러나 또한 이 공정 단계에서 피스톤의 표면이 엠보싱 도구에 의해 매끄럽게 되지 않고 엠보싱 도구가 단지 상승된 회전 대칭 구조를 피스톤 내로 엠보싱하는 것도 생각할 수 있다. 상기 엠보싱 도구는 상기 피스톤의 표면만 부드럽게 하는 것도 생각할 수 있다. 그러나 표면을 매끄럽게 하는 단계 및 상기 피스톤 내로 유동 경로를 프레스하는 단계, 두 단계를 모두 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로 얻은 유동 경로 영역의 특히 매끄러운 표면은 유동 경로를 따라 특히 균일하고 제어된 유동을 허용한다.
상기 엠보싱 도구는 바람직하게는 캘리브레이션 다이(calibration die)로 구현되지만, 상기 표면을 형성하거나 평활화하기 위해 전문가에게 알려진 다른 유형의 도구로 구현될 수도 있다. 캘리브레이션 다이는 바람직하게는 구성 요소의 기본 성형 후에, 예를 들어 구성 요소의 표면을 평활화하거나 더 낮은 생산 공차와 관련하여 성형을 최적화하기 위해 사용된다. 그러나 캘리브레이션 다이를 사용하여 부품을 직접 성형하는 것도 가능하다. 캘리브레이션 다이는, 바람직하게는 IT 3에서 IT 4(batch scatter) 및 IT 4에서 IT 6(cross-batch) 범위에서, 낮은 생산 공차를 유지하기 위해 정기적으로 정밀하게 재작업할 수 있도록 회전 대칭 모양이 바람직하다.
적어도 하나의 추가 실시 예에 따르면, 엠보싱 도구의 돌출된 회전 대칭 구조는 환형 피스톤 칼라(annular piston collar)를 포함하는 피스톤 상에 배치될 때 환형 피스톤 칼라와 적어도 하나의 교차점을 갖는다.
상기 피스톤은 바람직하게는 환형 피스톤 칼라(annular piston collar)를 포함한다. 상기 피스톤 칼라는 바람직하게는 피스톤 표면에 돌출된 구조(raised structure)로 구현된다. 상기 피스톤 칼라의 표면은 밀봉 카운터 표면(sealing counter surface)에 대해 가압할 때, 서로에 대해 매체로 채워진 실린더의 두 영역을 밀봉하는 밀봉 표면(sealing surface)을 나타낸다. 상기 밀봉 카운터 표면은 예를 들어 금속 또는 플라스틱으로 만들어진 밀봉 링과 같은 밀봉 요소의 표면이다. 밀봉 요소가 유연하다고 생각할 수 있다. 밀봉 요소가 회전 대칭이거나 예를 들어 매체의 통과를 위해 비회전 대칭 요소를 갖는 것도 생각할 수 있다. 상기 밀봉 요소는 환형 피스톤 칼라가 있는 피스톤의 표면에 배열된다. 상기 밀봉 요소는 이 표면에 직접 고정될 수 있다. 피스톤 슬라이딩 유닛에서 피스톤과 밀봉 요소의 일반적인 배치를 생각될 수 있거나 피스톤 또는 밀봉 요소만 피스톤 슬라이딩 유닛에 배열되는 배치도 생각할 수 있다.
더욱이, 밀봉 요소는 피스톤에 부유하여(floating) 배치되고 피스톤 슬라이딩 유닛이 실린더의 두 영역 사이의 압력 차이에 의해 특정 방향(실린더 내부 또는 실린더 외부)으로 축 방향으로 작동될 때만 피스톤 표면에 대해 가압되는 것으로 생각할 수 있다.
엠보싱 도구를 상기 피스톤 표면에 놓으면, 엠보싱 도구의 돌출된 회전 대칭 구조와 피스톤의 환형 피스톤 칼라가 적어도 하나의 지점에서 서로 위에 놓이고 적어도 하나의 교차 지점을 갖도록, 상기 엠보싱 도구는 피스톤에 대해 배치된다. 상기 교차점에서 따라서 상기 엠보싱 도구의 회전 대칭 구조는 상기 피스톤 중심을 향하는 면, 즉 상기 피스톤 칼라의 내부에서 상기 피스톤 중심에서 멀어지는 면, 즉 상기 피스톤 칼라의 외부로, 또는 상기 피스톤 중심에서 멀어지는 피스톤 칼라의 면에서 상기 피스톤 중심을 향하는 상기 피스톤 칼라의 면으로 교차한다.
상기 엠보싱 도구는 이제 피스톤에 대한 이전에 설명된 배열로 피스톤에 대해 가압되거나, 또는 상기 피스톤이 상기 엠보싱 도구에 대하여 가압되고, 따라서 두 경우 모두에서 접촉 압력 및/또는 정의된 양이 정확하게 조정될 수 있다. 상기 접촉 압력 및/또는 양은 예를 들어 사용되는 재료의 강도, 탄성 및 가소성 또는 그의 특정 항복점(yield point) 또는 공정 온도에 따른 다양한 매개 변수에 따라 선택되므로, 상기 피스톤은 그것에 대한 상기 엠보싱 도구의 가압에 의하여 특별하게 소성 변형(plastically deformable)이 가능하다. 또한, 상기 접촉 압력 및/또는 정의된 양이 전문가에게 알려진 다른 매개 변수에 따라 선택되는 것도 생각할 수 있다.
적어도 하나의 추가 실시 예에 따르면, 환형 피스톤 칼라와 엠보싱 도구의 돌출된 회전 대칭 구조의 적어도 하나의 교차점에서 엠보싱 도구의 돌출된 회전 대칭 구조를 피스톤으로 가압함으로써, 상기 환형 피스톤 칼라는 적어도 부분적으로 납작한(flattened) 및/또는 오목한 형상으로 압력 성형된다.
압축(pressing) 공정 동안, 상기 엠보싱 도구의 돌출된 회전 대칭 구조와 환형 피스톤 칼라는 이제 적어도 하나의 교차점에서 서로에 대해 압착된다. 이 과정에서, 엠보싱 도구의 돌출된 회전 대칭 구조는 환형 피스톤 칼라를 적어도 하나의 교차점에서 또는 적어도 하나의 교차 영역에서 더 평평한 형상으로 가압하고, 환형 피스톤 칼라는 적어도 이 지점에서 더 평평한 형상으로 압력 성형된다. 따라서 환형 피스톤 칼라는 엠보싱 도구의 돌출된 회전 대칭 구조에 의해 적어도 하나의 지점에서 평평해진다. 이것은 디스크 모양의 베이스 몸체에 의해 정의된 평면에 수직이고(피스톤이 피스톤 슬라이딩 유닛에 배치된 경우) 피스톤 슬라이딩 유닛에 평행한 방향에 대한 피스톤 칼라의 높이가 평평한 지점에서 감소한다는 것을 의미한다. 교차점 또는 교차 영역은 회전 대칭 구조와 피스톤 칼라 사이의 접촉면에 의해 정의된다. 상기 피스톤 칼라는 회전 대칭 구조와 상기 피스톤 칼라의 전체 접촉 면에서 평평해진다.
환형 피스톤 칼라의 이러한 평탄화로 인해, 상기 피스톤 칼라의 표면은 밀봉 요소 상에 배열될 때 더 이상 평탄화 영역에서 밀봉 카운터 표면에 닿지 않는다. 상기 피스톤 칼라의 평탄화가 피스톤 중심을 향하는 피스톤 칼라의 면(side)에서 피스톤 중심으로부터 멀어지는 피스톤 칼라의 측면으로 연장되는 상기 교차점에서, 따라서 피스톤 칼라의 표면은 밀봉 요소의 밀봉 카운터 표면에 대해 전혀 놓이지 않으며, 이것은 피스톤에 의해 서로에 대해 밀봉된 매체로 채워진 실린더의 두 영역 중 하나에서 다른 영역으로 매체의 흐름 경로를 생성한다. 이 흐름 경로는 위에서 설명한 바이패스를 나타내며 댐퍼의 댐퍼 특성 곡선을 결정한다. 적어도 하나의 평탄한 지점에서 피스톤 칼라의 높이 감소는 너무 높아 매체가 유동 경로를 따라 흐를 수 있는 우회로가 생성된다.
엠보싱 도구, 특히 캘리브레이션 다이(calibration die)를 사용하여 바이패스를 생성하면 IT 3에서 IT 4(batch scattering) 및 IT 4에서 IT 6(cross-batch) 범위에서 감소된 생산 오차를 달성할 수 있으므로 피스톤은 본 발명의 과제에 따라 산업 연속 생산으로 생산될 수 있다.
적어도 하나의 추가 실시 예에 따르면, 환형 피스톤 칼라는 굴곡-형상(meander-shaped) 굴곡-형상(meander-shaped)의 볼록부(convexity) 및/또는 오목부(concavity)를 포함하고, 이는 반경 방향으로 배향된 적어도 하나의 섹션 및 피스톤에 접선 방향으로 배향된 섹션을 갖는다.
상기 환형 피스톤 칼라는 바람직하게는 적어도 하나의 굴곡-형상 볼록부 또는 오목부 및/또는 적어도 하나의 방향 변화를 갖는다. 굴곡-형상의 오목부의 경우, 상기 환형 피스톤 칼라는 피스톤 표면에서 완전히 원형으로 작동(run)하지 않지만 오목부의 시작 부분에 피스톤 칼라가 인접한 직선 섹션(adjoining straight section)과 함께 배열되는 피스톤 표면의 중심 방향으로의 제1곡선을 설명하고, 따라서 그것은 피스톤의 디스크형 베이스 몸체에 대해 방사상으로 배열된 피스톤 칼라 섹션을 갖는다.
오목부의 추가 과정에서, 피스톤 칼라는 바람직하게는 반대 방향으로 또한 인접한 직선 섹션을 갖는 제2곡선을 포함하며, 따라서 피스톤의 디스크-형 베이스 몸체에 대해 접선 방향으로 배열된 피스톤 칼라 섹션을 갖는다. 그 후, 피스톤 칼라는 바람직하게는 직선 섹션(straight section)이 뒤따르는 제2곡선과 동일한 방향의 제3곡선을 갖는다. 따라서, 오목부는 피스톤의 디스크형 베이스 몸체에 대해 방사상으로 배열된 제2피스톤 칼라 섹션을 갖는다. 이 제2방사형 섹션 뒤에는 제1곡선과 같은 방향으로 진행되는 제4곡선이 이어지므로 이제 피스톤 칼라가 원형 기본 모양을 따라 계속 작동된다. 볼록부(convexity)의 경우, 피스톤 칼라는 곡선이 다른 방향으로 이어지거나 피스톤 칼라의 제1반경 방향 섹션이 피스톤 칼라가 위치한 피스톤 표면의 중심에서 멀어지는 점을 제외하고는 이 설명과 유사한 모양이다. 더욱이, 피스톤 칼라는 곡선 대신 오목부 또는 볼록부 영역에 모서리를 갖는 것을 생각할 수 있다.
위에 설명된 바람직한 오목부 또는 볼록부는 둥근 모서리가 있거나 없는 각진 "U" 모양을 갖는다. 그러나 다른 형태의 오목부 또는 볼록부, 예를 들어 "V" 형태 또는 반원 형태, 또는 엠보싱 도구의 돌출된 회전 대칭 구조가 적어도 하나의 지점에서 피스톤 칼라와 교차하는 전문가에게 알려진 임의의 다른 형태가 생각될 수 있다.
적어도 하나의 추가 실시 예에 따르면, 상기 엠보싱 도구의 회전 대칭 구조의 적어도 하나의 교차점은 환형 피스톤 칼라의 적어도 하나의 굴곡-형상의 오목부 또는 볼록부 내에 위치된다.
적어도 하나의 추가 실시 예에 따르면, 엠보싱 도구의 회전 대칭 구조의 적어도 하나의 교차점은 피스톤에 방사상으로 정렬되는 환형 피스톤 칼라의 적어도 하나의 굴곡-형상의 오목부 또는 볼록부의 적어도 하나의 섹션에 배열된다.
바람직하게는, 상기 피스톤 칼라는 하나 이상의 굴곡-형상의 오목부를 갖는다. 굴곡-형상의 오목부는 바람직하게는 둥글 수 있는 직사각형 모서리를 갖는다. 엠보싱 도구의 돌출된 회전 대칭 구조는 바람직하게는 링형이다. 돌출된 회전 대칭 구조의 링 직경이 굴곡-형상의 오목부가 없는 피스톤 칼라의 링 직경보다 작지만, 피스톤 칼라의 오목부의 접선 방향으로 진행되는 섹션을 따라 가상 링(imaginary ring)의 링 직경보다 큰 경우 특히 유리하다. 따라서, 각 오목부에는 엠보싱 도구의 돌출된 회전 대칭 구조와 피스톤 칼라의 두 교차점이 있으며, 각각 오목부의 피스톤 칼라의 반경 방향으로 배열된 부분에 있다. 엠보싱 도구의 돌출된 회전 대칭 구조의 링 직경이 피스톤 칼라의 링 직경보다 작지만 여전히 엠보싱 도구의 돌출된 회전 대칭 구조가 전체 링 원주를 따라 링 중심에 대하여 그것의 외부, 오목부의 외부에, 링 너비의 일부가 상기 피스톤 칼라의 링 중심을 기준으로 안쪽에서 링 너비의 일부에 놓이도록 또한 압력을 가해 평평한 모양을 위해 충분히 큰 경우에 특히 유리하다.
피스톤 칼라의 굴곡-형상 볼록부의 경우, 돌출된 회전 대칭 구조의 링 직경은 유리하게는 굴곡-형상 볼록부가 없는 피스톤 칼라의 링 직경보다 크지만 피스톤 칼라의 볼록부의 접선 방향으로 작동(running)되는 부분을 따라 가상 링의 링 직경보다 작다. 이것은 또한 볼록부의 피스톤 칼라의 방사상으로 배열된 각각 섹션에 각각 볼록부에 엠보싱 도구의 돌출된 회전 대칭 구조와 피스톤 칼라의 두 개의 교차점이 있음을 의미한다.
본 발명에 따른 과제는 또한 피스톤 슬라이딩 유닛에 배치될 수 있는 유압 또는 공압 댐퍼의 피스톤에 의해 해결된다. 상기 피스톤 슬라이딩 유닛은 실린더에서 종축을 따라 움직일 수 있고, 피스톤은 디스크-형 베이스 몸체를 포함하며, 상기 피스톤은 서로에 대해 매체로 채워진 실린더의 두 영역을 밀봉하기 위해 적합하고 의도된다.
본 발명은 피스톤이 적어도 하나의 외벽 및 적어도 하나의 내벽을 갖는 환형 피스톤 칼라를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 적어도 하나의 내벽은 적어도 하나의 외벽으로부터 방사상으로 이격되고, 적어도 하나의 내벽 및 적어도 하나의 외벽은 세그먼트-형 리세스(segment-like recesses) 및 적어도 하나의 내벽의 리세스를 포함하고, 적어도 하나의 외벽의 리세스는 상기 피스톤의 원주를 따라 서로에 대해 오프셋 배치되고(arranged offset), 따라서 적어도 하나의 내벽과 적어도 하나의 외벽 사이의 리세스와 중간 공간은 매체에 의해 횡단 가능하다.
댐퍼는 모노 튜브 또는 트윈 튜브 설계로 유압 또는 공압 댐퍼(예를 들어 가스 스프링), 또는 전문가에게 알려진 기타 댐퍼 설계로 구현될 수 있다. 상기 댐퍼는 적어도 하나의 실린더, 하나의 피스톤, 하나의 피스톤 슬라이딩 유닛, 하나의 밀봉 요소(sealing element) 및 하나의 매체를 포함한다. 상기 매체는 실린더 내에 있다. 상기 피스톤은 피스톤 슬라이딩 장치의 일단부에 배치된다. 상기 밀봉 요소도 이 단부에 배치된다. 상기 피스톤 슬라이딩 유닛은 적어도 부분적으로 실린더에 그리고 따라서 매체에 배열되지만, 적어도 피스톤이 부착된 단부와 함께 배치된다. 피스톤은 매체로 채워진 실린더의 두 영역을 서로 분리한다. 상기 피스톤 슬라이딩 유닛과 그것에 부착된 피스톤은 실린더에 있는 피스톤 슬라이딩 유닛의 종축을 따라 움직일 수 있다. 상기 매체는 바람직하게는 오일 또는 가스이다. 상기 매체가 오일인 경우 상기 실린더는 오일로 완전히 채워지지 않고 나머지 부피는 가스로 채워지는 것이 바람직하다.
상기 피스톤은 실린더의 내부 직경보다 직경이 작은 디스크-형 베이스 몸체를 가지고 있다. 더욱이, 상기 피스톤은 피스톤 슬라이딩 유닛 길이 방향의 축 방향으로 두께를 갖는다. 그러나 다른 모양의 피스톤도 생각할 수 있다. 더욱이, 피스톤은 상부 또는 하부에 피스톤 칼라를 포함한다. 피스톤 칼라는 바람직하게는 돌출 구조를 갖는 환형 피스톤 칼라로 구현된다. 바람직하게는, 피스톤 칼라는 디스크-형 베이스 몸체의 표면에 평행한 평평한 표면을 갖는다. 이 표면은 바람직하게 밀봉 요소의 밀봉 카운터 표면(sealing counter surface) 상에 배열된다. 따라서 피스톤 칼라는 피스톤에 의해 서로 분리된 실린더의 두 영역을 서로에 대해 밀봉한다. 하나의 영역은(환형 피스톤 칼라의 링 중심에 대하여) 피스톤 칼라의 내부 영역에 유체적으로 연결되고 다른 영역은 피스톤 칼라의 외부 영역에 유체적으로 연결된다.
상기 피스톤 칼라는 바람직하게는 환형이다. 상기 피스톤 칼라는 바람직하게는 내벽과 외벽을 포함한다. 상기 내부 및 외부 벽은 각각 특정 벽 두께(링 너비라고도 함)를 갖는다. 상기 외부 및 내부 벽에는 피스톤 칼라의 원주를 따라 오목한 부분이 있다. 상기 피스톤 칼라는 바람직하게는 이러한 리세스에서 차단된다(interrupted). 따라서 이 지점에는 피스톤 칼라가 없고 디스크-형 베이스 몸체만 있다. 더욱이, 상기 피스톤 칼라가 리세스에서 완전히 차단되지 않고 피스톤 칼라의 표면이 밀봉 카운터 표면에 도달하지 않는 방식으로 평평하거나 형상화되는 것이 생각될 수 있다. 상기 외벽과 내벽의 리세스는 바람직하게는 서로 오프셋 된다. 이는 외벽에 리세스가 있는 원주와 관련하여 피스톤 칼라의 위치에서 상기 내벽에 리세스가 없고 그 반대의 경우도 마찬가지임을 의미한다. 즉, 상기 피스톤은 피스톤 중심에서 피스톤 림까지 각 반경 방향으로 적어도 하나 또는 적어도 두 개의 벽을 갖는다.
더욱이, 외벽의 리세스 및 내벽의 리세스 지점 사이에는 내벽과 외벽 모두 리세스가 없는 원주와 관련하여 피스톤 칼라의 영역이 있으면 유리하다. 이 영역에는 피스톤 칼라의 원주와 관련하여 벽이 겹친다. 겹치는 영역에서 벽 사이의 중간 공간은 편평한 형상으로 형성된 피스톤 칼라로 적어도 부분적으로 채워진다고 생각할 수 있다. 리세스가 벽 자체보다 원주에 비해 더 큰 확장을 갖는 것도 생각할 수 있다. 본 실시 예에서, 외벽의 리세스는 원주에 대해 작은 것이 바람직하다. 본 실시 예에서, 내벽의 리세스가 둘레에 비해 큰 것이 여전히 바람직하다. 특히, 내벽의 리세스가 내벽 자체보다 피스톤 칼라의 원주에 대해 더 큰 연장을 갖는 것이 유리하다. 더욱이, 외벽의 리세스는 피스톤 칼라의 원주에 대해 외벽 자체보다 더 큰 연장을 갖고 내벽의 리세스는 원주에 비해 작다는 것을 생각할 수 있다. 피스톤 칼라가 두 개 이상의 벽을 갖는 것도 생각할 수 있다. 또한 피스톤 칼라는 2개 이상의 벽을 가지며, 모든 벽은 피스톤 칼라의 원주에 대해 오프셋되거나 서로에 대해 오프셋되지 않거나 서로에 대해 적어도 부분적으로 오프셋되지 않은 리세스를 갖는 것으로 생각할 수 있다.
적어도 하나의 추가 실시 예에 따르면, 피스톤 칼라의 적어도 하나의 내벽과 적어도 하나의 외벽 사이의 리세스 및 중간 공간은 매체에 의해 횡단 가능하고 따라서 매체에 대한 유동 경로를 정의한다.
따라서 전술한 오프셋 리세스는 환형 피스톤 칼라의 내부에서 환형 피스톤 칼라 외부 영역으로의 유동 경로를 생성한다. 피스톤 칼라는 더 이상 피스톤에 의해 서로 분리된 실린더의 두 영역을 완전히 밀봉하지 않지만 유로의 도움으로 두 영역을 연결한다. 이 유로는 채널 단면적 측면에서 실린더의 직경에 비해 작은 것이 바람직하다. 상기 채널 단면은 바람직하게는 벽 사이의 중간 공간에서 편평한 형상으로 형성된 피스톤 칼라의 공간 부분에 의해 조정 가능하다. 따라서 채널 단면은 바람직하게는 형성된 피스톤 칼라의 높이를 결정하는 엠보싱 도구의 돌출된 회전 대칭 구조의 높이에 의해 조정 가능하다. 따라서, 엠보싱 도구를 다른 높이를 갖는 돌출된 회전 대칭 구조를 갖는 엠보싱 도구로 교체함으로써 피스톤 내로 다른 채널 단면을 엠보싱하는 것이 생각될 수 있다. 돌출된 회전 대칭 구조의 높이가 변경될 수 있다는 것도 생각할 수 있다. 따라서 하나의 도구로 다른 채널 단면을 형성할 수 있다.
따라서 유로는 처음에 설명한 댐퍼의 우회로(bypass)를 나타낸다. 따라서 유로 단면은 댐퍼 특성 곡선의 진행성을 유발한다. 피스톤이 부착된 상태에서 피스톤 슬라이딩 장치가 축 방향으로 작동하면 피스톤이 실린더에 있는 피스톤 슬라이딩 장치의 종축을 따라 이동한다. 매체는 피스톤의 피스톤 칼라에 있는 적어도 하나의 유동 경로를 통해 실린더의 한 영역에서 다른 영역으로 흐른다.
적어도 하나의 다른 실시 예에 따르면, 매체의 유로는 적어도 하나의 곡선 섹션(curved section)을 갖는다.
알려진 피스톤에는 종종 방사형 방향의 바이패스가 있다. 이는 바이패스가 피스톤의 디스크-형 베이스 몸체에 대해 반경 방향으로 직선을 따라 매체에 의해 횡단할 수 있음을 의미한다. 이 경우 피스톤 칼라에는 종종 오목부가 있는 벽이 하나만 있다. 리세스는 바이패스를 직접 나타내며 매체는 환형 피스톤 칼라의 내부 영역과 환형 피스톤 칼라의 외부 영역에 연결된 실린더의 다른 영역에 유체적으로 연결되는 실린더의 한 영역에서 반경 방향으로 직선으로 흐르고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 대조적으로, 본 발명의 피스톤은 바람직하게는 적어도 하나의 곡선 섹션을 갖는 유로를 갖는다. 이것은 매체가 유동 경로를 따라 바이패스를 통해 직선으로 흐르지 않고 적어도 하나의 곡선 주위로 흐른다는 것을 의미한다. 바람직하게는, 곡선 섹션을 갖는 유로는 피스톤의 디스크-형 베이스 몸체의 표면에 평행한 평면에 배열된다. 바람직하게는, 곡선 섹션의 유동 경로는 적어도 60, 70 또는 80도 및 최대 100, 110 또는 120도, 바람직하게는 90도의 곡선을 설명한다. 그러나 0도가 아닌 다른 각도 값도 생각할 수 있다.
적어도 하나의 다른 구체 예에 따르면, 매체의 유동 경로는 미로 형(labyrinthiform)이다.
본 발명의 맥락에서, 미로 형은 유로가 적어도 1개, 바람직하게는 2개 또는 심지어 2개 이상의 굴곡(deflection)을 갖는 것을 의미한다. 특히 미로 형(유동) 경로를 들여다 볼 때 입구나 유입구에서 출구 또는 배출구가 보이지 않는다. 상기 굴곡은 매체의 흐름이 유동 경로의 경계에 의해 직선 유동 방향에서 편향되는 부분을 나타낸다. 바람직하게는, 상기 굴곡은 이전에 설명된 곡선 섹션을 나타낸다.
적어도 하나의 추가 실시 예에 따르면, 적어도 하나의 유동 경로의 적어도 하나의 입구 및/또는 출구 지점 또는 적어도 하나의 유동 경로를 따르는 임의의 지점에서 매체의 유동 방향은 피스톤에 대해 접선 방향이다.
위에서 설명한 바와 같이, 알려진 피스톤은 종종 방사형 방향의 바이패스를 가지고 있다. 이는 매체가 방사형 방향으로 바이패스를 통해 흐를 수 있음을 의미한다. 대조적으로, 본 발명에 따른 피스톤은 적어도 하나의 지점을 갖지만, 바람직하게는 적어도 하나의 유동 경로를 따르는 영역을 가지며, 여기서 유동 방향은 접선, 즉 환형 피스톤 칼라의 원주에 평행하다. 바람직하게는, 이 지점 또는 영역은 적어도 하나의 유동 경로의 입구 및/또는 출구 지점에 직접 위치한다. 바람직하게는, 유동 경로의 이러한 접선 영역은 환형 피스톤 칼라의 내벽 및 외벽에 의해 제한된다.
따라서, 유동 경로의 접선 영역은 바람직하게는 내부 벽과 외부 벽 모두에 리세스가 없는 영역에 위치한다. 따라서 유동 경로의 접선 영역은 바람직하게는 피스톤 칼라의 원주에 대해 벽이 겹치는 영역에 위치한다. 피스톤이 그 위에 배치된 상태에서 피스톤 슬라이딩 유닛의 축 방향 작동 동안 매체의 흐름은 바람직하게는 매체가 피스톤 칼라를 만날 때까지(피스톤의 디스크-형 베이스 몸체에 대해) 반경 방향 바깥쪽으로 진행된다. 피스톤 칼라에서 매체는 적어도 하나의 바이패스를 통해 유동 경로로 들어간다. 피스톤은 바람직하게는 3개의 우회로를 갖는다. 상기 매체는 내부 벽의 원주 방향의 좌우 리세스를 통해 내부 벽의 세그먼트인 환형 피스톤 칼라의 내부 영역에 유체적으로 연결된 실린더의 영역 주위로 흐른다. 이것에 바로 인접한 유로는 내부 벽과 외부 벽 사이, 즉 벽의 겹치는 영역에서 이어지는 접선 단면을 가지고 있다. 따라서 유로는 유로의 입구에 직접 곡선 섹션을 가지며, 여기서 매체는 유동 방향을 반경 방향에서(피스톤의 디스크-형 베이스 바디에 대해) 접선 방향으로 변경한다.
접선의 영역에 인접하여 흐름 방향은 매체가 흐름 방향을 접선에서(피스톤의 디스크-형 베이스 몸체에 대해) 방사형으로 변경하는 흐름 경로의 또 다른 곡선 섹션이다. 그 후 유로는 환형 피스톤 칼라의 외벽에 있는 리세스를 통해 방사상으로 이어진다. 따라서 매체는 외벽의 리세스로부터 실린더의 다른 영역으로 흐르며, 이는 환형 피스톤 칼라의 외부 영역에 유체적으로 연결된다.
적어도 하나의 다른 실시 예에 따르면, 적어도 2개의 피스톤(1)이 피스톤 슬라이딩 유닛(2)의 댐퍼에 배열된다.
위에서 이미 설명한 바와 같이, 피스톤 위에 떠 있는(floating) 밀봉 요소를 배열하는 것이 가능하다. 이 경우, 댐퍼가 한 방향(전진)으로 작동되고 매체가 흐름 경로를 통해 실린더의 한 영역에서 다른 영역으로만 흐를 수 있을 때 실린더의 두 영역 사이의 압력 차이에 의해 밀봉 요소가 피스톤에 대해 가압된다. 상기 댐퍼가 다른 방향(후진)으로 작동될 때, 다른 방향으로 존재하는 압력 차이로 인해 밀봉 요소가 피스톤에서 멀어진다. 이 경우, 매체는 훨씬 더 큰 유동 단면을 통해 첫 번째 영역으로 다시 흐를 수 있다. 따라서 댐퍼는 첫 번째(전진) 방향보다 이 두 번째(후진) 방향으로 훨씬 더 쉽게 작동할 수 있다. 피스톤 및 플로팅 밀봉 요소는 피스톤 슬라이딩 유닛에서 반대 방향으로 둥글게 배치되어 제1방향(전방)이 제2방향(후방)보다 작동하기 더 쉽다고 생각할 수 있다. 또한, 두 개의 피스톤과 하나 이상의 플로팅 밀봉 요소가 피스톤 슬라이딩 유닛에 배열되는 것도 생각할 수 있다. 이 경우, 피스톤은 바람직하게는 유로가 압입된 측이 서로 마주보도록 배치된다. 유로가 눌려진 측에서, 바람직하게는 하나의 밀봉 요소가 플로팅으로 배열되고, 이에 의해 플로팅 밀봉 요소는 서로 대향하는 유로로 배열된 2개의 피스톤에 충분할 수 있다. 이런 식으로, 순방향의 댐핑 거동은 역방향의 거동에 해당한다. 여기서는 두 피스톤이 동일한 흐름 단면을 갖지 않는다는 것도 생각할 수 있다. 이 경우 전진 및 후진 방향의 댐핑 거동은 다르며 특히 유동 단면을 선택하여 다양한 요구 사항에 맞게 조정할 수 있다. 이 경우 전진과 후진의 댐핑 거동을 서로 완전히 자유롭게 조절할 수 있다.
본 발명의 추가 장점, 목적 및 특징은 첨부된 도면의 다음 설명에 의해 설명된다. 동일한 종류의 구성 요소는 다른 실시 예에서 동일한 참조 부호를 가질 수 있다. 도면은 다음과 같다:
도 1은 바람직한 실시 예에서 댐퍼에 배열된 본 발명에 따른 피스톤의 개요이다.
도 2는 바람직한 실시 예에서 피스톤의 사시도이다.
도 3a는 바람직한 실시 예에 따른 엠보싱 도구의 평면도이다.
도 3b는 바람직한 실시 예에 따른 엠보싱 도구의 선 A-A를 따른 개략적인 단면도이다(도 3a 참조);
도 4는 바람직한 실시 예에 따른 엠보싱 도구의 상승된 회전 대칭 구조와 피스톤의 개략적인 평면도이다.
도 5는 바람직한 실시 예에 따른 피스톤 및 엠보싱 도구의 선 B-B를 따른 개략적인 단면도이다(도 4 참조).
도 1은 바람직한 실시 예에서 댐퍼에 배열된 본 발명에 따른 피스톤의 개요이다.
도 2는 바람직한 실시 예에서 피스톤의 사시도이다.
도 3a는 바람직한 실시 예에 따른 엠보싱 도구의 평면도이다.
도 3b는 바람직한 실시 예에 따른 엠보싱 도구의 선 A-A를 따른 개략적인 단면도이다(도 3a 참조);
도 4는 바람직한 실시 예에 따른 엠보싱 도구의 상승된 회전 대칭 구조와 피스톤의 개략적인 평면도이다.
도 5는 바람직한 실시 예에 따른 피스톤 및 엠보싱 도구의 선 B-B를 따른 개략적인 단면도이다(도 4 참조).
도 1에는 피스톤 슬라이딩 유닛(2)에 장착될 수 있는 유압 또는 공압 댐퍼(100)의 피스톤(1)이 개략적으로 도시되어 있다. 상기 피스톤 슬라이딩 유닛은 실린더(3)에서 종축 AL을 따라 이동 가능하고 피스톤(1)은 디스크-형상 베이스 몸체(4)를 포함하고, 이에 의해 상기 피스톤(1)은 서로에 대해 매체(7)로 채워진 실린더(3)의 2 개의 영역(5, 6)을 밀봉하도록 적합하고 의도된다.
본 발명은 피스톤(1)이 적어도 하나의 외벽(9) 및 적어도 하나의 내벽(10)을 갖는 환형 피스톤 칼라(annular piston collar)(8)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 내벽(10)은 상기 적어도 하나의 외벽(9)으로부터 반경 방향으로(radially) 이격되고, 적어도 하나의 내벽(10) 및 적어도 하나의 외벽(9)은 세그먼트-형 리세스(11, 12)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 내벽의 리세스(12)와 적어도 하나의 외벽의 리세스(11)는 상기 피스톤(1)의 원주를 따라 서로에 대하여 오프셋(Offset) 배치되고, 따라서 상기 리세스(11, 12) 및 적어도 하나의 내부 벽과 적어도 하나의 외부 벽(9, 10) 사이의 중간 공간은 매체(7)에 의해 횡단 가능(traversable)하도록 한다(도 1이 아님, 도 2 참조).
댐퍼(100)는 적어도 하나의 실린더(3), 피스톤(1), 피스톤 슬라이딩 유닛(2), 밀봉 요소(15) 및 매체(7)를 포함한다. 상기 매체(7)는 상기 실린더(3)에 위치한다. 상기 피스톤(1)은 바람직하게 피스톤 슬라이딩 유닛(2)의 일단에 위치한다. 상기 밀봉 요소(15)는 또한 이 단부에 위치한다. 상기 피스톤 슬라이딩 유닛(2)은 적어도 부분적으로 실린더(3) 및 따라서 매체(7)에 위치하지만 적어도 피스톤(1)이 부착되는 단부에 위치한다. 상기 피스톤(1)은 매체(7)로 채워진 실린더(3)의 두 영역(5, 6)을 서로 분리한다. 피스톤 슬라이딩 유닛(2) 및 이에 부착된 피스톤(1)은 실린더(3)의 피스톤 슬라이딩 유닛 종축 AL을 따라 이동할 수 있다. 상기 실린더(3)는 바람직하게는 매체(7), 예를 들어 오일로 완전히 채워지지 않고, 나머지 부피는 가스로 채워져 있다.
상기 피스톤(1)은 실린더(3)의 내경보다 직경이 작은 디스크-형 베이스 바디(4)를 갖는다. 상기 피스톤(1)은 또한 피스톤 슬라이딩 유닛 종축(AL) 방향으로 두께를 갖는다. 또한, 상기 피스톤(1)은 상부 및/또는 하부에 피스톤 칼라(piston collar)(8)를 포함한다. 기 피스톤 칼라(8)는 바람직하게는 환형 피스톤 칼라 돌출 구조(raised structure)로 구현된다. 바람직하게는, 상기 피스톤 칼라(8)는 디스크-형 베이스 몸체의 표면에 평행한 평평한 표면을 갖는다. 이 표면은 바람직하게는 밀봉 요소(15)의 밀봉 대향 표면(sealing counter surface) 상에 배열된다. 따라서 상기 피스톤 칼라는 피스톤에 의해 분리된 실린더의 두 영역을 서로 밀봉한다. 하나의 영역은(환형 피스톤 칼라의 링 중심에 대하여) 피스톤 칼라의 내부 영역에 유체적으로 연결되고 다른 영역은 피스톤 칼라의 외부 영역에 유체적으로 연결된다.
도 2는 상기 피스톤(1)의 사시도를 보여준다. 상기 피스톤 칼라(8)는 바람직하게는 환형이다. 상기 피스톤 칼라(8)는 바람직하게는 내부(10) 및 외부 벽(9)을 갖고, 내부(10) 및 외부 벽(9)은 각각 특정 벽 두께(링 폭이라고도 함)를 갖는다. 상기 외부(9) 및 내부 벽(10)은 피스톤 칼라(8)의 원주를 따라 리세스(11, 12)를 갖는다. 상기 피스톤 칼라(8)는 바람직하게는 이들 리세스(11, 12)에서 차단된다. 상기 피스톤 칼라(8)가 리세스(11, 12)에서 완전히 차단되지 않고 피스톤 칼라(8)의 표면이 밀봉 요소(15)의 밀봉 카운터 표면에 도달하지 않는 방식으로 오직 평평하거나 형상화되는 것도 생각할 수 있다. 상기 외부(9) 및 내부 벽(10)의 리세스(11, 12)는 바람직하게는 서로 오프셋 배치된다.
이것은 외벽(9)이 리세스(11)를 갖는 원주와 관련하여 피스톤 칼라(8) 상의 지점에서, 내벽(10)은 리세스(12)를 갖지 않으며 그 반대의 경우도 마찬가지임을 의미한다. 또한, 만약 외벽(9)의 오목 부(11)와 내벽(10)의 오목 부(12)의 지점 사이에서, 원주와 관련하여 피스톤 칼라(8)의 영역이 배치되어 내부(10)도 외벽(9)도 리세스(11, 12)를 갖지 않는 것이 유리하다. 이 영역에서 벽(11, 12)은 피스톤 칼라(8)의 원주와 관련하여 겹친다. 리세스(11, 12)는 벽(9, 10) 자체보다 원주에 대해 더 큰 연장을 갖는 것도 생각할 수 있다. 본 실시 예에서, 외벽(9)의 오목 부(11)는 상기 원주에 대해 작은 것이 바람직하다. 본 실시 예에서, 내벽(10)의 오목 부(12)는 원주에 대해 큰 것이 여전히 바람직하다. 특히, 내벽(10)의 리세스(12)가 내벽(10) 자체보다 피스톤 칼라(8)의 원주에 대해 더 큰 연장을 갖는 것이 유리하다. 그러나 외벽(9)의 리세스(11)는 피스톤 칼라(8)의 원주에 대해 외벽(9) 자체보다 더 큰 연장(extension)을 갖고 내벽(10)의 리세스(12)는 원주에 대해 작은 것을 고려해볼 수 있다. 상기 피스톤 칼라(8)가 2개 이상의 벽을 갖는 것도 생각할 수 있다. 상기 피스톤 칼라(8)가 2개 이상의 벽을 갖는 것도 생각할 수 있다. 또한 모든 벽은 피스톤 칼라의 원주에 대해 오프셋되거나 서로에 대해 오프셋되지 않거나 적어도 부분적으로 서로에 대해 오프셋되지 않는 리세스를 포함하는 것도 생각할 수 있다.
리세스(11, 12) 및 피스톤 칼라(8)의 적어도 하나의 내부 벽과 적어도 하나의 외부 벽(9, 10) 사이의 중간 공간은 바람직하게는 매체(7)에 의해 횡단 가능하고 따라서 매체(7)의 유동 경로(13)를 정의한다. 따라서 전술 한 오프셋 리세스(11, 12)는 환형 피스톤 칼라(8)의 내부로부터 환형 피스톤 칼라(8) 외부 영역으로의 유동 경로(13)를 생성한다. 상기 피스톤 칼라(8)는 더 이상 실린더(5, 6)의 두 영역을 완전히 밀봉하지 않으며, 이는 피스톤에 의해 서로 분리되어 있지만 유로(13)의 도움으로 두 영역을 연결한다. 이 유로(13)는 실린더(3)의 직경에 비해 채널 단면이 작은 것이 바람직하다. 따라서 이 유로(13)는 처음에 설명된 댐퍼(100)의 우회로(bypass)를 나타낸다. 따라서 유로 단면은 댐퍼 특성 곡선의 진행성을 결정한다. 피스톤(1)이 부착된 상태에서 피스톤 슬라이딩 유닛(2)이 축 방향으로 작동될 때, 상기 피스톤(1)은 실린더(3)에서 피스톤 슬라이딩 유닛(2)의 종축(AL)을 따라 이동된다. 상기 매체(7)는 피스톤(1)의 피스톤 칼라(8)에 있는 적어도 하나의 유동 경로(13)를 통해 실린더의 한 영역(5)에서 다른 영역(6)으로 또는 그 반대로 흐른다.
상기 매체(7)의 유동 경로(13)는 바람직하게는 적어도 하나의 곡선 섹션(14)을 갖는다. 이것은 매체(7)가 직선으로 유로(13)를 따라 우회로를 통해 흐르지 않고 적어도 하나의 곡선 주위로(around) 흐른다는 것을 의미한다. 바람직하게는, 곡선 섹션(14)을 갖는 유로(13)는 피스톤(1)의 디스크-형 베이스 몸체(4)의 표면에 평행한 평면에 배열된다. 바람직하게는, 곡선 섹션(14)의 유로(13)는 90도의 곡선을 나타낸다.
상기 매체(7)의 유로(13)는 바람직하게는 미로 형(labyrinthiform)이다. 본 발명의 맥락에서, 미로 형은 유동 경로(13)가 적어도 1개, 바람직하게는 2개 또는 심지어 2개 이상의 굴절(deflection)을 갖는 것을 의미한다. 특히 미로 형(흐름) 경로를 들여다 볼 때 입구나 유입구에서 출구나 배출구가 보이지 않는다. 상기 굴절은 상기 매체(7)의 유동이 유로(13)의 경계에 의해 직선 유동 방향으로부터 편향되는 구간을 의미한다. 바람직하게는, 상기 굴절은 이전에 설명된 곡선 섹션(14)을 나타낸다.
상기 매체(7)의 유동 방향은 바람직하게는 적어도 하나의 유동 경로(13)의 적어도 하나의 유입 및/또는 배출 지점 또는 적어도 하나의 유동 경로(13)를 따르는 임의의 지점에서 피스톤(1)에 대해 접선 방향이다. 본 발명에 따른 피스톤(1)은 적어도 하나의 지점을 갖지만 바람직하게는 적어도 하나의 유동 경로(13)를 따르는 영역을 가지며, 여기서 유동 방향은 접선, 즉 환형 피스톤 칼라(8)의 원주에 평행하다. 바람직하게는, 이 지점 또는 영역은 적어도 하나의 유동 경로(13)의 입구 및/또는 출구 지점에 직접 위치한다. 바람직하게는, 유동 경로(13)의 이러한 접선 영역은 환형 피스톤 칼라(8)의 내부(10) 및 외부 벽(9)에 의해 경계를 이룬다. 따라서, 유동 경로(13)의 접선 영역은 바람직하게는 내부(10) 및 외부 벽(9)이 리세스(11, 12)를 갖지 않는 영역에 위치된다. 따라서 유동 경로(13)의 접선 영역은 바람직하게는 피스톤 칼라(8)의 원주에 대해 벽(9, 10)이 겹치는 영역에 위치한다. 피스톤(1)이 배치된 피스톤 슬라이딩 유닛(2)의 축 방향 작동 동안의 매체(7)의 흐름은 바람직하게는 매체(7)가 피스톤 칼라(8)를 만날 때까지(피스톤(1)의 디스크-형 베이스 몸체(4)에 대해) 반경 방향 외측으로 진행된다. 피스톤 칼라(8)에서 매체(7)는 적어도 하나의 바이패스를 통해 유동 경로(13)로 들어간다. 상기 피스톤(1)은 바람직하게는 2개 또는 3개의 바이패스를 갖는다. 매체(7)는 실린더(3)의 영역(6)으로부터 나오며, 이는 환형 피스톤 칼라(8)의 내부 영역에 유체적으로 연결되고, 내벽(10)의 원주 방향의 좌우 오목 부(12)를 통해 상기 내벽(10)의 세그먼트 주위로 흐른다. 이것에 직접 인접하여, 유동 경로(13)는 내부(10)와 외부 벽(9) 사이, 즉 벽(9, 10)의 중첩 영역에서 이어지는 접선 섹션을 갖는다. 따라서, 유동 경로(13)는 유동 경로(13)의 입구에 직접 굴절된 섹션(14)을 가지며, 여기서 매체(7)는 유동 방향을(피스톤(1)의 디스크-형 베이스 몸체(4)에 대해) 반경 방향에서 접선 방향으로 변경한다. 그 다음에는 유동 경로(13)의 또 다른 곡선 영역(14)이 있는데, 여기서 매체(7)는 유동 방향을(피스톤(1)의 디스크-형 베이스 몸체(4)에 대해) 접선 방향에서 반경 방향으로 변경한다. 이것에 직접 인접하여, 유동 경로(13)는 외벽(9)의 리세스(11)를 통해 환형 피스톤 칼라(8)로부터 방사상으로 연장된다. 따라서, 외벽(9)의 리세스(11)로부터 빠져나가, 매체(7)는 실린더(3)의 다른 영역(5)으로 흘러들어가고, 실린더(3)는 환형 피스톤 칼라(8)의 외측 영역에 유체 적으로 연결된다. 역류 방향도 생각할 수 있다.
제1항에 따른 방법에 따른 피스톤(1)을 생산하기 위해, 상기 피스톤(1)의 표면이 평활화되고/되거나 유동 경로(13)가 피스톤(1)으로 가압된다. 이들 단계 중 둘 다 또는 단지 하나만이 돌출되고 회전 대칭 구조(21)를 갖는 엠보싱 도구(20)에 의해 수행된다.
엠보싱 도구(20)는 도 3a(평면도) 및 3b(A-A를 따른 단면)에 개략적으로 도시되어 있다. 대응하는 공정 단계에서, 사전에 디버링된 피스톤(1)의 표면은 엠보싱 도구(20)에 의해 평활화된다. 이를 위해, 엠보싱 도구(20)는 평활화될 표면의 정의된 힘 및/또는 정의된 양으로 피스톤(1)에 대해 평평하게 가압된다(press). 더욱이, 엠보싱 도구(20)는 엠보싱 도구(20)가 피스톤(1)에 대해 가압될 때 피스톤(1)으로 엠보싱되는 돌출된 회전 대칭 구조(21)를 갖는다. 이것은 피스톤 표면에서 돌출된 회전 대칭 구조(21)의 음각 임프레션(negative impression)을 초래한다. 상기 피스톤(1)은 엠보싱 도구(20)의 도움으로 압력-성형(pressure-formed)된다. 그러나 이 공정 단계에서 피스톤(1)의 표면이 엠보싱 도구(20)에 의해 평활화되지 않고, 엠보싱 도구(20)가 단지 돌출된 회전 대칭 구조(21)를 피스톤(1)으로 엠보싱하는 것도 생각할 수 있다. 엠보싱 도구(20)가 피스톤(1)의 표면만을 매끄럽게 하는 것도 생각할 수 있다.
엠보싱 도구(20)는 바람직하게는 교정 다이(calibration die)로 구현된다. 상기 교정 다이는 바람직하게는 IT 3에서 IT 4(batch variation) 및 IT 4에서 IT 6(cross-batch variation) 범위에서 낮은 생산 공차를 유지하기 위해 정기적으로 정밀하게 재작업할 수 있도록 회전 대칭 모양이다.
엠보싱 도구(20)의 돌출된 회전 대칭 구조(21)는 바람직하게는 환형(annular) 피스톤 칼라(8)를 포함하는 피스톤(1) 상에 배치될 때 환형 피스톤 칼라(8)와 적어도 하나의 교차점(30)을 갖는다. 도 4 및 5에 개략적으로 도시된 바와 같이(도 4, B를 따른 단면), 상기 엠보싱 도구(20)가 피스톤 표면에 배치될 때, 엠보싱 도구(20)의 돌출된 회전 대칭 구조(21) 및 피스톤(1)의 환형 피스톤 칼라(8)가 적어도 하나의 지점에서 서로에 안착되고 적어도 하나의 교차점(point of intersection)(30)을 갖는 방식으로 엠보싱 도구(20)는 피스톤(1)에 대해 배치된다. 교차점(30)에서 따라서 엠보싱 도구(20)의 회전 대칭 구조(21)는 피스톤 중심을 향하는(facing) 피스톤 칼라(8)의 측면에서 피스톤 중심으로부터 멀어지는(facing away) 피스톤 칼라(8)의 측면까지, 또는 또한 피스톤 중심으로부터 멀리 향하는 피스톤 칼라(8)의 측면으로부터 피스톤 중심을 향하는 피스톤 칼라(8)의 측면까지 피스톤 칼라(8)와 교차한다.
엠보싱 도구(20)는 이제 이전에 설명된 배열에서 피스톤(1)에 대해 피스톤(21)으로 가압되거나, 피스톤(1)이 엠보싱 도구(20)에 대해 가압됨으로써 두 경우 모두에서 접촉 압력 또는 양이 정확하게 조정될 수 있다. 엠보싱 도구(20)의 돌출된 회전 대칭 구조(21)를 환형 피스톤 칼라(8)와 엠보싱 도구(20)의 돌출된 회전 대칭 구조(21)의 적어도 하나의 교차점(30)에서 피스톤(1)으로 가압함으로써, 상기 환형 피스톤 칼라(8)는 바람직하게는 편평한 형상(31)으로 적어도 부분적으로 압력-성형된다. 압입 공정 동안, 엠보싱 도구(20)의 돌출된 회전 대칭 구조(21) 및 환형 피스톤 칼라(8)는 적어도 하나의 교차점(30)에서 서로에 대해 압착된다. 이 프로세스 동안, 엠보싱 도구(20)의 돌출된 회전 대칭 구조(21)는 적어도 하나의 교차점(30)에서 환형 피스톤 칼라(8)를 평평하고 및/또는 오목한 형상(31)으로 가압하고, 따라서 상기 환형 피스톤 칼라(8)는 적어도 이 지점에서 더 평평한 형상으로 압력-성형된다. 따라서, 환형 피스톤 칼라(8)는 엠보싱 도구(20)의 돌출된 회전 대칭 구조(21)에 의해 적어도 하나의 지점에서 평평해진다. 이것은 디스크-형 베이스 몸체(4)에 의해 정의된 평면에 수직이고(피스톤(1)이 피스톤 슬라이딩 유닛(2)에 배치된 경우) 피스톤 슬라이딩 유닛(2)에 평행한 방향에 대한 피스톤 칼라(8)의 높이가 평탄한 지점에서 감소된다는 것을 의미한다.
환형 피스톤 칼라(8)의 이러한 평탄화로 인해, 상기 피스톤 칼라(8)의 표면은 그것이 밀봉 요소(15) 상에 배열될 때 평탄화 영역에서 밀봉 카운터 표면과 더 이상 접촉하지 않는다. 교차점(30)에서, 피스톤 칼라(8)의 평탄화(flattening)는 피스톤 중심을 향하는 피스톤 칼라(8)의 측면으로부터 피스톤 중심으로부터 멀어지는 피스톤 칼라(8)의 측면으로 연장되고, 따라서 피스톤 칼라(8)의 표면은 밀봉 요소(15)의 밀봉 카운터 표면에 대해 전혀 놓이지 않으며, 이는 피스톤(1)에 의해 서로 밀봉되어 다른 영역(5)으로 이동하는 매체(7)로 채워진 실린더(3)의 두 영역(6) 중 하나로부터 매체(7)를 위한 유동 경로(13)를 생성한다. 이 유로(13)는 댐퍼(100)의 댐퍼 특성 곡선을 야기하는 전술한 바이패스를 나타낸다. 적어도 하나의 평탄화된 영역에서 피스톤 칼라(8)의 높이 감소는 너무 커서 매체(7)가 통과할 수 있는 유동 경로(13)를 따라 바이패스가 생성된다.
엠보싱 도구(20), 특히 교정 다이를 사용하여 바이패스를 생성함으로써, IT 3에서 IT 4(batch variation) 및 IT 4에서 IT 6(cross-batch variation) 영역에서 감소된 생산 공차를 달성할 수 있으므로 피스톤(1)은 본 발명에 따른 작업에 따라 산업 연속 생산으로 생산될 수 있다.
환형 피스톤 칼라(8)는 바람직하게는 적어도 하나의 구불구불한(meander) 형상의 리세스 및/또는 오목부(32)를 가지며, 바람직하게는 피스톤(1)에 대하여 방사상으로 배향된 적어도 하나의 섹션(33) 및 접선으로 배향된 하나의 섹션(34)을 갖는다. 구불구불한 오목부(32)의 경우, 환형 피스톤 칼라(8)는 피스톤(8)의 표면에서 완전히 원형으로 진행되지 않지만 오목부(32)의 시작 부분에서 피스톤 칼라(8)가 인접한 직선 섹션(adjoining straight section)으로 배열되고, 따라서 피스톤 칼라 섹션(33)을 포함하는 상기 피스톤 표면의 중심 방향으로 제1곡선을 설명하고, 이것은 상기 피스톤(1)의 디스크-형 베이스 바디(4)에 대해 방사상으로 배열된다. 오목부(32)의 추가 코스에서, 피스톤 칼라(8)는 또한 인접한 직선 섹션을 갖는 반대 방향으로 제2곡선을 가지며 따라서 피스톤 칼라 섹션(34)을 가지며, 이것은 피스톤(1)의 디스크-형 베이스 몸체(4)에 대해 접선 방향으로 배열된다. 피스톤 칼라(8)는 제2곡선과 동일한 방향으로 제3곡선을 가지며, 또한 직선 섹션이 이어진다. 따라서 오목부(32)는 피스톤(1)의 디스크-형 베이스 몸체(4)에 대해 방사상으로 배열된 제2피스톤 칼라 섹션(33)을 갖는다. 이 제2반경 방향 섹션(33) 다음에는 제1곡선과 동일한 방향으로 이어지는 제4곡선이 이어지므로 이제 피스톤 칼라(8)가 원형 기본 형상을 따라 계속된다. 볼록한 경우, 피스톤 칼라는 곡선이 반대 방향으로 이어지고 피스톤 칼라의 제1반경 방향 섹션(33)이 피스톤 칼라(8)가 위치하는 피스톤 표면의 중심으로부터 멀어진다는 점을 제외하고는 본 설명과 유사하게 형성된다. 피스톤 칼라(8)는 곡선 대신에 오목부(32) 또는 볼록부의 영역에 모서리를 갖는 것도 생각할 수 있다.
전술한 바람직한 오목부(concavity)(32) 또는 볼록부(convexity)는 둥근 모서리가 있거나 없는 각진 "U" 형상을 갖는다. 그러나 다른 형상의 오목부(32) 또는 볼록부는 예를 들어 "V" 형상 또는 반원 형상, 또는 엠보싱 도구(20)의 돌출된 회전 대칭 구조(21)가 적어도 하나의 지점에서 피스톤 칼라(8)를 가로지르는 전문가에게 알려진 임의의 다른 형상일 수 있다.
바람직하게는, 엠보싱 도구(20)의 회전 대칭 구조(21)의 적어도 하나의 교차점(30)은 적어도 하나의 굴곡-형상(meander-shaped) 오목부(32) 또는 환형 피스톤 칼라(8)의 볼록부 내에 위치된다. 더욱이, 바람직하게는 엠보싱 도구(20)의 회전 대칭 구조(21)의 적어도 하나의 교차점(30)은 피스톤(1)에 방사상으로 정렬되는 적어도 하나의 굴곡-형상(meander-shaped) 오목부(32) 또는 환형 피스톤 칼라(8)의 볼록부의 적어도 하나의 섹션(33)에 배열된다. 굴곡-형상(meander-shaped) 오목부(32)는 바람직하게는 둥글(round) 수 있는 직각 코너(right-angled corner)를 갖는다. 엠보싱 도구(20)의 돌출된 회전 대칭 구조(21)는 바람직하게는 링 형상이다. 돌출된 회전 대칭 구조(21)의 링 직경이 굴곡-형상 오목부(32)를 포함하지 않고 피스톤 칼라(8)의 링 직경보다 작지만, 피스톤 칼라(8)의 오목부(32)의 접선 방향으로 진행하는 섹션(34)을 따르는 가상 링의 링 직경보다 큰 것이 유리하다. 그 결과, 엠보싱 도구(20)의 돌출된 회전 대칭 구조(21)와 피스톤 칼라(8)의 2개의 교차점(30)이 각 오목부(32)에 있으며, 각각 오목부(32)의 피스톤 칼라(8)의 반경 방향으로 배열된 섹션(33)에 존재한다. 여기서 엠보싱 도구(20)의 돌출된 회전 대칭 구조(21)의 링 직경이 피스톤 칼라(8)의 링 직경보다 작지만 여전히 엠보싱 도구(20)의 돌출된 회전 대칭 구조(21)가 전체 링 원주를 따라, 링 중심에 대하여, 외부에 위치하지만, 오목부(32) 바깥쪽에, 링 너비의 일부가 상기 피스톤 칼라(8)의 링 중심을 기준으로 안쪽에 있는 링 너비의 일부에 놓여있게, 또한 압력을 가해 평평한 모양을 위해 충분히 큰 경우에 특히 유리하다(도 5, 오른쪽 참고).
피스톤 칼라(8)의 굴곡-형상 볼록부의 경우, 돌출된 회전 대칭 구조(21)의 링 직경은 유리하게는 굴곡-형상 볼록부를 포함하지 않고 피스톤 칼라(8)의 링 직경보다 크지만, 피스톤 칼라(8)의 볼록부의 접선 방향으로 진행하는 섹션(34)을 따르는 가상 링의 링 직경보다 작다. 그 결과, 볼록한 피스톤 칼라(8)의 방사상으로 배열된 섹션(33)에 각각 볼록부에서 엠보싱 도구(20)의 돌출된 회전 대칭 구조(21)와 피스톤 칼라(8)의 교차점(30)이 또한 존재한다.
출원인은 출원서에 공개된 모든 기능이 본 발명에 필수적이라고 주장할 권리가 있다. 단, 개별적으로 또는 조합하여 선행 기술에 비해 새로운 기능이다. 개별 도면은 또한 그 자체로 유리할 수 있는 특징을 설명한다는 것이 추가로 지적된다. 당업자는 도면에서 설명된 특정 특징이 그 도면으로부터 추가 특징을 채택하지 않고도 유리할 수 있음을 즉시 인식할 수 있다. 더욱이, 당업자는 이점이 또한 개별적 또는 상이한 도면에 도시된 여러 특징의 조합으로부터 발생할 수 있음을 인식한다.
1
피스톤(piston)
2 피스톤 슬라이딩 유닛(piston sliding unit)
3 실린더(cylinder)
4 디스크-형상 베이스 몸체(disc-shaped base body)
5 실린더의 영역(a region of the cylinder)
6 실린더의 다른 영역(another region of the cylinder)
7 매체(medium)
8 피스톤 칼라(piston collar)
9 외벽(outer wall)
10 내벽(inner wall)
11 외벽의 리세스(recess in the outer wall)
12 내벽의 리세스(recess in the inner wall)
13 유로(flow path)
14 유로의 곡선 여역(curved region of the flow path)
15 밀봉 요소(sealing element)
20 엠보싱 도구(embossing tool)
21 돌출 회전 대칭 구조(raised rotationally symmetrical structure)
30 교차점(point of intersection)
31 피스톤 칼라의 평평한 모양(flattened shape of the piston collar)
32 피스톤 칼라 볼록부 또는 오목부(piston collar convexity or concavity)
33 피스톤 칼라의 반경 방향으로 움직이는 부분(radially running section of the piston collar)
34 피스톤 칼라의 접선 단면(tangential section of the piston collar)
2 피스톤 슬라이딩 유닛(piston sliding unit)
3 실린더(cylinder)
4 디스크-형상 베이스 몸체(disc-shaped base body)
5 실린더의 영역(a region of the cylinder)
6 실린더의 다른 영역(another region of the cylinder)
7 매체(medium)
8 피스톤 칼라(piston collar)
9 외벽(outer wall)
10 내벽(inner wall)
11 외벽의 리세스(recess in the outer wall)
12 내벽의 리세스(recess in the inner wall)
13 유로(flow path)
14 유로의 곡선 여역(curved region of the flow path)
15 밀봉 요소(sealing element)
20 엠보싱 도구(embossing tool)
21 돌출 회전 대칭 구조(raised rotationally symmetrical structure)
30 교차점(point of intersection)
31 피스톤 칼라의 평평한 모양(flattened shape of the piston collar)
32 피스톤 칼라 볼록부 또는 오목부(piston collar convexity or concavity)
33 피스톤 칼라의 반경 방향으로 움직이는 부분(radially running section of the piston collar)
34 피스톤 칼라의 접선 단면(tangential section of the piston collar)
Claims (12)
- 실린더(3)에서 종축(AL)을 따라 이동할 수 있는 피스톤 슬라이딩 유닛(2)에 부착 가능한 피스톤(1)의 제조 방법으로,
상기 피스톤(1)은 디스크-형상 베이스 몸체(4)를 갖고, 상기 피스톤(1)은 매체(7)로 채워진 실린더(3)의 두 영역(5, 6)을 서로 밀봉하는데 적합하게 의도되며, 다음 단계를 포함하는 방법.
a. 재료를 피스톤 몰드에 프레스하여 피스톤(1)을 생성하는 단계;
b. 돌출되고 회전 대칭 구조(21)를 포함하는 엠보싱 도구(20)에 의해 상기 피스톤(1)의 표면을 평활화하는 단계 및/또는 적어도 하나의 유동 경로(11)를 피스톤(1) 내로 프레스하는 단계.
- 제1항에 있어서,
상기 엠보싱 도구(20)의 돌출된 회전 대칭 구조(21)는 환형 피스톤 칼라(8)를 포함하는 상기 피스톤(1) 상에 배치될 때 상기 환형 피스톤 칼라(8)와 적어도 하나의 교차점(30)을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서,
엠보싱 도구(20)의 돌출된 회전 대칭 구조(21)를
환형 피스톤 칼라(8)와 엠보싱 도구(20)의 돌출된 회전 대칭 구조(21)의 적어도 하나의 교차점(30)에서 피스톤(1) 내로 프레스함으로써, 상기 환형 피스톤 칼라(8)는 적어도 부분적으로 납작한 및/또는 오목한 형상(31)으로 압력 성형(pressure-formed)되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 환형 피스톤 칼라(8)는 바람직하게는 반경 방향으로 배향된 적어도 하나의 섹션(33)과 상기 피스톤(1)에 접선 방향으로 배향된 하나의 섹션(34)을 갖는 적어도 하나의 굴곡-형상 볼록부 및/또는 오목 부(32)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 엠보싱 도구(20)의 회전 대칭 구조(21)의 적어도 하나의 교차점(30)은 상기 환형 피스톤 칼라(8)의 적어도 하나의 굴곡-형상 볼록부 또는 오목부(32) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 이전 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 엠보싱 도구(20)의 회전 대칭 구조(21)의 적어도 하나의 교차점(30)은 상기 환형 피스톤 칼라(30)의 적어도 하나의 굴곡-형상 볼록부 또는 오목부(32)의, 피스톤(1)에 반경 방향으로, 정렬된 적어도 하나의 섹션(33)에 배열되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 실린더(3)에서 종축(AL)을 따라 움직일 수 있고, 피스톤 슬라이딩 유닛(2)에 배치될 수 있는 유압 또는 공압 댐퍼(100)의 피스톤(1)으로, 상기 피스톤(1)은 디스크-형상 베이스 몸체(4)를 갖고, 상기 피스톤(1)은 매체(7)로 채워진 실린더(3)의 두 영역(5, 6)을 서로에 대해 밀봉하는데 적합하게 의도되고, 상기 피스톤(1)은 적어도 하나의 외벽(9) 및 적어도 하나의 내벽(10)을 갖는 환형 피스톤 칼라(8)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 내벽(10)은 적어도 하나의 외벽(9)으로부터 방사상으로 이격되고,
상기 적어도 하나의 내벽(10) 및 적어도 하나의 외벽(9)은 세그먼트-형(segment-like) 리세스(11, 12) 및 적어도 하나의 내벽(12)의 리세스를 포함하고,
상기 적어도 하나의 외벽(11)의 오목부는 피스톤(1)의 원주를 따라 서로 오프셋되어 배열되고, 따라서 매체(7)는 상기 리세스(11, 12)와 하나 이상의 내부 벽과 하나 이상의 외부 벽(9, 10) 사이의 중간 공간을 통해 흐를 수 있는 것을 특징으로 하는 피스톤(1).
- 제7항에 있어서,
상기 리세스(11, 12)와 피스톤 칼라(8)의 하나 이상의 내벽과 하나 이상의 외벽(9, 10) 사이의 중간 공간은 매체(7)에 의해 횡단 가능하고, 따라서 상기 매체(7)의 유동 경로(13)를 정의하는 것을 특징으로 하는 피스톤(1).
- 제7항 또는 제8항에 있어서,
매체(7)의 유동 경로(13)는 적어도 하나의 곡선 섹션(14)을 갖는 것을 특징으로 하는 피스톤(1).
- 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
매체(7)의 유동 경로(13)는 미로 형(labyrinthiform)인 것을 특징으로 하는 피스톤(1).
- 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 하나의 유동 경로(13)의 적어도 하나의 입구 및/또는 출구 지점 또는 적어도 하나의 유동 경로(13)를 따른 임의의 지점에서 상기 매체(7)의 유동 방향은 피스톤(1)에 대해 접선 방향인 것을 특징으로 하는 피스톤(1).
- 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 적어도 2개의 피스톤(1)이 피스톤 슬라이딩 유닛(2)에 배열된 것을 특징으로 하는 댐퍼(1).
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