KR100212647B1 - 경전 기구용 정압 베어링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경전 기구용 정압 베어링에 관한 것이며, 특히 액셜 피스톤 펌프 또는 액셜 피스톤 모터와 같은 유압 액츄에이터 내에 이용되는 경전 기구에서 사판의 경전 각도에 따라 사판 지지대에 가해지는 변화하는 압력을 지지할 수 있는 경전 기구용 정압 베어링에 관한 것이다. 본 발명의 적합한 실시예에 따른 경전 기구용 정압 베어링은, 액셜 피스톤 펌프 또는 액셜 피스톤 모터와 같은 유압 액츄에이터에 사용되며, 실린더 블록에 삽입된 피스톤의 일단이 회전 가능하게 결합되어 있는 슈가 고정되어 있는 사판과, 상기 피스톤의 왕복 운동에 의해 상기 사판에 가해지는 압력을 지지하도록 상기 사판의 배면과 접촉하게 되는 사판 지지대로 구성되는 경전 기구용 정압 베어링에 있어서, 상기 사판 지지대에 형성되어 있는 사판 지지대 유압 포켓과, 상기 사판의 경전 각도가 변함에 따라 상기 사판 지지대 유압 포켓과 연속적으로 동시에 연통되도록 상기 사판의 배면에 형성되어 있는 두 개의 사판 유압 포켓을 포함하고 있는 것이 특징이다.

Description

경전 기구용 정압 베어링

본 발명은 경전 기구용 정압 베어링에 관한 것이며, 특히 액셜 피스톤 펌프 또는 액셜 피스톤 모터와 같은 유압 액츄에이터 내에 이용되는 경전 기구에서 사판의 경전 각도에 따라 사판 지지대에 가해지는 변화하는 압력을 지지할 수 있는 경전 기구용 정압 베어링에 관한 것이다.

액셜 피스톤 펌프 또는 액셜 피스톤 모터와 같은 유압 액츄에이터는 건설용 중장비에 일반적으로 이용되고 있으며, 도1에는 이와 같은 유압 피스톤 펌프가 개략적으로 도시되어 있다. 펌프(100)는 구동축(1), 상기 구동축에 스플라인 연결되어 있고 상기 구동축 주위에 상기 구동축(1)과 평행하게 다수의 피스톤실(2)이 형성되어 있는 실린더 블록(3), 상기 피스톤실(2)에 끼워진 피스톤(4)의 행정을 규제하는 사판(5), 밸브 블록(6)에 고정되어 있고 실린더 블록(3)과 접하고 있는 밸브 플레이트(7), 하우징(8)으로 구성되어 있다. 실린더 블록(3)은 구동축(1)과의 사이에 설치된 스프링(9)에 의해 밸브 플레이트(7)에 눌려져 접하며 구동축(1)에 의해 구동된다. 상기 실린더 블록(3)의 회전에 의해 피스톤(4)은 구동축(1) 상을 공전하면서 사판(5)의 경전각 α₀∼α_max로 규제되는 행정으로 왕복 운동하고, 밸브 플레이트(7)의 유체 흡입용 저압구(10)와 유체 토출용 고압구(11)를 통해 펌프 작용을 수행하게 된다.

여기서, 경전 기구는 실린더 블록(3)에 삽입된 피스톤(4)의 일단이 회전 가능하게 결합되어 있는 슈(12)가 고정되어 있는 사판(5)과, 상기 피스톤(4)의 왕복 운동에 의해 상기 사판(5)에 가해지는 압력을 지지하도록 상기 사판(5)의 배면(5a)과 접촉하게 되는 사판 지지대(13)로 구성되어 있다.

도2에 도시된 바와 같이, 사판(5)의 배면(5a)에는 사판 유압 포켓(5c)이 형성되어 있다. 상기 사판(5)의 배면(5a)은 사판 지지대(13)의 전방 표면에 접촉되어 있으며, 피스톤(4)의 왕복 운동에 따라 슈(12)에 의해 사판(5)에 가해지는 압력 Fs는 유입구(5b)를 통해 상기 사판 유압 포켓(5c) 내로 유입되는 유체의 유압력에 의해 지지되게 된다. 도2에서와 같이 사판(5)의 경전각이 α₀인 경우에는 상기 압력 Fs는 F₁과 F₂의 분력으로 압력이 분산되어 사판 지지대(13)에 가해지게 된다. 이와 같은 베어링 작용으로 인하여 상기 사판(5)은 상기 사판 지지대(13)와 원활하게 접촉되면서 경전되게 된다. 그러나, 도2a에 도시된 바와 같이, 사판의 경전각이 상기 피스톤(4)의 왕복 운동에 의해 상기 사판 지지대(13)에 가해지는 압력이 직각으로 가해지는 각도로 변화함에 따라, 즉 사판(5)의 경전각이 α_max로 변화함에 따라 상기 압력 Fs는 사판 지지대(13)에 분산되어 작용하지 않고 수직 방향으로 모두 가해지게 된다. 이 때, 상기 사판 유압 포켓(5c) 내의 유압력은 일정하게 작용하므로 상기와 같이 사판 지지대(13)에 가해지는 변화하는 크기의 압력에 대해서는 적절하게 대처하여 지지하지 못하게 된다. 이에 따라, 상기 사판(5)과 사판 지지대(13)가 마모되거나 변형되는 현상이 발생하게 되고, 장기간 사용시에는 상기 사판(5)과 사판 지지대(13)가 서로 소착(눌어 붙음)되게 되는 경우도 종종 발생하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액셜 피스톤 펌프 또는 액셜 피스톤 모터와 같은 유압 액츄에이터 내에 이용되는 경전 기구에서 사판의 경전 각도에 따라 사판 지지대에 가해지는 변화하는 압력을 지지할 수 있도록 사판의 경전 각도가 변화함에 따라 유압 포켓의 지지 압력이 변화하도록 되어 있는 경전 기구용 정압 베어링 제공하기 위한 것이다.

도 1 은 액셜 피스톤 펌프 또는 액셜 피스톤 모터를 개략적으로 도시하는 단면도.

도 2 는 사판의 경전 각도가 0b00c으로 되어 있는 상태에서, 종래 기술에 따른 경전 기구용 정압 베어링을 도시하는 단면도.

도 2a 는 사판의 경전 각도가 최대로 되어 있는 상태에서, 종래 기술에 따른 경전 기구용 정압 베어링을 도시하는 단면도.

도 3 은 사판의 경전 각도가 0b00c으로 되어 있는 상태에서, 본 발명의 적합한 실시예에 따른 경전 기구용 정압 베어링을 도시하는 단면도.

도 4 는 사판의 경전 각도가 최대로 되어 있는 상태에서, 본 발명의 적합한 실시예에 따른 경전 기구용 정압 베어링을 도시하는 단면도.

도 5 는 도 3 의 사판 지지대의 정면도.

도 6 은 도 3 의 선 A-A에 따른 단면도.

도 7 은 사판의 경전 각도가 0b00c으로부터 최대로 변할 때 사판 지지대 유압 포켓과 두 개의 사판 유압 포켓이 형성하는 유압 면적의 변화 상태를 도시하는 참고도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4 : 피스톤 5 : 사판

5a : 배면 5c : 사판 유압 포켓

8 : 실린더 블록 12 : 슈

13 : 사판 지지대 13d : 사판 지지대 유압 포켓

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 적합한 실시예에 따른 경전 기구용 정압 베어링은, 액셜 피스톤 펌프 또는 액셜 피스톤 모터와 같은 유압 액츄에이터에 사용되며, 실린더 블록에 삽입된 피스톤의 일단이 회전 가능하게 결합되어 있는 슈가 고정되어 있는 사판과, 상기 피스톤의 왕복 운동에 의해 상기 사판에 가해지는 압력을 지지하도록 상기 사판의 배면과 접촉하게 되는 사판 지지대로 구성되는 경전 기구용 정압 베어링에 있어서, 상기 사판 지지대에 형성되어 있는 사판 지지대 유압 포켓과, 상기 사판의 경전 각도가 변함에 따라 상기 사판 지지대 유압 포켓과 연속적으로 동시에 연통되도록 상기 사판의 배면에 형성되어 있는 두 개의 사판 유압 포켓을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 적합한 실시예에 따른 경전 기구용 정압 베어링의 다른 특징은 상기 사판의 경전각이, 상기 피스톤의 왕복 운동에 의해 상기 사판 지지대에 가해지는 압력이 직각으로 가해지는 각도로 변화함에 따라 상기 사판 지지대 유압 포켓과 상기 두 개의 사판 유압 포켓이 형성하는 유압 면적의 합이 증가하도록 상기 사판 지지대 유압 포켓의 단면적과 상기 두 개의 사판 유압 포켓의 단면적이 각각 다르게 형성되어 있는 것이다.

본 발명의 적합한 실시예에 따른 경전 기구용 정압 베어링의 또 다른 특징은 상기 사판 지지대 유압 포켓이 상기 두 개의 사판 유압 포켓과 상기 사판의 경전 각도 범위 내에서 항상 동시에 연통되는 것이다.

이하 도3 내지 도7을 참조로 하여 본 발명의 적합한 실시예에 따른 경전 각도 조절 장치를 상세히 설명한다.

도3에는 사판의 경전 각도가 0b0(α₀)0c으로 되어 있는 상태에서, 본 발명의 적합한 실시예에 따른 경전 기구용 정압 베어링이 도시되어 있다. 경전 기구용 정압 베어링은 사판 지지대(13)에 형성되어 있는 사판 지지대 유압 포켓(13d)과, 사판(5)의 배면(5a)에 형성되어 있는 두 개의 사판 유압 포켓(5c)을 포함한다. 사판 지지대 유압 포켓(13d)은 두 개의 사판 유압 포켓(5c)과 동시에 중첩되어 연통되어 있다. 사판 지지대 유압 포켓(13d)과 두 개의 사판 유압 포켓(5c)은 사판(5) 내에 형성된 유입구(5b)로부터 압유를 공급받도록 상기 유입구(5b)와 연통되어 있다.

이제, 도4를 참조하면 사판의 경전 각도가 최대(α_max)로 되어 있는 상태에서, 본 발명의 적합한 실시예에 따른 경전 기구용 정압 베어링이 도시되어 있다. 여기서도, 도3에서와 마찬가지로 사판 지지대 유압 포켓(13d)은 두 개의 사판 유압 포켓(5c)과 동시에 중첩되어 연통되어 있다.

도5에는 도3의 사판 지지대의 정면도가 도시되어 있고, 도6에는 도3의 선 A-A에 따른 단면도가 도시되어 있다. 두 개의 사판 유압 포켓(5c) 중 하나의 사판 유압 포켓의 폭 0bA0c는 사판 지지대 유압 포켓(13d)의 폭 0bB0c 보다 작게 되어 있다.

다음에, 사판(5)의 경전 각도가 0b0(α₀)0c으로부터 최대(α_max)로 변할 때, 사판 지지대 유압 포켓(13d)과 두 개의 사판 유압 포켓(5c)이 형성하는 유압 면적의 변화 상태를 도시하는 도7을 참조로 하여 본 발명의 적합한 실시예에 따른 경전 기구용 정압 베어링의 작용을 설명한다.

도7의 좌측 그림은 경전 각도가 α₀일 때 사판 지지대 유압 포켓(13d)과 두 개의 사판 유압 포켓(5c)이 형성하는 유압 면적을 나타낸다. 이 때의 유압 면적 Sα₀는,

[수학식]

Sα₀= b B + 2 a A 로 표시된다.

도7의 가운데 그림은 경전 각도가 α₀와 α_max의 사이, 즉 α_1/2일 때 사판 지지대 유압 포켓(13d)과 두 개의 사판 유압 포켓(5c)이 형성하는 유압 면적을 나타낸다. 이 때의 유압 면적 Sα_1/2은,

[수학식]

Sα_1/2= ( a + b) B + a A 로 표시된다.

마지막으로, 도7의 우측 그림은 경전 각도가 α_max일 때 사판 지지대 유압 포켓(13d)과 두 개의 사판 유압 포켓(5c)이 형성하는 유압 면적을 나타낸다. 이 때의 유압 면적 Sα_max는,

[수학식]

Sα_max= ( 2a + b ) B 로 표시된다.

여기서, α₀인 경우에 대한 α_1/2인 경우의 유압 면적 차이는,

[수학식]

Sα_1/2- Sα₀= a ( B - A ) 이고,

α₀인 경우에 대한 α_max인 경우의 유압 면적 차이는,

[수학식]

Sα_max- Sα₀= 2 a ( B - A ) 가 된다.

이와 같은 결과는 경전각 α가 증가함에 따라서, 달리 말해서, 사판(5)의 경전각 α가 상기 피스톤(4)의 왕복 운동에 의해 상기 사판 지지대(13)에 가해지는 압력 Fs가 직각으로 가해지는 각도로 변화함에 따라, 사판 지지대 유압 포켓(13d)과 두 개의 사판 유압 포켓(5c)이 형성하는 유압 면적이 증가하게 됨을 의미하며, 이에 따라 결국 압력 Fs를 지지하는 베어링 압력이 증가하게 되는 것이다(도3 및 도4 참조). 그러므로, 상기 사판(5)과 사판 지지대(13)가 마모되거나 변형되는 현상과, 상기 사판(5)과 사판 지지대(13)가 서로 소착되게 되는 현상을 방지하게 되는 것이다.

한편, 상기 사판 지지대 유압 포켓(13d)은 상기 두 개의 사판 유압 포켓(5c)과 상기 사판(5)의 경전 각도 범위 내에서 항상 동시에 연통되게 되므로 유체만으로 상기 압력 Fs를 지지하는 구역이 항상 존재하게 되어 위와 같은 마모와 소착 현상을 방지함과 동시에 유압 액츄에이터의 소음 및 진동을 감소시킬 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 효과를 얻기 위해서 상기 사판 지지대 유압 포켓과 사판 유압 포켓의 개수와 단면적을 다양하게 변경할 수도 있고, 상기 사판 지지대 유압 포켓을 사판측에 형성하고 반대로 상기 사판 유압 포켓을 사판 지지대 측에 형성할 수도 있으며 이같은 변경은 첨부된 본 발명의 특허 청구의 범위 내에 포함되는 것으로 간주한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 적합한 실시예에 따른 경전 기구용 정압 베어링은 사판의 경전 각도가 변경됨에 따라 사판 지지대 유압 포켓과 사판 유압 포켓의 유압 면적이 변화되게 되므로, 사판 지지대에 가해지는 변화되는 크기의 압력을 지지하게 되는 효과가 있다. 또한, 사판 지지대 유압 포켓은 두 개의 사판 유압 포켓과 상기 사판의 경전 각도 범위 내에서 항상 동시에 연통되게 되므로 사판 지지대에 가해지는 압력을 압유의 베어링 작용으로만 지지하는 구역이 항상 존재하게 되어 사판과 사판 지지대가 마모되거나, 소착되는 것을 방지하고, 동시에 유압 액츄에이터의 소음 및 진동을 감소시킬 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 액셜 피스톤 펌프 또는 액셜 피스톤 모터와 같은 유압 액츄에이터에 사용되며, 실린더 블록(8)에 삽입된 피스톤(4)의 일단이 회전 가능하게 결합되어 있는 슈(12)가 고정되어 있는 사판(5)과, 상기 피스톤(4)의 왕복 운동에 의해 상기 사판(5)에 가해지는 압력을 지지하도록 상기 사판(5)의 배면(5a)과 접촉하게 되는 사판 지지대(13)로 구성되는 경전 기구용 정압 베어링에 있어서,

   상기 사판 지지대(13)에 형성되어 있는 사판 지지대 유압 포켓(13d)과,

   상기 사판(5)의 경전 각도가 변함에 따라 상기 사판 지지대 유압 포켓(13d)과 연속적으로 동시에 연통되도록 상기 사판(5)의 배면(5a)에 형성되어 있는 두 개의 사판 유압 포켓(5c)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 경전 기구용 정압 베어링.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 사판(5)의 경전각이, 상기 피스톤(4)의 왕복 운동에 의해 상기 사판 지지대(13)에 가해지는 압력이 직각으로 가해지는 각도로 변화함에 따라 상기 사판 지지대 유압 포켓(13d)과 상기 두 개의 사판 유압 포켓(5c)이 형성하는 유압 면적의 합이 증가하도록 상기 사판 지지대 유압 포켓(13d)의 단면적과 상기 두 개의 사판 유압 포켓(5c)의 단면적이 각각 다르게 형성되어 있는 경전 기구용 정압 베어링.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 사판 지지대 유압 포켓(13d)이 상기 두 개의 사판 유압 포켓(5c)과 상기 사판의 경전 각도 범위 내에서 항상 동시에 연통되는 경전 기구용 정압 베어링.

Images