KR100310350B1 - 전동모터가 내장된 유압펌프장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동모터가 내장된 유압펌프장치에 관한 것으로, 본 발명은 하우징(10)내에 전동모터(20)와 유압펌프(30)가 동축으로 결합된 유압펌프장치에 있어서, 상기 전동모터(20)의 회전자(21) 중심에 단일축(31)을 관통하여 장착하고, 상기 단일축(31)의 외측으로 그 단일축(31)의 수직단면과 동일원상에 다수의 실린더실(32)을 형성하여 그 전동모터(20)의 회전자(21)를 유압펌프(30)의 일부분으로 사용하는 는 것이다.

본 발명에 의하여 전동모터와 유압펌프를 단일축으로 결합하고, 그 단일축의 외측으로 회전자 속에 피스톤을 내장하면 전동모터실과 유압펌프실을 분리하는 격벽을 없앨 수 있으므로 유압펌프장치의 구조를 최대한 단순화시키고, 소요 부품수를 저감시킬 수 있으며, 회전축의 길이를 가능한 한 단축시킬 수 있으므로 유압펌프의 소음을 최소화시켜 유압펌프장치의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

Description

전동모터가 내장된 유압펌프장치{Hydraulic pump apparatus with electric motor inside}

본 발명은 전동모터가 내장된 유압식 피스톤펌프에 관한 것으로 보다 상세하게는 피스톤과 펌프축을 전동모터의 회전자 내에 삽입함으로써 피스톤펌프 자체의 구조를 콤팩트하게 하고, 소음을 저감시키고, 피스톤펌프에 안전밸브를 장착함으로써 압유의 토출 시 과부하에 대한 안전을 도모하며, 피스톤펌프의 토출측에 역류방지밸브를 장착함으로써 피스톤펌프의 정지 시 관성력에 의한 피스톤펌프의 역회전을 방지하기 위한 것이다.

종래의 유압펌프 일체형 유압펌프 장치로서 미국특허 3,672,793호에 개시된 것을 들 수 있다.

상기 미국 특허는 하나의 하우징 내에 유침형 전동기인 전동모터와 유압펌프인 고압 가변용량펌프를 동축으로 배치하여 격납한 것이고, 전동모터의 회전에 따라 고압 가변용량펌프가 구동되는 구성으로 되어 있다. 하우징 내는 격벽에 의해서 전동모터실과 펌프드레인실로 분리되어 있다.

전동모터는 오일의 유입구 측과 원심펌프의 토출구와 대향하는 양측으로부터 공급되는 작동유의 흐름에 의해서 전체가 균일하게 냉각되는 것이다.

전동모터의 타측에 배치된 고압 가변용량펌프(이하 펌프라 칭한다.)는 복수로 설치된 피스톤의 스트로크운동을 이용하여 작동유의 흡입 토출을 하는 것이다.

이 펌프의 토출량은 사판의 경전각에 의해서 결정되고 사판은 스프링에 대항하는 레귤레이터의 유압조작 피스톤에 의해서 그 경전각이 제어되고 있으므로 이 유압조작 피스톤의 위치에 의해서 펌프의 토출량이 결정되는 것이다.

따라서 이 모터 일체형 유압펌프 장치는 전동모터실과 펌프 드레인실을 이격하기 위하여 라비린스씰 부재가 격벽과 샤프트와의 연결부분에 설치되어 있는 베어링에 취부되어 있고, 전동모터실로 드레인유의 누설을 방지하고 있다.

전동모터실과 펌프 드레인실을 나누는 격벽은 샤프트의 회전을 방해하지 않는 구성만이 아니고, 전동모터실에 작동유가 누설하지 않도록 펌프 드레인실을 이격하는 라비린스씰 부재를 구성할 필요가 있기 때문에 구조가 복잡하고 펌프의 조립이 곤란하다.

또한, 종래의 유압펌프 일체형 유압펌프 장치로서 일본공개특허 특개평9-88807에 개시된 것을 들 수 있다.

위 발명은 동축 결합된 유침형 전동기와 유압펌프와의 일체 유니트 구조를 구비하고, 전기 유압펌프로부터 발생한 드레인유를 전기 유침형 전동기의 내부로 유도하여 외부로 배출하는 오일 유로가 형성되어 있는 것이다.

이와 같은 모터 일체형 유압펌프 장치에 조립된 유압펌프로서 액시얼피스톤형 펌프, 베인펌프, 라디얼펌프 등이 사용될 수 있다.

도1은 위와 같은 일본 종래의 모터 일체형 유압펌프 장치의 실시형태의 일예를 도시한 모식구성도이고, 본 예에서는 유압펌프로서 스프링에 의한 부하압 대항형의 유압조작 피스톤 구조에 의한 레귤레이터를 구비한 액시얼 피스톤형 펌프(이하 펌프라 칭한다.)를 전동모터와 일체로 구성한 것을 예시하고 있다.

하우징(1)내에는 격벽(1a)에 의해 전동모터실과 펌프 드레인실로 분할되어 있고, 각각의 실에 배치된 전동모터와 펌프는 동축 구조의 샤프트(3)로 연결되어있다.

여기서 전동모터가 동작상태가 되면, 전동모터실내의 회전자(2)가 회전하여 회전자(2)와 연결된 샤프트(3)를 소정속도로 회전시킨다. 샤프트(3)의 펌프측 일단에는 샤프트(3)와 수직한 면내의 동일원상에 복수의 실린더실을 배치한 실린더배럴(4)이 설치되어 있다. 그 때문에 샤프트(3)가 회동하면 실린더배럴(4)이 샤프트(3)의 회전과 동시에 회동한다.

실린더배럴(4)의 각각의 실린더실 내에는 피스톤(5)이 이동가능하게 배치되어 있다. 이러한 피스톤(5)은 그 헤드부가 각각 사판(6)에 상대적으로 접하여 회전가능하게 결합되어 있다. 그 때문에 샤프트(3)의 회전에 따라서 실린더배럴(4)이 회전하면 피스톤(5)의 헤드부는 샤프트(3)의 회전축심을 중심으로 사판(6)상을 접촉하여 원주운동을 하는 것이 된다.

이 때 각 피스톤(5)의 실린더실내의 위치는 실린더배럴(4)과 사판(6)의 경전각에 의해 결정되므로 헤드부가 사판(6)상을 원주운동하는 사이에 피스톤(5)은 실린더실내를 왕복운동하는 것이 된다.

피스톤(5)의 헤드부가 실린더배럴(4)에 가장 가까운 위치(하사점위치라 칭함)에 도달하면 피스톤(5)은 실린더실의 용적을 최소로 하고, 피스톤(5)의 헤드부가 실린더배럴(4)에 가장 먼 위치(상사점위치라 칭함)에 도달하면 피스톤(5)은 실린더실의 용적을 최대로 한다.

여기서 펌프 흡입구(8a)는 단판에 직접 개구하여 도시하지 않은 탱크로부터 작동유를 필터 등을 개입하여 직접 흡입할 수 있도록 되어 있다. 피스톤(5)이 실린더실의 용적을 증가하는 방향으로 이동할 때에는 탱크에 연통하는 펌프의 흡입구(8a)로부터 작동유가 실린더실내로 흡입되고, 역으로 피스톤(5)이 실린더실의 용적을 감소하는 방향으로 이동할 때에는 실린더실내의 압유가 단판에 설치된 펌프의 토출구(8b)로부터 도시하지 않은 외부의 장치로 토출되는 것이 된다.

이러한 피스톤(5)의 스트로크운동에 의한 실린더실의 용적은 사판(6)의 경사각에 의해 결정되고, 이 사판(6)은 스프링(11)에 대항하는 레귤레이터기구의 유압조작 피스톤(7)에 의해 그 경전각이 제어된다.

토출구(8b)는 유압조작피스톤(7)에 토출압을 전달하기 위한 분기통로를 구비하고 있고, 유압조작피스톤(7)은 그 분기통로로부터 도입된 압유를 양단면간으로 받아 슬리브 보어내에서 이동한다. 이 때 유압조작피스톤(7)의 이동량과 방향에 따라서 사판(6)의 경전각이 증감한다.

펌프드레인실 내는 피스톤(5)의 이동에 따라 실린더실 내로부터 누설하는 드레인유와 펌프 토출구(8b)로부터 압유의 토출압이 높은 경우에 유압조작피스톤(7)에 의한 사판제어에 따라서 슬리브 보어로부터 배출되는 드레인유로 충만되어 있다.

격벽(1a)의 상부 영역에는 드레인공(8)이 설치되어 있고, 펌프드레인 실내로 배출되어 오는 드레인유를 모터실 내로 도입하는 것으로 드레인유에 의하여 전동모터의 내부를 강제 냉각하고 있다.

그러나, 위와 같은 종래의 모터 일체형 유압펌프는 전동모터와 유압펌프가 동축으로 결합되어 있기는 하지만, 전동모터와 유압펌프가 격벽으로 분리되어 있어전체 장치를 소형 구조로 하기가 곤란하고, 조립이 어려우며, 부품수가 많아지고 전동모터와 유압펌프를 결합하는 축의 길이가 길어지므로 소음을 저감시키는데 한계가 있다.

또한, 유압펌프장치의 부하측에 과부하가 걸렸을 경우 이를 경감시킬 수 있는 수단이 없어 유압펌프장치 자체의 수명 단축의 원인이 되고, 유압펌프장치가 정지하였을 경우에 유로를 차단해주는 수단이 없으므로 유압펌프장치의 회전관성에 의하여 액튜에이터(실린더 또는 유압모터 등)가 밀리는 문제가 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 유압펌프장치에 내장된 전동모터의 회전자 중심에 회전축을 관통하여 장착하고, 그 회전축의 외측 회전자 속에 피스톤을 내장함으로써 전동모터실과 유압펌프실을 분리하는 격벽을 없애고, 회전축의 길이를 가능한 한 단축시켜 전동모터가 내장된 유압펌프장치의 구조를 단순화시키고, 유압펌프의 소음과 부품수를 저감시키는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 유압펌프장치의 부하측에 규정된 압력 이상의 과부하가 걸렸을 경우에 유압펌프로부터 토출되는 압유를 드레인시킴으로써 전동모터와 유압펌프에 과부하가 걸리지 않도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 액튜에이터의 정지시 관성력에 의하여 유압펌프가 반대로 회전하여 액튜에이터가 역회전하는 것을 방지하는데 있다.

도 1 은 종래의 모터 일체형 유압펌프장치의 단면도.

도 2 는 본 발명에 따른 전동모터가 내장된 유압펌프장치의 정면도.

도 3 은 도 2 의 A-A선 단면도.

도 4 는 본 발명의 우측면도.

도 5 는 본 발명의 유압회로도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 하우징 11 : 커버 20 : 전동모터 21 : 회전자 30 : 유압펌프 31 : 단일축 32 : 실린더실 33 : 피스톤 34 : 헤드 35 : 사판

36 : 사판피스톤 37 : 사판지지구 40,51 : 체크밸브 50 : 안전밸브

52,54 : 유로 53 : 방향전환밸브

본 발명은 하우징내에 전동모터와 유압펌프가 동축으로 결합된 유압펌프장치에 있어서, 상기 전동모터의 회전자 중심에 단일축을 관통하여 장착하고, 상기 단일축의 외측으로 그 단일축의 수직단면과 동일원상에 다수의 실린더실을 형성하여 그 전동모터의 회전자를 유압펌프의 일부분으로 사용하는 전동모터가 내장된 유압펌프장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 전동모터와 유압펌프가 격벽으로 분리되어 있지 않고, 하우징내 동일 실내에 구비되어 있으므로 그 구조가 콤팩트하다.

이하에서는 첨부한 예시도를 참고로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명에 따른 전동모터가 내장된 유압펌프장치의 정면도이고, 도 3 은 도 2 의 A-A선 단면도이고, 도 4 는 본 발명의 우측면도이고, 도 5 는 본 발명의 유압회로도이다.

도2 에 도시한 바와 같이, 하우징(10)내 원주면상에는 전동모터(20)가 배치되어 있고, 그 전동모터(20)의 중심에는 유압펌프(30)가 배치되어 있으며, 그 하우징(10)의 일측단에는 커버(11)가 장착되어 있다.

상기 전동모터(20)의 중심에는 회전자(21)가 배치되어 있고, 그 회전자(21)의 중심에는 단일축(31)이 하우징(10)과 커버(11) 사이를 관통하여 결합되어 있어 전동모터(20)에 전원이 인가되어 그 회전자(21)가 회전하면 그 회전자(21)와 함께 단일축(31)도 회전하게 된다.

상기 단일축(31)의 외측으로 그 단일축(31)의 수직단면과 동일원상에 다수의 실린더실(32)을 형성하여 그 전동모터(20)의 회전자(21)를 유압펌프(30)의 일부분으로 사용하고 있다.

상기 실린더실(32) 내에는 피스톤(33)이 장착되어 있고, 그 피스톤(33)의 선단에는 헤드(34)가 형성되어 있고, 그 헤드(34)는 일정 각도 경사를 이루고 있는 사판(35)에 밀착하고 있어 회전자(21)가 회전하면 피스톤(33)의 헤드(34)가 사판(35)의 원주면상을 회전하면서 그 피스톤(33)은 실린더실(32)을 전후진운동을 하게 된다.

상기 피스톤(33)이 실린더실(32)을 전후진하여 실린더실(32)의 용적이 증가하는 방향으로 이동할 때에는 도시하지 않은 오일탱크로부터 작동유가 오일유입구를 통하여 공급되고, 상기 피스톤(33)이 실린더실(32)을 전후진하여 실린더실(32)의 용적이 감소하는 방향으로 이동할 때에는 도시하지 않은 액튜에이터측으로 작동유가 오일유출구를 통하여 배출된다.

이러한 피스톤(33)의 전후 왕복운동에 의한 실린더실(32)의 용적 즉 유압펌프(30)의 용량은 사판(35)의 경사각에 의해 결정되고, 이 사판(35)의 경사각은 오일유출구로부터 압유를 도입하여 구동하는 사판피스톤(36)과 사판지지구(37)에 의하여 조정된다.

도 2 및 도5에 도시된 바와 같이, 유압펌프(30)의 오일유출구에 체크밸브(40)가 구비되어 있어 도시하지 않은 액튜에이터의 정지시 관성력에 의하여 유압펌프(30)가 반대로 회전하여 액튜에이터가 역회전하는 것을 방지하도록 하고 있다.

도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 유압펌프(30)의 오일유출구의 일측으로 유로를 형성하고, 그 유로중에 안전밸브(50)를 장착하여 유압펌프장치의 부하측에 규정된 압력 이상의 과부하가 걸렸을 경우에 유압펌프(30)로부터 토출되는 압유를 드레인시킴으로써 전동모터(20)와 유압펌프(30)에 과부하가 걸리지 않도록 하고 있다.

즉, 유압펌프(30)에 과부하가 걸렸을 경우에 그 압유가 유로(52)를 통하여 방향전환밸브(53)를 좌측위치로 바꾸고, 이어서 압유가 유로(54)를 통하여 안전밸브(50)를 밀어올리면 그 안전밸브(50)와 연동되는 체크밸브(51)가 개방되어 유압펌프로부터 토출되는 압유가 유압탱크로를 드레인됨으로써 유압펌프(30)의 과부하가 방지된다.

위에서 상세히 설명한 본 발명에 의하여 전동모터와 유압펌프를 단일축으로 결합하고, 그 단일축의 외측으로 회전자 속에 피스톤을 내장하면 전동모터실과 유압펌프실을 분리하는 격벽을 없앨 수 있으므로 유압펌프장치의 구조를 최대한 단순화 시키고, 소요 부품수를 저감시킬 수 있으며, 회전축의 길이를 가능한 한 단축시킬 수 있으므로 유압펌프의 소음을 최소화시켜 유압펌프장치의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 유압펌프장치에 안전밸브를 장착하여 유압펌프장치의 부하측에 규정된 압력 이상의 과부하가 걸리더라도 유압펌프로부터 토출되는 압유를 드레인시킬 수 있으므로 전동모터와 유압펌프에 과부하를 방지하여 유압펌프장치의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 유압펌프의 오일유출구측에 체크밸브를 장착하여 액튜에이터의 정지시 그 관성력에 의하여 유압펌프가 반대로 회전하는 것을 방지할 수 있으므로 액튜에이터가 역회전하여 사고가 발생하는 것을 미연에 막을 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 하우징(10)내에 전동모터(20)와 유압펌프(30)가 동축으로 결합된 유압펌프장치에 있어서,

   상기 전동모터(20)의 회전자(21) 중심에 단일축(31)을 관통하여 장착하고, 상기 단일축(31)의 외측으로 그 단일축(31)의 수직단면과 동일원상에 다수의 실린더실(32)을 형성하여 그 전동모터(20)의 회전자(21)를 유압펌프(30)의 일부분으로 사용하는 것을 특징으로 하는 전동모터가 내장된 유압펌프장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유압펌프(30)의 오일유출구에 체크밸브(40)를 구비하여 액튜에이터의 정지시 관성력에 의하여 유압펌프(30)가 반대로 회전하지 않도록 한 것을 특징으로 하는 전동모터가 내장된 유압펌프장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 유압펌프(30)의 오일유출구의 일측으로 유로를 형성하고, 그 유로중에 안전밸브(50)를 장착하여 유압펌프장치의 부하측에 규정된 압력 이상의 과부하가 걸렸을 경우에 유압펌프(30)로부터 토출되는 압유를 드레인시킴으로써 전동모터(20)와 유압펌프(30)에 과부하가 걸리지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 전동모터가 내장된 유압펌프장치.