KR100338409B1 - 레이디얼 볼 피스톤 펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피스톤과 편심축이 상호간 구름 접촉함으로써 상호간의 마찰을 최소화할 수 있어 기계적 효율이 향상되고 소음이 저감될 수 있는 레이디얼 볼 피스톤 펌프를 제공한다. 레이디얼 볼 피스톤 펌프는 본체(10); 본체(10)에 회전 가능하게 내설되는 편심축(12); 본체(10)에 형성되며 고압유 흡입공간(14a)과 저압유 흡입공간(14b)을 구비하는 실린더보어(14); 실린더보어(14)와 연통하며 실린더보어로의 오일의 공급을 제어하기 위한 흡입밸브(18); 실린더보어(14)내의 오일을 토출시키기 위한 토출밸브(20); 실린더보어(14)에 왕복동가능하게 내설되며 고압유 흡입공간(14a)의 압유를 토출시키기 위한 원통형 피스톤(24); 및 상기 원통형 피스톤(24)의 단부와 상기 편심축(12)과 구름접촉하면서 왕복가능하며 상기 저압유 흡입공간(14b)의 압유를 토출시키기 볼 피스톤(26)으로 구성된다.

Description

레이디얼 볼 피스톤 펌프{radial ball piston pump}

본 발명은 레이디얼 볼 피스톤 펌프(radial ball piston pump)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 편심축과 피스톤을 구름접촉시켜 마모 및 소음을 저감시킬 수 있고, 구조를 단순화할 수 있으며, 기계적 효율을 증대시킬 수 있는 레이디얼 볼 피스톤 펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 유압을 발생시키는 용적식 펌프에 있어서, 피스톤 펌프는 다수개의 피스톤이 축 방향으로 평행하게 설치되어 왕복 운동하는 축방 형식(axial type)과 축방향에 대해 수직으로 설치되어 왕복 운동하는 방식인 레이디얼 형식(radial type)으로 구별된다.

여기서, 레이디얼 형식의 피스톤 펌프는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 다양한 외관을 지닐 수 있는 본체(1)를 구비한다. 본체(1)에는 편심축(2)이 회전 가능하게 설치된다. 편심축(2)에는 캠링(3)이 장착되는 바, 그 캠링(3)은 본체(1)내에서 회전 가능하게 내설되어 있다. 또한, 본체(1)에는 다수의 실린더보어(4)가 반경방향을 따라 일정간격으로 형성되거나 설치되어 있으며, 각각의 실린더보어(4)에는 피스톤(5)이 왕복동 가능하게 설치되어 있다. 물론, 각각의 피스톤(5)의 단부는 캠링(3)에 접촉된다. 이에 따라, 편심축(2)의 회전과 동시에 캠링(3)이 회전되면, 그 캠링(3)의 편심회전 궤적에 대응하여 각각의 피스톤(5)은 실린더보어(4)내에서 왕복 운동하는 것이다. 한편, 각각의 피스톤(5)에는 그 것의 원활한 왕복동을위해 스프링(6)이 내삽되거나 외삽되어 있다.

한편, 각각의 피스톤(5)이 캠링(3)에 접촉되는 단부는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 캠링(3)의 원통 원주면 과 피스톤(5)의 평면부가 상호 선접촉을 이루고 있으며, 이 상태에서 캠링(3)이 회전하면 각각의 피스톤(5)의 단부는 캠링의 표면에서 상대적으로 미끄럼 마찰운동을 하게됨에 따라 피스톤(5)이 왕복동 되는 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 레이디얼 피스톤 펌프는 다소의 문제점이 초래되는 것으로 나타났다. 먼저, 캠링의 외표면과 각각의 피스톤의 단부가 상호 면접촉 또는 선접촉을 이룬 상태에서 미끄럼운동 하므로 캠링과 각각의 피스톤간의 마찰 또는 마모가 심하게 발생되어 마찰열이 과도하게 발생되며 기계적 효율이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 캠링 과 각각의 피스톤이 상호 미끄럼 접촉함으로써 소음이 과도하게 발생되는 문제점이 있다.

더욱이, 전술된 문제점으로 인해 고압상태에서 정상적인 작동이 곤란한 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상술된 문제점들을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 편심축과 각각의 피스톤간의 마찰을 최소화하여 기계적 효율을 향상시킬 수 있는 레이디얼 피스톤 펌프를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 소음이 저감되는 레이디얼 피스톤 펌프를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 고압상태에서도 원활하게 오일을 흡입 및 토출할 수 있는 레이디얼 피스톤 펌프를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 레이디얼 피스톤 펌프의 종단면도.

도 2는 종래의 레이디얼 피스톤 펌프의 횡단면도.

도 3은 종래의 레이디얼 피스톤 펌프의 하나의 실시예에 따른 피스톤의 구조를 보여주는 부분확대 단면도.

도 4는 종래의 레이디얼 피스톤 펌프의 다른 하나의 실시예에 따른 피스톤의 구조를 보여주는 부분확대 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 레이디얼 볼 피스톤 펌프의 전체적인 구조를 보여주는 단면도.

도 6은 도 5의 레이디얼 볼 피스톤 펌프의 오일의 흡입행정상태를 보여주는 부분확대 단면도.

도 7은 오일의 토출행정상태를 보여주는 도 6과 유사한 부분확대 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 본체 12: 편심축

14: 실린더보어 18: 흡입밸브

20: 토출밸브 24: 원통형 피스톤

26: 볼 피스톤 30: 스프링

이 같은 목적들은 오일 공급원에 저장된 오일을 해당 부품 또는 장치에 공급하여 유압을 발생시키기 위한 레이디얼 볼 피스톤 펌프에 있어서, 본체; 상기 본체에 회전 가능하게 내설되는 편심축; 상기 본체에 형성되며 고압유 흡입공간과 저압유 흡입공간을 구비하는 실린더보어; 상기 실린더보어와 연통하며 실린더보어로의 오일의 공급을 제어하기 위한 흡입밸브; 상기 실린더보어와 연통하며 실린더 보어 내의 오일을 토출시키기 위한 토출밸브; 상기 실린더보어에 왕복동 가능하게 내설되며 고압유 흡입공간의 압유를 토출시키기 위한 원통형 피스톤; 및 상기 원통형 피스톤의 단부와 상기 편심축 사이에서 구름접촉 및 왕복동하며 상기 저압유 흡입공간의 압유를 토출하기 위한 볼 피스톤;을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이디얼 볼 피스톤 펌프에 의해 달성된다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 5에 있어서, 본 발명에 따른 레이디얼 피스톤 펌프는 기본적으로, 다양한 외형을 지닐 수 있는 본체(10)를 구비한다. 본체(10)에는 편심축에 일체로 연결되어 그 것의 회전과 동시에 회전되는 편심축(12)이 회전 가능하게 내설된다.

특히, 편심축(12)에는 그 것의 원주변을 따라 상세히 후술되는 볼 피스톤의일부가 구름접촉 운동할 수 있도록 일정깊이를 갖는 가이드홈(12a)이 형성되는 것이 바람직하다.

본체(10)에는 그 둘레를 따라 일정한 간격으로 실린더보어(14)가 형성된다. 각각의 실린더보어(14)에는 상세히 후술되는 흡입밸브로부터 유입되는 고압측 압유를 흡입하기 위한 고압유 흡입공간(14a)과, 저압측 압유를 흡입하기 위한 저압유 흡입공간(14b)을 구비한다.

실린더보어(14)에는 도시되지 않은 압유 또는 오일공급원으로부터 각각의 압유 흡입공간에 압유를 공급하기 위한 흡입밸브(18)가 연통 설치된다. 보다 상세히 설명하면, 흡입밸브(18)는 실린더 보어(14)의 고압유 흡입공간(14a)과 연통하여 압유의 흡입을 제어하는 고압측 흡입밸브(18a)와, 실린더 보어(14)의 저압유 흡입공간(14b)과 연통하여 압유의 흡입을 제어하는 저압측 흡입밸브(18b)로 구성된다.

이에 대응하게, 실린더보어(14)에는 도시되지 않은 부품 또는 장치에 압유를 공급하기 위한 토출밸브(20)가 연통 설치된다. 즉, 토출밸브(20)는 실린더 보어(14)의 고압유 흡입공간(14a)과 연통하여 압유의 토출을 제어하는 고압측 토출밸브(20a)와, 실린더 보어(14)의 저압유 흡입공간(14b)과 연통하여 압유의 토출을 제어하는 저압측 토출밸브(20b)로 구성된다.

한편, 실린더보어(14)의 내부에는 원통형 피스톤(24)이 왕복동 가능하게 설치된다. 원통형 피스톤(24)에는 상세히 후술되는 볼 피스톤의 일부와 구름접촉하는 수용홈(24a)이 형성된다. 또한, 그 원통형 피스톤(24)에는 수용홈(24a)과 볼 피스톤간의 윤활을 위한 오일을 공급하기 위해 단부에서 오리피스(24b)를 구비하는 오일통로(24c)가 형성된다. 특히, 원통형 피스톤(24)은 고압유 흡입공간(14a)의 압유를 소량으로 토출하는 역할을 한다. 선택적으로, 원통형 피스톤(24)의 외측에는 그 것의 원활한 왕복동을 위해 스프링(30)이 외삽되는 것이 바람직하다

본 발명의 레이디얼 볼 피스톤 펌프의 주요 특징에 따르면, 편심축(12)에 직접적으로 접촉하여 연동하는 볼 피스톤(26)을 포함한다는 것이다. 즉, 볼 피스톤(26)은 편심축(12)과 원통형 피스톤(24)사이에, 보다 상세하게는 편심축(12)에 형성된 가이드홈(12a)과 원통형 피스톤(24)의 단부에 형성된 수용홈(24a)사이에 배치되며, 이들 상호간 구름접촉 운동상태를 이룬다. 특히, 볼 피스톤(26)은 저압유 흡입공간(14b)의 압유를 대량으로 토출시키는 역할을 한다.

이하, 본 발명에 따른 레이디얼 피스톤 펌프의 작동방식 및 그 작용모드에 대해 상세히 설명한다.

예컨대, 오일탱크와 같은 오일 공급원으로부터 그 오일을 필요로 하는 부품 또는 다른 장치에 오일을 공급하여 유압을 발생시키기 위해 레이디얼 볼 피스톤 펌프를 작동시키면 편심축이 회전된다. 편심축이 회전되면, 그 편심축에 일체로 설치된 편심축(12)이 회전된다.

편심축(12)이 회전을 시작하는 초기에는, 도 6에 도시된 바와 같이, 원통형 피스톤(24) 및 볼 피스톤(26)이 완전히 후퇴되어 실린더보어(14)내에 위치하게 된다. 이때 고압측 흡입밸브(18a) 및 저압측 흡입밸브(18b)의 개방이 시작되는 반면, 고압측 토출밸브(20a) 및 저압측 토출밸브(20b)는 폐쇄됨으로써, 각각의 흡입밸브를 통해 오일 또는 압유가 실린더 보어(14)의 고압유 흡입공간(14a) 및 저압유 흡입공간(14b)으로 유입이 시작된다. 이후, 편심축(12)이 화살표방향으로 계속적으로 회전되면 볼 피스톤(24)이 편심축(12)의 가이드 홈(12a)에서 구름 운동함과 동시에, 그 볼 피스톤(24)과 연동하는 원통형 피스톤(24)이 하방으로 이동됨으로써 각각의 흡입밸브(18a,18b)가 더 개방되어 각각의 흡입공간(14a,14b)에 오일이 충진되어 유지된다.

이후, 편심축(12)이 계속적으로 회전되어 180°까지 회전되면, 원통형 피스톤(24) 및 볼 피스톤(26)은 순간적으로 실린더보어(14)에서 최대로 돌출된 상태를 유지하게 된다. 이에 따라, 각각의 흡입밸브(18a,18b)는 폐쇄되는 반면 각각의 토출밸브(20a,20b)는 개방되어 오일의 토출이 시작된다. 이때, 원통형 피스톤(24)은 고압유 흡입공간(14a)의 압유를 고압소량으로 토출시키는 반면, 볼 피스톤(26)은 저압유 흡입공간(14b)의 압유를 저압대량으로 토출시킨다. 이와 같이, 각각의 토출밸브(20a,20b)로부터 토출된 오일 또는 압유는 해당 부품 또는 장치에 공급되어 필요에 따라 유압을 발생시킬 수 있는 것이다. 이 상태에서, 편심축(12)이 더 회전되면 볼 피스톤(26)이 편심축(12)의 가이드홈(12a)을 따라 구름 운동함과 동시에, 그 볼 피스톤에 연동되는 원통형 피스톤(24)은 실린더보어(14)내로 복귀를 시작하면서 각각의 토출밸브(20a,20b)는 폐쇄되기 시작하는 반면 흡입밸브(18a,18b)는 개방되기 시작하는 것이다. 물론, 각각의 흡입밸브가 개방되면 오일이 다시 각각의 압유공간으로 흡입되는 것이다.

물론, 이와 같이 하나의 실린더보어의 압유 흡입공간의 오일의 흡입 및 토출은 편심축(12)의 회전에 따라 연속 반복적으로 실행되며, 또한 각각의 압유 흡입공간에서 오일의 흡입 및 토출이 연속 반복적으로 실행됨으로써, 해당 부품 또는 장치에는 레이디얼 볼 피스톤 펌프에 의해 오일이 계속적으로 공급될 수 있는 것이다.

특히, 실린더보어(14)와 볼 피스톤(26)은 상호 선접촉 또는 점접촉을 이룸으로써, 상호간의 접촉면적이 감소되어 상호간의 마모를 현저히 감소시킬 수 있는 것이다. 또한, 볼 피스톤(26)은 편심축(12)의 가이드홈(12a) 및 원통형 피스톤(24)과 선접촉을 이룸은 물론 편심축(12)의 회전과 동시에 자체적으로 구름운동할 수 있어 편마모 또는 국부적인 마모가 완전히 방지될 수 있는 것이다. 물론, 볼 피스톤(26)이 구름운동하며, 또한 원통형 피스톤(24)의 오리피스(24b)를 통해 볼 피스톤에 윤활오일이 공급됨으로써 윤활성이 향상되어 소음이 현저히 감소됨을 이해할 수 있을 것이다.

부가적으로, 볼 피스톤(26)의 강도를 증대시키는 방식으로 토출압을 고압으로 높일 수 있으므로, 해당부품 또는 장치로의 오일의 토출 또는 공급의 실패를 완전하게 방지할 수 있는 것이다.

결과적으로, 본 발명에 따른 레이디얼 피스톤 펌프에 의하면, 볼 피스톤과 편심축 및 원통형 피스톤이 상호간 선접촉 및 구름 운동함으로써, 상호간의 마찰을 최소화 할 수 있어 기계적 효율이 향상되는 효과가 있다.

또한, 편심축과 피스톤간의 접촉 또는 마찰면적의 감소 및 윤활성의 증대로 인해 소음이 저감될 수 있어 운전의 정숙성이 향상되는 장점이 있다.

더욱이, 오일의 토출압을 높일 수 있어 오일의 공급효율이 향상되는 이점이 있다.

이상에서, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 기술분야의 당업자들이라면 첨부된 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.

Claims (3)

1. 오일 공급원에 저장된 오일을 해당 부품 또는 장치에 공급하여 유압을 발생시키기 위한 레이디얼 볼 피스톤 펌프에 있어서,

   본체(10);

   상기 본체(10)에 회전 가능하게 내설되는 편심축(12);

   상기 본체(10)에 형성되며 고압유 흡입공간(14a)과 저압유 흡입공간(14b)을 구비하는 실린더보어(14);

   상기 실린더보어(14)와 연통하며 실린더보어로의 오일의 공급을 제어하기 위한 흡입밸브(18);

   상기 실린더보어(14)와 연통하며 실린더 보어 내의 오일을 토출시키기 위한 토출밸브(20);

   상기 실린더보어(14)에 왕복동가능하게 내설되며 고압유 흡입공간(14a)의 압유를 토출시키기 위한 원통형 피스톤(24); 및

   상기 원통형 피스톤(24)의 단부와 상기 편심축(12)사이에서 그들과 구름접촉 하고 왕복동하며 상기 저압유 흡입공간(14b)의 압유를 토출시키기 위한 볼 피스톤(26);을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이디얼 볼 피스톤 펌프.
2. 제 1항에 있어서, 상기 편심축(12)에는 그 원주를 따라 상기 볼 피스톤(26)이 구름접촉운동하기 위한 가이드홈(12a)이 형성되며, 상기 원통형 피스톤(24)에는상기 볼 피스톤(26)의 일부와 구름접촉하는 수용홈(24a)과 상기 수용홈(24a)에 윤활을 위한 오일을 공급하기 위해 단부에 오리피스(24b)가 형성된 통로(24c)가 형성되는 것을 특징으로 하는 레이디얼 볼 피스톤 펌프.
3. 제 1항에 있어서, 상기 흡입밸브(18)는 상기 실린더보어(14)의 고압유 흡입공간(14a)과 연통하는 고압측 흡입밸브(18a)와, 상기 저압유 흡입공간(14b)과 연통하는 고압측 흡입밸브(18b)를 구비하며; 상기 토출밸브(20)는 상기 실린더보어(14)의 고압유 흡입공간(14a)과 연통하는 고압측 토출밸브(20a)와, 상기 저압유 흡입공간(14b)과 연통하는 저압측 토출밸브(20b)를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이디얼 볼 피스톤 펌프.