KR100742506B1 - 압력맥동저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압펌프에 의해 발생하는 맥동을 저감시키기 위한 맥동저감장치에 관한 것으로서, 공간활용도를 높일 수 있게 구성되며 또한 저주파수의 맥동을 저감할 수 있게 구성한 압력맥동저감장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압력맥동저감장치는 내부에 유체가 채워진 호스와, 상기 호스의 양단에 끼워져 고정되며 상기 호스로 유체가 유입될 수 있게 중공이 형성된 복수의 니플과, 양단이 상기 니플들에 각각 끼워지며 한 개 이상의 구멍이 형성된 튜브를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

압력맥동저감장치, 헬름홀쯔 공명, 튜브, 니플, 소켓, 호스

Description

압력맥동저감장치{Device of Reducing Pressure Pulsation in Hydraulic System}

도 1은 종래의 기술에 따른 스파이럴 튜브를 이용한 맥동저감장치를 나타낸 개략도이고,

도 2는 종래 기술에 따른 헬름홀쯔 공명기를 이용한 맥동저감장치를 나타낸 개략도이며,

도 3은 종래 기술에 따른 축압기형 맥동저감장치를 나타낸 개략도이다.

도 4a는 본 발명의 한 실시예에 따른 헬름홀쯔 공명원리를 이용한 유압시스템의 압력맥동저감장치를 나타낸 단면도이고,

도 4b는 도 4a에 도시된 압력맥동저감장치의 튜브에 복수의 구멍이 형성된 것을 나타낸 단면도이며,

도 5는 도 4a에 도시된 압력맥동저감장치의 A-A'선의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 유체 100 : 압력맥동저감장치

110 : 니플 120 : 튜브

130 : 고무호스 140 : 소켓

본 발명은 유압펌프에 의해 발생하는 맥동을 저감시키기 위한 맥동저감장치에 관한 것으로서, 특히, 공간활용도를 높일 수 있게 구성되며 또한 저주파수의 맥동을 저감할 수 있게 구성한 것이다.

맥동은 유압시스템의 한 구성요소인 유압펌프에서 발생하며, 발생한 맥동은 매질을 통해 이동하면서 진동 및 소음으로 변환된다. 따라서 맥동은 소음의 원인뿐만 아니라 유압시스템을 진동시킴으로써, 내구성을 떨어뜨려 수명을 단축시킨다.

이와 같이 발생하는 맥동을 저감하기 위해 종래에는 다양한 맥동저감장치가 개발되었다.

도면에서, 도 1은 종래의 기술에 따른 스파이럴 튜브를 이용한 맥동저감장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 헬름홀쯔 공명기를 이용한 맥동저감장치를 나타낸 개략도이며, 도 3은 종래 기술에 따른 축압기형 맥동저감장치를 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 스파이럴 튜브를 이용한 맥동저감장치(10)는, 중공(13)이 형성된 2개의 니플(11)과, 상기 2개의 니플(11) 중에 어느 한 니플(11)의 중공(13)에 끼워지는 스파이럴 튜브(15)와, 상기 2개의 니플(11)이 양단에 끼워지는 고무호스(17) 및, 상기 고무호스(17)의 양단 외측에 끼워진 상태로 가압되어 고무호스(17)를 고정하는 소켓(19)을 포함한다.

상기 맥동저감장치(10)의 내부 즉 고무호스(17)의 내부에는 유체(1)가 채워지며, 발생한 맥동파는 니플(11)의 중공을 통해 고무호스(17)의 내부로 진행하고 고무호스(17) 및 고무호스(17)를 막고 있는 니플(11)에 반사된 반사파와 부딪혀 상쇄된다.

여기에서, 이와 같이 맥동파와 반사파가 상쇄되기 위해서는 스파이럴 튜브(15)의 길이가 맥동파의 1/4파장이 되어야 한다.

이와 같은 스파이럴 튜브를 이용한 맥동저감장치는, 유압시스템 중 유체가 유동하는 유로 중에 직렬로 설치되기 때문에, 맥동저감장치를 설치하기 위한 설치공간이 크게 필요하지 않는다는 장점이 있다.

하지만, 스파이럴 튜브는 공진주파수의 1/4의 길이를 유지하여야 하기 때문에 100Hz 미만의 저주파수 맥동파를 상쇄하기 위해서는 스파이럴 튜브의 길이가 길어져야 한다는 단점이 있다. 이와 같은 단점 때문에, 스파이럴 튜브를 이용하는 맥동저감장치는 저주파수를 갖는 맥동파에는 적합하지 못하다.

한편, 도 2에 도시된 헬름홀쯔 공명기를 이용한 맥동저감장치(20)는, 유체(1)가 이동하는 유로(21) 측부로 탱크(23)가 형성되고, 덕트(25)가 상기 탱크(23)와 유로(21)를 연결하는 구조이다.

이와 같은 헬름홀쯔 공명기를 이용한 맥동저감장치(20)를 이용하여 저주파수의 맥동파를 상쇄시키기 위해서는 탱크(23)의 부피가 커지거나 덕트(25)의 길이가 길어져야 한다.

헬름홀쯔 공명기의 공진 주파수는, 수학식 1과 같다.

여기에서, c는 음속이고, s는 덕트의 단면적이고, v는 탱크의 체적이며, l은 덕트의 길이이다. 그리고 w는 덕트의 공진주파수이다.

수학식 1에 따르면, 공진주파수를 낮추기 위해서는 탱크(23)의 체적이 커지거나 덕트(25)의 길이가 길어져야 하는데, 앞에서 설명한 바와 같이, 유로(21)의 측부에 병렬로 위치한 탱크(23)의 체적이 커지거나 또는 덕트(25)의 길이가 길어지면 맥동저감장치의 설치면적이 커진다는 단점이 있다.

한편, 도 3에 도시된 축압기형 맥동저감장치(30)는 헬름홀쯔 공명기에 비해 작은 부피의 탱크(33)를 사용하지만, 탱크 내부에 다이어프레임(35)이 위치하며 그 구성이 복잡하고 비용이 고가라는 단점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 헬름홀쯔 공명기의 원리를 이용하면서도 유로에 직렬로 설치되어 설치면적을 감소시킬 수 있으며, 유체가 채워진 공간이 유로를 따라 직렬로 위치함으로써, 부피를 증가시켜 저주파수의 맥동파까지 상쇄시킬 수 있게 구성한 유압시스템의 압력맥동저감장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 압력맥동저감장치는 내부에 유 체가 채워진 호스와, 상기 호스의 양단에 끼워져 고정되며 상기 호스로 유체가 유입될 수 있게 중공이 형성된 복수의 니플과, 양단이 상기 니플들에 각각 끼워지며 한 개 이상의 구멍이 형성된 튜브를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 니플이 끼워진 호스의 양단에는 소켓이 상기 호스의 외측면을 감싸도록 위치하며, 상기 소켓이 가압되어 소성변형되면서 상기 호스를 가압 고정한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 호스는 고무재질이다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 복수의 니플 중 어느 한 니플에는 벤트 홀이 형성되고, 상기 벤트 홀에는 플러그가 박혀 벤트 홀을 폐쇄한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 구멍은 상기 튜브의 일단에서 저감시키고자 하는 공진주파수의 1/4파장의 길이에 해당하는 지점에 형성된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 구멍은 복수 개로서, 각각 다른 직경의 구멍이 형성된다.

아래에서, 본 발명에 따른 유압시스템의 압력맥동저감장치의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도면에서, 도 4a는 본 발명의 한 실시예에 따른 헬름홀쯔 공명원리를 이용한 유압시스템의 압력맥동저감장치를 나타낸 단면도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 압력맥동저감장치의 튜브에 복수의 구멍이 형성된 것을 나타낸 단면도이며, 도 5는 도 4a에 도시된 압력맥동저감장치의 A-A'선의 단면도이다.

도 4a, 도 4b 및 도 5에 도시된 바와 같이 압력맥동저감장치(100)는, 중공(111)이 형성된 2개의 니플(110)과, 양단이 상기 2개의 니플(110)의 중공(111)에 각각 끼워지며 한 개 이상의 구멍(121)이 형성된 튜브(120)와, 상기 2개의 니플(110)이 양단에 끼워지는 고무호스(130) 및, 상기 고무호스(130)의 양단 외측에 끼워진 상태로 가압되어 고무호스(130)를 고정하는 소켓(140)을 포함한다. 보다 바람직하게는 상기 2개의 니플(110) 중에서 어느 한 니플(110)에는 벤트 홀이 형성되며, 상기 벤트 홀에 플러그(113)가 박혀 벤트 홀을 폐쇄한다.

아래에서는 이와 같이 구성된 압력맥동저감장치에 대해 보다 구체적으로 한다.

2개의 니플(110)은 고무호스(130)의 양단에 끼워진다. 여기에서 고무호스(130)의 내부는 헬름홀쯔 공명기의 탱크의 기능을 수행하기 때문에, 저감시키고자 하는 맥동파의 공명주파수에 맞춰 소정의 내경을 갖는 고무호스(130)를 선택한다.

한편, 중공(111)이 형성된 2개의 니플(110)에는 튜브(120)가 끼워진다. 상기 튜브(120)는 내외측면이 민자형인 일반적인 튜브 및 스파이럴 튜브를 사용할 수 있다. 상기 튜브(120)에는 한 개 이상의 구멍(121)이 형성된다. 상기 구멍(121)은 헬름홀쯔 공명기의 덕트(도 2의 25) 단면적에 해당하며, 튜브(120)의 두께는 덕트(25)의 길이에 상응하다.

그리고 소켓(140)이 상기 니플(110)이 끼워진 고무호스(130)의 양단을 감싸도록 위치하며, 이 상태에서 압착기 등으로 소켓(140)을 가압하여 고무호스(130)가 소성변형된 소켓(140)에 의해 압착되어 니플(110)에 고정되게 한다.

또한 상기 고무호스(130)의 양단 중에 끼워진 니플(110) 중에서 어느 한 니플(110)에는 벤트 홀이 형성되며, 상기 고무호스(130)에 유체(1)가 채워지는 과정 중에 고무호스에 있던 공기가 벤트 홀을 통해 배기되며, 유체(1)가 고무호스(130)에 채워지면 벤트 홀을 플러그(113)로 막아 유체(1)가 새지 않게 한다.

이와 같은 구조의 압력맥동저감장치에 있어서, 튜브(120)에 형성된 구멍(121)의 위치에 따라 1/4파장관의 원리를 이용한 종래의 스파이럴 케이블의 기능과 더불어, 다른 직경의 구멍(121)들을 형성함으로써, 하나의 맥동저감장치로서 다수의 공진주파수를 갖는 맥동파를 저감시킨다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 압력맥동저감장치는 헬름홀쯔 공명기를 이용한 압력맥동저감장치와 스파이럴 튜브를 이용한 압력맥동저감장치를 함께 구성하여 다수의 공진주파수를 갖는 맥동파들을 저감시킨다.

구체적으로, 튜브에 형성된 구멍의 위치에 따라 스파이럴 튜브를 이용한 압력맥동저감장치의 기능을 구현하며, 튜브에 형성된 구멍의 직경에 따라 헬름홀쯔 공명기를 이용한 압력맥동저감장치의 기능을 구현한다. 또한 튜브에 다른 직경의 구멍들을 형성함으로서, 다양한 공진주파수를 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 압력맥동저감장치는 유로 중에 직렬방향으로 설치됨으로써, 설치면적을 절감할 수 있다.

더불어, 종래의 헬름홀쯔 공명기를 이용한 압력맥동저감장치의 탱크는 금속 재질이지만, 본 발명의 압력맥동저감장치에서 사용하는 호스는 고무재질로서, 고무호스 내 오일에서의 음속은 금속재질 용기 내 오일의 음속에 비해 1/5정도로 느리다. 이는 수학식1을 통해 알 수 있지만, 저주파수를 저감시키기에 적합하다. 이와 같이 고무호스를 사용함으로써, 음속을 늦출 수 있어 종래의 고무호스 내부의 체적이 탱크와 같이 크지 않아도 저주파수를 저감시키기에 충분하다.

또한, 본 발명의 압력맥동저감장치는 종래에 탱크를 설치한 맥동저감장치에 비해 비용이 저렴하다는 장점이 있다.

이와 같은 본 발명의 압력맥동저감장치는 자동차용 유압식동력조향장치와 같이 좁은 공간에 설치 가능하고, 내연기관에 의해 구동하는 유압시스템에 적용하기에 바람직하다. 이 경우, 사용되는 베인펌프에 의한 맥동성분 및 저주파수의 내연기관 진동에 의한 저주파수 맥동성분을 모두 저감할 수 있다.

이상에서 본 발명의 압력맥동저감장치에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

Claims (6)

1. 내부에 유체가 채워진 호스(130)와,

   상기 호스(130)의 양단에 끼워져 상기 호스(130)를 밀폐 고정하며 상기 호스의 내부로 유체가 유입될 수 있게 중공(111)이 형성된 복수의 니플(110)과,

   양단이 상기 니플(110)들의 중공(111)에 각각 끼워져 밀폐 고정되며 길이 중간에 한 개 이상의 구멍(121)이 형성된 튜브(120)를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력맥동저감장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 니플이 끼워진 호스의 양단에는 소켓이 상기 호스의 외측면을 감싸도록 위치하며, 상기 소켓이 가압되어 소성변형되면서 상기 호스를 가압 고정하는 것을 특징으로 하는 압력맥동저감장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 호스는 고무재질인 것을 특징으로 하는 압력맥동저감장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 복수의 니플 중 어느 한 니플에는 벤트 홀이 형성되고, 상기 벤트 홀에는 플러그가 박혀 벤트 홀을 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 압력맥동저감장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 구멍은 상기 튜브의 일단에서 저감시키고자 하는 공진주파수의 1/4파장의 길이에 해당하는 지점에 형성된 것을 특징으로 하는 압력맥동저감장치.
6. 제1항 또는 제5항에 있어서,

   상기 구멍은 복수 개로서, 각각 다른 직경의 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 압력맥동저감장치.

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