KR101061422B1 - 수동 유압발생장치의 동력전환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압유를 포함한 탱크(1), 탱크와 실린더(2) 사이에 인입측 체크밸브(3)가 구비되어 있어, 실린더 내로 유입되는 유압유의 역류를 방지하고, 상기 실린더내에서 피스톤 로드가 직선 왕복운동을 하며, 상기 피스톤 로드와 실린더 사이의 마손을 방지하고, 또한 원활한 직선왕복운동을 가능하게 하기 위한 가이드(11)가 설치되어 있으며, 상기 가이드에는 우레탄 패킹(5)이 설치되어 있어 외부와의 완전 밀폐형 구조를 갖고, 상기 피스톤 로드가 후진함에 따라 진공이 발생하고, 상기 인입측 체크밸브의 볼(3-1)이 열림과 동시에 유압유가 상기 실린더 내로 유입되는 수동 유압발생장치의 동력전환장치에 있어서, 외면에 트래버스 캠방식의 X자 형태의 왼손, 오른손 나사홈, 가이드핀이 삽입된 가이드핀 삽입홀이 형성된 상기 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드를 감싸며, 상기 피스톤 로드의 나사홈과 맞닿은 돌기가 내부에 위치된 돌기홀더와, 상기 피스톤 로드, 돌기홀더를 감싸며 수동 유압발생장치에 고정시키며 내측면에 상기 가이드핀의 이탈을 방지하기 위한 홈이 가공된 블록과, 상기 블록 상면에 고정되고, 상기 돌기홀더를 회전시키는 휠을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

수동 유압발생장치의 동력전환장치{POWER CONVERSION APPARAUTS OF MANUAL HADRAULIC EQUIPMENT}

본 발명은 수동 유압발생장치의 동력전환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차용 유압자키, 수동 유압 리프트, 유압 밸브조작기 시스템의 수동 조작기 등으로 사용되는 수동 유압 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직선 왕복운동을 하는 피스톤 로드에 트래버스 캠(traverse cam)과 같이 x자 형태의 왼손, 오른손 두 줄 나사를 상기 피스톤 로드에 형성하였으며, 휠방식의 핸들을 부착하여 회전운동을 직선 왕복운동으로 전환해 고압을 발생시킬수 있는 수동 유압 발생장치의 동력 전환 장치에 관한 것이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 수동 유압 발생장치의 구성은 유압유를 포함한 탱크(1), 탱크와 실린더(2) 사이에 인입측 체크밸브(3)가 구비되어 있어, 실린더 내로 유입되는 유압유의 역류를 방지하고, 상기 실린더내에서 피스톤 로드(4)가 직선 왕복운동을 하며, 상기 피스톤 로드와 실린더 사이의 마손을 방지하고, 또한 원활한 직선왕복운동을 가능하게 하기 위한 가이드(11)가 설치되어 있으며, 상기 가이드에는 우레탄 패킹(5)이 설치되어 있어 외부와의 완전 밀폐형 구조를 갖는다. 상기 피스톤 로드가 후진함에 따라 진공이 발생하고, 상기 인입측 체크밸브의 볼(3-1)이 열림과 동시에 유압유가 상기 실린더 내로 유입된다.

상기 피스톤 로드가 전진함에 따른 실린더 내에 압력이 발생하며, 상기 인입측 체크밸브가 닫히고, 토출측 체크밸브(6)의 볼(6-1)을 밀어 상기 실린더 내의 유압유가 토출된다. 이와 같이 상기 피스톤 로드의 반복적인 직선 운동을 통해 유압을 사용하는 장비에 고압의 유압유를 공급해 준다.

종래의 수동 유압 발생장치는 외부에 고정부(7)가 있으며, 상기 고정부와 피스톤 로드 사이에는 지렛대 원리를 이용한 레버(9)가 두 개의 핀(8)으로 연결되어, 두 핀사이 거리를 반경으로 국부적인 원주방향 운동이 가능하다. 이와 같은 움직임은 상기 피스톤 로드의 직선왕복 운동을 유도하며, 유압유를 펌핑한다.

종래의 수동 유압 발생장치는 상기 핀(8)간의 거리를 반경으로하는 원주선상에서 힘의 벡터가 작용함에 따라 A구간을 제외한 나머지 구간에서는 분력이 발생하며, 힘 F가 피스톤 로드의 중심축을 기준으로 작용점이 변화한다. 따라서 상기 피스톤 로드의 움직임에 따라 편하중이 발생하며, 상기 피스톤 로드와 피스톤가이드(11) 간의 마손에 의한 수명 단축과 누유를 유발할 수 있는 문제점을 가진 것이다.

또한 종래의 상기 수동 유압 발생장치는 내부의 발생압력에 따른 힘 W 를 초과하는 외부 힘 F가 가해졌을 때 피스톤 로드가 작동하며, 유압유를 펌핑할 수 있는 조건을 만족시킨다. 이때, 힘 F‘ 는 거리 N이 증가할 수록 감소하며, 따라서 길이가 긴 레버를 사용하여야 하기 때문에 공간상의 제약이 있고, 별도로 분리한 레버를 보관해야하는 번거로운 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 자동차용 유압자키, 수동 유압 리프트, 유압 밸브조작기 시스템의 수동 조작기 등으로 사용되는 수동 유압 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직선 왕복운동을 하는 피스톤 로드에 트래버스 캠(traverse cam)과 같이 x자 형태의 왼손, 오른손 두 줄 나사를 상기 피스톤 로드에 형성하였으며, 휠방식의 핸들을 부착하여 회전운동을 직선 왕복운동으로 전환해 고압을 발생시킬수 있는 수동 유압발생장치의 동력전환장치를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면,

수동 유압발생장치의 동력전환장치는 유압유를 포함한 탱크, 탱크와 실린더 사이에 인입측 체크밸브가 구비되어 있어, 실린더 내로 유입되는 유압유의 역류를 방지하고, 상기 실린더내에서 피스톤 로드가 직선 왕복운동을 하며, 상기 피스톤 로드와 실린더 사이의 마손을 방지하고, 또한 원활한 직선왕복운동을 가능하게 하기 위한 가이드가 설치되어 있으며, 상기 가이드에는 우레탄 패킹이 설치되어 있어 외부와의 완전 밀폐형 구조를 갖고, 상기 피스톤 로드가 후진함에 따라 진공이 발생하고, 상기 인입측 체크밸브의 볼이 열림과 동시에 유압유가 상기 실린더 내로 유입되는 수동 유압발생장치의 동력전환장치에 있어서,

외면에 트래버스 캠방식의 X자 형태의 왼손, 오른손 나사홈, 가이드핀이 삽입된 가이드핀 삽입홀이 형성된 상기 피스톤 로드와,

상기 피스톤 로드를 감싸며, 상기 피스톤 로드의 나사홈과 맞닿은 돌기가 내부에 위치된 돌기홀더와,

상기 피스톤 로드, 돌기홀더를 감싸며 수동 유압발생장치에 고정시키며 내측면에 상기 가이드핀의 이탈을 방지하기 위한 홈이 가공된 블록과.

상기 블록 상면에 고정되고, 상기 돌기홀더를 회전시키는 휠을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수동 유압발생장치의 동력전환장치가 제공된다.

바람직하게는,

상기 피스톤 로드에 성형된 나사홈의 끝단은 X자 형태의 왼손 오른손 두 줄 나사홈이 서로 라운드 형태로 만나 연결형성되어 돌기의 방향전환을 용이하게 하기 위한 구조로 가공되어 있고, 상기 돌기가 나사홈의 끝단을 지나 이동함에 따른 상기 피스톤 로드의 진행방향이 바뀌어, 상기 휠이 한방향으로 회전을 하더라도 상기 피스톤 로드는 반복적인 직선 왕복운동을 하게 되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는,

상기 피스톤 로드에는 가이드 핀을 삽입하기 위한 홀이 가공되어 있으며, 돌기를 포함한 돌기홀더를 고정하기 위한 블록 내측면에 상기 가이드 핀의 이탈을 방지하기 위한 홈이 가공되어 상기 휠의 회전력에 의한 상기 피스톤 로드의 회전을 방지하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는,

상기 돌기 홀더 후면에 설치되어 상기 휠의 회전힘에 의한 축방향 저항력을 감소시키는 베어링을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는,

상기 돌기홀더 내부에 형성되어 상기 피스톤 로드의 나사홈과 맞닿는 돌기는 상기 휠의 회전운동에 따른 상기 돌기가 나사 홈부에 가로질러 이동을 하며, 상기 피스톤 로드를 이동시키는 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 수동 유압발생장치의 동력전환장치에 의하면, 본 발명에 따른 휠을 장착한 수동 유압 발생 장치의 구동방식이 종래 방식에 비해 더 적은 힘으로도 구동이 가능하며, 공간상의 제약을 줄일 수 있는 효과가있다.

도 1a 및 도 1b는 종래 수동 유압발생장치의 개략적인 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수동 유압발생장치의 개략적은 측단면도이다.
도 3은 도 1의 트래버스 캠을 포함한 피스톤 로드와 돌기를 나타낸 사시도이다.
도 4는 피스톤 로드가 전진한 상태를 나타낸 도 1의 일부사시도이다.
도 5는 피스톤 로드가 후진한 상태를 나타낸 도 1의 일부사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 수동 유압발생장치에서의 작동 힘의 방향을 종래 수동 유압발생장치와 비교하여 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 수동 유압발생장치에서의 트래버스 캠의 자유물체도를 나타낸 도면이다.

이하 본 발명에 따른 수동 유압발생장치의 동력전환장치에 대하여 첨부도면을 참조로 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 수동 유압발생장치의 동력전환장치는

유압유를 포함한 탱크(1), 탱크와 실린더(2) 사이에 인입측 체크밸브(3)가 구비되어 있어, 실린더 내로 유입되는 유압유의 역류를 방지하고, 상기 실린더내에서 피스톤 로드가 직선 왕복운동을 하며, 상기 피스톤 로드와 실린더 사이의 마손을 방지하고, 또한 원활한 직선왕복운동을 가능하게 하기 위한 가이드(11)가 설치되어 있으며, 상기 가이드에는 우레탄 패킹(5)이 설치되어 있어 외부와의 완전 밀폐형 구조를 갖고, 상기 피스톤 로드가 후진함에 따라 진공이 발생하고, 상기 인입측 체크밸브의 볼(3-1)이 열림과 동시에 유압유가 상기 실린더 내로 유입되는 수동 유압발생장치의 동력전환장치에 있어서,

외면에 트래버스 캠방식의 X자 형태의 왼손, 오른손 나사홈, 가이드핀이 삽입된 가이드핀 삽입홀이 형성된 상기 피스톤 로드(4A)와,

상기 피스톤 로드(4A)를 감싸며, 상기 피스톤 로드(4A)의 나사홈(4A-1)과 맞닿은 돌기가 내부에 위치된 돌기홀더(14)와,

상기 피스톤 로드(4A), 돌기홀더(14)를 감싸며 수동 유압발생장치에 고정시키며 내측면에 상기 가이드핀(16)의 이탈을 방지하기 위한 홈이 가공된 블록(12)과,

상기 블록(12) 상면에 고정되고, 상기 돌기홀더(14)를 회전시키는 휠(15)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 피스톤 로드(4A)에 성형된 나사홈의 끝단(4A-3)은 X자 형태의 왼손 오른손 두 줄 나사홈이 서로 라운드 형태로 만나 연결형성되어 돌기의 방향전환을 용이하게 하기 위한 구조로 가공되어 있고, 상기 돌기가 나사홈의 끝단을 지나 이동함에 따른 상기 피스톤 로드의 진행방향이 바뀌어, 상기 휠이 한방향으로 회전을 하더라도 상기 피스톤 로드는 반복적인 직선 왕복운동을 하게 되는 것을 특징으로 한다.

상기 피스톤 로드(4A)에는 가이드 핀(16)을 삽입하기 위한 홀(4A-2)이 가공되어 있으며, 돌기를 포함한 돌기홀더를 고정하기 위한 블록 내측면에 상기 가이드 핀의 이탈을 방지하기 위한 홈(12-1)이 가공되어 상기 휠의 회전력에 의한 상기 피스톤 로드의 회전을 방지하는 것을 특징으로 한다.

상기 수동 유압발생장치는 또한 돌기 홀더 후면에 설치되어 상기 휠의 회전힘에 의한 축방향 저항력을 감소시키는 베어링(17)을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 돌기홀더(14) 내부에 형성되어 상기 피스톤 로드의 나사홈과 맞닿는 돌기(13)는 상기 휠의 회전운동에 따른 상기 돌기가 나사홈(4A-1)에 가로질러 이동을 하며, 상기 피스톤 로드를 이동시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 수동 유압 발생 장치에 있어서, 고압을 발생시키기 위한 피스톤 로드의 왕복운동 전환 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 피스톤 로드(4A)의 외면에 트래버스 캠방식의 X자 형태의 왼손, 오른손 나사홈(4A-1)을 가공하였으며, 돌기홀더(14) 내부에 피스톤 로드의 나사홈과 맞닿는 돌기(13)가 있어 휠(15)의 회전운동에 따른 상기 돌기가 나사 홈부에 가로질러 이동을 하며, 상기 피스톤 로드를 이동시킨다. 상기 피스톤 로드에 성형된 나사홈의 끝단(4A-3)에는 X자 형태의 왼손 오른손 두 줄 나사홈이 서로 라운드 형태로 만나 연결형성되어 돌기의 방향전환을 용이하게 하기 위한 구조로 가공되어 있으며, 상기 돌기가 나사홈의 끝단을 지나 이동함에 따른 상기 피스톤 로드의 진행방향이 바뀐다. 따라서 상기 휠이 한방향으로 회전을 하더라도 상기 피스톤 로드는 반복적인 직선 왕복운동을 하게 된다. 상기 피스톤 로드에는 가이드 핀(16)을 삽입하기 위한 홀(4A-2)이 가공되어 있으며, 돌기를 포함한 돌기홀더를 고정하기 위한 블록(12) 내측면에 가이드 핀의 이탈을 방지하기 위한 홈(12-1)을 가공하여 휠의 회전력에 의한 상기 피스톤 로드의 회전을 방지한다. 또한, 상기 피스톤 로드의 전진에 따른 실린더 내에 발생된 압력으로 축방향 힘이 작용하며, 마찰에 의한 회전힘을 가중시킨다. 따라서 돌기 홀더 후면에 베어링(17)을 설치하여 회전힘에 대한 저항력을 감소시킨다.

도 3을 참조하면, 피스톤 로드의 끝단(4A-3)에 맞물려 있는 돌기(13)를 볼 수 있다. 또한 도 4 및 도 5를 참조하면, 피스톤 로드(4A)가 전진한 상태와 후퇴한 상태를 볼 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 수동 유압발생장치에서의 작동 힘의 방향을 종래 수동 유압발생장치와 비교하여 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 종래의 수동 유압 발생장치는 상기 핀(8)간의 거리를 반경으로하는 원주선상에서 힘의 벡터가 작용함에 따라 A구간을 제외한 나머지 구간에서는 분력이 발생하며, 힘 F가 피스톤 로드의 중심축을 기준으로 작용점이 변화한다. 따라서 상기 피스톤 로드의 움직임에 따라 편하중이 발생하며, 상기 피스톤 로드와 피스톤가이드(11) 간의 마손에 의한 수명 단축과 누유를 유발할 수 있다. 또한 종래의 상기 수동 유압 발생장치는 내부의 발생압력에 따른 힘 W 를 초과하는 외부 힘 F가 가해졌을때 피스톤 로드가 작동하며, 유압유를 펌핑할 수 있는 조건을 만족시킨다. 이때, 힘 F‘ 는 거리 N이 증가할 수록 감소한다. 따라서 길이가 긴 레버를 사용하여야 하며, 공간에 제약을 받는다. 이는 아래의 수식을 통해 이를 검증한다.

종래기술과 대비하여 관련 계산식의 부호는 아래 표 1과 같다.

위 표를 참조하여, 예를 들면, 최대발생압력(P)가 210kgf/cm2이고, 피스톤 로드 직경(D)가 16mm이고, 스트로크(stroke)가 34mm이고, 압력각(a)이 20도이고, 마찰계수(μ)가 0.08인 경우를 가정해보자.

이때 피스톤에 걸리는 부하를 계산하면 아래 수학식1과 같다.

본 발명에 따른 피스톤을 구동하기 위한 힘을 계산한 도 을 참조하면, 위 내부압력에 따른 부하 W는 422kg이고, 따라서 피스톤 로드가 작동하기 위해 최소 W를 초과하는 힘 F가 작용하여야 한다. 도 7의 (a)를 참조하면, 마찰력, F=μN(μ는 미끄럼속도 0.1m/s 일때 치면 연삭한 웜과 인청동재 웜휠의 마찰계수를 적용한다).

마찰각은 수학식 2와 같다.

또한 도 7의 (b)를 참조하여 수학식 3을 통해 모멘트 M을 구한다.

따라서 피스톤을 구동하기 위한 모멘트 M은 다음 수학식 4와 같이 계산된다.

직경 200mm 휠을 사용했을 때의 힘 F“는 126N이 된다. 그러나 지렛대 원리를 이용한 레버를 사용할 경우 스트로크 34mm를 확보하기 위한 핀간의 거리가 최소 42.5mm 일때 F'가 126N이 되려면 길이 N은 1.4m 가 되어야 하며, 본 발명에 따른 휠을 장착한 수동 유압 발생 장치의 구동방식이 종래 방식에 비해 더 적은 힘으로도 구동이 가능하며, 공간상의 제약을 줄일 수 있다.

3-1: 체크밸브의 볼
4A: 피스톤 로드
4A-1: 나사홈
12-1: 홈
12: 블록
13: 돌기
14: 돌기홀더
15: 휠
16: 가이드핀
17: 베어링

Claims (5)

1. 유압유를 포함한 탱크(1), 탱크와 실린더(2) 사이에 인입측 체크밸브(3)가 구비되어 있어, 실린더 내로 유입되는 유압유의 역류를 방지하고, 상기 실린더내에서 피스톤 로드가 직선 왕복운동을 하며, 상기 피스톤 로드와 실린더 사이의 마손을 방지하고, 또한 원활한 직선왕복운동을 가능하게 하기 위한 가이드(11)가 설치되어 있으며, 상기 가이드에는 우레탄 패킹(5)이 설치되어 있어 외부와의 완전 밀폐형 구조를 갖고, 상기 피스톤 로드가 후진함에 따라 진공이 발생하고, 상기 인입측 체크밸브의 볼(3-1)이 열림과 동시에 유압유가 상기 실린더 내로 유입되는 수동 유압발생장치의 동력전환장치에 있어서,
   외면에 트래버스 캠방식의 X자 형태의 왼손, 오른손 나사홈, 가이드핀이 삽입된 가이드핀 삽입홀이 형성된 상기 피스톤 로드와,
   상기 피스톤 로드를 감싸며, 상기 피스톤 로드의 나사홈과 맞닿은 돌기가 내부에 위치된 돌기홀더와,
   상기 피스톤 로드, 돌기홀더를 감싸며 수동 유압발생장치에 고정시키며 내측면에 상기 가이드핀의 이탈을 방지하기 위한 홈이 가공된 블록과,
   상기 블록 상면에 고정되고, 상기 돌기홀더를 회전시키는 휠을 포함하여 이루어지고,
   상기 피스톤 로드에는 가이드 핀을 삽입하기 위한 홀이 가공되어 있으며, 돌기를 포함한 돌기홀더를 고정하기 위한 블록 내측면에 상기 가이드 핀의 이탈을 방지하기 위한 홈이 가공되어 상기 휠의 회전력에 의한 상기 피스톤 로드의 회전을 방지하는 것을 특징으로 하는 수동 유압발생장치의 동력전환장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 피스톤 로드에 성형된 나사홈의 끝단은 X자 형태의 왼손 오른손 두 줄 나사홈이 서로 라운드 형태로 만나 연결형성되어 돌기의 방향전환을 용이하게 하기 위한 구조로 가공되어 있고, 상기 돌기가 나사홈의 끝단을 지나 이동함에 따른 상기 피스톤 로드의 진행방향이 바뀌어, 상기 휠이 한방향으로 회전을 하더라도 상기 피스톤 로드는 반복적인 직선 왕복운동을 하게 되는 것을 특징으로 하는 수동 유압발생장치의 동력전환장치.
   
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 돌기 홀더 후면에 설치되어 상기 휠의 회전힘에 의한 축방향 저항력을 감소시키는 베어링을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 수동 유압발생장치의 동력전환장치.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 돌기홀더 내부에 형성되어 상기 피스톤 로드의 나사홈과 맞닿는 돌기는 상기 휠의 회전운동에 따른 상기 돌기가 나사홈에 가로질러 이동을 하며, 상기 피스톤 로드를 이동시키는 것을 특징으로 하는 수동 유압발생장치의 동력전환장치.

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