KR101180781B1 - 사판식 피스톤 펌프의 트위스트 요크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사판식 피스톤 펌프의 트위스트 요크에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 피스톤 펌프에서 사판에 접촉하는 피스톤 슈의 원심력을 줄이고 실린더블록에 피스톤의 안정된 왕복운동을 유지함으로써 피스톤 펌프가 고압, 고속회전이 가능하도록 하는 트위스트 요크를 제공함에 있다.
본 발명에 의한 사판식 피스톤 펌프의 트위스트 요크는, 내부에 방사상으로 배열되는 다수의 실린더보어(11)가 형성된 실린더배럴(10); 상기 실린더배럴(10)의 전방측에 설치되는 전방하우징(20); 상기 실린더배럴(10)의 후방측에 설치되는 후방하우징(30); 상기 실린더보어(11) 각각의 내부에 왕복운동가능하게 삽입되고 전단부에 슈(41)가 구비된 다수의 피스톤(40); 일단부가 상기 전방하우징(20)을 회전가능하게 관통하고 타단부는 상기 실린더배럴(10)의 중앙에 삽입되어 회전가능하게 지지되는 구동축(50); 판형으로 형성되어 중앙으로 상기 구동축(50)이 관통되며, 상기 실린더보어(11)가 형성된 위치에 대응하는 위치에 통공(61)이 형성되어 상기 슈(41)가 상기 통공(61)을 통과하여 상기 피스톤(40)과 결합되도록 배치되는 리테이너(60); 중앙으로 상기 구동축(50)이 관통되며 상기 전방하우징(20)과 상기 리테이너(60) 사이에 구비되어 상기 슈(41)의 끝단을 지지하는 요크(70);를 포함하여 구성되는 피스톤 펌프(100)에 구비되며, 상기 요크(70)는 세 방향의 기울어진 각도를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

사판식 피스톤 펌프의 트위스트 요크 {Twist Yoke for Swash-Plate Type Piston Pump}
본 발명은 사판식 피스톤 펌프의 트위스트 요크에 관한 것이다.
유압 장치는, 특히 전동기에 의한 전기적 동력 전달 장치와 비교하면, 소형의 장치로서 큰 힘을 낼 수 있고, 과부하(Over Load) 방지가 쉬우며, 정확한 힘 조정 / 위치 제어 / 속도제어 등이 가능한 장점이 있다. 또한 무단 변속이 간단하며, 작동이 원활하고, 오일이 기계 장치에 비해 가볍기 때문에, 관성이 적어서 진동이 적다는 장점도 있다. 더불어, 파이프로 연결함으로써 원격 조작을 쉽게 구현할 수 있고, 마모가 적어 내구성 및 윤활 특성이 좋으며, 반응 속도가 빠른(유압력 전달속도는 1000m/s, 공압은 약 50m/s) 등, 많은 장점을 가지고 있어, 산업 현장 등에서 다양한 형태로 널리 사용되고 있다.
그러나 유압 장치에는, 오일의 복귀 라인이 필요하여 배관이 까다로울 수 있으며, 오일이 누설되거나 연소되는 등의 위험성이 존재하고, 오염 물질에 민감하며, 부품 가격이 상당히 고가라는 점 등의 단점들도 존재하는 바, 현재까지 사용되고 있는 다양한 유압 장치에 대한 꾸준한 개선 노력이 있어 왔다.
유압 피스톤 펌프는 유압 장치들 중에서도 효율이 좋고 압력 범위, 회전수 범위 등이 넓으며 운전 특성이 유리하여 다양한 분야에 널리 활용되고 있다. 그러나 유압 피스톤 펌프는 또한, 유압 장치들 중에서도 부품 가격이 가장 높으며, 소음 및 맥동 등이 상대적으로 크게 발생하고, 오염에 취약한 등의 단점들을 가지고 있는 문제가 있다.
도 1은 종래의 피스톤 펌프의 분해사시도이며, 도 2는 종래의 피스톤 펌프의 단면도이다. 도시된 바와 같이 종래의 피스톤 펌프는 다수 개의 실린더보어(11)가 형성된 실린더배럴(10), 전방 및 후방하우징(20)(30), 다수 개의 피스톤 및 슈(40)(41), 구동축(50), 리테이너(60), 요크(70)를 포함하여 이루어진다.
상기 실린더보어(11)는 다수 개가 원통형으로 형성되는 상기 실린더배럴(10)에 방사상으로 배치되게 되며, 각각의 상기 실린더보어(11) 내에 상기 피스톤(40)이 하나씩 삽입 배치된다. 상기 리테이너(60)는 상기 실린더보어(11)가 형성된 위치에 대응되는 위치에 통공(61)이 형성되어 있다. 상기 피스톤(40)의 전방에는 상기 슈(41)가 결합되는데, 이 때 상기 피스톤(40)은 상기 리테이너(60)의 상기 통공(61)을 통과하여 상기 슈(41)와 결합된다.
상기 구동축(50)은 상기 전방하우징(20) 및 상기 요크(70)를 관통하여 상기 실린더배럴(10)의 중앙에 삽입되며, 상기 구동축(50)과 함께 상기 실린더배럴(10)이 회전함에 따라 상기 피스톤(40)이 왕복운동을 하게 된다.
이 때, 상기 피스톤(40) 끝단에 결합되는 상기 슈(41)의 끝단은 상기 요크(70)에 의해서 지지되게 되는데, 종래의 요크(70)는 일방향으로만 기울어져 있었기 때문에 상기 피스톤(40)의 고압, 고속 회전시 피스톤의 윈심력에 의한 이탈 및 안정적인 회전력 전달이 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 피스톤 펌프에서 사판에 접촉하는 피스톤 슈의 원심력을 줄이고 실린더블록에 피스톤의 안정된 왕복운동을 유지함으로써 피스톤 펌프가 고압, 고속회전이 가능하도록 하는 트위스트 요크를 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 사판식 피스톤 펌프의 트위스트 요크는, 내부에 방사상으로 배열되는 다수의 실린더보어(11)가 형성된 실린더배럴(10); 상기 실린더배럴(10)의 전방측에 설치되는 전방하우징(20); 상기 실린더배럴(10)의 후방측에 설치되는 후방하우징(30); 상기 실린더보어(11) 각각의 내부에 왕복운동가능하게 삽입되고 전단부에 슈(41)가 구비된 다수의 피스톤(40); 일단부가 상기 전방하우징(20)을 회전가능하게 관통하고 타단부는 상기 실린더배럴(10)의 중앙에 삽입되어 회전가능하게 지지되는 구동축(50); 판형으로 형성되어 중앙으로 상기 구동축(50)이 관통되며, 상기 실린더보어(11)가 형성된 위치에 대응하는 위치에 통공(61)이 형성되어 상기 슈(41)가 상기 통공(61)을 통과하여 상기 피스톤(40)과 결합되도록 배치되는 리테이너(60); 중앙으로 상기 구동축(50)이 관통되며 상기 전방하우징(20)과 상기 리테이너(60) 사이에 구비되어 상기 슈(41)의 끝단을 지지하는 요크(70);를 포함하여 구성되는 피스톤 펌프(100)에 구비되며, 상기 요크(70)는 세 방향의 기울어진 각도를 가지는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 요크(70)는 상하 방향을 제1방향, 수평 방향을 제2방향, 상기 구동축(50)의 축방향을 제3방향이라 할 때, 제1방향-제3방향에 걸쳐 αA만큼 기울어진 각도를 가지고, 제2방향-제3방향에 걸쳐 αB만큼 기울어진 각도를 가지고, 제1방향 및 제2방향이 이루는 평면-제3방향에 걸쳐 αC만큼 기울어진 각도를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 αA, αB, αC는 0° 내지 45° 사이의 예각인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 종래의 피스톤 펌프의 요크의 경우 기울어진 부분이 한 부분뿐이었던 것에 반해, 본 발명의 사판식 피스톤 펌프의 트위스트 요크의 경우 기울어진 부분이 3부분으로 형성됨으로써, 피스톤의 지지를 보다 효과적으로 수행함과 동시에 고압, 고속 회전시 피스톤의 원심력에 의한 이탈 및 안정적인 회전력 전달 을 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 피스톤 펌프의 분해사시도.
도 2는 종래의 피스톤 펌프의 단면도.
도 3은 본 발명의 피스톤 펌프의 분해사시도.
도 4는 본 발명의 피스톤 펌프의 단면도.
도 5는 본 발명의 트위스트 요크의 상세도.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 사판식 피스톤 펌프의 트위스트 요크를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 피스톤 펌프의 분해사시도이며, 도 4는 본 발명의 피스톤 펌프의 단면도이다.
본 발명의 피스톤 펌프(100)는, 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 종래의 피스톤 펌프와 마찬가지로 다수 개의 실린더보어(11)가 형성된 실린더배럴(10), 전방 및 후방하우징(20)(30), 다수 개의 피스톤 및 슈(40)(41), 구동축(50), 리테이너(60), 요크(70)를 포함하여 이루어지되, 여기에 실린더배럴 베어링내륜(81) 및 실린더배럴 베어링외륜(82)을 더 포함하여 이루어진다. 이하에서 각부에 대하여 보다 상세히 설명한다.
상기 실린더배럴(10)에는 내부에 방사상으로 배열되는 다수의 실린더보어(11)가 형성되며, 상기 전방하우징(20) 및 상기 후방하우징(30)은 각각 상기 실린더배럴(10)의 전방측 및 후방측에 설치된다.
상기 실린더배럴(10)에 형성된 상기 실린더보어(11) 각각의 내부에는, 사익 피스톤(40)이 왕복운동가능하게 삽입된다. 이 때 상기 피스톤(40)의 전단부에 슈(41)가 구비된다.
상기 구동축(50)은 일단부가 상기 전방하우징(20)을 회전가능하게 관통하고 타단부는 상기 실린더배럴(10)의 중앙에 삽입되어 회전가능하게 지지된다. 따라서 상기 구동축(50)이 회전함에 따라 상기 실린더배럴(10)이 함께 회전하게 된다.
상기 리테이너(60)는 도시된 바와 같이 판형으로 형성되어 중앙으로 상기 구동축(50)이 관통되되, 상기 실린더보어(11)가 형성된 위치에 대응하는 위치에 통공(61)이 형성된다. 이 때, 상기 슈(41)가 상기 통공(61)을 통과하여 상기 피스톤(40)과 결합되도록 배치되게 된다. 물론 상기 슈(41)의 일측은 상기 통공(61)에 걸려 지지되도록 상기 통공(61)보다 지름이 크게 형성되며, 타측은 상기 통공(61)을 통과할 수 있도록 상기 통공(61)보다 지름이 같거나 작게 형성된다. 상기 슈(61)의 타측이 상기 통공(61)을 통과하여 상기 피스톤(40)과 결합하게 되면 상기 리테이너(60), 상기 피스톤(40)들 및 상기 슈(41)들, 그리고 상기 피스톤(40)들이 삽입되어 있는 상기 실린더배럴(10)은 하나의 조립체를 이루게 된다.
상기 요크(70)는 상기 전방하우징(20)과 마찬가지로 중앙으로 상기 구동축(50)이 관통되며, 상기 전방하우징(20)과 상기 리테이너(60) 사이에 구비되어 상기 슈(41)의 끝단을 지지한다. 상기 요크(70)는 소정의 기울어진 각도를 가지고 있으며, 상기 슈(41)의 끝단이 상기 요크(70)의 표면을 따라 지지되기 때문에, 상기 구동축(50)의 회전에 따라 상기 슈(41)가 상기 요크(70)에 지지되는 위치가 변화함에 따라서, 상기 피스톤(40)이 상기 실린더보어(11)를 따라 이동하는 운동을 하게 된다.
종래의 피스톤 펌프와 마찬가지로 본 발명의 피스톤 펌프(100)도, 상기 구동축(50)이 상기 전방하우징(20) 및 상기 요크(70)를 관통하여 상기 실린더배럴(10)의 중앙에 삽입되고, 상기 구동축(50)과 함께 상기 실린더배럴(10)이 회전함에 따라 상기 피스톤(40)이 왕복운동을 하게 된다.
이 때, 본 발명의 피스톤 펌프(100)에서는 상기 요크(70)가, (도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같은) 종래의 요크의 경우 일방향으로만 기울어진 각도를 가지는 것과는 달리, 세 방향의 기울어진 각도를 가지는 것을 특징으로 한다. 상술한 바와 같이 상기 요크(70)에 의해 상기 슈(41)의 끝단이 지지되게 되며, 상기 슈(41)는 상기 피스톤(40)과 결합되어 있으므로, 상기 구동축(50)과 함께 상기 실린더배럴(10)이 회전하면 상기 요크(70)의 기울어진 정도에 따라 상기 피스톤(40)의 운동거리가 달라지게 된다. 이 때 본 발명에서는, 상기 요크(70)에서의 기울어지는 세 방향이나, 각 방향에 대해 기울어진 각도의 크기 등을 조정함으로써, 상기 피스톤 펌프(100) 작동 시 상기 피스톤(40)의 운동거리를 원하는 설계 목적에 맞도록 용이하게 조정할 수 있게 된다.
보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 5를 참조하여, 상하 방향을 제1방향, 수평 방향을 제2방향, 상기 구동축(50)의 축방향을 제3방향이라 할 때, 상기 요크(70)가 가지는 세 방향의 기울어진 각도는 다음과 같이 결정될 수 있다. 즉 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 요크(70)는 제1방향-제3방향에 걸쳐 αA만큼 기울어진 각도를 가지고, 제2방향-제3방향에 걸쳐 αB만큼 기울어진 각도를 가지고, 제1방향 및 제2방향이 이루는 평면-제3방향에 걸쳐 αC만큼 기울어진 각도를 가지는 것이 바람직하다. 여기에서 상기 αA, αB, αC는 물론 설계 목적이나 상기 피스톤 펌프(100)의 용도 등에 따라 설계자에 의해 임의대로 적절하게 결정될 수 있다. 즉 이와 같이 상기 αA, αB, αC의 값을 적절히 결정함으로써, 상기 피스톤(40)의 왕복운동거리를 원하는 대로 조정할 수 있게 된다.
여기에서 상기 αA, αB, αC는 도시되어 있는 예시에서와 같이 0° 내지 45° 사이의 예각인 것이 바람직하다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
100: (본 발명의) 피스톤 펌프
10: 실린더배럴 11: 실린더보어
20: 전방하우징 30: 후방하우징
40: 피스톤 41: 슈
50: 구동축 60: 리테이너
70: 요크

Claims (3)

  1. 내부에 방사상으로 배열되는 다수의 실린더보어(11)가 형성된 실린더배럴(10); 상기 실린더배럴(10)의 전방측에 설치되는 전방하우징(20); 상기 실린더배럴(10)의 후방측에 설치되는 후방하우징(30); 상기 실린더보어(11) 각각의 내부에 왕복운동가능하게 삽입되고 전단부에 슈(41)가 구비된 다수의 피스톤(40); 일단부가 상기 전방하우징(20)을 회전가능하게 관통하고 타단부는 상기 실린더배럴(10)의 중앙에 삽입되어 회전가능하게 지지되는 구동축(50); 판형으로 형성되어 중앙으로 상기 구동축(50)이 관통되며, 상기 실린더보어(11)가 형성된 위치에 대응하는 위치에 통공(61)이 형성되어 상기 슈(41)가 상기 통공(61)을 통과하여 상기 피스톤(40)과 결합되도록 배치되는 리테이너(60); 중앙으로 상기 구동축(50)이 관통되며 상기 전방하우징(20)과 상기 리테이너(60) 사이에 구비되어 상기 슈(41)의 끝단을 지지하는 요크(70);를 포함하여 구성되는 피스톤 펌프(100)에 구비되며,
    상기 요크(70)는 세 방향의 기울어진 각도를 가지되,
    상기 피스톤 펌프(100)가 배치되는 지면에 대한 수직 방향을 상하 방향이라 하고, 상기 지면 방향을 수평 방향이라 하고, 상하 방향을 제1방향, 수평 방향을 제2방향, 상기 구동축(50)의 축방향을 제3방향이라 할 때,
    제1방향-제3방향에 걸쳐 αA만큼 기울어진 각도를 가지고,
    제2방향-제3방향에 걸쳐 αB만큼 기울어진 각도를 가지고,
    제1방향 및 제2방향이 이루는 평면-제3방향에 걸쳐 αC만큼 기울어진 각도를 가지는 것을 특징으로 하는 사판식 피스톤 펌프의 트위스트 요크.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 αA, αB, αC는
    0° 내지 45° 사이의 예각인 것을 특징으로 하는 사판식 피스톤 펌프의 트위스트 요크.
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