KR102348899B1

KR102348899B1 - 사판식 유압모터 시스템

Info

Publication number: KR102348899B1
Application number: KR1020210147891A
Authority: KR
Inventors: 김영태
Original assignee: 토비스유압 주식회사
Priority date: 2021-11-01
Filing date: 2021-11-01
Publication date: 2022-01-11

Abstract

본 발명은 사판식 유압모터에 관한 것이며 회전축의 오링홈부에 격벽을 두어 J자로 구성하여 오링의 마모와 유동을 방지함으로써 회전축과 함께 회전하는 실린더블럭의 마찰과 소음을 감소시킬 수 있고, 슈와 피스톤슈의 접촉면접을 최소화하고 오일저장 공간을 제공함으로써 슈와 피스톤슈의 소착을 예방, 오일 공급을 원활하게 할 수 있어 마찰을 방지할 뿐 아니라 장치의 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

사판식 유압모터 시스템{SWASH PLATE TYPE HYDRAULIC MOTOR APPARATUS SYSTEM}

본 발명은 회전축의 오링삽입 홈부의 구조개선를 통해 오일누유와 카본에 의한 회전축의 손상을 방지하고, 실린더슈와 슈의 접촉면적을 확장시켜 선접촉에 의한 마찰력과 열발생을 감소시킬 수 있는 사판식 유압모터 시스템에 관한 기술분야이다.

일반적으로 피스톤 펌프는 피스톤의 왕복 운동에 의한 용적변화를 이용하여 유체의 흡입과 토출을 행하는 방식으로서, 그 중 사판의 경사에 의해 피스톤이 왕복 운동을 하게 되어 흡입과 토출을 행하는 것이 사판식 피스톤 펌프이다.

일반적으로 사판식 피스톤 펌프는 회전축, 경사판, 실린더, 실린더블럭, 피스톤 및 슈로 이루어지며, 회전축과 실린더블럭이 함께 회전할 때 실린더블럭은 밸브플레이트의 슬라이딩면에 밀착되어 상대적으로 회전하고, 유체는 실린더블럭의 후면에 형성된 실린더의 개구부가 밸브플레이트의 흡입포트와 연결될 때 실린더 내부로 흡입되고, 실린더의 개구부가 밸브플레이트의 토출포트에 연결될 때 실린더 외부로 토출되는 것이다.

한편, 상술한 바와 같이 피스톤의 펌핑 작용에 따라 실린더블럭의 실린더 내부에서는 압력상승과정과 압력하강과정을 반복함에 따른 압력 변동 현상이 발생시키며 압력상승과정과 압력하강과정에서 압력 변동의 폭이 클수록 진동 및 소음이 증가하며 이러한 압력의 변동은 기진력으로 작용하게되어 장치 전체를 진동시키고, 소음 발생의 원인이 된다.

특히 회전축과 연결된 실린더 블록이 회전축과 함께 회전하며 발생하는 압력 변동은 시간이 경과할 수록 회전축과 베어링의 편심을 유발하고 회전축의 틈새에 배치되는 오링의 패킹역할을 방해하여 오일 누유, 카본발생으로 인해 장치의 고장을 발생시키는 문제점이 있다.

나아가, 이러한 압력변동은 피스톤슈와 피스톤슈가 삽입된 슈와의 면접촉을 유발하고 소착으로 인한 끼임현상으로 마찰력을 증가시켜 사판과 슬리퍼의 습동운동시 제공되는 오일이 슬리퍼에 원활하게 제공되지 않을 뿐 아니라 맥동을 발생시키거나 진동 및 소음을 더 유발하는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 회전축의 오링 홈부 및 슈의 구조를 개선하여 사판식 유압모터의 압력변동으로 인한 진동과 소음 발생을 저감시키는 사판식 유압모터 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 사판식 유압모터는 케이싱(10), 회전축(100), 경사판(30), 실린더블럭(40), 피스톤, 슈(200) 및 슈플레이트(210)를 포함하는 사판식 유압모터에 있어서, 상기 회전축(100)은, 회전축(100) 일말단에 복수개의 홈부(110) 및 홈부(110)에 삽입되는 오링(120)이 배치되되, 제1홈부(111)는 ㄷ 형상이고, 제2홈부(112)는 시점에서 종점이 편향되고, 종점의 측면벽이 시점에 비하여 높은 J자 구조이며, 상기 슈(200)는, 내경이 피스톤슈(51)를 수용하는 구조이고, 외경은 슈(200)에 피스톤슈(51)의 반경이 삽입된 지점을 시작으로 경사지게 증가하되 마루(211)에서 면취된 끝점(212)까지 감소하는 구조인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 회전축의 오링이 삽입되는 홈부의 구조를 J 자구조로 구성하여 모터의 압력변동에 의한 오링의 흔들림과 마모를 방지하고, 슈와 피스톤슈가 스웨징결합에 의해 선접촉 결합될 수 있도록 슈의 구조를 구성하여 슈와 피스톤슈의 면접촉 끼임으로 인한 소착 및 마찰을 방지하고, 슈와 피스톤슈가 선접촉결합된 내측에 공간부를 제공하여 공급되는 오일이 윤활되어 슈와 피스톤슈의 원활한 동작이 가능한 장점이 있다.

도 1은 사판식 유압모터의 개략적인 사시도이다.
도 2는 종래 사판식 유압모터 회전축(100)의 개략적인 사시도이다
도 3은 종래 사판식 유압모터 슈(200)의 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사판식 유압모터 회전축(100)의 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사판식 유압모터 슈(200)의 개략적인 단면도이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 사판식 유압모터를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사판식 유압모터 회전축(100)의 개략적인 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사판식 유압모터 슈(200)의 개략적인 단면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사판식 유압모터는 통상의 사판식 유압모터와 같이 케이싱(10), 회전축(100), 경사판(30), 실린더블럭(40), 피스톤(50), 슈(200) 및 슈플레이트(210)를 포함할 수 있고, 본 실시예에 마련될 수 있음은 물론이며, 본 실시예에서는 오일의 누유 및 회전축(100)의 마모를 방지하는 회전축(100)과 오일의 원활한 공급과 마찰을 방지하는 슈(200)의 구성에 포커싱하여 기술하기로 한다.

일반적으로 사판식 피스톤 펌프는 도 1과 같이 케이싱(10)을 관통하여 회전 가능하게 설치된 회전축(100), 상기 케이싱(10)의 내부에 경사지게 설치된 경사판(30)과, 상기 회전축(100)과 결합되어 함께 회전 가능하도록 상기 케이싱(10)의 내부에 설치되고, 방사상 복수의 실린더가 회전축(100)방향으로 관통 형성된 실린더블럭(40)과 각각의 일단이 피스톤슈(51)를 매개로 상기 경사판(30)에 접촉하여 습동하도록 상기 실린더블럭(40)의 전방으로 상기 실린더 각각에 축방향으로 왕복동 가능하게 삽입 설치된 복수의 피스톤(50)과, 상기 실린더블럭(40)의 후면에 밀착되는 슬라이딩면을 가지고, 상기 실린더 각각의 개구부와 연통되는 한 쌍의 흡입포트 및 토출포트가 각각 관통 형성된 밸브플레이트를 포함하여 이루어진다.

본 발명은 실린더블럭(40)의 회전을 주도하는 회전축(100)의 회전을 원활하게 하기 위해 회전축(100)에 복수개의 홈부(110) 및 홈부(110)에 삽입되는 오링(120)이 배치되되, 제1홈부(111)는 ㄷ 형상이고, 제2홈부(112)는 시점에서 종점이 편향되고, 종점의 측면벽이 시점에 비하여 높은 J 자구조일 수 있다.

보다 상세하게 도 4를 참고하면, 회전축(100)은 오링(120)이 제1홈부(111) 및 제2홈부(112)에 끼워지며, 제2홈부(112)의 구조를 J자구조로 구성할 수 있다. 따라서 제1홈부(111)와 제2홈부(112)에 오링(120)을 배치하는 경우 J자구조의 제2홈부 격벽에 의해 회전축(100)이 회전시 오링(120)이 좌우로 흔들지 않고 제2홈부(112)에서 위치가 고정되어 베어링에 의해 안정적으로 회전할 수 있도록 도와줄 뿐 아니라 오링(120)의 마모를 방지하고, 소음과 진동을 감소시킬 수 있다.

오링(120)은 주문제작제품이 아니며 일괄 생산된 공산품에 해당한다. 따라서 다양한 가공제품의 홈부(110)에 모두 대응할 수 없어 홈부(110)의 홈보다 작거나 큰 사이즈의 것을 끼워 사용하는 것이 일반적이다. 관련하여 사판식 유압모터의 경우 모터의 급격한 압력변동, 맥동발생 등으로 진동이 필연적으로 발생하고, 이는 회전축(100)과 실린더블럭(40)의 회전시 편심이 유발되어 베어링과 회전축(100)의 마찰을 유발하며 오링(120)이 홈에서 좌우로 이동하는 반복동작에 의해 마모되고 이로 인한 오일의 누유와 더욱 심한 진동과 소음을 발생시킨다.

이에 본 발명은 오링(120)이 끼워지는 제1홈부(111) 및 제2홈부(112)를 포함하되, 제2홈부(112)에 시점과 종점을 두어 시점에서 종점의 측면벽까지 J자구조로 구성하여 오링(120)이 홈부(110)에서 안정적으로 안착되도록 구성함으로써 회전축(100) 회전시 압력변동에 의한 진동으로 오링(120)의 좌우로 움직이는 현상을 감소시킬 수 있다.

나아가 시점에서 종점의 측면벽을 시점보다 높게 구성하여 완성품 조립시 기준면을 제공함으로써 중심선을 맞출 수 있고, 이로 인해 누적공차가 감소될 수 있어 구조의 안정성을 확보할 수 있는바 회전축(100)과 실린더블럭(40)이 회전시 편심이 유발되거나 압력변동에 의해 발생하는 심한 진동과 소음을 감소시킬 수 있다.

한편 제1홈부(111)는 종래와 동일하게 ㄷ자구조로 구성하여 오링(120)이 홈부(110)에서 이동하며 압력변동에 의한 소정의 진동을 수용할 수 있도록 구성하여 제2홈부(112)와 탄력적으로 상호보완되도록 구성할 수 있다.

한편 도 3을 참고하면, 슈(200)는, 내경이 피스톤슈(51)를 수용하는 구조이고, 외경은 슈(200)에 피스톤슈(51)의 반경이 삽입된 지점을 시작으로 경사지게 증가하되 마루(211)에서 면취전 끝점(212)까지 감소하는 구조일 수 있다.

슈(200)는 피스톤슈(51)가 삽입된 상태에서 오일을 흡입 및 토출하는 과정을 반복하며 사판과 슈플레이트(210) 사이의 습동에 의해 모터가 동작한다. 이때 사판과 슈플레이트(210) 사이에 피스톤슈(51)가 흡입한 오일이 윤활유 역할을 하게 된다. 그러나 압력변동 폭이 커지는 경우 맥동현상이 발생해 습동을 위한 오일이 원활하게 공급되지 않을 수 있고 이 경우 진동과 소음 발생뿐 아니라 모터의 고장을 유발할 수 있다.

관련하여 슈(200)에 삽입된 구조인 피스톤슈(51)가 시간이 경과하면 슈(200)와 소착되고 면접촉되어 끼임구조로 변형되고 마찰에 의해 피스톤슈(51)가 슈(200)에서 부드럽게 동작하지 않아 오일의 공급이 원활하지 않게 되는바 이는 맥동현상에 의해 오일이 원활하게 공급되지 않는 원인 중의 하나이다.

관련하여 피스톤슈(51)를 슈(200)에 결합하는 공정은 스웨징(Swaging)결합인 바, 슈(200)가 피스톤슈(51)를 감싼 상태에서 금형틀을 지나며 형상이 가공되는데 상대적으로 경도가 약한 슈(200)가 유연하게 피스톤슈(51)를 감싸게 된다. 이때 도 3과 같은 종래 일반적인 슈(200)의 경우 슈(200)가 피스톤슈(51)를 완전히 감싸게 되고, 실린더 동작과 필연적인 압력변동 또는 맥동현상이 반복되며 가열과 가압에 의해 변형되어 슈(200)가 피스톤슈(51)의 일부와 소착되 면접촉 면적이 증가하여 피스톤슈(51)가 슈(200)에서 부드럽게 동작할 수 없게 된다.

따라서 소착과 면접촉을 방지하고자 본발명은 슈(200)에 피스톤슈(51)의 반경이 삽입된 지점을 시작으로 그 외표면이 경사지게 증가하되 마루(211)에서 면취된 끝점(212)까지 감소하는 구조로 구성하여 금형틀에서 슈(200)가 피스톤슈(51)를 감싸며 면취가공(스웨징, sweaging)이 완료된 후에 슈(200)의 말단부가 피스톤슈(51)와 소정의 공간을 두도록 구성할 수 있다.

따라서 반복적인 피스톤 동작이 있더라도 소착에 의한 면접촉이 아닌 선접촉을 유지할 수 있어 피스톤슈(51)가 슈(200)에서 부드러운 동작을 유지할 수 있다. 나아가 스웨징 과정에서 슈(200)의 말단부분이 피스톤슈(51)를 향해 오무러지며 슈(200)의 중간일부에 소정의 공간부가 발생하고 공간부에 소량의 오일이 저장될 수 있어 피스톤 동작에 윤활유를 제공할 수 있다. 따라서 슈플레이트(210)와 경사판(30)의 습동에 제공되는 오일을 지속적으로 공급할 수 있으며 맥동현상이 나타나는 경우에도 슈(200)와 피스톤슈(51) 사이에 저장된 오일을 공급하여 습동을 유지하도록 할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

1 사판식유압모터
2 모터
10 케이싱
30 경사판
40 실린더블럭
50 피스톤
51 피스톤슈
100 회전축
110 홈부
111 제1홈부
112 제2홈부
120 오링
200 슈
210 슈플레이트
211 마루
212 끝점

Claims

케이싱(10), 회전축(100), 경사판(30), 실린더블럭(40), 피스톤, 슈(200) 및 슈플레이트(210)를 포함하는 사판식 유압모터에 있어서,
상기 회전축(100)은,
회전축(100) 일말단에 복수개의 홈부(110) 및 홈부(110)에 삽입되는 오링(120)이 배치되되, 제1홈부(111)는 ㄷ 형상이고, 제2홈부(112)는 시점에서 종점이 편향되고, 종점의 측면벽이 시점에 비하여 높은 J자 구조이며,
상기 슈(200)는, 내경이 피스톤슈(51)를 수용하는 구조이고, 외경은 슈(200)에 피스톤슈(51)의 반경이 삽입된 지점을 시작으로 경사지게 증가하되 마루(211)에서 면취된 끝점(212)까지 감소하는 구조인 것을 특징으로 하는 사판식 유압모터 시스템.