KR102595854B1 - 서지 압력의 완화 기능이 우수한 사판식 유압펌프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사판을 지지하는 반구 형태의 피벗용 지지구가 펌프 케이싱에 장착되는 부분에 압유의 서지 압력이 발생할 때 이를 신속하게 펌프 케이싱 쪽으로 배출할 수 있는 수단을 마련하여 서지 압력 발생으로 인한 문제점을 효과적으로 해결한 서지 압력의 완화 기능이 우수한 사판식 유압펌프를 제공하는데 그 주된 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 서지 압력의 완화 기능이 우수한 사판식 유압펌프는, 펌프 케이싱과, 상기 펌프 케이싱 내부에 회전 가능하게 설치된 구동축과, 상기 펌프 케이싱 내부에 위치하고 상기 구동축이 회전할 때 그 둘레를 따라 공전 가능하도록 설치되며 흡입 및 토출 포트를 통해 상기 펌프 케이싱 외부와 연통되는 복수개의 피스톤 장착홈이 형성된 실린더 블록과, 상기 각각의 피스톤 장착홈에 전후진 가능하도록 삽입 설치되고 내부에 압유공간이 형성된 피스톤과, 상기 펌프 케이싱의 내부에 일정 각도로 경사지게 설치된 사판과, 상기 피스톤의 상기 실린더 블록 외부로 돌출된 일측에 피벗 가능하게 장착되고 상기 사판의 경사면을 따라 슬라이딩되도록 설치된 슈패드와, 상기 사판과 펌프 케이싱 사이에 설치되어 상기 사판이 자유롭게 회동될 수 있도록 지지하는 반구 형태의 피벗용 지지구를 포함하는 사판식 유압펌프에 있어서, 상기 피벗용 지지구와 상기 펌프 케이싱 사이에는 스풀 장착공간이 마련되고, 상기 스풀 장착공간에는 상기 피벗용 지지구를 고정하는 스풀이 장착 스프링을 매개로 삽입 설치되며, 압유의 서지 압력이 발생한 경우에 이 서지 압력에 의해 상기 스풀이 이동하면서 상기 피벗용 지지구 내부로 유입된 압유를 상기 펌프 케이싱 내부공간으로 배출하는 서지 압력 해소용 유로를 개방하도록 구성될 수 있다.

Description

서지 압력의 완화 기능이 우수한 사판식 유압펌프{SWASH PLATE TYPE HYDRAULIC PUMP WITH EXCELLENT SURGE PRESSURE RELIEF}

본 발명은 서지 압력의 완화 기능이 우수한 사판식 유압펌프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사판식 유압펌프 내에서 사판과 반구 형태의 지지구 사이에 작용하는 서지 압력을 신속하게 완화시켜주는 사판식 유압펌프에 관한 것이다.

사판식 유압펌프는 굴삭기와 같은 건설 중장비에 사용되는 엔진으로서, 유압펌프의 케이싱 내에 구동축의 둘레를 따라 일정 간격으로 설치된 복수개의 피스톤이 등간격으로 배치된 실린더 블록이 경사지게 설치된 사판 위를 고속으로 공전하면서 압유(또는 "작동유"라고도 함)를 흡입/토출하는 행정을 반복 수행하여 압유를 건설 중장비의 운행 및 작동을 위한 동력원으로 공급될 수 있도록 해주는 것이다.

이러한 사판식 유압펌프는 흡입 및 토출 공정이 전환되는 과정에서 급격한 압력 변화가 일어나고 이로 인해 압유의 맥동 현상이 발생한다. 맥동 현상은 유압펌프의 압력 제어에 악영향을 미칠 뿐만 아니라, 유압펌프 내에 장착된 여러 부품들이 손상되는 주요 원인이 된다. 특히, 토출 공정에서 압유의 공급 압력이 급격하게 증가하는 서지 압력이 발생하는데 이로 인해 사판의 들뜸 현상 등의 문제점이 발생한다. 일본 공개특허 제2016-056736호(발명의 명칭: 경사판식 유압모터 또는 경사판식 유압펌프, 2016.04.21. 공개)에 보듯이 종래에도 토출 공정에서 발생하는 압유의 서지 압력을 감소시키기 위한 여러 기술적 수단이 제시되어 왔으나, 아직은 실질적인 서지 압력의 감소 효과가 높지 못한 실정이다. 따라서, 사판식 유압펌프의 내구성을 향상시키기 위해 압유의 서지 압력을 효과적으로 완화시킬 수 있는 기술적 수단의 개발이 요구되고 있다.

일본 공개특허 제2016-056736호(2016.04.21. 공개)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 사판을 지지하는 반구 형태의 피벗용 지지구가 펌프 케이싱에 장착되는 부분에 압유의 서지 압력이 발생할 때 이를 신속하게 펌프 케이싱 쪽으로 배출할 수 있는 수단을 마련하여 서지 압력 발생으로 인한 문제점을 효과적으로 해결한 서지 압력의 완화 기능이 우수한 사판식 유압펌프를 제공하는데 그 주된 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 서지 압력의 완화 기능이 우수한 사판식 유압펌프는, 펌프 케이싱과, 상기 펌프 케이싱 내부에 회전 가능하게 설치된 구동축과, 상기 펌프 케이싱 내부에 위치하고 상기 구동축이 회전할 때 그 둘레를 따라 공전 가능하도록 설치되며 흡입 및 토출 포트를 통해 상기 펌프 케이싱 외부와 연통되는 복수개의 피스톤 장착홈이 형성된 실린더 블록과, 상기 각각의 피스톤 장착홈에 전후진 가능하도록 삽입 설치되고 내부에 압유공간이 형성된 피스톤과, 상기 펌프 케이싱의 내부에 일정 각도로 경사지게 설치된 사판과, 상기 피스톤의 상기 실린더 블록 외부로 돌출된 일측에 피벗 가능하게 장착되고 상기 사판의 경사면을 따라 슬라이딩되도록 설치된 슈패드와, 상기 사판과 펌프 케이싱 사이에 설치되어 상기 사판이 자유롭게 회동될 수 있도록 지지하는 반구 형태의 피벗용 지지구를 포함하는 사판식 유압펌프에 있어서, 상기 피벗용 지지구와 상기 펌프 케이싱 사이에는 스풀 장착공간이 마련되고, 상기 스풀 장착공간에는 상기 피벗용 지지구를 고정하는 스풀이 장착 스프링을 매개로 삽입 설치되며, 압유의 서지 압력이 발생한 경우에 이 서지 압력에 의해 상기 스풀이 이동하면서 상기 피벗용 지지구 내부로 유입된 압유를 상기 펌프 케이싱 내부공간으로 배출하는 서지 압력 해소용 유로를 개방하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 스풀은 압유의 서지 압력이 감소한 때에는 상기 장착 스프링의 복원력에 의해 다시 이동하면서 상기 서지 압력 해소용 유로를 폐쇄할 수 있도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 피벗용 지지구는 상기 펌프 케이싱과 접촉하는 후면에 제1 결합홈이 형성되고, 이 제1 결합홈에는 상기 사판과 접촉하는 피벗용 지지구의 반구형 전면으로부터 압유가 유입되는 유입 유로가 형성되며, 상기 피벗용 지지구의 후면에는 상기 제1 결합홈으로부터 압유가 상기 펌프 케이싱 내부공간으로 배출되도록 해주는 상기 서지 압력 해소용 유로가 형성되고, 상기 사판이 회동 가능하게 지지되는 펌프 케이싱 상에는 상기 피벗용 지지구의 제1 결합홈과 대응하는 제2 결합홈이 형성되며, 상기 피벗용 지지구의 제1 결합홈과 상기 펌프 케이싱의 제2 결합홈에 의해 형성된 상기 스풀 장착공간에는 상기 피벗용 지지구를 상기 펌프 케이싱 상에 고정시킴과 동시에 서지 압력이 발생할 경우에 상기 서지 압력 해소용 유로를 개방하여 상기 스풀 장착공간으로 유입된 압유를 상기 펌프 케이싱 내부공간으로 배출하는 상기 스풀이 장착될 수 있다.

또한, 상기 스풀은 그 내부에 상기 피벗용 지지구의 유입 유로를 통해 유입된 압유가 공급되는 내부 유로가 형성되며, 이 내부 유로에는 압유의 서지 압력이 발생한 때에만 상기 피벗용 지지구의 후면에 형성된 서지 압력 해소용 유로와 선택적으로 연통되도록 해주는 스위칭 유로가 형성될 수 있다.

또한, 상기 장착 스프링은 상기 펌프 케이싱에 형성된 제2 결합홈 내에 삽입 설치되어 상기 스풀을 상기 피벗용 지지구 쪽으로 탄성 바이어스되도록 지지함으로써, 상기 피벗용 지지구의 제1 결합홈으로 유입되는 압유에 의해 상기 스풀에 가해지는 압력이 서지 압력이 아닌 경우에는 상기 서지 압력 해소용 유로를 폐쇄하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 장착 스프링은 상기 피벗용 지지구의 제1 결합홈으로 유입되는 압유에 의해 상기 스풀에 가해지는 압력이 서지 압력인 경우에는 상기 피벗용 지지구의 반대쪽으로 탄성 바이어스되면서 상기 서지 압력 해소용 유로를 개방하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 스풀의 내부 유로는 상기 스풀 장착공간 중에서 상기 피벗용 지지구의 제1 결합홈에서부터 상기 장착 스프링이 삽입 설치된 상기 펌프 케이싱의 제2 결합홈까지 연통해주는 수평 메인 유로가 형성되고, 상기 스위칭 유로는 상기 수평 메인 유로부터 수직 방향으로 연장되어 상기 피벗용 지지구의 후면에 형성된 서지 압력 해소용 유로와 선택적으로 연통되도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 수평 메인 유로는 상기 상기 펌프 케이싱에 형성된 제2 결합홈 방향의 끝단 부분에 직경이 감소하는 조리개가 형성될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 서지 압력의 완화 기능이 우수한 사판식 유압펌프에 따르면, 압유의 서지 압력이 발생할 때 사판을 지지하는 반구 형태의 피벗용 지지구를 통해 펌프 케이싱 쪽으로 서지 압력이 효과적으로 배출될 수 있도록 해줌으로써 서지 압력으로 인한 사판의 들뜸 현상 등을 방지하여 유압펌프의 내구성을 향상시켜준다.

도 1은 일반적인 사판식 유압펌프의 구조를 나타낸 도면.
도 2는 도 1에서 A 방향으로 본 사판의 결합 구조를 나타낸 도면.
도 3은 도 1에서 주요부를 확대 도시한 도 면.
도 4는 본 발명에 따른 스풀이 결합된 상태를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 피벗용 지지구의 구조를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 스풀의 구조를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 서지 압력이 발생하지 않은 상태의 스풀의 작동 관계를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 서지 압력이 발생한 상태의 스풀의 작동 관계를 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 서지 압력의 완화 기능이 우수한 사판식 유압펌프에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 사판식 유압펌프의 구조를 나타낸 것이다. 사판식 유압펌프는 펌프 케이싱(1)의 내부공간(1a)에 구동축(2)이 회전 가능하게 장착된다. 상기 구동축(2)의 일단은 펌프 케이싱(1)의 결합되어 내부공간(1a)을 밀폐되도록 해주는 고정블록(7) 상에 베어링 매개로 회전 가능하게 장착되고, 상기 구동축(2)의 타단은 디젤엔진(미도시)과 연결되어 회전된다.

복수개의 피스톤 장착홈이 형성된 실린더 블록(5)은 상기 구동축(2)의 둘레를 따라 장착 스프링(8)을 매개로 삽입 설치되어 구동축(2)이 회전할 때 이를 중심으로 상기 피스톤 장착홈이 공전 가능하게 설치된다. 상기 실린더 블록(5)은 구동축(2)의 둘레를 따라 공전하는 동안에 밸브 플레이트(6)를 통해 흡입 포트 및 토출 포트와 교대로 연통된다. 상기 실린더 블록(5)의 피스톤 장착홈에는 피스톤(4)이 전후진 가능하도록 삽입 설치되고, 이 피스톤(4)의 일단은 구 형태로 형성되어 슈패드(9)와 피벗 가능하게 결합되며, 상기 슈패드(9)는 펌프 케이싱(1)의 내부에 일정 각도로 경사지게 장착된 사판(3)의 표면에 밀착되도록 설치된다.

이와 같이 구성된 사판식 유압펌프는 다음과 같이 작동된다. 구동축(2)이 고속으로 회전하면, 복수개의 실린더 블록(5)도 구동축(2)의 둘레를 따라 함께 공전한다. 이 때, 흡입 행정 상에 위치하는 실린더 블록(도 1에서 구동축(2)의 상부에 위치함)은 피스톤(4)이 실린더 블록(5)으로부터 경사진 사판의 표면을 따라 당겨져 오른쪽으로 이동하고, 그 결과 밸브 플레이트(6)의 흡입 포트를 통해 실린더 블록(5)의 내부로 압유가 공급된다. 반대로, 토출 행정 상에 위치하는 실린더 블록(도 1에서 구동축(2)의 하부에 위치함)은 피스톤(4)이 실린더 블록(5)으로부터 경사진 사판의 표면을 따라 밀어져 왼쪽으로 이동하고, 그 결과 상기 흡입 공정을 통해 실린더 블록(5) 내부로 유입된 압유가 다시 밸브 플레이트(6)의 토출 포트를 통해 펌프 케이싱(1)의 외부로 토출된다.

토출압의 제어는 사판(3)의 경사각을 조절함으로써 이루어진다. 사판(3)의 경사각 제어를 위해 펌프 케이싱(1) 상에 반구 형태의 피벗용 지지구(10)가 설치되고, 사판(3)의 후면이 상기 피벗용 지지구(10) 상에 회동 가능하게 결합된다.

사판(3)을 A 방향에서 본 도면인 도 2에 도시한 바와 같이, 사판(3)은 원판 형태로 형성되고 그 중앙의 구멍(3c)을 구동축(2)이 관통하고 있다. 제1 지지면(3b1)와 제2 지지면(3b2)이 교차하는 교차선(L1) 상에는 구동축(2)의 양측으로 반구상으로 형성된 피벗용 홈(3d)이 형성된다. 2개의 피벗용 홈(3d)은 축 방향으로부터 보았을 때 구동축(2)의 중심을 통하는 직선 L2에 대해서 좌우 대칭으로 배치되고, 이 피벗용 홈(3d)에는 상기 반구 형태의 피벗용 지지구(10)가 삽입되어 사판(3)이 피벗용 지지구(10)를 중심으로 자유롭게 회동될 수 있도록 배치된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 피벗용 지지구(10)는 핀 부재(11)를 통해 펌프 케이싱(1)에 고정된다. 피벗용 지지구(10)와 핀 부재(11)는 일체로 형성될 수 있다. 피벗용 지지구(10)의 반구 형상의 구면은 사판(3)의 지지면(3a)에 형성된 피벗용 홈(3d)에 슬라이딩 가능하게 삽입 설치된다. 피벗용 지지구(10)는 사판(3)이 경사각을 변경할 때에, 피벗용 홈(3d)과 슬라이딩하는 중심점이 된다. 이에 의해, 사판(3)은 피벗용 지지구(10)를 중심으로 펌프 케이싱(1)에 대해서 모든 방향으로 피벗이 가능하도록 지지된다.

피스톤(4)의 내부 및 사판(3)에 관통 형성된 윤활 유로(11a,11b)를 통해 피스톤의 토출 공정 동안에 압유가 피스톤(4)의 내부공간으로부터 슈패드(9) 및 사판(3)을 통과해 피벗용 홈(3d)에까지 공급되어 피벗용 지지구(10)가 사판(3)의 피벗용 홈(3d)에 금속 접촉하여 슬라이딩 되는 부위를 윤활할 수 있도록 해준다. 이 때, 압유는 피스톤(4)의 구형 선단부와 슈패드(9)의 요홈부(9b) 사이의 접촉면과 슈패드(9)가 슬라이딩되는 사판(3)의 경사면(3a)에도 공급되어 이들 부품의 금속 마찰 부위를 윤활할 수 있도록 해준다.

본 발명에 따른 사판식 유압펌프는 도 1 및 도 2를 참조로 상술한 사판식 유압펌프의 기본 구조를 그대로 사용하고 있는 바, 아래에서 별도로 설명하지 않는 이 사판식 유압펌프의 기본 구성요소를 채용하고 있다고 전제한다.

이와 같이 구성된 사판식 유압펌프는 구동축(2)에 의해 고속으로 회전하는 피스톤(4)이 사판(3)의 경사면(3a)을 따라 슬라이딩되면서 왕복으로 전후진되고, 이에 의해 압유가 밸브 플레이트(6)의 흡입 유로를 통해 실린더 블록(5) 내부로 공급되는 흡입 공정과 압유가 밸브 플레이트(6)의 토출 유로를 통해 실린더 블록(5)의 외부로 공급되는 토출 공정이 반복 수행된다. 도 1에서 구동축(2)의 상부에 위치한 피스톤(4)이 흡입 공정을 수행하는 것이고, 구동축(2)의 하부에 위치한 피스톤(4)이 토출 공정을 수행하는 것임은 이미 상기한 바와 같다.

이와 같이, 피스톤(4)이 회전 및 왕복 운동을 반복 수행하면서 압유의 흡입과 토출 공정이 고속으로 전환되기 때문에 이 전환 과정에서 큰 압력 차로 인한 맥동 현상이 발생한다. 특히 상기 토출 공정 동안에 실린더 블록(5)의 내부공간으로 압유가 갑작스럽게 높아진 서지 압력(Surge pressure)이 발생할 수 있다.

이로 인해 피스톤(4)의 구형 선단부와 슈패드(9)의 요홈부(9b) 사이의 접촉면, 슈패드(9)가 슬라이딩되는 사판(3)의 경사면(3a) 및 피벗용 지지구(10)와 사판(3)의 피벗용 홈(3d) 사이의 접촉면에 서지 압력이 전달되어 이들 접촉면의 들뜸 현상이 발생하게 된다. 이러한 들뜸 현상으로 인해 피스톤(4)과 슈패드(9)의 순간적인 이탈이 발생하고, 종국에는 양 부품의 결합력이 약해져 파손의 원인이 된다. 또한, 피벗용 지지구(10)와 사판(3)의 피벗용 요홈(3d) 사이에도 순간적인 이탈이 발생하여 사판(3)의 경사각 제어가 정확하게 이루어지지 않고 부품의 손상도 발생하게 된다.

이러한 서지 압력으로 인한 문제점을 해결하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이 사판(3)의 경사면(3a)에 슬라이딩되는 슈패드(9)의 표면에 나선 형태의 조리개(12)를 형성하고, 사판(3)의 내부에 형성된 윤활 유로(11b)의 일부 구간에 직경이 작아진 조리개(13)를 형성하여 압유의 서지 압력이 이 조리개 구간을 통과하는 동안에 압력이 감소될 수 있도록 해주는 기술구성이 제시된 바 있다(특허문헌 1 참조).

특히, 상기 나선 형태의 조리개(12)는 도 3의 C 방향으로 볼 때 슈패드(9)의 중심에 형성된 윤활 유로(11a)부터 사판(3)의 윤활 유로(11b)까지 일정 길이를 갖는 나선형 구간으로 형성되어 이 구간을 통과하는 동안에 서지 압력이 감소될 수 있도록 구성된다. 그러나, 이러한 조리개(12,13)의 구성만으로는 갑작스럽게 발생하는 압유의 큰 서지 압력을 효과적으로 감소시키지 못하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 개발된 본 발명의 일 실시예를 도 4 내지 도 8을 참조로 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 피벗용 지지구와 스풀의 결합 관계를 나타내고, 도 5는 상기 피벗용 지지구의 상세 구조를 나타내며, 도 6은 상기 스풀의 상세 구조를 나타낸다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤(20)의 구형 선단부(24)는 슈패드(30)와 피벗 가능하게 결합되고, 상기 슈패드(30)는 사판(40)의 경사면(41)에 슬라이딩 가능하게 결합되며, 상기 사판(40)의 후면은 반구 형태의 피벗용 지지구(60)를 매개로 펌프 케이싱(50)의 표면에 모든 방향으로 회동 가능하게 결합된다. 이 때, 상기 피스톤(20)의 내부에 형성된 압유공간(22)은 피스톤(20)의 구형 선단부(24)에 형성된 제1 유로(23)와 슈패드(30)에 형성된 제2 유로(32)와 사판(40)에 형성된 제3 유로(42)에 의해 사판(40)의 후면에 형성된 피벗용 홈(43)에까지 연통된다.

유압펌프의 토출 공정 동안에 압유는 이들 유로를 통해 유입되어 피벗용 지지구(60)가 사판(40)의 피벗용 홈(43)과 금속 접촉되는 부위를 윤활할 수 있도록 해준다. 이 때, 압유는 피스톤(20)의 구형 선단부와 슈패드(30)의 요홈부 사이의 접촉면과 슈패드(30)가 슬라이딩되는 사판(40)의 경사면(41)에도 공급되어 이들 부품의 금속 마찰 부위를 윤활할 수 있도록 해준다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 피벗용 지지구(60)와 펌프 케이싱(50) 사이에는 스풀 장착공간이 마련되고, 상기 스풀 장착공간에는 피벗용 지지구(60)를 고정하는 스풀(70)이 장착 스프링(80)을 매개로 전방(도 4의 왼쪽 방향)으로 탄성 바이어스된 상태로 삽입 설치되며, 압유의 서지 압력이 발생한 경우에 이 서지 압력에 의해 스풀(70)이 장착 스프링(80)의 탄성력을 이겨내고 후방(도 5의 오른쪽 방향)으로 이동하면서 피벗용 지지구(60) 내부로 유입된 압유를 펌프 케이싱(50) 내부공간으로 배출하는 서지 압력 해소용 유로(65)를 개방할 수 있도록 해준다.

반대로, 압유의 서지 압력이 감소한 때에는 스풀(70)은 장착 스프링(80)의 복원력에 의해 다시 전방으로 이동하면서 서지 압력 해소용 유로를 폐쇄하여 압유가 피벗용 지지구(60)의 외부로 배출되지 않도록 해준다. 그 결과, 피스톤(20), 슈패드(30), 사판(40) 및 피벗용 지지구(60)와 같은 주요 금속 부품의 접촉면에 압유가 충분히 공급되어 윤활이 원활하게 이루어진다. 도 4는 압유의 서지 압력이 발생하지 않아 스풀(70)이 전방으로 탄성 바이어스되어 서지 압력 해소용 유로(65)를 폐쇄한 상태를 예시하고 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 피벗용 지지구(60)는 반구형 몸체(61)를 이루고, 펌프 케이싱(50)과 접촉하는 후면에 제1 결합홈(63)이 형성되고, 이 제1 결합홈(63)에는 사판(40)과 접촉하는 피벗용 지지구(60)의 반구형 전면으로부터 압유가 유입되는 유입 유로(64)가 형성되며, 피벗용 지지구(60)의 후면에는 제1 결합홈(63)으로부터 압유가 펌프 케이싱(50) 내부공간으로 배출되도록 해주는 서지 압력 해소용 유로(65)가 형성된다. 이 서지 압력 해소용 유로(65)는 도 4에서 보는 바와 같이 사판(40)과 펌프 케이싱(50)의 사이 공간을 통해 사판(40)이 수납된 펌프 케이싱(50)의 내부공간으로 연통된다.

또한, 상기 피벗용 지지구(60)의 반구형 전면에는 압유를 담지할 수 있는 복수개의 저장홈(62)가 일정 간격으로 형성되어 있다. 이 저장홈(62)은 사판(40)의 피벗용 홈(43)과 피벗용 지지구(60) 사이의 접촉면으로 유입되는 압유를 더 많이 담지하여 윤활성을 증가시켜주는 역할을 한다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 사판(40)이 회동 가능하게 지지되는 펌프 케이싱(50) 상에는 상기 피벗용 지지구(60)의 제1 결합홈(63)과 대응하는 제2 결합홈(51)이 형성되며, 상기 피벗용 지지구(60)의 제1 결합홈(63)과 상기 펌프 케이싱(50)의 제2 결합홈(51)에 의해 형성된 스풀 장착공간에는 피벗용 지지구(60)를 펌프 케이싱(50) 상에 고정시킴과 동시에 서지 압력이 발생할 경우에 서지 압력 해소용 유로(65)를 개방하여 스풀 장착공간으로 유입된 압유를 펌프 케이싱(50)의 내부공간으로 배출하는 스풀(70)이 장착된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 스풀(70)은 원형 단면을 가지고 수평 방향으로 긴 바 형태를 이루는 몸체(71)을 가지며, 그 내부에는 피벗용 지지구(60)의 유입 유로(64)를 통해 유입된 압유가 공급되는 내부 유로(72,73,74)가 형성되며, 이 내부 유로에는 압유의 서지 압력이 발생한 때에만 피벗용 지지구(60)의 후면에 형성된 서지 압력 해소용 유로(65)와 선택적으로 연통되도록 해주는 스위칭 유로(74)가 형성된다.

보다 상세하게는, 스풀(70)의 내부 유로는 스풀 장착공간 중에서 피벗용 지지구(60)의 제1 결합홈(63)에서부터 상기 장착 스프링(80)이 삽입 설치된 펌프 케이싱(50)의 제2 결합홈(51)까지 연통해주는 수평 메인 유로(72)가 형성되고, 상기 스위칭 유로(74)는 수평 메인 유로(72)부터 수직 방향으로 연장되어 피벗용 지지구(60)의 후면에 형성된 서지 압력 해소용 유로(65)와 선택적으로 연통되도록 구성된다.

또한, 상기 수평 메인 유로(72)는 펌프 케이싱(50)에 형성된 제2 결합홈(51) 방향의 끝단 부분에 직경이 감소하는 조리개(73)가 형성되어 있다. 이 조리개(73)는 수평 메인 유로(72)를 통과하는 압유의 압력이 감소한 상태로 펌프 케이싱(50)의 제2 결합홈(51)으로 유입되도록 해준다. 또한, 상기 스풀(70)의 전면에는 저장홈(76)이 형성되는데, 이 저장홈(76)은 피벗용 지지구(60)의 제1 결합홈(63)의 공간으로 유입되는 압유를 추가적으로 담지하여 윤활성을 증가시켜주는 역할을 한다.

도 7 및 도 8을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 사판식 유압펌프의 작동 관계를 보다 상세히 설명한다. 도 7은 서지 압력이 발생하지 않은 상태의 스풀의 작동 관계를 나타내고, 도 8은 서지 압력이 발생한 상태의 스풀의 작동 관계를 나타낸다.

도 7에 도시된 바와 같이, 장착 스프링(80)이 펌프 케이싱(50)에 형성된 제2 결합홈(51) 내에 삽입 설치되어 스풀(70)을 피벗용 지지구(60) 쪽으로 탄성 바이어스되도록 지지해 준다. 이러한 장착 스프링(80)의 탄성력에 의해 스풀(70)에는 도 7의 왼쪽 방향으로 일정한 압력이 가해진다.

피벗용 지지구(60)의 제1 결합홈(63)으로 유입되는 압유에 의해 스풀(70)에 도 7의 오른쪽 방향으로 일정한 압력이 가해진다. 압유의 일부는 수평 메인 유로(72)를 통과해 펌프 케이싱(50)의 제2 결합홈(51)으로 유입되고 이는 스풀(70)에 도 7의 왼쪽 방향으로 일정한 압력을 가한다. 이와 같이 피벗용 지지구(60)의 제1 결합홈(63)에 채워진 압유와 펌프 케이싱(50)의 제2 결합홈(51)에 채워진 압유는 스풀(70)을 중심으로 양 쪽면에서 동일한 힘이 작용하게 된다. 상기 조리개(73)는 압유의 통과 유량을 감소시켜 압유의 가압력을 조절하는 역할을 한다.

압유에 의한 서지 압력이 발생하지 않은 경우에는 장착 스프링(80)에 의한 탄성력이 스풀(70)에 추가로 작용하므로, 스풀(70)은 스풀의 장착공간에서 왼쪽으로 탄성 바이어스되어 스위칭 유로(74)와 서지 압력 해소용 유로(65)는 서로 연통되지 아니한다. 그 결과, 사판(40)의 후면과 피벗용 지지구(60)의 접촉면으로 압유가 공급되어 윤활이 이루어진다.

압유에 의한 서지 압력이 발생한 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이 유압의 서지 압력으로 인해 스풀(70)을 오른쪽 방향으로 이동시키고자 하는 압력이 순간적으로 크게 증가한다. 서지 압력은 장착 스프링(80)의 가압력을 극복하고 스풀(70)을 피벗용 지지구(60)의 반대쪽으로 탄성 바이어스시키고, 그 결과 스위칭 유로(74)와 서지 압력 해소용 유로(65)는 서로 연통된다. 서지 압력 해소용 유로(65)가 개방되면, 높은 압력의 압유가 순간적으로 서지 압력 해소용 유로(65)를 통해 펌프 케이싱(50)의 내부공간으로 배출되어 신속하게 서지 압력이 해소된다. 이에 의해, 실린더 블록 내에 순간적으로 발생하는 서지 압력으로 인해 슈패드(30) 및 사판(40)의 들뜸 현상 및 이로 인한 부품 파손을 방지될 수 있다.

한편, 서지 압력이 해소되면 피벗용 지지구(60)의 제1 결합홈(63)에 채워진 압유와 펌프 케이싱(50)의 제2 결합홈(51)에 채워진 압유는 스풀(70)을 중심으로 양 쪽면에서 다시 동일한 힘이 작용하게 되고, 작용 스프링(80)의 복원력에 의해 스풀(70)은 왼쪽 방향으로 탄성 바이어스되어 도 7의 상태로 복귀된다.

본 발명의 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 해당 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 각 실시예에 개시된 기술적 특징들은 서로 다른 실시예에 병합되어 적용될 수 있다.

따라서, 각 실시예에서는 각각의 기술적 특징을 위주로 설명하지만, 각 기술적 특징이 서로 양립 불가능하지 않은 이상, 서로 병합되어 적용될 수 있다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

20: 피스톤 30: 슈패드
40: 사판 50: 펌프 케이싱
60: 피벗용 지지구 70: 스풀
80: 장착 스프링

Claims (8)

1. 펌프 케이싱과, 상기 펌프 케이싱 내부에 회전 가능하게 설치된 구동축과, 상기 펌프 케이싱 내부에 위치하고 상기 구동축이 회전할 때 그 둘레를 따라 공전 가능하도록 설치되며 흡입 및 토출 포트를 통해 상기 펌프 케이싱 외부와 연통되는 복수개의 피스톤 장착홈이 형성된 실린더 블록과, 상기 각각의 피스톤 장착홈에 전후진 가능하도록 삽입 설치되고 내부에 압유공간이 형성된 피스톤과, 상기 펌프 케이싱의 내부에 일정 각도로 경사지게 설치된 사판과, 상기 피스톤의 상기 실린더 블록 외부로 돌출된 일측에 피벗 가능하게 장착되고 상기 사판의 경사면을 따라 슬라이딩되도록 설치된 슈패드와, 상기 사판과 펌프 케이싱 사이에 설치되어 상기 사판이 자유롭게 회동될 수 있도록 지지하는 반구 형태의 피벗용 지지구를 포함하는 사판식 유압펌프에 있어서,
   상기 피벗용 지지구와 상기 펌프 케이싱 사이에는 스풀 장착공간이 마련되고, 상기 스풀 장착공간에는 상기 피벗용 지지구를 고정하는 스풀이 장착 스프링을 매개로 삽입 설치되며, 압유의 서지 압력이 발생한 경우에 이 서지 압력에 의해 상기 스풀이 이동하면서 상기 피벗용 지지구 내부로 유입된 압유를 상기 펌프 케이싱 내부공간으로 배출하는 서지 압력 해소용 유로를 개방하는 것을 특징으로 하는 서지 압력 완화 기능이 우수한 사판식 유압펌프.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 스풀은 압유의 서지 압력이 감소한 때에는 상기 장착 스프링의 복원력에 의해 다시 이동하면서 상기 서지 압력 해소용 유로를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 서지 압력 완화 기능이 우수한 사판식 유압펌프.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 피벗용 지지구는 상기 펌프 케이싱과 접촉하는 후면에 제1 결합홈이 형성되고, 이 제1 결합홈에는 상기 사판과 접촉하는 피벗용 지지구의 반구형 전면으로부터 압유가 유입되는 유입 유로가 형성되며, 상기 피벗용 지지구의 후면에는 상기 제1 결합홈으로부터 압유가 상기 펌프 케이싱 내부공간으로 배출되도록 해주는 상기 서지 압력 해소용 유로가 형성되고,
   상기 사판이 회동 가능하게 지지되는 펌프 케이싱 상에는 상기 피벗용 지지구의 제1 결합홈과 대응하는 제2 결합홈이 형성되며, 상기 피벗용 지지구의 제1 결합홈과 상기 펌프 케이싱의 제2 결합홈에 의해 형성된 상기 스풀 장착공간에는 상기 피벗용 지지구를 상기 펌프 케이싱 상에 고정시킴과 동시에 서지 압력이 발생할 경우에 상기 서지 압력 해소용 유로를 개방하여 상기 스풀 장착공간으로 유입된 압유를 상기 펌프 케이싱 내부공간으로 배출하는 상기 스풀이 장착된 것을 특징으로 하는 서지 압력의 완화 기능이 우수한 사판식 유압펌프.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 스풀은 그 내부에 상기 피벗용 지지구의 유입 유로를 통해 유입된 압유가 공급되는 내부 유로가 형성되며,
   이 내부 유로에는 압유의 서지 압력이 발생한 때에만 상기 피벗용 지지구의 후면에 형성된 서지 압력 해소용 유로와 선택적으로 연통되도록 해주는 스위칭 유로가 형성된 것을 특징으로 하는 서지 압력의 완화 기능이 우수한 사판식 유압펌프.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 장착 스프링은 상기 펌프 케이싱에 형성된 제2 결합홈 내에 삽입 설치되어 상기 스풀을 상기 피벗용 지지구 쪽으로 탄성 바이어스되도록 지지함으로써, 상기 피벗용 지지구의 제1 결합홈으로 유입되는 압유에 의해 상기 스풀에 가해지는 압력이 서지 압력이 아닌 경우에는 상기 서지 압력 해소용 유로를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 서지 압력의 완화 기능이 우수한 사판식 유압펌프.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 장착 스프링은 상기 피벗용 지지구의 제1 결합홈으로 유입되는 압유에 의해 상기 스풀에 가해지는 압력이 서지 압력인 경우에는 상기 피벗용 지지구의 반대쪽으로 탄성 바이어스되면서 상기 서지 압력 해소용 유로를 개방하는 것을 특징으로 하는 서지 압력의 완화 기능이 우수한 사판식 유압펌프.
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 스풀의 내부 유로는 상기 스풀 장착공간 중에서 상기 피벗용 지지구의 제1 결합홈에서부터 상기 장착 스프링이 삽입 설치된 상기 펌프 케이싱의 제2 결합홈까지 연통해주는 수평 메인 유로가 형성되고,
   상기 스위칭 유로는 상기 수평 메인 유로부터 수직 방향으로 연장되어 상기 피벗용 지지구의 후면에 형성된 서지 압력 해소용 유로와 선택적으로 연통되는 것을 특징으로 하는 서지 압력의 완화 기능이 우수한 사판식 유압펌프.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 수평 메인 유로는 상기 펌프 케이싱에 형성된 제2 결합홈 방향의 끝단 부분에 직경이 감소하는 조리개가 형성된 것을 특징으로 하는 서지 압력의 완화 기능이 우수한 사판식 유압펌프.