KR200373965Y1 - 유압 피스톤 펌프·모터 - Google Patents

Abstract

본 고안은 유압 피스톤 펌프·모터에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 중공 피스톤의 내측 일부분에 피스톤단부를 형성하여 피스톤 내에 형성된 압력에 따른 탄성 변형을 이용하여 피스톤과 실린더블록 사이의 틈새를 자동 조절되게 함으로써 압력의 변화에 따른 외부 누유량을 저감시켜 성능을 향상시킬 수 있는 유압 피스톤 펌프·모터에 관한 것이다.

본 고안에 따른 유압 피스톤 펌프·모터는 베어링이 삽입 설치된 하우징과 흡입포트와 토출포트가 구비된 커버와 상기 하우징 내에서 회전 가능한 구동축과 상기 구동축에 의해 회전되며 소정의 경사각을 갖는 경사판과 상기 경사판에 설치되어 상기 구동축에 의해 회전되는 실린더블록과 상기 실린더블록 내에 형성된 적어도 하나 이상의 중공의 피스톤을 구비함에 따라 상기 구동축 회전시 상기 피스톤이 복동되면서 흡입행정과 토출행정을 교호적으로 수행하는 유압 피스톤 펌프·모터의 중공 피스톤의 내측 일부분에 피스톤단부를 형성하는 구성과 상기 실린더 블록과 상기 중공 피스톤과의 흡입 및 토출 행정시 마찰을 줄이기 위해서 상기 실린더 블록 내면에 부시를 더 갖춘 것을 특징으로 한다.

Description

유압 피스톤 펌프·모터{HYDRAULIC PISTON PUMP AND MOTOR}

본 고안은 유압 피스톤 펌프·모터에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 중공 피스톤의 내측 일부분에 피스톤단부를 형성하여 피스톤 내에 형성된 압력에 따른 탄성 변형을 이용하여 피스톤과 실린더블록 사이의 틈새를 자동 조절되게 함으로써 압력의 변화에 따른 외부 누유량을 저감시켜 성능을 향상시킬 수 있는 유압 피스톤 펌프·모터에 관한 것이다.

일반적으로 유압 피스톤 펌프는 엔진이나 전기모터 등으로부터 구동되어지는 기계에너지를 유체에너지로 변환하는 것이고, 유압 피스톤 모터는 유체에너지를 공급받아서 피스톤을 왕복 운동시키고 이 운동이 구동축을 회전시켜 기계에너지로 변환시키는 구동장치로서 그 출력밀도가 우수하고 출력이 좋아 중장비 등에 널리 사용되고 있다.

유압모터의 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이 흡입포트를 통해 공급되는 유체가 밸브플레이트를 거쳐 실린더블록내의 피스톤에 공급되면 유압에 의해서 피스톤이 전진하게 된다. 이때 피스톤이 전진하면서 피스톤에 조립된 피스톤슈가 경사판의 낮은 쪽으로 회전하게 되고, 이에 따라 실린더블록은 피스톤의 회전력에 의해서 회전하게 되면서 결국 구동축을 회전시켜 외부에 구동력을 전달하게 된다.

또한, 유압펌프의 경우에는 유압모터와는 반대로 도 1에 도시된 바와 같이 구동축을 엔진이나 전기모터에 의해 구동시켜주면 실린더블록이 회전하게 되고 이때 실린더블럭에 내장된 피스톤이 회전하면서 피스톤에 조립된 피스톤슈가 경사판을 따라 회전하게 되어 피스톤이 전진과 후진을 반복하게 된다. 이렇게 피스톤이 전진과 후진을 하면서 변화된 체적만큼 유체가 외부로 토출하게 된다.

이러한 유압 피스톤 펌프·모터의 효율은 기계효율과 용적효율의 곱으로 표시되어지며 기계효율은 상대운동을 하는 고체 간의 마찰에 기인한 것인 반면 용적효율은 실린더블록과 피스톤 사이의 틈새로 새어 나온 누유량에 따라 좌우되는데 일반적으로 누유량은 틈새의 3승에 비례하게 된다.

따라서 유압 피스톤 펌프·모터에 있어서 실린더블록과 피스톤 사이의 틈새를 늘이면 고체 마찰이 감소하지만 누유량이 증가하게 되고 피스톤 사이의 틈새를 줄이면 고체 마찰은 증가하지만 누유량이 감소하게 되는 반비례 관계가 성립하므로 기계효율과 용적효율의 곱으로 표시되는 최대 효율에 한계가 있게 된다.

또한, 실린더블록과 피스톤 사이의 틈새가 적게 되면 조립이 어려워짐은 물론 저압에서 저속으로 회전시킬 경우 마찰에 의한 스틱슬립으로 원활한 회전이 이루어지지 못하는 문제점도 있게 된다.

본 고안은 상기와 같은 문제를 해결하고자 고안된 것으로서, 베어링이 삽입 설치된 하우징과 흡입포트와 토출포트가 구비된 커버와 상기 하우징 내에서 회전 가능한 구동축과 상기 구동축에 의해 회전되며 소정의 경사각을 갖는 경사판과 상기 경사판에 설치되어 상기 구동축에 의해 회전되는 실린더블록과 상기 실린더블록 내에 형성된 적어도 하나 이상의 중공 피스톤을 구비함에 따라 상기 피스톤이 복동되면서 흡입행정과 토출행정을 교호적으로 수행하는 중공 피스톤의 내측 일부분에 피스톤단부를 형성하여 고압에 의한 피스톤단부에 탄성변형이 발생되게 함으로써 초기 틈새에 의한 용이한 조립과 저압 저속에서의 스틱슬립에 의한 마찰 최소화를 통한 원활한 회전과 고압에서의 탄성변형에 의한 피스톤과 실린더블록의 틈새를 좁혀 누유량을 최소화함으로써 효율을 증대 시킬 수 있는 유체 피스톤 펌프·모터를 제공함에 목적으로 한다.

또한, 실린더블록 내면에 부시를 더 갖추어 실린더블록과 피스톤 사이의 마찰을 줄이는 유체 피스톤 펌프·모터를 제공함을 목적으로 한다

도 1 종래의 유압 피스톤 펌프·모터의 단면도

도 2 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 유압 피스톤 펌프·모터의 단면도

도 3 본 고안의 바람직한 실시예에 따른 부시가 구비된 유압 피스톤 펌프·모터의 단면도

도 4 종래의 유압 피스톤 펌프·모터의 피스톤 단면도

도 5 본 고안의 유압 피스톤 펌프·모터의 피스톤 단면도

도 6 본 고안에 따른 내부 압력 작용시의 유압 피스톤 펌프·모터의 피스톤 단면도

도 7 본 고안의 부시가 구비된 유압 피스톤 펌프·모터의 피스톤단부 확대도

도 8 종래의 실린더 블록과 피스톤 조립 단면도

도 9 본 고안에 따른 부시가 구비된 유압 피스톤 펌프·모터의 실린더 블록과 피스톤 조립 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 하우징 2 : 구동축 3 : 경사판

4 : 피스톤 슈 5 : 피스톤 6 : 실린더 블록

7 : 피스톤단부 8 : 부시 9 : 밸브플레이트

10 : 커버 11 : 토출포트 12 : 흡입포트

20 : 변형량

본 고안은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 유체 피스톤 펌프·모터를 제공하기 위하여 창출한 것으로, 베어링이 삽입 설치된 하우징과 흡입포트 및 토출포트가 구비된 커버와 하우징 내에서 회전 가능한 구동축과 소정의 경사각을 갖는 경사판과 경사판에 설치되어 회전되는 실린더블록과 실린더블록 내에 형성된 적어도 하나 이상의 중공 피스톤을 구비함에 따라 피스톤이 복동되면서 흡입행정과 토출행정을 교호적으로 수행하는 유압 피스톤 펌프·모터의 중공 피스톤의 내측 일부분에 피스톤단부를 형성하는 구성과 실린더 블록과 피스톤과의 마찰을 줄이기 위해서 실린더블록 내면에 부시를 더 갖춘 것을 특징으로 한다.

이에 따라 본 고안에 따른 유체 피스톤 펌프·모터는 초기 실린더블록과 피스톤 사이에 틈새가 충분하여 원활한 조립과 저압 저속시의 스틱슬립에 의한 마찰을 최소화할 수 있고 고압시 피스톤단부의 탄성변형에 의한 실린더블록과 피스톤 사이의 틈새가 좁아져 누유량이 줄어 효율을 증대시킬 수 있다.

본 고안은 첨부된 도면을 참조하여 후술하는 바람직한 실시예를 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 고안을 이러한 실시예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 유압 피스톤 펌프를 예로 들어 상세히 설명하기로 한다.

도 2와 도3에 도시된 바와같이, 본 고안에 따른 유압 피스톤 펌프는 베어링이 삽입 설치된 하우징(1)과 흡입포트(12) 및 토출포트(11)가 구비된 커버(10)와 상기 하우징 내에서 회전 가능한 구동축(2)과 상기 구동축에 의해 회전되며 소정의 경사각을 갖는 경사판(3)과 상기 경사판에 설치되어 상기 구동축에 의해 회전되는 실린더블록(6)과 상기 실린더블록 내에 형성된 적어도 하나 이상의 중공 피스톤(5)을 구비함에 따라 상기 구동축 회전시 상기 피스톤이 복동되면서 흡입행정과 토출행정을 교호적으로 수행하는 유압 피스톤 펌프의 중공 피스톤(5)의 내측 일부분에 피스톤단부(7)로 구성된다.

즉, 본 고안의 유체 피스톤 펌프는 저압 저속시에는 실린더블록(6)과 피스톤(5) 사이에 틈새가 충분하여 원활한 조립과 스틱슬립에 의한 마찰을 최소화할 수 있고 고압시 피스톤단부(7)의 탄성변형에 의한 상기 실린더블록과 상기 피스톤 사이의 틈새가 좁아지도록 하는 것이다.

또한, 실린더 블록과 피스톤과의 마찰을 줄이기 위해서 실린더블록 내면에 부시(8)를 더 구비한다.

좀더 구체적으로 설명하면, 도 4 내지 도7에 도시된 바와 같이 종래의 피스톤(5)은 일정한 두께를 갖는 중공 피스톤(5)으로 고압이 발생하여도 지름방향으로 변형이 일어나지 않으므로 최초에 설계된 실린더블록(6)과 피스톤(5) 사이의 틈새를 유지하게 된다. 최초 설계시 넓은 틈새를 두게 되면 조립이 용이하며 저속 저압시 스틱슬립에 의한 마찰을 최소화 할 수 있으며 고압시에도 마찰이 적어 기계효율은 좋으나 틈새의 3승에 비례하는 누유량에 따른 용적효율이 나쁘게되어 전체 효율이 나쁘게 된다. 반면 최초 설계시 좁은 틈새를 두면 누유량은 감소하여 용적효율은 좋으나 조립이 어려우며 마찰이 증가하여 기계효율이 떨어져 전체적으로 효율이 나쁘게 된다.

본 고안에 따른 유체 피스톤 펌프는 피스톤(5)의 끝단으로부터 임의의 지점에 일정한 폭과 반경을 갖는 피스톤단부(7)을 두어 고압 발생시에 상기 피스톤단부를 제외한 피스톤은 지름방향의 변형이 없는 반면 상기 피스톤단부에는 지름방향으로 탄성변형이 일어나도록 함으로써 저압 저속시에는 실린더블록(6)과 피스톤(5) 사이에 최초 설계된 충분한 틈새로 인하여 원활한 조립과 스틱슬립에 의한 마찰을 최소화할 수 있도록 하고 고압시에는 피스톤단부(7)의 탄성변형에 의한 상기 실린더블록과 상기 피스톤 사이의 틈새가 좁아지도록 하여 틈새로 인한 누유량을 줄여 기계효율과 용적효율을 증대시킴으로써 유체 피스톤 펌프의 효율을 증대시킬 수 있다.

또한, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 실린더단부의 가공시 일정한 지름을 갖는 구형의 형상을 갖게함으로써 탄성변형시 실린더단부가 구형으로 변형되어 실린더의 전진 및 후진운동에서 실린더블록과 실린더 사이에 일정한 압이 형성되어 윤활특성이 우수하게 되어 마찰이 감소하게 된다.

또한, 상기 실린더블록 내면에 마찰 특성이 우수한 황동계열의 부시를 삽입함으로써 마찰력 감소에 따른 기계효율을 증대시킬 수 있어 유체 피스톤 펌프의 효율을 더 증대시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따른 유체 피스톤 펌프·모터는 중공의 피스톤의 내면에 피스톤단부를 만들어 압력에 따른 탄성변형이 일어나도록 하여 상기 피스톤과 실린더블록 사이의 틈새가 압력에 따라 변화되게 함으로써, 저압 저속시에는 실린더블록과 피스톤 사이에 최초의 설계된 충분한 틈새를 두어 원활한 조립과 스틱슬립에 의한 마찰을 최소화할 수 있도록 하고 고압시에는 피스톤단부의 탄성변형에 의한 상기 실린더블록과 상기 피스톤 사이의 틈새가 좁아져 누유량을 저감시켜 저압 저속에서의 원활한 회전 및 기계효율 향상과 고압에서의 용적효율 향상을 통한 고효율을 기대할 수 있는 효과가 있다.

본 고안은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 고안의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 고안의 범주는 이러한 많은 변형예를 포함하도록 기술된 실용신안등록청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.

Claims (4)

1. 베어링이 삽입 설치된 하우징(1)과, 흡입포트(12)와 토출포트(11)가 구비된 커버(10)와, 상기 하우징 내에서 회전 가능한 구동축(2)과 소정의 경사각을 갖는 경사판(3)과, 상기 경사판에 설치되어 회전되는 실린더블록(6)과, 상기 실린더블록 내에 형성된 적어도 하나 이상의 중공 피스톤(5)을 구비함에 따라, 상기 피스톤이 복동되면서 흡입행정과 토출행정을 교호적으로 수행하는 유압 피스톤 펌프·모터에 있어서

   상기 피스톤의 내측 일부분에 피스톤단부(7)가 형성된 것을 특징으로 하는 유압 피스톤 펌프·모터
2. 제1항에 있어서, 상기 피스톤단부의 내부는 구형으로 됨을 특징으로 하는 유압 피스톤 펌프·모터
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 흡입행정과 토출행정 시 상기 실린더블록과 상기 피스톤사이의 마찰을 줄이기 위해서 상기 실린더블록 내면에 부시(8)가 더 구비됨을 특징으로하는 유압 피스톤 펌프·모터
4. 제3항에 있어서, 상기 부시는 황동계열인 것을 특징으로하는 유압 피스톤 펌프·모터