KR20060060165A - 유압펌프의 실린더 블록 윤활장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압펌프의 실린더 블록 윤활장치에 관한 것으로, 회전운동을 하는 구동축과 스플라인으로 연결된 실린더 블록 내에서 왕복운동하는 피스톤의 측면 윤활을 위하여 밸브플레이트와 연결되는 유압 출입공으로부터 피스톤이 결합된 실린더 블록의 측면에 유압공급라인을 두 개 이상으로 연결하고, 정압베어링 윤활장치를 이용하여 유압펌프의 실린더 블록과 피스톤 사이의 정압 및 윤활을 하는 것이다.

유압펌프, 실린더 블록, 피스톤, 윤활, 정압베어링

Description

유압펌프의 실린더 블록 윤활장치{Lubricating Device of Cylinder Block for Oil Hydraulic Pump}

도 1은 일반적인 유압펌프의 구조를 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 유압펌프의 실린더 블록 윤활장치를 나타낸 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 유압펌프의 실린더 블록이 밸브 플레이트와 결합되는 단면 및 측면을 도시한 도면.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 설명 ♣

1: 구동축 2: 오일 실

3: 롤러 베어링 4: 경사판

5: 슈 리테이너 6: 슈

7: 드레인 볼트 8: 피스톤

9: 실린더 블록 10: 밸브 플레이트

11: 니들 베어링 12: 리어 하우징

13: 미들 하우징 14: 코일 스프링

15: 컵 스프링 16: 구면 링

17: 볼트 18: 프런트 하우징

20, 21: 유압공급라인 22, 23: 정압베어링

본 발명은 유압펌프의 실린더 블록 윤활장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유압을 생성하는 유압펌프의 실린더 블록에 유압력을 이용하여 정압 베어링의 기능 및 윤활을 도모한 실린더 블록 윤활장치에 관한 것이다.

일반적으로 유압펌프(hydraulic pump)는 외부에서 공급되는 기계적 에너지를 유압 시스템 작동유의 압력 에너지로 변환시키는 장치이다.

유압펌프는 고압이 요구되므로 용적식(positive displacement type)이 주로 사용된다. 더욱이 회전하는 두 개의 기어 이빨 사이의 공극을 이용하여 가압하는 기어형(gear type)과, 회전하는 축에 설치된 베인을 이용하여 작동유를 밀어 압축시키는 베인형(vane type)과, 회전하는 축에 수직 또는 평행하게 설치된 여러 개의 실린더 안의 부피를 축의 회전방향에 따라 작아지게 만들어 압축하는 회전피스톤형(rotary piston type)과, 회전운동을 왕복운동으로 바꾸어 바로 실린더 안의 작동유를 피스톤으로 가압하는 왕복피스톤형(reciprocating piston type) 등으로 나눌 수 있다.

또, 밀어내는 부피가 일정한 정용량형(fixed delivery type)과, 그 부피를 운전 중에 변화시킬 수 있는 가변용량형(variable delivery type)으로 나눌 수 있다.

일반적인 유압펌프의 하나로서, 도 1은 회전하는 구동축(1)에 실린더 블록 (9)이 스플라인(spline)으로 결합되고, 실린더 블록(9)에는 복수의 피스톤(8)이 각각 삽입된다. 피스톤(8)은 슈(6)와 결합되어 있고, 슈(6)는 경사판(4)의 면상에 구동축(1)을 중심으로 회전한다. 구동축(1)이 회전하면 실린더 블록(9)도 구동축(1)에 의해 회전하며, 실린더 블록(9)에 삽입된 피스톤(8)이 경사판(4)을 따라 회전하면서 왕복운동을 함으로서 실린더 블록(9)으로 작동유가 흡입되고 토출되는 구조로 이루어져 있다.

또한, 경사판(4)의 경사각에 의하여 피스톤(8)의 스트로크가 결정되고, 스트로크와 피스톤의 직경에 의해서 1회전당 고유의 흡입 및 토출 용적이 결정된다.

그러나 종래의 유압펌프는 실린더 블록에 삽입된 피스톤이 구동축의 회전운동에 의하여 왕복운동을 할 때에 실린더 블록과 피스톤의 접촉부가 마찰에 의하여 마모가 발생되어 작동유가 누출되거나 정해진 고유의 유압력이 발생되지 않는 등, 유압펌프가 작동불능이 되거나 망실되는 문제가 있었다.

이러한 문제에 대처하기 위하여, 종래에 피스톤과 실린더 블록 사이에 마찰작용을 해소하기 위한 윤활 대책으로 원통도(cylindricity, 원통부분의 기하학적 원통면으로부터의 오차 크기), 진원도(out of roundness, 환봉이 진원인지 아닌 지의 정도), 조도(roughness, 표면의 거칠음 정도) 등을 정밀 가공하거나 실린더 보어에 황동재질을 융착하는 등의 방법이 적용되었다.

본 발명은 유압펌프의 실린더 블록과 피스톤 사이의 마찰작용을 해소할 수 있는 윤활 대책의 하나로서, 유압펌프의 밸브 플레이트와 접촉되는 실린더 블록의 종단에서 발생하는 유압력을 이용하여 피스톤이 강제적으로 실린더 블록으로부터 이격되도록 한 것으로, 유압력을 이용하여 강제적으로 실린더 블록과 피스톤 사이에 윤활 막을 형성시키는 정압베어링 장치를 이용하여 실린더 블록에 삽입된 피스톤의 왕복운동에 의한 마찰을 최소화시키기 위한 것이 목적이다.

본 발명 상기의 목적을 위하여, 회전운동을 하는 구동축과 스플라인으로 연결된 실린더 블록 내에서 왕복운동하는 피스톤의 측면의 윤활을 위하여 밸브플레이트와 연결되는 유압 출입공으로부터 피스톤이 결합된 실린더 블록의 측면에 유압공급라인이 두개 이상으로 연결된 유압펌프의 실린더 블록 정압윤활장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 유압펌프의 실린더 블록 윤활장치를 나타낸 단면도이다. 본 발명에서는 도 1의 유압펌프의 전체적인 구조를 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명은 유압펌프에 있어서, 실린더 블록에서 발생하는 유압력으로 실린더 블록과 피스톤 사이에 윤활 및 정압작용이 이루어지도록 한 것이다.

유압펌프(100)의 구동축(1)은 엔진이나 모터 등으로부터 회전력을 공급받아 회전운동을 하는 것으로, 유압펌프(100)에 연결된 구동축(1)에는 스플라인이 형성되어 있고, 스플라인에는 실린더 블록(9)이 결합되어 있어 구동축(1)의 회전에 의 하여 실린더 블록(9)도 같이 회전하도록 되어 있다. 그리고 구동축(1)은 리어 하우징(12) 내의 니들 베어링(11)과 프런트 하우징(18) 내의 롤러 베어링(3)의 지지에 의해 회전운동을 한다. 또 프런트 하우징(18)의 전단에는 오일 실(2)에 의하여 구동축(1)은 기밀상태가 유지된다. 프런트 하우징(18)과 리어 하우징(12) 사이에는 미들 하우징(13)이 결합되고, 미들 하우징(13) 내측에는 실린더 블록(9)이 축 결합되어 위치한다.

상기 실린더 블록(9)의 내측에는 한 쌍의 피스톤(8)이 설치되고, 피스톤(8)의 일단이 슈(6)에 연결되며, 슈(6)는 슈 리테이너(5)와 결합되어 있다. 그리고 슈 리테이너(5)는 슈가 사판에서 이탈되지 않도록 고정하는 역할을 하며, 슈(6)는 프런트 하우징(18)과 구동축(1)에 고정된 소정의 경사각을 갖는 경사판(4)과 면접촉되어 있고, 슈 리테이너(5)는 경사판(4)과 면접촉하면서 회전된다.

그리고 피스톤(8)이 왕복운동하는 실린더 블록(9)의 일단에는 작동유가 흡입 및 토출되는 유압 출입공이 형성되고, 유압 출입공이 형성된 실린더 블록(9)은 밸브 플레이트(10)와 면접촉하도록 되어 있다. 밸브 플레이트(10)는 리어 하우징(12)에 고정되어 있다.

실린더 블록(9)과 면접촉으로 결합된 밸브 플레이트(10)는 도 3의 도면을 참조하면, 복수의 유압 출입공(10a)이 형성되어 있고, 밸브 플레이트(10)의 유압 출입공(10a)과 실린더 블록(9)의 유압 출입공(9a)은 동일한 회전축에 위치해 있다. 즉 실린더 블록(9)의 유압 출입공(9a)이 9개이고, 밸브 플레이트(10)의 유압 출입공(10a)이 9개이며, 실린더 블록(9)이 회전하면서 밸브 플레이트(10)의 유압 출입 공(10a)과 일치되도록 된 것이다. 상기 실린더 블록(9)의 유압 출입공(9a)과 밸브 플레이트(10)의 유압 출입공(10a)이 일치하는 타이밍은 구동축(1)의 회전속도 및 유압회로의 구조에 따라 제어할 수 있을 것이다.

더욱이 본 발명에서는 실린더 블록(9)의 종단에 형성된 유압 출입공(9a)과 실린더 블록(9)의 전단 사이에 작동유의 유압력을 전달할 수 있도록 유압공급라인(20, 21)이 형성되어 있고, 유압공급라인(20, 21)이 연결된 실린더 블록(9)에는 작동유의 유압력으로 피스톤(8)을 이격시켜 윤활시킬 수 있는 공간부인 정압베어링(22, 23)이 형성된다.

상기 유압공급라인(20, 21)과 정압베어링(22, 23)는 실린더 블록(9)에 피스톤(8)이 삽입된 위치에 각각 구성되고 형성된다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 작동상태를 설명하면, 유압펌프(100)가 설치된 산업용 기기나 중장비 등의 각종 장치를 작동시키면, 유압펌프(100)에 구성된 구동축(1)이 엔진이나 모터 등에 의하여 일정 방향으로 회전력을 갖게 되고, 구동축(1)에 스플라인으로 결합된 실린더 블록(9)이 회전을 하게 된다. 실린더 블록(9)이 회전하면서 실린더 블록(9)에 삽입된 복수의 피스톤(8)은 슈(6) 및 슈 리테이너(5)가 경사판(4)을 따라 회전함으로서 왕복운동을 하게 된다. 피스톤(8)이 왕복운동을 하면 실린더 블록(9)의 유압 출입공(9a) 및 밸브 플레이트(10)의 유압 출입공(10a)을 통하여 작동유가 흡입 및 토출된다. 즉 실린더 블록(9)에 삽입된 상단부의 피스톤(8)과 하단부의 피스톤(8a)이 각각 구동축(1)에 의하여 회전을 하면서 왕복운동을 함으로서 밸브 플레이트(10)의 유압 출입공(10a)을 통하여 작동유를 흡입 및 토출하는 것이다.

이때, 피스톤(8)이 토출위치로 가압될 때에 실린더 블록(9) 내로 흡입된 작동유가 실린더 블록(9)의 유압 출입공(9a)을 통해 밸브 플레이트(10)의 유압 출입공(10a)으로 배출되면서 실린더 블록(9)의 유압 출입공(9a)에 연결된 유압공급라인(20, 21)을 따라 실린더 블록(9)의 정압베어링(22, 23)로 작동유가 공급되고, 공급된 작동유는 실린더 블록(9)의 정압베어링(22, 23)로부터 피스톤(8)을 유압력에 의하여 밀어내게 되어 피스톤(8)과 실린더 블록(9) 사이를 강제적으로 정압시킨다. 또한, 작동유는 실린더 블록(9)과 피스톤(8) 사이에 윤활작용을 하게 되어 실린더 블록(9) 및 피스톤(8)의 마찰력을 최소화시킨다.

따라서, 유압펌프(100)의 실린더 블록(9) 내에 삽입된 피스톤(8)이 유압력을 발생하기 위하여 왕복운동을 하면서 발생되는 작동유의 토출압력이 대략 700bar 이상이므로, 이 유압력이 실린더 블록(9)과 피스톤(8) 사이의 마찰을 없앰으로서 압력펌프의 손상을 방지할 수 있는 것이다.

상술한 실시예에 의한 본 발명의 유압펌프의 실린더 블록 윤활장치는 구동축의 회전력에 의하여 회전하는 실린더 블록 내에 삽입된 피스톤의 왕복운동으로 형성되는 유압력을 실린더 블록 내에 구성된 유압공급라인을 통하여 실린더 블록 및 피스톤 사이에 정압이 가해지도록 함으로서, 유압펌프의 실린더 블록과 피스톤의 정압 및 윤활방법을 제공하여 유압펌프의 망실을 방지한 효과를 갖는 것으로, 상술한 실시예에만 한정되지 않고, 당업자가 용이하게 변경 또는 치환할 수 있을 것이 다.

Claims (2)

1. 회전운동을 하는 구동축과 스플라인으로 연결된 실린더 블록 내에서 왕복운동하는 피스톤의 측면에 윤활 및 정압을 위하여 밸브플레이트와 연결되는 유압 출입공으로부터 피스톤이 결합된 실린더 블록의 측면에 유압공급라인이 하나 이상으로 연결된 것을 특징으로 하는 유압펌프의 실린더 블록 윤활장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 실린더 블록의 측면에 연결된 유압공급라인의 종단에 피스톤으로 유압력을 가하는 공간부인 정압베어링이 형성된 것을 특징으로 하는 유압펌프의 실린더 블록 윤활장치.

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