KR20090039364A - 용량 가변형 어큐뮬레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어큐뮬레이터의 챔버내 리턴 스프링이 설치되는 비활용 공간에 적정 압력의 압축성 유체를 봉입하여 리턴 스프링이 가지는 복원력과 함께 압축성 유체가 구현하는 에어 스프링의 복원력을 동시에 활용할 수 있도록 함으로써, 밸브바디내에서 동일한 용적의 챔버에 공급압력의 맥동을 완충시키는 어큐뮬레이터의 압력완충 특성 및 허용용량의 크기를 가변적으로 조절하고, 이를 통해 유압의 맥동 특성변화에 대해 보다 능동적인 대처를 가능하게 하는 데 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 밸브바디(1)측 유로(3)에 입구가 개방된 밀폐공간을 형성하는 챔버(5)와; 상기 챔버(5)의 내부공간을 상기 챔버(5)의 입구와 각각 연통하는 내측공간(가)과 외측공간(나)으로 분할하도록 설치되고, 상기 내측공간(가)에 압축성 유체를 봉입하는 하우징(10); 상기 내측공간(가)내에서 이탈이 억제된 상태로 이동가능하게 설치된 내부 피스톤(14); 상기 외측공간(나)내에서 이탈이 억제된 상태로 이동가능하게 설치된 외부 피스톤(16) 및; 상기 외측공간(나)내에서 상기 외부 피스톤(16)을 탄발지지하도록 설치된 리턴 스프링(18)을 구비한다.

Description

용량 가변형 어큐뮬레이터{variable volume type accumulator}

본 발명은 용량 가변형 어큐뮬레이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공급압력에 대한 맥동을 완충시키는 어큐뮬레이터의 압력완충 특성을 가변적으로 조절할 수 있도록 하는 용량 가변형 어큐뮬레이터에 관한 것이다.

일반적으로 유압의 제어를 통해 장치의 구동을 도모하는 유압제어장비에는 공급압력에 대한 맥동의 저감을 위해 유로상에 어큐뮬레이터를 구비하는 바, 종래 어큐뮬레이터는 도 1에 도시된 바와 같이 구성된다.

즉, 종래 어큐뮬레이터는 밸브바디(1)의 유로(3)상에 소정 용적의 챔버(5)를 형성하고, 상기 챔버(5)내에 배면이 리턴 스프링(7)을 매개로 탄발지지되어 이동가능하게 설치되는 피스톤(9)을 구비하여 이루어진다.

따라서, 상기와 같은 구성의 종래 어큐뮬레이터에 있어 압력완충의 특성은 상기 피스톤(9)의 배면을 탄발지지하는 리턴 스프링(7)이 가지는 탄성력에 의해 결정된다.

이 결과, 종래 어큐뮬레이터에서는 상기 챔버(5)의 용적을 변경하지 않는 한 압력완충의 특성에 대한 변경이 가변적이지 못하고, 용량이 큰 어큐뮬레이터의 설계시 상기 챔버(5)의 용적을 확장시키기 위한 공간의 확보가 곤란하며, 아울러 상기 챔버(5)의 용적을 확장시키는 데 아래와 같은 설계적 제약이 있었다.

즉, 챔버(5)의 공간 확보에 따른 어큐뮬레이터의 크기 증대 및 원가의 증가에 대한 문제와, 피스톤(9)의 왕복 스트로크의 증가로 인해 리턴 스프링(7)의 내구 수명의 확보에 대한 문제 및, 챔버(5)의 용량별 사양의 증가로 인해 생산 관리의 측면에서 부담이 증가되는 문제 등이 있게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 어큐뮬레이터의 챔버내 리턴 스프링이 설치되는 비활용 공간에 적정 압력의 압축성 유체를 봉입하여 리턴 스프링이 가지는 복원력과 함께 압축성 유체가 구현하는 에어 스프링의 복원력을 동시에 활용할 수 있도록 함으로써, 밸브바디내에서 동일한 용적의 챔버에 공급압력의 맥동을 완충시키는 어큐뮬레이터의 압력완충 특성 및 허용용량의 크기를 가변적으로 조절하고, 이를 통해 유압의 맥동 특성변화에 대해 보다 능동적인 대처를 가능하게 하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적으로 달성하기 위한 본 발명은, 밸브바디측 유로에 입구가 개방된 밀폐공간을 형성하는 챔버와;

상기 챔버의 내부공간을 상기 챔버의 입구와 각각 연통하는 내측공간과 외측공간으로 분할하도록 설치되고, 상기 내측공간에 압축성 유체를 봉입하는 하우징;

상기 내측공간내에서 이탈이 억제된 상태로 이동가능하게 설치된 내부 피스톤;

상기 외측공간내에서 이탈이 억제된 상태로 이동가능하게 설치된 외부 피스톤 및;

상기 외측공간내에서 상기 외부 피스톤을 탄발지지하도록 설치된 리턴 스프링을 구비한다.

본 발명에 따른 용량 가변형 어큐뮬레이터에 의하면, 어큐뮬레이터의 챔버내 리턴 스프링이 설치되는 비활용 공간에 적정 압력의 압축성 유체를 봉입하여 리턴 스프링과 에어 스프링이 가지는 복원 특성을 동시에 활용할 수 있으므로, 밸브바디내에서 동일한 용적의 챔버에 설치되는 어큐뮬레이터의 압력완충 특성 및 허용용량의 크기가 원하는 수준으로 조절될 수 있을 뿐만 아니라, 유압의 맥동 특성변화에 대해 보다 능동적으로 대처할 수 있게 된다.

또한, 공급압력의 맥동 범위가 광범위할 경우에도 어큐뮬레이터가 구현할 수 있는 압력완충 특성 및 허용용량의 크기를 각각 개별적으로 조절할 수 있는 이점이 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 용량 가변형 어큐뮬레이터는 밸브바디(1)측 유로(3)상에 소정 용적의 밀폐공간을 형성하는 챔버(5)와, 상기 챔버(5)의 내부공간을 분할하는 하우징(10), 상기 하우징(10)의 내/외측에 이동가능하게 설치되는 내부 피스톤(14)과 외부 피스톤(16) 및, 상기 외부 피스톤(16)을 탄발지지하는 리턴 스프링(18)을 포함하여 구성된다.

상기 챔버(5)는 상기 유로(3)상에서 입구만이 개방된 형태의 밀폐된 공간을 형성하도록 마련된다. 상기 하우징(10)은 원통체의 형상으로 형성되어 상기 챔버(5)의 내부공간을 따라 길게 배치되어 상호 독립된 형태의 내측공간(가)과 외측공간(나)으로 각각 분할하도록 설치된다. 특히, 상기 내측공간(가)에는 상기 유로(3)를 통해 유동하는 작동유와 같은 비압축성 유체와는 별도로 공기와 같은 압축성 유체가 봉입되어 저장된다. 즉 상기 내측공간(가)에 봉입된 압축성 유체는 이른 바 에어 스프링과 같은 역할을 수행하는 것이다.

이 경우, 상기 챔버(5)의 기저부에는 내부공간의 마감을 위해 클로징 커버(12)가 설치되는 바, 상기 클로징 커버(12)는 상기 챔버(5)의 기저부에서 상기 밸브바디(1)에 대해 고정되어 상기 내측공간(가)과 상기 외측공간(나)을 동시에 마감할 수도 있고, 상기 하우징(10)의 기저부가 폐쇄된 형태인 경우에는 상기 외측공 간(나)의 기저부만을 마감할 수도 있다.

상기 내부 피스톤(14)은 상기 내측공간(가)내에서 이탈이 억제된 상태로 이동가능하게 설치되어 상기 유로(3)를 통해 유동되는 유체로부터 가압되는 수압면을 일측에 구비한다. 상기 외부 피스톤(16)은 상기 외측공간(나)에서 이탈이 억제된 상태로 이동가능하게 설치되어 상기 유로(3)를 통해 유동되는 유체로부터 가압되는 수압면을 일측에 구비한다.

상기 리턴 스프링(18)은 상기 외측공간(나)내에서 상기 외부 피스톤(16)의 저면부를 탄발지지하도록 설치되는 바, 바람직하게는 상기 리턴 스프링(18)은 상기 하우징(10)의 외주면에 끼워져 지지된다.

상기 내측공간(가)은 상기 클로징 커버(12)를 관통하여 내부에 봉입된 압축성 유체의 압력을 조절하도록 개폐되는 압력 조절기(20)를 구비하는 바, 상기 압력 조절기(20)는 상기 클로징 커버(12)를 관통하여 상기 내측공간(가)의 내부로 연통되는 관로(20a)상에 설치된다.

상기 내부 피스톤(14)의 외주면에는 상기 하우징(10)의 내주면과의 기밀을 위한 제1오링(22-1)이 설치되고, 상기 외부 피스톤(16)의 내주면에는 상기 하우징(10)의 외주면과의 기밀을 위한 제2오링(22-2)이 설치되며, 상기 외부 피스톤(16)의 외주면에는 상기 챔버(5)의 내주면과의 기밀을 위한 제3오링(22-3)이 설치된다.

이에 따라, 상기 하우징(10)의 내주면과 상기 내부 피스톤(14)의 외주면 사이는 상기 내부 피스톤(14)의 외주면에 설치된 제1오링(22-1)을 매개로 실링되고, 상기 하우징(10)의 외주면과 상기 외부 피스톤(16)의 내주면 사이는 상기 외부 피스톤(16)의 내주면에 설치된 제2오링(22-2)을 매개로 실링되며, 상기 챔버(5)의 내주면과 상기 외부 피스톤(16)의 외주면 사이는 상기 외부 피스톤(16)의 외주면에 설치된 제3오링(22-3)을 매개로 실링된다.

상기 밸브바디(1)는 상기 유로(3)와 상기 챔버(5) 사이를 단차지게 형성하여 상기 챔버(5)내에서 상기 외부 피스톤(16)의 이탈을 억제하는 단차부(1a)를 구비하고, 상기 단차부(1a)에는 제1충격흡수용 패드(1b)가 설치되어 있어, 상기 제1충격흡수용 패드(1b)는 상기 단차부(1a)와 상기 외부 피스톤(16) 사이의 접촉시 발생하는 충격을 완충시키게 된다.

상기 하우징(10)의 선단부에는 상기 내부 피스톤(14)의 이탈을 억제하도록 내측으로 돌출된 돌기부(10a)가 일체로 형성되고, 상기 돌기부(10a)의 내측에는 제2충격흡수용 패드(10b)가 설치되어 있어, 상기 제2충격흡수용 패드(10b)는 상기 내부 피스톤(14)의 상면과의 접촉시 충격을 완충시키게 된다.

이에 따라, 상기 내부 피스톤(14)과 상기 외부 피스톤(16)은 상기 하우징(10)의 돌기부(10a)와 상기 밸브바디(1)의 단차부(1a)에 대해 상기 제1,2충격흡수용 패드(1b,10b)를 매개로 접촉시 발생하는 충격을 완충받을 수 있게 되고, 특히 상기 내부 피스톤(14)은 상기 하우징(10)내에서 이탈을 억제될 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 용량 가변형 어큐뮬레이터의 작동을 상세히 설명한다.

상기 밸브바디(1)의 유로(3)를 통해 유동하는 작동유는 압력제어의 과정에서 상기 챔버(5)의 내측공간(가)에 대해 이동가능하게 설치된 내부 피스톤(14)과 외측 공간(나)에 대해 이동가능하게 설치된 외부 피스톤(16)에 의해 각각 효과적으로 맥동을 저감받을 수 있게 된다.

이때, 상기 내부 피스톤(14)은 내측공간(가)에 봉입된 압축성 유체가 가지는 압축 특성을 매개로 하는 완충 작용을 통해 상기 유로(3)를 통해 유동하는 작동유의 맥동을 저감시키게 되고, 상기 외부 피스톤(16)은 외측공간(나)에서 외부 피스톤(16)의 저면부를 탄발지지하는 리턴 스프링(18)이 가지는 탄성력을 매개로 하는 완충 작용을 통해 상기 유로(3)를 통해 유동하는 작동유의 맥동을 저감시키게 된다.

즉, 본 발명의 용량 가변형 어큐뮬레이터는 상기 챔버(5)내에서 상기 하우징(10)을 중심으로 내측공간(가)과 외측공간(나)내에서 각각 상기 내부 피스톤(14)과 상기 외부 피스톤(16)이 별도로 압력완충의 기능을 구현할 수 있게 된다.

이 결과, 기존의 어큐뮬레이터에 있어 비활용 공간에 해당하는 리턴 스프링(18)의 설치 공간으로 압력에 대한 완충특성이 상이한 압축성 유체가 봉입된 에어 스프링 장치를 추가로 구성함과 더불어 봉입 된 압축성 유체에 대한 예압력을 상기 압력 조절기(20)를 이용하여 추가로 조절할 수 있으므로, 어큐뮬레이터가 구현할 수 있는 압력완충의 특성 및 허용 용량의 크기를 원하는 수준으로 적절하게 조절할 수 있게 된다.

또한, 상기 밸브바디(1)의 유로(3)상에서 동일한 용적의 챔버(5)내에 설치되는 어큐뮬레이터의 압력완충의 특성과 허용 용량의 크기를 조절할 수 있으므로, 어큐뮬레이터의 제작시 챔버(5)의 크기 증대에 따른 공간 확보의 어려움을 해소할 수 있을 뿐만 아니라, 어큐뮬레이터의 용량 증대시 공간 확보의 곤란으로 인한 설계적 제약 조건을 회피할 수 있게 된다.

도 1은 종래 어큐뮬레이터의 구성을 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 용량 가변형 어큐뮬레이터의 구성을 도시한 단면도.

도 3은 도 2의 작동 상태를 도시한 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1-밸브바디 3-유로

5-챔버 10-하우징

12-클로징 커버 14-내부 피스톤

16-외부 피스톤 18-리턴 스프링

20-압력 조절기

Claims (9)

1. 밸브바디(1)측 유로(3)에 입구가 개방된 밀폐공간을 형성하는 챔버(5)와;

   상기 챔버(5)의 내부공간을 상기 챔버(5)의 입구와 각각 연통하는 내측공간(가)과 외측공간(나)으로 분할하도록 설치되고, 상기 내측공간(가)에 압축성 유체를 봉입하는 하우징(10);

   상기 내측공간(가)내에서 이탈이 억제된 상태로 이동가능하게 설치된 내부 피스톤(14);

   상기 외측공간(나)내에서 이탈이 억제된 상태로 이동가능하게 설치된 외부 피스톤(16) 및;

   상기 외측공간(나)내에서 상기 외부 피스톤(16)을 탄발지지하도록 설치된 리턴 스프링(18)을 구비하는 용량 가변형 어큐뮬레이터.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 챔버(5)의 내부공간을 마감하도록 기저부에 설치된 클로징 커버(12)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 어큐뮬레이터.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 리턴 스프링(18)은 일단이 상기 클로징 커버(12)에 지지되고, 타단이 상기 외부 피스톤(16)의 저면에 지지되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 어큐뮬 레이터.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 내측공간(가)에 봉입된 압축성 유체의 압력을 조절하는 압력 조절기(20)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 어큐뮬레이터.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 압력 조절기(20)는 상기 클로징 커버(12)를 관통하여 상기 내측공간(가)의 내부로 연통되는 관로(20a)상에 설치되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 어큐뮬레이터.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 내부 피스톤(14)의 외주면에는 상기 하우징(10)의 내주면과의 기밀을 위한 제1오링(22-1)이 설치되고, 상기 외부 피스톤(16)의 내주면에는 상기 하우징(10)의 외주면과의 기밀을 위한 제2오링(22-2)이 설치되며, 상기 외부 피스톤(16)의 외주면에는 상기 챔버(5)의 내주면과의 기밀을 위한 제3오링(22-3)이 설치되는 것을 특징으로 하는 용량 가변형 어큐뮬레이터.
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 밸브바디(1)는 상기 유로(3)와 상기 챔버(5) 사이를 단차지게 형성하는 단차부(1a)를 구비하고, 상기 단차부(1a)에는 제1충격흡수용 패드(1b)가 설치된 것을 특징으로 하는 용량 가변형 어큐뮬레이터.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 하우징(10)의 선단부에는 상기 내부 피스톤(14)의 이탈을 억제하도록 내측으로 돌출된 돌기부(10a)가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 용량 가변형 어큐뮬레이터.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 돌기부(10a)의 내측에는 제2충격흡수용 패드(10b)가 설치되어 상기 내부 피스톤(14)의 상면과의 접촉시 충격을 완충시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 용량 가변형 어큐뮬레이터.

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