KR20150119773A - 고정용량형 사판식 피스톤 펌프 - Google Patents

Abstract

고정용량형 사판식 피스톤 펌프가 개시된다. 본 발명에 따른 고정용량형 사판식 피스톤 펌프는, 사판에 일면이 지지되고 타측에는 피스톤의 회전구가 결합되는 피스톤 슈를 포함하고, 상기 피스톤 슈는, 일단에 개구부가 형성되고, 상기 개구부와 통하도록 상기 끼움홈이 내부에 구형상으로 형성된 바디; 상기 바디의 타단에 형성되며 전면에는 사판에 접촉되는 돌출부재가 형성된 플레이트; 상기 바디의 끼움홈과 플레이트를 관통하도록 형성된 유체이송홀;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따르면, 피스톤의 왕복 운동에 따른 유체의 흡입 및 토출 작동이 이루어지되 일부의 유체가 피스톤 슈를 통해 소량씩 배출되도록 함으로써 급격한 유압 충격을 완화시킬 수 있어 EHA(Electro Hydraulic Actuator)용 선박 조타기와 같은 가혹한 부하를 받게 될 경우에도 내구성이 향상될 수 있는 효과가 있다.

Description

고정용량형 사판식 피스톤 펌프{Swash Plate type Piston Pump}

본 발명은 고정용량형 사판식 피스톤 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 조타기에 적용되며 유체의 흐름을 제어하는 고정용량형 사판식 피스톤 펌프에 관한 것이다.

일반적으로 사판식 피스톤 펌프는 전 세계적으로 많은 지역에서 양산화되어 있는 제품으로 고압의 유압제품이 적용되는 선박 이외에 모든 산업에 전반적으로 적용되고 있다.

사판식 피스톤 펌프는 펌프내 일정각도로 기울어진 사판에 홀수개(구공)의 피스톤의 왕복운동에 의해 흡입 및 배출되는 구조로 구성되어 있는 펌프이다.

이에 관한 선행기술로서 일본 특개평 제11-50951호에 사판식 피스톤 펌프가 개시되어 있다.

피스톤의 후단부는 회전축에 대해서 경사진 사판의 전면(前面)에 안내되어 있고, 실린더 블록의 회전에 수반하여 피스톤이 왕복운동하여 작동유가 흡입/토출되는 구성으로 되어 있다. 사판의 배면에는 원호 모양의 볼록부(凸部)가 형성되어 있고, 이 볼록부가 사판 지지대의 원호 모양의 오목부(凹部)에 지지되어 있다.

그리고, 사판 지지대의 지지면에 윤활유를 유도하여 사판을 회전축에 대하여 경사 이동시키는 것에 의해, 피스톤의 스트로크(stroke)가 변화하여, 작동유의 토출량을 조절할 수 있도록 구성되어 있다.

이때, 사판의 경사 이동 각도를 크게 하면 피스톤의 스트로크가 커져서 토출량이 증대하는 한편, 경사 이동 각도를 작게 하면 피스톤의 스트로크가 작아져서 토출량이 감소하도록 되어 있다.

그러나 종래 기술은 흡입과 배출이 동일하게 수행되는 한방향 펌프가 주종을 이루고 있는데, 저속의 펌프 구동 및 급격한 방향 전환 등 선박운영 조건에 사용하는 경우 펌프에 가혹한 부하를 주게 되므로 일부 취약한 부품은 수명이 짧아지고 쉽게 파손되므로 보수에 소용되는 비용의 증가와 작동 중단으로 인한 손실 발생 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, EHA(Electro Hydraulic Actuator)용 선박 조타기에 적용되며, 급격한 유압 변동 충격 등의 가혹한 부하를 받게 될 경우 완충성능이 발휘될 수 있어 내구성을 향상시켜 비용 절감과 능률 향상을 도모할 수 있도록 한 고정용량형 사판식 피스톤 펌프를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적은, 내부 일측에 사판이 형성되고 중공으로 이루어지는 본체; 상기 본체의 후방에 결합되는 케이싱; 상기 본체에 결합되고 케이싱에 일단이 결합된 회전축; 상기 회전축에 결합되어 회전되며 상기 본체 내에 수용되며 원주방향으로 다수의 피스톤 작동홈이 형성된 실린더 블록; 상기 실린더 블록의 피스톤 작동홈에 삽입되며 일단부에 구형상의 회전구가 형성된 피스톤; 상기 사판에 일면이 지지되고 타측에는 피스톤의 회전구가 결합되도록 끼움홈이 형성된 피스톤 슈;를 포함하는 것으로, 상기 피스톤 슈는, 일단에 개구부가 형성되고, 상기 개구부와 통하도록 상기 끼움홈이 내부에 구형상으로 형성된 바디; 상기 바디의 타단에 형성되며 전면에는 사판에 접촉되는 돌출부재가 형성된 플레이트; 상기 바디의 끼움홈과 플레이트를 관통하도록 형성된 유체이송홀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고정용량형 사판식 피스톤 펌프에 의해 달성될 수 있다.

상기 플레이트의 돌출부재는, 유체이송홀의 주변에 형성된 제1유로와, 상기 제1유로의 양측에 대칭 형성된 제1돌출턱; 상기 제1유로와 통하며 제1돌출턱의 외주에 형성되는 제2유로; 상기 제2유로의 외측에 형성된 환형의 제2돌출턱을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 플레이트의 외주연에 원주방향으로 일정 간격으로 다수 형성되는 돌기들과 상기 돌기들 사이에 형성되는 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유체이송홀은 양측 단부로 갈수록 직경이 확대되는 것을 특징으로 한다.

상기 유체이송홀은 끼움홈과 연결되는 제1확관부와, 플레이트에 연결되는 제2확관부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 피스톤은 일단에 개구부가 형성되고, 상기 개구부와 통하도록 내부에 중공부가 형성되고, 상기 중공부와 통하며 상기 회전구를 관통하는 피스톤 홀이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 피스톤의 왕복 운동에 따른 유체의 흡입 및 토출 작동이 이루어지되 일부의 유체가 피스톤 슈를 통해 소량씩 배출되도록 함으로써 급격한 유압 충격을 완화시킬 수 있어 EHA(Electro Hydraulic Actuator)용 선박 조타기와 같은 가혹한 부하를 받게 될 경우에도 내구성이 향상될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 고정용량형 사판식 피스톤 펌프를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 고정용량형 사판식 피스톤 펌프를 나타낸 분해사시도,
도 3은 본 발명에 따른 고정용량형 사판식 피스톤 펌프를 나타낸 결합된 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 고정용량형 사판식 피스톤 펌프에서 '피스톤 슈'에 대한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 고정용량형 사판식 피스톤 펌프에서 '피스톤 슈'에 대한 단면도,
도 6은 상기 도 3에 도시된 본 발명에 따른 고정용량형 사판식 피스톤 펌프에서 일부위를 확대한 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 고정용량형 사판식 피스톤 펌프를 나타낸 사시도, 도 2는 본 발명에 따른 고정용량형 사판식 피스톤 펌프를 나타낸 분해사시도, 도 3은 본 발명에 따른 고정용량형 사판식 피스톤 펌프를 나타낸 결합된 단면도, 도 4는 본 발명에 따른 고정용량형 사판식 피스톤 펌프에서 '피스톤 슈'에 대한 사시도, 도 5는 본 발명에 따른 고정용량형 사판식 피스톤 펌프에서 '피스톤 슈'에 대한 단면도, 도 6은 상기 도 3에 도시된 본 발명에 따른 고정용량형 사판식 피스톤 펌프에서 일부위를 확대한 도면이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고정용량형 사판식 피스톤 펌프(A)는, 내부 일측에 사판(130)이 형성되고 중공으로 이루어지는 본체(100); 상기 본체(100)의 후방에 결합되는 케이싱(120); 상기 본체(100)에 결합되고 케이싱(120)에 일단이 결합된 회전축(200); 상기 회전축(200)에 결합되어 회전되며 상기 본체(100) 내에 수용되며 원주방향으로 다수의 피스톤 작동홈(320)이 형성된 실린더 블록(300); 상기 실린더 블록(300)의 피스톤 작동홈(320)에 삽입되며 일단부에 구형상의 회전구(420)가 형성된 피스톤(400); 상기 사판(130)에 일면이 지지되고 타측에는 피스톤(400)의 회전구(420)가 결합되도록 끼움홈(520)이 형성된 피스톤 슈(500);를 포함하여 구성된다.

상기 본체(100)는 내부에 공간이 형성되고 전단부와 후단부에는 각기 개구된 형상이며, 전단부와 인접되어 내측으로 돌출된 환턱(110)이 형성되고, 상기 환턱(110)에 밀착되어 사판(130)이 내부 공간에 결합된다.

본체(100)의 후단부에는 케이싱(120)이 결합된다.

본체(100)와 케이싱(120)을 관통하여 회전축이 결합되고, 본체(100)의 전단부에는 베어링(152)이 구비된 커버(150)가 장착된다.

상기 사판(130)은 경사지게 형성된 판상 구조이며, 경사진 면에 피스톤 슈(500)가 밀착되는데, 다수의 피스톤 슈(500)가 수용되는 홀(192)을 갖는 슈 플레이트(190)가 구비된다.

따라서 슈 플레이트(190)에는 다수의 홀(192)이 원주방향으로 다수로 형성되고, 이렇게 다수 형성된 홀(192)에는 각기 피스톤 슈(500)가 결합되는 것이다.

그리고 사판(130)은 중앙에 회전축(200)이 삽입되도록 관통공(133)이 형성되며, 관통공(133)의 내경은 회전축(200)의 외경 보다 약간 크게 형성되어 회전축(200)의 회전작동이 사판(130)에 영향을 미치지 않도록 한다.

상기 실린더 블록(300)은 본체(100)의 내부 공간에 삽입되며 회전축(200)이 중앙을 관통하여 결합되고, 원통형상인 다수의 피스톤 작동홈(320)이 회전축(200)을 중심으로 원주방향으로 배열되어 형성되며, 각 피스톤 작동홈(320)의 후방에는 이송유로(340)가 형성됨으로써 유체가 이송유로(340)를 통해 흡입 및 토출 작용이 이루어지게 된다.

이송유로(340)에 통하는 호형 개공(720)이 케이싱(120)의 내부에 형성되고, 호형 개공(720)과 통하는 흡입관로(740) 또는 토출관로(미도시)가 케이싱(120)의 내부에 형성되며, 케이싱(120)의 외측에는 흡입관로(740)와 통하는 흡입공(760) 및 토출관로와 통하는 토출공(미도시)이 형성된다.

상기 회전축(200)은 실린더 블록(300)에 스플라인 또는 세레이션 결합되어 일체가 되도록 결합된다.

상기 피스톤(400)은 도 6에 도시된 바와 같이, 원통 관체로 이루어진 것으로, 일단에 개구부가 형성되고, 상기 개구부와 통하도록 내부에 중공부(410)가 형성되고, 타단에는 구형상의 회전구(420)가 형성되며, 상기 중공부(410)와 통하며 상기 회전구(420)를 관통하는 피스톤 홀(406)이 형성되어 이루어진다.

상기 피스톤 슈(500)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 일단에 개구부가 형성되고, 상기 개구부와 통하도록 상기 끼움홈(520)이 내부에 구형상으로 형성된 바디(540); 상기 바디(540)의 타단에 형성되며 전면에는 사판(130)에 접촉되는 돌출부재(570)가 형성된 플레이트(560); 상기 바디(540)의 끼움홈(520)과 플레이트(560)를 관통하도록 형성된 유체이송홀(550);을 포함하여 구성된다.

따라서 피스톤(400)의 회전구(420)가 피스톤 슈(500)의 끼움홈(520)에 결합되고, 회전구(420)가 구형상이므로 피스톤 슈(500)의 회전구동되며 사판(130)을 따라 회전되므로 경사각이 수시로 변동되나 회전구(420)의 구형상 결합구조로 인해 피스톤 슈(500)의 회전구동 및 이에 연동되어 피스톤(400)의 왕복운동이 자유롭게 보장될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트(560)의 돌출부재(570)는, 유체이송홀(550)의 주변에 형성된 제1유로(573)와, 상기 제1유로(573)의 양측에 대칭 형성된 제1돌출턱(571); 상기 제1유로(573)와 통하며 제1돌출턱(571)의 외주에 형성되는 제2유로(572); 상기 제2유로(572)의 외측에 형성된 환형의 제2돌출턱(573);을 포함하여 구성된다.

상기 제1돌출턱(571)은 반원형 판상으로 형성되며, 중앙의 유체이송홀(550) 및 제1유로(573)를 기준으로 양측에 대칭되게 형성된다.

상기 제2돌출턱(573)은 제1돌출턱(571)의 외주에 제2유로(572)를 사이에 두고 환형으로 형성된다.

또한 상기 플레이트(560)의 외주연에 원주방향으로 일정 간격으로 다수 형성되는 돌기(575)와, 상기 다수의 돌기(575) 사이에 형성되는 다수의 슬릿(576)이 형성된다.

상기 유체이송홀(550)은 양측 단부로 갈수록 직경이 확대되어 형성된다.

상기 유체이송홀(550)은 끼움홈(520)과 연결되는 제1확관부(551)와, 플레이트(560)에 연결되는 제2확관부(552)를 포함하여 구성된다.

제1확관부(551) 및 제2확관부(552)는 대략 나팔형상으로 이루어져 대량의 유체를 순간적으로 이송시킬 수 있는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

외부의 액츄에이터(미도시)의 동력을 받아 회전축(200)이 회전되면, 회전축(200)에 결합된 실린더 블록(300)이 회전된다.

실린더 블록(300)이 회전됨과 동반하여 피스톤(400) 및 그에 결합된 피스톤 슈(500)가 동반되어 회전된다.

다수개의 피스톤 슈(500)는 슈 플레이트(190)에 구속된 채 사판(130)의 경사를 따라 원주방향으로 회전된다. 슈 플레이트(190)는 그 중앙에 결합구(192)가 결합되고, 상기 결합구(192)는 회전축(200)에 결합되어 있으므로 결국 회전축(200)과 슈 플레이트(190)는 동반 회전운동하게 된다.

실린더 블록(300)의 회전운동에 의해 피스톤 슈(500)가 사판(130)을 타고 회전됨으로써 피스톤(400)을 왕복운동시키게 되어 흡입 및 토출행정이 이루어지게 된다.

즉, 사판(130)의 가장 높은 구간을 지나갈때 피스톤(400)이 피스톤 작동홈(320)에 깊이 삽입됨으로써 토출작동이 이루어지게 된다.

사판(130)의 가장 낮은 구간을 지나갈때는 피스톤(400)이 피스톤 작동홈(320)로부터 얕게 삽입됨으로써 흡입작동이 이루어지게 된다.

여기서 흡입작동시 강한 유체가 흡입되면서 피스톤(400)의 내부로 유입되면 흡입충격이 발생될 우려가 있으나 본 발명은 피스톤(400)의 내부에 형성된 피스톤 홀(406)을 통해 소량의 유체가 피스톤 슈(500)의 유체이송홀(550)을 통과하여 외측으로 배출될 수 있도록 하여 유압 충격을 감소시킬 수 있게 된다.

배출되는 소량의 유체는 피스톤 슈(500)의 플레이트(560)에 형성된 제1유로(573) 및 제2유로(572)를 통해 분산되고, 최종에는 슬릿(576)을 통해 외측으로 방사상으로 분산되도록 하여 초기보다 압력이 현저히 감소되어 분산될 수 있는 것이다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.

100 : 본체 110 : 환턱
120 : 케이싱 130 : 사판
200 : 회전축 300 : 실린더 블록
320 : 피스톤 작동홈 340 : 이송유로
400 : 피스톤 420 : 회전구
500 : 피스톤 슈 520 : 끼움홈
540 : 바디 550 : 유체이송홀
560 ; 플레이트

Claims (6)

1. 사판에 일면이 지지되고 타측에는 피스톤의 회전구가 결합되는 피스톤 슈를 포함하는 사판식 피스톤 펌프에 있어서,
   상기 피스톤 슈는,
   일단에 개구부가 형성되고, 상기 개구부와 통하도록 끼움홈이 내부에 구형상으로 형성된 바디;
   상기 바디의 타단에 형성되며 전면에는 사판에 접촉되는 돌출부재가 형성된 플레이트;
   상기 바디의 끼움홈과 플레이트를 관통하도록 형성된 유체이송홀;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 고정용량형 사판식 피스톤 펌프.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 플레이트의 돌출부재는
   상기 유체이송홀의 주변에 형성된 제1유로와, 상기 제1유로의 양측에 대칭 형성된 제1돌출턱;
   상기 제1유로와 통하며 제1돌출턱의 외주에 형성되는 제2유로;
   상기 제2유로의 외측에 형성된 환형의 제2돌출턱;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 고정용량형 사판식 피스톤 펌프.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 플레이트의 외주연에 원주방향으로 일정 간격으로 다수 형성되는 돌기들과 상기 돌기들 사이에 형성되는 슬릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 고정용량형 사판식 피스톤 펌프.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 유체이송홀은 양측 단부로 갈수록 직경이 확대되는 것을 특징으로 하는 고정용량형 사판식 피스톤 펌프.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 유체이송홀은 끼움홈과 연결되는 제1확관부와, 플레이트에 연결되는 제2확관부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고정용량형 사판식 피스톤 펌프.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 피스톤은
   일단에 개구부가 형성되고, 상기 개구부와 통하도록 내부에 중공부가 형성되고, 상기 중공부와 통하며 상기 회전구를 관통하는 피스톤 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 고정용량형 사판식 피스톤 펌프.
   
   

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