KR20200051347A - 유압펌프장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 외부 시스템으로 오일을 공급하는 것으로서, 오일이 저장된 오일팬; 상기 오일팬으로부터 오일을 흡수하여 외부 시스템으로 토출시키는 펌프부; 상기 펌프부를 구동시키는 모터부; 일단이 상기 펌프부의 토출구와 연통하고 타단이 외부 시스템과 연통하는 공급관; 일단이 상기 펌프부의 토출구와 연통하고 타단이 상기 펌프부의 흡입구와 연통하는 바이패스관; 및 상기 바이패스관에 설치되며 상기 펌프부의 구동상태에 따라 상기 바이패스관을 선택적으로 차단하는 컨트롤밸브를 포함하는 유압펌프장치를 제공한다.
본 발명에 따른 유압펌프장치에 의하면, 펌프부와 연통되는 바이패스관과, 바이패스관에 설치되는 컨트롤밸브를 구비하여, 유압펌프장치의 경계윤활 조건 시 펌프부로부터 토출되는 오일을 펌프부의 흡입구로 선택적으로 바이패스시킴으로써, 펌프부에서 토크의 손실이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 모터부에 인가되는 전류에 오버슈트가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

Description

유압펌프장치{Hydraulic pump device}

본 발명은 유압펌프장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 외부 시스템으로 오일을 공급하는 유압펌프장치에 관한 것이다.

일반적으로, 유압펌프란 외부에서 공급되는 기계적 에너지를 작동유의 압력 에너지로 변환시키는 장치를 의미한다. 유압펌프는 기어형, 베인형, 회전 피스톤형, 왕복 피스톤형 등 다양하게 나누어진다. 최근에는, 고압의 작동유를 얻기 위한 다양한 구조의 유압펌프들이 개발되고 있다.

종래의 유압펌프는, 오일팬에 저장된 오일을 흡입하여 외부 시스템으로 공급하는 펌프부와, 상기 펌프부를 구동시키는 모터부를 구비한다. 이때, 종래의 유압펌프에 의하면, 유압펌프의 경계윤활(Boundary lubrication) 조건 시, 즉 유압펌프 내부 부품 사이에서 미시적인 융착이 발생되는 운전 조건 시, 펌프부에서 불필요한 토크 손실이 발생되며, 모터부에 인가되는 전류가 과다하게 증가하는 오버슈트(Overshoot) 현상이 발생한다는 문제가 있다.

대한민국 등록실용신안 제20-0326240호(고안의 명칭 : 유압펌프)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 창출된 것으로서, 유압펌프장치의 경계윤활 조건 시, 펌프부에서 발생되는 토크의 손실을 최소화하며 모터부에 인가되는 전류에 오버슈트가 발생되는 것을 방지하는 유압펌프장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명은, 외부 시스템으로 오일을 공급하는 것으로서, 오일이 저장된 오일팬; 상기 오일팬으로부터 오일을 흡수하여 외부 시스템으로 토출시키는 펌프부; 상기 펌프부를 구동시키는 모터부; 일단이 상기 펌프부의 토출구와 연통하고 타단이 외부 시스템과 연통하는 공급관; 일단이 상기 펌프부의 토출구와 연통하고 타단이 상기 펌프부의 흡입구와 연통하는 바이패스관; 및 상기 바이패스관에 설치되며 상기 펌프부의 구동상태에 따라 상기 바이패스관을 선택적으로 차단하는 컨트롤밸브를 포함하는 유압펌프장치를 제공한다.

상기 컨트롤밸브는, 상기 바이패스관을 통하여 이송된 오일이 유입되는 유입구와, 유입된 오일이 유출되는 유출구가 형성된 밸브하우징과, 상기 밸브하우징 내부에 형성된 수용공간에 수용되며, 상기 유입구와 상기 유출구 사이에서 이동하여 상기 유입구 또는 상기 유출구를 밀폐하는 볼밸브를 포함한다.

상기 수용공간은, 상기 유입구 및 유출구보다 직경이 크되, 상기 유입구 측 부분이 상기 유입구 측으로 갈수록 직경이 감소하는 형상으로 형성되며, 상기 볼밸브는, 상기 수용공간의 상기 유입구 측 내벽에 안착되고, 상기 컨트롤밸브는, 일단이 상기 볼밸브에 접하고 타단이 상기 수용공간의 상기 유출구 측 내벽에 접하도록 설치되며, 상기 볼밸브에 탄성 복원력을 가하는 밸브스프링을 더 포함한다.

상기 모터부의 시동 후, 상기 모터부에 인가되는 전류가 기 설정된 제1전류값에 도달할 시, 상기 컨트롤밸브를 개방시키는 제어부를 더 포함한다.

상기 제어부는, 상기 컨트롤밸브가 개방된 후, 상기 모터부에 인가되는 전류가 기 설정된 제2전류값(제2전류값 < 제1전류값)으로 감소할 시, 상기 컨트롤밸브를 폐쇄한다.

본 발명에 따른 유압펌프장치에 의하면, 펌프부와 연통되는 바이패스관과, 바이패스관에 설치되는 컨트롤밸브를 구비하여, 유압펌프장치의 경계윤활 조건 시 펌프부로부터 토출되는 오일을 펌프부의 흡입구로 선택적으로 바이패스시킴으로써, 펌프부에서 토크의 손실이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 모터부에 인가되는 전류에 오버슈트가 발생되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유압펌프장치의 구조도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 컨트롤밸브의 단면도로서, 본 발명의 제1실시예에 따른 유압펌프장치의 컨트롤밸브를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 나타낸 컨트롤밸브가 개방된 모습을 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 나타낸 컨트롤밸브의 볼밸브가 유출구를 밀폐한 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 유압펌프장치의 구조도이다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유압펌프장치(100)는, 외부 시스템(10)으로 오일을 공급하는 것으로서, 오일팬(110), 펌프부(120), 모터부(130), 공급관(140), 바이패스관(150) 및 컨트롤밸브(160)를 포함한다. 이때, 외부 시스템(10)은, 차량의 브레이크 시스템과 같이 유압이 필요한 기계설비에 해당한다고 할 수 있다.

상기 오일팬(110)은, 내부에 오일이 저장된다. 상기 펌프부(120)는, 상기 오일팬(110)으로부터 오일을 흡수하여 외부 시스템(10)으로 토출시킨다. 상기 펌프부(120)는, 오일을 흡입하고 토출하기 위하여, 내부에 임펠러, 베인 등을 구비할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 모터부(130)는, 상기 펌프부(120)에 연결되어 상기 펌프부(120)를 구동시킨다.

상기 공급관(140)은, 일단이 상기 펌프부(120)의 토출구와 연통하고 타단이 외부 시스템(10)과 연통하며, 상기 펌프부(120)로부터 토출된 오일을 외부 시스템(10)으로 공급한다. 상기 바이패스관(150)은, 일단이 상기 펌프부(120)의 토출구와 연통하고, 타단이 상기 펌프부(120)의 흡입구와 연통하도록 설치된다. 상기 컨트롤밸브(160)는, 상기 바이패스관(150)에 설치되며, 상기 펌프부(120)의 구동상태에 따라 상기 바이패스관(150)을 선택적으로 차단한다.

더욱 상세하게는, 상기 컨트롤밸브(160)는, 유압펌프장치(100)의 경계윤활(Boundary lubrication) 조건 시, 상기 펌프부(120)의 토출구로부터 토출되는 오일을 상기 펌프부(120)의 흡입구로 리턴시킨다. 그리고 상기 컨트롤밸브(160)는, 상기 펌프부(120)의 토출구로부터 상기 바이패스관(150)을 통하여 흡입구로 오일이 리턴되는 것을 차단한다. 여기서, 경계윤활 조건이란, 유압펌프장치(100)의 시동운전 시 발생되는 조건으로서, 윤활유의 두께가 수 분자에서 수십 분자의 층에 불과한 윤활 조건을 의미한다. 이러한 경계윤활 조건에서는, 금속 표면에 미시적인 융착이 생겨, 유체막, 경계막, 금속 접촉부가 혼재하여 하중을 분담하게 된다.

만약, 본 발명인 유압펌프장치(100)에 상기 바이패스관(150)과 상기 컨트롤밸브(160)가 구비되지 않은 경우, 유압펌프장치(100)의 경계윤활 조건 시, 상기 펌프부(120)에서 불필요한 토크의 손실이 발생되며, 상기 모터부(130)에 인가되는 전류가 과다하게 증가하는 오버슈트(Overshoot) 현상이 발생한다는 문제가 있다.

하지만 본 발명과 같이 유압펌프장치(100)가 상기 바이패스관(150)과 상기 컨트롤밸브(160)를 구비하는 경우, 상기 펌프부(120)의 토출구로부터 토출되는 오일을 상기 펌프부(120)의 흡입구로 리턴시킴으로써, 상기 펌프부(120)에서 토크의 손실이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 상기 모터부(130)에 인가되는 전류에 오버슈트가 발생되는 것을 방지할 수 있다. 한편, 상기 공급관(140)은, 유압펌프장치(100)의 시동 전, 일정량의 오일이 내부에 충진된 상태를 유지한다. 따라서 유압펌프장치(100)의 시동 시, 상기 펌프부(120)로부터 토출되는 오일의 압력은, 상기 공급관(140)의 내부에 충진된 오일의 라인압력(Line pressure)보다 낮아, 외부 시스템(10)으로 토출되지 않고 상기 바이패스관(150) 및 상기 컨트롤밸브(160)로 유입되게 된다.

또한, 상기 컨트롤밸브(160)는, 개방된 이후에, 상기 컨트롤밸브(160)가 상기 펌프부(120)의 토출구로부터 상기 펌프부(120)의 흡입구로 오일이 리턴되는 것을 차단함으로써, 상기 펌프부(120)로부터 토출되는 오일이 모두 외부 시스템(10)으로 공급되도록 할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 유압펌프장치(100)에 의하면, 외부 시스템(10)으로 오일이 보다 효율적으로 공급되도록 할 수 있다.

이하부터는, 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 컨트롤밸브(160)에 대해 상세히 설명하도록 한다. 이때, 도 2 내지 도 4는, 상기 펌프부(120)가 구동함에 따라 상기 컨트롤밸브(160)가 작동하는 모습을 차례대로 도시한 것이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 컨트롤밸브(160)는, 기계식 밸브로서, 밸브하우징(161), 볼밸브(162) 및 밸브스프링(163)을 포함한다. 상기 밸브하우징(161)은, 상기 바이패스관(150)을 통하여 이송된 오일이 유입되는 유입구(161a)와, 유입된 오일이 유출되는 유출구(161b)와, 상기 컨트롤밸브(160)의 내부에 형성되며 상기 유입구(161a) 및 상기 유출구(161b)와 각각 연통되는 수용공간(161c)이 형성된다.

상기 볼밸브(162)는, 상기 수용공간(161c)에 수용되되, 도 2에 도시된 바와 같이, 최초에 상기 유입구(161a)를 밀폐하도록 설치된다. 그리고 상기 볼밸브(162)는, 상기 모터부(130)의 회전수가 점점 증가하여 상기 펌프부(120)가 구동됨에 따라, 상기 유입구(161a)를 통해 상기 수용공간(161c)으로 유입되는 오일에 의해 가압되어, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 유출구(161b)를 밀폐하도록 이동하게 된다.

상기 밸브스프링(163)은, 상기 수용공간(161c)에 수용되되, 일단이 상기 볼밸브(162)에 접하고 타단이 상기 수용공간(161c)의 상기 유출구(161b) 측 내벽에 접하도록 배치된다. 이에 따라 상기 밸브스프링(163)은, 상기 볼밸브(162)에 대해 상기 유입구(161a) 측으로 탄성 복원력을 가한다.

상기 수용공간(161c)은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 유입구(161a) 및 상기 유출구(161b)보다 직경이 크되, 상기 유입구(161a) 측 부분이, 상기 유입구(161a) 측으로 갈수록 직경이 감소하는 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 볼밸브(162)는, 최초에 상기 수용공간(161c)의 상기 유입구(161a) 측 내벽에 안착되도록 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 유입구(161a)로 오일이 유입되어 상기 볼밸브(162)가 상기 유입구(161a)를 개방한 이후, 상기 수용공간(161c)으로 유입되는 오일이 도 3에 도시된 바와 같이 상기 볼밸브(162)의 외주면을 따라 상기 유출구(161b)로 유동할 수 있게 된다.

이와 같은 구조로 상기 컨트롤밸브(160)가 설계되는 경우, 상기 볼밸브(162)가 상기 유입구(161a)를 통해 상기 수용공간(161c)으로 유입되는 오일에 의하여 점점 가압됨에 따라, 상기 유입구(161a)를 개방한 후 상기 유출구(161b)를 밀폐시키도록 할 수 있다. 따라서 본 발명의 제1실시예에 따른 유압펌프장치(100)에 의하면, 상기 컨트롤밸브(160)가 비교적 간단한 구조로서 상기 바이패스관(150)을 개방시킨 후 닫는 동작을 구현하도록 할 수 있다.

이하부터는, 도 5를 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 유압펌프장치(100)에 관해 설명하도록 한다. 이때, 본 발명의 제2실시예에 따른 유압펌프장치(100)는, 본 발명의 제1실시예와 차이가 있는 부분에 대해서만 상세히 설명하도록 한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 유압펌프장치(100)는, 제어부(170)를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 컨트롤밸브(160)는, 전자식 밸브로 구비될 수 있다.

상기 제어부(170)는, 상기 모터부(130)와 연결되며, 상기 모터부(130)로부터 상기 모터부(130)에 인가되는 전류에 관한 정보를 전달받는다. 그리고 상기 제어부(170)는, 기 설정된 제1전류값 또는 기 설정된 제2전류값과, 상기 모터부(130)로부터 전달받은 전류를 비교한다. 만약, 상기 모터부(130)로 인가되는 전류가 기 설정된 제1전류값보다 작은 경우, 상기 제어부(170)는 상기 컨트롤밸브(160)를 개방시키지 않는다. 하지만 상기 모터부(130)로 인가되는 전류가 기 설정된 제1전류값에 도달하는 경우, 상기 제어부(170)는 상기 컨트롤밸브(160)를 개방시킨다. 이에 따라 상기 제어부(170)는, 유압펌프장치(100) 경계윤활 조건 시, 상기 펌프부(120)로부터 토출되는 오일이 상기 바이패스관(150)을 통해 다시 상기 펌프부(120)의 흡입구 측으로 리턴되도록 할 수 있다.

또한, 상기 제어부(170)는, 상기 컨트롤밸브(160)가 개방된 후, 상기 모터부(130)에 인가되는 전류가 기 설정된 제2전류값(제2전류값 < 제1전류값)으로 감소할 시, 상기 컨트롤밸브(160)를 폐쇄시킨다. 이에 따라 상기 제어부(170)는, 상기 컨트롤밸브(160)가 상기 펌프부(120)의 토출구로부터 상기 펌프부(120)의 흡입구로 오일이 리턴되는 것을 차단하도록 함으로써, 상기 펌프부(120)로부터 토출되는 오일이 모두 외부 시스템(10)으로 공급되도록 할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 유압펌프장치(100)에 의하면, 외부 시스템(10)으로 오일이 보다 효율적으로 공급되도록 할 수 있다.

100 : 유압펌프장치 110 : 오일팬
120 : 펌프부 130 : 모터부
150 : 바이패스관 160 : 컨트롤밸브
170 : 제어부

Claims (5)

1. 외부 시스템으로 오일을 공급하는 유압펌프장치에 있어서,
   오일이 저장된 오일팬;
   상기 오일팬으로부터 오일을 흡수하여 외부 시스템으로 토출시키는 펌프부;
   상기 펌프부를 구동시키는 모터부;
   일단이 상기 펌프부의 토출구와 연통하고 타단이 외부 시스템과 연통하는 공급관;
   일단이 상기 펌프부의 토출구와 연통하고 타단이 상기 펌프부의 흡입구와 연통하는 바이패스관; 및
   상기 바이패스관에 설치되며 상기 펌프부의 구동상태에 따라 상기 바이패스관을 선택적으로 차단하는 컨트롤밸브를 포함하는 유압펌프장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 컨트롤밸브는,
   상기 바이패스관을 통하여 이송된 오일이 유입되는 유입구와, 유입된 오일이 유출되는 유출구가 형성된 밸브하우징과,
   상기 밸브하우징 내부에 형성된 수용공간에 수용되며, 상기 유입구와 상기 유출구 사이에서 이동하여 상기 유입구 또는 상기 유출구를 밀폐하는 볼밸브를 포함하는 유압펌프장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 수용공간은, 상기 유입구 및 유출구보다 직경이 크되, 상기 유입구 측 부분이 상기 유입구 측으로 갈수록 직경이 감소하는 형상으로 형성되며,
   상기 볼밸브는, 상기 수용공간의 상기 유입구 측 내벽에 안착되고,
   상기 컨트롤밸브는, 일단이 상기 볼밸브에 접하고 타단이 상기 수용공간의 상기 유출구 측 내벽에 접하도록 설치되며, 상기 볼밸브에 탄성 복원력을 가하는 밸브스프링을 더 포함하는 유압펌프장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 모터부의 시동 후, 상기 모터부에 인가되는 전류가 기 설정된 제1전류값에 도달할 시, 상기 컨트롤밸브를 개방시키는 제어부를 더 포함하는 유압펌프장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 컨트롤밸브가 개방된 후, 상기 모터부에 인가되는 전류가 기 설정된 제2전류값(제2전류값 < 제1전류값)으로 감소할 시, 상기 컨트롤밸브를 폐쇄하는 유압펌프장치.

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