KR20230026759A - 액츄에이터 피스톤 및 이를 포함하는 구동장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 액츄에이터 피스톤에 관한 것으로, 유압 구동장치 내부의 사판의 각도를 가변 시키는 액츄에이터 피스톤은 피스톤 바디와, 상기 피스톤 바디의 외주면에 상기 피스톤 바디의 외주방향을 따라 형성된 액츄에이터 그루브, 그리고 상기 피스톤 바디의 외주면의 일영역에 상기 피스톤 바디의 길이방향을 따라 형성된 슬롯을 포함한다.

Description

액츄에이터 피스톤 및 이를 포함하는 구동장치{ACTUATOR PISTON AND DRIVING DEVICE HAVING THE SAME}
본 발명의 실시예는 유압을 이용하여 동력을 생산하는 구동장치 및 이에 설치된 액츄에이터 피스톤에 관한 것이다.
일반적으로 유압에 의해 구동되는 펌프와 같은 구동장치는 건설기계에 설치된다. 이러한 구동장치는 건설기계의 작업기의 조작을 위해 동력을 제공한다.
상품을 출하 전 구동장치는 입력 전류에 따른 펌프의 토출 압력을 매칭시키는 과정을 수행한다. 구체적으로, 구동장치의 토출 포트를 완전히 차단한 상태에서 입력 전류를 상승시키고 압력 제어 레귤레이터의 동작을 통해 사판을 미세 제어하여 압력을 제한다.
하지만, 토출 포트가 완전히 차단된 상태에서의 제어는 미세 볼륨 변화에서의 제어로 안정적 제어가 어렵다. 특히, 저압 영역에서는 구동장치 내부의 누유에 따른 블리드 오프(Bleed-Off) 유량이 적어 압력 변화에 따른 충격을 빠르게 저감하기 어려워 헌팅(Hunting)과 같은 압력 불안정 제어 문제가 발생된다.
따라서, 건설기계의 효율을 저감 시키지 않으며, 헌팅과 같은 압력 불안정 제어 문제를 해결할 수 있는 구동장치가 필요하다.
한국등록특허공보 제10-0429928호
본 발명의 실시예는 유압을 활용한 구동장치의 동작시 특정 영역에서의 비정상적인 압력 헌팅 현상을 개선한 액츄에이터 피스톤 및 이를 포함하는 구동장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 유압 구동장치 내부의 사판의 각도를 가변 시키는 액츄에이터 피스톤은 피스톤 바디와, 상기 피스톤 바디의 외주면에 상기 피스톤 바디의 외주방향을 따라 형성된 액츄에이터 그루브, 그리고 상기 피스톤 바디의 외주면의 일영역에 상기 피스톤 바디의 길이방향을 따라 형성된 슬롯을 포함한다.
또한, 상기 액츄에이터 그루브는 상기 피스톤 바디의 길이방향을 따라 복수개가 이격 배치될 수 있다.
또한, 상기 슬롯은 상기 복수개의 액츄에이터 그루브의 일영역을 관통하여 형성될 수 있다.
또한, 상기 슬롯은 상기 피스톤 바디의 외주방향을 따라 복수개가 이격 배치될 수 있다.
또한, 상기 피스톤 바디의 길이방향과 교차하는 방향으로의 단면 상에서 상기 복수개의 슬롯의 단면적의 합은 상기 피스톤 바디의 단면적의 0.002 내지 0.005 범위 내일 수 있다.
또한, 상기 슬롯의 길이는 상기 피스톤 바디의 전체 길이의 0.78 내지 0.8 범위 내일 수 있다.
또한, 상기 슬롯의 단면은 상기 피스톤 바디의 중심으로 갈수록 좁아지는 형상을 가질 수 있다.
또는, 상기 슬롯의 단면은 상기 피스톤 바디의 중심과 인접한 일영역이 직선을 갖도록 형성될 수 있다.
또는, 상기 슬롯의 단면은 상기 피스톤 바디의 중심과 인접한 일영역이 곡선을 갖도록 형성될 수 있다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동장치는 외부에서 유압이 공급되는 대경실과 소경실이 형성된 바디와, 상기 바디 내측에 배치된 사판과, 상기 사판을 가변 시키고 상기 대경실에 적어도 일부가 삽입 배치되는 대경 액츄에이터 피스톤을 포함하는 대경 액츄에이터부, 그리고 상기 사판을 가변 시키고 상기 소경실에 적어도 일부가 삽입 배치되며 상기 소경실의 유압을 상기 바디 내부로 연통 가능한 소경 액츄에이터 피스톤을 포함하는 소경 액츄에이터부를 포함한다.
또한, 상기 소경 액츄에이터부는 상기 사판과 상기 소경 액츄에이터 피스톤 사이에 배치된 소경 콘로드, 그리고 상기 소경 액츄에이터 피스톤의 외주면에 상기 소경 액츄에이터 피스톤의 길이방향을 따라 일부가 오목하게 형성되어 상기 소경실의 유압을 상기 바디 내부로 연통되도록 안내하는 슬롯을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 슬롯은 상기 사판과 상대적으로 인접한 일측이 개방 형성될 수 있다.
또한, 상기 슬롯은 상기 소경 액츄에이터 피스톤의 전체 길이보다 상대적으로 짧은 길이를 갖고 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 액츄에이터 피스톤 및 이를 포함하는 구동장치는 구동장치의 동작시 특정 영역에서의 비정상적인 압력 헌팅 현상을 개선하여 압력 변동을 효과적으로 억제시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에어터 피스톤이 설치된 구동장치의 단면도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터 피스톤을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 길이방향의 일부 단면을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 길이방향과 수직한 방향의 단면을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액츄에이터 피스톤의 슬롯을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액츄에이터 피스톤의 슬롯을 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 액츄에이터 피스톤의 작동을 나타낸 도면이다.
도 9은 종래의 구동장치의 작동상태에 따른 압력 보정 그래프를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동장치의 작동상태에 따른 압력 보정 그래프를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.
이하, 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터 피스톤(420)을 설명한다.
액츄에이터 피스톤(420)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 구동장치(101) 내부에 배치된 사판(250)의 각도를 가변 시킨다. 구체적으로, 구동장치(101) 내부에 배치된 사판(250)은 구동장치(101)의 외부로부터의 유압을 전달받아 액츄에이터 피스톤(420)이 이동되며 각도가 가변된다.
액츄에이터 피스톤(420)은, 도 1 및 2에 도시한 바와 같이, 피스톤 바디(421)와 액츄에이터 그루브(422) 그리고 슬롯(425)을 포함한다.
피스톤 바디(421)는 구동장치(101)의 유압이 공급되는 소경실(120) 내부에 적어도 일부가 삽입되며 이동된다. 또한, 피스톤 바디(421)는 일방향으로 길게 형성되고, 환형의 단면을 갖도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 외부로부터 유압이 소경실(120) 내부로 유입되고 이에 따라 피스톤 바디(421)가 소경실(120)로부터 일부가 인출되는 방향으로 이동되며 사판(250)의 각도를 가변시킬 수 있다.
액츄에이터 그루브(422)는 피스톤 바디(421)의 외주면에 오목하게 함몰 형성된다. 또한, 액츄에이터 그루브(422)는 피스톤 바디(421)의 외주방향을 따라 형성된다. 구체적으로, 액츄에이터 그루브(422)는 유압이 이의 내부에 저유되어 소경실(120)을 따라 피스톤 바디(421)의 이동시 마찰을 저감시킬 수 있다. 즉, 액츄에이터 그루브(422)는 피스톤 바디(421)의 외주면과 소경실(120) 내면 사이의 윤활을 향상시킬 수 있다.
슬롯(425)은 피스톤 바디(421)의 외주면의 일영역에 피스톤 바디(421)의 길이방향을 따라 함몰 형성된다. 구체적으로, 슬롯(425)은 액츄에이터 그루브(422)의 형성 방향과 교차하는 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 슬롯(425)은 사판(250)과 상대적으로 인접한 일측이 개방 형성될 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 구동장치(101) 내부에 배치되는 액추에이터 피스톤(500)은 슬롯(425)이 형성되어 있어, 액추에이터 피스톤(500)의 구동을 위해 이가 설치된 영역으로 유입되는 외부의 유압을 사판(250)의 각도에 따라 구동장치(101) 내부와 연통 가능하도록 하여 특정 구간에서의 구동장치(101)의 헌팅 현상을 개선할 수 있다. 구체적으로, 슬롯(425)은 액추에이터 피스톤(500)의 구동을 위해 이가 설치된 영역으로 유입되는 외부의 유압을 사판(250)의 각도에 따라 구동장치(101) 내부와 연통 가능하도록 하여 압력 변동을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터 그루브(422)는, 도 2 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 피스톤 바디(421)의 길이방향을 따라 복수개가 이격 배치될 수 있다.
액츄에이터 그루브(422)는 피스톤 바디(421)의 외주면을 따라 오목하게 형성되고, 이러한 액츄에이터 그루브(422)는 피스톤 바디(421)의 길이방향을 따라 복수개가 이격 형성될 수 있다.
액츄에이터 그루브(422)가 복수개가 피스톤 바디(421)의 길이방향을 따라 이격 형성되어 있어, 이의 내부에 저유되는 유체에 의해 액츄에이터 피스톤(420)의 외주와 소경실(120) 내부와의 마찰이 저감될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터 피스톤(420)은 액츄에이터 그루브(422) 내에 저유되는 유체에 의해 마찰이 저감되어 액츄에이터 피스톤(420)의 파손을 방지하여 이의 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯(425)은, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 복수개의 액츄에이터 그루브(422)의 일영역을 관통 형성될 수 있다.
슬롯(425)은 복수개의 액츄에이터 그루브(422)의 일영역을 관통하며 피스톤 바디(421)의 길이방향을 따라 함몰 형성될 수 있다. 또한, 슬롯(425)은 피스톤 바디(421)의 이동에 따라 소경실(120) 내부와 구동장치(101)의 내부의 소경실(120) 외부가 서로 연통되도록 할 수 있다.
구체적으로, 슬롯(425)의 길이(L1)는 피스톤 바디(421)의 전체의 길이(L)보다 상대적으로 짧게 형성될 수 있다. 사판(250)과 상대적으로 인접한 슬롯(425)의 일측은 피스톤 바디(421)에 개방 형성되고, 슬롯(425)의 타측은 막혀 형성될 수 있다.
따라서, 피스톤 바디(421)의 이동에 따라 슬롯(425)이 소경실(120)과 구동장치(101)의 내부가 연통될 수 있다. 구체적으로, 피스톤 바디(421)가 슬롯(425)의 일영역이 소경실(120) 내부에 삽입되도록 위치한 경우, 슬롯(425)을 통해 소경실(120) 내부로 외부로부터 유입된 유압이 구동장치(101) 내부로 이동될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯(425)의 길이(L1)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 피스톤 바디(421)의 전체 길이(L)의 0.78 내지 0.8 범위 내일 수 있다. 구체적으로, L1/L=0.78 내지 0.8일 수 있다.
슬롯(425)의 길이(L1)가 피스톤 바디(421)의 전체 길이(L)의 0.78 미만인 경우, 헌팅이 발생할 수 있는 영역에서 구동장치(101) 내부와 연통이 되지 않아 특정 구간에서의 구동장치(101)의 헌팅 현상 개선 효과가 얻을 수 없다.
또한, 슬롯(425)의 길이(L1)가 피스톤 바디(421)의 전체 길이(L)의 0.8을 초과하는 경우, 헌팅을 개선하고자 하는 범위 이상에서도 구동장치(101) 내부와 연통이 되어 용적 손실이 증가하게 된다. 따라서, 본 발명의 특징인 구동장치(101)의 용적 손실을 최소화하는 효과를 기대하기 어려움이 있다. 즉, 본 발명의 구동장치(101)는 상술한 슬롯(425)을 포함하고 있어, 헌팅 저감뿐만 아니라 용적 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯(425)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 피스톤 바디(421)의 외주방향을 따라 복수개가 이격 배치될 수 있다.
슬롯(425)은 피스톤 바디(421)의 길이방향을 따라 함몰 형성되고, 이러한 슬롯(425)이 복수개가 피스톤 바디(421)의 길이방향을 중심으로 피스톤 바디(421) 상의 방사상으로 이격 배치될 수 있다.
이에 따라, 슬롯(425)은 피스톤 바디(421)에 복수개가 형성되어 소경실(120) 내부의 유압이 피스톤 바디(421)의 외면의 슬롯(425)을 따라 사판(250)이 배치된 구동장치(101)의 내부로 연통되도록 하여 압력 변동을 효과적으로 억제하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수개의 슬롯(425)의 단면적의 합(As)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 피스톤 바디(421)의 외경(D)를 기초로 산출한 피스톤 바디(421)의 단면적(A)의 0.002 내지 0.005 범위일 수 있다. 구체적으로, As/A=0.002~0.005일 수 있다. 이때, 단면은 피스톤 바디(421)의 길이방향과 수직한 방향의 피스톤 바디(421)의 단면일 수 있다. 일예로, As=As1+As2+As3+As4+…+Asn일 수 있다. 즉, As는 복수개의 슬롯(425)의 단면적의 합일 수 있다.
복수개의 슬롯(425)의 단면적의 합(As)이 피스톤 바디(421)의 단면적(A)의 0.002 미만인 경우, 블리드 오프 유량이 부족하여 헌팅 현상의 개선 효과가 미미할 수 있다. 구체적으로, 상기와 같은 단면적을 갖는다면 복수개의 슬롯(425)을 통한 블리드 오프 유량 확보에 어려움이 있다.
즉, 고압의 압유를 일부 드레인으로 누유시키는 블리드 오프는 복수개의 슬롯(425)을 통해 이뤄질 수 있다. 그리고 구동장치(101)의 내부는 도시되지 않은 탱크와 연결되는 드레인 공간을 제공할 수 있다.
복수개의 슬롯(425)의 단면적의 합(As)이 피스톤 바디(421)의 단면적(A)의 0.005를 초과하는 경우, 블리드 오프 유량이 과도하여 헌팅 현상의 개선 효과는 있으나, 용적 손실 증가에 따른 효율 저하를 야기시키는 문제점이 있다. 구체적으로, 블리드 오프를 통해 헌팅 현상의 개선 효과는 기대할 수 있으나 이에 따른 유압의 누출로 인한 용적 손실이 증가되어 구동장치(101)의 효율 저하의 문제점을 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯(425)의 단면은, 도 4에 도시한 바와 같이, 피스톤 바디(421)의 중심으로 갈수록 좁아지는 형성을 갖도록 형성될 수 있다.
슬롯(425)의 단면은 피스톤 바디(421)의 중심으로 갈수록 좁아지는 경사면을 갖고 형성되어, 소경실(120)의 유압이 이를 따라 이동되도록 할 수 있다.
일예로, 슬롯(425)의 단면은 약"삼각형"일 수 있다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯(425)의 단면은, 도 5에 도시한 바와 같이, 피스톤 바디(421)의 중심과 인접한 일영역이 직선을 갖도록 형성될 수 있다.
슬롯(425)의 단면은 피스톤 바디(421)의 중심과 인접한 일영역이 직선을 갖는 평면으로 형성되어, 소경실(120)의 유압이 이를 따라 이동되도록 할 수 있다.
일예로, 슬롯(425)의 단면은 약"사각형"일 수 있다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯(425)의 단면은, 도 6에 도시한 바와 같이, 피스톤 바디(421)의 중심과 인접한 일영역이 곡선을 갖도록 형성될 수 있다.
슬롯(425)의 단면은 피스톤 바디(421)의 중심과 인접한 일영역이 곡면을 갖도록 형성되어, 소경실(120)의 유압이 이를 따라 이동되도록 할 수 있다.
일예로, 슬롯(425)의 단면은 약"반달형"일 수 있다.
이와 같은 구성에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터 피스톤(420)은 슬롯(425)이 피스톤 바디(421)의 길이방향을 따라 일영역이 오목하게 형성되어 있어 피스톤 바디(421)의 이동에 따라 선택적으로 소경실(120)의 유압을 구동장치(101)의 내부와 연통되도록 하여 압력 변동을 억제시킬 수 있습니다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터 피스톤(420)은 슬롯(425)이 피스톤 바디(421)의 길이방향을 따라 일영역이 오목하게 형성되어 있어, 구동장치(101)의 특정 영역에서 비정상적인 압력 헌팅 현상을 효과적으로 개선할 수 있습니다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 액츄에이터 피스톤(420)이 설치된 구동장치(101)을 설명한다. 구체적으로, 구동장치(101)는 펌프와 같이 유압을 활용하여 동력을 생산하는 장치이다.
구동장치(101)는 바디(100)와 사판(250)과 대경 액츄에이터부(300)와 소경 액츄에이터부(400)를 포함한다.
바디(100)에는 외부에서 유압이 공급되는 대경실(110)과 소경실(120)이 형성된다. 대경실(110)과 소경실(120)로 도시되지 않은 밸브를 통해 공급된 유압이 공급된다.
대경실(110)은 소경실(120) 보다 상대적으로 넓은 면적을 갖고 형성될 수 있다. 그리고, 대경실(110)과 소경실(120)은 서로 이격 되어 바디(100) 내측에 형성될 수 있다. 구체적으로, 소경실(120)의 일단부의 일영역이 확경 형성되어, 이로 유압이 유입되도록 할 수 있다. 또한, 대경실(110)과 소경실(120)로 공급되는 유압의 힘의 차이에 의해 사판(250)의 경사각이 제어된다.
구체적으로, 대경실(110)은 도시되지 않은 레귤레이터(Regulator)에 제어에 따라 유압이 공급되고 배출된다. 또한, 소경실(120)은 구동장치(101)의 토출압력이 그대로 공급된다.
바디(100) 내측에는 사판(250)이 배치된다. 사판(250)은 경사각이 제어되어 이를 통해 구동장치(101)로부터 배출되는 유압의 유량이 조절될 수 있다. 즉, 구동장치(101)와 연결되는 작업기의 조작에 필요한 압유의 유량이 사판(250)의 경사각 제어로 조절될 수 있다.
대경 액츄에이터부(300)는 대경 액츄에이터 피스톤(320)을 포함한다. 대경 액츄에이터 피스톤(320)은 대경실(110)에 적어도 일부가 삽입 배치된다. 또한, 대경 액츄에이터 피스톤(320)은 사판(250)을 가변 시킬 수 있다. 구체적으로, 대경 액츄에이터 피스톤(320)은 대경실(110)로 유입된 압유에 따라 이동되며 사판(250) 각도를 가변 시킬 수 있다.
소경 액츄에이터부(400)는 소경 액츄에이터 피스톤(420)을 포함한다. 소경 액츄에이터 피스톤(420)은 소경실(120)에 적어도 일부가 삽입 배치된다. 또한, 소경 액츄에이터 피스톤(420)은 사판(250)을 가변 시킬 수 있다. 그리고, 소경 액츄에이터 피스톤(420)은 소경실(120)의 유압을 바디(100) 내부로 연통시킬 수 있다. 구체적으로, 소경 액츄에이터 피스톤(420)은 소경실(120)로 유입된 압유에 따라 이동되며 사판(250) 각도를 가변 시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동장치(101)의 소경 액츄에이터부(400)는 소경 콘로드(410) 그리고 슬롯(425)을 더 포함할 수 있다.
소경 액츄에이터 피스톤(420)은 앞서 서술한 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄에이터 피스톤(420)과 동일한 구성을 갖고 형성될 수 있다.
소경 콘로드(410)는 소경 액츄에이터 피스톤(420)과 사판(250) 사이에 배치되며, 소경 액츄에이터 피스톤(420)의 이동에 따라 함께 이동하며 이를 사판(250)에 전달하여 사판(250)각이 가변되도록 한다. 구체적으로, 소경 콘로드(410) 내부에는 소경 유로(411)가 형성될 수 있다.
또한, 소경 액츄에이터 피스톤(420)의 피스톤 바디(421) 내부에는 소경 콘로드(410)가 삽입 지지 가능한 소경 접촉홀(423)과, 소경실(120)의 유압이 소경 유로(411)로 전달 가능한 소경 피스톤 유로가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동장치(101)는 소경 유로(411)와 연통 가능한 유로가 형성되며, 사판(250)에 소경 콘로드(410)를 지지가능한 소경 연결부재(430)를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동장치(101)의 대경 액츄에이터부(300)는 대경 콘로드(310)을 더 포함할 수 있다.
대경 콘로드(310)는 대경 액츄에이터 피스톤(320)과 사판(250) 사이에 배치되며, 대경 액츄에이터 피스톤(320)의 이동에 따라 함께 이동하며 이를 사판(250)에 전달하여 사판(250)각이 가변되도록 한다. 구체적으로, 대경 콘로드(310) 내부에는 소경 콘로드(410)에 형성된 소경 유로(411)와 유사한 대경 유로가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동장치(101)는 대경 유로와 연통 가능한 유로가 형성되며, 사판(250)에 대경 콘로드(310)를 지지가능한 대경 연결부재(330)를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동장치(101)는 구동축(200)과 베어링(500)과 피스톤(500) 그리고 밸브플레이트(600)를 더 포함할 수 있다.
구동축(200)은 사판(250)을 관통하여 적어도 일부가 바디(100) 내부에 삽입 지지되도록 배치될 수 있다.
베어링(500)은 구동축(200)과 바디(100) 사이에 배치되며, 구동축(200)이 회전되도록 지지할 수 있다.
피스톤(500)은 일측이 사판(250)과 연결되고, 타측이 실린더 내부에 삽입되며 실린더 내부에 형성된 용적실을 따라 수축 및 신장될 수 있다. 이러한 피스톤(500)은 사판(250)을 따라 복수개가 서로 이격 되어 배치될 수 있다.
밸브플레이트(600)는 실린더와 마주하도록 배치되며, 이에 흡입 포트와 토출 포트가 형성되어 실린더 내부에 형성된 용적실과 연통될 수 있다.
이하, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 액츄에이터 피스톤(420)이 설치된 구동장치(101)의 동작에 관해 설명한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 사판(250)의 각도가 0도 내지 0.5도 범위 내인 경우, 슬롯(425)의 타측과 상대적으로 인접한 소경 액츄에이터 피스톤(420)의 일단부는 소경실(120)의 확경된 일영역에 삽입된다. 이때, 소경 액츄에이터 피스톤(420)의 피스톤 바디(421)에 형성된 슬롯(425)의 타측은 소경실(120)의 확경된 일영역에 삽입되고, 슬롯(425)의 일단이 형성된 피스톤 바디(421)는 소경실(120)의 확경 형성되지 않은 영역의 내주면과 마주한다. 따라서, 슬롯(425)은 슬롯(425)의 타측으로부터 슬롯(425)의 일측으로 확경 형성된 소경실(120)의 일영역으로 유입된 압유가 슬롯(425)의 길이방향을 따라 이동되며 유압이 연통되도록 안내할 수 있다.
사판(250)의 각도가 0도 내지 0.5도 범위 내인 경우, 소경실(120)로 공급되는 유압이 슬롯(425)을 통해 구동장치(101)의 내측(드레인 공간)으로 연결되게 하여 순간적인 제어에 의한 압력 변동을 억제할 수 있다. 즉, 슬롯(425)은, 사판(250)의 각도가 0도 내지 0.5도 범위 내인 경우, 구동장치(101)의 토출 압력을 블리드??오프(Bleed??Off) 시킬 수 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 사판(250)의 각도가 0.5도를 초과하는 경우, 피스톤 바디(421)가 소경실(120)을 따라 이동하며 슬롯(425)이 형성되지 않은 영역의 피스톤 바디(421)가 소경실(120)의 내주면과 마주하며 슬라이드 이동된다. 이때, 슬롯(425)은 폐쇄되며 슬롯(425)은 소경실(120)로 유입된 압력이 이동될 수 없어 용적 손실에 의한 효율 저하는 발생되지 않는다.
도 9 및 도 10의 각 그래프의 선들이 나타내는 의미에 대해 간략히 서술 바랍니다.
도 9 및 도 10에 도시된 Discharge Pressure는 구동장치(101)인 펌프의 토출압력이다.
또한, 2nd Pressure는 도시되지 않은 전자비례제어밸브(EPPRV)에 의해 펌프의 레귤레이터(Regulator)로 공급되는 압력이다. 즉, 2nd Pressure는 입력 전류에 따라 선형적으로 변하는 압력값이다.
Degree는 사판(250)의 사판각 이다.
그리고 Current는 구동장치에 현재 인가되는 전류이이다.
구동장치에 전류를 Step으로 인가를 하면 도시되지 않은 전자비례제어밸브(EPPRV)의 2차 압력이 Step으로 레귤레이터(Regulator)에 인가되고, 그 때 순간적으로 사판이 증가하는데 토출라인이 막혀 있기 때문에 토출 압력이 상승하게 되고 이를 레귤레이터가 인지하여 다시 사판을 감소시키는 과정을 빠르게 반복하여 특정 전류 인가 시 일정한 압력이 제어될 수 있게 합니다.
도 9는 상술한 바와 같이, 특정 영역에서 이 제어가 원활하지 않아 사판각도와 토출압력의 변동이 상당히 큰 상태(헌팅)를 나타냅니다. 즉, 도시된 도면상에서 사판각의 떨림이 발생하여 토출압력 또한 떨리는 헌팅 상태 구간을 일부 개시하고 있다.
도 10은 본 발명을 적용하였을 때 헌팅 현상이 없이 제어가 되는 것을 표현한 그래프를 나타냅니다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 액츄 에이터 피스톤은 슬롯을 포함하고 있어, 고압의 압유를 일부 드레인으로 누유시키는 블리드 오프를 원활하게 수행할 수 있다. 따라서, 사판각의 떨림 및 구동장치(101)의 헌팅을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 바디 101: 구동장치
110: 대경실 120: 소경실
250: 사판 300: 대경 액츄에이터부
320: 대경 액츄에이터 피스톤
400: 대경 액츄에이터부 420: 대경 액츄에이터 피스톤
420,426,427: 액츄에이터 피스톤 422: 액츄에이터 그루브
425: 슬롯 421: 피스톤 바디

Claims (13)

  1. 유압 구동장치 내부의 사판의 각도를 가변 시키는 액츄에이터 피스톤에 있어서,
    피스톤 바디;
    상기 피스톤 바디의 외주면에 상기 피스톤 바디의 외주방향을 따라 형성된 액츄에이터 그루브; 및
    상기 피스톤 바디의 외주면의 일영역에 상기 피스톤 바디의 길이방향을 따라 형성된 슬롯
    을 포함하는 액츄에이터 피스톤.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액츄에이터 그루브는 상기 피스톤 바디의 길이방향을 따라 복수개가 이격 배치된 것을 특징으로 하는 액츄에이터 피스톤.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬롯은 상기 복수개의 액츄에이터 그루브의 일영역을 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 피스톤.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 슬롯은 상기 피스톤 바디의 외주방향을 따라 복수개가 이격 배치된 것을 특징으로 하는 액츄에이터 피스톤.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 피스톤 바디의 길이방향과 교차하는 방향으로의 단면 상에서 상기 복수개의 슬롯의 단면적의 합은 상기 피스톤 바디의 단면적의 0.002 내지 0.005 범위 내인 것을 특징으로 하는 액츄에이터 피스톤.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 슬롯의 길이는 상기 피스톤 바디의 전체 길이의 0.78 내지 0.8 범위 내인 것을 특징으로 하는 액츄에이터 피스톤.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 슬롯의 단면은 상기 피스톤 바디의 중심으로 갈수록 좁아지는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 액츄에이터 피스톤.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 슬롯의 단면은 상기 피스톤 바디의 중심과 인접한 일영역이 직선을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 액츄에이터 피스톤.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 슬롯의 단면은 상기 피스톤 바디의 중심과 인접한 일영역이 곡선을 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 액츄에이터 피스톤.
  10. 외부에서 유압이 공급되는 대경실과 소경실이 형성된 바디;
    상기 바디 내측에 배치된 사판;
    상기 사판을 가변 시키고, 상기 대경실에 적어도 일부가 삽입 배치되는 대경 액츄에이터 피스톤을 포함하는 대경 액츄에이터부; 및
    상기 사판을 가변 시키고, 상기 소경실에 적어도 일부가 삽입 배치되며 상기 소경실의 유압을 상기 바디 내부로 연통 가능한 소경 액츄에이터 피스톤을 포함하는 소경 액츄에이터부
    를 포함하는 구동장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 소경 액츄에이터부는,
    상기 사판과 상기 소경 액츄에이터 피스톤 사이에 배치된 소경 콘로드; 및
    상기 소경 액츄에이터 피스톤의 외주면에 상기 소경 액츄에이터 피스톤의 길이방향을 따라 일부가 오목하게 형성되어 상기 소경실의 유압을 상기 바디 내부로 연통되도록 안내하는 슬롯
    을 더 포함하는 구동장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 슬롯은 상기 사판과 상대적으로 인접한 일측이 개방 형성된 것을 특징으로 하는 구동장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 슬롯은 상기 소경 액츄에이터 피스톤의 전체 길이보다 상대적으로 짧은 길이를 갖고 형성된 것을 특징으로 하는 구동장치.
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JP2000120541A (ja) * 1998-10-19 2000-04-25 Toyota Autom Loom Works Ltd ピストン及びピストンに対する溝の形成方法
KR100429928B1 (ko) 2001-05-25 2004-05-03 동명중공업주식회사 사판의 경사각도에 연동하여 강제윤활이 조절되는가변용량형 피스톤펌프
KR100773988B1 (ko) * 2006-06-30 2007-11-08 동명모트롤 주식회사 사판식 액셜 피스톤 유압 펌프의 사판 구조

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