KR20230086970A - 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변용량 유압펌프의 실린더블록에 복수의 피스톤을 동시에 압입하되 압입 높이를 적절하게 조절할 수 있도록 한 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치에 관한 것으로,
가변용량 유압펌프의 실린더블록(100)이 안착되는 베드(10); 유압실린더(30)가 안착되도록 베드(10)로부터 일정 정도 이격되게 배치되는 지지플레이트(20); 베드(10)에 기립 설치되어 지지플레이트(20)를 지지하는 복수의 지지포스트(25); 유압실린더(30)에 의해 승강되는 가압부재(35); 실린더블록(100)의 보어홀(110)에 삽입되는 피스톤(200)의 상부에 접촉되며 가압부재(35)에 의해 하강되어 피스톤(200)을 가압하는 압입지그(40); 가압부재(35)에 구비되어 압입지그(40)에 작용하는 압력을 감지하는 로드셀(51); 실린더블록(100)의 상면과 압입지그(40)의 저면 사이의 거리를 감지하도록 압입지그(40)의 저면에 구비되는 거리감지센서(52); 및 베드(10)의 일측에 구비되며 로드셀(51)과 거리감지센서(52)의 신호에 따라 가압부재(35)를 승강시키는 유압실린더(30)의 작동을 제어하는 컨트롤박스(50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치{Piston of Variable Displacement Pump}

본 발명은 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가변용량 유압펌프의 실린더블록에 복수의 피스톤을 동시에 압입하되 압입 높이를 적절하게 조절할 수 있도록 한 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치에 관한 것이다.

일반적으로 각종 산업분야에서 이용되는 굴삭기, 불도우져, 기중기 등과 같은 건설장비에는 가변용량 유압모터 또는 가변용량 유압펌프가 널리 사용되고 있다.

가변용량 유압모터는 건설장비가 주행할 경우에 사용되는 주행모터로 이용될 수 있는데, 부하물을 밀거나 오르막을 오를 경우에는 큰 토크를 가지는 저속의 모터 출력이 필요하고, 단순히 이동하기 위해 주행할 경우 고속의 모터 출력이 필요하다. 그래서, 주행모터 중에는 사판의 피스톤측 경사면의 경사각을 상이한 각도로 전환하여 저속 및 고속의 2속 전환이 가능한 사판식 유압모터가 많이 사용되고 있다. 그리고 가변용량 유압펌프는 건설장비의 고유 기능을 수행하기 위한 구동펌프로 이용될 수 있는데, 큰 부하가 작용하는 경우에는 대량의 오일을 빠르게 공급하고 작은 부하가 작용하는 경우에는 소량의 오일만 공급할 필요가 있다. 따라서, 가변용량 유압펌프로 사판식 유압펌프가 많이 사용되고 있다.

통상적인 사판식 가변용량 유압펌프는 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징 내에서 회전되는 실린더블록(1)과, 실린더블록(1)에 형성된 다수의 보어홀에 삽입되는 복수개의 피스톤(2)과, 실린더블록(1)의 저면에 구비되어 피스톤(2)에 의해 공급되는 오일을 단속하는 밸브플레이트(3)와, 실린더블록(1)을 회전시킬 수 있도록 실린더블록(1)에 결합되며 축지지판(4)이 일체로 형성된 구동축(5)을 포함하며, 축지지판(4)과 피스톤(2) 사이에는 복수의 피스톤(2)이 동시에 결합되는 피스톤 슈가 일체로 형성되고 하우징 내에 경사지게 배치된 사판이 구비되어 있다.

상기한 종래의 사판식 가변용량 펌프는 구동축에 의해 실린더블록이 하우징 내에서 회전하는 동안 사판에 의해 피스톤이 실린더 블록의 내부에서 전후 이동하면서 밸브플레이트를 통해 오일을 토출하게 되며, 피스톤의 위치와 사판의 경사각 등에 따라 오일의 토출량이 변화된다.

그런데, 이러한 사판식 가변용량 펌프에서는 실린더블록에 다수의 피스톤을 압입하여 설치하게 되지만, 다수의 피스톤을 동시에 압입 설치하기가 쉽지 않아 다수의 피스톤을 차례차례 압입함에 따라 생산성이 떨어지고 정확한 위치까지 삽입하기가 어려운 문제점이 있다.

한편, 본 발명과 관련한 선행기술을 조사한 결과 동일 또는 유사한 국내 특허문헌을 찾지 못하였으며, 인접 기술분야의 선행기술로 다음의 특허문헌이 검색되었다.

특허문헌 1은, 서보피스톤의 반대쪽에 콘트롤피스톤을 설계하고 유압실에 일정 저압 유압원을 연결하여 항상 일정한 힘으로 사판을 누름으로써 갑자기 사판이 움직이기 시작할 때도 항상 사판이 사판지지대의 섭동면에 전면 밀착 되도록 하며, 저압에서 서보피스톤 소경실 유압력 Pd가 약해졌을 때도 콘트롤피스톤의 일정한 힘으로 이해 사판은 항상 최대 경진각을 유지하도록 하며, 상기 콘트롤피스톤로드의 유로를 통해 저압 일정 유압원과 연결하여 저압측 섭동면 윤활 상태를 양호하게 유지시켜 주도록 함으로써, 피스톤의 섭동면 마찰력을 최소화시킬 수 있고 토출 유량을 임의로 조정할 수 있도록 한 가변 용량형 사판식 피스톤 펌프를 개시하고 있다.

특허문헌 2는, 2대의 사판식 가변용량형 펌프를 서로 근접배치하고, 각 펌프의 구동축을 평행하게 배치하고, 일방의 펌프 구동축을 원동기로 구동하고, 상기 일방의 구동축의 구동력을 타방의 펌프 구동축에 치차기구를 통하여 전달하도록 구성한 사판식 가변용량형 병렬펌프에 있어서, 상기 각 펌프를 공통의 하우징 및 공통의 커버로 둘러싼 구성으로 하여 일체화하고, 상기 각 펌프의 토출용량을 조정하는 토출용량조정기구를 각각 설치하고, 상기 각 토출용량 조정기구를 단일의 케이싱 내에 인접배치하고, 상기 각 토출용량조정기구의 조정로드와 상기 각 펌프의 구동축이 거의 평행하게 되도록 상기 케이싱을 상기 각 펌프를 둘러싼 하우징이나 커버의 외측면에 착탈가능하게 설치되어, 외부로의 기름누설을 감소시키고 스페이스 감소화를 향상시킬 수 있는 사판식 가변용량형 병렬펌프를 개시하고 있다.

특허문헌 3은, 사판의 측벽은 사판의 절환을 원활하게 하기 위해 구면으로 형성하고 사판의 하단에는 고정핀 수용홈을 형성하며, 사판의 연동회전을 방지하기 위한 고정핀과, 앞측덮개 밑면에 고정핀을 설치하는 구멍홈을 형성하고, 하우징 또는 앞측덮개 내면에는 사판의 서절환을 안내하기 위한 안내벽으로 구성되어 유압펌프 및 모터의 회전중에도 안전하게 배제용적을 가변시켜 유압펌프의 토출량을 가변하거나 유압모터의 회전속도를 가변할 수 있도록 구성되어, 사판식 유압펌프 및 모터의 회전중에도 사판을 가변시켜 배제 용적을 가변할 수 있도록 하는 사판식 유압 펌프 및 모터의 가변용량 기구를 개시하고 있다.

특허문헌 4는, 틸팅 피스톤의 경사판측 단부면에 구면부가 일체적으로 형성되고, 경사판의 지지면에 상기 구면부가 미끄럼 이동 가능하게 끼워 넣어지는 오목홈이 형성되며, 오목홈은 제2 지지면의 일부이며, 2개의 피봇을 연결하는 방향에 대해 직교하는 방향으로 길이 방향을 갖는 소정의 폭을 갖는 홈 형상으로 이루어짐으로써 틸팅 제어 피스톤의 경사판 측단부에 슈를 설치하는 일 없이, 경사판을 안정적으로 보유 지지할 수 있는 구조를 구비한 경사판식 유압 모터 또는 경사판식 유압 펌프를 개시하고 있다.

KR 20-1995-0019504 U KR 10-2000-0022749 A KR 10-1996-0014656 A KR 10-2015-0097568 A

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복수의 실린더보어가 구비된 실린더블록에 복수의 피스톤을 동시에 압입함으로써 압입 공정을 신속하고 용이하게 수행할 수 있으며, 피스톤의 파손을 방지하며서 피스톤을 원하는 위치까지만 압입할 수 있고 복수의 피스톤을 서로 다른 높이로 압입할 수 있도록 한 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치는, 가변용량 유압펌프의 실린더블록이 안착되는 베드; 유압실린더가 안착되도록 베드로부터 일정 정도 이격되게 배치되는 지지플레이트; 베드에 기립 설치되어 지지플레이트를 지지하는 복수의 지지포스트; 유압실린더에 의해 승강되는 가압부재; 실린더블록의 보어홀에 삽입되는 피스톤의 상부에 접촉되며 가압부재에 의해 하강되어 피스톤을 가압하는 압입지그; 가압부재에 구비되어 압입지그에 작용하는 압력을 감지하는 로드셀; 실린더블록의 상면과 압입지그의 저면 사이의 거리를 감지하도록 압입지그의 저면에 구비되는 거리감지센서; 및 베드의 일측에 구비되며 로드셀과 거리감지센서의 신호에 따라 가압부재를 승강시키는 유압실린더의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치에 따르면, 상기 압입지그는 저면에 피스톤의 상단이 삽입되는 가이드홈을 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치에 따르면, 상기 가이드홈은 깊이가 상이하게 형성되되, 원주 방향을 따라 점진적으로 깊이가 증가하는 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치에 따르면, 상기 압입지그는 구동축이 스플라인 결합되도록 실린더블록의 중앙에 형성된 축결합공에 삽입 결합되는 스플라인 구조의 결합돌기를 구비하고, 결합돌기는 압입지그의 저면에서 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치에 따르면, 상기 보어홀은 실린더블록의 중앙에 형성된 축결합공 주위에 원주 방향을 따라 동일 간격으로 9개가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치는 유압실린더와 압입지그를 이용하여 복수의 피스톤을 실린더블록의 실린더보어에 동시에 압입함에 따라 압입 공정이 단순화되고 생산성이 향상되며, 로드셀을 통해 압력을 감지함에 따라 피스톤의 파손이 방지되고, 거리감지센서를 통해 압입지그와 실린더블록 사이의 간격을 감지함에 따라 피스톤을 원하는 위치까지만 압입할 수 있게 되는 효과가 있다.

또, 본 발명의 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치에 따르면, 압입지그의 저면에 가이드홈이 형성됨에 따라 압입과정에서 피스톤의 흔들림에 따른 파손이 방지되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치에 따르면, 압입지그에 형성된 가이드홈의 깊이를 다르게 함으로써 복수의 피스톤을 다른 깊이로 압입할 수 있게 되는 효과가 있다.

또, 본 발명의 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치에 따르면, 압입지그에 스플라인 구조의 결합돌기가 구비됨에 따라 압입 과정에서 압입지그가 회전하지 않게 되어 피스톤의 파손이 방지되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 사판식 가변용량 유압펌프의 일부가 도시된 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치가 도시된 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치에서 피스톤을 압입하기 직전의 모습을 나타낸 확대도.
도 4는 본 발명에 따른 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치를 이용하여 피스톤을 압입하는 모습을 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치에서 압입지그의 변형예를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치의 압입지그와 실린더블록을 나타낸 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치의 제어 관계를 나타낸 블록도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치에 대하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예이다.

그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

이에, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한, 도 2는 본 발명에 따른 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치가 도시된 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치에서 피스톤을 압입하기 직전의 모습을 나타낸 확대도이며, 도 4는 본 발명에 따른 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치를 이용하여 피스톤을 압입하는 모습을 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 5는 본 발명에 따른 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치에서 압입지그의 변형예를 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치의 압입지그와 실린더블록을 나타낸 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치의 제어 관계를 나타낸 블록도이다.

본 발명에 따른 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치는, 가변용량 유압펌프의 실린더블록에 복수의 피스톤을 동시에 압입하기 위한 것으로, 도 2 내지 7에 도시된 바와 같이, 베드(10)와, 지지플레이트(20), 유압실린더(30), 가압부재(35), 압입지그(40), 로드셀(51), 거리감지센서(52) 및 제어부(50)를 포함한다.

상기 베드(10)는 가변용량 유압펌프의 실린더블록(100)이 안착되는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상면에 실린더블록(100)이 안착되고 일측면에 장치의 제어를 위한 컨트롤박스(15)가 구비된다. 컨트롤박스(15)에는 전원스위치와 유압실린더(30)를 작동시키는 작동스위치 및 유사시 유압실린더(30)의 작동을 정지시키기 위한 비상정지스위치가 구비되는 것이 바람직하다.

여기서, 실린더블록(100)은 도 6에 도시된 바와 같이, 가변용량 유압펌프의 구동축이 스플라인 결합되도록 중앙에 축결합공(120)이 형성되고, 피스톤(200)이 삽입되는 보어홀(110)은 실린더블록(100)의 중앙에 형성된 축결합공(120) 주위에 원주 방향을 따라 동일 간격으로 9개가 형성된다.

상기 지지플레이트(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 베드(10)의 상면으로부터 일정 정도 이격되도록 베드(10)의 상측에 배치되는 것으로, 유압실린더(30)가 안착된다. 그리고, 상기 지지플레이트(20)는 베드(10)에 기립 설치되는 복수의 지지포스트(25)에 의해 지지된다. 이때, 지지포스트(25)는 적어도 지지플레이트(20)의 네 모서리 중 적어도 마주보는 두 모서리에 구비되고, 바람직하게는 네 모서리에 각각 구비되는 것이 바람직하다.

상기 유압실린더(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 지지플레이트(20)에 안착되어 실린더로드에 결합된 가압부재(35)를 승강시키는 것으로, 제어부(50)의 신호에 따라 동작한다. 그리고, 가압부재(35)는 원판 또는 판재 형상으로 형성된 것으로, 유압실린더(30)의 실린더로드에 결합되어 승강하며, 하강시 상기 압입지그(40)를 가압하게 된다.

상기 압입지그(40)는 도 3과 6에 도시된 바와 같이, 실린더블록(100)의 보어홀(110)에 삽입되는 피스톤(200)의 상부에 접촉되며, 가압부재(35)에 의해 하강되어 피스톤(200)을 가압하는 것으로, 피스톤(200)이 실린더블록(100)의 보어홀(110)에 압입되도록 한다.

또, 상기 압입지그(40)는 도 5에 도시된 바와 같이, 피스톤(200)의 상단이 삽입되도록 그 저면에 형성되는 가이드홈(41)을 구비함으로써, 피스톤(200)이 보어홀(110)에 압입되는 동안 흔들리지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 가이드홈(41)은 피스톤(200)의 설치 위치에 대응하도록 깊이가 상이하게 형성될 수 있는데, 원주 방향을 따라 점진적으로 깊이가 증가하는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 압입지그(40)는 도 4와 6에 도시된 바와 같이, 가변용량 유압펌프의 구동축이 스플라인 결합되도록 실린더블록(100)의 중앙에 형성된 축결합공(120)에 삽입 결합되는 스플라인 구조의 결합돌기(45)를 구비할 수 있다 상기 결합돌기(45)는 압입지그(40)의 저면에서 돌출 형성되는 것은 당연하다.

상기 제어부(50)는 도 7에 도시된 바와 같이, 로드셀(51)과 거리감지센서(52)의 신호에 따라 가압부재(35)를 승강시키는 유압실린더(30)의 작동을 제어하게 된다. 여기서, 로드셀(51)은 압입지그(40)에 작용하는 압력을 감지하기 위한 것으로, 가압부재(35) 또는 압입지그(40)에 구비될 수도 있다. 그리고 거리감지센서(52)는 실린더블록(100)의 상면과 압입지그(40)의 저면 사이의 거리를 감지하기 위한 것으로, 압입지그(40)의 저면에 구비된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치는 가변용량 유압펌프의 실린더블록에 형성된 복수의 보어홀에 복수의 피스톤을 동시에 압입하며, 로드셀을 이용하여 압입지그에 작용하는 압력을 감지함으로써 과하중으로 인해 피스톤이 파손되지 않도록 하고, 실린더블록의 상면과 압입지그의 저면 사이의 거리를 감지함으로써 피스톤을 원하는 깊이까지 압입하게 된다.

이상에서는 가변용량 유압펌프의 실린더블록에 피스톤을 압입하는 것에 대하여 설명하였으나, 유사한 구조를 가진 가변용량 유압모터의 실린더블록에 피스톤을 압입할 때에도 적용이 가능하다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 몇 가지 실시 예들과 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 발명의 설명에 기재된 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

10...베드
15...컨트롤박스
20...지지플레이트
25....지지포스트
30...유압실린더
35...가압부재
40...압입지그
41...가이드홈
45...결합돌기
50...제어부
51...로드셀
52...거리감지센서
100...실린더블록
110...보어홀
120...축결합공
200...피스톤

Claims (5)

1. 가변용량 유압펌프의 실린더블록(100)이 안착되는 베드(10);
   유압실린더(30)가 안착되도록 베드(10)로부터 일정 정도 이격되게 배치되는 지지플레이트(20);
   베드(10)에 기립 설치되어 지지플레이트(20)를 지지하는 복수의 지지포스트(25);
   유압실린더(30)에 의해 승강되는 가압부재(35);
   실린더블록(100)의 보어홀(110)에 삽입되는 피스톤(200)의 상부에 접촉되며 가압부재(35)에 의해 하강되어 피스톤(200)을 가압하는 압입지그(40);
   가압부재(35)에 구비되어 압입지그(40)에 작용하는 압력을 감지하는 로드셀(51);
   실린더블록(100)의 상면과 압입지그(40)의 저면 사이의 거리를 감지하도록 압입지그(40)의 저면에 구비되는 거리감지센서(52); 및
   베드(10)의 일측에 구비되며 로드셀(51)과 거리감지센서(52)의 신호에 따라 가압부재(35)를 승강시키는 유압실린더(30)의 작동을 제어하는 제어부(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 압입지그(40)는 저면에 피스톤(200)의 상단이 삽입되는 가이드홈(41)을 구비한 것을 특징으로 하는 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 가이드홈(41)은 깊이가 상이하게 형성되되, 원주 방향을 따라 점진적으로 깊이가 증가하는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 압입지그(40)는 구동축이 스플라인 결합되도록 실린더블록(100)의 중앙에 형성된 축결합공(120)에 삽입 결합되는 스플라인 구조의 결합돌기(45)를 구비하고,
   결합돌기(45)는 압입지그(40)의 저면에서 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 보어홀(110)은 실린더블록(100)의 중앙에 형성된 축결합공(120) 주위에 원주 방향을 따라 동일 간격으로 9개가 형성되는 것을 특징으로 하는 가변용량 유압펌프의 피스톤 압입장치.

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