KR101324924B1

KR101324924B1 - 정용량형 유압 펌프

Info

Publication number: KR101324924B1
Application number: KR1020120009130A
Authority: KR
Inventors: 이종희
Original assignee: 이종희
Priority date: 2012-01-30
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2013-11-01
Anticipated expiration: 2032-01-30
Also published as: WO2013115546A2; US20140348670A1; JP2014535025A; CN103890395A; EP2811162A2; KR20130087890A; EP2811162A4; WO2013115546A3

Abstract

부피를 증가시키지 않고 펌핑 능력을 향상시킬 수 있도록 구조가 개선된 정용량형 유압 펌프가 개시된다. 정용량형 유압 펌프는 플렉시블한 재질로 이루어져 중공 형상을 갖는 것으로 길이 방향으로 양단이 각각 유체가 드나들도록 서로 반대 방향을 향하여 개구되며 길이 방향 일단으로부터 타단까지 나선형으로 연장 형성된 적어도 하나의 튜브와, 튜브가 형성하는 나선형 반경 범위 외측에 배치되어 튜브를 감싸면서 접하고 있는 하우징과, 하우징의 내부로 구동축이 삽입되는 구동 모터 및 튜브가 형성하는 나선형 반경 범위 내측에 배치되어 튜브를 하우징과의 사이에서 밀착 가압하는 것으로 구동축에 연결되어 회전되는 가압부를 포함한다. 따라서, 튜브의 개수를 늘려도 추가적인 부피의 증가를 요하지 않고 제약된 부피 내에서 유체의 토출량을 늘려 펌핑 능력을 크게 향상시키며 튜브의 직경, 길이 및 개수 등을 조절함으로써 유체의 토출량을 제어하기 용이하다.

Description

정용량형 유압 펌프{FIXED DELIVERY TYPE HYDRAULIC PUMP}

본 발명은 유압 펌프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 회전하면서 유체를 일측으로부터 타측으로 정량 이송시키는 정용량형 유압 펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 유압 펌프는 외부에서 공급되는 기계적 에너지를 유압 시스템 작동유의 압력 에너지로 변환시키는 장치로서, 밀어내는 유체의 부피가 일정한 정용량형(Fixed delivery type)과 밀어내는 유체의 부피를 운전 중에 변화시킬 수 있는 가변용량형(Variable delivery type)으로 구분될 수 있다.

이 중에서, 정용량형 유압 펌프는 대한민국 등록특허 10-0509925호에 개시된바 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 정용량형 유압 펌프(8)는 하우징(81)과, 이송 롤러(82)와, 이송관(83) 및 구동 모터(미도시)로 구성된다. 하우징(81)은 원통형의 용기 형태로 형성되며, 일측에 후술할 구동 모터의 회전축이 관통하기 위한 관통공이 형성된다. 이송 롤러(82)는 원통 관 형태로 형성되며, 그 내부로 축이 회전 가능하게 삽입되어 회전될 수 있도록 원통형 홈이 형성된다. 이 경우, 축은 원판형의 회전판(미도시)에 세 개가 원기둥 형태로 입설된 구조를 갖는다. 이송관(83)은 연질의 고무계 튜브로 구성되어 하우징(81)의 내측과 이송 롤러(82)의 사이에 구비된다. 구동 모터는 회전축이 하우징(81)의 관통공을 통과하여 회전판 및 세 개의 이송 롤러(82)를 회전시키도록 구성된다.

이와 같이 구성되는 종래의 정용량형 유압 펌프(8)는 구동 모터의 회전축이 정회전됨에 따라, 세 개의 이송 롤러(82)가 회전축을 중심으로 정회전되고, 이송 롤러(82)의 외주면과 이송관(83)이 맞접하는 부위는 이송 롤러(82)가 이송관(83)을 압박하여 잘록한 형태로 되며, 이송 롤러(82)와 인접하는 다른 이송 롤러(82)의 사이 구간에 위치하는 이송관(83) 내부의 유체는 이송관(83)의 유입측(831)에서 토출측(832)으로 순차적이고 지속적으로 토출되게 된다. 이와 반대로, 구동 모터의 회전축이 역회전되면, 세 개의 이송 롤러(82)가 회전축을 중심으로 역회전되어 이송관(83) 내부의 유체는 토출측(832)에서 유입측(831)으로 순차적이고 지속적으로 토출되게 된다.

그런데 종래의 정용량형 유압 펌프(8)는 펌핑 능력, 즉, 펌프의 용량(Capacity)과 직결되는 인자인 유체의 토출량을 증가시키기 위해서는 몇 가지 제약이 있었다. 즉, 유체의 토출량을 증가시키는 위해서는, 이송관(83)의 직경을 크게 하거나 이송관(83)의 개수를 늘리는 등의 방법을 고려할 수 있다.

하지만, 이송관(83)의 직경 및 유로 반경을 크게 하는 방법은 하우징(81)의 반경을 커지게 하고, 이송관(83)의 개수를 늘리는 방법은 하우징(81)의 폭을 커지게 함으로써, 결과적으로 전체적인 유압 펌프의 부피를 커지게 하는 문제점이 있는 것이었다. 이송관(83)의 개수를 늘리기 위해서는 이송관(83)을 회전축의 길이 방향으로 다수 적층하여야 하며, 결국 하우징(81)은 이송관(83)의 개수에 비례하여 회전축의 길이 방향으로 부피가 커지게 된다.

이로 인해, 컴펙트한 디자인의 구동 장치에 종래의 정용량형 유압 펌프(8)를 적용할 경우 펌핑 능력을 향상시키는데 한계가 있었고, 제약된 공간 내에서 최소한의 부피를 차지하면서도 유체의 토출량을 증가시켜 펌핑 능력을 향상시킬 수 있는 유압 펌프의 개발이 요구되고 있는 것이다. 아울러, 종래의 정용량형 유압 펌프(8)는 이송관(83)의 유입측(831)과 토출측(832)이 동일 방향으로 배치된 구조이기 때문에, 예를 들어 실린더와 같이 길이 방향으로 밀폐된 구조에 삽입됨으로써 유체의 유입 방향과 토출 방향이 반대 방향으로 형성된 구조에 적용되어 펌핑을 수행하기에는 불가능하였다.

(특허문헌 1) KR 10-0509925(B1), 2005.08.17

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 부피를 증가시키지 않고 펌핑 능력을 향상시킬 수 있는 정용량형 유압 펌프를 제공한다. 또한, 본 발명에서는 유체의 유입 방향과 토출 방향이 대향되는 위치에 배치되어 실린더의 내부에서 실린더의 길이 방향 일측으로부터 타측으로 유체를 펌핑 가능함에 따라, 실린더 구조의 액추에이터에 효과적으로 적용될 수 있는 정용량형 유압 펌프를 제공한다.

상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 플렉시블한 재질로 이루어지며 중공 형상으로서 양단이 개구되며 나선형으로 연장 형성된 하나 이상의 튜브와, 상기 튜브의 양단이 결합되는 하우징과, 상기 튜브가 형성하는 나선형 반경 범위 내측에 배치되어 상기 튜브를 내측에서 가압하는 가압부를 포함하며; 상기 튜브는 복수로 구비되며, 서로 상기 가압부(40)의 길이 방향으로 중첩되게 구비되는 것을 특징으로 하는 정용량형 유압 펌프를 제공한다.

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또한, 본 발명은 상기 하우징은 상기 튜브의 일단이 결합되며 유체가 연통되도록 하나 이상의 제1 관통공이 형성된 제1 캡 부재와, 상기 튜브의 타단이 결합되며 유체가 연통되도록 하나 이상의 제2 관통공이 형성된 제2 캡 부재와, 상기 제1 캡 부재와 제2 캡 부재 사이에 구비되는 것으로 상기 튜브의 나선상 외측과 접하는 원통형의 측벽 부재를 포함하는 정용량형 유압 펌프를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 가압부는 회전체와, 상기 회전체에 회전 가능하게 구비되어 튜브를 가압하는 복수의 가압 롤러로 이루어지며; 상기 회전체는 길이 방향으로 연장된 기둥 부재와, 길이 방향으로 서로 이격되어 상기 기둥부재에 결합되고 반경 방향으로 연장된 구조를 가지며 기둥부재와 일체로 회전하는 제1 지지부재 및 제2 지지부재로 이루어지며; 상기 가압롤러의 일단은 제1 지지부재에 회전 가능하게 연결되고 타단은 상기 제2 지지부재에 회전 가능하게 연결되며, 상기 가압 롤러는 원주 방향으로 이격된 정용량형 유압 펌프를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 제1 캡 부재는 튜브를 향하는 면에 제1 관통공에 연통되는 중공체로서 나선으로 연장되어 튜브가 연결되는 제1 결합부를 가지는 정용량형 유압 펌프를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 제2 캡 부재는 튜브를 향하는 면에 제2 관통공에 연통되는 중공체로서 나선으로 연장되어 튜브가 연결되는 제2 결합부를 가지는 정용량형 유압 펌프를 제공한다.

본 발명에 따른 정용량형 유압 펌프는 가압 롤러에 의해 가압되어 유체가 이동되는 튜브가 가압 롤러의 길이 방향을 따라 나선형으로 구비됨에 따라, 튜브의 개수를 늘려도 추가적인 부피의 증가를 요하지 않고 제약된 부피 내에서 유체의 토출량을 늘려 펌핑 능력을 크게 향상시키며 튜브의 직경, 길이 및 개수 등을 조절함으로써 유체의 토출량을 제어하기 용이하며, 토출 방향과 유입 방향이 반대로 형성되므로 축방향 이송 실린더 등에 적용하기 용이한 효과가 있다.

도 1은 종래의 정용량형 유압 펌프의 구성을 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정용량형 유압 펌프의 사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정용량형 유압 펌프의 분해 사시도이고,
도 4는 도 2의 A-A선을 따른 단면도이며,
도 5는 본 발명의 다양한 변형 예에 따른 작동을 설명하기 위하여 도식적으로 도시한 것이고,
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정용량형 유압 펌프가 설치된 액추에이터의 단면도이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 정용량형 유압 펌프의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 정용량형 유압 펌프의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정용량형 유압 펌프의 분해 사시도이고, 도 4는 도 2의 A-A선을 따른 단면도이며, 도 5는 본 발명의 다양한 변형 예에 따른 작동을 설명하기 위하여 도식적으로 도시한 것이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 정용량형 유압 펌프가 설치된 액추에이터의 단면도이다.

이하의 설명에서 도 3의 세로 방향을 상하 방향, 길이 방향 또는 축방향이라고 한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 정용량형 유압 펌프(1)는 튜브(10)와, 하우징(20)과, 가압부(40)를 포함한다. 도 2 내지 도 4에서 도면부호 30은 정용량형 유압 펌프(1)를 구동하는 구동 모터를 도시한 것이다.

상기 튜브(10)는 실리콘고무와 플렉시블한 연질의 재질로 이루어지며 내부가 비어 있는 중공의 관 형상을 갖는다. 튜브(10)는 하나 이상 구비되어 이루어질 수 있고, 바람직하게는 2개, 4개, 6개, 8개 등 짝수 개로 이루어진다. 그 이유는 후술할 가압부(40)의 가압에 의한 유체의 토출량을 균일하게 하고 가압부(40)에 걸리는 부하를 균일하게 분산시키기 위함이다. 도 3에는 4개의 튜브(10)를 구비하는 것이 도시되었다. 본 발명에서 튜브(10)는 하나 이상 구비하는 것이 가능하나, 이하의 설명에서 설명의 편의를 위하여 튜브(10)는 4개가 구비된 것으로 하여 설명한다.

첫번째 튜브(10a)는 길이 방향으로 양단(11)(12)이 각각 유체가 유동하도록 서로 반대 방향을 향하여 개구되며, 길이 방향 일단(11)으로부터 타단(12)까지 나선형으로 연장 형성된다. 두번째 튜브(10b)는 첫번째 튜브(10a)와 같이 나선형으로 연장되며, 첫번째 튜브(10a)의 일단(11)에 대해 첫번째 튜브(10a)의 나선형 반경이 이루는 원주 방향으로 90° 간격을 두고 이격되게 배치된다. 결국, 첫번째 튜브(10a)의 일단(11)과 두번째 튜브(10b)의 일단은 동일 원호 상에서 90° 간격으로 가지고 배치된다. 세번째 튜브(10c)도 첫번째 튜브(10a)와 같이 나선형으로 연장되며, 두번째 튜브(10b)에 대해 90°간격을 가지도록 배치된다. 아울러, 네번째 튜브(10d)도 첫번째 튜브(10a)와 같이 나선형으로 연장되며, 세번째 튜브(10c)에 대해 90°간격을 가지도록 배치된다. 상기 튜브들(10a, 10b, 10c, 10d)의 일단은 서로 원주 방향으로 90°의 간격을 가지고 구비된다.

각 튜브(10a,10b,10c,10d)들은 서로 동일한 형상을 가지며 각각 단부가 원주 방향으로 90°간격으로 배치만 다른 바, 이후에는 각 튜브(10a,10b,10c,10d)들은 설명의 편의를 위해 동일 부호인 튜브(10)를 사용하기로 한다.

상기 하우징(20)은 튜브(10)가 형성하는 나선형 반경 외측에 배치되어 튜브(10)를 감싸면서 튜브(10)의 외측과 접하고 있다. 본 실시 예에서 하우징(20)은 튜브(10)의 상부, 하부 및 측부를 모두 덮는 형태로 구비된다. 하우징(20)은 후술할 가압부(40)와 함께 반경 방향 내외에서 튜브(10)를 가압하여 튜브(10)를 잘록하게 함으로써 튜브(10) 내부의 유로를 폐쇄하게 된다. 결국, 하우징(20)은 가압부(40)의 튜브(10) 가압 시, 튜브(10)를 기준으로 가압부(40)의 반대편에서 튜브(10)를 가압하는 기능을 수행한다. 아울러, 하우징(20)은 튜브(10)의 양단(11)(12)을 고정되게 지지함과 동시에 튜브(10)의 양단(11)(12)으로부터 토출되는 유체를 튜브(10) 외부로 원활히 배출시키는 통로가 된다.

상기 하우징(20)은 제1 캡 부재(21)와, 제2 캡 부재(22) 및 측벽 부재(23)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1 캡 부재(21)는 튜브(10)의 일단부 측에 구비된다. 제1 캡 부재(21)는 원형판 형상으로 이루어지며, 상하 방향으로 제1 관통공(211)이 90°간격으로 4개소에 형성된다. 제1 관통공(211)은 튜브(10)의 일단(11)과 결합되어 유체가 유통되는 통로를 형성한다. 상기 제1 캡 부재(21)의 하면[튜브(10)를 향하는 면]에는 제1 관통공(211)으로부터 하방으로 연장되어 돌출된 제1 결합부(213)가 구비된다. 제1 결합부(213)에는 튜브(10)의 일단(11)이 결합되는 것으로, 각 튜브(10a, 10b, 10c, 10d)들의 일단과 대응되는 위치에 구비되며 나선형 튜브(10)의 방향으로 나선을 이루어 연장 구비된다. 그리고 제1 캡 부재(21)의 중앙에는 후술할 구동 모터(30)의 구동축(31)을 회전 가능하게 지지하기 위한 제1 중앙 홀(219)이 형성된다. 상기 제1 결합부(213)의 내면이나 튜브(10)의 일단(11)의 외면에 접착제를 도포하고 도 4에 도시한 바와 같이 튜브(10)의 일단(11)을 제1 결합부(213)에 삽입하여 튜브(10)를 제1 캡 부재(21)에 연결하는 것이 가능하다. 반대로 상기 제1 결합부(213)의 외면이나 튜브(10)의 일단(11)의 내면에 접착제를 도포하고 튜브(10)의 일단(11)으로 제1 결합부(213)를 삽입하여 튜브(10)를 제1 캡 부재(21)에 연결하는 것이 가능하다.

상기 제2 캡 부재(22)는 제1 캡 부재(21)에 대해 상하 방향으로 소정 거리 이격되게 대향 배치되며, 튜브(10)의 타측을 덮도록 구비된다. 제2 캡 부재(22)는 원형판 형상으로 이루어지며, 상하 방향으로 제2 관통공(221)이 원주 방향으로 90° 간격으로 4개소에 형성된다. 제2 관통공(221)은 튜브(10)의 타단(12)과 결합되어 유체가 양측으로 연통되도록 한다. 아울러, 제2 캡 부재(22)의 상면에는 제2 관통공(221)으로부터 상방으로 나선형으로 연장되어 돌출된 제2 결합부(223)가 구비된다. 제2 결합부(223)는 튜브(10)의 타단(12)이 결합되는 것으로, 각 튜브들(10a,10b,10c,10d)의 타단과 같이 나선형으로 이루어 연장된다. 그리고, 제2 캡 부재(22)의 중앙에는 후술할 구동 모터(30)의 구동축(31)을 회전 가능하게 지지하기 제2 중앙 홀(229)이 형성된다. 상기 제2 결합부(223)의 내면이나 튜브(10)의 타단(12)의 외면에 접착제를 도포하고 도 4에 도시한 바와 같이 튜브(10)의 타단(12)을 제2 결합부(223)에 삽입하여 튜브(10)를 제2 캡 부재(22)에 연결하는 것이 가능하다. 반대로 상기 제2 결합부(223)의 외면이나 튜브(10)의 타단(12)의 내면에 접착제를 도포하고 튜브(10)의 타단(12)으로 제2 결합부(223)를 삽입하여 튜브(10)를 제2 캡 부재(22)에 연결하는 것이 가능하다.

상기에서 제1 결합부(213)와 제2 결합부(223)는 튜브(10)와 같이 실리콘고무와 플렉시블한 연질의 재질로 이루질 수 있으며, 금속 재질로 이루어지는 것도 가능하다.

상기 측벽 부재(23)는 제1 캡 부재(21)와 제2 캡 부재(22) 사이에 위치하며, 튜브(10)의 외측과 접한다. 측벽 부재(23)는 양측이 개구되고 내부가 중공인 원통형상으로 이루어져, 내측면이 튜브(10)의 외측과 접한다. 상기 측벽 부재(23)의 내부에는 튜브(10) 및 후술할 가압부(40)가 배치되며, 측벽 부재(23)가 튜브(10)의 외측을 감싸고 있다. 상기 측벽 부재(23)의 상단 및 하단은 각각 제1 캡 부재(21) 및 제2 캡 부재(22)가 결합된다. 상기 측벽 부재(23)는 별도로 제작되어 제1 캡 부재(21) 및 제2 캡 부재(22)에 결합되거나, 제1 캡 부재(21)와 제2 캡 부재(22) 중 하나에 일체로 형성될 수 있다. 측벽 부재(23)는 후술할 가압부(40)와의 함께 내외측에서 튜브(10)를 가압 밀착 지지하는 것으로, 제1 캡 부재(21)와 제2 캡 부재(22) 사이에 형성되는 별도의 부재일 수 있으며, 경우에 따라서는 유압 펌프(1)가 설치되는 실린더 등의 내벽일 수 있다. 본 실시 예를 통해 구현된 측벽 부재(23)의 구조는 일 예에 불과하며 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

상기 제1 캡 부재(21)와 제2 캡 부재(22)의 일부 또는 전부가 상하 방향 양측에서 측벽 부재(23)에 삽입되어 측벽 부재(23)와 결합되는 것도 가능하다.

상기 구동 모터(30)는 가압부(40)를 회전시키는 동력원으로서, 일측으로 구동축(31)이 형성되며, 구동 모터(30)의 구동축(31)은 하우징(20)의 내부로 삽입되며, 제1 중앙 홀(219)과 제2 중앙 홀(229)에서 회전 가능하게 지지된다. 상기 구동축(31)은 제2 중앙 홀(229)에서만 회전 가능하게 지지되는 구조로 할 수도 있다. 상기 구동 모터(30)의 구동축(31)은 튜브(10)가 형성하는 나선형 원기둥의 축 방향과 나란한 방향으로 형성된다. 구동 모터(30)의 구동축(31)은 차례로 제2 캡 부재(22)의 제2 중앙 홀(229)과, 후술할 가압부(40)의 회전체(41) 및 제1 캡 부재(21)의 제1 중앙 홀(219)을 관통한다. 상기 구동축(31)은 제1 중앙 홀(219)까지 연장되지 않을 수 있다. 이 경우 상기 제1 캡 부재(21)에는 제1 중앙 홀(219)이 형성되지 않을 수 있다.

한편, 도시되지는 않았으나 구동 모터(30)에는 별도의 감속기가 구비될 수 있다. 상기 제2 중앙 홀(229)에 베어링이 구비되어 구동축(31)은 회전 가능하게 지지될 수 있다.

상기 가압부(40)는 튜브(10)가 형성하는 나선형 반경 범위 내측에 배치되어, 튜브(10)를 내측에서 가압하며, 구동 모터(30)의 구동축(31)에 연결되어 구동축(31)을 중심으로 회전된다. 상기 가압부(40)는 구동축(31)의 길이 방향과 나란한 방향, 즉 상하 방향으로 길이를 가지며, 튜브(10)의 내측을 가압한다. 따라서, 가압부(40)와 측벽 부재(23) 사이에 위치한 튜브(10)의 일 부위는 잘록하게 가압된 상태로 되며, 가압부(40)와 측벽 부재(23) 사이에 위치하지 않은 튜브(10)의 다른 부위는 가압되지 않은 상태로 된다. 결국, 튜브(10)의 가압되지 않은 부분의 유체는 유동 가능하고, 잘록하게 가압된 상태의 튜브(10) 부위에서 유체는 차단된다. 이러한 구조에서, 가압부(40)가 구동 모터(30)에 의해 회전되면, 잘록한 튜브(10)의 부위는 원주 방향을 따라 이동하여 튜브(10) 내의 유체를 나선형으로 이동시킴에 따라, 유체가 튜브(10)의 일단(11) 또는 타단(12)으로 구동 모터(30)의 회전 방향에 따라 선택적으로 토출된다.

이와 같이, 가압부(40)에 의해 가압되어 유체가 이동되는 튜브(10)가 가압부(40)의 길이 방향을 따라 나선형으로 이루어짐에 따라, 튜브(10)의 개수를 늘려도 추가적인 부피의 증가를 요하지 않고 제약된 부피 내에서 유체의 토출량을 늘려 펌핑 능력을 크게 향상시키며 튜브의(10) 직경, 길이 및 개수 등을 조절함으로써 유체의 토출량을 제어하기 용이하다.

상기 가압부(40)는 회전체(41) 및 가압 롤러(42)를 포함한다.

상기 회전체(41)는 제1 지지부재(411)와, 제2 지지부재(412)와, 기둥 부재(413)로 이루어진다. 상기 제1 지지부재(411)와 제2 지지부재(412)는 상하 방향으로 서로 이격되며 제1 캡 부재(21)와 제2 캡 부재(22) 사이에 위치한다. 상기 제1 지지부재(411)는 제1 캡 부재(21)의 하부에 배치되며, 제2 지지부재(412)는 제1 지지부재(411)에 대해 구동축(31)의 길이 방향으로 이격되어 제2 캡 부재(22)의 상부에 배치된다.

상기 기둥 부재(413)는 상하 방향으로 연장되며, 일측에 제1 지지부재(411)가 연결되고 타측에 제2 지지부재(412)가 연결된다. 상기 제1 지지부재(411)와 제2 지지부재(412)는 기둥 부재(413)에 고정 연결된다. 기둥 부재(413)로 구동 모터(30)의 구동축(31)이 삽입되어 고정되며, 구동축(31)의 회전에 의해 기둥 부재(413)는 구동축(31)과 일체로 회전된다. 상기 기둥 부재(413)로 구동축(31)을 삽입하고 측방으로 핀을 삽입하여 기둥 부재(413)와 고정축(31)이 일체로 회전하도록 할 수도 있고, 기둥 부재(413)에 다각형 홀을 형성하고 다각형 구동축(31)을 삽입하여 일체로 회전할 수도 있도록 할 수 있으며, 기둥 부재(413)의 내경면에 암형 스플라인을 형성하고 구동축(31)의 외경면에 수형 스플라인을 형성하고 서로 치합하게 하여 기둥 부재(413)와 고정축(31)이 일체로 회전하도록 하는 것이 가능하다.

상기 제1 지지부재(411)와 제2 지지부재(412)는 기둥 부재(413)에 고정 연결되며, 반경 방향으로 연장된 구조를 가진다.

상기 가압 롤러(42)는 구동축(31)을 중심으로 양측으로 각각 하나씩 두 개가 구비되어, 각각이 구동축(31)을 중심으로 180° 간격을 두고 배치된다. 상기 가압 롤러(42)는 제1 지지부재(411)와 제2 지지부재(412)의 사이에 양단이 각각 제1 지지부재(411)와 제2 지지부재(412)에 회전 가능하게 결합된다. 상기 제1 지지부재(411)와 제2 지지부재(412)에 상하 방향으로 관통된 홀을 형성하고 가압 롤러(42)의 양단을 일측은 제1 지지부재(411)에 형성된 홀에 삽입시키고 타측은 제2 지지부재(412)에 형성된 홀에 삽입시키는 구조로 하는 것이 가능하다.

상기 가압 롤러(42)는 튜브(10)가 형성하는 나선형 반경의 축 방향으로 길이를 가지도록 형성되어 튜브(10)의 일단(11)으로부터 타단(12)까지의 범위에서 튜브(10)의 내측과 접하면서 하나 이상의 튜브(10)를 가압한다.

상기에서 제1 결합부(213)와 제2 결합부(223)는 튜브(10)와 같이 실리콘고무와 플렉시블한 연질의 재질로 이루어지는 경우 가압 롤러(42)는 일단(11)으로부터 타단(12)까지의 축방향 길이를 가지도록 구비될 수 있으며, 제1 결합부(213)와 제2 결합부(223)가 금속 재질로 이루어지는 경우 가압 롤러(42)는 도 4에 도시한 바와 같이 제1 결합부(213)와 제2 결합부(223)가 가압되지 않는 길이를 가지도록 한다.

상기 가압 롤러(42)는 원기둥 형상을 가지며, 튜브(10)가 형성하는 나선형 반경 내측에서 튜브(10)와 접촉한다. 이 경우, 가압 롤러(42)와 튜브(10)의 접촉에 의하여 튜브(10) 내의 유동로가 폐색된다. 회전체(41)의 회전에 의해 가압 롤러(42)와 튜브(10)의 접촉부가 이동되며, 이러한 접촉부의 이동이 튜브(10) 내의 유체를 마치 짜내는 듯한 작용을 하여 유체가 나선형 튜브(10)의 유로를 따라 상부 또는 하부로 이동된다.

한편, 본 실시 예의 변형 예에 따른 가압부(40)는 가압 롤러(42)가 구동축(31)을 중심으로 방사형으로 복수로 구비될 수 있으며, 예를 들어 2개, 3개, 또는 4개가 구비될 수 있다. 아울러, 도시되지는 않았으나 가압 롤러(42)는 구동축(31)을 중심으로 방사형으로 네 개 이상으로 배치되는 것도 가능하다. 이 경우, 가압 롤러(42)는 구동축(31)을 중심으로 원주 방향으로 90° 간격을 두고 배치된다.

이제, 본 발명의 일 실시 예에 따른 튜브의 구조를 더욱 상세히 설명하기로 한다.

전술한 바와 같이, 튜브(10)는 하나 이상 복수로 구비될 수 있으며, 각각의 튜브(10)들은 나선형으로 이루며 서로 가압부(40)의 길이 방향(도 3에서 상하 방향)으로 중첩되게 구비된다. 상기 튜브(10)들은 각각이 가압부(40)의 길이 방향을 따라 나선형으로 이루어져, 가압부(40)의 정회전 또는 역회전에 의해 튜브(10) 내의 유체가 상부 측 또는 하부 측으로 이동된다. 상기 튜브(10)들의 일단(11)은 서로 동심원 상에서 같은 평면상에 위치하고, 튜브(10)들의 타단(12)은 서로 동심원 상에서 같은 평면상에 위치한다.

도 5는 본 발명의 다양한 변형 예에 따른 튜브의 개략적인 구성도로서, 다수의 튜브들 및 가압부를 상부에서 바라본 상태이며 실제 튜브들은 동일 직경으로 중첩되어 있으나 설명의 편의를 위해 직경을 달리하여 도시되었다.

도 5(a)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 것으로서, 4개의 튜브들(10a, 10b, 10c, 10d)의 일단과 타단이 360°의 위상차를 갖고 배치되어 있다. 이 경우, 가압 롤러(42)는 전구간에서 동시에 4개의 튜브를 가압하고 있으며 각 가압 롤러(42)에 걸리는 부하는 균일하게 분산된다. 튜브의 일단과 타단이 360°의 위상차(a)를 가지는 경우 축방향으로는 서로 이격되나, 원주 방향으로는 서로 일치하므로, 도 5(a)에서 반경 방향으로 표시한 선은 각 튜브의 일단과 타단의 위치를 나타내기 위하여 도시한 것이다. 4개의 튜브들(10a, 10b, 10c, 10d)의 단부의 위치는 서로 원주 방향으로 90°이격되어 구비된다.

도 5(b)와 같이 2개의 튜브(10a, 10b)들의 일단과 타단이 360°의 위상차를 가지고 배치된 경우에도, 가압 롤러(42)는 전 구간에서 동시에 2개의 튜브를 가압하고 있으며 각 가압 롤러(42)에 걸리는 부하는 균일하게 분산된다. 튜브의 일단과 타단이 360°의 위상차(a)를 가지는 경우 축방향으로는 서로 이격되나, 원주 방향으로는 서로 일치하므로, 도 5(b)에서 반경 방향으로 표시한 선은 각 튜브의 일단과 타단의 위치를 나타내기 위하여 도시한 것이다. 2개의 튜브들(10a, 10b)의 단부의 위치는 서로 원주 방향으로 180°이격되어 구비된다. 이 경우 가압 롤러(42)가 원주 방향 등간격으로 복수 개 구비되면 가압부(40)에 편하중이 작용하지 않게 된다.

도 5(a), (b)의 경우 가압 롤러(42)는 원주 방향 등간격으로 복수 개 구비되면 가압부(40)에 편하중이 작용하지 않게 된다. 그리고 가압 롤러(42)가 원주 방향 등간격으로 2개 이상 구비되면 어느 한 가압 롤러(42)의 가압이 종료되기 전에 다른 가압 롤러(42)의 가압이 시작되므로 펌프로서 작용할 수 있게 된다.

도 5(c)와 같이 4개의 튜브(10a, 10b, 10c, 10d)들의 일단과 타단이 180°의 위상차(a)를 갖는 경우 및 도 5(d)와 같이 4개의 튜브(10a,10b,10c,10d)들의 일단과 타단이 270°의 위상차를 갖는 경우에도, 가압 롤러(42)는 전 구간에서 동시에 각각 2개 및 3개의 튜브를 가압하고 있으므로 가압 롤러(42)가 원주 방향 등간격으로 복수 개 구비되면 가압부(40)에 편하중이 작용하지 않게 된다.

그리고 가압 롤러(42)가 원주 방향 등간격으로 2개 이상 구비되면 어느 한 가압 롤러(42)의 가압이 종료되기 전에 다른 가압 롤러(42)의 가압이 시작되므로 펌프로서 작용할 수 있게 된다.

한편, 도 5(e)와 같이 3개의 튜브들(10a,10b,10c)의 일단과 타단이 180°의 위상차를 가지고 배치된 경우, 일부 구간에서 가압 롤러(42)는 2개의 튜브를 동시에 가압하고 있으며 다른 일부 구간에서는 가압 롤러(42)가 1개의 튜브만을 가압하고 있게 된다. 따라서, 각 가압 롤러(42)에 걸리는 부하가 불균일하게 되며, 가압부(40)에 편하중이 작용하게 된다. 그러나 이 경우에도 가압 롤러(42)가 원주 방향 등간격으로 2개 이상 구비되면 어느 한 가압 롤러(42)의 가압이 종료되기 전에 다른 가압 롤러(42)의 가압이 시작되므로 펌프로서 작용할 수 있게 된다.

도시되지는 않았으나 튜브가 4개로 이루어지는 경우 위상차(a)는 90°로 형성될 수 있으며, 이 경우 가압 롤러에 의해 동시 가압되는 튜브는 한 개가 된다.

정리하면, 튜브(10)의 개수, 위상차(a), 직경 및 길이를 조절함으로써, 유압 펌프(1)의 토출량을 증가시켜 펌핑 능력을 조절할 수 있으며, 이러한 튜브(10)의 인자들은 모두 유압 펌프(1)의 부피를 증가시키지 않으므로 소형이면서 컴펙트한 액추에이터에 내장 설치되는 것이 용이하다. 이와 동시에, 유압 펌프(1)의 유체 유입 및 토출 방향이 서로 반대 방향으로 배치되어, 폭이 좁고 상대적으로 길이가 긴 형태의 실린더 내부에 적합하게 설치될 수 있다.

이제, 본 발명의 일 실시 예에 따른 정용량형 유압 펌프의 작동을 설명하기 위하여 정용량형 유압 펌프가 설치된 액추에이터를 예를 들어 설명한다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 액추에이터(5)는 본체(51)와, 피스톤(53)과 유압 펌프(1), 그리고 유압 펌프(1)를 구동하는 모터(30)를 포함한다.

본체(51)는 내측에 후술할 피스톤(53)이 왕복 운동하기 위한 공간부가 형성되며, 벽체에는 유체가 유동하기 위한 유로 공간부(515)가 형성되어 있다. 유로 공간부(515)는 피스톤(53)의 운동 방향으로 연장 형성된다. 본체(51)는 일 측이 개구되며, 타측에 로드공(511)이 통공된 덮개부(512)가 구비된다. 또한, 피스톤(53)은 본체(51) 내에 구비되고, 피스톤 로드(531)가 덮개부(512)의 로드공(511)을 통해 외부로 연장되며, 본체(51)의 내부에서 길이 방향을 따라 왕복 운동한다. 유압 펌프(1)는 본체(51) 내에 위치하여 구동 모터(30)의 회전에 의해 본체(51) 내에서 유체가 유동되도록 함으로써 피스톤(53)을 왕복 운동시킨다. 이 경우, 유압 펌프(1)는 피스톤(53)의 하부에 배치된다.

이와 같이 구성된 액추에이터(5)의 작동을 간략히 살펴보면, 도 6에 도시된 것처럼 구동 모터(30)가 회전하여 유압 펌프(1)가 작동하면, 구동 모터(30)의 회전 방향에 따라 유체가 화살표 방향으로 유로 공간부(515)를 따라 유동하여 유압 펌프(1)의 하부로 유동되고, 이후에 유압 펌프(1)의 펌핑에 의해 유압 펌프(1)의 상부로 토출된 유체는 피스톤(53)을 상부로 전진시킨다. 이와 반대로, 도 7에 도시된 것처럼 구동 모터(30)가 반대 방향으로 회전되면, 피스톤(53)과 유압 펌프(1) 사이의 유체는 유압 펌프(1)의 상부에서 하부로 펌핑 되고 화살표 방향으로 유로 공간부(515)를 따라 유동하여 피스톤(53)을 하부로 후진시킨다.

본 발명에 따르는 정용량형 유압 펌프(1)는 토출 방향과 흡입 방향이 축방향으로 서로 반대 방향이고, 토출 위치와 흡입 위치도 축방향으로 서로 반대 방향이므로 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같은 액추에이터의 운동 방향과 유체 토출 유입 방향이 같으므로 그대로 본체(51) 내에 구비되어 작동되는 것이 가능하게 된다.

지금까지 본 발명에 따른 정용량형 유압 펌프는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10 : 튜브 11 : 일단
12 : 타단 20 : 하우징
21 : 제1 캡 부재 211 : 제1 관통공
22 : 제2 캡 부재 221 : 제2 관통공
23 : 측벽 부재 30 : 구동 모터
31 : 구동축 40 : 가압부
41 : 회전체 411 : 제1 지지부재
412 : 제2 지지부재 42 : 가압 롤러

Claims

플렉시블한 재질로 이루어지며 중공 형상으로서 양단이 개구되며 나선형으로 구비되는 하나 이상의 튜브(10)와, 상기 튜브(10)의 양단이 결합되는 하우징(20)과, 상기 튜브(10)가 형성하는 나선형 내측에 구비되어 상기 튜브(10)를 내측에서 가압하는 가압부(40)를 포함하며;
상기 튜브(10)는 복수로 구비되며, 서로 상기 가압부(40)의 길이 방향으로 중첩되게 구비되는 것을 특징으로 하는 정용량형 유압 펌프.
삭제
제1 항에 있어서, 상기 하우징(20)은 상기 튜브(10)의 일단이 결합되며 유체가 연통되도록 하나 이상의 제1 관통공(211)이 형성된 제1 캡 부재(21)와, 상기 튜브(10)의 타단이 결합되며 유체가 연통되도록 하나 이상의 제2 관통공(221)이 형성된 제2 캡 부재(22)와, 상기 제1 캡 부재(21)와 제2 캡 부재(22) 사이에 구비되는 것으로 상기 튜브(10)의 나선상 외측과 접하는 원통형의 측벽 부재(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 정용량형 유압 펌프.
제1 항에 있어서, 상기 가압부(40)는 회전체(41)와, 상기 회전체(41)에 회전 가능하게 구비되어 튜브(10)를 가압하는 복수의 가압 롤러(42)로 이루어지며; 상기 회전체(41)는 길이 방향으로 연장된 기둥 부재(413)와, 길이 방향으로 서로 이격되어 상기 기둥부재(413)에 결합되고 반경 방향으로 연장된 구조를 가지며 기둥부재(413)와 일체로 회전하는 제1 지지부재(411) 및 제2 지지부재(412)로 이루어지며; 상기 가압롤러(42)의 일단은 제1 지지부재(411)에 회전 가능하게 연결되고 타단은 상기 제2 지지부재(412)에 회전 가능하게 연결되며, 상기 가압 롤러(42)는 원주 방향으로 이격된 것을 특징으로 하는 정용량형 유압 펌프.
제3 항에 있어서, 상기 제1 캡 부재(21)는 튜브(10)를 향하는 면에 제1 관통공(211)에 연통되는 중공체로서 나선으로 연장되어 튜브(10)가 연결되는 제1 결합부(213)를 가지는 것을 특징으로 하는 정용량형 유압 펌프.
제3 항 또는 제5 항에 있어서, 상기 제2 캡 부재(22)는 튜브(10)를 향하는 면에 제2 관통공(221)에 연통되는 중공체로서 나선으로 연장되어 튜브(10)가 연결되는 제2 결합부(223)를 가지는 것을 특징으로 하는 정용량형 유압 펌프.