WO2013115546A2 - 스마트 하이브리드 액츄에이터 - Google Patents

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    • F04B35/00—Piston pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by the driving means to their working members, or by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors, not otherwise provided for
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    • F04B43/08—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members
    • F04B43/086—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members with two or more tubular flexible members in parallel
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    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
    • F04B43/1253—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action by using two or more rollers as squeezing elements, the rollers moving on an arc of a circle during squeezing
    • F04B43/1292—Pumps specially adapted for several tubular flexible members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/18—Combined units comprising both motor and pump
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/16—Elements for restraining, or preventing the movement of, parts, e.g. for zeroising

Definitions

  • the present invention relates to a smart hybrid actuator, and more particularly, it does not have a separate piping for the hydraulic oil flows, and by the simple and smart configuration can not only reduce the production cost but also easy installation work, smart
  • the present invention relates to a smart hybrid actuator capable of greatly improving the space utilization of an installation space by not occupying a large installation space by one appearance.
  • the actuator is operated by using various powers. Since the structure of the actuator varies greatly depending on the power used, an electric actuator, a pneumatic actuator, and a hydraulic actuator It is classified as such.
  • This is a motorized actuator that outputs rotational force and thrust by using electric power against the operating load of the valve generated by the hydraulic force and friction. It is a device such as a cylinder or vane boat using compressed air or compressed gas.
  • the output of the driving force through the pneumatic actuator, the use of the physical energy of the compressed oil is called a hydraulic actuator.
  • the hydraulic pump provided in the actuator is a device that converts externally supplied mechanical energy into pressure energy of the hydraulic system hydraulic fluid.It is a fixed delivery type with a constant volume of the repelling fluid and a volume of the repelling fluid during operation. It can be classified into a variable delivery type that can be changed.
  • the fixed capacity hydraulic pump has been disclosed in Korean Patent No. 10-0509925.
  • the conventional fixed displacement hydraulic pump 8 is composed of a housing 81, a transfer roller 82, a transfer tube 83, and a drive motor (not shown).
  • the housing 81 is formed in the shape of a cylindrical container, and a through hole is formed at one side through which a rotating shaft of a driving motor to be described later passes.
  • the conveying roller 82 is formed in a cylindrical tube shape, and a cylindrical groove is formed so that the shaft can be rotatably inserted and rotated therein.
  • the shaft has a structure in which three are placed in a cylindrical shape on a disk-shaped rotating plate (not shown).
  • the transfer pipe 83 is composed of a soft rubber tube and is provided between the inside of the housing 81 and the transfer roller 82.
  • the drive motor is configured such that the rotating shaft passes through the through hole of the housing 81 to rotate the rotating plate and the three feed rollers 82.
  • the conventional constant displacement hydraulic pump 8 has some limitations to increase the pumping capacity, that is, the discharge amount of the fluid, which is a factor directly connected to the capacity of the pump. That is, in order to increase the discharge amount of the fluid, a method such as increasing the diameter of the transfer pipe 83 or increasing the number of the transfer pipes 83 may be considered.
  • the method of increasing the diameter of the transfer pipe 83 and the flow path radius increases the radius of the housing 81
  • the method of increasing the number of the transfer pipe 83 increases the width of the housing 81.
  • a plurality of transfer pipes 83 must be stacked in the longitudinal direction of the rotating shaft, and as a result, the housing 81 has a large volume in the longitudinal direction of the rotating shaft in proportion to the number of the transfer tubes 83. You lose.
  • the conventional fixed displacement hydraulic pump 8 when the conventional fixed displacement hydraulic pump 8 is applied to a drive device of a compact design, there is a limit in improving the pumping capacity, and the discharge volume of the fluid is increased while occupying the minimum volume in the confined space.
  • the development of a hydraulic pump that can improve the pumping capacity is required.
  • the conventional fixed displacement hydraulic pump 8 has a structure in which the inlet side 831 and the discharge side 832 of the transfer pipe 83 are arranged in the same direction, and thus, for example, the cylinder is sealed in the longitudinal direction like a cylinder.
  • the conventional actuator has a problem that the production cost is increased because there are pipes through which pressurized hydraulic oil flows to reciprocate the piston, installation, maintenance, management of the piping, etc. is difficult, and the entire system is inoperable when the hydraulic power source is broken. Not only does this occur, there is a problem that high-precision control is impossible, and in particular, there is a problem that leakage and pressure loss occur in a pipe that is exposed to the outside.
  • the present invention forms a flow path space in the main body so that the hydraulic oil for the reciprocating motion of the piston provided in the main body circulates through the flow path space formed in the main body to smartly size and volume
  • the purpose of the present invention is to provide a smart hybrid actuator that effectively solves the problems caused by the installation and maintenance work of the pipe because the installation space utilization is made effectively and the pipe is not configured separately.
  • the present invention is the main body is provided with a space portion for reciprocating the piston therein is formed inside the flow path space for the hydraulic oil flow in the wall, one side is opened and the other side through the rod hole,
  • a hydraulic pump provided to be driven by the drive motor to move the piston;
  • the wall constituting the main body has an inner wall, and the flow path space part provides a smart hybrid actuator formed on the wall.
  • the wall constituting the main body is made of an inner wall and an outer wall
  • the flow path space portion is characterized in that extending in the direction of movement of the piston between the inner wall and the outer wall.
  • the hydraulic pump is located under the piston, it is characterized in that the drive is connected to the drive shaft of the drive motor.
  • the flow path space portion through which the hydraulic oil flows is formed in the main body, there is no need for a separate pipe to minimize the space according to the installation space, and the circulation is performed inside the main body to generate heat or external temperature of the hydraulic oil.
  • the influence of expansion or contraction on the piston stroke is minimal, and since there is no hydraulic pipe outside the actuator, it is possible to solve the problem of malfunction of the actuator due to leakage or impact.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional fixed capacity hydraulic pump
  • FIG. 2 is a perspective view of a fixed capacity hydraulic pump according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a fixed capacity hydraulic pump according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A of FIG.
  • FIGS. 6 and 7 are cross-sectional views showing a smart hybrid actuator with a hydraulic pump according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 2 is a perspective view of a fixed capacity hydraulic pump according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is an exploded perspective view of a fixed capacity hydraulic pump according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a line AA of Figure 2 5 is a schematic view illustrating the operation according to various modifications of the present invention
  • FIGS. 6 and 7 are cross-sectional views of a smart hybrid actuator having a hydraulic pump according to the present invention.
  • the longitudinal direction of FIG. 3 is referred to as an up-down direction, a longitudinal direction, or an axial direction.
  • the fixed capacity hydraulic pump 1 according to an embodiment of the present invention includes a tube 10, a housing 20, and a pressurizing part 40.
  • reference numeral 30 shows a drive motor for driving the fixed displacement hydraulic pump 1.
  • the tube 10 is made of silicone rubber and a flexible soft material, and has a hollow tubular shape with an empty inside.
  • Tube 10 may be provided with one or more, preferably made of an even number, such as two, four, six, eight. The reason for this is to make the discharge amount of the fluid by the pressurization of the pressurizing portion 40 to be described later uniformly and to distribute the load applied to the pressurizing portion 40 uniformly.
  • 3 is shown having four tubes 10. In the present invention, one or more tubes 10 may be provided, but for convenience of description in the following description, the tubes 10 will be described as being provided with four.
  • the first tube 10a is opened in opposite directions so that fluids flow in both ends 11 and 12 in the longitudinal direction, respectively, and extends spirally from one end 11 in the longitudinal direction to the other end 12.
  • the second tube 10b extends helically like the first tube 10a and is spaced at 90 ° intervals in the circumferential direction of the helical radius of the first tube 10a with respect to one end 11 of the first tube 10a. Is placed. As a result, one end 11 of the first tube 10a and one end of the second tube 10b are disposed at 90 ° intervals on the same arc.
  • the third tube 10c also extends helically like the first tube 10a and is arranged to have a 90 ° spacing with respect to the second tube 10b.
  • the fourth tube 10d also extends in a spiral like the first tube 10a, and is disposed to have a 90 ° spacing with respect to the third tube 10c.
  • One end of the tubes (10a, 10b, 10c, 10d) is provided at intervals of 90 degrees in the circumferential direction of each other.
  • Each of the tubes 10a, 10b, 10c, and 10d has the same shape, and the ends thereof are arranged at intervals of 90 ° in the circumferential direction, and then the tubes 10a, 10b, 10c, and 10d are provided for convenience of explanation. In order to use the tube 10 of the same sign.
  • the housing 20 is disposed outside the spiral radius formed by the tube 10 to be in contact with the outside of the tube 10 while surrounding the tube 10.
  • the housing 20 is provided to cover all the upper, lower and side portions of the tube 10.
  • the housing 20 closes the flow path inside the tube 10 by pressing the tube 10 in the radial direction together with the pressing portion 40 to be described later to cut the tube 10.
  • the housing 20 functions to press the tube 10 on the opposite side of the pressing unit 40 based on the tube 10.
  • the housing 20 supports both ends 11 and 12 of the tube 10 to be fixed and at the same time smoothly discharges the fluid discharged from both ends 11 and 12 of the tube 10 to the outside of the tube 10. It becomes a passage to discharge.
  • the housing 20 includes a first cap member 21, a second cap member 22, and a sidewall member 23.
  • the first cap member 21 is provided on one end side of the tube 10.
  • the first cap member 21 is formed in a circular plate shape, and the first through holes 211 are formed in four places at 90 ° intervals in the vertical direction.
  • the first through hole 211 is combined with one end 11 of the tube 10 to form a passage through which the fluid flows.
  • the lower surface of the first cap member 21 (the surface facing the tube 10) is provided with a first coupling part 213 extending downward from the first through hole 211.
  • One end 11 of the tube 10 is coupled to the first coupling part 213, and is provided at a position corresponding to one end of each of the tubes 10a, 10b, 10c, and 10d and in the direction of the spiral tube 10. It is provided with a spiral extension.
  • a first center hole 219 is formed in the center of the first cap member 21 to rotatably support the drive shaft 31 of the drive motor 30 to be described later.
  • An adhesive is applied to the inner surface of the first coupling portion 213 or the outer surface of the one end 11 of the tube 10 and the first coupling portion 213 of the one end 11 of the tube 10 is shown in FIG. 4. It is possible to connect the tube 10 to the first cap member 21 by inserting the tube 10). On the contrary, an adhesive is applied to the outer surface of the first coupling portion 213 or the inner surface of the one end 11 of the tube 10, and the first coupling portion 213 is inserted into the one end 11 of the tube 10 so that the tube ( It is possible to connect 10) to the first cap member 21.
  • the second cap member 22 is disposed to be spaced apart from each other in a vertical distance with respect to the first cap member 21, and is provided to cover the other side of the tube 10.
  • the second cap member 22 is formed in a circular plate shape, and the second through holes 221 are formed in four places at intervals of 90 ° in the circumferential direction in the vertical direction.
  • the second through hole 221 is coupled to the other end 12 of the tube 10 to allow the fluid to communicate with both sides.
  • a second coupling part 223 protruding helically extending upward from the second through hole 221 is provided on the upper surface of the second cap member 22.
  • the second coupling part 223 is coupled to the other end 12 of the tube 10, and extends in a spiral shape like the other ends of the respective tubes 10a, 10b, 10c, and 10d.
  • a second center hole 229 is formed at the center of the second cap member 22 to rotatably support the drive shaft 31 of the drive motor 30 to be described later.
  • Adhesive is applied to an inner surface of the second coupling portion 223 or an outer surface of the other end 12 of the tube 10, and the other end 12 of the tube 10 is connected to the second coupling portion 223 as shown in FIG. 4. It is possible to connect the tube 10 to the second cap member 22 by inserting the tube 10).
  • first coupling part 213 and the second coupling part 223 may be made of silicone rubber and a flexible soft material, such as the tube 10, or may be made of a metal material.
  • the side wall member 23 is positioned between the first cap member 21 and the second cap member 22 and is in contact with the outside of the tube 10.
  • the side wall member 23 has a cylindrical shape having both sides open and a hollow inside, and the inner side of the side wall member 23 is in contact with the outside of the tube 10.
  • a tube 10 and a pressing part 40 to be described later are disposed in the side wall member 23, and the side wall member 23 surrounds the outside of the tube 10.
  • the upper and lower ends of the side wall member 23 are coupled to the first cap member 21 and the second cap member 22, respectively.
  • the side wall member 23 is manufactured separately and coupled to the first cap member 21 and the second cap member 22 or integrally formed with one of the first cap member 21 and the second cap member 22. Can be.
  • the side wall member 23 supports the tube 10 in close contact with the pressing part 40 to be described later, and is formed between the first cap member 21 and the second cap member 22. It may be a member, and in some cases, may be an inner wall such as a cylinder in which the hydraulic pump 1 is installed.
  • the structure of the side wall member 23 implemented through the present embodiment is merely an example, and the present invention is not limited thereto.
  • first cap member 21 and the second cap member 22 may be inserted into the side wall member 23 on both sides of the first cap member 21 and the second cap member 22 to be coupled to the side wall member 23.
  • the drive motor 30 is a power source for rotating the pressing unit 40, the drive shaft 31 is formed on one side, the drive shaft 31 of the drive motor 30 is inserted into the housing 20, The first center hole 219 and the second center hole 229 are rotatably supported.
  • the drive shaft 31 may be configured to be rotatably supported only in the second central hole 229.
  • the drive shaft 31 of the drive motor 30 is formed in a direction parallel to the axial direction of the spiral cylinder formed by the tube 10.
  • the drive shaft 31 of the drive motor 30 is, in turn, the second central hole 229 of the second cap member 22, the rotating body 41 and the first cap member 21 of the pressing portion 40 to be described later. It passes through the first central hole 219.
  • the drive shaft 31 may not extend to the first central hole 219. In this case, the first center hole 219 may not be formed in the first cap member 21.
  • the drive motor 30 may be provided with a separate reducer.
  • a bearing is provided in the second central hole 229 so that the driving shaft 31 can be rotatably supported.
  • the pressing unit 40 is disposed inside the spiral radius range formed by the tube 10, pressurizes the tube 10 from the inside, and is connected to the driving shaft 31 of the driving motor 30 to drive the driving shaft 31. Rotate around the center
  • the pressing portion 40 has a length in a direction parallel to the longitudinal direction of the drive shaft 31, that is, the vertical direction, and pressurizes the inside of the tube 10. Therefore, a portion of the tube 10 located between the pressing portion 40 and the side wall member 23 is in a compressed state, and the tube not positioned between the pressing portion 40 and the side wall member 23 ( The other part of 10) is not pressurized.
  • the fluid in the non-pressurized portion of the tube 10 is flowable, and the fluid is blocked at the portion of the tube 10 that is in a tightly pressed state.
  • the portion of the constricted tube 10 moves along the circumferential direction and moves the fluid in the tube 10 helically, so that the fluid One end 11 or the other end 12 of the tube 10 is selectively discharged according to the rotational direction of the drive motor 30.
  • the pressing unit 40 includes a rotating body 41 and the pressing roller 42.
  • the rotating body 41 includes a first support member 411, a second support member 412, and a pillar member 413.
  • the first support member 411 and the second support member 412 are spaced apart from each other in the vertical direction and are positioned between the first cap member 21 and the second cap member 22.
  • the first support member 411 is disposed below the first cap member 21, and the second support member 412 is spaced apart from the first support member 411 in the longitudinal direction of the drive shaft 31. 2 is disposed above the cap member 22.
  • the pillar member 413 extends in the vertical direction, and the first support member 411 is connected to one side and the second support member 412 is connected to the other side.
  • the first support member 411 and the second support member 412 are fixedly connected to the pillar member 413.
  • the driving shaft 31 of the driving motor 30 is inserted into and fixed to the pillar member 413, and the pillar member 413 is integrally rotated with the driving shaft 31 by the rotation of the driving shaft 31.
  • the pillar member 413 may be inserted into the driving shaft 31 and the pin may be inserted laterally so that the pillar member 413 and the fixed shaft 31 may be integrally rotated, and a polygonal hole is formed in the pillar member 413.
  • the first supporting member 411 and the second supporting member 412 are fixedly connected to the pillar member 413 and have a radially extending structure.
  • Two press rollers 42 are provided, one each on both sides of the driving shaft 31, and each of the pressing rollers 42 is disposed at 180 ° intervals about the driving shaft 31. Both ends of the pressure roller 42 are rotatably coupled to the first support member 411 and the second support member 412 between the first support member 411 and the second support member 412. A hole is formed in the first support member 411 and the second support member 412 in the vertical direction, and both ends of the pressure roller 42 are inserted into the hole formed in the first support member 411. The side can be configured to be inserted into a hole formed in the second support member 412.
  • the pressure roller 42 is formed to have a length in the axial direction of the spiral radius formed by the tube 10 to the inside of the tube 10 in the range from one end 11 to the other end 12 of the tube 10. And pressurize one or more tubes (10) in contact.
  • the pressure roller 42 is the other end 12 from one end (11) It may be provided to have an axial length up to, when the first coupling portion 213 and the second coupling portion 223 is made of a metal material, the pressing roller 42 is the first coupling as shown in FIG.
  • the portion 213 and the second coupling portion 223 have a length that is not pressurized.
  • the pressure roller 42 has a cylindrical shape and contacts the tube 10 inside the spiral radius formed by the tube 10. In this case, the flow path in the tube 10 is closed by the contact of the pressure roller 42 and the tube 10.
  • the rotation of the rotating body 41 causes the contact portion of the pressure roller 42 and the tube 10 to be moved, and the movement of the contact portion acts as if the fluid in the tube 10 is squeezed out so that the fluid is helical tube 10. Is moved up or down along the flow path.
  • the pressing unit 40 may be provided with a plurality of pressing rollers 42 radially around the drive shaft 31, for example, two, three, or four Can be.
  • the pressure roller 42 may be disposed radially around four or more about the drive shaft 31.
  • the pressure rollers 42 are disposed at intervals of 90 ° in the circumferential direction about the drive shaft 31.
  • each of the tubes 10 may be formed in a spiral shape and overlap each other in the longitudinal direction (up and down direction in FIG. 3) of the pressing unit 40. .
  • the tubes 10 are spirally formed along the longitudinal direction of the pressing portion 40, and the fluid in the tube 10 is moved to the upper side or the lower side by forward or reverse rotation of the pressing portion 40.
  • One end 11 of the tubes 10 is coplanar with each other on the same plane, and the other end 12 of the tubes 10 is coplanar with each other on the same plane.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a tube according to various modifications of the present disclosure, in which a plurality of tubes and a pressing unit are viewed from above, and actual tubes are overlapped with the same diameter, but are shown with different diameters for convenience of description. It became.
  • FIG. 5A illustrates one embodiment of the present invention, wherein one end and the other end of four tubes 10a, 10b, 10c, and 10d have a phase difference of 360 °.
  • the pressure roller 42 presses four tubes simultaneously in all the sections, and the load applied to each pressure roller 42 is uniformly distributed.
  • one end and the other end of the tube has a phase difference (a) of 360 °, they are spaced apart from each other in the axial direction but coincide with each other in the circumferential direction, so that the line indicated in the radial direction in FIG. It is shown to show the position of the other end.
  • Positions of the ends of the four tubes 10a, 10b, 10c, and 10d are provided 90 ° apart from each other in the circumferential direction.
  • the pressure roller 42 presses two tubes simultaneously in all sections and pressurizes each of them.
  • the load on the roller 42 is uniformly distributed.
  • one end and the other end of the tube has a phase difference (a) of 360 °, they are spaced apart from each other in the axial direction, but coincide with each other in the circumferential direction, so that the line indicated in the radial direction in FIG. It is shown to show the position of the other end.
  • the positions of the ends of the two tubes 10a and 10b are provided 180 degrees apart from each other in the circumferential direction. In this case, when a plurality of pressure rollers 42 are provided at equal intervals in the circumferential direction, an unloading load does not act on the pressure unit 40.
  • the tube consists of four phase difference (a) may be formed by 90 °, in this case there is one tube that is simultaneously pressed by the pressure roller.
  • FIG. 6 and 7 illustrate a smart hybrid actuator having a hydraulic pump according to the present invention, wherein the smart hybrid actuator 5 includes a main body 51, a piston 531, a hydraulic pump 1, and a hydraulic pump. And a motor 30 for driving (1).
  • the main body 51 has a space portion for reciprocating the piston 531 to be described later, and a flow path space portion 515 for fluid flow in the wall.
  • the main body 51 constitutes a cylinder and has an inner wall 513, and the inner wall 513 of the main body 51 may be a side wall member 23 of the hydraulic pump 1, and may move outward from the inner wall 513.
  • the outer wall 514 is provided in a concept corresponding to the inner wall 513.
  • the flow path space part 515 is formed between the inner wall 513 and the outer wall 514 as shown in FIGS. 6 and 7.
  • the flow path space 515 extends in the direction of movement of the piston 531.
  • the hydraulic pump 1 is located in the main body 51 to reciprocate the piston 531 by allowing fluid to flow in the main body 51 by the rotation of the drive motor 30. In this case, the hydraulic pump 1 is disposed below the piston 531.
  • the discharge direction and the suction direction are opposite to each other in the axial direction, and the discharge position and the suction position are opposite to each other in the axial direction, as shown in FIGS. 6 and 7. Since the movement direction and the fluid discharge inflow direction of the smart hybrid actuator are the same, it is possible to be provided and operated in the main body 51 as it is.

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Description

스마트 하이브리드 액츄에이터
본 발명은 스마트 하이브리드 액츄에이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유압유가 유동되는 별도의 배관을 구비하지 않으며 간단하고 스마트한 구성에 의해 생산단가의 절감은 물론 설치작업이 용이하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 스마트한 외관에 의해 설치공간을 크게 차지하지 않음으로써 설치공간에 대한 공간활용성을 크게 향상시킬 수 있도록 한 스마트 하이브리드 액츄에이터에 관한 것이다.
일반적으로 액츄에이터는 여러 가지 동력을 이용하여 작동되는 것으로, 사용하는 동력에 따라 액츄에이터의 구조가 크게 달라지므로 동력에 따라서 크게 전동식 액츄에이터(electric actuator), 공압식 액츄에이터(pneumatic actuator), 유압식 액츄에이터(hydraulic actuator) 등으로 분류하고 있다.
이것은 유압력과 마찰에 의해 발생하는 밸브의 조작부하에 대하여 전력을 사용하여 전동기를 돌려 회전력과 추력을 출력하도록 하는 것을 전동식 액츄에이터라 하고, 압축공기 혹은 압축가스를 사용하여 실린더 또는 베인보터등의 장치를 통하여 구동력을 출력하도록 하는 것을 공압식 액츄에이터, 압축오일의 물리적 에너지를 사용하는 것을 유압식 액츄에이터라고 한다.
액츄에이터에 구비되는 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.
한편, 종래의 액츄에이터는 피스톤을 왕복운동시키기 위한 가압유압유가 흐르는 배관들이 구비되므로 생산단가가 증가되는 문제점이 있고, 배관 등의 설치 및 보수, 관리가 어려우며 유압동력원의 고장시에 전체 시스템이 작동불능이 발생되는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 고정밀도의 제어가 불가능한 문제점이 있으며, 특히 외부로 노출되어 설치되는 배관에서의 누설 및 압력손실이 발생하게 되는 문제점이 있다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 본체 내에 유로 공간부를 형성하여 본체 내부에 구비되는 피스톤의 왕복운동을 위한 유압유가 본체 내에 형성된 유로 공간부를 통하여 순환 유동되도록 하여 크기와 부피를 스마트하게 구비함으로써 설치공간활용이 효과적으로 이루어지며 배관이 따로 구성되지 않기 때문에 배관의 설치 및 보수작업에 따른 문제점을 해결할 수 있도록 한 스마트 하이브리드 액츄에이터를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 내부에 피스톤이 왕복 운동하기 위한 공간부가 형성되고 벽체에는 유압유가 유동되는 유로 공간부가 형성되며 일측이 개구되며 타측에 로드공이 통공된 덮개부가 구비되는 본체와, 상기 본체 내에 위치하는 유압펌프를 구동하는 구동 모터와, 상기 본체 내에 구비되고 피스톤 로드가 상기 덮개부의 로드공을 통해 외부로 연장되며 상기 본체의 길이방향을 따라 운동하도록 구비된 피스톤과, 상기 본체 내에 구비되어 상기 구동 모터에 의하여 구동되어 상기 피스톤이 운동되도록 하는 유압 펌프를 포함하여 구성되며; 상기 본체를 이루는 벽체는 내벽을 구비하며, 유로 공간부는 벽체에 형성된 스마트 하이브리드 액츄에이터를 제공한다.
상기에서, 본체를 이루는 벽체는 내벽과 외벽으로 이루어지며, 상기 유로 공간부는 내벽과 외벽 사이에서 피스톤의 운동 방향으로 연장 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 유압 펌프는 피스톤의 하부로 위치하며, 구동모터의 구동축에 연결되어 구동되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 본체에 내부에 유압유가 유동되는 유로 공간부가 형성되어 있기 때문에 배관을 별도로 구비하지 않아도 되어 설치공간에 따른 공간을 최소화할 수 있으며, 본체의 내부에서 순환이 이루어짐으로써 유압유의 발열이나 외부온도에 따라 달라지는 팽창이나 수축이 피스톤 스트로크에 주는 영향이 최소되며, 액츄에이터의 외부에 유압배관이 존재하지 않기 때문에 누수나 충격에 의한 액츄에이터의 기능상실 문제점을 해결할 수 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 유압 펌프가 구비된 스마트 하이브리드 액추에이터를 도시한 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 발명에 따른 유압 펌프가 구비된 스마트 하이브리드 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.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따르는 유압 펌프를 구비하는 스마트 하이브리드 액추에이터를 도시한 것으로, 스마트 하이브리드 액추에이터(5)는 본체(51)와, 피스톤(531)과 유압 펌프(1), 그리고 유압 펌프(1)를 구동하는 모터(30)를 포함한다.
본체(51)는 내측에 후술할 피스톤(531)이 왕복 운동하기 위한 공간부가 형성되며, 벽체에는 유체가 유동하기 위한 유로 공간부(515)가 형성되어 있다. 상기 본체(51)는 실린더를 이루는 것으로 내벽(513)을 가지며, 본체(51)의 내벽(513)은 유압 펌프(1)의 측벽부재(23)로 될 수 있으며, 내벽(513)의 외측으로는 내벽(513)에 대응되는 개념으로 외벽(514)이 구비된다. 상기 유로 공간부(515)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 내벽(513)과 외벽(514) 사이에 형성된다. 유로 공간부(515)는 피스톤(531)의 운동 방향으로 연장 형성된다.
상기 본체(51)는 일 측이 개구되며, 타측에 로드공(511)이 통공된 덮개부(512)가 구비된다. 또한, 피스톤(531)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(531)을 왕복 운동시킨다. 이 경우, 유압 펌프(1)는 피스톤(531)의 하부에 배치된다.
이와 같이 구성된 스마트 하이브리드 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(531)을 상부로 전진시킨다. 이와 반대로, 도 7에 도시된 것처럼 구동 모터(30)가 반대 방향으로 회전되면, 피스톤(531)과 유압 펌프(1) 사이의 유체는 유압 펌프(1)의 상부에서 하부로 펌핑 되고 화살표 방향으로 유로 공간부(515)를 따라 유동하여 피스톤(531)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 스마트 하이브리드 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.
본 발명은 본체에 내부에 유압유가 유동되는 유로 공간부가 형성되어 있기 때문에 배관을 별도로 구비하지 않아도 되어 설치공간에 따른 공간을 최소화할 수 있다.

Claims (3)

  1. 내부에 피스톤(531)이 왕복 운동하기 위한 공간부가 형성되고 벽체에는 유압유가 유동되는 유로 공간부(515)가 형성되며 일측이 개구되며 타측에 로드공(511)이 통공된 덮개부(512)가 구비되는 본체(51)와, 상기 본체(51) 내에 위치하는 유압펌프(1)를 구동하는 구동 모터(30)와, 상기 본체(10) 내에 구비되고 피스톤 로드(531)가 상기 덮개부(512)의 로드공(511)을 통해 외부로 연장되며 상기 본체(51)의 길이방향을 따라 운동하도록 구비된 피스톤(531)과, 상기 본체(51)의 내에 구비되어 상기 구동 모터(30)에 의하여 구동되어 상기 피스톤(531)이 운동되도록 하는 유압 펌프(1)를 포함하여 구성되며; 상기 본체(51)를 이루는 벽체는 내벽(513)을 구비하며, 유로 공간부(515)는 벽체에 형성된 것을 특징으로 하는 스마트 하이브리드 액츄에이터.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 본체(51)를 이루는 벽체는 내벽(513)과 외벽(514)으로 이루어지며, 상기 유로 공간부(515)는 내벽(513)과 외벽(514) 사이에서 피스톤(531)의 운동 방향으로 연장 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트 하이브리드 액츄에이터.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 유압 펌프(1)는 피스톤(531)의 하부로 위치하며, 구동모터(30)의 구동축(31)에 연결되어 구동되는 것을 특징으로 하는 스마트 하이브리드 액츄에이터.
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