KR101720880B1

KR101720880B1 - 유압 파워 유니트

Info

Publication number: KR101720880B1
Application number: KR1020150169615A
Authority: KR
Inventors: 주진영
Original assignee: 곽창순; 홍용순
Priority date: 2015-12-01
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2017-03-28

Abstract

본 발명은 유압 파워 유니트에 관한 것으로, 탱크로부터 공급된 작동유를 증압하는 제1 부스터 펌프와; 탱크로부터의 작동유 또는 제1 부스터 펌프로부터 1차 증압된 작동유를 공급받아 증압하는 제2 부스터 펌프; 및 제1 부스터 펌프와 제2 부스터 펌프 사이에 개재되어 저부하 및/또는 고부하에 따라 작동유의 이동경로를 제어하는 전환 밸브;로 이루어져 있다.

Description

유압 파워 유니트 {Hydraulic power unit}

본 발명은 유압용 구동기기를 작동시키는 동력원으로 채용되는 유압 파워 유니트에 관한 것이다.

일반적으로, 유압용 구동기기(예컨대, 유압실린더)를 작동하는 구동원은 전동 모터와 연결된 유압 펌프를 통해 유압 작동유를 발생시키는 구조 또는 공기압으로 구동하는 부스터 펌프를 통해 유압 작동유를 발생시키는 구조를 갖추고 있다.

전동 모터에 직결된 유압 펌프는 전동 모터의 회전수를 임의로 변경함으로써 유압 펌프의 토출량을 변화시킬 수 있는데 반해, 부스터 펌프(특허문헌 1에 기재됨)는 부하에 따라 토출량을 변화시키는 특성을 가지면서 부하가 부스터 펌프의 압력보다 상대적으로 높을 경우에는 부스터 펌프의 작동을 중단시킬 수 있다.

이와 같이, 부스터 펌프는 전동 모터에 직결된 유압 펌프에 비해 기능이 뛰어날 뿐만 아니라 제어가 간단한 장점을 갖는 반면에, 구조상 맥동현상과 유압 펌프에 비해서 부피가 커지는 문제점을 가지고 있어 사용상에 제한적일 수밖에 없다.

대한민국 등록특허 제10-1339921호

본 발명은 2개의 부스터 펌프를 구비한 유압 파워 유니트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 유압 구동장치의 저부하시 2개의 부스터 펌프를 각각 싱글 스테이지(single stage)로 작동하는 한편, 고부하시에는 2개의 부스터 펌프를 투 스테이지(two stage)로 작동하여 높은 증압비를 공급할 수 있도록 설계되어 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 2개의 부스터 펌프로 유압 작동유를 증압시킬 수 있는 유압 파워 유니트에 관한 것으로,

제1 공압작동실과, 제1 공압작동실의 하측에서 동축선상에 배열된 제1 유압작동실, 제1 공압작동실과 제1 유압작동실 내부에서 전후진하는 제1 펌프 피스톤, 및 제1 공압작동실 내부로 공급될 공압의 흐름을 제어하는 제1 마스터 밸브를 구비하는데, 제1 유압작동실의 상부에 제1 흡입체크밸브로 개폐되는 제11 유압통로와 제1 토출체크밸브로 개폐되는 제13 유압통로를 형성하고, 제1 유압작동실의 하부에 제2 흡입체크밸브로 개폐되는 제12 유압통로와 제2 토출체크밸브로 개폐되는 제14 유압통로를 형성하는 제1 부스터 펌프와;

제2 공압작동실과, 제2 공압작동실의 하측에서 동축선상에 배열된 제2 유압작동실, 제2 공압작동실과 제2 유압작동실 내부에서 전후진하는 제2 펌프 피스톤, 및 제2 공압작동실 내부로 공급될 공압의 흐름을 제어하는 제2 마스터 밸브를 구비하는데, 제2 유압작동실의 상부에 제1 흡입체크밸브로 개폐되는 제21 유압통로와 제1 토출체크밸브로 개폐되는 제23 유압통로 및 제3 흡입체크밸브로 개폐되는 제25 유압통로를 형성하고, 제2 유압작동실의 하부에 제2 흡입체크밸브로 개폐되는 제22 유압통로와 제2 토출체크밸브로 개폐되는 제24 유압통로 및 제4 흡입체크밸브로 개폐되는 제26 유압통로를 형성하는 제2 부스터 펌프; 및

제1 부스터 펌프의 제13 유압통로와 제14 유압통로에 유체연통가능하게 연결되는 유입구와, 제2 부스터 펌프의 제23 유압통로와 제24 유압통로에 유체연통가능하게 연결되어 있는 제1 유출구, 및 제2 부스터 펌프의 제21 유압통로와 제22 유압통로와 유체연통가능하게 연결되어 있는 제2 유출구를 구비한 전환 밸브;로 이루어진다.

본 발명에 따른, 제1 부스터 펌프는 제1 펌프 피스톤에 의해 하측에 후진용 제1 공압작동실과 상측에 전진용 제1 공압작동실로 형성하고, 제1 공압작동실은 이의 하부에 제13 공압통로와 제1 펌프 피스톤의 접촉으로 개폐되는 하측 밸브 로드를 구비하며 이의 상부에 제1 펌프 피스톤의 접촉으로 개폐되는 상측 밸브 로드를 구비하며, 제1 마스터 밸브는 상측 밸브 로드를 통해 전진용 제1 공압작동실에 연통되는 제15 공압통로와, 제13 공압통로에 상호 연통되는 제14 공압통로, 제1 공압작동실에 상호 연통을 돕는 제11 공압통로, 제1 마스터 밸브의 내부 공간에서 상측 밸브 로드까지 연통되는 제16 공압통로, 제1 마스터 밸브의 내부 공간으로 공압의 유입을 허용하는 제17 공압통로를 형성하고, 내부 공간에 배치되어 공압의 흐름을 제어하는 제1 밸브스플을 구비하며, 제1 공압작동실의 상부에 설치된다.

이와 유사하게, 제2 부스터 펌프는 제2펌프 피스톤 의해 하측에 후진용 제2 공압작동실과 상측에 전진용 제2 공압작동실로 형성하고, 제2 공압작동실은 이의 하부에 제23 공압통로와 제2 펌프 피스톤의 접촉으로 개폐되는 하측 밸브 로드를 구비하며 이의 상부에 제2 펌프 피스톤의 접촉으로 개폐되는 상측 밸브 로드를 구비하고, 제2 마스터 밸브는 상측 밸브 로드를 통해 전진용 제2 공압작동실에 연통되는 제25 공압통로와, 제23 공압통로에 상호 연통되는 제24 공압통로, 제2 공압작동실에 상호 연통을 돕는 제21 공압통로, 제2 마스터 밸브의 내부 공간에서 상측 밸브 로드까지 연통되는 제26 공압통로, 제2 마스터 밸브의 내부 공간으로 공압의 유입을 허용하는 제27 공압통로를 형성하고, 내부 공간에 배치되어 공압의 흐름을 제어하는 제2 밸브스플을 구비하며, 제2 공압작동실의 상부에 설치된다.

특히, 본 발명은 제2 부스터 펌프의 제3 유압통로와 제4 유압통로와 유체연통된 배관에 어큠레이터를 추가로 구비할 수 있다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 2개의 부스터 펌프를 구비한 유압 파워 유니트를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 유압 파워 유니트는 저부하시에는 각각의 부스터 펌프를 싱글 스테이지로 작동하여 다량의 저압 작동유를 공급할 수 있는 반면에, 고부하시에는 제1 부스터 펌프로 증압된 작동유가 제2 부스터 펌프를 통해 추가 증압되는 투 스테이지로 작동하여 높은 증압비를 제공과 함께 효율을 높일 수 있는 콤팩트(compact)한 구조로 설계될 수 있다.

이와 동시에, 본 발명은 저부하와 고부하에 따라 공기압을 작용시켜 적정량의 에너지만을 소모하므로 에너지 절감 효과를 달성할 수 있다.

또한, 본 발명은 압력 맥동현상을 완화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압 파워 유니트를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 1a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압 파워 유니트에 다른 유형의 전환 밸브를 채용한 도면이다.
도 2는 고부하시 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압 파워 유니트를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압 파워 유니트에 다른 유형의 전환 밸브를 채용한 도면이다.

이제, 본 발명에 따른 유압 파워 유니트는 첨부 도면을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다.

본 발명의 장점, 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되는 실시예들을 통해 명확해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일하거나 유사한 구성요소를 지칭한다. 또한, 본 명세서에서 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불명료하게 할 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압 파워 유니트(1)는 다음과 같은 구성으로 이루어져 있다.

도면을 참조로 하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압 파워 유니트(1)는 제1 부스터 펌프(100)와, 제2 부스터 펌프(200), 제1 부스터 펌프(100)와 제2 부스터 펌프(200)를 유체연통가능하게 설치된 전환 밸브(300), 및 어큠레이터(400;accumulator)로 구성된다.

제1 부스터 펌프(100)는 제1 공압작동실(110)과 제1 유압작동실(120)을 형성한다. 제1 부스터 펌프(100)는 제1 공압작동실(110)과 제1 유압작동실(120)로 한정된 내부 공간에 제1 펌프 피스톤(P1)을 배치하는데, 제1 유압작동실(120)이 제1 공압작동실(110)의 하측에서 동축선상에 배열되도록 한다.

제1 펌프 피스톤(P1)은 피스톤 헤드(P1-1)와 피스톤 로드(P1-2) 및 피스톤 링(P1-3)으로 이루어져 있다.

제1 공압작동실(110)은 제1 펌프 피스톤(P1)의 피스톤 헤드(P1-1)에 의해 하부에 후진용 제1 공압작동실(110a)과 상부에 전진용 제1 공압작동실(110b)을 형성할 수 있다. 즉, 제13 공압통로(H13)는 후진용 제1 공압작동실(110a)과 연통되고 제15 공압통로(H15)는 전진용 제1 공압작동실(110b)과 연통된다.

제1 펌프 피스톤(P1)은 하부로 길이연장된 피스톤 로드(P1-2)를 제1 공압작동실(110)과 제1 유압작동실(120)을 가로질러 배치한다.

피스톤 링(P1-3)은 피스톤 로드(P1-2)의 외주면 상에 구비된다. 바람직하기로, 피스톤 링(P1-3)은 제13 유압통로(W13)와 제14 유압통로(W14) 사이에서 활주가능하게 배치된다. 제1 유압작동실(120)은 피스톤 링(P1-3)에 의해 하부에 후진용 제1 유압작동실(120a)을 형성하고 상부에 전진용 제1 유압작동실(120b)로 형성될 수 있다.

특히, 제1 부스터 펌프(100)의 상단부는 제1 공압작동실(110)로 공압의 흐름을 주입 및/또는 배출가능하게 제어하는 제1 마스터 밸브(150)를 구비한다. 제1 마스터 밸브(150)는 이의 내부에 제1 밸브스플(160)을 수단으로 하여 제11 공압통로(H11)와, 제14 공압통로(H14), 제15 공압통로(H15), 제16 공압통로(H16), 및 제17 공압통로(H17)를 선택적으로 개폐하여 공압의 흐름을 제어할 수 있도록 설계되어 있다. 제1 마스터 밸브(150)는 또한 제1 공압실(110)의 상측에 배치되고 제1 펌프 피스톤(P1)의 후진 구동에 따른 가압으로 개방되는 상측 밸브 로드(170)를 구비하는데, 상측 밸브 로드(170)는 제11 공압통로(H11)와 제16 공압통로(H16) 및 제1 공압작동실(110)의 상측 사이에 개재된다. 상측 밸브 로드(170)는 이의 상단에 가압스프링(171)을 장착하여 제11 공압통로(H11)로 유동하는 공압, 제16 공압통로(H16)로 유동하는 공압, 또는 제1 펌프 피스톤(P1)의 가압을 통해 제11 공압통로(H11)와 제16 공압통로(H16)를 상호 연통하거나 폐쇄할 수 있다. 이와 더불어서, 제1 부스터 펌프(100)는 제1 공압작동실(110)의 하측에 배치되고 제1 펌프 피스톤(P1)의 전진 구동에 따른 가압으로 개방되는 하측 밸브 로드(180)를 구비하는데, 하측 밸브 로드(180)는 제12 공압통로(H12)와 제18 공압배기통로(H18) 및 제1 공압작동실(110)의 하측 사이에 개재된다. 하측 밸브 로드(180)는 이의 하단에 가압스프링(181)을 장착하여 제12 공압통로(H12)로 유동하는 공압 및/또는 제1 펌프 피스톤(P1)의 가압을 통해 제18 공압배기통로(H18)를 개폐할 수 있다.

구체적으로, 제1 부스터 펌프(100)는 제1 마스터 밸브(150)와 제1 공압작동실(110)의 후진용 제1 공압작동실(110a)을 유체연통가능하도록 제1 마스터 밸브(150)에 제14 공압통로(H14)를 형성하고 제1 공압작동실(110)의 하측에 제13 공압통로(H13)를 형성한다. 제1 마스터 밸브(150)는 제17 공압통로(H17)를 통해 내부 공간으로 공압을 제공받을 수 있다.

제15 공압통로(H15)는 제1 마스터 밸브(150)의 내부 공간과 제1 공압작동실(110)의 전진용 제1 공압작동실(110b)을 상호 연통가능하게 형성된다.

참고로, 제17 공압통로(H17)로 유입된 공압은 제1 마스터 밸브(150)의 제1 밸브스플(160)을 이동시켜 제15 공압통로(H15)를 지나 제1 공압작동실(110), 특히 전진용 제1 공압작동실(110b)로 유입된다. 제1 공압작동실(110)의 전진용 제1 공압작동실(110b)로 유입된 공압은 결과적으로 펌프 피스톤(P1)을 전진시킨다.

이때, 후진용 제1 공압작동실(110a) 내부의 공압은 제13 공압통로(H13)와 제14 공압통로(H14) 그리고 제1 밸브스플(160)을 지나 외부로 배기된다.

이와 달리, 제17 공압통로(H17)로 유입된 공압은 제1 마스터 밸브(150)의 제1 밸브스플(160)을 이동시켜 제14 공압통로(H14)와 제13 공압통로(H13)를 지나 제1 공압작동실(110)의 후진용 제1 공압작동실(110a)로 유입된다. 제1 공압작동실(110)의 후진용 제1 공압작동실(110a)로 유입된 공압은 펌프 피스톤(P1)을 후진시킨다.

제1 부스터 펌프(100)는 제1 유압작동실(120)의 후진용 제1 유압작동실(120b)에 작동유의 유출입을 보장하는 제11 유압통로(W11)와 제13 유압통로(W13)를 형성하고, 제1 유압작동실(120)의 전진용 제1 유압작동실(120a)에 작동유의 유출입을 보장하는 제12 유압통로(W12)와 제14 유압통로(W14)를 형성한다.

제1 부스터 펌프(100)는 제11 유압통로(W11)에 제1 흡입체크밸브(121)를 배치하여, 탱크(T)와 전진용 제1 유압작동실(120b)을 유체연통가능하게 개폐할 수 있다. 제1 부스터 펌프(100)는 제13 유압통로(W13)에 제1 토출체크밸브(123)를 배치하여, 전진용 제1 유압작동실(120b)의 작동유를 후단 설비로 이송가능하도록 제어할 수 있게 개폐할 수 있다. 선택가능하기로, 제11 유압통로(W11)와 제13 유압통로(W13)는 동일 높이(혹은 수준(level))로 배열될 수 있다.

또한, 제1 부스터 펌프(100)는 제12 유압통로(W12)에 제2 흡입체크밸브(122)를 배치하여, 탱크(T)와 후진용 제1 유압작동실(120a)을 유체연통가능하게 개폐할 수 있다. 제1 부스터 펌프(100)는 제14 유압통로(W14)에 제2 토출체크밸브(124)를 배치하여, 후진용 제1 유압작동실(120a)의 작동유를 후단 설비로 이송가능하도록 제어할 수 있게 개폐할 수 있다. 선택가능하기로, 제12 유압통로(W12)와 제14 유압통로(W14)는 동일 높이(혹은 수준)로 배열될 수 있다.

이러한 배열은 피스톤 링(P1-3)의 최상부에 올라가 있을 때의 위치에 해당하는 상사점 보다 제11 유압통로(W11)와 제13 유압통로(W13)를 높게 배치하는 한편 피스톤 링(P1-3)의 최하부로 내려가 있을 때의 위치에 해당하는 하사점 보다 제12 유압통로(W12)와 제14 유압통로(W14)를 낮게 배치한다.

제2 부스터 펌프(200)는 전술된 제1 부스터 펌프(100)와 유체연통가능하게 나란하게 혹은 인접하게 설치되는바, 제2 공압작동실(210)과 제2 유압작동실(220)을 형성한다. 제2 부스터 펌프(200)는 제2 공압작동실(210)과 제2 유압작동실(220)로 한정된 내부 공간에 제2 펌프 피스톤(P2)을 배치하는데, 제2 유압작동실(220)이 제2 공압작동실(210)의 하측에서 동축선상에 배열되도록 한다.

제2 펌프 피스톤(P2)은 피스톤 헤드(P2-1)와 피스톤 로드(P2-2) 및 피스톤 링(P2-3)으로 이루어져 있다.

제2 공압작동실(210)은 제2 펌프 피스톤(P2)의 피스톤 헤드(P2-1)에 의해 하부에 후진용 제2 공압작동실(210a)과 상부에 전진용 제2 공압작동실(210b)을 형성할 수 있다. 즉, 제23 공압통로(H23)는 후진용 제2 공압작동실(210a)과 연통되고 제25 공압통로(H25)는 전진용 제2 공압작동실(210b)과 연통된다.

제2 펌프 피스톤(P2)은 하부로 길이연장되어 피스톤 로드(P2-2)를 제2 공압작동실(210)과 제2 유압작동실(220)를 가로질러 배치한다.

피스톤 링(P2-3)은 피스톤 로드(P2-2)의 외주면 상에 구비된다. 바람직하기로, 피스톤 링(P2-3)은 제23 유압통로(W23)와 제24 유압통로(W24) 사이에서 활주가능하게 배치된다. 제2 유압작동실(220)은 피스톤 링(P2-3)에 의해 하부에 후진용 제2 유압작동실(220a)을 형성하고 상부에 전진용 제2 유압작동실(220b)을 형성될 수 있다.

특히, 제2 부스터 펌프(200)의 상단부는 제2 공압작동실(210)로 공압의 흐름을 주입 및/또는 배출가능하게 제어하는 제2 마스터 밸브(250)를 구비한다. 제2 마스터 밸브(250)는 이의 내부에 제2 밸브스플(260)을 수단으로 하여 제21 공압통로(H21)와, 제24 공압통로(H24), 제25 공압통로(H25), 제26 공압통로(H26), 및 제27 공압통로(H27)를 선택적으로 개폐하여 공압의 흐름을 제어할 수 있도록 설계되어 있다. 제2 마스터 밸브(250)는 또한 제2 공압작동실(210)의 상측에 배치되고 제2 펌프 피스톤(P2)의 후진 구동에 따른 가압으로 개방되는 상측 밸브 로드(270)를 구비하는데, 상측 밸브 로드(270)는 제21 공압통로(H21)와 제26 공압통로(H26) 및 제2 공압작동실(210)의 상측 사이에 개재된다. 상측 밸브 로드(270)는 이의 상단에 가압스프링(271)을 장착하여 제21 공압통로(H21)로 유동하는 공압, 제26 공압통로(H26)로 유동하는 공압, 또는 제2 펌프 피스톤(P2)의 가압을 통해 제21 공압통로(H21)와 제26 공압통로(H26)를 상호 연통하거나 폐쇄할 수 있다. 이와 더불어서, 제2 부스터 펌프(200)는 제2 공압작동실(210)의 하측에 배치되고 제2 펌프 피스톤(P2)의 전진 구동에 따른 가압으로 개방되는 하측 밸브 로드(280)를 구비하는데, 하측 밸브 로드(280)는 제22 공압통로(H22)와 제28 공압배기통로(H28) 및 제2 공압작동실(210)의 하측 사이에 개재된다. 하측 밸브 로드(280)는 이의 하단에 가압스프링(281)을 장착하여 제22 공압통로(H22)로 유동하는 공압 및/또는 제2 펌프 피스톤(P2)의 가압을 통해 제28 공압배기통로(H28)를 개폐할 수 있다.

구체적으로, 제2 부스터 펌프(200)는 제2 마스터 밸브(250)와 제2 공압작동실(210)의 후진용 제2 공압작동실(210a)을 유체연통가능하도록 제2 마스터 밸브(250)에 제24 공압통로(H24)를 형성하고 제2 공압작동실(210)의 하측에 제23 공압통로(H23)를 형성한다. 제2 마스터 밸브(250)는 제27 공압통로(H27)를 통해 내부 공간으로 공압을 제공받을 수 있다.

제25 공압통로(H25)는 제2 마스터 밸브(250)의 내부 공간과 제2 공압작동실(210)의 전진용 제2 공압작동실(210b)을 상호 연통가능하게 형성된다.

참고로, 제27 공압통로(H27)로 유입된 공압은 제2 마스터 밸브(250)의 제2 밸브스플(260)을 이동시켜 제25 공압통로(H25)를 지나 제2 공압작동실(210), 특히 전진용 제2 공압작동실(210b)로 유입된다. 제2 공압작동실(210)의 전진용 제2 공압작동실(210b)로 유입된 공압은 결과적으로 펌프 피스톤(P2)을 전진시킨다.

이때, 후진용 제2 공압작동실(210a) 내부의 공압은 제23 공압통로(H23)와 제24 공압통로(H24) 그리고 제2 밸브스플(260)을 지나 외부로 배기된다.

이와 달리, 제27 공압통로(H27)로 유입된 공압은 제2 마스터 밸브(250)의 제2 밸브스플(260)을 이동시켜 제24 공압통로(H24)와 제23 공압통로(H23)를 지나 제2 공압작동실(210)의 후진용 제2 공압작동실(210a)로 유입된다. 제2 공압작동실(210)의 후진용 제2 공압작동실(210a)로 유입된 공압은 펌프 피스톤(P2)을 후진시킨다.

제2 부스터 펌프(200)는 제2 유압작동실(220)의 후진용 제1 유압작동실(220b)에 작동유의 유출입을 보장하는 제21 유압통로(W21)와 제23 유압통로(W23) 및 제25 유압통로(W25)를 형성하고, 제2 유압작동실(220)의 전진용 제1 유압작동실(220a)에 작동유의 유출입을 보장하는 제22 유압통로(W22)와 제24 유압통로(W24) 및 제26 유압통로(W26)를 형성한다.

제2 부스터 펌프(200)는 제21 유압통로(W21)에 제1 흡입체크밸브(221)를 배치하고 제25 유압통로(W25)에 제3 흡입체크밸브(225)를 배치하여, 탱크(T) 또는 전환 밸브(300)와 전진용 제2 유압작동실(220b)을 유체연통가능하게 개폐할 수 있다. 제2 부스터 펌프(200)는 제23 유압통로(W23)에 제1 토출체크밸브(223)를 배치하여, 전진용 제2 유압작동실(220b)의 작동유를 후단 설비로 이송가능하도록 제어할 수 있게 개폐할 수 있다. 선택가능하기로, 제21 유압통로(W21)와 제23 유압통로(W23)는 동일 높이(혹은 수준)로 배열될 수 있고 제25 유압통로(W25)는 제21 유압통로(W21)보다 상측에 배열될 수 있다.

또한, 제2 부스터 펌프(200)는 제22 유압통로(W22)에 제2 흡입체크밸브(222)를 배치하고 제26 유압통로(W26)에 제4 흡입체크밸브(226)를 배치하여, 탱크(T) 또는 전환 밸브(300)와 후진용 제2 유압작동실(220a)을 유체연통가능하게 개폐할 수 있다. 제2 부스터 펌프(200)는 제24 유압통로(W24)에 제2 토출체크밸브(224)를 배치하여, 후진용 제2 유압작동실(220a)의 작동유를 후단 설비로 이송가능하게 제어할 수 있게 개폐할 수 있다. 선택가능하기로, 제22 유압통로(W22)와 제24 유압통로(W24)는 동일 높이(혹은 수준)로 배열될 수 있고 제26 유압통로(W26)는 제22 유압통로(W22)보다 하측에 배열될 수 있다.

이러한 배열은 피스톤 링(P2-3)의 최상부에 올라가 있을 때의 위치에 해당하는 상사점 보다 제21 유압통로(W21)와 제23 유압통로(W23) 및 제25 유압통로(W25)를 높게 배치하는 한편 피스톤 링(P2-3)의 최하부로 내려가 있을 때의 위치에 해당하는 하사점 보다 제22 유압통로(W22)와 제24 유압통로(W24) 및 제26 유압통로(W26)를 낮게 배치한다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유압 파워 유니트(1)는 제1 부스터 펌프(100)와 제2 부스터 펌프(200) 사이에 전환 밸브(300)를 개재하여, 제1 부스터 펌프(100)와 제2 부스터 펌프(200) 사이를 유체연통가능하게 제어할 수 있다.

전환 밸브(300)는 유입구(310)와 제1 유출구(320) 및 제2 유출구(330)를 구비하는데, 제1 부스터 펌프(100)로부터 증압된 작동유가 유입구(310)로 유입되고서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압 파워 유니트(1)의 저부하 또는 고부하에 대응되게 작동유를 선택적으로 유압 실린더(500) 또는 제2 부스터 펌프(200)로 이동 경로를 전환시킬 수 있다.

전환 밸브(300)는 도 1와 도 2에 도시된 전자 전환 밸브(300) 또는 도 1a와 도 2a에 도시된 파이럿 작동 전환 밸브(300)로 채용될 수 있으며, 이에 국한되지 않고 다른 유형의 전환 밸브로도 대체가능하다.

덧붙여서, 본 발명에 따른 유압 파워 유니트(1)는 맥동현상을 완화하기 위해 어큠레이터(400)를 추가로 구비할 수 있다. 어큠레이터(400)는 도시되었듯이 제2 부스터 펌프(200)의 제3 유압통로(W23)와 제4 유압통로(W24)로부터 길이연장된 배관 하류에 배치될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압 파워 유니트의 구동을 참조도면을 통해 설명한다.

도 1은 저부하시 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압 파워 유니트(1)의 전환 밸브의 동작 위치를 도해한 도면이다.

탱크(T)의 배관(참조부호 없음)은 제1 부스터 펌프(100)의 제11 유압통로(W11)와 제12 유압통로(W12)로 길이연장되는 동시에, 제2 부스터 펌프(200)의 제25 유압통로(W25)와 제26 유압통로(W26)로 길이연장되어 있다.

앞서 기술된 바와 같이, 제1 흡입체크밸브(121)는 탱크(T)에서 제11 유압통로(W11)로 공급될 작동유의 유출입을 제어할 수 있도록 제11 유압통로(W11)에 구비되고, 제2 흡입체크밸브(122)는 탱크(T)에서 제12 유압통로(W12)로 공급될 작동유의 유출입을 제어할 수 있도록 제12 유압통로(W12)에 구비될 수 있다.

이와 유사하게, 제3 흡입체크밸브(225)는 탱크(T)에서 제25 유압통로(W25)로 공급될 작동유의 유출입을 제어할 수 있도록 제25 유압통로(W25)에 구비되고, 제4 흡입체크밸브(226)는 탱크(T)에서 제26유압통로(W26)로 공급될 작동유의 유출입을 제어할 수 있도록 제26 유압통로(W26)에 구비될 수 있다.

전환 밸브(300)의 유입구(310)는 제1 부스터 펌프(100)에서 제1 토출체크밸브(123)를 구비한 제13 유압통로(W13)와 제2 토출체크밸브(124)를 구비한 제14 유압통로(W14)와 유체연통가능하게 연결되어 있다.

전환 밸브(300)의 제1 유출구(320)로부터 길이연장된 배관은 제2 부스터 펌프(200)의 제1 토출체크밸브(223)를 구비한 제23 유압통로(W23)와 제2 토출체크밸브(224)를 구비한 제24 유압통로(W24)와 유체연통가능하게 연결되어 있는데, 반해서 전환 밸브(300)의 제2 유출구(330)는 제2 부스터 펌프(200)의 제1 흡입체크밸브(221)를 구비한 제21 유압통로(W21)와 제2 흡입체크밸브(222)를 구비한 제22 유압통로(W22)와 유체연통가능하게 연결되어 있다.

도시된 바와 같이, 제2 부스터 펌프(200)의 제23 및 제24 유압통로(W23,W24)는 유압 실린더(500)로 유체연통가능하게 배관된다.

저부하시, 본 발명에 따른 유압 파워 유니트(1)는 제1 부스터 펌프(100)와 제2 부스터 펌프(200)를 개별적으로 작동하게 되는데, 이 과정에서 탱크(T)에 저장된 작동유가 제1 부스트 펌프(100)의 제11 유압통로(W11)와 제12 유압통로(W12)로 유입된다. 그런 다음에, 제1 부스터 펌프(100) 내에서 증압된 작동유는 제13 및 제14 유압통로(W13,W14)를 지나 전환밸브(300)의 유입구(310)로 유입되어 제1 유출구(320)로 유출될 것이다.

이와 동시에, 제 2 부스터 펌프(200)는 탱크(T)로부터 공급된 작동유를 제25 유압통로(W25)와 제26 유압통로(W26)를 통해 공급받아 증압하게 된다. 그런 다음에, 제2 부스터 펌프(200) 내에서 증압된 작동유는 제23 및 제24 유압통로(W23,W24)로 배출되어, 제1 부스터 펌프(100)에서 증압된 작동유와 합쳐져 하류에 배치된 유압 구동기기, 즉 유압 실린더(500)로 공급된다.

도 2는 고부하시 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압 파워 유니트(1)의 전환 밸브의 동작 위치를 도해한 도면이다.

고부하시, 제1 부스터 펌프(100) 내에서 증압된 작동유는 제1 부스터 펌프(100)의 제13 및 제14 유압통로(W13,W14)를 지나 전환 밸브(300)의 유입구(310)로 유입되고서 제2 유출구(330)를 통해 제2 부스터 펌프(200)로 안내된다.

제1 부스터 펌프(100)에서 1차 증압된 작동유는 전술된 바와 같이 제2 부스터 펌프(200)의 제21 및 제22 유압통로(W21,W22)를 통해 제2 부스터 펌프(200)의 제2 유압작동실(220)로 유동하게 된다. 제2 부스터 펌프(200)의 작동을 통해, 제1 부스터 펌프(100)로부터 공급된 작동유는 2차 증압되어 제2 부스터 펌프(200)의 제23 및 제24 유압통로(W23,W24)로 배출되는데, 고압의 작동유는 하류에 배치된 유압 구동기기, 즉 유압 실린더(500)로 공급된다.

제2 부스터 펌프(220)에서 2차 증압된 고압 작동유가 배출되는 동안에, 제2 부스터 펌프(200)의 흡입체크밸브는 제2 부스터 펌프 내부의 배압으로 인해 작동유가 일시적으로 유입되지 못하게 될 것이다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 유압 파워 유니트는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1 ----- 유압 파워 유니트,
100 ----- 제1 부스터 펌프,
110 ----- 제1 공압작동실,
120 ----- 제1 유압작동실,
150 ----- 제1 마스터 밸브,
200 ----- 제2 부스터 펌프,
210 ----- 제2 공압작동실,
220 ----- 제2 유압작동실,
250 ---- 제2 마스터 밸브,
300 ----- 전환 밸브,
400 ----- 어큠레이터,
500 ----- 유압 실린더,
P1, P2 ----- 펌프 피스톤.

Claims

제1 공압작동실(110)과, 상기 제1 공압작동실(110)의 하측에서 동축선상에 배열된 제1 유압작동실(120), 상기 제1 공압작동실(110)과 제1 유압작동실(120) 내부에서 전후진하는 제1 펌프 피스톤(P1), 및 상기 제1 공압작동실(110) 내부로 공급될 공압의 흐름을 제어하는 제1 마스터 밸브(150)를 구비하는데, 상기 제1 유압작동실(120)의 상부에 제1 흡입체크밸브(121)로 개폐되는 제11 유압통로(W11)와 제1 토출체크밸브(123)로 개폐되는 제13 유압통로(W13)를 형성하고, 상기 제1 유압작동실(120)의 하부에 제2 흡입체크밸브(122)로 개폐되는 제12 유압통로(W12)와 제2 토출체크밸브(124)로 개폐되는 제14 유압통로(W14)를 형성하는 제1 부스터 펌프(100)와;
제2 공압작동실(210)과, 상기 제2 공압작동실(210)의 하측에서 동축선상에 배열된 제2 유압작동실(220), 상기 제2 공압작동실(210)과 제2 유압작동실(220) 내부에서 전후진하는 제2 펌프 피스톤(P2), 및 상기 제2 공압작동실(210) 내부로 공급될 공압의 흐름을 제어하는 제2 마스터 밸브(250)를 구비하는데, 상기 제2 유압작동실(220)의 상부에 제1 흡입체크밸브(221)로 개폐되는 제21 유압통로(W21)와 제1 토출체크밸브(223)로 개폐되는 제23 유압통로(W23) 및 제3 흡입체크밸브(225)로 개폐되는 제25 유압통로(W25)를 형성하고, 상기 제2 유압작동실(220)의 하부에 제2 흡입체크밸브(222)로 개폐되는 제22 유압통로(W22)와 제2 토출체크밸브(224)로 개폐되는 제24 유압통로(W24) 및 제4 흡입체크밸브(226)로 개폐되는 제26 유압통로(W26)를 형성하는 제2 부스터 펌프(200); 및
상기 제1 부스터 펌프(100)의 상기 제13 유압통로(W13)와 제14 유압통로(W14)에 유체연통가능하게 연결되는 유입구(310)와, 상기 제2 부스터 펌프(200)의 제23 유압통로(W23)와 제24 유압통로(W24)에 유체연통가능하게 연결되어 있는 제1 유출구(320), 및 상기 제2 부스터 펌프(200)의 제21 유압통로(W21)와 제22 유압통로(W22)와 유체연통가능하게 연결되어 있는 제2 유출구(330)를 구비한 전환 밸브(300);로 이루어진 유압 파워 유니트.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 부스터 펌프(100)는 상기 제1 펌프 피스톤(P1)에 의해 하측에 후진용 제1 공압작동실(110a)과 상측에 전진용 제1 공압작동실(110b)로 형성하고,
상기 제1 공압작동실(110)은 이의 하부에 제13 공압통로(H13)와 상기 제1 펌프 피스톤(P1)의 접촉으로 개폐되는 하측 밸브 로드(180)를 구비하며 이의 상부에 상기 제1 펌프 피스톤(P1)의 접촉으로 개폐되는 상측 밸브 로드(170)를 구비하며,
상기 제1 마스터 밸브(150)는 상기 상측 밸브 로드(170)를 통해 상기 전진용 제1 공압작동실(110b)에 연통되는 제15 공압통로(H15)와, 상기 제13 공압통로(H13)에 상호 연통되는 제14 공압통로(H14), 상기 제1 공압작동실(110)에 상호 연통을 돕는 제11 공압통로(H11), 제1 마스터 밸브(150)의 내부 공간에서 상기 상측 밸브 로드(170)까지 연통되는 제16 공압통로(H16), 상기 제1 마스터 밸브(150)의 내부 공간으로 공압의 유입을 허용하는 제17 공압통로(H17)를 형성하고, 상기 내부 공간에 배치되어 공압의 흐름을 제어하는 제1 밸브스플(160)을 구비하며, 상기 제1 공압작동실(110)의 상부에 설치되는, 유압 파워 유니트.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 부스터 펌프(200)는 상기 제2펌프 피스톤(P2)에 의해 하측에 후진용 제2 공압작동실(210a)과 상측에 전진용 제2 공압작동실(210b)로 형성하고,
상기 제2 공압작동실(210)은 이의 하부에 제23 공압통로(H23)와 상기 제2 펌프 피스톤(P2)의 접촉으로 개폐되는 하측 밸브 로드(280)를 구비하며 이의 상부에 상기 제2 펌프 피스톤(P2)의 접촉으로 개폐되는 상측 밸브 로드(270)를 구비하고,
상기 제2 마스터 밸브(250)는 상기 상측 밸브 로드(270)를 통해 상기 전진용 제2 공압작동실(210b)에 연통되는 제25 공압통로(H25)와, 상기 제23 공압통로(H23)에 상호 연통되는 제24 공압통로(H24), 상기 제2 공압작동실(210)에 상호 연통을 돕는 제21 공압통로(H21), 제2 마스터 밸브(250)의 내부 공간에서 상기 상측 밸브 로드(270)까지 연통되는 제26 공압통로(H26), 상기 제2 마스터 밸브(250)의 내부 공간으로 공압의 유입을 허용하는 제27 공압통로(H27)를 형성하고, 상기 내부 공간에 배치되어 공압의 흐름을 제어하는 제2 밸브스플(260)을 구비하며, 제2 공압작동실(210)의 상부에 설치되는, 유압 파워 유니트.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 부스터 펌프(200)의 제3 유압통로(W23)와 제4 유압통로(W24)와 유체연통된 배관에 어큠레이터(400)를 추가로 구비하는 유압 파워 유니트.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 펌프 피스톤(P1)은 피스톤 헤드(P1-1)와 피스톤 로드(P1-2) 및 피스톤 링(P1-3)으로 이루어져 있고,
상기 제2 펌프 피스톤(P2)은 피스톤 헤드(P2-1)와 피스톤 로드(P2-2) 및 피스톤 링(P2-3)으로 이루어져 있는 유압 파워 유니트.
청구항 5에 있어서,
상기 피스톤 링(P1-3)은 제13 유압통로(W13)와 제14 유압통로(W14) 사이에 배치되고,
상기 피스톤 링(P2-3)은 제23 유압통로(W23)와 제24 유압통로(W24) 사이에 배치되는 유압 파워 유니트.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 부스터 펌프(100)는 상기 상측 밸브 로드(170)의 상단에 가압스프링(171)과 상기 하측 밸브 로드(180)의 하단에 가압스프링(181)을 구비하고,
상기 제1 부스터 펌프(100)는 상기 하측 밸브 로드(180)로 공압을 공급하는 제12 공압통로(H12)와 상기 하측 밸브 로드(180)를 통해 공압을 배기하는 제18 공압통로(H18)를 구비하는 유압 파워 유니트.
청구항 3에 있어서,
상기 제2 부스터 펌프(200)는 상기 상측 밸브 로드(270)의 상단에 가압스프링(271)과 상기 하측 밸브 로드(280)의 하단에 가압스프링(281)을 구비하고,
상기 제2 부스터 펌프(200)는 상기 하측 밸브 로드(280)로 공압을 공급하는 제22 공압통로(H22)와 상기 하측 밸브 로드(280)를 통해 공압을 배기하는 제28 공압통로(H28)를 구비하는 유압 파워 유니트.
청구항 1에 있어서,
상기 전환 밸브(300)는 전자 전환 밸브 또는 파이럿 작동 전환 밸브로 이루어진 유압 파워 유니트.