KR0129509B1 - 가변용량형 유체 기계 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 유체기계는 구동축에 이상부하가 작용한 경우라도, 비교적 염가로 내부 파괴등을 일으키지 않도록 한다.

풀리(50)에 동일축의 보스(53)를 형성하고, 구동축(27)에 동일축의 칼러(57)를 일체로 형성하며, 코일 스프링(19)의 일단을 칼러(57)에 걸어줌과 함께 보스(53)의 외주면을 감아주는 힘에 의해 움직이지 못하게 정지한다. 만일, 펌프가 정상운전을 실행하고 있는 사이에 이상이 발생하면, 구동축(27)에 고부하가 작용하여, 코일 스프링(59)은 그 감아주는 힘에 대항해서 보스(53)의 외주면에서 미끄러져, 풀리(50)와 구동축(27)은 동기해서 회전하지 않는다.

Description

가변용량형 유체 기계

제1도는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변용량 피스톤 펌프의 단면도.

제2도는 실시예의 펌프의 일부단면 주요부의 평면도.

제3도는 비교예의 펌프의 일부 단면 주요부의 평면도.

제4도는 실시예의 펌프의 관계도로서, 그리스 윤활하의 반복 회수와 토오크의 관계를 나타내는 그래프.

제5도는 실시예의 펌프의 관계도로서, 오일 윤활하의 반복회수와 토오크의 관계를 나타내는 그래프.

제6도는 비교예의 펌프의 관계도로서, 그리스 윤활하의 반복회수와 토오크의 관계를 나타내는 그래프.

제7도는 비교예의 펌프의 관계도로서, 오일 윤활하의 반복 회수와 토오크의 관계를 나타내는 그래프.

제8도는 종래의 가변용량 피스톤 펌프의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

27 : 구동축 30 : 경사판

40 : 제어 스프링 41 : 제어 실린더

44 : 개폐 밸브 50 : 풀리

53 : 보스 57 : 컬러

59 : 코일 스프링 T : 토오크 리미터 기구

[산업상의 이용분야]

본 발명의 펌프, 압축기 등의 유체 기계의 개량에 관한 것이다. 본 발명의 유체기계를 예를들면 실질적으로 영용량에서 시작할 수 있는 가변용량 펌프로 구체화하면, 펌프에 의해 구동되는 유압 모터로 냉매 압축기를 구동하는 냉동회로, 펌프를 장비한 특장 차량등 모든 기계의 유압 작동계에 이용하기에 적합하다.

[종래의 기술]

예를들면, 축방향 피스톤 펌프(이하, 펌프라고 한다.)는 각종 산업기계와 산업차량등에 널리 사용되고 있으며, 제 8 도는 특히 경사판의 경사각의 조절기구를 장비한 가변용량형 펌프를 예시한 것이다.

상기 펌프는 케이싱(1) 및 그 개방단을 닫아서 막는 단부 커버(2)에 의해서 밀봉상태의 동작공간(3)이 형성되며, 이 동작공간(3)내에 삽입된 구동축(4)은, 도시하지 않는 전자 클러치인 입력 차단기구와 접속되며, 이들 양부재(1, 2)에 베어링(5)을 사이에 두고 지지되어 있다. 구동축(4)에 결합된 동작공간(3)내에 있어서 구동축(4)과 일체적로 회전하는 실린더 블록(6)에는 그 축심 주변에 축심과 거의 평행한 복수의 보어(7)가 형성되며, 보어(7)내에는 슈(8)를 사이에 두고 경사판(9)에 계류된 피스톤(10)이 왕복 작동 가능하게 끼워져 있다.

또한, 단부 커버(2)에 고정되어 각 보어(7)의 개구단면을 봉하여 막는 밸브판(11)에는, 보어 개구(7a)의 회전 궤적과 부합하여 대향하는 원호상을 이루는 흡입 포트(12a) 및 토출 포트(12b)가 뚫려 설치되며, 포트(12a, 12b)는 이것과 동일형상으로 형성된 단부 커버(2)의 흡입 및 토출구(13a, 13b)의 단부 가장자리와 꼭 맞춰지도록 구성되어 있다.

따라서, 구동축(4)과 함께 작동하는 실린더 블록(6)의 회전에 따르며, 경사판(9)에 계류되어 직동하는 피스톤(10)이 보어(7)의 밀폐 공간 용적을 확대하는 경향에 있을 때는, 보어(7)는 흡입 포트(12a)와 대응하여 작동 오일을 흡입하며, 역으로 피스톤(10)이 보어(7)의 밀폐공간 용적을 축소하는 경향에 있을 때, 보어(7)는 토출 포트(12b)와 대응하여 작동 오일을 토출하도록 이루어져 있다. 또, 도시하지 않은 지지축에 트러니언 형식으로 지지된 경사판(9)은 제어 스프링(14)에 의해 항상 경사각을 증대하는 방향으로 힘이 가해지고, 이것에 대항하는 제어 실린더(15)를 유체압에 의해서 진퇴 동작하게 하는 것에 의해, 경사판의 경사각이 결국 펌프 1회전당 이론 토출량이 변경 조절가능하게 구성되어 있다.

[발명이 해결하고자 하는 과제]

그러나, 상기 종래의 펌프를 장비한 유압 작동계에서 경량화, 단순화등의 목적으로 비교적 복잡하고 또 고가인 입력 차단 기구를 생략하고자 할 경우, 펌프에 있어서는, 구동축에 작용하는 부하가 통상 정도이면 어떠한 좋지않은 상태는 없지만, 토출관로등의 토출경로에 마모분등의 이물질이 혼입하여 토출 경로를 닫아서 막아버렸을 때, 피스톤(10)과 보어(7)와의 접동부, 실린더 블록(6)의 단면과 밸브판(11)의 접동부, 슈(8)와 경사판(9)의 접동부등에 윤활부족으로 늘어붙음 현상이 발생되어 버렸을 때등, 구동축(4)에 고부하가 작용하는 이상 발생시에는, 이러한 상태이더라도 엔진에 의해 구동축(4)이 강제적으로 구동되어지는 부적합한 상태가 발생한다.

종래, 이러한 부적합한 상태를 회피하는 수단으로서는, 토출 경로가 닫혀서 막히는 것에 대해서 펌프에 릴리프 밸브를 설치하는 수단과, 접동부위의 늘어붙음에 대하여 압축기에 록킹 센서를 설치하는 수단(실개소 62-117571호 공보)이 개시되어 있으나, 이들 수단으로는, 높은 토출 압력 상승의 검출, 지나친 온도상승 검출 또는 회전 유무의 검출을 실행하고 있으므로, 비교적 제조 비용이 높아지게 된다.

본 발명은 구동축에 이상 부하가 작용하였을 경우에도, 비교적 염가로 내부파괴등을 발생시키지 않도록 하는 유체기계를 제공하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

전술된 목적을 충족시키기 위해, 본 발명의 유체 기계는, 엔진으로 구동되는 풀리와, 상기 풀리에 내장되고 과부하시 풀리를 거쳐 전달되는 구동력 전달을 차단하는 토오크 리미터 기구와, 토오크 리미터 기구를 거쳐서 구동되는 구동축을 포함하며, 상기 토오크 리미터 기구는 풀리에 동축으로 형성된 보스와, 구동축과 동축으로 일체 형성된 컬러와, 풀리의 회전방향과 동일한 감기는 방향을 지니며 상기 보스 및 컬러의 양 외주면을 번갈아 죄는것에 의해 바싹 죄는 코일 스크링을 구비한다.

또한, 본 발명의 유체 기계는 엔진으로 구동되는 풀리와, 풀리에 내장되어 과부하시 풀리를 거쳐 전달되는 구동력의 전달을 차단하는 토오크 리미터 기구와, 토오크 리미터 기구를 거쳐서 구동되는 구동축을 포함하고, 상기 토오크 기구는 풀리에 형성된 동일축의 보스와, 구동축과 일체로 형성된 동축의 컬러와, 보스 및 컬러중 어느 하나가 일단에 고정되고, 보스 및 컬러의 다른편의 외주면을 감는 힘에 의해 움직이지 못하게 되어 있는 코일 스프링을 구비하여 형성되는 새로운 기술 수단을 제공한다.

본 발명의 유체 기계에 있어서, 보스 및 컬러중 어느 하나가 일단에 고정되는 코일 스프링을 채용할 수 있다.

본 발명의 유체기계에 있어서, 보스 및 컬러중 어느 한쪽의 외주면에서 감는 수가 다른쪽의 외주면에서 감는 수보다 많은 코일 스프링을 채용할 수 있다.

상기 유체 기계를 실질적으로 영에 가까운 용량에서 대용량까지 용량변화가 가능한 가변용량형에 적용하면 보다 적합하다. 이 경우에는, 경사판의 경사각을 항상 축소시키는 방향으로 부가하는 제어 스프링과, 이것에 대항해서 경사판의 경사각을 증대시키는 쪽으로 부가하는 제어 실린더와, 이 제어 실린더로의 압력 유체도입로에 개장된 개폐 밸브를 포함하고, 또한 엔진에 의해 구동되는 풀리와, 이 풀리에 내장되어 과부하에 의해 이 풀리로부터의 구동력의 전달을 차단하는 토오크리미터 기구와, 이 토오크 리미터 기구를 거쳐서 구동되는 구동축을 포함하며, 토오크 리미터 기구는 풀리에 형성된 동축의 보스와, 구동축과 일체형성된 동축의 컬러와, 상기 보스 및 컬러의 어느 한편에 한끝이 걸려진 보스 및 컬러의 다른편의 외주면을 감는 힘에 의해 움직이지 못하게 되어 있는 코일 스프링을 구비하고 있다.

[작용]

본 발명의 유체기계를 장비한 기계에서 입력차단 기구를 생략하고, 구동축에 통상 정도의 부하가 작용하고 있으면, 동 유체 기계에서는, 엔진에 의해 구동되는 풀리와 구동축의 사이에 장비된 토오크 리미터 기구가 양자를 접속하고 있으며, 엔진으로부터의 구동력을 구동축으로 전달된다. 풀리의 보스와 구동축에 일체적으로 설치된 컬러는, 미리 번갈아 죄는 코일 스프링에 의해 양 외주면이 바싹 죄어져 있으므로, 양 외주면에서 번갈아 죔으로써 마찰력을 발생시키며, 각 마찰력에 의해 접속상태로 있게 된다. 그러므로, 풀리와 구동축은 동기하여 회전된다.

또한, 상기 유체기계를 구비한 모든 기계로 입력차단 기구를 생략하고, 구동축에 통상의 부하가 작용하고 있으면, 상기 유체 기계에서는 구동축과 엔진에 의해 구동되는 입력축 사이에 구비된 토오크 리미터 기구가 양축을 접속하고 있으며, 엔진으로부터의 구동력은 구동시에 전달된다. 즉, 풀리의 보스와 구동축에 일체적으로 설치된 컬러는 코일 스크링의 일단부가 보스 및 컬러의 어느한편에 걸려져, 코일 스프링이 보스 및 컬러의 다른편의 외주면을 감는 힘에 의해 잡아 매어져 있기 때문에, 코일 스프링의 한끝에 의한 걸어매는 힘과 잡아매어진 외주면에서의 마찰력에 의해 접속상태로 있게 된다.

이로 인하여, 풀리와 구동축은 동기 회전된다.

만일, 유체기계가 정상 운전을 실행하고 있는 사이에 토출경로가 이물질로 봉해져 막혀지거나, 유체기계의 운전 상황과 관계없이 접동부위가 윤활 부족으로 늘어붙거나 하는 이상이 발생하면, 토오크리미터 기구가 구동축에 작용하는 고부하에서 양축을 차단하며, 엔진으로부터의 구동력을 구동축으로 전달되지 않는다.

즉, 이러한 이상시에는 구동축에 고부하가 작용하며, 코일 스프링은 그 번갈아 죄는 것에 기인하는 마찰력에 대항하여 풀리 및 컬러의 적어도 한쪽 외주면에서 미끄러짐을 발생시킨다. 이때의 고부하를 슬립 토오크라고 한다. 이 때문에, 풀리와 구동축은 동기에 회전하지 않는다. 따라서, 유체기계는 토출경로의 파괴와 모든 제동부의 파손등 내부 파괴를 발생하지 않으며, 수리에 의해 원래의 기능으로 복귀된다. 이렇게 하여, 이 유체기계에서는 비교적 간단하고 쉬운 풀리에 내장된 토오크 리미터 기구가 구동축에 발생하는 이상 토오크에 의한 고부하에 대응하는 것이므로, 제조 비용이 지나치게 높아지는 일은 생기지 않게 된다. 또, 접속상태 및 차단상태에 있어서, 본 발명의 유체기계에서는, 코일 스프링의 감는 방향이 풀리 회전방향과 동일하므로, 보스측에서 코일 스프링에 작용하는 회전력 및 컬러측에서 코일 스프링에 작용하는 마찰력은 코일 스프링을 느슨한 상태로 작용하고 있다. 예를들면, 풀리가 우 회전으로 회전하고, 코일 스프링의 감는 방향이 오른쪽 방향일 경우를 생각할 수 있다. 이 경우, 코일 스프링이 보스측의 외주면에서 미끄러지는 것에 의해 차단상태에 있으면, 정지하고 있는 코일 스프링에는 우회전하고 있는 보스의 외주면으로부터 우회전 방향의 힘이 작용하고 있으므로 코일 스프링은 느슨한 상태로 된다. 또, 코일 스프링이 컬러측의 외주면에서 미끄러지는 것에 의해 차단상태에 있으면, 코일 스프링은 우회전을 계속하며, 컬러는 정지하는데 반대로 코일 스프링은 정지하고, 컬러가 좌회전을 계속하고 있다고 생각하면, 코일 스프링에는 컬러의 외주면으로부터 좌회전 방향의 힘이 작용하므로, 코일 스프링은 역시 느슨한 상태가 된다.

따라서, 본 발명의 유체 기계에서는, 보스측의 회전력 및 컬러측의 마찰력이 코일 스프링을 죄는 상태로 작용하는, 풀리의 회전방향과 역의 감는 방향의 코일 스프링을 채용한 경우와 비교하여, 미끄럼 토오크의 반복 정밀도가 양호하다는 것이 실질적으로 명백하게 되었다. 또, 이 경우, 미끄러짐면의 면조도의 영향이 적으며, 미끄러짐면의 윤활상태가 변화하더라도 미끄럼 토오크에는 영향을 주지 않는다고 생각되어진다. 또, 이 경우, 장시간 미끄러진 경우에도 토오크를 전달하지 않는 방향으로 작용하므로 안전하게 된다.

본 발명의 유체기계에 있어서, 코일 스프링의 한쪽끝이 보스 및 컬러중 어느 한쪽에 걸어져 있다면, 이 한쪽측의 마찰력에 코일스프링의 일단에 의한 계지력이 더해지며, 차단상태는 항상 다른쪽에서 실행된다. 그러므로, 이러한 유체기계로서는, 부품교환, 냉각성등의 관점에서, 차단상태시에 외주면에서 미끄러짐을 발생하는 측을 보스 또는 칼러중 어느 하나를 선택할 수 있다.

본 발명의 유체기계에 있어서, 보스 및 칼러의 어느 한쪽의 외주면에서의 감는수가 다른쪽의 외주면에서의 감는수보다 많은 코일 스프링을 채용하였다면, 이 한쪽측의 마찰력이 강하게 되며, 차단상태는 항상 다른쪽측에서 실행된다. 그러므로 이러한 유체기계에 있어서도, 부품교환, 냉각성등의 관점에서, 차단상태시에 외주면에서 미끄러짐을 발생하는 측을 보스 또는 컬러중 어느 하나로 선택할 수 있다. 또, 유체기계가 실질적으로 제로와 같은 용량에서 대용량까지 용량 변화가능한 가변용량형인 경우에는, 다음의 작용이 부가된다. 즉, 제어 실린더로의 압력유체 도입로에 설치된 개폐 밸브는, 액츄에이터의 휴지시에 폐쇄상태로 놓여지고, 유체기계가 구동되더라도 경사판은 제로 용량과 같은 최소 경사각(약 0.1 내지 1°)을 유지하며 클러치(오프) 기능을 대체하고 있다. 그리고 실질적으로 유체기계의 작동 개시를 지령하는 신호(스위치)에 의해 개폐 밸브가 개방상태로 전환되면, 경사판이 지닌 약간의 경사각에 의해 압력상승한 압력 유체는 개폐 밸브를 사이에 두고 서서히 제어 실린더로 공급되며, 제어 피스톤의 진동을 촉진하여 경사판의 경사각을 증대하도록 힘이 가해진다. 즉, 유체기계는 제로와 같은 최소용량에서 원활하게 작동하기 시작하며, 경사판이 최대 경사각에 도달하는데 이르러 최대 용량의 정상운전으로 이행한다. 실질적으로 유체기계의 작동 정지를 지령하는 신호에 의해 개폐 밸브가 폐쇄상태로 전환되면, 실린더 블록의 각 접동 간극을 거친 압력 유체의 누출과 제어 실린더에 설치된 오리피스등으로 부터의 압력 유체의 도출에 의해, 경사판의 경사각을 증대하는 측으로 힘이 가해지고 있는 토출 압력이 저하하며, 이것에 의해 제어 스프링의 부세력에 굽혀진 경사판은 서서히 경사각 축소측으로 변위하며, 유체기계는 운전을 계속한 채 제로와 같은 최소용량으로 이행한다.

[실시예]

이하, 본 발명을 구체화한 실시예를 비교예와 함께 도면을 참조하면서 설명하겠다.

실시예의 펌프에서는, 제1도에 도시하는 것처럼, 전방 케이싱(21), 중앙 케이싱(22) 및 단부커버(23)에 의해서 밀폐공간(24)이 형성되어 있으며, 이 밀폐공간(24)내에는 전방 케이싱(21) 및 단부커버(23) 사이에 베어링(25, 26)을 거쳐 구동축(27)이 지지되어 있다. 구동축(27)의 중앙 스플라인(27a)에는 축중심과 거의 평행하게 복수의 보어(28)를 가진 실린더 블록(29)이 축중심을 따라서 변위 가능하게 끼워져 있다.

또한, 전방 케이싱(21)에는 크레이들 오목 가이드(21a)가 형성되며, 크레이들 오목 가이드(21a)에는 크레이들 볼록부(30a)를 가진 경사판(30)이 중추적으로 지지되어 있으며, 경사판(30)에는 회전 접동 가능하게 슈(31)가 계류되어 있다. 슈(31)에는 피스톤(32)이 계류되어 있으며, 피스톤(32)은 실린더 블록(29)의 각보어(28)내를 왕복 동작 가능하게 수납되어 있다.

실린더 블록(29)과 단부커버(23)의 사이에는 보어(28)의 개구단면을 닫는 밸브판(33)이 단부커버(23)에 고착되어 있으며, 이 밸브판(33)에는, 보어 개구(28a)의 회전 체적과 부합하여 마주향하는 원호상을 이루는 흡입 포트(33a) 및 토출포트(33b)가 뚫려져 있으며, 상기 포트(33a, 33b)는 이것과 동일 형상으로 형성된 단부커버(23)의 흡입 및 토출구(23a, 23b)의 단부 가장자리와 꼭 맞도록 구성되어 있다. 구동축(27)과 실린더 블록(29) 사이의 환상 공간내에는 전후의 공간(33, 34)등을 사이에 두고 압축 스프링(35)이 설치되어 있다. 전방 공간(34)은 압축 스프링(35)의 부세력에 의해 핀(36)을 사이에 두고 피봇(37)을 축심을 따라서 밀며, 피봇(37)은 슈(31)를 직경방향으로 접동 가능하게 계류하는 슈 리테이너(38)와 요동가능하게 계류되어 있다. 후방 공간(34)은 압축 스프링(35)의 부세력에 의해 스냅링을 사이에 두고 실린더 블록(29)을 피봇(37)과는 역방향으로 누르고 있다. 전방 케이싱(21)에 있어서 하사점측에는 경사판(30)의 일단과 접하는 부세로드(39)가 제어 스프링(40)을 사이에 두고 설치되며, 경사판(30)은 제어 스프링(40)에 의해 항상 그 경사각이 축소하는 방향으로 힘이 가해지고 있다. 한편, 이 부세 로드(39)등과 경사판(30)에 대해 대칭인 단부 커버(23)에 있어서 하사점측에는 제어 실린더(41)가 설치되어 있다. 제어 실린더(41)에는 경사판(30)과의 사이에 볼(42)을 사이에 두고 제어 피스톤(43)이 접하고 있으며, 이 제어 피스톤(43)은 개폐 밸브(44)를 사이에 두고 토출 압력 오일이 압력실(41a)로 공급되는 것에 의해 연출가능하게 이루져 있다. 개폐 밸브(44)는 토출구(23b)와 유관에 의해 접속되어 있으며, 이 개폐 밸브(44)에는, 토출 압력 오일을 제어 실린더(41)의 압력실(41a)로 도입하는 절단부를 지닌 스풀(45)이 설치되어 있다. 스풀(45)은 압축 스프링(46)에 의해서 토출구(23b)와 압력실(41a)과의 연통을 막도록 눌려지고 있으며, 신호 지령수단인 ON에 의해 솔레노이드(48)가 자력이 붇돋우어지면 토출구(23b)와 압력실(41a)이 연결되어 통하게 된다.

또한, 전방 케이싱(21)의 전방에는, 도시하지 않은 엔진과 벨트에 의해 접속되는 풀리(50)가 구동축(27)의 선단에 스냅링(51)을 사이에 두고 볼트(52)에 의해 축방향으로 이동 불가능하게, 또는 둘레방향으로 접동 가능하게 장착되며, 이 풀리(50)에는 토오크리미터 기구(T)가 내장되어 있다. 즉, 풀리(50)에는 동축의 보스(53)가 형성되며, 이 보스(53)의 외주방향에는 스프링실(54)이 형성되어 있다. 한편, 구동축(27)의 전방 스플라인(27b)에는 구동축(27)과 동축의 링(55)이 끼워져 있으며, 링(55)의 외주면에는 전방 케이싱(21)의 전방단면과 접하는 트러스트 베어링(56)이 끼워져 있다. 링(55) 및 트러스트 베어링(56)의 전방에는, 풀리(50)의 보스(53) 전방단부와 대면하여 구동축(27)과 동축의 칼러(57)가 전방 스플라인(27b)에 의해 구동축(27)과 끼워져 있고, 칼러(57)에는 제2도에 잘 도시된 바와 같이 축방향으로 홈 구멍(57a)이 새겨져 있다. 다시 제1도를 참조하면, 이 칼러(57)의 전방에는, 풀리(50) 사이에 위치하는 트러스트 베어링(58)이 전방 스플라인(37b)에 의해 구동축(27)과 끼워진다.

제2도에 도시된 바와 같이, 스프링실(54)에 있어서 보스(53)의 외주면과 칼러(57)의 외주면에는, 직경내 방향으로 굴곡된 한끝이 홈 구멍(57a)에 계지된 인장 코일 스프링(59)이 번갈아 죄어지는 것에 의해 각각 바싹 죄어지고 있다. 이 코일 스프링(59)은 풀리(50)에 대면하여 보면, 풀리(50)의 회전방향(오른쪽 방향)과 동일한 감는 방향(오른쪽 감는 방향)의 것이며, 그 안쪽끝은 홈구멍(57a)에 계지되어 있다. 또, 이 코일 스프링(59)은 보스(53)의 외주면에는 2 내지 3(회) 감기는 것이 존재하며, 컬러(57)의 외주면에는 4 내지 5(회) 감기는 것이 존재하고 있다.

그리고, 이러한 가변용량 피스톤 펌프를 냉동 회로의 냉매 압축기의 구동에 제공한다면, 토출구(23b)는 유압 모터와 접속되며, 유압 모터의 출력축이 냉동 회로의 냉매 압축기와 접속된다. 이때, 벨트는 항상 엔진의 회전과 동기하여 구동됨과 동시에, 상기 개폐 밸브(44)를 제어하는 신호 지령 수단(47)에는, 예를들면 차내의 냉방 스위치가 충당된다. 그리고, 구동축(27)에 통상 정도의 부하가 작용하고 있으면, 펌프에서는 엔진에 의해 구동되는 풀리(50)내에 내장된 토오크 리미터기구(T)가 구동축(27)을 풀리(50)에 접속하고 있다. 즉, 풀리(50)의 보스(53)와 구동축(27)에 일체적으로 설치된 칼러(57)는 코일 스프링(59)의 한쪽끝이 칼러(57)의 홈 구멍(57a)에 계지되며, 코일 스프링(59)이 보스(53) 및 칼러(57) 각각의 외주면을 번갈아 죄는 것에 의해 바싹 죄어져 있으므로, 코일 스프링(59)의 한쪽끝에 의한 계지력과 바싹 죄어진 각 외주면에 있어서의 마찰력에 의해, 접속상태에 있다.

또, 이때, 코일 스프링(59)의 감는 방향이 구동축(27)의 회전 방향과 동일하기 때문에 풀리(50)가 회전함에 따라 코일 스프링(59)은 보스(53)와 칼러(57)의 각각의 외주면을 한층더 잡아 고정한다. 트러스트 베어링(56)은 칼러(57)와 동기하여 회전하며, 전방 케이싱(21)과의 사이에서 꺽여 접한다. 따라서, 풀리(50)와 구동축(27)과는 동기하여 회전되며, 엔진으로부터의 구동력은 구동축(27)으로 전달된다. 여기에서, 차내의 냉방을 요하지 않는 경우, 결국 신호지령 수단(47)의 OFF시에는, 개폐 밸브(44)는 스풀(45)이 압축 스프링(46)의 부세력에 의해 폐쇄상태로 놓여지며, 제어 실린더(41)의 압력실(41a)에는 토출유가 도입되어 있지 않으므로, 경사판(30)은 제어 스프링(40)의 부세력에 의해 제로용량과 같은 최소 경사각(θ, 약 1°)을 유지하여 클러치(오프) 기능을 대체하고 있다. 이 때문에, 자동차에 있어서, 항시 접속상태의 벨트를 사이에 두고 펌프가 구동되고 있더라도, 투출구(23b)로부터는 작동 오일이 거의 토출되지 않으며, 유압 모터가 구동되지 않으므로 냉매 압축기는 정지상태에 있게 된다. 차내의 냉방을 요하는 경우, 결국 신호지령 수단(47)의 ON시에는, 개폐 밸브(44)에서는 스풀(45)이 솔레노이드(48)의 자력에 의해 열리는 상태로 놓여지며, 제어 실린더(41)의 압력실(41a)에는 최소 경사각(θ, 약 1°)에 기인하는 토출유가 원활하게 도입되므로, 경사판(30)이 지닌 약간의 경사각에서 압이 상승한 토출유는 개폐 밸브(44)를 경유하여 서서히 제어실린더(41)의 압력실(41a)로 공급되며, 제어 피스톤(43)의 진동을 촉진하여 경사판 경사각을 증대하도록 힘이 가해진다. 즉 펌프는 제로와 같은 최소 용량에서 원활하게 작동하기 시작하며, 경사판(30)이 최대 경사각에 도달하는데 이르러 최대 용량의 정상 운전으로 이행한다. 또, 이 펌프에 있어서, 경사판(30)의 요동축을 구동축(27)의 축심에 대하여 상사점측으로 편재시킨 경우에는, 보어내의 압력이 상승하는데 따라 압축 반력이 경사판의 경사각을 증대시키는 방향의 모멘트로서 작용하며, 작동하기 시작하는 시간의 무용등 지연을 방지하며, 또한 경사판의 최소 경사각의 더욱 작은 설정을 가능하게 한다. 냉방후에 냉방이 불필요하게 된 경우, 결국 신호지령 수단(47)을 ON 후에 OFF 하였을 때에는, 개폐 밸브(44)가 다시 폐쇄상태로 전환된다. 이것에 의해, 실린더 블록(29)의 각 접동 틈을 사이에 둔 압유의 누출과 제어 실린더(41)에 형성된 오리피스등으로 부터의 압유의 도출에 의해, 경사판의 경사각을 증대하는 측으로 힘이 가해지고 있던 토출 압력이 저하하며, 이것에 의해 제어 스프링(40)의 부세력에 굽혀진 경사판(30)은 서서히 경사각 축소측으로 변위하며, 펌프는 운전을 계속한 채로 제로와 같은 최소 용량으로 이행한다.

만일, 펌프가 정상 운전을 실행하고 있는 사이에 토출관로등의 토출 경로에 마모분등의 이물이 혼입하여 토출 경로를 닫아서 막거나, 펌프의 운전상황에 관계없이 피스톤(32)과 보어(28)의 접동부, 실린더 블록(29)의 단면과 밸브판(33)의 접동부, 슈(31)와 경사판(30)과의 접동부등에 윤활 부족으로 늘어붙음 현상이 발생하면, 이 펌프에서는, 토오크 리미터 기구(T)가 구동축(27)과 풀리(50)를 차단한다. 즉, 이러한 이상시에는 구동축(27)에 고부하가 작용하며, 코일 스프링(59)은 번갈아 죄는 것에 기인하는 마찰력에 대항하여 풀리(50)의 외주면에서 미끄러짐이 발생한다. 이 때문에, 풀리(50)와 구동축(27)은 동기해서 회전하지 않고, 엔진으로부터의 구동력은 구동축(27)으로 전달되지 않는다. 이때, 트러스트 베어링(58)은 풀리(50)와의 사이에서 꺽여서 접한다. 따라서 펌프는 토출 경로 파괴 또는 접동부의 파괴 등의 내부 파괴를 발생하지 않는다.

접속상태 및 차단상태에 있어서, 펌프에서는 코일 스프링(59)의 감는 방향이 풀리(50)의 회전방향과 동일한 오른쪽 방향이므로, 보스(53)측에 있어서 코일 스프링(59)에 작용하는 회전력 및 칼러(57)측에 있어서 코일 스프링(59)에 작용하는 마찰력은 코일 스프링(59)을 느슨한 상태로 작용하고 있다. 또한, 이때, 코일 스프링(59)은 한쪽끝이 칼러(57)의 홈구멍(57a)에 계지되며, 또 보스(53)의 외주면에는 2 내지 3(회) 감김이 존재하는 한편, 칼러(57)의 외주면에는 4 내지 5(회) 감김이 존재하고 있는 것에서, 미끄러짐은 항상 풀리(50)의 외주면측에서 실행된다. 이 때문에, 펌프에서는 부품 교환이 편의하며, 풀리(50)쪽이 컬러(57)보다도 냉각성이 뛰어난 점에서, 코일 스프링(59)의 열저하를 가급적 방지하여 우수한 내구성을 발휘할 수 있다.

[비교예]

비교예로서, 제3도에 도시하는 것처럼, 풀리(50)의 회전방향(오른쪽 방향)과 역의 감는 방향(왼쪽 감는 방향)의 코일 스프링(60)을 채용한 펌프를 준비한다. 다른 구성은 실시예의 것과 동일하므로, 동일한 구성, 작용, 효과에 대해서의 상세한 설명은 생략한다. 접속상태 및 차단상태에 있어서, 이 펌프에서는, 코일 스프링(60)의 감는 방향이 풀리(50)의 회전방향과 반대인 왼쪽 방향이므로, 보스(53)측에 있어서 코일스프링(60)에 작용하는 회전력 및 칼러(57)측에 있어서 코일 스프링(60)에 작용하는 마찰력은 코일 스프링(60)을 죄는 상태로 작용하고 있다.

[평가]

실시예 및 비교예의 펌프에 있어서, 반복회수(1 내지 100회)와 미끄럼토오크(kgfm)의 관계를 제4도 내지 제7도에 도시한다.

제4도 및 제5도가 실시예의 펌프에 관계되며, 제6도 및 제7도가 비교예의 펌프에 관계된다. 또, 제4도 및 제6도는 그리스를 존재시킨 상태에서의 관계, 제5도 및 제7도는 오일을 존재시킨 상태에서의 관계를 도시한다.

제4도에서, 실시예의 펌프는, 그리스 윤활에서는, 부착 직후부터 100회째까지 거의 2kgfm의 일정 토오크로써 차단을 실행하는 것을 알 수 있다. 또, 제5도로부터, 오일 윤활로서는, 그리스 윤활시보다 작동 개시점이 벗어나 있지만, 차단중의 전달 토오크 평균치는 일정하다.

한편, 제6도에서, 비교예의 펌프는, 그리스 윤활로서는, 초기에는 미끄럼토오크 2kgfm이었지만, 반복됨에 따라서 미끄럼 토오크가 감소하며, 20회 정도에 1.6kgfm으로 저하하여 거의 안정되는 것을 알 수 있다. 또, 제7도에서, 오일 윤활에서는, 초기 3.3kgfm의 것이 반복함에 따라서 슬립토오크가 감소하며, 20회 정도에서 2.0kgfm으로 저하하여 거의 안정되는 것을 알 수 있다(42회에서 중단).

따라서, 실시예의 펌프에서는, 비교예의 펌프와 비교하여, 미끄럼토오크의 반복 정밀도가 양호한 것을 알 수 있다. 또, 실시예의 펌프에서는, 비교예의 펌프와 비교하여, 미끄러짐면의 면조도의 영향이 적으며, 미끄러짐 면의 윤활상태가 변화하더라도 미끄럼 토오크에는 영향을 주지 않는다고 생각된다. 또, 실시예의 펌프에서는, 장시간 미끄러진 경우에도 토오크를 전달하지 않는 방향으로 작용하므로 안전하다. 또, 상기 실시예에서는, 펌프를 냉동 회로의 냉매 압축기의 구동에 제공할 경우를 예로 들었지반, 펌프를 장비 차량 예를들면 덤프 트럭에 장비할 때는, 벨트는 항상 접속 상태로 유지됨과 동시에, 상기 개폐 밸브(44)를 제어하는 신호 지령수단(47)에는, 예를들면 하역 레버 조작으로 연동하는 형태로서 설치된 하역 스위치가 충당된다. 이 경우, 구동축(27)에 통상 정도의 부하가 작용하고 있으면, 토오크 리미터 기구(T)의 접속에 의해 단순한 하역 스위치의 ON 동작만에 의해서 펌프는 토출을 개시하며, 하역 스위치의 OFF 동작에 의해 운전을 속행한 채 펌프의 토출량은 제로와 같은 상태로 이행한다. 그리고, 만일, 구동축(27)에 과부하가 작용하면, 토오크리미터 기구(T)의 차단에 의해, 엔진으로부터의 구동력은 구동축(27)으로 전달되지 않는다. 그러므로, 펌프는 내부 파괴를 발생하지 않고 풀리(50)가 공전할 뿐이며, 과부하 상태가 없어지면 풀리(50)와 구동축(27)은 다시 접속되어 원기능으로 복귀한다. 또, 상기 실시예에서는 본 발명의 유체 기계를 가변 용량 펌프로 구체화하였지만, 가변용량 압축기에도 구체화 할 수 있는 것은 물론이다.

[발명의 효과]

이상 상세히 설명한 것처럼, 본 발명의 유체 기계는 특허청구 범위에 기재한 구성을 지니는 것이므로 만일, 구동축에 이상 부하가 작용한 경우에도 내부 파괴등을 발생시키지 않는다. 또, 유체 기계는 풀리에 내장되는 비교적 간단하고 쉬운 토오크 리미터 기구를 채용하고 있으므로, 소형화 및 비용 절감에도 공헌할 수 있다.

또한, 유체기계는 코일 스프링의 감는 방향이 풀리의 회전방향과 동일하므로 역의 경우와 비교하여 미끄럼토오크의 반복 정밀도에 뛰어난 효과를 발휘할 수 있다. 또, 유체기계에 있어서, 코일 스프링의 일단을 보스 또는 칼러에 계지하고, 코일 스프링의 감는 수를 보스 또는 칼러의 외주면에서 변화시키는 것에 의해, 차단 상태시에 외주면에서 미끄러짐을 발생하는 측을 보스 또는 컬러중 어느 하나로 선택하며, 냉각성의 향상에서 내구성을 향상시킴과 동시에, 부품 교환을 용이하게 실행할 수 있는 효과도 이룰 수 있다. 덧붙여서, 이 유체 기계를 실질적으로 제로와 같은 용량에서 대용량까지 용량변화 가능한 가변 용량형의 것에 구체화한 경우에는, 연속 운전이 가능하게 된다.

따라서, 매우 간편한 구성으로서 차량등으로의 뛰어난 탑재성 및 조작성을 발휘하면서, 만일의 경우에도 높은 신뢰성을 얻을 수 있다.

Claims (7)

1. 엔진으로 구동되는 풀리(50)와, 상기 풀리(50)에 내장되고 과부하시 상기 풀리(50)를 거쳐 전달되는 구동력 전달을 차단하는 토오크 리미터 기구(T)와, 토오크 리미터 기구(T)를 거쳐서 구동되는 구동축(27)을 포함하고, 상기 토오크 리미터 기구(T)는, 풀리(50)에 동축으로 형성된 보스(53)와, 구동축(27)과 동축으로 일체형성된 칼러(57)와, 상기 보스(53) 및 칼러(57)의 외주면을 예정된 죄임 허용치로 조여서 유지시키는 코일 스프링(59)을 구비하는 것을 특징으로 하는 가변용량형 유체 기계.
2. 제1항에 있어서, 상기 코일 스프링(59)은 풀리(53)의 회전방향과 동일한 방향으로 감기는 것을 특징으로 하는 가변용량형 유체 기계.
3. 제1항에 있어서, 상기 코일 스프링(59)은 보스(53) 또는 컬러(57)의 어느 한쪽에 한끝이 걸리는 것을 특징으로 하는 가변용량형 유체 기계.
4. 제1항에 있어서, 상기 코일 스프링(59)은, 상기 칼러(57)의 외주면을 감는 수보다 보스(53)의 외주면을 감는 수가 더 많거나 또는 그 역인 것을 특징으로 하는 가변용량형 유체 기계.
5. 제1항에 있어서, 상기 구동축(27) 위에 경사져 내장된 회전 경사판과, 상기 회전 경사판의 경사각이 항상 감소되도록 회전 경사판을 밀기에 적합한 제어 스프링과, 제어 스프링에 대향되고 회전 경사판의 경사각이 증가되도록 회전 경사판을 밀기에 적합한 제어 실린더와, 압력 유체를 제어 실린더내로 유도하기에 적합한 압력 유체 통로내에 내장된 개폐 밸브를 부가로 포함하며, 이에 의해 유체기계가 가변 용량 펌프로서 작동되는 것을 특징으로 하는 가변용량형 유체 기계.
6. 엔진으로 구동되는 풀리(50)와, 풀리(50)에 내장되어, 과부하시 풀리(50)를 거쳐 전달되는 구동력 전달을 차단하는 토오크 리미터 기구(T)와, 상기 토오크 리미터 기구(T)를 경유하여 구동되는 구동축(27)을 포함하며, 상기 토오크 리미터 기구(T)는, 풀리(50)에 동축으로 형성된 보스(53)와, 구동축(27)에 동축으로 일체 형성된 칼러(57)와, 풀리의 회전방향과 동일한 감는 방향을 지니며, 상기 보스 및 칼러의 외주면을 예정된 죄임 허용치로 죄는 것에 의해 유지되고, 보스 및 칼러중 어느 하나가 일단부에 고정되고, 칼러(57)의 외주면 보다 많은 보스(53)의 외주면의 회전수로 감겨지고 또는 그 반대로 감겨지는 코일 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 가변용량형 유체 기계.
7. 제6항에 있어서, 상기 구동축(27) 위에 경사져 내장된 회전 경사판과, 상기 회전 경사판의 경사각이 항상 감소되도록 회전 경사판을 밀기에 적합한 제어 스프링과, 제어 스프링에 대향되고 회전 경사판의 경사각이 증가되도록 회전 경사판을 밀기에 적합한 제어 실린더와, 압력 유체를 제어 실린더내로 유도하기에 적합한 압력 유체 통로내에 내장된 개폐 밸브를 부가로 포함하며, 이에 의해 유체기계가 가변 용량 펌프로서 작동되는 것을 특징으로 하는 가변용량형 유체 기계.