KR100603675B1 - 유압식 회전형 축방향 피스톤 엔진 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압식 회전형 축방향 피스톤 엔진(1)에 관한 것으로, 배럴 축선 주위에 회전을 위하여 상기 하우징내에 저널되는 실린더 배럴(111)을 둘러싸는 하우징을 가지며 두개의 정해진 단부 피스톤 사이에서 왕복 운동하는 다수의 피스톤을 구비하고 원주 방향으로 배치되는 다수의 실린더(113b)를 가진다. 피스톤은 상기 왕복운동을 얻기 위하여 기울어져 있는 플레이트와 협동한다. 축방향 피스톤 엔진은 입력/출력샤프트를 가지며, 상기 실린더 배럴은 실린더 배럴의 포트(116b)로 각각의 실린더를 연결하는 채널(115b)을 가지며, 상기 포트는 유입 및 유출 포트로서 교대로 작용한다. 상기 하우징은 적어도 하나의 유입 및 유출 채널을 가지며, 강낭콩형상의 포트를 각각 가지며 상기 실린더 배럴의 유입 및 유출 포트를 향하여 직면한다. 상기 강낭콩형상의 포트는 상기 배럴에서 상기 많은 포트와 소통된다. 상기 실린더 배럴 포트는 실린더 배럴의 두개의 원주 방향에서 실린더 외부의 양 방향으로 연장된다. 채널(115b)은 각각의 실린더의 주변 벽을 따라 실린더(113b)로 개방되며 실린더로의 개구(150)는 배럴(11/111)의 포트(116b)의 면적과 거의 동일한 면적을 가진다.

Description

유압식 회전형 축방향 피스톤 엔진{A HYDRAULIC ROTATING AXIAL PISTON ENGINE}

본 발명은 하우징을 가지는 유압식 회전형 축방향 피스톤 엔진에 관한 것으로, 상기 하우징은 배럴 축선 주위에 회전을 위하여 상기 하우징내에 저널되는 실린더 배럴을 둘러싸며, 두개의 정해진 단부 피스톤 사이에서 왕복 운동하는 다수의 피스톤을 구비하고 원주 방향으로 배치되는 다수의 실린더를 가지며 상기 피스톤은 상기 왕복 운동을 얻기 위하여 배럴 축선에 대해 기울어져 있는 플레이트와 협동하며, 상기 축방향 피스톤 엔진은 입력/출력 샤프트를 가지며, 상기 실린더 배럴은 실린더 배럴에 있는 포트로 각각의 실린더를 연결하는 채널을 가지며, 상기 포트는 유입 및 유출 포트로서 교대로 작용하며, 상기 하우징은 적어도 하나의 유입 및 유출 채널을 가지며, 강낭콩형상의 포트를 각각 가지며 상기 실린더 배럴의 유입 및 유출 포트를 향하여 직면하며, 상기 강낭콩형상의 포트는 상기 배럴에서 상기 다수의 포트와 소통되며, 적어도 많은 상기 실린더 배럴 포트는 실린더 배럴의 두개의 원주 방향으로 실린더 외부의 양 방향으로 연장되는, 유압식 회전형 축방향 피스톤 엔진에 관한 것이다.

유럽 특허 출원 0 567 805호로부터 회전가능한 실린더 배럴 주변에 배치되는 다수의 축방향 실린더를 가지는 유압식 피스톤 엔진이 종래에 공지되어 있다. 상기 각각의 실린더에는 하우징의 유입 포트 또는 유출 포트와 교대로 소통되는 채널이 제공된다. 상기 참조 문헌으로부터 실린더 배럴의 반지름방향에서의 상기 채널의 크기는 상기 채널이 원형 단면형상을 가지는 경우에서의 실린더의 직경보다 상당히 작다. 상기 채널의 단면적은 대응하는 실린더의 단면적보다 상당히 적다. 이것은 실린더의 최대 유량 용량 및 엔진의 총 용량이 완전히 이용되지 않는다는 것을 포함한다.

본 발명의 목적은 임의의 용적의 실린더를 위한 최대 유량 용량을 가지는 상술된 타입의 유압식 회전형 축방향 피스톤 엔진을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 목적은 본 발명에 따른 엔진에 의해 달성되는데, 이 엔진은 상기 채널이 각각의 실린더의 주변 벽을 따라 실린더로 개방되며, 상기 실린더로의 개방은 배럴의 포트의 면적과 거의 동일한 면적을 가지며 각각의 실린더의 피스톤의 가장 근접된 단부 피스톤 외부로 완전히 연장하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 도면에 도시된 바람직한 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.

도 1은 제 1 실시예에서 본 발명에 따른 펌프의 축방향 부분을 나타낸 도면이며,

도 2는 내부와 별개로 볼 때, 상기 펌프의 제 1 실시예의 연결부를 나타낸 평면도이며,

도 3은 도 1에 따른 펌프의 하우징부를 도시한 측면도이며,

도 4는 상기 펌프의 제 2 실시예의 연결부를 도시한 측면도이며,

도 5는 도 4의 라인 Ⅴ-Ⅴ을 따른 펌프의 단면도이며,

도 6은 내부와 별개로 볼 때, 상기 펌프의 제 2 실시예의 연결부를 도시한 평면도이며,

도 7은 제 2 실시예에 따라 펌프의 실린더 배럴의 축방향 단면도이며,

도 8은 연결부로부터 볼 때 실린더 배럴의 측면도이며,

도 9는 대응 단부로부터 볼 때 실린더 배럴의 측면도이며,

도 10은 도 8의 X-X 선을 따른 실린더 배럴의 부분 단면도이다.

본 발명에 따른 유압식 회전형 축방향 피스톤 엔진이 하우징(2)을 가지는 축방향 피스톤 펌프(1)로서 도 1 내지 도 3의 제 1 실시예에 도시되어 있는데, 상기 하우징(2)은 적어도 두 개의 부분, 도시된 예에서는 3개의 부분으로 이루어진다. 즉 하우징은 하우징부(3) 및 연결 개구, 즉 각각 펌프로 그리고 펌프로부터의 유압 유체용 입력 도관 및 출력 도관용 유입 개구(5) 및 유출 개구(6)를 가지는 연결부(4)로 이루어진다. 하우징의 제 3 부분(7)은 도시되지 않은, 구동 모터와 연결되도록 제공되는 입력 샤프트(8)용 지지부이다.

도 1에서, 펌프의 일반적인 부분이 도시된다. 펌프는 소위 만곡 축선형 타입이며, 상기 만곡 축선형 타입은 입력 샤프트(8)용 회전 축선을 형성하는 제 1 회전 축선(9) 및 예를 들면 40°의 각도 만큼 상기 제 1 축선에 대해 경사지는 제 2 회전 축선(10)을 갖는다. 제 2 회전 축선은 하우징에 회전가능하게 저널되는 실린더 배럴(11)용 축선이다. 실린더 배럴(11)은 축선방향으로 가동되는, 즉, 대응하는 개수의 실린더(13)에서의 왕복 운동하는 축선(10)과 거의 평행한, 다수의 축선방향으로 연장하는 피스톤(12)을 가지며, 상기 실린더(13)는 또한 축선(10)과 함께 축선방향으로 연장되고 도 3에 도시된, 원형선(14)을 따라 원주 방향으로 동일하게 이격된다. 각각의 실린더(13)는 실린더 배럴(11)의 평면형 단부면(17)에 있는 포트(16)를 구비한 유체 통로 또는 채널을 가진다. 각각의 개구(16)는 주변 원형선(14)을 따라 가장 긴 길이를 가지며, 강낭콩 형상(kidney-shaped)이다. 도 1로부터 각각의 피스톤(12)은 구형 헤드(19)를 가지고, 구형 베어링 면에 지지되는 피스톤 로드(18)를 가지며, 입력 샤프트(8)의 통합부를 형성하는 스와시 플레이트(swash plate; 21)에 리세스(20)를 형성한다. 구형 리세스(20)는 방사형 평면 주위에서 회전가능하며 상기 방사형 평면은 종래의 공지된 원리에 따라 피스톤(12)의 왕복 운동 및 펌핑 작용을 일으키는 실린더 배럴(11)의 방사형 평면에 대해 기울어져 있어, 예를 들면 미국 특허 제 5,176,066호에 공지된 바와 같이 유입 개구(5)에서 진공, 즉 흡입 및 유출 개구(6)에서 압력을 발생시킨다. 동기화 수단은 스와시 플레이트(21)의 회전과 실린더 배럴의 회전 운동을 동기화하도록 배치된다. 도시된 실시예에서 동기화 수단은 입력 샤프트(8)의 치형 휠(23)과 협동하는 실린더 배럴상의 치형 휠 림(22)에 의해 형성되는 치형 기어 형상으로 제조된다. 지지 핀(24)은 샤프트(25)와 협동하는 축선(10)을 따라 실린더 배럴(11)을 지지하며, 상기 샤프트(25)는 회전 축선(10)을 형성하며 실린더 배럴의 보어(26)를 통하여 돌출되고 하우징의 연결 피스(4)의 보어(26')에서 지지된다.

도 2에는 내부로부터 및 분리되는 하우징의 연결부(4)가 도시되어 있다. 연결부(4)는 내부에 거의 평면형이고 원형인 표면(27)을 가지며, 장착 피스톤에 상기 표면(27)이 실린더 배럴(11)의 평면형 표면(17)에 직면한다. 두 개의 평면형 표면(17, 27)은 밀폐 조립부와 서로 접촉하도록 배치된다. 조립부 내부에서 연결부(4)는 강낭콩 형상인 하나의 유입구(28) 및 하나의 유출구(29)가 제공된다. 유입구(28)는 연결부(4)의 외부상의 유입 개구(5)를 구비한 분리 채널을 통하여 소통된다. 유입 및 유출구(28, 29)는 실린더 배럴(11)의 개구(16)의 원형선(14)과 같이 대응 반경을 가지는 주변 원형선(30)을 따라 연장한다. 유입 및 유출 개구(28, 29)는 연결부(4)를 통하여 연장하는 주 평면(31)에 의하여 분리된, 상기 원형선(30)의 각각의 반부상으로 연장한다. 유입 및 유출구(28, 29)는 제 1 주 평면(31)에 대해 90°연장되는 제 2 주 평면(32)에 의하여 추가적으로 분리된다. 유입 및 유출구(28, 29)는 예비결정된 주변 각도를 따라 원형선(30)을 따라 추가적으로 연장하며 상기 주변 각도는 도시된 예에서 유출 개구(6) 보다 유입 개구(5)에서 다소 더 크며 동시에 하나 이상의 실린더 포트(16)가 각각 유입 포트(28) 및 유출 포트(29)와 소통되도록 배치된다. 그러나, 유입 및 유출 포트(28, 29)는 슬릿 연장부(6')가 제공될 수 있으며, 슬릿 연장부의 단부는 유입 및 유출 포트의 총 각도 연장을 결정한다.

상기 제 1 실시예에서 단일 유출 압력 개구(6)에 의하여 단일 유압 시스템으로 작용하는 소위 단일 펌프가 설명된다. 따라서 하나의 단일 유체 통로 및 하나의 단일 내측 포트(29)가 있다. 결론적으로 실린더 배럴은 하나의 단일 주변 원형선(14)을 따라 배치되는 하나의 단일 세트의 실린더를 가진다.

제 2 실시예에서 두개의 독립 유압 시스템으로 작용하는 소위 2중 펌프가 도시된다. 제 2 실시예는 주로 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명된다. 연결부(104)의 측면도로부터 2중 펌프에서 두 개의 유출 압력 개구(106a, 106b)가 있다는 것이 명백하다. 유입 흡입 개구(105)는 두 개의 유출 개구 및 대응 유압 시스템으로 작용하기 위하여 충분한 유체 유동을 수용하기 위한 크기를 가진다. 도 5에서 흡입에 의하여 유체 통로(105' 및 106')의 연장은 하나의 예일 뿐만 아니라 유입 포트(128) 뿐만 아니라 유출 포트(129a)중 하나로서 도시된다. 또한 평면형 표면(127)은 실린더 배럴의 단부면과 직면하여 도시되어 있다.

도 6으로부터 유입구(128)는 도 7 내지 도 9에 도시되며 실린더 배럴(111)에 대한 축선인 상기 제 2 회전 축선(110)에 대해 거의 동심적으로 연장되는 유출구(129a, 129b)에 비해 반지름방향으로 상당히 연장되는 것이 명백하다.

도 7 내지 도 9로부터 제 2 실시예에서 회전 축선(110) 주위 원주 방향으로 배치되는 두 세트의 축방향 실린더(113a, 113b)가 있다는 것이 명백하다. 내측 세트의 실린더(113a)는 내측 원형선(114a)을 따라 균일한 간격이 유지되며 외측 원형선(114b)을 따라 균일한 간격이 유지된다.

특히 원주 방향으로 배치된 두 세트의 실린더(113a, 113b)를 가질 때 연결 부재의 평면형 내측 표면(127)과 직면하는 평면형 단부 표면(117)의 반지름방향 간격이 반지름 방향 내측의 실린더 세트가 단지 반지름방향 내측 압력 포트(129a)와 소통되어야 하며 반지름 방향 외측 실린더(113b) 세트가 반지름 방향 외측 압력 포트(29b)와 소통되어야 하기 때문에 매우 제한된다. 그러나, 실린더 포트(116a, 116b)는 각각 원형선(114a, 114b)을 따라 많이 연장된다. 이것은 외측 세트의 실린더 포트(116b)에서 특별하게 표현된다. 실린더 배럴 포트(116a, 116b)의 단면적이 가능한 크며 실린더의 단면적보다 매우 적지 않다는 것이 중요하다. 실린더 배럴 포트(116a, 116b)는 전체로서 펌프의 유동 용량이 감소되지 않는다는 것이 중요하다.

그러나, 실린더 배럴 단부 표면의 실린더 배럴 포트(116a, 116b)의 단면적만이 유동 용량에 대해 중요한 것은 아니다. 도 10의 단면도로부터, 방사형 외측 실린더 포트 채널(115b)중 하나를 통한 단면이 도시된다. 방사형 외측 실린더 포트 채널에서 본 발명에 따른 채널(115b)은 실린더의 주변 벽(151)을 따라 연장되며 배럴의 포트의 면적과 거의 동일한 면적을 가지는 실린더로의 내측 개구(150)를 가지는 것을 볼 수 있다. 더욱이, 각각의 채널(115b)의 단면적은 상기 개구(150)의 면적보다 적지 않다. 더욱이, 도 7에서와 같이 상기 개구(150)는 U형상의 외형선을 가진다. 단부(153, 154)에서 대응벽(152)이 상기 채널(115b)의 내측 개구(150)를 향하는 방향으로 집중된다는 것이 도 10으로부터 명백하다. 상기 벽(152)은 실린더 배럴(111)의 평면형 단부면(117)로 연장되는 벽 부분(155)을 거쳐 상기 개구(150) 근처를 통과한다. 벽(152)과 벽 부분(155) 사이의 전이부는 90 도를 초과하는 각도를 형성한다.

실린더 포트 채널(115b)의 형상 및 배치에 의하여 채널은 실린더(113a, 113b)의 용적에 의하여 거의 결정되는 펌프의 유동 용량의 제한을 형성하지 않는다.

주변 원형선(114a, 114b)을 따라 실린더 배럴 포트(116a, 116b)의 연장 및 흡입 포트(128) 및 압력 포트(129a, 129b)의 대응하는 주변 연장은 종래에 공지된 원리에서 피스톤에 대한 상사점(UPD)과 하사점(LPD)과 같은 단부 위치에서의 각도 위치와의 동기화에서 선택적인 흡입 포트 및 압력 포트로서 실린더 배럴 포트의 시간 순서 및 작동을 결정한다. 또한 개구는 실린더의 피스톤의 가장 가까운 단부 위치 외측으로 완전히 실린더의 주변 벽을 따라 적어도 외측 원형선(114b)을 따라 연장한다. 그러나, 도 8 및 도 9에 도시된 예에서, 개구는 두 개의 원형선(114a, 114b)을 따라 실린더의 주변 벽을 따라 연장된다.

실린더 배럴 채널의 설계는 2중 펌프의 제 2 실시예에 따라 설명되며 도시되었다. 그러나, 동일한 원리가 임의의 실런더 용적에 대한 최대의 용량을 달성하기 위하여 단일 펌프에 적용된다. 채널의 상세한 형상은 본 발명의 원리를 변경함이 없이 변형될 수 있다. 예를 들면 설명 및 도시된 바와 같이 주변 연장은 내측 원형선(116a)을 따라 실린더의 개구를 위해 배제될 수 있다.

Claims (5)

1. 유압식 회전형 축방향 피스톤 엔진(1)으로서,

   하우징(2)을 가지며,

   상기 하우징은 배럴 축선(10/110) 주위로의 회전을 위하여 상기 하우징에 저널되는 실린더 배럴(11/111)을 둘러 싸며 두 개의 정해진 단부 위치 사이에서 왕복 운동하는 다수의 피스톤(12)을 구비하고 원주방향으로 배치되는 다수의 실린더(13/113a, 113b)를 가지며,

   상기 피스톤은 상기 왕복 운동을 얻기 위하여 상기 배럴 축선(10/110)에 대해 기울어져 있는 플레이트(21)와 협동하며,

   상기 축방향 피스톤 엔진은 입력/출력 샤프트(8)를 가지며,

   상기 실린더 배럴은 각각의 실린더를 상기 실린더 배럴내의 포트(16, 116a, 116b)로 연결하는 채널(15/115a, 15b)을 가지며,

   상기 포트는 유입 및 유출 포트로서 교대로 작용하며,

   상기 하우징은 각각 강낭콩 형상의 포트(28, 29/128, 129a, 129b)를 가지며, 상기 실린더 배럴의 상기 유입 및 유출 포트를 향하여 직면하는, 하나 이상의 유입 및 유출 채널(5, 6/105', 106'a)을 가지며,

   상기 강낭콩 형상의 포트가 상기 배럴의 다수의 포트와 소통되며,

   적어도 다수의 상기 실린더 배럴 포트가 상기 실린더 배럴의 두 개의 원주 방향에서 실린더의 외측 양방향으로 연장하는, 유압식 회전형 축방향 피스톤 엔진에 있어서,

   상기 채널(15, 115a, 115b)은 각각의 실린더의 주변 벽을 따라 상기 실린더(13/113a, 113b)에 대해 개구(150)를 가지며,

   상기 실린더에 대한 개구(150)는 상기 배럴(11/111)의 포트(16/116a, 116b)의 면적과 거의 동일한 면적을 가지며 각각의 실린더(13/113)의 상기 피스톤(12)의 가장 가까운 단부 위치 외측으로 완전히 연장하는 것을 특징으로 하는,

   유압식 회전형 축방향 피스톤 엔진.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 엔진은 상기 입력 샤프트(8)로 토크를 인가하는 모터에 의하여 구동되는 펌프인 것을 특징으로 하는,

   유압식 회전형 축방향 피스톤 엔진.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 기울어져 있는 플레이트(21)와 함께 회전가능한 상기 실린더 배럴(11/111)의 축선에 대해 상기 입력 샤프트(8)가 기울어져 있는 것을 특징으로 하는,

   유압식 회전형 축방향 피스톤 엔진.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 실린더 배럴 포트(116a, 116b)는 두 개의 동심 원형선(114a, 114b)을 따라 원주 방향으로 배치되며 상기 하우징(2)에 있는 두 개의 분리된 강낭콩 형상의 포트(129a, 129b)와 소통되는 것을 특징으로 하는,

   유압식 회전형 축방향 피스톤 엔진.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 개구(150)는 U형상의 외형선을 가지는 것을 특징으로 하는,

   유압식 회전형 축방향 피스톤 엔진.

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