KR101242826B1

KR101242826B1 - 가변 용량형 유압 펌프·모터

Info

Publication number: KR101242826B1
Application number: KR1020127028970A
Authority: KR
Inventors: 노리히데 미조구치; 미츠루 오시로; 다카히로 아다치
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2013-03-12
Also published as: JP4934749B1; JP2012172635A; DE112011101456T5; WO2012114589A1; CN102893027B; US9410540B2; KR20120126134A; US20140186196A1; DE112011101456B4; CN102893027A

Abstract

가변 용량형 유압 펌프·모터에 있어서, 케이싱은, 지지체의 근방에 회전축을 지지시키는 테이퍼 롤러 베어링을 구비하고, 지지체는, 축부의 선단에 구상을 이루는 슬라이딩 볼록부를 가지며, 또한 축부로부터 슬라이딩 볼록부에 관통 유로를 형성한 것이고, 축부를 개재하여 케이싱의 장착공에 끼워 맞춰짐과 함께, 관통 유로의 개구를 덮는 상태에서 슬라이딩 볼록부를 개재하여 사판의 슬라이딩 오목부에 슬라이딩 가능하게 끼워 맞춰져 있고, 케이싱에 있어서 상기 테이퍼 롤러 베어링의 테이퍼 롤러를 배치 형성한 공간으로부터 장착공 사이에 축부의 관통 유로에 연통하는 연락 유로를 형성하고, 슬라이딩 볼록부와 슬라이딩 오목부 사이에는, 슬라이딩 볼록부에 있어서의 관통 유로의 개구를 슬라이딩 볼록부와 슬라이딩 오목부의 슬라이딩 접촉역 외로 항상 연통시키기 위한 윤활홈을 형성하였다.

Description

가변 용량형 유압 펌프·모터{VARIABLE CAPACITY HYDRAULIC PUMP MOTOR}

본 발명은, 사판(斜板)의 경전각(傾轉角)을 변경함으로써 용량을 변화시키는 가변 용량형의 유압 펌프·모터에 관한 것으로, 상세하게는, 케이싱에 대하여 사판을 경동(傾動) 가능하게 지지하는 지지체의 윤활 구조에 관한 것이다.

사판의 경전각을 변경함으로써 용량을 변화시키는 가변 용량형의 유압 펌프·모터에 있어서는, 1 쌍의 지지체를 개재하여 사판을 케이싱에 경동 가능하게 지지시키고 있는 것이 일반적이다. 지지체는, 원기둥상을 이루는 축부의 선단에 구상(球狀)을 이루는 슬라이딩 볼록부가 형성된 것이다. 이들 1 쌍의 지지체는, 슬라이딩 볼록부의 구의 중심을 잇는 선이, 실린더 블록을 지지하는 회전축의 축심에 대하여 직각 방향을 따르는 상태에서, 각각의 축부를 개재하여 케이싱의 장착공에 장착되어 있다. 한편, 사판에는, 슬라이딩 볼록부가 끼워 맞춰지는 슬라이딩 오목부가 형성되어 있고, 각 슬라이딩 오목부에 각각 지지체의 슬라이딩 볼록부가 슬라이딩 가능하게 끼워 맞춰져 있다.

이 유압 펌프·모터에서는, 회전축의 축심에 대하여 사판의 경전각을 변경하면, 실린더 블록의 실린더에 배치 형성한 피스톤의 행정 이동량이 사판의 경전각에 따라 변화하게 되어, 그 용량이 변화하게 된다.

이러한 종류의 유압 펌프·모터에서는, 고압측의 포트, 요컨대 유압 펌프인 경우에는 오일을 토출하는 쪽의 포트, 유압 모터인 경우에는 오일이 공급되는 쪽의 포트로부터, 지지체의 슬라이딩 볼록부와 사판의 슬라이딩 오목부 사이에 오일을 공급함으로써 윤활을 실시하여, 눌어붙음이나 갉아먹음 등의 문제를 미연에 방지하도록 하고 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 2003-139045호

그런데, 사판을 지지하는 1 쌍의 지지체는, 피스톤으로부터 받는 반력이 고압측과 저압측에서 상이하기 때문에, 슬라이딩 볼록부와 슬라이딩 오목부 사이의 접촉 압력도 서로 상이한 것으로 된다. 여기서, 사판의 고압측이 되는 부위를 지지하는 지지체에 대해서는, 고압측의 포트로부터 오일을 공급하여 윤활을 실시해도 문제는 없다. 그러나, 사판의 저압측이 되는 부위를 지지하는 지지체에 있어서는, 고압측의 포트로부터 슬라이딩 볼록부와 슬라이딩 오목부 사이에 오일을 공급한 경우, 이 오일의 압력에 의해 사판에 작용하는 힘이, 피스톤으로부터 받는 힘보다 커져, 케이싱에 대하여 사판이 실린더 블록에 근접하는 방향으로 이동하는 등의 문제를 초래할 우려가 있다.

본 발명은, 상기 실정을 감안하여, 케이싱에 대하여 사판이 이동하는 등의 문제를 초래하지 않고, 지지체의 슬라이딩 볼록부와 사판의 슬라이딩 오목부 사이를 확실하게 윤활할 수 있는 가변 용량형 유압 펌프·모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관련된 가변 용량형 유압 펌프·모터는, 케이싱에 회전 가능하게 지지된 회전축과, 상기 회전축의 축심을 중심으로 하는 원주 상에 복수의 실린더를 갖고, 상기 회전축과 일체로 회전하는 실린더 블록과, 상기 실린더 블록의 실린더에 각각 이동 가능하게 배치 형성한 복수의 피스톤과, 상기 실린더 블록에 형성한 실린더의 개구에 대향하는 위치에 1 쌍의 지지체를 개재하여 상기 케이싱에 경동 가능하게 배치 형성하며, 상기 실린더 블록에 대향하는 슬라이딩면을 개재하여 각 피스톤의 기단부에 슬라이딩 가능하게 걸어 맞추는 사판을 구비하고, 상기 사판에 대하여 상기 실린더 블록이 회전한 경우에 상기 사판의 경전각에 따라 상기 피스톤이 행정 이동하는 가변 용량형 유압 펌프·모터에 있어서, 상기 케이싱은, 상기 지지체의 근방에 상기 회전축을 회전 가능하게 지지시키는 베어링을 구비한 것이고, 상기 지지체는, 축부의 선단에 구상을 이루는 슬라이딩 볼록부를 가지며, 또한 상기 축부의 외표면으로부터 상기 슬라이딩 볼록부의 외주면에 이르는 부위에 관통 유로를 형성한 것이고, 축부를 개재하여 상기 케이싱의 장착공에 끼워 맞춰짐과 함께, 관통 유로의 개구를 덮는 상태에서 상기 슬라이딩 볼록부를 개재하여 상기 사판의 슬라이딩 오목부에 슬라이딩 가능하게 끼워 맞춰져 있고, 상기 케이싱에 상기 베어링을 수용하는 수용 공간으로부터 상기 장착공 사이에 연락 유로를 형성하며, 또한 이 연락 유로를 상기 축부의 관통 유로에 연통시키고, 추가로, 상기 지지체의 슬라이딩 볼록부와 상기 사판의 슬라이딩 오목부 사이에는, 슬라이딩 볼록부에 있어서의 관통 유로의 개구를 슬라이딩 볼록부와 슬라이딩 오목부의 슬라이딩 접촉역 외로 항상 연통시키기 위한 윤활홈을 형성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 상기 서술한 가변 용량형 유압 펌프·모터에 있어서, 상기 윤활홈은, 상기 지지체의 축부를 중심으로 하여 나선을 그리도록 슬라이딩 볼록부에 형성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 상기 서술한 가변 용량형 유압 펌프·모터에 있어서, 상기 케이싱과 상기 회전축 사이에 개재하는 베어링은, 상기 사판에 근접하는 끝부가 큰 직경이 되는 테이퍼 롤러를 구비한 테이퍼 롤러 베어링인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은, 상기 서술한 가변 용량형 유압 펌프·모터에 있어서, 상기 지지체는, 원기둥상을 이루는 축부의 선단에 상기 슬라이딩 볼록부를 가진 것이고, 상기 축부의 축심 상이 되는 위치에 관통 유로를 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 베어링을 수용하는 수용 공간과 사판을 수용하는 실(室) 사이가, 연락 유로, 장착공, 관통 유로, 윤활홈을 개재하여 서로 연통되기 때문에, 회전축의 회전에 수반하여 베어링이 회전하면, 수용 공간에 저류되어 있던 오일이 원심력에 의해 유동하여, 지지체의 슬라이딩 볼록부와 사판의 슬라이딩 오목부 사이에 형성한 윤활홈을 통과하게 된다. 따라서, 이 윤활홈을 채우는 오일에 의해 슬라이딩 볼록부와 슬라이딩 오목부 사이를 윤활할 수 있게 된다. 또한, 원심력에 의해 윤활홈을 통과하는 오일은, 고압측의 오일과 비교하여 압력이 충분히 작은 것이기 때문에, 케이싱에 대하여 사판이 이동하는 등의 문제를 초래할 우려는 없다.

도 1 은, 본 발명의 실시예인 가변 용량형 유압 펌프·모터에 있어서 1 쌍의 지지체의 축심을 통과하는 평면을 따라 파단한 단면도이다.
도 2 는, 도 1 에 있어서의 A-A 선 단면도이다.
도 3 은, 도 1 에 나타낸 가변 용량형 유압 펌프·모터에 적용하는 지지체의 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 4 는, 도 3 에 있어서의 화살표 B 도이다.
도 5 는, 도 1 에 나타낸 가변 용량형 유압 펌프·모터의 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 6 은, 본 발명에 관련된 가변 용량형 유압 펌프·모터의 변형예를 나타내는 단면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 관련된 가변 용량형 유압 펌프·모터의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2 는, 본 발명의 실시예인 가변 용량형 유압 펌프·모터를 나타낸 것이다. 여기서 예시하는 유압 펌프·모터는, 외부로부터 동력이 부여된 경우에 유압 펌프로서 동작하는 것이고, 케이싱 (10) 의 내부에 회전축 (20) 을 구비하고 있다.

케이싱 (10) 은, 케이스 본체부 (11) 와 엔드 캡부 (12) 를 구비하고, 서로 간에 동작 공간 (13) 을 구성한 것이다. 회전축 (20) 은, 케이싱 (10) 의 동작 공간 (13) 을 횡단하도록 배치 형성한 기둥상 부재이다. 이 회전축 (20) 은, 일방의 끝부가 본체측 베어링 (21) 을 개재하여 케이스 본체부 (11) 의 기단벽 (11A) 에 회전 가능하게 지지되어 있고, 타방의 끝부가 캡측 베어링 (22) 을 개재하여 엔드 캡부 (12) 에 회전 가능하게 지지되어 있어, 케이싱 (10) 에 대하여 자신의 회전 축심 (20C) 을 중심으로 하여 회전할 수 있다. 회전축 (20) 의 일방의 끝부를 케이스 본체부 (11) 의 기단벽 (11A) 에 지지시키는 본체측 베어링 (21) 및 타방의 끝부를 엔드 캡부 (12) 에 지지시키는 캡측 베어링 (22) 은, 모두 테이퍼상의 롤러를 구비한, 이른바 테이퍼 롤러 베어링이며, 테이퍼 롤러 (21a, 22a) 에 있어서 큰 직경이 되는 끝부가 후술하는 사판 (30) 에 근접하는 방향이 되도록 배치 형성되어 있다. 회전축 (20) 의 일방의 끝부는, 엔진 등의 외부 동력원으로부터의 동력을 받아들이는 입력단부 (20a) 로서 기능하는 것으로, 케이스 본체부 (11) 의 기단벽 (11A) 으로부터 외부로 돌출되어 있다. 회전축 (20) 의 타방의 끝부는, 엔드 캡부 (12) 의 내부에서 종단(終端)되어 있다. 이 회전축 (20) 에는, 동작 공간 (13) 에 대응하는 부위의 외주에 사판 (30) 및 실린더 블록 (40) 이 형성되어 있다.

사판 (30) 은, 중심부에 축 삽입 통과공 (31) 을 가진 판상을 이루는 부재이다. 이 사판 (30) 은, 축 삽입 통과공 (31) 에 회전축 (20) 을 관통시킨 상태에서, 1 쌍의 볼 리테이너 (지지체) (50) 를 개재하여 케이스 본체부 (11) 의 기단벽 (11A) 에 지지되어 있다. 케이스 본체부 (11) 에 있어서 1 쌍의 볼 리테이너 (50) 를 형성한 기단벽 (11A) 은, 회전축 (20) 을 지지하는 본체측 베어링 (21) 에 근접한 위치에 형성되어 있다.

볼 리테이너 (50) 는, 원기둥상을 이루는 축부 (51) 와, 축부 (51) 보다 큰 외경의 반구상을 이루는 슬라이딩 볼록부 (52) 를 일체로 성형한 것이다. 각각의 볼 리테이너 (50) 는, 축부 (51) 를 케이스 본체부 (11) 의 기단벽 (11A) 에 형성한 장착공 (11b) 에 끼워 맞춤으로써 케이싱 (10) 에 장착되며, 또한 슬라이딩 볼록부 (52) 를 사판 (30) 에 형성한 슬라이딩 오목부 (32) 에 슬라이딩 가능하게 끼워 맞춰져 있다. 이들 볼 리테이너 (50) 에 의해 지지된 사판 (30) 은, 서로 슬라이딩 볼록부 (52) 의 중심점 사이를 잇는 직선을 경동 중심선 (50C) (도 2 참조) 으로 하여, 케이싱 (10) 에 대하여 경동할 수 있다. 본 실시예에 있어서는, 회전축 (20) 의 회전 축심 (20C) 에 대하여 직교하는 평면 상으로서, 회전 축심 (20C) 보다 도 2 에 있어서 상방으로 어긋난 위치에 볼 리테이너 (50) 에 의한 사판 (30) 의 경동 중심선 (50C) 이 설정되어 있다. 회전축 (20) 의 회전 축심 (20C) 은, 각 슬라이딩 볼록부 (52) 의 중심점까지 거리가 서로 동일하고, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 경동 중심선 (50C) 을 이등분하는 연직면 (이하, 「분할면 (H)」이라고 한다) 상에 위치하고 있다.

사판 (30) 은, 분할면 (H) 에 대하여 좌우가 거의 대칭이며 (도면에는 명시하지 않는다), 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 엔드 캡부 (12) 에 대향하는 쪽에 제 1 슬라이딩면 (33) 을 갖는 한편, 케이스 본체부 (11) 에 있어서의 기단벽 (11A) 의 내표면 (11a) 에 대향하는 쪽에 제 2 슬라이딩면 (34) 을 갖고 있다. 제 1 슬라이딩면 (33) 은, 축 삽입 통과공 (31) 의 주위가 되는 부위에, 후술하는 피스톤슈 (81) 가 슬라이딩하기 위한 고리형의 평면으로서 구성되어 있다. 제 2 슬라이딩면 (34) 은, 도 2 에 있어서 하방측의 둘레 가장자리에만 형성한 평면이며, 경동 중심선 (50C) 을 향함에 따라 판두께가 커지는 양태로 경사져 있다.

사판 (30) 의 제 2 슬라이딩면 (34) 과 케이스 본체부 (11) 의 기단벽 (11A) 사이에는, 서보 피스톤 (60) 이 형성되어 있다. 서보 피스톤 (60) 은, 케이스 본체부 (11) 에 고정한 서보 슬리브 (61) 의 내부에 이동 가능하게 배치 형성한 것으로, 서보 피스톤슈 (62) 를 개재하여 사판 (30) 의 제 2 슬라이딩면 (34) 에 맞닿아 있다. 서보 피스톤슈 (62) 는, 구상을 이루는 서보 구상부 (62a) 를 개재하여 서보 피스톤 (60) 의 선단부에 경동 가능하게 지지되어 있으며, 또한 기둥상을 이루는 서보 각주부(脚柱部) (62b) 를 개재하여 제 2 슬라이딩면 (34) 에 슬라이딩 가능하게 맞닿은 것이다. 이 서보 피스톤 (60) 은, 케이스 본체부 (11) 와의 사이에 형성한 서보 피스톤 스프링 (63) 의 가압력에 의해 사판 (30) 의 제 2 슬라이딩면 (34) 에 항상 맞닿아 있고, 서보 유압실 (64) 의 유압이 변경되었을 때에 경동 중심선 (50C) 을 중심으로 하여 사판 (30) 을 경동시켜, 회전축 (20) 에 대한 사판 (30) 의 경전각을 변경하는 것이다.

실린더 블록 (40) 은, 중심공 (41) 을 가진 원기둥상 부재이며, 중심공 (41) 에 회전축 (20) 을 관통시킨 상태에서 엔드 캡부 (12) 와 사판 (30) 사이에 배치 형성되어 있다. 실린더 블록 (40) 의 중심공 (41) 과 회전축 (20) 의 외주면 사이는, 실린더 블록 (40) 이 회전축 (20) 과 일체로 회전하도록 스플라인에 의해 결합되어 있다. 실린더 블록 (40) 에 있어서 엔드 캡부 (12) 에 대향하는 끝부는, 밸브 플레이트 (70) 를 개재하여 엔드 캡부 (12) 의 내벽면에 맞닿아 있다. 이에 반해 실린더 블록 (40) 에 있어서 사판 (30) 에 대향하는 끝부는, 동작 공간 (13) 의 내부에 노출되어 있다.

밸브 플레이트 (70) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 흡입 포트 (71) 및 토출 포트 (72) 를 가진 판상 부재이다. 흡입 포트 (71) 는, 엔드 캡부 (12) 에 형성한 흡입 통로 (12a) 에 접속되어 있고, 흡입 통로 (12a) 를 통하여 오일 탱크 (도시 생략) 에 접속되어 있다. 토출 포트 (72) 는, 엔드 캡부 (12) 에 형성한 토출 통로 (12b) 에 접속되어 있고, 토출 통로 (12b) 를 통하여 오일의 공급 대상, 예를 들어 유압 작업기 (도시 생략) 에 접속되어 있다. 도면에는 명시하지 않았지만, 밸브 플레이트 (70) 의 흡입 포트 (71) 및 토출 포트 (72) 는, 각각이 회전축 (20) 의 회전 축심 (20C) 을 중심으로 하는 동일한 원주 상에 형성한 원호상을 이루는 것으로, 분할면 (H) 을 경계로 토출 포트 (72) 와 흡입 포트 (71) 가 독립적으로 형성되어 있다.

이 실린더 블록 (40) 에는, 회전축 (20) 의 회전 축심 (20C) 을 중심으로 한 원주 상에 복수의 실린더 (42) 가 형성되어 있다. 실린더 (42) 는, 회전축 (20) 의 회전 축심 (20C) 에 평행이 되는 양태로 형성한 횡단면이 원형의 구멍이며, 서로 둘레 방향을 따라 등간격으로 배치되어 있다. 개개의 실린더 (42) 는, 실린더 블록 (40) 에 있어서 사판 (30) 에 대향하는 단면에 개구되는 한편, 밸브 플레이트 (70) 에 근접한 끝부가 실린더 블록 (40) 의 내부에서 종단된 후, 각각 세경의 연락 포트 (43) 를 개재하여 실린더 블록 (40) 의 단면에 개구되어 있다. 연락 포트 (43) 의 개구는, 밸브 플레이트 (70) 의 흡입 포트 (71) 및 토출 포트 (72) 를 형성한 원주와 동일한 원주 상에 위치하고 있어, 회전 축심 (20C) 을 중심으로 하여 실린더 블록 (40) 이 회전한 경우에, 이들 흡입 포트 (71) 및 토출 포트 (72) 에 대하여 선택적으로 연통하게 된다.

실린더 블록 (40) 의 실린더 (42) 에는, 각각 피스톤 (80) 이 배치 형성되어 있다. 피스톤 (80) 은, 횡단면이 원형의 기둥상을 이루는 것으로, 실린더 (42) 의 내부에 각각의 축심을 따라 이동 가능하게 끼워 맞춰져 있다. 각각의 피스톤 (80) 에 있어서 사판 (30) 에 대향하는 선단부에는, 피스톤슈 (81) 가 형성되어 있다. 피스톤슈 (81) 는, 구상을 이루는 메인 구상부 (81a) 와 기둥상을 이루는 메인 각주부 (81b) 를 일체로 성형한 것이다. 개개의 피스톤슈 (81) 는, 메인 구상부 (81a) 를 개재하여 피스톤 (80) 의 선단부에 경동 가능하게 지지되어 있는 한편, 메인 각주부 (81b) 를 개재하여 사판 (30) 의 제 1 슬라이딩면 (33) 에 맞닿아 있다.

도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 복수의 피스톤슈 (81) 는, 각각 메인 각주부 (81b) 에 있어서 사판 (30) 의 제 1 슬라이딩면 (33) 에 맞닿는 부분이 광폭으로 형성되어 있고, 이 광폭부와 메인 구상부 (81a) 사이에 배치 형성한 가압 플레이트 (90) 에 의해 서로 연계되어 있다. 가압 플레이트 (90) 는, 실린더 블록 (40) 과 거의 동일한 외경을 갖고, 중심부에 가압공 (91) 을 가진 판상 부재이다. 가압 플레이트 (90) 에 있어서 회전축 (20) 의 회전 축심 (20C) 을 중심으로 한 원주 상에는, 각각 실린더 블록 (40) 의 실린더 (42) 에 대향하는 부위에 슈 장착공 (92) 이 형성되어 있다. 슈 장착공 (92) 은, 피스톤슈 (81) 의 메인 구상부 (81a) 를 삽입 통과할 수 있으며, 또한 메인 각주부 (81b) 의 광폭부를 삽입 통과하지 못하게 하는 크기의 관통공이다. 이 가압 플레이트 (90) 는, 가압공 (91) 에 회전축 (20) 을 관통시키며, 또한 개개의 슈 장착공 (92) 에 피스톤슈 (81) 의 메인 구상부 (81a) 를 삽입 통과시킨 상태에서 실린더 블록 (40) 과 사판 (30) 사이에 배치 형성되어 있다.

가압 플레이트 (90) 에 형성한 가압공 (91) 은, 내주면이 구상으로 형성되어 있고, 그 내부에 리테이너 가이드 (100) 를 지지하고 있다. 리테이너 가이드 (100) 는, 가압 플레이트 (90) 의 가압공 (91) 에 끼워 맞춰지는 외경의 반구상을 이룬 것으로, 그 중심부에 회전축 (20) 을 관통시키며, 또한 구상 부분을 가압 플레이트 (90) 의 가압공 (91) 에 맞닿게 한 상태에서 가압 플레이트 (90) 와 실린더 블록 (40) 사이에 배치 형성되어 있다. 리테이너 가이드 (100) 와 회전축 (20) 의 외주면 사이는, 리테이너 가이드 (100) 가 회전축 (20) 과 일체로 회전하며, 또한 회전축 (20) 의 회전 축심 (20C) 을 따라 이동할 수 있게 되도록 스플라인에 의해 결합되어 있다. 이 리테이너 가이드 (100) 에는, 실린더 블록 (40) 에 내장한 가압 스프링 (101) 의 가압력이 전달 로드 (102) 를 개재하여 항상 부여되고 있다. 리테이너 가이드 (100) 에 부여된 가압 스프링 (101) 의 가압력은, 가압 플레이트 (90) 를 개재하여 피스톤슈 (81) 에 부여되어, 피스톤슈 (81) 의 메인 각주부 (81b) 를 각각 사판 (30) 의 제 1 슬라이딩면 (33) 에 항상 맞닿게 하도록 작용하고 있다.

상기와 같이 구성한 유압 펌프·모터에서는, 케이싱 (10) 에 대하여 회전축 (20) 을 회전시키면, 실린더 블록 (40) 이 회전축 (20) 과 일체가 되어 회전하여, 피스톤슈 (81) 를 개재하여 사판 (30) 의 제 1 슬라이딩면 (33) 에 맞닿은 피스톤 (80) 이 실린더 (42) 에 대하여 행정 이동한다. 구체적으로는, 분할면 (H) 을 경계로 하여 흡입 포트 (71) 가 형성된 절반 영역 (도 1 에 있어서 분할면 (H) 보다 하방의 저압측) 에 있어서는, 피스톤 (80) 이 실린더 (42) 로부터 순차적으로 돌출되도록 (도 1 에 있어서 좌측으로) 행정 이동하게 되어, 흡입 통로 (12a) 및 흡입 포트 (71) 를 개재하여 실린더 (42) 의 내부에 오일 탱크의 오일이 흡입된다. 한편, 토출 포트 (72) 가 형성된 절반 영역 (도 1 에 있어서 분할면 (H) 보다 상방의 고압측) 에 있어서는, 피스톤 (80) 이 실린더 블록 (40) 의 실린더 (42) 로 퇴행하도록 (도 1 에 있어서 우측으로 이동) 행정 이동하게 되어, 밸브 플레이트 (70) 의 토출 포트 (72) 및 토출 통로 (12b) 를 개재하여 실린더 (42) 의 오일이 유압 작업기 (도시 생략) 로 토출된다.

이 상태로부터, 예를 들어 유압 작업기 (도시 생략) 의 부가압(負加壓)에 따라 서보 피스톤 (60) 에 작용시키는 유압을 변경하면, 이것에 따라 서보 피스톤 (60) 이 케이스 본체부 (11) 에 형성한 서보 슬리브 (61) 에 대하여 적절히 진퇴 이동하여, 사판 (30) 의 경전각이 변경되게 된다. 사판 (30) 의 경전각이 변경되면, 실린더 블록 (40) 의 회전에 수반하는 피스톤 (80) 의 행정 이동량이 변화하여, 토출 통로 (12b) 를 개재하여 유압 작업기 (도시 생략) 로 토출되는 오일의 유량이 변경된다. 구체적으로는, 서보 피스톤 (60) 이 돌출 방향 (도 2 에 있어서 우측 방향) 으로 이동하면, 사판 (30) 의 제 1 슬라이딩면 (33) 이 회전축 (20) 의 회전 축심 (20C) 에 대하여 직교하는 방향으로 근접하기 때문에, 실린더 블록 (40) 의 회전에 수반하는 피스톤 (80) 의 행정 이동량이 감소하여, 유압 작업기 (도시 생략) 로 토출되는 단위 회전당 오일의 유량도 감소된다. 반대로, 서보 피스톤 (60) 이 퇴행 방향 (도 2 에 있어서 좌측 방향) 으로 이동하면, 사판 (30) 의 제 1 슬라이딩면 (33) 이 회전축 (20) 의 회전 축심 (20C) 에 대하여 직교하는 방향으로부터 이격되기 때문에, 실린더 블록 (40) 의 회전에 수반하는 피스톤 (80) 의 행정 이동량이 증대되게 되어, 유압 작업기 (도시 생략) 로 토출되는 단위 회전당 오일의 유량도 증대된다.

상기 서술한 동작 동안에, 복수의 피스톤 (80) 으로부터 반력으로서 사판 (30) 에 가압력이 작용하기 때문에, 사판 (30) 의 슬라이딩 오목부 (32) 와 볼 리테이너 (50) 의 슬라이딩 볼록부 (52) 사이는, 가압력을 받은 상태에서 서로 슬라이딩하게 된다. 따라서, 사판 (30) 의 슬라이딩 오목부 (32) 와 볼 리테이너 (50) 의 슬라이딩 볼록부 (52) 사이에 대해서는, 이것을 양호하게 윤활시키지 않으면, 갉아먹음이나 눌어붙음 등의 문제를 초래할 우려가 있다.

이 때문에, 상기 서술한 유압 펌프·모터에서는, 케이싱 (10) 의 내부에 새어 저류되어 있는 오일을 사판 (30) 의 슬라이딩 오목부 (32) 와 볼 리테이너 (50) 의 슬라이딩 볼록부 (52) 사이에 적극적으로 공급하여, 양자의 윤활을 도모하도록 하고 있다.

구체적으로는, 먼저, 1 쌍의 볼 리테이너 (50) 각각에 대하여, 도 3 ∼ 도 5 에 나타내는 바와 같이, 축부 (51) 의 기단면으로부터 슬라이딩 볼록부 (52) 의 외주면에 걸치는 부위에 관통 유로 (53) 를 형성함과 함께, 슬라이딩 볼록부 (52) 의 외주면에 윤활홈 (54) 을 형성하고 있다. 관통 유로 (53) 의 축부 (51) 측의 개구는, 반드시 기단면일 필요는 없고, 볼 리테이너 (50) 의 축부 (51) 에 있어서 그 외표면에 나타나며, 또한 장착공 (11b) 을 향하는 면이면 어느 곳에 개구해도 된다.

도 5 에 나타내는 바와 같이, 실시예에서 나타낸 관통 유로 (53) 는, 축부 (51) 의 축심 상이 되는 부위에 형성한 관통공이며, 테이퍼부 (53a) 를 개재하여 축부 (51) 의 기단면에 개구하는 한편, 세경부 (53b) 를 개재하여 슬라이딩 볼록부 (52) 의 외주면에 개구하고 있다. 볼 리테이너 (50) 에는, 슬라이딩 볼록부 (52) 와 축부 (51) 사이에 단부(段部) (55) 가 형성되어 있다. 이 단부 (55) 는, 축부 (51) 를 케이스 본체부 (11) 의 장착공 (11b) 에 삽입한 경우의 삽입량을 규제하여, 축부 (51) 의 기단면과 장착공 (11b) 의 내바닥면 사이에 간극 (d) 을 확보하기 위한 것이다.

윤활홈 (54) 은, 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 슬라이딩 볼록부 (52) 의 외주면에 형성한 홈이다. 본 실시예에서는, 슬라이딩 볼록부 (52) 의 외주면에 있어서 관통 유로 (53) 의 개구로부터 축부 (51) 의 축심을 중심으로 한 나선을 그리도록 연장시키고, 슬라이딩 볼록부 (52) 의 외주면과 단부 (55) 의 능선 부분에서 종단되도록 윤활홈 (54) 을 형성하고 있다. 이 윤활홈 (54) 은, 관통 유로 (53) 의 개구가 사판 (30) 의 슬라이딩 오목부 (32) 에 의해 덮인 상태에 있어서도, 슬라이딩 볼록부 (52) 의 외주면과 단부 (55) 의 능선 부분에서 개구함으로써, 관통 유로 (53) 를 슬라이딩 볼록부 (52) 와 슬라이딩 오목부 (32) 의 슬라이딩 접촉역 외가 되는 동작 공간 (13) 에 항상 연통시킬 수 있다. 사판 (30) 의 슬라이딩 오목부 (32) 에는, 관통 유로 (53) 의 개구에 대향하는 부위에 저류용 오목부 (32a) 가 형성되어 있다.

또한, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 케이싱 (10) 에 있어서 본체측 베어링 (21) 을 수용하는 수용 공간 (21A) 과, 1 쌍의 볼 리테이너 (50) 를 장착하는 각각의 장착공 (11b) 사이에 위치하는 부분에는, 연락 유로 (56) 가 형성되어 있다. 연락 유로 (56) 는, 이들 수용 공간 (21A) 과 장착공 (11b) 의 내부와 서로 연통하기 위한 것으로, 수용 공간 (21A) 에 있어서 회전 축심 (20C) 으로부터 이격된 외주측에 형성되어 있다.

볼 리테이너 (50) 에 형성한 관통 유로 (53) 는, 슬라이딩 볼록부 (52) 를 사판 (30) 의 슬라이딩 오목부 (32) 에 끼워 맞춘 경우에, 슬라이딩 볼록부 (52) 의 개구가 항상 슬라이딩 오목부 (32) 의 내벽면에 의해 덮이며, 또한 축부 (51) 의 개구가 장착공 (11b) 의 내벽면에 의해 덮인 상태가 된다. 그러나, 관통 유로 (53) 에 있어서의 슬라이딩 볼록부 (52) 의 개구는, 외주면에 형성한 나선상의 윤활홈 (54) 을 통하여 케이싱 (10) 의 동작 공간 (13) 에 연통되어 있다. 마찬가지로, 관통 유로 (53) 에 있어서의 축부 (51) 의 개구는, 장착공 (11b) 및 연락 유로 (56) 를 통하여 본체측 베어링 (21) 의 수용 공간 (21A) 에 연통되어 있다.

따라서, 회전축 (20) 이 회전하면, 본체측 베어링 (21) 이 회전함으로써, 수용 공간 (21A) 에 저류되어 있던 오일이 원심력에 의해 유동하게 된다. 특히, 본 실시예에서는, 테이퍼 롤러 (21a) 에 있어서 큰 직경이 되는 부분이 사판 (30) 에 근접하는 방향으로 배치되어 있기 때문에, 본체측 베어링 (21) 이 회전한 경우, 도 5 중의 화살표로 나타내는 바와 같이, 수용 공간 (21A) 에 저류되어 있던 오일이 연락 유로 (56) 를 통하여 장착공 (11b) 으로 이동하고, 또한 장착공 (11b) 으로부터 볼 리테이너 (50) 의 관통 유로 (53) 및 윤활홈 (54) 을 통하여 케이싱 (10) 의 동작 공간 (13) 에 이른다. 이로써, 윤활홈 (54) 을 통과하는 오일에 의해 볼 리테이너 (50) 의 슬라이딩 볼록부 (52) 와 사판 (30) 의 슬라이딩 오목부 (32) 사이가 윤활되어, 갉아먹음이나 눌어붙음과 같은 문제를 방지할 수 있게 된다. 또한, 윤활홈 (54) 을 통과하는 오일은, 회전축의 회전수가 커질수록, 윤활홈 (54) 을 통과하는 오일의 양이 증대되기 때문에, 갉아먹음이나 눌어붙음 등의 문제를 보다 확실하게 방지할 수 있게 된다. 또한, 윤활홈 (54) 을 통과하는 오일은, 토출 포트 (72) 로부터 토출되는 오일과 비교하여 압력이 충분히 작은 것으로, 저압측을 지지하는 볼 리테이너 (50) 에 있어서도 사판 (30) 이 실린더 블록 (40) 을 향하여 이동하는 등의 문제를 초래할 우려는 없다.

또한, 상기 서술한 실시예에서는, 유압 펌프로서 적용되는 것을 예시하고 있지만, 유압 모터로서 적용되는 것에도 동일하게 적용할 수는 있다.

또한, 볼 리테이너 (50) 의 슬라이딩 볼록부 (52) 에만 윤활홈 (54) 을 형성 하고 있지만, 사판 (30) 의 슬라이딩 오목부 (32) 의 내주면에만 윤활홈 (54) 을 형성해도 되고, 양자에 형성할 수도 있다. 또한, 볼 리테이너 (50) 의 슬라이딩 볼록부 (52) 의 외주면에 윤활홈 (54) 을 형성하는 경우에, 상기 서술한 실시예에서는 축부 (51) 의 축심을 중심으로 한 나선상의 것을 적용하고 있기 때문에, 선반(旋盤)의 회전 공구를 이용하면 용이하게 형성할 수 있고, 제조 공정이 번잡하게 되는 경우도 없다. 그러나, 윤활홈 (54) 은, 반드시 나선상일 필요는 없고, 관통 유로 (53) 를 동작 공간 (13) 에 연통시킬 수 있으면, 복수의 방사상을 이루는 홈 등, 그 밖의 형상의 것이어도 상관없다.

또한, 상기 서술한 실시예에서는, 사판 (30) 에 있어서 고압측을 지지하는 볼 리테이너 (50) 와, 저압측을 지지하는 볼 리테이너 (50) 의 쌍방을 각각 동일한 윤활 구조로 하여, 볼 리테이너 (50) 의 슬라이딩 볼록부 (52) 와 사판 (30) 의 슬라이딩 오목부 (32) 사이를 윤활하도록 하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 6 에 나타내는 변형예에서는, 사판 (30) 에 있어서 분할면 (H) 보다 하방의 저압측을 지지하는 볼 리테이너 (50) 에만 상기 서술한 윤활 구조를 적용하고, 분할면 (H) 보다 상방의 고압측을 지지하는 볼 리테이너 (150) 에 대해서는, 고압측의 토출 포트 (72) 혹은 토출 통로 (12b) 로부터 토출하는 오일을 공급 유로 (200) 에 의해 케이싱 (10) 의 장착공 (11b) 에 공급하도록 한 것이다. 케이싱 (10) 의 장착공 (11b) 에 장착되는 볼 리테이너 (150) 에는, 실시예와 동일한 관통 유로 (201) 가 형성되어 있지만, 슬라이딩 볼록부 (152) 에는 사판 (30) 의 슬라이딩 오목부 (32) 와의 슬라이딩 접촉 영역에 종단되는 윤활홈 (202) 이 형성되어 있다. 이 고압측의 볼 리테이너 (150) 에서는, 토출 포트 (72) 로부터 토출된 오일이 관통 유로 (201) 및 윤활홈 (202) 을 통하여 슬라이딩 볼록부 (152) 와 슬라이딩 오목부 (32) 와 슬라이딩 접촉 영역에 압송되어, 서로 간의 윤활이 도모된다. 또한, 도 6 에 나타내는 변형예에서는, 실시예와 동일한 구성에 동일한 부호를 붙여 각각의 상세 설명을 생략하고 있다.

이 변형예에 있어서도, 저압측을 지지하는 볼 리테이너 (50) 에는 본체측 베어링 (21) 의 수용 공간 (21A) 의 오일이 연락 유로 (56) 를 통하여 장착공 (11b) 으로 이동하고, 또한 장착공 (11b) 으로부터 볼 리테이너의 관통 유로 (201) 및 윤활홈 (202) 을 통하여 케이싱 (10) 의 동작 공간 (13) 에 이르기 때문에, 윤활홈 (202) 을 통과하는 오일에 의해 볼 리테이너 (50) 의 슬라이딩 볼록부 (152) 와 사판 (30) 의 슬라이딩 오목부 (32) 사이를 윤활할 수 있다. 또한, 윤활홈 (202) 을 통과하는 오일은, 토출 포트 (72) 로부터 토출되는 오일과 비교하여 압력이 충분히 작은 것이고, 저압측을 지지하는 볼 리테이너 (50) 에 있어서도 사판 (30) 이 실린더 블록 (40) 을 향하여 이동하는 등의 문제를 초래할 우려는 없다. 또한, 고압측을 지지하는 볼 리테이너 (150) 에 있어서는, 토출 포트 (72) 로부터 토출된 고압의 오일이 슬라이딩 볼록부 (152) 와 슬라이딩 오목부 (32) 와 슬라이딩 접촉 영역에 압송되게 되지만, 피스톤 (80) 으로부터의 반력도 큰 것이 되기 때문에, 사판 (30) 이 실린더 블록 (40) 을 향하여 이동하는 등의 문제는 초래되지 않는다.

10 : 케이싱
11b : 장착공
20 : 회전축
20C : 회전 축심
21 : 본체측 베어링
21A : 수용 공간
21a : 테이퍼 롤러
30 : 사판
32 : 슬라이딩 오목부
33 : 제 1 슬라이딩면
40 : 실린더 블록
50 : 볼 리테이너 (지지체)
51 : 축부
52 : 슬라이딩 볼록부
53 : 관통 유로
54 : 윤활홈
56 : 연락 유로
80 : 피스톤

Claims

케이싱에 회전 가능하게 지지된 회전축과,
상기 회전축의 축심을 중심으로 하는 원주 상에 복수의 실린더를 갖고, 상기 회전축과 일체로 회전하는 실린더 블록과,
상기 실린더 블록의 실린더에 각각 이동 가능하게 배치 형성한 복수의 피스톤과,
상기 실린더 블록에 형성한 실린더의 개구에 대향하는 위치에 1 쌍의 지지체를 개재하여 상기 케이싱에 경동 가능하게 배치 형성하며, 상기 실린더 블록에 대향하는 슬라이딩면을 개재하여 각 피스톤의 기단부에 슬라이딩 가능하게 걸어 맞추는 사판을 구비하고,
상기 사판에 대하여 상기 실린더 블록이 회전한 경우에 상기 사판의 경전각에 따라 상기 피스톤이 행정 이동하는 가변 용량형 유압 펌프·모터에 있어서,
상기 케이싱은, 상기 지지체의 근방에 상기 회전축을 회전 가능하게 지지시키는 테이퍼 롤러 베어링을 구비한 것이고,
상기 지지체는, 축부의 선단에 구상을 이루는 슬라이딩 볼록부를 가지며, 또한 상기 축부의 외표면으로부터 상기 슬라이딩 볼록부의 외주면에 이르는 부위에 관통 유로를 형성한 것이고, 축부를 개재하여 상기 케이싱의 장착공에 끼워 맞춰짐과 함께, 관통 유로의 개구를 덮는 상태에서 상기 슬라이딩 볼록부를 개재하여 상기 사판의 슬라이딩 오목부에 슬라이딩 가능하게 끼워 맞춰져 있고,
상기 케이싱에 있어서 상기 테이퍼 롤러 베어링의 테이퍼 롤러를 배치 형성한 공간으로부터 상기 장착공 사이에 연락 유로를 형성하며, 또한 이 연락 유로를 상기 축부의 관통 유로에 연통시키고,
추가로, 상기 지지체의 슬라이딩 볼록부와 상기 사판의 슬라이딩 오목부 사이에는, 슬라이딩 볼록부에 있어서의 관통 유로의 개구를 슬라이딩 볼록부와 슬라이딩 오목부의 슬라이딩 접촉역 외로 항상 연통시키기 위한 윤활홈을 형성한 것을 특징으로 하는 가변 용량형 유압 펌프·모터.
제 1 항에 있어서,
상기 윤활홈은, 상기 지지체의 축부를 중심으로 하여 나선을 그리도록 슬라이딩 볼록부에 형성한 것을 특징으로 하는 가변 용량형 유압 펌프·모터.
제 1 항에 있어서,
상기 케이싱과 상기 회전축 사이에 개재하는 테이퍼 롤러 베어링은, 테이퍼 롤러에 있어서 큰 직경이 되는 끝부가 사판에 근접하는 방향이 되도록 배치 형성한 것을 특징으로 하는 가변 용량형 유압 펌프·모터.
제 1 항에 있어서,
상기 지지체는, 원기둥상을 이루는 축부의 선단에 상기 슬라이딩 볼록부를 가진 것이고, 상기 축부의 축심 상이 되는 위치에 관통 유로를 형성한 것을 특징으로 하는 가변 용량형 유압 펌프·모터.