KR101256871B1 - 정유압변속장치용 개선된 구조의 스와시 플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조작레버의 작동에 따라 스와시 플레이트가 슈 플레이트에 접촉하여 피스톤 어셈블리(106)와 대응된 밸브장치들을 선택적으로 작동시켜 모터를 구동하도록 된 정유압변속장치용 스와시 플레이트에 관한 것으로, 상기 슈 플레이트(103)에 대향된 상기 스와시 플레이트(102)의 내측면은 중앙의 홀(105)에 인접한 부분에서 반경방향 외측으로 갈 수록 슈 플레이트로 부터 멀어지도록 경사지게 형성되어, 상기 슈 플레이트는 스와시 플레이트의 중앙의 홀(105)에 인접한 부분에서 스와시 플레이트와 선접촉되고, 모터가 정지된 중립위치에서, 조작레버의 조작에 의해 경사지는 스와시 플레이트에 대해 슈 플레이트가 선접촉된 상태에서 면접촉되는 시간 동안 지연되어 동작함에 따라 모터가 구동이 지연되도록 구성된 것을 특징으로 하여 구성됨으로써, 상기 스와시 플레이트와 슈 플레이트의 선접촉에서 면접촉될 때 까지의 시간 동안 유압 모터의 구동이 지연되어 중립위치의 구간을 간편하게 확대되고, 이에 따라 종래 스와시 플레이트에 민감하게 반응하던 슈 플레이트의 구조와 비교하여 유압장치의 안전 사고와 맥동 발생이 방지되어 제품 품질이 향상되는 효과가 있다.

Description

정유압변속장치용 개선된 구조의 스와시 플레이트{AN IMPROVED SWASH PLATE FOR HYDROSTATIC TRANSMISSIONS}

본 발명은 정유압변속장치용의 개선된 스와시 플레이트 구조에 관한 것으로, 특히 종래 스와시 플레이트와 슈 플레이트의 면대면의 접촉구조에 따른 변속레버의 중립위치에서 부주의에 의한 접촉시 오작동하게 되는 문제점을 해결하도록 개선된 구조의 스와시 플레이트에 관한 것이다.

일반적으로 콤바인이나 트랙터와 같은 차량의 변속에 이용되는 정유압변속장치는 도 1과 2에 개략적으로 도시된 바와같이 엔진(1)에 의해 구동되는 가변용량형 유압펌프(2)에 의해 토출되는 압유는 유압모터(3)으로 공급되고, 그로부터 유압펌프로 귀환되는 구성을 갖고, 유압배관 형성을 간소화 하기 위하여 상기 유압펌프 하측에 유압모터(3)가 설치되어 엔진에 의해 유압펌프를 구동하고 유압 배관을 통해 연결된 유압모터가 구동된다. 도면부호(4)는 모터의 출력축이다.

상기 유압펌프에는 도면에 도시되지 않은 조작레버에 의해 요동운동하도록 작동되는 스와시 플레이트(swash plate)(10)에 면대면으로 접촉된 슈 플레이트(shoe plate)(11)가 배치되고, 상기 슈 플레이트(11)는 복수개의 실린더에 제공된 피스톤 어셈블리(12)들이 배치된 구성으로 스와시 플레이트의 조작에 의해 도면에 도시되지 않은 실린더가 연동하게 된다.

도 3a 내지 도 5b를 참고하여 설명하면, 도 2a의 조작레버와 스와시 플레이트 위치에서는 도 2b에 도시된 바와같이 유로가 연결되어 모터가 시계방향 회전 작동하게 되고, 도 3a에 도시된 조작레버와 스와시 플레이트 위치에서는 도 3b에 도시된 바와같이 모터가 반시계방향으로 회전하게 되고, 도 4a에 도시된 조작레버와 스와시 플레이트 위치에서는 도 4b에 도시된 바와같이 유압펌프로 부터 모터로의 유로가 단속되어 모터가 정지되며, 이와같이 조작레버에 의해 조작되는 스와시 플레이트의 각도에 따라 모터의 회전방향이 자동으로 변경된다.

종래에는 상기 스와시 플레이트(10)가 슈 플레이트(11)와 완전히 면접촉된 상태로 배치되어 조작레버의 움직임에 대해 민감하게 작동하게 됨에 따라 모터의 회전이 완전히 정지되어야 하는 중립 구간의 폭이 줄어, 중립위치의 조작레버가 작업자의 부주의 등에 의해 의도하지 않은 작은 움직임에도 피스톤들이 작동하게 되어 사고가 발생되는 등 유압장치의 불안한 거동이 유발되는 문제점이 있었다. 일본 특허공개공보 소59-79078호(1984.05.08 공개)의 가변형 유압 액튜에이터에도 상기한 바와같이 스와시 플레이트와 슈 플레이트가 면대면으로 접촉된 배치구조로 되어 상기한 유압장치의 불안한 거동의 문제점이 있었다. 또한, 상기와 같이 조작레버에 민감하게 거동하는 움직임에 따라 급격한 맥동이 발생되어 유압 장치의 내구성 저하 및 압유 흐름의 비효율성의 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 중립위치에서 작업자의 부주의에 의한 조작레버의 움직임에 대한 피스톤조립체의 작동의 미리 설정된 정도의 미세한 움직임에 대해 모터가 작동하지 않도록 하기 위한 구조개선이 요망되었다.

일본 특허공개공보 소59-79078호(1984.05.08 공개)

본 발명은 상기한 종래 콤바인이나 트랙터와 같은 차량에 제공된 정유압변속장치의 가변용량형 유압펌프(1)에서 스와시 플레이트에 면접촉된 슈 플레이트의 배치 구조에 따른 문제점을 해결하기 위하여, 슈 플레이트와 접촉하는 스와시 플레이트의 표면에 경사각을 주어 슈 플레이트와 스와시 플레이트 사이에 유격을 형성하여 상기 유격에 대응된 구간에서 스와시 플레이트 조작 레버의 작동에 즉각적인 반응을 하지 않도록 개선된 스와시 플레이트 구조의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 스와시 플레이트의 중립 확보를 위하여 복귀력이 개선된 스와시 플레이트 구조를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 정유압변속장치용 개선된 구조의 스와시 플레이트는 바디 속에서, 중앙의 홀을 관통하여 배치된 펌프샤프트를 중심으로 배치된 환형의 스와시 플레이트의 일측면에서 복수개의 피스톤 어셈블리들 각각에 연결되어 환상으로 배치된 슈 플레이트들이 접촉하도록 배치되고, 상기 슈 플레이트들 각각에 연결된 피스톤 어셈블리의 작동에 연동하여 밸브장치가 개폐되며, 조작레버의 작동에 따라 스와시 플레이트가 슈 플레이트에 접촉하여 피스톤 어셈블리와 대응된 밸브장치들을 선택적으로 작동시켜 모터를 구동하도록 된 정유압변속장치용 스와시 플레이트에 있어서, 상기 슈 플레이트에 대향된 상기 스와시 플레이트의 내측면은 중앙의 홀에 인접한 부분에서 반경방향 외측으로 갈 수록 슈 플레이트로 부터 멀어지도록 경사지게 형성되어, 상기 슈 플레이트는 스와시 플레이트의 중앙의 홀에 인접한 부분에서 스와시 플레이트와 선접촉되고, 모터가 정지된 중립위치에서, 조작레버의 조작에 의해 경사지는 스와시 플레이트에 대해 슈 플레이트가 선접촉된 상태에서 면접촉되는 시간 동안 지연되어 동작함에 따라 모터가 구동이 지연되도록 구성된다.

상기 스와시 플레이트가 슈 플레이트에 대하여 멀어지게 경사진 각도는 유압 펌프의 용량을 고려하여 선택하되 0.5° 내지 5.4°사이에서 선택되는 것이 바람직하다.

상기 스와시 플레이트는, 스와시 플레이트의 회전축에 대하여 미리 설정된 각도의 경사각을 부여하도록 홀을 중심으로 양측에 형성된 두개의 고정핀들을 잇는 가상의 직선을 중심으로 양측에 각각 스프링 홀을 형성하고, 스와시 플레이트의 일측면에 대향하여 배치되는 슈 플레이트에도 상기 스와시 플레이트에 형성된 스프링 홀에 대응하여 대향된 위치에 스프링 홀을 형성하며, 상기 스와시 플레이트의 스프링 홀과 슈 플레이트의 스프링 홀 각각에 스프링의 양측 부분들이 각각 삽입되어 스프링을 장착하여 스와시 플레이트의 복귀력을 향상시키도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 피스톤 조립체와 밸브장치가 연결된 슈 플레이트에 대하여 스와시 플레이트가 선접촉된 상태에서 조작레버의 작동에 따라 스와시 플레이트가 슈 플레이트와 면접촉됨에 따라 연동하여 모터가 구동하도록 함으로써 상기 스와시 플레이트와 슈 플레이트의 선접촉에서 면접촉될 때 까지의 시간 동안 유압 모터의 구동이 지연되어 중립위치의 구간을 간편하게 확대되고, 이에 따라 종래 스와시 플레이트에 민감하게 반응하던 슈 플레이트의 구조와 비교하여 유압장치의 안전 사고와 급격한 동작이 방지됨에 따라 맥동 발생이 방지되어 제품 품질이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래 정유압변속장치용의 유압 펌프와 유압 모터의 개략적인 구성도면.
도 2는 종래 스와시 플레이트와 슈 플레이트의 배치구조를 보여주는 개략적인 정유압변속장치용의 일체형 유압펌프와 유압모터 구성을 보여주는 단면도.
도 3a와 도 3b는 종래 정유압 변속장치에서 유압모터가 시계방향 회전시 조작레버와, 스와시 플레이트 및 그에 대응되는 펌프와 모터 작동상태도.
도 4a와 도 4b는 유압모터가 반시계방향 회전시 조작레버와 스와시 플레이트 및 그에 대응되는 펌프와 모터의 작동 상태도.
도 5a와 도 5b는 유압모터의 정지 위치시 조작레버와 스와시 플레이트 및 그에 대응되는 펌프와 모터의 작동상태도.
도 6은 본 발명에 의한 개선된 구조의 스와시 플레이트 구조를 보여주는 단면도.
도 7은 도 6의 스와시 플레이트의 사시도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 스와시 플레이트의 평면도.
도 9는 도 8의 스와시 플레이트와 슈 플레이트 사이에 스프링이 장착된 상태의 단면도.
도 10 은 도 9의 슈 플레이트의 평면도와 단면도.
도 11은 도 8의 스와시 플레이트의 변형예로서 스프링 홀이 두쌍이 형성된 것을 보여준다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 6와 7에 도시된 바와같이, 본 발명에 의한 정유압변속장치는 바디(100) 속에서 펌프샤프트(101)을 중심으로 배치된 환형의 스와시 플레이트(102)의 일측면(104)에서 슈 플레이트(103)가 선접촉되어 배치되고, 상기 슈 플에이트는 복수개의 피스톤 어셈블리(106)들 각각에 연결되어 환상으로 배치된다.

이를 위하여, 도 6의 단면도에서 볼 수 있듯이, 상기 슈 플레이트(103)에 대향된 상기 스와시 플레이트(102)의 내측면은 중앙의 홀(105)에 인접한 부분에서 반경방향 외측으로 갈수록 슈 플레이트로 부터 멀어지도록 경사지게 형성되어 있다. 상기 경사도는 펌프의 용량 등을 감안하여 설정되는데 0.5° 내지 5.4°사이의 범위에서 선택되는 것이 바람직하다.

상기 스와시 플레이트의 내측면의 경사로 인하여 슈 플레이트는 홀(105)에 인접한 부분에서 선접촉되어 있어서, 예를들어 도 5a에 도시된 중립 상태에서 도 3a에 도시된 위치로 레버가 작동될 때, 경사진 스와시 플레이트에 대하여 슈 플레이트가 면접촉하게 되는 스와시 플레이트와 선택된 슈 플레이트 사이의 이격된 유격 거리에 대응하여 슈 플레이트에 연결된 피스톤 어셈블리의 작동 및 밸브의 개방이 지연됨에 따라 압유 공급이 지연되고 따라서, 모터가 시계방향으로 회전하는 것이 지연된다.

또한, 도 5a에 도시된 중립 상태에서 도 4a에 도시된 위치로 레버가 작동되면 경사진 스와시 플레이트의 표면에서 선택된 슈 플레이트가 선 접촉된 상태에서 면접촉되는 상태까지의 유격 거리에 대응된 시간동안 지연된 다음 피스톤 어셈블리의 작동으로 대응된 밸브가 개방되어 모터로의 압유가 공급되어 모터는 반시계방향으로 회전하게 된다.

도 8 내지 도 10에 도시된 본 발명의 다른 실시예는, 스와시 플레이트(102)의 일측면(104)에는 스와시 플레이트의 중립 확보를 위하여 스와시 플레이트의 회전축에 대하여 미리 설정된 각도의 경사각을 부여하도록 홀(105)을 중심으로 양측에 형성된 두개의 고정핀(110)들을 잇는 가상의 직선을 중심으로 양측에 각각 하나의 스프링 홀(115)을 형성하고, 스와시 플레이트의 일측면(104)에 대향하여 배치되는 슈 플레이트(103)에도 상기 홀(115)에 대응하여 대향된 위치에 스프링 홀(117)을 형성하며, 상기 스와시 플레이트의 스프링 홀(115)과 슈 플레이트의 스프링 홀(117) 각각에 스프링(120)의 양측 부분들이 각각 삽입되어 장착된다.

상기 슈 플레이트(103)에 대향된 상기 스와시 플레이트(102)의 내측면은 중앙의 홀(105)에 인접한 부분에서 반경방향 외측으로 갈수록 슈 플레이트로 부터 멀어지도록 0.5° 내지 5.4°사이의 범위에서 경사지게 형성됨에도 스와시 플레이트는 상기 스프링의 반력에 의해 어느 쪽으로든지 경사지지 않고 균형이 유지될 수 있다.

도 11에는 스와시 플레이트의 일측면(104)에 두쌍의 스프링 홀(115)들을 형성한 변형예가 도시되어 있으며, 이 경우에도 스와시 플레이트의 홀(105)을 중심으로 양측에 형성된 두개의 고정핀(110)들을 잇는 가상의 직선을 중심으로 양측에 각각 두개의 스프링 홀을 형성하고, 아울러 슈 플레이트에도 대향된 면에 동일한 수의 스프링 홀이 형성된다.

정유압변속장치는 레버나 페달 조작으로 기동될 때, 즉 레버나 페달을 놓거나 떼었을 때 자동으로 중립으로 복귀디도록 하는 복귀력이 제공되지만 이러한 복귀력이 여러 요인으로 인해 기동하려고 하는 조작력과 같거나 약할 경우 스와시 플레이트가 복귀되지 않거나 더 큰 각도로 기울어져 기동 변위가 더 커지게 되어 복귀력이 조작력 보다 작게 되면 제품의 안정성에 치명적인 문제가 발생될 수 있게 된다.

이러한 문제는 상기한 실시예에서 스와시 플레이트와 슈 플레이트 사이에 제공되는 스프링의 반력에 의해 제공되는 복귀력으로 스와시 플레이트의 중립 균형이 향상됨으로서 해소되고, 따라서 제품의 안정성을 향상된다.

이로써, 예를들어 작업자가 중립위치에서 부주의에 의해 조작레버를 잘못 건드리게 되더라도 상기한 유격 거리만큼 작동하지 않고 조작레버에 의해 스와시 플레이트가 완전히 젖혀져 면대면 접촉이 이루어질 때 까지 피스톤 조립체와 밸브의 급격한 거동이 발생되지 않게 되고, 스와시 플레이트는 안정되게 위치가 유지되어 종래와 같이 중립구간에서 급격한 변속으로 인하여 맥동과 충격이 발생되지 않고 안전사고가 발생되지 않게 된다.

본 발명은 예를들어 콤바인이나 트랙터 등에서 레버조작에 의해 정유압변속장치의 유압펌프에 제공된 스와시 플레이트를 슈 플레이트에 접촉시켜 유압모터의 작동을 제어함에 있어, 상기 스와시 플에이트의 접촉면을 경사면으로 형성하여 중립위치에서는 슈 플레이트가 스와시 플레이트에 선접촉된 다음 레버 조작에 의해 면접촉되면서 피스톤 조립체가 작동하도록 함으로써 선접촉에서 면접촉까지의 시간 동안 유압장치의 거동이 지연되도록 기존의 정유압변속장치에 큰 구조변경없이 간편하게 적용하여 이용될 수 있다.

100 : 바디 101 : 펌프 샤프트
102 : 스와시 플레이트 103 ; 슈 플레이트
105 : 홀 106 : 피스톤 어셈블리

Claims (3)

1. 바디(100) 속에서, 중앙의 홀(105)을 관통하여 배치된 펌프샤프트(101)를 중심으로 배치된 환형의 스와시 플레이트(102)의 일측면(104)에서 복수개의 피스톤 어셈블리(106)들 각각에 연결되어 환상으로 배치된 슈 플레이트(103)들이 접촉하도록 배치되고, 상기 피스톤 어셈블리의 작동에 연동하여 밸브장치가 개폐되며, 조작레버의 작동에 따라 스와시 플레이트가 슈 플레이트에 접촉하여 피스톤 어셈블리(106)와 대응된 밸브장치들을 선택적으로 작동시켜 모터를 구동하도록 된 정유압변속장치용 스와시 플레이트에 있어서,
   상기 슈 플레이트(103)에 대향된 상기 스와시 플레이트(102)의 내측면은 중앙의 홀(105)에 인접한 부분에서 반경방향 외측으로 갈 수록 슈 플레이트로 부터 멀어지도록 경사지게 형성되어, 상기 슈 플레이트는 스와시 플레이트의 중앙의 홀(105)에 인접한 부분에서 스와시 플레이트와 선접촉되고, 모터가 정지된 중립위치에서, 조작레버의 조작에 의해 경사지는 스와시 플레이트에 대해 슈 플레이트가 선접촉된 상태에서 면접촉되는 시간 동안 지연되어 동작함에 따라 모터가 구동이 지연되도록 구성된 것을 특징으로 하는 정유압변속장치용 스와시 플레이트.
2. 제 1항에 있어서, 상기 스와시 플레이트가 슈 플레이트에 대하여 멀어지게 경사진 각도는 0.5° 내지 5.4°사이에서 선택되는 것을 특징으로 하는 정유압변속장치용 스와시 플레이트.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 상기 스와시 플레이트의 회전축에 대하여 미리 설정된 각도의 경사각을 부여하도록 홀(105)을 중심으로 양측에 형성된 두개의 고정핀(110)들을 잇는 가상의 직선을 중심으로 양측에 각각 스프링 홀(115)을 형성하고, 스와시 플레이트의 일측면(104)에 대향하여 배치되는 슈 플레이트(103)에도 상기 홀(115)에 대응하여 대향된 위치에 스프링 홀(117)을 형성하며, 상기 스와시 플레이트의 스프링 홀(115)과 슈 플레이트의 스프링 홀(117) 각각에 스프링(120)의 양측 부분들이 각각 삽입되어 스프링을 장착하여 스와시 플레이트의 복귀력을 향상시키도록 된 것을 특징으로 하는 정유압변속장치용 스와시 플레이트.
   

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