KR101267921B1

KR101267921B1 - 액압 회전기

Info

Publication number: KR101267921B1
Application number: KR1020097006182A
Authority: KR
Inventors: 가즈아키 요코야마; 요시노리 다케우치; 하루오 고쿠분
Original assignee: 히다치 겡키 가부시키 가이샤
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2013-05-27
Also published as: JP4884135B2; WO2008026501A1; US8087903B2; KR20090045389A; JP2008051072A; US20100178177A1; DE112007002018T5

Abstract

본 발명은 케이싱 내에 설치한 회전축과, 이 회전축에 연결되어, 복수의 실린더 구멍을 뚫어 설치한 실린더 블럭과, 이들 각 실린더 구멍에 슬라이딩 가능하게 장착한 피스톤으로 이루어지고, 회전축과 실린더 블럭이 동기 회전하는 사이에, 각 피스톤이 각 실린더 구멍 내에서 왕복 이동하는 액압 회전기로서, 실린더 블럭의 각 실린더 구멍과, 각 피스톤과의 사이의 슬라이딩면의 적어도 한쪽 면을 피가공면으로 하여, 이 피가공면에 의하여 다수의 미소 오목부가 형성되고 있고, 이들 각 미소 오목부는, 한쪽측이 깊이방향을 향하여 완사면이4고, 이것과는 반대측이 급사면이 된 타원형상의 오목부이며, 각 미소 오목부는, 피스톤이 더욱 큰 하중의 작용을 받으면서 실린더 구멍 내를 이동하는 방향으로 완사면이 향하도록 형성되어 있다.

Description

액압 회전기{HYDRAULIC ROTATION MACHINE}

본 발명은, 피스톤식 유압펌프나 유압모터라는 액압 회전기에 관한 것이다.

사판식, 사축식의 유압펌프, 유압모터나 레이디얼 피스톤식의 유압펌프나 유압모터는, 회전축을 연결한 실린더 블럭에 형성한 복수의 실린더 구멍 내에 각각 피스톤을 슬라이딩 가능하게 설치하는 구성으로 하고 있다. 예를 들면, 사판식 유압펌프를 예로 취하면, 케이싱 내에 실린더 블럭이 설치되고, 이 실린더 블럭과 대면하도록 사판이 설치되어 있다. 회전축은 사판을 관통하여 연장되어 실린더 블럭에 연결되어 있고, 회전축과 실린더 블럭은 일체 회전하도록 되어 있다. 실린더 블럭에는 회전방향으로 복수(통상은, 5개소, 7개소 등이라는 홀수)의 실린더 구멍이 설치된다. 사판에는 실린더 구멍과 동수의 피스톤에 연결한 슈(shoe)가 슬라이딩 가능하게 지지되어 있고, 이들 각 피스톤은 각각 실린더 구멍 내에 왕복 이동 가능하게 삽입되어 있다.

회전축을 구동하면, 실린더 블럭이 이것에 따라 회전하게 되고, 이 때에 실린더 블럭의 각 실린더 구멍에 삽입한 피스톤이, 사판의 각도에 따른 스트로크로 왕복 이동하게 된다. 또, 실린더 블럭의 회전에 의해 각 실린더 구멍은 흡입 포트와 토출 포트로 변환하여 접속된다. 따라서, 피스톤이 실린더 구멍으로부터 돌출 할 때에는, 이 실린더 구멍이 흡입 포트와 연통하여 작동오일을 흡입하고, 피스톤의 실린더 구멍으로의 진입이 개시되면, 토출 포트와 연통하여, 흡입한 작동오일을 가압하여 토출하게 된다.

이상과 같이 작동하는 사판식 유압 펌프에 있어서, 그 작동을 원활하게 행하기 위해서는, 피스톤과 실린더 구멍과의 사이의 슬라이딩면에서의 슬라이딩성을 양호하게 할 필요가 있다. 이 피스톤과 실린더 구멍과의 슬라이딩성을 향상시키기 위하여, 실린더 구멍의 슬라이딩면에 저마찰 구리합금으로 이루어지는 슬라이딩층을 형성하도록 한 것이, 특허문헌 1에 기재되어 있다. 이 특허문헌 1에서는, 실린더 구멍의 내면에 저마찰 구리합금을 용착시키고, 그 후에 이것을 소결함으로써, 저마찰화시킨 슬라이딩층을 형성하고 있다.

단, 상기한 바와 같은 저마찰 구리합금층을 실린더 구멍의 내면에 형성하는 처리를 행하는 것은 복잡한 가공을 필요로 하기 때문에, 제조비용을 상승시킨다는 문제점이 있다. 액압 회전기는, 케이싱 내 전체에 작동오일이 충만되어 있는 상황하에서 작동하는 것이기 때문에, 이 작동오일을 윤활재로서 기능시킴으로써, 실린더 구멍의 내면을 저마찰화하기 위한 복잡한 가공을 실시하는 일 없이, 피스톤과 실린더 구멍과의 사이의 슬라이딩성을 개선할 수 있다. 이것을 위해서는, 피스톤이 슬라이딩할 때에, 실린더 구멍의 내면에는 반드시 작동오일의 유막이 형성되어, 유막 끊김이 생기지 않도록 하지 않으면 안되고, 이것을 위해서는, 실린더 구멍의 내면에 오일 유지성을 가지게 하는 것이 요구된다.

여기서, 슬라이딩면에 오일 유지성을 가지게 하기 위한 구성으로서는, 예를 들면 특허문헌 2의 개시를 참고로 할 수 있다. 이 특허문헌 2는, 엔진의 시프트 포크에서, 그 평탄면으로 이루어지는 슬라이딩면에 다수의 마이크로 딤플을 형성하여, 미소 요철을 설치함으로써, 슬라이딩면의 오일 유지성을 양호하게 하는 구성으로 한 것이다. 그리고, 이 특허문헌 2에서는, 마이크로 딤플은, 절삭가공, 연마가공, 소성가공 등에 의하여 형성할 수 있고, 또한 쇼트피닝에 의해서도 마이크로 딤플을 형성할 수 있다고 기재되어 있다.

[특허문헌 1]

일본국 특개평7-167041호 공보

[특허문헌 2]

일본국 특개2001-280494호 공보

이상의 것으로부터, 특허문헌 1에 있는 바와 같이, 실린더 구멍의 내면을 저마찰 구리합금에 의한 저마찰화하는 슬라이딩층의 형성이라는 복잡하고 또한 번거로운 가공을 행하는 일 없이, 피스톤과 실린더 구멍과의 슬라이딩면에서의 슬라이딩성을 더욱 개선하기 위하여, 특허문헌 2의 개시내용을 참고하여, 실린더 블럭에 서의 실린더 구멍의 표면에 다수의 마이크로 딤플을 형성하는 것을 생각할 수 있다.

그런데, 이 종류의 액압 회전기의 작동 중은, 실린더 블럭 및 이 실린더 블럭의 실린더 구멍에 삽입되어 있는 피스톤은 회전축의 주위를 회전하게 되고, 또한 이 회전동작의 사이에 피스톤이 실린더 구멍 내에서 왕복 이동한다. 또한, 피스톤의 끝부에는 슈가 연결되어 설치되고, 이 슈는 사판 등에 슬라이딩 접촉하고 있다. 따라서, 액압 회전기가 작동하여, 피스톤이 실린더 구멍 내를 왕복 운동할 때에는, 이 피스톤에는 여러 방향의 하중이 작용하여, 이들이 실린더 구멍으로의 슬라이딩조건에 복잡한 영향을 미치게 된다. 피스톤이 스트로크할 때에, 그 끝면에 작용하는 압력은 크게 변화하고, 실린더 블럭의 회전수에 의해 피스톤의 이동속도가 변화한다. 또한, 이 액압 회전기를 가변 용량식 유압펌프로 한 경우에는, 경전제어에 의해 피스톤의 스트로크 길이가 변화한다.

이상의 것으로부터 실린더 구멍의 내면에 마이크로 딤플을 형성하면, 오일 유지성을 향상시킬 수 있어, 피스톤의 실린더 구멍으로의 슬라이딩성이 어느 정도는 양호해지나, 상기한 작동조건의 과혹성을 고려하면, 단지 저마찰화에만 의하지 않고, 슬라이딩 조건을 더욱 양호하게 할 수 있도록 하는 것이 요망된다. 따라서, 본 발명자들은 액압 회전기의 성능을 더욱 향상시키기 위하여 예의연구를 행한 결과, 피스톤과 실린더 구멍 사이의 슬라이딩면에서, 단지 오일 유지성을 가지게 할 뿐만 아니라, 소정의 종류의 유체 베어링으로서의 기능을 발휘시켜, 피스톤이 스트로크할 때의 움직임에 직진성을 가지게 할 수 있으면, 실린더 구멍과의 사이의 슬라이딩을 더욱 원활하게 행하게 할 수 있는 점에 착안하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

그와 같이 하여 본 발명은 이상의 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 점은, 간단한 가공에 의하여, 실린더 구멍 내에서의 피스톤의 왕복이동을 원활하게 행하게 하여, 내마모성이나 내스커핑을 향상시키는 것에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 케이싱 내에 설치한 회전축과, 이 회전축에 연결되고, 복수의 실린더 구멍을 뚫어 설치한 실린더 블럭과, 이들 각 실린더 구멍에 슬라이딩 가능하게 장착한 피스톤으로 이루어지고, 상기 회전축과 상기 실린더 블럭이 동기회전하는 사이에, 상기 각 피스톤이 상기 각 실린더 구멍내에서 왕복 이동하는 액압 회전기로서, 상기 실린더 블럭의 각 실린더 구멍과, 상기 각 피스톤과의 사이의 슬라이딩면의 적어도 한쪽 면을 피가공면으로 하고, 이 피가공면에는 다수의 미소 오목부가 형성되어 있고, 이들 각 미소 오목부는, 한쪽측이 깊이방향을 향하여 완사면이고, 이것과는 반대측이 급사면이 된 타원형상의 오목부이고, 상기 각 미소 오목부는, 상기 피스톤이 더욱 큰 하중의 작용을 받으면서 상기 실린더 구멍 내를 이동하는 방향으로 완사면이 향하도록 형성하는 구성으로 한 것을 그 특징으로 하는 것이다.

여기서, 서로 대향하는 2면 사이를 슬라이딩시키는 경우, 이 서로 대향하는 2면이 끝이 좁아져 있으면, 즉 이동방향을 향하여 적어도 어느 한쪽이 다른쪽에 근접하는 방향으로 경사져 있으면, 그 사이에 개재하는 윤활유가 이 경사면으로 인입되어, 이른바 웨지막 효과에 의한 압력이 발생하게 된다. 이것에 의하여 서로 대향하는 면 사이를 이간시키는 방향으로 가압력이 작용하여, 그 사이가 일종의 유체베어링으로서 기능시킨다. 이 웨지막 효과를 더욱 강력하게 발휘시키기 위해서는, 경사면의 각도가 중요한 요소가 된다. 그래서 피가공면에 형성되는 미소 오목부를, 크레이터와 같이 유발형상의 원형 오목부가 아니라, 방향성이 있는 타원형상의 오목부로 이루고, 가장 깊은 부위로부터 한쪽측을 향하여 소정 각도 경사진 완사면으로 하고 있다. 한편, 오목부에서의 다른쪽측을 향해서는, 이것보다 각도가 큰 급사면이 된다. 그리고, 서로 슬라이딩하는 2면의 적어도 한쪽측에, 그 전면(全面)에 걸쳐 미소 오목부를 다수 형성하고, 이들 미소 오목부의 타원에서의 긴 축을 피스톤의 왕복이동 방향을 향하여 연장시킨다.

실린더 구멍 내를 왕복 이동하는 피스톤이 더욱 큰 압력이나, 하중을 받아 이동하는 방향으로 완사면을 향한다. 액압 회전기를 유압펌프로서 사용하는 경우에는, 피스톤이 실린더 구멍으로 진입할 때에, 이 피스톤의 끝면에 고압이 작용한다. 한편, 유압모터로서 사용하는 경우에는, 통상, 피스톤이 실린더 구멍으로부터 돌출하는 방향으로의 이동시에, 피스톤 끝면에 높은 압력이 작용하게 된다. 따라서 액압 회전기를 유압펌프로서 사용하는 경우와, 유압모터로서 사용하는 경우에서는, 완사면의 방향을 반대방향을 행하도록 한다.

미소 오목부는, 예를 들면, 쇼트피닝에 의하여 형성할 수 있다. 쇼트피닝은, 경질의 작은 볼로 이루어지는 쇼트재를 투사장치로 가속시켜 피가공물의 표면에 고속으로 충돌시키도록 한 것이다. 이 쇼트피닝은, 일반적으로 피가공물의 표층부를 조면화시키고, 또한 경질화시켜, 높은 압축 잔류응력을 부여하여, 내마모성의 향상, 유체저항의 저감 등을 도모하기 위한 가공이며, 또 요철형성에 의하여 오일 유지성을 향상하게 되다. 본 발명에서는, 이상의 점에 더하여, 쇼트피닝에 의하여 웨지막 효과를 발휘하도록 경사진 면을 형성하고 있다. 즉, 쇼트재를 피가공면에 대하여 경사방향으로부터 입사시킴으로써, 웨지막 효과를 발휘하는 완사면이 형성되고, 이 쇼트재의 입사각에 따라 사면의 각도를 제어할 수 있다. 미소 오목부는 피가공면 전체에 걸쳐 다수 형성한다. 그리고, 쇼트재의 입사각은, 바람직하게는 60도 이하로 하고, 더욱 바람직하게는 45도 내지 30도 정도로 하며, 또, 쇼트재의 직경은 10 ㎛ 이상이고, 1 mm 이하의 입자지름의 것을 사용한다. 물론, 쇼트피닝에서, 가령 쇼트재를 피가공면에 대하여 경사방향으로부터 입사시켜, 경사면을 형성하였다 하여도, 소정의 깊이를 가지는 오목부이기 때문에, 상기한 내마모성이나 오일 유지성 등이라는 여러가지 특성이 손상되는 일은 없다.

쇼트피닝이 실시되는 피가공면은, 실린더 구멍의 내면 또는 피스톤의 외면 중 어느 하나이다. 이들 중, 어느 쪽에 미소 오목부를 형성하여도 좋다. 또, 한쪽측뿐만 아니라, 실린더 구멍의 내면과 피스톤 외면의 양쪽에 미소 오목부를 형성할 수도 있다.

경사방향으로부터 쇼트재를 피가공면에 입사시킨다는 간단한 가공을 실시하는 것만으로, 그 슬라이딩면에 윤활유막을 확실하게 유지시킬 뿐만 아니라, 실린더 구멍과 피스톤과의 사이의 슬라이딩면에 형성한 미소 오목부에 의해 유체 베어링 기능을 발휘시켜, 더욱 원활하고도 저부하로 피스톤을 작동시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에서, 액압 회전기의 일례로서의 사판식 유압펌프의 단면도,

도 2는 도 1의 유압펌프를 구성하는 실린더 블럭의 단면도,

도 3은 실린더 블럭의 피스톤 구멍에 형성되는 미소 오목부의 구성을 나타내는 설명도,

도 4는 쇼트 피닝에 의하여 미소 오목부를 형성하고 있는 상태를 나타내는 설명도,

도 5는 미소 오목부에 의하여 발휘하는 웨지막 효과의 설명도,

도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에서, 실린더 블럭과 피스톤을 나타내는 단면도이다.

이하, 도면에 의거하여 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1에 액압 회전기의 일례로서, 사판식 유압펌프의 전체 단면을 나타낸다. 또한, 본 발명은 이 사판식 유압펌프에 한정되는 것은 아니고, 사축식, 레이디얼 피스톤식 등, 작동시에 회전하는 실린더 블럭을 가지며, 이 실린더 블럭에 피스톤이 왕복 이동하는 실린더 구멍을 설치한 유압펌프 또는 유압모터로서 적용 가능하다.

도면 중에서, 1은 펌프 케이싱이고, 이 펌프 케이싱(1)은 본체 케이싱(1a)과 프론트 케이싱(1b)으로 구성된다. 본체 케이싱(1a)은 프론트 케이싱(1b)에 접합·고정되어 있고, 이것에 의하여 펌프 케이싱(1) 내에는 밀폐된 수용공간(2)이 형성되어 있다. 수용공간(2) 내에는, 도 2에 나타낸 실린더 블럭(3)이 장착되어 있고, 이 실린더 블럭(3)의 중심에 설치한 스플라인 구멍(3a)을 관통하도록 하여 회전축(4)이 설치되고, 회전축(4)은 펌프 케이싱(1)을 구성하는 본체 케이싱(1a) 및 프론트 케이싱(1b)에, 각각 베어링(5, 6)에 의해 회전 자유롭게 지지되어 있다. 회전축(4)의 실린더 블럭(3)에 대한 끼워 맞춤부에는 스플라인이 형성되어 있고, 회전축(4)을 회전 구동하면, 실린더 블럭(3)이 이것과 일체적으로 회전한다. 회전 축(4)에는 커플링부재(7)가 일체 회전하도록 연결되어 있고, 이 커플링부재(7)에는, 예를 들면 엔진의 출력축 등이 연결된다.

도면에서, 8은 사판으로서, 이 사판(8)은 본체 케이싱(1a)에 설치한 경전각제어부재(9)에 의하여, 경전각, 즉 회전축(4)에 대한 사판(8)의 경사각도가 제어되어, 유압펌프로서의 토출용량이 결정된다. 사판(8)에는 소정수의 슈(10)가 장착되어 있고, 이들 각 슈(10)에는 구면 이음매(10a)를 거쳐 각각 피스톤(11)이 연결되어 설치되어 있다. 피스톤(11)은 실린더 블럭(3)에 형성한 실린더 구멍(12)에 왕복이동 가능하게 삽입되어 있다. 실린더 블럭(3)에는 홀수개소, 예를 들면 5개소 또는 7개소의 실린더 구멍(12)이 뚫어 설치되어 있고, 각 실린더 구멍(12)에 각각 피스톤(11)이 장착되어 있다.

실린더 블럭(3)과 본체 케이싱(1a)과의 사이에는 밸브판(13)이 장착되어 있다. 밸브판(13)에는, 본체 케이싱(1a)에 설치한 흡입 유로(14) 및 토출 유로(15)에 연통하는 흡입 포트(16)와 토출 포트(17)가 설치되어 있다. 따라서, 실린더 블럭(3)이 회전하면, 이 실린더 블럭(3)에 형성되고, 각 실린더 구멍(12)에 연통되어 있는 연통로(12a)가 흡입 포트(16)와 토출 포트(17)로 변환 접속된다. 또한, 실린더 블럭(3)을 밸브판(13)에 가압시키고, 또 이 밸브판(13)을 본체 케이싱(1a)에 가압하기 위하여, 회전축(4)에 스프링 받이부재(18)가 연결하여 설치되어 있고, 또 실린더 블럭(3)에는 원주방향으로 복수개소에 스프링 받이 오목부(19)가 설치되어 있고, 이들 스프링 받이 오목부(19)와 회전축(4)의 스프링 받이부재(18)와의 사이에는 압축 스프링(20)이 설치되어 있다.

이상과 같이 구성되는 사판식 유압펌프는 이하에 나타내는 바와 같이 작동한다. 즉, 도시 생략한 구동수단에 의하여 회전축(4)을 회전 구동하면, 이 회전축(4)에 연결한 실린더 블럭(3)이 회전 구동된다. 실린더 블럭(3)이 회전함으로써, 각 실린더 구멍(12)에 장착한 피스톤(11)이 회전축(4)의 축 주위로 회전 구동되게 되고, 피스톤(11)에 연결한 슈(10)가 사판(8)의 표면 상을 슬라이딩한다. 사판(8)이 회전축(4)에 대하여 경사져 있으면, 이 경사각에 따라 피스톤(11)이 실린더 구멍(12) 내에서 진퇴하여, 그것에 따른 스트로크로 왕복이동한다.

실린더 블럭(3)이 반회전하는 동안은, 피스톤(11)은 실린더 구멍(12)으로부터 돌출하는 방향으로 변위하고, 실린더 블럭(3)이 나머지 반회전하는 동안은, 피스톤(11)은 실린더 구멍(12) 내를 향하여 진입하는 방향으로 변위한다. 여기서, 피스톤(11)이 돌출하는 동안은, 실린더 구멍(12)의 연통구멍(12a)을 밸브판(13)의 흡입 유로(14)와 연통시켜(흡입 행정), 가장 신장된 위치로부터 피스톤(11)이 실린더 구멍(12) 내로 진입하는 방향으로 방향을 바꾸면, 실린더 구멍(12)의 연통구멍(12a)을 밸브판(13)의 토출유로(15)와 연통시킨다(토출행정). 그리고, 흡입 행정과 토출행정과의 사이의 이행시에는, 흡입 유로(14)와도, 토출 유로(15)와도 연통하지 않는 사점위치가 설치된다.

이것에 의하여, 실린더 구멍(12)이 흡입 유로(14)와 연통하고 있는 동안은 피스톤(11)의 실린더 구멍(12)으로부터의 돌출에 따라, 실린더 구멍(12) 내의 용적이 확대되고, 그 사이에 흡입 포트(16)로부터 실린더 구멍(12) 내로 작동오일을 흡입한다. 또, 실린더 구멍(12)이 토출 유로(15)에 연통하여, 피스톤(11)이 실린더 구멍(12) 내로 진입하면, 실린더 구멍(12) 내의 용적이 축소하게 되고, 실린더 구멍(12) 내로 흡입된 작동오일을 가압하여 토출 유로(15)로부터 토출 포트(17)로 토출한다. 그 결과, 흡입 포트(16)로부터 흡입한 작동오일이 가압되어, 토출 포트(17)를 향하여 토출하는 펌프작용을 발휘한다.

여기서, 피스톤(11)의 작동은, 실린더 블럭(3)의 회전에 의하여, 슈(10)를 사판(8)에 슬라이딩 접촉시키면서, 실린더 구멍(12) 내를 왕복 이동한다. 흡입 행정에서는, 저압상태로 되어 있는 작동오일을 실린더(12) 내로 흡입하기 때문에, 피스톤(11)에는 특별한 고압이 작용하는 일은 없고, 이 방향으로의 피스톤(11)의 슬라이딩 동작에 대한 저항이 극단적으로 증대하는 등이라는 사태가 생기는 일은 없다.

한편, 피스톤(11)이 실린더 구멍(12) 내로 진입하는 동작시에는, 실린더 구멍(12) 내의 작동오일이 가압되게 되고, 이때의 유압력, 즉 펌프압이 피스톤(11)의 선단면에 작용한다. 따라서, 피스톤(11)의 이 방향으로의 동작시에, 윤활성을 양호하게 하여 저항을 증대시키지 않고 원활하게 이동시키고, 또한 내마모성 및 내스커핑을 향상시킨다. 이 때문에, 실린더 구멍(12)의 내면은, 도 2에 C로 나타낸 바와 같이, 대략 전면에 걸쳐 조면화되어 있다. 이 조면(C)은, 실린더 구멍(12)의 내면을 피가공면으로 하여, 그 표층부분에, 도 3에 나타낸 다수의 미소 오목부(21)를 대략 전면에 걸쳐 형성한 것으로 구성된다. 미소 오목부(21)는, 도 3(a)에 나타낸 단면형상에 있는 바와 같이, 가장 깊은 부위로부터 한쪽측을 향하여 완사면(21a)이 되고, 반대측은 급사면(21b)으로 되어 있다. 미소 오목부(21)는, 도 3(b)에 나타낸 평면형상에서는 타원형상이 된다. 여기서, 급사면(21b)은 슬라이딩면에 대하여 대략 직교하는 면(즉 대략 긱각으로 상승하는 면)으로서, 단면을 톱니형상에 가까운 형상으로 할 수 있다. 단, 단면을 톱니형상의 요철을 형성하는 것은, 복잡한 가공을 필요로 하게 된다. 따라서, 뒤에서 설명하는 바와 같이, 쇼트 피닝가공에 의하여 미소 오목부(21)를 형성하는 것이 바람직하고, 이 경우에는 완사면(21a)과는 반대측은, 다소의 경사를 가진 급사면(21b)이 된다.

쇼트 피닝가공에 의한 미소 오목부(21)의 형성은, 예를 들면 도 4에 나타낸 바와 같이 하여 행할 수 있다. 즉, 쇼트 피닝장치의 노즐(도시 생략)로부터 경질의 작은 볼(22)을 가속시켜, 실린더 구멍(12)의 내면을 향하여 입사하여, 그 충돌에 의해 표면에 대략 균일한 미소 오목부(21)를 용이하게, 또한 원하는 상태로 분산시켜 다수 형성할 수 있다. 그리고, 경질 작은 볼(22)의 입사는, 실린더 구멍(12)의 내면에 대하여 직교하는 방향이 아니라, 노즐의 선단부분을 구부림으로써, 각도(θ)를 가지고 경사방향으로부터 입사시킨다. 이것에 의하여, 미소 오목부(21)는 경질작은 볼(22)의 입사측이 완사면(21a), 반사측이 급사면(21b)이 된다. 여기서, 경질 작은 볼(22)의 입사각은 45도 전후, 즉 60도 내지 30도 정도로 하는 것이 바람직하다. 또 경질 작은 볼(22)는, 직경이 10 ㎛ 내지 1 mm의 범위의 것을 이용하는 것이 적합하다.

예를 들면, 직경이 대략 10 ㎛인 경질 작은 볼(22)를 사용한 경우, 도 3에서, 실린더 구멍(12)의 내면에 형성되는 미소 오목부(21)의 폭(B)은 10 ㎛ 전후가 되고, 경질 작은 볼(22)의 입사각에도 의하나, 미소 오목부(21)의 길이(L)는 50 내 지 l00 ㎛ 정도가 되고, 깊이(D)는 수 ㎛로 할 수 있다. 이 미소 오목부(21)는 실린더 구멍(12)의 내면에 있어서, 피스톤(11)이 슬라이딩하는 부위의 전역에 다수 형성시킨다. 그리고, 미소 오목부(21)를 전체에 걸쳐 균등하게 분포시킬 수 있고, 또 피스톤(11)이 가장 불안정해지는 것은, 실린더 구멍(12)으로부터 가장 신장한 위치 이며, 이 점을 고려하면, 실린더 구멍(12)의 입구 근방의 밀도를 높게 하여도 된다.

이와 같이, 실린더 구멍(12)의 내면에 다수의 미소 오목부(21)를 분산시켜 형성함으로써, 피스톤(11)이 실린더 구멍(12) 내를 슬라이딩할 때에 있어서의 윤활성이 높아지고, 가벼운 부하로 원활하게 작동하여, 내마모성 및 내스커핑 등이라는 특성이 향상된다. 여기서, 펌프 케이싱(1)에서의 수용공간(2) 내에는 작동오일이 충전되어 있고, 이 작동오일의 유막이 피스톤(11)과 실린더 구멍(12)과의 슬라이딩부 전체에 골고루 퍼져 있다. 단, 충분한 오일 유지성을 가지지 않으면, 피스톤(11)의 작동시, 특히 유압펌프의 토출행정에 들어가 고부하상태에서 슬라이딩할 때에, 이 부하에 의해 유막 끊김을 일으킬 가능성이 있다. 그러나, 실린더 구멍(12) 내면에 형성한 다수의 미소 오목부(21) 내에 작동오일이 유지되어, 오일 유지성이 높아져 있기 때문에, 윤활용 유막이 끊길 염려는 없다.

그런데, 미소 오목부(21)에서 오일 유지성을 향상시킨다는 기능을 발휘시키는 경우에는, 미소 오목부(21)의 방향성은 문제는 되지 않고, 또 미소 오목부(21)가 타원형상의 오목부가 아니라, 원형의 오목부이어도 된다. 그러나 미소 오목부(21)는, 상기한 오일 유지성을 발휘할 뿐만 아니라, 실린더 블럭(3)이 회전하면 서, 또한 피스톤(11)에 연결한 슈(10)가 사판(8)의 표면을 따라 슬라이딩하면서, 실린더 구멍(12) 내를 왕복 이동하는 피스톤(11)에 대하여, 일종의 유체 베어링으로서 기능시켜, 실린더 구멍(12) 내에서의 피스톤(11)의 이동시에 있어서의 직진성을 확보하게 된다. 이것에 의하여, 슬라이딩면에 단지 유막을 형성한 경우와 비교하여, 내마모성 및 내스커핑성이 더욱 향상하여, 더욱 원활한 작동을 가능하게 할 수 있다.

이 유체 베어링 기능이 필요로 하는 것은, 피스톤(11)이 높은 부하의 작용하에서 이동하는 방향이며, 실린더 구멍(12)에서의 연통구멍(12a)측으로 완사면(21a)이 이 방향을 향하도록 미소 오목부(21)의 방향을 조정한다. 이 미소 오목부(21)의 방향제어는, 경질 작은 볼(22)를 분사시키는 노즐의 선단부분의 구부림방향을 조정하면, 매우 용이하게 제어할 수 있다. 이와 같이, 미소 오목부(21)에 완사면(21a)을 형성하여, 이 완사면(21a)의 방향을 조정함으로써, 상대 이동하는 2개의 면 사이에 작동오일의 유막에 웨지막 효과를 유효하게 발휘하게 된다. 즉, 도 5에 나타낸 바와 같이, 실린더 구멍(12)의 내면에 형성한 미소 오목부(21) 내에는 작동오일이 충만되어 있고, 이것에 대면하는 피스톤(11)이 도 5의 화살표 S 방향으로 이동할 때에는, 화살표(F)로 나타낸 바와 같이, 작동오일이 끝이 좁은 경사면으로 이루어진 완사면(21a)측, 즉 피스톤(11)이 이동하는 방향을 향하여 작동오일이 끌어 넣어진다. 그 결과, 그 사이에 개재하는 유막이 웨지막으로서 작용을 발휘하여 피스톤(11)에 화살표(M)방향으로의 가압력이 작용하게 된다. 미소 오목부(21)는 실린더 구멍(12)의 전체 주위에 설치되어 있기 때문에, 피스톤(11)에서의 전체 주 위로부터의 화살표(M)방향을 항한 가압력은 이 피스톤(11)의 축 중심을 향하게 되는 결과, 구면 이음매(10a)를 거쳐 슈(10)에 연결되어 있는 피스톤(11)은 실린더 구멍(12)에 대하여 센터링하는 방향으로의 가압력이 작용하여, 직진성이 확보되게 된다.

이와 같이, 피스톤(11)이 실린더 구멍(12)에 진입할 때에는, 미소 오목부(21)는 웨지막 효과를 발휘하나, 피스톤(11)이 실린더 구멍(12)으로부터 돌출하는 방향에서는, 이 웨지막 효과를 발휘하는 일은 없다. 그러나, 유압펌프에서, 피스톤(11)이 실린더 구멍(12)으로부터 돌출하는 방향으로 작동할 때는 흡입 행정으로서, 피스톤(11)에는 특별히 큰 압력이 작용하지 않는다. 따라서 이 방향으로의 작동시에는 웨지막 효과를 발휘시키지 않아도, 특별히 지장을 초래하는 일은 없다. 단, 피스톤(11)의 이 방향으로의 이동시에도 슬라이딩면에 확실하게 윤활막이 형성되어 있지 않으면 안되나, 미소 오목부(21)는 양호한 오일 유지성을 가지기 때문에, 이 방향으로의 움직임도 충분히 윤활되어, 움직임의 원활성이 확보된다.

이상과 같이, 미소 오목부(21)에서의 완사면(21a)의 방향을 피스톤(11)이 큰 하중을 받으면서 이동하는 방향을 행하기 때문에, 액압 회전기를 유압펌프가 아니라, 유압모터로 하는 경우에는, 일반적으로 유압펌프와는 반대방향의 작동시에 최대 부하가 작용하게 된다. 즉, 피스톤(11)은 작동오일을 가압하는 것은 아니고, 고압오일을 실린더 구멍(12)에 도입하여, 피스톤(11)을 밀어 이동하는 것이기 때문에, 피스톤(11)의 돌출 스트로크시에 미소 오목부(21)에 의한 웨지막 효과를 발휘시키도록, 이 미소 오목부(21)의 완사면(21)을 사판(8)과 대면하는 방향을 향하도 록 형성한다.

또한, 상기한 실시형태에서는, 실린더 구멍(12)측에 미소 오목부(21)를 형성하도록 하고 있으나, 도 6에 나타낸 바와 같이, 피스톤(111)의 바깥 둘레면에 완사면과 급사면을 가지는 미소 오목부(121)를 형성하도록 하여도 된다. 따라서 미소 오목부는 실린더 구멍의 내면 또는 피스톤의 외주면 중 어느 한쪽 또는 그 양쪽에 형성하는 것도 가능하다

Claims

케이싱 내에 설치한 회전축과, 상기 회전축에 연결되어, 복수의 실린더 구멍을 뚫어 설치한 실린더 블럭과, 이들 각 실린더 구멍에 슬라이딩 가능하게 장착한 피스톤으로 이루어지고, 상기 회전축과 상기 실린더 블럭이 동기 회전하는 사이에, 상기 각 피스톤이 상기 각 실린더 구멍 내에서 왕복 이동하는 액압 회전기에 있어서,

상기 실린더 블럭의 각 실린더 구멍과, 상기 각 피스톤과의 사이의 슬라이딩면의 적어도 한쪽 면을 피가공면으로 하고, 상기 피가공면에는 다수의 미소 오목부가 형성되어 있으며,

이들 각 미소 오목부는, 한쪽측이 깊이방향을 향하여 완사면(緩斜面)이고, 이것과는 반대측이 급사면(急斜面)으로 이루어진 타원형상의 오목부이고,

상기 각 미소 오목부는, 상기 피스톤이 보다 큰 하중의 작용을 받으면서 상기 실린더 구멍 내를 이동하는 방향으로 완사면이 향하도록 형성된 구성으로 한 것을 특징으로 하는 액압 회전기.
제 1항에 있어서,

상기 각 미소 오목부는 쇼트 피닝에 의해 형성한 것으로, 쇼트재를 상기 피가공면에 대하여 경사방향으로부터 입사시킴으로써 상기 미소 오목부가 상기 타원형상이 되는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 액압 회전기.
제 2항에 있어서,

상기 쇼트재는 직경이 10 ㎛ 이상이고, 1 mm 이하의 입자지름의 것임을 특징으로 하는 액압 회전기.
제 3항에 있어서,

상기 쇼트재는, 상기 피가공면에 대하여 60도 이하의 각도로 입사시킨 것임을 특징으로 하는 액압 회전기.
제 1항에 있어서,

상기 미소 오목부는 상기 실린더 구멍에 형성하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 액압 회전기.
제 1항에 있어서,

상기 액압 회전기는, 상기 실린더 블럭의 회전에 의하여 상기 각 실린더 구멍은 흡입 포트와 토출 포트로 교대로 접속되는 유압펌프이고, 상기 미소 오목부는 적어도 상기 실린더 구멍에 형성되는 것으로서, 상기 미소 오목부는, 상기 실린더 구멍의 입구측으로부터 상기 포트에 대한 접속측으로 완사면이 향하고 있는 것을 특징으로 하는 액압 회전기.
제 6항에 있어서,

상기 각 실린더 구멍에는, 그 입구측에 상기 미소 오목부의 밀도를 높게 형성하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 액압 회전기.
제 1항에 있어서,

상기 액압 회전기는 상기 실린더 블럭의 회전에 의하여 상기 각 실린더 구멍은 고압측 포트과 저압측 포트로 교대로 접속되는 유압모터이고, 상기 미소 오목부는 적어도 상기 실린더 구멍에 형성되는 것으로서, 상기 미소 오목부는, 상기 실린더 구멍의 상기 포트에 대한 접속측으로부터 입구측으로 완사면이 향하고 있는 것을 특징으로 하는 액압 회전기.
제 1항에 있어서,

상기 미소 오목부는 상기 실린더 구멍의 안 둘레면과 상기 피스톤의 바깥 둘레면에 형성하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 액압 회전기.