KR101390584B1

KR101390584B1 - 밸브 플레이트 및 이를 구비한 액시얼 피스톤식 유압 펌프 및 유압 모터

Info

Publication number: KR101390584B1
Application number: KR1020127015977A
Authority: KR
Inventors: 타케시 오노; 마코토 아즈마
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2011-02-24
Publication date: 2014-04-30
Also published as: KR20120096013A; WO2011121883A1; JP5444088B2; US20130055888A1; EP2554842A4; US9175672B2; EP2554842B1; CN102812243A; JP2011214429A; EP2554842A1; CN102812243B

Abstract

효과적으로 냉각되는 유압 모터용 및 유압 펌프용 밸브 플레이트를 제공함. 모터 샤프트(4)와 실린더 블록(3)을 모터 하우징(2) 내에 구비한 사판식 모터(1)에 이용되는 밸브 플레이트(5)로서, 실린더 블록(3)의 후단면(3r)에 접촉하여 이것을 지지하는 슬라이딩 지지면(5f)과, 이 슬라이딩 지지면(5f)에 대응한 반대측 면인 지지면(5s)과, 상기 모터 샤프트(4)가 관통하는 중앙 관통공(5a)과, 이 중앙 관통공(5a)의 주위에 작동유의 출입구로서 관통하도록 형성된 복수의 포트(10L,10R)를 갖고 있고, 상기 지지면(5s)에서 상기 포트(10L,10R)를 제외한 영역에, 작동유가 유입할 수 있는 냉각용 오목부(12)가 형성되어 있다.

Description

밸브 플레이트 및 이를 구비한 액시얼 피스톤식 유압 펌프 및 유압 모터{VALVE PLATE, AND AXIAL PISTON HYDRAULIC PUMP AND AXIAL PISTON HYDRAULIC MOTOR WITH SAME}

본 발명은, 밸브 플레이트 및 이 밸브 플레이트를 구비한 액시얼(axial) 피스톤식 유압 펌프 및 액시얼 피스톤식 유압 모터에 관한 것이다.

유압 펌프 및 유압 모터의 각 예로서, 액시얼 피스톤식 유압 펌프 및 액시얼 피스톤식 유압 모터가 알려져 있다. 액시얼 피스톤식 유압 펌프로서는 사판식 유압 펌프 및 사축식 유압 펌프가 알려져 있다. 또, 액시얼 피스톤식 유압 모터로서는 사판식 유압 모터 및 사축식 유압 모터가 알려져 있다. 사판식 유압 펌프(이하, 간단하게 사판식 펌프라고도 한다)는 예를 들면 특허문헌 1에 개시된 것이 알려져 있다. 사판식 유압 모터(이하, 간단하게 사판식 모터라고도 한다)는 예를 들면 특허문헌 2에 개시된 것이 알려져 있다. 사축식 유압 펌프, 모터는 예를 들면 특허문헌 3에 개시된 것이 알려져 있다.

이들 펌프 및 모터는 모두 밸브 플레이트를 구비하고 있다. 그리고 펌프와 모터는 구동축의 회전에 따라 실린더 블록이 회전하게 되는지(펌프), 반대로 실린더 블록의 회전에 따라 모터 샤프트가 회전하게 되는지(모터)의 차이이고, 구조는 기본적으로 동일하다. 상기 밸브 플레이트에 대하여, 특허문헌 1의 사판식 펌프를 예로 들어 설명한다.

도 11에는 특허문헌 1의 사판식 펌프(61)가 도시되어 있다. 이 사판식 펌프(61)의 펌프 하우징(62) 내에는, 구동축(63)에 고정되어 일체로 회전할 수 있는 실린더 블록(64)이 구비되어 있다. 실린더 블록(64)의 후단면(後端面)은, 밸브 플레이트(65)에 접촉하여 지지되어 있다. 실린더 블록(64)에는, 구동축(63)의 주위에 복수의 실린더(66)가 서로 평행하게 형성되어 있다. 각 실린더(66)에는 피스톤(67)이 삽입되어 있다. 각 피스톤(67)의 선단부는 슈(67a)에 연결되어 있다. 슈(67a)는 실린더 블록(64) 및 피스톤(67)과 일체로 회전 가능하게 되고, 사판(69)에 고정된 슈 플레이트(68)에 대하여 슬라이딩 가능하게 되어 있다.

도시하지 않은 구동 장치에 의해 구동축(63)이 회전하게 되면, 실린더 블록(64)도 일체로 회전하고, 사판(69)으로부터의 반작용에 의해 피스톤(67)은 실린더(66) 안을 왕복 운동한다. 실린더 블록(64)은 실린더(66)의 내압 작용에 의해 그 후단면이 밸브 플레이트(65)에 압압된다. 실린더 블록(64)은 이 상태로 회전하기 때문에, 밸브 플레이트(65)와 실린더 블록(64)의 슬라이딩 면에는 마찰열이 발생한다. 일반적으로는, 이 슬라이딩 면에서 작동유를 밀봉하면서 동시에 적당량의 드레인(drain) 오일(누출유)에 의해 윤활 및 냉각을 행하여 열 밸런스(balance)를 유지하고 있다. 하지만, 실린더(66) 내압의 고압화, 실린더 블록(64)의 고속 회전화에 따라, 슬라이딩 면의 눌어붙음이나 밸브 플레이트(65)의 서멀 크랙(thermal crack)의 우려가 생긴다. 냉각 효과를 올리려고 누출 유량을 증가시키면 펌프나 모터의 효율 감소를 초래한다.

이러한 문제는, 밸브 플레이트를 이용하는 사축식 펌프에도 마찬가지로 생긴다. 더욱이 이들 유압 펌프와 기본적으로 동일한 구조를 가진 사판식 모터나 사축식 모터에 있어서도 동일한 문제는 불가피하다.

일본 특개 2003-003949호 공보 일본 특개평 11-022654호 공보 일본 특개 2002-349423호 공보

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 슬라이딩 면의 유압 밸런스에 의한 누출 유량의 조절에 의존하지 않고 운전 중인 밸브 플레이트의 승온을 대폭적으로 억제할 수 있는 밸브 플레이트를 제공하는 것과, 이 밸브 플레이트를 이용한 액시얼 피스톤식 유압 펌프 및 액시얼 피스톤식 유압 모터를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 밸브 플레이트는, 회전축과 회전식 실린더 블록을 하우징 내에 구비한 액시얼 피스톤식 유압 펌프에 사용되는 밸브 플레이트로서, 상기 실린더 블록의 후단면에 접촉하여 이것을 지지하는 슬라이딩 지지면과, 이 슬라이딩 지지면에 대응한 반대측 면인 배면과, 상기 회전축이 관통하는 중심공과, 이 중심공의 주위에 작동유의 출입구로서 관통하도록 형성된 복수의 포트를 갖고 있고, 상기 배면에서 상기 포트를 제외한 영역에, 작동유가 유입할 수 있도록 냉각용 오목부가 형성되어 있으며, 상기 냉각용 오목부로부터 안쪽의 상기 중심공 및 바깥쪽의 하우징 내 공간 중 적어도 한 쪽에 연통하는 작동유 유통용의 제1 홈이 형성되고, 상기 냉각용 오목부로부터 상기 포트들 중 작동유 흡입측으로 되어 있는 포트에 연통하는 작동유 유통용의 제2 홈이 형성되어 있다.

이러한 밸브 플레이트에 의하면, 배면의 냉각용 오목부에 유입하는 작동유가 냉매가 되어 실린더 블록과의 슬라이딩으로 인한 마찰열을 탈취한다. 이에 따라, 밸브 플레이트의 냉각 작용이 이루어진다. 슬라이딩 면 온도는, 국소적으로 하우징 내 드레인 오일 온도보다 고온이 되기 때문에, 냉매가 되는 작동유로서, 하우징 내 드레인 오일 또는 흡입 포트를 통과하는 오일 중 어느 것을 사용하여도 냉각 효과가 얻어진다.

삭제

그리고, 배면에 냉각용 오목부로부터 안쪽의 중심공 및 바깥쪽의 하우징 내 공간 중 적어도 한 쪽에 연통하는 작동유 유통용 홈을 형성함으로써, 상기 오목부와, 안쪽의 상기 중심공 및/또는 바깥쪽의 하우징 내 공간과의 사이에서 작동유가 유동하기 때문에, 냉각 효과의 향상을 기대할 수 있다.

삭제

또한, 냉각용 오목부로부터 포트들 중 작동유 흡입측으로 되어 있는 포트에 연통하는 작동유 유통용 홈을 형성함으로써, 상기 오목부에는 대량의 작동유가 유통하게 되기 때문에, 밸브 플레이트의 냉각 효과가 향상된다. 상기 홈은 상기 오목부 그 자체이어도 좋다. 즉, 오목부를 작동유 흡입측 포트에 연통하도록 형성하여도 좋다.

그리고, 본 발명의 밸브 플레이트는, 회전축과 회전식 실린더 블록을 하우징 내에 구비한 액시얼 피스톤식 유압 모터에 사용되는 밸브 플레이트로서, 상기 실린더 블록의 후단면에 접촉하여 이것을 지지하는 슬라이딩 지지면과, 상기 슬라이딩 지지면에 대응한 반대측 면인 배면과, 상기 회전축이 관통하는 중심공과, 상기 중심공의 주위에 작동유의 출입구로서 관통하도록 형성된 복수의 포트를 갖고 있고, 상기 배면에서 상기 포트를 제외한 영역에, 작동유가 유입할 수 있도록 냉각용 오목부가 형성되어 있으며, 상기 냉각용 오목부로부터 안쪽의 상기 중심공 및 바깥쪽의 하우징 내 공간 중 적어도 한 쪽에 연통하는 작동유 유통용의 제1 홈이 형성되고, 상기 냉각용 오목부로부터 상기 포트들 중 작동유 배출측으로 되어 있는 포트에 연통하는 작동유 공급 통로가 접속되어 있다. 이러한 액시얼 피스톤식 유압 모터용 밸브 플레이트에 의하면, 상기 냉각용 오목부에, 상기 포트들 중 작동유 배출측이 되는 포트에 연통하는 작동유 공급 통로가 접속함으로써, 상기 오목부에는 배유측 포트로부터 적극적으로 냉각용 작동유가 보내어지기 때문에 냉각 효과가 향상된다. 이 이외에는 본 발명에 따른 액시얼 피스톤식 유압 펌프용 밸브 플레이트와 마찬가지로 작용한다.

본 발명의 유압 펌프는, 밸브 플레이트를 구비한 액시얼 피스톤식 유압 펌프로서, 상기 밸브 플레이트가 상술한 유압 펌프에 사용되는 밸브 플레이트이고, 상기 회전축이 상기 실린더 블록을 회전시키기 위한 구동축이며, 상기 복수의 포트가 작동유의 흡입 포트 및 토출 포트이다.

본 발명의 유압 모터는, 밸브 플레이트를 구비한 액시얼 피스톤식 유압 모터로서, 상기 밸브 플레이트가 상술한 유압 모터에 사용되는 밸브 플레이트이고, 상기 회전축이 상기 실린더 블록의 회전에 의해 회전 구동되는 모터 샤프트이며, 상기 복수의 포트가, 모터의 회전 방향의 절환에 따라 서로 절환되는 작동유의 공급 포트 및 배출 포트이다.

본 발명에 의하면, 누출 유량의 조절에 의존하지 않고, 밸브 플레이트의 배면의 냉각용 오목부에 유입하는 작동유가 냉매가 되어 실린더 블록과의 슬라이딩으로 인한 마찰열을 탈취한다. 이에 따라, 밸브 플레이트가 효과적으로 냉각된다. 따라서 실린더 블록과의 슬라이딩 면에 눌어붙음 등의 이상(異常)을 발생시키지 않고 실린더 블록의 회전수를 상승시키고, 또 유압을 높게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 참고기술예에 따른 밸브 플레이트를 구비한 사판식 액시얼 피스톤식 유압 모터의 요부를 도시한 종단면도이다.
도 2는 도 1의 액시얼 피스톤식 유압 모터에 조립된 밸브 플레이트의 배면을 나타낸 것으로서, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선에서 바라본 도면이다.
도 3은 액시얼 피스톤식 유압 모터용 밸브 플레이트의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선에서 바라본 도면에 상당하는 도면이다.
도 4는 액시얼 피스톤식 유압 모터용 밸브 플레이트의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선에서 바라본 도면에 상당하는 도면이다.
도 5는 액시얼 피스톤식 유압 모터용 밸브 플레이트의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선에서 바라본 도면에 상당하는 도면이다.
도 6은 액시얼 피스톤식 유압 모터용 밸브 플레이트의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선에서 바라본 도면에 상당하는 도면이다.
도 7은 액시얼 피스톤식 유압 모터용 밸브 플레이트의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선에서 바라본 도면에 상당하는 도면이다.
도 8은 액시얼 피스톤식 유압 펌프용 밸브 플레이트의 실시예를 나타낸 것으로서, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선에서 바라본 도면에 상당하는 도면이다.
도 9는 액시얼 피스톤식 유압 펌프용 밸브 플레이트의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선에서 바라본 도면에 상당하는 도면이다.
도 10은 액시얼 피스톤식 유압 펌프용 밸브 플레이트의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 도 1의 Ⅰ-Ⅰ선에서 바라본 도면에 상당하는 도면이다.
도 11은 종래의 밸브 플레이트를 구비한 사판식의 액시얼 피스톤식 유압 펌프를 도시한 종단면도이다.

첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 밸브 플레이트, 및 이 밸브 플레이트를 구비한 액시얼 피스톤식 유압 모터 및 액시얼 피스톤식 유압 펌프의 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 참고기술예인 액시얼 피스톤식 유압 모터(이하, 사판식 모터라고 한다)의 요부를 도시하고 있다. 이 사판식 모터(1)의 모터 하우징(2) 내에는 실린더 블록(3)이 구비되어 있다. 이 실린더 블록(3)에는, 그 중심축(CL)을 따라 출력축인 모터 샤프트(4)가 고정되어 있다. 실린더 블록(3)이 중심축(CL) 주위로 회전하게 되면, 모터 샤프트(4)도 일체로 회전한다. 실린더 블록(3)의 후단면(3r)은 밸브 플레이트(5)의 전면(5f)에 접촉한 상태로 지지되어 있다. 따라서 이 전면을 슬라이딩 지지면(5f)이라고도 부른다. 밸브 플레이트(5)는, 그 중앙부에 모터 샤프트(4)가 관통하는 중앙 관통공(5a)이 형성되어 있기 때문에 전체로서 링(ring)형을 나타내고 있다(도 2 참조). 밸브 플레이트(5)는 그 후단부가 모터 하우징(2)의 내벽 면에 형성된 원형의 결합 홈(2a)에 결합한 상태로 지지되어 있다. 밸브 플레이트(5)의 후단부의 면(배면)의 외주측은 얕게 깎여 모터 하우징(2)의 면과의 사이에 간극(G)이 생기도록 되어 있다. 배면 중 모터 하우징(2)의 면에 접하고 있는 면(지지면(5s)이라고 부른다)의 면적에 의해 밸브 플레이트(5)의 배면에서의 유압 밸런스를 설정하고 있다. 또한, 모터 하우징(2)의 내벽 면에는, 밸브 플레이트(5)의 회전 방지를 위한 회전 정지 핀(11)이 끼워 넣어져 있다.

실린더 블록(3)에는, 상기 중앙 관통공(5a)의 주위에 복수의 실린더(6)가 서로 평행하게 형성되어 있다. 각 실린더(6)에는 피스톤(7)이 삽입되어 있다. 각 피스톤(7)의 구형부(球形部)는 슈(7a)에 연결되어 있다. 슈(7a)는 누름판(8)에 의해 경사판(9)에 고정된 슈 플레이트(9a)에 압압되어 실린더 블록(3) 및 피스톤(7)과 일체로 회전 가능하게 되고, 경사판(9) 및 슈 플레이트(9a)에 대하여 슬라이딩 가능하게 되어 있다. 실린더 블록(3)의 각 실린더(6)의 바닥부에는, 실린더(6) 내부에 작동유를 급배(給排)하기 위한 포트(6a)가 형성되어 있다.

도 2도 함께 참조하면 명확한 바와 같이, 밸브 플레이트(5)를 관통하여 상기 실린더 블록(3)의 각 포트(6a)와 연통하는 복수의 포트(10)가 형성되어 있다. 도 2에 도시한 밸브 플레이트(5)에서는, 그 상사점(U)과 하사점(L) 사이에, 둘레방향을 따라 좌우 각각 3개의 포트(10L,10R)가 형성되어 있다. 포트의 개수는 3개씩에 한정되지 아니 한다. 좌측 포트(10L)가 급유 포트이고 우측 포트(10R)가 배유 포트로 되어 있을 때에는, 실린더 블록(3)은 그 후측에서(밸브 플레이트(5) 측에서) 보아서 반시계 방향 회전으로 회전한다. 좌측 포트(10L)가 배유 포트이고 우측 포트(10R)가 급유 포트로 되어 있을 때에는, 실린더 블록(3)은 시계 방향 회전으로 회전한다. 당연히, 급유측은 배유측에 비하여 작동유의 압력이 높다. 모터 하우징(2)의 내부는, 실린더(6)에 공급되고 또한 배출되는 작동유가 충만되어 있다.

실린더 블록(3)의 후단면(3r)은, 실린더(6) 내부의 작동유의 압력에 의해 밸브 플레이트(5)의 슬라이딩 지지면(5f)에 압압되어 있고, 실린더 블록(3)은 그 상태로 회전한다. 슬라이딩 지지면(5f)은 상술한 배면에서의 지지면(5s)에 대응한 부분이다. 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 밸브 플레이트(5)의 지지면(5s)에서 상사점(U) 및 하사점(L) 부근에는 각각 홈 형상의 오목부(12)가 형성되어 있다. 이들 오목부(12)는 그 안으로 유입하는 작동유에 의해 밸브 플레이트(5)를 냉각하기 위하여 마련되어 있다. 각 오목부(12)는 밸브 플레이트(5)의 외주 부근에 외주원을 따라 형성된 원호형 홈(12a)과, 이 원호형 홈(12a)을 상기 중앙 관통공(5a)에 연통하기 위한 반경 방향 홈(12b)으로 구성되어 있다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 이 원호형 홈(12a)의 깊이(t1)와, 밸브 플레이트(5)의 이 홈(12a)이 형성되어 있는 부분의 두께(T)는, t1 = 0.3~0.95T의 관계를 갖고 있다.

그리고 이 오목부(12)의 바닥부의 실린더 블록(3) 측의 면이, 슬라이딩 지지면(5f)에 포함되도록 형성되어 있다.

사판식 모터(1)의 운전 중, 이 오목부(12)에는, 실린더(6)에서 배유된 저압 포트의 작동유가 작동유 공급 통로(19)를 통하여 유입한다. 그리고 반경 방향 홈(12b)을 통하여 중앙 관통공(5a)으로 유출한다. 밸브 플레이트(5)에는 실린더 블록(3)의 슬라이딩으로 인하여 마찰열이 발생하지만, 오목부(12)에 유입하는 작동유에 의해 냉각된다. 밸브 플레이트(5)의 오목부(12)가 형성되어 있는 부분의 두께는, 다른 부분보다 얇게 되어 있다. 따라서 냉각 효과는 한층 더 효과적인 것이 된다. 또한, 원호형 홈(12a)을 중앙 관통공(5a)으로부터 이격하여 외주 근처에 형성한 것은, 상기 슬라이딩 지지면(5f)의 바깥쪽 부분 쪽이 실린더 블록(3)과의 상대 회전 속도(둘레 속도)가 커지게 되어 마찰열의 발생량도 커지기 때문에, 이것을 효과적으로 냉각하려고 한 것이다.

또한, 작동유 공급 통로(19)를 구성할 수 없을 경우에도, 오목부(12)에는 모터 하우징(2) 내의 오일이 채워진다. 이 하우징(2) 내의 오일은 슬라이딩 면 온도보다 낮기 때문에, 냉각 효과를 얻을 수 있다.

도 1에서는, 원호형 홈(12a)과 반경 방향 홈(12b)의 깊이가 약간 다르지만, 이러한 구성에 한정 되지는 아니 한다. 양 홈 모두 동일한 깊이이어도 좋고, 또, 반경 방향 홈(12b) 쪽을 깊게 하여도 좋다.

도 3~도 8에는 각각, 밸브 플레이트(13,14,15,16,17,18)에 형성된 다른 형상의 냉각용 오목부(23,24,25,26,27,28)가 도시되어 있다. 도 2~도 8에 도시한 밸브 플레이트는 모두 사판식 모터용의 것이다. 도 2의 오목부(12)도 포함하여, 이들 냉각용 오목부(12,23~28)는 밸브 플레이트(13~18)의 상사점(U) 및 하사점(L)에 형성되어 있다. 이는, 상사점(U) 및 하사점(L)에는 포트(10)가 형성되어 있지 않기 때문에, 마찰열이 흩어져 없어지기 어려워 다른 부분과 비교하여 온도가 상승하기 쉽기 때문이다. 아울러, 상사점(U) 및 하사점(L)에는 오목부를 형성하기 위한 충분한 공간이 존재하기 때문이다. 따라서 상사점(U) 및 하사점(L) 중 어느 한 쪽에만 오목부를 형성하여도 냉각 효과는 있다. 또, 혹시 가능하다면, 상사점(U) 및 하사점(L)이 아니라 좌우의 각 포트(10L,10R)끼리의 사이에 오목부를 형성하여도 좋다. 지지면의 어느 부위에 오목부를 형성하여도 냉각 작용이 이루어지기 때문이다.

도 3의 밸브 플레이트(13)의 오목부(23)도, 지지면(13s)에서 상사점(U) 및 하사점(L)에 형성되어 있다. 외주원을 따라 형성된 원호형 홈(23a)과, 이 원호형 홈(23a)을 밸브 플레이트(13) 바깥쪽의 모터 하우징(2) 내로 연통하기 위한 짧은 반경 방향 홈(23b)으로 구성되어 있다. 원호형 홈(23a)은 밸브 플레이트(13)의 외주 부근에 형성되어 있다. 이 오목부(23)에는, 실린더(6)에서 배유된 저압 포트의 작동유가 작동유 공급 통로(19)를 통하여 유입한다. 그리고 반경 방향 홈(23b)을 통하여 하우징(2) 안으로 유출한다.

도 4의 밸브 플레이트(14)의 오목부(24)는, 도 3의 오목부(23)와 비교하여 안쪽으로 향하는 1개의 제2 반경 방향 홈(24c)을 추가한 것이다. 그 외의 형상은, 제1 반경 방향 홈(24b)을 포함하여 도 3의 오목부(23)와 동일하기 때문에, 유사한 부위에는 유사한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다. 상기 제2 반경 방향 홈(24c)은, 원호형 홈(24a)의 중앙에서 안쪽의 중앙 관통공(14a)을 향하여 연장하고 있지만, 중앙 관통공(14a)에는 도달하고 있지 않다. 이 제2 반경 방향 홈(24c)은 냉각 면적을 효과적으로 확대시키기 위하여 마련한 것이다.

도 5의 밸브 플레이트(15)의 오목부(25)는, 도 3의 오목부(23)와 비교하여, 도 4에서 설명한 것과 같은 제2 반경 방형 홈(25c)을 복수 개 추가한 것이다. 다른 형상, 예를 들면 원호형 홈(25a) 및 제1 반경 방향 홈(25b)은 도 3 및 도 4의 홈의 것과 동일하기 때문에, 유사한 부위에는 유사한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다. 모든 제2 반경 방향 홈(25c)이 중앙 관통공(15a)에는 도달하지 아니 한다. 이 복수개의 제2 반경 방향 홈(25c)도 냉각 면적을 효과적으로 확대시키기 위하여 마련된 것이다.

도 6의 밸브 플레이트(16)의 오목부(26)는, 도 3의 오목부(23)에서 원호형 홈(23a)의 폭을 더욱 크게 확대한 것이다. 그 외의 형상, 예를 들면 반경 방향 홈(26b)은 도 3의 오목부(23)의 것과 동일하기 때문에, 유사한 부위에는 유사한 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다. 이 원호형 홈(26a)의 폭은, 도 2~도 5의 원호형 홈(12a,23a,24a,25a)의 폭의 1.5~2배 정도이다.

도 7의 밸브 플레이트(17)의 오목부(27)는, 도 3의 원호형 홈(23a) 대신에, 밸브 플레이트(17)의 외주 부근에 외주원을 따라 정렬된 복수개의 원형 오목부(27a)를 채용하고 있다. 그리고 양단의 원형 오목부(27a)를 밸브 플레이트(17) 바깥쪽의 모터 하우징(2) 내에 연통하기 위한 짧은 반경 방향 홈(27b)이 형성되어 있다.

도 8의 밸브 플레이트(18)의 오목부(28)는, 도 7에서 도시한 원형 오목부와 동일한 오목부(28a)를, 상사점(U) 및 하사점(L) 각각에 복수개가 아니라 1개만 형성한 것이다. 그리고 각 원형 오목부(28a)로부터, 도 2에 도시한 것과 같은 짧은 반경 방향 홈(28b)이 밸브 플레이트(18)의 중앙 관통공(18a) 내로 연통하도록 형성되어 있다.

사판식 모터용 밸브 플레이트(5,13~18)의 오목부를 도 2~도 8에 예시하였지만, 이러한 구성에 한정되지는 아니 한다. 예를 들면 오목부를 바깥쪽의 모터 하우징(2) 안 및 중앙 관통공(5a,13a~18a) 중 어느 한 쪽에만 연통시키는 것이 아니라, 양쪽에 연통하도록 하여도 좋다. 또한, 원호형 홈은 설치하지 않고 바깥쪽의 모터 하우징(2) 안과 중앙 관통공(5a,13a~18a)을 직접 연통하는 반경 방향 홈만으로 오목부를 형성하여도 좋다. 한편, 오목부(원호형 홈나 반경 방향 홈)를 적극적으로 바깥쪽의 모터 하우징(2) 안이나 중앙 관통공(5a,13a~18a)에 연통하는 홈을 설치하지 않아도 좋다. 그래도 오목부에 체류하고 있는 작동유에 의해 냉각 작용은 이루어지기 때문이다. 또한, 모터 하우징(2)의 내면과 밸브 플레이트(5,13~18)의 지지면(5s,13s~18s)과의 사이의 매우 좁은 간극을 통하여 적은 작동유이 유통하기 때문이다. 즉, 어떠한 형상이어도 지지면(5s)에 오목부를 형성 해 두면 냉각 효과는 생긴다.

또한, 밸브 플레이트(5,13~18)의 오목부를 바깥쪽의 모터 하우징(2) 안 및/또는 중앙 관통공(5a,13a~18a)에 연통시키는 것 대신에, 또는 이에 더하여, 오목부에 작동유을 공급하기 위한 전용 통로를 설치하여도 좋다. 이 전용 통로는 도 1에 파선으로 도시되어 있다. 즉, 이 작동유 공급 통로(19)는 모터 하우징(2)의 벽 내에 터널(tunnel)형으로 형성되어 있다. 이 작동유 공급 통로(19)는, 도시하지 않았지만, 상술한 저압측 포트(10L, 또는 10R)에 접속되어 있다. 그리고 도시하지 않은 절환 밸브에 의해 항상 배유측이 되는 포트와의 사이에서 작동유의 수수(授受)가 행해질 수 있도록 되어 있다. 이와 같이, 적극적으로 냉각용 작동유를 오목부에 보냄에 따라 냉각 효과가 향상된다.

또한, 이상에서 설명한 사판식 모터용 밸브 플레이트(5,13~18)에서는, 후술하는 사판식 펌프와 같이 냉각 효과를 높이기 위하여 냉각용 오목부를 포트에 연통시키는 것은 하고 있지 않다. 이는, 사판식 모터에서는, 회전 방향의 변경에 따라 좌우의 포트가 서로 고압측의 급유 포트로 되는 경우가 있기 때문이다. 급유 포트에 오목부를 연통시키면, 실린더에 공급해야 할 고압의 작동유의 일부가 오목부로 흘러 모터의 출력 효율이 감소할 우려가 있기 때문이다. 또한, 고압의 작동유가 밸브 플레이트(5,13~18)의 배면측으로 유입되면, 밸브 플레이트(5,13~18)를 모터 하우징(2)으로부터 이격시키려는 작용이 일어난다. 물론, 출력 효율의 감소 등이 허용되는 것이면, 냉각용 오목부를 포트에 연통시킴으로써 냉각 효율을 향상시켜도 좋다.

도 9 및 도 10에는, 사판식 펌프용 밸브 플레이트(20,21)의 지지면(20s,21s)이 도시되어 있다. 사판식 펌프는 기본적으로 사판식 모터와 동일한 구조를 갖고 있다. 그러나 사판식 펌프는 사판식 모터와 달리, 실린더 블록의 중심에 고정되어 있는 축이 모터 샤프트가 아니라 구동축이다. 이 구동축을 구동 장치에 의해 회전함에 따라 실린더 블록이 회전하게 된다. 그 결과, 슈(7a)에 그 구형 선단부가 연결된 각 피스톤이 실린더 내에서 왕복 운동하게 된다. 이와 같이, 사판식 펌프는 사판식 모터와는 입력과 출력이 완전히 반대로 되어 있다. 그러나 실린더 블록이 실린더의 내압 작용에 의해 밸브 플레이트에 압압된 상태로 회전하는 것은 사판식 모터와 동일하다. 그 결과, 밸브 플레이트와 실린더 블록의 슬라이딩 면에는 마찰열이 발생한다. 이상의 점은, 본 명세서의 [발명의 배경이 되는 기술]의 란에서 설명한 바와 같다.

도 9 및 도 10에 도시한 밸브 플레이트(20,21) 모두 작동유의 흡입용 및 토출용 포트(22R,22L)가 형성되어 있다. 우측의 긴 원호형 포트(22R)는 흡입측 포트이고, 좌측의 3개 포트(22L)는 토출측 포트이다. 흡입측 포트(22R)는 사판식 모터의 포트(10R)(도 2~도 8)와는 다른 형상을 하고 있다. 이는, 흡입측의 작동유는 저압이기 때문에, 도시한 바와 같은 긴 포트(22R)를 형성하여도 밸브 플레이트(20,21)에 강도(强度)적인 문제는 생기지 않기 때문이다. 또, 흡입측은 항상 흡입측이고, 구동축의 회전 방향을 변경하여 흡입과 토출을 반대로 하는 경우는 없다. 고압측은, 밸브 플레이트(20,21)의 강도 유지를 위하여, 포트에 소위 브리지(bridge)(포트(22L)와 포트(22L) 사이의 부분)를 형성하고 있는 것이다. 이들 밸브 플레이트(20,21)의 지지면(20s,21s)에도, 상사점(U) 및 하사점(L) 각각에 냉각용 오목부가 형성되어 있다.

도 9의 밸브 플레이트(20)에서는, 도 2에 도시된 모터용 밸브 플레이트(5)의 오목부(12)에 근사한 오목부(30)가 형성되어 있다. 상사점(U) 및 하사점(L)의 각 오목부(30)는, 밸브 플레이트(20)의 외주 부근에 외주원을 따라 형성된 원호형 홈(30a)과, 이 원호형 홈(30a)을 중앙 관통공(20a)에 연통하기 위한 반경 방향 홈(30b)으로 구성되어 있다. 그러나 원호형 홈(30a)의 일단측이 상기 흡입측 포트(22R)에 연통하고 있다. 따라서 작동유는 원호형 홈(30a)과 반경 방향 홈(30b)을 경유하여 흡입측 포트(22R)와 중앙 관통공(20a)의 사이를 유통한다. 이 오목부(30)를 바깥쪽의 모터 하우징(2) 안이나 중앙 관통공(20a)에만 연통하는 경우에 비하여, 작동유의 유통량이 많은 포트(22R)와 연통함에 따라 밸브 플레이트(20)의 냉각 효율이 향상된다. 또한, 원호형 홈(30a)을 토출측 포트(22L)가 아니라 흡입측 포트(22R)에 연통시키고 있는 것은, 토출측 포트(22L)에 연통시켰을 경우, 펌프 효율이 감소하기 때문이다.

도 10에 도시된 밸브 플레이트(21)의 오목부(31)는, 흡입측 포트(22R)에 연통된 원호형 홈(31a)만으로 구성되어 있다.

사판식 펌프용 밸브 플레이트(20,21)의 오목부(30,31)는, 도 9 및 도 10에만 예시하였지만, 이러한 구성에 한정되지는 아니 한다. 예를 들면 도 2~도 8에 도시한 사판식 모터용 밸브 플레이트(5,13~18)의 오목부(12,23~28)를 그대로 채용하여도 좋다. 또는, 도 3~도 6에 도시한 원호형 홈(23a,24a,25a,26a)을 흡입측 포트(22R)에 연통시킨 것을 채용하여도 좋다. 또는, 도 4 및 도 5에 도시한 제2 반경 방향 홈(24c,25c)을 흡입측 포트(22R)에 연통시킨 것을 채용하여도 좋다. 또는, 도 7 및 도 8에 도시한 원형 오목부(27a,28a)를 흡입측 포트(22R)에 연통시킨 것을 채용하여도 좋다.

이상으로 설명한 실시예에서는, 사판식 모터 및 사판식 펌프를 예로 들었다. 그러나 이것들에 한정되지 아니 한다. 예를 들면 사축식 유압 모터 및 사축식 유압 펌프에도 본원 발명을 적용하는 것은 가능하다.

본 발명에 따르면, 누출 유량의 조절에 의존하지 않고 밸브 플레이트의 효과적인 냉각이 가능해진다. 따라서 회전수를 한층 더 상승하거나 작동유 압력을 더욱 더 상승하는 것이 요구되는 유압 모터 및 유압 펌프에 있어서 특히 유용하다.

1: 사판식 모터
2: 모터 하우징
3: 실린더 블록
4: 모터 샤프트
5: 밸브 플레이트
6: 실린더
7: 피스톤
7a: 슈
8: 누름판
9: 경사판
9a: 슈 플레이트
10: 포트
11: 회전 정지 핀
12: 오목부
13~18: 밸브 플레이트
19: 작동유 공급 통로
20,21: 밸브 플레이트
22: 포트
23~28: 오목부
30,31: 오목부
CL: (실린더 블록의) 중심축
G: (밸브 플레이트 배면의 간극)

Claims

회전축과 회전식 실린더 블록을 하우징 내에 구비한 액시얼 피스톤식 유압 펌프에 사용되는 밸브 플레이트로서,
상기 실린더 블록의 후단면에 접촉하여 이것을 지지하는 슬라이딩 지지면과,
상기 슬라이딩 지지면에 대응한 반대측 면인 배면과,
상기 회전축이 관통하는 중심공과,
상기 중심공의 주위에 작동유의 출입구로서 관통하도록 형성된 복수의 포트를 갖고 있고,
상기 배면에서 상기 포트를 제외한 영역에, 작동유가 유입할 수 있도록 냉각용 오목부가 형성되어 있으며,
상기 냉각용 오목부로부터 안쪽의 상기 중심공 및 바깥쪽의 하우징 내 공간 중 적어도 한 쪽에 연통하는 작동유 유통용의 제1 홈이 상기 배면에 형성되고,
상기 냉각용 오목부로부터 상기 포트들 중 작동유 흡입측으로 되어 있는 포트에 연통하는 작동유 유통용의 제2 홈이 상기 배면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브 플레이트.
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회전축과 회전식 실린더 블록을 하우징 내에 구비한 액시얼 피스톤식 유압 모터에 사용되는 밸브 플레이트로서,
상기 실린더 블록의 후단면에 접촉하여 이것을 지지하는 슬라이딩 지지면과,
상기 슬라이딩 지지면에 대응한 반대측 면인 배면과,
상기 회전축이 관통하는 중심공과,
상기 중심공의 주위에 작동유의 출입구로서 관통하도록 형성된 복수의 포트를 갖고 있고,
상기 배면에서 상기 포트를 제외한 영역에, 작동유가 유입할 수 있도록 냉각용 오목부가 형성되어 있으며,
상기 냉각용 오목부로부터 안쪽의 상기 중심공 및 바깥쪽의 하우징 내 공간 중 적어도 한 쪽에 연통하는 작동유 유통용의 제1 홈이 상기 배면에 형성되고,
상기 냉각용 오목부에, 상기 포트들 중 작동유 배출측으로 되어 있는 포트에 연통하는 작동유 공급 통로가 상기 배면에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 밸브 플레이트.
밸브 플레이트를 구비한 액시얼 피스톤식 유압 펌프로서,
상기 밸브 플레이트가 청구항 제1항의 밸브 플레이트이고,
상기 회전축이 상기 실린더 블록을 회전시키기 위한 구동축이며,
상기 복수의 포트가 작동유의 흡입 포트 및 토출 포트인 것을 특징으로 하는 액시얼 피스톤식 유압 펌프.
밸브 플레이트를 구비한 액시얼 피스톤식 유압 모터로서,
상기 밸브 플레이트가 청구항 제6항의 밸브 플레이트이고,
상기 회전축이 상기 실린더 블록의 회전에 의해 회전 구동되는 모터 샤프트이고,
상기 복수의 포트가 모터의 회전 방향의 절환에 따라 서로 절환되는 작동유의 공급 포트 및 배출 포트인 것을 특징으로 하는 액시얼 피스톤식 유압 모터.