KR101827898B1

KR101827898B1 - 가변용량형 사축식 액압 펌프

Info

Publication number: KR101827898B1
Application number: KR1020140009385A
Authority: KR
Inventors: 고 가이노
Original assignee: 히다치 겡키 가부시키 가이샤
Priority date: 2013-01-28
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2018-02-09
Also published as: CN103967732B; KR20140097022A; JP2014145267A; JP5998070B2; CN103967732A

Abstract

이물이 혼입되어 있지 않은 청정한 유액을 각종 유압기기에 공급할 수 있도록 한다.
헤드 케이싱(4)에는, 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)에 개구하고 밸브판(10)의 흡입 포트(1OD)와 흡입 유로(4C)를 연통하는 흡입측 개구(12)와, 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)에 개구하고 밸브판(10)의 배출 포트(10E)와 배출 유로(4D)를 연통하는 배출측 개구(13)와, 흡입측 개구(12)와 배출측 개구(13)의 사이에 위치하여 경전기구(11)의 요동핀(11C)의 변위를 허용하기 위한 핀용 개구(14)를 설치한다. 또한, 흡입측 개구(12)와 핀용 개구(14)를 가로막는 격벽(15)을 설치한다. 또한, 밸브판(10)은, 최소 경전 위치와 최대 경전 위치를 포함하는 전체 경전 범위에서 흡입측 개구(12)를 폐색할 수 있는 길이 치수로 설정한다. 이로 인해, 흡입측 개구(12)를 케이싱(2) 내와 격리할 수 있다.

Description

가변용량형 사축식 액압 펌프 {VARIABLE CAPACITANCE OBLIQUE SPINDLE TYPE HYDRAULIC PUMP}

본 발명은, 예를 들면 유압 셔블, 유압 크레인 등의 건설기계에 탑재되는 가변용량형 사축식 액압 펌프에 관한 것이다.

일반적으로, 가변용량형 사축식 액압 펌프는, 유압 셔블, 유압 크레인 등의 건설기계에 유압 펌프로서 이용되고 있다. 이 가변용량형 사축식 유압 펌프는, 축방향의 일측(一側)이 베어링부가 된 통 형상의 케이싱 본체와, 당해 케이싱 본체의 축방향의 타측(他側)을 폐색하여 설치되고 원호 형상으로 오목하게 들어간 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면과 흡입 유로와 배출 유로를 가지는 헤드 케이싱과, 상기 케이싱 본체의 베어링부에 회전 가능하게 설치되고 상기 케이싱 본체 내로의 삽입측 선단부가 드라이브 디스크가 된 회전축과, 상기 케이싱 본체 내에 설치되고 축방향으로 연장되는 실린더가 둘레방향으로 간격을 가지고 복수 배치됨과 함께 축방향의 타단(他端)면이 슬라이딩 접촉 단면(端面)이 된 실린더 블록과, 일단(一端)측이 상기 회전축의 드라이브 디스크의 회전 중심 위치에 요동 가능하게 연결되고 당해 실린더 블록의 회전축선을 따라 축방향으로 삽통(揷通)된 센터 샤프트와, 상기 실린더 블록의 각 실린더에 왕복 운동 가능하게 끼워지고(揷嵌) 일단측이 상기 드라이브 디스크에 요동 가능하게 연결된 복수의 피스톤과, 상기 실린더 블록의 각 실린더에 연통 가능한 흡입 포트와 배출 포트를 가짐과 함께 일단면이 상기 실린더 블록의 슬라이딩 접촉 단면과 슬라이딩 접촉하여 유액의 흡입과 배출을 전환하는 전환면이 되고 타단면이 상기 헤드 케이싱의 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면에 경전(傾轉) 가능하게 슬라이딩 접촉하는 볼록 원호 형상 슬라이딩 접촉면이 된 밸브판과, 상기 헤드 케이싱에 설치되고 상기 실린더 블록과 함께 당해 밸브판을 경전시키기 위한 동작부로부터 연장된 요동핀이 당해 밸브판에 접속된 경전기구에 의해 구성되어 있다.

헤드 케이싱에는, 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면에 개구하고 밸브판의 흡입 포트와 흡입 유로를 연통하는 흡입측 개구와, 당해 흡입측 개구와 간격을 가지고 늘어서도록 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면에 개구하고 밸브판의 배출 포트와 배출 유로를 연통하는 배출측 개구가 설치되어 있다.

여기에서, 유압 펌프는, 실린더 내에서 피스톤을 왕복 운동시킴으로써, 이때에 생기는 부압으로 작동유 탱크로부터 실린더 내에 유액을 흡입하는 구성으로 되어 있다. 이 점에서, 헤드 케이싱의 흡입측 개구는, 유액의 유통 저항이 작아지도록 큰 개구로 형성하는 것이 요망되고 있다. 그래서, 종래 기술의 유압 펌프에서는, 흡입측 개구를 확대하기 위하여, 이 흡입측 개구와 경전기구의 요동핀의 변위를 허용하기 위한 핀용 개구를 하나의 큰 개구로 하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 특허문헌 2 참조).

한편, 밸브판은, 흡입측 개구가 케이싱 내에 노출되도록, 당해 흡입측 개구 에 대한 경전방향의 길이 치수를 짧게 형성하고 있다. 이로 인해, 흡입측 개구는, 작동유 탱크로부터의 유액 외에, 케이싱 내에 체류하는 유액도 실린더 내에 흡입시킬 수 있다.

일본국 공개실용신안 실개소58-79076호 공보 일본국 공개특허 특개평7-83162호 공보

그런데, 상술한 각 특허문헌에 의한 것에서는, 헤드 케이싱의 흡입측 개구가 핀용 개구를 개재하여 케이싱 내에 연통되고, 또한 흡입측 개구가 직접적으로 케이싱 내에 연통되어 있다. 여기에서, 유압 펌프의 운전을 개시했을 때의 초기 마모 등에 수반하여, 케이싱 내의 유액에는, 예를 들면 금속분말 등의 이물이 혼재하는 경우가 있다. 이 경우에는, 케이싱 내의 금속분말을 포함한 유액이 실린더 내에 흡입되어, 하류측의 유압기기에 공급될 우려가 있다. 이로 인해, 금속분말에 의하여 유압기기의 마모가 빨라지거나, 시일 성능이 저하되어버린다는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 이물의 혼입이 억제된 청정한 유액을 각종 유압기기에 공급할 수 있도록 한 가변용량형 사축식 액압 펌프를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의한 가변용량형 사축식 액압 펌프는, 축방향의 일측이 베어링부가 된 통 형상의 케이싱 본체와, 당해 케이싱 본체의 축방향의 타측을 폐색하여 설치되고 원호 형상으로 오목하게 들어간 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면과 흡입 유로와 배출 유로를 가지는 헤드 케이싱과, 상기 케이싱 본체의 베어링부에 회전 가능하게 설치되고 상기 케이싱 본체 내로의 삽입측 선단부가 드라이브 디스크가 된 회전축과, 상기 케이싱 본체 내에 설치되고 축방향으로 연장되는 실린더가 둘레방향으로 간격을 가지고 복수 배치됨과 함께 축방향의 타단면이 슬라이딩 접촉 단면이 된 실린더 블록과, 일단측이 상기 회전축의 드라이브 디스크의 회전 중심 위치에 요동 가능하게 연결되고 당해 실린더 블록의 회전축선을 따라 축방향으로 삽통된 센터 샤프트와, 상기 실린더 블록의 각 실린더에 왕복 운동 가능하게 끼워지고 일단측이 상기 드라이브 디스크에 요동 가능하게 연결된 복수의 피스톤과, 상기 실린더 블록의 각 실린더에 연통 가능한 흡입 포트와 배출 포트를 가짐과 함께 일단면이 상기 실린더 블록의 슬라이딩 접촉 단면과 슬라이딩 접촉하여 유액의 흡입과 배출을 전환하는 전환면이 되고 타단면이 상기 헤드 케이싱의 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면에 경전 가능하게 슬라이딩 접촉하는 볼록 원호 형상 슬라이딩 접촉면이 된 밸브판과, 상기 헤드 케이싱에 설치되고 상기 실린더 블록과 함께 당해 밸브판을 경전시키기 위한 동작부로부터 연장된 요동핀이 당해 밸브판에 접속된 경전기구를 구비하여 이루어진다.

그리고, 상술한 과제를 해결하기 위하여, 청구항 1의 발명이 채용하는 구성의 특징은, 상기 헤드 케이싱에는, 상기 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면에 개구하고 상기 밸브판의 흡입 포트와 상기 흡입 유로를 연통하는 흡입측 개구와, 당해 흡입측 개구와 간격을 가지고 늘어서도록 상기 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면에 개구하고 상기 밸브판의 배출 포트와 상기 배출 유로를 연통하는 배출측 개구와, 상기 흡입측 개구와 배출측 개구의 사이에 위치하여 상기 경전기구의 요동핀의 변위를 허용하기 위한 핀용 개구를 설치하고, 상기 흡입측 개구와 핀용 개구의 사이에는, 당해 흡입측 개구와 핀용 개구를 가로막는 격벽을 설치하며, 상기 밸브판은, 경전방향의 길이 치수를, 최소 경전 위치와 최대 경전 위치를 포함하는 전체 경전 범위에서 상기 흡입측 개구를 폐색할 수 있는 길이 치수로 설정하는 구성으로 한 것에 있다.

청구항 2의 발명은, 상기 격벽에는, 상기 밸브판의 볼록 원호 형상 슬라이딩 접촉면과의 사이에 간극을 형성하기 위하여, 상기 밸브판과 대면하는 가장자리에 절결홈을 설치하는 구성으로 한 것에 있다.

청구항 3의 발명은, 상기 격벽의 절결홈은, 상기 간극을 개재하여 유액의 통과를 허용하고, 이물의 통과를 저지할 수 있는 홈 깊이로 형성한 것에 있다.

청구항 1의 발명에 의하면, 헤드 케이싱에는, 흡입측 개구와 핀용 개구의 사이에 위치하여 당해 흡입측 개구와 핀용 개구를 가로막는 격벽을 설치하고 있다. 한편, 밸브판은, 경전방향의 길이 치수를, 최소 경전 위치와 최대 경전 위치를 포함하는 전체 경전 범위에서 흡입측 개구를 폐색할 수 있는 길이 치수로 설정하고 있다.

따라서, 흡입측 개구와 핀용 개구의 사이에 격벽을 설치함으로써, 이 흡입측 개구는, 케이싱 내와 격리할(구분할) 수 있다. 게다가, 흡입측 개구는, 최소 경전 위치와 최대 경전 위치를 포함하는 전체 경전 범위에서 밸브판에 의해 폐색할 수 있기 때문에, 이 점에서도, 흡입측 개구와 케이싱 내를 격리할 수 있다.

이 결과, 예를 들면 초기 마모나 운전시의 마모에 의해 케이싱 내의 유액에 금속분말 등의 이물이 혼입된 경우에도, 흡입측 개구는, 케이싱 내와 항상 격리되어 있기 때문에, 금속분말을 포함한 유액을 실린더 내에 흡입하는 것을 억제할 수 있다. 이로 인해, 유액의 공급 대상이 되는 유압기기에 대하여, 이물의 혼입이 억제된 청정한 유액을 공급할 수 있어, 이러한 유압기기의 수명을 연장시킬 수 있다.

청구항 2의 발명에 의하면, 격벽에는, 밸브판과 대면하는 가장자리에 절결홈을 설치하고 있기 때문에, 이 절결홈과 밸브판의 볼록 원호 형상 슬라이딩 접촉면과의 사이에 간극을 형성할 수 있다. 여기에서, 헤드 케이싱에 설치한 흡입측 개구는, 유액의 유통 저항이 작아지도록 큰 개구로 형성하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 흡입측 개구와 핀용 개구의 사이에 설치된 격벽은, 두께 치수가 작게(얇게) 형성된다. 게다가, 격벽의 근방에는, 예를 들면 경전기구가 배치되어 있기 때문에, 안쪽까지의 길이 치수도 작게(좁게) 형성된다. 따라서, 흡입측 개구의 개구 면적을 크게 하면, 격벽은 얇고, 좁아져, 그 만큼, 높은 강도를 얻는 것은 곤란해진다.

이에 대하여, 격벽의 가장자리에는 절결홈을 설치하고 있기 때문에, 밸브판의 볼록 원호 형상 슬라이딩 접촉면이 격벽에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 밸브판과 접촉함으로써 격벽에 가해지는 부하를 저감할 수 있기 때문에, 그 만큼, 격벽을 얇게 할 수 있어, 흡입측 개구의 개구 면적을 크게 할 수 있다.

청구항 3의 발명에 의하면, 격벽의 절결홈과 밸브판의 볼록 원호 형상 슬라이딩 접촉면의 사이에 형성되는 간극에서는, 유액의 통과를 허용하고, 이물의 통과를 저지할 수 있다. 이로 인해, 상기 간극은, 하류측에 접속되는 각종 유압기기에 영향을 미치는 이물의 통과를 저지할 수 있기 때문에, 이 간극을 통과하여 흡입측 개구에 유입되는 유액은, 청정한 유액으로서 실린더 내에 흡입할 수 있다. 이로 인해, 이물의 통과를 저지하면서, 보다 많은 유액을 효율적으로 흡입할 수 있어, 펌프로서의 흡입 성능을 높일 수 있다.

[도 1] 본 발명의 실시형태에 의한 가변용량형 사축식 유압 펌프를 나타내는 단면도이다.
[도 2] 가변용량형 사축식 유압 펌프를 도 1 중의 화살표시 Ⅱ-Ⅱ방향에서 나타내는 단면도이다.
[도 3] 헤드 케이싱을 단체(單體)로 확대하여 나타내는 정면도이다.
[도 4] 헤드 케이싱을 단체로 확대하여 나타내는 외관 사시도이다.
[도 5] 밸브판을 최소 경전 위치에 배치한 상태를 헤드 케이싱과 함께 나타내는 정면도이다.
[도 6] 밸브판을 최대 경전 위치에 배치한 상태를 헤드 케이싱과 함께 나타내는 정면도이다.
[도 7] 헤드 케이싱과 밸브판을 도 6 중의 화살표시 Ⅶ-Ⅶ방향에서 본 확대 단면도이다.
[도 8] 헤드 케이싱과 밸브판을 도 6 중의 화살표시 Ⅷ-Ⅷ방향에서 본 확대 단면도이다.
[도 9] 밸브판을 전환면측에서 본 정면도이다.
[도 10] 밸브판을 도 9 중의 화살표시 Ⅹ-Χ방향에서 본 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 관련되는 가변용량형 사축식 액압 펌프로서, 가변용량형 사축식 유압 펌프를 예로 들고, 이 유압 펌프에 대하여, 도 1 내지 도 10에 따라 상세하게 설명한다.

도 1에서, 1은 가변용량형 사축식 액압 펌프로서의 가변용량형 사축식 유압 펌프(이하, 유압 펌프(1)라고 한다)를 나타내고 있다. 이 유압 펌프(1)는, 작동유 탱크로부터의 유액을 흡입하여, 유압 관로의 하류측에 접속되는 각종 유압기기(모두 도시 생략)에 압유를 공급하는 것이다.

2는 유압 펌프(1)의 외형을 구성하는 케이싱이다. 이 케이싱(2)은, 케이싱 본체(3)와 헤드 케이싱(4)에 의해 구성되어 있다. 여기에서, 케이싱 본체(3)는, 축방향의 일측에 위치하여 대략 원통 형상으로 형성된 베어링부(3A)와, 당해 베어링부(3A)의 타단으로부터 경사지게 연장된 실린더 블록 수용부(3B)에 의해 구성되어 있다. 이 실린더 블록 수용부(3B)의 타단에는, 헤드 케이싱(4)이 부착되어 있다.

4는 케이싱 본체(3)의 축방향의 타측, 즉, 실린더 블록 수용부(3B)의 타단을 폐색하여 설치된 헤드 케이싱이다. 이 헤드 케이싱(4)은, 케이싱 본체(3)측에 위치하는 일단면(4A)에 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)을 가지고 있다. 한편, 헤드 케이싱(4)에는, 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)의 안쪽부에 위치하여 후술하는 경전기구(11)의 실린더 구멍(11A)이 설치되어 있다. 또한, 헤드 케이싱(4)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 실린더 구멍(11A)을 사이에 두어 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)으로부터 서로 반대측으로 연장된 흡입 유로(4C)와 배출 유로(4D)가 설치되어 있다.

여기에서, 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)은, 후술하는 센터 샤프트(8)를 지지점으로 하여 밸브판(10)이 요동했을 때의 요동 반경을 따라 형성된 오목 원호면으로 형성되어 있다. 이 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)에는, 후술하는 흡입측 개구(12), 배출측 개구(13), 핀용 개구(14)가 개구되어 있다.

5는 케이싱 본체(3)의 베어링부(3A)에 회전축선(O1-O1)을 따라 회전 가능하게 설치된 회전축이다. 이 회전축(5)은, 베어링(6)을 개재하여 베어링부(3A)에 회전 가능하게 지지되고, 돌출측이 되는 일측이 스플라인부(5A)가 되어 있다. 한편, 회전축(5)에는, 케이싱 본체(3) 내로의 삽입측 선단부, 즉, 축방향의 타단부에 위치하여 원판 형상의 드라이브 디스크(5B)가 형성되어 있다.

7은 케이싱 본체(3)의 실린더 블록 수용부(3B) 내에 설치된 실린더 블록이다. 이 실린더 블록(7)은, 회전축선(O2-O2)을 따르는 원기둥체로 형성되고, 그 회전축선(O2-O2)을 따라 센터 샤프트 삽통 구멍(7A)이 설치되어 있다. 한편, 실린더 블록(7)에는, 센터 샤프트 삽통 구멍(7A)의 주위에 위치하여 축방향으로 연장되는 실린더(7B)가 둘레방향으로 간격을 가지고 복수(1개만 도시) 배치되어 있다. 또한, 실린더 블록(7)은, 후술하는 밸브판(10)측이 되는 축방향의 타단면이 슬라이딩 접촉 단면(7C)이 되고, 이 슬라이딩 접촉 단면(7C)은, 밸브판(10)의 전환면(10A)과 슬라이딩 접촉하는 것으로 오목 구면 형상으로 형성되어 있다.

8은 실린더 블록(7)의 센터 샤프트 삽통 구멍(7A)에 삽통된 센터 샤프트이다. 이 센터 샤프트(8)는, 회전축(5)의 드라이브 디스크(5B)와 밸브판(10)의 사이에서 실린더 블록(7)을 경전 자유롭게 지지하는 것이다. 센터 샤프트(8)는, 일단측이 회전축(5)의 드라이브 디스크(5B)의 회전 중심 위치에 요동 가능하게 연결되고, 슬라이딩 접촉 단면(7C)으로부터 돌출된 타단측이 밸브판(10)의 샤프트 구멍(10C)에 삽입되어 있다.

9는, 실린더 블록(7)의 각 실린더(7B)에 왕복 운동 가능하게 끼워진 복수개의 피스톤이다. 이들 복수개의 피스톤(9)은, 실린더(7B)로부터 돌출된 일단측이 회전축(5)의 드라이브 디스크(5B)에 요동 가능하게 연결되어 있다. 각 피스톤(9)은, 회전축(5)에 대하여 경전한 실린더 블록(7)이 회전함으로써, 실린더(7B) 내에서 왕복 운동하여, 유액의 흡입, 토출을 행하는 것이다.

10은 헤드 케이싱(4)과 실린더 블록(7)의 사이에 설치된 밸브판을 나타내고 있다. 이 밸브판(10)은, 도 5 내지 도 8에 나타내는 바와 같이, 헤드 케이싱(4)의 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B) 내에서 원호면을 따라 경전하는 것이다. 밸브판(10)은, 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)의 폭 치수(경전방향에 대한 가로방향의 치수) 내에 들어가는 직사각형 형상의 외형을 가지고 있다. 밸브판(10)의 일단면에는, 실린더 블록(7)의 슬라이딩 접촉 단면(7C)에 대면하여 슬라이딩 접촉하는 볼록 구면 형상의 전환면(10A)이 설치되어 있다. 한편, 전환면(10A)과 반대측이 되는 밸브판(10)의 타단면에는, 헤드 케이싱(4)의 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)에 대응한 원호로 돌출된 볼록 원호 형상 슬라이딩 접촉면(10B)이 설치되어 있다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 밸브판(10)에는, 전환면(10A)의 중앙에 위치하여 축방향으로 관통한 샤프트 구멍(10C)이 설치되고, 당해 샤프트 구멍(10C)에는, 센터 샤프트(8)의 타단측이 삽입되어 있다. 또한, 밸브판(10)에는, 흡입 포트(10D)와 배출 포트(10E)가 설치되고, 당해 각 포트(10D, 10E)는, 일단측이 전환면(10A)에 개구하며, 타단측이 볼록 원호 형상 슬라이딩 접촉면(10B)에 개구하고 있다.

여기에서, 밸브판(10)은, 도 5에 나타내는 최소 경전 위치(도 1 중에 나타내는 경전 각도(θ)가 최소가 되는 위치)에 배치되었을 때에, 도 7 중에 이점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 경전방향과 반대측의 단부가 흡입측 개구(12)의 단부보다 길이 치수(L1)만큼 길어지도록 형성되어 있다. 또한, 밸브판(10)은, 도 6에 나타내는 최대 경전 위치(도 1 중에 나타내는 경전 각도(θ)가 최대가 되는 위치)에 배치되었을 때에, 도 7 중에 실선으로 나타내는 바와 같이, 경전방향과 반대측의 단부가 흡입측 개구(12)의 단부보다 길이 치수(L2)만큼 길어지도록 형성되어 있다. 즉, 밸브판(10)의 경전방향의 길이 치수는, 최소 경전 위치와 최대 경전 위치를 포함하는 전체 경전 범위에서 흡입측 개구(12)를 폐색할 수 있는 길이 치수로 설정되어 있다.

11은 헤드 케이싱(4)에 설치된 경전기구(도 1 참조)로, 당해 경전기구(11)는, 실린더 블록(7)과 함께 밸브판(10)을 경전시키는 것이다. 경전기구(11)는, 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)의 최심부(最深部)보다 안쪽부에 위치하여 밸브판(10)의 경전방향에 직선 형상으로 연장되어 설치된 실린더 구멍(11A)과, 당해 실린더 구멍(11A)에 슬라이딩 가능하게 끼워진 동작부로서의 서보 피스톤(11B)과, 당해 서보 피스톤(11B)의 길이방향의 중간부위에 설치되고, 당해 서보 피스톤(11B)으로부터 지름방향으로 돌출하여 연장된 요동핀(11C)과, 상기 서보 피스톤(11B)을 동작시키기 위한 유액을 상기 실린더 구멍(11A) 내에 공급하기 위하여, 당해 실린더 구멍(11A)의 양단에 설치된 유통(油通) 구멍(11D, 11E)에 의해 구성되어 있다. 상기 요동핀(11C)은, 후술하는 핀용 개구(14)에 삽통되고, 그 선단이 밸브판(10)의 샤프트 구멍(10C)에 삽입되어 있다.

경전기구(11)는, 유통 구멍(11D) 또는 유통 구멍(11E)으로부터 실린더 구멍(11A) 내에 유액을 공급함으로써, 이 실린더 구멍(11A)을 따라 서보 피스톤(11B)을 이동할 수 있다. 이와 같이, 서보 피스톤(11B)을 이동시킴으로써, 요동핀(11C)을 개재하여 밸브판(10)을 실린더 블록(7)과 함께 경전 시킬 수 있다. 이로 인해, 경전기구(11)는, 회전축(5)에 대한 실린더 블록(7)과 밸브판(10)의 경전 각도(θ)를, 최소 경전 위치와 최대 경전 위치의 사이에서 조정할 수 있다.

다음에, 본 발명의 특징부분으로서 헤드 케이싱(4)에 설치된 흡입측 개구(12), 배출측 개구(13), 핀용 개구(14) 및 격벽(15)에 대하여 자세하게 기술한다.

12는 헤드 케이싱(4)에 설치된 흡입측 개구를 나타내고 있다. 이 흡입측 개구(12)는, 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)에 개구함으로써, 밸브판(10)의 흡입 포트(10D)와 흡입 유로(4C)를 연통하는 것이다. 흡입측 개구(12)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 헤드 케이싱(4)의 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)을 정면으로 보아, 당해 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)의 좌, 우방향의 일방(一方)쪽(오른쪽)에 배치되어 있다.

여기에서, 흡입측 개구(12)는, 경전하는 밸브판(10)과 함께 이동하는 흡입 포트(10D)와 항상 연통할 수 있도록, 당해 밸브판(10)의 경전방향으로 연장된 장척(長尺) 개구로 형성되어 있다. 또한, 유압 펌프(1)는, 각 실린더(7B) 내에서 피스톤(9)을 왕복 운동시킴으로써, 이때에 생기는 부압으로 작동유 탱크로부터 유액을 실린더(7B) 내에 흡입하는 것이다. 이 때문에, 흡입측 개구(12)는, 유액의 유통 저항이 작아지도록 큰 개구, 예를 들면 큰 길이 치수 및 폭 치수를 가진 개구로 형성되어 있다. 따라서, 큰 흡입측 개구(12)는, 이웃하는 핀용 개구(14)와 접근하여 형성되어 있다.

13은 흡입측 개구(12)와 간격을 가지고 늘어서도록 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)에 개구하여 설치된 배출측 개구를 나타내고 있다. 이 배출측 개구(13)는, 밸브판(10)의 배출 포트(10E)와 배출 유로(4D)를 연통하는 것이다. 구체적으로, 배출측 개구(13)는, 흡입측 개구(12)와 좌, 우방향의 반대측(좌측쪽)에 위치하여 헤드 케이싱(4)의 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)에 개구하여 설치되어 있다. 이 배출측 개구(13)는, 피스톤(9)에 의해 실린더(7B)로부터 토출된 유액이 강제적으로 유통되는 것이기 때문에, 압력의 손실이 생기지 않도록, 흡입측 개구(12)에 비교하여 작은 개구로 형성되어 있다.

14는 흡입측 개구(12)와 배출측 개구(13)의 사이가 되는 좌, 우방향의 중앙에 위치하여 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)에 개구하여 설치된 핀용 개구이다. 이 핀용 개구(14)는, 경전기구(11)의 요동핀(11C)의 변위를 허용하기 위한 개구로, 실린더 구멍(11A)을 따라 연장되어 있다.

이와 같이, 큰 개구로 형성된 흡입측 개구(12)와 좌, 우방향의 중앙에 배치된 핀용 개구(14)는, 접근한 상태로 배치되어 있다. 그러나, 흡입측 개구(12)와 핀용 개구(14)에 후술하는 격벽(15)을 설치함으로써, 흡입측 개구(12)와 핀용 개구(14)는 격리되어 있다.

즉, 15는 흡입측 개구(12)와 핀용 개구(14)의 사이에 위치하여 헤드 케이싱(4)에 설치된 격벽을 나타내고 있다. 이 격벽(15)은, 흡입측 개구(12)와 핀용 개구(14)를 가로막음으로써, 흡입측 개구(12)를 케이싱(2) 내와 격리하는 것이다. 격벽(15)에는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 밸브판(10)의 볼록 원호 형상 슬라이딩 접촉면(10B)과 대면하는 가장자리에 절결홈(15A)이 형성되어 있다. 이 절결홈(15A)은, 볼록 원호 형상 슬라이딩 접촉면(10B)과의 사이에 간극(16)을 형성하는 것이다.

여기에서, 절결홈(15A)의 기능에 대하여 기술한다. 먼저, 크게 개구한 흡입측 개구(12)와 핀용 개구(14)는 접근하여 배치되고, 이들의 사이에 설치되는 격벽(15)은, 두께 치수가 작게(얇게) 형성되어 있다. 게다가, 격벽(15)의 근방이 되는 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)의 안쪽부에는, 경전기구(11)의 실린더 구멍(11A)이 배치되어 있기 때문에, 안쪽까지의 길이 치수도 작게(좁게) 형성되어 있다. 따라서, 격벽(15)은 얇고, 좁게 형성되어 있기 때문에, 높은 강도를 얻기는 곤란하게 되어 있다.

이에 대하여, 격벽(15)의 가장자리에 설치한 절결홈(15A)은, 간극(16)에 의해 격벽(15)이 밸브판(10)의 볼록 원호 형상 슬라이딩 접촉면(10B)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 격벽(15)에는, 밸브판(10)이 접촉하지 않게 되기 때문에, 밸브판(10)과의 접촉에 의해 격벽(15)에 가해지는 부하를 저감할 수 있다.

또한, 절결홈(15A)은, 밸브판(10)과의 간극(16)을 개재하여 유액의 통과를 허용하고, 마모에 의한 금속분말 등의 이물의 통과를 저지할 수 있는 홈 깊이 치수(H)로 형성되어 있다. 이 경우, 절결홈(15A)의 홈 깊이 치수(H)는, 예를 들면 3∼25μm, 바람직하게는 5∼15μm로 설정되어 있다. 이러한 수치는, 유압 펌프(1)가 토출한 금속분말 등의 이물을 포함하는 유액(압유)이 유압기기에 공급되었을 때, 유압기기의 슬라이딩부, 시일부 등에 영향을 미칠 우려가 있는 이물의 입경이 30μm 정도인 것에 기인하다. 보다 확실히 유압기기를 보호하기 위해서는, 입경이 20μm 이상인 이물을 배제하는 것이 바람직하기 때문이다.

절결홈(15A)의 홈 깊이 치수(H)는, 격벽(15)을 밸브판(10)의 볼록 원호 형상 슬라이딩 접촉면(10B)에 접촉시키지 않도록 하는 것이기 때문에, 3μm 이상이면 된다. 반면에, 입경이 20μm 이상인 이물을 배제하면서, 유압기기에 영향이 적은 이물의 유통을 허용하는 경우에는, 15μm 정도로 설정하면 된다. 절결홈(15A)의 홈 깊이 치수(H)를 15μm 정도로 설정한 경우에는, 입경이 15μm를 넘는 이물이 배제된 거의 청정한 유액을 케이싱(2) 내로부터 간극(16)을 개재하여 흡입측 개구(12)에 흡입할 수 있다. 이로 인해, 각 실린더(7B) 내에 보다 많은 유액을 효율적으로 흡입시킬 수 있다.

본 실시형태에 의한 유압 펌프(1)는 상술과 같은 구성을 가지는 것으로, 다음에, 이 유압 펌프(1)의 동작에 대하여 설명한다.

먼저, 경전기구(11)에 의해 실린더 블록(7)과 함께 밸브판(10)을 도 1, 도 6에 나타내는 최대 경전 위치로 이동시킨다. 이 경우에는, 도시하지 않은 파일럿 펌프로부터의 압유를 유통 구멍(11D)으로부터 실린더 구멍(11A) 내에 공급하고, 서보 피스톤(11B)을 변위시킨다. 이때에는, 요동핀(11C)이 접속된 밸브판(10)이 실린더 블록(7)과 함께 경전하여, 최대 경전 위치까지 이동시킨다. 한편, 압유를 유통 구멍(11E)으로부터 실린더 구멍(11A) 내에 공급한 경우에는, 밸브판(10)을 실린더 블록(7)과 함께 최소 경전 위치(도 5에 나타내는 위치)로 이동할 수 있다.

다음에, 엔진, 모터 등의 원동기(도시 생략)에 의해 회전축(5)을 회전 구동하면, 당해 회전축(5)의 드라이브 디스크(5B)와 함께 실린더 블록(7)이 회전한다. 이때에는, 실린더 블록(7)이 회전함으로써 각 실린더(7B) 내에서 피스톤(9)이 왕복 운동한다. 여기에서, 왕복 운동하는 피스톤(9)의 흡입 행정에서는, 헤드 케이싱(4)의 흡입 유로(4C), 흡입측 개구(12), 밸브판(10)의 흡입 포트(10D)를 통하여 실린더(7B) 내에 유액을 흡입한다. 이어서, 피스톤(9)의 토출 행정에서는, 실린더(7B) 내로부터 압유를 토출하고, 이 압유를 밸브판(10)의 배출 포트(10E), 배출측 개구(13), 헤드 케이싱(4)의 배출 유로(4D)를 통해 유압기기를 향하여 공급할 수 있다.

이렇게 하여, 본 실시형태에 의하면, 케이싱(2)을 구성하는 헤드 케이싱(4)에는, 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)에 개구하고 밸브판(10)의 흡입 포트(10D)와 흡입 유로(4C)를 연통하는 흡입측 개구(12)와, 당해 흡입측 개구(12)와 간격을 가지고 늘어서도록 상기 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)에 개구하고 밸브판(10)의 배출 포트(10E)와 배출 유로(4D)를 연통하는 배출측 개구(13)와, 상기 흡입측 개구(12)와 배출측 개구(13)의 사이에 위치하여 경전기구(11)의 요동핀(11C)의 변위를 허용하기 위한 핀용 개구(14)를 설치하는 구성으로 하고 있다. 흡입측 개구(12)와 핀용 개구(14)의 사이에는, 당해 흡입측 개구(12)와 핀용 개구(14)를 가로막는 격벽(15)을 설치하고 있다. 또한, 밸브판(10)은, 경전방향의 길이 치수를, 최소 경전 위치와 최대 경전 위치를 포함하는 전체 경전 범위에서 흡입측 개구(12)를 폐색할 수 있는 길이 치수로 설정하고 있다.

따라서, 흡입측 개구(12)와 핀용 개구(14)의 사이에 격벽(15)을 설치함으로써, 이 흡입측 개구(12)는, 케이싱(2) 내와 격리할 수 있다. 게다가, 흡입측 개구(12)는, 최소 경전 위치와 최대 경전 위치를 포함하는 전체 경전 범위에서 밸브판(10)에 의해 폐색할 수 있기 때문에, 이 점에서도, 흡입측 개구(12)와 케이싱(2) 내를 격리할 수 있다.

이 결과, 초기 마모나 운전시의 마모에 의해 케이싱(2) 내의 유액에 금속분말 등의 이물이 혼입된 경우에도, 흡입측 개구(12)는, 케이싱(2) 내와 항상 격리할 수 있기 때문에, 금속분말을 포함한 유액이 각 실린더(7B) 내에 흡입되는 것을 억제할 수 있다. 이로 인해, 유액의 공급 대상이 되는 유압기기에 대하여, 이물의 혼입이 억제된 청정한 유액을 공급할 수 있고, 이러한 유압기기의 수명을 연장시킬 수 있다.

한편, 격벽(15)에는, 밸브판(10)과 대면하는 가장자리에 절결홈(15A)을 설치하고 있기 때문에, 이 절결홈(15A)과 밸브판(10)의 볼록 원호 형상 슬라이딩 접촉면(10B)의 사이에 간극(16)을 형성할 수 있다. 여기에서, 헤드 케이싱(4)에 설치한 흡입측 개구(12)는, 유액의 유통 저항이 작아지도록 큰 개구로 형성되어 있다. 이 때문에, 흡입측 개구(12)와 핀용 개구(14)의 사이에 설치된 격벽(15)은, 두께 치수가 작게(얇게) 형성되어 있다. 게다가, 격벽(15)의 근방에는, 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면(4B)의 안쪽부에 위치하여 경전기구(11)의 실린더 구멍(11A)이 배치되어 있기 때문에, 안쪽까지의 길이 치수도 작게(좁게) 형성되어 있다. 따라서, 격벽(15)은 얇고, 좁게 형성되어 있기 때문에, 높은 강도를 확보하기 어렵다.

이에 대하여, 격벽(15)의 가장자리에는 절결홈(15A)을 설치하고 있기 때문에, 밸브판(10)의 볼록 원호 형상 슬라이딩 접촉면(10B)이 격벽(15)에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 밸브판(10)과의 접촉에 의해 격벽(15)에 가해지는 부하를 저감할 수 있기 때문에, 그 만큼, 격벽(15)을 얇게 하여, 흡입측 개구(12)의 개구 면적(유로 면적)을 크게 할 수 있다.

또한, 격벽(15)의 절결홈(15A)은, 간극(16)을 개재하여 유액의 통과를 허용하고, 예를 들면 15μm를 초과하는 입경의 이물의 통과를 저지할 수 있는 홈 깊이 치수(H)로 형성하고 있다. 따라서, 간극(16)에서는, 유액의 통과를 허용하고, 유압기기에 영향을 미치는 큰 이물의 통과를 저지할 수 있다. 이로 인해, 간극(16)을 통과하여 흡입측 개구(12)에 유입되는 유액은, 거의 청정한 유액으로서 각 실린더(7B) 내에 흡입할 수 있다. 이로 인해, 이물의 통과를 저지하면서, 각 실린더(7B) 내에 보다 많은 유액을 효율적으로 흡입할 수 있고, 유압 펌프(1)의 흡입 성능을 높일 수 있다.

1 : 가변용량형 사축식 유압 펌프(가변용량형 사축식 액압 펌프)
2 : 케이싱
3 : 케이싱 본체
4 : 헤드 케이싱
4B : 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면
4C : 흡입 유로
4D : 배출 유로
5 : 회전축
5B : 드라이브 디스크
7 : 실린더 블록
7A : 센터 샤프트 삽통 구멍
7B : 실린더
7C : 슬라이딩 접촉 단면
8 : 센터 샤프트
9 : 피스톤
10 : 밸브판
10A : 전환면
10B : 볼록 원호 형상 슬라이딩 접촉면
10C : 샤프트 구멍
10D : 흡입 포트
10E : 배출 포트
11 : 경전기구
11A : 실린더 구멍
11B : 서보 피스톤(동작부)
11C : 요동핀
12 : 흡입측 개구
13 : 배출측 개구
14 : 핀용 개구
15 : 격벽
15A : 절결홈
16 : 간극
θ : 경전 각도

Claims

축방향의 일측이 베어링부가 된 통 형상의 케이싱 본체와, 당해 케이싱 본체의 축방향의 타측을 폐색하여 설치되고 원호 형상으로 오목하게 들어간 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면과 흡입 유로와 배출 유로를 가지는 헤드 케이싱과, 상기 케이싱 본체의 베어링부에 회전 가능하게 설치되고 상기 케이싱 본체 내로의 삽입측 선단부가 드라이브 디스크가 된 회전축과, 상기 케이싱 본체 내에 설치되고 축방향으로 연장되는 실린더가 둘레방향으로 간격을 가지고 복수 배치됨과 함께 축방향의 타단면이 슬라이딩 접촉 단면이 된 실린더 블록과, 일단측이 상기 회전축의 드라이브 디스크의 회전 중심 위치에 요동 가능하게 연결되고 당해 실린더 블록의 회전축선을 따라 축방향으로 삽통된 센터 샤프트와, 상기 실린더 블록의 각 실린더에 왕복 운동 가능하게 끼워지고 일단측이 상기 드라이브 디스크에 요동 가능하게 연결된 복수의 피스톤과, 상기 실린더 블록의 각 실린더에 연통 가능한 흡입 포트와 배출 포트를 가짐과 함께 일단면이 상기 실린더 블록의 슬라이딩 접촉 단면과 슬라이딩 접촉하여 유액의 흡입과 배출을 전환하는 전환면이 되고 타단면이 상기 헤드 케이싱의 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면에 경전 가능하게 슬라이딩 접촉하는 볼록 원호 형상 슬라이딩 접촉면이 된 밸브판과, 상기 헤드 케이싱에 설치되고 상기 실린더 블록과 함께 당해 밸브판을 경전시키기 위한 동작부로부터 연장된 요동핀이 당해 밸브판에 접속된 경전기구를 구비하여 이루어지는 가변용량형 사축식 액압 펌프에 있어서,
상기 헤드 케이싱에는, 상기 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면에 개구하고 상기 밸브판의 흡입 포트와 상기 흡입 유로를 연통하는 흡입측 개구와, 당해 흡입측 개구와 간격을 가지고 늘어서도록 상기 오목 원호 형상 슬라이딩 접촉면에 개구하고 상기 밸브판의 배출 포트와 상기 배출 유로를 연통하는 배출측 개구와, 상기 흡입측 개구와 배출측 개구의 사이에 위치하여 상기 경전기구의 요동핀의 변위를 허용하기 위한 핀용 개구를 설치하고,
상기 흡입측 개구와 핀용 개구의 사이에는, 당해 흡입측 개구와 핀용 개구를 가로막는 격벽이 설치되며,
상기 격벽에는, 상기 밸브판의 볼록 원호 형상 슬라이딩 접촉면과의 사이에 간극을 형성하기 위하여, 상기 밸브판과 대면하는 가장자리에 절결홈이 설치되고,
상기 밸브판은, 경전방향의 길이 치수를, 최소 경전 위치와 최대 경전 위치를 포함하는 전체 경전 범위에서 상기 흡입측 개구를 폐색할 수 있는 길이 치수로 설정하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 가변용량형 사축식 액압 펌프.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 격벽의 절결홈은, 상기 간극을 개재하여 유액의 통과를 허용하고, 이물의 통과를 저지할 수 있는 홈 깊이로 형성하여 이루어지는 가변용량형 사축식 액압 펌프.