KR20070033318A

KR20070033318A - 유압식 모터/펌프

Info

Publication number: KR20070033318A
Application number: KR1020067014263A
Authority: KR
Inventors: 가스 다베이
Original assignee: 하이드로스테틱 디자인 테크놀러지 피티와이 리미티드
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2007-03-26
Also published as: JP2007516380A; CA2550584C; EP1694962A4; CA2550584A1; AU2004297297B2; AU2004297297A1; ZA200605396B; KR101167141B1; US20070151443A1; CN1914418A; US7637202B2; CN100482939C; JP4813367B2; WO2005057007A1; NZ548297A; EP1694962A1

Abstract

입력/출력 수단(5)의 회전 동작에 의해 유압 유체의 압력을 변화시킬 수 있는 유압식 기계는, 크랭크샤프트(15) 둘레에 방사형으로 배열되며 상기 크랭크샤프트(15)를 따라 길이 방향으로 이격되는 복수의 피스톤 및 실린더 어셈블리(50), 및 상기 크랭크샤프트(15)의 편심 정도(100)를 변화시키는 수단을 가짐으로써, 각각의 유압 실린더 내부의 피스톤의 왕복 운동은 크랭크샤프트(15)의 종축을 중심으로 하는 크랭크샤프트(15)의 회전 운동을 유발시킨다.

유압식 기계, 모터, 펌프, 유체 압력, 피스톤, 실린더, 크랭크샤프트, 편심

Description

유압식 모터/펌프 {HYDRAULIC MOTOR/PUMP}

본 발명은 수압식 구동장치 또는 유압식 기계로서 공지된 유압식 모터/펌프에 관한 것이다.

유압식 모터/펌프는 원재료 취급, 광업, 및 제조분야 등 많은 분야에 적용되어 왔다.

유압식 모터/펌프는 2가지 방식 중 하나의 방식으로 작동될 수 있다. 제1 작동 모드에서는, 입력 매체가 가압된 유압 유체이고 출력은 회전 동작이다. 상기 프로세스는 회전 동작이 유압 모터/펌프에 공급되도록 역전될 수 있다. 이러한 제2 작동 모드에서는, 유압 유체가 모터/펌프로부터 펌핑된다.

유압식 모터/펌프의 장점은 무엇보다도 이들이 일반적으로 탁월한 전체적 효율을 가진다는 것이다.

그러나, 대다수의 유압식 모터/펌프는 뚜렷한 단점을 가지고 있다. 토크와 속도 사이에 반비례 관계를 가져서 모터 속도가 증가되면 출력 토크가 감소되거나, 그 반대이다.

종래 기술의 유압식 모터/펌프는 일반적으로 출력 샤프트와 연결되는 편심 디스크를 갖는다. 출력 샤프트의 회전축 둘레에는 유압 실린더 및 피스톤 어셈블 리의 세트가 방사형 배열("스타(star)" 또는 "팬(fan)"으로 공지되기도 함)로 위치된다. 일반적으로, 상기와 같은 유압 실린더 및 피스톤 어셈블리는 5개이다.

피스톤은 편심 디스크의 에지에 간헐적으로 힘을 가하여 편심 디스크가 회전되도록 한다. 힘을 가한 후에, 각각의 피스톤은 편심 디스크에 의해 후퇴된다.

작동의 구동 모드에서 모터의 토크를 변화시키기 위해, 이러한 모터의 일부는 출력 샤프트와 편심 디스크의 중심 사이에 소형 피스톤이 끼워진다. 디스크의 편심 정도는 소형 피스톤의 길이 변화에 의해 변화된다.

작동의 펌핑 모드에서도 마찬가지로, 유체 유동량 및/또는 출력되는 유체의 압력은 상기 소형 피스톤의 길이를 변화시킴으로써 변화될 수 있다.

종래 기술의 이러한 유압식 모터/펌프의 단점 중 하나는, 출력 샤프트의 속도가 유압 실린더의 유체 유동 능력을 초과하는 경우에 피스톤이 편심 디스크로부터 분리된다는 것이다. 이로 인해, 유압식 모터/펌프가 완전히 파손될 수 있다.

가변식 편심 디스크를 가지는 종래 기술의 다른 단점은, 편심 정도의 가능한 범위가 제한된다는 것이다. 일반적으로 편심 정도가 제로(0)인 상황은 불가능하다.

또 다른 단점은, 소형 피스톤이 편심 정도의 원하지 않는 작은 섭동(perturbation)을 허용할 수 있다는 것이다. 이러한 섭동은 유체의 특성 및 시스템의 탄력성으로부터 기인된다.

유압식 모터/펌프로부터 전체적으로 높은 효율을 얻기 위해서는, 높은 토크 및 높은 속도가 동시에 요구된다.

본 발명에 따르면, 출력 수단의 회전 동작에 의해 유압 유체의 압력을 교환할 수 있는 유압식 기계가 제공되며, 상기 유압식 기계는, 상기 출력 수단과 결합되는 하나 이상의 크랭크샤프트 둘레에 방사형으로 배열되며 상기 크랭크샤프트를 따라 길이 방향으로 이격되어 있는 복수의 유압 피스톤 및 실린더 어셈블리, 및 상기 크랭크샤프트의 편심 정도를 변화시키는 수단을 포함한다.

바람직하게, 각각의 상기 피스톤은 커넥팅로드에 의해 상기 하나 이상의 크랭크샤프트와 연결된다.

바람직하게, 각각의 상기 커넥팅로드와 각각의 상기 크랭크샤프트 사이에는 구형(spherical) 베어링이 배치된다.

바람직하게, 상기 크랭크샤프트의 편심 정도는 변화될 수 있어서 상기 피스톤의 스트로크 길이가 0과 최대 스트로크 길이 사이에서 변화될 수 있다.

바람직하게, 상기 크랭크샤프트의 편심 정도를 변화시키는 수단은 상기 하나 이상의 크랭크샤프트의 각각의 단부에 위치되며,

상기 크랭크샤프트의 편심 정도를 변화시키는 수단은,

각각의 상기 크랭크샤프트가 수용되는 중공의 편심 원통형 코어를 가지며, 상기 크랭크샤프트의 종축과 평행하게 오프셋되는 종축을 가지는 내측 실린더,

상기 내측 실린더가 수용되는 중공의 편심 원통형 코어를 가지며, 상기 내측 실린더의 종축과 평행하게 오프셋되는 종축을 가지는 외측 실린더,

상기 외측 실린더가 수용되는 중공의 편심 원통형 코어를 가진 원통형 메인 베어링, 및

구동 수단을 포함하고,

상기 구동 수단은 각각의 상기 크랭크샤프트의 양 단부에서 상기 메인 베어링의 종축과 상기 크랭크샤프트의 종축 사이의 거리를 변화시키도록 상기 외측 실린더 및 상기 내측 실린더를 동시에 회전시키도록 작동될 수 있다.

바람직하게, 상기 구동 수단은 상기 하나 이상의 크랭크샤프트의 각각의 단부에,

링의 내측면 및 외측면 모두에 치열을 가진 링 기어,

상기 내측 실린더 및 상기 외측 실린더 각각의 단부 둘레의 치열 세트, 및

상기 링 기어로부터 상기 내측 실린더 및 상기 외측 실린더에 회전을 전달하기 위한 기어열을 포함하고,

상기 링 기어는 각각의 메인 베어링에 의해 지지되고, 상기 메인 베어링은 절결부를 가져서 이를 통해 상기 기어열이 연장되어 상기 링 기어와 맞물린다.

바람직하게, 상기 메인 베어링은 외측면에 치열을 갖고, 상기 링 기어는 각각의 상기 메인 베어링 상의 치열과 인접하여 배치되며, 상기 구동 수단은,

표면상에 형성된 나선 및 피니언 기어를 가진 샤프트로서,상기 피니언 기어는 상기 샤프트가 상기 메인 베어링과 함께 회전하도록 상기 메인 베어링 각각의 치열과 맞물리는, 샤프트,

상기 샤프트의 나선과 맞물리는 내측 나선, 및 상기 샤프트에 대하여 방사형으로 위치하는 하나 이상의 돌기를 가진 하나 이상의 너트, 및

안쪽으로 상기 샤프트가 연장되어 있는 하나 이상의 중공 원통형 외측 덮개를 포함하고,

상기 하나 이상의 외측 덮개는 각각의 단부에 2개의 얇은 피니언 기어를 가지며, 각각의 상기 얇은 피니언 기어는 상기 구동 수단의 링 기어와 맞물리고, 상기 하나 이상의 외측 덮개는 상기 하나 이상의 돌기가 삽입되어 연장되는 하나 이상의 길이 방향 슬롯을 갖는다.

바람직하게, 상기 구동 수단은 상기 너트를 상기 샤프트를 따라 길이 방향으로 이동시킴으로써 작동되고, 상기 외측 덮개는 상기 샤프트에 대하여 회전될 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 너트를 길이 방향으로 이동시키면 상기 링 기어가 상기 메인 베어링에 대하여 전진 또는 후퇴된다.

바람직하게, 상기 내측 실린더 및 상기 외측 실린더는 각각 평형추(counter weight)를 갖는다.

바람직하게, 상기 유압식 기계는 각각의 상기 메인 베어링에 대하여 하나 이상의 레이 샤프트(lay shaft)를 가지며, 상기 레이 샤프트는 각각의 상기 메인 베어링의 치열과 맞물리는 피니언 기어를 가지고 있다.

따라서, 각각의 상기 메인 베어링에 가해진 토크는 상기 크랭크샤프트에 전달되지 않고 상기 하나 이상의 레이 샤프트를 통해 전달된다.

바람직하게, 상기 유압 실린더 및 피스톤 어셈블리의 헤드는, 각각의 상기 크랭크샤프트가 회전함에 따라 상기 유압 실린더 및 피스톤 어셈블리가 진동할 수 있도록, 상기 하우징에 의해 지지된다.

바람직하게, 각각의 상기 유압 실린더 및 피스톤 어셈블리의 헤드는, 상기 하우징에 의해 지지되는 한 쌍의 스러스트(thrust) 블록 사이에 지지된다.

바람직하게, 상기 유압 실린더 및 피스톤 어셈블리의 헤드는, 적어도 부분적으로 구형 형상을 갖는다. 보다 구체적으로, 상기 스러스트 블록의 각 쌍은 상기 유압 실린더의 헤드와 상보적인 형상을 갖는다.

바람직하게, 상기 하나 이상의 크랭크샤프트의 각각에 부착되는 상기 유압 실린더 및 상기 피스톤 어셈블리의 사이 각도는 동일하다.

보다 바람직하게, 상기 유압 실린더 및 피스톤 어셈블리의 개수는 5개이며 상기 하나 이상의 크랭크샤프트 둘레에 72°의 간격으로 배치된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유압식 기계의 하우징을 나타내는 평면도이다.

도 2는 도 1에서 하우징을 제거한 유압식 기계의 평면도이다.

도 3은 도 2에 나타낸 유압식 기계의 단부도이다.

도 4는 도 3에서 출력 플랜지를 제거한 유압식 기계의 단부도이다.

도 5는 도 1의 선 B-B에 따른 단면도이다.

도 6은 도 5의 선 A-A에 따른 단면도이다.

도 7은 상기 유압식 기계의 크랭크샤프트, 실린더 유닛, 및 스러스트 블록을 나타내는 사시도이다.

도 8은 도 7의 측면도이다.

도 9는 도 7의 단부도이다.

도 10은 도 8의 선 A-A에 따른 단면도이다.

도 11은 도 10의 선 B-B에 따른 단면도이다.

도 12는 상기 유압식 기계의 크랭크 어셈블리를 나타내는 사시도이다.

도 13은 도 12의 크랭크 어셈블리가 한 쌍의 레이 샤프트 및 나선 샤프트를 구비한 것을 나타내는 사시도이다.

도 14는 도 13의 크랭크 어셈블리가 외측 덮개를 구비한 것을 나타내는 사시도이다.

도 15는 도 13에서 스트로크 조절 어셈블리를 나타내는 사시도이다.

도 16은 도 15에서 내측 및 외측 편심 링 및 기어열을 나타내는 단부도이다.

도 17은 상기 유압식 기계의 내측 및 외측 편심 링 및 기어열의 분해도이다.

도 18은 도 17의 조립도이다.

도 19는 내측 편심 링의 단부도이다.

도 20은 외측 편심 링의 단부도이다.

이하의 첨부도면을 참조한 실시예를 통해 본 발명을 더욱 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 유압식 기계(1)를 예시한다. 유압식 기계(1)는 하우징(10) 내에 수납된다. 유압식 기계(1)는 상보적인 파워 커플 링과 연결될 수 있는 파워 커플링(5)을 가져서 회전축(미도시) 둘레에서 회전 동작을 유압식 기계(1)와 주고받도록 한다.

도 2는 하우징(10)이 제거된 유압식 기계(1)를 나타낸다. 유압식 기계(1)는 2개의 크랭크샤프트(15)를 가지며, 각각의 크랭크샤프트(15)를 중심으로 5개의 실린더 어셈블리의 뱅크(bank)(20)가 방사형으로 배열된다. 따라서, 본 실시예에서 유압식 기계(1)는 10개의 실린더 어셈블리(50)를 갖는다.

유압식 기계(1)는 임의의 정수 개수의 뱅크(20)를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 유압식 기계(1)에서의 실린더 어셈블리(50)의 전체 개수는 뱅크(20) 당 실린더 어셈블리(50) 개수의 배수, 즉 5개, 10개, 15개이다.

도 3 내지 도 5는 유압식 기계(1)를 회전축 방향에서 본 도면이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 뱅크(20)의 5개의 실린더 어셈블리(50)는 회전축을 중심으로 등각으로 배열된다. 따라서, 회전축에 대하여 측정되는 경우, 각각의 인접하는 실린더 어셈블리(50)의 쌍 사이의 각도는 72°이다.

도 2 및 도 6은 유압식 기계(1)를 평면으로 나타내는 것이며, 회전축은 도면의 평면에 있다. 각각의 실린더 어셈블리(50)는 커넥팅 로드(55)에 의해 각각의 크랭크샤프트(15)에 직접 부착된다. 각각의 실린더 어셈블리(50)에 대하여 커넥팅 로드(55)가 제공되기 때문에, 각각의 뱅크(20)의 실린더 어셈블리(50)는 회전축에 대하여 길이 방향으로 오프셋된다. 따라서, 각각의 뱅크(20)의 커넥팅 로드(55)는 각각의 크랭크샤프트(15)를 따라 나란히 배열된다.

도 5는 도 1의 선 B-B를 따라 취한 유압식 기계(1)의 단면도이다. 따라서, 도 5는 유압식 기계(1)의 뱅크(20)의 단부를 나타낸다.

도 7 내지 도 11은 실린더 어셈블리(50) 및 크랭크샤프트(15)의 다양한 도시이다. 실린더 어셈블리(50)는 뱅크(20)의 5개의 실린더 어셈블리 중 하나이다.

각각의 실린더 어셈블리(50)는 외측 스러스트 블록(60) 및 내측 스러스트 블록(65)에 의해 지지된다. 스러스트 블록(60, 65)은 하우징(10)에 부착된다. 각각의 실린더 어셈블리(50)의 헤드(70)는 볼 형상을 갖는다. 스러스트 블록(60, 65)은 헤드(70)에 위치되며, 크랭크샤프트(15)의 포지션이 변화함에 따라 실린더 헤드(70)의 진동을 허용한다.

커넥팅 로드(55)와 로드 캡(rod cap)(56) 사이에는 구형 베어링(75)이 유지된다. 구형 베어링(75)은 크랭크샤프트(15)를 둘러싸며, 커넥팅 로드(55)에 대하여 크랭크샤프트(15)의 자유로운 상대 회전 동작을 제공한다. 로드 캡(56)은 2개의 커다란 단부 볼트(80)에 의해 커넥팅 로드(55)에 부착된다.

이러한 구성에 의해, 각각의 실린더 어셈블리(50)의 피스톤(85)은 커넥팅 로드(55) 및 로드 캡(56) 구성에 의해 크랭크샤프트(15)에 확실하게 부착된다. 따라서, 유압 모터의 속도 범위는 유압 유체의 유동 특성에 의해서만 한정된다.

유압 유체는 2개의 유체 포트(95)를 통해 실린더 헤드(70)에 공급 및 제거된다.

도 10은 실린더 어셈블리(50)의 단면도이다. 피스톤(85)은 커넥팅 로드(55)에 직접 부착된다.

실린더 보어가 지나치게 좁기 때문에, 실린더 내부에는 커다란 힘을 취급하 기에 충분한 단면적을 가지는 피스톤 핀이 배치될 수 없다. 따라서, 요구되는 각운동을 커넥팅 로드(55)에 의해 제공하기 위해, 실린더 헤드(70)는 볼 형상으로 설계되었다.

실린더 헤드(70)는 외측 스러스트 블록(60)과 내측 스러스트 블록(65) 사이에 유지된다. 스러스트 블록(60, 65)의 표면(62, 67)은 실린더 헤드(70)의 볼 형상과 상보적인 오목형이다. 실린더 헤드(70)는 크랭크샤프트(15)의 종축과 평행한 축을 중심으로 진동하도록 자유롭다.

도 11은 도 9의 선 B-B를 따른 크랭크샤프트(15) 및 실린더 어셈블리(50)의 단면도이다. 유압 유체는 유체 포트(95)를 통해 실린더 어셈블리(50)에 공급되고 추출된다.

도 12는 파워 커플링(5) 및 한 쌍의 크랭크 어셈블리(25)를 나타낸다. 각각의 뱅크(20)에 대하여 하나의 크랭크 어셈블리(25)가 제공된다. 각각의 뱅크(20)에 대하여 한 쌍의 스트로크 조절 메커니즘(100)이 또한 제공된다. 한 쌍의 스트로크 조절 메커니즘(100)은 상호 협동하여 각각의 크랭크샤프트(15)의 스트로크를 조절하도록 작동된다. 크랭크샤프트의 스트로크를 조절함으로써, 유압식 기계에는 가변 이동이 제공된다. 즉, 스트로크 용적(swept volume)은 실린더 어셈블리(50)의 스트로크 길이 변화에 의해 증감될 수 있다. 따라서, 유압식 기계(1)는 전체 속도 범위에 걸쳐 무단으로 전동된다.

크랭크샤프트(15)의 양 단부에 각각 존재하는 2개의 메인 베어링(105)은 스트로크 조절 메커니즘(100)을 포함한다. 결과적으로, 메인 베어링(105)은 토크 전 달에 이용될 수 없다.

유압식 기계(1)의 작동 모드에 따라 출력 토크 또는 입력 토크를 전달하기 위해서는, 각각의 메인 베어링(105)에서 토크를 수집할 필요가 있다. 이것은 레이 샤프트(110)(도 13 참조)를 사용하여 달성된다. 바람직한 실시예에서는 2개의 레이 샤프트(110)가 사용된다.

레이 샤프트(110)는 피니언 기어(115)를 가지며, 각각의 피니언 기어(115)는 각각의 메인 베어링(105)에 부착된 불 기어(bull gear)(120)와 맞물린다. 레이 샤프트(110)는 불 기어(120)로부터의 토크를 수집하며, 불 기어(120) 사이에서 동기를 유지시키는 역할을 한다.

피스톤(85)의 스트로크 길이를 조절하기 위해, 불 기어(120)에는 나선 샤프트(125)가 결합된다. 나선 샤프트(125)는 토크 전달에는 사용되지 않고, 불 기어(120)와의 동기를 유지한다.

실린더 어셈블리(50)의 뱅크(20) 각각에 대하여, 나선 샤프트(125)에는 나선(130)이 형성되고, 나선 너트(135)가 끼워진다. 나선 너트(135)는 돌기(140)를 갖는다. 각각의 뱅크(20)에 대하여 외측 커버(145)가 또한 제공된다(도 14 참조). 각각의 외측 커버(145)는 양 단부에 얇은 피니언 기어를 갖는다. 외측 커버(145)는 나선 샤프트(125)를 둘러싼다.

돌기(140)는 외측 커버(145)의 슬롯(155)과 결합된다. 나선 너트(135)는 회전과 함께 나선 샤프트(125)를 따라 길이 방향으로 변위된다. 따라서, 나선 너트(135)의 이러한 길이 방향 운동은 연관된 외측 커버(145)를 회전시킨다.

각각의 피니언 기어(150)는 크랭크샤프트(15)에서와 동일한 쪽에서 불 기어(120)와 인접하여 위치된 링 기어(160)와 맞물린다. 각각의 링 기어(160)는 자신의 메인 베어링(105) 상에서 회전 가능하다. 나선 너트(135)가 나선 샤프트(125)를 따라 길이 방향으로 이동됨에 따라, 각각의 뱅크(20)의 2개의 링 기어(160)가 회전된다. 이러한 메커니즘은 유압식 기계(1)가 임의의 속도 또는 부하에서 작동할 때 링 기어(160)를 회전시키기 위한 수단을 제공한다.

링 기어(160)는 스트로크 조절 메커니즘(100)을 구동시킨다. 따라서, 나선 너트(135)의 길이 방향 운동은 스트로크 조절 메커니즘(100)을 구동시키기 위한 수단을 제공한다.

스트로크 조절 메커니즘(100)은 도 15 내지 도 20에 도시되어 있다.

메인 베어링(105)은 내부에 중공 원통형 부분이 편심으로 위치된 실린더이다. 한 쌍의 편심 링(190, 195)은 실질적인 스트로크 변화를 제공한다.

외측 편심 링(190)은 중공 실린더 부분을 구비한 실린더 몸체의 형상을 갖는다. 외측 편심 링(190)의 실린더 몸체의 직경은 메인 베어링(105)의 중공 부분의 보어 내부에 회전 가능하게 포함될 수 있는 기하학적 치수를 갖는다.

외측 편심 링(190)의 제1 단부의 일부분에는 1세트의 기어 치열(195)이 제공된다. 다른 단부에는 평형추(200)가 제공된다.

내측 편심 링(205)은 중공 실린더 부분을 구비한 실린더 몸체의 형상을 갖는다. 내측 편심 링(205)의 실린더 몸체의 직경은 외측 편심 링(190)의 중공 부분의 보어 내부에 회전 가능하게 포함될 수 있는 기하학적 치수를 갖는다.

내측 편심 링(205)의 제1 단부의 일부분에는 1세트의 기어 치열(210)이 제공된다. 다른 단부에는 평형추(215)가 제공된다.

크랭크샤프트(15)의 각 단부는 내측 편심 링(205)의 중공 부분 내부에 유지된다. 크랭크샤프트(15)의 스트로크는 크랭크샤프트(15)를 각각의 메인 베어링(105)에 대하여 반경 방향으로 이동시킴으로써 변화된다. 이러한 반경 방향 운동은 외측 편심 링(190)을 제1 방향으로 회전시키고 내측 편심 링(205)을 반대 방향으로 동시에 회전시킴으로써 이루어진다. 편심 링(190, 205)의 회전 속도는 동일하다.

각각의 링 기어(160)의 내측면에는 1세트의 기어 치열(165)이 형성된다. 기어 치열(165)은 기어열(170)의 제1 1차 기어(175)의 치열과 맞물린다. 제1 1차 기어(175)는 외측 편심 링(190)의 치열과 맞물린다.

제2 1차 기어(180)는 제1 1차 기어(175)의 측부에 부착된다. 제2 1차 기어(180)는 제1 1차 기어(175)와 함께 회전한다. 2차 기어는 제2 1차 기어(180)와 내측 편심 링(205)의 치열 사이에 위치된다.

기어열 베어링(220)은 기어열(170)을 제자리에 고정시킨다. 메인 베어링(105)은 기어열(170)이 통과하여 연장되는 절결부(106)를 갖는다.

스트로크 조절 메커니즘(100)이 회전에 있어서 평형을 유지하도록 하기 위해, 평형추(200, 215)는 각각의 편심 링(190, 205)과 함께 회전한다. 평형추(200, 215)는 스트로크 길이가 0일 때에는 기능하지 않고 최대 스트로크에서는 함께 작용한다. 그러므로, 스트로크 조절 메커니즘(100), 따라서 유압식 기계(1)는 항상 평 형을 이룬다.

도 16은 메인 베어링(105), 외측 및 내측 편심 링(190, 205), 및 기어열(170)을 와이어 프레임(wire frame)으로 도시하고 있다. 평형추(200, 215)는 점선으로 도시되어 있다.

도 17은 스트로크 조절 메커니즘(100)의 분해도이다.

도 18 내지 도 20은 외측 및 내측 편심 링(190, 205)을 나타낸다. 도 18은 또한 기어열(170)을 도시한다.

유압식 기계(1)가 모터로서 작동되는 경우, 각각의 뱅크(20)의 5개의 실린더 어셈블리(50)는 크랭크샤프트(15)에 연속하여 힘을 가하여, 크랭크샤프트(15)에 회전 운동이 부여되도록 한다. 회전 운동은 불 기어(120)를 통해 레이 샤프트(110)에 전달된다.

유압식 기계(1)가 펌프로서 작동되는 경우에는 파워 커플링(5)이 회전된다. 실린더 어셈블리(50)는 크랭크샤프트(15)의 회전에 의해 구동된다. 따라서, 유압 유체가 유압식 기계(1)로부터 펌핑된다.

당업자들은 본 발명의 범위 내에서 본 발명에 대하여 여러 가지 변형을 가할 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

본 명세서의 상세한 설명 및 청구범위에서, 용어 "포함"은 언급된 특징의 존재를 특정하기 위한 것이며, 본 발명의 다른 특징 또는 변형예의 존재 또는 추가를 제외하기 위한 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다.

Claims

출력 수단의 회전 동작에 의해 유압 유체의 압력을 교환할 수 있는 유압식 기계에 있어서,

상기 출력 수단과 결합되는 하나 이상의 크랭크샤프트 둘레에 방사형으로 배열되며 상기 크랭크샤프트를 따라 길이 방향으로 이격되어 있는 복수의 피스톤 및 실린더 어셈블리, 및 상기 크랭크샤프트의 편심 정도를 변화시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유압식 기계.
제1항에 있어서,

각각의 상기 피스톤은 커넥팅로드에 의해 상기 하나 이상의 크랭크샤프트와 연결되고, 상기 크랭크샤프트와 상기 커넥팅로드 사이에는 구형(spherical) 베어링이 배치되는 것을 특징으로 하는 유압식 기계.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 크랭크샤프트의 편심 정도를 변화시키는 수단은 상기 피스톤의 스트로크 길이가 0과 최대 스트로크 길이 사이에서 변화되도록 하는 것을 특징으로 하는 유압식 기계.
제3항에 있어서,

상기 크랭크샤프트의 편심 정도를 변화시키는 수단은 상기 크랭크샤프트의 각각의 단부에 위치되며,

상기 크랭크샤프트의 편심 정도를 변화시키는 수단은,

각각의 상기 크랭크샤프트가 수용되는 중공의 편심 원통형 코어를 가지며, 상기 크랭크샤프트의 종축과 평행하게 오프셋되는 종축을 가지는 내측 실린더,

상기 내측 실린더가 수용되는 중공의 편심 원통형 코어를 가지며, 상기 내측 실린더의 종축과 평행하게 오프셋되는 종축을 가지는 외측 실린더,

상기 외측 실린더가 수용되는 중공의 편심 원통형 코어를 가진 원통형 메인 베어링, 및

각각의 상기 크랭크샤프트의 양 단부에서 상기 메인 베어링의 종축과 상기 크랭크샤프트의 종축 사이의 거리를 변화시키도록 상기 외측 실린더 및 상기 내측 실린더를 동시에 회전시키도록 작동될 수 있는 구동 수단을 포함하는

것을 특징으로 하는 유압식 기계.
제4항에 있어서,

상기 구동 수단은 상기 하나 이상의 크랭크샤프트의 각각의 단부에,

링의 내측면 및 외측면 모두에 치열을 가진 링 기어,

상기 내측 실린더 및 상기 외측 실린더 각각의 단부 둘레의 치열 세트, 및

상기 링 기어로부터 상기 내측 실린더 및 상기 외측 실린더에 회전을 전달하기 위한 기어열

을 포함하고,

상기 링 기어는 각각의 메인 베어링에 의해 지지되고, 상기 메인 베어링은 절결부를 가져서 상기 절결부를 통해 상기 기어열이 연장되어 상기 링 기어와 맞물리는

것을 특징으로 하는 유압식 기계.
제5항에 있어서,

상기 메인 베어링은 외측면에 치열을 갖고, 상기 링 기어는 각각의 상기 메인 베어링 상의 치열과 인접하여 배치되며,

상기 구동 수단은,

표면상에 형성된 나선 및 피니언 기어를 가진 샤프트로서, 상기 피니언 기어는 상기 샤프트가 상기 메인 베어링과 함께 회전하도록 상기 메인 베어링 각각의 치열과 맞물리는, 샤프트,

상기 샤프트의 나선과 맞물리는 내측 나선, 및 상기 샤프트에 대하여 방사형으로 위치하는 하나 이상의 돌기를 가진 하나 이상의 너트, 및

안쪽으로 상기 샤프트가 연장되어 있는 하나 이상의 중공 원통형 외측 덮개

를 더 포함하고,

상기 하나 이상의 외측 덮개는 각각의 단부에 2개의 얇은 피니언 기어를 가지며, 각각의 상기 얇은 피니언 기어는 상기 구동 수단의 링 기어와 맞물리고, 상기 하나 이상의 외측 덮개는 상기 하나 이상의 돌기가 삽입되어 연장되는 하나 이 상의 길이 방향 슬롯을 가지는

것을 특징으로 하는 유압식 기계.
제6항에 있어서,

상기 구동 수단은 상기 너트를 상기 샤프트를 따라 길이 방향으로 이동시킴으로써 작동되고, 상기 외측 덮개는 상기 샤프트에 대하여 회전 가능한 것을 특징으로 하는 유압식 기계.
제7항에 있어서,

상기 너트를 길이 방향으로 이동시키면 상기 링 기어가 상기 메인 베어링에 대하여 전진 또는 후퇴되는 것을 특징으로 하는 유압식 기계.
제8항에 있어서,

상기 내측 실린더 및 상기 외측 실린더는 각각 평형추(counter weight)를 가지는 것을 특징으로 하는 유압식 기계.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

각각의 상기 메인 베어링에 대하여 하나 이상의 레이 샤프트(lay shaft)를 가지며, 상기 레이 샤프트는 각각의 상기 메인 베어링의 치열과 맞물리는 피니언 기어를 가지고 있어서, 각각의 상기 메인 베어링에 가해진 토크는 상기 크랭크샤프 트에 전달되지 않고 상기 하나 이상의 레이 샤프트를 통해 전달되는 것을 특징으로 하는 유압식 기계.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유압 실린더 및 피스톤 어셈블리는, 각각의 상기 크랭크샤프트가 회전함에 따라 상기 유압 실린더 및 피스톤 어셈블리가 진동할 수 있도록, 상기 하우징에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 유압식 기계.
제11항에 있어서,

각각의 상기 유압 실린더 및 피스톤 어셈블리의 헤드는, 상기 하우징에 의해 지지되는 한 쌍의 스러스트(thrust) 블록 사이에 지지되는 것을 특징으로 하는 유압식 기계.
제12항에 있어서,

상기 유압 실린더 및 피스톤 어셈블리의 헤드는, 적어도 부분적으로 구형 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 유압식 기계.
제13항에 있어서,

상기 스러스트 블록의 각 쌍은 상기 유압 실린더의 헤드와 상보적인 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 유압식 기계.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유압 실린더 및 상기 피스톤 어셈블리들은 상기 크랭크샤프트에 대해 동일한 각도로 부착되는 것을 특징으로 하는 유압식 기계.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유압 실린더 및 피스톤 어셈블리의 개수는 5개이며 상기 크랭크샤프트의 둘레에 72°의 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유압식 기계.