KR20080108078A

KR20080108078A - 회전가능한 캠 디스크를 구비한 유체정역학적 피스톤 기계

Info

Publication number: KR20080108078A
Application number: KR1020087016575A
Authority: KR
Inventors: 라이너 스텔저
Original assignee: 브뤼닝하우스 히드로마틱 게엠베하
Priority date: 2006-04-10
Filing date: 2007-04-05
Publication date: 2008-12-11
Also published as: US20090084258A1; JP2009531590A; WO2007118624A1; DE102006021570A1; EP2004996A1

Abstract

본 발명은 유체정역학적 피스톤 기계에 대한 것이다. 유체정역학적 피스톤 기계는 실린더 드럼이 회전가능하게 배치되는 하우징을 포함하여 이루어진다. 제1 실린더 보어 그룹 및 제2 실린더 보어 그룹이 실린더 드럼 내에 배치된다. 실린더 보어들에는, 적어도 하나의 선회축에 대하여 경사져 있는 경사판 상에 지지되어 있는 각 피스톤들이 길이방향으로 전치가능하게 배치된다. 실린더 드럼이 회전할 때, 제1 실린더 보어 그룹은 제어판의 제1 제어슬롯들(50,51)을 거쳐 제1 유압회로에 일시적으로 연결된다. 마찬가지로 실린더 드럼이 회전할 때, 제2 실린더 보어 그룹은 제어판(32')의 제2 제어슬롯들(57,58)을 거쳐 제2 유압회로에 일시적으로 연결된다. 제1 및 제2 제어슬롯들(50,51;57,58)의 상대위치는, 경사판의 상기 적어도 하나의 선회축에 대하여 변경될 수 있다.

실린더, 피스톤, 경사판, 선회축, 제어슬롯

Description

회전가능한 캠 디스크를 구비한 유체정역학적 피스톤 기계{Hydrostatic Piston Machine Comprising a Rotatable Cam Disk}

본 발명은 두 개의 유압회로에서의 송출을 위해 구비되는 유체정역학적 피스톤 기계에 대한 것이다.

다른 응용예들에서 두 개의 분리된 유압회로에 연결된 유체정역학적 피스톤 기계를 제공하는 것은 잇점을 가지고 있다. 이러한 연결에 있어서, 위와 같은 구성을 가진 펌프에서 두 개의 다른 유압회로들에 대하여 용적 전치(volumetric displacement)를 별도로 변경할 수 있는 것은 특히 잇점이 있다. 이와 같은 축방향 피스톤 기계는 독일특허 DE 103 58 728 A1으로부터 알려져 있다. 축방향 피스톤 기계는 하우징에 회전 가능하게 배치되는 실린더 드럼을 구비한다. 제1 실린더 보어 그룹 및 제2 실린더 보어 그룹이 실린더 드럼에 배치된다. 피스톤 행정(stroke)을 생성하기 위해 경사판(swash plate) 상에 구비되는, 길이방향으로 전치할 수 있는(displaceable) 피스톤들이 실린더 보어들에 각각 배치된다.

경사판은 제1 선회축(swivelling axis) 및 제2 선회축에 대하여 경사져 있어서, 제1 유압회로 및 제2 유압회로에 있어서 용적 전치가 조절될 수 있다. 바람직하게는, 제1 및 제2 선회축은 서로에 대하여 수직을 이룬다. 따라서, 제어슬 롯(control slot)들이 제어판(control plate)에 배치되어, 실린더 보어들의 2-부품 연결부가 제1 및/또는 제2 유압회로에 연결되는 것을 가능케 한다. 따라서, 제1 실린더 보어 그룹에 대한 2 개의 제어슬롯과 제2 실린더 보어 그룹에 대한 2 개의 제어슬롯은 서로에 대하여 90˚회전되어 있어서, 제1 선회축에 대한 각각의 경사는 제1 유압회로에서의 용적 전치를 변경시키고, 제2 선회축에 대한 경사판의 경사는 제2 유압회로에서의 용적 전치를 변경시킨다.

독일특허 DE 103 58 728 A1로부터 알려져 있는 축방향 피스톤 기계에서는, 서로에 대한 제1 제어 슬롯과 제2 제어 슬롯의 배치가 고정된 방식으로 미리 결정되어 있다는 것이 단점이다. 특히, 그들의 위치 또한 선회축들에 대하여 고정 설정된다. 송출 유동이 단지 펌프에 의해 제1 또는 제2 유압회로에서 생성될 수 없는 경우, 대응하는 실린더 보어가 제어슬롯들 중 하나와 통하는 동안 피스톤들은 상사점 및/또는 하사점을 넘어간다. 이것은 바람직하지 않은 효율의 저하를 가져온다. 이를 피하기 위하여, 특히 제1 및 제2 회로에서의 용적 전치의 동시 조절의 경우, 서로에 대한 제1 제어슬롯과 제2 제어슬롯의 위치 및 이에 따른 경사판의 경사위치를 적용할 것이 필요할 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 제1 및 제2 회로들에서 동시 송출 효율이 개선된 유체정역학적 피스톤 기계를 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구항 제1항의 특징들을 가지는 본 발명에 따른 유체정역학적 피스톤 기계에 의해 성취된다. 종속항들은 본 발명의 잇점이 있는 개선예들을 나타낸다.

본 발명에 따른 유체정역학적 피스톤 기계는 실린더 드럼이 회전가능하게 배치되는 하우징을 구비한다. 제1 실린더 보어 그룹과 제2 실린더 보어 그룹이 실린더 드럼에 배치된다. 제1 실린더 보어 그룹은, 실린더 드럼이 회전할 때 제어판에 배치되는 제1 제어슬롯들을 거쳐서, 제1 유압회로의 연결부와 일시적으로 통한다. 그리하여, 제1 실린더 보어 그룹은, 실린더 드럼이 회전할 때 제1 제어슬롯을 거쳐서, 제1 유압회로의 흡입측(suction side) 상의 연결부 및/또는 압력측(pressure side) 상의 연결부에 연결된다. 대응하는 방식으로, 역시 실린더 드럼에 배치되는 제2 실린더 보어 그룹은, 제어판의 제2 제어슬롯들을 거쳐서, 송출측(delivery side) 및/또는 흡입측 상에서 제2 회로에 일시적으로 통한다. 용적 유동을 생성하기 위하여, 피스톤이 제1 그룹 및 제2 그룹의 실린더 보어들 내에 길이방향으로 전치가능하게 배치된다. 피스톤은 실린더 드럼이 회전할 때 피스톤 행정을 생성하기 위하여 경사판 상에서 지지된다. 경사판은 적어도 하나의 선회축에 대하여 경사져 있다. 본 발명에 따르면, 경사판의 조절에 의해 미리 결정된 상사점과 하사점의 위치에 제어슬롯들의 위치를 적용시키기 위하여, 제어슬롯들의 위치는 상기 적어도 하나의 선회축에 따라 변경될 수 있다.

상기 적어도 하나의 선회축에 대하여 제어슬롯들의 위치를 적용함으로써, 제어슬롯들 사이에 배치되는 사점(dead centre) 지역들이 피스톤의 상사점 및/또는 하사점의 지역에 있는 제어판 내에 배치되도록, 제어슬롯들 각각이 그 방향을 가질 수 있다. 그 결과로서, 제1 및/또는 제2 실린더 보어 그룹이 각각의 제어슬롯들에 연결되는 동안, 순수 흡입 행정(pure suction stroke) 및/또는 순수 압축 행정(pure compression stroke)이 상사점 및 하사점을 지나치지 않는 피스톤에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 상사점 및/또는 하사점의 지역에서 흡입 행정으로부터 압축 행정으로 되돌아옴(reversal)이, 제1 제어슬롯들 및/또는 제2 제어슬롯들 사이에 위치하는 제어판의 사점 지역에서 수행된다.

본 발명에 따른 유체정역학적 피스톤 기계의 이로운 개발예들이 종속항들에서 설명된다.

특히, 제1 제어슬롯들의 상대위치 변경과 제2 제어슬롯들의 위치 변경을 다르게 수행하는 것이 이롭다. 또한 이러한 연결에 있어, 특히 제1 제어슬롯들의 상대위치 변경과 제2 제어슬롯들의 위치변경을 상호의존적인 방식으로, 예를 들어 제1 제어슬롯들의 위치변경의 회전각이 제2 제어슬롯들의 위치변경의 회전각과 다르나 서로 고정적인 관계는 성립되는 식으로, 수행하는 것이 이롭다.

응용예에 따르면, 제1 제어슬롯들의 위치와 제2 제어슬롯들의 위치를 동일한 방향으로 변경시키는 것은 특히 이로울 수 있다. 이것은 경사판의 적어도 하나의 선회축에 대한 상대위치로부터 변경이 수행되는 회전방향이 제1 제어슬롯과 제2 제어슬롯에 대하여 동일하다는 것을 의미한다. 그런데 또 하나의 응용예에 따르면, 제1 제어슬롯들과 제2 제어슬롯들의 위치의 상호의존적 변경이 서로 반대의 방향으로 수행되는 것이 이로울 수 있다.

제1 제어슬롯들의 위치와 제2 제어슬롯들의 위치를 서로에 대해 독립적으로 변경시킬 수 있는 것 또한 이로울 수 있다. 그러한 설계는, 예를 들어 모터 및/또는 실린더가 두 개의 유압회로들에 의해 압력 매체(pressure medium)를 공급받는다면, 이로울 수 있다. 그러한 또 하나의 예는 제1 유압회로 드라이브(drive)와, 제2 유압회로에서 작동하는 유압시스템의 조합이다.

제1 제어슬롯들 및/또는 제2 제어슬롯들의 상기 경사판의 적어도 하나의 선회축에 대한 상대위치를 적용하기 위하여, 제1 제어판 링을 가진 제어판과 제2 제어판 링을 가진 제어판을 고안하는 것이 이롭다. 두 개의 제어판 링은 다른 직경을 가짐으로써, 바람직하게는 제2 제어판 링이 제1 제어판 링에 배치되고 그 중심이 제1 제어판 링에 있게 된다. 따라서 제1 제어판 링은 제1 제어슬롯들을 둘러싸고, 제2 제어판링은 제2 제어슬롯들을 둘러싼다.

제1 제어판 링이 스퍼 기어(spur gear)로 구성되고 및/또는 제2 제어판 링이 내부 기어 휠(internal gear wheel)로 구성될 때, 바람직한 실시예가 도출되는데, 상기 두 개의 제어판 링 중 적어도 하나는 조절 요소(adjusting element)의 톱니와 상호작용한다. 이러한 방식으로, 제1 제어판 링을 거치거나 또는 제2 제어판 링을 거쳐서 상대 위치의 조절이 일어난다. 게다가 제1 제어판 링이 스퍼 기어로 구성되고 제2 제어판 링은 내부 기어 휠로 구성되면, 독립적인 조절이 수행될 수 있고 따라서 각각의 조절 요소 별로 조절할 수 있게 된다.

제1 제어슬롯들과 제2 제어슬롯들을 반대로 조절하는 것이 수행되어야 하는 경우에, 제1 제어판링은 유성 기어 세트(planetary gear set)의 내부 기어 휠로, 제2 제어판링은 유성 기어 세트의 태양 기어(sun gear)로 고안되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 제1 제어판 링 또는 제2 제어판 링을 조절 요소에 의해 전치하는 것은 충분하다. 하우징 측면에 고정되는 유성 휠(planet wheel)은 회전방향을 뒤집음으로써 조절 운동을 각각의 다른 제어판 링에 전달한다.

본 발명에 따른 유체정역학적 피스톤 기계의 바람직한 실시예들이 도면에 나타나 있고 이하에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 종래기술에 따라, 두 개의 분리된 회로에서 압력 매체를 송출하기 위하여 구비되는 통상의 유체정역학적 피스톤 기계의 작동모드가 도 1 내지 도 4를 참조하여 우선 설명될 것인데, 첨부된 도면의 내용은 다음과 같다.

도 1은 두 개의 분리된 유압회로에서의 송출을 위한 축방향 피스톤 기계의 단면도이고,

도 2는 도 1에 따른 축방향 피스톤 기계의 구동 메커니즘의 확대도이며,

도 3은 제1 선회축에 대하여 경사진 경사판을 포함한 개략도이고,

도 4는 제2 선회축에 대하여 경사진 경사판을 포함한 개략도이며,

도 5는 유체정역학적 피스톤 기계에 대한 조절가능한 제어판의 개략도이고,

도 6은 도 1에 도시된 조절가능한 제어판의 뒷면의 개략도이며,

도 7은 조절가능한 제어판에 대한 제2실시예를 나타내고 있고,

도 8은 조절가능한 제어판에 대한 제3실시예를 나타내고 있다.

유체정역학적 피스톤 기계의 선회축에 대한 제어판의 제어슬롯들의 상대위치의 변경을 생성하기 위한 실질적 변환에 대하여 설명하기 전에, 보다 나은 이해를 위해 두 개의 독립적인 유압회로에서 압력 매체를 송출하기 위해 구비되는 유체정역학적 피스톤 기계의 구성과 기능에 대하여 먼저 설명할 것이다.

도 1에 나타난 유체정역학적 피스톤 기계(1)의 길이방향 섹션에서, 통상의 구동 샤프트(2)가 하우징(4)의 일 단부에 롤러 베어링(3)에 의해 마운팅되는 방식이 나타나 있다. 또한, 통상의 구동 샤프트(2)가 연결판(connecting plate,5)에 배치되는 미끄럼 베어링(6)에 마운팅되는데, 이것은 하우징(4)을 대향 단부에서 밀봉한다.

개구(7)는 연결판(5)에 구비되고, 축방향으로 연결판(5)을 완전히 관통한다. 여기에서 일단 미끄럼 베어링(6)이 배치되고 다음에 통상의 구동샤프트(2)에 의해 관통된다. 하우징(4)에서 떨어진 연결판(5)의 측면에는, 보조펌프(8)가 개구(7)의 반경방향 확장부에 삽입된다. 보조펌프(8)를 구동하기 위하여, 통상의 구동샤프트(2)는 보조 펌프 샤프트(10)의 대응 톱니에 맞물리는 톱니(9)를 가진다. 보조펌프 샤프트(10)는 보조펌프 연결판(13)의 제1 보조펌프 미끄럼 베어링(11) 및 제2 보조펌프 미끄럼 베어링(12)에 의해 개구(7)에 마운팅된다.

보조펌프 기어 휠(14)은 보조펌프 내부 기어 휠(15)에 맞물리는 보조펌프 샤프트(10) 상에 배치된다. 보조펌프 기어 휠(14)을 거쳐서, 보조펌프 연결판(13)에 회전가능하게 배치되는 보조펌프 내부 기어 휠(15)은 또한 보조펌프 샤프트(10) 및 따라서 궁극적으로는 통상의 구동샤프트(2)에 의해 구동된다. 보조펌프(8)에 대한 흡입측과 압력측 상의 연결부들이 보조펌프 연결판(13)에 구비된다. 보조펌프(8)는 연결판(5) 개구(7)의 반경방향 확장부에 덮개(16)로써 고정됨으로써, 연결판(5)에 마운팅된다.

롤러 베어링(3)의 이너레이스(inner race)는 통상의 구동샤프트(2) 상에 축방향으로 고정된다. 이너레이스는 한편으로는 통상의 구동샤프트(2)의 칼라(collar,17)에 대하여 지지하고, 다른 한편으로는 통상의 구동샤프트(2)의 그루브에 삽입되는 잠금 링(locking ring,18)에 의해 축방향으로 보유된다. 하우징(4)에 대한 롤러 베어링(3)의 축방향 위치는 샤프트 개구(20)의 둘레방향 그루브에 삽입되는 또 하나의 잠금 링(19)에 의해 결정된다. 한편, 롤러 베어링(3)은 하우징(4)의 하우징 견부(미도시)에 대하여 지지한다. 또한 샤프트 개구(20)에서 하우징(4)의 외측 방향으로, 밀봉 링(sealing ring,21) 및 최종적으로는 또 하나의 잠금 링(22)이 배치되는데, 잠금 링(22)은 샤프트 개구(20)의 둘레방향 그루브에 삽입된다.

하우징(4)으로부터 돌출해 있는 통상의 구동샤프트(2)의 단부에, 구동 톱니(23)가 구비되는데, 이를 경유하여 유체정역학적 피스톤 기계가 구동 머신(미도시)에 의해 구동된다.

통상의 구동샤프트(2)에 의해 관통되는 중앙 관통개구(25)를 가지는 실린더 드럼(24)이, 하우징(4)의 내부에 배치된다. 실린더 드럼(24)은, 회전하지 못하도록 잠기나 축방향으로는 전치할 수 있도록, 구동 스플라인(26)에 의해 통상의 구동샤프트(2)에 연결된다. 그리하여, 통상의 구동샤프트(2)의 회전운동이 실린더 드럼(24)에 전달된다.

또 하나의 잠금 링(27)이 중앙 관통개구(25)에 형성된 둘레방향 그루브에 삽 입되는데, 제1 지지 디스크(28)가 상기 잠금 링에 대하여 지지한다. 제1 지지 디스크(28)는 압축 스프링(29)에 대하여 제1 스프링 베어링을 형성한다. 압축 스프링(29)에 대한 제2 스프링 베어링이 구동 스플라인(26)의 전면(front face) 상에서 지지되는 제2 지지 디스크(30)에 의해 형성된다. 따라서 압축 스프링(29)은 한편으로는 통상의 구동 샤프트(2)에, 다른 한편으로는 실린더 드럼(24)에 각각 반대되는 축방향으로 힘을 작용한다. 롤러 베어링(3)의 아우터 레이스(outer race)가 잠금 링(19) 상에서 지지될 수 있도록 통상의 구동샤프트(2)가 설치된다.

압축 스프링(29)은 제어판(32)에 접하는 실린더 드럼(24)의 전면에 구비되는 구형(spherical) 요홈(31)에 의해 보유되는 실린더 드럼(24) 상에 반대 방향으로 작용한다. 제어판(32)은, 실린더 드럼(24)에서 떨어진 면과 함께 교대로, 연결판(5)에 대하여 밀봉하며 지지한다. 실린더 드럼(24)은 제어판(32)의 상응 구형 돌출부에 대응하는 구형 요홈(31)에 의해 중심이 맞추어져 있다. 또한, 예를 들어 구형 제어판(32)에 있어 다른 방식으로 수행되는 실린더 드럼(24)의 중심맞춤이 불필요한 과잉을 초래할 수 있다면, 제어판(32)은 평면 디스크로서 고안될 수 있다.

공통의 피치 원(pitch circle)에 대해 분포되어 있는 실린더 보어(33)들이 실린더 드럼(24) 안에 도입되는데, 실린더 보어(33)들 안에서 길이방향으로 전치가능한 피스톤(34)들이 배치된다. 구형 요홈(31)에서 떨어진 단부 상에서, 피스톤(34)들이 실린더 드럼(24)으로부터 부분적으로 돌출해 있다. 상기 단부에서, 하나의 각각의 슬라이딩 슈(sliding shoe,35)가 피스톤(34)들에 고정되어 있는데, 슬라이딩 슈를 거쳐서 피스톤(34)들이 경사판(37)의 지지면(bearing surface,36) 상 에 지지되어 있다.

피스톤(34)들의 상승운동을 일으키기 위하여, 경사판(37)의 지지면(36)이 중앙축(40)과 이루는 각은 가변적이다. 이 때문에 경사판(37)의 경사는 조절장치(38)에 의해 조절될 수 있다. 슬라이딩 슈(35)에 의해 경사판(37)으로 전달되는 힘을 흡수하기 위하여 경사판(37)은 하우징(4) 내에 지지된다.

유체정역학적 피스톤 기계(1)를 제1 유압회로 및 제2 유압회로에 연결하기 위하여, 제1 연결부(39) 및 제2 연결부(39')가 도시되지 않은 방식으로 제어판(32)을 거쳐서 실린더 보어(33)들에 연결될 수 있는 연결판(5) 내에 개략적으로 나타나 있다.

하우징(4)의 내부에서 상호작용하는 구성요소들의 확대도가 도 2에 나타나 있다.

선회운동을 수행하기 위하여, 도시되지 않은 방식으로 도면 평면에 위치하는 선회축에 대하여 경사판(37)을 회전시키는 슬라이드 블록(slide block,44)에 경사판(37)이 체결되어 있다.

도 1에서 도면부호 '33'으로 나타내어진 실린더 보어들은 제1 실린더 보어 그룹(33.1)과 제2 실린더 보어 그룹(33.2)으로 나누어진다. 도 1의 실시예에서 이미 간략히 설명한 것과 같이, 하나의 각각의 슬라이딩 슈(35)가 제어판(32)에서 떨어진 피스톤(34)들의 단부에 대향하여 배치되어 있다. 슬라이딩 슈(35)는 요홈에 의해 피스톤(34)의 구형 헤드에 고정되어 있어서, 슬라이딩 슈(35)가 이동가능한 상태로 피스톤(34)에 고정되고, 신장압축력이 전달될 수 있다.

슬라이딩 면(45)이 슬라이딩 슈(35) 상에 구비되는데, 이로써 슬라이딩 슈(35)와 피스톤(34)이 경사판(37)의 지지면(36) 상에 지지되게 된다. 슬라이딩 슈(35)에 구비되며 윤활유 보어(46')로서 피스톤(34)에 뻗어 있는 윤활유 채널(46)을 거쳐, 실린더 드럼(24)에 구비되는 실린더 보어(33)들에 연결되는 윤활유 그루브가 슬라이딩 면(45)에 형성된다.

슬라이딩 슈(35)를 지지면(36) 상에 지지시킴으로써, 통상의 구동샤프트(2)가 회전하는 동안, 피스톤(34)들이 상사점과 하사점 사이에서 상승운동을 수행하고, 이로써 실린더 드럼(24) 내 실린더 챔버들에 위치하는 압력 매체가 압력 상태에 놓이게 된다. 슬라이딩 슈(35)는 유체정역학적으로 경사판(37)의 지지면(36) 상에서 해제된다.

압력 매체를 실린더 챔버들로부터 제1 및/또는 제2 유압회로로 송출하기 위하여, 제1 연결채널(47.1) 및/또는 제2 연결채널(47.2) 각각이 제1 및/또는 제2 실린더 보어 그룹(33.1,33.2)의 실린더 보어들에 연결된다. 제1 및 제2 연결채널(47.1,47.2)은 제1 실린더 보어 그룹(33.1) 및/또는 제2 실린더 보어 그룹(33.2)으로부터, 실린더 드럼(24)의 전면(48) 상에 구비되는 구형 요홈(31)까지 뻗어 있다.

제어판(32)을 축방향으로 관통하는 제1 제어슬롯들(50,51)이 제어판(32)에 구비된다.

또한, 절단면의 위치의 결과로서 도 2에서는 보이지 않는 제2 제어슬롯들이 제어판(32)에 구비된다. 제1 제어슬롯들(50,51)이 연결판(5)을 거쳐 제1 유압회로 의 작동라인들에 연결되고, 대응하는 방식으로 제2 제어슬롯들도 제2 유압회로의 두 개의 작동라인에 연결된다.

제1 제어슬롯들(50,51)은 실린더 드럼(24)의 중앙축(40)으로부터 제1거리(R₁) 만큼 떨어져 있는데, 이것은 제2 제어슬롯들에 대한 거리(R₂)보다 큰 것이다. 통상의 구동샤프트(2)가 회전하는 동안, 제1 연결채널(47.1)들은 콩팥형상의(kidney-shaped) 제1 제어포트(50)들 및 제2 제어포트(51)들에 연속하여 연결되어서, 제1 실린더 보어 그룹(33.1)에 배치되는 피스톤(34)들의 상승운동의 결과로 압력 매체가 하나의 제1 제어슬롯(51)을 거쳐 빨아들여지고 다른 제1 제어슬롯(50)을 거쳐 압력측 상의 제1 유압회로의 작동라인으로 펌핑된다.

도시된 실시예에서, 제1 연결 채널(47.1)들은 실린더 드럼(24) 내에 배치됨으로써, 전면(48) 출구의 제1 거리(R₁)가 제2 연결 채널(47.2)들이 전면(48) 상에서 개방되는 제2 거리(R₂)보다 크게 된다. 제2 연결 채널(47.2)들은 반경방향 요소를 가지는데 따라서 중앙축(40)으로부터의 제2 제어슬롯의 거리에 대응하는 제2 거리(R₂)에서 실린더 드럼(24)의 전면(48) 상에 개방된다. 그리하여, 통상의 구동샤프트(2)가 회전하는 동안, 제2 실린더 보어 그룹(33.2)은 제2 연결채널(47.2)을 거쳐 두 개의 제2 제어슬롯들에 교대로 연결된다.

슬라이딩 슈(35)가 흡입 행정 동안 경사판(37)의 지지면(36)을 해제하는 것을 방지하기 위하여, 그 견부에서 슬라이딩 슈(35)를 둘러싸는 수축판(52)이 구비된다. 수축판(52)은 예를 들어, 수축 볼(retraction ball,54)에 대하여 수축판을 지지하는 구형 중앙 요홈(53)을 포함하여 이루어지는데, 그것은 전면(48)으로부터 떨어진 실린더 드럼(24)의 단부에 배치된다.

도 3에는, 도 1 및 도 2의 축방향 피스톤 기계로부터 진행하여, 경사판(37')으로 두 개의 유압회로에 대하여 송출율(delivery rate)을 어떻게 독립적으로 조절하는지가 나타나 있다.

경사판(37')은 제1 선회축(55) 및 제2 선회축(56)에 대하여 경사져 있을 수 있다. 제1 및 제2 선회축(55,56)은 경사판(37)의 지지면(36) 평면에 위치하고, 축방향 피스톤 기계가 양 유압회로에서의 용적 전치가 0이 되도록 설정되면 중앙축(40)과는 90˚의 각을 이룬다.

도 3에, 경사판(37')이 제2 선회축(56)에 대하여 경사져 있는 것이 나타나 있다. 따라서, 압력 매체를 예를 들어 제2 유압회로로 송출하기 위한 효과적인 행정(stroke)이 이루어진다. 이 경우 "효과적인 행정"이란 말은 압력 매체의 실질적인 송출을 초래하는 피스톤(34)들의 운동을 의미한다.

하사점으로부터 상사점까지 실린더 드럼(24)의 반 회전 동안, 제2 연결덕트(47.2)들은 실질적으로 하나의 제2 제어슬롯(57)을 따라 이동함으로써, 압력 매체가 압력 측 상의 제2 유압회로의 작동라인 안으로 힘을 받게 된다. 따라서 실린더 드럼(24)의 두번째 반 회전 동안에는, 제2 연결덕트(47.2)들이 상사점에서 하사점으로 가는 도중에 실질적으로 다른 제2 제어슬롯(58)을 따라 이동하여 흡입 행정을 실행한다.

도시된 실시예에서, 제1 선회축(55) 및 제2 선회축(56)이 서로 직각을 이루 어 배치된다.

도시된 대로 경사판(37')이 편향(deflection)된 상태에서는 제1 유압회로로의 송출은 일어나지 않는다. 제1 제어슬롯들(50,51)의 위치는 상사점 및/또는 하사점의 위치에 대하여 대칭이어서, 제1 유압회로에서 통상의 경사판(37')을 사용함에도 불구하고 경사판(37')이 제1 선회축(55)에 대하여 더 경사지지 않는 한 단지 하나의 맥동만이 발생하게 된다.

제1 또는 제2 유압회로 안으로만 송출하기 위하여, 제1 및 제2 제어슬롯들(50,51,57,58)은 서로에 대하여 90˚회전하여 제어판(32)에 배치되는 것이 바람직하다. 그러므로, 제2 제어슬롯들(57,58)은 제어판(32) 평면 안으로의 제2 선회축(56)의 돌출부(56')와 대칭이 되도록 구성된다. 마찬가지로, 제1 제어슬롯들(50,51)은 제1 선회축(55)의 돌출부(미도시)에 대하여 대칭이 되도록 구성된다. 그러나, 이것은 두 개의 회로의 송출율을 가변적으로 조절하는 데에 있어서는 단점이 된다.

도시된 바람직한 실시예에서 제1 선회축(55) 및 제2 선회축(56)은 서로 직각을 이루어 배치되며, 두 개의 선회축들(55,56)은 지지면(36) 평면에 위치한다. 제1 선회축(55)과 제2 선회축(56)의 교점은 두 개의 선회축들(55,56)과 중앙축(40)의 교점과 일치한다.

지지면(36)으로부터 떨어진 면에서, 경사판(37')은 적어도 지지면(36)에 인접한 지역(59)에서는 반구(hemispherical) 형상으로 구성된다. 베어링으로서, 경사판(37')을 지지하고 그것의 회전을 허용하기 위하여 볼 베어링(ball bearing) 또는 미끄럼 베어링(plain bearing)이 구비될 수 있다. 축방향 피스톤 기계의 축방향 전장(全長)을 가능한 한 짧게 유지하기 위하여, 반구형 지역(59)는 바람직하게는 지지면(36)에 평행하게 구비되는 평평부(flattened portion,63)에 의해 결정된다.

경사판(37')의 경사 조절은, 도 1에 도시된 유일한 선회축(55)에 대한 조절장치와 단면도에서 보이지 않는 선회축(56)에 대한 조절장치인 각 선회축(55,56)에 대해 분리된 조절 장치에 의하거나, 또는 추후 경사판(37')의 경사각이 이것에 의해 설정되는 공통의 조절 장치에 의해 수행될 수 있다.

도 4에, 경사판(37')은 제2 선회축(56)에 대하여는 중립 위치에 위치하나, 제1 선회축(55)에 대하여는 경사져 있는 것이 나타나 있다. 따라서 실린더 드럼(24)이 회전하는 동안 피스톤(34)들이 제1 연결채널(47.1)을 거쳐 하나의 제1 제어슬롯(50) 및 다른 제1 제어슬롯(51)으로 교대로 연결되는 경우에만, 효과적인 행정이 생성될 수 있다.

하지만, 각 유압회로로의 연결이 만들어지는 지역에서 제2 연결덕트(47.2)들을 거쳐 제2 제어슬롯들(57 및/또는 58)에 연결되는 상기 피스톤들은, 하사점 및/또는 상사점에 대하여 단순히 하나의 운동만을 실행하는데, 이것은 제2 유압회로의 작동라인에 차례로 단지 미세한 맥동을 일으킬 뿐이다.

조절가능한 제어판(32')에 대한 실시예가 도 5에 나타나 있다. 제어판(32')의 사시도에서, 유체정역학적 피스톤 기계(1)의 연결판(5)을 향하고 있는 제어판(32')의 면이 나타나 있다. 제어판(32')은 제1 제어판 링(70) 및 제2 제어판 링(71)을 포함하여 이루어진다. 제1 제어판 링(70) 및 제2 제어판 링(71)은 공통의 평면에 배치되며, 함께 제어판(32')을 형성한다. 이로 인하여, 제2 제어판 링(71)의 외경은, 제2 제어판 링(71)이 제1 제어판 링(70)의 중앙 요홈 안에 배치되도록 그 치수가 되어 있다. 도시된 실시예에서, 제1 제어판 링(70)과 제2 제어판 링(71)은 유성기어 세트의 내부 기어 휠 및/또는 태양 휠을 형성한다. 제1 제어판 링(70) 상의 회전운동을 일으키기 위하여, 제1 톱니(72)가 외측 전면에 구비된다.

제2 톱니(73)는 제1 제어판 링(70)의 깊이부 상에서, 반경방향으로 물러나 위치한 제1 제어판 링(70)의 내주 모서리에 대하여 구비된다. 마찬가지로, 반경 방향으로 물러나 위치한 제2 제어판 링(71)의 외주 모서리에 대하여, 제3 톱니(74)가 제2 제어판 링(71) 상에 형성된다. 제1 제어판 링(70)의 제2 톱니(73)와 제2 제어판 링(71)의 제3 톱니(74) 사이에 유성 기어들(75.1,75.2,75.3)이 배치된다. 더욱 명확히 나타내기 위하여, 유성 기어들(75.1,75.2,75.3)의 베어링 배치는 도시하지 않았다. 유성 기어들(75.1,75.2,75.3)은 그들의 중앙축들에 대하여 회전가능하나, 피스톤 기계(1)의 하우징(4)에 고정되어 배치된다.

두 개의 제1 제어슬롯들(50,51)은 네 개의 각각의 제어슬롯 부분들(50.1~50.4 및/또는 51.1~51.4)에 의해, 연결판(5)을 마주하는 면 상에 형성된다. 마찬가지로, 제2 제어슬롯들(57 및/또는 58)은 제어슬롯 부분들(57.1~57.4 및/ 또는 58.1~58.4)에 의해 형성된다. 제1 사점(dead centre) 지역들(86 및/또는 87)이 제어슬롯 부분들(50.1~50.4)과 제어슬롯 부분들(51.1~51.4) 사이에 형성된다. 상응하는 방식으로, 제2 사점 지역들(88 및/또는 89)이 제2 제어슬롯 부분들(57.1~57.4)과 제2 제어슬롯 부분들(58.1~58.4) 사이에 형성된다. 본 발명에 따 른 유체정역학적 피스톤 기계에서, 상기 제1 사점 지역들(86,87) 및/또는 제2 사점 지역들(88 및/또는 89)의 위치는 경사판(37)의 경사로부터 정해지는 상사점과 하사점 위치에 적용된다.

도 5에 나타난 실시예에서, 사점 지역들(86,87,88,89)의 적용은 서로 대향하는 방향으로 이루어진다. 이로써, 제1 제어판 링(70)의 회전방향은 제2 제어판 링(71)에 대한 역방향으로 유성기어들(75.1~75.3)이 고정 배치되는 유성기어 세트로 전달된다.

조절 요소(76)가 제1 제어판 링(70) 상에 구동 토크를 일으키기 위하여 구비된다. 따라서 도시된 실시예에서, 제1 조절 제어판 링(70) 및 제2 제어판 링(71)의 조절이 단일한 조절 요소(76)에 의해 이루어진다. 조절 요소(76)는 제1 단부에는 제1 스퍼 기어(78)를, 그리고 제2 단부에는 제2 스퍼 기어(79)를 장착한 샤프트(77)를 포함하여 이루어진다. 두 개의 스퍼 기어(78,79)는, 도시되지는 않았지만 유체정역학적 피스톤 기계(1)의 연결판(5)에 마운팅되는 샤프트(77)에, 회전의 견지에서 고정되어 연결된다. 샤프트(77)의 회전운동은 제1 제어판 링(70)의 제1 톱니(72)에 맞물려 있는 제1 스퍼 기어(78)를 거쳐 제1 제어판 링(70)으로 전달된다. 샤프트(77)의 회전운동은 제2 스퍼 기어(79) 상에서 이루어지고, 제2 스퍼 기어(79)의 전면 상의 톱니는 기어 랙(gear rack,80)과 상호작용한다.

기어 랙(80)은 연결판(5)에 축방향으로 전치가능하게 배치되는 것이 바람직한데, 두 개의 전면(81,82)에서 예를 들어 유압력이 작용할 수 있다. 기어 랙(80)은, 제1 안내 지역(83) 및 제2 안내 지역(84)를 통하여 서로 대향하는 단부들의 지 역에서, 연결판(5)에 밀봉 가능하게 마운팅되는 것이 바람직하다. 연결판(5)에서 압력 챔버들이 두 개의 전면(81,82) 상에 구비되는데, 압력 챔버를 통해 제1 전면(81) 및/또는 제2 전면(82)에 유압력이 작용한다. 기어 랙(80) 상의 축방향 힘에 따라, 전면(81,82) 상의 유압력들의 차에 의해, 기어 랙(80)은 전치되고 제2 스퍼 기어(79)와 함께 기어 랙 톱니(85)에 맞물려 있는 조절 요소(76)의 회전 운동을 생성한다. 최대 축방향 전치의 범위 내라면, 제1 제어판 링(70)의 상대위치의 전치(displacement) 그리고 경사판(37)의 선회축에 대한 제1 제어슬롯들(50,51)의 전치가 가능하다. 동시에, 유성기어 세트로서 제어판(32')이 형성됨에 의해, 제2 제어판 링(71)의 상대위치에 대항하는(opposing) 변경이 유효하게 된다.

도 5의 배치를 후면에서 본 것이 도 6이다. 따라서, 실린더 드럼(24)을 향한 제어판(32')의 면이 도 6에 나타나 있다. 이 면 상의 제1 제어슬롯 부분(50.1~50.4 및 51.1~51.4)이 제1 제어슬롯들(50 및/또는 51)에 연결된다는 것을 알 수 있다. 마찬가지로, 제2 제어슬롯 부분(57.1~57.4 및/또는 58.1~58.4)이 제2 제어슬롯들(57,58)에 연결된다. 제1 제어슬롯들(50,51) 사이에 제1 사점 지역들(86',87')이 명확히 보여지고, 제2 제어슬롯들(57,58) 사이에 제2 사점 지역들(88',89')이 명확히 보여질 수 있다. 또한, 실린더 드럼(24)을 향한 면 상에서 제1 제어판 링(70)의 내경(d₁)은 제2 제어판 링(71)의 외경(D₂)에 대응하여, 제1 제어판 링(70)은 제2 제어판 링(71) 상에 중심이 잡힌다는 것을 도 6으로부터 알 수 있다. 이것은, 중심잡기(centring)가 미끄럼 베어링(6) 상에서 수행되도록 제2 제어판 링(71)의 내경(d₂) 치수가 될 때, 특히 이롭다.

조절가능한 제어판에 대한 제2 실시예가 도 7에 나타나 있다. 제2 실시예에서, 제1 제어판 링(70)의 제1 톱니(72)는 제1 조절 요소(76')와 상호작용한다. 제1 조절 요소(76)는, 도 5를 참조하여 이미 설명한 바와 동일한 방식으로, 구동 요소(80)에 의해 구동된다. 제1 제어판 링(70')을 내부 기어 휠로, 제2 제어판 링(71')을 유성기어 세트의 태양 휠로 형성함으로써가 아니라, 제2 제어판 링(71')을 직접 구동하는 제2 조절 요소(90)에 의해, 제1 제어판 링(70')과 제2 제어판 링(71')의 종속 조절이 일어난다. 이로써, 제2 제어판 링(71')은, 제2 조절 요소(90)의 제1 스퍼 기어(92)와 상호작용하는 제4 톱니(91)와 함께, 그 내주 상에 구비된다. 제1 조절 요소(76')와 유사한 방식으로, 제2 조절 요소(90) 또한 샤프트(93)로써 구성되며, 제2 조절 요소(90)의 제1 스퍼 기어(92) 및 제2 스퍼 기어(94)가 서로 대향하는 단부들에 배치된다. 두 개의 조절 요소들(76,90)은 동일하게 구성하는 것이 바람직하다. 제1 조절 요소(76)의 회전운동을 제2 조절 요소(93)에 전달하기 위하여, 제1 조절 요소(76) 및/또는 제2 조절 요소(90)의 제2 스퍼 기어들(79,94)이 스퍼 기어 유니트를 거쳐 서로 연결되어 있다. 가장 단순한 경우에, 스퍼 기어는 간단한 중간 기어(intermediate gear,95)를 포함하여 이루어진다. 중간 기어(95) 또한, 도시되지는 않았지만, 연결판(5)에 배치된다. 도시된 바람직한 실시예에서, 제1 제어판 링(70) 및 제2 제어판 링(71)의 회전운동이 동일한 한, 제2 조절 요소(90)는 제1 조절 요소(76)에 적용된다.

또한 스퍼 기어 유니트의 기어비를 적절히 선택함으로써, 구동 요소(80)을 구동하여, 제1 및 제2 제어슬롯들(50,51,57,58)의 위치를 각각 다르게 변경할 수가 있다.

도 8에 도시된 제3 실시예에서, 단일한 조절 요소(76 및/또는 90)가 각각의 제어판 링(70',71')에 차례로 연결되어 있다. 도 7의 실시예와 비교하면, 조절 요소들(76 및/또는 90)을 구동하기 위하여, 각각 하나의 분리된 기어 랙(80 및/또는 96)이 구동 요소로서 구비된다. 이 경우에, 제2 구동 요소(96)이 스퍼 기어 유니트를 거쳐 또 하나의 스퍼 기어(95')와 상호작용한다. 도 8에 나타난 배치를 하면, 제1 제어판 링(70)과 제2 제어판 링(71)을, 유체정역학적 피스톤 기계(1)의 경사판(37)의 선회축에 대한 그들의 상대위치에 대하여 서로 완전히 독립적으로 조절할 수 있게 된다. 또한, 연결판(5) 내의 작동압력에 제2 기어 랙(96)이 유압상 강한 영향을 미치는 것이 바람직하다.

조절가능한 제어판(32')에 대하여 제안된 실시예들에 의하면, 제1 및/또는 제2 사점 지역들(86,87,88,89)의 위치를 피스톤 기계(1)의 각각의 작동상태에 적용하는 것이 가능해진다. 제1 및/또는 제2 유압회로 각각에 대하여 설정된 용적 전치(volumetric displacement)에 따라, 제1 선회축(55) 및 제2 선회축(56)에 대한 경사판(37)의 경사로부터 얻어지는 선회축은 가변적이다. 그리하여, 피스톤(34)들의 상사점 및/또는 하사점 위치가 제1 및 제2 실린더 보어 그룹(33.1,33.2) 내에서 변경된다. 도 5 내지 도 8에 도시된 실시예들 중 하나에 따른 조절가능한 제어판(32')에 의해, 제1 제어슬롯들(50,51)의 위치 및/또는 제2 제어슬롯들(57,58)의 위치 그리고 제1 사점지역들(86,87) 및/또는 제2 사점지역들(88,89)의 위치를 피스 톤(34)들의 상사점 및/또는 하사점 위치에 적용하는 것이 가능하다.

본 발명은 도시된 실시예들에 제한되지 아니한다. 특히 개별적 실시예들의 개별적 특징들을 어떠한 식으로든 서로 조합하는 것도 가능하다.

본 명세서의 내용에 포함되어 있음.

Claims

실린더 드럼(24)이 회전할 때 제어판(32,32')의 제1 제어슬롯들(50,51)을 거쳐 제1 유압회로에 일시적으로 연결되는 제1 실린더 보어 그룹(33.1); 및

실린더 드럼(24)이 회전할 때 제어판의 제2 제어슬롯들(57,58)을 거쳐 제2 유압회로에 일시적으로 연결되는 제2 실린더 보어 그룹(33.2);을 가지는 하우징(4) 내에 회전가능하게 배치되는 실린더 드럼(24)을 포함하여 이루어지되,

피스톤(34)들이 경사판(37) 상에 지지되어 있는 실린더 보어들(33.1,33.2) 내에 길이방향으로 전치가능하게 배치되며,

상기 경사판은 피스톤 행정을 생성하기 위하여 적어도 하나의 선회축(55,56)에 대하여 경사 가능한 유체정역학적 피스톤 기계로서,

상기 제1 및/또는 제2 제어슬롯들(50,51;57,58)의 위치가 상기 적어도 하나의 선회축(55,56)에 대하여 변경되는 것을 특징으로 하는 유체정역학적 피스톤 기계.
제1항에 있어서,

상기 제1 제어슬롯들(50,51)의 상대 위치의 변경과 상기 제2 제어슬롯들(57,58)의 상대 위치의 변경이 서로 다른 것을 특징으로 하는 유체정역학적 피스톤 기계.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1 제어슬롯들(50,51)의 상대 위치의 변경과 상기 제2 제어슬롯들(57,58)의 상대 위치의 변경이 상호의존적인 것을 특징으로 하는 유체정역학적 피스톤 기계.
제3항에 있어서,

상기 제1 제어슬롯들의 위치와 상기 제2 제어슬롯들의 위치가 동일한 방향으로 변경하는 것을 특징으로 하는 유체정역학적 피스톤 기계.
제3항에 있어서,

상기 제1 제어슬롯들(50,51)의 상대 위치와 상기 제2 제어슬롯들(57,58)의 상대 위치가 반대의 방식으로 변경하는 것을 특징으로 하는 유체정역학적 피스톤 기계.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1 제어슬롯들(50,51)의 상대 위치와 상기 제2 제어슬롯들(57,58)의 상대 위치가 서로 독립적으로 변경하는 것을 특징으로 하는 유체정역학적 피스톤 기계.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제어판(32')은 제1 제어판 링(70,70') 및 제2 제어판 링(71,71')을 포함하고,

상기 제1 제어슬롯들(50,51)은 제1 제어판 링(70,70')에 배치되며,

상기 제2 제어슬롯들(57,58)은 제2 제어판 링(71,71')에 배치되는 것을 특징으로 하는 유체정역학적 피스톤 기계.
제7항에 있어서,

상기 제1 제어판 링(70,70')은 스퍼 기어로 구성되고, 및/또는

상기 제2 제어판 링(71,71')은 내부 기어 휠로 구성되며,

상기 두 개의 제어판 링(70,70';71,71') 중 적어도 하나는 조절 요소(76,90)의 톱니와 상호작용하는 것을 특징으로 하는 유체정역학적 피스톤 기계.
제8항에 있어서,

상기 제1 제어판 링(70,70')은 유성기어 세트의 내부 기어 휠이고,

상기 제2 제어판 링(71,71')은 유성기어 세트의 태양 휠인 것을 특징으로 하는 유체정역학적 피스톤 기계.
제8항에 있어서,

상기 내부 기어 휠과 스퍼 기어는 제1 조절 요소(76) 및/또는 제2 조절 요소(90)의 톱니들과 상호작용하는 것을 특징으로 하는 유체정역학적 피스톤 기계.
제10항에 있어서,

상기 제1 및 제2 조절 요소(76,90)는 스퍼 기어 유니트(95)에 의해 체결되어 있는 것을 특징으로 하는 유체정역학적 피스톤 기계.
제10항에 있어서,

상기 제1 및 제2 조절 요소(76,90)는 톱니가 있는 랙(80,96)에 의해 각각 구동되는 것을 특징으로 하는 유체정역학적 피스톤 기계.