KR20130030761A

KR20130030761A - 사판형 액압 회전기

Info

Publication number: KR20130030761A
Application number: KR1020127031763A
Authority: KR
Inventors: 타케시 오노; 타카히사 스즈키; 히사오 와다
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2013-03-27
Also published as: EP2650538A1; WO2012077157A1; CN103069161A; US20130327208A1; JPWO2012077157A1

Abstract

사판형 유압 회전기(10)에, 회전축(3)과, 밸브판(4)과, 사판(15)과, 밸브판(4)과 슬라이딩 접촉하도록 회전축(3) 둘레에 설치된 실린더 블록(9)과, 실린더 블록(9)에 설치된 실린더(11)와, 실린더(11)에 축선방향(L)으로 왕복 운동 가능하게 삽입된 피스톤(13)과, 피스톤(13)의 선단에 설치된 슈와, 사판(15)과 실린더 블록(9)의 사이에 설치되어 슈(14)를 지지하는 고리형의 누름판(17)과, 누름판(17)의 내주에 삽입되어 해당 누름판(17)을 사판(15)측으로 압압하면서 지지하는 부싱(80)과, 부싱(80)과 실린더 블록(9)을 축선방향(L)으로 반발하도록 가압하는 셋 스프링(20)을 구비하였다. 그리고 실린더 블록(9)과 부싱(80)의 축선방향(L)의 간극을, 조립상태에서 영(0) 또는 미소(微小)로 하였다.

Description

사판형 액압 회전기{SKEW PLATE-TYPE HYDRAULIC ROTARY MACHINE}

본 발명은, 예를 들면 사판형 유압 펌프(pump)나 사판형 유압 모터(motor) 등으로서 적합한 사판형 액압 회전기에 관한 것이다.

종래, 사판형 액압 회전기로서, 사판형 유압 펌프나 사판형 유압 모터가 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 도 8은, 종래의 사판형 유압 펌프를 나타내고 있다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 종래의 사판형 유압 펌프(100)는, 회전축(3)에 스플라인(spline) 결합되어 있는 원통형의 실린더 블록(9)과, 실린더 블록(9)에 형성된 복수의 실린더(11)와, 실린더(11)에 왕복 운동 가능하게 삽입된 피스톤(13)과, 실린더 블록(9)의 일단이 접촉하고 있는 밸브판(4)과, 실린더 블록(9)의 타단에 대치하여 설치된 누름판(17) 및 사판(15)을 갖추고 있다. 피스톤(13)의 선단은, 실린더(11)에서 돌출하는 구형부(13a)로 이루어져 있고, 구형부(13a)는 사판(15)의 슬라이딩 접촉면(15c)에 슬라이딩 접촉하고 있는 슈(shoe)(14)에 구면(球面) 지지되어 있다. 슈(14)는, 누름판(17)에 실린더(11)와 대응하여 설치된 슈 지지 구멍(17a)에 끼워져 있다. 누름판(17)을 지지하는 구면(球面) 부싱(80)은, 회전축(3)에 스플라인 결합된 통형 부재로, 실린더 블록(9)과 사판(15) 사이에 위치하고 있다. 구면 부싱(80)의 외주면은, 사판(15)측에서부터 밸브판(4)측을 향하여 점차 확경되어 있고, 이 외주면과 누름판(17)의 내주면이 접촉하고 있다. 구면 부싱(80)과 실린더 블록(9) 사이에는 셋 스프링(set spring)(20)이 설치되어 있다. 셋 스프링(20)의 탄성력과 각 실린더(11) 내의 유압에 의해, 실린더 블록(9)이 밸브판(4)에 압박되어 밀착함과 아울러 슈(14)가 사판(15)의 슬라이딩 접촉면(15c)에 압박되어 있다.

상기 구성의 사판형 유압 펌프에 있어서, 회전축(3)이 회전하면 사판(15)의 기울기에 따라 피스톤(13)이 실린더(11) 안을 왕복 운동한다. 사판형 유압 펌프는, 이 피스톤(13)의 움직임을 이용하여 저압 소요량의 작동 유체를 흡입하고, 고압측으로 토출하는 것이다. 또 사판형 유압 모터는, 회전축의 회전과 작동 유체의 움직임이 상기 사판형 유압 펌프와 반대로 되어 있다.

상술한 종래의 사판형 유압 펌프(100)에서는, 셋 스프링(20)의 탄성력과 각 실린더(11) 안의 유압에 의해 사판(15)측으로 압박되어 있는 누름판(17)이, 각 슈(14)를 사판(15)의 슬라이딩 접촉면(15c)에 밀착시키고 있다. 그러나 회전축(3) 및 실린더 블록(9)이 고속 회전하면, 피스톤(13)이 실린더(11) 안을 왕복 운동하는 속도가 증대하여 피스톤(13)이 슈(14)를 밸브판(4)측을 향하여 끌어당기는 힘이 커진다. 그리고 이 고속 회전 상태에서 저압 운전 등에 의해 실린더(11) 안의 유압이 저하되면, 슈(14)가 사판(15)을 압박하는 힘은 셋 스프링(20)의 탄성력에 의존하게 되어 피스톤(13)이 슈(14)를 밸브판(4)측을 향하여 끌어당기는 힘이 셋 스프링(20)과 유압에 의해 슈(14)를 누르는 힘을 상회해버린다. 이에 따라, 도 9에 나타낸 바와 같이, 슈(14)가 사판(15)으로부터 부상하거나, 전도(轉倒)하거나(기울어지거나) 하는 일이 있다. 슈(14)가 사판(15)으로부터 부상하면, 슈(14)는 사판(15)의 슬라이딩 접촉면(15c)에 부분 접촉한다. 이런 부분 접촉 상태의 슈(14)가 사판(15)을 슬라이딩하면서 회전하면, 토크 로스(torque loss)를 일으켜 펌프 효율이 대폭적으로 저하된다. 또, 이 슈(14)의 부분 접촉으로 인하여, 사판(15)이나 슈(14)가 편마모되거나, 갉아먹음이나 눌어붙음 등이 생기거나 하여 슈(14) 및 사판(15)의 수명이 저하된다.

상기와 같은 슈의 떠오름을 방지하기 위하여, 특허문헌1에 기재된 사판형 유압 펌프에서는, 슈(14)를 사판(15)에 압박하고 있는 누름판(17)의 주연부분에 테이퍼(taper)를 마련하고 있다. 이러한 구성에 따라, 누름판(17)의 강성을 높여 해당 누름판(17)의 변형을 방지함으로써 슈(14)의 부상을 방지하고 있다.

또, 특허문헌2에 기재된 액셜 플런저(axial plunger)형 유압장치에서는, 슈의 사판과 접촉하는 베어링면을 구리합금보다 가볍고 내마모성이 우수한 알루미늄 합금으로 형성함으로써 슈에 작용하는 원심력을 경감하여 슈가 사판으로부터 부상하는 것을 방지하고 있다.

일본 특개평 5-164038호 공보 일본 특개소 50-146907호 공보

특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 종래의 사판형 유압 펌프(100)에 있어서 누름판(17)의 변형을 방지하여도 셋 스프링(20)이 줄어들면, 누름판(17)이 밸브판(4)측으로 이동해버려서 슈(14)가 사판(15)에서 떠올라버릴 우려가 있다. 또한, 상기와 같은 슈의 떠오름을 방지하기 위하여, 누름판(17)을 사판(15)측으로 압박하고 있는 셋 스프링(20)의 탄성력을 높이는 것도 생각할 수 있다. 그러나 셋 스프링(20)의 탄성력에는 한계가 있는데다가 탄성력이 증가하면 슈(14)와 사판(15) 사이의 마찰력이 증가하여서 효율이 저하되거나 눌어붙음이 생기거나 할 우려가 있기 때문에, 회전축(3)의 회전 속도의 대폭적인 고속화에 견딜 수가 없다.

또, 특허문헌2에 기재된 액셜 플런저형 유압장치에서는, 슈의 위치를 고정하기 위하여 누름판이 아니라, 사판의 외주부분에서 슈를 사판에 접촉한 상태로 누르는 액틀(額緣)이 설치되어 있다. 이 구성에서는, 유압장치가 작동하면 사판의 액틀과 슈 사이에 상대 미끄러짐이 생기기 때문에 회전 속도의 대폭적인 고속화에 견딜 수가 없다.

따라서 본 발명은, 사판형 유압 펌프나 사판형 유압 모터 등의 사판형 액압 회전기에 있어서, 슈가 사판으로부터 부상하는 것을 방지하기 위한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다. 나아가서는, 사판형 액압 회전기의 회전 속도의 한층 더 고속화에 견딜 수 있는 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 사판형 액압 회전기는, 회전축과, 상기 회전축의 축선방향으로 떨어져서 대치하는 밸브판 및 사판과, 상기 밸브판과 상기 사판의 사이에서 상기 밸브판과 슬라이딩 접촉하도록 상기 회전축 둘레에 설치된 실린더 블록과, 상기 실린더 블록에 설치된 복수의 실린더와, 상기 실린더에 상기 축선방향으로 왕복 운동 가능하게 삽입된 복수의 피스톤과, 상기 실린더로부터 상기 사판측으로 돌출한 상기 피스톤의 선단에 요동 가능하게 연결된 복수의 슈와, 상기 사판과 상기 실린더 블록의 사이에서 상기 회전축 둘레에 설치되어 있고, 상기 슈를 지지하는 고리형의 누름판과, 상기 누름판과 상기 실린더 블록의 사이에 설치되어 있고, 상기 누름판을 지지하는 부싱과, 상기 부싱과 상기 실린더 블록의 사이에 설치되어 있고, 상기 부싱이 상기 누름판을 사판측으로 압압하도록 해당 부싱을 가압하는 스프링부재를 구비하고, 상기 부싱과 상기 실린더 블록의 상기 축선방향의 간극이 조립상태에 있어서 영(0) 또는 미소(微小)한 것이다.

상기 사판형 액압 회전기에 있어서, 상기 간극의 크기가 0 또는 0 보다 크고 1.2㎜ 이하인 것이 좋다.

또, 본 발명에 따른 사판형 액압 회전기는, 회전축과, 상기 회전축의 축선방향으로 떨어져서 대치하는 밸브판 및 사판과, 상기 밸브판과 상기 사판의 사이에서 상기 밸브판과 슬라이딩 접촉하도록 상기 회전축 둘레에 설치된 실린더 블록과, 상기 실린더 블록에 설치된 복수의 실린더와, 상기 실린더에 상기 축선방향으로 왕복 운동 가능하게 삽입된 복수의 피스톤과, 상기 실린더로부터 상기 사판측으로 돌출한 상기 피스톤의 선단에 요동 가능하게 연결된 복수의 슈와, 상기 사판과 상기 실린더 블록의 사이에서 상기 회전축 둘레에 설치되어 있고, 상기 슈를 지지하는 고리형 누름판과, 상기 누름판과 상기 실린더 블록의 사이에 설치되어 있고, 상기 누름판을 지지하는 부싱과, 상기 부싱과 상기 실린더 블록의 사이에 설치되어 있고, 상기 부싱이 상기 누름판을 사판측으로 압압하도록 해당 부싱을 가압하는 스프링부재와, 상기 부싱과 상기 실린더 블록의 상기 축선방향의 간극을 메우는 충전부재를 구비한 것이다.

상기 충전부재는, 1장 이상의 심(shim)판이어도 좋다. 또, 상기 충전부재와, 상기 부싱 및 상기 실린더 블록 중 어느 하나 사이에, 시간경화성 또는 열경화성 충전제를 구비 할 수도 있다. 혹은 상기 충전부재는, 압입 부싱이어도 좋다.

상기 구성의 사판형 액압 회전기에 따르면, 실린더 블록과 부싱의 간극이 영(0) 또는 미소하므로 부싱이 실린더 블록과 접촉하는 것에 의해 부싱이 밸브판측으로 이동하는 것이 규제된다. 즉, 슈를 사판 쪽으로 압박하고 있는 누름판이 밸브판측으로 이동하는 것이 규제된다. 따라서 예를 들면, 회전축의 회전 속도가 고속화하여 피스톤을 밸브판측을 향하여 끌어당기는 관성력이나 원심력에 의한 슈를 전도시키는 모멘트(moment)가 셋 스프링의 탄성력보다 커졌을 경우에, 슈가 사판으로부터 부상하거나 전도하거나 하지 않는다. 이와 같이, 본 발명에 따른 사판형 액압 회전기에서는, 슈가 사판으로부터 부상하거나 전도하는 것이 방지되어 있으므로, 슈가 사판에 부분 접촉한 상태로 사판 위를 슬라이딩 접촉하면서 회전하는 것으로 인한, 운전 효율의 저하, 사판 및 슈의 편마모, 및 갉아먹음 현상 및 눌어붙음 등의 발생을 방지할 수가 있다. 그리고 이와 같이 회전축의 회전 속도를 고속화시켜도 슈가 사판으로부터 부상하지 않으므로 사판형 액압 회전기에서 회전축의 회전 속도를 보다 고속화시키는 것이 가능해진다.

본 발명에 따르면, 피스톤을 밸브판을 향하여 끌어당기는 관성력이나 원심력에 의한 슈를 전도시키는 모멘트가 셋 스프링의 탄성력보다 커졌을 경우에도, 부싱이 실린더 블록과 접촉함에 따라 누름판이 사판측으로 이동하는 것이 규제되므로 슈가 사판으로부터 부상하거나 전도하는 것을 방지할 수가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사판형 유압 펌프의 개략적인 구성을 나타낸 종단면도이다.
도 2는 도 1에 있어서 이점쇄선으로 둘러싸인 부분(X)의 확대도이다.
도 3은 축선방향으로 간극이 마련된 구면 부싱(bushing)과 실린더 블록의 예1을 나타낸 사판형 유압 펌프의 종단면도의 일부 확대도이다.
도 4는 축선방향으로 간극이 마련된 구면 부싱과 실린더 블록의 예 2를 나타낸 사판형 유압 펌프의 종단면도의 일부 확대도이다.
도 5는 축선방향의 간격이 메워진 구면 부싱과 실린더 블록의 예 2를 나타낸 사판형 유압 펌프의 종단면도의 일부 확대도이다.
도 6은 축선방향의 간격이 메워진 구면 부싱과 실린더 블록의 예 3을 나타낸 사판형 유압 펌프의 종단면도의 일부 확대도이다.
도 7은 축선방향의 간격이 메워진 구면 부싱과 실린더 블록의 예 4를 나타낸 사판형 유압 펌프의 종단면도의 일부 확대도이다.
도 8은 종래의 사판형 유압 펌프의 개략적인 구성을 나타낸 종단면도이다.
도 9는 종래의 사판형 유압 펌프에서 사판으로부터 부상한 슈의 상태를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하기 하기 위한 예에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 한편, 이하에서는 모든 도면에 걸쳐 동일하거나 상당하는 요소에는 동일한 참조부호를 부여하고, 그 중복설명을 생략한다. 여기서는, 사판형 액압 회전기로서 사판형 유압 펌프를 예로 들어 설명한다.

먼저, 도 1을 참조하면서 사판형 유압 펌프의 개략적인 구성에 대하여 설명한다. 사판형 유압 펌프(10)는, 케이싱(도시 생략)에 지지된 회전축(3)을 가진다. 회전축(30)은, 엔진 등의 구동원(도시 생략)과 접속되어 있다. 회전축(3)에는, 두꺼운 원통형의 실린더 블록(9)이 외측으로 설치되어 있다. 구체적으로는, 회전축(3)의 외주에 설치된 스플라인과 실린더 블록(9)의 내주에 설치된 스플라인(9b)이 결합되어 있다. 이에 따라, 실린더 블록(9)은 회전축(3)의 회전에 의해 회전축(3)을 중심으로 하여 회전한다.

실린더 블록(9)의 일측(도 1에서는 도면 우측)에는 케이싱에 고정된 원판형 밸브판(4)이 설치되어 있다. 밸브판(4)은, 실린더 블록(9)의 일측 단면인 밸브판 슬라이딩 접촉면(97)과 슬라이딩 접촉하고 있다. 밸브판(4)에는, 1쌍의 흡배 포트(port)(5,6)가 형성되고, 이것들은 케이싱에 형성된 흡배 통로(도시 생략)에 연통되어 있다. 실린더 블록(9)의 타측(도 1에서는 도면 좌측)에는, 회전축(3)이 관통하는 고리형 사판(15)이, 밸브판(4)과 대치하도록 설치되어 있다. 사판(15)과 실린더 블록(9)은 이격되어 있고, 사판(15)의 실린더 블록(9)과 대향하고 있는 면은, 후술하는 슈(shoe)(14)가 슬라이딩하는 슬라이딩 접촉면(9c)으로 이루어져 있다. 사판(15)은, 회전축(3)의 축선방향(이하, 간단하게 축선방향(L)이라고 한다)과 직각하는 방향에서 경사져 있고, 도시하지 않은 경전(傾轉)용 액추에이터(actuator)에 의해 그 최대 경전각을 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해서, 축선방향(L)을 따라 사판(15)측을 「제1측」이라고 하고, 축선방향(L)을 따라 밸브판(4)측을 「제2측」이라고 한다. 제1측은 제2측의 반대측이다.

실린더 블록(9)은, 후술하는 구면(球面) 부싱(80)에 삽입되는 가이드부(91)와, 피스톤(13)이 삽입되는 실린더(11)가 설치된 본체부(92)를 일체적으로 구비하고 있다. 본체부(92)는 가이드부(91)보다 대경이고, 가이드부(91)는 본체부(92)에서 제1측으로 돌출하고 있다. 이 때문에, 실린더 블록(9)은 제1측을 향한 2단의 단면을 갖고 있다. 1단째의 단면은, 가이드부(91)의 제1측에 위치하는 제1단면(95)이고, 2단째의 단면은, 본체부(92)의 제1측에 위치하는 제2단면(96)이다. 한편, 실린더 블록(9)은 제2측을 향한 단면으로서, 전술한 밸브판 슬라이딩 접촉면(97)을 갖고 있다. 실린더 블록(9)의 본체부(92)에는, 회전축(3)을 중심으로 하여 동심원 상에 복수의 실린더(11)(도 1에서는 2개만 도시)가 형성되어 있다. 실린더(11)는, 축선방향(L)으로 연장하는 원주형 공간이며, 제1측을 향하여 개구되어 있다. 아울러, 실린더 블록(9)에는 각 실린더(11) 안과 흡배 포트(5,6)를 연통시키는 실린더 포트(11a)가 마련되어 있다. 각 실린더(11)에는, 실린더(11) 안을 축선방향(L)으로 왕복 운동 가능하게 피스톤(13)이 삽입되어 있다. 피스톤(13)의 제1측의 단부에는, 실린더 블록(9)으로부터 제1측으로 돌출하는 구형부(13a)가 형성되어 있다. 이 피스톤(13)의 구형부(13a)는, 슈(14)의 제2측에 형성된 구면 지지부(14a)에 끼워 넣어져 있다. 이에 따라, 슈(14)는 피스톤(13)의 선단에 요동 가능하게 연결되어 있다. 슈(14)의 제1측은, 사판(15)의 슬라이딩 접촉면(15c)에 슬라이딩 접촉하고 있다. 그리고 각 슈(14)는, 회전축(3)의 회전에 따라 사판(15)의 슬라이딩 접촉면(15c)과 슬라이딩 접촉하면서 회전축(3)의 주위를 회전한다.

실린더 블록(9)과 사판(15) 사이에는, 고리형 누름판(17)이 설치되어 있다. 누름판(17)에는, 각 실린더(11)와 대응하여 마련된 복수의 슈 지지 구멍(17a)이 형성되어 있다. 이 슈 지지 구멍(17a)에는 슈(14)가 끼워 넣어져 있다. 슈(14)의 외주는, 슈 지지 구멍(17a)에 감입(嵌入) 가능한 소경부(14c)와, 소경부(14c)보다 제1측에 있어서 슈 지지 구멍(17a)보다 대경인 대경부(14d)를 갖고 있다. 슈(14)의 소경부(14c)와 대경부(14d)의 단차면이, 슈 지지 구멍(17a)의 주연부에 제2측을 향하여 접촉하는 것에 의해, 슈(14)는 제2측으로 이동하는 것이 규제되어 있다.

누름판(17)은, 회전축(3)에 구면 부싱(80)을 통하여 요동 가능하게 지지되어 있다. 구면 부싱(80)의 외주면(81)은, 제2측을 향하여 점차 확경되고, 또 매끈한 곡면으로 형성되어 있다. 구면 부싱(80)의 외주면(81)의 제2측의 단부에는 플랜지(82)가 형성되어 있다. 구면 부싱(80)은 누름판(17)의 내주에 제1측을 향하여 삽입되어 있고, 구면 부싱(80)의 외주면(81)이 누름판(17)의 내주면(17b)과 접촉하고 있다. 그리고 누름판(17)의 내주면(17b)이 구면 부싱(80)의 외주면(81)을 미끄러짐에 따라, 누름판(17)은 회전축(3)을 중심으로 하여 요동할 수가 있다. 한편, 구면 부싱(80)의 내주에는, 제1측에서부터 차례로 감합부(83)와 가이드 구멍부(84)가 형성되어 있다. 구면 부싱(80)의 감합부(83)에는, 축선방향(L)을 따른 스플라인이 형성되어 있고, 이 스플라인은 회전축(3)의 외주에 형성된 스플라인과 감합하고 있다. 이에 따라, 구면 부싱(80)은 회전축(3)과 일체적으로 회전하면서도 축선방향(L)으로 이동할 수가 있다. 구면 부싱(80)의 가이드 구멍부(84)는, 제2측을 향한 개구를 갖고, 전술한 실린더 블록(9)의 가이드부(91)를 제1측을 향하여 삽입 가능한 공동(空洞)형으로 형성되어 있다. 실린더 블록(9)의 가이드부(91)가 구면 부싱(80)의 가이드 구멍부(84)에 삽입된 상태에서, 실린더 블록(9)의 가이드부(91)의 외주와 구면 부싱(80)의 가이드 구멍부(84)의 내주는 접촉하고 있다. 이와 같이 하여, 구면 부싱(80)은, 실린더 블록(9)의 가이드부(91)에 안내됨에 따라, 흔들림 없이 축선방향(L)으로 이동할 수가 있다.

구면 부싱(80)과 실린더 블록(9) 사이에는, 이것들을 축선방향(L)으로 반발하도록 가압하는 셋 스프링(20)이 설치되어 있다. 구체적으로는, 실린더 블록(9)의 본체부(92)에는 제1측을 향하여 개구하는 복수의 스프링 수용 구멍(93)이 형성되어 있고, 각 스프링 수용 구멍(93)에 코일(coil) 스프링인 셋 스프링(20)이 끼워 넣어져 있다. 셋 스프링(20)의 제1측은 실린더 블록(9)으로부터 돌출되어 있고, 그 돌출단에서 구면 부싱(80)의 플랜지(82)와 접촉하고 있다. 이 셋 스프링(20)의 탄성력과 실린더(11) 안의 유압에 의해, 실린더 블록(9)의 밸브판 슬라이딩 접촉면(97)은 밸브판(4)에 압박되어 밀착하고 있다. 또, 셋 스프링(20)의 탄성력과 실린더(11) 안의 유압에 의해 제1측으로 압압된 구면 부싱(80)에 의해, 누름판(17)은 제1측으로 압압되어 있다. 그리고 제1측으로 압압된 누름판(17)에 의해, 슈(14)가 사판(15)의 슬라이딩 접촉면(15c)으로 압박되어 있다.

여기서, 상기 구성의 사판형 유압 펌프(10)를, 각 흡배 포트(5,6) 중 일측의 흡배 포트(5)를 흡입측 포트, 타측의 흡배 포트(6)를 토출 포트로서 사용하였을 경우의 작동에 대하여 설명한다. 먼저, 엔진 등의 구동장치에 의해 구동축(3)이 회전 구동되면, 실린더 블록(9)은 회전축(3)과 일체적으로 회전하고, 실린더 블록(9)의 밸브판 슬라이딩 접촉면(9a)은 밸브판(4)에 대하여 슬라이딩 접촉하면서 회전한다. 또, 누름판(17)에 지지된 각 슈(14)는, 사판(15)의 슬라이딩 접촉면(15c)에 슬라이딩 접촉하면서 실린더 블록(9) 및 피스톤(13)과 함께 회전한다. 이에 따라, 각 피스톤(13)은, 사판(15)의 최대 경전각에 따른 스트로크(stroke)로 실린더(11) 안을 왕복 운동하고, 각 피스톤(13)이 상사점에서부터 하사점까지 압동(押動)하는 흡입행정에서는 흡배 통로에서 흡입 포트(5)를 통하여 각 실린더(11) 안으로 압유를 흡입하고, 하사점에서 상사점으로 복동(復動)하는 토출행정에서는 각 실린더(11) 안으로 흡입한 압유를 고압유로서 토출 포트(6)에서 흡배 통로 쪽으로 토출한다. 그리고 경전용 액추에이터(도시 생략)에 의해 사판(15)의 최대 경전각을 조절하면, 각 피스톤(13)의 스트로크가 변경되고, 이에 따라, 각 실린더(11)에서 토출하는 토출 용량을 가변적으로 제어할 수가 있다.

상기 사판형 유압 펌프(10)에 있어서, 조립상태에서, 실린더 블록(9)과 구면 부싱(80)의 축선방향(L) 간극이 영(0) 또는 미소가 되도록 구성되어 있다. 여기서, 「조립상태」란 사판형 유압 펌프(10)가 조립 완료된 상태를 의미한다. 단, 사판형 유압 펌프(10)가 작동하고 있는 상태를 제외하는 것이 아니고, 작동하고 있는 상태에서 실린더 블록(9)과 구면 부싱(80)의 축선방향(L) 간극이 영(0) 또는 미소이어도 좋다. 상기에 있어서 「간극이 영(0)이다」란 구면 부싱(80)과 실린더 블록(9)이 축선방향(L)으로 연속되어 있고, 이것들 사이에 공극(空隙)이 없는 것을 의미한다. 따라서 실린더 블록(9)과 구면 부싱(80)의 축선방향(L) 간극이 영(0)인 상태에는, 실린더 블록(9)과 구면 부싱(80)이 축선방향(L)으로 접촉하고 있는 상태에 더하여, 실린더 블록(9)과 구면 부싱(80)에 축선방향(L) 간격(G)(간극)이 있고 해당 간격(G)이 충전부재(F)로 메워져 있는 상태도 포함된다. 구면 부싱(80)과 실린더 블록(9)의 축선방향(L) 간극이 영(0)이라면, 구면 부싱(80)이 실린더 블록(9)과 직접적으로 또는 간접적으로 접촉함으로써 구면 부싱(80)은 제2측으로 축선방향(L)으로 이동 불가능해진다.

또, 상기에 있어서, 「간극이 미소하다」란 실린더 블록(9)과 구면 부싱(80) 사이에 축선방향(L)의 미소한 간극(△L)이 존재하는 것을 의미한다. 구면 부싱(80)과 실린더 블록(9) 사이에 축선방향(L)의 미소한 간극(△L)이 존재한다면, 구면 부싱(80)은 간극(△L)의 크기만큼 제2측으로 축선방향(L)으로 이동 가능하다. 단, 간극(△L)의 크기는 충분히 작다. 간극(△L)의 크기는, 구면 부싱(80)의 제2측으로의 이동에 따른 누름판(17)의 제2측으로의 이동량이, 슈(14)가 사판(15)의 슬라이딩 접촉면(15c)에서 떨어지지 않는 범위에 속하는 크기이다. 구체적으로는, 간극(△L)의 크기는, 영(0)보다 크고 1.2㎜ 이하이며, 더욱 바람직하게는 영(0)보다 크고 0.8㎜ 이하이다. 참고로, 종래의 일반적인 사판형 유압 모터에 있어서, 실린더 블록(9)과 구면 부싱(80)의 축선방향(L) 간극은 3~5㎜ 정도로 설계되어 있다.

도 1 및 도 2에 나타낸 사판형 유압 펌프(10)에서는, 실린더 블록(9)의 제1 단면(95)과, 구면 부싱(80)의 가이드 구멍부(84)의 구멍 바닥(85)(제2측의 단면) 사이에 축선방향(L)의 간격(G)이 마련되어 있다. 이 간격(G)은, 충전부재(F)로 메워져 있다. 따라서 실린더 블록(9)과 구면 부싱(80)은 공극 없이 축선방향(L)으로 연속되어 있고, 이것들의 축선방향(L) 간극이 영(0)으로 되어 있다. 충전부재(F)는, 1장 이상의 심(shim)판(30)이다. 심판(30)의 장수나 두께는, 간격(G)의 크기에 따라 적절히 선택된다. 충전부재(F)로서 심판(30)이 사용됨에 따라, 설령 각각의 부품의 치수 오차로 인하여 간격(G)의 크기에 편차가 있더라도 조립 때에 심판(30)의 장수를 증감 조정하면, 실린더 블록(9)과 구면 부싱(80)의 축선방향(L) 간격(G)을 높은 정밀도로 메울 수가 있다.

상기 구성의 사판형 유압 펌프(10)에 있어서, 저압 운전 등에 의해 실린더(11) 안의 유압이 저하된 상태로 회전축(3)이 고속 회전하면, 피스톤(13)을 제2측을 향하여 끌어당기는 관성력이나 원심력에 의한 슈(14)를 전도(轉倒)시키려고 하는 모멘트(moment)가 셋 스프링(20)의 탄성력보다 커지는 경우가 있다. 이 경우에, 가령 누름판(17)이 피스톤(13)에 끌어당겨져 제2측으로 이동하면, 슈(14)의 사판(15)에의 압박력이 저하되어 슈(14)가 전도할 수 있다. 그러나, 본 실시예에 따른 사판형 유압 펌프(10)에서는, 누름판(17)을 제2측으로 이동시키려고 하는 힘이 생겼을 때에, 구면 부싱(80)이 실린더 블록(9)과 직접적으로 또는 간접적으로 접촉함에 따라 제2측으로의 이동이 규제되고, 누름판(17)은 구면 부싱(80)과 접촉함에 따라 제2측으로의 이동이 규제된다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 사판형 유압 펌프(10)에서는, 누름판(17)의 제2측으로의 이동이 규제되어 있으므로 상기한 바와 같은 경우이어도 슈(14)가 사판(15)의 슬라이딩 접촉면(15c)에서 떠오르거나 전도하거나 하는 일이 없다. 따라서 본 실시예에 따른 사판형 유압 펌프(10)에서는, 슈(14)가 사판(15)의 슬라이딩 접촉면(15c)에 부분 접촉한 상태로 슬라이딩 회전하는 것으로 인한, 펌프 효율의 저하, 사판(15)이나 각 슈(14) 등의 편마모, 갉아먹음 현상 및 눌어붙음 등의 발생이 억지되어 있다. 아울러, 본 실시예에 따른 사판형 유압 펌프(10)에서는, 종래 사양의 탄성력의 셋 스프링(20)을 사용할 수 있으므로 탄성력의 증대에 의해 슈(14)와 사판(15) 사이의 마찰력이 증가하여 효율이 저하되거나 눌어붙음이 생기거나 할 우려가 없다. 더욱이, 슈(14)가 사판(15)의 슬라이딩 접촉면(15c)으로부터 부상하거나 전도하거나 하기 때문에, 추가하는 부품 개수는 적고, 구조도 단순하다. 또, 충전부재(F)로 축선방향(L) 간극(G)을 메웠을 경우에, 실린더 블록(9)과 구면 부싱(80)은 동기(同期)하여 회전하기 때문에 충전부재(F)와 실린더 블록(9)은 상대적으로 미끄러지지 않고, 충전부재(F)와 구면 부싱(80)도 상대적으로 미끄러지지 않는다. 따라서 실린더 블록(9)과 충전부재(F)의 사이 및 구면 부싱(80)과 충전부재(F)의 사이에서 과도한 마찰이 생기는 일이 없고, 사판형 유압 펌프(10)의 회전 속도의 한층 더 고속화에 견딜 수가 있다.

이상으로, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니 하고, 특허청구범위에 기재되어 있는 한 여러 가지 설계 변경을 행하는 것이 가능하다.

예를 들면, 상기 실시예에 따른 사판형 유압 펌프(10)에 있어서, 실린더 블록(9)과 구면 부싱(80)의 축선방향(L) 간극은 영(0)이지만, 이 간극은 미소하여도 좋다. 도 3은 축선방향으로 간극이 마련된 구면 부싱과 실린더 블록의 일예를 나타낸 사판형 유압 펌프의 종단면도의 일부 확대도이다. 도 3에 나타낸 사판형 유압 펌프(10)는, 조립상태에서, 실린더 블록(9)과 구면 부싱(80)의 사이에, 미소한 축선방향(L)의 간극(△L)이 마련되어 있다. 보다 상세하게는, 실린더 블록(9)의 제1단면(95)과, 구면 부싱(80)의 가이드 구멍부(84)의 구멍 바닥(85)은 축선방향(L)으로 떨어져 있고, 이것들의 사이에 축선방향(L)의 간극(△L)이 존재하고 있다. 이 간극(△L)의 크기는, 조립상태의 사판형 유압 펌프(10)에서, 0 보다 크고 1.2㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 0 보다 크고 0.8㎜ 이하가 되도록 설계되어 있다.

또한, 실린더 블록(9)과 구면 부싱(80)의 축선방향(L) 간극(△L)의 위치는, 실린더 블록(9)의 제1단면(95)과, 구면 부싱(80)의 가이드 구멍부(84)의 구멍 바닥(85) 사이에 한정되지 아니 한다. 도 4는 축선방향으로 간극이 마련된 구면 부싱과 실린더 블록의 예 2를 나타낸 사판형 유압 펌프의 종단면도의 일부 확대도이다. 도 4에 나타낸 예에서는, 실린더 블록(9)의 제2단면(96)과, 구면 부싱(80)의 플랜지(82)는 축선방향(L)으로 떨어져 있고, 이들 사이에 미소한 축선방향(L) 간극(△L)이 존재하고 있다. 또한, 이 예에 있어서, 셋 스프링(20)은, 구면 부싱(80)의 가이드 구멍부(84)의 구멍 바닥(85)과, 실린더 블록(9)의 제1단면(95) 사이에서 반발하도록 설치된 복수개의 접시 스프링이다.

또, 예를 들면, 상기 실시예에 따른 사판형 유압 펌프(10)에서, 충전부재(F)는 심판(30)이지만, 충전부재(F)는 심판(30)에 한정되지 아니 한다. 도 5는 축선방향의 간격이 메워진 구면 부싱과 실린더 블록의 예 2를 나타낸 사판형 유압 펌프의 종단면도의 일부 확대도이다. 도 5에 도시된 예에서는, 실린더 블록(9)의 제1단면(95)과, 구면 부싱(80)의 가이드 구멍부(84)의 구멍 바닥(85) 사이에, 축선방향(L)의 간격(G)이 마련되어 있다. 이 간격(G)은, 충전 링(31)으로 메워져 있다. 이에 따라, 실린더 블록(9)과 구면 부싱(80)의 축선방향(L) 간극이 영(0)로 되어 있다. 충전 링(31)은, 고리형 충전부재(F)이다. 구면 부싱(80)의 가이드 구멍부(84)의 구멍 바닥(85)에는 고리형 홈형상의 수용부(32)가 형성되어 있고, 이 수용부(32)에 충전 링(31)의 제1측의 일부분이 매설되어 있다. 충전 링(31)의 제2측 단면은, 실린더 블록(9)의 제1단면(95)과 접촉하고 있다. 이러한 사판형 유압 펌프(10)를 조립할 때에는, 구면 부싱(80)의 수용부(32)에, 먼저 시간경화성 또는 열경화성 충전제(33)를 주입하고, 이어서 충전 링(31)을 제1측을 향하여 박아 넣는다. 그리고 충전 링(31)과 실린더 블록(9)의 제1단면(95)이 접촉한 상태에서, 충전제(33)를 경화시킨다. 이와 같이 구면 부싱(80)과 충전 링(31) 사이에 충전제(33)를 설치함으로써 설령 각각의 부품의 치수 오차로 인하여 간격(G)의 크기에 편차가 있어도 이 간격(G)을 충전 링(31)과 충전제(33)에 의해 높은 정밀도로 메울 수가 있다. 또한, 충전제(33)는, 구면 부싱(80)의 수용부(32)에 충전 링(31)을 고정시키는 것과 같은 접착 성능을 갖는 것이 바람직하다. 또, 충전 링(31)의 외주부에 고강도의 접착제를 도포하고, 이 접착제를 통하여 충전 링(31)과 구면 부싱(80)을 접착면에서 접착시킬 경우는, 충전제(33)를 생략하여도 좋다.

또는, 충전부재(F)로서, 압입 부싱을 사용할 수도 있다. 도 6은 축선방향의 간격이 메워진 구면 부싱과 실린더 블록의 예 3을 나타낸 사판형 유압 펌프의 종단면도의 일부 확대도이다. 도 6에 나타낸 예에서는, 실린더 블록(9)의 제1단면(95)과, 구면 부싱(80)의 가이드 구멍부(84)의 구멍 바닥(85) 사이에 축선방향(L)의 간격(G)이 마련되어 있다. 이 간격(G)은, 압입 부싱(41)으로 메워져 있다. 이에 따라, 실린더 블록(9)과 구면 부싱(80)의 축선방향(L) 간극이 영(0)으로 되어 있다. 압입 부싱(41)은 통형의 충전부재(F)이다. 구면 부싱(80)의 가이드 구멍부(84)의 구멍 바닥(85)에 고리형 홈형상의 압입부(42)가 형성되어 있고, 이 압입부(42)에 압입 부싱(41)이 제1측을 향하여 압입되어 있다. 구면 부싱(80)의 압입부(42)에 압입된 압입 부싱(41)은, 마찰에 의해 압입부(42)로부터 삽탈(揷脫) 불가능하다. 조립상태의 사판형 유압 펌프(10)에 있어서, 압입 부싱(41)의 제2측 단면은, 실린더 블록(9)의 제1단면(95)과 접촉하고 있다. 이와 같이, 충전부재(F)로서 압입 부싱(41)을 사용함에 따르면, 압입 부싱(41)의 압입 상태를 조정함으로써 간격(G)의 크기 편차를 흡수할 수가 있다. 또한, 압입 부싱(41)의 외주부에 고강도의 접착제를 도포하고, 이 접착제를 통하여 압입 부싱(41)과 압입 부싱(41)을 접착하여도 좋다. 이 경우는, 압입 부싱(41)을 압입하지 않고 루스 피트(loose fit)시켜도 좋다.

또, 예를 들면, 상기 실시예에 따른 사판형 유압 펌프(10)에 있어서, 충전부재(F)로 메워지는 실린더 블록(9)과 구면 부싱(80)의 축선방향(L) 간극의 위치는, 실린더 블록(9)의 제1단면(95)과 구면 부싱(80)의 가이드 구멍부(84)의 구멍 바닥(85) 사이에 한정되지 아니 한다. 도 7은, 축선방향의 간격이 메워진 구면 부싱과 실린더 블록의 예 4를 나타낸 사판형 유압 펌프의 종단면도의 일부 확대도이다. 도 7에 나타낸 예에서는 실린더 블록(9)의 스프링 수용 구멍(93)이 개구되어 있는 제2단면(96)과, 구면 부싱(80)의 플랜지(82) 사이에, 축선방향(L)의 간격(G)이 마련되어 있다. 이 간격(G)은, 충전부재(F)인 충전기둥(35)으로 메워져 있다. 이에 따라, 구면 부싱(80)과 실린더 블록(9)의 축선방향(L)의 간극이 영(0)로 되어 있다. 실린더 블록(9)에는, 스프링 수용 구멍(93)과 마찬가지로, 사판(15)을 향하여 개구되는 복수의 충전부재 수용 구멍(98)이 마련되어 있다. 이 충전부재 수용 구멍(98)에, 충전기둥(35)이 삽입 설치되어 있다. 충전기둥(35)은 실린더 블록(9)의 충전부재 수용 구멍(98)으로부터 제1측으로 돌출되어 있고, 이 돌출되어 있는 제1측 단면이 구면 부싱(80)의 플랜지(82)와 접촉하고 있다. 이 사판형 유압 펌프(10)를 조립할 때에는, 실린더 블록(9)의 충전부재 수용 구멍(98)에, 먼저, 시간경화성 또는 열경화성 충전제(36)를 주입하고, 이어서 충전기둥(35)을 박아 넣는다. 그리고 충전기둥(35)의 제1측 단면과 구면 부싱(80)의 플랜지(82)가 접촉한 상태에서, 충전제(36)를 경화시킨다. 이와 같이 실린더 블록(9)과 충전기둥(35) 사이에 충전제(36)를 설치함으로써, 설령 각각의 부품의 치수 오차로 인하여 간격(G)의 크기에 편차가 있어도 이 간격(G)을 충전기둥(35)과 충전제(36)에 의해 높은 정밀도로 메울 수가 있다. 또한 충전제(36)는, 실린더 블록(9)의 충전부재 수용 구멍(98)에 충전기둥(35)을 고정시키는 것과 같은, 접착 성능을 갖는 것이 바람직하다. 충전기둥(35)의 외주부에 고강도의 접착제를 도포하고, 이 접착제를 통하여 충전기둥(35)과 실린더 블록(9)을 접착할 경우는, 충전제(33)를 생략하여도 좋다.

또한, 상기 도 5, 도 6, 도 7에 도시된 예에서는, 실린더 블록(9)과 구면 부싱(80)의 축선방향(L) 간격(G)을 메우기 위하여 충전부재(F)(충전 링(31), 압입 부싱(41), 충전기둥(35))을 사용하고 있지만, 이들 충전부재(F)는 실린더 블록(9) 및 구면 부싱(80) 중 어느 하나에 설치되어 있어도 상관 없다. 또, 상기 실시예에 있어서, 사판형 액압 회전기로서 사판형 유압 펌프를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명이 적용되는 사판형 액압 회전기는 이에 한정되지 아니 한다. 예를 들면, 사판형 액압 회전기는, 사판형 유압 모터이어도 상관 없다.

본 발명은, 사판형 유압 펌프나 사판형 유압 모터 등의 사판형 액압 회전기에 있어서, 회전축의 회전 속도가 고속화하여도 슈가 사판으로부터 떠오르는 것을 방지할 수 있으므로 세부 구조에 상관 없이 최대 경전각이 가변하는 사판을 갖는 사판형 액압 회전기에 넓게 적용시킬 수가 있다.

G: 간격
F: 충전부재
3: 회전축
4: 밸브판
5,6: 흡배 포트
9: 실린더 블록
11: 실린더
13: 피스톤
14: 슈
15: 사판
17: 누름판
20: 셋 스프링
30: 심판
31: 충전 링
32: 수용부
33: 충전제
35: 충전기둥
36: 충전제
41: 압입 부싱
80: 구면 부싱

Claims

회전축;
상기 회전축의 축선방향으로 떨어져서 대치하는 밸브판 및 사판;
상기 밸브판과 상기 사판의 사이에서 상기 밸브판과 슬라이딩 접촉하도록 상기 회전축 둘레에 설치된 실린더 블록;
상기 실린더 블록에 설치된 복수의 실린더;
상기 실린더에 상기 축선방향으로 왕복 운동 가능하게 삽입된 복수의 피스톤;
상기 실린더로부터 상기 사판측으로 돌출한 상기 피스톤의 선단에 요동 가능하게 연결된 복수의 슈;
상기 사판과 상기 실린더 블록의 사이에서 상기 회전축 둘레에 설치되어 있고, 상기 슈를 지지하는 고리형의 누름판;
상기 누름판과 상기 실린더 블록의 사이에 설치되어 있고, 상기 누름판을 지지하는 부싱; 및
상기 부싱과 상기 실린더 블록의 사이에 설치되어 있고, 상기 부싱이 상기 누름판을 사판측으로 압압하도록 상기 부싱을 가압하는 스프링부재를 구비하고,
상기 부싱과 상기 실린더 블록의 상기 축선방향의 간극이 조립상태에 있어서 영(0) 또는 미소(微小)한 것을 특징으로 하는 사판형 액압 회전기.
제1항에 있어서, 상기 간극의 크기가 0 또는 0 보다 크고 1.2㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 사판형 액압 회전기.
회전축;
상기 회전축의 축선방향으로 떨어져서 대치하는 밸브판 및 사판;
상기 밸브판과 상기 사판의 사이에서 상기 밸브판과 슬라이딩 접촉하도록 상기 회전축 둘레에 설치된 실린더 블록;
상기 실린더 블록에 설치된 복수의 실린더;
상기 실린더에 상기 축선방향으로 왕복 운동 가능하게 삽입된 복수의 피스톤;
상기 실린더로부터 상기 사판측으로 돌출한 상기 피스톤의 선단에 요동 가능하게 연결된 복수의 슈;
상기 사판과 상기 실린더 블록의 사이에서 상기 회전축 둘레에 설치되어 있고, 상기 슈를 지지하는 고리형의 누름판;
상기 누름판과 상기 실린더 블록의 사이에 설치되어 있고, 상기 누름판을 지지하는 부싱;
상기 부싱과 상기 실린더 블록의 사이에 설치되어 있고, 상기 부싱이 상기 누름판을 사판측으로 압압하도록 상기 부싱을 가압하는 스프링부재; 및
상기 부싱과 상기 실린더 블록의 상기 축선방향의 간극을 메우는 충전부재를 구비한 것을 특징으로 하는 사판형 액압 회전기.
제3항에 있어서,
상기 충전부재는 1장 이상의 심(shim)판인 것을 특징으로 하는 사판형 액압 회전기.
제3항에 있어서,
상기 충전부재와, 상기 부싱 및 상기 실린더 블록 중 어느 하나 사이에, 시간경화성 또는 열경화성 충전제를 구비한 것을 특징으로 하는 사판형 액압 회전기.
제3항에 있어서,
상기 충전부재는 압입 부싱인 것을 특징으로 하는 사판형 액압 회전기.