KR20130031329A - 유압 펌프·모터 - Google Patents

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다다시 나카가와
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가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
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Abstract

회전축 둘레에 복수의 실린더 보어가 형성된 실린더 블록 (6) 이, 고압측 포트와 저압측 포트를 갖는 밸브판 (7) 에 대해 슬라이딩하고, 사판의 경사에 따라 각 실린더 보어 내의 피스톤의 왕복동의 양을 제어하는 액시얼형 유압 펌프로서, 상사점측 연통구 (31) 와 하사점측 연통구 (32) 사이를 연통하는 관로인 잔압 재생 회로 (30) 와, 실린더 블록 (6) 의 각 실린더 보어마다 형성되고, 실린더 블록 (6) 의 회전에 수반하여, 각 실린더 보어의 실린더 포트 (26-1 ～ 26-8) 와, 상사점측 연통구 (31) 및 하사점측 연통구 (32) 를 연통하는 연통공 (41-1 ～ 41-8) 을 구비하고, 하사점측 연통구 (32) 는, 하사점측에서, 상사점측 연통구 (31) 의 위치와 회전축 중심 (C) 을 잇는 선보다 실린더 블록 (6) 의 회전 진행 방향측에 각도차 (Δθ) 를 가지고 형성되어, 잔압 재생 회로 (30) 에 의한 토출 맥동의 발생을 저감시킨다.

Description

유압 펌프·모터 {HYDRAULIC PUMP OR MOTOR}
이 발명은 저압 공정으로부터 고압 공정으로 이행될 때 및/또는 고압 공정으로부터 저압 공정으로 이행될 때 발생하는 맥동을 억제할 수 있는 액시얼형 유압 펌프·모터 (유압 펌프 혹은 유압 모터) 에 관한 것이다.
종래부터 건설 기계 등에서는, 엔진에 의해 구동되는 액시얼형 유압 피스톤 펌프나 고압의 작동유에 의해 구동되는 액시얼형 유압 피스톤 모터가 다용되고 있다.
예를 들어, 액시얼형 유압 피스톤 펌프는, 케이스 내에 자유롭게 회전할 수 있도록 형성된 회전축과 일체로 회전하도록 형성되고, 둘레 방향으로 이간되어 축 방향으로 신장되는 복수의 실린더가 형성된 실린더 블록과, 이 실린더 블록의 각 실린더 내에 슬라이딩 가능하게 끼워넣어지고, 이 실린더 블록의 회전에 수반하여 축 방향으로 이동하여 작동유를 흡입·토출하는 복수의 피스톤과, 케이스와 실린더 블록 단면 (端面) 사이에 형성되고, 각 실린더와 연통되는 흡입 포트와 토출 포트가 형성된 밸브판을 가지고 있다. 그리고, 이 유압 펌프는, 구동축이 회전 구동되면, 케이스 내에서 작동축과 함께 실린더 블록이 회전하고, 실린더 블록의 각 실린더에서 피스톤이 왕복동하고, 흡입 포트로부터 실린더 내에 흡입된 작동유를 피스톤에 의해 가압하여 토출 포트에 고압의 작동유로서 토출한다.
여기서, 각 실린더의 실린더 포트가 밸브판의 흡입 포트와 연통될 때, 흡입 포트의 시단 (始端) 부터 종단 (終端) 에 걸쳐 피스톤이 실린더로부터 돌출되는 방향으로 이동하여 흡입 포트로부터 실린더 내에 작동유를 흡입하는 흡입 공정이 행해진다. 한편, 각 실린더의 실린더 포트가 토출 포트와 연통될 때, 토출 포트의 시단부터 종단에 걸쳐 피스톤이 실린더 내에 진입하는 방향으로 이동하여 실린더 내의 작동유를 토출 포트 내에 토출하는 토출 공정이 행해진다. 그리고, 흡입 공정 및 토출 공정을 반복하도록 실린더 블록을 회전시킴으로써, 흡입 공정에서 흡입 포트로부터 실린더 내에 흡입된 작동유를 토출 공정에서 가압하여 토출 포트에 토출하도록 하고 있다.
일본 공개특허공보 평9-317627호 일본 공개특허공보 소47-18005호
그런데, 상기 서술한 종래의 유압 펌프 등에서는, 흡입 공정에서 밸브판의 흡입 포트를 통해 작동유를 흡입한 실린더 보어 내는 저압으로 되어 있고, 각 실린더의 실린더 포트가 토출 포트와 연통될 때, 이 토출 포트 내의 고압으로 된 압유가 실린더 포트를 통해 저압의 실린더 보어 내에 급격하게 유입되어 큰 압력 변동을 일으키고, 이 압력 변동에 의해 맥동을 발생시켜, 결과적으로 진동이나 소음을 발생시켰다.
이 때문에, 종래의 유압 펌프에서는, 실린더 포트와 토출 포트의 연통이 끊기고 나서 실린더 포트와 흡입 포트가 연통될 때까지의 동안에, 실린더 보어 내의 오일이 밸브판과의 사이에서 갇히는 상사점측 가둠 영역과, 실린더 포트와 흡입 포트의 연통이 끊기고 나서 실린더 포트와 토출 포트가 연통될 때까지의 동안에, 실린더 보어 내의 오일이 밸브판과의 사이에서 갇히는 하사점측 가둠 영역을 연통시키는 유로를 형성하여, 상기 서술한 맥동의 발생을 억제하고, 또, 상사점측 가둠 영역의 실린더 보어의 잔압을 재이용하여 효율의 향상을 도모하고 있었다 (특허문헌 1, 2 참조).
그러나, 상기 서술한 종래의 유로 (잔압 재생 회로) 는, 상사점측 가둠 영역의 실린더 보어와 하사점측 가둠 영역의 실린더 보어를 단순히 연통 혹은 단순히 축압할 뿐이기 때문에, 잔압 재생 회로 내에서 작동유의 압력이 복수 회 왕복동하는 공진 상태인 토출 맥동이 발생하여, 결과적으로 이 잔압 재생 회로에 의해 진동이나 소음이 발생된다는 문제점이 있었다.
이 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 잔압 재생 회로에 의한 토출 맥동의 발생을 저감시킬 수 있는 유압 펌프·모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 서술한 과제를 해결하여, 목적을 달성하기 위해, 이 발명에 관련된 유압 펌프·모터는, 회전축 둘레에 복수의 실린더 보어가 형성된 실린더 블록이, 고압측 포트와 저압측 포트를 갖는 밸브판에 대해 슬라이딩하고, 사판의 경사에 따라 각 실린더 보어 내의 피스톤의 왕복동의 양을 제어하는 액시얼형 유압 펌프·모터 로서, 상기 실린더 블록에 형성되고, 상기 실린더 보어로부터 상기 밸브판을 향하는 연통공과, 상기 밸브판에 형성되고, 상사점측에서 밸브판 흡입 포트의 단부 (端部) 와 밸브판 토출 포트의 단부 사이의 영역인 상사점측 가둠 영역에 형성되는 상사점측 연통구와, 상기 밸브판에 형성되고, 하사점측에서 밸브판 흡입 포트의 단부와 밸브판 토출 포트의 단부 사이의 영역인 하사점측 가둠 영역에 형성되는 하사점측 연통구와, 상기 상사점측 연통구와 상기 하사점측 연통구를 접속하는 잔압 재생 회로를 구비하고, 상기 하사점측 연통구는, 하사점측에서, 상기 상사점측 연통구의 위치와 상기 회전축 중심을 잇는 선보다 상기 실린더 블록의 회전 진행 방향측에 소정 각도차를 가지고 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 이 발명에 관련된 유압 펌프·모터는, 상기의 발명에 있어서, 상기 상사점측 연통구는, 상기 피스톤이 상사점 근방이 되는 타이밍으로 상기 연통공과 연통되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 이 발명에 관련된 유압 펌프·모터는, 상기의 발명에 있어서, 상기 하사점측 연통구는, 상기 피스톤이 하사점 근방이 되는 타이밍으로 상기 연통공과 연통되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 이 발명에 관련된 유압 펌프·모터는, 상기의 발명에 있어서, 상기 상사점측 연통구와 상기 하사점측 연통구는, 동심원상으로 배치되고, 또한 그것들 동심원의 반경이 상이한 것을 특징으로 한다.
또, 이 발명에 관련된 유압 펌프·모터는, 상기의 발명에 있어서, 상기 소정 각도차는, 상기 잔압 재생 회로 길이를 토출 맥동 전파 속도로 제산한 시간에 대응하는 각도차인 것을 특징으로 한다.
이 발명에 의하면, 하사점측 연통구가, 하사점측에서, 상기 상사점측 연통구의 위치와 상기 회전축 중심을 잇는 선보다 상기 실린더 블록의 회전 진행 방향측에 소정 각도차, 예를 들어, 잔압 재생 회로 길이를 토출 맥동 전파 속도로 제산한 시간에 대응하는 각도차를 가지고 형성되어 있으므로, 잔압 재생 회로에 의해, 상사점측의 유압 에너지를 하사점측에 공급하기 때문에, 유압 에너지의 효율을 향상시키는 것은 물론, 잔압 재생 회로에 의한 토출 맥동의 발생을 저감시킬 수 있다.
도 1 은, 이 발명의 실시형태 1 에 관련된 유압 펌프의 개요 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타낸 유압 펌프의 A-A 선 단면도이다.
도 3 은, 도 1 에 나타낸 유압 펌프의 B-B 선 단면도이다.
도 4 는, 종래 및 본 실시형태 1 에 있어서의 잔압 재생 회로에 발생하는 토출 맥동의 시간 변화를 나타내는 도면이다.
도 5 는, 종래 및 본 실시형태 1 에 있어서의 잔압 재생 회로에 발생하는 토출 맥동의 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 6 은, 이 발명의 실시형태 2 에 관련된 유압 펌프에 있어서의 잔압 재생 회로의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7 은, 이 발명의 실시형태 1 에서 홀수 피스톤으로 한 경우의 유압 펌프에 있어서의 잔압 재생 회로의 구성을 나타내는 B-B 선 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여, 이 발명을 실시하기 위한 형태인 유압 펌프·모터 에 대하여 설명한다.
도 1 은, 이 발명의 실시형태에 관련된 유압 펌프의 개요 구성을 나타내는 단면도이다. 또, 도 2 는, 도 1 에 나타낸 유압 펌프의 A-A 선 단면도이다. 도 1 및 도 2 에 나타낸 유압 펌프는, 샤프트 (1) 에 전달된 엔진 회전과 토크를 유압으로 변환하고, 흡입 포트 (P1) 로부터 흡입된 오일을, 고압의 작동유로서 토출 포트 (P2) 로부터 토출하는 것으로, 사판 (3) 의 경사각 (a) 을 변화시킴으로써 펌프로부터의 작동유의 토출량을 가변으로 할 수 있는 가변 용량형 유압 펌프이다.
이하, 샤프트 (1) 의 축을 따른 축을 X 축, 사판 (3) 의 경사축을 따른 축을 Z 축, X 축, Z 축에 직교하는 축을 Y 축으로 한다. 또, 샤프트 (1) 의 입력측 단부로부터 반대측 단부를 향하는 방향을 X 방향으로 한다.
이 유압 펌프는, 케이스 (2) 및 엔드 캡 (8) 에, 베어링 (9a, 9b) 을 개재하여 자유롭게 회전할 수 있도록 축지지되는 샤프트 (1) 와, 이 샤프트 (1) 에 스플라인 구조 (11) 를 개재하여 연결되고, 케이스 (2) 및 엔드 캡 (8) 내에서 샤프트 (1) 와 일체로 회전 구동되는 실린더 블록 (6) 과, 사판 (3) 을 갖는다. 실린더 블록 (6) 은, 샤프트 (1) 의 축을 중심으로 둘레 방향으로 등간격 또한 샤프트 (1) 의 축과 평행하게 배치된 복수의 피스톤 실린더 (실린더 보어 (25)) 가 형성되어 있다. 복수의 실린더 보어 (25) 내에는 샤프트 (1) 의 축과 평행하게 왕복동 가능한 피스톤 (5) 이 삽입되어 있다.
각 실린더 보어 (25) 로부터 돌출되는 각 피스톤 (5) 의 선단에는 구면상의 오목구가 형성된다. 구면상의 오목부에는, 슈 (4) 의 구면상의 볼록부가, 꼭 들어맞아, 각 피스톤 (5) 과 각 슈 (4) 는 구면 베어링을 형성하고 있다. 또한, 피스톤 (5) 의 구면상의 오목부는, 코킹되어 슈 (4) 와의 이간이 방지된다.
사판 (3) 은, 케이스 (2) 의 측벽과 실린더 블록 (6) 사이에 형성되고, 실린더 블록 (6) 을 향하는 측에는, 평탄한 슬라이딩면 (S) 을 갖는다. 각 슈 (4) 는, 샤프트 (1) 의 회전에 연동하는 실린더 블록 (6) 의 회전 운동에 수반하여, 이 슬라이딩면 (S) 상에 압압 (押壓) 되면서 원상 내지 타원상으로 슬라이딩한다. 샤프트 (1) 의 축 둘레에는, 실린더 블록 (6) 의 X 방향측 내주 (內周) 에 형성된 링 (14) 에 지지된 스프링 (15) 과, 이 스프링 (15) 에 의해 눌려지는 가동 링 (16) 및 니들 (17) 과, 니들 (17) 에 맞닿는 링상의 압압 부재 (18) 가 형성된다. 이 압압 부재 (18) 에 의해, 슈 (4) 가 슬라이딩면 (S) 에 압압된다.
케이스 (2) 의 측벽에는, 사판 (3) 측을 향하여 돌출된 반구상의 2 개의 베어링 (20, 21) 이, 샤프트 (1) 의 축심을 사이에 두고 대칭인 위치에 형성되어 있다. 한편, 사판 (3) 의 케이스 (2) 의 측벽측에는, 베어링 (20, 21) 의 배치 위치에 대응한 부분에 2 개의 오목구가 형성되고, 베어링 (20, 21) 과 사판 (3) 의 2 개의 오목구가 맞닿음으로써 사판 (3) 의 베어링이 형성된다. 이 베어링 (20, 21) 은, Z 축 방향에 배치된다.
사판 (3) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이 베어링 (20, 21) 을 잇는 선을 축 (Z 축에 평행한 축) 으로 하여 X-Y 평면에 수직인 면내에서 기울어진다. 이 사판 (3) 의 기울기는, 케이스 (2) 의 측벽측으로부터 사판 (3) 의 일단을 X 방향을 따라 압압하면서 왕복동하는 피스톤 (10) 에 의해 결정된다. 이 피스톤 (10) 의 왕복동에 의해, 사판 (3) 은, 베어링 (20, 21) 을 지점으로 하여 기울어진다. 이 사판 (3) 의 기울기에 의해 슬라이딩면 (S) 도 기울고, 샤프트 (1) 의 회전에 수반하여 실린더 블록 (6) 이 회전하고, 예를 들어, 도 2 에 나타내는 바와 같이, X-Z 평면으로부터의 경사각이 a 일 때, 실린더 블록이 X 방향에서 보았을 때 반시계 방향으로 회전하면, 각 슈 (4) 가 슬라이딩면 (S) 위를 원상 혹은 타원상으로 슬라이딩하고, 이에 수반하여 각 실린더 보어 (25) 내의 피스톤 (5) 이 왕복동을 행한다. 피스톤 (5) 이 사판 (3) 측으로 이동했을 때 밸브판 (7) 을 개재하여 흡입 포트 (P1) 로부터 실린더 보어 (25) 내에 오일이 흡인되고, 피스톤 (5) 이 밸브판 (7) 측으로 이동했을 때 실린더 보어 (25) 내의 오일은 밸브판 (7) 을 개재하여 토출 포트 (P2) 로부터 고압의 작동유로서 토출된다. 그리고, 이 사판 (3) 의 기울기를 조정함으로써, 토출 포트 (P2) 로부터 토출되는 작동유의 용량을 가변 제어할 수 있다.
여기서, 엔드 캡 (8) 측에 고정된 밸브판 (7) 과, 회전하는 실린더 블록 (6) 은, 슬라이딩면 (Sa) 을 개재하여 접하고 있다. 밸브판 (7) 의 슬라이딩면 (Sa) 측의 단면과 실린더 블록 (6) 의 슬라이딩면 (Sa) 측의 단면은, 실린더 블록 (6) 이 회전함으로써 서로 슬라이딩한다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 밸브판 (7) 은, 흡입 포트 (P1) 에 연통되는 밸브판 흡입 포트 (PB1) 와, 토출 포트 (P2) 에 연통되는 밸브판 토출 포트 (PB2) 를 갖는다. 밸브판 흡입 포트 (PB1) 와 밸브판 토출 포트 (PB2) 는, 동일 원호 위에 형성되고, 둘레 방향으로 연장되는 누에고치형 형상을 이룬다. 한편, 실린더 블록 (6) 의 슬라이딩면 (Sa) 측에는, 각 피스톤 (5) 이 왕복동하는 8 개의 실린더 보어 (25) 의 포트 (실린더 포트 (26) (26-1 ～ 26-8)) 가, 밸브판 흡입 포트 (PB1) 및 밸브판 토출 포트 (PB2) 가 배치되는 동일 원호 위에, 등간격으로 누에고치형 형상을 이루며 형성된다.
여기서, 도 3 에 있어서, 실린더 블록 (6) 이, －X 방향에서 보았을 때 시계 방향으로 회전하면, 도 3 에 있어서, 지면 (紙面) 상측의 밸브판 토출 포트 (PB2) 측에서 토출 공정이 행해지고, 지면 하측의 밸브판 흡입 포트 (PB1) 측에서 흡입 공정이 행해지게 된다. 따라서, 이 경우, 도 3 의 지면 우단측이, 토출 공정으로부터 흡입 공정으로 전환되어, 실린더 보어 (25) 내에서 피스톤 (5) 이 슬라이딩면 (Sa) 측에 가장 진입한 상사점이 되고, 도 3 의 지면 좌단측이, 흡입 공정으로부터 토출 공정으로 전환되어, 실린더 보어 (25) 내에서 피스톤 (5) 이 슬라이딩면 (Sa) 측으로부터 가장 떨어진 하사점이 된다. 상사점을 실린더 포트 (26) 가 통과하는 경우, 실린더 보어 (25) 는, 고압 상태로부터 저압 상태로 순식간에 이행되고, 하사점을 실린더 포트 (26) 가 통과하는 경우, 실린더 보어 (25) 는, 저압 상태로부터 순식간에 고압 상태로 이행되게 된다. 또, 상사점 근방에서는, 실린더 포트 (26) 가 밸브판 토출 포트 (PB2) 와 밸브판 흡입 포트 (PB1) 어느 것에도 연통되지 않고, 실린더 보어 (25) 내의 작동유가 실린더 보어 (25) 와 밸브판 (7) 에 갇히는 상사점측 가둠 영역 (E1) 이 형성된다. 또한, 하사점 근방에서는, 실린더 포트 (26) 가 밸브판 토출 포트 (PB2) 와 밸브판 흡입 포트 (PB1) 어느 것에도 연통되지 않고, 실린더 보어 (25) 내의 작동유가 실린더 보어 (25) 와 밸브판 (7) 에 갇히는 하사점측 가둠 영역 (E2) 이 형성된다.
밸브판 (7) 측에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 상사점측 가둠 영역 (E1) 내의 실린더 포트 (26) 와 하사점측 가둠 영역 (E2) 내의 실린더 포트 (26) 사이를 연통하는 잔압 재생 회로 (30) 가 형성된다. 잔압 재생 회로 (30) 의 상사점측 가둠 영역 (E1) 의 밸브판 (7) 에는, 상사점측 연통구 (31) 가 형성된다. 또, 잔압 재생 회로 (30) 의 하사점측 가둠 영역 (E2) 의 밸브판 (7) 에는, 하사점측 연통구 (32) 가 형성된다. 상사점측 연통구 (31) 와 하사점측 연통구 (32) 는, 실린더 포트 (26-1 ～ 26-8) 가 통과하는 둘레 위 이외에, 여기서는 외주 (外周) 측에 형성된다. 또, 잔압 재생 회로 (30) 는, 엔드 캡 (8) 내에 형성된 드릴공에 의해 실현되고, 그 양 단은, 상사점측 연통구 (31) 및 하사점측 연통구 (32) 에 연결된다. 또한, 상사점측 연통구 (31) 와 하사점측 연통구 (32) 는, 밸브판 (7) 의 동일 둘레 위에 형성된다.
한편, 실린더 블록 (6) 에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 실린더 블록 (6) 의 회전에 수반하여 상사점측 연통구 (31) 및 하사점측 연통구 (32) 에 연통되는 연통공 (41) (41-1 ～ 41-8) 이 각 실린더 포트 (26-1 ～ 26-8) 마다 형성된다.
도 3 에서는, 상사점측 가둠 영역 (E1) 내에서 실린더 포트 (26-1) 가 상사점측 연통구 (31) 에 연통되기 직전 상태를 나타내고 있다. 그리고, 실린더 포트 (26-1) 의 중심이 상사점에 위치했을 때 연통공 (41-1) 과 상사점측 연통구 (31) 가 완전히 연통되도록 되어 있다. 한편, 하사점측 가둠 영역 (E2) 내에서 실린더 포트 (26-5) 의 중심이 하사점에 위치했을 때 연통공 (41-5) 과 하사점측 연통구 (32) 가 완전히 연통되도록 되어 있다.
여기서, 연통공 (41-1) 이 상사점을 통과하기 직전부터 상사점측 연통구 (31) 에 연통되기 직전의 위치까지의 각도 (θ1) 는, 연통공 (41-5) 이 하사점을 통과하기 직전부터 하사점측 연통구 (32) 에 연통되기 직전의 위치까지의 각도 (θ2) 에 비해 작다. 그리고, 각도 (θ2) 와 각도 (θ1) 의 각도차 (Δθ) 는, 연통공 (41-1) 이 상사점측 연통구 (31) 에 연통되고 나서 연통공 (41-5) 이 하사점측 연통구 (32) 에 연통되기까지의 시간차 (Δt) 에 대응하여 구할 수 있다. 이 시간차 (Δt) 는, 잔압 재생 회로 (30) 의 관로 길이를 L(m) 로 하고, 작동유의 맥동 전파 속도를 V(m/sec) 로 하면,
Δt = L/V
로 구해지고, 예를 들어, L = 0.3 m, V = 1300 m/sec 로 하면,
Δt = 2.3 × 10＾(－4)
가 된다. 이 시간차 (Δt) 를 이용하여, 유압 펌프의 정격 회전수 (R) 를 2000 rpm 으로 하여 각도차 (Δθ) 를 구하면,
Δθ = (R/60) × 360°× Δt
= (2000/60) × 360°× (2.3 × 10＾(－4))
= 2.76°
이 된다.
이 Δθ 는, 상사점측 연통구 (31) 로부터 작동유가 토출되고, 이 토출 작동유가 하사점측 연통구 (32) 측에 처음 도달하는 타이밍의 각도가 된다. 즉, 이 각도차 (Δθ) 로 함으로써, 잔압 재생 회로 (30) 내에서는, 압력 변동이 공진되지 않아, 토출 맥동을 저감시키고 있다. 또한, 잔압 재생 회로 (30) 는, 실린더 보어 내가 고압 상태로 되어 있는 상사점측의 유압 에너지를, 저압 상태로 되어 있는 하사점측의 실린더 보어 내에 공급하기 때문에, 유압 에너지의 효율화를 도모할 수 있다.
또한, 상사점측 연통구 (31) 및 하사점측 연통구 (32) 는, 상사점측 가둠 영역 (E1) 및 하사점측 가둠 영역 (E2) 내에 형성할 필요는 없고, 실린더 포트 (26) 가 상사점측 가둠 영역 (E1) 및 하사점측 가둠 영역 (E2) 내에 존재할 때, 이 실린더 포트 (26) 에 연통될 수 있는 위치에 형성하면 된다. 즉, 도 3 에서는, 실린더 포트 (26) 의 회전 방향을 향하여 전방 외주측에 연통공 (41) 을 형성하도록 하고 있는데, 연통공 (41) 을 실린더 포트 (26) 의 회전 방향을 향하여 후방 외주측에 형성하도록 해도 된다. 이 경우, 상사점측 연통공 (31) 은, 상사점으로부터 밸브판 토출 포트 (PB2) 측에 형성하게 된다. 단, 상기 서술한 바와 같이, 하사점측 연통구 (32) 는, 상사점측 연통구 (31) 가 상사점측 가둠 영역 (E1) 의 실린더 포트 (26) 의 연통공 (41) 에 연통된 후에, 하사점측 가둠 영역 (E2) 의 실린더 포트 (26) 의 연통공 (41) 에 연통되도록, 각도차 (Δθ) 분 늦춰진 위치에 형성하도록 한다.
또, 이와 같은 상사점측 연통공 (31) 과 하사점측 연통공 (32) 의 위치 관계는, 하사점측 연통구 (32) 가, 하사점측에서, 상사점측 연통구 (31) 의 위치와 회전축 중심 (C) 을 통과하는 반경 위보다 실린더 블록 (6) 의 회전 진행 방향의 영역에 각도차 (Δθ) 를 가지고 형성되게 된다.
여기서, 도 4 는, 종래 및 본 실시형태 1 에 있어서의 잔압 재생 회로에 발생하는 토출 맥동의 시간 변화를 나타내는 도면이다. 또한, 도 4 는, AMSEim 에 의한 모델 해석 시뮬레이션 결과이다. 도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, 종래의 잔압 재생 회로의 경우, 예를 들어, 영역 (EA) 에 나타내는 바와 같이, 3 ～ 4 회의 왕복동이 행해지는 토출 맥동 전파가 발생하고, 그 진폭값도 크다. 이에 반해, 도 4(b) 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태 1 의 잔압 재생 회로 (30) 의 경우, 상사점측으로부터 하사점측으로의 1 회의 맥동 전파만이 발생하고, 그 진폭값도 매우 작아져 있다.
또, 도 5 는, 종래 및 본 실시형태 1 에 있어서의 잔압 재생 회로 (30) 에 발생하는 토출 맥동의 스펙트럼을 나타내는 도면이다. 또한, 도 5 는, AMSEim 에 의한 모델 해석 시뮬레이션 결과이다. 도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 종래의 잔압 재생 회로의 경우, 저주파측에 큰 진폭값을 갖는 스펙트럼이 발생하였다. 이에 반해, 본 실시형태 1 의 잔압 재생 회로 (30) 에서는, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 저주파측에서도 큰 진폭값을 나타내는 스펙트럼이 발생하지 않았고, 주파수 전체 영역에서 낮은 진폭값을 나타내고 있어, 토출 맥동이 저감되어 있다.
또한, 밸브판 (7) 에는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 실린더 포트 (26) 가 통과하는 둘레 위로서, 실린더 포트 (26) 가 밸브판 토출 포트 (PB2) 에 연통되기 직전 하사점과 가둠 영역 (E2) 내에, 밸브판 토출 포트 (PB2) 와 실린더 포트 (26) (실린더 보어 (25)) 를 연통하는 소직경의 연통공 (51) 이 형성된다. 이 연통공 (51) 에 의해, 흡입 공정으로부터 토출 공정으로 이행될 때, 이 이행 직전에 실린더 보어 (25) 내의 압력을 상승시켜 두고, 이행시의 급격한 압력 상승을 저감시켜, 진동이나 소음의 발생을 억제한다. 또한, 연통공 (51) 의 중심축은, 밸브판 토출 포트 (PB2) 의 내주측 측면 하부로부터 실린더 포트 (26) 측이 외주 방향으로 기울어짐과 함께, 실린더 포트 (101) 의 회전 방향 반대 방향으로 기울어져 있다.
또한, 밸브판 (7) 에는, 실린더 포트 (26) 가 통과하는 둘레 위로서, 실린더 포트 (26) 가 밸브판 흡입 포트 (PB1) 에 연통되기 직전의 상사점 가둠 영역 (E1) 내에, 밸브판 (7) 과 케이스 (2) 사이에 형성되는 거의 상압의 공간과, 실린더 포트 (26) (실린더 보어 (25)) 를 연통하는 위치에 드레인 포트 (61) 가 형성된다. 이 드레인 포트 (61) 는, 드릴공 (62) 에 의해, 밸브판 (7) 의 슬라이딩면 (Sa) 측으로부터 밸브판 (7) 과 케이스 (2) 의 공간에 연통된다. 이 드레인 포트 (61) 에 의해, 토출 공정으로부터 흡입 공정으로 이행되는 실린더 보어 (25) 내의 압력이 감압된다.
(실시형태 2)
다음으로, 이 발명의 실시형태 2 에 대하여 설명한다. 이 실시형태 2 에서는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 하사점측 연통구 (32) 로 바꾸어, 하사점측 연통구 (33) 를 형성하고, 이 하사점측 연통구 (33) 는, 실린더 포트 (26-1 ～ 26-8) 가 슬라이딩하는 둘레의 내주측에 형성된다. 그리고, 이 하사점측 연통구 (33) 에 연통되는 연통공 (42-1 ～ 42-8) 이 각 실린더 포트 (26-1 ～ 26-8) 에 형성된다. 또, 잔압 재생 회로 (30) 의 양 단은, 상사점측 연통구 (31) 와 하사점측 연통구 (33) 에 접속된다. 각 실린더 포트 (26-1 ～ 26-8) 는, 연통공 (41-1 ～ 41-8) 에 추가하여, 연통공 (42-1 ～ 42-8) 을 형성할 필요가 있다.
즉, 실시형태 1 과 같이, 각 연통공 (41-1 ～ 41-8) 에 대응하여, 각각 상사점측 연통구 (31) 및 하사점측 연통구 (32) 를 형성하는 것은 아니고, 연통공 (41-1 ～ 41-8) 에 대해 상사점측 연통구 (31) 를 형성하고, 연통공 (42-1 ～ 42-8) 에 대해 하사점측 연통구 (33) 를 형성하도록 해도 된다. 즉, 도 3 에서는, 상사점측 연통구 (31) 와 하사점측 연통구 (32) 는 각각 동심원상으로 배치되고, 또한 그것들 동심원의 반경이 동일해지도록 배치된다. 도 6 에서는, 상사점측 연통구 (31) 가 실린더 포트 (26-1 ～ 26-8) 가 슬라이딩하는 둘레의 외주측의 동심원에 형성되고, 하사점측 연통구 (33) 가 실린더 포트 (26-1 ～ 26-8) 가 슬라이딩하는 둘레의 내주측의 동심원에 형성되어 있다. 단, 실시형태 1 과 마찬가지로, 하사점측 연통구 (33) 의 위치는, 상사점측 연통구 (31) 의 위치에 비해 각도차 (Δθ) 느리게 배치할 필요가 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 이 실시형태 2 에서는, 실시형태 1 과 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 서술한 실시형태 1, 2 에서는, 모두 8 개의 실린더 보어 (25), 즉 짝수 피스톤의 유압 모터를 전제로 하여 설명하였다. 이 실시형태 1, 2 에서는, 짝수 피스톤으로 하는 것에 의해, 실린더 블록 (6) 의 회전시에, 상사점측 가둠 영역 (E1) 과 하사점측 가둠 영역 (E2) 의 쌍방에 동시에 실린더 포트 (26) 가 존재하는 시간을 많이 취하기 쉬워지기 때문에, 각도차 (Δθ) 를 갖는 상사점측 연통구 (31) 및 하사점측 연통구 (32, 33) 의 형성이 용이해진다. 그러나, 홀수 피스톤의 유압 모터인 경우에도, 상사점측 가둠 영역 (E1) 및 하사점측 가둠 영역 (E2) 이 둘레 방향으로 넓은 경우나, 홀수 피스톤수가 많은 경우에는, 짝수 피스톤의 유압 모터와 마찬가지로, 본 실시형태 1, 2 를 적용할 수 있다.
예를 들어, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 9 개의 실린더 보어를 갖는 실린더 블록 (106) 에 대해서도 적용할 수 있다. 이 실린더 블록 (106) 에는, 9 개의 피스톤에 대응한 9 개의 실린더 포트 (126-1 ～ 126-9) 와 연통공 (141-1 ～ 141-9) 이 형성되어 있다. 그리고, 잔압 재생 회로 (30) 에 대응하는 잔압 재생 회로 (130) 는, 단부가 상사점측 연통구 (131) 와 하사점측 연통구 (132) 에 연결되어 있다. 여기서, 상사점측 연통구 (131) 로부터 작동유가 토출된 각도로부터 이 토출된 작동유가 잔압 재생 회로 (130) 를 통해 하사점측 연통구 (132) 측에 처음 도달하는 타이밍의 각도가 되기까지의 실린더 블록 (106) 의 회전의 각도차 (Δθ) 는, 실시형태 1 과 마찬가지로, 2.76°가 되도록 되어 있다. 그런데, 실린더 블록 (106) 에서는 홀수인 9 개의 실린더 보어가 형성되어 있기 때문에, 밸브판 (107) 위의 상사점측 연통구 (131) 와 하사점측 연통구 (132) 가, 회전축 중심 (C) 에 대해, 인접하는 실린더 보어간의 각도차의 절반, 여기서는 20°(360°/9/2) 의 각도차분 어긋나 배치된다. 예를 들어, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 하사점측 연통구 (132) 는, 하사점측에서, 예를 들어 실린더 포트 (141-1) 의 연통공 (141-1) 이 상사점측 연통구 (131) 에 연통되는 시점의 위치와 회전축 중심 (C) 을 잇는 선보다 실린더 블록 (106) 의 회전 진행 방향측에 각도차 (Δθ)′(=Δθ＋20°) 를 갖게 된다. 바꾸어 말하면, 상사점측 연통구 (131) 로 작동유가 토출되는 시점의 위치가 상사점까지 각도 θ1 인 경우, 하사점측 연통구 (132) 의 위치는, 상사점으로부터 회전 진행 방향으로 (20°－θ1＋2.76°) 의 각도를 갖게 된다.
또한, 상기 서술한 실시형태 1, 2 에서는, 각도차 (Δθ) 를 1 회 (일 방향) 의 맥동 전파만이 발생하도록 설정하고 있는데, 1 회 이상의 왕복동의 맥동이 발생하지 않도록 하는 각도차 (Δθ) 로 하는 것에 의해서도, 종래에 비해 토출 맥동을 저감시킬 수 있다. 이와 같은 각도차 (Δθ) 로 하는 것에 의해, 결과적으로, 잔압 재생 회로 (30) 의 관로 길이를 짧게 구성할 수 있다.
또, 이 실시형태 1, 2 에서는, 밸브판 흡입 포트 (PB1) 의 반경 방향의 폭과 실린더 포트 (26) 의 반경 방향의 폭은 거의 동일하게 설정하고, 밸브판 토출 포트 (PB2) 의 반경 방향의 폭을 실린더 포트 (26) 의 반경 방향의 폭보다 좁게 설정하고 있다. 이로 인해 흡입과 토출의 유압 밸런스를 유지할 수 있다.
또한, 상기 서술한 실시형태 1, 2 에서는, 유압 펌프를 일례로서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 유압 모터에도 적용할 수 있다. 유압 모터의 경우, 고압측이 유압 펌프의 토출측에 대응하고, 저압측이 유압 펌프의 흡입측에 대응하게 된다.
또, 상기 서술한 실시형태에서는, 사판식의 유압 펌프·모터의 일례를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 사축식의 유압 펌프·모터여도 적용된다.
1 : 샤프트
2 : 케이스
3 : 사판
4 : 슈
5, 10 : 피스톤
5a : 테이퍼면
6, 106 : 실린더 블록
7, 107 : 밸브판
8 : 엔드 캡
9a, 9b : 베어링
11 : 스플라인 구조
14 : 링
15 : 스프링
16 : 가동 링
17 : 니들
18 : 압압 부재
20, 21 : 베어링
25 : 실린더 보어
26, 26-1 ～ 26-8, 126-1 ～ 126-9 : 실린더 포트
30, 130 : 잔압 재생 회로
31, 131 : 상사점측 연통구
32, 33, 132 : 하사점측 연통구
41-1 ～ 41-8, 42-1 ～ 42-8, 51, 141-1 ～ 141-9 : 연통공
61 : 드레인 포트
62 : 드릴 구멍
P1 : 흡입 포트
P2 : 토출 포트
PB1 : 밸브판 흡입 포트
PB2 : 밸브판 토출 포트
S, Sa : 슬라이딩면
E1, E2 : 가둠 영역

Claims (5)

  1. 회전축 둘레에 복수의 실린더 보어가 형성된 실린더 블록이, 고압측 포트와 저압측 포트를 갖는 밸브판에 대해 슬라이딩하고, 사판의 경사에 따라 각 실린더 보어 내의 피스톤의 왕복동의 양을 제어하는 액시얼형 유압 펌프·모터로서,
    상기 실린더 블록에 형성되고, 상기 실린더 보어로부터 상기 밸브판을 향하는 연통공과,
    상기 밸브판에 형성되고, 상사점측에서 밸브판 흡입 포트의 단부 (端部) 와 밸브판 토출 포트의 단부 사이의 영역인 상사점측 가둠 영역에 형성되는 상사점측 연통구와,
    상기 밸브판에 형성되고, 하사점측에서 밸브판 흡입 포트의 단부와 밸브판 토출 포트의 단부 사이의 영역인 하사점측 가둠 영역에 형성되는 하사점측 연통구와,
    상기 상사점측 연통구와 상기 하사점측 연통구를 접속하는 잔압 재생 회로를 구비하고,
    상기 하사점측 연통구는, 하사점측에서, 상기 상사점측 연통구의 위치와 상기 회전축 중심을 잇는 선보다 상기 실린더 블록의 회전 진행 방향측에 소정 각도차를 가지고 형성되는 것을 특징으로 하는 유압 펌프·모터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상사점측 연통구는, 상기 피스톤이 상사점 근방이 되는 타이밍으로 상기 연통공과 연통되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 유압 펌프·모터.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 하사점측 연통구는, 상기 피스톤이 하사점 근방이 되는 타이밍으로 상기 연통공과 연통되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 유압 펌프·모터.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상사점측 연통구와 상기 하사점측 연통구는, 동심원상으로 배치되고, 또한 그것들 동심원의 반경이 상이한 것을 특징으로 하는 유압 펌프·모터.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정 각도차는, 상기 잔압 재생 회로 길이를 토출 맥동 전파 속도로 제산한 시간에 대응하는 각도차인 것을 특징으로 하는 유압 펌프·모터.
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