KR20130129069A

KR20130129069A - 사축식 액셜 피스톤 펌프·모터

Info

Publication number: KR20130129069A
Application number: KR20127030079A
Authority: KR
Inventors: 다쿠야 미야타; 세이타 하야시
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2013-11-27
Also published as: CN103459842A; US20150030471A1; DE112012000086T5; DE112012000086B4; WO2013153684A1; JP2013221431A; KR101367500B1; JP5063823B1; CN103459842B; US9194381B2

Abstract

센터 샤프트의 지지 단부나 피스톤 로드의 지지 단부가 구동축의 단면으로부터 이격되는 사태를 초래하지 않고, 밸브판과 실린더 블록 사이의 기름 누출을 보다 확실히 방지하기 위해, 센터 샤프트 (90) 는, 실린더 블록 (40) 의 샤프트 장착 구멍 (41) 에 장착되고, 일방의 단부에 축부 수용 구멍 (921) 을 가짐과 함께, 타방의 단부에 스프링 수용 구멍 (922) 을 갖는 아우터 레이스 (920) 와, 샤프트 기부 (911) 의 선단에 큰 외형 치수의 샤프트 지지구 헤드부 (912) 를 갖고, 샤프트 기부 (911) 를 개재하여 아우터 레이스 (920) 의 축부 수용 구멍 (921) 에 장착되는 이너 샤프트 (910) 를 구비하고, 스프링 수용 구멍 (922) 에 가압 스프링 (930) 을 수용시킨 상태로 아우터 레이스 (920) 의 일방의 단부를 실린더 블록 (40) 의 샤프트 장착 구멍 (41) 에 장착하고, 또한 이너 샤프트 (910) 의 샤프트 지지구 헤드부 (912) 를 개재하여 리테이너 플레이트 (100) 에 의해 구동축 (30) 의 단면에 경동 가능하게 지지시켰다.

Description

사축식 액셜 피스톤 펌프·모터 {BENT AXIS TYPE AXIAL PISTON PUMP/MOTOR}

본 발명은, 사축식 액셜 피스톤 펌프·모터에 관한 것이다.

사축식 액셜 피스톤 펌프·모터에서는, 예를 들어 특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같이, 케이싱에 회전 가능하게 지지된 구동축에 대하여, 실린더 블록의 축심이 경사진 상태로 배치되어 있다. 실린더 블록에 있어서 구동축에 면하는 일방의 단면 (端面) 에는, 센터 샤프트 및 복수의 피스톤 로드가 형성되어 있다. 센터 샤프트는, 실린더 블록의 축심 상이 되는 위치에 배치되고, 복수의 피스톤 로드는, 센터 샤프트를 중심으로 한 원주 상에 등간격으로 배치되어 있다. 센터 샤프트에 있어서 실린더 블록의 일방의 단면으로부터 돌출되는 지지 단부 (端部) 및 피스톤 로드에 있어서 실린더 블록의 일방의 단면으로부터 돌출되는 지지 단부는, 각각이 구상으로 구성되어 있고, 구동축의 일방의 단면에 경동 가능하게 지지되어 있다.

실린더 블록의 타방의 단면에는, 실린더 블록을 회전 가능하게 지지하는 밸브판이 맞닿아 있다. 이 밸브판에는, 실린더 블록의 회전 위치에 따라 실린더 보어에 선택적으로 접속되는 고압 포트 및 저압 포트가 형성되어 있다.

상기와 같이 구성된 사축식 액셜 피스톤 펌프·모터에서는, 구동축 및 실린더 블록이 각각의 축심을 중심으로 하여 회전한 경우에 이들 구동축 및 실린더 블록의 경전각에 따라 피스톤 로드가 실린더 보어를 행정 이동하게 된다. 따라서, 예를 들어 고압 포트에 대하여 기름을 공급하는 한편, 저압 포트를 기름 탱크에 접속하면, 고압 포트에 접속된 실린더 보어에 있어서는 피스톤 로드가 순차 진출 이동하고, 저압 포트에 접속된 실린더 보어에 있어서는 피스톤 로드가 순차 축퇴 이동하기 때문에, 실린더 블록이 회전하게 되고, 구동축을 개재하여 원하는 회전력을 얻는 것이 가능해진다.

이 종류의 사축식 액셜 피스톤 펌프·모터에서는, 센터 샤프트와 실린더 블록 사이에 가압 스프링을 개재시키도록 하고 있는 것이 일반적이다. 이 가압 스프링은, 실린더 블록의 타방의 단면을 밸브판에 가압함으로써, 밸브판의 고압 포트와 실린더 보어 사이를 기름이 통과할 때의 누출을 방지하기 위한 것이다. 따라서, 이 가압 스프링으로는, 장착 하중이 큰 것을 적용하면, 기름의 누출이 확실히 방지되게 된다. 예를 들어, 특허문헌 1 에 기재된 것에 있어서는, 센터 샤프트의 축부를 큰 직경으로 구성하면, 장착 하중이 큰 가압 스프링을 적용할 수 있고, 밸브판과 실린더 블록 사이에서의 기름 누출을 확실히 방지함으로써 모터의 용적 효율 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

일본 공개특허공보 2011-163260호

그런데, 실린더 블록 및 구동축의 원활한 회전을 확보하기 위해서는, 센터 샤프트의 지지 단부 및 피스톤 로드의 지지 단부를 리테이너 플레이트에 의해 구동축의 단면에 지지시키는 것이 바람직하다. 즉, 센터 샤프트의 지지 단부 및 피스톤 로드의 지지 단부를 리테이너 플레이트에 의해 구동축의 단면에 지지시키면, 센터 샤프트의 지지 단부나 피스톤 로드의 지지 단부가 구동축의 단면으로부터 이격되는 이동을 저지할 수 있고, 예를 들어 실린더 블록의 축심이 어긋나는 사태를 초래할 우려가 없어짐과 함께, 피스톤 로드를 확실히 행정 이동시킬 수 있다.

그러나, 리테이너 플레이트에 의해 지지 단부가 지지되는 센터 샤프트에 있어서는, 축부보다 지지 단부의 외형 치수가 커야 한다. 따라서, 장착 하중이 큰 가압 스프링을 적용하기 위해 센터 샤프트의 축부를 큰 직경으로 구성한 경우에는, 센터 샤프트의 지지 단부에 관해서도 외형 치수를 크게 구성할 수밖에 없다. 이 결과, 리테이너 플레이트에 형성하는 샤프트 삽입 통과 구멍의 내경에 관해서도 확대할 필요가 있고, 리테이너 플레이트의 강도 저하가 초래되기 때문에, 센터 샤프트의 지지 단부나 피스톤 로드의 지지 단부가 구동축의 단면으로부터 이격되는 사태를 발생시킬 수 있다.

본 발명은, 상기 실정을 감안하여, 센터 샤프트의 지지 단부나 피스톤 로드의 지지 단부가 구동축의 단면으로부터 이격되는 사태를 초래하지 않고, 밸브판과 실린더 블록 사이의 기름 누출을 보다 확실히 방지할 수 있는 사축식 액셜 피스톤 펌프·모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관련된 사축식 액셜 피스톤 펌프·모터는, 케이싱의 내부에 배치하고, 일단면의 축심 상에 샤프트 장착 구멍을 구비함과 함께, 축심을 중심으로 한 원주 상에 복수의 실린더 보어를 갖는 실린더 블록과, 지지 단부가 상기 실린더 블록으로부터 돌출되는 상태로 상기 실린더 블록의 실린더 보어에 각각 배치한 복수의 피스톤 로드와, 기부가 상기 실린더 블록의 샤프트 장착 구멍에 장착되고, 또한 지지 단부가 상기 샤프트 장착 구멍으로부터 돌출된 센터 샤프트와, 일방의 단부를 상기 케이싱의 내부에 배치한 상태로 상기 케이싱에 회전 가능하게 지지시킨 구동축과, 상기 케이싱의 내부에 배치한 구동축의 일방의 단면에 있어서 그 축심 상이 되는 위치에 상기 센터 샤프트의 지지 단부를 경동 가능하게 지지시킴과 함께, 상기 구동축의 일방의 단면에 있어서 그 축심을 중심으로 한 원주 상에 상기 피스톤 로드의 지지 단부를 경동 가능하게 지지시키는 리테이너 플레이트와, 상기 실린더 블록의 타단면과 상기 케이싱 사이에 개재되고, 상기 케이싱의 내부에 있어서 상기 실린더 블록을 회전 가능하게 지지시킴과 함께, 상기 실린더 블록의 회전 위치에 따라 상기 복수의 실린더 보어에 대한 압력의 전환 제어를 실시하는 밸브판과, 상기 실린더 블록의 샤프트 장착 구멍에 배치하고, 상기 실린더 블록을 상기 밸브판에 가압하도록 작용하는 가압 스프링을 구비하고, 상기 구동축 및 상기 실린더 블록이 각각의 축심을 중심으로 하여 회전한 경우에 이들 구동축 및 실린더 블록의 경전각에 따라 상기 피스톤 로드가 상기 실린더 보어를 행정 이동하는 사축식 액셜 피스톤 펌프·모터에 있어서, 상기 센터 샤프트는, 상기 실린더 블록의 샤프트 장착 구멍에 장착되고, 일방의 단부에 축부 수용 구멍을 가짐과 함께, 타방의 단부에 스프링 수용 구멍을 갖는 아우터 레이스와, 축상 (軸狀) 을 이루는 기부의 선단에 상기 기부보다 큰 외형 치수의 지지부를 갖고, 상기 기부를 개재하여 상기 아우터 레이스의 축부 수용 구멍에 장착되는 이너 샤프트를 구비하고, 상기 스프링 수용 구멍에 상기 가압 스프링을 수용시킨 상태로 상기 아우터 레이스의 일방의 단부를 상기 실린더 블록의 샤프트 장착 구멍에 장착하고, 또한 상기 이너 샤프트의 지지부를 개재하여 상기 구동축의 단면에 경동 가능하게 지지시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 센터 샤프트를 아우터 레이스와 이너 샤프트에 의해 구성하고 있기 때문에, 지지부의 외형 치수에 영향을 주지 않고 장착 하중이 큰 가압 스프링을 적용할 수 있다. 따라서, 리테이너 플레이트의 강도를 확보하여 센터 샤프트의 지지 단부나 피스톤 로드의 지지 단부가 구동축의 단면으로부터 이격되는 사태를 방지한 후, 가압 스프링의 장착 하중을 크게 할 수 있고, 밸브판과 실린더 블록 사이의 기름 누출을 보다 확실히 방지하는 것이 가능해진다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태인 사축식 액셜 피스톤 펌프·모터의 단면도이다.
도 2 는, 도 1 에 나타낸 사축식 액셜 피스톤 펌프·모터에 적용한 센터 샤프트를 분해하여 나타내는 단면도이다.

이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 관련된 사축식 액셜 피스톤 펌프·모터의 바람직한 실시형태에 관해서 상세하게 설명한다.

도 1 은, 본 발명의 실시형태인 사축식 액셜 피스톤 모터를 나타낸 것이다. 여기서 예시하는 사축식 액셜 피스톤 모터는, 휠로더 등의 건설 기계로서 사용되는 차량의 주행용 유압 모터로서 사용되는 것으로, 케이싱 (10) 을 구비하고 있다. 케이싱 (10) 은, 일단이 개구된 중공상을 이루는 케이싱 본체 (11) 와, 케이싱 본체 (11) 의 개구를 폐색하는 양태로 케이싱 본체 (11) 의 일단부에 장착한 가이드 플레이트 (12) 를 구비한 것으로, 케이싱 본체 (11) 의 중공 내부 (11a) 에 구동축 (30) 및 실린더 블록 (40) 을 수용하고 있다.

구동축 (30) 은, 원주상을 이루는 제 1 베어링 지지부 (31) 의 일단부에 큰 직경의 제 2 베어링 지지부 (32) 를 가짐과 함께, 제 2 베어링 지지부 (32) 의 일단부에 큰 직경의 원판상을 이루는 디스크부 (33) 를 갖는 것이다. 이 구동축 (30) 은, 디스크부 (33) 를 케이싱 본체 (11) 의 중공 내부 (11a) 에 위치시킨 상태에서, 제 1 베어링 지지부 (31) 및 제 2 베어링 지지부 (32) 를 개재하여 케이싱 본체 (11) 에 지지시키고 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 구동축 (30) 의 제 1 베어링 지지부 (31) 와 케이싱 본체 (11) 사이에는 제 1 테이퍼 롤러 베어링 (51) 이 형성되어 있고, 구동축 (30) 의 제 2 베어링 지지부 (32) 와 케이싱 본체 (11) 사이에는 제 2 테이퍼 롤러 베어링 (52) 이 형성되어 있고, 케이싱 본체 (11) 에 대하여 구동축 (30) 을 자신의 축심 (30C) 둘레에 회전시키는 것이 가능하다. 제 2 테이퍼 롤러 베어링 (52) 은, 제 1 테이퍼 롤러 베어링 (51) 보다 대형으로 구성한 것으로, 테이퍼 롤러 (52a) 의 큰 직경부가 케이싱 본체 (11) 의 중공 내부 (11a) 를 향한 상태에서 구동축 (30) 과 케이싱 본체 (11) 사이에 개재시키고 있다.

구동축 (30) 의 디스크부 (33) 에는, 그 단면에 샤프트 지지부 (33a) 및 복수의 로드 지지부 (33b) 가 형성되어 있다. 샤프트 지지부 (33a) 및 로드 지지부 (33b) 는, 각각 디스크부 (33) 의 단면에 개구되는 대략 반구상의 오목부이다. 샤프트 지지부 (33a) 는, 디스크부 (33) 에 있어서 구동축 (30) 의 축심 (30C) 상이 되는 위치에 유일 형성되어 있다. 로드 지지부 (33b) 는, 도면에는 명시되어 있지 않지만, 구동축 (30) 의 축심 (30C) 을 중심으로 한 공통의 원주 상에 배치한 것으로, 서로 등간격이 되는 7 위치에 형성되어 있다. 샤프트 지지부 (33a) 의 내부에는, 릴리프 통로 (33c) 가 개구되어 있다. 릴리프 통로 (33c) 는, 샤프트 지지부 (33a) 로부터 구동축 (30) 의 축심 (30C) 을 따라 연장된 후, 타단측을 향함에 따라 점차 외주 방향으로 경사지도록 연장되고, 제 1 베어링 지지부 (31) 와 제 2 베어링 지지부 (32) 사이에서 구동축 (30) 의 외주면에 개구된 것이다.

실린더 블록 (40) 은, 직경 방향을 따른 단면이 원형의 주상 (柱狀) 부재이고, 샤프트 장착 구멍 (41) 및 복수의 실린더 보어 (42) 를 갖고 있다. 샤프트 장착 구멍 (41) 및 실린더 보어 (42) 는, 각각 실린더 블록 (40) 의 축심 (40C) 을 따라 형성한 빈 곳이다. 이들 샤프트 장착 구멍 (41) 및 실린더 보어 (42) 는, 직경 방향을 따른 단면이 균일한 원 형상을 이루고 있고, 실린더 블록 (40) 의 일단면 (40a) 에 개구되어 있다. 샤프트 장착 구멍 (41) 은, 실린더 블록 (40) 의 축심 (40C) 상이 되는 위치에 유일 형성되어 있다. 실린더 보어 (42) 는, 도면에는 명시되지 있지 않지만, 실린더 블록 (40) 의 축심 (40C) 을 중심으로 한 공통의 원주 상에 배치한 것으로, 서로 등간격이 되는 7 위치에 형성되어 있다. 실린더 보어 (42) 를 형성하는 원주는, 구동축 (30) 의 디스크부 (33) 에 있어서 로드 지지부 (33b) 를 형성한 원주와 동일한 치수로 설정되어 있다.

이 실린더 블록 (40) 에서는, 샤프트 장착 구멍 (41) 및 실린더 보어 (42) 가 개구되는 일단면 (40a) 이 축심 (40C) 에 직교하는 평면으로서 구성되어 있는 한편, 타단면이 오목면 (40b) 으로서 형성되어 있다. 실린더 블록 (40) 의 오목면 (40b) 은, 도면에는 명시되어 있지 않지만, 실린더 블록 (40) 의 축심 (40C) 연장 상에 중심을 갖는 구상을 이루도록 형성한 것이다. 실린더 블록 (40) 의 오목면 (40b) 에는, 연통 구멍 (43) 및 복수의 연락 통로 (44) 가 개구되어 있다. 연통 구멍 (43) 은, 실린더 블록 (40) 의 축심 (40C) 상이 되는 위치에 유일 형성한 개구이고, 샤프트 장착 구멍 (41) 에 연통되어 있다. 연통 구멍 (43) 의 내경은, 샤프트 장착 구멍 (41) 의 내경보다 작게 형성되어 있다. 연락 통로 (44) 는, 도면에는 명시되어 있지 않지만, 실린더 블록 (40) 의 축심 (40C) 을 중심으로 한 원주 상에 형성한 개구이고, 서로 등간격이 되는 7 위치에 배치되어 있다. 연락 통로 (44) 를 형성하는 원주는, 실린더 보어 (42) 를 형성한 원주보다 작은 반경으로 설정되어 있다. 각각의 연락 통로 (44) 는, 실린더 보어 (42) 보다 작은 내경으로 형성되어 있고, 개별의 실린더 보어 (42) 에 연통되어 있다.

실린더 블록 (40) 의 오목면 (40b) 과 케이싱 (10) 의 가이드 플레이트 (12) 사이에는 밸브판 (60) 이 배치되어 있다. 밸브판 (60) 은, 슬라이딩 돌구면 (突球面) (61) 및 슬라이딩 돌통면 (突筒面) (62) 을 갖는 것으로, 슬라이딩 돌구면 (61) 을 개재하여 실린더 블록 (40) 의 오목면 (40b) 에 슬라이딩 가능하게 맞닿음과 함께, 슬라이딩 돌통면 (62) 을 개재하여 가이드 플레이트 (12) 의 가이드면 (12a) 에 슬라이딩 가능하게 맞닿아 있다. 슬라이딩 돌구면 (61) 은, 실린더 블록 (40) 의 오목면 (40b) 과 동일한 곡률 반경을 갖는 구상으로 돌출되는 부분이고, 실린더 블록 (40) 의 오목면 (40b) 에 대하여 전체면에 밀접한 상태에서 슬라이딩하는 것이 가능하다. 슬라이딩 돌통면 (62) 은, 슬라이딩 돌구면 (61) 과는 반대측을 향하여 돌출된 볼록상의 원통면이다.

이 슬라이딩 돌통면 (62) 이 맞닿는 가이드 플레이트 (12) 의 가이드면 (12a) 은, 슬라이딩 돌통면 (62) 과 동일한 곡률 반경을 갖고, 슬라이딩 돌통면 (62) 보다 호 (弧) 의 길이가 큰 오목상의 원통면이고, 구동축 (30) 의 디스크부 (33) 에 대향하는 부위에 형성되어 있다. 이 가이드 플레이트 (12) 의 가이드면 (12a) 은, 구동축 (30) 의 디스크부 (33) 에 형성한 샤프트 지지부 (33a) 의 중심점 (X) 을 포함하고, 또한 구동축 (30) 의 축심 (30C) 에 직교하는 선이 원통의 중심축이 되도록 그 위치가 설정되어 있다.

또한, 도면 중의 부호 70 은, 밸브판 (60) 을 가이드 플레이트 (12) 의 가이드면 (12a) 을 따라 이동시키기 위한 액추에이터이다. 이 액추에이터 (70) 에서는, 출력자인 액추에이터 피스톤 (71) 이 연계 핀 (72) 을 개재하여 밸브판 (60) 에 경동 가능하게 걸어 맞춰져 있다.

도면에는 명시되어 있지 않지만, 밸브판 (60) 의 슬라이딩 돌구면 (61) 에는, 실린더 블록 (40) 의 연락 통로 (44) 에 대응하는 부위에, 고압 포트 및 저압 포트가 개구되어 있다. 고압 포트 및 저압 포트는, 예를 들어 실린더 블록 (40) 의 축심 (40C) 및 구동축 (30) 의 축심 (30C) 을 포함하는 가상의 평면으로 실린더 블록 (40) 을 2 분할한 경우의 일방측에 위치하는 복수의 실린더 보어 (42) 에 고압 포트가 연통되고, 타방측에 위치하는 복수의 실린더 보어 (42) 에 저압 포트가 연통되도록 형성되어 있다. 또한, 도면 중의 부호 63 은, 밸브판 (60) 의 슬라이딩 돌구면 (61) 으로부터 슬라이딩 돌통면 (62) 에 걸친 부위에 관통 형성된 연통로이다. 이 연통로 (63) 는, 실린더 블록 (40) 의 축심 (40C) 에 대향하는 부위에 있어서 슬라이딩 돌구면 (61) 에 개구되어 있다.

한편, 실린더 블록 (40) 에는, 실린더 보어 (42) 에 각각 피스톤 로드 (80) 가 배치되어 있음과 함께, 샤프트 장착 구멍 (41) 에 센터 샤프트 (90) 가 배치되어 있다. 피스톤 로드 (80) 는, 기단에서 선단을 향하여 외경이 점차 증가하는 테이퍼상을 이루고, 기단에 지지구 (支持球) 헤드부 (지지 단부) (81) 를 갖는 한편, 선단부에 피스톤부 (82) 를 구성한 것으로, 피스톤부 (82) 를 개재하여 실린더 보어 (42) 에 슬라이딩 가능하게 삽입하고 있다. 피스톤 로드 (80) 의 지지구 헤드부 (81) 는, 구동축 (30) 의 디스크부 (33) 에 형성한 로드 지지부 (33b) 에 슬라이딩 가능하게 삽입할 수 있는 외경의 구상을 이루는 것이다. 이 피스톤 로드 (80) 의 지지구 헤드부 (81) 는, 피스톤부 (82) 의 외경보다 큰 외경을 갖도록 구성되어 있다.

센터 샤프트 (90) 는, 실린더 블록 (40) 의 샤프트 장착 구멍 (41) 에 장착되는 것으로, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 이너 샤프트 (910) 및 아우터 레이스 (920) 를 구비하고 있다. 이너 샤프트 (910) 는, 원주상을 이루는 샤프트 기부 (기부) (911) 와, 샤프트 기부 (911) 의 기단부에 형성한 샤프트 지지구 헤드부 (지지부) (912) 를 갖는 것이다. 이너 샤프트 (910) 의 샤프트 지지구 헤드부 (912) 는, 구동축 (30) 의 디스크부 (33) 에 형성한 샤프트 지지부 (33a) 에 슬라이딩 가능하게 삽입할 수 있는 외경 (d1) 의 구상을 이루는 것이다. 샤프트 기부 (911) 는, 그 외경 (d2) 이 샤프트 지지구 헤드부 (912) 의 외경 (d1) 보다 작게 구성되어 있다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 이너 샤프트 (910) 의 내부에는, 샤프트 기부 (911) 의 단면으로부터 샤프트 지지구 헤드부 (912) 의 정상부에 이르는 사이에 오일 통로 (913) 가 형성되어 있다. 이 오일 통로 (913) 는, 밸브판 (60) 의 연통로 (63) 및 실린더 블록 (40) 의 연통 구멍 (43) 을 개재하여 샤프트 장착 구멍 (41) 에 기름이 침입한 경우, 이 기름을 구동축 (30) 에 형성한 릴리프 통로 (33c) 에 도출시키기 위한 것이다.

아우터 레이스 (920) 는, 실린더 블록 (40) 의 샤프트 장착 구멍 (41) 에 덜컥거리지 않고 장착할 수 있는 외경의 원주상을 이루는 것이다. 아우터 레이스 (920) 의 축 방향을 따른 길이는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 샤프트 장착 구멍 (41) 에 장착한 경우에 일부가 외부에 돌출되도록 샤프트 장착 구멍 (41) 보다 길게 구성되어 있다. 이 아우터 레이스 (920) 에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 그 축심 상이 되는 부위에 축부 수용 구멍 (921) 및 스프링 수용 구멍 (922) 이 형성되어 있다. 축부 수용 구멍 (921) 은, 아우터 레이스 (920) 의 일단면에 개구되는 빈 곳이고, 직경 방향을 따른 단면이 원 형상을 이루고 있다. 축부 수용 구멍 (921) 의 내경은, 이너 샤프트 (910) 의 샤프트 기부 (911) 를 덜컥거리지 않고 장착할 수 있는 치수로 형성되어 있다. 스프링 수용 구멍 (922) 은, 아우터 레이스 (920) 의 타단면에 개구되는 빈 곳이다. 이 스프링 수용 구멍 (922) 은, 직경 방향을 따른 단면이 원 형상을 이루고 있고, 그 내부에 가압 스프링 (930) 을 수용하고 있다. 가압 스프링 (930) 은, 스프링 수용 구멍 (922) 의 내경보다 약간 외경이 작고, 또한 무부하 상태의 전체 길이가 스프링 수용 구멍 (922) 보다 길어지도록 구성한 코일 스프링이다. 축부 수용 구멍 (921) 과 스프링 수용 구멍 (922) 사이에는 구획벽부 (923) 가 개재되어 있다. 이 구획벽부 (923) 는, 중심부에 세경 (細徑) 의 관통공 (923a) 을 갖는 원판상 부분이고, 축부 수용 구멍 (921) 과 스프링 수용 구멍 (922) 을 구획함과 함께, 가압 스프링 (930) 에 대하여 스프링 받이가 되는 기능을 갖고 있다.

이들 복수의 피스톤 로드 (80) 및 센터 샤프트 (90) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 각각의 구 헤드부 (81, 912) 를 구동축 (30) 의 디스크부 (33) 에 형성한 로드 지지부 (33b) 또는 샤프트 지지부 (33a) 에 장착한 후, 디스크부 (33) 의 단면에 리테이너 플레이트 (100) 를 고정시킴으로써, 디스크부 (33) 의 단면으로부터의 각 구 헤드부 (81, 912) 의 이격 이동이 규제된 상태에서 디스크부 (33) 의 단면에 대하여 경동 가능하게 지지시키고 있다. 리테이너 플레이트 (100) 는, 디스크부 (33) 의 로드 지지부 (33b) 에 대향하는 부위에 로드 삽입 통과 구멍 (101) 을 가짐과 함께, 샤프트 지지부 (33a) 에 대향하는 부위에 샤프트 삽입 통과 구멍 (102) 을 갖는 판상 부재이다. 로드 삽입 통과 구멍 (101) 은, 피스톤 로드 (80) 의 지지구 헤드부 (81) 보다 작은 내경으로 형성한 것이고, 샤프트 삽입 통과 구멍 (102) 은, 센터 샤프트 (90) 의 샤프트 지지구 헤드부 (912) 보다 작은 내경으로 형성한 것이다. 이 리테이너 플레이트 (100) 를 디스크부 (33) 의 단면에 장착하기 위해서는, 미리 로드 삽입 통과 구멍 (101) 에 각각 피스톤 로드 (80) 를 삽입 통과시키고, 또한 샤프트 삽입 통과 구멍 (102) 에 센터 샤프트 (90) 를 삽입 통과시킨 상태에서 실시하면 된다.

상기와 같이 구성한 사축식 액셜 피스톤 모터에서는, 구동축 (30) 의 디스크부 (33) 와 실린더 블록 (40) 사이에 개재되는 센터 샤프트 (90) 및 복수의 피스톤 로드 (80) 에 의해 이들 구동축 (30) 과 실린더 블록 (40) 사이가 서로의 축심 (30C, 40C) 을 교차시킨 상태에서 서로 연계된 상태가 된다.

이 상태로부터 고압 포트에 대하여 기름을 공급하는 한편, 저압 포트를 기름 탱크 (도시하지 않음) 에 접속하면, 고압 포트에 접속된 실린더 보어 (42) 에 있어서는 피스톤 로드 (80) 가 구동축 (30) 을 향하여 순차 진출 이동하고, 저압 포트에 접속된 실린더 보어 (42) 에 있어서는 피스톤 로드 (80) 가 순차 축퇴 이동하기 때문에 실린더 블록 (40) 이 회전하게 되고, 구동축 (30) 을 출력축으로 한 사축식 액셜 피스톤 모터로서 기능한다. 액추에이터 (70) 를 구동하여 가이드 플레이트 (12) 의 가이드면 (12a) 에 대한 밸브판 (60) 의 위치를 변경하면, 구동축 (30) 에 대한 실린더 블록 (40) 의 경전각이 변화되고, 실린더 보어 (42) 에 대한 피스톤 로드 (80) 의 행정 이동량, 요컨대 용량이 변경된 상태로 동작하게 된다.

고압 포트에 압력이 유지된 상태에서 회전이 정지하고 있는 경우에는, 항상 실린더 블록 (40) 의 오목면 (40b) 과 밸브판 (60) 의 슬라이딩 돌구면 (61) 사이가 센터 샤프트 (90) 의 아우터 레이스 (920) 와 실린더 블록 (40) 사이에 개재되는 가압 스프링 (930) 에 의해 가압된 상태에 있다. 따라서, 실린더 블록 (40) 과 밸브판 (60) 의 간극이 밀착됨으로써 이들 사이에서 기름이 새는 양을 극단적으로 적게 할 수 있다. 또한, 회전 동작을 하고 있는 경우에는, 항상 실린더 블록 (40) 의 오목면 (40b) 과 밸브판 (60) 의 슬라이딩 돌구면 (61) 사이가 센터 샤프트 (90) 의 아우터 레이스 (920) 와 실린더 블록 (40) 사이에 개재되는 가압 스프링 (930) 에 의해 가압된 상태에 있다. 따라서, 고압 포트를 통과하는 기름이 이들 실린더 블록 (40) 과 밸브판 (60) 의 슬라이딩부의 기름막 두께를 얇게 할 수 있기 때문에 간극으로부터의 기름의 누출을 방지할 수 있고, 용적 효율의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 이 사축식 액셜 피스톤 모터에 의하면, 센터 샤프트 (90) 의 샤프트 지지구 헤드부 (912) 및 피스톤 로드 (80) 의 지지구 헤드부 (81) 를 리테이너 플레이트 (100) 에 의해 구동축 (30) 의 디스크부 (33) 에 지지시키도록 하고 있다. 따라서, 센터 샤프트 (90) 의 샤프트 지지구 헤드부 (912) 나 피스톤 로드 (80) 의 지지구 헤드부 (81) 가 디스크부 (33) 의 단면으로부터 이격되는 이동을 저지할 수 있고, 예를 들어 실린더 블록 (40) 의 축심 (40C) 이 어긋나는 사태를 초래할 우려가 없기 때문에, 실린더 블록 (40) 및 구동축 (30) 의 원활한 회전을 확보할 수 있음과 함께, 피스톤 로드 (80) 를 확실히 행정 이동시킬 수 있게 된다.

또한, 센터 샤프트 (90) 를 아우터 레이스 (920) 와 이너 샤프트 (910) 를 별개로 구성하고 있기 때문에, 장착 하중이 큰 가압 스프링 (930) 을 적용한 경우에도, 샤프트 지지구 헤드부 (912) 의 외경 치수에 영향을 주는 일이 없다. 즉, 실린더 블록 (40) 과 밸브판 (60) 사이의 기름 누출을 보다 확실하게 방지하기 위해 외형 치수가 큰 가압 스프링 (930) 을 적용하는 경우에는, 아우터 레이스 (920) 의 외경 치수를 확대하여 스프링 수용 구멍 (922) 을 크게 형성하면 되고, 이너 샤프트 (910) 의 샤프트 기부 (911) 를 큰 직경으로 구성할 필요가 없다. 따라서, 샤프트 지지구 헤드부 (912) 의 외경 치수도 크게 구성할 필요가 없고, 리테이너 플레이트 (100) 의 샤프트 삽입 통과 구멍 (102) 의 내경도 확대할 필요가 없어지므로, 리테이너 플레이트 (100) 에 충분한 강도를 확보하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 센터 샤프트 (90) 의 샤프트 지지구 헤드부 (912) 나 피스톤 로드 (80) 의 지지구 헤드부 (81) 가 구동축 (30) 의 디스크부 (33) 로부터 이격되는 사태를 확실히 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 사축식 액셜 피스톤 모터를 예시하고 있는데, 사축식 액셜 피스톤 펌프에도 적용하는 것이 가능하다. 또한, 구동축 (30) 에 대하여 실린더 블록 (40) 의 경전각을 변경할 수 있는 것을 예시하고 있는데, 본 발명은 반드시 경전각을 변경할 수 있는 것에 한정되지 않고, 경전각이 변화되지 않는 고정 용량형인 것에도 적용하는 것이 가능하다.

또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 아우터 레이스 (920) 의 축부 수용 구멍 (921) 과 스프링 수용 구멍 (922) 을 거의 동일한 내경을 갖도록 형성하고 있는데, 축부 수용 구멍 (921) 의 내경에 관계 없이, 스프링 수용 구멍 (922) 의 내경을 확대해도 물론 된다. 이 경우, 아우터 레이스 (920) 로서 더욱 외경이 큰 것을 적용하면, 장착 하중이 보다 큰 가압 스프링을 적용하는 것이 가능해진다.

10 : 케이싱
30 : 구동축
40 : 실린더 블록
40a : 일단면
41 : 샤프트 장착 구멍
42 : 실린더 보어
60 : 밸브판
80 : 피스톤 로드
81 : 지지구 헤드부
90 : 센터 샤프트
100 : 리테이너 플레이트
910 : 이너 샤프트
911 : 샤프트 기부
912 : 샤프트 지지구 헤드부
920 : 아우터 레이스
921 : 축부 수용 구멍
922 : 스프링 수용 구멍
930 : 가압 스프링

Claims

케이싱의 내부에 배치하고, 일단면의 축심 상에 샤프트 장착 구멍을 구비함과 함께, 축심을 중심으로 한 원주 상에 복수의 실린더 보어를 갖는 실린더 블록과,
지지 단부가 상기 실린더 블록으로부터 돌출되는 상태로 상기 실린더 블록의 실린더 보어에 각각 배치한 복수의 피스톤 로드와,
기부가 상기 실린더 블록의 샤프트 장착 구멍에 장착되고, 또한 지지 단부가 상기 샤프트 장착 구멍으로부터 돌출된 센터 샤프트와,
일방의 단부를 상기 케이싱의 내부에 배치한 상태로 상기 케이싱에 회전 가능하게 지지시킨 구동축과,
상기 케이싱의 내부에 배치한 구동축의 일방의 단면에 있어서 그 축심 상이 되는 위치에 상기 센터 샤프트의 지지 단부를 경동 가능하게 지지시킴과 함께, 상기 구동축의 일방의 단면에 있어서 그 축심을 중심으로 한 원주 상에 상기 피스톤 로드의 지지 단부를 경동 가능하게 지지시키는 리테이너 플레이트와,
상기 실린더 블록의 타단면과 상기 케이싱 사이에 개재되고, 상기 케이싱의 내부에 있어서 상기 실린더 블록을 회전 가능하게 지지시킴과 함께, 상기 실린더 블록의 회전 위치에 따라 상기 복수의 실린더 보어에 대한 압력의 전환 제어를 실시하는 밸브판과,
상기 실린더 블록의 샤프트 장착 구멍에 배치하고, 상기 실린더 블록을 상기 밸브판에 가압하도록 작용하는 가압 스프링을 구비하고,
상기 구동축 및 상기 실린더 블록이 각각의 축심을 중심으로 하여 회전한 경우에 이들 구동축 및 실린더 블록의 경전각에 따라 상기 피스톤 로드가 상기 실린더 보어를 행정 이동하는 사축식 액셜 피스톤 펌프·모터에 있어서,
상기 센터 샤프트는,
상기 실린더 블록의 샤프트 장착 구멍에 장착되고, 일방의 단부에 축부 수용 구멍을 가짐과 함께, 타방의 단부에 스프링 수용 구멍을 갖는 아우터 레이스와,
축상을 이루는 기부의 선단에 상기 기부보다 큰 외형 치수의 지지부를 갖고, 상기 기부를 개재하여 상기 아우터 레이스의 축부 수용 구멍에 장착되는 이너 샤프트를 구비하고,
상기 스프링 수용 구멍에 상기 가압 스프링을 수용시킨 상태로 상기 아우터 레이스의 일방의 단부를 상기 실린더 블록의 샤프트 장착 구멍에 장착하고, 또한 상기 이너 샤프트의 지지부를 개재하여 상기 구동축의 단면에 경동 가능하게 지지시키는 것을 특징으로 하는 사축식 액셜 피스톤 펌프·모터.