KR20150070392A

KR20150070392A - 액압 회전기에 구비되는 피스톤 및 액압 회전기

Info

Publication number: KR20150070392A
Application number: KR1020157013196A
Authority: KR
Inventors: 히데키 타마시마; 토루 시라츠치; 켄타 오츠다
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2015-06-24
Also published as: EP2990645A4; WO2014174776A1; US20160076524A1; EP2990645A1; JP5981877B2; JP2014214708A; CN104662293B; US10167855B2; EP2990645B1; CN104662293A

Abstract

회전축(5)과 함께 회전하는 실린더 블록(9)에 복수의 피스톤(61)이 그 원주 방향으로 배치되어 펌프 또는 모터로 사용되는 액압 회전기(72)에 구비되는 피스톤(61)에 있어서, 중공부(62b)를 가지며, 해당 중공부(62b)와 연통하는 개구부(64)가 일단에 형성된 원통형의 주벽 본체부(62)와, 개구부(64)의 내주면에 용접되어 중공부(62b)를 밀봉하고, 외면이 액압을 받는 수압면(63a)으로 형성된 뚜껑부(63)와, 개구부(64)와 뚜껑부(63) 사이에 형성된 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a)에 인접하거나 근접한 주벽 본체부(62)의 내주면에 설치되어 용접부(68)의 단부(68a)에 작용하는 응력을 줄이기 위한 응력 저감부(65)를 구비한다.

Description

액압 회전기에 구비되는 피스톤 및 액압 회전기{PISTON PROVIDED TO HYDRAULIC ROTATOR, AND HYDRAULIC ROTATOR}

본 발명은 액셜 피스톤 모터 또는 액셜 피스톤 펌프로 사용되는 액압 회전기에 구비되는 피스톤 및 액압 회전기에 관한 것이다.

이러한 액셜 피스톤 모터 또는 펌프의 일례로서 도 17에 나타낸 액압 회전기가 있다. 이 액압 회전기(1)는 실린더 블록(9)의 복수의 피스톤 챔버(9a)에 피스톤(10)이 장착되고, 이러한 복수의 피스톤(10)은 실린더 블록(9)과 함께 회전하는 구성으로 되어 있다. 이때, 피스톤(10)은 사판(12)을 따라 회전하는 동시에 왕복 이동하여 피스톤(10)과 피스톤 챔버(9a)로 둘러싸인 공간의 체적이 변화한다. 이와 같이 구성된 액압 회전기(1)는 모터 또는 펌프로서 동작한다. 그리고 이와 같은 모터 또는 펌프의 성능으로서 최고 회전 속도와 에너지 변환 효율은 중요하며, 피스톤(10)은 그 성능을 결정하는 중요한 부품이다.

이 액압 회전기(1)를 고속 회전시키기 위해서는 피스톤(10)의 질량을 가볍게 할 필요가 있으며, 도 17에 나타낸 바와 같이, 중공부(10b)를 갖는 피스톤(10)이 사용된다.

하지만, 이와 같은 중공부(10b)를 갖는 피스톤(10)에서는 중공부(10b)에 작동액이 유입되기 때문에, 피스톤(10)이 도 17의 상측에 표시된 상사점으로 이동하고 있을 때에도, 피스톤(10)과 피스톤 챔버(9a)로 둘러싸인 공간의 체적(데드볼륨)이 커지고, 작동액을 흡입 또는 토출할 때에, 작동액의 압축성으로 인해 발생하는 압축성 손실이 커진다.

따라서 경량화와 데드볼륨을 낮게 실현하기 위해, 도 18 및 도 19에 나타낸 피스톤(48)이 사용된다(예를 들면 특허문헌1 참조). 이 피스톤(48)은 도 18에 나타낸 바와 같이, 주벽 본체부(49)와 뚜껑부(50)를 구비한 것이다.

주벽 본체부(49)는 중공부(10b)를 갖는 원통형 부재이며, 이 중공부(10b)와 연통하는 개구부(51)가 일단에 형성되어 있다.

뚜껑부(50)는 중심 구멍(52)을 갖는 원판형 부재이며, 주벽 본체부(49)의 일단에 형성된 개구부(51)의 내주면에 용접되어 중공부(10b)를 밀봉하고, 외면이 액압을 받는 수압면(50a)으로 형성되어 있다.

그리고 도 18에 나타낸 바와 같이, 피스톤(48)의 중심선을 통과하는 위치에, 해당 피스톤(48)의 양쪽 각 단부의 외면을 서로 연통하기 위한 통형의 액통로부(53)가 설치되어 있다.

이 도 18에 나타낸 피스톤(48)에 따르면, 중공부(10b)를 갖는 구조이기 때문에, 피스톤(48)의 경량화를 도모할 수 있다. 그리고 이 중공부(10b)는 뚜껑부(50)에 의해 밀봉되어 있기 때문에, 데드볼륨을 작게 할 수 있다.

미국특허 제3,319,575호

하지만, 상기 종래의 피스톤(48)에서는 도 19의 부분 확대 단면도에 나타낸 바와 같이, 뚜껑부(50)의 내면(50b)과 주벽 본체부(49)의 내주면(49a)으로 형성되는 모서리부가 거의 직각의 우각부(54)가 된다. 그 때문에, 이 우각부(54)에 형성되어 있는 용접부(55)의 중공부(10b) 측의 단부(55a)에 응력이 집중하게 되어 용접부(55)의 해당 단부(55a)의 피로 강도가 감소한다. 그 결과, 피스톤 (48)의 수명이 단축된다.

또한, 이 용접부(55)의 해당 단부(55a)에 집중되는 응력은 예를 들면 피스톤(48)의 수압면(50a) 및 외주면(49b)에 작용하는 힘에 의한 응력 및 용접부(55)의 잔류 응력에 근거한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 피스톤의 경량화 및 강도의 향상을 도모할 수 있는 동시에 피스톤이 설치되는 액압 회전기의 에너지 변환 효율 및 최고 회전 속도의 향상을 도모할 수 있는 액압 회전기에 구비되는 피스톤 및 액압 회전기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤은 회전축과 함께 회전하는 실린더 블록에 복수의 피스톤이 그 원주 방향으로 배치되어 펌프 또는 모터로 사용되는 액압 회전기에 구비되는 피스톤에 있어서, 중공부를 가지며, 해당 중공부와 연통하는 개구부가 일단에 형성된 원통형의 주벽 본체부와, 상기 개구부의 내주면에 용접되어 상기 중공부를 밀봉하고, 외면이 액압을 받는 수압면으로 형성된 뚜껑부와, 상기 개구부와 상기 뚜껑부 사이에 형성된 용접부의 상기 중공부 측의 단부에 인접하거나 근접한 상기 주벽 본체부의 내주면 또는 상기 뚜껑부의 내면에 설치되어 상기 용접부의 단부에 작용하는 응력을 줄이기 위한 응력 저감부를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

이 발명에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤에 따르면, 피스톤을 구성하는 원통형의 주벽 본체부는 중공부를 가지며, 그 중공부가 뚜껑부에 의해 밀봉되어 중공부에 작동액이 유입되지 않기 때문에 피스톤을 경량화할 수 있다.

그리고 피스톤과, 이 피스톤이 장착되는 피스톤 챔버로 둘러싸인 공간의 체적(데드볼륨)을 작게 할 수 있기 때문에, 작동액의 압축성으로 인해 발생하는 압축성 손실을 줄일 수 있다.

또한, 주벽 본체부의 개구부와 뚜껑부 사이에 형성된 용접부에는 피스톤의 수압면 및 외주면에 작용하는 힘에 의한 응력 및 잔류 응력이 작용하지만, 응력 저감부에 의해 강도가 비교적 작은 용접부의 중공부 측의 단부에 작용하는 응력을 감소시킬 수 있다. 이로써 용접부의 해당 단부의 피로 강도의 향상을 도모할 수 있고, 나아가서는 피스톤의 강도를 높일 수 있다.

이 발명에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤에 있어서, 상기 응력 저감부는 상기 주벽 본체부의 내주면에 설치되어 상기 주벽 본체부의 중심선을 지나는 단면이 원호형 또는 다각 형상을 포함한 소정 형상의 고리형 오목부인 것으로 하면 좋다.

이 응력 저감부는 고리형 오목부로 형성되어 있기 때문에, 뚜껑부의 내면과 해당 응력 저감부의 내주면이 서로 결합하는 부분이 우각부가 되지 않도록 대략 평탄부로 형성하는 것이 가능하다. 따라서 응력 저감부는 이 대략 평탄부에 형성된 용접부의 중공부 측의 단부에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 용접 시에 용접부를 구속하는 중공부의 강성이 고리형 오목부에 의해 작아지기 때문에 용접부의 잔류 응력이 감소된다. 이러한 결과, 용접부의 해당 단부의 피로 강도의 향상을 도모할 수 있다. 이로써 피스톤의 수명을 연장할 수 있다.

이 발명에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤에 있어서, 상기 응력 저감부는 상기 뚜껑부의 상기 중공부 측의 내면의 외주부에서 상기 중공부 측으로, 상기 외주부보다 내측의 상기 내면보다 돌출하는 고리형의 얇은 부분이며, 이 얇은 부분을 포함한 상기 뚜껑부의 외주면과 상기 주벽 본체부의 내주면 사이에 상기 용접부가 형성되어 있는 것으로 하면 좋다.

이 응력 저감부에 따르면, 주벽 본체부의 외면에 가압력이 걸리면, 용접부는 주벽 본체부의 내주면과, 뚜껑부에 형성된 얇은 부분의 외주면 사이에 끼워져 압축력을 받지만, 이 주벽 본체부, 용접부의 중공부 측의 단부, 및 뚜껑부에 형성된 얇은 부분이 상기 가압력에 의해 반경 방향 내측으로 휘어질 수 있다. 이로써 용접부의 중공부 측의 단부에 작용하는 압축력을 줄일 수 있다. 용접 시에 용접부를 구속하는 뚜껑부의 강성이 뚜껑부에 형성된 얇은 부분에 의해 작아지기 때문에 용접부의 잔류 응력이 감소된다. 이러한 결과, 용접부의 해당 단부의 피로 강도의 향상을 도모할 수 있다. 이로써 피스톤의 수명을 연장할 수 있다.

이 발명에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤에 있어서, 상기 응력 저감부로서의 상기 얇은 부분은 상기 뚜껑부의 상기 중공부 측의 내면에 설치되어 상기 뚜껑부의 중심선을 지나는 단면이 원호형 또는 다각 형상을 포함한 소정 형상의 고리형 오목부로 형성되어 있는 것으로 하면 좋다.

이와 같이 하여 얇은 부분을 형성하면, 뚜껑부 자체의 두께를 적절한 치수로 할 수 있고, 뚜껑부에 필요한 강성을 확보할 수 있다.

이 발명에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤에 있어서, 상기 주벽 본체부의 내주면에 돌출하여 형성되고, 상기 주벽 본체부의 중심선 방향에 있어서 상기 용접부의 상기 중공부 측의 단부와 대향하는 고리형의 단차부를 구비하며, 상기 단차부와 상기 용접부의 상기 중공부 측의 단부의 간격은 상기 뚜껑부를 상기 개구부에 용접할 때에, 상기 용접부의 상기 중공부 측의 단부가 연장 용접부를 통해 상기 단차부에 연결되지 않는 치수로 설정되어 있는 것으로 하면 좋다.

이와 같이 하면, 뚜껑부를 개구부에 용접할 때에, 용접부의 중공부 측의 단부가 연장 용접부를 통해 단차부에 연결되지 않도록 할 수가 있다.

요컨대, 용접부가, 뚜껑부의 외주면과 주벽 본체의 내주면이 서로 결합하는 부분을 넘어 주벽 본체부의 중공부 측에 노출되는 상태에서 연장되는 연장 용접부가 형성되고, 이 연장 용접부가 단차부와 연결되어 버리면, 이 연장 용접부가 원통 벽부가 되며, 이 원통 벽부의 내주면과 뚜껑부의 내면으로 형성된 모서리부가 우각부가 된다. 이로써 이 우각부에 형성되어 있는 용접부의 중공부 측의 단부에 응력이 집중하게 되어 용접부의 해당 단부의 피로 강도가 감소한다.

다만, 용접부의 해당 단부가 단차부에 연결되지 않고, 예를 들어 연장 용접부가 원통 주벽부가 되지 않고 고리형의 돌기로 형성되는 경우는 용접부의 해당 단부가 형성되어 있는 부분은 우각부가 되지 않기 때문에 해당 단부에 응력이 집중하지 않는다.

이와 같이, 본 발명에서는 용접부의 중공부 측의 단부가 연장 용접부를 통해 단차부에 연결되지 않도록 할 수 있기 때문에 용접부의 해당 단부의 피로 강도가 감소하는 것을 방지할 수 있다.

이 발명에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤에 있어서, 상기 피스톤의 중심선을 통과하는 위치에, 해당 피스톤의 양쪽 각 단부의 외면을 서로 연통하기 위한 통형의 액통로부가 설치되어 있는 것으로 하면 좋다.

이와 같이 하면, 피스톤의 일단부에 용접되어 있는 뚜껑부의 수압면 측의 작동액을, 이 액통로부를 통해 피스톤의 타단부의 외면으로 인도할 수 있다. 이로써 예를 들어 이 타단부와, 해당 타단부에 요동 가능하게 끼워 맞춤을 하는 슈 사이의 접촉부를 작동액으로 윤활하여 그 접촉부의 마찰 저항을 줄일 수 있다.

이 발명에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤에 있어서, 상기 주벽 본체부의 내면에 작동액이 접촉하도록 설치되어 상기 피스톤의 양쪽 각 단부의 외면을 서로 연통하기 위한 액통로부를 구비하는 것으로 하면 좋다.

이와 같이 하면, 상기와 마찬가지로, 피스톤의 타단부와, 해당 타단부에 요동 가능하게 끼워 맞춤을 하는 슈 사이의 마찰 저항을 작동액으로 감소시킬 수 있다. 그리고 액통로부를 흐르는 작동액은 주벽 본체부의 내면에 접촉하기 때문에 이 작동 오일이, 피스톤과 피스톤 챔버의 슬라이딩으로 인해 발생하는 마찰열을 효과적으로 없앨 수 있다. 이로써 피스톤의 피스톤 챔버와의 슬라이딩면(외주면)의 냉각 성능을 향상시킬 수 있고, 액압 회전기의 회전 속도의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명에 따른 액압 회전기는 본 발명에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤을 구비하며, 펌프 또는 모터로 사용되는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 따른 액압 회전기는 본 발명에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤을 구비하고 있으며, 이 피스톤은 상기와 같은 작용을 나타낸다.

이 발명에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤에 따르면, 중공부를 마련함으로써 경량화를 도모할 수 있는 동시에, 중공부에 작동액이 유입되지 않도록 함으로써, 이 피스톤이 설치되어 있는 액압 회전기를 펌프 또는 모터로 사용하는 경우의 에너지 변환 효율 및 최고 회전 속도의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 피스톤에 응력 저감부를 설치함으로써 피스톤의 강도를 높일 수 있고, 그 수명을 연장시킬 수 있다.

본 발명의 상기 목적, 다른 목적, 특징, 및 이점은 첨부 도면을 참조한 상태에서, 이하의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 분명하게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 A부를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 피스톤이 액압 회전기에 장착되어 있는 상태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 4는 같은 발명의 제2 실시예에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤의 도 1의 A부에 해당하는 부분의 부분 확대 단면도이다.
도 5는 같은 발명의 제3 실시예에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤의 도 1의 A부에 해당하는 부분의 부분 확대 단면도이다.
도 6은 같은 발명의 제4 실시예에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤의 도 1의 A부에 해당하는 부분의 부분 확대 단면도이다.
도 7은 같은 발명의 제5 실시예에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤의 도 1의 A부에 해당하는 부분의 부분 확대 단면도이다.
도 8은 같은 발명의 제6 실시예에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤의 도 1의 A부에 해당하는 부분의 부분 확대 단면도이다.
도 9는 같은 발명의 제7 실시예에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤의 도 1의 A부에 해당하는 부분의 부분 확대 단면도이다.
도 10은 같은 발명의 제8 실시예에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤의 도 1의 A부에 해당하는 부분의 부분 확대 단면도이다.
도 11은 같은 발명의 제9 실시예에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤의 도 1의 A부에 해당하는 부분의 부분 확대 단면도이다.
도 12는 같은 발명의 제10 실시예에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤의 도 1의 A부에 해당하는 부분의 부분 확대 단면도이다.
도 13은 같은 발명의 제11 실시예에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤의 도 1의 A부에 해당하는 부분의 부분 확대 단면도이다.
도 14는 같은 발명의 제12 실시예에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤의 종단면도이다.
도 15는 도 14에 나타낸 피스톤의 도 1의 A부에 해당하는 부분의 부분 확대 단면도이다.
도 16은 같은 발명의 제13 실시예에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤의 도 1의 A부에 해당하는 부분의 부분 확대 단면도이다.
도 17은 종래의 액압 회전기를 나타내는 종단면도이다.
도 18은 종래의 액압 회전기에 사용되는 피스톤의 종단면도이다.
도 19는 도 18에 나타낸 피스톤의 용접부를 나타내는 부분 확대 단면도이다.

이하, 본 발명에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤 및 액압 회전기의 제1 실시예를, 도 1 ~ 도 3 및 도 17을 참조하여 설명한다. 이 실시예의 피스톤(61)은 도 17에 나타낸 액압 회전기(1)의 실린더 블록(9)에 형성되어 있는 복수의 각 피스톤 챔버(9a)에 장착되어 사용된다.

도 17에 나타낸 액압 회전기(1)는 예를 들어 사판식 액압 회전기이며, 이 사판식 액압 회전기는 액셜 피스톤 모터(액압 모터)로 사용할 수 있고, 액셜 피스톤 펌프(액압 펌프)로 사용할 수 있는 것이다. 다만, 제1 실시예에서는 사판식 액압 회전기(1)를, 유압 모터로 사용하는 때를 예로 들어 설명한다.

다만, 제1 실시예에서는 본 발명의 액압 회전기의 형식을, 사판식 액압 회전기를 예로 들어 설명하지만, 이 대신에, 사축형 액압 회전기(사축형 액셜 피스톤 모터 또는 펌프)에 적용할 수 있다. 그리고 작동액으로, 예를 들면 작동 오일을 사용할 수 있다.

이 도 17에 나타낸 사판식 액압 회전기(1)는 대략 통형의 케이싱 본체(2)를 구비하고 있다. 이 케이싱 본체(2)의 우측 개구는 밸브 커버(3)에 의해 닫혀 있고, 이 밸브 커버(3)에는 공급로(3a) 및 배출로(미도시)가 형성되어 있다. 그리고 케이싱 본체(2)의 좌측 개구는 사판 지지부(4)에 의해 닫혀 있다.

케이싱 본체 (2) 내에는 회전축(구동축)(5)이 좌우 방향으로 대략 수평으로 배치되고, 이 회전축(5)은 베어링(6,7)을 개재하고 회동 가능하게 밸브 커버(3) 및 사판 지지부(4)에 설치되어 있다. 그리고 베어링(7)은 사판 지지부(4)에 내장되고, 이 베어링(7)의 외측에는 씰 커버(8)가 장착되어 있다.

회전축(5)에는 실린더 블록(9)이 스플라인 결합되고, 이 실린더 블록(9)은 회전축(5)과 함께 일체적으로 회전하도록 되어 있다.

실린더 블록(9)에는 회전축(5)의 회동축선(M)을 중심으로 원주 방향으로 등간격을 두고 복수의 (9a)가 오목 설치되어 있다. 각 피스톤 챔버(9a)는 회동 축선(M)에 평행하고 있으며, 각각의 내측에 피스톤(61)이 수납되어 있다.

그리고 피스톤 챔버(9a)에서 돌출하는 각 피스톤(61)의 선단부(10a)는 구형으로 형성되고, 각각이 슈(13)에 형성된 끼워 맞춤 오목부(13a)에 회동 가능하게 장착되어 있다.

또한, 슈(13)의 끼워 맞춤 오목부(13a)와 반대 측의 맞닿음면(13b)에는 슈 플레이트(41)를 개재하고 사판(12)이 배치되며, 슈(13)에 대해 실린더 블록(9) 측에서 누름판(14)을 끼워 넣음으로써 슈(13)를 사판(12) 측으로 밀어붙이고 있다.

슈 플레이트(41)는 슈(13)의 맞닿음면(13b)과 맞닿는 활면(26a)을 가지며, 실린더 블록(9)이 회전하면, 슈(13)는 활면(26a)을 따라 안내되어 회전하고, 피스톤(61)이 회동축선(M) 방향으로 왕복 운동한다.

사판(12)의 슈 플레이트(41)와 반대 측의 면에는 원호형의 볼록면(32)이 형성되어 있고, 그 볼록면(32)은 사판 지지부(4)에 형성된 원호형의 오목면(22)에 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다.

또한, 도 17에 나타낸 바와 같이, 밸브 커버(3)의 내면 측에는 실린더 블록(9)과 슬라이딩 접촉하는 밸브 플레이트(25)가 장착되어 있다. 밸브 플레이트(25)에는 공급 포트(25a)와 배출 포트(25b)가 형성되고, 실린더 블록(9)의 회전각도 위치에 따라 실린더 블록(9)의 피스톤 챔버(9a)에 연통되는 오일 통로(9b)가, 공급 포트(25a) 혹은 배출 포트(25b)에 연통된다. 밸브 커버(3)에는 밸브 플레이트(25)의 공급 포트(25a)에 연통되고 외측 면에 개구되는 공급로(3a)가 형성되어 있는 동시에 배출 포트(25b)에 연통되고 외측 면에 개구되는 배출로(미도시)가 형성되어 있다.

또한, 도 17에 나타낸 바와 같이, 케이싱 본체(2)의 상부에는 경전 조절용 구동부(47)가 설치되어 있다. 이 경전 조절용 구동부(47)에 따르면, 경전 조절용 대경 피스톤(44) 및 소경 피스톤(45)을 좌우의 원하는 방향으로 원하는 거리만큼 슬라이드시킬 수 있다. 이렇게 하여 사판(12)의 회동축선(M)에 대한 경전 각도(θ)를 변경할 수 있다. 이때, 사판(12)의 볼록면(32)이 사판 지지부(4)의 오목면(22)에 안내되고, 사판(12)이 소정의 축심을 중심으로 하여 도 17에 나타낸 앙각 방향(G)으로 회동한다. 이로써 피스톤(61)의 스트로크량을 변경할 수 있고, 회전축(5)의 회전 속도를 조절할 수 있다.

다음으로, 도 1 ~ 도 3을 참조하여 제1 실시예의 피스톤(61)을 설명한다. 이 도 1에 나타내는 피스톤(61)은 주벽 본체부(62)와 뚜껑부(63)를 구비하고 있다.

주벽 본체부(62)는 중공부(62b)를 가지며, 해당 중공부(62b)와 연통되는 개구부(64)가 일단에 형성된 원통형 부재이다. 그리고 피스톤(61)의 타단부(선단부)는 구형으로 형성되며, 슈(13)에 형성된 끼워 맞춤 오목부(13a)에 회동 가능하게 장착된다.

뚜껑부(63)는 주벽 본체부(62)의 개구부(64)의 내주면에 용접되어 중공부(62b)를 밀봉하는 것이며, 그 외면이 액압을 받는 수압면(63a)으로 형성되어 있다. 이 용접 방법으로, 예를 들어 전자빔 용접(EBW), 레이저 용접을 사용한다.

그리고 도 2에 나타낸 바와 같이, 주벽 본체부(62)의 내주면에는 뚜껑부(63) 측의 위치에서 이 뚜껑부(63)에서 멀어지는 방향으로 차례로 응력 저감부(65), 대경 오목부(66) 및 소경부(67)가 형성되어 있다.

이 응력 저감부(65)는 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a)에 작용하는 응력을 감소하기 위한 것이며, 주벽 본체부(62)의 개구부(64)의 내주면과 뚜껑부(63)의 외주면 사이에 형성된 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a)에 인접하거나 근접한 위치에 설치되어 있다. 또한, 용접 전의 주벽 본체부(62)의 개구부(64)의 내경 및 뚜껑부(63)의 외경, 요컨대 고리형 용접부(68)의 중심 반경은 각각 R1(도 2 참조)이다.

또한, 응력 저감부(65)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 주벽 본체부(62)의 중심선(O)을 지나는 단면이 원호형(예를 들어 반원형)이며, 그 폭이 L2, 반경이 R2인 고리형 오목부로 형성되어 있다.

대경 오목부(66)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 폭이 L3, 반경이 R3으로 형성된 원통형의 오목부이며, 응력 저감부(65)보다 주벽 본체부(62)의 뒤쪽 위치에 해당 응력 저감부(65)와 인접하여 형성되어 있다. 그리고 소경부(67)는 대경 오목부(66)보다 내경이 작고 반경이 R4이며, 대경 오목부(66)보다 주벽 본체부(62)의 뒤쪽 위치에 해당 대경 오목부(66)와 인접하여 형성되어 있다.

덧붙여서, 이 실시예에서는 R2 > R3 > R1 > R4의 관계에 있다.

또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 이 소경부(67)의 대경 오목부(66) 측의 단면이 링형의 단차부(69)로서 형성되어 있다. 요컨대, 링형의 단차부(69)는 주벽 본체부(62)의 내주면에 돌출하여 설치되어 있는 소경부(67)의 뚜껑부(63) 측의 단부에 형성되며, 주벽 본체부(62)의 중심선(O) 방향에 있어서, 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a)와, 간격(L4)을 두고 대향하도록 설치되어 있다.

그리고 이 간격(L4)은 후술하는 바와 같이, 뚜껑부(63)를 개구부(64)에 용접할 때에, 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a)가 연장 용접부(미도시)를 통해 단차부(69)에 연결되지 않는 치수로 설정되어 있다.

또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 피스톤(61)의 중심선(O)을 지나는 위치에, 해당 피스톤(61)의 양쪽 각 단부의 외면, 즉, 뚜껑부(63)의 수압면(63a)과, 피스톤(61)의 선단부(타단부)(62a)의 외면을 서로 연통하기 위한 통형의 액통로부(70)가 설치되어 있다.

이 액통로부(70)는 가늘고 긴 원통형 부분이며, 내부에 액통로가 형성되어있다. 도 1에 나타낸 액통로부(70)의 우단부는 뚜껑부(63)의 중심에 형성된 중심 구멍(63b)에 용접되며, 덮개부(63)의 수압면(63a)에서 외측으로 개구되어 있다. 도 1 및 도 2에 나타낸 71은 용접부이다. 그리고 액통로부(70)의 좌단부는 피스톤(61)의 선단부(62a)의 중공부(62b) 측의 내면에 결합되며, 해당 선단부(62a)에 형성되어 있는 연통 구멍(62c)을 통해 선단부(62a)의 외면에서 외측으로 개구되어 있다.

이 액통로부(70)에 따르면, 피스톤(61)의 일단부에 용접되어 있는 뚜껑부(63)의 수압면(63a) 측의 작동액을, 이 액통로부(70)를 통해 피스톤(61)의 선단부(62a)의 외면으로 인도할 수 있다. 이로써 예를 들어 이 선단부(62a)와, 해당 선단부(62a)에 요동 가능하게 끼워 맞춤되는 슈(13) 사이의 접촉부(끼워 맞춤 오목부(13a))를 작동액으로 윤활하여 그 접촉부의 마찰 저항을 줄일 수 있다.

다음으로, 상기와 같이 구성된 액압 회전기에 구비되는 피스톤(61) 및 액압 회전기(72)의 작용을 설명한다. 도 1 및 도 2에 나타내는 피스톤(61)에 따르면, 피스톤(61)을 구성하는 원통형의 주벽 본체부(62)는 중공부(62b)를 가지며, 그 중공부(62b)가 뚜껑부(63)에 의해 밀봉되어 중공부(62b)에 작동액이 유입되지 않기 때문에, 피스톤(61)을 경량화할 수 있다.

그리고 피스톤(61)과 피스톤 챔버(9a)로 둘러싸인 공간의 체적(데드볼륨)을 작게 할 수 있기 때문에, 작동액의 압축성으로 인하여 발생하는 압축성 손실을 줄일 수 있다.

또한, 주벽 본체부(62)의 개구부(64)와 뚜껑부(63) 사이에 형성된 용접부(68)에는 그 잔류 응력 및 피스톤(61)의 수압면(63a) 및 외주면(62d)에 작용하는 힘(Fx,KFy(반력))이 걸리지만(도 3 참조), 이러한 응력이나 힘(Fx,KFy)이 강도가 비교적 작은 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a)에 집중하지 않도록 응력 저감부(65)에 의해 줄일 수 있다. 이로써 용접부(68)의 해당 단부(68a)의 피로 강도의 향상을 도모할 수 있고, 나아가 피스톤(61)의 강도를 높일 수 있다.

따라서 도 1에 나타낸 피스톤(61)에 따르면, 해당 피스톤(61)이 설치되어 있는 액압 회전기(72)를 펌프 또는 모터로 사용하는 경우의 에너지 변환 효율 및 최고 회전 속도의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 피스톤(61)에 응력 저감부(65)를 마련함으로써 해당 피스톤(61)의 강도를 높일 수 있고, 그 수명을 연장할 수 있다.

다음으로, 도 3을 참조하여 피스톤(61)에 작용하는 힘(Fx,KFy)에 대해 설명한다. 도 3은 도 1에 나타낸 피스톤(61)을 도 17에 나타낸 액압 회전기(1)의 복수의 각 피스톤 챔버(9a)에 장착한 상태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 피스톤(61)의 수압면(63a)에는 피스톤 챔버(9a) 내의 압액 압력에 따른 수평 방향의 가압력(Fx)이 걸려 있으며, 그리고 이 가압력(Fx)은 피스톤(61)의 선단부(62a)의 외면이 슈(13)의 끼워 맞춤 오목부(13a)를 같은 방향으로 가압한다. 또한, 가압력(Fx)의 반력이 -Fx이다. 그리고 사판(12)의 회동 축선(M)에 대한 경전 각도가 θ이기 때문에, 피스톤(61)의 선단부(62a)에는 사판(12)의 판면에 대해 수직 방향의 항력(FR)이 작용하고, 이 항력(FR)의 y방향(도 3에 있어서, 회전축선(M)에 직교하는 방향) 성분이 Fy이다. 그리고 이 y방향 성분(Fy)에 의해 피스톤(61)이 도 3에 나타낸 피스톤 챔버(9a)의 각부(角部)(S)를 지점으로 하여 반시계 방향으로 회전하는 모멘트가 발생하고, 이 모멘트에 의해 피스톤(61)의 뚜껑부(63) 측의 단부의 상면이 피스톤 챔버(9a)의 내면을 KFy의 힘으로 가압한다. 따라서 가압력(KFy)의 반력이 피스톤(61)의 뚜껑부(63) 측의 단부의 상면에 걸린다.

이와 같이, 주벽 본체부(62)의 개구부(64)와 뚜껑부(63) 사이에 형성된 용접부(68)에는 그 잔류 응력 및 피스톤(61)의 수압면(63a) 및 외주면(62d)에 작용하는 힘(Fx,KFy)이 걸리지만, 이러한 응력이나 힘(Fx,KFy)이 강도가 비교적 작은 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a)에 집중하지 않도록 응력 저감부(65)에 의해 줄일 수 있다.

또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 응력 저감부(65)는 주벽 본체부(62)의 중심선(O)을 지나는 단면이 원호형(예를 들어 반원형)의 고리형 오목부이기 때문에, 이 응력 저감부(65)에 따르면, 뚜껑부(63)의 내면(63c)과 해당 응력 저감부(65)의 내주면(65a)이 서로 결합하는 부분(K)이 우각부가 되지 않도록 대략 평탄부로 형성할 수 있다. 따라서 응력 저감부(65)는 이런 대략 평탄부에 형성된 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a)에 응력이 집중하는 것을 방지할 수 있고, 그 결과, 용접부(68)의 해당 단부(68a)의 피로 강도의 향상을 도모할 수 있다. 이로써 피스톤(61)의 수명을 연장할 수 있다.

또한, 도 2에 나타낸 단차부(69)와 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a)의 간격(L4)은 뚜껑부(63)를 개구부(64)에 용접할 때에, 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a)가 연장 용접부(미도시)를 통해 단차부(69)에 연결되지 않는 치수로 설정되어 있다.

이와 같이 하면, 덮개부(63)를 개구부(64)에 용접할 때에, 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a)가 연장 용접부(미도시)를 통해 단차부(69)에 연결되지 않도록 할 수 있다.

요컨대, 용접부(68)가, 뚜껑부(63)의 외주면과 주벽 본체부(62)의 내주면이 서로 끼워 맞춤을 하는 부분을 넘어 주벽 본체부(62)의 중공부(62b) 측으로 노출되는 상태에서 연장되는 용접부(미도시)가 형성되고, 이 연장 용접부가 단차부(69)와 연결되어 버리면, 이 연장 용접부가 원통 벽부가 되고, 이 원통 벽부의 내주면과 뚜껑부(63)의 내면(63c)으로 형성되는 모서리부가 우각부가 된다. 이로써 우각부에 형성되어 있는 용접부(68)의 단부(68a)에 응력이 집중하게 되어 용접부(68)의 해당 단부(68a)의 피로 강도가 감소한다.

이에 반해, 본 실시예에서는 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a)가 연장 용접부를 통해 단차부(69)에 연결되지 않고, 예를 들어 연장 용접부가 원통 벽부가 되지 않고 고리형의 돌기로 형성되는 경우에는 용접부(68)의 해당 단부(68a)가 형성되어 있는 부분은 우각부가 되지 않기 때문에, 해당 단부(68a)에 응력이 집중하지 않도록 할 수가 있다.

따라서 용접부(68)의 해당 단부(68a)가 연장 용접부를 통해 단차부(69)에 연결되지 않도록 할 수 있기 때문에, 용접부(68)의 해당 단부(68a)의 피로 강도가 감소하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 주벽 본체부(62)의 내주면에 단차부(69)가 형성되는 이유는 주벽 본체부(62)의 내주면에 있어서, 응력 저감부(65)보다 중공부(62b)의 뒤쪽 위치에, 용접부(68)의 단부(68a)보다 내경이 큰 대경 오목부(66)를 형성하고, 이 대경 오목부(66)보다 뒤쪽에 소경부(67)를 형성하기 때문이다. 이 대경 오목부(66)와 소경부(67) 사이에 단차부(69)가 형성된다. 그리고 대경 오목부(66)를 형성함으로써 연장 용접부가 주벽 본체부(62)의 응력 저감부(65)보다 뒤쪽의 내주면에 연결되지 않도록 할 수 있다.

또한, 이와 같이, 주벽 본체부(62)의 내주면에 있어서, 응력 저감부(65)보다 중공부(62b)의 뒤쪽 위치에, 용접부(68)의 단부(68a)보다 내경이 큰 대경 오목부(66)를 형성함으로써 주벽 본체부(62)의 개구부(64)의 내경(R1)을, 주벽 본체부(62)의 소경부(67)의 내경(R4)보다 큰 치수로 설계할 수 있다. 이로써 주벽 본체부(62)를 단조에 의해 제작하는 것이 가능하며, 소경부(67) 전체를 보링 가공(절삭 가공)으로 형성하지 않아도 되므로 제조 비용을 절감할 수 있다. 다만, 도 2에 나타낸 주벽 본체부(62)의 개구부(64)의 내주면과 대경 오목부(66)의 내주면은 용접을 위한 표면 가공을 위해 보링 가공된다.

다음으로, 본 발명에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤의 제2 실시예 ~ 제4 실시예를 도 4 ~ 도 6을 참조하여 설명한다. 도 4 ~ 도 6에 나타낸 제2 실시예 ~ 제4 실시예의 피스톤(74,75,76)과, 도 1 및 도 2에 나타낸 제1 실시예의 피스톤(61)이 다른 점은 응력 저감부의 단면 형상이 다른 점이다.

그 이외에는 도 1에 나타낸 제1 실시예의 피스톤(61)과 동등한 구성이며, 동일하게 작용하기 때문에 동등 부분을 동일한 도면 부호로 나타내며, 동등 부분의 설명을 생략한다.

도 4에 나타낸 제2 실시예의 응력 저감부(77)의 단면 형상은 도 2에 나타낸 제1 실시예의 응력 저감부(65)의 반원형 단면 형상에 있어서, 단차부(69)를 향하는 측의 대략 1/3 부분을 직선의 경사면부(77a)로 형성한 것이다. 이 응력 저감부(77)의 폭은 L1(>L2)이다.

이와 같이, 응력 저감부(77)의 단차부(69) 측의 대략 1/3 부분을 직선의 경사면부(77a)로 형성하면, 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a)에서 단차부(69)를 향해 연장되어 형성되는 경우가 있는 연장 용접부(미도시)가, 대경 오목부(66)의 내주면에 연결되는 가능성을 더욱 낮출 수 있다.

도 5에 나타낸 제3 실시예의 응력 저감부(78)의 단면 형상은 그 바닥부가 주벽 본체부(62)의 중심선(O)과 평행한 대략 직사각형이며, 그 바닥부의 반경은 예를 들어 제1 실시예와 동일하며 R2이다. 이와 같이, 응력 저감부(78)의 단면 형상을 직사각형으로 함으로써 응력 저감부(78)를 예를 들어 보링 가공할 때에, 그 작업성의 향상을 도모할 수 있다.

도 6에 나타낸 제4 실시예의 응력 저감부(79)의 단면 형상은 대략 직각삼각형이며, 그 바닥부는 단차부(69)를 향해 감에 따라 내경이 작아지는 직선의 경사 면부로 형성되어 있다.

이와 같이, 응력 저감부(79)의 바닥부 전체를 직선의 경사면부로 형성하면, 도 4에 나타낸 것과 마찬가지로, 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a)에서 단차부(69)를 향해 연장되어 형성되는 경우가 있는 연장 용접부(미도시)가, 대경 오목부(66)의 내주면에 연결되는 가능성을 낮출 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤의 제5 실시예 ~ 제9 실시예를 도 7 ~ 도 11을 참조하여 설명한다. 도 7 ~ 도 11에 나타낸 제5 실시예 ~ 제9 실시예의 피스톤(81,82,83,84,85)과, 도 1 및 도 2에 나타낸 제1 실시예의 피스톤(61)이 다른 점은 도 1 에 나타낸 제1 실시예에서는 응력 저감부(65)를 주벽 본체부(62)의 내주면에 마련한 것에 반해, 도 7 ~ 도 11에 나타낸 제5 실시예 ~ 제9 실시예에서는 응력 저감부(86,87,88,89,90)를 뚜껑부(63)의 중공부(62b) 측의 내면(63c)에 마련한 점이다.

이 도 7 ~ 도 11에 나타낸 제5 실시예 ~ 제9 실시예의 응력 저감부(86,87,88,89,90)는 주벽 본체부(62)의 개구부(64)와 뚜껑부(63) 사이에 형성된 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a)에 인접한 뚜껑부(63)의 내면(63c)에 마련되어 용접부(68)의 단부(68a)에 작용하는 응력을 줄일 수 있는 것이다.

그리고 도 7 ~ 도 11에 나타낸 바와 같이, 제5 실시예 ~ 제9 실시예의 주벽 본체부(62)의 내주면에는 대경 오목부(66) 및 단차부(69)가 형성되어 있지 않다. 그 이유는 주벽 본체부(62)의 내주면에는 고리형 오목부로서의 응력 저감부(65) 등이 형성되어 있지 않기 때문이다. 요컨대, 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a)에서 중공부(62b)의 뒤쪽을 향해 연장 용접부가 연장되어 형성되는 경우가 있었다고 해도 그 연장 용접부가 폐색하는 것을 방지하는 고리형 오목부(응력 저감부(65) 등) 자체가 존재하지 않기 때문이다.

따라서 주벽 본체부(62)는 개구부(64)의 내주면 및 이보다 중공부(62b)의 뒤쪽 내주면(소경부(67))의 반경이 R1인 원통형으로 형성되어 있다.

도 7 내지 도 11에 나타낸 제5 실시예 내지 제9 실시예의 응력 저감부(86,87,88,89,90)는 뚜껑부(63)의 중공부(62b) 측의 내면(63c)의 외주부에서 중공부(62b) 측으로 돌출하는 링형의 얇은 부분으로 형성되어 있다. 그리고 이 얇은 부분을 포함한 뚜껑부(63)의 외주면과, 주벽 본체부(62)의 개구부(64)의 내주면 사이에 용접부(68)가 형성되어 있다.

또한, 도 7 내지 도 11에 나타낸 각각의 제5 실시예 내지 제9 실시예의 응력 저감부(86,87,88,89,90)가 서로 다른 점은 응력 저감부(86) 등인 얇은 부분을 형성하는 고리형 오목부(91,92,93,94,95)의 단면 형상이 다른 점이다. 이 고리형 오목부(91) 등은 뚜껑부(63)의 중공부(62b) 측의 내면(63c)에 형성되어 있다.

도 7에 나타낸 제5 실시예의 고리형 오목부(91)의 단면 형상은 반원형이며, 그 반경은 L5이다. 그리고 응력 저감부(86)로서의 링형 얇은 부분의 선단부의 두께가 D5, 뚜껑부(63)의 두께가 W5이다.

도 7에 나타낸 응력 저감부(86)에 따르면, 주벽 본체부(62)의 외면에 도 3에 나타낸 바와 같이 가압력(KFy)의 반력이 걸리면, 용접부(68)는 주벽 본체부(62)의 내주면과, 뚜껑부(63)에 형성된 얇은 부분의 외주면 사이에 끼워져 압축력(KFy)을 받지만, 이러한 주벽 본체부(62), 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a), 및 뚜껑부(63)에 형성된 응력 저감부(86)(얇은 부분)가 가압력(KFy)에 의해 반경 방향 내측으로 휘어질 수 있다. 이로써 용접부(68)의 중공부(62b) 측의 단부(68a)에 작용하는 압축력(KFy)에 의한 응력을 감소시킬 수 있으며, 그 결과 용접부(68)의 해당 단부(68a)의 피로 강도의 향상을 도모할 수 있다. 이로써 피스톤(81)의 수명을 연장할 수 있다.

그리고 도 7에 나타낸 바와 같이, 고리형의 응력 저감부(86)(얇은 부분)를, 뚜껑부(63)의 중공부(62b) 측의 내면(63c)에 마련된 단면이 반원형의 고리형 오목부(91)로 형성하면, 뚜껑부(63)자체의 두께(W5)를 적절한 치수로 할 수 있고, 뚜껑부(63)에 필요한 강성을 확보할 수 있다.

도 8에 나타내는 제6 실시예의 고리형 오목부(92)의 단면 형상은 바닥부가 주벽 본체부(62)의 중심선(O)과 직교하는 대략 직사각형이다. 이와 같이, 고리형 오목부(92)의 단면 형상을 직사각형으로 함으로써 고리형 오목부(92)를 예를 들어 보링 가공할 때에, 그 작업성의 향상을 도모할 수 있다. 그리고 도 8에 나타낸 바와 같이, 고리형 오목부(92)의 단면은 그 바닥부의 깊이가 L6, 폭이 H6이다. 또한, 링형 응력 저감부(87)(얇은 부분)의 선단부의 두께가 D6, 뚜껑부(63)의 두께가 W6이다.

도 9에 나타낸 제7 실시예의 고리형 오목부(93)의 단면 형상은 대략 이등변 삼각형이며, 그 바닥부는 서로 같은 경사각도인 2개의 직선 경사면부로 형성되어 있다.

이와 같이, 고리형 오목부(93)의 단면 형상을 대략 이등변 삼각형으로 해도 응력 저감부(88)(얇은 부분)를 형성할 수 있다. 그리고 도 9에 나타낸 바와 같이, 고리형 오목부(93)의 단면은 그 바닥부의 깊이가 L7, 폭이 H7이다. 또한, 링형 응력 저감부(88)(얇은 부분)의 선단부의 두께가 D7, 뚜껑부(63)의 두께가 W7이다.

도 10에 나타낸 제8 실시예의 고리형 오목부(94)의 단면 형상은 대략 사다리꼴이며, 바닥부를 향하여 감에 따라 폭(H)이 좁아지는 형상이다.

이와 같이, 고리형 오목부(94)의 단면 형상을 대략 사다리꼴로 하여도 고리형의 응력 저감부(89)(얇은 부분)를 형성할 수 있다. 그리고 도 10에 나타낸 바와 같이, 고리형 오목부(94)의 단면은 그 바닥부의 깊이가 L8, 개구부의 폭이 H8이다. 또한, 링형 응력 저감부(89)(얇은 부분)의 선단부의 두께가 D8, 뚜껑부(63)의 두께가 W8이다.

도 11에 나타낸 제9 실시예의 고리형 오목부(95)의 단면 형상은 대략 직각 삼각형이며, 그 바닥부는 뚜껑부(63)의 중심을 향해 감에 따라 그 깊이(L)가 깊어지는 직선의 경사면부로 형성되어 있다.

이와 같이, 고리형 오목부(95)의 단면 형상을 거의 직각 삼각형으로 하여도 고리형의 응력 저감부(90)(얇은 부분)를 형성할 수 있다. 그리고 도 11에 나타낸 바와 같이, 고리형 오목부(95)의 단면은 그 바닥부의 최대 깊이가 L9, 오목부의 폭이 H9이다. 또한, 링형의 응력 저감부(90)(얇은 부분)의 선단부는 중공부(62b) 측을 향해 돌출하는 각부로 형성되어 있다. 그리고 뚜껑부(63)의 두께가 W9이다.

도 12는 같은 발명의 제10 실시예에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤(96)의 도 1의 A부에 해당하는 부분의 부분 확대 단면도이다. 이 도 12에 나타낸 제10 실시예는 도 2에 나타낸 제1 실시예에 있어서, 도 7에 나타낸 제5 실시예의 고리형 오목부(91)를 뚜껑부(63)의 중공부(62b) 측의 내면(63c)에 형성하여 응력 저감부(86)(얇은 부분)를 마련한 것이다. 이 제10 실시예는 제1 실시예 및 제5 실시예와 같은 작용을 발휘할 수 있다.

도 13은 같은 발명의 제11 실시예에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤(97)의 도 1의 A부에 해당하는 부분의 부분 확대 단면도이다. 이 도 13에 나타낸 제11 실시예는 도 2에 나타낸 제1 실시예에 있어서, 도 10에 나타낸 제8 실시예의 고리형 오목부(94)를 뚜껑부(63)의 중공부(62b) 측의 내면(63c)에 형성하여 응력 저감부(89)(얇은 부분)를 마련한 것이다. 이 제11 실시예는 제1 실시예 및 제8 실시예와 같은 작용을 발휘할 수 있다.

다만, 상기 제10 실시예, 제11 실시예 이외에도, 이와 마찬가지로, 제1 실시예 ~ 제4 실시예의 각 실시예의 응력 저감부와, 제5 실시예 ~ 제9 실시예의 응력 저감부를 조합한 구성으로 하여도 좋다.

도 14는 같은 발명의 제12 실시예에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤(98)의 종단면도이며, 도 15는 도 14에 나타낸 피스톤(98)의 도 1의 A부에 해당하는 부분의 부분 확대 단면도이다. 도 14, 도 15에 나타낸 제12 실시예의 피스톤(98)과, 도 1에 나타낸 제1 실시예의 피스톤(61)이 다른 점은 액통로부(99,70)가 다른 점이다.

그 이외에는 제1 실시예와 동등한 구성이며 동일하게 때문에 동등 부분을 동일한 도면 부호로 나타내고, 그 설명을 생략한다.

도 14에 나타낸 제12 실시예의 피스톤(98)에 구비되는 액통로부(99)는 주벽 본체부(62)의 내면에 작동액이 접촉하도록 마련되고, 피스톤(98)의 양쪽 각 단부의 외면, 즉 뚜껑부(63)의 수압면(63a)과, 피스톤(10)의 선단부(타단부)(10a)의 외면을 서로 연통하도록 구성되어 있다.

요컨대, 도 14, 도 15에 나타낸 바와 같이, 액통로부(99)는 주벽 본체부(62)의 중공부(62b)에 통형의 밀폐된 중공 부재(100)를 가지며, 이 중공 부재(100)의 우단부가 뚜껑부(63)의 내면(63c)과 결합하고 있다. 그리고 주벽 본체부(62)의 내주면과, 중공 부재(100)의 외주면 사이에 통형의 액통로가 형성되고, 이 액통로의 우단부가, 뚜껑부(63)에 형성된 관통 구멍(101)을 통해 외부와 연통되어 있다. 그리고 액통로의 좌단부가, 연통 구멍(62c)을 통해 피스톤(98)의 선단부(10a)의 외부와 연통되어 있다.

이 도 14에 나타낸 피스톤(98)에 따르면, 도 1에 나타낸 피스톤(61)과 마찬가지로, 피스톤(98)의 선단부(10a)와, 해당 선단부(10a)에 요동 가능하게 끼움 맞춤을 하는 슈(13) 사이의 마찰 저항을 작동액으로 줄일 수 있다. 그리고 액통로부(99)를 흐르는 작동액은 주벽 본체부(62)의 내면에 접촉하기 때문에, 이 작동액이, 피스톤(98)과 피스톤 챔버(9a)의 슬라이딩으로 인해 발생하는 마찰열을 효과적으로 제거할 수 있다. 이로써 피스톤(98)의 피스톤 챔버(9a)와의 슬라이딩면(외주면)의 냉각 성능을 향상시킬 수 있고, 액압 회전기(720의 회전 속도의 향상을 도모할 수 있다.

도 16은 같은 발명의 제13 실시예에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤(103)의 도 1의 A부에 해당하는 부분의 부분 확대 단면도이다. 도 16에 나타낸 제13 실시예의 피스톤(103)과, 도 2에 나타낸 제1 실시예의 피스톤(61)이 다른 점은 도 2에 나타낸 제1 실시예에서는 단차부(69)가 형성되어 있지만, 도 16에 나타낸 제13 실시예에서는 단차부(69)가 형성되어 있지 않은 점과, 도 2에 나타낸 제1 실시예에서는 주벽 본체부(62)의 개구부(64)의 반경(R1)을 소경부(67)의 반경(R4)보다 크게 형성했지만, 도 16에 나타낸 제13 실시예에서는 주벽 본체부(62)의 개구부(64)의 반경(R5)을 소경부(67)의 반경(R4)보다 작게 형성한 점이다.

그 이외에는 제1 실시예와 동등한 구성이며 동일하게 작용하기 때문에 동등 부분을 동일한 도면 부호로 나타내고, 그 설명을 생략한다.

도 16에 나타낸 제13 실시예의 피스톤(103)은 주벽 본체부(62)의 개구부(64)의 반경(R5)을 소경부(67)의 반경(R4)보다 작게 형성한 것이며, 이 주벽 본체부(62)를 단조로 제작하면, 비용과 노력이 소요되지만, 보링 가공에 따르면, 그보다 저렴한 비용과 노력으로 제작하는 것이 가능하다.

다만, 상기 실시예에서는 본 발명의 액압 회전기의 형식을, 도 17에 나타내는 사판식 액셜 피스톤 모터 또는 펌프를 예로 들어 설명했지만, 이 대신에 본 발명을 사축형 액셜 피스톤 모터 또는 펌프에 적용할 수가 있다.

그리고 상기 각 실시예에서는 액통로부를 구비한 피스톤에 본 발명을 적용한 예로 들어 설명했지만, 이 액통로부를 구비하지 않은 피스톤에 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 상기 각 실시예에서는 주벽 본체부(62)의 내주면에 형성된 응력 저감부(65) 등의 단면 형상, 및 뚜껑부(63)의 내면(63c)에 형성된 고리형 오목부(91) 등의 단면 형상을, 반원형, 경사면부를 갖는 반원형, 대략 직사각형, 대략 직각 삼각형, 또는 대략 사다리꼴로 했지만, 그 이외의 원호형, 대략 다각형, 반타원형 등 임의의 형상으로 하여도 좋다.

상기 설명으로부터, 당업자에게는 본 발명의 많은 개량이나 다른 실시예가 분명하다. 따라서 상기 설명은 예시로서만 해석되어야하며, 본 발명을 실행하는 가장 좋은 양태를 당업자에게 교시할 목적으로 제공된 것이다. 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 그 구조 및/또는 기능의 상세한 부분을 실질적으로 변경할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 액압 회전기에 구비되는 피스톤 및 액압 회전기는 피스톤의 경량화 및 강도의 향상을 도모할 수 있는 동시에 피스톤이 설치되는 액압 회전기의 에너지 변환 효율 및 최고 회전 속도의 향상을 도모할 수 있는 탁월한 효과가 있고, 이와 같은 액압 회전기에 구비되는 피스톤 및 액압 회전기에 적용하는데 적합하다.

1: 사판식 액압 회전기 2: 케이싱 본체
3: 밸브 커버 3a: 공급로
4: 사판 지지부 5: 회전축
6,7: 베어링 8: 씰 커버
9: 실린더 블록 9a: 피스톤 챔버
9b: 오일 통로 10: 피스톤
10a: 선단부 10b: 중공부
12: 사판 13: 슈
13a: 끼워 맞춤 오목부 13b: 맞닿음면
14: 누름판 22: 오목면
25: 밸브 플레이트 25a: 공급 포트
25b: 배출 포트 26a: 활면
32: 볼록면 41: 슈 플레이트
44: 경전 조절용 대경 피스톤
45: 경전 조절용 소경 피스톤
47: 경전 조절용 구동부
61,74,75,76,81,82,83,84,85: 피스톤
96,97,98,103: 피스톤 62: 주벽 본체부
62a: 선단부 62b: 중공부
62c: 연통 구멍 62d: 외주면
63: 덮개부 63a: 수압면
63b: 중심 구멍 63c: 내면
64: 개구부
65,77,78,79,86,87,88,89,90: 응력 저감부
65a: 내주면 66: 대경 오목부
67: 소경부 68,71: 용접부
68a: 용접부의 단부 69: 단차부
70,99: 액통로부 72: 액압 회전기
91,92,93,94,95: 고리형 오목부
100: 중공 부재 101: 뚜껑부의 관통 구멍
G: 앙각 방향 M: 회전축선
K: 결합하는 부분

Claims

회전축과 함께 회전하는 실린더 블록에 복수의 피스톤이 그 원주 방향으로 배치되어 펌프 또는 모터로 사용되는 액압 회전기에 구비되는 피스톤에 있어서,
중공부를 가지며, 상기 중공부와 연통하는 개구부가 일단에 형성된 원통형의 주벽 본체부와,
상기 개구부의 내주면에 용접되어 상기 중공부를 밀봉하고, 외면이 액압을 받는 수압면으로 형성된 뚜껑부와,
상기 개구부와 상기 뚜껑부 사이에 형성된 용접부의 상기 중공부 측의 단부에 인접하거나 근접한 상기 주벽 본체부의 내주면 또는 상기 뚜껑부의 내면에 설치되어 상기 용접부의 단부에 작용하는 응력을 줄이기 위한 응력 저감부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액압 회전기에 구비되는 피스톤.
제 1 항에 있어서,
상기 응력 저감부는 상기 주벽 본체부의 내주면에 설치되어 상기 주벽 본체부의 중심선을 지나는 단면이 원호형 또는 다각 형상을 포함하는 소정 형상의 고리형 오목부인 것을 특징으로 하는 액압 회전기에 구비되는 피스톤.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 응력 저감부는 상기 뚜껑부의 상기 중공부 측의 내면의 외주부에서 상기 중공부 측으로 상기 외주부보다 내측의 상기 내면보다 돌출하는 고리형의 얇은 부분이며, 상기 얇은 부분을 포함하는 상기 뚜껑부의 외주면과 상기 주벽 본체부의 내주면 사이에 상기 용접부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액압 회전기에 구비되는 피스톤.
제 3 항에 있어서,
상기 응력 저감부로서 상기 얇은 부분은 상기 뚜껑부의 상기 중공부 측의 내면에 설치되어 상기 뚜껑부의 중심선을 지나는 단면이 원호형 또는 다각 형상을 포함하는 소정 형상의 고리형 오목부로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액압 회전기에 구비되는 피스톤.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주벽 본체부의 내주면에 돌출하여 형성되고, 상기 주벽 본체부의 중심선 방향에 있어서 상기 용접부의 상기 중공부 측의 단부와 대향하는 고리형의 단차부를 구비하며,
상기 단차부와 상기 용접부의 상기 중공부 측의 단부와의 간격은 상기 뚜껑부를 상기 개구부에 용접할 때에, 상기 용접부의 상기 중공부 측의 단부가 연장 용접부를 통해 상기 단차부에 연결되지 않도록 하는 치수로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 액압 회전기에 구비되는 피스톤.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피스톤의 중심선을 통과하는 위치에, 상기 피스톤의 양쪽 각 단부의 외면을 서로 연통하기 위한 통형의 액통로부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액압 회전기에 구비되는 피스톤.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주벽 본체부의 내면에 작동액이 접촉하도록 설치되어 상기 피스톤의 양쪽 각 단부의 외면을 서로 연통하기 위한 액통로부를 구비하는 것을 특징으로 하는 액압 회전기에 구비되는 피스톤.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 피스톤을 구비하며, 펌프 또는 모터로 사용되는 것을 특징으로 하는 액압 회전기.