KR20150097568A

KR20150097568A - 경사판식 유압 모터 또는 경사판식 유압 펌프

Info

Publication number: KR20150097568A
Application number: KR1020157017859A
Authority: KR
Inventors: 데루히코 사타케; 다쿠히로 가리노
Original assignee: 나부테스코 가부시키가이샤
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2012-12-26
Publication date: 2015-08-26
Also published as: WO2014102923A1; CN104884796A; KR101967505B1; CN104884796B; US10240459B2; US20150308271A1

Abstract

본 발명의 과제는, 틸팅 제어 피스톤의 경사판 측단부에 슈를 설치하는 일 없이, 경사판을 안정적으로 보유 지지할 수 있는 구조를 구비한 경사판식 유압 모터 또는 경사판식 유압 펌프를 제공하는 것이다. 본 발명의 실시 형태의 일례는, 경사판식의 유압 모터(1)이다. 틸팅 피스톤(8)의 경사판측 단부면에 구면부(8b)가 일체적으로 형성되어 있고, 경사판(7)의 지지면(7b)[제2 지지면(7b2)]에 상기 구면부(8b)가 미끄럼 이동 가능하게 끼워 넣어지는 오목홈(10)이 형성되어 있다. 오목홈(10)은 제2 지지면(7b2)의 일부이며, 2개의 피봇(11)을 연결하는 방향에 대해 직교하는 방향으로 길이 방향을 갖는 소정의 폭을 갖는 홈 형상으로 이루어져 있다.

Description

경사판식 유압 모터 또는 경사판식 유압 펌프 {SWASH-PLATE HYDRAULIC MOTOR OR SWASH-PLATE HYDRAULIC PUMP}

본 발명은 유압 셔블 등의 건설 차량에 사용되는 경사판식 유압 모터 또는 경사판식 유압 펌프에 관한 것이다.

경사판식 유압 모터 또는 경사판식 유압 펌프는, 경사판의 틸팅 각도를 변화시키기 위한 틸팅 피스톤을 갖는다. 여기서, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 경사판식 유압 모터(1)에서는, 경사판(12)과 틸팅 제어 피스톤(14B)이 점 접촉하고 있다.

일본 특허 공개 제2004-169654호 공보

특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 경사판(12)과 틸팅 제어 피스톤(14B)이 점 접촉하고 있으면, 실린더에 공급되는 유압의 상태에 따라서는, 경사판(12)의 자세가 불안정해지는 경우가 있다. 이로 인해, 통상 틸팅 제어 피스톤의 경사판 측단부에 경사판과 면 접촉하는 슈를 회전 가능하게 설치하고 있다. 당해 슈를 설치함으로써 경사판의 자세가 불안정해지는 것을 방지할 수 있지만, 한편으로 고비용으로 된다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 틸팅 제어 피스톤의 경사판 측단부에 슈를 설치하는 일 없이, 경사판을 안정적으로 보유 지지할 수 있는 구조를 구비한 경사판식 유압 모터 또는 경사판식 유압 펌프를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 본체 케이스와, 상기 본체 케이스 내에 수납된 회전축과, 상기 회전축에 설치된 실린더 블럭과, 상기 실린더 블럭에 형성된 복수의 실린더 구멍과, 상기 실린더 구멍에 미끄럼 이동 가능하게 삽입된 피스톤과, 상기 피스톤의 선단에 설치된 슈와, 상기 슈가 미끄럼 이동하는 경사면과, 상기 경사면의 반대측에 형성되고 상기 본체 케이스에 대해 2개의 피봇을 통해 지지되는 지지면을 갖는 경사판과, 당해 경사판의 지지면에 접촉하고, 상기 경사판을 상기 피스톤측을 향하여 압박함으로써 당해 경사판을 틸팅시키는 틸팅 피스톤과, 상기 본체 케이스에 형성되고 상기 틸팅 피스톤이 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 틸팅 피스톤용 실린더 구멍을 구비하는 경사판식 유압 모터 또는 경사판식 유압 펌프에 있어서, 상기 틸팅 피스톤의 경사판측 단부면에 구면부가 일체적으로 형성되어 있고, 상기 경사판의 지지면에 상기 구면부가 미끄럼 이동 가능하게 끼워 넣어지는 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 경사판식 유압 모터 또는 경사판식 유압 펌프이다.

이 구성에 의하면, 틸팅 피스톤의 경사판 측단부에 슈를 설치하는 일 없이, 틸팅 피스톤과 경사판의 접촉 범위를 종래보다도 넓게 할 수 있다. 그 결과, 종래보다도 비용을 삭감하면서, 경사판을 안정적으로 보유 지지할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 오목부의 바닥면은, 상기 2개의 피봇을 연결하는 방향에는 상기 구면부와 동일 형상의 원호 형상으로 형성되어 있고, 상기 2개의 피봇을 연결하는 방향에 대해 직교하는 방향에는 평평하게 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 2개의 피봇을 연결하는 방향에 있어서는 경사판의 보유 지지력이 향상되고, 2개의 피봇을 연결하는 방향에 대해 직교하는 방향에 있어서는, 틸팅 피스톤의 구면부와 경사판과의 접촉부의 이동량이 저감하여, 당해 접촉부의 마모를 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 오목부의 바닥면의 곡률 반경은, 상기 구면부의 곡률 반경보다도 크고, 또한 상기 구면부의 곡률 반경의 1.56배 이하로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 경사판의 자세가 안정됨과 함께, 틸팅 피스톤의 구면부와 경사판이 국부적으로 접촉하는 것을 저감시킬 수 있어, 접촉부 마모를 저감시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 틸팅 피스톤의 경사판측 단부면에 구면부를 일체적으로 형성함과 함께, 이 구면부가 미끄럼 이동 가능하게 끼워 넣어지는 오목부를 경사판의 지지면에 형성함으로써, 틸팅 피스톤(틸팅 제어 피스톤)의 경사판 측단부에 슈를 설치하는 일 없이, 경사판을 안정적으로 보유 지지할 수 있는 구조를 구비한 경사판식 유압 모터 또는 경사판식 유압 펌프로 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 경사판식 유압 모터의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 경사판식 유압 모터를 구성하는 경사판의 도면이다.
도 3은 도 2의 (a)의 A-A 단면 확대도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다. 이하에 설명하는 경사판식의 유압 모터(1)(경사판식 유압 회전기)는 유압 셔블 등의 건설 차량에 있어서의 주행 장치에 사용되는 것이며, 고속과 저속의 2속 전환을 가능하게 하는 가변 용량형의 유압 모터이다. 또한, 본 발명은 경사판식 유압 모터뿐만 아니라 경사판식 유압 펌프에도 적용할 수 있다.

(경사판식 유압 모터의 구성)

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 유압 모터(1)의 단면도이며, 도 2는 유압 모터(1)를 구성하는 경사판(7)의 도면이다. 도 2의 (a)는 경사판(7)의 정면도이며, 도 2의 (b)는 경사판(7)의 측단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 유압 모터(1)는 본체 케이스(2), 회전축(3), 실린더 블럭(4), 피스톤(5), 슈(6), 경사판(7), 틸팅 피스톤(8) 등을 구비하고 있다.

(본체 케이스 및 회전축)

본체 케이스(2)는 회전축(3), 실린더 블럭(4), 피스톤(5), 경사판(7) 등을 수납하기 위한 것이고, 회전축(3)은 본체 케이스(2)에 대해 회전 가능하게 보유 지지되어 있다.

(실린더 블럭)

실린더 블럭(4)은 회전축(3)에 대해 스플라인 결합되고, 회전축(3)의 축방향 X로는 이동 가능하게, 회전축(3)의 회전 방향으로는 회전축(3)과 함께 회전하게 회전축(3)에 설치되어 있다. 또한, 실린더 블럭(4)의 축심 둘레에는 축방향으로 천공된 복수의 실린더 구멍(4a)이 형성되어 있다. 이들 실린더 구멍(4a)은 동일 원주 상에 등간격으로 배치되어 있다. 실린더 구멍(4a)은 그 길이 방향이 축방향 X와 평행해지도록 실린더 블럭(4)에 형성되어 있다.

(피스톤 및 슈)

피스톤(5)은 복수 구비되어 있고, 실린더 구멍(4a)의 각각에 실린더 구멍(4a)의 내벽면에 대해 미끄럼 이동 가능하게 삽입되어 있다. 피스톤(5)의 선단에 형성된 구체부에는 슈(6)가 설치되어 있다.

(경사판)

도 1, 2에 도시한 바와 같이, 경사판(7)은 슈(6)가 미끄럼 이동하는 경사면(7a)과, 경사면(7a)의 반대측에 형성되고 본체 케이스(2)에 대해 지지되는 지지면(7b)을 갖는다. 경사판(7)은 축방향 X에서 볼 때 환 형상으로 형성되어 있고, 그 구멍(7c)에 회전축(3)이 관통하고 있다.

실린더 블럭(4)의 각 실린더 구멍(4a)에 압유가 급배되면, 각각의 실린더 구멍(4a)에 삽입되어 있는 피스톤(5)이 왕복 이동한다. 이 피스톤(5)의 왕복 이동에 수반하여 슈(6)가 경사판(7)의 경사면(7a) 상을 미끄럼 이동하면서 회전하고, 당해 피스톤(5)도 회전한다. 그리고, 피스톤(5)의 회전에 의해 실린더 블럭(4)이 회전하고, 실린더 블럭(4)과 일체로 되어 회전축(3)이 회전하게 되어 있다.

경사판(7)의 지지면(7b)은 회전축(3)의 축방향 X에 대한 각도의 상이한 2개의 면인 제1 지지면(7b1)과 제2 지지면(7b2)으로 구성되어 있다. 제1 지지면(7b1)과 제2 지지면(7b2)이 교차하는 교차선 L1 상이며 회전축(3)의 양측에는 피봇(11)이 경사판(7)의 지지면(7b)에 대해 미끄럼 이동 가능하게 배치되어 있다. 이들 2개의 피봇(11)은 본체 케이스(2)에 고정되어 있다. 경사판(7)은 제1 지지면(7b1)이 본체 케이스(2)에 접촉하는 위치와 제2 지지면(7b2)이 본체 케이스(2)에 접촉하는 위치(도 1 참조) 사이에서 2개의 피봇(11)을 지지점으로 하여 요동하게 되어 있다.

또한, 도 2에 도시한 2개의 피봇용 구멍(7d)에, 각각, 피봇(11)이 미끄럼 이동 가능하게 배치된다. 2개의 피봇(11)[피봇용 구멍(7d)]은 회전축(3)의 중심을 통과하는 중심선 L2에 대해 좌우 대칭으로 배치된다.

(틸팅 피스톤)

경사판(7)의 제2 지지면(7b2)이 본체 케이스(2)에 접촉하는 부분의 본체 케이스(2) 내벽면에는, 틸팅 피스톤(8)이 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 단면 원형의 틸팅 피스톤용 실린더 구멍(9)이 형성되어 있다. 이 틸팅 피스톤용 실린더 구멍(9)에, 경사판(7)을 피스톤(5)측을 향하여 압박함으로써 당해 경사판(7)을 틸팅 시키는(요동시키는) 틸팅 피스톤(8)이 삽입되어 있다.

여기서, 도 3은 도 2의 (a)의 A-A 단면 확대도이며, 경사판(7)의 제2 지지면(7b2)에 접촉하는 틸팅 피스톤(8)도 도시하고 있다. 도 1, 3에 도시한 바와 같이, 틸팅 피스톤(8)은 일부가 원통 형상이며 틸팅 피스톤용 실린더 구멍(9)의 내벽면과 미끄럼 이동하는 본체부(8a)와, 경사판(7)측의 본체부(8a) 단부면에 당해 본체부(8a)와 일체적으로 형성된 구면부(8b)를 갖는다. 또한, 일체적으로 형성되었다고 함은, 본체부(8a)와 구면부(8b)를 갖는 틸팅 피스톤(8)이 하나의 소재(강재)로 주조 단조 성형, 또는, 절삭 등에 의해 제작되어 있는 것을 말한다. 본체부(8a)와 구면부(8b)가 각각 별도로 제작된 부품은 아닌 것을 말한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 틸팅 피스톤(8)과 틸팅 피스톤용 실린더 구멍(9)의 바닥면 사이에는, 틸팅 피스톤(8) 작동용의 압유가 도입되는 배압실(13)이 형성되어 있다. 또한, 틸팅 피스톤(8)을 작동시키기 위한 배압실(13)에의 압유는, 본체 케이스(2)에 설치된 유로(14)를 통해 공급되도록 되어 있다. 또한, 배압실(13)[틸팅 피스톤용 실린더 구멍(9)]에는, 스프링(12)(코일 스프링)이 배치되어 있다. 틸팅 피스톤(8)은 당해 스프링(12)에 의해, 항상, 경사판(7)측으로 가압되고, 경사판(7)의 제2 지지면(7b2)에 접촉하고 있다. 틸팅 피스톤(8)은 전환 밸브(도시하지 않음)가 전환되어 유로(14)를 통해 압유가 배압실(13)에 공급됨으로써 경사판(7)을 피스톤(5)측을 향하여 압박하게 되어 있다. 이에 의해, 경사판(7)의 틸팅 각도가 바뀌어 저속으로부터 고속으로 유압 모터(1)는 전환된다. 배압실(13)에의 압유의 공급을 중지하면, 배압실(13)로부터 오일이 빠져나가 틸팅 피스톤(8)이 후퇴하고, 경사판(7)의 틸팅 각도가 바뀌어 고속으로부터 저속으로 유압 모터(1)는 전환된다. 또한, 도 1은 경사판이 저속 위치에 있을 때의 도면이다.

(경사판의 지지면에 형성된 오목홈)

부호를 부여하여 도 2, 3에 도시한 바와 같이, 경사판(7)의 제2 지지면(7b2)에는, 틸팅 피스톤(8)의 구면부(8b)가 미끄럼 이동 가능하게 끼워 넣어지는 오목홈(10)이 형성되어 있다.

오목홈(10)은 제2 지지면(7b2)의 일부이며, 2개의 피봇(11)을 연결하는 방향에 대해 직교하는 방향으로 길이 방향을 갖는 소정의 폭을 갖는 홈 형상의 오목부이다. 이 오목홈(10)은 회전축(3)의 중심으로부터 경사판(7)의 외주를 향해, 경사판(7)의 구멍(7c)으로부터 경사판(7)의 외주까지 경사판(7)의 제2 지지면(7b2)에 소정의 폭으로 형성되어 있다. 또한, 오목홈(10)의 바닥면은, 2개의 피봇(11)을 연결하는 방향에는 틸팅 피스톤(8)의 구면부(8b)와 동일 형상의 원호 형상으로 형성되어 있고(도 3 참조), 2개의 피봇(11)을 연결하는 방향에 대해 직교하는 방향에는 평평(평탄)하게 형성되어 있다(도 2 참조).

(작용·효과)

본 실시 형태의 유압 모터(1)에서는, 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2004-169654호 공보)에 기재된 유압 모터와 비교하여, 경사판(7)과 틸팅 피스톤(8)의 접촉 면적이 증가한다. 이에 의해, 2개의 피봇(11)을 지지점으로 하여 요동하는 경사판(7)의 자세가 안정된다. 즉, 경사판(7)을 안정적으로 보유 지지할 수 있다. 틸팅 피스톤(8)의 경사판 측단부에, 경사판(7)과 면 접촉하는 슈를 설치하지 않아도 되므로, 비용을 삭감하면서, 경사판(7)을 안정적으로 보유 지지할 수 있다.

또한, 경사판(7)과 틸팅 피스톤(8)의 접촉 면적이 증가함으로써, 경사판(7)의 내마모성이 향상된다. 그 결과, 열처리 등의 경화 처리를 경사판(7)에 행할 필요가 저감한다. 이 관점에서도 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 구면부(8b)가 일체 형성된 틸팅 피스톤(8) 및 오목홈(10)을 형성한 경사판(7)이라고 하는 간소한 구성 부품을 추가하는 것만으로 경사판의 마모를 저감시킬 수 있다.

또한, 경사판(7)의 지지면에 형성하는 오목부를, 본 실시 형태와 같은 오목홈(10)으로 함으로써, 2개의 피봇(11)을 연결하는 방향에 있어서는 경사판(7)의 보유 지지력이 향상되고, 2개의 피봇(11)을 연결하는 방향에 대해 직교하는 방향(중심선 L2가 연장되는 방향)에 있어서는, 틸팅 피스톤(8)의 구면부(8b)와 경사판(7)의 접촉부의 이동량이 저감하여, 당해 접촉부의 마모를 저감시킬 수 있다.

또한, 경사판(7)의 제2 지지면(7b2)에 형성되고 틸팅 피스톤(8)의 구면부(8b)가 끼워 넣어지는 오목부를, 소정의 폭을 갖는 홈 형상[오목홈(10)]이 아니라, 구면부(8b)와 동일 형상의 구면 형상으로 해도 된다.

(오목홈의 바닥면의 곡률 반경과 틸팅 피스톤의 구면부의 곡률 반경의 관계)

오목홈(10)의 바닥면의 곡률 반경 R은, 틸팅 피스톤(8)의 구면부(8b)의 곡률 반경 r보다도 크고, 또한 구면부(8b)의 곡률 반경 r의 1.56배 이하로 되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 예를 들어 틸팅 피스톤(8)의 구면부(8b)의 곡률 반경 r을 24.5㎜(구경으로 말하면 φ49㎜)로 하면, 오목홈(10)의 바닥면의 곡률 반경 R은, 25㎜[구면부(8b)의 곡률 반경 r의 1.02배] 이상, 38㎜ 이하(직경으로 말하면 50㎜ 이상, 76㎜ 이하)로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

이에 의해, 경사판(7)의 자세가 안정됨과 함께, 틸팅 피스톤(8)의 구면부(8b)와 경사판(7)이 국부적으로 접촉하는 것을 저감시킬 수 있고, 그 결과, 이들 접촉부의 마모를 저감시킬 수 있다. 또한, 오목홈(10)의 바닥면이 원호 형상이라고 하는 것은, 오목홈(10)의 바닥면의 곡률 반경 R은, 오목홈(10)의 폭 방향[2개의 피봇(11)을 연결하는 방향] 전체에 걸쳐 일정하다고 하는 것이다. 또한, 틸팅 피스톤(8)에 관해서도, 그 경사판측 단부면이 구면부(8b)인 것은, 그 경사판측 단부면의 곡률 반경 r은, 경사판측 단부면 전체에 걸쳐 일정하다고 하는 것이다.

또한, 오목홈(10)의 바닥면의 곡률 반경 R이, 구면부(8b)의 곡률 반경 r의 1.3배 이상, 1.56배 이하로 되어 있으면, 보다 바람직하다. 예를 들어 구면부(8b)의 곡률 반경 r을 24.5㎜(구경으로 말하면 φ49㎜)로 하면, 오목홈(10)의 바닥면의 곡률 반경 R은, 32㎜ 이상, 38㎜ 이하(직경으로 말하면 64㎜ 이상, 76㎜ 이하)로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

이에 의해, 피봇(11)의 형상의 가공 오차가 다소 큰 경우에도, 틸팅 피스톤(8)의 구면부(8b)가 오목홈(10)의 각[오목홈(10)의 폭 방향 양단부]에 부딪히는 것을 회피할 수 있다.

또한, 오목홈(10)의 바닥면의 곡률 반경 R을, 틸팅 피스톤(8)의 구면부(8b)의 곡률 반경 r보다도 크고, 또한 구면부(8b)의 곡률 반경 r의 1.56배 이하로 하거나, 구면부(8b)의 곡률 반경 r의 1.3배 이상, 1.56배 이하로 하는 경우에, 당해 구면부(8b)의 곡률 반경 r을, 24.5㎜(구경으로 말하면 φ49㎜) 이상, 30㎜(구경으로 말하면 φ60㎜) 이하로 하는 것이 바람직하다.

이에 의해 또한, 틸팅 피스톤(8)의 구면부(8b)와 경사판(7)의 접촉부의 이동량이 저감하고, 틸팅 피스톤(8)에 작용하는 횡하중을 저감시킬 수 있다. 그 결과, 본체 케이스(2)에 형성된 틸팅 피스톤용 실린더 구멍(9)의 내측면에 작용하는 면압이 높아지는 것이 저감되어, 틸팅 피스톤용 실린더 구멍(9)의 마모가 저감된다.

1 : 유압 모터(경사판식 유압 모터)
2 : 본체 케이스
3 : 회전축
4 : 실린더 블럭
5 : 피스톤
6 : 슈
7 : 경사판
7b : 지지면
7b1 : 제1 지지면
7b2 : 제2 지지면
8 : 틸팅 피스톤
8b : 구면부
9 : 틸팅 피스톤용 실린더 구멍
10 : 오목홈(오목부)

Claims

본체 케이스와,
상기 본체 케이스 내에 수납된 회전축과,
상기 회전축에 설치된 실린더 블럭과,
상기 실린더 블럭에 형성된 복수의 실린더 구멍과,
상기 실린더 구멍에 미끄럼 이동 가능하게 삽입된 피스톤과,
상기 피스톤의 선단에 설치된 슈와,
상기 슈가 미끄럼 이동하는 경사면과, 상기 경사면의 반대측에 형성되고 상기 본체 케이스에 대해 2개의 피봇을 통해 지지되는 지지면을 갖는 경사판과,
상기 경사판의 지지면에 접촉하고, 당해 경사판을 상기 피스톤측을 향하여 압박함으로써 당해 경사판을 틸팅시키는 틸팅 피스톤과,
상기 본체 케이스에 형성되고 상기 틸팅 피스톤이 미끄럼 이동 가능하게 삽입되는 틸팅 피스톤용 실린더 구멍을 구비하는 경사판식 유압 모터 또는 경사판식 유압 펌프에 있어서,
상기 틸팅 피스톤의 경사판측 단부면에 구면부가 일체적으로 형성되어 있고,
상기 경사판의 지지면에 상기 구면부가 미끄럼 이동 가능하게 끼워 넣어지는 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 경사판식 유압 모터 또는 경사판식 유압 펌프.
제1항에 있어서,
상기 오목부의 바닥면은,
상기 2개의 피봇을 연결하는 방향에는 상기 구면부와 동일 형상의 원호 형상으로 형성되어 있고,
상기 2개의 피봇을 연결하는 방향에 대해 직교하는 방향에는 평평하게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 경사판식 유압 모터 또는 경사판식 유압 펌프.
제2항에 있어서,
상기 오목부의 바닥면의 곡률 반경은, 상기 구면부의 곡률 반경보다도 크고, 또한 상기 구면부의 곡률 반경의 1.56배 이하로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는, 경사판식 유압 모터 또는 경사판식 유압 펌프.