KR940008166B1

KR940008166B1 - 용량가변형 사축식(斜軸式) 액압회전기

Info

Publication number: KR940008166B1
Application number: KR1019910003504A
Authority: KR
Inventors: 시게다까 나까무라; 야스하루 고도; 에이끼 이즈미
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시기가이샤; 오까다 하지메
Priority date: 1990-03-06
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1994-09-07
Also published as: DE69105783D1; EP0445702B1; JP3117085B2; US5085128A; KR910017077A; EP0445702A1; DE69105783T2; JPH03258972A

Abstract

내용 없음.

Description

용량가변형 사축식(斜軸式) 액압회전기

제1도는 종래 기술에 의한 액압회전기를 도시한 종단면도.

제2도는 제1도중의 화살표 Ⅱ-Ⅱ 방향 단면도.

제3도는 본 실시예에 의한 액압회전기를 중간경전각의 위치에서 도시한 제2도와 같은 종단면도.

제4도는 제3도중의 화살표 Ⅳ-Ⅳ방향 요부 단면도.

제5도는 최소경전각 α, 최대경전각 β 및 중간경전각 γ의 관계를 도시한 설명도.

제6도는 본 실시예와 종래 기술에 의한 검출각의 관계를 도시한 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 케이싱 1A : 케이싱 본체

1B : 헤드케이싱 2 : 회전축

2A : 드라이브디스크 4 : 실린더블록

5 : 실린더 6 : 피스톤

8 : 밸브판 9 : 경전슬라이드면

12 : 센터샤프트 13 : 경전기구

31 : 경전각검출장치 32 : 보스부

34 : 지지축 35 : 요동레버

35A : 긴 홈부 37 : 지지핀

38 : 각도센서 A-A : 회전축의 축선

α : 최소경전각 β : 최대경전각

γ : 중간경전각

본원 발명은 예를들면 토목·건설기계, 일반기계 등에 유압펌프, 유압모터로서 적합하게 사용되는 용량가변형 사축식(斜軸式) 액압회전기(液壓回轉機)에 관한 것이다.

제1도 및 제2도에 종래 기술의 용량가변형 사축식 액압회전기로서 사축식 유압펌프를 예로들어 도시한다. 도면중, (1)은 모터의 케이싱을 나타내고, 이 케이싱(1)은 대략 원통형 케이싱본체(1A)와 이 케이싱본체(1A)의 일단을 폐쇄하는 헤드케이싱(1B)으로 이루어진다. (2)는 케이싱본체(A)내에 회전가능하게 돌출 설치되며, 베어링(3), (3)을 통해서 회전할 수 있도록 지지된 회전축을 나타내며, 이 회전축(2)의 선단측은 원판형 드라이브디스크(2A)가 일체적으로 형성되어 있다. (4)는 상기 케이싱본체(1A)내에 위치해서 이 회전축(2)과 함께 회전하는 실린더블록이며, 이 실린더블록(4)에는 그 축방향으로 복수의 실린더(5)가 뚫려 있다. 또한, 이 각 실린더(5)내에는 피스톤(6)이 왕복이동 가능하게 설치되어 있으며, 이 각 피스톤(6)에는 코넥팅로드(7)가 장착되고, 이 각 코넥킹로드(7)의 선단에는 구형부(球形部)(7A)가 형성되며, 이 구형부(7A)는 드라이브디스크(2A)에 요동할 수 있도록 지지되어 있다.

(8)은 사각형의 밸브판을 나타내고, 이 밸브판(8)은 그 한쪽 단면이 실린더블록(4)에 슬라이드 접하는 동시에, 다른쪽 단면은 헤드케이싱(1B)에 형성된 후술하는 요동중심 O₁을 중심으로 한 요(

)원호형의 경전(傾轉)슬라이드면(9)에 슬라이드 가능하도록 슬라이드 접하여 있으며, 이 밸브판(8)의 중심에는 후술하는 센터샤프트(12)와 요동핀(17)의 각 선단부가 양측으로부터 각각 삽입되는 관통공(8A)이 뚫려 있다. 그리고, 이 밸브판(8)에는 실린더블록(4)의 회전에 의해 각 실린더(5)와 간헐적으로 연통되는 급배(給排)포트(8B), (8C)가 뚫려 있으며, 이 급배포트(8B), (8C)는 밸브판(8)의 경전위치에 관계없이 헤드케이싱(1B)의 경전슬라이드면(9)에 개구된 급배통로(10), (11)와 연통하도록 되어 있다.

(12)는 드라이브디스크(2A)와 밸브판(8)과의 사이에서 실린더블록(4)을 지지하기 위한 센터샤프트이며, 이 센터샤프트(12)는 그 일단측에 구형부(12A)가 형성되고, 이 구형부(12A)는 드라이브디스크(2A)에 대하여 이 구형부(12A)의 중심을 경전중심 O₁으로서 요동할 수 있도록 지지되어 있다. 또한, 이센터샤프트(12)의 타단측은 밸브판(8)의 관통공(8A)에 끼워져 있다.

(13)은 경전슬라이드면(9)에 따라서 밸브판(8)을 경전시키는 섹터형의 경전기구이며, 이 경전기구(13)는 헤드케이싱(1B)에 뚫려, 축방향 양단에 오일관통공(14A), (14B)을 가진 실린더실(14)과, 이실린더실(14)내에 슬라이드 가능하게 삽입되고, 이 실린더실(14)의 축방향 양측을 액압실(15A), (15B)로 구획하는 서보피스톤(16)과, 이 서보피스톤(16)의 중간부에 그 축선과 직교방향으로 끼워져서, 구형 선단부(17A)를 밸브판(8)의 관통공(8A)에 요동 가능하게 삽입한 요동핀(17)으로 구성되며, 각 액압실(15A), (15B)에 압유(壓油)를 급배함으로써, 밸브판(8) 및 실린더블록(4)을 경전슬라이드면(9)에 따라 일체적으로 경전제어하도록 되어 있다.

(18)은 밸브판(8)의 경전각을 검출하는 경전각검출장치이며, 이 경전각검출장치(18)는 후술하는 바와 같은 위치관계를 가지고, 케이싱본체(1A)의 측면으로부터 돌출된 보스부(19)와, 이 보스부(19)내에 설치되며, 베어링(20)을 통해서 케이싱본체(1A)에 회전가능하게 축지지된 지지축(21)과, 케이싱(1)내에서 실린더블록(4)의 측면에 따라 설치되고, 일단측이 이 지지축(21)에 핀(22)을 통해서 고착되며, 타단측이 밸브판(8)의 측면에 뻗어 있는 요동레버(23)와, 상기 밸브판(8)의 측면에 설치되고, 이 요동레버(23)의 타측에 끼워지는 지지핀(24)과, 상기 보스부(19)의 외측 단면에 O링(도시생략)을 통해서 액밀(液密)로 장착되고, 커플링(25)을 통해서 지지축(21)에 연결된 각도센서(26) 등으로 구성되고, 이 각도센서(26)로서는 예를들면 포텐쇼미터가 적용된다.

여기서, 회전축(2)의 축선을 A-A, 센터샤프트(12)의 구형부(12A)의 경전중심 O₁을 지나 축선 A-A에 직교하는 수직축선을 B-B, 마찬가지로 경전중심 O₁을 지나 축선 A-A에 직교하는 수평축선을 B'-B'라고 하면, 상기 경전각검출장치(18)의 보스부(19) 및 지지축(21)은 수평축선 B'-B'상에 설치되어 있다.

또한, 제1도중에서 θ는 축선 A-A에 대한 실린더블록(4) 및 밸브판(8)의 경전각을 도시한다.

종래 기술에 의한 액압회전기는 상기와 같은 구성을 가진 것으로, 다음에 액압회전기를 유압펌프로서 사용한 경우에 대하여 그 작동을 설명한다.

먼저, 경전기구(13)에 의해 실린더블록(4)과 함께 밸브판(8)을 도시한 경전위치로 경전시킨다. 이로인해, 예를들면 경전제어용 보조펌프로부터의 압유를 제어밸브(도시생략)를 통해서 실린더실(14)의 한쪽의 액압실(15A), (15B)에 제어압력으로서 공급하고, 서보피스톤(16)을 변위시킨다. 그리고, 이 서보피스톤(16)과 함께 요동핀(17)도 변위되고, 밸브판(8)은 경전슬라이드면(9)상을 슬라이드하면서 경전하는 결과, 센터샤프트(12)를 통해서 실린더블록(4)도 함께 경전하며, 그 회전중심축은 회전축(2)의 회전중심축에 대해 경전최대측(또는 경전최소측)으로 경전한다. 또한, 제1도는 최대경전상태를 도시하고 있다.

다음에, 엔진 및 전동기 등의 구동원을 회전시켜 회전축(2)을 회전구동하면, 회전축(2)의 드라이브디스크(2A)와 실리더블록(4)의 실린더(5)에 삽입한 각 피스톤(6)과의 사이는 코넥팅로드(7)로 연결되어 있으므로, 회전축(2)과 함께 실린더블록(4)이 회전된다. 그러면, 실린더블록(4)의 회전중에 각 피스톤(6)은 실린더(5)내를 왕복이동한다. 그리고, 각 피스톤(6)이 실린더(5)내로부터 퇴행할 때는 급배통로(10), (11)로부터 급배포트(8D), (8C)를 통해서 실린더(5)내에 작동유(作動油)를 흡입하는 흡입행정이 되고, 피스톤(6)이 실린더(5)내에 진입할 때는 이 실린더(5)내의 작동유를 가입하여, 급배포트(8C), (8B)를 통해서 급배통로(11), (10)로부터 토출시키는 토출행정이 된다.

또한, 경전각검출장치(18)의 경전각 θ의 검출방법에 대하여 설명하면, 밸브판(8)이 경전슬라이드면(9)상에 경전중심 O₁을 중심으로 슬라이드하며, 이 밸브판(8)의 측면에 설치된 지지핀(24)이 지지축(21)을 중심으로 하는 원호형으로 이동하고, 이 지지핀(24)의 이동에 따라 요동레버(23)가 지지축(21)을 중심으로 요동한다. 이로써, 이 지지축(21)의 요동은 커플링(25)을 통해서 각도센서(26)로 검출되며, 경전각 θ을 전기량으로서 계측하도록 되어 있다.

이와 같이, 용량가변형 사축식 액압회전기는 경전슬라이드면(9)에 대한 밸브판(8)의 경전각 θ을 검출하고, 제어밸브로부터 경전기구(13)의 제어압력의 공급을 제어하며, 필요에 따라 토출량을 토출하도록 경전각 θ을 조정하도록 되어 있다.

그러나, 상기 종래 기술에 의한 밸브판(8)의 경전가 θ을 검출하는 경전각검출장치(18)에 있어서는 지지축(21) 및 각도센서(26)의 중심이 수평축선 B'-B'상에 설치되어 있으므로, 각도센서(26)에 의한 검출각은 밸브판(8)의 경전각 θ과 일치되어 있는 것에 불과하다. 이 때문에, 각도센서(26)의 검출각(최대검출각)과 비교해서 밸브판(8)의 회전각이 작을 경우, 당해 경전각 θ의 검출분해능이 낮은 것이 되어 버린다. 예를들면, 각도센서(26)의 검출각이 32˚인데 대해, 밸브판(8)의 경전각이 16˚인 경우에는 이 각도센서(26)의 검출 능력의 절반 밖에 사용할 수 없게 되어 미묘한 경전각 θ의 검출이 곤란하다는 결점이 있다. 그리고, 사축식 액압회전기를 펌프로서 사용할 경우에는 경전각 θ의 정확한 검출이 곤란하므로 토출량의 미묘한 조정이 불가능하며, 모터로서 사용할 경우에는 회전축(2)의 회전량의 미묘한 조정이 불가능하다는 결점이 있다.

본원 발명은 이와 같은 종래 기술을 감안하여 이루어진 것으로, 경전각 검출장치의 검출분해능을 향상시킬 수 있도록 한 용량가변형 사축식 액압회전기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 본원 발명이 채용하는 구성의 특징으로서, 경전각 검출장치는 센터샤프트의 요동 중심보다 밸브판측에 치우치게 해서 케이싱의 측면에 회전가능하도록 지지된 지지축과, 일단측이 이 지지축에 고착되고, 타단측이 상기 밸브판의 측면에 지지된 요동레버와, 이 요동레버의 요동에 의한 상기 지지축의 화전각을 검출하는 각도센서로 구성한 것이다.

이 경우, 상기 회전축의 축선 A-A을 기준으로 하여, 상기 밸브판의 최소경전각을 α, 최대경전각을 β, 중간경전각을 γ(=(α+β)/2)라고 하면, 상기 지지축은 센터샤프트의 요동 중심을 지나서 상기 회전축의 축선 A-A으로부터 γ에 의해 정해지는 선상에 위치하고, 당해 센터샤프트의 요동중심보다 밸브판측에 치우치게 해서 상기 케이싱의 측면에 설치할 수 있다.

그리고, 상기 요동레버의 타단측에 긴 홈을 형성하고, 상기 밸브판의 측면에는 지지핀을 설치하며, 이 지지핀의 선단을 상기 긴 홈에 끼워지는 구성으로 할 수 있다.

상기 구성에 의해, 지지축의 회전각을 크게 할 수 있고, 이 지지축에 설치되는 각도센서의 회전각을 크게 할 수 있으므로, 경전각의 검출분해능을 향상시킬 수 있다.

또한, 지지축을 중간경전각 γ의 위치에 설치함으로써, 밸브판의 경전에 의해 지지축을 중심으로 요동레버가 요동할 때, 지지축을 지지점으로 한 요동레버의 길이방향의 변동(지지축과 지지판과의 사이의 거리의 변동)을 최소로 할 수 있다. 그리고, 요동레버의 타단측을 긴 홈 형태로 해 둠으로써, 밸브판의 경전에 의한 지지축과 지지핀 사이의 거리의 변동을 흡수할 수 있다.

다음에, 본원 발명의 실시예에 대하여 제3도 내지 제6도에 따라서 설명한다. 또한, 종래 기술과 동일 구성요소에는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다.

도면중, (31)은 본 실시예에 의한 경전각검출장치, (32)는 이 경전각검출장치(31)를 구성하는 본 실시예의 보스부를 나타내며, 이 보스부(32)는 종래 기술에 의한 보스부(19)와 비교하여 수평축선 β'-β'상보다 밸브판(8)측에 치우치게 해서 케이싱본체(1A)의 측면에 돌출되고, 이 보스부(32)내에는 베어링(33)을 통해서 케이싱본체(1A)에 회전가능하게 축지지된 지지축(34)이 설치되어 있다. (35)는 케이싱(1)내에서 실린더블록(4)의 측면에 따라 설치되고, 일단측이 상기 지지축(34)에 핀(36)을 통해서 고착되며, 타단측이 밸브판(8)의 측면에 설치된 지지핀(37)에 연결된 본 실시예의 요동레버를 나타내며, 이 요동레버(35)의 타단측은 제4도에 도시된 바와 같이 두갈래로 갈라진 긴 홈부(35A)가 형성되어 있다. (37)은 밸브판(8)의 측면에 설치된 지지핀이며, 이 지지핀(37)은 요동레버(35)의 긴 홈부(35A)내에 끼워짐으로써, 밸브판(8)과 요동레버(35)를 연결하도록 되어 있다. (38)은 상기 보스부(32)의 외측 단면에 O링(도시생략)을 끼워 액밀로 장착되고, 커플링(39)을 끼워 지지축(34)에 연결된 각도센서를 나타내며, 이 각도센서(38)는 요동레버(35)의 경전각을 지지축(34)의 회전각으로서 검출하도록 되어 있다.

이와 같이, 본 실시예에 의한 경전각검출장치(31)는 보스부(32), 베어링(33), 지지축(34), 요동레버(35), 핀(37), 지지핀(37), 각도센서(38) 및 커플링(39)에 의해 구성되어 있다.

그리고, 본 실시예에 의한 보스부(32)의 장착위치를 제5도에 따라 설명한다. 여기서, 회전축(2)의 축선 A-A에 대하여 실린더블록(4)과 밸브판(8)의 최소경전각을 α, 요동중심 O₁을 지나는 최소경전각 α의 축선을 C-C, 마찬가지로 최대경전각을 β, 최대경전각 β의 축선을 D-D, 이들 경전각 α, β의 중간의 경전각을 γ라고 하고, 당해 중간경전각 γ을

라고 하고, 요동중심 O₁을 지나는 중간경선 축선을 E-E라고 하면, 상기 보스부(32)는 케이싱본체(1A)의 중간경전 축선 E-E상에서 센터샤프트(12)의 요동중심 O₁보다 밸브판(8)측에 치우치게 한 임의의 위치에서 케이싱본체(1A)의 측면에 설치하도록 되어 있다.

본 실시예에 의한 액압회전기는 상기와 같이 구성되지만, 이것을 유압펌프로서 사용한 경우의 펌프작용 자체에 대하여는 종래 기술과 다를 바가 없다.

그런데, 본 실시예의 경전각검출장치(31)의 보스부(32), 지지축(34), 각도센서(38) 등은 종래 기술에서 각도센서(38)가 설치되어 있는 위치보다 밸브판(8)측으로 치우쳐 설치할 수 있으므로, 이와 같이 구성한 것에 의한 종래기술과의 차이에 대해 제6도에 따라 설명한다.

제6도에 있어서, 밸브판(8)은 경전슬라이드면(9)에 따라 요동중심 O₁을 중심으로 하는 원호형으로 슬라이드하도록 되어 있다. 그리고, 종래 기술에서는 요동중심 O₁에 위치하는 케이싱본체(1A)상에 보스부(19)가 설치되어 있기 때문에, 지지축(21)의 경전중심은 요동중심 O₁이 되며, 요동각 θ은 제6도에 도시한 바와 같이 된다. 그러나, 본 실시예에서는 보스부(32)를 제5도에 도시한 중간경전 축선 E-E상에서 밸브판(8)과 요동중심 O₁과의 사이의 임의의 위치 O₂에 설치함으로써, 지지축(34)의 요동각이 θ'로 되며, 종래 기술에 비해 지지축(34)의 요동각을 넓게 할 수 있다. 이 결과, 각도센서(38)의 검출각을 넓게 할 수 있으며, 이 각도센서(38)의 검출분해능을 향상시킬 수 있다.

또한, 요동레버(35)의 요동중심 O₂은 (1)식을 만족하는 중간경전축선 E-E상에 설치되어 있으므로, 요동 레버(35)의 선단측은 제6도중에서 점선으로 도시한 것과 같은 원호궤도를 이동하게 된다. 이 결과, 밸브판(8)이 최소경전각 α으로부터 최대경전각 β까지 경전할 때, 상기 요동레버(35)의 길이방향의 변동(지지축(34)과 지지핀(37) 사이의 거리의 변동)을 최소한으로 할 수 있다.

그리고, 요동레버(35)는 상기와 같이 길이방향으로 변동하지만, 앞에 설명한 바와 같이 이 요동레버(35)의 긴 홈부(35A)내에 지지핀(37)을 끼우는 구성에 의해, 밸브판(8)의 경전에 따라 지지축(34)과 지지핀(37) 사이의 거리가 변동할 때 그 변동분을 흡수할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에서는 경전각을 θ'로 하여 넓은 각도로 지지축(34)을 요동할 수 있으며, 각도센서(38)의 검출각을 넓게 할 수 있으므로, 밸브판(8)의 경전슬라이드면(9)에 대한 경전각을 정확하게 검출할 수 있으며, 경전기구(13)에 대해 제어압의 미세조정을 가능하게 할 수 있으므로, 사축식 액압회전기를 펌프로서 사용할 경우의 토출량을 정확하게 제어할 수 있다. 한편, 모터로서 사용할 경우에는 회전축(2)의 회전을 정확하게 제어할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는 용량가변형 사축식 액압회전기로서 경전기구(13)를 헤드케이싱(1B)에 설치한 경우를 예시하였으나, 경전기구를 케이싱본체(1A)에 설치해도 된다.

상기와 같이, 본원 발명에 의하면 경전각검출장치의 지지축을 센터샤프트의 요동중심보다 밸브판측으로 치우치게 해서 케이싱의 측면에 회전가능하게 설치하여 요동레버의 일단측을 상기 지지축에 고착하고, 타단측을 밸브판의 측면에 지지시키는 구성으로 하였으므로, 지지축의 요동각을 넓게 할 수 있기 때문에, 각도 센서에 있어서의 검출각을 넓게 할 수 있고, 각도센서의 검출분해능을 높일 수 있으며, 또한 밸브판의 경전작을 정확하게 검출할 수 있으므로, 펌프로서 사용할 경우에는 토출량을 정확하게 제어하고, 모터로서 사용할 경우에는 회전축의 회전을 정확하게 제어할 수 있다.

Claims

헤드케이싱을 가진 원통형상의 케이싱과, 이 케이싱내에 돌출하여 설치되고, 내측선단에 드라이브디스크가 형성된 회전축과, 이 회전축과 일체적으로 회전하도록 상기 케이싱내에 설치되어 축방향으로 복수의 실린더가 뚫린 실린더블록과, 이 실린더블록의 각 실린더내에 왕복이동가능하게 설치되며, 일단측이 상기 회전축의 드라이브디스크에 요동할 수 있도록 지지된 복수의 피스톤과, 일측단면이 상기 실린더블록에 슬라이드 접하고, 타측단면이 상기 헤드케이싱의 경전슬라이드면에 따라서 슬라이드 가능하도록 경전하는 밸브판과, 이 밸브판과 회전축의 드라이브디스크와의 사이에서 상기 실린더블록을 회전할 수 있도록 지지하는 센터샤프트와, 상기 경전슬라이드면에 대한 밸브판의 경전각을 검출하는 경전각검출장치를 구비하여 이루어지는 용량가변형 사축식 액압회전기에 있어서, 상기 경전각검출장치는 상기 센터샤프트의 요동중심보다 밸브판측에 치우치게 해서 상기 케이싱의 측면에 회전가능하도록 지지된 지지축과, 일단측이 이 지지축에 고착되고, 타단측이 상기 밸브판의 측면에 지지된 요동레버와, 이 요동레버의 요동에 의한 상기 지지축의 회전각을 검출하는 각도센서로 구성한 것을 특징으로 하는 용량가변형 사축식 액압회전기.
제1항에 있어서, 상기 회전축의 축선 A-A선을 기준츠로 하여, 상기 밸브판의 최소경전각을 α, 최대경전각을 β, 중간경전각을 γ(=(α+β)/2)라고 하면, 상기 지지축은 센터샤프트의 요동중심을 지나서 상기 회전축의 축선 A-A으로부터 각도 γ에 의해 정해지는 선상에 위치하고, 당해 센터샤프트의 요동중심보다 밸브판측에 치우치게 해서 상기 케이싱의 측면에 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 용량가변형 사축식 액압회전기.
제1항에 있어서, 상기 요동레버의 타단측에 긴 홈을 형성하고, 상기 밸브판의 측면에는 지지핀을 설치하며, 이 지지핀의 선단을 상기 긴 홈에 끼워서 이루어지는 것을 특징으로 하는 용량가변형 사축식 액압 회전기.