DE112006003645T5

DE112006003645T5 - Pumpe/Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung

Info

Publication number: DE112006003645T5
Application number: DE112006003645T
Authority: DE
Inventors: Naoki Ishizaki
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2005-11-24
Filing date: 2006-11-01
Publication date: 2008-11-27
Also published as: JPWO2007060822A1; SE533152C2; GB2446348B8; KR20080072052A; SE0801192L; GB2446348A; CN101313148B; JP4653176B2; CN101313148A; GB0810424D0; KR100918603B1; GB2446348B; US20090290996A1; GB2446348A8; WO2007060822A1

Abstract

Pumpe/Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung mit:
einem Wellenelement, das durch eine Einfassung so gestützt ist, dass es sich um sein axiales Zentrum dreht;
einer Vielzahl von Kolbenstangen, wobei jede Kolbenstange einen Kugelkopf an ihrem Basisende und einen Kolben an ihrem Spitzenende hat, die kippfähig über den entsprechenden Kugelkopf an einem identischen Umfang um das axiale Zentrum des Wellenelements an einem Ende des Wellenelements gestützt sind;
einem Zylinderblock, der eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, um eine Vielzahl von Zylindern an einer Seite aufzunehmen, so dass der Zylinder hin- und her bewegbar in jeder der Öffnungen ist, während er eine kugelförmige blockseitige Gleitfläche an dem anderen Ende hat;
einer Verknüpfungsvorrichtung zum Verknüpfen des Zylinderblocks und des Wellenelements, so dass ein axiales Zentrum des Zylinderblocks um einen Kipppunkt kippbar ist, der an das axiale Zentrum des Wellenelements gesetzt ist, wobei der Zylinderblock zum Annähern an das Wellenelement...

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe/einen Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung und bezieht sich insbesondere auf eine Verbesserung einer Pumpe/eines Motors der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung, wobei ein Kolben sich innerhalb eines Zylinders hin- und her bewegt.
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
Bei einem Hydrauliksystem, das ein Arbeitsfluid, wie z. B. ein Drucköl als Medium für eine Leistungsübertragung verwendet, ist eine noch bessere Effizienz notwendig. Bei einer Hydraulikpumpe oder einem Hydraulikmotor mit variabler Verdrängung, bei denen ein Kolben sich innerhalb eines Zylinders hin- und her bewegt, ist es eine kritische Problematik, einen Volumenabschnitt, der Totvolumen genannt wird, so klein wie möglich zu konstruieren, um die volumetrische Effizienz zu verbessern. Das Totvolumen ist nämlich ein Volumenabschnitt, der innerhalb des Zylinders bis zu dem Kolben sichergestellt wird, wenn der Kolben an einer maximalen Einschubposition (im Folgenden "obere Totpunktposition des Kolbens" genannt, wenn es geeignet ist) mit Bezug auf den Zylinder gelegen ist, und ist unabhängig von der Volumenänderung, die durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens verursacht wird, und könnte somit eine geringere volumetrische Effizienz verursachen. Wenn insbesondere das Totvolumen groß konstruiert wird, wird Drucköl, das ursprünglich ein inkompressibles Fluid ist, ein Phänomen induzieren, das äquivalent zu demjenigen ist, das durch ein kompressibles Fluid unter Hochdruckbedingungen induziert wird, was die vorstehend erwähnte geringere volumetrische Effizienz noch mehr in den Vordergrund stellt. Auch wenn das Totvolumen beispielsweise in einem Zustand eines Kippwinkels minimal eingerichtet wird, bei dem die maximale hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens erzielt wird, wird zusätzlich ein großes Volumen in einem Zustand des Kippwinkels sichergestellt, bei dem die minimale hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens erzielt wird, da der maximale Einschubbetrag des Kolbens mit dem sich verringernden Kippwinkel kleiner werden wird, wenn der Kippwinkel sich verringert, wenn das Volumen sich ändert.
Somit wird herkömmlicher Weise eine beispielsweise durch das Patentdokument 1 offenbarte Technologie vorgesehen. Die in dem Patentdokument 1 beschriebene Technologie verursacht, dass ein Kippzentrum eine Kolbenstange, die die obere Totpunktposition einnimmt, mit einem Kippzentrum einer Taumelschreibe übereinstimmt. Gemäß der in dem Patentdokument 1 beschriebenen Technologie ist die obere Totpunktposition des Kolbens mit Bezug auf den Zylinder ungeachtet des Kippwinkels der Taumelscheibe immer dieselbe. Wenn die Konfiguration so ist, dass das Totvolumen in einem Zustand des Kippwinkels minimal wird, bei dem die maximale hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens erzielt wird, kann daher das Totvolumen immer minimal gehalten werden, auch wenn der Kippwinkel zum Ändern der hin- und herlaufenden Verdrängung des Kolbens geändert wird.
Jedoch ist die in dem Patentdokument 1 offenbarte Technologie eine Pumpe/ein Motor der sogenannten Taumelscheibenbauart mit variabler Verdrängung und ist es schwierig, die vorstehend genannte Konfiguration zum Aufrechterhalten des Totvolumens auf einem konstanten Wert ohne Änderung auf eine Pumpe/einen Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung anzuwenden.
Andererseits ist eine Technologie, die in dem Patentdokument 2 offenbart ist, als herkömmliche Technologie einer Pumpe/eines Motors der Schrägachsenbauart vorgesehen. Gemäß der in Patentdokument 2 offenbarten Technologie ist eine konvexe kreisförmige Fläche, die an einer Seite, die entgegengesetzt zu einem Zylinderblock ist, in einem Ventilplattenelement vorsteht, das zwischen dem Zylinderblock und einer Einfassung angeordnet ist, eine zylindrische Fläche, deren axiales Zentrum eine Achse ist, die senkrecht zu einer Ebene ist, die ein axiales Zentrum eines Wellenzentrums ist, und diejenige des Zylinderblocks und des axialen Zentrums der zylindrischen Fläche an einer Position, die in einer Kipprichtung des Zylinderblocks von dem axialen Zentrum des Wellenelements abweicht, genauer gesagt in der Nähe des Kippzentrums einer Kolbenstange verläuft, die an der oberen Totpunktposition angeordnet ist. Eine konkave Führungsvertiefung der Einfassung, mit der das Ventilplattenelement in Gleitkontakt steht, ist als konkave kreisförmige Fläche ausgebildet, die mit der konvexen kreisförmigen Fläche zusammenfällt ist.
Gemäß der in dem Patentdokument 2 beschriebenen Technologie ist die obere Totpunktposition des Kolbens mit Bezug auf den Zylinder ungeachtet der Größe des Kippwinkels immer nährungsweise dieselbe. Daher kann, wenn die Konfiguration derart ist, dass das Totvolumen in einem Zustand des Kippwinkels minimal wird, bei dem die maximale hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens erzielt wird, das Totvolumen ständig auf einem kleinen Wert gehalten werden, auch wenn der Kippwinkel geändert wird, um die hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens zu ändern.
Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. S58-77180
Patentdokument 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. H8-303342
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Bei der vorstehend angegebenen in dem Patentdokument 2 beschriebenen Technologie sind das Wellenelement und der Zylinderblock mit einer Zentralstange verknüpft. Wenn der Zylinderblock kippt, wird das Wellenelement einem Einfluss aufgrund der Verknüpfung der Zentralstange und ebenso demjenigen des Ventilplattenelements ausgesetzt, das entlang der konkaven Führungsvertiefung der Einfassung gleitet. Das Ventilplattenelement, das entlang der konkaven Führungsfläche der Einfassung gleitet, bewegt sich andererseits nur unter dem Einfluss von der konkaven Führungsfläche. Als Folge davon werden sich, wenn die hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens geändert wird, die relative Orientierung zwischen dem Zylinderblock und dem Ventilplattenelement und die Bewegungsgrößen davon ändern und besteht somit eine Möglichkeit, dass sich ein Spalt zwischen dem Zylinderblock und dem Ventilplattenelement oder zwischen dem Ventilplattenelement und der Einfassung ergibt.
Das Ventilplattenelement, das zwischen dem Zylinderblock und der Einfassung angeordnet ist, hat eine Verbindungsölvertiefung um zu verursachen, dass Drucköl zwischen einer Ölvertiefung, die in den Zylindern des Zylinderblocks vorgesehen ist, und derjenigen strömt, die in der Einfassung vorgesehen ist. Wenn ein Spalt sich zwischen den Zylinderblock und dem Ventilplattenelement oder zwischen dem Ventilplattenelement und der konkaven Führungsfläche der Einfassung ergibt, wie vorstehend beschrieben ist, ist es daher schwierig zu verursachen, dass ein Drucköl strömt, und besteht als Ergebnis die Möglichkeit, dass sich eine Situation ergibt, bei der die volumetrische Effizienz extrem verschlechtert wird.
Im Hinblick auf die vorstehend angegebenen Umstände ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpe/einen Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung zu schaffen, die/der die volumetrische Effizienz verbessern kann.
MITTEL ZUM LÖSEN DES PROBLEMS
Zum Lösen des vorstehend angegebenen Problems weist eine Pumpe/ein Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung gemäß Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung ein Wellenelement, das durch eine Einfassung derart gestützt ist, dass es sich um sein axiales Zentrum dreht, eine Vielzahl von Kolbenstangen, wobei jede Kolbenstange einen Kugelkopf an ihrem Basisende und einen Kolben an ihrer Spitze hat, kippfähig über jeden Kugelkopf an einem identischen Umfang um das axiale Zentrum des Wellenelements an einem Ende des Wellenelements gestützt ist, einen Zylinderblock, der eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, um eine Vielzahl von Zylindern an einer Seite aufzunehmen, so dass jeder Zylinder in einer entsprechenden Öffnung hin- und her bewegbar ist, während er eine sphärische blockseitige Gleitfläche an dem anderen Ende hat, eine Verknüpfungsvorrichtung zum Verknüpfen des Zylinderblocks und des Wellenelements derart, dass das axiale Zentrum des Zylinderblocks um einen Kipppunkt kippfähig ist, der an dem axialen Zentrum des Wellenelements eingerichtet ist, wobei der Zylinderblock bewegbar ist, um sich an das Wellenelement anzunähern/von diesem zu entfernen, und zum Pressen des Zylinderblocks zu der anderen Richtung des Wellenelements, eine konkave Führungsfläche, die eine zylindrische konkave Gestalt hat, die an einer Ebene positioniert ist, die senkrecht zu dem axialen Zentrum des Wellenelements ist und deren axiales Zentrum eine Achse in einer verdrehten räumlichen Beziehung zu dem axialen Zentrum des Wellenelements ist, wobei die konkave Führungsfläche an einem Ort an einer Verlängerungslinie von einem Ende des Wellenelements ausgebildet ist, ein Ventilplattenelement, das zwischen einer blockseitigen Gleitfläche des Zylinderblocks und der konkaven Führungsfläche der Einfassung angeordnet ist und eine Verbindungsölvertiefung hat, um zu verursachen, dass ein Drucköl zwischen einer Ölvertiefung, die in den Zylindern des Zylinderblocks vorgesehen ist, und derjenigen strömt, die in der Einfassung vorgesehen ist, und eine Oszillationswinkelsteuervorrichtung auf zum Ändern einer hin- und herlaufenden Verdrängung des Kolbens, wenn das Wellenelement und der Zylinderblock sich durch Kippen des Zylinderblocks mit Bezug auf das Wellenelement drehen. Das Ventilplattenelement weist eine Vielzahl von Ventilplattenabschnitten auf, die zumindest einen ersten Ventilplattenabschnitt, der eine ventilplattenseitige Gleitfläche hat, die gleitfähig ist, wenn sie in engem Kontakt mit der blockseitigen Gleitfläche steht, und einen zweiten Ventilplattenabschnitt aufweist, der eine konvexe Führungsvertiefung hat, die gleitfähig ist, wenn sie in engem Kontakt mit der konkaven Führungsfläche steht, und ist zwischen der blockseitigen Gleitfläche des Zylinderblocks und der konkaven Führungsfläche der Einfassung angeordnet, während die Vielzahl der Ventilplattenabschnitte über die Gleitkontaktflächen gleitfähig in engen Kontakt miteinander gebracht sind.
Eine Pumpe/ein Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung gemäß Anspruch 2 der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die konkave Führungsfläche eine zylindrische Fläche ist, deren axiales Zentrum eine Tangente eines Umfangs ist, der durch die Kippzentren der Vielzahl der Kolbenstangen in dem vorstehend genannten Anspruch 1 verläuft.
Eine Pumpe/ein Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung gemäß Anspruch 3 der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilplattenabschnitt und der zweite Ventilplattenabschnitt über eine zylindrische Gleitkontaktfläche in engem Kontakt miteinander stehen, deren axiales Zentrum eine Achse ist, die parallel zu dem axialen Zentrum der konkaven Führungsfläche in dem vorstehend genannten Anspruch 1 ist.
Eine Pumpe/ein Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung gemäß Anspruch 4 der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitkontaktfläche ein axiales Zentrum hat, das senkrecht zu demjenigen des Zylinderblocks in dem vorstehend genannten Anspruch 3 ist.
Eine Pumpe/ein Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung gemäß Anspruch 5 der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine konvexe Gleitkontaktfläche für den ersten Ventilplattenabschnitt und eine konkave Gleitkontaktfläche für den zweiten Ventilplattenabschnitt in dem vorstehend genannten Anspruch 3 ausgebildet sind.
Eine Pumpe/ein Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung gemäß Anspruch 6 der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine konkave Gleitkontaktfläche für den ersten Ventilplattenabschnitt und eine konvexe Gleitkontaktfläche für den zweiten Ventilplattenabschnitt in dem vorstehend genannten Anspruch 3 ausgebildet sind.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Ventilplattenelement aus einer Vielzahl von Ventilplattenabschnitten ausgebildet, die zumindest einen ersten Ventilplattenabschnitt und einen zweiten Ventilplattenabschnitt aufweisen, und werden die Vielzahl der Ventilplattenabschnitte in einen Zustand, in dem die Vielzahl der Ventilplattenabschnitte über eine Gleitkontaktfläche gleitfähig in engen Kontakt miteinander gebracht sind, zwischen einer blockseitigen Gleitfläche eines Zylinderblocks und einer konkaven Führungsfläche einer Einfassung angeordnet. Wenn der Kippwinkel geändert wird, kann daher ein Zustand, in dem die drei Elemente des Zylinderblocks, des Ventilplattenelements und der Einfassung in engem Kontakt miteinander stehen, durch die Vielzahl der Ventilplattenelemente aufrecht erhalten werden, die geeignet gleitend bewegt werden. Demgemäß besteht keine Möglichkeit, dass ein Austritt von Drucköl aus den drei Elementen des Zylinderblocks, des Ventilplattenelements und der Einfassung auftritt. Zusätzlich können Einstellungen so vorgenommen werden, dass die obere Totpunktposition eines Kolbens mit Bezug auf einen Zylinder ungeachtet der Größe des Kippwinkels ständig nährungsweise derselbe ist. Wenn die Konfiguration derart ist, dass das Totvolumen in einem Zustand des Kippwinkels minimal wird, bei dem die maximale hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens erzielt wird, kann daher das Totvolumen ständig auf einem kleinen Wert gehalten werden, auch wenn der Kippwinkel zum Ändern der hin- und herlaufenden Verdrängung des Kolbens geändert wird, was eine Verbesserung der volumetrischen Effizienz gestattet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Zustands konzeptartig zeigt, in dem eine Pumpe/ein Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sich auf einem maximalen Kippwinkel befindet;
2 ist eine Schnittansicht, die ein Strömungssystem von Drucköl in einem Zustand zeigt, in dem die Pumpe/der Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung, die/der in 1 gezeigt ist, sich auf dem maximalen Kippwinkel befindet;
3 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Zustands konzeptartig zeigt, in dem die Pumpe/der Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung, die/der in 1 gezeigt ist, sich auf einem minimalen Kippwinkel befindet;
4 ist eine Schnittansicht, die das Strömungssystem des Drucköls in einem Zustand zeigt, in dem die Pumpe/der Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung, die/der in 1 gezeigt ist, sich auf dem minimalen Kippwinkel befinden;
5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in 1.
6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 in 1.
7 ist eine Ansicht, die einen Bereich eines ersten Ventilplattenabschnitts zeigt, der auf die Pumpe/den Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung angewendet wird, die/der in 1 gezeigt ist;
8 ist eine Ansicht eines anderen Bereichs des ersten Ventilplattenabschnitts, der auf die Pumpe/den Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung angewendet wird, die/der in 1 gezeigt ist;
9 ist eine Ansicht, die eine Facette eines zweiten Ventilplattenabschnitts zeigt, der auf die Pumpe/den Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung angewendet wird, die/der in 1 gezeigt ist;
10 ist eine Ansicht, die eine weitere Facette des zweiten Ventilplattenabschnitts zeigt, der auf die Pumpe/den Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung angewendet wird, die/der in 1 gezeigt ist;
11 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Zustands konzeptartig zeigt, in dem die Pumpe/der Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sich auf dem maximalen Kippwinkel befindet; und
12 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines Zustands konzeptartig zeigt, in dem die Pumpe/der Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung, die/der in 11 gezeigt ist, sich auf dem minimalen Kippwinkel befindet.
BESTER WEG ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Bevorzugte Ausführungsbeispiele einer Pumpe/eines Motors der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Einzelnen unter die Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Die 1 bis 4 zeigen eine Pumpe/einen Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und stellen beispielhaft eine Pumpe/einen Motor 1 der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung dar, die/der in einer Baumaschine als Hydraulikrotationsmaschine montiert wird, wie z. B. einem hydraulischen Bagger oder einem Radlader.
Eine Einfassung 10 der Pumpe/des Motors 1 weist einen Einfassungskörperabschnitt 11, der einen Aufnahmeraum 10A hat, von dem ein Ende offen ist, und einen Plattenabschnitt 12 auf, der an einem Ende des Einfassungskörperabschnitts 11 so montiert ist, dass das offene Ende des Aufnahmeraums 10A geschlossen ist, und der Aufnahmeraum 10A nimmt ein Wellenelement 20 und einen Zylinderblock 30 auf.
Das Wellenelement 20 funktioniert als Eingangswelle, wenn die Verwendung als Pumpe vorliegt, und als Ausgangswelle, wenn die Verwendung als Motor vorliegt, ist durch den Einfassungskörperabschnitt 11 über ein Lager 21 gestützt, das für eine radiale Last und eine Drucklast vorgesehen ist, und kann sich um sein eigenes axiales Zentrum 22 drehen. Wie aus den Figuren entnehmbar ist, steht ein Basisende des Wellenelements 20 aus der Einfassung 10 vor und funktioniert als Eingangs-/Ausgangsende der Pumpe/des Motors 1.
Eine Antriebsscheibe 23 ist an einem Ende des Wellenelements 20 vorgesehen, das innerhalb des Aufnahmeraums 10A vorgesehen ist. Die Antriebsscheibe 23 ist ein plattenförmiges Teil, das eine Scheibe um das axiale Zentrum 22 des Wellenelements 20 ausbildet und eine Vielzahl von Kolbenstangen 40 sowie eine einzige Zentralstange (Verknüpfungseinrichtung) 50 an einem Bereich von diesem aufweist.
Die Kolbenstange 40 bildet eine abgeschrägte Gestalt aus, wobei ihr Außendurchmesser sich graduell von dem Basisende zu ihrem Spitzenende vergrößert, und bildet einen Kolben 42 an dem Spitzenabschnitt aus, während sie einen kugelförmigen Kugelkopf 41 hat, der als Stützeinrichtung an dem Basisende wirkt. Wie in 5 gezeigt ist, sind die Kolbenstangen 40 so ausgeführt, dass sie über die individuellen Kugelköpfe 41 gestützt werden, die derart ausgebildet sind, dass die individuellen Kugelköpfe 41 sich an Orten an dem identischen Umfang C1 um das axiale Zentrum 22 des Wellenelements 20 bei der Antriebsscheibe 23 auf gleichen Intervallen befinden und sich in jede Richtung um das Zentrum von jeder der Kugelköpfe 41 als Kippzentrum kippen können. Wie in den 1 bis 4 gezeigt ist, hat jeder der Kolben 42 ein Dichtelement 43, das an seinem äußeren Umfangsabschnitt montiert ist.
Die Zentralstange 50 bildet eine abgeschrägte Gestalt aus, wobei ihr Außendurchmesser sich graduell von dem Basisende zu ihrem Spitzenabschnitt vergrößert, und bildet einen zylindrischen Gleitabschnitt an dem Spitzenabschnitt, während sie einen sphärischen Kugelkopf 51 an dem Baisende hat. Die Zentralstange 50 ist so ausgeführt, dass sie über den Kugelkopf 51 an einem Ort an dem axialen Zentrum 22 des Wellenelements 20 bei der Antriebsscheibe 23 gestützt ist, und kann in jede Richtung um das Zentrum des Kugelkopfs 51 kippen, die an dem axialen Zentrum 22 des Wellenelements 20 als Kippzentrum positioniert ist.
Der Zylinderblock 30 ist ein turmförmiges Element, dessen äußere Gestalt kreisförmig ist und für ein einziges Lagerloch 31 und eine Vielzahl von Zylindern 32 an einem Ende offen ist, das eben ausgebildet ist, während er eine blockseitige Gleitfläche 33 an dem anderen Ende hat. Das Lagerloch 31 ist ein zylindrisches Loch, das einen Innendurchmesser hat, der durch den zylindrischen Gleitabschnitt 52 der Zentralstange 50 eingepasst ist, und ist so ausgebildet, dass sein axiales Zentrum mit einem axialen Zentrum 34 des Zylinderblocks 30 in Übereinstimmung gebracht wird. Der zylindrische Gleitabschnitt 52 der Zentralstange 50 ist gleitfähig derart in das Lagerloch 31 gepasst, dass der zylindrische Gleitabschnitt 52 der Zentralstange 50 innerhalb des Lagerlochs 31 sich in der axialen Richtung bewegt, während eine Druckfeder (eine Verknüpfungseinrichtung) 35 angeordnet ist.
Jeder der Zylinder 32 ist ein zylindrisches Loch, in dessen Innendurchmesser der Kolben 42 der Kolbenstange 40 eingepasst ist, und ist so ausgebildet, dass sein axiales Zentrum parallel zu dem axialen Zentrum 34 des Zylinderblocks 30 ist. Diese Zylinder 32 sind mit einer Anzahl vorbereitet, die gleich derjenigen der Kolbenstange 40 ist, und sind, wie in 6 gezeigt ist, so ausgebildet, dass die individuellen axialen Zentren an Orten an einem identischen Umfang C2 um das axiale Zentrum 34 des Zylinderblocks 30 mit gleichen Intervallen liegen. Der Abstand von dem axialen Zentrum 34 des Zylinderblocks 30 zu dem axialen Zentrum des Zylinders 32 ist gleich demjenigen von dem axialen Zentrum 22 des Wellenelements 20 zu dem Zentrum des Kugelkopfs 41 der Kolbenstange 40, und der Kolben 42 der Kolbenstange 40 ist hin- und her bewegbar in dem entsprechenden der Zylinder 32 untergebracht. Wie aus den 1 bis 4 entnehmbar ist, kann die Kolbenstange 40, die mit der abgeschrägten Gestalt ausgebildet ist, sich mit Bezug auf das Zentrum des Zylinders 32 kippen, während sie einen Zustand in engem Kontakt zwischen dem Dichtelement 43 des Kolbens 42 und einer Innenwandfläche des Zylinder 32 aufrechterhält.
Die blockseitige Gleitfläche 33 ist eine kugelförmige konkave Fläche um einen Punkt, der an einer Verlängerungslinie von dem axialen Zentrum 34 des Zylinderblocks 30 positioniert ist. Die blockseitige Gleitfläche 33 ist mit einer Öffnung versehen, die sich mit jedem der Verbindungsdurchgänge 32 verbindet, wobei die andere Öffnung sich mit dem Zylinder 32 verbindet. Die Öffnungen an dem anderen Ende der Verbindungsdurchgänge 36 sind so vorgesehen, dass sie an einem Umfang um das axiale Zentrum 34 des Zylinderblockes 30 mit gleichen Intervallen liegen (siehe 7).
Bei der Pumpe/dem Motor 1 ist andererseits eine konkave Führungsfläche an der Seite ausgebildet, die zu dem Aufnahmeraum 10A des Plattenabschnitts 12 der Einfassung 10 weist, und ein Ventilplattenelement 60 ist zwischen der Einfassung 10 und dem Zylinderblock 30 vorgesehen.
Die konkave Führungsfläche 13 bildet eine zylindrische konkave Gestalt, deren axiales Zentrum 13A eine Tangente des Umfangs C1 ist, der durch das Kippzentrum von jeder der Kolbenstangen 40 verläuft, und ist an einem Ort einschließlich einem Bereich an einer Verlängerungslinie von einem Ende des Wellenelements 20 ausgebildet. Die Tangente des Umfangs C1, die das axiale Zentrum 13A der konkaven Führungsfläche 13 sein soll, ist an einer Ebene positioniert, die senkrecht zu dem axialen Zentrum 22 des Wellenelements 20 ist, und ebenso in einer verdrehten räumlichen Beziehung zu dem axialen Zentrum 22 des Wellenelements 20.
Das Ventilplattenelement 60 ist zwischen der blockseitigen Gleitfläche 33 des Zylinderblocks 30 und der konkaven Führungsfläche 13 der Einfassung 10 angeordnet, und, wie in den 7 bis 10 gezeigt ist, weist einen ersten Ventilplattenabschnitt 61, der an der Seite des Zylinderblocks 30 positioniert ist, und einen zweiten Ventilplattenabschnitt 62 auf, der an der Seite der Einfassung 10 positioniert.
Der erste Ventilplattenabschnitt 61 hat eine ventilplattenseitige Gleitfläche 63 an einem Ort, der entgegengesetzt zu dem Zylinderblock 30 gelegen ist, und wird im Kontakt mit der blockseitigen Gleitfläche 33 über die ventilplattenseitige Gleitfläche 63 gebracht. Die ventilplattenseitige Gleitfläche 63 ist eine kugelförmige konvexe Fläche, die denselben Krümmungsradius wie die blockseitige Gleitfläche 33 hat, und kann auf eine solche weise gleitend bewegt werden, dass die ventilplattenseitige Gleitfläche 63 sich um das axiale Zentrum 34 des Zylinderblocks 30 relativ dreht, während sie im engen Kontakt mit der blockseitigen Gleitfläche 33 steht.
Der zweite Ventilplattenabschnitt 62 hat eine konvexe Führungsfläche 64 an einem Ort, der entgegengesetzt zu der Einfassung 10 liegt, und wird im Kontakt mit der konkaven Führungsfläche 13 über die konvexe Führungsfläche 64 gebracht. Die konvexe Führungsfläche 64 ist eine zylindrische konvexe Fläche, die den selben Krümmungsradius wie die konkave Führungsfläche 13 hat, und kann entlang einer Krümmungsrichtung der konkaven Führungsfläche 13 gleitend bewegt werden, während sie im engen Kontakt mit der konkaven Führungsfläche 13 steht.
Dieser erste Ventilplattenabschnitt 61 und dieser zweite Ventilplattenabschnitt 62 werden gleitfähig wechselseitig im Kontakt über Gleitkontaktflächen 65 und 66 gebracht. Die Gleitkontaktflächen 65 und 66 sind zylindrische Flächen, die parallel zu dem axialen Zentrum 13A der konkaven Führungsfläche 13 sind und die eine Achse mit rechten Winkel zu dem axialen Zentrum 34 des Zylinderblocks 30 als axiales Zentrum haben, und können entlang ihrer Krümmungsrichtung während des wechselseitigen engen Kontakts gleiten. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist, während eine konvexe Gleitkontaktfläche (im Folgenden als „konvexe Gleitkontaktfläche 65" bezeichnet) für den ersten Ventilplattenabschnitt 61 ausgebildet ist, eine konkave Gleitkontaktfläche (in folgenden als „konkave Gleitkontaktfläche 66" bezeichnet) für den zweiten Ventilplattenabschnitt 62 ausgebildet.
Wie in den 8 und 9 gezeigt ist, ist eine Anschlagfläche 67 an einem entsprechenden Ort außerhalb eines Ausbildungsbereichs der konvexen Gleitkontaktfläche 65 bei dem ersten Ventilplattenabschnitt 61 und einem Ort außerhalb eines Ausbildungsbereichs der konkaven Gleitkontaktfläche 66 bei dem zweiten Ventilplattenabschnitt 62 ausgebildet. Diese Anschlagflächen 67 regulieren den Bereich der Gleitbewegung entlang der Krümmungsrichtung der konvexen Gleitkontaktfläche 65 und der konkaven Gleitkontaktfläche 66 durch Elemente, die entgegengesetzt zueinander liegen und auf eine alternative Weise in Kontakt gelangen.
Wie in den 2 und 4 bezeichnet ist, sind der erste Ventilplattenabschnitt 61 und der zweite Ventilplattenabschnitt 62 entsprechend mit Verbindungsölvertiefungen 70 und 80 versehen, und zu verursachen, das Drucköl zwischen einer Ölvertiefung 14, die in dem Zylinder 32 des Zylinderblocks 30 vorgesehen ist, und derjenigen, die in der Einfassung 10 vorgesehen ist, strömt.
Die Verbindungsölvertiefung (in folgenden als „erste Verbindungsölvertiefung 70" bezeichnet), die bei dem ersten Ventilplattenabschnitt 61 ausgebildet ist, verursacht, dass ein Drucköl zwischen der ventilplattenseitigen Gleitfläche 63 und der konvexen Gleitkontaktfläche 65 strömt. Während ein Ende der Verbindungsölvertiefung offen zu der ventilplattenseitigen Gleitfläche 63 über ein Paar ventilplattenseitige Anschlüsse 71 ist, ist ein anderes Ende davon zu der konvexen Gleitkontaktfläche 65 über ein paar erste Verbindungsanschlüsse 72 offen.
Wie in 7 gezeigt ist, ist das Paar ventilplattenseitige Anschlüsse 71 besehend aus halbkreisförmigen Hohlräumen, die mit Bezug auf eine Ebene (dieselbe Ebene wie die Seitenfläche in 2 und im Folgenden als „Kippreferenzebene X"), die senkrecht zu dem axialen Zentrum 13A der konkaven Führungsfläche 13 ist und dieses axiale Zentrum 34 des Zylinderblocks 30 aufweist symmetrisch ausgebildet und ist derart ausgebildet, dass sie sich zu einem Ort entsprechend dem Verbindungsdurchgang 36 des Zylinderblocks 30 an der ventilplattenseitigen Gleitfläche 63 öffnen.
Wie in 8 gezeigt ist, besteht das Paar der ersten Verbindungsanschlüsse 72 aus Hohlräumen, die sich entsprechend entlang einer Erstreckungsrichtung der Kippreferenzebene X erstrecken, und sind symmetrisch mit Bezug auf die Kippreferenzebene X ausgebildet.
Die Verbindungsölvertiefung (im Folgenden als „zweite Verbindungsölvertiefung 80" bezeichnet), die bei dem zweiten Ventilplattenabschnitt 62 ausgebildet ist, verursacht, dass ein Drucköl zwischen der konkaven Gleitkontaktfläche 66 und der konvexen Führungsfläche 64 strömt, und während ein Ende davon offen zu der konkaven Gleitkontaktfläche 66 über ein Paar zweiter Verbindungsanschlüsse 81 ist, ist ein anderes Ende davon offen zu der konvexen Führungsfläche 64 über ein Paar einfassungsseitiger Anschlüsse 82.
Wie in 9 gezeigt ist, beseht das Paar zweiter Verbindungsanschlüsse 81 aus Hohlräumen, die sich entsprechend entlang der Erstreckungsrichtung der Kippreferenzebene X erstrecken und die symmetrisch mit Bezug auf die Kippreferenzebene X sind. Diese zweiten Verbindungsanschlüsse 81 sind derart ausgebildet, das die zweiten Verbindungsanschlüsse 81 zueinander weisen, wenn die konvexe Gleitkontaktfläche 65 des ersten Ventilplattenabschnitts 61 im engen Kontakt mit der konkaven Gleitkontaktfläche 66 des zweiten Ventilplattenabschnitts 62 gebracht wird, und sind ständig kommunizierend in Verbindung, ohne das sie dem äußeren Ausgesetzt werden, wenn die konkave Gleitkontaktfläche 66 und die konvexe Gleitkontaktfläche 65 gleitend verschoben werden.
Wie in 10 gezeigt ist, besteht das Paar einfassungsseitiger Anschlüsse 82 aus Hohlräumen, die sich entsprechend entlang der Erstreckungsrichtung der Kippreferenzebene X erstrecken, und sind mit Bezug auf die Kippreferenzebene X symmetrisch ausgebildet. Wie in den 2 und 4 gezeigt ist, sind diese einfassungsseitigen Anschlüsse 82 derart ausgebildet, dass die einfassungsseitigen Anschlüsse 82 zueinander weisen, wenn die konvexe Führungsfläche 64 des zweiten Ventilplattenabschnitts 62 im engen Kontakt mit der konkaven Führungsfläche 13 der Einfassung 10 gebracht wird, und sind ständig kommunizierend verbunden, ohne das sie dem Äußeren ausgesetzt werden, wenn die konkave Führungsfläche 13 und die konvexe Führungsfläche 64 gleitend verschoben werden.
Ferner ist ein Oszillationswinkelsteuerkolben (Kippwinkeländerungseinrichtung) 91 kippfähig mit dem zweiten Ventilplattenabschnitt 62 über einen Oszillationsstift 90 verbunden. Der Oszillationswinkelsteuerkolben 91 nimmt eine Ursprungsposition durch eine Federkraft einer Rückstellfeder 92 in einem normalen Zustand ein, um den zweiten Ventilplattenabschnitt 62 in einen in 1 gezeigten Zustand zu halten. Wenn Drucköl zu einer Druckkammer 93, die in der Einfassung 10 ausgebildet ist, über ein Ventil 94 zugeführt wird, bewegt sich der Oszillationswinkelsteuerkolben 91 entlang der Kippreferenzebene X gegen die Federkraft der Rückstellfeder 92, um zu verursachen, dass der zweite Ventilplattenabschnitt 62 in einen in 3 gezeigten Zustand übergeht. Außerdem ist ein Bezugszeichen 100 in 1 ein Definitionselement zu definieren des Bereichs der Gleitbewegung des zweiten Ventilplattenabschnitts 62 mit Bezug auf die konkave Führungsfläche 13 der Einfassung 10.
Bei der Pumpe/dem Motor 1, die/der konfiguriert ist, wie vorstehend beschrieben ist, befindet sich dann, wenn verursacht wird, dass der Oszillationswinkelsteuerkolben 91 die Ursprungsposition einnimmt, wie in 1 gezeigt ist, der Zylinderblock 30 in dem um ein Zentrum 51A des Kugelkopfs 51 der Zentralstange 50 am weitesten gekippten Zustand mit Bezug auf das axiale Zentrum 22 des Wellenelements 20. Wenn das Wellenelement 20 und der Zylinderblock 30 um die entsprechenden axialen Zentren 22 und 34 gedreht werden, wird daher die hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens 42 maximal, so dass ein Betrieb in einem Zustand maximalen Volumens durchgeführt werden kann.
Wenn Drucköl zu der Druckkammer 91 der Einfassung 10 in dem vorstehend erwähnten Zustand zugeführt wird, so dass verursacht wird, dass der Oszillationswinkelsteuerkolben 91 sich gegen die Federkraft der Rückstellfeder 92 bewegt, bewegt sich der zweite Ventilplattenabschnitt 62 gleitend entlang der konkaven Führungsfläche 13 der Einfassung 10 über den Oszillationsstift 90. Eine Bewegung des zweiten Ventilplattenabschnitts 62 verursacht, dass der erste Ventilplattenabschnitt 61 sich über die konkave Gleitkontaktfläche 66 und die konvexe Gleitkontaktfläche 65 bewegt, die wechselseitig im Kontakt stehen, und verursacht ferner, dass der Zylinderblock 30 sich die ventilplattenseitige Gleitfläche 63 und die die blockseitige Gleitfläche 33 bewegt, die wechselseitig in Kontakt stehen. Folglich wird der Zylinderblock 30 um das Zentrum 51A des Kugelkopfs 51 der Zentralstange 50 sukzessiv gekippt, was den Kippwinkel des axialen Zentrums 34 des Zylinderblocks 30 mit Bezug auf das axiale Zentrum 22 des Wellenelements 20 reduziert. Wenn in diesem Zustand das Wellenelement 20 und der Zylinderblock 30 um die entsprechenden axialen Zentren 22 und 34 gedreht werden, wird die hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens 42 im Vergleich mit dem in 1 gezeigten Zustand reduziert, so dass ein Betrieb in einem Zustand mit reduziertem Volumen durchgeführt werden kann.
Wenn weitergehend verursacht wird, dass der Oszillationswinkelsteuerkolben 91 sich gegen die Federkraft der Rückstellfeder 92 bewegt, stimmt das axiale Zentrum 34 des Zylinderblocks 30 mit dem axialen Zentrum 22 des Wellenelements 20 an dem Ende überein, wobei zu dem in 3 gezeigten Zustand übergegangen wird. Wenn in diesem Zustand das Wellenelement 20 und der Zylinderblock 30 um die entsprechenden axialen Zentren 22 und 34 gedreht werden, wird die hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens 42 null betragen.
Wenn andererseits Drucköl von der Druckkammer 93 der Einfassung 10 ausgestoßen wird, bewegt sich der Oszillationswinkelsteuerkolben 91 zu der Ursprungsposition durch die Federkraft der Rückstellfeder 92 einhergehend mit der Bewegung des zweiten Ventilplattenabschnitts 62, des ersten Ventilplattenabschnitts 61 und des Zylinderblocks 30, so dass der Kippwinkel des Zylinderblocks 30 mit Bezug auf das Wellenelement 20 graduell vergrößert werden kann, nämlich das Volumen der Pumpe/des Motors 1 durch Erhöhen der hin- und herlaufenden Verdrängung des Kolbens 42 vergrößert werden kann.
Im Übrigen kann die Pumpe/der Motor als Pumpe/Motor 1 der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung durch Durchführen der vorstehend genannten Betriebsweisen betrieben werden, wenn es geeignet ist.
Wie in den 1 und 3 gezeigt ist, gleitet, während diese Betriebsweisen durchgeführt werden, der zweite Ventilplattenabschnitt 62 an der konkaven Führungsfläche 13, deren axiales Zentrum 13A eine Tangente des Umfangs C1 ist, der durch das Kippzentrum von jeder der Kolbenstangen 40 verläuft, bewegt sich nämlich entlang der zylindrischen Fläche, deren axiales Zentrum 13A eine Achse ist, die die Kippreferenzebene X senkrecht schneidet und durch das Zentrum des Kugelkopfs 51 der Kolbenstangen 40 verläuft, die an der maximalen Einschubposition (in Folgenden als „obere Totpunktposition des Kolbens" bezeichnet, wenn es geeignet ist) mit Bezug auf den Zylinder 32 gelegen ist. Daher bleibt die obere Totpunktposition des Kolbens 42 mit Bezug auf den Zylinder 32 ungeachtet der Größe des Kippwinkels immer dieselbe. Wie in 1 gezeigt ist, wenn die Konfiguration beispielsweise derart ist, dass das Totvolumen in einem Zustand des Kippwinkels minimal wird, bei dem die maximale hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens 42 erzielt wird, kann folglich das Totvolumen ständig auf einen kleinen Wert gehalten werden, auch wenn der Kippwinkel zum Ändern der hin- und herlaufenden Verdrängung des Kolbens 42 geändert wird, um eine Verbesserung der volumetrischen Effizienz zu gestatten.
Zusätzlich ist gemäß der Pumpe/dem Motor 1, die/der vorstehend beschrieben ist, das Ventilplattenelement 60, das den ersten Ventilplattenabschnitt 61 und den zweiten Ventilplattenabschnitt 62 aufweist, die gleitfähig sind, wenn sie wechselseitig in engem Kontakt stehen, zwischen dem Zylinderblock 30 und der Einfassung 10 angeordnet. Ferner wirkt die Federkraft der Druckfeder 35, die zwischen der Zentralstange 50 und dem Zylinderblock 30 angeordnet ist, zwischen dem Zylinderblock 30, dem Ventilplattenelement 60 und der Einfassung 10. Daher können Änderungen einer relativen Orientierung zwischen dem Zylinderblock 30 und dem Ventilplattenelement 60 und deren Bewegungsausmaße, die auftreten, wenn die hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens 42 geändert wird, durch eine relative Gleitbewegung zwischen dem ersten Ventilplattenabschnitt und dem zweiten Ventilplattenabschnitt 62 aufgenommen werden. Das gestattet, eine Situation zu verhindern, in der sich ein Spalt zwischen dem Zylinderblock 30 und dem Ventilplattenelement 60 oder zwischen dem Ventilplattenelement 60 und der konkaven Führungsfläche 13 der Einfassung 10 ergibt.
Folglich kann, wie in den 2 und 4 gezeigt ist, ein Öldruck ständig ohne Leckagen zwischen der Ölvertiefung 14 in den Zylinder 32 des Zylinderblocks 30 und derjenigen in der Einfassung 10 ungeachtet der Größe des Kippwinkels strömen gelassen werden, und somit besteht keine Möglichkeit, dass eine niedrigere volumetrische Effizienz durch einen Austritt von Drucköl verursacht wird.
Gemäß der Pumpe/dem Motor 1, wie vorstehend beschrieben ist, ist das Ventilplattenelement 60 so konfiguriert, dass es den ersten Ventilplattenabschnitt 61 und den zweiten Ventilplattenabschnitt 62 aufweist, die zwischen der blockseitigen Gleitfläche 33 des Zylinderblocks 30 und der konkaven Führungsfläche 13 der Einfassung 10 angeordnet sind, während diese Ventilplattenabschnitte 61 und 62 wechselseitig gleitfähig in engem Kontakt über die Gleitkontaktflächen 65 und 66 gebracht sind. Wenn der Kippwinkel geändert wird, kann ein Zustand, in dem die drei Elemente, nämlich der Zylinderblock 30, das Ventilplattenelement 60 und die Einfassung 10 in wechselseitig engem Kontakt stehen, durch diese Ventilplattenabschnitte 61 und 62 aufrechterhalten werden, die nötigenfalls verschoben werden. Demgemäß besteht keine Möglichkeit, dass ein Austritt von Drucköl aus den drei Elementen des Zylinderblocks 30, dem Ventilplattenelement 60 und der Einfassung 10 verursacht wird. Zusätzlich bleibt die obere Totpunktposition des Kolbens 42 mit Bezug auf den Zylinder 32 ungeachtet der Größe des Kippwinkels derselbe. Wenn die Konfiguration derart ist, dass das Totvolumen in einem Zustand des Kippwinkels minimal wird, bei dem die maximale hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens 40 erzielt wird, kann das Totvolumen ständig auf einen kleinen Wert auch dann gehalten werden, wenn der Kippwinkel geändert wird, um die hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens 42 zu ändern, was eine Verbesserung der volumetrischen Effizienz gestattet. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist eine zylindrische Fläche, deren axiales Zentrum 13A eine Tangente des Umfangs C1 ist, der durch die Kippzentren einer Vielzahl von Kolbenstangen 40 verläuft, als konkave Führungsfläche 13 ausgewählt. Anders gesagt ist die konkave Führungsfläche 13 so konfiguriert, dass das axiale Zentrum 13A eine Achse ist, die durch die Kippzentren der Kolbenstange 40 senkrecht zu der Kippreferenzebene X verlaufen und an der oberen Totpunktposition gelegen ist. Daher kann die obere Totpunktposition des Kolbens 42 im Bezug auf den Zylinder 32 ungeachtet der Größe des Kippwinkels zu demselben gemacht werden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Wenn beispielsweise das axiale Zentrum 13A der konkaven Führungsfläche 13 eine zylindrische konkave Gestalt ist, die an einer Ebene positioniert ist, die senkrecht zu dem axialen Zentrum 22 des Wellenelements 20 und ebenso in einer verdrehten räumlichen Beziehung zu dem axialen Zentrum 22 des Wellenelements 20 steht, kann das axiale Zentrum 13A an jedem anderen Ort ausgebildet werden.
Ebenso ist in dem ersten Ausführungsbeispiel das Ventilplattenelement 60 so konfiguriert, dass es nur den ersten Ventilplattenabschnitt 61 und den zweiten Ventilplattenabschnitt 62 aufweist, aber kann dieselbe Betriebswirkung durch Ausbilden eines Ventilplattenelements mit drei oder mehreren Ventilplattenabschnitten erzielt werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Während in dem ersten Ausführungsbeispiel die konvexe Gleitkontaktfläche 65 an dem ersten Ventilplattenabschnitt 61 ausgebildet ist, ist die konkave Gleitkontaktfläche 66 an dem zweiten Ventilplattenabschnitt 62 ausgebildet. Jedoch kann wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, das in den 11 und 12 gezeigt ist, während eine konkave Gleitkontaktfläche 166 an einem ersten Ventilplattenabschnitt 161 eines Ventilplattenelements 160 ausgebildet werden kann, eine konvexe Gleitkontaktfläche 165 an einem zweiten Ventilplattenabschnitt 162 des Ventilplattenelements 160 ausgebildet werden. Diese konkave Gleitkontaktfläche 166 und diese konvexe Gleitkontaktfläche 165 sind zylindrische Flächen, die parallel zu dem axialen Zentrum 13A der konkaven Führungsfläche 13 sind und die eine Achse mit rechten Winkeln zu dem axialen Zentrum 34 des Zylinderblocks 30 als axiales Zentrum haben, und können entlang ihrer Krümmungsrichtung während des wechselseitigen engen Kontakts gleiten. In den 11 und 12 sind dieselben Bezugszeichen an dieselben Bauteile wie diejenigen in dem ersten Ausführungsbeispiel angefügt und ist deren genaue Beschreibung weggelassen.
Wenn die Pumpe/der Motor 1, die/der konfiguriert ist, wie vorstehend beschrieben ist, sich in einem Zustand befindet, der in 11 gezeigt ist, befindet sich der Zylinderblock in dem um das Zentrum 51A des Kugelkopfs 51 der Zentralstange 50 am weitesten gekippten Zustand mit Bezug auf das axiale Zentrum 22 des Wellenelements 20. Wenn das Wellenelement und der Zylinderblock 30 um die entsprechenden axialen Zentren 22 und 34 gedreht werden, wird daher die hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens 42 maximal, so dass ein Betrieb in einem Zustand mit maximalem Volumen durchgeführt werden kann.
Wenn eine Kippwinkeländerungseinrichtung (nicht gezeigt) in dem vorstehend angegebenen Zustand angetrieben wird und verursacht wird, dass ein zweiter Ventilplattenabschnitt 162 entlang der konkaven Führungsfläche 13 der Einfassung 10 gleitet, verursacht eine Bewegung des zweiten Ventilplattenabschnitts 162, dass der erste Ventilplattenabschnitt 161 sich über die konvexe Gleitkontaktfläche 165 und die konkave Gleitkontaktfläche 166 bewegt, die in gegenseitigem Kontakt stehen. Ferner verursacht eine Bewegung des ersten Ventilplattenabschnitts 161, dass der Zylinderblock 30 sich über die ventilplattenseitige Gleitfläche 63 und die blockseitige Gleitfläche 33 bewegt, die in wechselseitigem Kontakt stehen, so dass der Zylinderblock 30 sukzessive um das Zentrum 51A des Kugelkopfs 51 der Zentralstange 50 gekippt wird, was den Kippwinkel des axialen Zentrums 34 des Zylinderblocks 30 mit Bezug auf das axiale Zentrum 22 des Wellenelements 20 reduziert. Wenn in diesem Zustand das Wellenelement 20 und der Zylinderblock 30 um die entsprechenden axialen Zentren 22 und 34 gedreht werden, wird die hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens 42 im Vergleich mit dem in 11 gezeigten Zustand reduziert, so dass ein Betrieb in einem Zustand mit verringertem Volumen durchgeführt werden kann.
Wenn verursacht wird, dass der zweite Ventilplattenabschnitt 162 sich weitergehend bewegt, stimmt das axiale Zentrum 34 des Zylinderblocks 30 mit dem axialen Zentrum 22 des Wellenelements 20 in diesem Ende überein, wobei zu dem in 12 gezeigten Zustand übergegangen wird. Wenn in diesem Zustand das Wellenelement 20 und der Zylinderblock 30 um die entsprechenden axialen Zentren 22 und 34 gedreht werden, wird die hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens 42 ebenso null werden.
Wenn andererseits verursacht wird, dass der zweite Ventilplattenabschnitt 162 sich durch Antreiben der Kippwinkelantriebseinrichtung (nicht gezeigt) in die entgegengesetzte Richtung bewegt, werden der erste Ventilplattenabschnitt 161 und der Zylinderblock 30 sich bewegen, so dass der Kippwinkel des Zylinderblocks 30 mit Bezug auf das Wellenelement 20 graduell vergrößert werden kann, nämlich das Volumen der Pumpe/des Motors 1 durch Erhöhen der hin- und herlaufenden Verdrängung des Kolbens 32 vergrößert werden kann.
Insofern kann die Pumpe/der Motor als Pumpe/Motor 1 der Schrägachsenbauart mit veränderlicher Verdrängung durch Durchführen der vorstehend erwähnten Betriebsweisen betrieben werden, wenn es geeignet ist.
Wie in den 11 und 12 gezeigt ist, gleitet, während diese Betriebsweisen durchgeführt werden, der zweite Ventilplattenabschnitt 162 an der konkaven Führungsfläche 13, deren axiales Zentrum 13A eine Tangente eines Umfangs ist, der durch das Kippzentrum von jedem der Kolbenstangen 40 verläuft, bewegt sich nämlich entlang der zylindrischen Fläche, deren axiales Zentrum 13A eine Achse ist, die senkrecht zu der Kippreferenz X ist und durch das Zentrum des Kugelkopfs 41 der Kolbenstangen 40 verläuft, die an der oberen Totpunktposition gelegen ist. Daher bleibt die obere Totpunktposition des Kolbens 42 mit Bezug auf den Zylinder 32 ungeachtet der Größe des Kippwinkels derselbe. Folglich kann, wie in 11 gezeigt ist, wenn die Konfiguration beispielsweise derart ist, dass das Totvolumen in einem Zustand des Kippwinkels minimal wird, bei dem die maximale hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens 42 erzielt wird, das Totvolumen ständig auf einem kleinen Wert gehalten werden, auch wenn der Kippwinkel zum Ändern der hin- und herlaufenden Verdrängung des Kolbens 42 geändert wird, was eine Verbesserung der volumetrischen Effizienz gestattet.
Zusätzlich ist gemäß der Pumpe/dem Motor 1, die/der vorstehend beschrieben ist, das Ventilplattenelement 160, das den ersten Ventilplattenabschnitt 161 und den zweiten Ventilplattenabschnitt 162 aufweist, die gleitfähig sind, wenn sie wechselseitig in engem Kontakt stehen, zwischen dem Zylinderblock 30 und der Einfassung 10 angeordnet.
Ferner wirkt die Federkraft der Druckfeder 35, die zwischen der Zentralstrange 50 und dem Zylinderblock 30 angeordnet ist, zwischen dem Zylinderblock 30, dem Ventilplattenelement 160 und der Einfassung 10. Daher können Änderungen einer relativen Orientierung zwischen dem Zylinderblock 30 und dem Ventilplattenelement 160 und Bewegungsgrößen davon, die auftreten, wenn die hin- und herlaufende Verdrängung des Kolbens 42 geändert wird, durch eine relative Gleitbewegung zwischen dem ersten Ventilplattenabschnitt 161 und dem zweiten Ventilplattenabschnitt 162 aufgenommen werden. Das gestattet eine Situation zu verhindern, in der ein Spalt zwischen dem Zylinderblock 30 und dem Ventilplattenelement 160 oder zwischen dem Ventilplattenelement 160 und der Einfassung 10 auftritt.
Folglich kann ein Drucköl ständig ohne Leckage zwischen der Ölvertiefung 14 in dem Zylinder 32 des Zylinderblocks 30 und derjenigen in der Einfassung 10 strömen gelassen werden, und besteht daher keine Möglichkeit, dass eine geringere volumetrische Effizienz durch ein Austreten von Drucköl verursacht wird.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Wie vorstehend beschrieben ist, ist eine Pumpe/ein Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung gemäß der vorliegenden Erfindung nützlich zur Verbesserung der volumetrischen Effizienz und insbesondere geeignet zur Verwendung als hydraulische Maschine eines Hydrauliksystems, bei dem eine hohe Effizienz gefordert wird.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung einer Pumpe/eines Motors einer Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung, bei der/dem ein Kolben sich innerhalb eines Zylinders hin- und her bewegt und ein Zustand sichergestellt wird, in dem drei Elemente bestehend aus einem Zylinderblock, einem Ventilplattenelement und einer Einfassung ständig in engem Kontakt miteinander stehen, indem das Ventilplattenelement mit einer Vielzahl von Ventilplattenabschnitten, die aus einem ersten Ventilplattenabschnitt und einem zweiten Ventilplattenabschnitt bestehen, konfiguriert wird, und indem das Ventilplattenelement zwischen einer blockseitigen Gleitfläche eines Zylinderblocks und einer konkaven Führungsfläche der Einfassung angeordnet wird, während die Vielzahl der Ventilplattenabschnitte über Gleitkontaktflächen gleitfähig miteinander in engen Kontakt gebracht werden.

1: Pumpe/Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung
10: Einfassung
10A: Aufnahmeraum
11: Einfassungskörperabschnitt
12: Plattenabschnitt
13: konkave Führungsfläche
13A: axiales Zentrum
14: Ölvertiefung
20: Wellenelement
21: Lager
22: axiales Zentrum
23: Antriebsscheibe
30: Zylinderblock
31: Lagerloch
32: Zylinder
33: blockseitige Gleitfläche
34: axiales Zentrum
35: Druckfeder
36: Verbindungsdurchgang
40: Kolbenstange
41: Kugelkopf
42: Kolben
43: Dichtelement
50: Zentralstange
51: Kugelkopf
51A: Zentrum
52: Gleitabschnitt
60: Ventilplattenelement
61: erster Ventilplattenabschnitt
62: zweiter Ventilplattenabschnitt
63: ventilplattenseitige Gleitfläche
64: konvexe Führungsfläche
65: konvexe Gleitkontaktfläche
66: konkave Gleitkontaktfläche
67: Anschlagfläche
70: erste Verbindungsölvertiefung
71: Ventilplattenseitiger Anschluss
72: erster Verbindungsanschluss
80: zweite Verbindungsölvertiefung
81: zweiter Verbindungsanschluss
82: Einfassungsseitiger Anschluss
90: Oszillationsstift
91: Oszillationswinkelsteuerkolben
92: Rückstellfeder
93: Druckkammer
94: Ventil
160: Ventilplattenelement
161: erster Ventilplattenabschnitt
162: zweiter Ventilplattenabschnitt
165: konvexe Gleitkontaktfläche
166: Konkave Gleitkontaktfläche
C1: Umfang
C2: Umfang
X: Kippreferenzebene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 58-77180 [0006]
- JP 8-303342 [0006]

Claims

Pumpe/Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung mit: einem Wellenelement, das durch eine Einfassung so gestützt ist, dass es sich um sein axiales Zentrum dreht; einer Vielzahl von Kolbenstangen, wobei jede Kolbenstange einen Kugelkopf an ihrem Basisende und einen Kolben an ihrem Spitzenende hat, die kippfähig über den entsprechenden Kugelkopf an einem identischen Umfang um das axiale Zentrum des Wellenelements an einem Ende des Wellenelements gestützt sind; einem Zylinderblock, der eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, um eine Vielzahl von Zylindern an einer Seite aufzunehmen, so dass der Zylinder hin- und her bewegbar in jeder der Öffnungen ist, während er eine kugelförmige blockseitige Gleitfläche an dem anderen Ende hat; einer Verknüpfungsvorrichtung zum Verknüpfen des Zylinderblocks und des Wellenelements, so dass ein axiales Zentrum des Zylinderblocks um einen Kipppunkt kippbar ist, der an das axiale Zentrum des Wellenelements gesetzt ist, wobei der Zylinderblock zum Annähern an das Wellenelement und Entfernen von diesem bewegbar ist, und zum Pressen des Zylinderblocks zu der anderen Richtung des Wellenelements; einer konkaven Führungsfläche, die eine zylindrische konkave Gestalt bildet, die an einer Ebene positioniert ist, die senkrecht zu dem axialen Zentrum des Wellenelements ist, und deren axiales Zentrum eine Achse in einer verdrehten räumlichen Beziehung zu dem axialen Zentrum des Wellenelements ist, wobei die konkave Führungsfläche an einem Ort an einer Verlängerungslinie von einem Ende des Wellenelements ausgebildet ist; einem Ventilplattenelement, das zwischen einer blockseitigen Gleitfläche des Zylinderblocks und der konkaven Führungsfläche der Einfassung angeordnet ist und eine Verbindungsölvertiefung hat, um zu verursachen, dass Drucköl zwischen einer Ölvertiefung, die in den Zylindern des Zylinderblocks vorgesehen ist, und derjenigen strömt, die in der Einfassung vorgesehen ist; und einer Oszillationswinkelsteuervorrichtung zum Ändern einer hin- und herlaufenden Verdrängung des Kolbens, wenn das Wellenelement und der Zylinderblock sich drehen, durch Kippen des Zylinderblocks mit Bezug auf das Wellenelement, wobei das Ventilplattenelement eine Vielzahl von Ventilplattenabschnitten aufweist, die zumindest einen ersten Ventilplattenabschnitt, der eine ventilplattenseitige Gleitfläche hat, die gleitfähig ist, wenn sie in engem Kontakt mit der blockseitigen Gleitfläche steht, und einen zweiten Ventilplattenabschnitt umfassen, der eine konvexe Führungsfläche hat, die gleitfähig ist, wenn sie in engem Kontakt mit der konkaven Führungsfläche steht, und das zwischen der blockseitigen Gleitfläche des Zylinderblocks und der konkaven Führungsfläche der Einfassung angeordnet ist, während die Vielzahl der Ventilplattenabschnitte über Gleitkontaktflächen gleitfähig in engen Kontakt miteinander gebracht sind.
Pumpe/Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung gemäß Anspruch 1, wobei die konkave Führungsfläche eine zylindrische Fläche ist, deren axiales Zentrum eine Tangente eines Umfangs ist, der durch Kippzentren der Vielzahl der Kolbenstangen verläuft.
Pumpe/Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung gemäß Anspruch 1, wobei der erste Ventilplattenabschnitt und der zweite Ventilplattenabschnitt über eine zylindrische Gleitkontaktfläche in engem Kontakt miteinander stehen, deren axiales Zentrum eine Achse ist, die parallel zu dem axialen Zentrum der konkaven Führungsfläche ist.
Pumpe/Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung gemäß Anspruch 3, wobei die Gleitkontaktfläche ein axiales Zentrum hat, das senkrecht zu demjenigen des Zylinderblocks ist.
Pumpe/Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung gemäß Anspruch 3, wobei eine konvexe Gleitkontaktfläche für den ersten Ventilplattenabschnitt ausgebildet ist und eine konkave Gleitkontaktfläche für den zweiten Ventilplattenabschnitt ausgebildet ist.
Pumpe/Motor der Schrägachsenbauart mit variabler Verdrängung gemäß Anspruch 3, wobei eine konkave Gleitkontaktfläche für den ersten Ventilplattenabschnitt ausgebildet ist und eine konvexe Gleitkontaktfläche für den zweiten Ventilplattenabschnitt ausgebildet ist.