JP2000504809A - 油圧変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は第１圧を有する第１流体の流れから油圧力を、第２圧を有する第２流体の流れの油圧力へ変換する圧力変換装置に関する。ハウジング（３）内に、ロータ（26）が装着され、これは３つの管接続部（16）間の圧力差の効果により回転軸（４）のまわりで回転する。その回転軸のまわりには、室（24）が配置され、それは例えばピストン（27）のような容積手段（27，29）を有し、前記ピストンは、ロータ（26）がハウジング（３）内で回転する時、室（24）の容積を最小値と最大値との間で変化させるようになっており、また、ロータ（26）の回転によって作動され、かつ、各室（24）を第１、第２、第３の管接続部（16）と交互に接続させる弁（20，21）に備えられたチャンネル（19，22）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 圧力変換装置 本発明はクレーム１の前提部分に従った装置に関する。 そのような装置は、ハンドブック『二次的調整手段による流体静力学的駆動』 マンネスマンレクスロス社出版、143〜146頁、から周知である。 従来の圧力変換装置の欠点は、或る容量と或る圧力をもつ流体を流動させるた めに、ポンプとモータの両方を使用する必要があり、少なくともその１つは調整 自在でなければならず、その両方が最高圧を生じさせるのに適していなければな らず、しかも液体の全流れに対処することができるように許容可能な回転数とス トローク容量を有していなければならないという事実により、コストが高いとい うことである。 もうひとつの欠点は、従来の圧力変換装置が２個のロータを備え、各ロータが 一組のチエンバを有し、また、そのロータによって作動されるバルブを備えてい るということである。この２つの配置により、従来の圧力変換装置のフローロス は比較的大きく、漏れや膨張のロスは、通常の値の２倍となり、それは効率を例 えば、たったの約70％にまで落してしまう。 そこで、本発明の目的は、前記欠点をなくすことであり、この目的のために、 バルブは、ロータの回転時、各室が、第１、第２、第３管接続部と交互に接続す るように設計される。 これは、回転軸のまわりに配置された室が１つのグループで十分 となるように圧力変換装置をよりコンパクトにし得ることを意味し、それによっ て、コストを低減し、その装置の効率を約85％まで上昇させる。 FR1303925は、ロータの一部を構成し、回転軸のまわりに位置するチエンバが ３つの管接続部と交互に接続されるような装置を開示する。この装置はロータが 軸を介して駆動され、流体が３個の管接続部の１個又は２個を通って引き込まれ 、それぞれ、２個又は２個の管接続部へ吐出されるようなポンプである。ポンプ と圧力変換装置との間の差は、ポンプの場合、機械エネルギーが軸とロータへ供 給されるのに対して、圧力変換装置の場合、１つの形の油圧エネルギーをもうひ とつの形の油圧エネルギーへ変換するためにロータが使用されるということであ る。 本発明の圧力変換装置の一実施例によれば、バルブは、ロータにより作動され るスライド弁であって、片側に少なくとも３個のチャンネルを有し、これらのチ ャンネルは回転軸のまわりに分布していて、ロータとハウジングとの間のダイア フラムの位置で終わっており、その各チャンネルは管接続部に接続され、前記ダ イアフラムの他側で終わっているチャンネルの各々は、室に接続し、そのダイア フラムはシール手段を備えている。これは室と３個の管接続部との間に回転に依 存した取りかえ接続部を得る簡単な手段である。 本発明のもうひとつの側面によれば、容積手段の回転位置を調整する調整手段 が備わっており、その容積手段は、バルブの開放位置に対して室の容積を最小値 又は最大値にし、それによって、特定の室が管接続部の１つと接触することにな る。この調整手段は、種々異なる管接続部間の圧力比を調整する簡単かつ迅速な 方法を提供し 、この圧力比は、ロータの回転数から多少とも独立しており、事実、それは設定 された圧力比を達成するために作動するロータの回転結果としての流体の容積で ある。 本発明の更なる改良によれば、ハウジングに対する容積手段の回転位置は、固 定され、前記ハウジングに対する開放位置は、調整手段によって調整自在である 。この実施例はその構造を簡単化することができ、前記圧力比に迅速に到達する ことを可能にする。このことは一部は、それらバルブの力がたった１つの役割を 果たせばいい時、その調整に必要な力は比較的小さくてすむという事実による。 これらの力は、例えば、容積手段に伴う力よりずっと弱い。このことは反応時間 を非常に短縮する。これは多くの用途にとって非常に重要なことである。 コントロールによって前記調整手段が導かれるような、本発明の圧力変換装置 のもうひとつの改良によれば、その圧力変換装置に接続する油圧モータへの管接 続部は、前記コントロールに接続する圧力センサーを備えている。この方法にお いて、前記コントロールは、モータの負荷に調和するように圧力変換装置の設定 を直ちに調整することができ、それによって、圧力比の変化により、ロータが迅 速に回転しすぎたり、停止したりするのを防ぐ。そのような回転の速すぎや停止 は、いづれにしても望ましくない操作状態を生じさせる。 さらに、本発明は、面プレートに３本のチャンネルが備えられ、それらの間に リブを有するような圧力変換装置の改良に関し、前記リブは、ロータの回転中、 ポンプ室へ通じるチャンネルをシールすることができる。相異なる管接続部間の 短絡回路を回避するために この完全なシールが必要であり、通常、前記ロータは漏れによるロスを制限する ために、完全なシールを生じさせるような特定の回転角を備えている。シール後 、できるだけ早く、そのポンプ室が次のチャンネルと接触することになり、前記 チャンネルは完全に異なる圧力レベルを有するので、前記ポンプ室の圧力は突然 変化する。それによって、大きなノイズが生じるのであり、そのことは、望まし いことではない。 本発明の圧力変換装置の前述の欠点を回避するために、リブは、ポンプ室がロ ータの精々２°の回転で完全にシールされるように寸法づけられる。リブの寸法 は、好ましくは、約１°の回転で開口をシールするようなものがよい。 これは短時間のうちに、ポンプ室がシールされ、その時、ロータの回転により ポンプ室の容積が変化する結果を生じさせる。前記容積の変化は、常時、シール される圧縮空気接続部の圧力と同圧の前記ポンプ室の圧力が、その回転によって 生じる容積手段の影響によって上下動し、それが開放される圧縮空気の接続部の 圧力に匹敵するように仕組まれている。本発明に従ってリブの適切な幅を選択す ることにより、前記ポンプ室の圧力が、開放される圧縮空気の接続部の圧力とほ ぼ同じになるようにすることができ、そうすることによって、ノイズを大きく低 下させ得る。 もうひとつの改良によれば、本発明の圧力変換装置は、油圧モータに好ましく はライナーシリンダに組立られ、結合される。そのために、その圧力変換装置と モータとの間の管を短くすることができ、その結果、油柱のはね返りがほとんど なくなり、そのはね返りから生じる油圧的過渡現象を防ぐことができる。そのよ うな油圧的過 渡現象は管接続部にある種々異なる油圧の影響でロータの静かな運転に逆作用す るので、本件の結合組立体では、ロータは全ての負荷状態にわたってより静かに 運転する。 本発明はまた、一次圧を有する流体の流れを発生させる油圧集合体で成る油圧 システムに関し、１個以上の油圧的に駆動されるモータは、前記油圧集合体によ って生じる流体の流れと二次圧で連結される。 一般に、そのような油圧システムにおいて、低圧に適する前記モータを駆動す るために減圧弁が使用され、その減圧弁によって、一次圧が二次圧へ低下される 。これを行うために、減圧弁の流体の流れは低圧にしぼられ、その圧力差に比例 したエネルギー量を喪失する。 本発明によれば、この欠点をなくすために圧力変換装置は一次圧と二次圧との 間に備えられる。このやり方で、安価で損失のない圧力変換が得られる。 本発明はまた、低圧と操作圧との間に圧力差を生じさせる油圧集合体で成る油 圧システムに関し、その低圧はそのシステムの最低圧より高い。 例えば、高速ポンプで成る多くの油圧システムにおいて、ポンプやモータや他 の構成部材にキャビテーションが生じるのを防ぐために、例えば低圧が５バール に保持されるような状況が生じる。そのシステムの最低圧は普通、大気圧である 。なぜなら、それは、流体を容れた開放タンクだからである。そのようなシステ ムにおいて１つの問題は、ロスを最少にしながら、油の流れを前記最低圧から前 記低圧へもたらさなければならないことである。なぜなら、この油 は油の全ての流れに関係しているからである。このために、従来のシステムは別 々のポンプを使用しているので、それらのロスを制限するためには、これらポン プのコントロールを複雑にしてしまう。 本発明の目的は、これらの問題を改善することであり、このために、操作圧と 低圧との間に、圧力変換装置を配置する。この圧力変換装置がポンプによって引 き込まれる流体に直ちに反応するという事実により、そしてまた、ロータがその 圧力の低下により、変化した圧力比の結果として、全回転に直ちに反応するとい う事実により、更なるコントロールを必要とせず、比較的安価でロスのない油の 供給が達成される。 本発明については、図面に関連していくつかの実施例を説明した下文の明細書 の中に記載されている。 図１は本発明の圧力変換装置の第１実施例の概略横断面図を示す。 図２は、図１の圧力変換装置のII−II線に沿ってとった断面図である。 図３は、図２のバルブの他の実施例を示す。 図４は、高圧と有効圧が大体同圧である場合の図１の圧力変換装置のポンプ室 の容積を概略的に示す。 図５は高圧が有効圧より高い場合の、図１の圧力変換装置のポンプ室の容積を 概略的に示す。 図６は、有効圧と低圧が大体同圧である場合の図１の圧力変換装置のポンプ室 の容積を概略的に示す。 図７、８、９はそれぞれ、図４、５、６に示す状況でポンプ室が種々の圧縮空 気接続部とどのように接続されるかを概略的に示す。 図10は図２の面プレートの開口間のリブの寸法を概略的に示す。 図11は本発明の圧力変換装置の第２実施例の斜視図を示す。 図12は図11の圧力変換装置の面プレートの斜視図を示す。 図13は圧力を低下させる場合の圧力変換装置をもつ油圧システムの管線図を示 す。 図14は圧力を上昇させる場合の圧力変換装置をもつ油圧システムの管線図を示 す。 全図中、同一部品は同一符号で示す。 図１は圧力変換装置の第１実施例を示す。軸４は軸受２と軸受12とによって支 持される。軸受２は、蓋体１によってハウジング内に固定され、軸受12は蓋体13 によってハウジング内に固定される。ハウジング３とハウジング11は従来の方法 で組立られる。軸４はキー歯５を備え、ロータ26と回転シール板21とは軸方向へ 摺動するように前記キー歯５に接続される。 ロータ26は９個のシリンダ穴25を備えており、そのシリンダ穴内で回転シール 板21とロータ26との間にシールプラグ23が備えられる。各穴25には、ピストン27 が挿入され、そのピストン27は、傾斜板29上に設定されたピストンシュー28を有 する。ピストン27はシリンダ穴25と共に、容積が変化するポンプ室24を形成し、 このポンプ室24はチャンネル22によって、面プレート20の開口に接続される。面 プレート20は３個の開口19を備え、その各開口19は、ハウジング11に固定された 固定シール板18の開口に接続され、前記固定シール板18はキー栓17を有し、固定 シール板18の３個の開口の各々が圧縮空気接続部16に接続するように位置づけら れる。 面プレート20は軸受６によって軸４に回転自在に取付られる。面プレート20の周 囲には、ピニオン軸７の歯とかみ合う歯を備えている。ピニオン軸７は軸受８に 装着され、レバー10によって回転され、そのレバー10は、調整機構９によって移 動自在である。図２からもわかるように、開口19はリブ32によって互いに分離さ れる。第１開口19は、高圧チャンネル30に接続され、第２開口19は有効圧チャン ネル31に接続され、第３開口19は低圧チャンネル33に接続される。 さらに、この装置は例えばポンプのような通常の油圧部品から周知の手段と構 成の詳細全てを有する。これは例えば、グリージングや漏れ油の排出に必要な手 段を含んでいる。ロータ21とハウジングとの間で、面プレート20のところのシー ルもまた、通常の方法で行われる。 チャンネル30、31、33の流量比をできるだけ低く保持するために、圧縮空気接 続部16の側の開口19面積が、ポンプ室24側のそれより大きい。これは図２の符号 35で示す方法で、圧縮空気接続部16の側のリブ32を狭くすることによって行われ 、さらに、それらの開口は選択的に広げることもできる。 図３は、面プレート20のもうひとつの実施例を示す。この場合、面プレート20 を回転させる代わりに、可動リブ34を使用する。 図１に示す実施例において、軸４は、ロータの回転方向と回転比を測定するセ ンサー（図示せず）に通常の方法で接続される。そのデータは制御装置で処理さ れ、面プレート20の位置をコントロールする。本圧力変換装置のコントロールは 次のように機能する。ロータ26へ供給されるエネルギー、即ち、圧力と容積流の 積がロータ 26から除去されるエネルギー、即ち、別の異なる圧力と容積流との積に等しくな るように機能する。その容積流の差が第３の通常、低圧レベルを介して供給され 、或いは除去される。この目的のために、ロータにかかる力は平衡でなければな らず、同様に、流体の流れの質量バランスも適切でなければならず、その両方と も面プレートの調整にかかっている。 図４〜９は面プレート20と開口19との相対的な調整を行った状態でのこの圧力 変換装置の種々の使用状況を示す。図４と図７において、有効圧P_Nと高圧P_Hはほ ぼ同じであり、図５と図８において、有効圧P_Nは高圧P_Hより低く、図６と図９に おいて、有効圧P_Nは低圧P_Lとほぼ同じである。２個のポンプ室24はＡ〜Ｉで示さ れ、線29’はポンプ室24の容積に対する傾斜板29の影響を示し、Ｓは最大ストロ ークを示す。移動方向ωは、油がP_N側に供給される時、傾斜板29に沿ったポンプ 室24の動きを示す。それによって同一圧縮空気接続部により、ポンプ室24の容積 がどのように増減するかがわかる。これは面プレート20の調整によって調整され る。これは図11の高圧接続部P_Hにおいて示され、そこで、移動方向ωにより、ポ ンプ室24の容積は、ＩのところからＡの位置の最小値まで減少し、その後、増大 する。 図10において、面プレート20は開口19間にリブを備えて示されている。図示の ように、リブはポンプ室の開口22の直径より大きいので、合計で角度αの２倍だ け、わずかな回転を行う間、ポンプ室はシールされる。この角度αは、油圧的過 渡現象とキャビテーションを防ぐために、0.5°が好ましい。用途によっては、 この角度αは約１°に増大させることもできる。 前述の圧力変換装置の第１実施例において、ピストンはシリンダ内を移動自在 であって、回転軸に平行な方向へ移動する。本発明はまた、その他の形のピスト ン及びシリンダにも適用することができる。例えば、ピストンの移動方向が回転 軸と或る角度を形成するか、或いは回転軸に直角をなすような場合である。また 、ピストンとシリンダを、互いに偏心的に移動させることもできる。 この実施例の面プレートは、３個の開口を有し、そこには、３個の圧縮空気接 続部がある。用途によっては、４個以上の圧縮空気接続部を使用することもでき 、開口部もまた、数を増やすことができる。 面プレートに３個の開口を備える代わりに、３個の倍数の、例えば６個の開口 にすることもできる。面プレートの代わりに、例えば、ロータの回転によってコ ントロールされる電気操作バルブによるように、ポンプ室に対するチャンネルを シールする他の手段を備えることもできる。 それぞれの実施例において、ピストンは傾斜板によってポンプ室へ挿入、挿出 される。油圧ポンプに存在する種々の実施例と平行に、圧力変換装置にもいくつ かの実施例があって、その実施例では、ピストンはカムディスクによって、或い はハウジングとロータとの間の強制的動きによって動かされる。 ピストンとシリンダが使用される装置とは別に、本発明はまた、ポンプ室の容 積が他の手段によって変化する時にも適用可能である。この点に関して、羽根ポ ンプに使用されるポンプ室に似たポンプ室を備えた圧力変換装置を考えることも できる。 図11は圧力変換装置50を示す。この装置において、ロータが回 転する時、ポンプ室の容積が変化するように、ピストンと、ポンプ室を有するロ ータとは、別の異なる軸のまわりで回転する。ハウジングに対する面プレートの 回転位置は、軸54の力を借りて調整され、それによって、その圧力変換装置の圧 力バランスを調整する。この圧力変換装置は、高圧接続部51を備え、そこで、流 体の流れQ_Hは圧力P_Hのもとで圧力変換装置へ流入する。流体の流れQ_Nは、有効な 圧縮空気接続部52でP_Nの圧力のもとでその圧力変換装置から流出する。それらの 両方の流れのエネルギー量は同じであるので、P_H＞P_Nの場合、Q_H＜Q_Nである。そ の２つの流体の流れ間の差流が圧力P_Lで、流体の流れQ_Lで低圧接続部53へ供給さ れるのでQ_L＝Q_N−Q_Hとなる。その圧力比は、軸54の回転によって調整される。こ の軸は制御システムによって動かすことができる。また、P_H、P_N、P_L間の圧力比 が一定となるように、一定の設定を保持することもできる。 図12は、図11の圧力変換装置50に使用される種類の面プレート57を示す。その 面プレートは、シール辺縁部56を有するリブ58によって分離された３個の開口55 を備える。面プレートは軸54によってその軸線のまわりで回転する。 図13は圧力変換装置61の適用を示す。ポンプ60によって、オイルは圧力P1まで 上昇され、圧力P1は例えば、400バールである。この圧力は特に、弁66によって 、及び／または、モータで行われるストローク量を調整することによって、操作 される油圧モータ62に適する。その油圧の変動は、アキュムレータ64によって吸 収される。リニアドライブ63は最高圧P2に適しており、その最高圧P2は、例えば 、180バールである。このリニアドライブ63は弁66に よって操作され、圧力P2の圧力変動を吸収するために、アキュムレータ65を備え ている。圧力P1をP2へ低下させるために圧力変換装置61が使用され、この圧力変 換装置は一定の設定を有し、リニアシリンダによる流体の流れに、更なるコント ロールなしに反応する。シリンダのレートを或る制限の範囲内にとどめなければ ならない場合、この圧力変換装置61はコントロール装置を備えることができる。 図14は圧力変換装置72のもうひとつの適用例を示す。高速ポンプ70は吸込み圧 P4と出力圧P3とを有する。吸込み圧P4は常時、或る値より例えば、５バールだけ 、高くなければならない。さもなくば、ポンプ70にキャビテーションが生じてし まう。吸込み圧P4は、圧力変換装置72によって与えられ、この装置72は、圧力P3 が、タンク73から供給されるオイルにより前記吸込み圧P4へ変換されるのを確実 にする。圧力の変動を抑えるために、ポンプ70と圧力変換装置72との間に、小型 アキュムレータ75を配置する。複数のユーザー71は、ポンプの圧力側に位置し、 その圧力変換装置72はまた、ポンプがコントロール可能な分配を行う場合、変化 する容積流に反応する。ポンプ70と圧力変換装置72との間にアキュムレータ74が 位置づけられる。 もうひとつの適用例は、一定の高圧のもとでエネルギーが供給され、可変圧の もとで使用される油圧シリンダによって可変負荷を上昇させることである。セン サーによって、この圧力とロータ26の回転方向を測定することによって、面プレ ート20の設定は所望の動きに関して計算される。移動方向を逆転した後、負荷の 影響により釈放されたエネルギーを油圧シリンダの圧力より高い圧力へ再び変換 することができ、前記エネルギーを回収して再使用することができる。 ここに示した実施例において、圧力変換装置は常時、別個のユニットとして提 示してきた。出費を節約し、調整性能と不安定さを改善することをねらって、こ の圧力変換装置を油圧モータに組合わせることができる。これは負荷の変動に対 応する能力を改善し、同時に別の油圧モータを、一定の高圧を有する流体網に直 線的、又は回転的に接続させる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年５月１日（１９９８．５．１） 【補正内容】 明細書 油圧変換装置 本発明は請求の範囲１の前提部分に記載された油圧変換装置に関する。 そのような油圧変換装置はレイノルズのUS-A-4,077,746から周知である。その 中で、油圧変換装置は、その油圧変換装置へ供給される油圧流体の圧力より高い 圧力の油圧流体を油圧アキュムレータにかけるために使用される。この従来の油 圧変換装置において、ロータの回転速度は流量制限オリフィスにより制限される 。 この流量制限オリフィスにより、第１ポートの圧力が低下して、第１ポートと 第２ポートの圧力差がその第１ポートの長さと第２ポートの長さに反比関係とな る。そのオリフィスのところでこのように圧力が低下するとエネルギ一損となり 、効率も低下する。しかしながら、その従来の装置では、変化する圧力差に対応 する唯一の方法がそのような流量制限であることは明らかである。そこで本発明 の目的は、第１圧の流体の流れを何ら動力の損失なしに、第２圧の流体の流れに 変換させ、それによって、第１圧及び／又は第２圧が個々に独立して変化するよ うにした油圧変換装置を製造することである。 本発明によれば、弁の開放位置に対して駆動手段の回転位置を調整するために 調整手段を備えている。 弁の開放位置に対して駆動手段の位置を調整することによって、第１圧及び／ 又は第２圧は、動力を損失することなしにそれぞれ独 立して変化する。 US-A-5,035,170には、油圧装置が示され、それは、その油圧装置のシリンダと 共働する２個のスロットを有するポートプレートを電気的に回転させることによ って容積能力を変化させるものである。このポートプレートを回転させるねらい は、油圧装置の容積を変化させることであり、そのねらいは本発明の装置で解決 される問題とは異なるものである。 本発明のもうひとつの改良によれば、駆動装置の回転位置はハウジングに対し て調整可能であり、弁の開放位置は調整手段によりハウジングに対して固定され る。この実施例は構造を簡単にし、すばやく反応して圧力比を調整することがで きる。このことは一部では、その調整には比較的小さな力しか必要としないとい う事実による。なぜなら、弁における力はその弁の役割を果たすだけでよいから であり、これらの力は、例えば駆動手段に伴う力よりずっと小さいのである。こ のことは、反応速度を非常に上げることになり、これは多くの用途にとって非常 に重要なことである。 本発明の実施例によれば、室は面プレートを貫通する少なくとも３本のチャン ネルのうちの１本のチャンネルを通って管接続部の１つに接続し、ハウジング内 の面プレートの回転位置は、調整自在である。各チャンネルが管接続部の１つに 容易かつ迅速に接続されるようなチャンネルを有する調整自在な面プレートを使 用することによって、調整自在な弁が備えられる。 更なる改良によれば、ハウジング内の面プレートは調整手段により回転可能で あり、それによって、わずかな力ですばやい調整が可能となる。 本発明の油圧変換装置のもうひとつの改良によれば、調整手段はコントロール 装置により導かれ、かつ油圧モータに接続されており、そのコントロール装置は 、油圧モータと油圧変換装置との間の管接続部に配置された圧力センサーに接続 される。 この方法で、コントロール装置はモータの負荷に調和するように油圧変換装置 の設定を直ちに調整することができ、それによって、圧力比の変化によりロータ が速く回転しすぎたり、停止したりするのを防止する。ロータの加速や停止はい ずれも、好ましくない操作状態を生じさせる結果となる。 さらに、本発明は、油圧変換装置の改良に関し、面プレートは３本のチャンネ ルを有し、それらの間にリブが備えられ、このリブは、ロータの回転中、室へ通 じるチャンネルをシールすることができる。この完全なシールは、異なる管接続 部間で短絡回路の発生を防ぐために必要である。普通、そのロータは漏れ損を制 限するために、完全なシールを生じさせる特別の回転角を備えている。シール後 、すぐに、室は次のチャンネルと接触することになり、その室の圧力は、前記チ ャンネルがそれとは全く異なる圧力レベルを有するために、突然変化する。 本発明の油圧変換装置の前述の欠点を回避するために、リブの寸法は、ロータ の精々２°の回転により室が完全にシールされるような大きさに作られる。その ようなリブの寸法は、約１°の回転で開口をシールするような大きさにするのが 好ましい。 そのために、短時間のうちに室はシールされ、ロータの回転によって、室の容 積が変化する。その容積の変化というのは常に、丁度シールされたばかりの圧力 接続部の圧力と同圧であった室の圧力が 、回転によって生じる容積手段の影響で増減し、それが開放される圧力接続部の 圧力に匹敵するように行われる。本発明によるリブの幅を適切に選択することに より、前記室の圧力が、開放される圧力接続部の圧力とほぼ同じとなり、そうす ることによって、ノイズを大きく低下させることができる。 更なる改良によれば、本発明の油圧変換装置は、油圧モータに組立られ、好ま しくは、ライナーシリンダに組立られる。そうすることによって、その油圧変換 装置とモータとの間の管を短くすることができ、その結果、油柱のはね返りを小 さく抑えることができ、そのはね返りから生じる油圧的過渡現象を大部分防ぐこ とができる。そのような油圧的過渡現象は管接続部にある種々異なる油圧の影響 でロータの静かな運転に逆作用するので、本件の結合組立体では、ロータは全て の負荷状態において、より静かに運転する。 本発明はまた、基本的に一定の一次圧を有する流体の流れを発生させる油圧ポ ンプと、前記一次圧の流体の流れを二次圧の流体の流れに変換させる油圧変換装 置とで成る油圧システムにも実施される。 そのようなシステムは、US-A-3,188,963に示されており、ポンプとシリンダと の間に増圧機が示されている。この従来のシステムにおいて、シリンダへの圧力 は増圧機の入口部にしぼり弁を使用することによって一定レベルに保持される。 しかし、この絞りは増圧機の効率を低下させる。この欠点を解決するために、本 発明のシステムでは、油圧変換装置は、その設定を変化させるために制御手段を 備えており、それによって、二次圧のユーザに対してその流れをコントロールす る。 その油圧変換装置の設定を変えることによって、一次圧及び二次圧に損失なく 適応が可能である。 本発明はまた、その出口でオイルの流れを生じさせる油圧ポンプと、油圧ポン プに接続した少なくとも１つのユーザと、前記ユーザから使用済オイルを受け入 れるタンクとで成る油圧システムに関する。 例えば、高速ポンプで成る多くの油圧システムにおいて、ポンプやモータやそ の他の構成部材にキャビテーションが生じるのを防ぐために、例えばポンプの入 口に、例えば５バールほどの低圧を生じさせることになる。タンクの圧力は通常 、大気圧である。なぜなら、流体を集めたタンクを開放して作業を進めるからで ある。そのようなシステムにおける問題は、ロスを最少に抑えながら、オイルの 流れをタンク内の圧力からポンプの入口部の圧力へもたらさなければならないこ とである。なぜなら、このオイルの流れは、全てのオイルの流れに関係している からである。従来のシステムはこのために別のポンプを使用しており、これらポ ンプの制御はロスを制限するために複雑なものとなる。 そこで本発明の目的は、油圧システムの効率を簡単な方法で改善することであ る。この目的で、油圧変換装置は、油圧ポンプの入口と、タンクと、油圧ポンプ の出口に接続し、その油圧ポンプの入口の油圧をタンクの圧力より高くするよう に調整される。油圧変換装置が、ポンプによって引き込まれる流体に直ちに反応 し、ロータが、圧力低下により、圧力比の変化の結果として、直ちに完全な回転 を行うという事実により、更なるコントロールを必要とせず、かくして、比較的 安価で、ロスのないオイルの供給が実現する。 本発明は図面に関連していくつかの実施例を記載した下文の明細書から明らか となる。 図１は本発明の油圧変換装置の第１実施例の概略横断面図を示す。 図２は図１の油圧変換装置のII−II線でとった断面図を示す。 図３は図２の弁のもうひとつの実施例を示す。 図４は高圧と有効圧が大体同圧である場合の図１の油圧変換装置の室の容積を 概略的に示す。 図５は高圧が有効圧より高い場合の図１の油圧変換装置の室の容積を概略的に 示す。 図６は、有効圧と低圧が大体同圧である場合の、図１の油圧変換装置の室の容 積を概略的に示す。 図７、８、９は、それぞれ図４、５、６に示す状況で室が種々の圧縮空気接続 部とどのように接続するかを概略的に示す。 図10は図２の面プレートの開口間のリブの寸法を概略的に示す。 図11は本発明の油圧変換装置の第２実施例の斜視図を示す。 図12は図11の油圧変換装置の面プレートの斜視図を示す。 図13は圧力を低下させる場合の油圧変換装置をもつ油圧システムのフロー線図 を示す。 図14は、圧力を上昇させる場合の油圧変換装置をもつ油圧システムのフロー線 図を示す。 全図中、同一部品は対応する同一符号で示す。 図１は油圧変換装置の第１実施例を示す。軸４は軸受２と軸受12とにより支持 される。軸受２は蓋体１によってハウジング３内に固定され、軸受12は蓋体13に よってハウジング11内に固定される。 ハウジング３とハウジング11は従来の方法で組立られる。軸４はロータ26と回転 シール板21とを軸４の方向へ摺動自在に連結させるスプライン５を備えている。 ロータ26は９個のシリンダ穴25を備え、回転シール板21とロータ26との間にシ ールプラグ23をシール状に備える。各シリンダ穴25はピストン27を備え、このピ ストンは、傾斜板29によって支持されるピストンシュー28を有する。ピストン27 はシリンダ穴25と共に、容積が変化するポンプ室24を形成し、このポンプ室24は チャンネル22によって面プレート20の開口19に接続される。面プレート20は３個 の開口19を備え、各開口はハウジング11内に固定された固定シール板18の開口に 接続し、前記固定シール板18はその固定シール板18に形成された３個の開口の各 々が圧力接続部16のために位置づけられることを確実にするためにキー栓17を有 する。 面プレート20は軸受６によって軸４に回転自在に装着される。面プレート20の 周囲には、ピニオン軸７の歯とかみ合う歯を備わっている。ピニオン軸７は軸受 ８に軸支され、レバー10によって回転され、そのレバー10は調整機構９によって 動かされる。図２からわかるように、開口19はリブ32によって互いから離されて おり、第１開口19は、高圧チャンネル30に接続され、第２開口19は有効圧チャン ネル31に接続され、第３開口19は低圧チャンネル33に接続される。 さらに、この装置は、例えばポンプのような通常の油圧構成要素から周知の手 段と構成の全ての詳細を有する。これは例えば、グリージングや漏れ油の排出に 必要な手段を含む。ロータ21とハウジングとの間で面プレート20の所のシールも また、通常の方法で行う。 チャンネル30、31、33の流量比をできるだけ低く保持するために、開口19の面 積は、圧縮空気接続部16側の方が、ポンプ室24側より大きい。これは図２の符号 35で示す方法で、圧力接続部16の側でリブ32を狭くすることによって行われ、さ らに、それらの開口は選択的に広げることもできる。 図３は、面プレート20のもうひとつの実施例を示す。この場合、面プレート20 を回転させる代わりに、可動リブ34を使用する。 図１に示す実施例において、軸４はロータの回転方向と速度を測定するセンサ ー（図示せず）に通常の方法で接続される。そのデータはコントロール装置（図 示せず）で処理され、面プレート20の位置をコントロールする。この油圧変換装 置のコントロールは次のように機能する。即ち、ロータ26へ供給されるエネルギ ー、即ち圧力と容積流との積が、ロータ26から除去されるエネルギー、即ち、別 の異なる圧力と容積流との積に等しくなるように機能する。その容積流の差は、 第３の通常低圧レベルを介して供給され、或いは除去される。この目的のために 、ロータにかかる力は平衡でなければならず、同様に、流体の流れの質量バラン スも適切でなければならず、その両方とも面プレートの調整にかかっている。 図４〜９は、面プレート20と開口19との相対的な調整を行った状態でのこの油 圧変換装置の種々の使用状況を示す。図４と図７において、有効圧P_Nと高圧P_Hは ほぼ同圧であり、図５と図８において、有効圧P_Nは高圧P_Hより低く、図６と図９ において、有効圧P_Nは低圧P_Lとほぼ同じである。種々のポンプ室24はＡ−Ｉで示 され、線29'はポンプ室24の容積に対する傾斜板29の影響を示し、Ｓは最大スト ロークを示す。移動方向ωは、オイルがP_N側に供給 される時、傾斜板29に沿ったポンプ室24の動きを示す。それによって、同一圧力 接続部の場合、ポンプ室24の容積がどのように増減するかがわかる。これは面プ レート20を調整することによって調整される。このことは例えば、図５の高圧接 続部P_Hに示されており、移動方向ωの時、ポンプ室24の容積は、Ｉから最小値Ａ まで減少し、その後、増大する。 図10において、面プレート20は開口19間にリブを備えて示される。図示のよう に、そのリブは室の開口22の直径より大きいので、合計で角度αの２倍だけ、わ ずかな回転を行う間に、ポンプ室はシールされる。この角度αは油圧的過渡現象 とキャビテーションを防ぐために0.5°が好ましい。用途によっては、この角度 αは約１°まで増大させることもできる。 前述の油圧変換装置の第１実施例において、ピストンはシリンダ内を移動自在 であって、回転軸に平行方向へ移動する。本発明はまた、その他の形のピストン 及びシリンダにも適用することができる。例えば、ピストンの移動方向が回転軸 と或る角度を形成するか、或いは回転軸に直角をなすような場合である。また、 ピストンとシリンダを互いに偏心的に移動させることもできる。 前述の油圧変換装置の第１実施例において、ピストンはシリンダ内を移動自在 であって、回転軸に平行方向へ移動する。本発明はまた、その他の形のピストン 及びシリンダにも適用することができる。例えば、ピストンの移動方向が回転軸 と或る角度を形成するか、或いは回転軸に直角をなすような場合である。また、 ピストンとシリンダを互いに偏心的に移動させることもできる。 この実施例に示す面プレートは、３個の開口を有し、そこには、 ３個の圧力接続部がある。用途によっては、４個以上の圧力接続部を使用するこ ともでき、それに応じて、開口も、数が増えることになる。 面プレートに３個の開口を備える代わりに、３の倍数の、例えば６個の開口に することもできる。面プレートの代わりに、例えば、ロータの回転によってコン トロールされる電気操作バルブによって、ポンプ室へのチャンネルをシールする 他の手段を備えることもできる。 それぞれの実施例において、ピストンは傾斜板によってポンプ室へ挿入、挿出 される。油圧ポンプに存在する種々の実施例と平行して油圧変換装置にもいくつ かの実施例があって、その実施例では、ピストンはカムディスクによって、或い はハウジングとロータとの間の強制的動きによって動かされる。 ピストンとシリンダが使用される装置とは別に、本発明はまた、ポンプ室の容 積が他の手段によって変えられる場合にも適用することができる。この点に関し て、羽根ポンプに使用される室に似たポンプ室を備えた油圧変換装置を考えるこ ともできる。 図11は油圧変換装置50を示す。この装置において、ロータの回転時、ポンプ室 の容積が変化するように、ピストンと、ポンプ室を有するロータとは異なる軸の まわりを回転する。ハウジングに対する面プレートの回転位置は、軸54の力をか りて調整され、それによって、その油圧変換装置の圧力バランスを調整する。こ の油圧変換装置は、高圧接続部51を備え、そこで、流体の流れQ_Hは圧力P_Hのもと で油圧変換装置へ流入する。流体の流れQ_Nは、有効圧接続部52でP_Nの圧力のもと で油圧変換装置から流れる。その両方の流 れのエネルギー量は、同じであるので、P_H＞P_Nのとき、Q_H＜Q_Nとなる。その２つ の流体の流れ間の差流は圧力P_Lで流体の流れQ_Lで低圧接続部53へ供給されるので Q_L＝Q_N−Q_Hとなる。その圧力比は軸54の回転によって調整される。この軸は制御 システムによって動かされる。P_HとP_NとP_Lとの間の圧力比が一定となるように、 一定の設定を保持することもまた可能である。 図12は、図11の油圧変換装置50に使用される種類の面プレート57を示す。この 面プレート57は、シール辺縁56を有するリブ58によって分離される３個の開口55 を備えている。面プレート57は軸54によってその中心軸のまわりで回転される。 図13は油圧変換装置61の適用を示す。ポンプ60によって、オイルは圧力P1まで 上昇される。その圧力P1は例えば、400バールである。この圧力は特に、弁66に よって、及び／又はモータにおいて行われるストローク容積を調整することによ って操作される油圧モータ62に適する。そのオイル圧の変動はアキュムレータ64 によって吸収される。リニアドライブ63は最高圧P2に適しており、その最高圧P2 は、例えば、180バールである。このリニアドライブ63は弁66によって操作され 、圧力P2の圧力変動を吸収するために、アキュムレータ65を備えている。圧力P1 をP2へ低下させるために、油圧変換装置61が使用され、この圧力変換装置は一定 の設定を有し、リニアシリンダによる流体の流れに更なるコントロールなしで反 応する。シリンダ速度を或る制限範囲内にとどめなければならない場合、この圧 力変換装置61はコントロール装置を備えることができる。 図14は油圧変換装置72のもうひとつの適用例を示す。高速ポン プ70は吸込み圧P4と出力圧P3を有する。吸込み圧P4は常時、或る値より、例えば ５バールだけ高くなければならない。さもなくば、ポンプ70にキャビテーション が生じてしまう。吸込み圧P4は油圧変換装置72によって与えられ、この油圧変換 装置72は、圧力P3が、タンク73から供給されるオイルにより前記吸込み圧P4へ変 換されるのを確実にする。圧力の変動を抑えるために、ポンプ70と油圧変換装置 72との間に、小型アキュムレータ75を配置する。複数のユーザー71は、ポンプの 圧力側に位置し、その油圧変換装置72もまた、ポンプがコントロール可能な分配 を行う場合、変化する容積流に反応する。ポンプ70と油圧変換装置72との間に、 アキュムレータ74が位置づけられる。 もうひとつの適用例は、一定の高圧のもとでエネルギーが供給され、可変圧の もとで使用されるような油圧シリンダによって可変負荷を上昇させることである 。センサーによって、この圧力とロータ26の回転方向を測定することによって、 面プレート20の設定は、所望の動きに関して計算される。移動方向を逆転した後 、負荷の影響で釈放されたエネルギーを油圧シリンダの圧力より高い圧力へ再び 変換することができ、前記エネルギーを回収して再使用することもできる。 ここに示した実施例において、油圧変換装置は常時、別個のユニットとして提 示してきた。出費を節約し、調整性能と不安定さを改善することをねらって、こ の油圧変換装置を油圧モータに組合わせることができる。これは負荷の変動に対 応する能力を改善し、同時に、別の油圧モータを、一定の高圧を有する流体網に 直線的又は回転的に接続させる。 請求の範囲 １．第３圧力（P_L）を有する第３流体の流れ（Q_L）を供給又は排出することに よって、第１圧力（P_H）を有する第１流体の流れ（Q_H）から油圧力を、第２圧力 （P_N）を有する第２流体の流れ（Q_N）の油圧力へ変換する油圧変換装置であって 、前記流体の流れをこの油圧変換装置に接続させるために、少なくとも３個の管 接続部（16；51，52，53）を有するハウジング（３，11）と、ハウジング内の回 転軸のまわりで自由に回転するロータ（26）と、回転軸のまわりに配置され、容 積手段（27）を備える室（24）と、その容積手段（27）はロータの回転中、室に 対して容積手段を移動させる駆動手段（28，29）に連結され、それによって、室 の容積は最小値と最大値との間で変化することと、前記容積手段は、室内の圧力 次第でロータに力をかけ、前記力は駆動手段に対する室の回転位置次第でロータ に駆動トルクを生じさせることと、ロータの回転によって作動され、各室を管接 続部の１つと交互に接続させる弁（20，21；57）に備えられるチャンネル（19， 22）とで成り、前記弁（20；57）の開放位置に対して駆動手段（29）の回転位置 を調整するため調整手段（７，９，10；54）を備えていることを特徴とする油圧 変換装置。 ２．駆動手段（29）の回転位置は、ハウジング（３）に対して固定され、弁（ 20；57）の開放位置は調整手段（７，９，10；54）によってハウジングに対して 調整可能であることを特徴とする、請求の範囲１記載の油圧変換装置。 ３．面プレート（20；57）を貫通する少なくとも３つのチャンネル（19；55） の１つを介して室（24）は管接続部（16；51，52, 53）の１つと接続し、ハウジング（３）内の面プレート（20；57）の回転位置は 調整自在であることを特徴とする、前述の請求の範囲のいずれか１つに記載の油 圧変換装置。 ４．ハウジング（３）内の面プレート（20；57）は調整手段（７，９，10）の 力で回転自在であることを特徴とする、請求の範囲３記載の油圧変換装置。 ５．調整手段（７，９，10）はコントロール装置によって導かれ、かつ、油圧 モータに接続されており、前記コントロール装置は油圧モータと油圧変換装置と の間で管接続部（16，30，31，33；51，52，53）に位置づけられた圧力センサー に接続されることを特徴とする、請求の範囲１〜４のいずれか１つに記載の油圧 変換装置。 ６．面プレート（20；57）は３個のチャンネル（19；55）を有し、それらのチ ャンネル間に、リブ（32；34；58）を備えており、そのリブはロータ（26）の回 転中、室（24）へ通じるチャンネル（22）をシールするようになっており、前記 リブ（32；34；58）はロータの精々２°の回転により室（24）が完全にシールさ れるような寸法に作られていることを特徴とする、請求の範囲３〜５のいずれか １つに記載の油圧変換装置。 ７．リブ（32；34；58）はロータの約１°の回転により室（24）が完全にシー ルされるような寸法を作られていることを特徴とする、請求の範囲６記載の油圧 変換装置。 ８．油圧変換装置は油圧モータに組立られることを特徴とする、前述の請求の 範囲のいずれか１つ又はこれらの請求の範囲の組合わせに記載の油圧変換装置。 ９．油圧モータはリニアシリンダで構成することを特徴とする、 請求の範囲８記載の油圧変換装置。 10．基本的に一定した一次圧（P1）を有する流体の流れを生じさせる油圧ポン プ（60）と、前記一次圧（P1）の流体の流れを二次圧（P2）の流体の流れに変換 する前述の請求の範囲の１つに記載の油圧変換装置（61）とで成り、調整手段（ ７，９，10；54）は二次圧（P2）のユーザへの流れを制御するコントロール手段 を備えていることを特徴とする油圧システム。 11．その出口でオイルの流れを生じさせる油圧ポンプ（70）と、その油圧ポン プに接続する少なくとも１つのユーザ（71）と、使用済オイルをユーザから受入 れるタンク（73）とで成り、油圧変換装置（72）は油圧ポンプ（70）の入口と、 タンク（73）と、油圧ポンプ（70）の出口に接続され、そして、油圧ポンプの入 口のオイル圧（P4）をタンクの圧力より高い圧にするように調整されることを特 徴とする、油圧変換装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第３圧力（P_L）を有する第３流体の流れ（Q_L）を供給又は排出することに よって、第１圧力（P_H）を有する第１流体の流れ（Q_H）から油圧力を、第２圧力 （P_N）を有する第２流体の流れ（Q_N）の油圧力へ変換する圧力変換装置であって 、前記流体の流れをこの圧力変換装置に接続させるために少なくとも３個の管接 続部（16；51，52，53）を有するハウジング（３，11）と、そのハウジングにあ って、前記管接続部間の圧力差の効果により回転軸のまわりで回転することので きるロータ（26）と、回転軸のまわりに配置される室（24）と、前記ハウジング 内のロータが回転する時、前記室の容積を最小値と最大値との間で変化させる容 積手段（27，29）と、前記ロータの回転によって作動され、各室を管接続部の１ つに交互に接続させる弁（20，21；57）に備えられたチャンネル（19，22）とで 成り、特定室を管接続部（16，30，31，33；51，52，53）の１つに接続させる弁 （20；57）の開放位置に対して室（24）の容積を最小値又は最大値にする容積手 段（29）の回転位置を調整するために、調整手段（７，９，10；54）を備えてい ることを特徴とする圧力変換装置。 ２．ハウジング（３）に対する容積手段（29）の回転位置は固定され、ハウジ ングに対する開放位置は調整手段（７，９，10；54）によって調整自在であるこ とを特徴とする、請求の範囲１記載の圧力変換装置。 ３．面プレート（20；57）を貫通する少なくとも３個のチャンネル（19；55） の１つを通って、室（24）は管接続部（16；51，52，53）の１つと接続し、ハウ ジング（３）内の面プレート（20；57）の回転位置は調整自在であることを特徴 とする、前述の請求の範囲のいずれか１つに記載の圧力変換装置。 ４．ハウジング（３）内の面プレート（20；57）は調整手段（７，９，10）の 助力により回転可能であることを特徴とする、請求の範囲３記載の圧力変換装置 。 ５．調整手段（７，９，10）はコントロール装置によって方向づけられるよう になっており、この圧力変換装置に接続される油圧モータへの管接続部（16，30 ，31，33；51，52，53）は、前記コントロール装置に接続した圧力センサーを備 えていることを特徴とする、請求の範囲１〜４のいずれか１つに記載の圧力変換 装置。 ６．面プレート（20；57）は３本のチャンネル（19；55）を有し、それらのチ ャンネル間にリブ（32；34；58）を備えられ、そのリブは、ロータ（26）の回転 中、室（24）へ通じるチャンネル（22）をシールするようになっており、前記リ ブ（32；34；58）はロータが精々２°回転することによって室（24）が完全にシ ールされるような寸法を有していることを特徴とする、請求の範囲３〜５のいず れか１つに記載の圧力変換装置。 ７．リブ（32；34；58）はロータが約１°回転することにより室（24）が完全 にシールされるような寸法を有することを特徴とする、請求の範囲６記載の圧力 変換装置。 ８．圧力変換装置が取付られた油圧モータを第２流体の流れが駆動するように した、前述の請求の範囲のいずれか１つに、或いはこ れらの請求の範囲の組合わせに記載の圧力変換装置。 ９．油圧モータはリニアシリンダで構成することを特徴とする、請求の範囲８ 記載の圧力変換装置。 10．第１圧力（P1）を有する流体の流れを生じさせる油圧総体（60）と、１個 以上の油圧的に駆動されるモータ（62）は、第１圧で前記油圧総体により生じる 流体の流れに連結され、１個以上の油圧的に駆動されるモータ（63）は、第２圧 （P2）で前記油圧総体により生じる流体の流れに連結されることとで成り、前記 第１圧（P1）と第２圧（P2）との間に圧力変換装置（61）が備えられることを特 徴とする油圧システム。 11．低圧（P4）と操作圧（P3）との間に圧力差を生じさせる油圧総体（70）を 有する油圧システムであって、前記低圧はこのシステムの最低圧より高いのであ り、前記低圧を生じさせるために操作圧（P3）と低圧（P4）との間に圧力変換装 置（72）を備えることを特徴とする油圧システム。