JP2001193636A

JP2001193636A - 斜板構造形式のハイドロスタティック式アキシャルピストン機械

Info

Publication number: JP2001193636A
Application number: JP2000361789A
Authority: JP
Inventors: Franz Forster; フォルスターフランツ
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2001-07-17
Anticipated expiration: 2020-11-28
Also published as: DE10055753B4; US6595886B1; JP5054257B2; DE10055753A1

Abstract

(57)【要約】【課題】斜板構造形式のハイドロスタティック式アキ
シャルピストン機械であって、長手方向移動可能なピス
トン６を内側に備えた多数の孔５が配置されているシリ
ンダブロック２が設けられており、各前記ピストン６が
滑りシュー７を介して斜板１に支持されており、各前記
滑りシュー７が滑りシュー継手７ｂたとえば玉継手によ
って前記ピストン６に結合されている形式のものを改良
し、コンパクトな構造形式で改良されたシリンダブロッ
ク支承部が設けられたものを提供する。【解決手段】複数の前記滑りシュー７ｂの中心点が平
面Ｅに配置され、前記シリンダブロック２の回転軸線Ｒ
との該平面Ｅの交点Ｓが、前記シリンダブロック２の、
ピストン突き出し開口を有する端面Ａの領域に位置する
かまたは、前記シリンダブロック２の、前記端面Ａに接
続している領域に位置するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、斜板構造形式のハ
イドロスタティック式アキシャルピストン機械であっ
て、長手方向移動可能なピストンを内側に備えた多数の
孔が配置されているシリンダブロックが設けられてお
り、各前記ピストンが滑りシューを介して斜板に支持さ
れており、各前記滑りシューが滑りシュー継手たとえば
玉継手によって前記ピストンに結合されている形式のも
のに関する。

【０００２】

【従来の技術】このような形式のアキシャルピストン機
械は、従来の技術において多数の実施形態で公知であ
る。この場合シリンダブロック支承部の形式に関して、
シリンダブロックの内側支承部と外側支承部との間の構
成が異なっている。古い方の内側支承部では、シリンダ
ブロックは、機械ケーシングにおいて転がり軸受によっ
て支承された回転軸に支承されている。シリンダブロッ
クの連行は軸歯列（Wellenvezahnung）によって得ら
れ、この軸歯列によってシリンダブロックの軸方向移動
性も制限された角度調節性も得られる。これによってシ
リンダブロックはその位置を制御面に適合することがで
きる。軸に対するシリンダブロックの支持は、複数の滑
りシュー継手の中心点を通る平面と、シリンダブロック
の回転軸線もしくは軸の回転軸線との交点の領域で得ら
れる。この交点は、従来の技術で公知のアキシャルピス
トン機械では、軸方向でシリンダブロックの外側に位置
する（つまり軸方向でシリンダブロックと斜板との間に
位置する）。これによって内側で支承されたシリンダブ
ロックを備えたアキシャルピストン機械では、シリンダ
ブロックが斜板に向かってネック(Hals）部分だけ延長
されている。外側で支承されたシリンダブロックを備え
たアキシャルピストン機械では、ネックに代わって、カ
ラーがシリンダブロックの外歯車に設けられている。前
述の構成手段（シリンダブロックにおけるネックもしく
はカラー）によって、アキシャルピストン機械の最低構
造長さが規定される。

【０００３】ドイツ連邦共和国特許第３４２３４６７号
明細書によって、シリンダブロックがネックもカラーも
備えていないが、複数の滑りシュー継手の中心点を通る
平面と、シリンダブロックの回転軸線との交点が、同様
にシリンダブロックの外側に位置しているアキシャルピ
ストン機械が公知である。前記の構造エレメントは省略
することができる。というのはシリンダブロック軸受と
して、円錐形の軸受、つまり、傾斜型玉軸受（Schraegk
ugellager）、円錐ころ軸受または滑り軸受が使用され
るからである。このような形式のシリンダブロック軸受
はシリンダブロックの外側軸受のためにも内側軸受のた
めにも使用することができる。公知のアキシャルピスト
ン機械の欠点は、制御面の領域においてシリンダブロッ
クの摩耗が生じる場合、シリンダブロックの軸方向の調
整を行うことができないということである。これはシリ
ンダブロック軸受の円錐形状が原因である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べたような形式の、多種多様の形式で使用可能なハ
イドロスタティック式アキシャルピストン機械を改良
し、コンパクトな構造形式で改良されたシリンダブロッ
ク支承部が設けられたものを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
の本発明の装置によれば、複数の滑りシューの中心点が
平面に配置され、前記シリンダブロックの回転軸線に対
する該平面の交点が、シリンダブロックの、ピストン突
き出し開口を有する端面の領域に位置するか、または前
記シリンダブロックの、前記端面に接続している領域に
位置するようになっている。

【０００６】

【発明の効果】本発明のように構成されていると、前述
の交点が軸方向で実際のシリンダドラムの内側にか、ま
たはこのシリンダドラムの斜板側の外側縁部の領域に位
置するので、シリンダブロックを支持するために、軸方
向でシリンダブロックに接続し、このシリンダブロック
の長さを規定する特別な構成エレメントも、シリンダブ
ロックの移動自由度（調節性）を制限する円錐形の軸受
も必要としない。さらにシリンダブロックは、従来の技
術の直接的でない支承部とは異なって、孔の軸方向延伸
部の領域で直接的に支承することができる（ラジアル軸
受として構成されている滑り軸受またはころがり軸
受）。本発明によるアキシャルピストン機械は軸方向で
極めて短く構成することができる。

【０００７】有利には、シリンダブロックが、シリンダ
ブロックの回転軸線と、複数の滑りシュー継手の中心点
を通る平面との交点の領域に支承されている。

【０００８】本発明の特に有利な実施形態によれば、全
ての滑りシューの中心点がシリンダブロックにおける孔
の軸方向延伸部の内側の領域に配置されている。これに
よってピストン横方向力は、従来の技術の斜板駆動装置
とは異なって、ピストン自由端部に作用するのではな
く、シリンダブロックにおける孔の軸方向延伸部の内側
に受容される。したがってピストンは曲げ負荷されず、
極めて短く構成することが可能で、これによって構造ス
ペースに関する利点がもたらされる。シリンダブロック
における孔のピストンのガイド長さは、従来の一般的な
寸法（ピストン直径のほぼ１．５〜２．５倍までに相応
する）に対して、孔のシールのために十分である程度ま
で短縮することができる。したがって本発明のアキシャ
ルピストン機械の寸法は軸方向でストローク量に対して
極めて小さくなっている。

【０００９】さらにピストンの質量も著しく減少するこ
とができる。これによって慣性力が減少される。これは
たとえば自動吸い込み式ポンプとして本発明のアキシャ
ルピストン機械を作動する場合に、ピストン戻し装置の
負荷軽減を意味する。シリンダブロックの回転中に作用
する遠心力も減少される。

【００１０】全ての滑りシュー継手の中心点をシリンダ
ブロックにおける孔の軸方向延伸部の内側に配置するた
めに様々な可能性が存在する。たとえば斜板の最大調節
角度を、全てのピストンが完全に孔に沈み込むまで減少
することができる。ピストン直径を拡大すること、およ
び吸引横断面を相応に拡大することによって、本発明の
アキシャルピストン機械の搬送もしくは吸引量減少の少
なくとも一部を補償することができる。したがってこの
場合、ストロークの短い機械が形成され、これによって
ピストン速度を僅かにするという利点がもたらされる。

【００１１】本発明の別の実施形態によれば、滑りシュ
ー継手がピストンに配置されており、各滑りシューが連
接棒を介して対応配置された滑りシューに結合されてい
る。連接棒の長さを適当にすることによって、斜板の調
節角度が変化されていない場合、ピストンは対応配置さ
れた孔に完全に入り込むことができる。

【００１２】連接棒が設られることによって生じる滑り
シュー配置構成の質量増加を防止するためかまたは少な
くとも一部を補償するために、滑りシューおよび／また
は連接棒および／または滑りシュー継手が少なくとも部
分的に軽金属合金から形成されると有利であることが判
明した。しかしながら滑りシューが前述の短い、したが
って軽いピストンに組み合わせられる場合には、滑りシ
ュー配置構成の質量増加を許容することができる。

【００１３】本発明のアキシャルピストン機械は、内側
支承部を備えたシリンダブロックの形式でも外側支承部
を備えたシリンダブロックの形式でも実施することがで
きる。シリンダブロックが外側で支承されていると、シ
リンダブロックの駆動装置／出力装置に関して有利であ
る。この場合シリンダブロックはねじり力も曲げ負荷も
伝達しなければならない軸に代わって、中央に配置され
たトルク連接棒に結合することができる。横方向力のな
いそのようなトルク連接棒は、前述の駆動軸／出力軸よ
りも極めて短い直径を有している。

【００１４】有利には、シリンダブロックが、シリンダ
ブロックの軸方向移動を可能にしている支承部、たとえ
ばころ軸受によって支承されている。しかも滑り軸受配
置構成を設けることもできる。

【００１５】本発明の有利な実施形態によれば、ケーシ
ングがケーシング底部を備えており、ケーシング底部が
閉鎖可能な切欠を有している。切欠を通じて別の機械を
駆動することができる。

【００１６】さらにケーシング底部の切欠に補助機械た
とえば補助ポンプを配置することができる。したがって
補助機械は、アキシャルピストン機械の寸法を拡大する
ことなしにアキシャルピストン機械に組み込まれる。

【００１７】本発明の別の構成によれば、斜板側に配置
された駆動装置がアキシャルピストン機械に連結されて
いる。このようにしてアキシャルピストン機械の回転数
を増減することができる。

【００１８】駆動装置が単段式の遊星歯車装置として構
成されており、この遊星歯車装置が駆動軸に連結された
太陽歯車と、トルク連接棒に連結された内歯車とを有し
ている限り、一方ではコンパクトな寸法が得られ、他方
では本発明のアキシャルピストンをポンプとして使用す
る場合、騒音を減少するために回転数を低減させること
ができる（内歯車の直径が太陽歯車の直径の２倍の寸法
を有していると、単段式の遊星歯車装置の場合の減速比
は２：１である）。

【００１９】これに対して、補助機械が遊星歯車装置の
太陽歯車および／または駆動軸に連結されていると、補
助機械は一定の回転数で駆動することができる。補助機
械がシリンダブロックおよび／またはトルク連接棒に連
結されていると、アキシャルピストン機械と補助機械と
を同回転数で駆動することもできる。

【００２０】多くの使用例、たとえば本発明のアキシャ
ルピストンを、内燃機関によって駆動される、ハイドロ
スタティック式駆動装置のポンプとして使用する場合で
は、トルク連接棒が緩衝装置を介在させてシリンダブロ
ックに接続されていると、騒音減少に関して有利であ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図示の
実施例を用いて詳しく説明する。

【００２２】本発明のアキシャルピストン機械は調節可
能な斜板１と、外側に支承されたシリンダブロック２
と、ケーシング３と、閉鎖カバー４とを有している。閉
鎖カバー４はケーシング３を閉鎖し、斜板受容部として
形成されている。図示したアキシャルピストン機械はた
とえばポンプとして使用することができる。

【００２３】シリンダブロック２は、内側に長手方向可
動のピストン６を備えた、シリンダブロックに対して同
心的な孔５を有している。孔５は制御面Ｂによって圧力
媒体を供給され、この制御面Ｂは本実施例ではケーシン
グ３のケーシング底部３ａに設けられている。ピストン
６は滑りシュー７によってそれぞれ斜板１に支持されて
いる。各滑りシュー７は連接棒７ａを介して、ピストン
６において玉継手として形成された滑りシュー継手７ｂ
に結合されている。各滑りシュー継手７ｂの中心点は共
通の平面Ｅ（一点鎖線で示した）に配置されており、こ
の平面Ｅはシリンダブロック２の回転軸線Ｒとの交点Ｓ
を有している。

【００２４】本発明によれば、この交点Ｓはシリンダブ
ロック２の端面Ａと、この端面Ａとは反対側に位置する
シリンダブロック２の端部との間に位置しており、シリ
ンダブロック２の端面Ａにおいて孔５が斜板側で開口し
ている。つまり端面Ａはピストン出口開口もしくはピス
トン突き出し開口（Kolbenaustrittsoeffnung）を有し
ている。本発明には、交点Ｓが端面Ａに位置する、つま
りシリンダブロック２の斜板側の外側縁部の領域に位置
する配置構成も含まれている。

【００２５】本発明による交点Ｓの配置構成によって、
シリンダブロック２はたとえばケーシング３における
（シリンダブロック２に対する）外側支承部によって、
該シリンダブロック２の周面の領域において支承するこ
とが可能で、この外側支承部は本実施例では交点Ｓの領
域におけるころ軸受８によって得られる。アキシャルピ
ストン機械のシリンダブロックの外側支承部が設けられ
る場合、従来の技術における多くのアキシャルピストン
機械で必要な、シリンダブロックを延長し、ひいてはア
キシャルピストン機械の軸方向寸法を規定するカラー
は、したがって必要でない。これによってアキシャルピ
ストン機械の短縮された構造形式が得られる。このよう
な効果はシリンダブロックの内側支承部が設けられる場
合でも得られる。なぜならばこの場合、従来の技術によ
って公知の機械では必要なネック部分を設ける必要がな
いからである。

【００２６】本実施例では、著しく変化された構成を実
施することもできる。この場合全滑りシュー継手７ｂの
中心点は、シリンダブロック２における孔５の軸方向延
伸部の内側に配置されている（図１に示した実施例で
は、孔５から最も出ているピストン６の滑りシュー継手
７ｂの中心点は、依然として孔５の軸方向延伸部と見な
される平面Ａに位置している）。したがってピストン横
方向力はピストン６の自由端部に作用せず、シリンダブ
ロック２における孔５の軸方向延伸部の内側で受容され
る。これによってピストン６を極めて短く構成すること
ができる。なぜならばピストンは曲げ負荷されず、孔に
おける面圧は著しく減少されているからである。シリン
ダブロック２の孔５におけるピストン６のガイド長さ
は、孔５のシールに対して十分である範囲で短縮するこ
とができる。したがってアキシャルピストン機械の軸方
向の寸法はストローク量に対して極めて小さい。さらに
ピストン６の質量は従来のピストンに比べて明らかに減
少され、これによって慣性力が減少される。

【００２７】連接棒が設けられていない配置構成に対し
て、回転する滑りシューが設けられた配置構成の質量増
加を防止するために、滑りシュー７および／または連接
棒７ａおよび／または滑りシュー継手は少なくとも一部
を軽金属合金から形成することができる。

【００２８】シリンダブロック２の中央の切欠２ａに、
横方向力のない（querkraftfrei）、トルク連接棒９が
シリンダブロックに結合されている。トルク連接棒９は
閉鎖カバー４に支承されており、これによって本発明の
アキシャルピストン機械をほぼ任意の駆動システムの構
成要素として使用することができる。この場合トルク連
接棒９は、ポンプ駆動装置におけるアキシャルピストン
機械を使用する場合には、駆動軸として使用され、モー
タ駆動装置において使用する場合には、出力軸として使
用される。トルク連接棒の使用によって、本発明のアキ
シャルピストン機械の極めてコンパクトな構造形式が得
られる。

【００２９】斜板１を調節するために、調節シリンダ１
０と、この調節シリンダ１０内で長手方向摺動可能で、
斜板１に作用結合されている調節ピストン１１が設けら
れている（図１には簡単な形式で作用する２つの調節シ
リンダのうちの一方だけが示されており、他方の調節シ
リンダは回転軸線Ｒに関して、図示した調節シリンダに
対して対称的に配置されている）。両方の調節シリンダ
および調節ピストンはそれぞれ回転軸線に対して斜めに
配置されており、この場合調節シリンダ／調節ピストン
と回転軸線との間に有利には鋭角が形成されている。ケ
ーシング底部３ａは閉鎖可能な切欠３ｂを備えている。
この切欠３ｂに、本実施例のアキシャルピストン機械で
は補助ポンプＨが配置されている。したがってこの配置
構成は、補助ポンプの設けられていないアキシャルピス
トン機械よりも多くのスペースを必要するわけではな
い。

【００３０】図１に示した実施例によれば、補助ポンプ
Ｈはシリンダブロック２、ひいてはトルク連接棒９によ
って駆動される。これはアキシャルピストン機械も補助
ポンプも同じ回転数を有していることを意味する。

【００３１】図２に示した実施例では、閉鎖カバー４に
単段式の遊星歯車装置１２が隣接されており、遊星歯車
装置１２の太陽歯車１３が駆動軸１４に同期回転するよ
うに結合されている。遊星歯車装置１２のウェブ１５は
ケーシングに固定されている。内歯車１６はトルク連接
棒９に一体成形された連行円板９ａによってシリンダブ
ロック２に接続されている。本発明のアキシャルピスト
ン機械をポンプとして使用する場合、依然としてコンパ
クトな寸法にもかかわらず、たとえば騒音を減少するた
めおよび／またはハイドロリックな出力損失を減少する
ために回転数を低減させることができる。

【００３２】図２に示した実施例では、補助ポンプＨは
シリンダブロック２もしくはトルク連接棒９にではな
く、駆動ロッド１７に結合されており、この駆動ロッド
１７は中空に形成されたトルク連接棒９の内側に配置さ
れ、駆動軸１４に連結されている。したがって補助ポン
プＨは駆動軸１４と同回転数を有し、これに対しシリン
ダブロック２は遊星歯車装置１２によって回転数を減少
される。

【００３３】図３に示した実施例では、図１に示した実
施例と同様に補助ポンプＨは直接シリンダブロック２に
よって、ひいてはトルク連接棒９によって駆動される。
シリンダブロック２が遊星歯車装置１２によって低減さ
れた回転数で駆動されるので、これは補助ポンプＨにも
当てはまる。

【００３４】図４に示した実施例では、本発明のアキシ
ャルピストン機械とはずみ車１８とが設けられた配置構
成が示されている。この配置構成は図示していない内燃
機関に取り付けるために設けられている。この場合はず
み車ケーシング１９に設けられているはずみ車１８は、
内燃機関のクランク軸２０に同期回転するように結合さ
れている。アキシャルピストン機械ははずみ車１８に隣
接されており、はずみ車１８の切欠１８ａに入り込むよ
うに延びている。

【００３５】トルク連接棒９ははずみ車から離間する側
の端部で、たとえばエラストマから成っている緩衝装置
２１に結合されている。このような配置構成の、本発明
のアキシャルピストン機械によって形成される極めて短
い構造形式では、緩衝装置２１によって、一方では騒音
が著しく減少され、他方ではクランク軸２０もしくはは
ずみ車１８とアキシャルピストン機械との間の偏心率が
補償され、軸方向の寸法偏差が補償される。

【図面の簡単な説明】

【図１】補助ポンプを備えた、本発明のアキシャルピス
トン機械を示す断面図である。

【図２】補助ポンプおよび駆動装置を備えた、本発明に
よるアキシャルピストン機械を示す断面図である。

【図３】図２に基づく、本発明のアキシャルピストン機
械の変化実施例を示す断面図である。

【図４】内燃機関のはずみ車に接続された緩衝装置を備
えた、本発明のアキシャルピストン機械を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１斜板、２シリンダブロック、２ａ切欠３
ケーシング、３ａケーシング底部、３ｂ切欠、
４閉鎖カバー、５孔、６ピストン、７
滑りシュー、７ａ連接棒、７ｂ滑りシュー継
手、８ころ軸受、９トルク連接棒、９ａ連
行円板、１０調節シリンダ、１１調節ピストン、
１２遊星歯車装置、１３太陽歯車、１４駆
動軸、１５ウェブ、１６内歯車、１７駆動ロ
ッド、１８はずみ歯車、１９はずみ車ケーシン
グ、２０クランク軸、２１緩衝装置、Ａ端
面、Ｂ制御面、Ｅ平面、Ｈ補助ポンプ、
Ｒ回転軸線、Ｓ交点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】斜板構造形式のハイドロスタティック式
アキシャルピストン機械であって、長手方向移動可能な
ピストン（６）を内側に備えた多数の孔（５）が配置さ
れているシリンダブロック（２）が設けられており、各
前記ピストン（６）が滑りシュー（７）を介して斜板
（１）に支持されており、各前記滑りシュー（７）が滑
りシュー継手（７ｂ）たとえば玉継手によって前記ピス
トン（６）に結合されている形式のものにおいて、複数の前記滑りシュー（７ｂ）の中心点が平面（Ｅ）に
配置され、前記シリンダブロック（２）の回転軸線
（Ｒ）に対する該平面（Ｅ）の交点（Ｓ）が、前記シリ
ンダブロック（２）の、ピストン突き出し開口を有する
端面（Ａ）の領域に位置するか、または前記シリンダブ
ロック（２）の、前記端面（Ａ）に接続している領域に
位置するようになっていることを特徴とする、斜板構造
形式のハイドロスタティック式アキシャルピストン機械
【請求項２】前記シリンダブロック（２）の回転軸線
（Ｒ）に対する前記作用面（Ｅ）の交点（Ｓ）の領域に
おいて、前記シリンダブロック（２）が回動可能に支承
されている、請求項１記載のハイドロスタティック式ア
キシャルピストン機械。
【請求項３】全ての滑りシュー（７ｂ）の中心点が前
記シリンダブロック（２）における前記孔（５）の軸方
向延伸部の内側に配置されている、請求項１または２記
載のハイドロスタティック式アキシャルピストン機械。
【請求項４】前記滑りシュー継手（７ｂ）が前記ピス
トン（６）に配置されており、各前記滑りシュー継手
（７ｂ）が連接棒（７ａ）によって、対応配置された前
記滑りシュー（７）に結合されている、請求項１から３
までのいずれか１項記載のハイドロスタティック式アキ
シャルピストン機械。
【請求項５】前記滑りシュー（７）および／または前
記連接棒（７ａ）および／または前記滑りシュー継手
（７ｂ）の少なくとも一部が軽金属合金から成ってい
る、請求項４記載のハイドロスタティック式アキシャル
ピストン機械。
【請求項６】前記シリンダブロック（２）が外側で支
承されている、請求項１から５までのいずれか１項記載
のハイドロスタティック式アキシャルピストン機械。
【請求項７】前記シリンダブロック（２）が中央に配
置されたトルク連接棒（９）に結合されている、請求項
６記載のハイドロスタティック式アキシャルピストン機
械。
【請求項８】前記シリンダブロック（２）が、該シリ
ンダブロック（２）の軸方向移動を可能にしている支承
部たとえばころ軸受（８）によって支承されている、請
求項６または７記載のハイドロスタティック式アキシャ
ルピストン機械。
【請求項９】ケーシング（３）がケーシング底部（３
ａ）を備えており、該ケーシング底部（３ａ）が閉鎖可
能な切欠（３ｂ）を有している、請求項１から８までの
いずれか１項記載のハイドロスタティック式アキシャル
ピストン機械。
【請求項１０】前記ケーシング底部（３ａ）の前記切
欠（３ｂ）に補助機械たとえば補助ポンプ（Ｈ）が配置
されている、請求項９記載のハイドロスタティック式ア
キシャルピストン機械。
【請求項１１】斜板側に配置された駆動装置がアキシ
ャルピストン機械に連結されている、請求項７から１０
までのいずれか１項記載のハイドロスタティック式アキ
シャルピストン機械。
【請求項１２】前記駆動装置が、駆動軸（１４）に連
結された太陽歯車（１３）と、トルク連接棒（９）に連
結された内歯車（１６）とを備えた遊星歯車装置（１
２）として構成されている、請求項１１記載のハイドロ
スタティック式アキシャルピストン機械。
【請求項１３】前記補助機械が前記遊星歯車装置（１
２）の前記太陽歯車（１３）および／または前記駆動軸
（１４）に連結されている、請求項１２記載のハイドロ
スタティック式アキシャルピストン機械。
【請求項１４】前記補助機械が前記シリンダブロック
（２）および／または前記トルク連接棒（９）に連結さ
れている、請求項１２記載のハイドロスタティック式ア
キシャルピストン機械。
【請求項１５】前記トルク連接棒（９）が緩衝装置
（２１）を介在させて前記シリンダブロック（２）に接
続されている、請求項８から１１までのいずれか１項記
載のハイドロスタティック式アキシャルピストン機械。