JP2005042726A - 液圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液圧装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、ハウジングと、ハウジング内で回転し得、かつ固定して取付けられたピストンを有するロータとを備えた液圧装置に関する。ピストンの周囲には、それぞれが、ピストンと共に、可変容積を有するチャンバーを形成し、かつある角度でロータの軸と交差する軸を有する円筒板によって支持されている円筒スリーブがある。締付け手段は、円筒板に対して円筒スリーブを保持し、円筒スリーブが、円筒板と円筒スリーブとの間に同期回転が起きた場合に生じる半径方向の運動の２倍の円筒板に沿った動きをし得るように設計される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、請求項１の前文による液圧装置に関する。

この種の装置は、特許文献１（これは本出願の優先日の前に公開されたものではない）から既知である。この既知の出願では、１つまたは２つの対角線上の回転位置でロータの回転位置と円筒板とを連結するキー接続により、円筒板の回転がロータの回転に連結される。キー接続とロータ及び円筒板の傾斜位置とが局部的に連結することで、単一運動連結器（homokinetic coupling）を用いた場合とは異なり、ロータの回転速度が一定であっても、円筒板の回転速度は一定にならない。したがって、接線方向に円筒板に対してピストンの周囲に適合された円筒スリーブの運動は、単一運動連結器を用いて実現される回転速度の予想される回転の２倍となる。キー接続を用いた簡単な連結器が用いられる場合には、それによって生じる２倍の接線運動により、締付け手段が円筒板上の円筒スリーブの運動を制限し、その結果、締付け手段と衝突する恐れがある。
ＮＬ１０２０９３２号明細書

このことにより、円筒スリーブが傾斜するので、円筒スリーブと円筒板との間の封止が一部失われて、さらなる漏れ及び騒音汚染が生じることとなる。

このような欠点を回避するために、本発明の装置は請求項１の特徴部分に従って設計される。これにより、キー接続によるものなどの、ロータの回転を円筒板に簡単に連結するだけで、円筒スリーブは、ピストンによって引き起こされる円筒板上の運動に、障害もなく従うことができる。このことにより、効率が向上し、騒音汚染が減少する。

ある改良形態によれば、本発明の装置は請求項２に従って設計される。これにより、円筒板上を比較的広範囲に運動する場合にも、チャンバー内の圧力により、円筒板と円筒スリーブとの間の封止が十分に保持される。

さらなる改良形態によれば、本発明の装置は請求項３に従って設計される。これにより、ロータ及び円筒板の回転は、１つまたは２つの円筒スリーブによって連結されるので、キー接続などのさらなる連結が不要となる。

さらなる改良形態によれば、本発明の装置は請求項４に従って設計される。これにより、円筒板に対して円筒スリーブが傾斜するのがさらに防止されるので、円筒板と円筒スリーブとの間の漏れが防止される。

さらなる改良形態によれば、本発明の装置は請求項５に従って設計される。これにより、円筒スリーブは、製作、かつ適合するのに簡単な構成部品を用いて固定できる。以下、いくつかの例示的実施形態に基づき、かつ図面を用いて、本発明について説明する。

図１及び２は、とりわけ特許文献１に広範囲にわたって記載されている液圧装置を示しており、この内容が本明細書の開示内に組み込んである。示されている装置はポンプとして用いることができ、この場合、駆動装置（図示せず）が軸１６を回転させるためのスプライン１７に連結される。軸１６は、それぞれ、第１のハウジング部５及び第２のハウジング部１０内に位置づけられた軸受３に回転可能に取付けられる。封止部１５は、軸１６が第２のハウジング部１０の開口部を通って導かれる場所に位置づけられる。第１のハウジング部５及び第２のハウジング部１０は、固定手段（図示せず）を用いて互いに連結され、連結面には、封止リング１１を有する溝がある。第１のハウジング部５及び第２のハウジング部１０には、既知の方法で、通路２、ライン接続１、及び支持物１３が設けられる。密封キャップ１８も既知の方法で適合される。

軸１６には、ピストン８が両側に突出するように取付けられたロータ９が設けられるので、本発明の装置は両面を有する。円筒スリーブ７は、それぞれのピストン８の周囲に封止されて取付けられ、ピストン８から遠隔にある側で円筒板６に対して支持される。それぞれの円筒板６は、関連する面版４に対して支持され、回転軸を中心として回転し得、この回転軸は軸１６の回転軸と小さい角度βで交差する。示されている例においては、βはほぼ１０度である。円筒板６は軸１６に中心を合わせ、この場合においては、凸形の枢転面２８について傾斜し得る。円筒板６にはキー溝２６がある。キーピン２５は、軸１６内に固定され、キー溝２６内に適合され、これにより円筒板６の回転が軸１６の回転に連結される。圧力リング２８は、密閉リング１９に対して支持されているバネ板２９によって押圧され、これにより円筒板６が軸方向に正確に位置づけられることが確実となる。

円筒スリーブ７は、ピストン８と共にチャンバー２４を形成し、ロータ９が回転する間、その容積が変化する。チャンバー２４内に存在する油が、通路２３及び円筒板孔２１を通り、面板孔１４を通り、通路２を介してライン接続１に流れ得る。円筒スリーブ７は、チャンバー２４内の圧力により円筒板６を押圧するような寸法を有する。本発明の装置が始動した時でチャンバー２４内にまだ油圧が掛かっていない時、またはこの圧力が低く、円筒スリーブ７に作用する他の力が比較的高い時に、たとえば円筒スリーブ７がわずかに傾斜することにより、円筒スリーブ７と円筒板６との間に隙間が形成される危険性がある。このことはチャンバー２４内の圧力が増大するのを妨げ得るので、望ましくなく、これを防止するために、円筒スリーブ７は締付けスリーブ２２により円筒板６に固定されるが、この締付けスリーブ２２は圧入によりまたは接着剤による接合により固定される。締付けスリーブ２２の外側と円筒スリーブ７の内径との間の隙間２０により、円筒スリーブ７は円筒板６上を滑動できる。円筒スリーブ７の傾斜は、締付けスリーブ２２を用いて制限される。

図３は、円筒スリーブ７が円筒板６に固定される方法の、第２の例示的実施形態を示している。外周における、円筒板６の近傍部で、円筒スリーブ７にリム３４が設けられ、図示されていない方法で軸方向に固定された板が、円筒板６の周囲に固定される。板３０には、円筒スリーブ７の外壁が隙間２０に適合する穴が設けられる。リム３４はこの穴より大きい直径を有し、この結果、円筒スリーブ７は板３０により円筒板６に対して保持され得、これにより封止面３２を形成する。封止面３２の内径は、通路３３によってその境界が定められる。円筒スリーブ７は、円筒板６の上を隙間２０を通って滑動し得、隙間２０は、封止面３２が円筒板孔２１の縁の上を滑動し得ないような大きさである。何故なら、そうでないと、チャンバー２４内の油圧により、円筒スリーブ７が円筒板６に押圧される力が不十分となる危険性が生じるからであり、これは容認できるものではない。しかるべき場合には、支持片３１も板３０に固定される場合があり、円筒スリーブ７の上部側全体に係合し得、板３０の下で円筒スリーブが傾斜したり及び／または締め付けたりするのを抑制する。支持片３１と円筒スリーブ７との間にも隙間２０があるので、円筒板６に沿って円筒スリーブ７が滑動するのが妨げられることがない。支持片３１は、板３０に固定されるか、または非切削変形加工により板３０から作られる。しかるべき場合には、円筒スリーブ７の上部側の運動も、別の方法で、たとえば別個に適合される支持物により、制限される場合がある。

図１、２、及び３に示された例示的実施形態は、たとえば両面を有するように設計されたポンプなどの、駆動されるべきスプライン１７を備えた液圧装置を示している。この設計は、任意に片面または両面を有する液圧モータまたは液圧変圧器（hydraulic transformer）、あるいは、とりわけ本明細書に組み込んである特許文献１において言及されている他の構造物に対しても容易に用いられることは、当業者には自明であろう。

図４は、第１の回転軸３８を有するロータ３７を概略的に示している。いくつかのピストン３６（この場合は１２である）がロータ３７に位置づけられており、このピストンの中心は回転軸３８から第１の距離Ｒ_１にある。ロータ３７は、第１の回転速度ω_１で回転する。概略的に表されている円筒板３５が、第２の回転速度ω_２で第２の回転軸３９の周囲を回転する。第１の回転軸３８及び第２の回転軸３９は、角度βで互いに交差する。ライン４０は、ピストン３６の中心が円筒板３５に突出していることを示している。このライン４０は、ピストン３６の周囲に取付けられ、かつ円筒板３５に沿って滑動する円筒スリーブの中心に対応する。ライン４０と第２の回転軸３９との間には第２の距離Ｒ_２がある。第２の距離Ｒ_２は、本明細書に示した図面においては、実際に用いられる角度より大きい角度βにより、一定ではない。

図５は、図４のＡから見た、実線の楕円形でライン４０の経路を示している。共回転円筒板３５に対して、それぞれのピストン３６のライン４０の運動は、ロータ３７の回転が円筒板３５の回転に連結される方法に依存する。第１の回転速度ω_１が常に第２の回転速度ω_２に等しい場合、ロータ３７がたとえば単一運動連結器により円筒板３５に連結されていると、共回転円筒板３５に突出したピストン３６の中心の経路は、それぞれのピストンについて点線Ｐで示されている円であり、それぞれのピストンの中心はＮ_１、・・・、Ｎ_１２で表されている。この円Ｐの直径は、Ｒ_１−Ｒ_１・ｃｏｓ（β）であり、この場合には、円筒板上の円筒スリーブの最大変位量である。

ロータ３７の回転と円筒板３５とが、カルダン継手連結器によって連結されている場合には、簡単なキー接続を用いて図１及び２に示されている例示的実施形態の場合のように、第１の回転速度ω_１は第２の回転速度ω_２に等しくないが、これら２つの間の比率は、キー及び第２の回転軸３９を通る平面と、第１の回転軸３８及び第２の回転軸３９を通る平面との間の角度に依存する。このような速度プロファイルにより、円筒板３５は、回転中に、時には先行し、時には追随することとなり、この結果、ピストン３６の中心Ｍ_１、・・・、Ｍ_１２の突出部が、円筒板３６の上で楕円形の経路Ｑ_１、・・・、Ｑ_１２を形成し、ピストン３５の回転位置が異なっていると、経路Ｑも異なる。経路Ｑ_３及びＱ_９は、キーの平面にあるピストン３６のための経路であり、これらのピストンの周囲の円筒スリーブは、円筒板３５に対してもっぱら半径方向の運動を行う。経路Ｑの最大長はキーを通る面に垂直の面にあり、この長さは円Ｐの直径の２倍である。つまり、カルダン継手連結器を用いた場合には、円筒板上の円筒スリーブの変位量は、単一運動連結器を用いた場合に生成される変位量の２倍となる。円筒スリーブとその締め付け部との間の遊び２０も、この場合２倍、即ち２・（Ｒ_１−Ｒ_１・ｃｏｓ（β））でなければならない。

キーを用いた回転連結ではなく、円筒スリーブがもっぱら半径方向の運動を行うという事実により、これらのスリーブを用いて、ロータ３７の回転と円筒板３５とを連結することができる。半径方向にのみ遊びのある面にある円筒スリーブを設け、かつそれらを円筒板に対して接線方向に阻止することにより、これらの円筒スリーブがキー接続として機能することが可能となる。

ポンプなどの液圧装置の透視断面図である。 図１に示された液圧装置の円筒スリーブの詳細を示す図である。 図１に示された液圧装置内で用いられ得る円筒スリーブの第２の実施形態を示す図である。 図１に示された液圧装置のロータ及び円筒板の互いに対する動き方を示す概略図である。 図４のＡから見た、円筒板上の円筒スリーブの経路を示す図である。

符号の説明

１ ライン接続
２ 通路
３ 軸受
４ 面版
５ 第１のハウジング部
６ 円筒板
７ 円筒スリーブ
８ ピストン
９ ロータ
１０ 第２のハウジング部
１１ 封止リング
１３ 支持物
１４ 面板孔
１５ 封止部
１６ 軸
１７ スプライン
１８ 密封キャップ
１９ 密閉リング
２０ 隙間
２１ 円筒板孔
２２ 締付けスリーブ
２３ 通路
２４ チャンバー
２５ キーピン
２６ キー溝
２８ 圧力リング
２９ バネ板
３０ 板
３１ 支持片
３２ 封止面
３３ 通路
３４ リム
３５ 円筒板
３６ ピストン
３７ ロータ
３８ 第１の回転軸
３９ 第２の回転軸
４０ ライン

Claims (5)

1. ハウジング内で第１の軸の周囲を回転し得、かつ固定して取付けられたピストンを有するロータを備えたハウジングと、固定ピストンと共にそれぞれ可変容積を有するチャンバーを形成するいくつかの円柱形のスリーブと、前記固定ピストンから遠隔にある側で前記円筒スリーブを支持するための円筒板とを具備し、前記円筒板が、ある角度で前記第１の軸と交差する第２の軸を有し、さらに、前記円筒板に対して前記円筒スリーブを保持するための締付け手段を具備する液圧装置であって、前記締付け手段が、円筒スリーブが前記円筒板に沿って半径方向及び接線方向に動き得るように設計され、前記接線方向の動きが、前記第１の軸と前記第２の軸との間の前記角度により、前記円筒板と円筒スリーブとの間に同期回転が起きた場合に生じる前記軸方向の運動の少なくとも２倍であり得ることを特徴とする液圧装置。
2. 前記円筒板において、前記チャンバーと連通する通路があり、円筒スリーブと前記円筒板との間の、通路の周囲に、円形の封止面があり、前記締付け手段が、前記円筒スリーブが前記半径方向又は接線方向に動いた場合に、前記円形の封止面が前記通路の外に留まるように設計される、請求項１に記載の液圧装置。
3. 対角線上に位置づけられた１つまたは２つの円筒スリーブが、前記円筒板に対してもっぱら半径方向の運動を行い得る、請求項１あるいは２に記載の液圧装置。
4. 前記円筒板に、前記円筒板と反対方向を向く前記円筒スリーブの端部に係合し得る支持手段が設けられている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液圧装置。
5. 前記締付け手段及び前記支持手段が組み合わされて、１つの構成部品を形成する、請求項４に記載の液圧装置。
   

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