JP2006510842A - ラジアルピストンエンジン - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ラジアルピストンエンジンを更に発展させてその効率を高めることを目的としている。
【解決手段】偏心器（１）の外周に当接するピストン（２）を備えたラジアルピストンエンジンにおいて、それぞれハウジング（４、９）にて径方向外側に往復運動するように取り付けたガイドボディ（５）は前記ピストンと係合するように設け、入口溝・出口溝（１９、２０）を制御する制御要素（１５）をシリンダカバー（９）内または対応するハウジング構成部品内に設け、前記出口溝（２０）は、ハウジング（４、４’）の空洞空間（２７）に連絡して設け、前記ピストン（２）により作動行程後に排出された流体は、ハウジングの空洞空間（２７）を通じて搬送される。

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに記載のラジアルピストンエンジンに関するものである。

この種のラジアルピストンエンジンは、ＥＰ ３１８ ９６７で既知のものとなっているが、ピストン加圧を制御する制御要素は、ロッド状に設計されており、偏心器軸の幅方向に延長するシリンダカバー内のボア内においてその軸方向で移動可能に設けられている。ピストンと係合するガイドボディは、プレッシャパイプとリターンパイプのいずれか一方が解放されるように、ロッド状の制御要素を移動させる。プレッシャパイプは、ラジアルピストンエンジンのシリンダから延伸するとともに、リターンパイプは圧力流体のタンクへと延伸している。同時に、ラジアルピストンエンジンのハウジングに収集されたリーク流体をハウジングから搬送するためのパイプは、ハウジングからタンクへと延伸している。

ＥＰ ３１８ ９６７

図１は、従来技術によるラジアルピストンエンジンのシリンダを介した一部断面を示す図である。ラジアルピストンエンジンの駆動軸Ｗに設けられる偏心器は、参照番号１で示され、その外周は、つぼ状に設計された作動ピストン２に当接する。このピストン２は、ラジアルピストンエンジンのハウジング４’の径方向に延伸する円筒状突起４内にそれぞれ配置される。この円筒状突起４は、偏心器１の周囲で星形状になるように配置される。ガイドボディ５は、ピストン２内で係合しており、ピストン２を加圧する加圧流体の流動方向に指向した開口部６を備えている。ガイドボディ５の径方向外側端には、径方向外側の凸状の一部球面形状となった環状のベアリング面７が設けられており、これがシリンダカバー９の相補形のベアリング面８に当接する。直径方向で対向する突起を備えた輪状に設計されたスプリング要素は、ガイドボディ５の環状の肩部に当接するが、ピン（図示せず）によりハウジングに固定されている。このガイドボディ５は、スプリング要素により、シリンダカバーのベアリング面８とガイドボディ５のベアリング面７とが当接する形で保持される。ピストン２の内側面に連絡するピストンベアリング面のリリーフ室は、参照番号２６で示される。

ロッド状の制御要素１５は、それぞれシリンダカバー９内において偏心器軸に対して幅方向に延長する貫通ボア１４内で移動可能にガイドされている。この制御要素１５は、ボールソケットジョイント１６によってガイドボディ５に連結している。従来例においては、径方向外側に突出するピン１７は、ガイドボディ５に固定して設けられている。このピン１７は、球状のジョイントボディの自由端で、ロッド状の制御要素１５内のこれと対応するように設計された凹部と係合する。ピストン形状の突起部１８、１８’は、ボールソケットジョイント１６の両端であるロッド状の制御要素１５の自由端に形成されている。環状溝１９および／または２０は、それぞれシリンダカバー９内のピストン形状の突起部１８・１８’の移動領域内に形成されている。この環状溝１９は概略的に輪郭表示したプレッシャパイプＤと連絡しており、このプレッシャパイプＤを通じて加圧流体がシリンダおよび作動ピストン２に供給される。

環状溝２０は、ピストン２が作動行程を行い制御要素１５がそれに応じて移動した後でピストン室から排出された流体をタンクに戻すために、ハウジングおよび／または環状溝２０から加圧流体のタンクへと延伸するリターンパイプＲに連絡している。このため、ピストン２は、排出移動の際にリターンパイプＲの抵抗に打ち勝つ必要がある。

シリンダカバー９内に形成された制御要素用の幅方向の貫通ボア１４は、その両端がドレイン栓２１、２１’により閉鎖している。制御要素１５の正面とドレイン栓２１、２１’との間の空間は、制御要素部位にてピストン２外の空間へ流出したリーク流体をハウジング内に案内するために、ボア２２および／または２２’を介してハウジングの内側空間に連通している。リークパイプ（図示せず）は、ラジアルピストンエンジンのハウジングに収集されたリーク流体を流体タンクへ戻すように案内する。

図１に示すピストンの作動位置においては、圧力を受けた流体コラムが中空ピストン内に閉じ込められるように、プレッシャパイプＤおよびリターンパイプＲのいずれも制御要素１５により閉鎖される。図１の点線に示される位置にある偏心器１の回転運動により、ガイドボディ５を備えたピストン２は、図１の点線に示すように左側にピボット運動する。これは、制御要素１５が左側へ移動するとともに貫通ボア１４が環状溝２０へ開放されるからである。

図１に示す既知の設計においては、作動ピストン２内の加圧流体コラムが、流体流に対する抵抗を増加させるリターンパイプＲと連絡していることから、減圧行程が行われている。このため、これに応じた騒音が生じ、またピストンからリターンパイプＲへの流体排出時に望ましくない熱が生じる。このため、ラジアルピストンエンジンの効率に影響を及ぼす。

本発明は、最初に示したこの種のラジアルピストンエンジンを更に発展させてその効率を高める目的に基づくものである。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、偏心器（１）の外周に当接するピストン（２）を設け、このピストンは、偏心器（１）を駆動軸（Ｗ）の軸周囲で回転運動すべく加圧流体の作用を径方向外側に受けるように設け、前記ピストンの加圧面は、制御要素（１５）によりプレッシャパイプ（Ｄ）から断絶されるとともに、ピストンの作動行程後にはリターンパイプ（Ｒ）に連通するように設けたラジアルピストンエンジンにおいて、前記リターンパイプ（Ｒ）と前記ピストン（２）の加圧面との間には、ピストン（２）によって連結部（３０）を介して流体が最小流動抵抗で排出される大容量の空洞空間（２７）を設けたことを特徴とする。

本発明によると、それは請求項１の特徴事項を示した構成要素により達成される。ピストン加圧が終わると、大容量の空洞部および／またはハウジング内のリーク流体空間の連結障壁が解除されるので、ピストンによってシリンダから排出された流体は、シリンダ内の流体コラムよりも非常に大容量となったハウジングのリーク流体空間に直接導かれる。よって、ピストンは、それ以上リターンパイプのパイプ抵抗に打ち勝つ必要がないので、ラジアルピストンエンジンの効率を改善することになる。この効率改善は、騒音や熱を減少させることになる。ハウジング内の大容量のリーク流体空間によりシリンダより排出された流体コラムが弱められ、既知のもので起こる減圧行程は、もはや生じない。このハウジングのリーク流体空間は、振動する流体流の減衰効果を生じさせる。それにより、ラジアルピストンエンジンが低振動・低騒音で作動することができる。したがって、従前の減圧騒音は、もはや生じない。

上述の如く発明したことにより、ピストン加圧が終わると、大容量の空洞部および／またはハウジング内のリーク流体空間の連結障壁が解除され、ピストンによってシリンダから排出された流体は、シリンダ内の流体コラムよりも非常に大容量となったハウジングのリーク流体空間に直接導かれる。よって、ピストンは、それ以上リターンパイプのパイプ抵抗に打ち勝つ必要がなく、ラジアルピストンエンジンの効率を改善している。

本発明は、図面を用いて、例示としてより詳細に説明される。

図２は、本発明による設計を示す図であり、環状溝２０は、断面が大きな短いボア３０を介して、大容量空間４、４’に連絡している。環状溝２０および流体タンク間のリターンパイプＲは存在しておらず、作動行程後にピストン室から排出された流体は、ハウジングの空洞空間２７に直接案内される。この空洞空間から図２に概略的に輪郭を示したリターンパイプＲを通って、流体がほぼ加圧なしの状態で流体タンクに戻る。

シリンダから流体が排出された場合に、断面が大きな短いボア３０は、ピストン２に対して、さらに所定長さであって必然的にバッフルを備えており流体の流動抵抗が増大している従来設計のリターンパイプＲに対して、より少ない抵抗を示すことになる。

図２に示す本発明の設計においては、作動ピストン２内に閉じこめられる流体コラムは、制御要素１５の左側への移動時に断面が大きい短いボア３０を介してハウジングの大容量の空洞空間２７に連絡しているので、排出移動時にピストンが抵抗に打ち勝つ必要がほとんどない。中空ピストン２の容量と比較して大きなハウジング内の空洞空間２７の容量により、ピストン内の圧力コラムの緩和に対する減衰効果をもたらし、減圧行程が行われないため騒音増大を回避できる。これに加えて、流動のボア３０通過時の最小抵抗のため、熱発生がかなり抑えられる。以上により、図１による既知の設計と比較して、図２による設計はかなりの効率改善をもたらす。

これに続いてピストン２が反対方向へ往復運動する場合、環状溝２０は、制御要素１５によりロックされるとともに、環状溝１９は、図２に示すようなガイドボディ５の対応する往復運動のため開放される。加圧流体は、環状溝１９およびガイドボディ５の開口部６を通じてピストン２内へ流動するとともに、そのピストンが偏心器１を回転するようにピストンに作用する。

ピストン室から排出された流体を大容量の空洞空間へおよび／またはハウジングのリーク室へ搬送することは、制御要素が別の方法で設計されたラジアルピストンエンジンの別の設計に用いることもできる。

この点につき、ピストンの作動行程後に、ピストン室からの流体が、最小流動抵抗となった大きな断面を介して大容量の空洞空間に導かれることが重要である。

この上述の設計については、種々の改変が可能である。断面が大きな単一のボア３０の代わりに、全部合わせて大きな断面となる複数のボアを設けることもできる。この複数のボアは、ピストン加圧面と空洞空間２７とを連通し、この空洞空間からリターンパイプによってほぼ加圧なしの状態で流体が流体タンクに戻される。作動行程後にピストンにより流体がそこに排出される大容量の空洞空間は、図１に示した方法とは異なる方法で設計・形成してもよい。また、ピストンの加圧面と空洞空間２７との間に設けた制御要素１５は、ピストンの加圧面と空洞空間２７との結合が解かれたときに、流体の流動に対する抵抗に逆らわないように設計するのが好ましい。

ボア３０の断面および／または前記複数のボアの断面は、流体抵抗をできるだけ最小に維持するため、流体の直径断面がボア長さよりも大きくなるように設計される。

ピストン装置を備えたシリンダの断面を示す図である。 本発明による設計装置の一部を示す図である。

符号の説明

４、４’ 大容量空間
２０ 環状溝
２７ 空洞空間
３０ ボア
Ｒ リターンパイプ

Claims (5)

1. 偏心器（１）の外周に当接するピストン（２）を設け、このピストンは、偏心器（１）を駆動軸（Ｗ）の軸周囲で回転運動すべく加圧流体の作用を径方向外側に受けるように設け、前記ピストンの加圧面は、制御要素（１５）によりプレッシャパイプ（Ｄ）から断絶されるとともに、ピストンの作動行程後にはリターンパイプ（Ｒ）に連通するように設けたラジアルピストンエンジンにおいて、前記リターンパイプ（Ｒ）と前記ピストン（２）の加圧面との間には、ピストン（２）によって連結部（３０）を介して流体が最小流動抵抗で排出される大容量の空洞空間（２７）を設けたことを特徴とするラジアルピストンエンジン。
2. 前記ハウジング（４）の前記リーク流体空間（２７）は、空洞空間として設けられたことを特徴とする請求項１に記載のラジアルピストンエンジン。
3. 前記偏心器（１）の外周に当接する前記ピストン（２）は、それぞれハウジング（４、９）にて径方向外側に往復運動するように取り付けたガイドボディ（５）と係合するように設け、入口溝・出口溝（１９、２０）を制御する制御要素（１５）は、シリンダカバー（９）内または対応するハウジング構成部品内に設け、前記出口溝（２０）は、断面が大きな一つ以上のボア（３０）および／またはその合計により断面が大きな複数のボアによりハウジング（４）の空洞空間（２７）に連通していることを特徴とする請求項２に記載のラジアルピストンエンジン。
4. 前記ガイドボディ（５）と枢着連結する前記制御要素（１５）は、前記入口溝および出口溝（１９、２０）を調整するためシリンダカバー（９）内または対応するハウジング構成部品内で調節可能にガイドされることを特徴とする請求項３に記載のラジアルピストンエンジン。
5. 前記ピストンに作用する流体の前記入口溝および出口溝は、ロッド形状の制御要素（１５）周囲の環状溝（１９、２０）として設計されており、また、出口溝を構成する前記環状溝（２０）は、前記ボア（３０）をハウジングの空洞空間（２７）へ案内することを特徴とする請求項３または請求項４に記載のラジアルピストンエンジン。
   

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